KR102085224B1 - 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치 - Google Patents

배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 배기관 내 고체 생성물부착을 방지하기 위한 가스 가열장치에 있어서, 가스 배출구를 구비하며 내부에 공간을 구비한 외부 몸체; 외부 몸체 내부에 위치하며 내부에 공간을 구비하고 가스 배출구 방향으로 입구를 구비한 내부 몸체;로서, 입구와 마주보는 내부 몸체의 상부는 막혀있는 내부 몸체; 내부 몸체 내부에 위치하며 가스 배출구와 연결된 관; 그리고 외부 몸체 내부에 위치하며 가스를 가열하는 가열기;를 포함하는 배기관 내 고체 생성물부착을 방지하기 위한 가스 가열장치에 대한 것이다.

Description

배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치{GAS HEATER FOR PREVENTING SOLID PRODUCT FROM ADHERING TO INNER SURFACE OF EXHAUST PIPE }
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체· LCD·LED 등의 소자 제조용 배기 라인에 사용되는 배기관의 내부 표면에 고체 생성물이 부착되는 것을 방지하기 위한 가스 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체· LCD·LED 소자의 제조 공정에 사용된 가스들이 진공펌프 및 배기관을 통해 스크러버(scrubber; 가스처리장치)로 이송되는 과정에서 폭발하는 것을 방지하도록 희석함과 더불어 배기관 내부에 고체 생성물이 부착되는 것을 방지하기 위한 가스를 가열하기 위한 가스 가열장치에 대한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 반도체· LCD·LED 소자의 제조에 사용되는 가스들이 반응챔버에서 반응된 후 진공펌프 및 배기관을 통해 가스처리장치인 스크러버로 이송되는 과정에서 배기관 내부에 다량의 고체 생성물이 발생된다. 따라서, 이것을 해결하기 위해 배기관 내부를 주기적으로 세정을 해야 한다. 그리고 웨이퍼 등의 생산을 위한 반응챔버에서는 다양한 반응가스가 사용되는데 제조 공정상 폭발성 가스가 많이 사용되고, 이 중에서도 생산 효율 향상을 위해 수소 가스 사용량이 점차 많아지고 있으며, 이러한 수소 가스의 사용량 증가와 비례해서 폭발 위험성도 증가하므로, 폭발 위험성에 대한 대책이 필요하다. 한편, 기존에는 고체 생성물의 발생 방지 및 수소 가스의 폭발성을 낮추기 위해 뜨거운 질소(N2)가스를 배기관으로 주입하여 수소가스를 희석시키는 한편 고체 생성물 발생을 방지하면서 배출된 가스들이 빠르게 스크러버로 이송되도록 하고 있다
도 1은 한국 공개특허공보 제2005-0071342호에 기재된 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호 및 명칭을 일부 변경하였다.
반도체· LCD·LED 소자를 제조하는 생산 설비(10)에서 발생된 배출가스를 스크러버로 이송하는 배출관(11) 내부에 고체 생성물이 발생하지 않도록 질소가스를 배출관(11)에 질소가스공급관(12)을 통해 공급한다. 특히 공급되는 질소가스를 고온으로 가열하기 위해서 질소가스 가열장치(13)가 사용된다. 또한 질소가스를 가열하기 위해서 공장 내에 배관된 난방공급배관(14)을 사용한다.
도 2는 한국 공개특허공보 제2002-0022943호에 기재된 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호 및 명칭을 일부 변경하였다.
반도체· LCD·LED 소자를 제조하는 생산 설비(20)는 반응챔버(21), 진공펌프(22), 질소가스 트랜스퍼(23), 질소가스공급관(24), 히팅자켓(25) 및 배기관(26)을 포함한다. 배기관(26)에 고온의 질소가스를 공급하기 위해서 가열장치로 히팅자켓(25)이 사용되었다.
도 1 및 도 2 등에 기재된 종래의 가스 가열장치에 의해 가열된 질소가스는 배기관에 고체 생성물이 발생하지 않도록 하기에 충분한 온도로 가열되지 않았으며, 가열장치의 겉면이 고온의 상태가 되어 화상 등의 안전에 문제가 있었다. 또한 도 2에 기재된 가열장치에 의하는 경우 질소공급관의 길이가 길어지는 문제가 있었다.
