KR20090053683A

KR20090053683A - 기액 분리장치

Info

Publication number: KR20090053683A
Application number: KR1020080099493A
Authority: KR
Inventors: 세이키 이시다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2009-05-27
Also published as: JP2009125672A; CN101439235B; KR101376345B1; JP4688223B2; CN101439235A

Abstract

기액 혼합 유체중에 부유하는 미세 액체방울을 포집할 수 있고, 게다가 기액 혼합 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을 포집할 수 있는 기액 분리장치를 제공하는 것.

상자체(11)내에 냉각기(12)와 복수의 파형판(13)을 구비한다. 냉각기(12)는, 상자체 본체(11b)내를 통류하는 상기 유체의 흐름의 단면상에 구비되며 외부의 냉각원에 접속되고, 기액 혼합 유체를 냉각하여, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을 응축시키는 역할을 완수하는 것과 함께, 복수의 파형판(13)을 열전달에 의해 냉각하는 역할을 완수한다. 복수의 파형판(13)은, 파형판끼리의 간격을 좁혀 기액 혼합 유체의 유속을 높여 통과시키는 조임부(13a)와, 이 조임부(13a)의 하류측에 배치되어 기액 혼합 유체가 충돌하는 벽면(13b)을 구비하고 있다. 이것에 의해, 복수의 파형판(13)은, 기액 혼합 유체중에 부유하는 미세 액체방울을 벽면 (13b)에 부착·아래로 흐르게 하여 회수할 수 있다.

Description

기액 분리장치{GAS-LIQUID SEPARATOR}

이 발명은 기액 분리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 예를 들면 반도체 제조에 사용되는 도포처리나 현상처리 등의 액처리장치로부터 배기되는 유체중에 포함되는 기화 물질이나 유체중에 부유하는 처리액의 미스트형상 미세입자 등을 액적화(液滴化)하여 분리 회수하는 기액분리장치에 관한 것이다.

종래, 처리액의 미스트형상 입자 등을 공기중으로부터 분리 회수하는 미스트 분리기의 하나로서, 상자체내에 복수의 파형판을 병렬로 구비하고, 미스트형상 입자 등을 포함한 가스를 유입시키면, 미스트형상 입자 등이 파형판에 의해서 포집·회수되게 되며, 가스 속에서 미스트형상 입자 등을 분리하는 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1]

일본 특허공개공보 2005-252100호(특허청구의 범위, 도 4)

특허문헌 1에 기재의 기술에서는, 미스트 분리기로 처리한 후의 유체(공기)중에 처리액의 기화물질이나 미스트형상의 미세입자 등이 잔류할 우려가 있고, 미스트 분리기를 통과한 유체를 공장 밖으로(계외) 배기하는 것에는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 기액 혼합 유체중에 부유하는 미세 액적을 포집할 수 있고, 기액 혼합 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을 더 포집할 수 있는 기액 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명은, 기액 혼합 유체를 통과시키는 관로에 접속되는 상자체내에, 상기 유체의 흐름의 단면상에 구비하는 냉각기와, 이 냉각기의 하류측에 상기 유체의 흐름을 따라서 병렬로 배치되는 복수의 파형판을 구비하고, 상기 냉각기는, 외부에 구비되는 냉각원과 접속되며, 상기 기액 혼합 유체중에 포함되는 기화 물질을 냉각에 의해 응축하도록 구성되고, 상기 복수의 파형판은, 파형판끼리의 간격을 좁혀 상기 유체의 유속을 높여 통과시키는 조임부와, 이 조임부의 하류측에 상기 기액 혼합 유체가 충돌하는 벽면을 구비하고, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 상기 벽면에 부착·아래로 흐르게 하여 회수하는 액적 포집통로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다(청구항 1).

이와 같이 구성하는 것에 의해, 관체내를 통류(通流)하는 기액 혼합 유체는, 냉각기로 통류시켜 파형판 사이를 통류하고, 그 후, 상자체 밖으로 유출된다. 기 액 혼합 유체는 파형판 사이의 조임 통로를 유속을 높여 통과하여, 이 하류측의 벽면에 충돌할 때에, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 상기 벽면에 부착되어 포집된다. 이 경우, 상류측의 냉각기가 기액 혼합 유체를 냉각하므로, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질은, 응축되어 상기 유체중에 부유하는 미세 액적과 함께 액적화되게 된다. 이 때문에, 상기 벽면에 부착되어 포집되는 액적으로서 미스트 뿐만이 아니라, 기화 물질도 효과적으로 분리 회수할 수 있다.

이 발명에 있어서, 상기 파형판은, 열전도성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 냉각기에 접속되어 있는 것이 바람직하다(청구항 2).

