KR20040107953A - 공기 여과 장치 - Google Patents

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KR20040107953A
KR20040107953A KR1020030038657A KR20030038657A KR20040107953A KR 20040107953 A KR20040107953 A KR 20040107953A KR 1020030038657 A KR1020030038657 A KR 1020030038657A KR 20030038657 A KR20030038657 A KR 20030038657A KR 20040107953 A KR20040107953 A KR 20040107953A
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양재현
황태진
김현준
이병무
안요한
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삼성전자주식회사
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Abstract

필터를 이용하여 공기의 오염을 제어하기 위한 공기 여과 장치가 개시되어 있다. 상기 공기 여과 장치는 하우징의 내부에 상기 공기를 여과하기 위한 프리 필터와 헤파 필터를 구비한다. 상기 프리 필터와 헤파 필터 사이에는 서로 다른 다수개의 화학 필터가 중공의 각기둥 형태를 이루도록 필터 프레임에 장착된다. 상기 화학 필터들은 상기 공기의 오염 물질의 종류에 따라 상기 필터 프레임의 중심축을 기준으로 회전 가능하다. 상기 화학 필터와 상기 헤파 필터 사이에는 상기 공기를 흡입 배출하기 위한 송풍기가 배치된다. 상기 필터 프레임을 회전하여 상기 오염 물질을 포집할 수 있는 상기 화학 필터를 선택하므로 작업상 편리하며, 상기 오염 물질의 포집 효율을 극대화할 수 있다. 또한 상기 헤파 필터를 마지막에 배치하여 상기 송풍기 구동에 따라 발생하는 오염 물질을 포집한다.

Description

공기 여과 장치{Apparatus for filtering a air}
본 발명은 공기 여과 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 장치 제조 공정에서 설비의 예방 정비나 가스 및 화합물의 누설시 오염 물질을 포집하기 위한 공기 여과 장치에 관한 것이다.
근래에 반도체 장치의 제조 기술은 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 따라 집적도, 신뢰도 및 처리 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다. 상기 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
상기 패턴은 증착, 포토리소그래피, 식각, 연마, 세정, 검사 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로서 형성된다. 디자인 룰(design rule)이 더욱 엄격해짐에 따라 최근의 반도체 장치 제조 공정에서는 미세 패턴을 형성하기 위해 상기 단위 공정들에 적용되는 공정 조건들의 정밀한 제어가 더욱 요구되고 있다. 따라서 미세 먼지와 같은 입자성 오염 물질과 유해 가스와 같은 화학적 오염 물질을 포함하는 오염 물질은 상기와 같이 고집적화된 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 장치의 품질에 악영향을 미친다. 그러므로 반도체 장치가 제조되는 청정실 내부의 미세한 오염 물질에 의해서도 반도체 장치에 불량이 유발될 수 있으므로 상기 청정실 내의 청정지수는 더욱 엄격히 관리되고 있다.
상기 청정실과 연결되는 에어덕트의 내부에는 상기 입자성 오염 물질과 상기 화학적 오염 물질을 포집하기 위하여 다양한 형태의 필터가 장착되어 있다. 상기 필터에 의해 상기 오염 물질들이 포집되어 청정실 내부는 청정 상태를 유지하게 된다. 그러나 반도체 설비를 예방 정비하는 경우나 상기 입자성 오염 물질 및 화학적 오염 물질이 누설되는 경우에는 국부적으로 오염 물질을 포집하기 위해 공기 여과 장치를 사용한다. 상기 공기 여과 장치에도 상기의 오염 물질을 포집하기 위한 다양한 형태의 필터가 장착된다.
상기 필터로는 상기 입자성 오염 물질에 의한 오염 방지를 목적으로 한 프리 필터(Pre Filter), 미디엄 필터(Medium Filter), 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air Filter, HEPA Filter) 및 울파 필터(Ultra Low Penetrating Air Filter, ULPA Filter) 등이 가장 널리 사용되고, 상기 화학적 오염 물질에 의한 오염 방지를 목적으로 하는 화학 필터(Chemical Filter)가 사용된다.
