KR101101753B1 - 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체/태양전지/OLED 세정공정에 사용되도록 순수와 가스를 혼합한 기능수 생성시, 상기 순수에 미세기포를 다량 생성시켜 기액접촉계면을 극대화시킴으로써, 가스 분자가 순수 분자에 단시간에 침투용해되어, 세정성능이 향상되는 고농도의 기능수를 생성할 수 있도록 하는 스태틱 믹서의 구조를 제공하되, 이러한 스태틱 믹서를 복수개의 스태틱 믹서 구성체가 상호간 조립되어 일체형을 이루도록 구성하고, 이렇게 구성된 스태틱 믹서를 기능수가 생성되는 배관 내에 상호간 연속 또는 분리하며 연장설치할 수 있도록 함으로써, 가변장착 및 조립이 용이하고 세정효율증대 및 원가절감의 효과를 가지는 친환경적인 세정공정이 가능한 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조에 관한 것이다.

Description

가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조{Structure of Static Mixer for Gas Dissolution}

본 발명은 가스와 순수의 기액접촉에 의해 가스 용해 기능수를 생성할 수 있는 스태틱 믹서의 구조에 관한 것이다.

반도체 기판을 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 기판을 세정하는 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 기판의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다.

이를 위해 종래에는 유해 화학약액(황산, 질산, 불산 등)과 세제를 중심으로 한 비 환경친화적 습식 세정을 하였지만, 이러한 세정법은 다량의 화학 폐액 배출, 공정비용 증가, 원가 상승 등의 문제가 발생되었다.

이에, 최근에는 반도체 파티클 세정을 위해, 초순수에 수소, 오존, 이산화탄소 등의 가스를 용해한 기능수를 통해 세정성능을 향상시켜 환경친화적 세정공정기술이 도입되고 있는 추세이다.

일반적으로 기능수를 발생시키는 방법으로는 크게 전기분해방식과 가스용해방식이 있으나, 전기분해방식은 전극이 초순수에 접촉하기 때문에 금속오염과 파티클 발생의 우려가 있고, 가스용해방식은 용해율이 매우 낮아 고농도의 용존 수소 및 오존 등의 기능수를 얻을 수 없는 문제가 있었는데, 가스(ex: 오존가스)의 반감기 특성과 기체액체 접촉효율이 낮기 때문에 제조하는 데 기술적 어려움이 있었다.

이에, 상기 가스용해방식에서는 스태틱 믹서(Static Mixer)를 배관내에 고정함으로써, 가스와 순수가 배관 내부를 통과하면서 혼합되는 교반장치를 이용하는 추세인데, 이러한, 스태틱 믹서의 종류를 살펴보면,

배관 내에 직선형태로 삽입되는 메인봉의 외주연에 180도로 비틀어진 좌, 우방향의 엘리멘트(Element)가 각각 90도로 연결되어 구성됨으로써, 가스와 순수가 각 엘리멘트를 통과할 때마다 양분되되, 양분되는 회수는 엘리멘트의 수에 비례하도록 하며, 엘리멘트의 방향이 좌, 우로 교차배열되어 기능수의 흐름이 좌, 우방향으로 뒤바뀌며 흘러갈수 있도록 하는 Line Static Mixer(관내 고정식 연속혼합기),

배관 내에 직선형태로 삽입되는 것으로, 격자형태로 이루어지는 엘리멘트들이 다수층을 이루며 일체로 이루어져, 배관내에서 길이방향을 향해 직선형태로 설치되는 High Shear Mixer 등이 있다.

하지만, 이러한 종래의 스태틱 믹서의 경우, 직선형태의 배관 내부를 길이방향으로 유동하면서 돌출된 다수의 엘리멘트에 부딪히며 순수에 가스가 용해되는 형태이기에, 유체흐름에 대한 저항이 크다는 문제점과 함께, 순수와 가스 상호간이 엘리멘트 사이의 공간을 따라 직선으로 유동하는 것이기에 기액접촉효율이 낮았고, 완성품 자체가 일체형으로 배관내에 삽입되는 것이기에 가변설치가 불가능할 뿐만 아니라, 삽입되는 배관에 절곡되는 부위가 있을 경우에는 이에 대응하여 설치할 수가 없다는 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 스태틱 믹서 구성체가 상호간 대향되어 상, 하로 일체를 이루도록 하되, 사용자에 따라 상호간의 결합위치를 변동하여 가변된 형태의 스태틱 믹서의 사용이 가능하도록 함과 동시에, 순수에 미세기포를 다량발생시킬 수 있도록 스태틱 믹서 구성체의 전체면에 걸쳐 다량의 타공부가 천공형성되어, 가스와 순수 상호간의 기액접촉계면을 극대화함으로써 기액접촉효율이 향상되도록 한 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 스태틱 믹서를 구성하기 위한 복수개 스태틱 믹서 구성체의 상호간 연결 및 분해가 가능하고, 배관의 길이에 따라 다수의 스태틱 믹서를 확장연결 또한 가능하여, 사용자에 의해 스태틱 믹서의 길이조절이 자유로운 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 다수의 스태틱 믹서 상호간의 분리 및 결합을 통한 가변설치가 가능하기에, 절곡된 배관에 설치시에도 배관의 형상 또는 설치공간제약에 구애받지 않는 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 순수에 가스를 용해하여 기능수를 생성시 사용되는 스태틱 믹서의 구조에 있어서, 길이방향을 향해 다수의 절곡부(11)를 형성하는 메인판(10); 상기 메인판(10)의 양측에서 상호간 대향되도록 돌출되는 다수의 측면판(20); 상기 메인판(10) 및 측면판(20)에 천공형성되는 다량의 타공부(30);로 구성되는 스태틱 믹서 구성체(40)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 반도체 파티클 제거 공정에 사용되는 기능수 생성시, 가스와 순수의 기액 접촉 계면을 극대화하여 고농도의 기능수를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 화약약품을 사용하지 않고 가스 용해 기능수를 사용할 수 있음으로 인해, 반도체 분야 파티클 세정공정이 친환경적으로 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가스와 순수가 혼합되는 배관내에서 스태틱 믹서를 구성하는 구성요소들의 가변장착, 조립 및 연장설치가 용이한 효과가 있다

