KR101843262B1 - 제습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크러버와 같은 공정가스 정화장치의 하류 측에 배치되는 제습기에 관한 것이다. 본 발명은 가스가 유입되는 입구와 유입된 가스가 배출되는 출구 및 유입된 가스가 상기 입구에서 상기 출구를 향해 유동하는 내부공간을 형성하는 벽면을 포함하는 하우징과, 상기 내부공간의 중심부에 분리 가능하도록 설치되는 통체와, 상기 통체에서 방사상으로 연장된 가이드 브래킷과, 상기 가이드 브래킷에 고정되며, 나선형으로 감겨있는 튜브로서, 냉각 유체가 흐르며, 고분자 물질로 이루어진 냉각 튜브를 포함하는 제습기를 제공한다. 본 발명에 따른 제습기는 부식에 강하며, 파우더의 제거가 용이하다는 장점이 있다.

Description

제습기{Dehumidifier}
본 발명은 제습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크러버와 같은 공정가스 정화장치의 하류 측에 배치되는 제습기에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정 등에서 발생한 유독성 배기가스가 대기 중에 그대로 방출되면 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있으며, 폭발할 수도 있으므로, 스크러버를 통해서 배기가스를 정화하여 배출한다.
반도체 공정에서 가장 많이 사용되는 스크러버는 배기가스를 태운 후 물을 이용해서 정화하는 번-웨트, 플라스마-웨트, 히트-웨트 스크러버이다. 반도체 공정에 사용되는 가스는 크게 크리닝 가스(NF3, CF4 등), 가연성 가스(SiH4, PH3, H2 등)와 수용성 가스(HCl, HF, NH3 등)로 나누어지는데 번-웨트, 플라스마-웨트, 히트-웨트 스크러버는 세 가지 종류의 가스를 동시에 처리할 수 있다.
한편, 상기와 같은 배기가스의 처리에서 수용성 가스가 용해된 수분은 배기관에 부착되어 배기관을 부식시킬 수 있다는 문제가 있다. 또한, 배기가스를 태우는 과정에서 발생한 SiO2 등의 파우더 형태의 부산물을 포함한 수분에 의해서 배기관이 막힌다는 문제도 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 에어 홀(air hole) 등을 통해 상대적으로 습도가 낮은 외기(外氣)를 배기가스와 혼합함으로써 배기가스의 습도를 낮추는 방법, 스크러버의 하류 측에 제습기를 설치하여 수분을 제거하는 방법 등이 사용되고 있다.
제습기는 배기가스가 흐르는 경로에 배치된 냉각 핀이나 냉각 코일을 이용하여 배기가스에 포함된 수분을 응축시켜서 제거하는 장치이다. 그러나 수용성 부식성 가스가 용해되어 있는 수분에 의해서 냉각 핀이나 냉각 코일이 부식되거나 수분에 포함된 파우더가 냉각 핀이나 냉각 코일에 흡착되어, 냉각 효율이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 냉각 핀이나 냉각 코일에 흡착된 파우더의 제거가 어렵다는 문제도 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 부식에 강하며, 파우더의 제거가 용이한 제습기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 가스가 유입되는 입구와 유입된 가스가 배출되는 출구 및 유입된 가스가 상기 입구에서 상기 출구를 향해 유동하는 내부공간을 형성하는 벽면을 포함하는 하우징과, 상기 내부공간의 중심부에 분리 가능하도록 설치되는 통체와, 상기 통체에서 방사상으로 연장된 가이드 브래킷과, 상기 가이드 브래킷에 고정되며, 나선형으로 감겨있는 튜브로서, 냉각 유체가 흐르며, 고분자 물질로 이루어진 냉각 튜브를 포함하는 제습기를 제공한다.
또한, 상기 통체의 외면은 상기 하우징의 입구에서 출구 방향으로 진행할수록 상기 통체의 외면과 상기 하우징의 벽면 사이의 간격이 넓어지도록 경사진 제습기를 제공한다.
또한, 상기 통체의 하면에 결합되며, 상기 하우징의 입구에서 출구 방향으로 진행할수록 상기 통체의 외면과 상기 하우징의 벽면 사이의 간격이 좁아지도록 경사진 안내면을 구비한 하부 통체를 더 포함하는 제습기를 제공한다.