이와 같이 구성하면, 냉각기에 의해 파형판을 효과적으로 냉각할 수 있고, 이것에 의해 파형판의 온도와 상기 유체의 온도와의 온도차가 생기므로, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을, 파형판의 표면에 결로·응축시킬 수 있으며, 액적이 크게 성장하면 아래로 흐르기 때문에, 액적을 상자체 바닥부로부터 회수할 수 있다. 따라서, 상기 유체중으로부터 미세 액적의 포착량을 한층 늘릴 수 있다.

이 발명에 있어서, 상기 냉각기가 격자형상의 냉각 파이프로 이루어지고, 상기 냉각 파이프와 상기 파형판과의 사이에 열전도가 행하여지도록, 냉각 파이프가 파형판과 일체로 연결되어 있는 것이 바람직하다(청구항 3). 나아가서는, 상기 냉각 파이프는 상기 파형판의 상부 및 하부에 접촉하고, 상기 열교환 파이프는 상기 파형판의 끝단부에 접촉하여 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 상기와 같이, 파형판을 냉각함으로써, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질의 회수를 할 수 있다.

이 발명에 있어서, 상기 파형판 사이에 형성되는 상기 조임 통로에서의 안쪽면에 소수층(疎水層)을 형성하여 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 4). 또한 이 발명에 있어서, 상기 파형판 사이에 형성되는 상기 액적 포집통로에서의 유체 충돌 벽면에 친수층(親水層)을 형성하여 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 5). 또한, 이 발명에 있어서, 상기 파형판 사이에 형성되는 상기 조임 통로에서의 안쪽면에 소수층을 형성하는 것과 함께, 상기 파형판 사이에 형성되는 상기 액적 포집통로에서의 유체 충돌 벽면에 친수층을 형성하는 것이 바람직하다(청구항 6).

이와 같이 구성하는 것에 의해, 소수층을 형성한 조임 통로의 안쪽면에, 미세 액적이 부착되기 어렵고, 또한, 유체중에 포함되어 있는 기화 물질이 결로하기 어렵기 때문에, 유체가 조임통로를 통과할 때의 압력 손실의 저감을 작게 억제된다. 또한, 친수층을 형성한 표면에, 미세 액적이 부착되기 쉽기 때문에, 미세 액적의 포착량을 한층 늘릴 수 있다.

이 발명에 있어서, 상기 냉각기는, 상기 기액 혼합 유체의 흐름의 단면상의 상부와 하부에 수평으로 구비하는 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프와, 서로 평행하게 배치되어 상단 및 하단을 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프에 연이어 통하여 접속된 복수의 세로 냉각 파이프로, 격자형상으로 형성되고, 또한 상기 상부 냉각 파이프의 바깥끝단 및 하부 냉각 파이프의 바깥끝단을, 외부에 구비되는 상기 냉각원인 냉매 공급원과 접속되어, 냉매 공급원의 냉매를 파이프내에 공급하는 구성으로 하는 편이 좋다(청구항 7). 혹은, 이 발명에 있어서, 상기 냉각기는, 상기 유체의 흐름의 단면상의 상부와 하부에 수평으로 구비하는 히트 파이프로 이 루어지는 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프와, 서로 평행하게 배치되어 상단 및 하단을 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프에 연이어 통하여 접속된 복수의 히트 파이프로 이루어지는 세로 냉각 파이프로, 격자형상으로 형성되고, 또한 상기 상부 냉각 파이프의 바깥끝단 및 하부 냉각 파이프의 바깥끝단을, 외부에 구비되는 상기 냉각원인 펠티어 소자의 흡열측에 접속하는 편이 좋다(청구항 8).

이와 같이 구성하는 것에 의해, 상기 냉각기는, 냉매 공급원의 냉매를 통류하여 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프와 복수의 세로 냉각 파이프를 냉각하여, 상기 유체를 냉각하고, 또한, 상기 파형판을 열전달에 의해 냉각할 수 있다.

이 발명에 있어서, 상기 복수의 파형판은, 각 파형판의 상기 냉각기에 연결된 끝단부를 고정단으로 하여 상기 유체의 흐름에 따른 방향으로 신축 변형 가능하게 형성되고, 신축구동기구에 의해 신축되는 것이 바람직하다(청구항 9). 이 경우, 상기 냉각기에 상기 각 파형판에 대응하여 가이드 바를 연결하고, 이 가이드 바에 의해 신축 변형 가능한 상기 각 파형판이 지지되어 있는 것이 바람직하다(청구항 10).

이와 같이 구성하는 것에 의해, 기액 혼합 유체의 상기 상자체내에서의 통풍량에 따라서 적절한 파형판 사이의 틈새가 되도록 조정하는 것에 의해서, 파형판 사이의 조임 통로를 통과하는 유속을 조정할 수 있고, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 이 조임 통로의 하류측의 벽면에서 효과적으로 부착 포집되도록, 벽면에 충돌하는 유속을 조정할 수 있다.