상기와 같은 청정실의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,890,367호(issued to You, et al.)에는 울파 필터와 습도 조절 장치를 포함하는 에어컨디셔너(air conditioner) 사이에 구비되는 케미컬 필터를 포함하는 반도체 청정실의 공기 조절 시스템(air conditioning system)이 개시되어 있다. 그리고, 상기 공기 필터의 일 예는 미합중국 특허 제5,997,598호(issued to Kobayashi, et al) 및 미합중국 특허 제6,106,586호(issued to Kobayashi, et al) 등에 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기 여과 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 하우징(10)의 상부면에는 공기의 유입구(12)가, 측면에는유출구(14)가 각각 형성되어 있다. 하우징(10)에는 오염된 공기를 유입하기 위한 호스(70)가 연결되고, 하우징(10)이 저면에는 이동을 위한 바퀴(80)가 구비된다.하우질(10)의 내부에는 오염 물질을 포집하기 위한 필터가 프리 필터(20), 화학 필터(30), 미디엄 필터(40) 및 헤파 필터(50)의 순서로 서로 평행을 이루도록 배치되어 있다. 헤파 필터(50)의 하부에는 유입구(12)를 통하여 하우징(10)의 내부로 공기를 흡입하고 유출구(14)를 통하여 상기 공기를 배출하기 위한 송풍기(60)가 구비된다.
하우징(10)의 내부로 유입된 공기에는 입자성 오염 물질과 화학적 오염 물질이 포함되어 있다. 상기 공기 중에 포함된 상기 입자성 오염 물질은 프리 필터(20)를 지나면서 입자가 큰 오염 물질이 포집되고, 미디엄 필터(40)를 지나면서 중간 크기의 오염 물질이 포집된다. 마지막으로 헤파 필터(50)를 지나면서 미세한 크기의 오염 물질이 포집된다. 상기 화학적 오염 물질은 화학 필터(30)를 지나면서 포집된다. 따라서 상기 오염된 공기에 포함된 오염 물질을 포집할 수 있다.
그러나 상기 입자성 오염 물질과는 달리 상기 화학적 오염 물질의 경우 오염원에 따라 화학 필터(30)의 종류도 달라져야 한다. 따라서 상기 오염원에 따라 화학 필터(30)를 교체하여 사용하거나, 서로 다른 다수개의 화학 필터(30)를 직렬로 연결하여 사용할 수 있다. 상기 오염원에 따라 화학 필터(30)를 교체하는 경우 하우징(10)을 개방한 상태에서 화학 필터(30)를 교체해야 하므로 작업상 불편함이 있고, 화학 필터(30)의 교체에 따른 시간의 손실이 발생한다. 서로 다른 다수개의 화학 필터(30)를 직렬로 연결하는 경우 상기 공기가 다수개의 화학 필터(30)를 지나면서 압력 손실이 발생하고 상기 화학적 오염 물질이 다수개의 화학 필터(30)를 지나므로 화학 필터(30)의 수명이 단축되는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 화학 필터 교체에 따른 작업상의 불편함을 해소하고, 오염 물질의 포집 효율을 극대화할 수 있는 공기 여과 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기 여과 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공기 여과 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 공기 여과 장치를 A-A'선을 기준으로 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 하우징 112 : 유입구
114 : 유출구 120 : 프리 필터
130 : 미디엄 필터 140 : 헤파 필터
150 : 필터 조립체 160 : 화학 필터
162 : 필터 프레임 164 : 회전축
170 : 송풍기 180 : 호스
190 : 바퀴
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기의 유입구와 유출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징으로 유입되는 공기에 포함된 오염 물질의 종류에 따라 선택되는 다수개의 제1필터, 상기 다수개의 제1필터를 상하가 개방된 중공의 각기둥 형태를 이루도록 측면에 장착하기 위한 필터 프레임을 포함하며, 상기 필터 프레임의 중심축이 상기 유입구의 중심축과 직교하도록 구비되어 상기 필터 프레임이 중심축에 대해 회전함으로써 상기 오염 물질의 종류에 따라 선택된 상기 제1필터를 상기 유입구와 대향하도록 배치하기 위한 필터 조립체 및 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 공기를 흡입하여 상기 제1필터를 통과하도록 하고, 흡입한 상기 공기를 상기 유출구를 통하여 상기 하우징의 외부로 배출하기 위한 송풍기(blower)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치를 제공한다.
