KR200370893Y1

KR200370893Y1 - 폐가스처리장치

Info

Publication number: KR200370893Y1
Application number: KR2019980025587U
Authority: KR
Inventors: 김경균
Original assignee: 유니셈 주식회사
Priority date: 1998-12-19
Filing date: 1998-12-19
Publication date: 2005-05-18
Also published as: KR20000012568U

Abstract

본 발명은 기체상의 유독성 가스를 처리하여 무독성 정제가스와 무독성 고체 알갱이 형태의 파티클로 상변환 시킨 후, 정제가스 및 파티클을 원통 형상을 갖는 싸이클론 집진기로 공급하여 파티클중 비교적 큰 중량을 갖는 파티클은 원심력에 의하여 싸이클론 집진기 내부에서 원심 분리시키고, 중량이 미세하여 원심분리되지 않은 상태로 정제가스에 포함되어 있는 파티클은 싸이클론 집진기 내부에 설치된 필터에 의하여 분리시켜 정제 기체만이 외부로 배출되도록 한 폐가스처리장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 폐가스처리장치에서 유독성 폐가스를 정화시키는 과정에서 부산물로 발생한 분진 형태의 파티클을 집진하는 싸이클론 집진 장치의 내부에 필터 장치를 설치하고, 필터 장치에 피착된 파티클을 제거하는 파티클 제거 수단을 형성함으로써 폐가스처리장치의 크기를 콤팩트화할 뿐만 아니라 필터 장치에 피착된 파티클을 제거하기 위하여 싸이클론 집진장치를 분해할 필요가 없어 폐가스처리장치의 가동 중단 및 폐가스처리장치의 클리닝 주기를 획기적으로 연장시킨다.

Description

폐가스처리장치

본 고안은 폐가스처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체상의 유독성 가스를 처리하여 무독성 정제가스와 무독성 고체 알갱이 형태의 파티클로 상변환시킨 후, 정제가스 및 파티클을 원통 형상의 싸이클론 집진기로 공급하여 파티클중 비교적 큰 중량을 갖는 파티클은 원심력에 의하여 싸이클론 집진기 내부에서 원심 분리시키고, 중량이 미세하여 원심 분리되지 않은 상태로 정제가스에 포함되어 있는 파티클은 싸이클론 집진기 내부에 설치된 필터에 의하여 분리시켜 정제 기체만이 외부로 배출되도록 한 폐가스처리장치에 관한 것이다.

최근들어 급속한 성장 및 기술 개발이 진행되고 있는 반도체 산업은 그 유용성만큼 복잡하면서도 고도의 정밀도를 요구하는 많은 반도체 장비 및 반도체 제조 공정을 필요로 하는 바, 반도체 제조 공정은 공정 특성상 인체에 치명적인 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 다량으로 사용한다.

예를 들어, 대표적인 반도체 박막 제조 공정중 하나인 CVD(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보론, 보론, 트리클로라이드 등의 유독성 가스를 사용하는 바, 이들은 반도체 공정중 미량만이 소모되고 대부분 폐가스 형태로 공정 설비로부터 배출되는데, 이와 같이 반도체 공정 후 발생한 폐가스는 앞서 언급한 바와 같이 매우 유독성이다.

이외에 플라즈마 강화 CVD, 플라즈마 에칭, 에피택시 증착 등과 같은 여러 반도체 공정들에서도 마찬가지로 각종 유독성 폐가스가 생성된다.

이와 같이 반도체 제조 공정중 발생한 유독성 폐가스는 그 독성이 매우 심각하여 대기중으로 무단 방출될 경우, 인체 및 생태계에 심각한 영향을 미치게 됨으로 반도체 제조 공정중 발생한 유독성 폐가스는 반드시 법적 기준을 만족할 때가지 폐가스처리장치에 의하여 처리된 후 대기중으로 방출된다.

이처럼 반도체 공정을 진행하는데 꼭 필요한 폐가스처리장치는 가연성이면서도 유독성인 폐가스에 열을 가하였을 때, 폐가스가 산화 반응에 의하여 무독성 가스 및 부산물로 분해되는 점과, 수용성 폐가스를 수용액에 공급하여 용해시킴으로써 무독성 용액으로 화학반응되는 점에 착안하여 건식 폐가스 처리장치와 습식 폐가스처리 장치로 분리된다.

건식 폐가스처리장치를 설명하면, 반도체 설비의 배기관을 통하여 배출된 유독성 폐가스를 폐가스 산화용 공기와 혼합시켜주는 매니폴더(manifolder)라 불리우는 공기-폐가스 혼합장치, 매니폴더와 연결되어 매니폴더에서 혼합된 혼합기를 소정 온도 이상으로 가열하여 폐가스를 산화시키는 가열챔버, 가열챔버와 연통되어 가열챔버에서 산화된 폐가스가 상변화되면서 형성된 무독성 파티클을 정제가스로부터 1차 분리시키는 포집챔버, 포집챔버에서 포집되지 않고 정제가스에 포함되어 있는 파티클에 원심력을 가하여 정제가스로부터 2차 원심분리시키는 싸이클론 집진기, 싸이클론 집진기의 외부에 설치되어 정제가스로부터 분리되지 않은 미세 파티클을 포집하여 3차 분리시키는 필터장치로 구성된다.

