KR101011768B1 - 기체유동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 기체유동제어장치는, 외부 기체를 공간 내부로 공급하기 위한 공급관과, 상기 공급관에 설치된 밸브와, 상기 밸브로부터 공급되는 외부의 기체를 공간 내에서 유동시키기 위한 다수의 송풍팬과, 상기 송풍팬으로부터 공급되는 기체의 불순물을 여과시키기 위한 필터와, 상기 공간 내의 기체를 외부로 배출하기 위한 도어와, 상기 다수의 송풍팬을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 다수의 송풍팬 중 바닥을 기준으로 낮은 위치에 배치된 송풍팬보다 높은 위치에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 도어가 개방되어 상기 공간 내부의 기체가 외부로 배출될 경우, 본 도어에 가까이 배치된 송풍팬보다 먼 거리에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어한다.

이에 의해, 크린 룸과 같은 특정 공간 내부의 불순물을 바닥부로 강제 유동시켜 불순물 유동을 억제시킴으로써, 본 공간 내부를 보다 청정한 상태로 유지시킬 수 있으며, 기체 배출을 위한 도어 부근의 기체유동속도를 감소시킴으로써, 외부로부터 상기 공간 내로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

크린 룸, 기체 유동, 불순물, 제거

Description

기체유동제어장치{CONTROL DEVICE FOR GAS FLOW}

도 1 은 본 발명에 따른 기체유동제어장치의 개략 사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 기체유동제어장치의 측면도이다.

본 발명은 밀폐 또는 개방이 가능한 특정 공간 내의 기체 유동을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공간 내의 이물질을 바닥부로 강제 하강시키고, 공간 개방 시에도 외부의 이물질이 공간 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 기체 유동 제어장치에 관한 것이다.

현대 산업의 각종 분야에서 생산 공정의 정밀화, 단순화 및 무균화가 요구되고 있는데, 이러한 생산공정이 이루어지는 생산환경은 완제품의 성능과 수율에 직접적인 영향을 미치므로, 생산환경의 제어는 생산 과정에 있어 중요한 관리요소가 되고 있다.

최근 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 소자 역시 비약적으로 발전하고 있다.

이러한 반도체 소자는 그 집적도, 신뢰도 및 응답속도를 향상시키는 방향으 로 제조기술이 발전되고 있다.

이와 같이 고집적화로 진행되는 반도체 소자 제조기술은 부유 분진, 유해 가스, 미생물 등과 같은 오염 물질의 존재를 정해진 규정치 이하로 제어하는 청정 공간인 크린 룸 내에서 구현되어야 한다.

상기와 같은 크린 룸이 적용되어야 하는 기술 분야로는 반도체 소자의 제조 기술뿐만 아니라, LCD(Liquid Crystal Display) 제조기술, 각종 신소재 및 정밀 기계 제조 분야 등이 있다.

종래, 상기와 같은 크린 룸은 본 크린 룸 내부가 외부에 대해 일정한 압력차를 가지도록 유지되었다.

즉, 본 크린 룸 내부에 필터를 통과한 청정공기를 공급함으로써, 외부와의 일정한 압력차를 유지하도록 하여 파티클의 유입을 방지하는 방식이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 크린 룸의 경우 본 크린 룸 내부에 이미 유입된 파티클에 대한 유동 제어는 구현하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 크린 룸 내부의 청정 공기를 외부의 특정 공간으로 공급하고자 할 경우에 상기 외부 공간으로부터 유입되는 파티클은 효과적으로 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 크린 룸과 같은 특정 공간 내부의 불순물을 바닥부로 강제 유동시켜 불순물 유동을 억제시킴으로써, 본 공간 내부를 보다 청정한 상태로 유지시킬 수 있는 기체유동제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기체 배출을 위한 도어 부근의 기체유동속도를 감소시킴으로써, 외부로부터 상기 공간 내로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 기체유동제어장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기체유동제어장치는, 외부 기체를 공간 내부로 공급하기 위한 공급관과; 상기 공급관에 설치된 밸브와; 상기 공급관 및 밸브가 설치되는 외부하우징과; 상기 외부하우징의 전면과 후면 및 바닥면으로부터 내측으로 미리 설정된 거리만큼 이격 설치되되, 상기 외부하우징과 측면을 공유하는 육면체 형상의 크린 룸과; 상기 밸브로부터 공급되는 외부의 기체를 공간 내에서 유동시키기 위한 다수의 송풍팬과; 상기 크린 룸의 후면에 기립 설치되며, 상기 송풍팬으로부터 공급되는 기체의 불순물을 여과시키기 위한 필터와; 상기 크린 룸의 일측면 하부에 배치되며, 상기 공간 내의 기체를 외부로 배출하기 위한 도어와; 상기 다수의 송풍팬을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 다수의 송풍팬은 상기 필터의 이면에 설치되되, 상기 필터가 설치된 공간의 바닥면을 기준으로 일정한 높이를 따라 행과 열을 이루어 설치되며, 상기 제어부는, 상기 다수의 송풍팬 중 바닥을 기준으로 보다 높은 위치에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 도어가 개방되어 상기 공간 내부의 기체가 외부로 배출될 경우, 본 도어에 가까이 배치된 송풍팬보다 먼 거리에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 바닥을 기준으로 높은 위치에 배치된 송풍팬은 보다 강하게 구동시키고, 각각의 높이에 배치된 송풍팬들 중 상기 도어에 가까이 배치된 송풍팬은 보다 약하게 구동되도록 제어한다.
여기서, 상기 크린 룸의 전면에는 상기 크린 룸 내부의 기체가 배출되는 타공망부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 타공망부재를 통과한 기체는 상기 크린 룸과 외부하우징 사이의 공간을 따라 상기 송풍팬으로 이송된다.
한편, 상기 타공망부재는 상기 필터와 대면되도록 기립 설치될 수 있다.
여기서, 상기 타공망부재는 상기 크린 룸의 하면으로부터 미리 설정된 높이만큼 이격 설치될 수 있다.