이 발명에 의하면, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 이하와 같이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

(1) 청구항 1 기재의 발명에 의하면, 상자체내를 통류하는 기액 혼합 유체를 파형판 사이의 조임 통로를 유속을 높여 통과시켜 벽면에 충돌시키는 것에 의해 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 부착 포집할 수 있고, 특히, 기액 혼합 유체를 파형판 사이를 통류하기 전에 냉각기로 냉각하여 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을 응축할 수 있도록 했으므로, 기액 혼합 유체를 냉각기로 냉각하지 않는 경우에는 실시할 수 없는 기화 물질의 응축 포집을 실시할 수 있고, 이것에 의해서, 예를 들면 반도체 제조에 사용되는 도포처리나 현상처리 등의 액처리장치로부터 배기되는 기체중으로부터 처리액의 미스트형상 입자 등의 액적을 분리 회수하는데 적합한 기액 분리장치를 제공할 수 있다.

(2) 청구항 2 기재의 발명에 의하면, 파형판을 냉각할 수 있으므로, 상기 (1)에 더하여, 또 파형판의 표면에 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질의 결로를 촉진할 수 있고, 기화 물질의 회수량을 한층 더 늘릴 수 있다.

(3) 청구항 3 기재의 발명에 의하면, 상기 (2)와 같이, 파형판을 냉각할 수 있어 기화 물질의 회수를 할 수 있는 것에 더하여, 상자체내라고 하는 작은 공간에서 상기 유체의 압력 손실을 적게 억제하여 파형판의 지지 구조를 강고하게 또한 간소하게 실현할 수 있어, 장치의 저비용화에 기여할 수 있다.

(4) 청구항 4 기재의 발명에 의하면, 소수층을 형성한 표면에 미세 액적이 부착되기 어렵기 때문에, 상기 유체의 조임 통로를 통과할 때의 압력 손실을 줄일 수 있다.

(5) 청구항 5 기재의 발명에 의하면, 친수층을 형성한 표면에는, 미세 액적이 부착되기 쉽기 때문에, 미세 액적의 포착량을 한층 늘릴 수 있다.

(6) 청구항 6 기재의 발명에 의하면, 소수층을 형성한 표면에는, 미세 액적이 부착되기 어렵기 때문에, 상기 유체가 조임통로를 통과할 때의 압력 손실을 줄일 수 있고, 또한, 친수층을 형성한 표면에는, 미세 액적이 부착되기 쉽고, 또한 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질이 결로하기 쉽기 때문에, 미세 액적의 포착량을 한층 늘릴 수 있다.

(7) 청구항 7 기재의 발명에 의하면, 상기 (1)∼(6)에 더하여, 또 냉매 냉각 시스템에 의해, 상기 유체를 냉각하고, 또한, 상기 파형판을 열전달에 의해 냉각할 수 있다.

(8) 청구항 8 기재의 발명에 의하면, 상기 (1)∼(6)에 더하여, 또 히트 파이프와 펠티어 소자에 의한 냉각 시스템에 의해, 상기 유체를 냉각하고, 또한, 상기 파형판을 열전달에 의해 냉각할 수 있다.

(9) 청구항 9 기재의 발명에 의하면, 조임 통로를 조정할 수 있고, 그 하류측의 벽면에 충돌하는 상기 유체의 유속을 조정할 수 있으므로, 상기 (1)∼(8)에 더하여, 또 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 효과적으로 포집할 수 있다.

(10) 청구항 10 기재의 발명에 의하면, 상기 (9)에 더하여, 상기 각 파형판을 간소한 구조로, 신축 변형 가능하게 지지할 수 있어, 장치의 저비용화에 기여할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

<제 1 실시형태>

우선, 이 발명의 제 1 실시형태에 관한 기액분리장치의 구성을 설명한다. 도 1은, 제 1 실시형태에 관한 기액분리장치의 사시도(a) 및 이 발명에 있어서의, 파형판을 평면방향으로 본 일부 확대 평면도(b)이다.

상기 기액 분리장치(10)는, 예를 들면 반도체 제조에 사용되는 도포처리나 현상장치의 폐수 처리부에서 분기하는 기액 혼합 유체를 통과시키는 관로에 접속되고, 혹은 종래의 미스트 트랩(장치의 배기관로)에 접속되며, 상자체(11)와, 이 상자체(11)내에 구비되는 냉각기(12)와 복수의 파형판(13)으로 이루어진다.

상자체(11)는, 유체 입구(11a)와, 냉각기(12)와 복수의 파형판(13)을 수용하는 상자체 본체(11b)와, 피분리액이 분리된 유체의 출구인 유체 출구(11c)를 구비하고, 바닥면부에 분리액을 배출하는 트랩구조의 출구(도시하지 않음)를 구비하여 이루어진다. 한편, 상자체 본체(11b)의 내면에는 친수성 피막이 형성되어 있다.