필터장치에는 정제가스와 미세 파티클이 혼합된 혼합기가 공급된 후 정제가스는 통과하지만 미세 파티클은 통과하지 못하도록 압소버(absorber)라 불리우는 필터 부재가 가득 충진되어 있다.

압소버는 십자형상을 갖는 플레이트의 면에 홀이 형성되거나 원통의 외주면에 홀을 형성한 형상으로 파티클과 정제가스는 필터장치를 통과하면서 압소버에 의하여 유속이 감소됨으로써 압소버에는 파티클이 피착되고 정제가스만이 필터장치 외부로 배출된 후 메인 덕트를 통하여 외부로 배출된다.

그러나, 종래 폐가스처리장치는 다음의 복합적인 문제점을 갖고 있다.

첫 번째로, 폐가스처리장치의 필터장치에 포획된 파티클을 주기적으로 제거하여야만 필터장치의 성능 저하에 따른 폐가스처리장치의 전체 성능 저하가 발생하지 않는데, 필터장치에 포획된 파티클을 주기적으로 제거하기 위해서는 필터장치를 폐가스처리장치로부터 분리시킨 후 필터장치 내부에 수납된 필터부재를 클리닝 하는 방법, 필터장치 내부로 별도의 클리닝 물질을 분사하여 제거하는 방법 등이 있을 수 있다.

전자의 경우와 같이 필터장치를 폐가스처리장치로부터 분리시킬 경우, 폐가스처리공정이 일시적으로 중단되어야 하기 때문에 이와 같은 방법은 사용이 매우 불편하고, 후자의 경우와 같이 별도의 클리닝 물질을 분사하는 경우, 필터부재에 피착된 파티클이 완전히 제거되기 쉽지 않기 때문에 클리닝 주기가 짧아지며, 파티클이 완전히 제거되지 않는 문제점이 있다.

두 번째로, 파티클이 필터장치의 내부에 충진된 필터부재에 의해서 필터링되지 않고 메인 덕트로 배출되는 빈도가 높아 필터장치의 효율 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

세 번째로, 필터장치에 의하여 폐가스처리장치의 전체 크기가 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 폐가스처리장치의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 고안의 목적은 정제가스에 포함된 파티클을 최종적으로 필터링하는 필터장치를 집진장치인 싸이클론 집진기의 내부에 설치하여 폐가스처리장치의 전체 면적을 크게 감소시킴에 있다.

본 고안의 다른 목적은 폐가스처리장치의 싸이클론 집진장치의 내부에 설치된 필터장치에 피착된 파티클을 싸이클론 집진장치의 분해 없이 제거함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 싸이클론 집진장치의 내부에 설치된 필터장치에 피착된 파티클을 긁어 제거함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 싸이클론 집진장치의 내부에 설치된 필터장치에 단속적인 진동을 주어 필터장치에 피착된 파티클을 제거함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 싸이클론 집진장치의 내부에 설치된 필터장치에 파티클에 단속적인 진동을 가함과 동시에 파티클을 긁어 제거함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 후술될 본 고안의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확해질 것이다.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 폐가스처리장치는 반도체 공정중 발생한 폐가스에 산화용 공기를 혼합시킨 후, 폐가스-공기의 혼합기를 소정 온도로 가열하여 무독성 정제가스와 파티클을 생성한 후, 파티클이 차가운 물질에 피착되는 성질을 이용하여 정제가스로부터 파티클을 1차적으로 선별 포집하여 분리하고, 포집에 의해서도 정제가스로부터 분리되지 않은 파티클을 원심력이 작용하는 싸이클론 집진 챔버에 유입시켜 파티클과 정제가스의 중량차에 의하여 파티클을 2차적으로 원심 분리시킨 후, 중량이 매우 작기 때문에 원심 분리가 용이하지 않은 파티클이 필터링되도록 하는 필터장치를 싸이클론 집진 챔버에 설치하여 3차적으로 파티클을 정제가스로부터 제거한 후, 정제가스를 메인 덕트로 분리 배출시킨다.

본 고안의 목적을 구현하기 위하여 바람직하게 필터장치는 싸이클론 집진장치의 내부에서 소정 회전속도로 회전되고, 싸이클론 집진 설비 내에서 회전하는 필터장치와 접촉하면서 필터장치에 피착된 파티클을 긁어 제거하는 파티클 제거수단이 설치된다.

선택적으로, 파티클 제거수단은 필터장치의 외표면을 긁도록 싸이클론 집진 장치에 부착되어 고정된 브러쉬를 포함한다.

선택적으로, 파티클 제거수단은 필터장치의 외표면에 단속적인 진동을 가하도록 싸이클론 집진장치에 부착되어 고정된 진동자를 포함한다.

