KR20000034207A - 배기가스 처리용 스크러버 - Google Patents

Abstract

개시된 배기가스 처리용 스크러버는, 배기가스 유입관 및 유출관을 가지는 연소챔버; 상기 연소챔버에 고온의 열원을 제공하여 이를 통과하는 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분이 연소되도록 하는 가열수단으로써의 RF 코일; 상기 가열수단에 의한 연소챔버의 온도 분포를 균일하게 하여 연소챔버의 온도를 높게 유지시키는 등온분포 촉진수단; 상기 연소챔버의 유출관으로 배출되는 배기가스 중의 파우더 성분을 제거하는 수단; 및 상기 파우더 제거수단으로부터 배출되는 배기가스를 대기 중으로 방출하는 수단을 포함한다. 상기 등온분포 촉진수단은 상기 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위하여 상기 연소챔버의 내주면에 그 중심을 향하여 돌설된 다수의 리브; 및 상기 연소챔버의 내부 중앙부에 현가, 설치되며, 외주면에는 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위한 다수의 제 2 리브가 상기 제 1 리브들의 사이에 위치하도록 구비된 센터 조립체를 포함하여 구성된다. 이에 의하면, RF 코일에 의한 RF 유도 가열 방식을 채용함과 아울러 연소챔버내의 온도 분포가 균일하게 유지되기 때문에, 유독가스 성분을 완전 연소시킬 수 있고, 이에 따라 가스의 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

배기가스 처리용 스크러버

본 발명은, 예를 들면, 반도체 제조공정시 발생되는 발화성 가스 및 이와 혼합된 유독성 가스를 인체 및 환경에 무해한 배기가스로 정화, 처리하여 대기 중으로 방출하는 배기가스 처리용 스크러버에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체는 수소기등의 가스와, 모노실란 및 디실란등의 실란계 가스를 이용하여 고온에서 제조되며, 이러한 제조공정시 수소기와 실란계 가스 등이 연소되면서 생성된 발화성 가스와 유독성분을 함유한 유독가스 등이 배기가스와 함께 대기로 방출되어, 인체 및 대기오염에 상당한 악영향을 끼치게 된다. 따라서 이와 같이 배출되는 발화성 가스 및 유독가스를 정화, 처리하여 방출시킬 필요가 있다.

배기가스를 정화 처리하는 장치로써, 가스 스크러버라는 것이 알려지고 있다. 이러한 가스 스크러버에는 유독가스를 물에 녹여 처리하는 습식 스크러버와, 유독가스를 특정한 매개체에 흡착, 포집시켜 처리하는 흡착식 스크러버와, 유독가스를 연소시켜 처리하는 연소식 스크러버 등이 있다.

이 중에서 상기 습식 스크러버는 유독가스를 물에 녹여 처리하기 때문에, 유독가스가 용해된 폐수 및 오수의 처리가 곤란할 뿐만 아니라 폐수 및 오수 처리에 대한 부가적인 설비가 필요하다는 문제가 있고, 상기 흡착식 스크러버는 흡착 매체체로써, 보통 활성탄을 사용하고 있는데, 이에 대한 높은 비용이 요구된다는 문제가 있다.

이에 비하여, 상기 연소방식 스크러버는, 적은 비용으로 큰 효과를 볼 수 있다는 장점이 있어, 이 방식을 많이 채용하고 있다.

상기한 연소방식 스크러버는, 인입관을 통해 인입되는 배기가스를 연소챔버를 통과시키면서 고온의 열원으로 연소시켜 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분을 처리함으로써, 유독가스 성분이 제거된 인체 및 환경에 무해한 배기가스만을 대기중으로 방출시키는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 구조에서 상기 연소챔버의 온도는 약 800℃~155℃ 내외의 고온으로 유지되어야 배기가스 중의 유독가스 성분을 완전 연소시켜 효과적으로 정화할 수 있다.