냉각기(12)는, 상부 냉각 파이프(12a)와, 하부 냉각 파이프(12b)와, 복수의 세로 냉각 파이프(12c)로 격자형상으로 형성되며, 상자체 본체(11b)내를 통류하는 상기 유체의 흐름의 단면상에 구비되어 있다. 상부 냉각 파이프(12a)는 냉매 유출 파이프이고, 하부 냉각 파이프(12b)는 냉매 유입 파이프이며, 복수의 세로 냉각 파이프(12c)는, 상단 및 하단을 상부 냉각 파이프(12a) 및 하부 냉각 파이프(12b)에 연이어 통하게 접속하며, 평행하게 병렬로 배치되어 있다. 상부 냉각 파이프(12a) 와 하부 냉각 파이프(12b)는, 상하에 평행하게 배치되어 상자체 본체(11b)의 외부로 뻗어 있는 바깥끝단을 냉각원인 냉매 공급원(도시하지 않음)에 접속하고, 냉매 공급원의 냉매를 하부 냉각 파이프(12b)내에 공급하는 구성이다. 한편, 상부 냉각 파이프(12a), 하부 냉각 파이프(12b) 및 세로 냉각 파이프(12c)는, 예를 들면 알루미늄관에 의해서 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 냉각기(12)는, 상자체내를 통류하는 기액 혼합 유체를 냉각하고, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을 응축시키는 역할을 완수하는 것과 함께, 복수의 파형판(13)을 열전달에 의해 냉각하는 역할을 완수한다.

복수의 파형판(13)은, 열전도성을 갖는 부재, 예를 들면 알루미늄의 압출형재로 형성되며, 파형판의 두께를 바꿈으로써 파형판끼리의 간격을 좁혀 기액 혼합 유체의 유속을 높여 통과시키는 조임부(13a)와, 이 조임부(13a)의 하류측의 거의 정면에 배치되어 이 조임부(13a)를 유속을 높여 통과하는 기액 혼합 유체가 충돌하는 벽면(13b)을 구비하고 있다(도 1(b) 참조). 조임통로(13a)에서의 안쪽면(13c)의 한쪽 면에는, 미세 액적이 부착되기 어려워지고, 또한, 기액 혼합 유체중에 포함되어 있는 기화 물질이 결로하기 어렵게 하기 위해서, 상기 유체의 압력 손실의 저감을 작게 억제되는 소수층(14)이 형성되어 있다. 또한, 벽면(13b)에는, 미세 액적이 부착되기 쉽고, 미세 액적의 포착량을 한층 늘릴 수 있는 친수층(15)이 형성되어 있다. 이것에 의해서, 복수의 파형판(13)은, 기액 혼합 유체중에 부유하는 미세 액적을 벽면(13b)에 부착·아래로 흐르게 하여 회수하는 액적 포집통로(13d)를 구비하고 있다.

복수의 파형판(13)은, 상부 및 하부의 끝단면을, 냉각기(12)의 상부 냉각 파이프(12a)와 하부 냉각 파이프(12b)에 일체로 연결 지지되고, 또한, 상부 및 하부의 사이의 끝단면을, 복수의 세로 냉각 파이프(12c)에 일체로 연결 지지되어 있다. 이 때문에, 복수의 파형판(13)은, 냉각기(12)에 의해 열전도로 냉각되므로, 파형판 표면의 온도가 상기 유체의 온도와의 온도차가 생기도록 낮게 유지된다.

다음에, 상기 기액 분리장치(10)의 동작형태에 대해 설명한다. 상자체(11)내를 통류하는 기액 혼합 유체는, 냉각기(12)를 통류하고 파형판(13) 사이를 통류하여 상자체(11)밖으로 유출한다. 기액 혼합 유체는 냉각기(12)로 냉각되어, 파형판 사이의 소수층(14)을 형성한 안쪽면(13c)으로 형성된 조임 통로(13a)를 유속을 높여 통과하여, 이 하류측의 친수층(15)을 형성한 벽면(13b)에 충돌하고, 그 후 유속을 완화하여 상자체(11) 밖으로 유출한다. 기액 혼합 유체는 냉각기(12)로 냉각되면, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질은 응축되어, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적중에 포함되어 성장한 액적이 된다. 기액 혼합 유체는 조임통로(13a)를 유속을 높여 통과하고, 벽면(13b)에 충돌하면, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적이 벽면(13b)에 부착되어 포집되며, 아래로 흐르는 액적은 액적 포집통로(13d)를 흘러 상자체 바닥부로부터 회수된다. 상기 유체중에 포함되는 기화 물질도 냉각되어 응축하므로 벽면(13b)에 부착되어 포집된다.

또한, 파형판(13)은, 냉각기(12)에 의해 냉각되어, 파형판 표면의 온도와 상기 유체와의 사이에 온도차가 생기므로, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질을, 파형판(13)의 표면에 결로·응축시킬 수 있어, 분리 회수할 수 있다.