바람직하게, 파티클 제거수단은 필터장치의 외표면에 단속적인 진동을 가하여 필터장치에 피착된 파티클을 1차적으로 제거한 상태에서 필터장치의 외표면을 긁도록 싸이클론 집진장치에 부착되어 고정된 진동자 및 브러쉬를 함께 포함한다.

바람직하게, 필터장치의 외표면은 필터 면적을 증가시키기 위하여 주름이 형성되어 있다.

이하, 본 고안에 의한 폐가스처리장치의 보다 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1, 도 2를 참조하면 본 고안에 의한 폐가스처리장치(700)는 전체적으로 보아 매니폴더(100), 폐가스 산화 챔버(200), 파티클 포집챔버(300) 및 싸이클론 집진장치(400)와 파티클 수거통(500)으로 구성된다.

구체적으로, 매니폴더(100)는 반도체 공정 설비(미도시)의 폐가스 배기관(10)으로부터 공급받은 폐가스에 산화용 공기 및 산화용 공기와 격렬한 산화 반응이 일어나지 않토록 방지하는 불활성가스를 혼합하도록 원통 형상을 갖는 매니폴더 몸체(30)에 공기공급관(20)과 불활성가스 공급관(40)이 형성된다.

또한, 매니폴더(100)에는 매니폴더(100) 내부의 부압을 측정하는 압력계(50)가 설치되는 바, 압력계(50)는 후술될 싸이클론 집진장치(400)의 이상작동을 감지하는 역할을 하며, 압력계(50)는 측정한 압력에 해당하는 소정 신호를 콘트롤러(60)에 입력시키고, 콘트롤러(60)는 압력계(50)로부터 입력된 신호를 처리하여 후술될 액튜에이터 밸브(332,334)에 제어 신호를 인가한다.

이와 같이 구성된 매니폴더(100)에는 폐가스 산화 챔버(200)가 연통되는 바, 폐가스 산화챔버(200)는 원통형 히터(미도시)에 삽입된 인너 튜브(미도시)와 히터를 감싸는 아웃터 튜브(110)로 구성되어 폐가스와 산화용 공기 및 불활성가스 혼합기를 소정 온도로 가열시키는 구성을 갖는다.

한편, 폐가스 산화 챔버(200)와 연통되는 파티클 포집챔버(300)는 폐가스 산화챔버(200)와 연통되어 폐가스 산화챔버(200)로부터 형성된 무독성 파티클을 정제가스로부터 분리시키기 위하여 파티클 및 정제가스보다 매우 낮은 온도를 갖음으로써 파티클 및 정제가스가 통과하면서 파티클만이 차가운 면에 응축 피착되도록 구성된 냉각챔버(미도시), 냉각챔버에서 미쳐 응축 피착되지 않은 파티클 및 정제가스가 외부로 배출되지 않토록 냉각챔버를 감싸고 있는 포집 챔버 커버(310), 냉각 챔버 및 포집 챔버 커버(310)에 피착된 파티클을 긁어 제거하는 파티클 제거 유닛(미도시)으로 구성된다.

파티클 제거 유닛에 의하여 긁혀 제거된 덩어리 형태의 파티클은 연결 배관(320)을 따라서 파티클 수거통(500)으로 유입되고, 냉각챔버에서 미쳐 포집되지 않은 미세 파티클과 정제가스가 혼합된 혼합기는 포집 챔버(300)의 측면에 형성된 관통공과 연통된 혼합기 배관(330)의 단부와 접선 방향으로 연통되어 원심분리 및 필터링이 동시에 수행되는 싸이클론 집진 장치(400)로 공급된다.

이때, 싸이클론 집진장치(400)는 다단계로 적어도 2 대 이상, 본 발명에서는 바람직하게 4 대가 설치된다. 이때, 2 대의 싸이클론 집진장치(400)는 한쌍을 이루면서 직렬 방식으로 연결됨으로써 4 대의 싸이클론 집진장치(400)는 2 개의 싸이클론 집진장치 그룹을 형성한다.

이때, 각각의 싸이클론 집진장치 그룹은 다시 혼합기 배관(330)과 병렬로 연결되고, 혼합기 배관(330)과 병렬 연결되기 위하여 분기된 혼합기 배관(330)에는 에어밸브 또는 솔레노이드 밸브와 같은 액튜에이터 개폐 밸브(332,334)가 설치된다.

이와 같이 2 대의 싸이클론 집진장치(400)를 한 쌍으로 묶어 형성된 싸이클론 집진장치 그룹을 혼합기 배관(330)에 병렬 연결시키고, 분기된 혼합기 배관(330)에 각각 액튜에이터 개폐 밸브(332,334)를 형성시킴으로써 액튜에이터 개폐 밸브(332,334)중 어느 하나만을 개방시켜 집진을 수행하다 집진이 수행되고 있는 싸이클론 집진장치 그룹에 작동 이상이 발생한 것을 압력계(50)의 신호에 의하여 콘트롤러(60)가 인식할 경우 콘트롤러(60)는 현재 집진이 수행되고 있는 싸이클론 집진장치 그룹과 연통된 혼합기 배관(330)의 액튜에이터 개폐 밸브를 폐쇄시키고, 나머지 싸이클론 집진장치 그룹과 연통된 액튜에이터 개폐 밸브를 개방시켜 폐가스처리가 중단되지 않토록 한다.

