KR200178881Y1 - 폐가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 설비에 의하여 반도체 제품을 제조하는 과정에서 발생되는 화학적으로 불안정하면서도 유독한 폐가스를 전 처리 설비에 의하여 화학적으로 안정하면서도 물리적, 기계적으로 수거가 가능한 미세 부산물로 상(state)을 변화시킨 후, 공기에 섞여 있는 미세 부산물만을 후 처리 설비가 물리적으로 집진할 때, 후 처리 설비 내부에 미세 부산물이 과도하게 증착되어 후 처리 설비의 클리닝 주기가 짧아짐 및 이에 따른 전 처리 설비 및 반도체 설비의 빈번한 가동 중단을 방지한 폐가스 처리 장치에 관한 것이다.

Description

폐가스 처리 장치{Waste gas treatment apparatus}

본 고안은 폐가스 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 설비에 의하여 반도체 제품을 제조하는 과정에서 발생되는 화학적으로 불안정하면서도 유독한 폐가스를 전 처리 설비에 의하여 화학적으로 안정하면서도 물리적, 기계적으로 수거가 가능한 미세 부산물로 상(state)을 변화시킨 후, 생성된 미세 부산물만을 후 처리 설비가 물리적으로 집진할 때 후 처리 설비 내부에 미세 부산물이 과도하게 증착되어 후 처리 설비의 클리닝 주기가 짧아짐 및 이에 따른 전 처리 설비 및 반도체 설비의 빈번한 가동 중단을 방지한 폐가스 처리 장치에 관한 것이다.

최근들어 급속하게 발전하는 반도체 기술은 컴퓨터 분야, 정보통신 분야, 자동차 분야, 항공 분야, 우주산업 분야에 이르기까지 거의 모든 분야의 기술 발전을 가져왔다.

이와 같은 역할을 하는 반도체 기술에 의하여 탄생되는 반도체 제품은 손톱 크기 정도의 면적을 갖는 순수 실리콘 기판에 예를 들어 트랜지스터, 커패시턴스, 저항 등과 같은 반도체 소자들을 수∼수백만개를 집적하는 단계에까지 이르고 있다.

그러나, 타 산업에 지대한 영향을 미치는 반도체 기술은 그 장점에 비례하여 환경 및 생태계를 심각하게 파괴할 수 있는 공해물질 및 유해가스를 다량 발생하는 단점을 갖는 분야로, 이는 반도체 공정 특성상 생태계에는 자연 상태로는 존재하지 않고 인위적으로 제조된 매우 유독한 각종 화학 가스를 사용할 수밖에 없고, 더욱이 반도체 공정에 사용되는 화학 가스들은 극소량만이 반도체 공정에 참여하고 나머지 대부분이 폐가스 형태로 배출되기 때문이다.

이와 같은 폐가스가 대기중으로 무단 방출될 경우 앞서 설명하였듯이 심각한 환경 오염이 초래됨은 명백한 것으로 최근에는 환경 오염 방지를 위한 각종 환경 규제 및 법적 규제가 강화되고 있는 시점에서 반도체 공정으로 인하여 발생한 폐가스를 완전 무결하게 처리하기 위한 다양한 폐가스 처리장치 및 폐가스 처리 방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 요구를 감안한 것으로써, 본 고안의 목적은 반도체 공정중 발생될 수밖에 없는 폐가스를 환경 및 생태계에 안전한 미세 분진 형태의 무해 부산물로 처리한 후 여전히 대기중의 분진 농도를 증가시키는 요인으로 작용하는 미세 분진 형태의 부산물을 필터링하여 대기중으로 완전 정제된 가스만이 배출되도록 하고, 특히 부산물을 필터링하는 필터를 폐가스 처리 장치로부터 분해 없이 클리닝 가능토록 하여 폐가스 처리 공정이 중단되지 않도록 함은 물론 필터가 설치된 챔버 내부에 부산물이 증착되는 것을 최대한 억제함에 있다.

본 고안의 다른 목적들은 후술될 본 고안의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 폐가스 처리장치의 전체를 도시한 개념도.

도 2는 본 고안에 의한 폐가스 처리장치중 싸이클론 필터 유닛 부분을 부분 절개하여 그 구조를 도시한 개념도.

