KR200193208Y1 - 폐기가스 세정장치 - Google Patents

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KR200193208Y1
KR200193208Y1 KR2020000008225U KR20000008225U KR200193208Y1 KR 200193208 Y1 KR200193208 Y1 KR 200193208Y1 KR 2020000008225 U KR2020000008225 U KR 2020000008225U KR 20000008225 U KR20000008225 U KR 20000008225U KR 200193208 Y1 KR200193208 Y1 KR 200193208Y1
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Abstract

본 고안은 반도체 공정 때 발생되는 다양한 종류의 유해가스가 대기중에 방출되기 전에 가스를 비교적 적은 에너지의 소비로 보다 폭넓게 분해 처리하는 폐기가스 세정장치에 관한 것이다.
개시한 본 고안은 생산처리 챔버에서 배출되는 가스와 버닝챔버에서 열 교환된 질소 또는 공기를 서로 다른 경로를 통해 버닝챔버에 공급하는 폐열가스유입수단과, 폐열가스유입수단의 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 반전 회전하면서 제거하는 제1 파우더제거수단과, 버닝챔버의 외부에 설치되어 버닝챔버 내의 가스를 열분해 시키는 발열부재와, 버닝챔버에서 열 분해된 가스와 외부에서 공급되는 질소 또는 공기를 열교환시키고 열 교환된 공기 또는 질소를 폐열가스유입수단으로 궤환시키는 열교환수단과, 열교환으로 생성된 가스의 파우더가 내벽에 누적되지 않게 세정수 및 질소를 와류형으로 분무하여 탱크로 낙하·침전시키는 와류분사수단과, 버닝챔버의 배기덕트 부위의 내벽과 와류분사수단의 내주면에 이격 설치되어 가스의 파우더를 반전 회전하면서 제거하는 제2 파우더제거수단과, 탱크의 상부에 결합되어 열분해 된 가스가 대기 중으로 배기될 때, 세정액을 다단으로 분사하여 세정하는 다수의 스프레이노즐을 갖는 습식세정수단을 포함한다.
이에 따라 도체 공정 시에 생산처리 챔버의 다운 없이도 여러가지의 유해가스를 연속적으로 분해 처리할 수 있어 반도체의 생산성이 향상되고 또 열 교환된 폐열을 가지고 유해가스를 분해하여 줌으로써, 전기의 소모량이 최소화되는 이점이 있다.

Description

폐기가스 세정장치{Toxic Gas Scrubber}
본 고안은 유독가스의 처리분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 산업설비들 중에서 특히 반도체 제조(fabrication)공정(확산, 에칭, 박막, 화학기상증착)진행 시 반응쳄버에서 배기되는 다양한 종류의 유해가스가 대기중에 방출되기 전에 그 유해가스의 성분을 비교적 적은 에너지의 소비로 보다 폭넓게 처리하여 대기중으로 배기시키도록 하는 폐기가스 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 많은 산업설비들, 예컨대 반도체소자를 제조하는 설비에 있어서, 반도체 공정 진행시에 여러 종류의 반응가스가 사용되며, 공정이후 버닝챔버에서 완전히 반응하지 않고 남게되는 반응가스는 다양한 성질 및 특성(가연성, 폭발성, 부식성, 유독성, 지구 온난화에 원인이 되는 가스 등)을 가지고 있어서 분해처리에 있어서 버닝챔버 시스템, 습식(Wet) 세정(Scrubbing) 시스템, 약제(absorber) 시스템을 단독으로 적용시 처리할 수 있는 가스가 한정되어 있어 미처리된 가스가 대기중으로 방출될 수 있다.
특히, 상기와 같은 반응가스들은 인체에 유해한 영향을 끼치게 되므로, 처리되지 아니한 반응가스들을 대기중으로 방출하는 것이 법적으로 금지되어 있다. 따라서 반응가스들을 외부로 배출하기 전에 반드시 버닝챔버 시스템, 습식 세정 시스템 또는 약제 시스템을 통해 정화를 거치는 과정을 필요로하게 된다.
이와 같은 유독가스의 대부분은 물에 용해되고 또 높은 열에 의해 분해되는 특성을 가지고 있기 때문에 이러한 성질들을 이용, 가스의 유독성분을 세정하여 외부로 배기하는 건식가스 세정기 또는 습식가스 세정기(Wet gas Scrubber)를 널리 활용하고 있다.
상기 세정기들을 중에서 특히 습식가스 세정기는 통상적으로 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 배기라인 상에 설치되어 있는 별도의 펌프의 펌핑작용에 의해 상기 배기라인을 통해 습식세정부로 유입시키는 구조를 갖는다. 이렇게 유입된 유독가스는 습식세정부에 형성된 스프레이노즐에서 분사되는 물에 의해 용해되면서 정화를 거친 다음 배기덕트를 통해 대기중으로 배기된다.
그리고 상기 건식가스 세정기는 생산처리 챔버에서 발생되어 유입되는 유독가스를 버닝챔버에서 히터로 열분해 하여 정화를 거친 다음 배기덕트를 통해 대기중으로 배기시키는 구조를 갖는다.
