KR101415375B1 - 가스정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성 부식가스 등을 물로 흡착하여 제거함과 동시에 가스의 이동을 변경시키면서 가스와 히터의 열접촉 시간을 증대시켜 폐가스를 효율적으로 열분해할 수 있는 가스정화장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 메인탱크와, 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 가열장치로 이루어지고, 상기 메인탱크와 가열장치는, 상기 메인탱크에서 물과 접촉하여 정화된 폐가스를 상기 가열장치로 공급하는 2차공급관과, 상기 가열장치에서 열분해된 폐가스를 다시 상기 메인탱크로 공급하는 3차공급관에 의해 연결되며, 상기 메인탱크의 상단부 일측에는 폐가스를 공급하는 가스공급관이 연결된 수직공급관이 구비되며, 타측에는 정화된 폐가스를 배출하는 가스배출관이 연결된 수직배출관이 구비되고, 상기 메인탱크 내부에는, 상기 수직공급관을 통하여 상기 메인탱크로 공급된 폐가스가 상기 2차공급관을 통하여 상기 가열장치로 공급됨과 동시에 상기 3차공급관을 통하여 다시 상기 메인탱크로 공급된 폐가스가 상기 수직배출관을 통하여 배출되도록 공간을 구획하는 격벽이 구비되는 것을 특징으로 가스정화장치를 제공한다.

Description

가스정화장치{GAS PURIFICATION APPARATUS}
본 발명은 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성 부식가스 등을 물로 흡착하여 제거함과 동시에 분리판에 의해 가스의 이동을 변경시키면서 폐가스와 히터의 열접촉 시간을 증대시켜 폐가스를 효율적으로 열분해할 수 도록 한 가스정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용하는 다양한 종류의 반응가스에는 여러 종류의 유독성분이 포함되어 있다. 이러한 반응가스를 사용한 후 그대로 대기중에 방출할 경우에는 인체에 매우 유해할 뿐만 아니라 심각한 환경오염을 유발할 수 있다. 이에 따라 반도체 제조공정 등에서 사용된 폐가스는 반드시 정화처리과정을 거쳐야 하는데, 이를 위해 반도체 제조설비 등의 배기라인에는 폐가스에 포함된 산화성분, 인화성분 등의 유독성분을 처리하여 제거하기 위한 가스정화장치가 설치된다.
한편, 상기한 가스정화장치로는 대한민국 등록특허 제10-1159227호(2012. 7. 24. 공고)에 ‘하이브리드 스크러버용 반응기 조립체’가 개시되어 있다.
상기 발명은 캐리어가스가 유입되는 유입포트가 형성된 제1반응기; 제1반응기에 결합되며, 제1반응기와의 사이에 인가되는 전압에 의해 캐리어가스가 플라즈마화되도록 전원인 인가되는 전극; 플라즈마화된 캐리어가스가 내부로 유입되도록 제1반응기의 내부와 연결되며, 피처리가스가 유입되는 유입포트 및 내부의 가스가 배출되는 배출포트가 관통 형성되는 제2반응기; 및 제2반응기가 가열되도록 상기 제2반응기에 결합되는 히터로 이루어진다.