도 3은 본 고안에 의한 싸이클론 필터 유닛의 작용을 설명하기 위한 작용 설명도.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 단면도.

도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 개념도.

도 6은 본 고안의 다른 실시예에 의한 싸이클론 필터 유닛의 작용을 설명하기 위한 작용 설명도.

도 7은 본 고안의 다른 실시예를 도시한 작용 설명도.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 폐가스 처리 장치는 폐가스를 공급받아 공기 및 불활성가스를 혼합하는 매니폴더와, 폐가스를 산화시켜 고온의 미세 분진, 정제 가스를 생성시키는 히터 유닛과, 미세 분진이 냉각, 응축 과정을 거쳐 피착되도록 하고 피착된 미세분진을 물리적으로 수거하는 쿨링 유닛과, 쿨링 챔버에 일측 단부가 연통되어 쿨링 챔버에서 미수거된 미세분진 및 정제가스가 공급되는 연결배관과, 원통 형상의 필터 챔버, 필터 챔버의 일측 단부에 형성되어 정제가스가 배기되는 정제가스 배기관, 타측 단부에 형성되어 미세 분진이 수거되는 미세 분진 배출관, 정제가스 배기관과 미세 분진 배출관의 사이에 해당하는 필터 챔버의 내측을 가로막도록 설치되며 공기 분사에 의하여 재생되는 필터 어셈블리, 필터 어셈블리와 미세 분진 배출관의 사이에 해당하는 필터 챔버의 접선 방향으로 연결배관의 타측 단부가 연결된 싸이클론 필터 유닛을 포함한다.

이하, 본 고안에 의한 폐가스 처리 장치의 보다 구체적인 구성, 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1에는 본 고안에 의한 폐가스 처리 장치(800)의 전체적인 구성이 도시되고 있는 바, 첨부된 도면을 참조하면 폐가스 처리 장치(800)는 전체적으로 보아 폐가스를 안전하게 산화시킨 후 생성된 미세 분진을 냉각 응축하여 물리적으로 수거하는 폐가스 전 처리 장치(700), 전 처리 장치(700)에서 미처 수거하지 못한 미세 분진을 원심 분리 방식 또는 필터 방식에 의하여 수거하여 청정한 기체만이 대기중으로 배출되도록 하는 폐가스 후 처리 장치(400)로 구성된다.

바람직하게 후 처리 장치(400)는 원심 분리 방식 또는 필터 방식 중 어느 하나를 선택하여 사용하거나 이들 모두를 사용할 수 있다.

폐가스 전 처리 장치(700)는 반도체 제조 설비(미도시)의 폐가스 배기구(미도시)에 연통되어 폐가스가 공급되는 폐가스 배관(650)에 연통된 매니폴더(600), 히터 유닛(550), 쿨링 유닛(500)으로 구성되고, 폐가스 후 처리 장치(400)는 싸이클론 집진기(300), 싸이클론 필터 유닛(200)을 포함한다.

보다 구체적으로, 매니폴더(600)에는 폐가스 배관(650)이 연통되어 폐가스가 통과된다. 이때, 매니폴더(600)로는 폐가스 이외에 매니폴더(600) 외부로부터 공기와 질소와 같은 불활성 가스가 공급된다.

매니폴더(600)에 공급되는 공기는 폐가스를 산화시켜 화학적으로 높은 에너지 레벨을 갖아 불안정한 폐가스를 무해하면서 에너지 레벨이 낮은 고체 형태의 미세 분진으로 상 변화를 유도할 때 폐가스를 화학 반응시키기 위함이고, 질소는 폐가스와 공기와 혼합되면서 매니폴더(600) 내부에서 급격한 산화 반응인 폭발이 일어나는 것을 억제 즉, 폐가스를 안정적으로 산화시키기 위한 환경을 조성하면서도 폐가스의 산화가 지정된 위치에서만 발생되도록 하는 역할을 한다.

이처럼 공기 - 불활성 가스 - 폐가스가 혼합된 혼합기는 매니폴더(600)와 연통된 히터 유닛(550)으로 공급된다.

히터 유닛(550)은 공기 및 불활성가스와 혼합되어 산화되기 적합한 조성비를 갖는 폐가스에 열을 가하여 폐가스를 산화시키는 역할을 한다.