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이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기체유동제어장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 기체유동제어장치의 개략 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 기체유동제어장치의 측면도이다.

도 1 및 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 기체유동제어장치는, 외부 기체를 공간 내부로 공급하기 위한 공급관(10)과; 상기 공급관(10)에 설치된 밸브(12)와; 상기 공급관(10) 및 밸브(12)가 설치되는 외부하우징(20)과; 상기 외부하우징(20)의 전면과 후면 및 바닥면으로부터 내측으로 미리 설정된 거리만큼 이격 설치되되, 상기 외부하우징(20)과 측면을 공유하는 육면체 형상의 크린 룸(50)과; 상기 밸브(12)로부터 공급되는 외부의 기체를 공간 내에서 유동시키기 위한 다수의 송풍팬(21, 22, 23)과; 상기 크린 룸(50)의 후면에 기립 설치되며, 상기 송풍팬(21, 22, 23)으로부터 공급되는 기체의 불순물을 여과시키기 위한 필터(30)와; 상기 크린 룸(50)의 일측면 하부에 배치되며, 상기 공간 내의 기체를 외부로 배출하기 위한 도어(40)와; 상기 다수의 송풍팬(21, 22, 23)을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함하며, 상기 다수의 송풍팬(21, 22, 23)은 상기 필터(30)의 이면에 설치되되, 상기 필터(30)가 설치된 공간의 바닥을 기준으로 일정한 높이를 따라 행과 열을 이루어 설치되며, 상기 제어부는, 상기 다수의 송풍팬(21, 22, 23) 중 바닥을 기준으로 보다 높은 위치에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어한다.

상기 공급관(10)은 외부의 기체를 특정 공간 내로 유입시키기 위한 구성으로서, 통상적으로는 외부로부터의 공기를 유입시키도록 구성된다.

상기 공급관(10)의 일측에는 본 공급관을 통해 기체를 선택적으로 유입하기 위한 밸브(12)가 설치되며, 따라서 본 밸브(12)의 개폐 제어에 의해 기체를 선택적으로 유입시키게 된다.
상기 공급관(10)과 밸브(12)는 도 1 내지 도 2 에서와 같이, 육면체 형상의 외부하우징(20)에 설치되지만, 상기 외부하우징(20)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 밸브(12)를 통해 유입된 기체는 송풍팬(21, 22, 23)에 의해 강제 대류되어 불순물 제거를 위한 필터(30)를 통과하게 되고, 이러한 불순물이 제거된 기체가 예를 들어, 반도체 제조용 크린 룸(Clean Room)(50)과 같은 특정 공간 내로 유입된다.
여기서, 상기 크린 룸(50)은, 도 1 내지 도 2 에서와 같이, 상기 외부하우징(20)의 전면과 후면 및 바닥면으로부터 내측으로 미리 설정된 거리만큼 이격 설치되되, 상기 외부하우징(20)과 측면을 공유하는 육면체 형상으로 마련될 수 있다.