그러나, 일반적인 연소식 스크러버에 있어서는, 연소챔버가 단순한 원통형으로 형성됨으로써, 그 내부를 통과하는 배기가스에 외부의 열원이 효과적으로 전달되지 않아 배기가스의 연소온도가 불균일하고, 이에 의해 연소챔버내에서의 배기가스의 온도가 요구하는 수준보다 낮아, 배기가스 중의 유독가스 성분을 효율적으로 연소시킬 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 연소챔버와 이를 통과하는 배기가스와의 접촉면적을 넓혀, 연소챔버의 온도 분포를 균일하게 함과 아울러 배기가스의 연소온도를 높혀, 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분을 보다 효율적으로 연소시킬 수 있는 배기가스 처리용 스크러버를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연소챔버내에서 배기가스를 완전 연소시킴과 동시에 배기가스 중에 포함된 파우더 성분을 제거함으로써 덕트에 파우더가 생성되는 것을 방지할 수 있는 배기가스 처리용 스크러버를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버의 전체 구조를 보인 계통도,

도 2a 및 2b는 본 발명에 의한 스크러버의 요부인 연소챔버의 일 실시예를 보인 외관도 및 단면도,

도 3은 연소챔버의 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 4는 연소챔버의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소챔버의 평면도 및 가스 흐름 상태를 보인 도면,

도 6a 및 6b는 본 발명에 의한 스크러버의 파우더 제거수단의 구조를 보인 단면도 및 측면도, 그리고,

도 7은 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버의 가스 흐름 상태도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1;연소챔버 1a,1b;배기가스 유입관 및 유출관

2;RF 코일 3;단열재

4,5;제 1 및 제 2 리브 4a,5a;삼각돌기

7;다공관 8;부채꼴 관

10;버퍼 존 20;파우더 제거수단

21;흡착롤러 22;컷터

30;배기가스 방출수단 40;역화방지장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버는, 배기가스 유입관 및 유출관을 가지는 연소챔버; 상기 연소챔버에 고온의 열원을 제공하여 이를 통과하는 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분이 연소되도록 하는 가열수단; 상기 가열수단에 의한 연소챔버의 가열 온도 분포를 균일하게 하여 연소챔버의 온도를 높게 유지시키는 등온분포 촉진수단; 상기 연소챔버의 유출관으로 배출되는 배기가스 중의 파우더 성분을 제거하는 수단; 및 상기 파우더 제거수단으로부터 배출되는 배기가스를 대기 중으로 방출하는 수단을 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 등온분포 촉진수단은, 상기 연소챔버의 내주면에 그 중심을 향하여 돌설되어 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키는 다수의 리브로 구성된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 상기 등온분포 촉진수단은, 상기 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위하여 상기 연소챔버의 내주면에 그 중심을 향하여 돌설된 다수의 리브; 및 상기 연소챔버의 내부 중앙부에 현가, 설치되며, 외주면에는 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위한 다수의 제 2 리브가 상기 제 1 리브들의 사이에 위치하도록 구비된 센터 조립체를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제 1 리브 및 제 2 리브의 상단부에는 연소챔버를 통과하는 배기가스 중에 포함된 파우더를 분리시키기 위한 삼각돌기가 형성된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의하면, 상기 등온분포 촉진수단은, 상기 연소챔버의 내부에 설치되는 다수의 다공관 또는 상기 연소챔버의 내부에 설치되는 적어도 3개 이상의 부채꼴형 관으로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버의 전체 구조를 보인 계통도 이고, 도 2a 및 2b는 본 발명에 의한 스크러버의 요부인 연소챔버의 일 실시예를 보인 외관도 및 단면도이다. 그리고, 도 3은 연소챔버의 다른 실시예를 나타낸 단면도, 도 4는 연소챔버의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 또한, 도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소챔버의 평면도 및 가스 흐름 상태를 보인 도면 이고, 도 6a 및 6b는 본 발명에 의한 스크러버의 파우더 제거수단의 구조를 보인 단면도 및 측면도 이며, 도 7은 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버의 가스 흐름 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버는, 배기가스를 통과시키면서 연소시키는 연소챔버(1), 이 연소챔버(1)의 하부에 연결, 설치되어 슬러지 등을 포집하는 버퍼 존(10), 상기 버퍼 존(10)을 경유하여 배출되는 배기가스 중에 포함된 파우더를 제거하는 파우더 제거수단(20) 및 상기 파우더 제거수단(20)으로부터 배출되는 배기가스를 대기 중으로 방출하는 수단(30)을 포함한다.