그러나, 상기와 같은 가스 세정기들은 반도체 공정 진행 시 발생되는 다양한 성질 및 특성을 갖는 유독가스를 분해 처리 때에 단독으로 적용하여 처리할 수 있는 가스가 한정되어 있고, 또 시스템 고장시에는 가스가 전혀 처리되지 않고 배출되어 후단의 배기덕트에서의 폭발 및 화재의 가능성이 있으며, 시스템 수리시 까지 생산처리 챔버를 다운시켜야 하는 문제점을 지니고 있다.
또한, 미처리 가스는 후단의 배기덕트 내부에서 급격한 온도차 및 수분이 상승하면서 유독가스와 반응하여 파우더를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 파우더는 가스유입구 내부 및 버닝챔버 내벽에 쌓여 누적되고 누적량이 많아지게 되면 가스의 유입이 어렵게되어 결과적으로 장비에 과부하가 걸리고 이로 인하여 장비의 가동이 정지됨은 물론 심하게는 장비가 폭발하게 되는 결과를 가져오게 된다. 이를 위해 가스 유입구 및 버닝챔버를 주기적으로 분해하여 파우더를 제거해 주어야 하는 불편한 문제점을 지니고 있다.
또한, 상기 버닝챔버의 경우 온도센서가 챔버 외부에 설치되어 있고 히터의 효율도 낮아 챔버 내의 실제온도는 온도표시값보다 낮으며 균열장의 길이도 짧아 가스 열분해 효율이 떨어질 뿐아니라 히터 교체 시에 버닝챔버를 완전히 분해해야만 교체가 가능한 어려움을 내재하고 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 치유하면서도 유독가스 정화능력 면에서는 다양한 종류의 유독가스를 보다 광범위하게 처리할 수 있는 가스 세정기를, 그리고 신뢰성 면에서는 낮은 소비전력으로 유독가스의 처리 효율을 보다 향상시킬 수 있는 가스 세정기를 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 고안의 목적은 다양한 종류의 유독가스를 하나의 시스템에서 건식 또는 습식방식을 채용하여 필요에 따라 선택적 또는 독립적으로 정화·배기시키도록 하는 폐기가스 세정장치를 제공하는 것이며, 이 장치는 생산처리 챔버에서 발생되는 유독가스에 따라 버닝챔버 또는 습식세정부를 선택적 또는 독립적으로 가동시켜 유독가스를 완전하게 정화시키는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 다른 목적은 유독가스의 정화 때 생성되는 파우더를 효과적으로 제거하여 세정기 및 생산처리 챔버의 다운(Down)을 미연에 방지하도록 하는 폐기가스 세정장치를 제공하는 것이며, 이 세정장치는 버닝챔버의 가스유입구 및 버닝챔버의 배기덕트에 자동크리닝 시스템을 적용하여 파우더를 주기적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또다른 목적은 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스의 유량에 대하여 비교적 적은 에너지로 유독가스를 정화하도록 하는 폐기가스 세정방법과 장치를 제공하는 것이며, 이 장치는 버닝챔버의 후단에 설치된 열교환기에 질소와 공기를 공급하여 냉각시키고 여기서 열교환된 질소와 공기를 다시 버닝챔버 내로 궤환시켜 유독가스를 열분해 하기 위한 발열부재의 전기소모량을 줄여주는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또다른 목적은 생산처리 챔버에서 공급되는 유독가스에 따라 화학약품을 정량으로 공급하여 유독가스의 분해 처리 효율을 최대화 하도록 하는 폐기가스 세정장치를 제공한다.
도 1은 본 고안에 따른 폐기가스 세정장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 개략적인 정단면이고,
도 2는 도 1의 세정장치에 질소와 공기를 공급하기 위한 시스템 구성도이고,
도 3은 도 1의 폐열가스유입부를 포함한 제1 파우더제거부를 보다 상세하게 나타내어 보인 확대 단면도이고,
도 4는 도 1의 열교환부에서 열교환된 질소, 공기와 폐열가스유입부에서 유입된 유독가스가 버닝챔버로 공급되는 상태를 나타내어 보인 확대 단면도이고,
도 5는 도 1의 열교환부 및 와류분사부, 제2 파우더제거부를 보다 상세하게 나타내어 보인 확대 단면도이고,
도 6은 도 1의 열교환부에서 열교환된 질소 또는 공기가 도 3, 도 4의 폐열가스유입부로 궤환되는 상태를 나타내어 보인 확대 단면도이고,
도 7은 도 5 및 도 6의 열교환부와 와류분사부를 확대하여 보인 단면도이고,
도 8은 도 7의 열교환부 및 와류분사부를 상세하게 나타내어 보인 평면도이고,
도 9는 도 8의 와류분사부로 유입된 질소 및 세정수가 내벽을 타고 스핀(spin)하면서 탱크로 낙하하는 상태를 보인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 버닝챔버 11, 11a : 발열부재
12 : 챔버온도센서 13 : 제1 파우더제거부
14 : 폐열가스유입부 15 : 와류분사부
16 : 열교환부 17 : 제2 파우더제거부
18 : 탱크 19 : 습식세정부