<제 2 실시형태〉

도 2는, 이 발명의 제 2 실시형태에 관한 기액분리장치의 사시도이다. 이 기액 분리장치(20)는, 상자체(21)와, 이 상자체(21)내에 구비되는 냉각기(22)와, 제 1 실시형태와 같은 복수의 파형판(13)으로 이루어진다.

상자체(21)는, 유체 입구(21a)와, 상자체 본체(21b), 유체 출구(21c)를 구비하여 이루어지고, 제 1 실시형태의 경우와 같이 구성되어 있다.

냉각기(22)는, 히트 파이프에 의해 구성되는, 상부 냉각 파이프(22a)와, 하부 냉각 파이프(22b)와, 복수의 세로 냉각 파이프(22c)로 격자형상으로 형성되고, 상자체 본체(21b)내를 통류하는 상기 유체의 흐름의 단면상에 구비되어 있다. 상부 냉각 파이프(22a)와 하부 냉각 파이프(22b)는, 상하에 평행하게 배치되어 상자체 본체(21b)의 외부로 뻗어 있는 바깥끝단을 냉각원인 펠티어 소자(24)의 흡열측에 접속하고 있다.

이 펠티어 소자(24)는, PN접합부에 전류를 흘리면, N→P접합부분에서는 흡열 현상이, P→N접합부분에서는 방열현상이 발생하여 열을 저온측(흡열측)으로부터 고온측(발열측)으로 수송한다. 따라서, 상부 냉각 파이프(22a)와 하부 냉각 파이프 (22b)의 바깥끝단이 큰 면적을 갖고 형성되어 있고, 펠티어 소자(24)의 N→P접합부분에 열전달이 양호하게 행하여지도록 일체 연결되어 있다. 이 펠티어 소자(24)는, 히트 파이프가 퍼올려 오는 열을 히트 파이프 연결면에서 흡열하고, 반대측의 면에서 방열한다.

히트 파이프는, 파이프 본체와, 파이프 본체에 수용된 위크(wick)라 불리는 다공질체와, He, N, H₂O, NH₃, Na, K 등으로부터 선택되는 작동유체로 이루어지고, 파이프 본체의 일끝단에서 기액 혼합 유체를 냉각하면(파이프 본체의 다른 끝단이 가열되면), 작동 유체가 증발하여 펠티어 소자(24)에 의해서 냉각되는 끝단부로 이동하여 응축하고, 상기 응축된 작동 유체를, 다공질체의 내부를 모관현상에 의해 이동하여 파이프 본체의 상기 일끝단으로 되돌아와, 다시 증발함으로써, 상자체 (11)내를 통류하는 기액 혼합 유체를 냉각한다. 복수의 세로 냉각 파이프(22c)는, 기액 혼합 유체로부터 퍼올리는 열을 상부 냉각 파이프(22a)와 하부 냉각 파이프 (22b) 중의 어느 한 쪽에 열전달되도록 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되는 제 2 실시형태의 기액 분리장치(20)에 의하면, 상자체 (21)내를 통과하는 기액 혼합 유체는 냉각기(22)로 냉각되면, 상기 유체중에 포함되어 있는 기화 물질은 응축되고, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적중에 포함되어 성장한 액적이 된다. 그리고, 제 1 실시형태와 같이, 파형판(13) 사이를 통과하는 과정에서, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적이 포집되며, 아래로 흐르는 액적은 액적 포집통로(13d)를 흘러 상자체 바닥부로부터 회수된다.

<제 3 실시형태>

도 3(a)은, 이 발명의 제 3 실시형태에 관한 기액분리장치의 사시도이고, 도 3(b)는 평면도이다. 도 4(a)는, 다른 상태의 사시도이고, 도 4(b)는 평면도이다. 기액 분리장치(30)는, 상자체(31)와, 이 상자체(31)내에 구비되는 냉각기(32)와, 복수의 파형판(33)으로 이루어진다. 상자체(31)는, 유체 입구(31a)와, 상자체 본 체(31b)와, 유체 출구(31c)를 구비하여 이루어지고, 제 1 실시형태의 경우와 동일한 구성으로, 설명을 생략한다. 냉각기(32)는, 히트 파이프에 의해 구성되는, 상부 냉각 파이프(32a)와, 하부 냉각 파이프(32b)와, 복수의 세로 냉각 파이프(32c)로 격자형상으로 형성되어, 제 2 실시형태의 냉각기(22)와 동일하고, 설명을 생략한다.

복수의 파형판(33)은, 제 1 실시형태의 파형판(13)과 상이하다. 각 파형판 (33)은, 냉각기(32)에 연결된 끝단부를 고정단으로 하고, 상자체(31)내를 통류하는 기액 혼합 유체의 흐름을 따른 방향으로 신축 변형 가능하게 형성되어 있다.