통상적으로 크린 룸(50)과 같은 공간 내로 외부 공기를 유입시키기 위해서는 유입부에 다수개의 송풍팬(21, 22, 23)이 필터(30)의 이면에 설치되는데, 본 필터(30)가 설치된 공간의 바닥면을 기준으로 일정한 높이에 따라 각각 다수개의 송풍팬(21, 22, 23)이 행과 열을 이루어 설치된다.

상기 송풍팬(21, 22, 23)을 통과하여 특정 공간 내로 유입된 기체는 상기 크린 룸(50)과 외부하우징(20) 사이의 공간을 경유하여 상기 송풍팬(21, 22, 23)으로 강제 순환된다.
여기서, 상기 크린 룸(50)의 전면, 즉 상기 필터(30)의 대면부에는 상기 크린 룸(50) 내부의 기체가 배출되는 타공망부재(60)가 기립 설치된다.
여기서, 상기 타공망부재(60)를 통과한 기체는 도 2 에서와 같이, 상기 크린 룸(50)과 외부하우징(20) 사이의 공간(70)을 따라 상기 송풍팬(21, 22, 23)으로 이송된다.
따라서, 상기 송풍팬(21, 22, 23)을 통과한 기체는 상기 크린 룸(50)을 지나 상기 타공망부재(60) 및 상기 크린 룸(50)과 외부하우징(20) 사이의 공간(70)을 경유하여 상기 송풍팬(21, 22, 23)으로 재순환된다.

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또한, 도 2 에서와 같이, 상기 크린 룸(50)의 일측면 하부에는 상기 크린 룸(50) 내부의 기체를 외부의 특정 공간으로 배출하기 위한 도어(40)가 설치된다.

따라서, 불순물이 제거된 상기 크린 룸(50) 내의 기체를 상기 도어(40)의 개방에 의해 또 다른 특정 공간 내로 배출시키게 된다.

여기서, 도시되지 않은 제어부에 의해 상기 밸브(12)와 송풍팬(21, 22, 23)과 도어(40)를 제어함으로써, 상기 크린 룸(50) 내의 기체를 유입 또는 유출하도록 제어하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기체유동제어장치의 작동과정을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 밸브(12)의 개방에 의해 외부의 기체가 상기 공급관(10)을 통해 유입되고, 상기 다수의 송풍팬(21, 22, 23)의 작동에 의해 상기 기체가 상기 필터(30)를 통과하게 된다.

이 경우, 상기 제어부는 상기 다수의 송풍팬(21, 22, 23)들 중 상기 바닥부(75)를 기준으로 높이 배치된 송풍팬일수록 강하게 송풍하도록 제어한다.

즉, 바닥에 가장 가까이 배치된 송풍팬(21)은 가장 약하게 구동되며, 본 송풍팬(21)의 상측에 배치된 송풍팬(22)은 상기 송풍팬(21)보다 강하게 그리고, 바닥으로부터 가장 높이 배치된 송풍팬(23)은 상기 송풍팬(22)보다 더욱 강하게 구동되도록 제어된다.

상기 송풍팬들(21, 22, 23)을 통과한 기체의 경우, 본 기체에 포함된 불순물들이 상기 필터(30)에 의해 제거되지만, 미세한 불순물은 본 필터(30)에 의해 완전히 제거되지 않는 경우가 발생될 수 있다.

그런데, 상기와 같이 바닥부(75)를 기준으로 높이 배치된 송풍팬일수록 더욱 강하게 구동시킴으로써, 상기 공간 내의 기체 유동을 바닥부를 향하도록 강제대류시켜, 상기 공간 상을 부유하는 미세한 불순물을 강제적으로 상기 바닥부(75)로 침강시킬 수 있다.

한편, 상기 바닥부로 침강된 불순물이 상기 타공망부재(60)로 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 타공망부재(60)는 상기 바닥부로부터 소정 거리만큼 이격되어 기립설치된다.

그리하여, 상기 공간 상을 부유하는 불순물이 바닥부로 침강됨으로써, 보다 정화된 기체를 상기 타공망부재(60)를 통해 상기 송풍팬(21, 22, 23)으로 재순환시키고, 이와 같은 과정을 반복함으로써, 상기 공간 내부를 부유하는 기체에 포함된 불순물을 보다 완벽히 바닥부(75)로 침강시킬 수 있다.

상기와 같이 상기 바닥부(75)로 불순물이 침강된 상태의 정화된 기체를 상기 도어(40)의 개방에 의해 외부의 특정 공간으로 공급하게 된다.

한편, 상기 도어(40)를 개방하여 상기 공간 내의 기체를 특정 공간으로 공급하고자 할 경우, 상기 도어(40)를 기준으로 가까이 배치된 송풍팬은 보다 약하게 구동되도록 제어된다.