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 고안에 의한 폐기가스 세정장치는, 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 단열재로 둘러 쌓여진 원통형상의 버닝챔버에서 열분해 하여 정화하는 장치에 있어서: (1) 상기 버닝챔버 내의 온도에 따라 질소 또는 공기를 선택적으로 공급하는 반응촉매공급수단; (2) 상기 버닝챔버의 상부 중앙에 결합되며 상기 생산처리 챔버로부터 배출되는 가스와 상기 버닝챔버의 배기덕트에서 열교환되어 유입되는 질소 또는 공기를 서로 다른 경로를 통해 상기 버닝챔버 내로 공급하는 폐열가스유입수단; (3) 상기 폐열가스유입수단의 내벽에 설치되어 그 내벽에 누적되는 가스 파우더를 반전 회전하여 제거하는 제1 파우더 제거수단; (4) 상기 버닝챔버와 상기 단열재 사이에 수직하향으로 설치되어 상기 버닝챔버 내의 가스를 열분해 시키는 적어도 세 개 이상의 발열부재; (5) 상기 버닝챔버의 하부에 결합되어 상기 선택적으로 공급되는 질소 또는 공기를 순환시켜 상기 열분해 된 고온의 가스와 열교환시키고 그 열교환된 공기 또는 질소를 배기관을 통해 상기 폐열가스유입수단으로로 궤환시켜 주는 열교환수단; (6) 상기 열교환수단의 하단부에 결합되어 상기 열교환으로 생성된 가스의 파우더가 내벽에 누적되지 않게 탱크의 세정액을 와류형으로 분무하여 상기 탱크로 낙하·침전시키며 상기 열교환 및 세정액에 의한 습기의 역방향 흐름을 상기 질소의 공급으로 차단시키는 와류분사수단; (7) 상기 버닝챔버의 배기덕트 부위의 내벽과 상기 와류분사수단의 내주면에 이격 설치되며 외부의 동력에 의해 반전 회전하여 가스의 파우더를 제거하는 제2 파우더제거수단; 및 (8) 상기 탱크의 상부에 결합되어 상기 열분해 된 가스가 대기 중으로 배기될 때 펌프의 펌핑작용에 의해 상기 배기되는 가스에 세정액을 다단으로 분사하여 세정하는 다수의 스프레이노즐을 갖는 습식세정수단을 포함한다.
선택적으로, 상기 펌프의 펌핑작용에 의해 상기 습식세정수단으로 공급되는 세정액의 PH를 측정하여 설정치 이하이면 화학약품탱크에서 화학용액을 펌핑하여 상기 탱크로 공급하는 정량공급펌프를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 폐열가스유입수단은 원통형상의 내관의 상측부에 상기 생산처리 챔버의 배기덕트와 결합되도록 폐가스관을 형성하고 상기 내관의 외주면과의 사이에 폐열배기공간이 형성되도록 외관을 길이방향으로 돌출 형성하며, 상기 외관의 상부에는 폐열배기공간과 연통되는 폐열유입구를 형성하여 상기 열교환수단의 배기관과 결합한 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 제1 파우더제거수단은, 폐가스유입수단의 상부 중앙을 관통하여 외부의 동력에 의해 반전 회전하는 제1 회전축과, 상기 폐열가스유입수단의 내벽에 서로들 120도 간격으로 수직하향 되게 이격 설치되고 상기 제1 회전축과 결합되어 회전하는 세라믹재질의 칼날로 이루어짐을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 제2 파우더제거수단은, 상단부가 열교환수단 내의 중앙에 위치하고 하단부가 상기 탱크의 입구측에 결합되어 반전 회전하는 제2 회전축과, 서로가 120도의 간격을 유지하고 전체적으로 역 삼각형상을 이루어 상기 제2 회전축의 상단에 결합되는 세라믹재질의 제2 칼날과, 상기 버닝챔버의 하부 내벽에 서로들 120도의 간격으로 수직상향 되게 이격 설치되며 상기 제2 회전축의 상단부에 결합되어 회전하는 세라믹재질의 제3 칼날로 이루어짐을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 발열부재는 대략 U자 형상을 갖는 몰리브덴(MoSi2) 히터인 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 열교환수단은 대략 상광하협 형상을 가지며 그 주연부의 전 영역에는 밀폐된 순환영역이 형성되고 그 순환영역에는 공기 또는 질소가 유입 및 배기 되도록 유입구 및 배기구가 서로 대향으로 형성되어 상기 배기관을 통해 상기 폐열가스유입수단의 폐열유입구에 결합된 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 와류분사수단은 내주면이 깔대기 형상을 가지고 상기 열교환수단의 하부에 결합되며 상기 반응촉매공급수단에서 공급되는 질소가 내벽을 타고 스핀되도록 기체분사구가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제1 분사본체와, 상기 제1 분사본체에 결합되어 상기 탱크에서 공급되는 세정액이 내벽을 타고 스핀되도록 액체분사구가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제2 분사본체로 이루어짐을 특징으로 한다.
이와 같이하면, 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스가 버닝챔버 내에서 발열부재를 통해 높은 온도로 열 분해됨과 아울러 열교환수단에서 질소 또는 공기와 열 교환되며, 이 열 교환에 의해서 얻어진 높은 온도의 상기 공기 또는 질소의 폐열이 폐열가스유입수단을 통해 다시 버닝챔버로 가스와 함께 공급됨으로써, 발열부재의 전기 소모량을 줄일 수가 있다. 또 상기 열 교환에 의해서 생성된 가스의 파우더는 와류분사수단에서 와류형상으로 분사되는 질소 및 세정액에 의해 탱크로 낙하·침전되어 세정되고, 또한 습식세정수단에서 다단으로 분사되는 세정액과 접촉되어 완전한 세정이 이루어지게 됨을 알 수 있다.