이로써, 폐가스처리 공정이 중단되지 않고도 작동 이상이 발생한 싸이클론 집진장치 그룹을 클리닝 또는 수리할 수 있다.

싸이클론 집진장치(400)중 파티클의 원심분리 및 필터링이 수행된 후, 완전히 정제된 정제가스는 싸이클론 집진장치(400)와 연통된 불로워(310)에 의하여 배기 덕트(600)를 통하여 배출된다.

이와 같이 파티클의 원심 분리 및 필터링이 진행되는 싸이클론 집진장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

〈제 1 실시예〉

도 2에 도시된 싸이클론 집진장치(400)중 어느 하나를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 3을 참조하면, 싸이클론 집진장치(400)는 전체적으로 보아 싸이클론 집진장치 몸체(410), 정제가스 배기관(420), 사이클론 집진장치 몸체(410)의 내부에 고정 설치된 필터 장치(430)로 구성된다.

보다 구체적으로, 싸이클론 집진장치 몸체(410)는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 상, 하단부가 개구된 긴 원통 형상으로 원통은 소정 위치에서 하단부로 갈수록 점차 직경이 감소하는 고깔 형태를 갖는다.

상단부에 비하여 직경이 감소된 원통의 하단부에 형성된 개구에는 박스 형상을 갖는 파티클 수거통(500)이 연결된다. 다시 도 3을 참조하면, 원통의 상단부 내측면에는 링 형상의 플랜지(411)가 별도로 설치되거나, 상단부중 일정 길이 만큼을 원통 상단부 내측면 방향을 향하도록 절곡하여 플랜지를 형성한다. 이때, 플랜지(411)에는 복수개의 나사 체결공(411a)이 형성된다.

싸이클론 집진장치 몸체(410)에 형성된 플랜지(411)에는 싸이클론 집진장치 몸체(410)의 내부에 고정되도록 필터장치(430)가 고정 설치된다.

이때, 필터장치(430)는 도 2에 도시된 바와 같이 모든 싸이클론 집진기에 장착되거나 직렬 연결된 2 대의 싸이클론 집진기중 비교적 중량이 가벼운 파티클이 집진되는 후단의 싸이클론 집진기에 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 설치된 필터장치(430)는 필터(431), 필터(431)를 싸이클론 집진장치 몸체(410)에 형성된 플랜지(411)에 밀봉되도록 고정시키는 지지부재(432)로 구성된다.

지지부재(432)는 외주면에 플랜지(432a)가 형성된 부싱(432b)으로 플랜지(432a)에는 싸이클론 집진장치 몸체(410)에 형성된 플랜지(411)의 나사 체결공(411a)과 나사 체결 가능한 크기를 갖는다.

지지부재(432)의 부싱(432b)의 내경으로는 지지부재(432)의 내주면으로부터 부싱(432b)의 중앙을 향하도록 복수개의 서포트(432c)가 뻗어 있고, 서포트(432c)의 중심에는 또다른 부싱(432d)이 형성된다.

부싱(432d)에는 긴 축(432e)이 결합되고 축(432e)에는 필터(431)가 고정된다.

필터(431)는 표면이 규칙적으로 주름져 표면적이 중가된 밸로우즈(bellows)형상의 필터부재(431a)의 양단부에 금속 재질의 상부 커버(431b) 및 하부 커버(431c)를 고정시켜 제작한다.

지지부재(432)의 플랜지(432a)에 결합되는 필터(431)의 상부 커버(431b)에는 지지부재(432)의 부싱(432b) 내경과 동일하거나 작은 관통공이 형성되고, 필터(431)의 하부 커버(431c)에는 앞서 언급한 축(432e)과 결합된 후 너트(432f)로 체결되도록 나사 체결공(미도시)만이 형성된다.

필터부재(431a)는 파티클은 투과되지 않고 오로지 정제된 가스만이 통과하는 입도를 갖는다.

이와 같이 형성된 지지부재(432)에는 엘보우관 형태를 갖는 정제가스 배기관(420)의 단부가 지지부재(432)의 플랜지(432)에 나사 체결된다.

미설명 도면부호 440은 개스킷이고, 450은 혼합 배기관(330)과 연통되며 싸이클론 집진장치 몸체(410)의 내주면 접선 방향에 부착된 혼합기 유입관이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 〈제 1 실시예〉에 의한 싸이클론 집진장치(400)의 작용을 설명하면, 포집챔버(310)의 혼합 배기관(330)을 통하여 파티클-정제가스가 혼합된 혼합기가 싸이클론 집진장치 몸체(410)의 접선방향으로 내부로 유입되어 싸이클론 집진장치 몸체(410) 내부 접선 방향으로 선회되면서 파티클과 정제가스의 혼합기는 동일한 크기의 원심력을 받게 된다.