상기 연소챔버(1)는 배기가스 유입관(1a)과 유출관(1b)을 가지고 있으며, 외주면에는 이 연소챔버(1)를 통과하는 배가가스를 가열하기 위한 RF 코일(2)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 RF 코일(2)과 연소챔버(1)의 외주면과의 사이에는 단열재(3)가 개재되어 있다. 즉 본 발명에 의한 연소챔버(1)는 고주파 유도 가열 방식으로 가열된다.

또한, 상기 연소챔버(1)의 내주면에는 이를 통과하는 배기가스와의 접촉면적을 증대시키기 위한 다수의 열전도 면적 증대용 제 1 리브(4)가 설치되어 있으며, 연소챔버(1)의 내부 중앙부에는 상기 제 1 리브와 같은 목적으로 설치된 다수의 제 2 리브(5)를 갖는 센터 조립체(6)가 현가, 설치되어 있다. 이에 의해 연소챔버(1)의 온도분포가 균일하게 유지될 수 있으며, 높은 연소온도를 유지할 수 있다. 실제 상기와 같은 구조에 의해 연소챔버(1)의 온도는 약 800∼1500℃의 균일한 온도 분포를 보인다. 따라서 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분을 완전 연소시킬 수 있게 된다. 상기 제 1 및 제 2 리브(4)(5)의 상단부에는 연소챔버(1)를 통과하는 배기가스 중에 포함된 파우더 성분을 분리시키기 위한 삼각돌기(4a)(5a)가 각각 형성되어 있다. 이에 의해 배기가스 중에 포함된 파우더 성분이 일부 분리되어 버퍼 존(10)에 포집되므로, 덕트에 파우더가 생성되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 연소챔버(1) 내의 제 1 및 제 2 리브(4)(5)는 연소챔버(1)의 온도 분포를 균일하게 유지시키는 등온분포 촉진수단의 한 예로서, 이는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 여러 다른 구성이 있을 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 연소챔버(1)의 내부에 다수의 다공관(7)을 설치하여 연소챔버(1)와 배기가스와의 접촉면적을 증대시키도록 구성될 수도 있고, 또 도 4에 나타낸 바와 같이, 연소챔버(1)의 내부에 4개의 부채꼴 관(8)을 설치하여 같은 작용효과를 달성하도록 구성할 수도 있다.

상기 파우더 제거수단(20)은 다수의 요홈부(21a)을 갖는 흡착롤러(21)와, 이 흡착롤러(21)의 요홈부(21a)에 삽입되는 돌기부를 갖는 컷터(22)로 구성되어 있다. 상기 흡착롤러(21)의 중심부에는 냉각수가 흐른다. 따라서 배기가스 중에 포함된 파우더 성분은 흡착롤러(21)에 흡착되게 되며, 이 흡착롤러(21)가 회전할 때, 이 흡착롤러(21)의 외주면에 밀착하도록 설치된 컷터(22)가 파우더를 긁어 내린다. 여기서 분리된 파우더는 하부의 파우더 탱크(23)로 떨어져 내려 포집된다.

상기 배기가스 방출수단(30)은 파우더 필터(31)를 가지고 있으며, 이를 통하여 유독가스 성분 및 파우더가 제거된 배기가스가 대기 중으로 방출된다.

한편, 도면에서 미설명 부호 40은 역화방지장치이며, 41 및 42는 압력계, 43은 슬라이드 밸브이다.

이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러브의 작용을 설명한다.