또한, 본 발명은 기능수 생성 효율이 증대되고 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스태틱 믹서 구성체를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스태틱 믹서의 구조를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스태틱 믹서를 배관에 설치한 용해장치를 나타낸 일실시예의 내부 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 스태틱 믹서가 절곡되는 배관에 설치된 모습을 나타낸 일실시예의 내부 사시도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조는 메인판(10), 측면판(20), 타공부(30), 스태틱 믹서 구성체(40), 스태틱 믹서(50)를 포함한다.

상기 메인판(10)은 판재형상을 가지되, 길이방향을 향해 소정간격마다 절곡부(11)를 형성하여 다수번 방향이 꺽이는 형태를 가지도록 한다.

이러한, 상기 메인판(10)이 다수의 절곡부(11)를 형성하는 것은, 메인판(10)이 내설되는 배관(60) 내부에서의 점유면적을 증가시키기 위한 것으로서, 이와 같은 메인판(10)의 형상은 메인판(10)이 직선형을 가지는 형태보다 점유면적이 넓어지는 것임은 당연할 것이다.

또한, 이러한 상기 메인판(10)은 다수의 절곡부(11) 양측에 내부로 파여지는 꺽임홈(12)을 형성하여, 상기 꺽임홈(12)으로 인하여 메인판(10)이 절곡시 절곡되는 부위가 변형없이 용이하게 절곡될 수 있도록 한다.

상기 측면판(20)은 전술된 메인판(10)의 양측에 길이방향으로 다수 돌출형성되는 것으로서, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 다수의 측면판(20)이 메인판(10)의 양측에서 상향돌출되도록 하였지만, 이는 사용자의 실시예에 따라, 상기 메인판(10)의 양측에서 하향돌출되도록 할 수도 있음은 당연하다.

또한, 상기 메인판(10)의 일측과 타측(양측)에서 각각 돌출되는 다수의 측면판(20)들은 상호간 대향되는 형태가 되도록 하며, 이러한 다수의 측면판(20)들은 상기 메인판(10)이 절곡되는 절곡부(11) 부분(더욱 자세히는 꺽임홈(12))에서 상호간 이격되며 형성되도록 한다.

더불어, 이러한 상기 측면판(20)은 삼각형 형태를 가지도록 하였지만, 이러한 형태 또한 사용자에 의해 다양한 형상(사각, 다각, 반원 등)으로 대체될 수 있다.

상기 타공부(30)는 전술된 메인판(10) 및 측면판(20)의 전체면에 다량 천공형성되는 것으로서, 이러한 타공부(30)는 다수의 측면판(20)의 면당 및 상기 절곡부(11)로 구획되는 각 메인판(10)의 면당 10~15개가 천공되도록 하며, 이러한 타공부(30)의 각 직경은 1~4mm가 되도록 천공형성된다.

상기 스태틱 믹서 구성체(40)는 전술된 메인판(10)과, 상기 메인판(10)의 양측에 돌출되는 다수의 측면판(20)과, 상기 메인판(10) 및 측면판(20)에 천공형성되는 다량의 타공부(30)로 이루어지는 단일 구성체를 의미한다.