이러한 종래의 발명은 플라즈마 방식과 히터방식 및 직접 연속방식을 혼합한 형태로 고온에서만 분해되는 난분해성 가스를 처리할 수 있는 장점이 있으나, 구조가 복잡하고 처리 효율에 대비하여 소비 전력이 높아 처리비용이 증가할 뿐만 아니라 플라즈마 방식의 경우 장치의 내구성이나 신뢰성 등이 검증되지 않아 운전의 안전성을 보장할 수 없다는 단점이 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성 부식가스 등을 물로 흡착하여 제거함과 동시에 가열장치에 구비된 분리판에 의해 가스의 이동을 변경시키면서 폐가스와 히터의 열접촉 시간을 증대시켜 고온에서만 분해되는 난분해성 가스도 쉽게 처리할 수 있는 안정성과 에너지 효율이 높은 새로운 구조의 가스정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폐가스를 물과 접촉시켜 정화할 수 있도록 내부에 물을 수용하는 메인탱크와, 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 가열장치로 이루어지고, 상기 메인탱크와 가열장치는, 상기 메인탱크에서 물과 접촉하여 정화된 폐가스를 상기 가열장치로 공급하는 2차공급관과, 상기 가열장치에서 열분해된 폐가스를 다시 상기 메인탱크로 공급하는 3차공급관에 의해 연결되며, 상기 메인탱크의 상단부 일측에는 폐가스를 공급하는 가스공급관이 연결된 수직공급관이 구비되며, 타측에는 정화된 폐가스를 배출하는 가스배출관이 연결된 수직배출관이 구비되고, 상기 메인탱크 내부에는, 상기 수직공급관을 통하여 상기 메인탱크로 공급된 폐가스가 상기 2차공급관을 통하여 상기 가열장치로 공급됨과 동시에 상기 3차공급관을 통하여 다시 상기 메인탱크로 공급된 폐가스가 상기 수직배출관을 통하여 배출되도록 공간을 구획하는 격벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 격벽은, 상기 메인탱크의 상면으로부터 수직으로 연장하여 형성하되, 하면과는 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 가스정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 수직공급관 및 수직배출관의 상단 내부에는 폐가스에 물을 분사하기 위한 노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가열장치는, 상부를 개방 형성하면서 상단부에 걸림턱을 형성한 원통형 체임버와, 상기 걸림턱에 안착하면서 체임버의 상부를 폐쇄하는 원판형 커버와, 상기 커버의 배면 중간에 수직 설치되면서 체임버의 바닥면으로부터 이격 설치되는 판 모양의 분리판과, 상기 분리판 양측에 각각 배치되어 커버에 관통 결합되면서 2차공급관 및 3차공급관에 각각 연결되는 입구관 및 출구관과, 상기 분리판 양측에 각각 배치되어 커버의 배면에 고정 설치되면서 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 커버의 전면에는 히터로부터 전달되는 열을 냉각시키는 냉각부가 구비되며, 상기 냉각부는 커버의 전면에 고정 설치되는 중공형 보조탱크를 구성하고, 상기 보조탱크에는 물이 순환할 수 있도록 입,출구용 연결관이 연결된 것을 특징으로 하는 가스정화장치를 제공한다.
본 발명에 따른 가스정화장치는, 폐가스를 메인탱크로 공급하는 과정에서 1차로 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성 부식가스 등을 물로 흡착하여 제거함과 동시에 가열장치에 구비된 분리판에 의해 가스의 이동을 변경시키면서 폐가스와 히터의 열접촉 시간을 증대시켜 폐가스에 포함된 산화성분, 인화성분, 유독성분 등을 2차로 열분해하여 제거하며, 2차 처리된 폐가스가 다시 메인탱크를 거쳐 가스배출관으로 이동하는 과정에서 3차로 폐가스에 잔류하는 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성 부식가스 등을 물로 흡착하여 제거함으로써 폐가스를 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 열접촉 시간 증대로 고온에서만 분해되는 난분해성 가스도 쉽게 처리할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스정화장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가열장치의 분리사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가열장치의 결합단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않고 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하기로 한다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 가스정화장치는 폐가스를 물과 접촉시켜 정화할 수 있도록 내부에 물을 수용하는 메인탱크(2)와, 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 가열장치(22)로 이루어진다.
물이 일정한 수위로 채워지는 상자 모양의 중공형 메인탱크(2)는 스테인레스 재질로 제작되는데, 상기 메인탱크(2)의 일측에는 내부에 물을 공급하기 위한 공급밸브(4)가 고정 설치되고, 상기 메인탱크(2)의 타측에는 사용된 물을 배출하기 위한 배출밸브(6)가 고정 설치된다.
메인탱크(2)의 내부 중간부에는 내부의 공간을 양분하는 격벽(8)이 구비된다.
격벽(8)은 메인탱크(2)의 내부 상면으로부터 하부방향으로 수직으로 연장하여 형성하되 메인탱크(2)의 하면과는 일정 거리로 이격되어 구비된다.
상기와 같은 격벽(8)의 이격 구조는 메인탱크(2)에 수용된 물이 격벽(8)에 의해 구획되는 양쪽 공간을 이동할 수 있게 하는 통로의 역할을 한다.
메인탱크(2)의 내부에는 상기 격벽(8)의 하면과의 이격 거리 이상으로 물을 채움으로써 메인탱크(2)의 내부 공간이 격벽(8)에 의해 완전히 분리될 수 있도록 한다.