이를 구현하기 위한 히터 유닛(550)은 매니폴더(600)와 직접 연통된 산화 튜브(미도시), 산화 튜브의 외측면을 감싸고 있는 히터 블록(미도시)을 포함하여, 히터 블록에 의하여 산화 튜브의 내측 공간은 소정 온도로 가열된다.

매니폴더(600)로부터 공급된 혼합기가 산화 튜브의 입구로 공급되면 혼합기는 산화 튜브의 내부 온도에 의하여 점차 가열되면서 연속적으로 온도가 상승되는 과정을 거치다가 폐가스가 산화 온도에 도달하면 공기와 폐가스는 산화 반응을 일으켜 비교적 분자량이 크며 화학적으로 안정한 고체 알갱이인 미세 분진이 생성된다.

이와 같은 과정을 거쳐 생성된 미세 분진은 화학적으로 무해하지만 무단으로 대기중으로 배출될 경우 공기중의 분진 농도를 크게 증가시키는 오염원으로 작용함으로 미세 분진 역시 대기중으로 무단 배출되어서는 안되고 반드시 제거되어야 한다.

미세 분진을 효과적으로 제거하기 위해서 본 고안에서는 미세 분진이 히터 유닛(550) 내부에서 고온으로 가열되어 배출되는 것에 착안하였다.

즉, 고온으로 가열된 미세 분진들은 급속 냉각되면서 상호 응축되고, 더욱이 응축된 미세 분진들은 차가운 물질이 피착되는 특성을 갖는 바, 이와 같은 특성을 이용하여 미세 분진들을 포집하기 위해서 본 고안에서는 히터 유닛(550)의 산화 튜브에 쿨링 유닛(500)이 연통되도록 하였다.

쿨링 유닛(500)은 전체적으로 보아 쿨링 챔버(미도시), 쿨링 챔버를 감싸 쿨링 챔버의 온도를 낮추는 수냉 파이프(미도시), 쿨링 챔버 내부에 설치되어 쿨링 챔버 내측벽을 긁는 스크래이퍼 장치(미도시), 쿨링 챔버의 하단부에 연통된 미세분진 수거관(510), 쿨링 챔버의 측벽에 형성된 혼합기 배기관(450)로 구성된다.

보다 구체적으로 히터 유닛(500)의 산화 튜브로부터 쿨링 유닛(500)의 쿨링 챔버 내부로 유입된 고온의 미세 분진은 미세 분진의 온도보다 매우 낮은 저온 환경인 쿨링 챔버 내부의 온도에 의하여 급속 냉각되면서 응축이 일어나고 응축 과정에서 미세 분진과 미세분진은 상호 응축된다.

또한, 응축되어 입도가 증가된 미세 분진은 미세 분진보다 차가운 쿨링 챔버의 내측벽에 지속적으로 피착되어 얇은 미세 분진막을 형성하고 점차 그 두께는 두꺼워진다.

이와 같은 상태가 지속될 경우 쿨링 챔버의 내부는 미세 분진에 의하여 꽉 차게 되고 쿨링 챔버 내부가 막힐 경우 반도체 제조 설비로부터 매니폴더(600)로 폐가스가 유입되는 것도 불가능하고, 매니폴더(600)로부터 혼합기가 히터 유닛(500)으로 유입되는 것 또한 불가능하다.

결국, 반도체 제조 설비로부터 발생된 폐가스는 반도체 제조 설비로부터 지정된 유량이 배출되지 못하여 반도체 제조 공정에 매우 심각한 결과를 초래하게 됨으로 즉시 쿨링 챔버의 내측에 피착된 미세 분진을 클리닝하여야 한다.

그렇지만 쿨링 챔버를 분해하여 클리닝할 경우 역시 반도체 공정이 진행될 수 없거나 또다른 폐가스 처리 장치를 반도체 제조 설비에 병렬로 설치해야 하는 문제를 유발하게 된다.

본 고안에서는 이와 같은 문제점을 모두 극복하기 위하여 쿨링 챔버의 내벽에 내벽을 따라서 회전하면서 피착된 미세 분진막을 긁는 스크래이퍼(미도시)가 장착된 스크래이퍼 장치를 설치한다.

