KR102199683B1 - 공기의 공기 수분 흡착 및 순환을 위한 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 챔버 내의 수분 농도를 급속도로 낮추고 수분 농도를 유지하기 위한 새로운 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 수분 농도를 낮추기 위해 수분흡착기를 구성하였고 수분 흡착기의 이상 유무를 판단하기 위해 수분 계측기를 구성하였다.
또한, 수분이 낮은 CDA를 유지 하기 위해 순환 및 CDA가 자동으로 투입이 될 수 있도록 시스템을 구성하여 CDA 사용량을 줄일 수 있도록 하였다. (CA를 사용 시 CDA 사용량 감소)

Description

공기의 공기 수분 흡착 및 순환을 위한 자동화 시스템{Air Dryer System }

본 발명은 반도체, 디스플레이 제조기술 중 챔버 내의 공기 수분 함유량 (PPM)을 급속도로 하강 및 순환 시켜 유지시키는 시스템에 관한 것이다.

디스플레이 패널의 제조에 사용되는 챔버는 평소에는 진공상태를 유지하고 있으나, 유지보수를 위해 챔버를 오픈하기 위해서 질소를 사용하고 있다. 등록실용신안20-0195119호에서도 챔버의 정비를 위해 질소를 사용하고 있다.

하지만 최근 질소로 인하여 챔버 오픈 후 챔버 내부에서 작업 시 산소부족으로 인한 인명피해가 잇따라 발생하고 있을 뿐만 아니라, 패널 생산 시 공기를 사용해도 패널 품질에 영향을 미치지 않는 것으로 확인 되어 공기를 사용하는 것을 선호하고 있다. 비용적인 측면으로도 질소보다 공기를 사용하는 편이 (컴프레셔를 이용하여 공기 생산 함.) 유리하여 점차 공기를 사용하는 추세이다. 그러나 공기에 포함된 수분은 소자 품질에 영향을 줄 수 있다.

본 발명의 목적은 챔버에 공기 투입 시 공기가 높은 수분을 함유하고 있어 패널에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 수분을 낮추기 위한 장비를 구비하고, 지속적으로 수분이 낮은 공기를 순환 및 유지하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 장비로 투입 되는 공기의 수분을 낮추기 위해 수분흡착기를 구성하였다.

또한, 수분흡착기에서 나올 수 있는 여러 파티클을 관리하기 위하여 필터를 구성하였으며, 장비 내부의 수분 농도를 체크하여 자동으로 투입, 순환 및 유지가 될 수 있도록 수분 표시장치와 그 신호를 받아 구동하는 솔레노이드 밸브를 구성하였다.

즉, 본 발명은,

챔버 유지보수를 위해 챔버를 오픈 하기 전에 공기를 공급하고, 패널 생산 중에도 공기를 공급하는 공기 자동 공급 시스템으로서,

챔버에 CDA (Clean Dry Air: 청정 건조 공기) 또는 CA(Clean Air: 청정 공기)의 주입을 위한 메인밸브;

상기 메인밸브 전단에 배치되어 CDA 또는 CA의 수분을 흡착하는 수분흡착기; 및

상기 수분흡착기에 의해 수분이 제거된 CDA 또는 CA가 챔버 내로 유입됨에 따라 챔버 내 압력을 조절하기 위해 유체를 벤트하는 벤트 밸브;를 포함하여 챔버로 들어가는 공기의 수분을 낮춰 챔버 내의 수분을 원하는 농도로 낮추는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 공기자동공급시스템은,

유체를 순환시키기 위한 에어블로워; 및

상기 에어블로워로 인해 챔버로부터 빠져나오는 유체의 통로를 열어주는 순환용 밸브;를 더 포함하여,

챔버 내 주입된 CDA 또는 CA를 순환시켜 재활용하여 추가로 CDA 또는 CA를 공급하지 않고 원하는 수준의 수분 농도 분위기를 지속유지하는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 챔버 내의 수분을 측정하는 수분계측기; 및

