KR20140088788A - 가스 치환 장치 - Google Patents

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KR20140088788A KR1020130000727A KR20130000727A KR20140088788A KR 20140088788 A KR20140088788 A KR 20140088788A KR 1020130000727 A KR1020130000727 A KR 1020130000727A KR 20130000727 A KR20130000727 A KR 20130000727A KR 20140088788 A KR20140088788 A KR 20140088788A
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Abstract

본 명세서는 챔버의 일측에 가스 공급부가 형성되고 타측에 가스 배기부가 형성되되, 측정되는 챔버의 압력에 따라 가스 공급부의 다수개의 가스 공급 밸브 또는 가스 배기부의 다수개의 가스 배기 밸브를 제어부에 의해 순차적으로 개폐함으로서, 챔버 내부의 압력을 일정하게 유지하면서 특정한 가스로 빠르게 치환할 수 있도록 하여, 반도체나 OLED의 제조를 위한 챔버 또는 실험을 위한 글러브 박스 등의 밀폐 용기 내부의 공기를 원하는 가스 분위기로 만들기 위해 특정한 가스로 치환 할 때 가스를 빠르고 안정적으로 치환할 수 있어, 반도체 제품의 생산성 향상 및 실험 시간을 단축할 수 있는 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치에 관한 것이다.

Description

가스 치환 장치{GAS EXCHANGING APPARATUS}
본 발명은 공정시간 단축을 위한 고속 가스 치환 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체나 OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 제조를 위한 챔버 또는 실험을 위한 글러브 박스 등의 밀폐 용기는 외부와 차단되어 그 내부 공간이 특정한 환경을 유지할 수 있도록 구성된다. 즉, 밀폐 용기의 내부 공간을 원하는 가스 분위기로 만들어 제품의 생산 또는 실험에 영향을 미치지 않는 상태로 유지되도록 한다.
이러한 밀폐 용기는 초기 설치, 유지보수, 작업자의 조작실수 또는 균열 등에 의한 누기로 인해 밀폐 용기 내부에 외부 공기가 유입되어 특정한 가스 분위기로 유지되지 않는 경우가 발생하고, 이로 인해 밀폐 용기 내부 공간을 원하는 가스 분위기로 만들기 위해 밀폐 용기에는 가스 치환 장치 또는 가스 정제 장치가 설치되어 사용된다. 종래 기술에 따른 OLED용 글러브 박스(Glove box)는 한국 특허 출원 번호 2009-0030427에 개시되어 있다.
본 발명은 챔버 내부의 공기를 원하는 가스로 빠르고 안정적으로 치환함으로써, 반도체 또는 OLED 등의 제조를 위한 공정시간이나 글러브 박스를 이용한 실험 시간을 단축시킬 수 있는 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치는, 외부와 밀폐되게 형성되며, 내부의 압력을 측정하는 압력스위치가 구비되는 챔버; 메인 공급 밸브에 연결되는 리저버 탱크, 상기 리저버 탱크에 연결되는 다수개의 공급 조절 밸브 및 상기 공급 조절 밸브들에 연결되고 상기 챔버의 일측에 연결되는 가스 분배기를 포함하며, 상기 챔버 내부로 특정한 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 챔버의 타측에 연결되는 배기 영역, 상기 배기 영역에 연결되는 다수개의 배기 조절 밸브, 상기 배기 조절 밸브에 연결되는 배기 매니폴드, 상기 배기 매니폴드에 연결되는 메인 배기 밸브 및 상기 메인 배기 밸브에 연결되는 가스 배기 수단을 포함하며, 상기 챔버 내부의 가스를 배기하는 가스 배기부; 및 상기 압력스위치, 다수개의 공급 조절 밸브 및 다수개의 배기 조절 밸브에 연결되어 가스의 공급 및 배출을 제어하되, 상기 압력스위치에서 측정되는 압력에 따라 상기 공급 조절 밸브들 또는 다수개의 배기 조절 밸브들을 순차적으로 개폐하여 상기 챔버 내부의 압력을 조절하는 제어부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 챔버는 특정압력 이상 및 이하일 때 개방되는 저압 릴리프 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 가스 공급부는 메인 공급 밸브 전단에 압력조절을 위한 메인 레귤레이터가 설치되며, 상기 다수개의 공급 조절 밸브 전단에 각각 서브 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 리저버 탱크에는 특정압력 이상일 때 개방되는 고압 릴리프 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 가스 분배기는 상기 챔버(100)의 일면 전체에 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 가스 분배기(240)는 내부에 다층의 다공판 또는 헤파필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 가스 배기부의 배기 영역은 상기 챔버의 타면 전체에 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 배기 매니폴드는 일측에 배기 가스 내의 산소 함량을 측정하는 산소 센서 또는 수분 함량을 측정하는 수분 센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 챔버 내부로 유동되는 가스의 흐름이 층류 유동이 되도록, 가스의 공급량, 배기량, 유속 및 공급 압력이 선정되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 챔버에 연결되어 챔버 내부의 가스에 포함된 특정 성분을 제거하는 가스 정제 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치는, 반도체나 OLED의 제조를 위한 챔버 또는 실험을 위한 글러브 박스 등의 밀폐 용기 내부의 공기를 특정한 가스로 빠르고 안정적으로 치환할 수 있어, 반도체 제품의 생산성 향상 및 실험 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 나타낸 개략도.