메인탱크(2)에 채워지는 물은 공급되는 폐가스와 접촉하면서 폐가스 중에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성의 부식성 가스 등을 흡착하여 제거하는 역할을 한다.
메인탱크(2)의 상단부 양측에는 폐가스의 흐름을 안내하는 수직공급관(10)과 수직배출관(12)이 각각 관통하여 결합되고, 상기 수직공급관(10)과 수직배출관(12)의 내부 상단에는 노즐(14)이 고정 설치된다.
노즐(14)은 수직공급관(10)과 수직배출관(12)의 내부에 물을 분사하여 수직공급관(10)과 수직배출관(12)을 통과하는 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성의 부식성 가스 등을 1차적으로 흡착하여 제거하는 역할을 한다.
메인탱크(2)의 상단부 일측에 구비되는 수직공급관(10)의 상측에는 반도체 제조공정에서 발생한 폐가스가 유입되는 가스공급관(16)이 연결된다.
메인탱크(2)의 상단부 타측에 구비되는 수직배출관(12)에는 최종적으로 정화처리된 폐가스를 외부로 배출하는 가스배출관(20)이 연결되어 구비된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수직배출관(12)과 가스배출관(20) 사이에는 중간배출관(18)이 추가로 연결될 수 있으며, 중간배출관(18)의 상단부에는 배출되는 폐가스에 대해 최종적 정화처리를 위한 물 분사용 노즐(14)이 추가로 설치될 수 있다.
수직공급관(10), 수직배출관(12) 및 중간배출관(18)의 상단부에 설치되는 노즐(14)은 물공급관(미도시) 및 물펌프(미도시)에 연결되어 외부로부터 물을 공급받는다.
메인탱크(2)와 가열장치(22)는, 상기 메인탱크(2)에서 물과 접촉하여 정화된 폐가스를 상기 가열장치(22)로 공급하는 2차공급관(40)과, 상기 가열장치(22)에서 열분해된 폐가스를 다시 상기 메인탱크(2)로 공급하는 3차공급관(42)에 의해 연결된다.
가열장치(22)는 상부를 개방 형성하면서 상단부에 걸림턱(24)을 형성한 원통형 체임버(26)와, 상기 걸림턱(24)에 안착하면서 체임버(26)의 상부를 폐쇄하는 원판형 커버(28)와, 상기 커버(28)의 배면 중간에 수직 설치되되 체임버(26)의 바닥면으로부터 소정의 간격으로 이격되는 플레이트 형상의 분리판(30)과, 상기 분리판(30) 양측에 각각 배치되면서 커버(28)에 관통 결합되는 입구관(32) 및 출구관(34)과, 상기 분리판(30) 양측에 각각 배치되어 커버(28)의 배면에 고정 설치되면서 폐가스에 포함된 산화성분, 인화성분, 유독성분 등을 가열하여 제거하는 히터(36)로 구성된다.
상기 히터(36)는 커버(28)를 관통하며 수직 결합되는 결합관(29)에 각각 삽입된다.
본 발명에서는 히터(36)를 분리판(30)에 의해 구획되는 양 공간에 각각 2개씩 배치한 것으로 설명하고 있으나, 히터(36)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 가감할 수 있음은 물론이다.
분리판(30)은 가열장치(22)로 공급된 폐가스의 통과시간을 지체시키는 역할을 한다. 만일, 가열장치(22) 내부에서의 폐가스의 이동속도가 너무 빠르면 폐가스와 히터(36)의 접촉시간이 짧아 폐가스의 일부만이 가열되어 폐가스에 포함된 유해성분이 제대로 열분해되지 못할 수 있는데, 체임버(26)로 유입된 폐가스는 상기 분리판(30)에 의해 이동 경로가 변경되면서 히터(36)와의 열접촉 시간이 증대되어 전체적으로 가열이 될 뿐만이 아니라 열분해에 필요한 충분한 온도까지 가열될 수 있게 된다.