본 개시는 배기관에 고체 생성물의 발생을 방지하는 가스를 배기관에 공급하는 경우 고온의 가스를 배기관에 공급할 수 있도록 가스를 가열하는 장치로, 가스의 가열 효율을 높여 가스 가열장치의 크기를 컴팩트(Compact)하게 하였다. 더 나아가 가열장치의 겉면의 온도가 높지 않도록 하여 안전성을 향상시켰다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치에 있어서, 가스 배출구를 구비하며 내부에 공간을 구비한 외부 몸체; 외부 몸체 내부에 위치하며 내부에 공간을 구비하고 가스 배출구 방향으로 입구를 구비한 내부 몸체;로서, 입구와 마주보는 내부 몸체의 상부는 막혀있는 내부 몸체; 내부 몸체 내부에 위치하며 가스 배출구와 연결된 관; 그리고 외부 몸체 내부에 위치하며 가스를 가열하는 가열기;를 포함하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 한국 공개특허공보 제2005-0071342호에 기재된 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 한국 공개특허공보 제2002-0022943호에 기재된 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 도 3(a)의 사시도를 AA'를 따라 자른 단면도,
도 5는 가열기와 관의 결합 상태의 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 가스 가열장치에서 가스의 흐름을 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 가스 가열장치가 사용된 일 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 3은 본 개시에 따른 가스 가열장치의 일 예를 보여주는 도면으로서, 도 3(a)는 사시도이고, 도 3(b)는 분해도이다.
가스 가열장치(100)는 가스 배출구(111)를 구비하며 내부에 공간을 구비한 외부 몸체(110), 외부 몸체(110) 내부에 위치하며 내부에 공간을 구비하고 가스 배출구(111) 방향으로 입구를 구비한 내부 몸체(120), 내부 몸체(120) 내부에 위치하며 가스 배출구(111)와 연결된 내부관(130) 및 외부 몸체(110) 내부에 위치하며 가스를 가열하는 가열기(140)를 포함할 수 있다. 또한 가열기(140) 및 내부 몸체(120)가 연결된 외부 몸체 덮개(150)를 포함할 수 있다. 가스 가열장치(100)를 통해 가열되고 배기관에 공급되는 가스는 질소(N2)가 바람직하지만 질소(N2)와 유사한 효과를 갖는 다른 가스의 사용을 배제하지는 않는다.
도 4는 도 3(a)의 사시도를 AA'를 따라 자른 단면도이다.
외부 몸체(110)는 내부에 공간(112)을 구비하고, 외부 몸체(110)의 내부 공간(112)에는 내부관(130), 내부 몸체(120) 및 가열기(140)가 위치한다. 내부관(130)은 외부 몸체(110)의 가스 배출구(111)와 연결되어 있다. 내부 몸체(120)는 가스 배출구(111) 방향으로 입구(121)를 구비하고, 입구(121)와 마주보는 상부(122)는 막혀있다. 내부 몸체(120)는 내부 공간(123)을 구비하고, 내부관(130)은 내부 몸체(120)의 내부 공간(123)에 위치한다. 외부 몸체(110)의 내부 공간(112)이 외부에 노출되지 않도록 외부 몸체(110)를 덮는 덮개(150)는 가스 유입구(151)를 포함한다. 가스 유입구(151)는 가스 공급관(152)과 연결되어 있다. 외부 몸체 덮개(150)를 통해 가열기(140)는 외부와 전기적으로 연결되며, 내부 몸체(120)는 외부 몸체 덮개(150)와 연결된 고정부(152)를 사용하여 외부 몸체 덮개(150)에 고정될 수 있다. 가열기(140)는 외부 몸체(110)와 내부 몸체(120) 사이에 위치하는 제1 가열부(141)와 내부 몸체(120) 내부에 위치하는 제2 가열부(142)를 포함할 수 있다. 내부관(130)은 내부 몸체(120)의 상부(122) 방향으로 입구(131)를 구비하고 입구(131)는 내부 몸체(120)의 상부(122)와 떨어져 위치한다.