상기 공기 여과 장치는 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기를 여과하기 위한 제2필터 및 상기 하우징의 타측면에 구비되어 상기 하우징으로부터 배출되는 상기 공기를 여과하기 위한 제3필터를 더 포함한다.
상기 제1필터는 화학 필터, 상기 제2필터는 프리 필터(Pre Filter), 상기 제3필터는 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air Filter, HEPA Filter) 또는울파 필터(Ultra Low Penetration Air Filter, ULPA Filter)인 것이 바람직하다.
상기 하우징의 유입구에 상기 공기의 유입을 용이하게 하기 위한 호스(hose)를 더 포함되고, 상기 하우징의 하부면에는 상기 하우징을 이동하기 위한 바퀴를 더 포함된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 공기 여과 장치는 오염 물질의 종류에 따라 상기 중공의 각기둥 형태로 구비되는 상기 화학 필터를 회전하여 상기 오염 물질을 포집할 수 있는 화학 필터가 구비되도록 한다. 따라서 상기 오염 물질의 종류에 따른 상기 화학 필터의 선택이 용이하여 작업상 편리하고, 상기 오염 물질을 포집할 수 있는 상기 화학 필터를 선택하므로 상기 오염 물질의 포집 효율이 극대화된다. 또한 상기 헤파 필터 또는 상기 울파 필터가 상기 유출구에 배치되어 상기 송풍기에 의해 발생가능한 입자성 오염 물질을 포집할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 여과 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공기 여과 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 공기 여과 장치를 A-A'선을 기준으로 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 공기 여과 장치(100)는 공기의 유입구(112)와 유출구(114)가 형성된 하우징(110)과, 하우징(110)의 유입구에 구비되어 하우징(110)의 내부로 유입되는 상기 공기 중의 입자성 오염 물질을 포집하기 위한 프리 필터(120)와, 프리 필터(120)의 후단에 직렬로 연결되고 하우징(110)으로 유입된상기 공기 중의 입자성 오염 물질을 포집하기 위한 미디엄 필터(130)와, 하우징(110)으로 유입된 상기 공기 중의 화학적 오염 물질을 포집하기 위한 필터 조립체(150)와, 하우징(110)의 내부로 상기 공기를 여과하기 위해 흡입하고, 흡입한 상기 공기를 하우징(110)의 외부로 배출하기 위한 송풍기(170) 및 하우징(110)의 유출구(114)에 구비되어 하우징(110)으로부터 배출되는 상기 공기 중의 입자성 오염 물질을 포집하기 위한 헤파 필터(140)를 포함한다. 또한 공기 여과 장치(110)는 유입구(112)에 상기 공기의 유입을 용이하게 하기 위한 호스(180) 및 하우징(110)의 하부면에 하우징(110)을 이동하기 위한 바퀴(190)를 포함한다.
하우징(110)은 중공의 육면체 형태이다. 하우징(110)의 일측 측면의 상부에는 상기 공기가 유입되기 위한 유입구(112)가 형성되어 있다. 상기 일측 측면과 대응하는 하우징(110)의 타측 측면의 하부에는 하우징(110)으로 유입된 상기 공기가 배출되기 위한 유출구(114)가 형성되어 있다.
필터는 일반적으로 부식을 방지하기 위해 내·외부가 코팅 처리된 프레임에 오염 물질을 포집할 수 있도록 처리된 여재가 구비된다. 부식을 방지하기 위해 코팅 처리된 그물 망이 공기의 흐름을 원활히 할 수 있는 상태로 상기 여재의 전,후방에 상기 프레임에 결합되도록 설치되고 , 에폭시 수지나 우레탄 수지로 이루어진 밀봉재가 상기 여재, 그물 망과 프레임이 접하는 밀착하는 부분에 공기의 누설을 방지하기 위해 구비된다. 네오프렌 스펀지 등의 재질로 형성되는 개스킷은 상기 프레임의 외측 일측단에 설치되어 상기 필터가 하우징이나 공조 덕트 등과 밀착되는 부분을 통해 공기가 누출되지 않도록 설치된다.
