KR102114200B1 - 열교환 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환 배기장치에 관한 것으로, 배기가스가 유입 및 유출될 수 있도록 배기관이 연결되는 복수의 배기관포트부를 구비하는 열교환케이스부와, 상기 열교환케이스부에 단일한 공급관을 연결하여 냉각수를 공급하는 공급포트와, 입구단이 상기 공급포트에 연결되어 냉각수를 공급받아 상기 배기가스를 냉각시키는 분기열교환관과, 상기 분기열교환관들의 출구단을 상기 열교환케이스부 외측의 단일한 배출관에 연결하여, 냉각수를 배출하는 배출포트와, 상기 열교환케이스부의 내측에서 상기 분기열교환관을 권취하는 권취부를 포함한다. 본 발명은 냉각수 유입포트와 유출포트를 각각 단일하게 하고, 열교환부의 케이스 내부에서 분기되도록 함으로써, 리크 포인트의 수를 줄여 설비의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과와 아울러 시공을 용이하게 하며, 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환 배기장치{Heat exchange exhaust box}

본 발명은 열교환 배기장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉각수의 리크 포인트를 줄여 안정성을 높이며, 시공과 유지보수가 용이한 열교환 배기장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 평판 디스플레이 장치를 제조하는 제조설비에는 배기장치(Exhaust box)가 구비되어 있다. 배기장치는 공정에서 발생하는 가스나 이물을 외부로 배출하는 역할을 한다.

이러한 배기가스는 상당한 고온 상태이며, 특히 화학적 기상증착이나 금속공정을 수행하는 설비들에서 배기되는 가스는 그 온도가 매우 높게 된다. 이러한 열은 후속 제조공정에 열충격을 줄 수 있으며, 배기라인 자체에 열충격을 줄 수 있는 등의 문제점이 있었으며, 배기가스에 포함된 이물이 외기로 배출되는 경우 환경오염이나 인체에 유해한 작업 환경이 조성될 수 있다.

이러한 문제점을 고려하여 배기가스를 냉각수로 냉각시켜 배출하는 장치들이 개발되었다. 종래 열교환 배기장치들은 등록특허 10-0860596호(등록일자 2008년 9월 22일, 반도체 제조설비의 가스배출관용 쿨링자켓)와 같이 간단한 쿨링 자켓으로 배기관을 감싸서 배기가스를 냉각시키는 구성이 있었으나, 이는 배기가스와 접촉되는 냉각수의 면적이 상대적으로 적어 냉각효율이 낮았으며, 이를 개선하기 위하여 아래에 설명되는 열교환 배기장치를 주로 사용하고 있다.

도 1은 종래 열교환 배기장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 열교환부의 내부 투영 사시도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 종래 열교환 배기장치는, 공급된 냉각수를 수용하며, 다수의 공급관(110)을 통해 공급하는 냉각수공급부(100)와, 상기 냉각수공급부(100)의 공급관(110)들 각각이 연결되는 열교환관(230)이 내부에 마련되어 있으며, 상하 방향으로 배기가스가 지나도록 배기가스공급관(210)과 배기가스배출관(220)이 상부와 하부에 각각 연결된 열교환부(200)와, 상기 열교환부(200)의 열교환관(230) 각각에 연결되는 배출관(310)들을 포함하여, 상기 배기가스와 열교환 된 냉각수를 공급받아 수용하고 외부로 배출하는 냉각수배출부(300)로 구성된다.

상기 열교환부(200)와 냉각수공급부(100), 열교환부(200)와 냉각수배출부(300)는 각각 다수의 연결포트로 연결되어 있다.

이러한 구성에서 외부에서 냉각수공급부(100)로 냉각수를 공급하면, 그 냉각수공급부(100)의 내부 압력의 증가에 의해 냉각수가 다수의 공급관(110)을 통해 상기 열교환부(200)의 열교환관(230)으로 공급된다.

상기 열교환관(230)은 배기가스공급관(210)을 통해 유입되어 배기가스배출관(220)을 통해 배출되는 배기가스와 직접 접촉되는 것이며, 배기가스와 접촉면적을 증가시키기 위하여 다수로 마련되어 있다.