쿨링 챔버 내벽에 피착된 미세 분진이 스크래이퍼 장치에 의하여 긁혀 제거될 때 미세 분진은 덩어리 형태로 제거되고, 덩어리 형태로 뭉쳐진 미세 분진은 중력에 의하여 쿨링 챔버의 하부로 낙하된다.

이와 같이 쿨링 챔버의 하부로 낙하된 미세 분진은 쿨링 챔버의 하부에 형성된 미세분진 수거관(510)을 통하여 미세분진 수거통(520)으로 유입되고, 정제된 가스는 쿨링 챔버의 측벽에 형성된 혼합기 배기관(450)를 통하여 외부로 배출된다.

그러나, 스크래이퍼 장치에 의하여 쿨링 챔버의 내벽으로부터 미세분진이 제거될 때 미세분진은 앞서 언급하였듯이 덩어리진 상태로 제거되지만 이때 미세분진중 질량이 가벼운 것들은 비산되어 정제된 정제 가스와 함께 혼합기 배기관(450)에 섞여 외부로 배출된다.

물론, 이때 미세 분진의 분진 농도는 히터 유닛(500)으로부터 쿨링 챔버에 유입될 때에 비하여 현저히 낮은 상태이다.

그러나, 혼합기 배기관(450)에 미약하게나마 섞여 있는 미세 분진 역시 대기중 분진 농도를 상승시키는 역할을 함으로 제거되어야 한다.

이를 효율적으로 제거하기 위해서 혼합기 배기관(450)으로 배기되는 정제가스는 연결 배관(470)을 통과한 후, 후 처리 장치(400)로 유입된다.

지금까지 설명한 전 처리 장치(700)인 매니폴더(600), 히터 유닛(550), 쿨링 챔버(500)는 기체 상태로 취급 및 처리가 어려운 폐가스를 취급 및 처리가 간편한 미세 분진 형태로 만든 후 1 차적으로 미세 분진의 대부분을 제거하는 역할을 하고, 지금부터 설명할 후 처리 장치(400)는 정제된 가스 속에 미량으로 남아 있는 미세 분진을 정제 가스로부터 완전 분리 시키는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 후 처리 장치(400)의 보다 구체적인 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 전 처리 설비(700)와 연결된 연결 배관(470)을 통하여 정제가스와 미세 분진이 혼합된 혼합기는 1 차적으로 싸이클론 집진기(300)로 유입된다.

싸이클론 집진기(300)는 길이가 긴 원통 형상으로 원통의 밑면은 미세 분진 수거통(310)에 연통되고, 원통의 곡면에는 앞서 언급한 연결 배관(470)의 단부가 연통되고, 원통의 상면에는 배출관(320)가 형성되는 바, 연결 배관(470)은 원통의 곡면에 대하여 접선 방향으로 연결되어 원통의 내측면에서는 원통의 내측면을 따라서 소정 선회 강도를 갖는 선회 기류가 형성되도록 한다.

이와 같은 선회 기류는 미세 분진과 정제 가스에 원심력이 작용되도록 한다.

그러나, 정제 가스와 미세 분진에 동일한 선회 강도를 갖는 선회 기류가 가해지더라도 정제 가스와 미세 분진이 받는 원심력의 크기는 다르게 되는데, 이는 미세 분진의 중량이 정제 가스의 중량에 비하여 매우 무겁고, 원심력은 중량에 비례하기 때문이다.

이와 같이 동일하지 않은 원심력을 받는 미세 분진과 정제 가스는 원심력의 차이에 의하여 서서히 원심 분리되어 미세 분진은 싸이클론 집진기(300)의 내측벽에 가까운 곳을 따라서 선회하면서 중력에 의하여 점차 미세 분진 수거통(310) 쪽으로 하강하다 미세 분진 수거통(310)으로 유입되어 수거되고, 비교적 약한 원심력을 받는 정제 가스는 싸이클론 집진기(300)의 중앙 부분을 선회하다가 배출관(320)을 통하여 배기된다.

그러나, 미세 분진중 그 질량이 아주 미세한 분진은 원심력의 영향을 크게 받지 않기 때문에 여전히 정제 가스와 함께 배출관(320)으로 배출된다.