반도체 제조 공정시 발생되는 발화성 가스 및 유독성 가스가 포함된 배기가스는 연소챔버(1)의 유입관(1a)을 통하여 연속적으로 연소챔버(1)의 내부로 유입된다. 이 때 연소챔버(1)를 통과하는 배기가스는 외부의 RF 코일(2)에 의해 가열되고, 이러한 작용에 의해 배기가스 중에 함유된 인체 및 환경에 유해한 유독성 가스는 연소되어 제거된다. 여기서 연소챔버(1)의 내부에 설치된 제 1 및 제 2 리브(4)(5)들은 배기가스가 연소챔버(1)를 통과할 때, 이 연소챔버(1)와 배기가스와의 접촉면적을 증대시킴으로써 열전도 면적을 크게하여 배기가스가 보다 효율적으로 연소되도록 촉진시킨다. 이에 의해 배기가스가 완전히 연소되게 된다.

상기와 같이 연소챔버(1)를 통과하면서 연소된 배기가스는 버퍼 존(10)을 지나 파우더 제거수단(20)으로 유입되고, 여기서 흡착롤러(21) 및 컷터(22)의 작용에 의해 파우더 성분이 제거된다. 여기서 제거된 파우더는 하부의 파우더 탱크로 떨어져 포집된다.

상기와 같이 파우더 제거수단(20)을 경유하여 파우더가 제거된 배기가스는 방출수단(30)을 통하여 대기중으로 방출된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 배기가스 처리용 스크러버는, RF 코일에 의한 RF 유도 가열 방식을 채용함과 아울러 연소챔버내의 온도 분포가 균일하게 유지되기 때문에, 유독가스 성분을 완전 연소시킬 수 있고, 이에 따라 가스의 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 스크러버는 배기가스의 파우더를 2차에 걸쳐 제거하므로, 덕트 내버에 파우더가 생성되는 것을 억제할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론 이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (7)

1. 인체 및 환경에 유해한 다량의 유독가스 등을 함유한 배기가스를 고온의 열원으로 가열, 연소시켜 정화처리 하는 연소식 배기가스 처리용 스크러버에 있어서,

   배기가스 유입관 및 유출관을 가지는 연소챔버;

   상기 연소챔버에 고온의 열원을 제공하여 이를 통과하는 배기가스 중에 함유된 유독가스 성분이 연소되도록 하는 가열수단;

   상기 가열수단에 의한 연소챔버의 가열 온도 분포를 균일하게 하여 연소챔버의 온도를 높게 유지시키는 등온분포 촉진수단;

   상기 연소챔버의 유출관으로 배출되는 배기가스 중의 파우더 성분을 제거하는 수단; 및

   상기 파우더 제거수단으로부터 배출되는 배기가스를 대기 중으로 방출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 등온분포 촉진수단은,

   상기 연소챔버의 내주면에 그 중심을 향하여 돌설되어 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키는 다수의 리브로 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 등온분포 촉진수단은,

   상기 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위하여 상기 연소챔버의 내주면에 그 중심을 향하여 돌설된 다수의 리브; 및

   상기 연소챔버의 내부 중앙부에 현가, 설치되며, 외주면에는 연소챔버를 통과하는 배기가스와의 열전도 면적을 증대시키기 위한 다수의 제 2 리브가 상기 제 1 리브들의 사이에 위치하도록 구비된 센터 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 리브 및 제 2 리브의 상단부에는 연소챔버를 통과하는 배기가스 중에 포함된 파우더를 분리시키기 위한 삼각돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 등온분포 촉진수단은,

   상기 연소챔버의 내부에 설치되는 다수의 다공관으로 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 등온분포 촉진수단은,

   상기 연소챔버의 내부에 설치되는 적어도 3개 이상의 부채꼴형 관으로 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 가열수단은 RF 코일로 구성되며, 이 RF 코일과 연소챔버의 외주면과의 사이에는 단열재가 개재된 것을 특징으로 하는 배기가스 처리용 스크러버.