프리 필터(120)는 하우징(110)으로 유입되는 상기 공기 중에 포함된 입자성 오염 물질을 일차적으로 포집하기 위한 것으로, 유입구(112)가 형성된 하우징(110)의 내측면 배치된다. 프리 필터(120)는 유리 섬유(glass-fiber)나 부직포 등이 여재로 사용된다. 프리 필터(120)는 원하는 포집 효율에 따라 상기 여재의 선정이 가능하다. 보통 프리 필터(120)는 DOP(Di Octyl Phthalate) 0.3 마이크로미터(0.3㎛)의 입자를 기준으로 10∼20%의 포집 효율을 가진다. 프리 필터(120)는 일반적으로 큰먼지, 이물질, 흙먼지, 석탄 분진 등의 입자가 큰 오염 물질을 포집하여 미디엄 필터(130)와 헤파 필터(140)의 수명을 연장시킨다.
미디엄 필터(130)는 프리 필터(120)의 후단부에 구비되어 하우징(110)에 유입된 상기 공기에 포함되어 있는 상기 입자성 오염 물질을 이차적으로 포집한다. 미디엄 필터(130)의 여재는 유리 섬유가 사용된다. 상기 여재는 프리 필터(120)의 여재를 보다 향상시킨 것으로 상기 여재의 공기 접촉 면적을 크게 하여 더 많은 입자성 오염 물질을 포집하도록 구성되어 있다. 미디엄 필터(130)는 DOP 0.3 마이크로미터 입자를 기준으로 30∼40%의 포집 효율을 가지며, 헤파 필터(140)의 전처리 용으로 사용된다. 미디엄 필터(130)는 일반적인 박테리아, 피부조각, 살충제, 먼지 등의 일반 먼지의 포집이 가능하지만, 미세 먼지는 포집이 불가능하다.
헤파 필터(140)는 하우징(110)으로부터 배출되는 상기 공기 중의 입자성 오염 물질을 최종적으로 포집하기 위한 것으로, 유출구(114)가 형성된 하우징(110)의 내측면에 배치된다. 헤파 필터(140)는 주로 반도체 제조 공정이나 병원, 발전소 등에 최종 필터로, 고도로 여과된 공기를 요하는 장소에 사용된다. 헤파 필터(140)의여재로는 마이크로 유리 섬유가 사용된다. 상기 여재는 매우 얇은 유리섬유로 만들어진 종이를 촘촘히 겹쳐 여재 면적을 최대로 하고, 그 사이로 공기가 흐르면서 각종 미립자와 분진 등의 입자성 오염 물질이 포집된다. 헤파 필터(140)는 DOP 0.3 마이크로미터 입자를 기준으로 99.97%의 포집 효율을 가진다. 헤파 필터(140)에는 일반분진과 미립자, 박테리아, 진드기, 바이러스 뿐만 아니라 담배연기, 냄새, 먼지, 각종 섬유소자 탄소조각 등의 미세한 입자성 오염 물질이 포집된다. 또한 헤파 필터(140)는 송풍기(170)의 작동에 의해 발생하는 입자성 오염 물질을 포집한다.
상기 공기의 입자성 오염 물질을 포집하기 위한 최종 필터로 울파 필터가 사용될 수도 있다. 상기 울파 필터는 헤파 필터(140)보다 고성능의 필터로 DOP 0.15 마이크로미터 입자를 기준으로 99.9995%의 포집 효율을 가진다. 상기 울파 필터는 극미세 먼지는 물론 눈에 보이지 않는 박테리아, 바이러스 등 세균까지 말끔하게 없앨 수 있다. 상기 울파 필터는 헤파 필터(140)에 의한 포집 효율보다 더 높은 포집 효율이 요구될 때 사용된다.
필터 조립체(150)는 상기 공기 중에 포함된 화학적 오염 물질을 포집하기 위한 것으로 미디엄 필터(130)의 후단에 배치된다. 필터 조립체(150)는 다수개의 화학 필터(160)와, 화학 필터(160)가 장착되는 필터 프레임(162)으로 구성된다.
화학 필터(160)는 접착제를 지지체의 표면에 도포하고 여기에 흡착능이 있는 흡착제를 부착하여 여러 가지 오염 물질, 예를 들면 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 염산(HCI), 플루오르화수소(HF), 암모니아(NH3), 오존(O3), 유기아민류, 유기 용제류, 프탈레이트계 가소제 등의 산성과 알카리성 및 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 포집하게 된다.