도 2 및 도 3은 도 1의 가스 공급부 및 가스 배기부를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 나타낸 사시도.
도 5는 가스 공급 배관의 내경에 따른 챔버 내부의 유속의 변화를 나타낸 그래프.
도 6은 가스 공급 유량에 따른 챔버 내부의 유속의 변화 및 최소 개구부의 직경을 나타낸 그래프.
도 7은 가스 공급 유량별 시간에 따른 챔버 내의 산소농도의 변화를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 나타낸 개략도.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치(1000)는, 외부와 밀폐되게 형성되며, 내부의 압력을 측정하는 압력스위치(110)가 구비되는 챔버(100); 메인 공급 밸브(210)에 연결되는 리저버 탱크(220), 상기 리저버 탱크(220)에 연결되는 다수개의 공급 조절 밸브(230) 및 상기 공급 조절 밸브(230)들에 연결되고 상기 챔버(100)의 일측에 연결되는 가스 분배기(240)를 포함하며, 상기 챔버(100) 내부로 특정한 가스를 공급하는 가스 공급부(200); 상기 챔버(100)의 타측에 연결되는 배기 영역(310), 상기 배기 영역(310)에 연결되는 다수개의 배기 조절 밸브(320), 상기 배기 조절 밸브(320)에 연결되는 배기 매니폴드(330), 상기 배기 매니폴드(330)에 연결되는 메인 배기 밸브(340) 및 상기 메인 배기 밸브(340)에 연결되는 가스 배기 수단(350)을 포함하며, 상기 챔버(100) 내부의 가스를 배기하는 가스 배기부(300); 및 상기 압력스위치(110), 다수개의 공급 조절 밸브(230) 및 다수개의 배기 조절 밸브(320)에 연결되어 가스의 공급 및 배출을 제어하되, 상기 압력스위치(110)에서 측정되는 압력에 따라 상기 공급 조절 밸브(230)들 또는 다수개의 배기 조절 밸브(320)들을 순차적으로 개폐하여 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 제어부(400); 를 포함하여 이루어진다.
우선, 챔버(100)는 내부가 중공되게 형성되며, 외부와 밀폐되도록 형성된다. 그리고 챔버(100) 내부의 압력을 측정할 수 있도록 압력스위치(110)가 설치된다.
그리고 챔버(100)의 일측에는 특정한 가스를 공급할 수 있도록 가스 공급부(200)가 형성되고, 챔버(100)의 타측에는 공급되는 가스와 챔버(100) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있는 가스 배기부(300)가 형성된다.