이와 같이 배출관(320)으로 배출된 미세 분진을 완전히 수거하기 위해서 싸이클론 집진기(300)와 연결된 배출관(320)에는 또다른 연결 배관(330)의 일측 단부가 설치되고, 연결 배관(330)의 타측 단부에는 싸이클론 필터 유닛(200)이 연통된다.

싸이클론 필터 유닛(200)을 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2를 참조하면 구체적으로 싸이클론 필터 유닛(200)은 전체적으로 보아 필터 챔버(210), 필터 어셈블리(220), 필터 클리너(230), 미세 분진 수거통(240)으로 구성된다.

보다 구체적으로 필터 챔버(210)는 소정 직경 및 소정 길이를 갖는 원통 형상으로 원통의 밑면은 미세 분진 수거통(240)과 연통되고, 원통의 곡면에는 싸이클론 집진기(300)와 일측 단부가 연결된 연결배관(330)의 타측 단부가 연통되도록 미세분진 유입구(212)가 형성되고, 원통의 상면에는 배기관(214)이 형성된다.

첨부된 도 3을 참조하면 이와 같은 형상을 갖는 필터 챔버(210)의 내측면에는 필터 어셈블리(220)가 설치된다.

필터 어셈블리(220)는 필터 지지플레이트(222)와 필터(223)로 구성된다.

이를 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 필터 지지플레이트(222)는 필터 챔버(210)의 내측면중 연결배관(330)과 연통되기 위하여 마련된 미세분진 유입구(212)의 상부에 위치하며, 용접 등에 의하여 견고하게 고정되어 필터 챔버(210)의 내부를 2 개의 독립된 영역(250,260)으로 분할하는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 필터 지지플레이트(222)에는 적어도 1 개 이상으로 소정 직경을 갖는 필터 삽입홀이 형성된다.

필터 삽입홀에는 필터(223)가 삽입되어 고정된다.

필터(223)는 다시 필터 백(filter bag;224)과 필터 케이지(filter cage;225)로 구성된다.

필터 백(224)은 정제된 가스만이 통과될 정도로 매우 가는 메쉬를 갖도록 천 또는 종이로 제작이 가능하며, 그 형상은 필터 삽입홀에 삽입될 정도를 갖는 긴 원통형 봉투와 비슷하게 형성된다.

이때, 필터 백(224)의 입구는 필터 백(224)이 필터 지지플레이트(222)에 용이하게 안착되어 고정되도록 필터 백 고정 링(224a)에 고정된다.

이와 같이 필터 백(224)이 필터 삽입홀에 삽입된 후 필터 백 고정 링(224a)에 의하여 고정된 상태에서는 필터 백(224)이 정상적인 필터 기능을 발휘할 수 없다.

그 이유로는 필터 백(224) 외부로부터 필터 백(224) 내부로 정제 가스만이 유입되도록 필터 백(224)의 메쉬가 매우 가늘게 제작되기 때무에 정제 가스가 필터 백을 통과하기 위한 저항이 크고, 이로 인하여 필터 백(224)이 고유의 형상을 유지하지 못하고 찌그러지기 때문이다.

이를 극복하기 위해서는 무엇보다도 필터 백(224)의 형상 유지가 필수적이다.

필터 백(224)의 형상 유지는 매우 다양한 방법 및 구조가 있을 수 있지만 본 고안에서는 바람직하게 필터 백(224)과 닮은꼴로 필터 백(224)에 수납되는 크기를 갖는 격자형 창살을 갖는 필터 케이지(225)를 필터 지지플레이트(222)에 고정된 필터 백(224)의 내부에 삽입한다.

필터 케이지(225) 역시 필터 지지플레이트(222)에 지지되는데 이를 위해서 필터 케이지(225)의 상부에는 필터 케이지 고정 링(225a)이 설치되고, 필터 케이지 고정 링(225a)은 필터 백 고정 링(224a)과 함께 필터 지지플레이트(222)에 고정된다.

이와 같은 구성에 의하여 싸이클론 집진기(300) - 연결 배관(330)을 통하여 필터 챔버(210) 내부로 유입된 정제가스 및 미세 분진의 혼합기중 미세 분진은 필터 어셈블리(220)의 필터 백(224)에 의하여 필터링되고, 필터 백(224)을 통과한 정제 가스만이 배기관(214)를 통하여 외부로 배출된다.