이때, 파티클중 중량 차이에 의하여 파티클의 선회 배열 또한 달라지게 되는데 예를 들어, 중량이 무거운 파티클은 앞서 언급한 바와 같이 싸이클론 집진장치 몸체(410)의 내벽에 가까운 상태로 선회하면서 중력에 의하여 파티클 수거통(500)으로 수거되고, 비교적 가벼운 파티클은 원심력의 영향을 약하게 받아 파티클 수거통(500)으로 곧바로 유입되지 못하고 싸이클론 집진장치 몸체(410)의 중앙 부분에서 계속 선회된다.

이때, 싸이클론 집진장치 몸체(410)와 앞서 언급한 필터 장치(431) 및 정제 가스 배기관(420) 내의 압력 분포를 살펴보면, 싸이클론 집진장치 몸체(410)와 필터 장치(431)의 사이에 해당하는 부분의 압력이 가장 크고, 정제가스 배기관(420)의 압력이 가장 낮으며 필터 장치(431)의 내측은 정제가스 배기관(420)의 압력과 비슷함으로 압력 분포 구배에 의하여 정제 가스와 파티클은 자연스럽게 필터장치(431) 내부로 유입되고자 한다.

그러나, 파티클은 필터부재(431a)를 통과할 수 없음으로 정제 가스만이 필터 부재(431a)를 통과하여 정제가스 배기관(420)으로 배출된다.

앞서 설명한 〈제 1 실시예〉는 필터장치(431)를 싸이클론 집진장치(400) 내부에 설치함으로써 본 고안이 목적하고자 하는 폐가스처리장치(700)의 전체 크기를 감소시킬 수는 있지만, 싸이클론 집진장치(400)를 주기적으로 해체하여 필터장치(431)에 피착된 파티클을 제거하여야 함으로 이를 해결코자 후술될 〈제 2 실시예〉에서는 싸이클론 집진장치(400)를 해체하여 필터장치(431)에 피착된 파티클을 제거하지 않아도 되도록 한 다른 실시예가 설명되고 있다.

〈제 2 실시예〉

〈제 2 실시예〉에 의한 싸이클론 집진장치(400)는 전체적으로 보아 싸이클론 집진장치 몸체(460), 정제가스 배기관(470), 필터장치(480)로 구성되며, 필터 장치(480)는 다시 필터(482), 필터 지지유닛(486), 필터 구동유닛(488)과 파티클 제거 부재(489)를 포함한다.

싸이클론 집진장치 몸체(460)는 〈제 1 실시예〉와 마찬가지로 상, 하단부가 개구된 긴 원통 형상으로 원통의 소정 위치에서 하단부로 갈수록 점차 직경이 감소하는 고깔 형태를 갖는다.

상단부에 비하여 직경이 감소된 원통의 하단부에 형성된 개구에는 박스 형상을 갖는 파티클 수거통(500)이 연결되고, 원통의 상단부 내측면에는 링 형상의 플랜지(461)가 설치되거나, 상단부중 일정 길이 만큼을 원통 상단부 내측면 방향으로 절곡시켜 플랜지(461)를 형성한다. 이때, 플랜지(461)에는 복수개의 나사 체결공(461a)이 형성된다.

이와 같이 형성된 싸이클론 집진장치 몸체(460)의 플랜지(461)에는 필터장치(480)의 필터(482)를 지지하는 필터 지지유닛(486)이 설치된다.

필터 지지유닛(486)을 보다 구체적으로 설명하면, 외경과 내경이 형성된 부싱 형태의 고정 지지몸체(483)의 상단 외주면에는 선반 가공 등에 의하여 제 1 단턱(483a)이 형성되고, 제 1 단턱(483a)에는 제 1 단턱(483a)에 안착되는 내경과 고정 지지몸체(483)의 외경보다 다소 큰 외경을 갖는 링형 지지플레이트(483b)가 안착된 후, 링형 지지플레이트(483b)와 고정 지지몸체(483)의 제 1 단턱(483a)은 결합된다.

또한, 고정 지지몸체(483)의 상단 내주면은 보오링 가공 또는 드릴링 가공에 의하여 내경이 확장되도록 가공되어 고정 지지몸체(483)의 상단 내주면에는 제 2 단턱(483c)이 형성되고, 고정 지지몸체(483)의 하단 내주면은 보오링 가공 또는 드릴링 가공에 의하여 내경이 확장되도록 가공된 후, 내경이 확장된 부분에는 고정 지지몸체(483)의 내경으로부터 다소 돌출되도록 밀봉링(483d)이 설치된다. 미설명 도면부호 483e는 밀봉링 서포트.

이와 같이 형성된 고정 지지몸체(483)의 내경으로는 원통 형상의 회전 지지몸체(484)가 삽입된다.

회전 지지몸체(484)의 외주면 상단으로부터 하단을 향하는 방향으로는 제 3 단턱(484a)이 형성되어 있고, 회전 지지몸체(484)의 하단에는 후술될 필터(482)와 밀착되는 필터 지지플레이트(484b)가 나사 등에 의하여 결합된다.