상기 스태틱 믹서(50)는 전술된 스태틱 믹서 구성체(40)가 복수개가 사용되어 일체를 이루는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 스태틱 믹서 구성체(40) 2개(설명의 편의를 위하여 제 1스태틱 믹서 구성체(①), 제 2스태틱 믹서 구성체(②)라 칭한다.)의 각 메인판(10)이 상호간 대칭을 이루며 조립되어 단일의 스태틱 믹서(50)를 이루도록 하는 것으로서, 2개의 스태틱 믹서 구성체(①, ②) 중 상측에 위치되는 제 1스태틱 믹서 구성체(①)의 측면판(20)은 상부를 향하고, 제 2스태틱 믹서 구성체(②)의 측면판(20)은 하부를 향하도록 상호간 조립되는 것으로, 상호간의 정확한 조합시 제 1, 2스태틱 믹서 구성체(①, ②)의 상호간 다수간 꺽임홈(12) 중 일부가 국부적으로 겹쳐지며 홀을 이루게 된다.

이러한, 상기 복수개 스태틱 믹서 구성체(40)의 상호간 조립은 다양한 연결수단에 의해 이루어지는 것이며, 상기 연결수단이라 함은 브레이징(Brazing) 또는 볼트/너트를 이용한 나사체결 등이 사용될 수 있으며, 상기 복수개의 스태틱 믹서 구성체(40)를 단일의 스태틱 믹서(50)로 조립할 수 있는 용도라면, 상기 연결수단은 다양한 방법이 사용될 수 있을 것이다.

더불어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 스태틱 믹서 구성체(40)가 조합되어 이루어지는 단일의 스태틱 믹서(50)는 가스와 순수(물에 포함된 물질을 제거하여 물성분만 남도록 한 물)가 혼합되는 배관(60) 내부에 길이방향으로 내설되어 용해장치(70)로 구성되되, 사용자가 필요로 하는 수량만큼 한개 또는 다수개를 사용하여 배관(60)길이에 맞게 연속내설하여 연장 사용하거나 또는 연속적으로 이어지도록 연결수단을 이용해 상호간을 길이방향으로 길게 연결하여 사용될 수 있고, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배관(60)이 절곡되는 부분에서는 다수의 스태틱 믹서(50)를 상호간 연결하지 않고 분리하여 삽입함으로써 용해장치를 구성하면 되는 것이다.

이렇듯, 상기 배관(60)과, 상기 배관(60)에 스태틱 믹서(50)를 내설하여 용해장치를 구성할 수 있는 것으로, 상기 배관(60) 내부로 가스와 순수가 유입되어 혼합될 시, 상기 배관(60)에 내설된 스태틱 믹서(50)에 천공형성된 다량의 타공부(30)에 의해 유입되어 이송되는 순수에 미세기포가 다량 발생되는 것이고, 이로써, 상기 가스(수소, 오존 등)와 순수의 기액 접촉 계면이 극대화되어, 단시간에 가스의 기체 분자가 순수(또는 초순수) 분자에 침투되어 용해됨으로써, 용해율이 상승되어 고농도의 기능수를 제조하는데 효과적이 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 메인판 11: 절곡부
12: 꺽임홈 20: 측면판
30: 타공부 40: 스태틱 믹서 구성체
50: 스태틱 믹서 60: 배관

Claims (6)

1. 순수에 가스를 용해하여 기능수를 생성시 사용되는 스태틱 믹서의 구조에 있어서,
   배관(60) 내부에서의 점유면적을 증가시키기 위해 길이방향을 향해 다수의 절곡부(11)를 형성하되, 상기 다수의 절곡부(11) 양측에는 내부로 파여지는 꺽임홈(12)을 형성하여, 상기 꺽임홈(12)으로 인하여 메인판(10)이 절곡시 절곡되는 부위가 변형없이 절곡될 수 있도록 하는 메인판(10);
   상기 메인판(10)의 양측에서 상호간 대향되도록 돌출되는 다수의 측면판(20);
   상기 메인판(10) 및 측면판(20)에 천공형성되는 다량의 타공부(30);로 구성되는 스태틱 믹서 구성체(40)로 이루어지되,
   상기 측면판(20)은 메인판(10)의 길이방향을 향해 다수 형성되며, 상기 절곡부(11)를 기준으로 상호간 이격형성되고,
   상기 타공부(30)는 각각의 측면판(20) 및 상기 절곡부(11)로 구획되는 각 메인판(10)의 면당 10~15개가 천공형성되며, 상기 타공부(30)는 1 ~ 4mm의 직경을 가지며,
   상기 스태틱 믹서 구성체(40)는 브레이징 또는 나사체결에 의해 복수개가 상, 하로 일체를 이루며 조립되어 스태틱 믹서(50)로 사용되되, 복수개의 스태틱 믹서 구성체(40)가 조립시, 상호간의 꺽임홈(12) 중 일부가 국부적으로 겹쳐지며 홀을 이루도록 하며,
   스태틱 믹서(50)는 다수개가 가스와 순수가 혼합되는 배관(60)의 길이에 맞게 길이방향을 향해 연속적으로 내설되어 이루어지며, 상기 배관(60)이 절곡된 경우, 스태틱 믹서(50) 다수개가 분리되어 내설되는 것을 특징으로 하는 가스용해 생성 스태틱 믹서의 구조.
   
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