배기가스는 열교환관(230)을 흐르는 냉각수와 열교환되어 냉각되어 배기가스배출관(220)을 통해 배출되고, 상기 열교환관(230)을 지나면서 배기가스와 열교환 되어 온도가 상승한 냉각수는 냉각수배출부(300)로 유입된다. 이때 역시 상기 다수의 열교환관(230)의 출구측은 각각 배출관(310)과 연결되어 그 냉각수는 배출관(310)을 통해 냉각수배출부(300)로 유입된 후 외부로 배출된다.

이와 같은 구성에서 상기 열교환부(200)는 다수의 열교환관(230)을 포함하고 있어, 냉각수를 순환시키기 위해 외부에서 각 열교환관(230)의 양단에 공급관(110)과 배출관(310)을 연결해야 하기 때문에 냉각수의 리크 포인트가 증가하며, 시공 시간이 많이 소요되며, 알루미늄 포트를 사용해야 하기 때문에 비용이 증가하게 된다. 또한 냉각수를 균일하게 공급하고 배출하기 위하여 열교환부(200)의 양측에 냉각수공급부(100)와 냉각수배출부(300)를 설치해야 하기 때문에 장치의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 리크 포인트를 줄일 수 있으며, 시공이 용이하고, 비용과 부피를 줄일 수 있는 열교환 배기장치를 제공함에 있다.

아울러 배기가스와의 접촉면적을 더욱 증가시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있는 열교환 배기장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 열교환 배기장치는, 배기가스가 유입 및 유출될 수 있도록 배기관이 연결되는 복수의 배기관포트부를 구비하는 열교환케이스부와, 상기 열교환케이스부에 단일한 공급관을 연결하여 냉각수를 공급하는 공급포트와, 입구단이 상기 공급포트에 연결되어 냉각수를 공급받아 상기 배기가스를 냉각시키는 분기열교환관과, 상기 분기열교환관들의 출구단을 상기 열교환케이스부 외측의 단일한 배출관에 연결하여, 냉각수를 배출하는 배출포트와, 상기 열교환케이스부의 내측에서 상기 분기열교환관을 권취하는 권취부를 포함한다.

본 발명 열교환 배기장치는, 냉각수 유입포트와 유출포트를 각각 단일하게 하고, 열교환부의 케이스 내부에서 분기되도록 함으로써, 리크 포인트의 수를 줄여 설비의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과와 아울러 시공을 용이하게 하며, 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 냉각수의 공급과 배출을 위한 별도의 구성요소를 사용할 필요가 없어 장치의 부피를 줄일 수 있으며, 열교환부의 케이스 내에서 분기된 열교환관들을 직선이 아닌 곡선형으로 권취하여 배기가스와의 접촉면적을 증가시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 열교환 배기장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 열교환부의 투영 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환 배기장치의 구성도이다.
도 4는 도 3에 있어서 권취부의 사시도이다.
도 5는 상기 권취부에 분기열교환관이 권취된 상태의 평면도이다.

이하, 본 발명 열교환 배기장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환 배기장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환 배기장치는, 상부와 일측면 각각에 배기가스의 흐름을 위한 제1배관포트부(11)와 제2배관포트부(12)를 포함하는 열교환케이스부(10)와, 상기 열교환케이스부(10)의 일측면에 결합되어 공급관(21)을 통해 외부에서 공급된 냉각수를 상기 열교환케이스부(10)로 공급하는 공급포트(20)와, 상기 열교환케이스부(10)의 내측에서 상기 공급포트(20)에 연결되어 냉각수를 공급받아 배기가스와 열교환되도록 하는 다수의 분기열교환관(40)과, 상기 공급포트(20)의 하부측에서 상기 열교환케이스부(10)에 연결되어 상기 분기열교환관(40)들을 통해 배출되는 열교환된 냉각수를 하나의 배출관(31)을 통해 외부로 배출하는 배출포트(30)와, 상기 열교환케이스부(10)의 내측에서 상기 분기열교환관(40)들을 권취하여 그 분기열교환관(40)들의 풀림을 방지하는 권취부(50)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환 배기장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 열교환케이스부(10)는 중공된 육면체의 형상일 수 있으며, 필요에 따라 관형태 등 다양한 형태로 변경할 수 있다. 상기 열교환케이스부(10)는 배기가스와 냉각수의 열교환을 위하여 배기가스가 유입 및 유출될 수 있도록 제1배기관(61)과 제2배기관(62)이 각각 연결될 수 있는 제1배관포트부(11)와 제2배관포트부(12)가 형성되어 있다.