또한, 상기 통체의 하부에 설치되어, 상기 입구를 통해서 상기 내부공간으로 유입되는 가스가 한 방향으로 회전하도록 안내하는 가이드 베인을 더 포함하는 제습기를 제공한다.
또한, 상기 가이드 브래킷에는 상기 튜브가 통과할 수 있는 복수의 관통구멍이 형성된 제습기를 제공한다.
또한, 상기 가이드 브래킷에는 상기 튜브가 통과할 수 있는 복수의 슬릿이 형성된 제습기를 제공한다.
또한, 상기 통체의 벽면에는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있으며, 상기 복수의 관통 구멍을 통해서 가스가 분사되도록, 고압의 가스를 상기 통체의 내부로 전달하는 가스관을 더 포함하는 제습기를 제공한다.
또한, 상기 통체의 하부에는 상기 입구를 통해서 유입되는 가스를 냉각하기 위한 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 노즐이 설치된 제습기를 제공한다.
또한, 상기 냉각 튜브는 테플론 수지를 포함하는 제습기를 제공한다.
본 발명에 따른 제습기는 부식에 강하며, 파우더의 제거가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 설치가 용이하다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제습기의 일실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제습기의 단면 사시도이다.
도 3과 4는 도 2에 도시된 냉각부의 사시도들이다.
도 5와 6은 가이드 브래킷의 다른 예들을 나타낸 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 제습기의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 제습기의 단면 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제습기는 하우징(10)과 하우징(10)으로부터 분리가능한 냉각부(100)를 포함한다.
하우징(10)은 대체로 원통형이다. 하우징(10)은 보통 장축이 위아래로 연장되도록 배치된다. 하우징(10)은 내부공간을 형성하는 벽면(11)을 포함한다. 하부 벽면(11)에는 가스가 유입되는 입구(12)가 형성되며, 상부 벽면(11)에는 가스가 배출되는 출구(13)가 형성된다. 하우징(10)의 입구(12)는, 예를 들어, 습식 스크러버의 출구(13)와 직접 또는 덕트를 통해서 연결될 수 있다. 일반적으로 습식 스크러버에서 배출되는 가스는 온도가 30℃ 정도이며, 습도는 70 ~ 99.9% 정도이다. 또한, 하우징(10)의 상부 벽면(11)에는 가스나 액체를 공급할 수 있는 주입구(17)들이 형성되어 있다.
하우징(10)의 옆쪽 벽면(11)에는 냉각 유체가 유입되는 유입구(14)와 냉각 유체가 배출되는 유출구(15)가 형성되어 있다. 도시하지 않았으나, 유입구(14)와 유출구(15)는 열전소자와 열교환부로 이루어지는 냉각장치 또는 냉각 사이클을 이용하는 냉각장치와 연결될 수 있다. 냉각 유체로는 용도에 따라서 냉각수, FC-3283 냉매 등을 사용할 수 있다. 또한, 공정 냉각수(Process cooling water, PCW) 라인을 직접 유입구(14)에 연결할 수도 있다.
하우징(10)의 상부 벽면(11)은 옆쪽 벽면(11)으로부터 분리될 수 있도록 결합된다. 예를 들어, 상부 벽면(11)과 옆쪽 벽면(11)은 나사 결합을 통해서 결합될 수 있다. 냉각부(100)를 용이하게 분리하기 위함이다.
도 3과 4는 도 2에 도시된 냉각부(100)의 사시도들이다. 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 냉각부(100)는 통체(110), 가이드 브래킷(120), 냉각 튜브(130), 하부 통체(140) 및 가이드 베인(150)을 포함한다.
냉각부(100)는 입구(12)를 통해서 유입되는 가스의 온도를 이슬점 이하로 낮추어 가스에 포함되어 있는 수분을 제거하는 역할을 한다. 냉각부(100)를 통과하여 하우징(10)에서 배출되는 가스는 온도가 대략 21 ~ 23℃, 습도는 70% 이하로 조절될 수 있다. 배기 덕트의 온도는 25℃ 정도이며, 배기 덕트 내부의 습도는 40 ~ 50% 정도이므로, 하우징(10)에서 배출되는 가스는 배기 덕트 내에서 거의 응축되지 않는다.