상기 흡착제로는 통상의 기술로 제작되는 여러가지 흡착제, 예를 들면, 다공성 이온교환수지 흡착제, 다공성 유기-무기 하이브리드 흡착제, 첨착 활성탄, 그리고 다공성 무기 흡착제 등을 사용할 수 있다. 이러한 흡착제는 구형(spherical)이나 입자형(granule) 또는 사출형(extrudate)으로 제조하게 된다.
이러한 흡착제는 포집하고자 하는 상기 오염 물질에 따라 상술한 흡착제 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하게 된다. 예를 들어, 유해 가스가 HF, HCI, SOx 등과 같은 산성 가스인 경우 흡착제로는 알카리성 이온교환수지 흡착제, 유기-무기 하이브리드형 흡착제, 첨착 활성탄, 또는 제올라이트 등이 효과적이며, 암모니아와 같은 알카리성 유해 가스인 경우에는 산성의 이온교환수지 흡착제, 유기-무기 하이브리드형 접착제, 첨착 활성탄, 또는 제올라이트를 사용하는 것이 효과적이다. 또한, 유기 아민류, 유기 용제류, DOP등의 프탈레이트계 가소제와 같은 휘발성 유기 화합물의 경우 산성-알카리성 중화 작용으로는 흡착 제거가 어려우며, 미세 세공에 의한 모세관 현상으로 유해 물질을 제거하게 되는데, 이때에는 첨착 활성탄이나 제올라이트와 같이 높은 비면적을 갖는 다공성 흡착제를 사용하게 된다. 이하, 이들 각 흡착제의 특성에 대해서 설명하면 다음과 같다.
이온교환수지형 흡착제는 다공성 흡착제로 수지 표면에 붙어 있는 관능기의 종류에 따라 음이온성과 양이온성 교환 수지로 나뉘어진다. 이들 이온교환수지형 흡착제는 유해가스와 산-염기 중화 반응을 통해 유해가스를 흡착 제거하게 된다.특히, 상기 이온교환수지형 흡착제는 유해 가스가 흡착되어 수명이 다하더라도 재생 과정을 통해 재활용을 할 수 있는 장점이 있다.
유기-무기 하이브리드형 흡착제는 넓은 표면적을 갖는 다공성 무기물 담체 표면에 관능기를 갖는 유기 흡착제 성분을 붙여놓은(grafting) 흡착제이다. 여기서, 무기물 담체로는 실리카, 알루미나, 제올라이트 또는 메조포아 물질(MCM-41 등)을 사용하게 되며, 이때의 무기물 담체는 입자형 또는 구형으로 제조하여 사용하게 된다. 이 유기 흡착제 성분은 무기 담체 표면을 알킬 실린과 같은 커플링제(coupling agent)로 그래프팅(grafting)시켜 제조하게 된다. 이러한 유기-무기 하이브리드형 흡착제는 미세 및 메조 세공이 발달되어 있기 때문에 가스의 확산 저항이 매우 작아지게 되며, 이에 따라 ppb 수준의 저농도로 존재하는 유해 가스 성분을 선택적으로 빠른 속도로 흡착 제거하는 것이 가능하다. 특히, 유기-무기 하이브리드형 흡착제는 상술한 이온교환 수지형 흡착제에 비해 흡착 속도가 3배 이상 빨라 높은 유속과 짧은 접촉 시간이 요구되는 고풍량 저농도의 유해 가스를 포집하는데 유리하다. 또 다른 특징으로는 이온교환수지나 첨착 활성탄 등의 흡착제는 어느 정도 흡착이 이루어지게 되면 흡착능이 떨어지게 되나 유기-무기 하이브리드형 흡착제는 수명을 다할 때까지 포집 효율을 유지한다는 것이다.
첨착 활성탄은 높은 비표면적을 가지며, 입자형(granular) 또는 사출형(extrudate) 활성탄을 제조하고, 여기에 유해가스의 흡착능을 갖는 흡착 물질, 예를 들어 KI나 H3PO3등의 흡착 물질을 첨착시켜 제조하게 된다. 상기 첨착 활성탄은 흡착능이 높고 가격이 저렴한 장점이 있다.
