KR101328500B1 - 스크러버용 제습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스크러버용 제습장치는 스크러버에서 토출된 유해가스를 습기와 함께 응축시킴으로서, 유해가스를 배출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 토출되는 가스를 상온과 유사한 온도로 배출시킬 수 있고, 유해가스와 접촉되는 부분을 닉스코팅을 통해 코팅함으로서, 부식을 최소화하고, 이를 통해 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

스크러버용 제습장치{Dehumidifier for scrubber}

본 발명은 스크러버용 제습장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스크러버를 통해 배출된 가스에서 여과되지 않은 잔류 가스를 수분과 함께 응축시켜 제거함으로서 유해가스의 배출을 최소화하고, 정제된 가스를 공기 중으로 배출할 때 외부 공기와 온도와 유사한 온도로 배출시킬 수 있는 스크러버용 제습장치에 관한 것이다.

기체 상태로 방출되는 오염물질을 정화하기 위하여 건식 및 습식 기법이 고안되어 실시되고 있다. 건식 기법에서는 정화시켜야할 기체 내에 미분된 고체를 주입하고, 화학적 반응 또는 흡착을 통하여 기체 오염물질은 상기 고체 입자로 수거된다.

이후 고체 입자는 예를 들어 전기 필터 같은 제진기에 수거된다. 그런데 이러한 기법은 본래 기체 및 고체의 전달이 용이하지 않기 때문에 사용이 제한적이고 반응에 작용하는 시약의 소모가 매우 많은 단점이 있다. 특히 정화시켜야 할 기체 내에 오염물질의 농도가 낮은 경우 건식 기법은 매우 비효율적이기 때문에 습식 기법이 바람직하다.

습식 기법에서는 기체와 세정액이 긴밀하게 접촉하여 오염물질이 상기 세정액에 전달된다. 용해성이 높은 기체의 경우에는 기체가 용이하게 용해되고, 용해성이 낮은 기체의 경우에도 세정액 내에 분산된 반응제와의 반응에 의해 "중화"되어 상기 오염물질이 계속 용해될 수 있어 상기 습식 기법은 효과적으로 사용될 수 있다. 습식 기법을 사용하여 기체 상태의 오염물질을 정화시키는데 사용하는 대표적인 장치가 스크러버(scrubber)이다.

그런데 종래 반도체 제조라인에서 설치되어 사용되는 습식 스크러버를 통해 오염물질을 정화하여도 여전히 배출되는 가스 중에는 불산 등의 유해가스가 낮은 농도로 함유되어 있고, 함유된 유해가스는 유동과정에서 배관 등을 부식시키는 문제점이 있다.

한국 등록특허 10-0742336 한국 등록번호 10-0452950

본 발명은 스크러버를 통해 배출된 가스에서 여과되지 않은 잔류 가스를 수분과 함께 응축시켜 제거함으로서 유해가스의 배출을 최소화하고, 정제된 가스를 공기 중으로 배출할 때 외부 공기와 온도와 유사한 온도로 배출시킬 수 있는 스크러버용 제습장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 스크러버용 제습장치에 있어서, 내부에 냉각핀(15)이 다수개 설치된 제습하우징(10); 상기 제습하우징(10)에 부착되어 상기 냉각핀(15)을 냉각시키는 열전소자(20); 스크러버에서 토출된 가스를 상기 제습하우징(10) 내부로 안내하는 유입관(30); 상기 제습하우징(10)을 통과하여 냉각 및 제습된 가스를 배출시키는 배출관(40); 상기 제습하우징(10)에 연결되고, 상기 냉각핀(15)과 접촉되어 응축된 응축수를 외부로 배출시키는 드레인(50)을 포함하는 스크러버용 제습장치를 제공한다.

상기 냉각핀(15)은 상기 가스의 유동방향과 직교하게 배치될 수 있다.

상기 열전소자(20)는 상기 제습하우징(10)의 양측에 각각 배치되고, 상기 냉각핀(15)은 양단이 각 열전소자(20) 측을 향하도록 배치될 수 있다.

상기 냉각핀(15)은 수평방향으로 배치되어 상하방향으로 다수개가 적층될 수 있다.