통체(110)는 하우징(10)의 내부공간의 중심부에 배치된다. 통체(110)의 측면은 하우징(10)의 입구(12)에서 출구(13) 방향으로 진행할수록 통체(110)의 측면과 하우징(10)의 벽면(11) 사이의 간격이 넓어지도록 경사져 있다. 즉, 통체(110)는 꼭짓점 부분이 절단된 대체로 긴 원뿔 형태로서 꼭짓점 부분이 출구(13)를 향하도록 배치된다. 통체(110)의 내부는 비어있다. 통체(110)의 측면에는 복수의 미세한 관통구멍(111)이 형성되어 있다.
가이드 브래킷(120)은 냉각 튜브(130)를 지지하는 역할을 한다. 가이드 브래킷(120)은 통체(110)의 측면으로부터 방사상으로 연장된다. 가이드 브래킷(120)은 복수 개가 설치된다. 인접하는 한 쌍의 가이드 브래킷(120) 사이의 각도는 일정하다.
본 실시예에 있어서, 가이드 브래킷(120)은 복수의 가로 방향 슬롯(121)이 형성된 플레이트 형태이다. 각각의 슬롯(121)의 윗면은 직선이며, 아랫면은 냉각 튜브(130)가 움직이지 않도록, 냉각 튜브(130)가 끼워질 위치들만 오목한 곡면으로 되어 있다.
냉각 튜브(130)는 가이드 브래킷(120)의 슬롯(121)에 끼워진다. 냉각 튜브(130)는 하나의 긴 튜브를 가이드 브래킷(120)의 슬롯(121)에 나선형을 이루도록 끼우는 방식으로 설치된다. 가이드 브래킷(120)에서 하나의 슬롯(121)의 오목한 곡면들 사이의 간격이 동일하므로 냉각 튜브(130)는 하나의 슬롯(121)에서 대체로 아르키메데스 나선형 형태를 이룬다. 하나의 슬롯(121)을 모두 통과한 경우에는 다음 슬롯(121)에 나선형을 이루도록 끼워진다. 하나의 슬롯(121)의 바깥쪽에서 시작해서 안쪽에서 끝나도록 냉각 튜브(130)를 통과시키고, 다음 슬롯(121)에서는 안쪽에서 시작해서 바깥쪽에서 끝나도록 할 수도 있으며, 다음 슬롯(121)에서도 바깥쪽에서 시작해서 안쪽에서 끝나도록 할 수도 있다.
냉각 튜브(130)의 양단은 각각 하우징(10)의 유입구(14) 및 유출구(15)에 연결된다. 따라서 냉각 튜브(130)에는 냉각 유체가 흐른다. 냉각 튜브(130)는 유연한 고분자 물질로 이루어진다. 예를 들어, 테플론 수지로 이루어질 수 있다. 테플론 수지는 내부식성이 뛰어나므로, 배기가스에 의해서 부식되지 않는다는 장점이 있다. 또한, 유연하므로 가이드 브래킷(120)에 설치가 용이하다는 장점도 있다. 냉각 튜브(130)는 유입된 가스에 포함되어 있는 수증기를 응축시키는 역할을 한다. 냉각 튜브(130)에 접촉한 가스는 이슬점 이하로 온도가 낮아지고, 가스에 포함된 수증기가 응축된다. 응축된 수증기는 하우징(10) 아래쪽으로 떨어진 후 입구(12)를 통해서 제거된다.
하부 통체(140)는 통체(110)의 하단에 결합된다. 하부 통체(140)는 꼭짓점 부분이 절단된 원뿔 형태로서, 꼭짓점 부분이 입구(12)를 향하도록 배치된다. 따라서 하부 통체(140)는 하우징(10)의 입구(12)에서 출구(13) 방향으로 진행할수록 하우징(10)의 벽면(11)과의 간격이 좁아지도록 경사진 안내면을 구비한다. 하부 통체(140)의 안내면은 입구(12)를 통해서 유입된 가스가 고르게 분산되도록 하는 역할을 한다. 즉, 하부 통체(140)의 꼭짓점 부분에 충돌한 가스는 안내면을 따라서 고르게 분산된다. 하부 통체(140)의 꼭짓점 쪽 상당부분은 하우징(10)의 입구(12) 안쪽으로 들어가 있다.