챔버 내로의 CDA 또는 CA 투입량을 조절하는 레귤레이터;를 더 포함하여,

챔버 내 수분 농도가 올라가 수분계측기에서 측정된 수분 농도가 임계치를 벗어나면 상기 레귤레이터가 CA 또는 CDA를 자동으로 투입하여 원하는 수준의 수분 농도를 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 레귤레이터와 연동되는 레귤레이터용 제어 밸브;를 더 포함하고, 상기 레귤레이터로부터 발송된 신호에 따라 레귤레이터용 제어 밸브가 개폐 정도를 조절하여 챔버 내로 유입되는 CA 또는 CDA 유량을 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, CDA 또는 CA 순환 재활용 후 수분계측기에서 측정된 수분 농도가 임계치에 다시 도달하면, 챔버 내로 CA를 추가 공급하되,

CA는 CA용 메인밸브를 거쳐 상기 수분흡착기로 가서 수분이 제거되어 CDA가 되고, 레귤레이터를 거치지 않고 레귤레이터용 제어 밸브를 통과하여 챔버로 투입되는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 챔버 내로 유입되는 CA 또는 CDA에 포함된 오염물을 걸러주는 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

상기에 있어서, CDA용 벤트밸브와 CA용 벤트밸브는 별도로 구성된 것을 특징으로 하는 챔버 유지보수용 공기자동공급시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 장비로 들어가는 공기의 수분 농도가 매우 낮아져 패널에 영향을 미치지 않을 수 있을 뿐만 아니라. 지속적으로 고순도의 공기를 순환 및 유지하여 공기 사용량이 줄어듦에 따라 공기를 생산하기 위한 비용 절감 측면으로도 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 수분을 제거한 공기를 자동으로 공급하며 공급된 건조 청정 공기(CDA)를 순환시킴으로써 소량의 CDA로 수분 농도를 낮게 유지할 수 있고, 챔버 내 수분 농도를 측정하여 임계치에 도달하면, 자동으로 추가의 CA/CDA를 공급하여 챔버 내에 수분 농도를 지속적으로 낮게 유지할 수 있다.

도 1 본 발명에 따른 회로도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템 공정 순서도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 회로도이고, 도 2는 공정순서도이다.

챔버 (1100)가 오픈 될 때 챔버(1100)와 대기를 가로 막던 도어가 열리면서 대기 중에 있던 수분이 챔버(1100) 내부로 들어오게 된다. 챔버(1100)내부로 들어온 수분은 디스플레이 패널 제조 시 패널의 불량률을 증가시킬 수 있으므로 챔버 (1100)내부의 수분을 급속도로 낮춰주어야 한다. 챔버 (1100)로 들어가는 공기를 사전에 수분 흡착기 (400)로 수분을 흡착한 후 챔버 (1100)로 공기를 투입하는 방식으로, 투입되는 공기는 CDA (Clean Dry Air)와 CA (Clean Air)로 나뉜다.

상기 CDA와 CA 약자에서 알 수 있듯 이 CDA는 건조된 깨끗한 공기, CA는 건조되지 않은 깨끗한 공기를 뜻한다.

첫번째로, CDA와 CA를 챔버 (1100)에 투입하는 공정에 대해 설명한다.

챔버 (1100)를 오픈 했다 닫았을 때 CA보다 CDA가 수분이 낮은 공기이기 때문에 생산성 향상을 위해 급속도로 챔버 (1100)내부의 수분을 떨어뜨리기 위해 처음에 CDA 투입구 (10)를 통해 CDA를 투입한다. CDA용 메인밸브 (200-1)가 오픈 되면 필터 1 (300-1)에서 큰 입자의 오염물들을 걸러 수분흡착기(400)에서 수분을 흡착한 후 챔버 주입 메인 밸브 (200-3)가 오픈 되고 작은 입자의 오염물들을 걸러주는 필터 2 (300-2)를 지나 유량계 (800)를 통과한 후 챔버 (1100)로 투입 된다. 하나의 수분흡착기에서 수용가능한 유량은 한계가 있으므로 2개를 병렬로 구성하여 유량 수용량을 증가 시켰다. 필터 2(300-2) 역시 비슷한 이유로 2개를 직렬 배열하여 오염물 여과를 강화하였다.

CDA 투입시 수분흡착기의 이상 유무를 체크하기 위하여 수분흡착기 (400) 바로 뒤에 수분계측기 (600-1)을 배치하였다.

챔버 (1100)가 밀폐되어 있을 경우 CDA는 계속 유입되는데 배출이 되지 않을 경우 챔버의 도어가 압력에 의해 오픈 될 우려가 있어 일종의 배출구인 CDA용 벤트 밸브 (200-5)를 이용하여 CDA를 배출하게 하였다. 추가로 챔버 (1100)내의 압력을 체크하여 위험을 방지하기 위해 압력게이지 (1000)을 별도로 구성하였다.