이와 같이 형성된 회전 지지몸체(484)를 고정 지지몸체(483)에 대하여 최소의 마찰로 회전 가능하게 고정시키기 위해서 고정 지지몸체(483)의 외주면에 형성된 제 2 단턱(483c)과 회전 지지몸체(484)의 외주면에 형성된 제 3 단턱(484a)면에는 볼 베어링(485)이 개재되는 바, 제 2 단턱(483c)에는 볼 베어링(485)의 외륜(485b)이 안착되고, 제 3 단턱(484a)에는 볼 베어링(485)의 내륜(485a)이 안착된다.

볼 베어링(485)은 회전 지지몸체(484), 고정 지지몸체(483)에 억지끼워맞춤 방식으로 결합하는 것이 무방하지만, 회전 지지몸체(484) 및 고정 지지몸체(483)를 클리닝 또는 수리하기 위한 분해/조립이 매우 어려움으로 다음과 같이 고정하는 것이 바람직하다.

먼저, 고정 지지몸체(483)의 내경으로는 회전 지지몸체(484)를 삽입한 상태에서 고정 지지몸체(483)의 제 2 단턱(483c)와 회전 지지몸체(484)의 제 3 단턱(484a)에는 볼 베어링(485)의 내륜(485a)과 외륜(485b)를 단순 삽입시킨다. 이때, 제 3 단턱(484a)이 형성되도록 깍여진 부분에는 암나사부가 형성된다.

이어서, 회전 지지몸체(484)의 외경에 형성된 암나사부에는 와셔 형상의 스페이서(484c)가 삽입된 후, 회전 지지몸체(484)의 외경에 형성된 암나사부에는 로크 너트(484d)가 체결되어 볼 베어링(485)의 내륜(485a)은 강하게 고정된다.

이와 같이 로크 너트(484d)에 의하여 볼 베어링(485)의 내륜(485a)이 강하게 고정되더라도 볼 베어링(485)의 외륜(485b)을 고정하지 않으면 볼 베어링(485)을 포함한 회전 지지몸체(484)가 고정 지지몸체(483)로부터 이탈될 수밖에 없음으로 볼 베어링(485)의 외륜(485b)은 고정 지지몸체(483)에 고정되는 별도의 볼 베어링 고정 플레이트(483f)에 의하여 고정된다.

한편, 원통 형상의 회전 지지몸체(484)의 상단 내주면과 하단 내주면에는 적어도 2 개 이상의 서포트(484e)가 회전 지지몸체(484)의 중심을 향해 뻗어 있으며, 서포트(484e)의 단부에는 부싱이 용접 등의 방법에 의하여 결합되고, 부싱에는 긴축(484f)이 삽입되어 일체로 고정된다.

이와 같이 구성된 고정 지지몸체(483)의 링형 지지플레이트(483b)에는 엘보우관 형태의 정제가스 배기관(470)이 착탈 가능하게 결합되고, 정제가스 배기관(470)중 서포트(484e)에 고정된 축(484f)과 대응하는 위치에는 관통공(472)이 형성되고, 관통공(472)으로는 모터(488a)의 회전축(488b)이 삽입된 후, 모터(488a)의 회전축(488b)과 축(484f)은 핀(pin) 결합된다.

한편, 축(484f)에는 필터(482)의 상부 커버(482a) 및 하부 커버(482b)가 관통되도록 끼워짐으로써 필터(482)의 상부 커버(482a)는 필터 고정용 부싱(484g) 및 필터 지지플레이트(484b)에 밀착되어 고정되고, 필터(482)의 하부 커버(482b)는 축(484f)에 끼워지는 너트에 의하여 강하게 고정된다.

이와 같이 복잡한 구성을 갖으면서 필터(482)를 회전시키고자 함은 필터(482)에 부착된 파티클을 싸이클론 집진장치(400)를 분해하지 않고도 제거할 수 있도록 하기 위함으로, 이를 위해서 고정 지지몸체(483)에는 다음 3 가지 실시예에 의한 파티클 제거 부재가 설치된다.

첫 번째 실시예로, 파티클 제거 부재는 필터(482)의 주름진 필터부재(482c)를 물리적으로 긁어 제거하는 브러쉬(489b)로 브러쉬(489b)는 브러쉬 고정부재(489a)에 결합되며 브러쉬 고정부재(489a)는 다시 고정 지지몸체(483)에 결합되어 브러쉬(489b)가 주름진 필터부재(482c)에 접촉되면서 필터부재(482c)에 피착된 파티클을 제거하도록 한다.

두 번째 실시예로, 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 파티클 제거 부재는 필터(482)의 주름진 필터부재(482c)에 단속적으로 충격을 가하여 충격력에 의하여 파티클이 필터부재(482c)로부터 제거되도록 하는 원리를 이용하여 고정 지지몸체(483)에는 고정부재(489c)가 설치되고, 고정부재(489c)에는 필터(480)의 주름과 주름 사이에 위치하는 진동자(489d)가 탄력적으로 설치되어 필터(480)가 회전되면서 진동자(489d)가 주름을 비교적 강하게 타격함으로써 필터(480)에 부착된 파티클이 충격에 의하여 떨어져 나가도록 한다.