이때, 도 1 및 도 2와 같이 가스 공급부(200)는 메인 공급 밸브(210), 리저버 탱크(220), 다수개의 공급 조절 밸브(230) 및 가스 분배기(240)로 구성되며, 가스 공급원으로부터 미리 설정된 압력 및 유량으로 공급되는 가스가 메인 공급 밸브(210)를 통해 리저버 탱크(220)로 유입되어 다수개의 배관에 형성된 공급 조절 밸브(230)를 통해 가스 분배기(240)로 유입된 후 챔버(100) 내부로 공급되도록 형성된다. 그리고 가스 공급원은 가스 탱크가 될 수 있고, 공급되는 가스로는 정제된 질소(N2) 가스가 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
여기에서 리저버 탱크(220)는 메인 공급 밸브(210)를 통해 유입된 가스를 저장하였다가 다수개의 공급 조절 밸브(230)측으로 균일하게 공급하며, 공급 조절 밸브(230)는 다수개의 공급 배관에 각각 설치되어 배관들을 따라 유동되는 가스의 흐름을 개별적으로 차단하여 가스 분배기(240)로 유입되는 가스량을 조절한다. 그리고 가스 분배기(240)는 챔버(100)의 일측에 연결되어 공급 조절 밸브(230)들을 통과하여 유입된 가스를 고르게 분배하여, 넓은 면적에 대하여 느린 유속으로 가스가 흐르도록 하는 역할을 한다. 그리하여 가스 분배기(240)를 통해 챔버(100) 내부로 유입된 가스는, 챔버(100)의 일측의 넓은 면적에 대해 고르게 분배되어 느린 속도로 챔버(100) 내부를 통과하도록 구성된다.
그리고 도 1 및 도 3과 같이 가스 배기부(300)는 배기 영역(310), 다수개의 배기 조절 밸브(320), 배기 매니폴드(330), 메인 배기 밸브(340) 및 가스 배기 수단(350)으로 구성되며, 챔버(100) 내부로 유입된 가스와 챔버(100) 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출할 수 있도록 형성된다.
여기에서 배기 영역(310)은 챔버(100)의 타측에 결합되어 챔버(100) 내부의 가스 및 공기를 넓은 면적에 대해 고르게 배출할 수 있도록 하며, 배기 영역(310)에 연결되는 다수개의 배기 배관에 배기 조절 밸브(320)가 각각 설치되어 배관들을 따라 유동되는 가스의 흐름을 개별적으로 차단하여 배기 매니폴드(330)로 배출되는 가스량을 조절한다. 그리고 배기 매니폴드(330)에 모여진 가스는 메인 배기 밸브(340)를 거쳐 가스 배기 수단(350)을 통해 외부로 배출되며, 가스 배기 수단(350)으로는 강제로 가스를 배출할 수 있도록 하는 진공펌프 또는 블로워(송풍기)가 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 가스 공급부(200) 및 가스 배기부(300)를 형성하여 챔버 내부 전체에 고르게 가스가 유동되도록 할 수 있으며, 챔버(100)의 형태와 구조에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 챔버(100)에 구비된 압력스위치(110), 가스 공급부(200)의 다수개의 공급 조절 밸브(230) 및 가스 배기부(300)의 다수개의 배기 조절 밸브(320)에 연결되어 가스의 공급 및 배출을 제어할 수 있도록 제어부(400)가 구성되며, 제어부(400)는 압력스위치(110)에서 측정되는 압력에 따라 공급 조절 밸브(230)들 또는 다수개의 배기 조절 밸브(320)들을 순차적으로 개폐하여 챔버(100) 내부의 압력을 조절한다.
즉, 가스 공급부(200)에서 공급되어 챔버(100) 내부로 유입된 가스의 압력과 가스 배기부(300)의 가스 배기 수단(350)에 의해 외부로 강제로 배출되도록 형성되는 가스의 압력의 차이인 차압을 챔버(100)에 구비된 압력스위치(110)에서 측정하고 이를 제어부(400)로 전송하여, 제어부(400)는 챔버(100) 내부의 압력(차압)을 특정한 범위 내로 유지할 수 있도록 공급 조절 밸브(230)들 또는 배기 조절 밸브(320)들의 일부를 순차적으로 개폐하게 된다.