본 발명에 따른 스크러버용 제습장치는 스크러버에서 토출된 유해가스를 습기와 함께 응축시킴으로서, 유해가스를 배출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 토출되는 가스를 상온과 유사한 온도로 배출시키는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 스크러버용 제습장치는 유해가스와 접촉되는 부분을 닉스코팅을 통해 코팅함으로서, 부식을 최소화하고, 이를 통해 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크러버용 제습장치는 유해물질이 응축된 응축수를 포집한 후 드레인을 통해 신속히 배출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 스크러버용 제습장치의 사시도
도 2는 도 1의 일부 분해 사시도
도 3은 도 1의 정면도
도 4는 도 1의 측면도
도 5는 도 1의 A-A를 따라 절단된 단면도
도 6은 도 3의 B-B를 따라 절단된 단면도
도 7은 도 4의 C-C를 다라 절단된 단면도
도 8은 본 발명의 2 실시예에 따른 냉각핀의 단면이 도시된 예시도
도 9는 본 발명의 2 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 측면도
도 10은 본 발명의 3 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 측면도
도 11은 본 발명의 4 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 정면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 스크러버용 제습장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이고, 도 4는 도 1의 측면도이고, 도 5는 도 1의 A-A를 따라 절단된 단면도이고, 도 6은 도 3의 B-B를 따라 절단된 단면도이고, 도 7은 도 4의 C-C를 다라 절단된 단면도이고, 도 8은 본 발명의 2 실시예에 따른 냉각핀의 단면이 도시된 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 스크러버용 제습장치는 내부에 냉각핀(15)이 다수개 설치된 제습하우징(10)과, 상기 제습하우징(10)에 부착되어 상기 냉각핀(15)을 냉각시키는 열전소자(20)와, 스크러버(미도시)에서 토출된 가스를 상기 제습하우징(10) 내부로 안내하는 유입관(30)과, 상기 제습하우징(10)을 통과하여 냉각 및 제습된 가스를 배출시키는 배출관(40)과, 상기 제습하우징(10)에 연결되고, 상기 냉각핀(15)과 접촉되어 응축된 응축수를 외부로 배출시키는 드레인(50)을 포함한다.

상기 제습하우징(10)은 본 실시예에서 직육면체 형상으로 형성되고, 본 실시예와 달리 설치 장소 및 설계 구조에 따라 다양한 형태로 변형되어도 무방하다.

상기 제습하우징(10)은 내부에 제습을 위한 제습공간(12)이 형성되고, 상기 제습공간(12)에 상기 냉각핀(15)이 다수개 설치된다.

상기 제습하우징(10)은 열전도도가 높은 알루미늄, 구리와 같은 금속재질로 형성된다.

또한 상기 제습하우징(10)은 상기 유입관(30) 및 배출관(40)이 연결되는 연결홀(14)이 형성된다.

그리고 상기 제습하우징(10)의 저면에는 응축된 상기 응축수를 상기 드레인(50)을 통해 배출하기 위한 드레인홀(16)이 형성되고, 상면에는 온도센서(미도시)가 삽입되기 위한 온도센서홀(17)이 형성된다. 여기서 상기 온도센서홀(17)은 상면이 아니더라도 설계에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다.

상기 냉각핀(15)은 본 실시예에서 원형의 단면으로 형성된 봉 형태이고, 상기 제습공간(12)에서 유동되는 가스와 접촉되어 유동되는 가스를 응축 및 냉각시킨다.

본 실시예에서 상기 냉각핀(15)은 원형단면 형태로 형성되고, 유동되는 가스와의 접촉면적을 높이기 위해 다수개가 횡방향으로 적층되어 설치된다.

그래서 상기 냉각핀(15)은 가스의 유동의 유동방향과 직교하게 배치된다.

상기 열전소자(20, thermoelectric element , 熱電素子)는 크게 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있다. 서미스터는 온도에 의해 전기저항이 크게 변화하는 일종의 반도체소자로서, 전기저항이 온도의 상승에 의해 감소되는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor), 온도 상승에 의해 저항이 증가하는 정온도계수 서미스터(PTC: positive temperature coefficient thermistor) 등을 사용한다. 서미스터는 몰리브데넘·니켈·코발트·철 등 산화물을 복수 성분으로 배합하여 이것을 소결해서 만들며, 회로의 안정화와 열·전력·빛 검출 등에 사용한다.

그리고 제베크효과는 2종류 금속의 양끝을 접속하여, 그 양끝 온도를 다르게 하면 기전력이 생기는 현상으로, 열전기쌍을 이용한 온도 측정에 응용한다.