세 번째 실시예로, 앞서 설명한 두 실시예를 복합적으로 사용함으로써 파티클 제거 부재는 고정 지지몸체(483)에 복수개의 고정부재(489a,489c)를 설치하여 각각의 고정부재(489a,489c)중 어느 하나에는 필터 부재(482c)에 충격을 가하는 진동자(489d)를 설치하고, 나머지 고정부재(489a,489c)에는 필터 부재(482c)를 긁음으로써 필터 부재(482c)에 피착된 파티클을 제거하여 필터 부재(482c)에 피착된 파티클을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

이와 같이 필터 지지유닛(486), 필터 구동 유닛(488), 필터(482), 파티클 제거 부재(489), 정제가스 배관(470)은 싸이클론 집진기 몸체(480)의 개구된 상단부에 형성된 플랜지(461)에 안착된 후, 플랜지(461)와 필터 지지유닛(486)의 링형 지지플레이트(483b)는 결합되고, 정제가스 배관(470)의 단부에는 블로워(310)가 설치되어, 싸이클론 집진기(400), 폴리머 포집챔버(300) 및 폐가스 산화챔버(200)와 매니폴더(100)에 강한 부압이 작용하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 폐가스처리장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 블로워(310)에 의하여 반도체 공정 설비의 배기구로부터 배기된 폐가스가 매니폴더(100)로 유입되면서 폐가스는 공기 및 불활성가스와 혼합되어 혼합기가 형성되고, 혼합기는 곧바로 폐가스 산화 챔버(200)에 형성된 고온의 열에 의하여 산화되면서 정제가스와 파티클로 상변환된다.

이후, 고온의 정제가스와 혼합된 파티클은 포집챔버(300)의 냉각 챔버의 벽에 응축 피착되어 정제가스로부터 파티클은 1차 분리되고, 1차 분리에 의하여 분리되지 않은 파티클과 정제가스는 블로워(310)의 부압에 의하여 다시 혼합기 배관(330)을 따라 싸이클론 집진장치(400) 내부로 유입된다.

이때, 파티클과 정제가스의 혼합기가 싸이클론 집진장치(400)를 통과할 때, 혼합기는 싸이클론 집진장치(400)의 내벽을 따라 접선 방향으로 유입되면서, 싸이클론 집진장치(400)의 내부에서 소정 선회강도를 갖으면서 선회하게 된다.

이때, 정제가스와 파티클에는 동일한 원심력이 작용하게 되는데, 정제가스에 비하여 무거운 파티클들은 그 중량에 따라서 2차 원심 분리되면서 중량이 무거운 파티클들은 싸이클론 집진장치 몸체(460) 내벽을 따라서 선회하다가 중력 방향으로 조금씩 낙하하면서 파티클 수거통(500)으로 수거된다.

중량이 너무 미세하여 2차 원심 분리에 의하여서도 집진되지 않는 파티클과 정제가스는 싸이클론 집진기 몸체(460)중에서도 압력이 낮은 필터(482)의 내측으로 유입되려 하지만, 필터(482)의 메쉬(mesh)보다 작은 정제가스는 필터(482) 내측으로 유입되어도 필터(482)의 메쉬보다 큰 파티클은 필터(482) 내측으로 유입되지 않고 필터(482)에 피착되면서 뭉쳐지게 된다.

필터(482)는 회전 지지몸체(484) 및 필터 구동유닛(488)에 의하여 소정 회전수로 회전하면서 필터(482)와 접촉되도록 고정 지지몸체(483)에 설치된 브러쉬(489b) 또는 진동자(489d)에 의하여 필터(482)의 외측에 피착된 파티클은 수시로 제거된다.

이때, 브러쉬(489a) 또는 진동자(489d)에 의하여 필터(482)로부터 제거된 파티클은 싸이클론 집진기 몸체(460)의 내부에 형성된 원심력의 작용에 의하여 선회되도록 함으로써 필터(482)에 재부착되는 빈도가 높지 않토록 한다.

첨부된 도면을 참조하여 앞서 설명한 실시예에서는 반도체 공정에서 발생한 유독성 폐가스를 열분해시킨 후 발생한 파티클을 싸이클론 분리기에 의하여 원심 분리함과 동시에 필터링을 수행하는 것을 설명하고 있지만, 반도체 공정 이외에 산업상 미세 파티클을 제거하고자 하는 곳에 본 고안에 의한 필터가 내장된 싸이클론 집진기만을 별도로 설치하여 미세 파티클을 제거하거나 미세 입자로 구성된 연무를 제거하고자 하는 곳에 본 고안에 의한 필터가 내장된 싸이클론 집진기만을 별도로 설치하는 등 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 본 고안에 의한 필터가 내장된 싸이클론 집진기는 폭넓게 응용될 수 있음은 자명하다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 폐가스처리장치에서 유독성 폐가스를 정화시키는 과정에서 부산물로 발생한 분진 형태의 파티클을 집진하는 싸이클론 집진 장치의 내부에 필터 장치를 설치하고, 필터 장치에 피착될 파티클을 제거하는 파티클 제거 수단을 형성함으로써 폐가스처리장치의 크기를 콤팩트화할 뿐만 아니라 필터 장치에 피착된 파티클을 제거하기 위하여 싸이클론 집진장치를 분해할 필요가 없어 폐가스처리장치의 가동 중단 및 폐가스처리장치의 클리닝 주기를 획기적으로 연장시키는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 의한 폐가스처리장치의 개념도.