예를 들면 챔버(100)의 설정된 기준 차압이 -0.5kPa 내지 +0.5kPa 일 때, 압력스위치(110)에서 측정된 압력이 +0.7kPa 이상이면 공급 조절 밸브(230)를 하나씩 순차적으로 닫아 가스의 공급량 및 공급 압력을 낮추어 챔버(100) 내부의 차압을 +0.5kPa 이하로 유지할 수 있다. 보다 상세하게는, 측정된 챔버 내부의 압력이 +0.7kPa이 되면 1개의 공급 조절 밸브를 닫고, +0.9kPa이 되면 추가로 1개의 공급 조절 밸브를 더 닫고, +1.1kPa, +1.3kPa에 각각 공급 조절 밸브(230)가 추가로 닫되도록 설정하여 챔버 내부의 압력을 낮출 수 있다. 반대로 측정된 압력이 -0.5kPa 이하이면 배기 조절 밸브(320)를 하나씩 닫아 가스의 배기량 및 배기 압력을 낮추어 챔버(100) 내부의 차압을 -0.5kPa 이상으로 유지할 수 있다.
그리하여 본 발명의 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치는, 챔버(100)의 내부에 존재하는 공기를 특정한 가스로 치환하여 원하는 가스 분위기로 만들 때, 많은 양의 가스를 챔버 일측으로 빠르게 공급하면서 타측으로 빠르게 배출할 수 있도록 형성되어 치환 시간을 단축할 수 있으므로, 반도체나 OLED의 제조를 위한 챔버 또는 실험을 위한 글러브 박스 등의 밀폐 용기 등에 사용하여 반도체 제품의 생산성 향상 및 실험 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
또한, 많은 양의 가스를 빠르게 공급 및 배출하면서도 챔버 내부를 유동하는 가스의 유속은 낮게 형성할 수 있어 안정적인 가스의 치환이 가능하므로, 챔버 내부의 제품 또는 실험 대상에 영향을 미치지 않아 제품 또는 실험 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 공정시간을 단축을 위한 고속 가스 치환 장치의 다양한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
우선, 상기 챔버(100)는 특정압력 이상 및 이하일 때 개방되는 저압 릴리프 밸브(120)가 형성될 수 있다. 이는 가스 공급부(200) 또는 가스 배기부(300)의 고장 발생 등으로 인해 챔버(100) 내부의 압력이 특정압력 범위를 벗어나는 경우, 챔버(100) 일측에 형성된 저압 릴리프 밸브(120)가 개방되어 외부로 가스를 배출하거나 외부 공기가 유입되도록 함으로써 챔버(100)의 변형 및 파손을 방지하기 위한 것이다.
일례로 챔버(100) 내부 압력의 최대/최소 허용치가 -1.5kPa 내지 +1.5kPa 이고, 설정된 챔버(100)의 기준압력이 -0.5kPa 내지 +0.5kPa 일 때, 압력스위치(110)에서 측정된 압력이 +0.5kPa 이상이면 상기에 설명한 예와 같이 공급 조절 밸브(230)를 하나씩 순차적으로 닫아 가스의 공급량 및 공급 압력을 낮추게 되는데, 이때, 공급 조절 밸브(230)를 닫아도 압력이 낮아지지 않고 +1.5kPa 이상이 되면 저압 릴리프 밸브(120)가 개방되어 챔버(100)의 외부로 가스를 배출시키게 된다. 마찬가지로 챔버(100) 내부의 압력이 낮아져 배기 조절 밸브(320)를 순차적으로 닫아도 압력이 저하되어 -1.5kPa 이하가 되면 저압 릴리프 밸브(120)가 개방되어 챔버(100)의 내부로 공기가 유입되게 된다.
그리고 상기 가스 공급부(200)는 메인 공급 밸브(210) 전단에 압력조절을 위한 메인 레귤레이터(211)가 설치되며, 상기 다수개의 공급 조절 밸브(230) 전단에 각각 서브 레귤레이터(231)가 설치될 수 있다. 즉, 메인 레귤레이터(211)에서 가스의 공급 압력을 조절하여 리저버 탱크(220)로 일정한 압력의 가스가 유입되도록 하고, 리저버 탱크(220)에 연결된 다수개의 공급 배관에 각각 서브 레귤레이터(231)를 설치하여 각각 공급 배관을 통과하는 가스의 압력을 조절할 수 있다. 이때, 서브 레귤레이터(231)의 압력은 메인 레귤레이터(211)의 압력보다 낮게 설정하는 것이 바람직하며, 서브 레귤레이터(231)로 인해 각각의 공급 배관을 통해 가스 분배기(240)로 유입되는 가스의 유량 및 유속을 균일하게 조절할 수 있다.