상기와 같이 화학 필터(160)는 상기 오염 물질의 종류에 따라 상기 흡착제가 달라지므로 다양한 종류가 존재하게 된다.
화학 필터(160)는 육면체의 형태로 형성된 필터 프레임(162)의 측면 부위에 각각 다른 종류가 부착되어 상하가 개방된 중공의 사각기둥 형태로 구비된다. 필터 프레임(162)의 상부는 회전축(164)과 연결되어 회전 가능하다. 따라서 하우징(110)으로 유입되는 상기 공기에 포함된 오염 물질의 종류에 따라 상기 오염 물질을 포집할 수 있는 화학 필터(160)가 프리 필터(120) 및 미디엄 필터(130)와 평행하게 위치하도록 회전축(164)이 회전한다. 화학 필터(160)와 미디엄 필터(130)사이에는 필터 프레임(162)이 회전할 수 있도록 소정 이격되어야 한다.
상기 도면에서는 화학 필터(160)가 상하가 개방된 사각기둥 형태로 구비되지만, 필터 프레임(162)의 형태에 따라 상하가 개방된 삼각기둥, 오각기둥 등의 형태로 구비될 수도 있다. 즉 화학 필터(160)는 상하가 개방된 다각 기둥의 형태로 구비될 수 있다. 예를 들면 화학 필터(160)가 상기 사각 기둥 형태로 구비되면 네가지 종류의 화학 필터(160)가 구비된다.
송풍기(170)는 강력한 원심력을 이용하여 오염된 공기를 유입구(112)를 통해 흡입하고, 유출구(114)를 통해 청정 공기를 배출시킨다. 송풍기(170)는 하우징(110)의 내부 저면에 배치된다. 송풍기(170)의 흡입구는 중공의 사각기둥 형태로 형성된 화학 필터(160)의 내부로 연장되어 상기 오염된 공기가 유입되는 유입구(112)를 향하도록 형성된다. 상기 흡입구가 상기와 같이 형성되므로 미디엄필터(130)와 화학 필터(160) 사이가 소정 이격되어 있더라도 상기 유입되는 공기가 화학 필터(160)를 통과하도록 한다. 송풍기(170)의 배출구는 유출구(114)가 형성된 하우징(110)의 내측면에 구비된 헤파 필터(140)와 밀착되도록 연장되어 형성된다. 상기 배출구가 상기와 같이 형성되는 이유는 미디엄 필터(130)와 화학 필터(160) 사이의 간격으로 인해 상기 오염된 공기가 화학 필터(160)를 지나지 않는 경우가 발생하게 되는데, 상기 오염된 공기가 화학적 오염 물질이 여과되지 않은 상태에서 유출구(114)를 통해 배출되는 것을 방지하기 위해서이다.
유입구(112)에는 예방 정비시나 오염된 공기의 누설시 오염된 공기의 흡입을 용이하게 하기 위해 호스(180)가 연결된다. 호스(180)는 흡입 동작을 용이하게 하기 위해 유연성이 있는 관 또는 주름관 등이 사용된다.
바퀴(190)는 하우징(110)의 바닥면 외측에 구비되어 하우징(110)이 용이하게 이동 가능하도록 한다. 바퀴(190)는 상기 바닥면의 네모서리 부위에 각각 하나씩 구비되어 총 네 개가 구비되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 여과 장치를 이용한 오염 제어 과정에 대해 간략하게 설명한다.
우선 송풍기(170)의 작동으로 인해 오염된 공기를 흡입할 수 있는 흡입력이 발생한다. 상기 흡입력으로 인해 상기 오염된 공기가 호스(180)를 통해 유입구(112)로 유입된다. 상기 오염된 공기에 포함된 입자성 오염 물질은 프리 필터(120)를 지나면서 일차적으로 포집된다. 프리 필터(120)는 비교적 크기가 큰 입자 등을 포집하며, 0.3 마이크로미터 크기의 입자를 기준으로 10∼20%정도의 포집효율을 가진다. 상기 오염된 공기 중에 포함된 상기 입자성 오염 물질은 다시 미디엄 필터(130)를 지나면서 이차적으로 포집된다. 미디엄 필터(130)는 프리 필터(120)가 포집하는 입자 보다 작은 중간 정도 크기의 입자 등이 포집하며, 0.3 마이크로미터 크기의 입자를 기준으로 30∼40%정도의 포집 효율을 가진다.