도 2는 본 고안에 의한 폐가스처리장치의 사시도.

도 3은 본 고안에 의한 싸이클론 집진장치의 일실시예를 도시한 종단면도.

도 4는 본 고안에 의한 싸이클론 집진장치의 다른 실시예를 도시한 종단면도.

도 5는 본 고안에 의한 싸이클론 집진장치의 또다른 실시예를 도시한 종단면도.

도 6은 본 고안에 의한 싸이클론 집진장치의 분해 사시도.

Claims

유독성 폐 가스를 공급받아 공기 및 불활성가스를 혼합시키는 매니폴더와, 상기 매니폴더에서 혼합된 혼합기를 공급받아 산화시키는 폐 가스 산화 챔버와, 적어도 2열 이상 병렬로 연결되어 상기 폐 가스 산화 챔버에서 형성된 정제가스와 고체상의 부산물을 1차 포집하는 포집챔버와, 상기 포집챔버에서 포집되지 않은 파티클 및 상기 정제가스에 원심력을 가하여 상기 파티클을 집진하는 싸이클론 집진장치를 포함하며,

상기 2열 이상 병렬로 연결되는 싸이클론 집진장치는 각각,

상기 각 싸이클론 집진장치를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브와;

상기 파티클 및 상기 정제가스에 원심력이 발생하도록 하는 싸이클론 집진장치 몸체와;

상기 싸이클론 집진장치 몸체와 연통된 정제가스 배관과;

상기 정제가스 배관과 연통되도록 상기 싸이클론 집진장치 몸체 내부에 설치된 필터 수단을 포함하여,

상기 매니폴더 내부의 압력이 설정된 압력 이상이 되면 콘트롤러가 해당 싸이클론 집진장치와 연통되는 개폐밸브를 폐쇄하고 다른 싸이클론 집진장치와 연통되는 개폐밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 필터 수단은

상기 싸이클론 집진장치 몸체 내부에 설치되며 관통공이 형성된 지지플레이트와;

상기 지지플레이트의 상기 관통공에 설치되어 상기 싸이클론 집진장치 몸체 내부로 유입된 상기 파티클과 상기 정제가스 중 상기 정제가스만을 상기 정제가스 배관으로 배출시키는 필터인 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 1 항에 있어서 필터수단은

상기 싸이클론 집진장치 몸체 내부에 설치되며 관통공이 형성된 지지플레이트, 상기 관통공에 고정 설치된 원통 형상의 고정 지지몸체, 상기 고정 지지몸체에 삽입된 원통 형상의 회전 지지몸체, 상기 고정 지지몸체와 상기 회전 지지몸체 사이에 설치된 마찰 감소수단, 상기 회전 지지몸체의 중심에 고정된 축을 포함하는 필터 지지유닛과;

상기 정제가스배관을 관통하도록 설치되어 상기 축과 결합된 회전축이 형성된 필터 구동 유닛과;

상기 회전 지지몸체와 밀착된 상태로 상기 축에 의하여 상기 회전 지지몸체에 고정되는 필터와;

상기 필터와 접촉되어 상기 필터에 피착된 상기 파티클을 제거하는 파티클 제거 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 3 항에 있어서, 상기 고정 지지몸체와 상기 회전 지지몸체의 사이에는 상기 파티클이 유입되지 못하도록 하는 밀봉링이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 3 항에 있어서, 상기 파티클 제거 수단은

상기 고정 지지몸체에 설치된 지지부재와;

상기 지지부재와 결합되며 상기 필터와 접촉되는 부러시(bursh)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 가스 처리장치.
제 3 항에 있어서, 상기 파티클 제거 수단은

상기 고정 지지몸체에 설치된 지지부재와;

상기 지지부재와 결합되어 상기 필터에 단속적인 진동을 발생시키는 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 가스 처리장치.
제 3 항에 있어서, 상기 파티클 제거 수단은

상기 고정 지지몸체에 설치된 복수개의 지지부재와;

상기 지지부재중 어느 하나에 결합되어 상기 필터에 단속적인 진동을 발생시키는 진동자;

상기 지지부재중 어느 하나에 결합되어 상기 필터 표면을 긁는 부러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는,

소정 면적이 개구된 상부 커버 및 나사 체결공이 형성된 하부 커버와;

상기 상부 커버와 상기 하부 커버의 사이에 형성된 필터 부재인 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.
제 8 항에 있어서, 상기 필터부재의 표면은 표면적을 넓히기 위해서 주름진 것을 특징으로 하는 폐 가스처리장치.