입구관(32) 및 출구관(34) 각각에는 2차공급관(40)의 일단과 3차공급관(42)의 일단이 연결되는데, 2차공급관(40)의 타단은 메인탱크(2)의 상면 일측에 수직으로 관통하여 결합되고, 3차공급관(42)의 타단은 메인탱크(2)의 상면 타측에 수직으로 관통하여 결합된다. 이때, 2차공급관(40)과 3차공급관(42)은 메인탱크(2) 내부에 설치된 격벽(8)을 기준으로 각각 양측으로 분리되어 배치된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 입구관(32)과 2차공급관(40) 사이, 출구관(34) 3차공급관(42) 사이에는 별도의 벨로우즈 타입의 호스(38)가 개재하여 연결될 수도 있다.
커버(28)의 전면 중앙에는 히터(36)로부터 전달되는 열을 냉각시키는 냉각부(44)가 설치되는데, 상기 냉각부(44)에는 중공형 보조탱크(46)가 커버(28)의 전면에서 종 방향으로 배치되면서 고정 설치되고, 상기 보조탱크(46)의 양측에는 물이 순환할 수 있도록 한 입,출구용 연결관(48,50)이 관통하여 결합되며, 상기 입구용 연결관(48)은 물공급관(미도시) 및 펌프(미도시)에 연결되고, 상기 출구용 연결관(50)은 물탱크(미도시)에 연결된다.
가열장치(22)의 작동 과정에서 발생하는 열은 상기 냉각부(44)에 의해 적절히 냉각되므로 가스정화장치의 과열을 방지함과 동시에 작업자의 안전을 확보할 수 있게 된다.
한편, 가스공급관(16), 수직공급관(10), 수직배출관(12), 2차공급관(40), 3차공급관(42), 중간배출관(18) 등의 각각의 연결배관 내벽은 폐가스에 의한 부식방지를 위해 테프론 코팅을 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 가스정화장치의 동작원리는 다음과 같다.
먼저, 반도체 제조과정에서 발생된 폐가스가 가스공급관(16)를 통하여 수직공급관(10)으로 유입되면, 상기 폐가스는 수직공급관(10)의 상단부에 설치된 노즐(14)로부터 분사되는 물에 접촉하면서 하향하게 되는데, 이때 상기 폐가스에 포함된 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성의 부식성 가스 등이 물에 흡착되어 제거된다.
폐가스는 분사되는 물과 함께 하향 이동하면서 메인탱크(2)의 격벽(8)에 의해 구획된 일측 내부 공간으로 유입되고, 메인탱크(2)에 수용된 물과 다시 접촉하면서 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성의 부식성 가스 등이 흡착되어 제거된다.
폐가스는 격벽(8)으로 인해 메인탱크(2)의 타측 내부 공간으로 이동하지 못하므로 2차공급관(40)을 통하여 가열장치(22)의 입구관(32)을 지나 체임버(26)의 일측 공간 내부로 이동하게 된다.
가열장치(22)의 분리판(30)에 의해 구획된 체임버(26)의 일측 공간에 유입된 폐가스는 히터(36)와 충분한 시간 동안의 열접촉에 의해 폐가스 중에 포함된 산화성분, 인화성분, 유독성분 등이 열분해되어 제거된다.
폐가스는 체임버(26)의 상부에서 하향하여 분리판(30) 하단부에 형성된 통로를 통해 체임버(26)의 타측 공간으로 이동하면서 상향하게 되는데, 이때 폐가스는 다시 체임버(26)의 타측 공간에 구비된 히터(36)와 충분한 시간 동안의 열접촉에 의해 폐가스 중에 포함된 산화성분, 인화성분, 유독성분 등이 열분해되어 제거된다.
이와 같이 가열장치(22)로 공급되는 폐가스는 분리판(30)에 의해 안내되어 체임버(26)의 일측 내부로 진입한 다음, 상기 분리판(30)의 하단부에 형성된 통로를 통하여 체임버(26)의 타측 공간으로 이동한 후 가열장치(22)로부터 배출되므로, 폐가스와 히터(36)의 열접촉 시간이 증대되어 폐가스의 열분해 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이후 폐가스는 3차공급관을 통해 메인탱크(2)의 격벽(8)에 의해 구획된 타측 공간으로 유입되고, 동시에 메인탱크(2)에 수용된 물과 접촉하면서 폐가스 중에 잔류하고 있는 고형성분이나 가수분해성 가스, 수용성의 부식성 가스 등이 추가적으로 흡착되어 제거된다.