이 경우, 파형판(33)이, 예를 들면 합성 수지제의 판부재이면, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 파형판(33)의 굴곡부에서 인접하는 한쪽의 판부재(33a)의 일측면에, 단면 원형형상의 팽륭축부(膨隆軸部, 33b)를 돌출 설치하고, 다른 쪽의 판부재(33c)의 끝단부에, 팽륭축부(33b)에 자유롭게 회전운동되도록 끼워맞춤하는 단면 원호형상의 끼워맞춤 오목부(33d)를 설치하는 것과 함께, 끝단부의 한쪽에 수축 변형시의 간섭을 방지하기 위한 경사면(33e)을 설치한 구조로 한다. 한편, 파형판 (33)을 합성 수지제의 판부재로 대신에 알루미늄제의 압출형재로 형성하는 것도 가능하고, 이 경우도 상기와 같이 팽륭축부(33b)와 끼워맞춤 오목부(33d)를 설치하여 신축 변형 가능하게 형성할 수 있다.

또한, 파형판(33)을 판금으로 형성하는 경우는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 파형판(33)의 굴곡부에서 인접하는 한쪽의 판부재(33f)의 일측면에 핀삽입관통구멍부(33g)를 갖는 힌지받이부재(33h)를 고착하고, 다른 쪽의 판부재(33i)의 끝단 부에, 상기 힌지받이부재(33h)의 핀삽입관통구멍부(33g)와 축방향에서 합치하는 핀삽입관통구멍부(33j)를 갖는 힌지걸어멈춤부(33k)를 설치하고, 양 판부재(33f,33i)의 힌지받이부재(33h)의 핀삽입관통구멍부(33g)와 힌지걸어멈춤부(33k)의 핀삽입관통구멍부(33j)를 합치시킨 상태로 힌지 핀(33p)을 관통 삽입하고, 양 판부재 (33f,33i)를 자유롭게 회전운동하도록 하는 구조로 해도 좋다.

또한, 냉각기(32)에 가이드 바(40)가 연결되고, 이 가이드 바(40)에 의해 신축 변형 가능한 상기 각 파형판(33)이 지지되어 있다. 상자체(31)내의 파형판(33)의 옆쪽방향에 신축구동기구인 직선운동 왕복형 액츄에이터(41)가 구비되며, 상기 직선운동 왕복형 액츄에이터(41)의 피스톤 로드(41a)의 앞끝단이, 복수의 파형판 (33)의 하류끝단의 일부에 공통으로 연결된 누름판(42)으로 연결되어 있고, 피스톤 로드(41a)를 신축하는 것에 의해 파형판(33)을 신축할 수 있다. 기액 혼합 유체의 유량이 많을 때는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(41a)를 신장하여 파형판(33) 사이의 굴곡 통로의 굴곡 정도를 완만하게 하고, 기액 혼합 유체의 유량이 적을 때는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(41a)를 수축하여 파형판(33) 사이의 굴곡 통로의 굴곡 정도를 심하게 하여, 파형판(33) 사이의 조임 통로를 통과하는 유속을 조정한다.

이와 같이 구성하면, 피스톤 로드(41a)의 신축도를 조정하는 것에 의해, 기액 혼합 유체의 상자체(31)내에서의 통풍량에 따라 적절한 파형판(33) 사이의 틈새가 되도록 조정함으로써, 파형판(33) 사이의 조임 통로를 통과하는 유속을 조정할 수 있다. 이것에 의해서, 기액 혼합 유체중에 부유하는 미세 액적을 이 조임 통로 의 하류측의 벽면에서 효과적으로 부착 포집되도록, 벽면에 충돌하는 유속을 조정할 수 있다.

<적용예>

다음에, 이 발명에 관한 기액분리장치를 반도체 제조에 사용되는 현상처리장치에 구비한 경우에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.

이 현상처리장치(50)는, 스핀 척(51)으로 웨이퍼(W)의 이면(하면) 중앙부를 흡착하여 상기 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하고, 상기 스핀 척(51)을, 그 축부(52)에 연결한 구동기구(53)에 의해 승강 및 자유롭게 회전 가능하게 구비하고, 스핀 척(51)에 유지된, 웨이퍼(W)의 옆쪽방향 및 아래쪽방향을 둘러싸며, 액회수로(54a)를 갖는 안쪽 컵(54)과, 기체 공급구(55d)를 갖는 바깥 컵(55)을 구비하고, 현상액 공급노즐(56), 세정액 공급노즐(62) 및 미스트를 회수하는 미스트 트랩(61)과, 이 발명에 관한 기액분리장치(10,20,30)를 더 구비하고 있다.