도면에서는 상기 제1배관포트부(11)가 열교환케이스부(10)의 상부, 제2배관포트부(12)가 측면에 위치하도록 도시하였으나, 반드시 그 위치에만 설치할 수 있는 것은 아니며, 제1배관포트부(11)와 제2배관포트부(12)를 각각 마주하는 측면에 배치하거나, 상하로 배치하는 것도 가능하다.

상기 제1배관포트부(11)와 제2배관포트부(12)를 각각 상부측과 측면측에 배치한 것은, 배기가스가 상기 열교환케이스부(10)에 유입되어 머무르는 시간을 좀더 연장하기 위한 구조로 이해될 수 있다.

상기 열교환케이스부(10)에는 공급포트(20)와 배출포트(30)가 각각 연결된다.

상기 공급포트(20)와 배출포트(30)는 각각 단일품인 공급관(21)과 배출관(31)을 다수의 분기열교환관(40)에 연결하기 위한 것으로, 그 구조나 형태에 무관하게 본 발명에 적용할 수 있다.

예를 들어 분할된 두개의 조인트를 결합하며, 각 조인트의 일측은 공급관(21) 또는 배출관(31)에 연결되고, 다른 일측은 다수의 분기열교환관(40)의 입구측 또는 출구측이 연결되도록 한 상태에서 상호 결합한 구조일 수 있다.

이처럼 외부에서 상기 열교환케이스부(10)에 연결되어 냉각수를 공급하는 공급포트(20)와, 열교환케이스부(10)의 내의 분기열교환관(40)을 지나면서 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 배출포트(30)각각을 단일한 구성으로 하여, 열교환케이스부(10)에 장착되는 포트의 수를 줄임으로써, 시공에 소요되는 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 리크 포인트(leak point)의 수를 줄임으로써 냉각수가 새는 경우 유지보수가 매우 용이한 효과가 있다.

도 4는 상기 권취부(50)의 사시도이며, 도 5는 권취부(50)에 분기열교환관(40)이 권취된 상태의 평면 구성도이다.

도 4와 도 5를 각각 참조하면 상기 권취부(50)는 각각 제1배기홀(52)과 제2배기홀(54)이 마련된 상판(51) 및 하판(53)과, 상기 상판(51)과 하판(53)의 사이에 수직방향으로 위치하여 상기 상판(51)과 하판(53)을 고정 지지함하는 권취격벽부(55)와, 상기 권취격벽부(55)에 다수로 마련되어 상기 다수의 분기열교환관(40)이 원통형으로 권취될 수 있도록 공간을 제공하는 권취홀(56)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성에서 상기 제1배관포트부(11)에 연결된 제1배기관(61)을 통해 배기가스가 열교환케이스부(10)의 내부로 유입되는 것으로 가정할 때, 상기 제1배관포트부(11)를 통해 유입된 배기가스는 권취부(50)의 상판(51)에 마련된 제1배기홀(52)을 통해 상기 권취격벽부(55)측으로 유입된다.

상기 권취격벽부(55)의 형상은 두 개의 프레임 또는 패널이 상기 제1배기홀(52)의 중앙부에서 서로 교차 되는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 다수의 분기열교환관(40)을 안정적으로 권취하여 지지하면서도 상기 제1배기홀(52)을 통해 유입되는 배기가스의 흐름을 방해하지 않게 된다.