그 결과, 건식세정 시스템 또는 습식세정 시스템 중에서 어느 하나의 시스템에 고장이 발생하더라도 다른 하나의 시스템을 통해 유해가스가 세정되므로 생산처리 챔버를 다운시킬 필요가 없으며, 또한 열 교환된 질소 또는 공기의 폐열을 다시 버닝챔버 내로 공급하여 유독가스를 열분해 함으로써 발열부재의 전기 소모량이 최소화됨은 물론 폐열가스유입수단 및 버닝챔버의 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 세라믹재질의 칼날을 통해 자동으로 제거하여 줌으로써 파우더의 누적으로 인한 세정기 및 생산처리 챔버의 다운이 미연에 예방되는 이점이 있다.
그리고, 본 고안의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.
이 바람직한 실시 예를 통해 본 고안의 목적, 기타의 목적, 특징 및 이점은 예시할 목적으로 도시한 첨부 도면과 관련해서 본 고안에 의한 실시 예를 가지고 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 폐기가스 세정장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 폐기가스 세정장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 개략적인 정단면도이고, 도 2는 도 1의 세정장치에 질소와 공기를 공급하기 위한 시스템 구성도이다.
본 실시 예에 따르는 폐기가스 세정장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 단열재(42)(42a)로 둘러 쌓여진 원통형상의 버닝챔버(10)의 내에 길이방향으로 설치되어 그 버닝챔버(10) 내의 온도를 측정하는 챔버온도센서(12)와, 도 2에 나타내는 바와 같이, 에어배관(29)을 통해 유입되는 공기(air)를 일정 압력으로 제어하여 공급하는 레귤레이터(30)와, 챔버온도센서(12)에서 측정된 온도에 따라 상기 공기의 차단 및 공급 여부를 결정하는 반응촉매공급수단으로써의 솔레노이드 밸브(31)와, 이 솔레노이드 밸브측에 설치되어 상기 공기의 흐름을 감지하는 에어흐름센서(32)와, 공기의 흐름 여부를 측정하여 표시하고 공용공급배관(39)을 통해 배기시키는 에어메터(33)와, 질소배관(34)으로부터의 질소(N2)의 유입 여부를 측정하는 질소흐름센서(35)와, 챔버온도센서(12)에서 측정된 온도에 따라 상기 질소의 차단 및 공급 여부를 결정하는 반응촉매공급수단으로써의 솔레노이드 밸브(36)와, 이 솔레노이드 밸브로부터의 질소의 공급 여부를 측정하여 표시하고 공용공급배관(39)을 통해 배기시키는 질소흐름메터(37)와, 질소흐름센서(35)를 통한 질소의 흐름여부를 측정하여 표시하고 독립배관(40)을 통해 배기시키는 질소흐름메터(38)와, 일단부가 단열재(42)(42a)를 관통하여 버닝챔버(10)의 상부에 결합되며 도면에 도시하지 않은 생산처리 챔버로부터 배출되는 가스와 버닝챔버(10)의 배기덕트에서 열교환되어 유입되는 질소(N2) 가스 또는 공기(Air)를 서로 다른 경로를 통해 버닝챔버(10) 내로 공급하는 폐열가스유입부(14)와, 이 폐열가스유입부(14)의 내벽에 이격 설치되어 그 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 반전 회전하여 제거하는 제1 파우더제거부(13)와, 대략 U자형상을 가지고 버닝챔버(10)와 단열재(42) 사이에 분해결합이 용이하도록 수직하향으로 설치되어 버닝챔버(10) 내의 가스를 열분해 시키는 다수개의 몰리브덴(MoSi2) 재질의 발열부재(11)(11a)와, 상광하협 형상을 가지고 버닝챔버(10)의 배기덕트에 결합되며 주연부의 전 영역에는 밀폐된 순환영역(16b)이 형성되고, 또한 순환영역(16b)에는 유입구(16a) 및 배기구(16c)가 서로 대향으로 형성되어 에어메터(33) 또는 질소흐름메터(37)로부터 공용공급배관(39) 및 유입구(16a)를 통해 유입되는 상기 질소 또는 공기를 그 순환영역(16b)으로 순환시켜 상기 열 분해된 고온의 가스와 열 교환시키고 그 열 교환된 공기 또는 질소 가스의 폐열을 배기구(16c)에 결합된 배기관(41)을 통해 폐열가스유입부(14)로 궤환시키는 열교환부(16)와, 이 열교환부의 하단부에 결합되어 상기 열 교환에 의해서 생성된 가스의 파우더가 내벽에 누적되지 않게 탱크(18)의 세정액을 와류형으로 분무하여 탱크(18)로 낙하·침전시키며 상기 고온의 가스와의 열 교환 및 탱크(18)의 세정액에 의한 습기의 역방향 흐름을 질소흐름메터(38)로부터 독립배관(40)을 통해 유입되는 상기 질소가스를 가지고 와류형으로 분사하여 차단하는 와류분사부(15)와, 버닝챔버(10)의 배기덕트 부위의 내벽과 와류분사부(15)의 내벽에 이격 설치되어 그 