그러나, 필터 어셈블리(220)의 필터 백(224)이 혼합기를 필터링하면 할수록 필터 백의 메쉬가 미세 분진에 의하여 막히게 되어 필터 백(224)의 성능은 점차 저하되고, 결국 소정 시간 또는 미세 분진의 양에 따라서 정제 가스는 필터 백(224)을 통과하지 못하게 된다.

이는 필터 백(224)을 교체하여야 한다는 것을 의미하는 바, 필터 백(224)을 교체하기 위해서는 싸이클론 집진기(300) 및 연결배관(330)를 통과한 정제 가스 및 미세 분진이 혼합된 혼합기를 외부로 무단 방출하거나 폐가스 처리 장치 자체의 가동이 일시적으로 중단되어야 한다는 것을 의미한다.

이와 같은 문제를 극복하기 위해서는 무엇보다도 필터 유닛(200)의 분해 없이 필터 백(224)을 클리닝 하여야 하는 과제에 당면하는 바, 본 고안에서는 이를 극복하기 위하여 필터 지지플레이트(222)의 상면에 필터 클리너(230)를 설치한다.

필터 클리너(230)는 도 2에 도시된 바와 같이 에어 공급장치(232), 에어 탱크(234), 에어 노즐(235), 압력 감지장치(238)로 구성된다.

이때, 에어 탱크(234)는 필터 유닛(200)의 외부에 설치되는 것이 바람직하며, 에어 탱크(234)에 연통되어 고압의 에어가 공급되는 에어 노즐(235)은 각 필터 케이지(225)의 상부에 위치한다.

즉, 이와 같은 구성은 에어 탱크(234)로부터 에어 노즐(235)을 통하여 고압의 에어가 필터 백(224) 내부로 순간적으로 분사되도록 한 것으로써, 에어 노즐(235)을 통하여 필터 백(224) 내부로 분사된 에어는 필터 백(224)을 갑자기 외부로 급속히 팽창시키면서 필터 백(224)의 팽창에 따른 충격에 의하여 필터 백(224) 외부에 부착되어 정제 가스의 통과를 방해하던 미세 분진을 필터 백(224)으로부터 제거가 가능토록 한다.

이때, 과연 어느 시점에서 에어 탱크(234)로부터 필터 백(224) 내부로 에어를 분사할 것인 가에 대한 판단은 필터 지지플레이트(222)에 의하여 나뉘어진 필터 챔버(210)의 2 개의 영역중 배기관(214)이 형성된 영역에 설치된 압력 감지 장치(230)로부터 결정되거나, 매니폴더(600)와 연결되는 배관에 형성되는 압력 감지 장치로부터 결정된다.

필터 백(224)에 많은 미세 분진이 부착될수록 정제 가스는 필터 백(224)을 통과하기 어렵게 되어 필터 지지플레이트(222)의 상부 영역에 설치된 압력 감지 장치(230)에 의하여 감지된 압력은 점차 감소하게 되고, 반대로 매니폴더(600)와 연결되는 배관에 형성된 압력 감지 장치에 의하여 감지되는 압력은 정제 가스가 필터 백(224)을 통과하지 못할수록 커지게 된다.

이와 같은 현상이 실제 발생하여 압력 감지 장치가 나타내는 압력이 이미 설정된 한계 압력에 도달하는 순간 에어 탱크(234)로부터 고압의 에어가 에어 탱크(234)로 순간적으로 공급되어 필터 백(224)에 부착된 미세 분진은 필터 백(224)에 가해지는 팽창력에 의하여 순간적으로 떨어지게 되어 필터 유닛(200)의 하부에 설치된 미세분진 수거통(240)으로 유입된다.

이와 같이 필터 백(224)으로부터 다시 떨어져 나온 미세 분진과 싸이클론 집진기(300)로부터 연결배관(330)을 통하여 유입된 미세 분진은 역시 필터 챔버(210)의 내측벽에 피착되어 필터 챔버(210)의 내측벽에 쌓이게 되고 결국 필터 챔버(210)의 내측벽의 클리닝을 필요로 하게 된다.