이 경우, 안쪽 컵(54)의 안쪽에는 고리형상의 액회수로(54a)가 형성되고, 바깥 컵(55)과 안쪽 컵(54)의 상부 개구부에, 안쪽이 개구하는 고리형상의 미스트 회수부(55c)와 미스트 회수로(55a)가 형성되어 있다. 이 미스트 회수로(55a)에서의 상부와 측부의 근접 부위에는, 기체 공급구(55d)와 흡인구(55b)가 동심원상에 등간격을 두고 복수, 예를 들면 8개 형성되어 있다. 그리고, 기체 공급구(55d)에는, 기체 공급원, 예를 들면 공기 공급원(67)이 접속되어 있다. 개폐밸브(66)를 사이에 두고, 개폐밸브(66)의 개방에 의해 공기 공급원(67)으로부터 공기가 기체 공급구(55d)에 공급되면, 공기는 미스트 회수로(55a)내를 따라서 흘러, 그 기류에 의한 부압을 이용, 즉 기류에 의한 부압이 작용하는 이젝터 효과에 의해서 미스트 회수부(55c) 및 흡인구(55b)를 통하여 미스트를 미스트 회수로(55a)내로 회수할 수 있도록 구성되어 있다. 이 공기의 공급의 타이밍은, 웨이퍼(W)에 세정액을 공급 후, 스핀 척(51)이 회전할 때에 실시한다.

또한, 안쪽 컵(54)에 설치된 액회수로(54a)에는 드레인밸브(60)를 사이에 두고 설치한 드레인 관로(59)가 접속되어 있다. 이 드레인 관로(59)와, 바깥 컵(55)의 바닥부에 설치되어 배출구(55e)에 접속하는 배출 관로(68)는, 미스트 트랩(61)에 접속되며, 미스트 트랩(61)에 의해서 기체와 폐수로 기액분리되도록 구성되어 있다.

한편, 스핀 척(51)에 유지된 웨이퍼(W)의 위쪽방향에는, 웨이퍼(W)의 표면의 중앙부와 틈새를 두고 대향하는 현상액 공급노즐(56)이 자유롭게 전진 후퇴하도록 또한 자유롭게 승강하도록 설치되어 있다. 이 현상액 공급노즐(56)은, 유량 조정 가능한 개폐밸브(57)를 사이에 두고 현상액 공급원(58)에 접속되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면과 틈새를 두고 대향하는 세정액 공급노즐(62)이 자유롭게 전진 후퇴하도록 또한 자유롭게 승강하도록 설치되어 있다. 이 세정액 공급노즐(62)은, 개폐밸브(64)를 사이에 두고 세정액, 예를 들면 순수(純水)의 공급원(63)에 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 현상처리장치(50)에 있어서, 현상액 공급노즐(56)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 현상액이 공급되어 현상처리가 실시된다. 이것에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 레지스터막 중 현상액에 대해서 가용해성의 부위가 용해함으로써 소정의 레지스터 패턴이 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)에는 세정액 공급노즐(62)로부터, 예를 들면 순수 등의 린스액이 공급되어 린스 처리가 이루어지고, 그 후에 린스액을 뿌리치는 스핀 건조가 실시된다. 이 때, 개폐밸브(66)가 개방하여 공기 공급원(67)으로부터 공기가 기체 공급구(55d)에 공급되면, 공기는 미스트 회수로 (55a)를 따라서 흘러, 그 기류에 의한 부압을 이용, 즉 기류에 의한 부압이 작용하는 이젝터 효과에 의해서 미스트 회수부(55c) 및 흡인구(55b)를 통하여 미스트를 미스트 회수로(55a)내에 회수된다. 미스트 회수로(55a)내에 회수된 미스트는, 배출구(55e)로부터 미스트 트랩(61)에 배출되어, 미스트 트랩(61)에 의해서 기액분리된다. 또한, 액회수로(54a)내에 회수된 현상액, 린스액은 드레인 관로(59)로부터 미스트 트랩(61)에 배출되어, 미스트 트랩(61)에 의해서 기액분리된다.

미스트 트랩(61)에서 기액분리되어, 현상액을 포함한 폐수는 폐수 회수탱크(도시하지 않음)에 회수되고, 공기 공급원(67)의 공기와, 현상액의 미스트와, 세정액의 미스트와 현상액 및 세정액의 기화 물질은, 이 발명에 따른 기액분리장치(10, 20,30)로 유입된다.

기액 분리장치(10,20,30)는, 상자체내에 유입하는 기액 혼합 유체(공기와, 현상액의 미스트와, 세정액의 미스트와, 현상액 및 세정액의 기화 물질과의 혼합 유체)를 냉각기(12,22,32)로 냉각하고, 파형판 사이를 통류시키고 나서, 상자체내에 유출한다. 이 때, 기액 혼합 유체는, 파형판 사이의 조임 통로를 유속을 높여 통과하고, 이 하류측의 벽면에 충돌할 때에, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적(현상액의 미스트와 세정액의 미스트)은 상기 벽면에 부착되어 포집된다. 또한, 냉각 기(12,22,32)가 상기 유체를 냉각하므로, 상기 유체중에 포함되어 있는 현상액 및 세정액의 기화 물질은 응축되고, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적중에 포함되어 성장한 액적이 되어, 상기 벽면에 부착되어 포집되는 미세 액적으로서 분리 회수된다.