그리고 펠티에효과는 2종류의 금속 끝을 접속시켜, 여기에 전류를 흘려보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상이다. 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트·텔루륨 등 반도체를 사용하면, 효율성 높은 흡열·발열 작용을 하는 펠티에소자를 얻을 수 있다. 이것은 전류 방향에 따라 흡열·발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열·발열량이 조절되므로, 용량이 적은 냉동기 또는 상온 부근의 정밀한 항온조(恒溫槽) 제작에 응용한다.

상기 열전소자(20)는 냉각면이 상기 제습하우징(10)을 향하도록 배치되고, 본 실시예에서 상기 제습하우징(10)의 양측면에 각각 설치되어 상기 냉각핀(15)을 냉각시키며, 본 실시예와 달리 상기 냉각핀(15)이 상기 열전소자(20)에 직접 연결되어 설치되어도 무방하다.

여기서 상기 냉각핀(15)은 양단이 상기 열전소자(20)의 냉각면을 향하도록 설치된다.

특히 상기 열전소자(20)의 발열면을 냉각시키기 위해서 본 실시예에서는 물을 순환시켜 냉각시키는 수냉식이 사용되고, 본 실시예와 달리 공랭식 또는 수공낵식이 사용되어도 무방하다.

또한 상기 냉각핀(15)은 유동되는 가스와 직접 접촉되어 가스 중의 수분 및 유해가스를 함께 응축시키는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 사각형, 육각형, 쐐기형 등 다양한 단면의 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 냉각핀(15)의 표면에서 응축이 발생된 하측으로 응축수가 낙하되기 때문에, 상기 냉각핀(15)의 하측단이 뾰족하게 형성되어 응축된 응축수가 신속하게 냉각핀(15)에서 분리되게 할 수 있다. 상기 응축수는 금속과의 반응성이 높은 물질이 함께 응축되는 바, 접촉시간이 길어질수록 내구성이 짧아지기 때문이다.

한편, 상기 스크러버에서 토출되는 가스와 직접적으로 접촉되는 제습하우징(10), 냉각핀(15), 유입관(30), 배출관(40)은 반도체 공정에서 사용되는 가스에 의한 부식의 위험이 대단히 높기 때문에, 내구성 향상을 위한 별도의 닉스코팅을 실시한다.

상기 닉스코팅(NIX Coating)(또는, 다이머(dimer))은 CVD 진공 증착에 의해 실시된다. 여기서 상기 닉스 코팅에 사용되는 다이머는, 패럴린 N(poly(Para-Xylene)), 패럴린 C(poly(Chloro-Para-Xylylene)), 패럴린 D(poly(Di-Chloro-Para-Xylylene)) 및, 패럴린 F(poly(tetrafluoro-[2,2]para-Xylylene)) 등 중에서 적어도 하나의 다이머를 사용할 수 있다. 또한, 상기 닉스 코팅에 의해 형성되는 닉스 코팅층(또는, 닉스 코팅막)의 두께는, 약 1 ㎛ ~ 70 ㎛ 범위일 수 있다.

여기서 고체상 다이머를 증발기(vaporizer)(미도시) 내에 장착하고, 압력을 미리 설정된 레벨(예를 들어, 약 1 Torr)로 조절하고 미리 설정된 온도(예를 들어, 170℃ ~ 200℃)로 가열하면, 상기 고체상 다이머가 기화되어 다이머 가스가 발생한다. 이후, 상기 기화된 다이머 가스는, 650℃ ~ 700℃로 유지되고 압력이 0.5 Torr로 조절된 열분해기(pyrolysis)(미도시)에 통과시켜 모노머(monomer)로 분해한다. 이후, 상기 열분해된 모노머는, 상온에서 10 mTorr ~ 100 mTorr 압력으로 조절된 상기 CVD 챔버에서 대상물의 표면에 고분자 상태로 증착(또는, 적층/축합)하여, 닉스 코팅층(또는, 닉스 코팅/닉스 고분자/닉스 코팅막)을 형성한다.

상기 닉스 고분자(또는, 패럴린 고분자)는, 상온 또는 진공 중에서 코팅이 이루어지므로, 열적 스트레스로 인한 모재의 변형을 방지하고, 핀홀 없이 모재의 측면뿐만 아니라 미세한 요철 부분까지 균일하게 코팅할 수 있다. 또한, 상기 닉스 코팅에 의해, 내화학성, 내열성 및, 내수성 등을 향상시킬 수 있다.