가이드 베인(150)은 입구(12)로부터 유입되는 가스를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 역할을 한다. 가이드 베인(150)은 통체(110)의 하단의 둘레에 결합되는 플레이트(151)와 플레이트(151)의 하면에 결합된 날개(152)들을 포함한다. 날개(152)들은 가스들이 부딪히는 곡면을 구비한다. 플레이트(151)는 유입된 가스가 흐르는 경로를 막아서 날개(152) 쪽으로 흐르도록 하는 역할을 하며, 날개(152)들은 곡면을 이용하여 가스를 한 방향으로 회전시키는 역할을 한다.
입구(12)로부터 유입된 가스는 하부 통체(140)의 안내면을 따라서 분산된 후 플레이트(151)의 하면을 따라서 가이드 베인(150) 방향으로 이동하고, 가이드 베인(150) 곡면에 부딪혀 한 방향으로 회전하면서, 하우징(10)의 내부공간으로 유입된다. 이 과정에서 유입된 가스에 포함되어 있던 액적들이 상당부분 제거된다.
또한, 본 실시예에 따른 제습기는 가스공급장치(미도시), 가스관 및 가스관에 설치된 밸브(미도시)를 더 포함한다. 가스공급장치는 고압의 가스를 공급하는 역할을 한다. 가스공급장치는 고압의 가스가 저장된 봄베일 수 있으며, 밸브는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 가스관(20)은 가스공급장치와 하우징(10)의 주입구(17)를 서로 연결하는 역할과, 주입구(17)와 통체(110)를 서로 연결하는 역할을 한다. 주기적으로 밸브가 개방되면, 고압의 가스가 통체(110)로 공급되고, 통체(110)의 관통구멍(111)을 통해서 배출되면서, 냉각 튜브(130)와 가이드 브래킷(120)에 도포된 파우더를 날려버림으로써, 파우더 도포에 의한 냉각 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제습기는 하부 통체(140)에 설치된 복수의 분사노즐(40)을 더 포함한다. 분사노즐(40)은 냉각수를 분사하여, 배기가스의 온도를 낮추고, 배기가스에 포함된 파우더를 제거하는 역할을 한다. 분사노즐(40)은 하부 통체(140)에 형성된 관통구멍에 설치될 수 있다. 분사노즐(40)에는 하우징(10)의 주입구(17) 또는 유입구(14)를 통해서 냉각수가 공급될 수 있다. 본 실시예에서는 주입구(17)와 분사노즐(40)을 냉각수 공급관(30)을 통해서 연결한다.
도 5와 6은 가이드 브래킷의 다른 예들을 나타낸 도면들이다. 도 5와 6에 도시된 바와 같이, 냉각 튜브(130)를 고정하기 위한 수단으로 가로 방향으로 배치된 슬롯 대신에 복수의 관통구멍(221) 또는 세로 방향으로 일정한 간격으로 배치된 슬롯(321)을 활용할 수도 있다.
이하에서는 상술한 제습기의 작용에 대해서 설명한다.