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 반전 회전하여 제거하는 제2 파우더제거부(17)와, 탱크(18)의 적소에 취부되어 탱크(18) 내의 세정액을 배관(47)을 통해 순환 공급하는 두 개의 순환펌프(20)(21)와, 도 9에 나타내는 바와 같이, 배관(47)에 설치되어 순환펌프(20)(21)를 통한 세정수의 PH를 검출하는 산도센서(43)와, 상기 검출한 PH의 값에 따라 화학정량공급 펌프(46)를 구동시켜 화학탱크(44)에 저장된 알칼리용액 또는 가스분해 효율을 극대화시킬 수 있는 용액을 탱크(18)로 공급하는 산도제어부(45)와, 순환펌프(20)(21)를 통한 세정액을 두 방향으로 분로시켜 공급하는 분기관(22)과, 세정수흐름메터(24)로부터의 세정수(city water) 흐름 여부 및 탱크(18) 내의 세정액 수위에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브(23)와, 탱크(18)의 상부에 결합되어 와류분사부(15), 탱크(18)를 통한 가스가 대기 중으로 배기될 때 솔레노이드 밸브(23), 세정수흐름메터(24), 분기관(22)에서 공급되는 세정수 또는 세정액을 다단으로 분사하여 세정하여 주는 다수의 스프레이노즐(25 내지 28)을 갖는 습식세정부(19)로 구성된 것으로, 도면중 미 설명부호 48, 49는 탱크(18) 내의 고수위와 저수위를 감지하는 고수위센서와 저수위센서이고, 50은 탱크(18) 내의 세정액이 가득한 경우에 외부로 배출하기 위한 드레인배관이며, 51은 탱크(18) 내의 세정액을 모두 배출하기 위한 밸브이다.
상기에서, 폐열가스유입부(14)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 원통형상의 내관(14c)의 상측부에 상기 생산처리 챔버의 배기덕트와 결합되도록 폐가스관(14a)을 형성하며 내관(14c)의 외주면과의 사이에 폐열배기공간(14d)이 형성되도록 외관(14b)을 길이방향으로 돌출 형성하고, 외관(14b)의 상부에는 폐열배기공간(14d)과 연통되는 폐열유입구(14e)(14f)를 형성하여 열교환부(16)의 배기구(16c)와 배기관(41)으로 연결하여 구성한다.
상기 제1 파우더제거부(13)는, 도 3과 같이, 폐열가스유입부(14)의 상부 중앙을 관통하며 기어(13a)로부터 전달된 동력에 의해서 반전 회전하는 제1 회전축(13b)과, 폐열가스유입부(14)의 내벽에 서로들 120도 간격으로 수직하향 되게 이격 설치되고 제1 회전축(13b)과 결합되어 회전하는 세라믹재질의 제1 칼날(13c)로 구성된다.
또한 제2 파우더제거부(17)는 상단부가 열교환부(16)의 중앙에 위치하고 하단부가 탱크(18)의 입구측에 결합되어 기어(17a)로부터 전달된 동력에 의해 반전 회전하는 제2 회전축(17b)과, 서로가 120도의 간격을 유지하고 전체적으로 역 삼각형상을 가지고 제2 회전축(17b)의 상단부에 결합되는 세라믹재질의 제2 칼날(17c)과, 버닝챔버(10)의 하부 내벽에 서로들 120도의 간격으로 수직상향 되게 이격 설치되며 제2 회전축(17b)의 상단부에 결합되어 회전하는 세라믹재질의 제3 칼날(17d)로 구성된다.
또한 와류분사부(15)는 내주면이 깔대기 형상을 가지고 열교환부(16)의 하부에 결합되며 질소흐름메터(38)에서 공급되는 질소가 내벽을 타고 스핀되도록 3개의 기체분사구(15c)(15d)가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제1 분사본체(15a)와, 제1 분사본체에 결합되어 분기관(22)에서 공급되는 세정액이 내벽을 타고 스핀되도록 도 8과 같이, 3개의 액체분사구(15e)(15f)(15g)가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제2 분사본체(15b)로 구성된다.
이와 같이 이루어진 본 고안의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 이하를 통해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 단열재(42)와 버닝챔버(10)의 사이에 설치되어 있는 대략 U자형상을 가지며 몰리브덴 재질로 이루어진 다수개의 발열부재(11)(11a)가 발열하여 버닝챔버(10) 내의 온도를 점점 상승시키게 된다. 이와 같은 상태에서 생산처리 챔버로부터 발생된 유독가스가 폐열가스유입부(14)의 폐가스관(14a) 및 내관(14c)을 통해 버닝챔버(10)로 유입되면 그 유입된 가스는 몰리브덴 재질의 발열부재(11)(11a)에 의해 열분해 되면서 배기덕트로 배기되는데, 이때 버닝챔버(10) 내에 수직하향으로 설치되어 있는 챔버온도센서(12)가 버닝챔버(10) 내의 온도를 지속적으로 감지하게 된다.