또한, 리저버 탱크(220)에는 특정압력 이상일 때 개방되는 고압 릴리프 밸브(221)가 형성될 수 있다. 이는 리저버 탱크(220) 내부의 압력이 특정한 압력 이상이 될 때 고압 릴리프 밸브(221)를 통해 외부로 가스를 배출하여 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 가스 분배기(240)는 챔버(100)의 일면 전체에 연결되도록 결합될 수 있다. 즉, 가스 분배기(240)를 챔버(100)의 일면 전체에 대응되도록 형성하여, 챔버(100) 내부로 공급되는 가스가 챔버(100) 의 일면 전체를 통해 빠르고 균일하게 공급되도록 할 수 있다.
이때, 가스 분배기(240)는 내부에 다층의 다공판(241) 또는 헤파필터(242)가 구비될 수 있다. 즉, 가스 분배기(240)가 챔버(100)에 결합되는 일면에 나란하게 다층의 다공판(241) 또는 헤파필터(242)가 형성되어, 가스 분배기(240)로 유입된 가스가 다층의 다공판(241) 또는 헤파필터(242)를 통과하여 챔버(100) 내부로 보다 균일하게 가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 가스 배기부(300)의 배기 영역(310)은 상기 챔버(100)의 타면 전체에 연결되도록 결합될 수 있다. 이는 상기 가스 분배기(240)와 마찬가지로 배기 영역(310)을 챔버(100)의 타면 전체에 대응되도록 형성하여, 챔버(100)에서 배출되는 가스가 챔버(100) 의 일면 전체를 통해 빠르고 균일하게 배출되도록 할 수 있다.
또한, 상기 배기 매니폴드(330)는 일측에 배기 가스 내의 산소 함량을 측정하는 산소 센서(331) 또는 수분 함량을 측정하는 수분 센서(332)가 설치될 수 있다. 이는 챔버(100) 내부의 공기를 질소 가스로 치환하는 경우 챔버(100) 내부에 존재하던 공기 중에 포함된 특정 성분(산소 또는 수분)의 함량을 배기 매니폴드(330)에서 측정하여, 특정 농도 이하로 낮아졌는지를 판단하기 위한 것이다. 그리하여 측정된 성분의 농도가 정해진 농도 이하로 낮아지면 모든 밸브를 닫아 챔버(100) 내부를 원하는 가스 분위기로 만들 수 있다. 이때, 측정하고자 하는 성분에 맞도록 여러 가지 센서들을 사용할 수 있다.
또한, 챔버(100) 내부로 유동되는 가스의 흐름이 층류 유동이 되도록, 가스의 공급량, 배기량, 유속 및 공급 압력이 선정될 수 있다.
예를 들면 우선 챔버(100) 내부의 차압이 일정하게 유지되기 위해서는 가스의 공급량과 배기량이 같아야 하고, 배기량은 가스 배기 수단(350)인 블로워의 용량이 된다. 여기에서 블로워의 용량이 1.4m3/min 이고, 챔버(100)의 부피가 20m3 이며, 가스의 공급 압력이 10kgf/cm2 일 때, 챔버(100) 내부로 유동되는 가스의 흐름이 층류 유동이 되도록 하기 위해서는 유속이 1.0m/sec 이하가 되어야 한다고 가정하면, 도 5의 그래프와 같이 가스 공급관의 내경이 170mm 이상이 되어야 한다. 즉, 챔버(100)의 일측으로 가스가 공급되는 개구부의 면적이 내경 170mm 이상에 상당하는 면적이 되어야 하는 것을 의미한다. 이때, 층류 유동이 되도록 하는 가스의 유속은 챔버(100)의 형상, 길이, 가스의 공급 압력 또는 공급량(배기량) 등 사양에 따라 변동될 수 있다.
도 6을 참조하면 가스 공급량에 따라 챔버 내부를 흐르는 가스가 층류 유동을 형성하기 위해서는 공급관의 직경이 달라지며, 가스 공급량이 증가하면 가스를 공급하는 개구부의 면적이 커져야 함을 알 수 있다.