입구(12)를 통해서 배기가스가 유입된다. 유입된 배기가스는 냉각수 분사노즐(40)에서 분사되는 냉각수에 의해서 냉각된다. 그리고 배기가스에 포함된 파우더의 일부도 제거된다. 배기가스는 하부 통체(140)의 안내면을 따라서 흐른 후 가이드 베인(150)의 플레이트(151)에 부딪힌 후 날개(151)에 의해서 한 방향으로 회전하면 하우징(10)의 내부공간으로 흘러들어간다. 그리고 냉각 튜브(130)와 접촉한 배기가스는 이슬점 이하로 온도가 떨어진다. 따라서 배기가스에 포함된 수분이 응축되고, 배기가스에 포함된 파우더도 냉각 튜브(130)에 부착된다. 냉각 튜브(130)를 통과한 배기가스는 온도와 습도가 낮아지고, 파우더가 제거된 상태로 출구(13)로 배출된다. 출구(13)로 배출된 배기가스는 배기 덕트를 통해서 외부로 배출된다. 온도와 습도가 충분히 낮아지고, 파우더도 상당히 제거되었으므로, 배기 덕트에서의 수증기의 응축에 의한, 배기 덕트 막힘이나, 부식을 최소화할 수 있다. 냉각 튜브(130)에 파우더가 어느 정도 쌓여서 냉각 효율이 낮아지려 하면, 고압의 가스가 통체(110)의 관통구멍(111)들을 통해서 배출되면서, 파우더를 제거한다. 그리고 필요한 경우에는 하우징(10)의 상부 벽면(11)을 옆쪽 벽면(11)으로부터 분리하고, 냉각부(100) 전체를 하우징(10)에서 분리한 후 냉각 튜브(130)와 가이드 브래킷(120) 등을 세척할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
예를 들어, 통체(110)는 대체로 원뿔형태인 것으로 설명하였으나, 도 6에 도시된 바와 같은 원통이나 다각형 단면을 가진 통 형태일 수도 있다.
또한, 하우징(10) 측면에 유출구(15)를 형성하고 유출구(15)와 냉각 튜브(130)를 연결하여, 냉각 유체를 순환하는 것으로 설명하였으나, 유출구(15)를 설치하지 않고, 냉각 튜브(130)에서 배출된 냉각 유체를 입구(12)로 흘려보낼 수도 있다. 그러함으로써 냉각된 냉각 유체에 의해 주변온도를 급속히 낮춤으로써 제습 효과를 극대화 시킬 수 있다. 입구(12)로 배출된 냉각 유체는 제습기와 연결되어 있는 습식 스크러버에서 습식 스크러버에서 사용된 냉각수와 함께 처리될 수 있다.
10: 하우징 11: 벽면
12: 입구 13: 출구
14: 유입구 15: 유출구
17: 주입구
100: 냉각부 110: 통체
120: 가이드 브래킷 130: 냉각 튜브
140: 하부 통체 150: 가이드 베인

Claims (9)

  1. 가스가 유입되는 입구와 유입된 가스가 배출되는 출구 및 유입된 가스가 상기 입구에서 상기 출구를 향해 유동하는 내부공간을 형성하는 벽면을 포함하는 하우징과,
    상기 내부공간의 중심부에 분리 가능하도록 설치되는 통체와,
    상기 통체에서 방사상으로 연장된 가이드 브래킷과,
    상기 가이드 브래킷에 고정되며, 나선형으로 감겨있는 튜브로서, 냉각 유체가 흐르며, 고분자 물질로 이루어진 냉각 튜브를 포함하며,
    상기 통체의 벽면에는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 복수의 관통 구멍을 통해서 가스가 분사되도록, 고압의 가스를 상기 통체의 내부로 전달하는 가스관을 더 포함하는 제습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통체의 하면에 결합되며, 상기 하우징의 입구에서 출구 방향으로 진행할수록 상기 하우징의 벽면과의 간격이 좁아지도록 경사진 안내면을 구비한 하부 통체를 더 포함하는 제습기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통체의 하부에 설치되어, 상기 입구를 통해서 상기 내부공간으로 유입되는 가스가 한 방향으로 회전하도록 안내하는 가이드 베인을 더 포함하는 제습기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통체의 외면은 상기 하우징의 입구에서 출구 방향으로 진행할수록 상기 통체의 외면과 상기 하우징의 벽면 사이의 간격이 넓어지도록 경사진 제습기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 브래킷에는 상기 튜브가 통과할 수 있는 복수의 관통구멍이 형성된 제습기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 브래킷에는 상기 튜브가 통과할 수 있는 복수의 슬릿이 형성된 제습기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통체의 하부에는 상기 입구를 통해서 유입되는 가스를 냉각하기 위한 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 노즐이 설치된 제습기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 튜브는 테플론 수지를 포함하는 제습기.
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