왜냐하면, 상기 도어(40)를 개방할 경우, 본 공간으로부터 기체가 배출되도 록 하는 양의 압력이 상기 공간 내에 작용하게 되는데, 상기 도어(40)에 가까이 배치된 송풍팬을 보다 약하게 구동시킴으로써, 외부의 기체가 상기 공간 내로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 상기 도어(40)에 가까이 배치된 송풍팬이 강하게 구동될 경우 본 도어(40)를 통과하는 기체의 속력은 더욱 증가하게 되는데, 이와 같이 빠른 속도의 유동이 상기 도어(40)에서 발생될 경우 외부의 기체가 상기 도어(40)를 통해 공간 내부로 유입될 수 있기 때문이다.

이는 베르누이 정리에 따라 기체의 속도가 빨라질수록 보다 압력이 감소되고 유동이 불안정해질 수 있기 때문이다.

그러므로, 상기 도어(40) 부근에서의 기체유동은 안정적인 양의 압력을 발생시킬 수 있도록 보다 저속으로 이루어지도록 하고, 상기 도어(40)로부터 보다 멀리 배치된 송풍팬은 보다 강하게 구동하여 신속히 상기 공간 내의 기체를 외부의 특정 공간으로 배출할 수 있게 된다.

이때, 상기 바닥부(75)의 불순물이 외부의 특정 공간으로 배출되는 것을 방지하기 위해 상기 도어(40)는 상기 바닥부(75)로부터 소정 거리 이격되어 설치된다.

바람직하게는, 상기 바닥부(75)를 기준으로 높은 위치에 배치된 송풍팬은 보다 강하게 구동시키고, 각각의 높이에 배치된 송풍팬들 중에서 상기 도어(40)에 가까이 배치된 송풍팬은 보다 약하게 구동시킴으로써, 불순물을 바닥부로 강제침강시키는 효과와 도어(40)를 통과하는 기체의 유동속도를 감소시키는 효과를 동시에 발 휘할 수 있다.

본 발명에 의해, 크린 룸과 같은 특정 공간 내부의 불순물을 바닥부로 강제 유동시켜 불순물 유동을 억제시킴으로써, 본 공간 내부를 보다 청정한 상태로 유지시킬 수 있다.

또한, 기체 배출을 위한 도어 부근의 기체유동속도를 감소시킴으로써, 외부로부터 상기 공간 내로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 외부 기체를 공간 내부로 공급하기 위한 공급관과;

   상기 공급관에 설치된 밸브와;

   상기 공급관 및 밸브가 설치되는 외부하우징과;

   상기 외부하우징의 전면과 후면 및 바닥면으로부터 내측으로 미리 설정된 거리만큼 이격 설치되되, 상기 외부하우징과 측면을 공유하는 육면체 형상의 크린 룸과;

   상기 밸브로부터 공급되는 외부의 기체를 공간 내에서 유동시키기 위한 다수의 송풍팬과;

   상기 크린 룸의 후면에 기립 설치되며, 상기 송풍팬으로부터 공급되는 기체의 불순물을 여과시키기 위한 필터와;

   상기 크린 룸의 일측면 하부에 배치되며, 상기 공간 내의 기체를 외부로 배출하기 위한 도어와;

   상기 다수의 송풍팬을 제어하기 위한 제어부를 포함하며,

   상기 다수의 송풍팬은 상기 필터의 이면에 설치되되, 상기 필터가 설치된 공간의 바닥면을 기준으로 일정한 높이를 따라 행과 열을 이루어 설치되며,

   상기 제어부는, 상기 다수의 송풍팬 중 바닥을 기준으로 보다 높은 위치에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되되, 각각의 높이에 배치된 송풍팬들 중 상기 도어에 가까이 배치된 송풍팬은 보다 약하게 구동되도록 제어하고,

   상기 도어가 개방되어 상기 공간 내부의 기체가 외부로 배출될 경우, 본 도어에 가까이 배치된 송풍팬보다 먼 거리에 배치된 송풍팬이 보다 강하게 구동되도록 제어하며,

   상기 크린 룸의 전면에는 상기 크린 룸 내부의 기체가 배출되는 타공망부재가 설치되며,

   상기 타공망부재를 통과한 기체는 상기 크린 룸과 외부하우징 사이의 공간을 따라 상기 송풍팬으로 이송되고,

   상기 타공망부재는 상기 필터와 대면되도록 기립 설치되되,

   상기 타공망부재는 상기 크린 룸의 하면으로부터 미리 설정된 높이만큼 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 기체유동제어장치.
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