그리고 도 7은 챔버(100)의 부피가 20m3 일 때, 각각의 공급량(배기량)에 대하여 시간에 따른 특정한 성분의 농도 변화를 측정한 것이다. 이때, 원하는 농도 이하(5ppm)가 되도록 가스를 치환하는데 걸리는 시간은 가스 공급량이 증가할수록 단축되며, 가스 공급량이 1.4m3/min 일 때 치환 시간은 약166분으로 종래의 가스 치환 장치를 이용한 치환 시간인 약 10시간 이상인 것에 비해 획기적으로 치환 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 치환 장치는 챔버(100)에 연결되어 챔버(100) 내부의 가스에 포함된 특정 성분을 제거하는 가스 정제 장치(500)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 가스 정제 장치(500)는 챔버(100) 내부의 가스가 원하는 분위기로 치환된 후 특정 성분의 농도를 일정한 농도 이하로 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 그리고 도 8과 같이 가스 정제 장치(500)는 챔버(100)에 별도의 유입관 및 배출관으로 연결되고, 그 내부에 특정한 성분을 제거할 수 있는 촉매가 구비되어, 챔버 내부의 가스가 가스 정제 장치(500)를 순환하면서 특정한 성분(산소 및 수분)이 제거될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : 가스 치환 장치 100 : 챔버
110 : 압력스위치 120 : 저압 릴리프 밸브
200 : 가스 공급부 210 : 메인 공급 밸브
211 : 메인 레귤레이터 220 : 리저버 탱크
221 : 고압 릴리프 밸브 230 : 공급 조절 밸브
231 : 서브 레귤레이터 240 : 가스 분배기
241 : 다공판 242 : 헤파필터
300 : 가스 배기부 310 : 배기 영역
320 : 배기 조절 밸브 330 : 배기 매니폴드
331 : 산소 센서 332 : 수분 센서
340 : 메인 배기 밸브 350 : 가스 배기 수단
400 : 제어부 500 : 가스 정제 장치

Claims (10)

  1. 외부와 밀폐되게 형성되며, 내부의 압력을 측정하는 압력스위치가 구비되는 챔버;
    메인 공급 밸브에 연결되는 리저버 탱크, 상기 리저버 탱크에 연결되는 다수개의 공급 조절 밸브 및 상기 공급 조절 밸브들에 연결되고 상기 챔버의 일측에 연결되는 가스 분배기를 포함하며, 상기 챔버 내부로 특정한 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 챔버의 타측에 연결되는 배기 영역, 상기 배기 영역에 연결되는 다수개의 배기 조절 밸브, 상기 배기 조절 밸브에 연결되는 배기 매니폴드, 상기 배기 매니폴드에 연결되는 메인 배기 밸브 및 상기 메인 배기 밸브에 연결되는 가스 배기 수단을 포함하며, 상기 챔버 내부의 가스를 배기하는 가스 배기부; 및
    상기 압력스위치, 상기 다수개의 공급 조절 밸브 및 상기 다수개의 배기 조절 밸브에 연결되어 가스의 공급 및 배출을 제어하되, 상기 압력스위치에서 측정되는 압력에 따라 상기 공급 조절 밸브들 또는 상기 다수개의 배기 조절 밸브들을 순차적으로 개폐하여 상기 챔버 내부의 압력을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 특정압력 이상 및 이하일 때 개방되는 저압 릴리프 밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 메인 공급 밸브 전단에 압력조절을 위한 메인 레귤레이터가 설치되며, 상기 다수개의 공급 조절 밸브 전단에 각각 서브 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리저버 탱크에는 특정압력 이상일 때 개방되는 고압 릴리프 밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 분배기는 상기 챔버의 일면 전체에 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가스 분배기는 내부에 다층의 다공판 또는 헤파필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배기부의 배기 영역은 상기 챔버의 타면 전체에 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배기 매니폴드는 일측에 배기 가스 내의 산소 함량을 측정하는 산소 센서 또는 수분 함량을 측정하는 수분 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부로 유동되는 가스의 흐름이 층류 유동이 되도록, 가스의 공급량, 배기량, 유속 및 공급 압력이 선정되는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에 연결되어 챔버 내부의 가스에 포함된 특정 성분을 제거하는 가스 정제 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 치환 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100370038B1 (ko) * 2000-12-04 2003-01-29 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널 제조설비

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