챔버온도센서(12)에서 감지한 버닝챔버(10)의 내부온도가 소정온도 이하, 즉 600co이하일 경우, 버닝챔버(10) 배기덕트에서 수소와 반응하여 폭발할 가능성이 있으므로 도 2에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드 밸브(31)를 폐쇄하고 솔레노이드 밸브(36)를 개방시켜 주게 된다. 솔레노이드 밸브(36)가 개방되면 질소배관(34)으로 유입된 질소(N2) 가스는 질소흐름센서(35), 질소흐름메터(38) 및 독립배관(40)을 통해 이후에 설명될 와류분사부(15)에 형성된 제1 분사본체(15a)의 기체분사구(15c)(15d)로 공급됨과 아울러 상기 개방되어 있는 솔레노이드 밸브(36), 질소흐름메터(37) 및 공용공급배관(39)을 통해 이후에 설명될 열교환부(16)의 유입구(16a)로 유입되어 순환영역(16b)에서 순환된 후에 배기구(16c)로 배기된다. 그리고 배기된 질소 가스는 다시 배기관(41), 폐열가스유입관(14)의 내관(14c)과 외관(14b) 사이에 형성된 페열배기공간(14d)을 통해서 버닝챔버(10) 내로 유입되어 그 버닝챔버(10)의 내부를 질소분위기로 만들면서 버닝챔버(10)의 배기덕트를 통해 배기된다.
그리고 상기에서 챔버온도센서(12)로부터 감지한 버닝챔버(10)의 내부 온도가 600co이상일 때는 솔레노이드 밸브(36)를 폐쇄하고, 에어용 솔레노이드 밸브(31)를 개방시켜 에어배관(29)으로 유입된 공기를 레귤레이터(30), 솔레노이드 밸브(31), 에어흐름센서(32), 에어메터(33) 및 공용공급배관(39)을 통하고 계속해서 전술한 바와 같은 방법으로 열교환부(16) 및 폐열가스유입부(14)의 폐열배기공간(14d)을 통해 버닝챔버(10)의 내부로 유입된다. 버닝챔버(10)로 유입되는 공기(Air)와 내관(14c)을 통한 가스는 버닝챔버(10)의 상측부분에서 산화작용을 하고 또 버닝챔버(10)의 내로 들어가면서 발열부재(11)(11a)의 높은 열, 예컨대 700co내지 800co의 높은 열에 의해 분해되면서 버닝챔버(10)의 배기덕트로 배기된다.
버닝챔버(10)에서 열 분해되어 배기되는 고온의 가스는 도 5 내지 도 7에 나타내는 바와 같이, 대략 상광하협 형상을 갖는 열교환부(16)에서 질소 또는 공기와 열 교환되고, 열 교환에 의한 높은 온도의 공기 또는 질소 가스는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 배기관(41), 폐열가스유입부(14)의 폐열배기공간(14d)을 통해 다시 버닝챔버(10) 내로 공급된다. 즉 다시 말해서, 버닝챔버(10) 내의 온도에 따라 도 2의 공용공급배관(39)으로부터 공급되는 공기 또는 질소 가스는 열교환부(16)에 형성된 유입구(16a)로 유입되어 순환영역(16b)을 통과하면서 고온의 가스를 실온상태의 가스로 변화시키고 또 열교환부(168)의 열을 냉각시키게 된다. 이와 같이 열교환에 의해 발생된 높은 온도의 공기 또는 질소 가스가 다시 버닝챔버(10) 내로 공급되어 가스를 가열함으로써, 발열부재(11)(11a)의 전기 소모량을 줄일 수가 있다.
한편, 상기 실온상태의 가스는 도 5 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 와류분사부(15)를 통과하면서 와류형상으로 분사되는 세정액에 의해 가스의 파우더가 탱크(18)로 낙하·침전되고, 또 상기 열교환 및 세정액에 의해서 발생되는 습기가 와류(회오리)형상으로 공급되는 질소에 의해서 버닝챔버(10)로 역류되는 것이 방지된다. 즉 실온상태의 유독가스가 와류분사부(15)를 통과할 때 도 2의 질소흐름메터(38) 및 독립배관(40)을 통한 질소가 제1 분사본체(15a)에 120도의 간격으로 비스듬하게 형성된 3개의 기체분사구(15c)(15d)를 통과함으로써, 결과적으로 도 9에 나타내는 바와 같이 질소 가스가 제1 분사본체(15a) 및 제2 분사본체(15b)의 내벽을 타고 회오리 형상을 일으키면서 하향으로 흐르게 된다. 이것에 의해 탱크(18)의 세정액에 의한 습기 또는 이후에 설명될 제2 분사본체(15b)에서 분사되는 세정액의 습기 또는 열교환부(16)에서의 열교환에 의한 습기가 버닝챔버(10) 내로 역류되는 것이 방지될 뿐아니라 제1, 제2 분사본체(15a)(15b)의 냉각은 물론 그의 내벽이 깨끗하게 세정되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 탱크(18)의 적소에 위치한 순환펌프(20)(21)의 펌핑작용에 의해서 분기관(22)으로부터 공급되는 탱크(18)의 세정액이 제2 분사본체(15b)에 120도의 간격으로 비스듬하게 형성된 3개의 액체분사구(15e 내지 15g)를 통과함으로써, 세정액이 밑으로 바로 직수되지 않고 도 9에 나타내는 바와 같이 제2 분사본체(15b)의 내벽을 타고 스핀하여 물기둥을 형성하게 된다. 이것에 의해 가스의 파우더가 탱크(18)로 낙하·침전됨과 아울러 제2 분사본체(15b)의 내벽이 깨끗하게 세정되어 가스의 파우더가 내벽에 붇지 않으며 또 제2 본사체(15b)가 세정액에 의해 냉각되는 효과를 얻을 수가 있다. 이와 같이 버닝챔버(10) 및 열교환부(16), 와류분사부(15)를 통과하면서 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스가 세정된다. 이때 상기 생산처리 챔버에서 발생되어 버닝챔버(10) 및 와류분사부(16)를 통해 열분해와 세정액의 분사에 의해서 완전하게 세정이 이루어지는 가스가 있는 반면에 미량으로 남아 있는 가스가 있다. 이와 같은 가스는 다시 탱크(18)를 통과하게 된다.