이후, 폐가스는 메인탱크(2)의 타측 공간으로부터 수직배출관(12)과 중간배출관(18) 및 가스배출관(20)을 순차적으로 경유하여 외부로 배기된다.
이 과정에서 폐가스는 수직배출관(12)과 중간배출관(18)에 설치된 각각의 노즐(14)로부터 분사되는 물에 접촉하면서 추가적으로 정화되게 된다.
한편, 노즐(14)로부터 분사되는 물은 메인탱크(2)에 수용되며, 메인탱크(2)에 수용된 물은 일정한 폐가스 처리주기에 따라 교체된다.
한편, 가스정화장치의 과열을 방지함과 동시에 작업자의 안전을 확보하기 위해 가열장치(22)의 작동 과정에서 발생하는 열은 냉각부(44)에 의해 적절히 냉각된다.
이상과 같이, 비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있으며, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
2: 메인탱크 4: 공급밸브
6: 배출밸브 8: 격벽
10: 수직공급관 12: 수직배출관
14: 노즐 16: 가스공급관
18: 중간배출관 20: 가스배출관
22: 가열장치 24: 걸림턱
26: 체임버 28: 커버
30: 분리판 32: 입구관
34: 출구관 36: 히터
38: 호스 40: 2차공급관
42: 3차공급관 44: 냉각부
46: 보조탱크 48: 입구용 연결관
50: 출구용 연결관

Claims (5)

  1. 폐가스를 물과 접촉시켜 정화할 수 있도록 내부에 물을 수용하는 메인탱크(2)와, 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 가열장치(22)로 이루어지고,
    상기 메인탱크(2)와 가열장치(22)는, 상기 메인탱크(2)에서 물과 접촉하여 정화된 폐가스를 상기 가열장치(22)로 공급하는 2차공급관(40)과, 상기 가열장치(22)에서 열분해된 폐가스를 다시 상기 메인탱크(2)로 공급하는 3차공급관(42)에 의해 연결되며,
    상기 메인탱크(2)의 상단부 일측에는 폐가스를 공급하는 가스공급관(16)이 연결된 수직공급관(10)이 구비되며, 타측에는 정화된 폐가스를 배출하는 가스배출관(20)이 연결된 수직배출관(12)이 구비되고,
    상기 메인탱크(2) 내부에는, 상기 수직공급관(10)을 통하여 상기 메인탱크(2)로 공급된 폐가스가 상기 2차공급관(40)을 통하여 상기 가열장치(22)로 공급됨과 동시에 상기 3차공급관(42)을 통하여 다시 상기 메인탱크(2)로 공급된 폐가스가 상기 수직배출관(12)을 통하여 배출되도록 공간을 구획하는 격벽(8)이 구비되며,
    상기 가열장치(22)는,
    상부를 개방 형성하면서 상단부에 걸림턱(24)을 형성한 원통형 체임버(26)와, 상기 걸림턱(24)에 안착하면서 체임버(26)의 상부를 폐쇄하는 원판형 커버(28)와, 상기 커버(28)의 배면 중간에 수직 설치되면서 체임버(26)의 바닥면으로부터 이격 설치되는 판 모양의 분리판(30)과, 상기 분리판(30) 양측에 각각 배치되어 커버(28)에 관통 결합되면서 2차공급관(40) 및 3차공급관(42)에 각각 연결되는 입구관(32) 및 출구관(34)과, 상기 분리판(30) 양측에 각각 배치되어 커버(28)의 배면에 고정 설치되면서 폐가스를 고열로 가열하여 열분해시키는 히터(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽(8)은, 상기 메인탱크(2)의 상면으로부터 수직으로 연장하여 형성하되, 하면과는 이격되어 있는 것을 특징으로 가스정화장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직공급관(10) 및 수직배출관(12)의 상단 내부에는 폐가스에 물을 분사하기 위한 노즐(14)이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스정화장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버(28)의 전면에는 히터(36)로부터 전달되는 열을 냉각시키는 냉각부(44)가 구비되며, 상기 냉각부(44)는 커버(28)의 전면에 고정 설치되는 중공형 보조탱크(46)를 구성하고, 상기 보조탱크(46)에는 물이 순환할 수 있도록 입,출구용 연결관(48,50)이 연결된 것을 특징으로 하는 가스정화장치.
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