도 5는 가열기와 관의 결합 상태의 일 예를 보여주는 도면이다.
가열기(140)의 제1 가열부(141)는 직선이고 제2 가열부(142)는 코일 형상일 수 있다. 제2 가열부(142)가 코일 형상인 경우 가열 효율을 높이기 위해 코일의 가운데에 내부관(130)이 위치할 수 있다. 도 5에서는 제2 가열부(142)가 내부관(130) 전체를 감싸고 있지만 일부만 감싸고 있을 수도 있다.
도 6은 본 개시에 따른 가스 가열장치에서 가스의 흐름을 보여주는 도면이다.
가스 유입구(151)를 통해 외부 몸체(110)의 내부 공간(112)에 들어온 가스(160)는 내부 몸체(120)의 상부(122)에 부딪친 후 여러 방향으로 퍼지며 외부 몸체(110)의 가스 배출구(111) 방향으로 흘러간다. 이후 외부 몸체(110)의 가스 배출구(111) 방향의 바닥부(113)에 부딪친 가스는 내부 몸체(120)의 입구(121)를 통해 내부 몸체(120)의 내부 공간(123)으로 들어갈 수 있다. 물론 외부 몸체(110)의 가스 배출구(111) 방향의 바닥부(113)에 부딪치지 않은 가스도 내부 몸체(120)의 입구(121)를 통해 내부 몸체(120)의 내부 공간(123)으로 들어갈 수 있다. 이후 내부 몸체(120)의 상부(122)에 부딪친 가스가 내부관(130)의 입구(131)를 통해 내부관(130)으로 들어간 후 가스 배출구(111)을 통해 배기관으로 들어간다. 물론 내부 몸체(120)의 상부(122)에 부딪치지 않은 가스도 내부관(130)의 입구(131)를 통해 관(130)으로 들어갈 수 있다. 본 개시에 의한 가스 가열장치에 따르면, 가스는 외부 몸체(110)와 내부 몸체(120) 사이에서 1차로 가열되고 내부 몸체(120)와 내부관(130) 사이에서 2차로 가열되며 내부관(130) 내부에서 3차로 가열되어 컴팩트한 구조임에도 가열효율이 높아 고온의 가스를 얻을 수 있다. 또한 내부 몸체(120)가 단열 재료로 형성된 경우 1차로 가열된 가스는 높은 온도가 아니며 외부 몸체(110)는 고온으로 가열된 2차 및 3차 가스와 제2 가열부(142)의 열로부터 단열되어 외부 몸체(110)의 표면이 낮은 온도로 유지될 수 있어 화상 등에 대하여 안전성이 높아질 수 있다. 또한 가스가 외부 몸체(110)의 내부 공간(112)에 잘 퍼지도록하며 관(130)의 입구(131)에 잘 들어가도록 하기 위해 내부 몸체(120)의 상부(122)의 바깥면이 오목한 형상이고 상부(122)의 안쪽면은 볼록한 형상인 것이 바람직하다. 물론 내부 몸체(120)의 상부(122)의 바깥면은 도 4에 기재된 것처럼 볼록한 형상일 수 있으며, 도시하지는 않았지만 볼록한 형상으로 삼각형 또는 사각형 등 다각형 형상일 수도 있다. 특히 가스 유입구(151)를 통해 외부 몸체(110) 내부에 들어온 가스(160)가 낮은 저항을 받도록 하기 위해서는 내부 몸체(120)의 상부(122)의 바깥면은 도 4에 기재된 것처럼 볼록한 형상인 것이 바람직하다.