본 고안에서는 이와 같이 필터 챔버(210)의 내측벽에 미세 분진이 쌓이는 것을 방지하기 위하여 싸이클론 집진기(300)로부터 필터 챔버(210) 내부에 유입되는 혼합기가 필터 챔버(210) 내부에서 소정 선회 강도로 선회하도록 한다.

이를 구현하기 위해서 본 고안에서는 싸이클론 집진기(300)와 필터 챔버(210)를 연결하는 연결배관(330)의 양단부중 필터 챔버(210)에 연결되는 연결배관(330)의 단부를 도 4에 도시된 바와 같이 필터 챔버(210)의 곡면의 접선 방향으로 연결함으로써 연결배관(330)을 통하여 유입된 혼합기가 필터 챔버(210)의 내측면을 따라서 소정 선회 강도로 선회되도록 한다.

이와 같이 혼합기가 필터 챔버(210)의 내측면을 따라서 선회함은 매우 중요한 의미를 갖는다.

첨부된 도 3 또는 도 4를 참조하면 싸이클론 집진기(300)에서 집진되지 않은 미세 분진과 정제가스의 혼합기는 필터 챔버(210) 내부로 유입되면서 곧바로 필터 챔버(210)의 내측 벽면을 따라서 강하게 선회되고 정제가스보다 질량이 큰 미세 분진은 원심력에 의하여 원심 분리된 후 필터 챔버(210)의 하부에 위치한 미세분진 수거통(240)으로 유입된다.

물론, 미세분진은 필터 챔버(210) 내벽을 따라서 선회하기 때문에 필터 챔버(210)의 내측에 극소량만이 피착된다.

한편, 정제 가스보다 다소 질량이 크거나 대등할 정도로 극히 미세한 미세 분진은 비교적 적은 원심력을 받음으로써 필터 챔버(210) 내부에서 부유하다 압력이 낮은 필터 백(224)의 내부로 정제가스와 함께 유입되려하지만 필터 백(224)에 의하여 필터링되고 오직 정제 가스만이 필터 챔버(210) 내부로 유입된다.

도 5 또는 도 6에는 본 고안의 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 도 5 또는 도 6의 실시예에 의하면 싸이클론 필터 유닛(200)의 미세분진 유입구(212)의 상면과 필터(223)의 필터 백(224)의 단부 사이에는 깔때기 형상으로 2차 싸이클론 형성부(216)가 설치되고, 미세분진 유입구(212)에는 연결배관(330)이 연결되는데, 연결배관(330)은 앞서 실시한 실시예와 마찬가지로 역시 필터 챔버(210)의 옆면의 곡률의 접선 방향으로 연통되어 연결배관(330)으로부터 공급된 혼합기가 필터 챔버(210) 내부에서 선회하면서 1차 싸이클론이 발생되도록 한다.

이때, 2차 싸이클론 형성부(216)중 가장 직경이 큰 단부는 필터 챔버(210)의 내경에 꼭맞게 삽입될 정도의 직경을 갖고, 가장 작은 단부는 이보다 작은 직경을 갖는다.

이와 같은 구조를 갖는 2차 싸이클론 형성부(216)는 연결 배관(330)을 통해 송풍되는 유량이 일정할 경우 싸이클론 필터 유닛(200)의 내부중 2차 싸이클론 형성부(216)를 기준으로 2차 싸이클론 형성부(216)의 하부로 연결 배관(330)을 통하여 유입된 혼합기의 선회 강도를 한층 증가시켜 미세 분진이 필터 챔버(210)의 내부에 피착되는 것을 방지한다.

싸이클론 필터 유닛(200)중 2차 싸이클론 형성부(216)의 상부에서는 필터 백(224)에 필터 크리너(230)의 에어 노즐(235)로부터 고압의 에어가 분사되어 필터 백(224)으로부터 다량의 미세 분진이 필터 챔버(210)의 하부로 떨어지더라도 대부분의 미세 분진이 미세분진 수거구(240)로 모아져 떨어지도록 하여 미세분진 수거효율을 극대화시킬 수 있다.