상기 공정은 CA 투입 시에도 동일하게 적용 된다.

도 1에는 CA 투입 시 레귤레이터를 거치지 않는 코스 위주로 도시되어 있지만, CDA와 마찬가지로 레귤레이터를 거쳐 유입량이 제어되는 코스를 따를 수 있다.

CDA 투입 유량을 조절하기 위하여 레귤레이터 (500)을 구성하였으며, 이 레귤레이터 (500)는 레귤레이터용 제어밸브 (700)에 신호를 보내어 원하는 양만 CDA를 투입할 수 있게 구성하였다. 즉, 레귤레이터에서 100% 오픈 신호를 보내면 제어밸브는 100% 오픈하게 되고 50% 오픈 신호를 주면 50%만 오픈하는 방식으로 임의의 오픈 비율을 레귤레이터에 입력하여 CDA 투입량을 조절한다.

두번째로, 챔버 (1100)내의 낮춰진 수분을 유지 및 순환하는 공정에 대해 설명한다. CDA 투입 후 수분이 낮춰진 챔버 (1100)는 CDA용 벤트 밸브 (200-5)와 챔버 주입 메인 밸브 (200-3)가 닫힌 후 밀폐상태로 변환한다. 이 때 챔버 (1100)내의 수분 농도는 챔버 (1100)에 구비 된 수분계측기 (600-2)를 통해 확인할 수 있으며, 수분 계측기에서 신호를 주어 셋팅해 놓은 수분 농도 도달 시 자동으로 챔버 주입 메인 밸브와 CDA용 벤트 밸브 (200-3, 200-5)가 닫히며 챔버는 밀폐 상태로 변환하게 된다.

밀폐 상태로 변환하게 된 챔버 (1100)는 낮은 수분 농도의 CDA를 유지하게 되고, 에어블로워 (900)를 구동할 경우 에어블로워 순환용 밸브 (200-4)가 오픈 되어 챔버 (1100)내의 CDA를 순환시킬 수 있으며, 에어블로워 (900)를 통한 CDA 순환 여부에 대해 사용자가 선택적으로 제어할 수 있다. 챔버 내 CDA는 에어블로워(900)에 의해 챔버로부터 빠져나와 에어블로워 순환용 밸브 (200-4)를 거쳐 다시 챔버로 유입되며 이러한 경로를 통해 순환되어 CDA를 재활용한다. 순환되는 CDA의 유입구는 본래 초기 CDA가 유입되는 유입구와 동일하게 구성될 수 있다.

이와 같이 챔버 내에 유지 또는 순환하는 CDA는 시간이 흐름에 따라 수분 농도가 조금씩 올라가게 된다. 셋팅해 놓은 수분 농도 도달 시 CA투입구 (20)을 통해 CA가 챔버 (1100)로 투입되게 되는데 챔버 (1100)내의 수분이 초기에 비해 이미 많이 낮아진 상태이기 때문에 CDA가 아닌 CA를 투입한다. 그러나 CDA를 투입하여도 무방하다.

CA는 콤프레셔 (100)을 통해 발생되며, 수분 흡착기 (400)를 거치면서 일종의 CDA가 된다고 할 수 있다. 이렇게 CDA로 변환 된 CA는 순환하지 않을 시 수분을 낮추는 보조역할을 해주기 때문에 레귤레이터 (500)를 통하지 않고 레귤레이터용 제어 밸브 (700)를 지나 챔버 (1100)로 투입되면 다시 수분 농도는 낮아지게 된다(도 1 참조). 여기서 레귤레이터용 제어 밸브의 오픈률은 CDA 투입 시 적용했던 오픈률 상태와 동일상태와 동일하다.

이 때 CDA와 CA의 유량은 상이하기 때문에 벤트 밸브 크기도 상이하여 별도의 CA용 벤트 벨트 (200-6)을 구성하였다.

CDA와 CA 중 어떤 공기를 투입할 지는 사용자가 선택할 수 있으며, 상기 공정을 계속 반복하면서 챔버 (1100)의 수분 농도를 관리 할 수 있다.