도 7은 본 개시에 따른 가스 가열장치가 사용된 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체· LCD·LED 소자를 제조하는 생산 설비(200)는 반응챔버(210), 진공펌프(220), 가스 트랜스퍼(230), 가스공급관(240), 가스 가열장치(250), 배기관(260) 및 스크러버(270)를 포함한다. 가스 트랜스퍼(230) 없이 본 개시에 따른 가스 가열장치(250)에서 직접 배기관(260)에 고온의 가스를 공급할 수도 있다. 본 개시에 따른 가스 가열장치(250)는 컴팩트한 구조로 차지하는 공간을 적게 사용할 수 있으며, 좁은 공간에도 사용할 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치에 있어서, 가스 배출구를 구비하며 내부에 공간을 구비한 외부 몸체; 상기 외부 몸체 내부에 위치하며 내부에 공간을 구비하고 가스 배출구 방향으로 입구를 구비한 내부 몸체;로서, 입구와 마주보는 상기 내부 몸체의 상부는 막혀있는 내부 몸체; 상기 내부 몸체 내부에 위치하며 가스 배출구와 연결된 내부관; 그리고 상기 외부 몸체 내부에 위치하는 가스를 가열하는 가열기;를 포함하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(2) 상기 내부 몸체의 상부 위에 떨어져 위치하는 가스 유입구를 포함하는 상기 외부 몸체 덮개;를 포함하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(3) 상기 가열기는 상기 외부 몸체 덮개를 통해 외부와 전기적으로 연결되며, 상기 내부 몸체는 상기 외부 몸체 덮개에 고정되는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(4) 상기 가열기는 상기 외부 몸체와 상기 내부 몸체 사이에 위치하는 제1 가열부와 내부 몸체 내부에 위치하는 제2 가열부를 포함하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(5) 상기 제2 가열부는 코일 형상이며, 내부관이 코일 내부에 위치하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(6) 상기 가스 가열장치에 의해 가열하는 가스는 질소(N2)인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(7) 상기 내부 몸체는 단열 재료로 형성된 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(8) 상기 내부 몸체의 상부의 바깥면은 오목한 형상인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(9) 상기 내부 몸체의 상부의 안쪽면은 볼록한 형상인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
(10) 상기 내부관은 상기 내부 몸체의 상부 방향으로 입구를 구비하며, 상기 내부관의 입구는 상기 내부 몸체의 상부와 떨어져 위치하는 배기관 내 고체 생성물부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
본 개시에 의하면, 가스의 가열 효율이 높아 컴팩트(Compact)한 구조를 가지며 더 나아가 가스 가열장치의 겉면의 온도가 높지 않아 화상 등의 위험으로부터 안전한 가스 가열장치를 얻을 수 있다.
가스 가열장치 : 12, 25, 100, 250

Claims (10)

  1. 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치에 있어서,
    가스 배출구를 구비하며 내부에 공간을 구비한 외부 몸체;
    상기 외부 몸체 내부에 위치하는 내부 몸체;로서, 내부에 공간을 구비하고 상기 가스 배출구 방향으로 입구를 구비하고, 상기 입구와 마주보는 상기 내부 몸체의 상부는 막혀있는 내부 몸체;
    상기 내부 몸체 내부에 위치하며 상기 가스 배출구와 연결된 내부관; 그리고
    상기 외부 몸체 내부에 위치하며 가스를 가열하는 가열기;를 포함하며,
    상기 가열기는 상기 외부 몸체와 상기 내부 몸체 사이에 위치하는 제1 가열부와 상기 내부 몸체 내부에 위치하는 제2 가열부를 포함하며,
    상기 가열기의 제2 가열부가 제1 가열부보다 가스를 더 많이 가열하며,
    상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부는 연결되어 있는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 몸체의 상부에서 떨어져 위치하는 가스 유입구를 포함하는 상기 외부 몸체 덮개;를 포함하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열기는 상기 외부 몸체 덮개를 통해 외부와 전기적으로 연결되며,
    상기 내부 몸체는 상기 외부 몸체 덮개에 고정되는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가열부는 코일 형상이며,
    상기 내부관이 코일 내부에 위치하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스 가열장치에 의해 가열하는 가스는 질소(N2)인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부 몸체는 단열 재료로 형성된 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내부 몸체의 상부의 바깥면은 오목한 형상인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 몸체의 상부의 안쪽면은 볼록한 형상인 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내부관은 상기 내부 몸체의 상부 방향으로 입구를 구비하며,
    상기 내부관의 입구는 상기 내부 몸체의 상부와 떨어져 위치하는 배기관 내 고체 생성물 부착을 방지하기 위한 가스 가열장치.
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