탱크(18)를 통과한 유해가스는 도 1과 같이, 순환펌프(20)(21)의 펌핑작용에 의해서 배관(47) 및 분기관(22)을 순차적으로 통해서 분기된 후에 습식세정부(19)의 스프레이노즐(25)(26)27)에서 분사되는 세정액과 접촉되어 세정됨과 아울러 솔레노이드 밸브(23)를 통해 스프레이노즐(28)에서 분사되는 세정액과 접촉되어 탱크(18)로 침전된다.
또한 상기 생산처리 챔버에서 발생된 가스에 따라서 물에 녹거나(soluble) 물에 분해(decomposition)되거나, 물에 알칼리 용액을 섞어주면 분해 효율이 높아지는 가스가 있다. 따라서 본 고안에서는 도 1 및 도 9와 같이, 순환펌프(20)(21)와 분기관(22)을 연결하여 주는 배관(47)에 산도센서(43)를 설치하여 순환펌프(20)(21)에서 공급되는 물의 PH값을 읽어들인다. 이렇게 읽어들인 PH값은 산도제어부(45)에서 비교되어 PH설정치보다 낮으면 산도제어부(45)에 의해서 화학정량공급펌프(46)가 구동하여 화학탱크(44)에 있는 알칼리 용액을 탱크(18)에 공급함으로써, 물의 PH가 관리된다.
한편, 탱크(18) 내의 세정수(물)가 부족할 경우, 즉 저수위센서(49)로부터 검출된 탱크(18)의 수위가 저수위 이상일 때는 도 1과 같이, 분기관(22)과 연결된 솔레노이드 밸브(23)는 차단된다. 이것에 의해 세정수흐름메터(24)에서 직접 공급되는 세정수(City Water)가 스프레이노즐(28)을 통해 분사되어 가스를 세정하면서 탱크(18)로 낙하되어 보충을 하여주고 또한 스프레이노즐(25 내지 27)에서는 보충된 세정수를 계속적으로 분사하여 가스를 세정하여 주게 된다.
그리고 세정수 흐름메터(24)로부터 세정수의 공급이 중단되거나 또는 고수위센서(48)로부터 고수위가 감지되면 솔레노이드 밸브(23)가 열려 스프레이노즐(25 내지 28)에 순환펌프(20)(21)로부터 공급된 세정수가 분사되어 가스를 완전하게 세정하게 된다.
이와 같이, 건식과 습식 및 약품 시스템을 하나로 일체화 하여 가스를 세정함으로써, 이 중에서 어느 하나의 시스템에 고장이 발생하더라도 생산처리 챔버를 다운 시키지 않고도 계속 가스를 정화시킬 수 있다.
한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서 유독가스의 분해 처리에 있어서, 습식가스 세정기 또는 건식가스 세정기 또는 약품시스템을 단독으로 적용하여 처리하는 것과는 달리, 본 고안은 습식과 건식 및 약품 시스템을 하나로 일체화하여 다양한 종류의 가스에 따라 시스템을 독립적으로 또는 선택적으로 가동시켜서 폭넓게 처리하게 됨을 알 수 있다.
이 결과에서 본 고안에 의하면, 반도체 공정 시에 생산처리 챔버의 다운 없이도 여러가지의 유해가스를 연속적으로 분해 처리할 수 있어 반도체의 생산성이 향상되고 또 열 교환된 폐열을 가지고 유해가스를 분해하여 줌으로써, 전기의 소모량이 최소화되는 이점이 있다.
이 적용례에 의하면, 건식 또는 습식 또는 약품시스템 중에서 어느 하나의 시스템에 고장이 발생하더라도 생산처리 챔버를 다운시키지 않고도 가동시켜 가면서 고장수리를 할 수 있고, 이것에 의해 생산성 향상은 물론 제품의 품질 안정화를 실현할 수가 있다.
그리고, 상기에서 본 고안의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 고안이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 고안의 첨부된 실용신안등록청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
상술한 설명으로부터 분명한 본 고안의 폐기가스 세정장치에 의하면, 건식 또는 습식 또는 약품세정 시스템 중에서 어느 하나의 시스템에 고장이 발생하더라도 다른 하나의 시스템을 통해 유해가스가 세정되므로 생산처리 챔버를 다운시킬 필요가 없으며, 또한 열 교환된 질소 또는 공기의 폐열을 다시 버닝챔버 내로 공급하여 열분해 함으로써 보다 적은 소비전력으로 다양한 종류의 유해가스가 보다 폭넓게 세정되는 효과가 있다.