물론, 2차 싸이클론 형성부(216)의 상부에서의 미세분진 흐름 또한 도 6에 도시된 바와 같이 2차 싸이클론 형성부(216)에 의하여 유도된 싸이클론에 의하여 선회하기 때문에 2차 싸이클론 형성부(216)의 상면에는 실제로 미세 분진의 피착이 방지되고 이로 인하여 클리닝 주기를 획기적으로 증대시킬 수 있다.

첨부된 도 7에는 본 고안의 또다른 실시예가 도시되어 있는 바, 도 7에서는 씨이클론 필터 유닛(200) 2 대를 싸이클론 집진기(300)의 배출관(320)에 병렬 방식으로 연결하여 어느 하나의 싸이클론 집진기(300)에 예고없이 장애가 발생하여도 폐가스 처리 장치가 전체적으로 다운되는 것을 방지하는 것이 도시되어 있다.이와 같이 구성된 본 고안에 의한 폐가스 처리 장치에 의하여 폐가스를 처리 하는 과정에서 싸이클론 필터 유닛(200)의 예상치 못한 설비 이상이 발생하였을 경우 역시 폐가스 처리 시스템의 전체적인 성능 저하가 발생됨으로 이를 방지하기 위하여 일실시예로 도 2에 도시된 바와 같이 싸이클론 집진기(300)의 배출관(320)에는 싸이클론 필터 유닛(200)과 연결되는 연결배관(330) 및 싸이클론 필터 유닛(200)을 통과하지 않고 곧바로 싸이클론 필터 유닛(200)의 배기관(214)과 연통된 바이패스 배관(327)이 설치되고, 바이패스 배관(327)에는 개폐밸브(325)가 설치되어 싸이클론 필터 유닛(200)의 성능 저하가 발생하였을 경우 평상시 닫혀 있던 개폐밸브(325)를 개방하여 싸이클론 집진기(300)에서 집진된 정제가스가 곧바로 배기관(214)로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 의하면, 생태계 및 환경에 많은 영향을 미치는 유해 가스를 매우 안전한 미세 분진 형태의 무해 부산물로 처리한 후, 부산물을 필터링하는 과정에서 필터 유닛의 내부에 강제적으로 적어도 2 회 이상의 선회 기류를 형성시켜 필터 유닛의 내부에 미세분진이 적층되는 것을 억제하여 필터 유닛의 클리닝 주기를 비약적으로 증대시킴으로써 필터 유닛을 클리닝할 때 발생되는 폐가스 처리장치의 가동 중단 또는 폐가스 처리장치의 가동 중단에 의하여 반도체 제조 공정이 중단되는 주기를 매우 길게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 폐가스를 공급받아 공기 및 불활성가스를 혼합하는 매니폴더와;

   상기 폐가스를 산화시켜 고온의 미세 분진, 정제 가스를 생성시키는 히터 유닛과;

   상기 미세 분진이 냉각, 응축 과정을 거쳐 피착되도록 하고 피착된 미세분진을 물리적으로 수거하는 쿨링 유닛과;

   상기 쿨링 챔버에 일측 단부가 연통되어 상기 쿨링 챔버에서 미수거된 미세분진 및 상기 정제가스가 공급되는 연결배관과;

   원통 형상의 필터 챔버, 상기 필터 챔버의 일측 단부에 형성되어 상기 정제가스가 배기되는 정제가스 배기관, 타측 단부에 형성되어 상기 미세 분진이 수거되는 미세 분진 배출관, 상기 정제가스 배기관과 상기 미세 분진 배출관의 사이에 해당하는 상기 필터 챔버의 내측을 가로막도록 설치되며 공기 분사에 의하여 재생되는 필터 어셈블리, 상기 필터 어셈블리와 상기 미세 분진 배출관의 사이에 해당하는 상기 필터 챔버의 접선 방향으로 상기 연결배관의 타측 단부가 연결된 싸이클론 필터 유닛을 포함하는 폐가스 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결배관에는 상기 쿨링 챔버로부터 수거되지 않은 상기 미세 분진과 상기 정제가스를 원심 분리하는 싸이클론 집진기가 설치된 폐가스 처리장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 싸이클론 집진기에는 일측 단부가 연통되고, 타측 단부는 상기 정제가스 배기관과 연통된 바이패스 배관이 설치되며, 상기 바이패스 배관에는 개폐밸브가 설치된 폐가스 처리장치.