한편, 상기 설명에서는, 이 발명에 관한 기액분리장치(10,20,30)를 현상처리장치(50)에 적용하는 경우에 대해 설명했지만, 현상처리장치(50) 이외의 액처리장치, 예를 들면 레지스터 도포처리장치에도 적용할 수 있다.

도 1은 이 발명의 제 1 실시형태에 관한 기액분리장치의 개략 사시도(a) 및 이 발명에 있어서의 파형판의 일부를 나타내는 확대 단면도(b)이다.

도 2는 이 발명의 제 2 실시형태에 관한 기액분리장치의 개략 사시도이다.

도 3은 이 발명의 제 3 실시형태에 관한 기액분리장치에 있어서의 파형판의 신장상태를 나타내는 개략 사시도(a) 및 그 개략 평면도(b)이다.

도 4는 이 발명에 관한 제 3 실시형태의 기액 분리장치에 있어서의 파형판의 수축상태를 나타내는 개략 사시도(a) 및 그 개략 평면도(b)이다.

도 5는 이 발명에 관한 제 3 실시형태에 있어서의 파형판의 변형예를 나타내는 주요부 사시도이다.

도 6은 이 발명에 관한 기액분리장치의 사용 상태의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,20,30 : 기액 분리장치

11,21,31 : 상자체

12,22,32 : 냉각기

12a,22a,32a : 상부 냉각 파이프

12b,22b,32b : 하부 냉각 파이프

12c,22c,32c : 세로 냉각 파이프

13,33 : 파형판

13a : 조임부

13b : 벽면

13c : 안쪽면

13d : 액적 포집통로

14 : 소수층

15 : 친수층

24 : 펠티어 소자

40 : 가이드 바

41 : 직선운동 왕복형 액츄에이터(신축구동기구)

Claims

기액 혼합 유체를 통과시키는 관로에 접속되는 상자체내에, 상기 유체의 흐름의 단면상에 구비하는 냉각기와, 이 냉각기의 하류측에 상기 유체의 흐름을 따라서 병렬로 배치되는 복수의 파형판을 구비하고,

상기 냉각기는, 외부에 구비되는 냉각원과 접속되며, 상기 기액 혼합 유체중에 포함되는 기화 물질을 냉각에 의해 응축하도록 구성되고,

상기 복수의 파형판은, 파형판끼리의 간격을 좁혀 상기 유체의 유속을 높여 통과시키는 조임부와, 이 조임부의 하류측에 상기 기액 혼합 유체가 충돌하는 벽면을 구비하고, 상기 유체중에 부유하는 미세 액적을 상기 벽면에 부착·아래로 흐르게 하여 회수하는 액적 포집통로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 파형판은, 열전도성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 냉각기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각기가 격자형상의 냉각 파이프로 이루어지고, 상기 냉각 파이프와 상기 파형판과의 사이에 열전도가 행하여지도록, 냉각 파이프가 파형판과 일체로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 파형판 사이에 형성되는 상기 조임 통로에서의 안쪽면에 소수층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 파형판 사이에 형성되는 상기 액적 포집통로에서의 유체 충돌 벽면에 친수층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 파형판 사이에 형성되는 상기 조임 통로에서의 안쪽면에 소수층을 형성하여 이루어지고,

상기 파형판 사이에 형성되는 상기 액적 포집통로에서의 유체 충돌 벽면에 친수층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각기는, 상기 기액 혼합 유체의 흐름의 단면상의 상부와 하부에 수평으로 구비하는 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프와, 서로 평행하게 배치되어 상단 및 하단을 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프에 연이어 통하여 접속된 복 수의 세로 냉각 파이프로, 격자형상으로 형성되고, 또한 상기 상부 냉각 파이프의 바깥끝단 및 하부 냉각 파이프의 바깥끝단을 외부에 구비되는 상기 냉각원인 냉매 공급원과 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각기는, 상기 기액 혼합 유체의 흐름의 단면상의 상부와 하부에 수평으로 구비하는 히트 파이프로 이루어지는 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프와, 서로 평행하게 배치되어 상단 및 하단을 상부 냉각 파이프 및 하부 냉각 파이프에 연이어 통하여 접속된 복수의 히트 파이프로 이루어지는 세로 냉각 파이프로, 격자형상으로 형성되고, 또한 상기 상부 냉각 파이프의 바깥끝단 및 하부 냉각 파이프의 바깥끝단을, 외부에 구비되는 상기 냉각원인 펠티어 소자의 흡열측에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 파형판은, 각 파형판의 상기 냉각기에 연결된 끝단부를 고정단으로 하여 상기 기액 혼합 유체의 흐름에 따른 방향으로 신축 변형 가능하게 형성되고, 신축구동기구에 의해 신축되는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.
제 9 항에 있어서,

상기 냉각기에 상기 각 파형판에 대응하여 가이드 바를 연결하고, 이 가이드 바에 의해 신축 변형 가능한 상기 각 파형판이 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 기액 분리장치.