도 2는 상기 도 1의 설명을 모식도로 그린 공정 순서도로써 도 1의 설명 이해를 돕고자 하였다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10:CDA 투입구
20: CA 투입구
100 : 콤프레셔
200-1 : CDA용 메인밸브
200-2 : CA용 메인 밸브
200-3 : 챔버 주입 메인 밸브
200-4 : 에어블로워 순환용 밸브
200-5 : CDA용 벤트 밸브
200-6 : CA용 벤트 밸브
300-1 : 필터 1
300-2 : 필터 2
400 : 수분흡착기
500 : 레귤레이터
600-1 : 수분 흡착기용 수분 계측기
600-2 : 챔버용 수분 계측기
700 : 레귤레이터용 제어 밸브
800 : 유량계
900 : 에어블로워
1000 : 압력게이지
1100 : 챔버

Claims (7)

1. 챔버에 공기를 공급하는 공기 자동 공급 시스템으로서,
   챔버에 CDA (Clean Dry Air: 청정 건조 공기) 또는 CA(Clean Air: 청정 공기)의 주입을 위한 메인밸브;
   상기 메인밸브 전단에 배치되어 CDA 또는 CA의 수분을 흡착하는 수분흡착기;
   상기 수분흡착기를 거친 CDA 또는 CA의 챔버 주입을 위한 챔버 주입 메인 밸브;
   상기 수분흡착기에 의해 수분이 제거된 CDA 또는 CA가 챔버 내로 유입됨에 따라 챔버 내 압력을 조절하기 위해 유체를 벤트하는 벤트 밸브;
   유체를 순환시키기 위한 에어블로워; 및
   상기 에어블로워로 인해 챔버로부터 빠져나오는 유체의 통로를 열어주는 순환용 밸브;를 포함하여,
   상기 메인 밸브, 수분흡착기 및 챔버 주입 메인 밸브를 통과하여 CDA 또는 CA가 챔버로 들어가 챔버 내 수분을 원하는 농도로 낮추고,
   상기 메인 밸브, 상기 챔버 주입 메인 밸브 및 상기 벤트 밸브를 닫고,
   상기 순환용 밸브를 열고 상기 에어블로워를 구동하여 챔버 내 유체를 순환시켜 CDA 또는 CA를 재활용하고,
   수분 농도 상승으로 소정 수분 농도 도달 시, 상기 순환용 밸브를 닫고 상기 에어블로워를 끄고 상기 메인 밸브와 상기 챔버 주입 메인 밸브와 벤트 밸브를 열어 CA를 챔버 내에 공급하여 챔버 내의 수분을 원하는 농도로 낮추는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 챔버 내의 수분을 측정하는 수분계측기; 및
   챔버 내로의 CDA 또는 CA 투입량을 조절하는 레귤레이터;를 더 포함하여,
   챔버 내 수분 농도가 올라가 수분계측기에서 측정된 수분 농도가 임계치를 벗어나면 상기 레귤레이터가 CA 또는 CDA를 자동으로 투입하여 원하는 수준의 수분 농도를 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 레귤레이터와 연동되는 레귤레이터용 제어 밸브;를 더 포함하고, 상기 레귤레이터로부터 발송된 신호에 따라 레귤레이터용 제어 밸브가 개폐 정도를 조절하여 챔버 내로 유입되는 CA 또는 CDA 유량을 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
5. 제4항에 있어서, CDA 또는 CA 순환 재활용 후 수분계측기에서 측정된 수분 농도가 임계치에 다시 도달하면, 챔버 내로 CA를 추가 공급하되,
   CA는 CA용 메인밸브를 거쳐 상기 수분흡착기로 가서 수분이 제거되어 CDA가 되고, 레귤레이터를 거치지 않고 레귤레이터용 제어 밸브를 통과하여 챔버로 투입되는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
6. 제1항에 있어서, 챔버 내로 유입되는 CA 또는 CDA에 포함된 오염물을 걸러주는 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 메인 밸브는 CDA 공급용과 CA용 공급용을 별도로 구비하고, CDA용 벤트밸브와 CA용 벤트밸브도 별도로 구성되고,
   상기 벤트밸브들은 CDA 또는 CA 주입 시 챔버 내 압력이 높아져 챔버의 도어가 압력에 의해 오픈 되지 않도록 열리도록 제어되는 것을 특징으로 하는 챔버 공기자동공급시스템.
   
   
   
   
   

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