미디엄 필터(130)를 지난 상기 오염된 공기는 화학 필터(160)를 지난다. 미디엄 필터(130)와 화학 필터(160)는 소정 이격되어 있지만, 중공의 사각기둥 형태인 화학 필터(160)의 내부에 위치한 송풍기(170) 흡입구의 흡입력에 의해 상기 오염된 공기가 화학 필터(160)를 지나게 된다. 이 때 화학 필터(160)는 회전축(164)의 회전에 의해 상기 오염된 공기에 포함된 화학성 오염 물질을 포집하기에 적절한 화학 필터(160)가 미디엄 필터(130)와 평행하도록 위치된 상태이다. 상기 오염된 공기에 포함된 상기 화학성 오염 물질은 화학 필터(160)에 포집된다.
화학 필터(160)를 지난 상기 오염 공기는 송풍기(170)의 흡입구에 흡입되고 헤파 필터(140, 또는 울파 필터)에 연결되어 있는 배출구를 통해 배출된다.
상기 오염된 공기에 포함된 입자성 오염 물질은 헤파 필터(140, 또는 울파 필터)를 지나면서 최종적으로 포집된다. 헤파 필터(140)는 0.3 마이크로미터 입자를 기준으로 99.97%의 포집 효율을 가지므로 미세한 크기의 입자까지 포집한다. 따라서 상기 오염된 공기는 청정화되어 유출구(114)를 통해 배출된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 여과 장치는 서로 다른 다수개의 화학 필터가 상하가 개방된 중공의 각기둥형태로 회전가능하도록구비된다. 공기에 포함된 화학적 오염 물질의 종류에 따라 상기 화학적 오염 물질을 포집할 수 있는 적정한 상기 화학 필터로 바로 교체할 수 있다. 따라서 상기 화학 필터의 교체시 위해 하우징을 개방할 필요가 없으므로 작업상 편리하고, 상기 화학적 오염물질의 포집 효율도 극대화할 수 있다. 나아가 오염 제어 시간을 단축할 수 있다.
또한 헤파 필터가 유출구 부위에 구비되어 있으므로 송풍기의 작동으로 인해 발생하는 입자성 오염 물질까지 포집할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 공기의 유입구와 유출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징으로 유입되는 공기에 포함된 오염 물질의 종류에 따라 선택되는 다수개의 제1필터와, 상기 다수개의 제1필터를 상하가 개방된 중공의 각기둥 형태를 이루도록 측면에 장착하기 위한 필터 프레임을 포함하며, 상기 필터 프레임의 중심축이 상기 유입구의 중심축과 직교하도록 구비되어 상기 필터 프레임이 중심축에 대해 회전함으로써 상기 오염 물질의 종류에 따라 선택된 상기 제1필터를 상기 유입구와 대향하도록 배치하기 위한 필터 조립체; 및
    상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 공기를 흡입하여 상기 제1필터를 통과하도록 하고, 흡입한 상기 공기를 상기 유출구를 통하여 상기 하우징의 외부로 배출하기 위한 송풍기(blower)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 유입구에 구비되어 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기를 여과하기 위한 제2필터; 및
    상기 하우징의 유출구에 구비되어 상기 하우징으로부터 배출되는 상기 공기를 여과하기 위한 제3필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1필터는 상기 공기 중에 포함된 화학적 오염 물질을 여과하기 위한 화학 필터이고, 상기 제2필터는 상기 공기 중에 포함된 입자성 오염물질을 여과하기 위한 프리 필터(Pre Filter), 상기 제3필터는 상기 공기 중에 포함된 입자성 오염 물질을 여과하기 위한 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air Filter, HEPA Filter) 또는 울파 필터(Ultra Low Penetration Air Filter, ULPA Filter)인 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2필터의 후단에 배치되고, 상기 하우징으로 공급된 상기 공기를 여과하기 위한 제4필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제4필터는 상기 공기 중에 포함된 입자성 오염 물질을 여과하기 위한 미디엄 필터(Medium Filter)인 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유입구에 연결되고, 상기 공기의 유입을 용이하게 하기 위한 호스(hose)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 여과 장치.
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