또한 버닝챔버의 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 세라믹재질의 칼날을 통해 자동으로 제거하여 줌으로써 파우더의 누적으로 인한 세정기 및 생산처리 챔버의 다운이 미연에 예방되어 반도체 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 단열재로 둘러 쌓여진 원통형상의 버닝챔버에서 열분해 하여 정화하는 장치에 있어서:
    (1) 상기 버닝챔버 내의 온도에 따라 질소 또는 공기를 선택적으로 공급하는 반응촉매공급수단;
    (2) 상기 버닝챔버의 상부에 결합되며 상기 생산처리 챔버로부터 배출되는 가스와 상기 버닝챔버의 배기덕트에서 열 교환된 질소 또는 공기를 서로 다른 경로를 통해 상기 버닝챔버에 공급하는 폐열가스유입수단;
    (3) 상기 폐열가스유입수단의 내벽에 길이방향으로 이격 설치되어 그 내벽에 누적되는 가스의 파우더를 반전 회전하면서 제거하는 제1 파우더제거수단;
    (4) 상기 버닝챔버의 외부에 수직하향으로 설치되어 상기 버닝챔버 내의 가스를 열분해 시키는 적어도 세 개 이상의 발열부재;
    (5) 상기 버닝챔버의 배기덕트에 결합되어 상기 선택적으로 공급되는 질소 또는 공기를 순환시켜 상기 배기되는 고온의 가스와 열교환시키고 그 열 교환된 공기 또는 질소를 배기관을 통해 상기 폐열가스유입수단으로 궤환시키는 열교환수단;
    (6) 상기 열교환수단의 하단부에 결합되어 상기 열교환으로 생성된 가스의 파우더가 내벽에 누적되지 않게 세정액을 와류형으로 분무하여 탱크로 낙하·침전시키며 상기 열교환 및 세정액에 의한 습기의 역방향 흐름을 상기 질소의 공급으로 차단시키는 와류분사수단;
    (7) 상기 버닝챔버의 배기덕트 부위의 내벽과 상기 와류분사수단의 내주면에 이격 설치되어 가스의 파우더를 반전 회전하면서 제거하는 제2 파우더제거수단; 및
    (8) 상기 탱크의 상부에 결합되어 상기 열분해 된 가스가 대기 중으로 배기될 때, 상기 배기되는 가스에 세정액을 다단으로 분사하여 세정하는 다수의 스프레이노즐을 갖는 습식세정수단을 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 습식세정수단으로 공급되는 세정액의 PH를 측정하여 설정치 이하이면 화학약품탱크에서 화학용액을 펌핑하여 상기 탱크로 공급하는 정량공급펌프를 더 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐열가스유입수단은 원통형상의 내관(14c)의 상측부에 상기 생산처리 챔버의 배기덕트와 결합되도록 폐가스관(14a)을 형성하고 상기 내관(14c)의 외주면과의 사이에 폐열배기공간(14d)이 형성되도록 외관(14b)을 길이방향으로 돌출 형성하며, 상기 외관(14d)의 상부에는 폐열배기공간(14d)과 연통되는 폐열유입구(14e) (14f)를 형성하여 상기 열교환수단의 배기관과 결합한 것을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (1) 상기 제1 파우더제거수단은, 폐가스유입수단의 상부 중앙을 관통하여 반전 회전하는 제1 회전축(13b); 및
    (2) 상기 폐열가스유입수단의 내벽에 서로들 120도 간격으로 수직하향 되게 이격 설치되고 상기 회전축과 결합되어 회전하는 세라믹재질의 제1 칼날(13c)로 이루어짐을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    (1) 상기 제2 파우더제거수단은, 상기 상단부가 열교환수단의 중앙에 위치하고 하단부가 상기 탱크의 입구측에 결합되어 반전 회전하는 제2 회전축(17b);
    (2) 서로가 120도의 간격을 유지하고 전체적으로 역 삼각형상을 이루어 상기 제2 회전축(17b)의 상단에 결합되는 세라믹재질의 제2 칼날(17c); 및
    (3) 상기 버닝챔버의 하부 내벽에 서로들 120도의 간격으로 수직상향 되게 이격 설치되며 상기 제2 회전축의 상단부에 결합되어 회전하는 세라믹재질의 제3 칼날(17d)로 이루어짐을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열부재는 대략 U자 형상을 갖는 몰리브덴(MoSi2) 히터인 것을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환수단은, 대략 상광하협 형상을 가지며 그 주연부의 전 영역에는 밀폐된 순환영역(16b)이 형성되고 그 순환영역에는 공기 또는 질소가 유입 및 배기되도록 유입구(16a) 및 배기구(16c)가 서로 대향으로 형성된 것을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    (1) 상기 와류분사수단은, 내주면이 깔대기 형상을 가지고 상기 열교환수단의 하부에 결합되며 상기 공급되는 질소가 내벽을 타고 스핀되도록 기체분사구가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제1 분사본체(15a); 및
    (2) 상기 제1 분사본체에 결합되어 상기 공급된 세정액이 내벽을 타고 스핀되도록 액체분사구가 적어도 120도 간격을 두고 수직하향으로 비스듬하게 형성되어 있는 제2 분사본체(15b)로 이루어짐을 특징으로 하는 폐기가스 세정장치.
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