여기서 상기 닉스코팅의 대상물은 비금속계 재질 또는 금속계 재질을 사용 살 수 있고, 상기 비금속계 재질은, 유리, 세라믹, 아크릴, 테프론 및, PVC 등일 예로 들 수 있으며, 상기 금속계 재질은, 알루미늄, 스테인리스 스틸을 예로 들 수 있다.

이와 같이, 상기 제습장치는 상기 닉스코팅을 통해 코팅되어 상기 스크러버에서 토출된 가스와의 반응성을 낮추고, 이를 통해 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편 본 실시예에서는 상기 제습장치가 상기 스크러버의 토출측에 배치되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 실시예와 달리 상기 스크러버의 내부에 설치되어도 무방하고, 상기 스크러버의 입구측에 설치되어도 무방하다.

다만, 상기 스크러버의 내부에 설치되는 경우 상기 닉스코팅이 상기 제습장치의 전체에 실시되어야 할 것이다.

도 9는 본 발명의 2 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제습하우징(110)은 하측면(112)이 경사지게 형성되고, 상기 경사진 하측면(112)을 통해 응축된 응축수를 신속하게 모을 수 있다.

여기서 상기 하측면(112)은 드레인(50) 측으로 경사지게 형성되어 포집된 응축수를 상기 제습하우징(110) 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다.

이하 나머지 구성은 상기 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

도 10은 본 발명의 3 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 측면도이고, 도 11은 본 발명의 4 실시예에 따른 제습하우징이 도시된 정면도이다.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 제습장치는 유입관(30) 및 배출관(40)이 평행하지 않고, 소정의 사이각으로 교차되게 설치되는 경우를 나타낸 것으로서, 상기 제습하우징(210)(310)의 연결홀 위치를 조정하여 설치할 수 있다.

특히 도 10과 같이, 상기 유입관(30) 및 배출관(40)이 직교하게 배치된 경우, 배출관(40)의 하측에 드레인(50)을 설치하고, 상기 드레인(50) 측으로 응축수가 모일 수 있도록 하측면(212)을 경사지게 형성할 수 있다.

또한, 도 11과 같이 상기 사이각이 90도 이내인 경우, 별도의 연결부속(45)을 사용하여 상기 유입관(30), 배출관(40)을 제습하우징(310)에 연결시킬 수 있다.

이하 나머지 구성은 상기 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

이하 상기 열전소자의 작동원리는 당업자에게 일반적인 기술인 바 상세한 설명을 생략한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 제습하우징 12 : 제습공간
14 : 연결홀 15 : 냉각핀
20 : 열전소자 30 : 유입관
40 : 배출관 50 : 드레인

Claims (4)

1. 스크러버용 제습장치에 있어서,
   내부의 제습공간(12)에 냉각핀(15)이 다수개 설치된 제습하우징(10);
   냉각면이 상기 제습하우징(10)을 향하도록 상기 제습하우징(10)의 양측면에 각각 설치되어 상기 냉각핀(15)을 냉각시키는 열전소자(20);
   스크러버에서 토출된 가스를 상기 제습하우징(10) 내부로 안내하는 유입관(30);
   상기 제습하우징(10)을 통과하여 냉각 및 제습된 가스를 배출시키는 배출관(40);
   상기 제습하우징(10)에 연결되고, 상기 냉각핀(15)과 접촉되어 응축된 응축수를 외부로 배출시키는 드레인(50)을 포함하고,
   상기 제습하우징(10)은 상기 유입관(30) 및 배출관(40)이 연결되는 연결홀(14)이 형성되며,
   상기 제습하우징(10)의 저면에는 상기 응축수를 상기 드레인(50)을 통해 배출하기 위한 드레인홀(16)이 형성되고,
   상기 제습하우징(10)의 상면에는 온도센서가 삽입되는 온도센서홀(17)이 형성된 스크러버용 제습장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각핀(15)은 상기 가스의 유동방향과 직교하게 배치된 스크러버용 제습장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각핀(15)은 양단이 각 열전소자(20) 측을 향하도록 배치되는 스크러버용 제습장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각핀(15)은 원형단면 형태로 형성되고 다수 개가 횡방향으로 적층되어 설치된 스크러버용 제습장치.

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