상기 권취격벽부(55)에는 분기열교환관(40)의 권취를 위하여 다수의 권취홀(56)이 마련되어 있으며, 바람직하게는 상하로 다수 배치되어 분기열교환관(40)의 권취 회수를 복수로 하여, 권취된 분기열교환관(40)이 상기 제1배기홀(52)을 중심으로 하는 원통형의 구조가 되도록 한다.

이와 같이 분기열교환관(40)이 원통형의 구조가 되도록 하기 위하여, 상기 권취홀(56)은 권취격벽부(55)의 가장자리측으로 편향되어 위치함이 바람직하다. 도면에서 볼 때 상기 제1배기홀(52)의 중앙으로부터 소정의 거리(A) 만큼 이격된 위치에 형성되어 있다.

이와 같이 원통형으로 상기 분기열교환관(40)을 권취한 경우 배기가스가 상기 상판(51)에 마련된 제1배기홀(52)과 하판(53)에 마련된 제2배기홀(54)을 통과할 때 배기가스와 권취된 분기열교환관(40) 사이의 접촉면적을 증가시켜 배기가스의 냉각효율을 보다 높일 수 있게 된다.

이때 배기가스가 반드시 제1배기홀(52)을 통해 제2배기홀(54)로 배출되는 것은 아니며, 제1배기홀(52)을 통해 공급된 배기가스는 권취된 분기열교환관(40)의 사이 틈새로도 흐르며, 결국 제2배관포트부(12)에 연결된 제2배기관(62)을 통해 배기된다.

상기 분기열교환관(40)은 수지재 튜브로서, 권취를 하였을 때 풀리는 방향으로 복원력이 작용할 수 있으나, 상기 권취격벽부(55)에 마련된 권취홀(56)에 삽입하면서 권취되어 풀림이 방지된다.

상기 분기열교환관(40)을 권취하는 권취부(50)는 상기 열교환케이스부(10)의 외부에서 분기열교환관(40)이 권취된 상태로 열교환케이스부(10)의 내측에 장착되며, 따라서 열교환케이스부(10)의 적어도 일면은 탈부착이 가능하며, 그 탈부착되는 면은 실링부에 의해 실링되어 배기가스가 외부로 누설되는 것을 방지하도록 구성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:열교환케이스부 11:제1배관포트부
12:제2배관포트부 20:공급포트
21:공급관 30:배출포트
31:배출관 40:분기열교환관
50:권취부 51:상판
52:제1배기홀 53:하판
54:제2배기홀 55:권취격벽부
56:권취홀 61:제1배기관
62:제2배기관

Claims (5)

1. 배기가스가 유입 및 유출될 수 있도록 배기관이 연결되는 복수의 배기관포트부를 구비하는 열교환케이스부;
   상기 열교환케이스부에 단일한 공급관을 연결하여 냉각수를 공급하는 공급포트;
   입구단이 상기 공급포트에 연결되어 냉각수를 공급받아 상기 배기가스를 냉각시키는 분기열교환관;
   상기 분기열교환관들의 출구단을 상기 열교환케이스부 외측의 단일한 배출관에 연결하여, 냉각수를 배출하는 배출포트; 및
   상기 열교환케이스부의 내측에서 상기 분기열교환관을 권취하는 권취부를 포함하는 열교환 배기장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 권취부는,
   상기 분기열교환관들을 상하로 다수회 권취하여 원통형의 형상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 열교환 배기장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 권취부는,
   중앙에 제1배기홀이 마련된 상판;
   중앙에 제2배기홀이 마련된 하판; 및
   상기 상판과 하판이 상호 이격되도록 고정하며, 상기 분기열교환관들이 삽입되어 권취되는 다수의 권취홀이 마련된 권취격벽부를 포함하는 열교환 배기장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 권취격벽부는,
   상기 제1배기홀과 상기 제2배기홀의 중앙부에서 상호 교차되는 복수의 프레임 또는 패널인 것을 특징으로 하는 열교환 배기장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 권취홀들은,
   상기 제1배기홀과 상기 제2배기홀의 가장자리 하부측의 상기 권취격벽부의 일부에서 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환 배기장치.
   

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