KR20220153743A - 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기물 승화정제 시에 발생하는 이물질을 열적 트랩 및/또는 화학적 트랩으로 포집하여 진공 펌프의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에 관한 것이다.
본 발명은 가격이 저렴한 에어로부터 냉기와 열기를 분리한 후에 이렇게 얻은 냉기를 이용하여 이물질을 포집하는 열적 트랩 및/또는 화학적 흡착제를 이용하여 이물질을 포집하는 화학적 트랩을 조합한 새로운 형태의 승화정제장치를 구현함으로써, 트랩 효율을 향상시킬 수 있고 안전성 측면에서도 우수하며 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 제공한다.

Description

이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치{SUBLIMATION PURIFICATION APPARATUS WITH TRAP FOR COLLECTING DEBRIS}

본 발명은 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기물 승화정제 시에 발생하는 이물질을 열적 트랩 및/또는 화학적 트랩으로 포집하여 진공 펌프의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상 표시장치는 정보처리장치에서 처리된 결과 데이터를 영상으로 표시하기 위한 장치로서, 대표적으로 유기광발생장치(OLED) 등을 들수 있다.

유기광발생장치는 자체 발광하는 유기 발광물질을 이용하여 영상을 표시한다.

유기광발생장치의 특성은 유기 발광층을 이루는 유기물의 순도와 밀접한 연관성을 갖게 되며, 유기물의 순도가 낮을 경우 원하는 색의 광을 발생하기 어려워 영상의 표시품질이 크게 감소된다.

따라서, 유기 EL이나 OLED 패널 제조공정에서는 유기물 승화정제장치를 이용하여 소자의 발광층 또는 수송층의 형성에 사용되는 유기물 재료의 불순물을 제거한다.

이러한 유기물 승화정제장치를 사용하면 유기물 재료를 가열 및 승화시켜서 불순물을 분리하고 고순도의 정제품을 얻을 수 있다.

보통 유기물 승화정제장치는 정제대상물로부터 유기물을 승화시켜 포집하는 정제 유니트, 정제 유니트의 일측에 구비되어 선택적으로 정제 유니트 내부의 진공상태를 조절하는 진공 유니트, 승화된 유기물이 특정영역으로 이동하지 않도록 차단하는 트랩 유니트 등을 포함한다.

상기 정제 유니트는 내부에 정제대상물이 놓여지고 이것을 고열로 가열함에 따라 정제대상물에서 유기물이 승화되며 승화된 유기물이 이동하여 포집되도록 하는 부분으로서, 이러한 정제 유니트에는 별도의 히팅 수단이 구비되어 내부의 온도를 조절하며 정제대상물에 포함된 유기물을 승화시킨다.

상기 진공 유니트는 정제 유니트의 일측과 통해 있으며 내부의 진공상태를 조절하는 부분으로서, 별도의 진공펌프를 구비하여 정제 유니트의 내부를 고진공 상태로 조절한다.

상기 트랩 유니트는 정제 유니트에서 승화된 유기물이나 불순물 등이 진공펌프로 침투하지 못하도록 차단하는 부분으로서, 자유이동을 하는 기체상태의 유기물이나 불순물 등을 차단한다.

현재의 유기물 승화정제장치는 LN2를 사용한 냉기 트랩 또는 물리적 차단막 트랩을 사용하고 있다.

첫번째 방식은 트랩 효율은 좋으나 LN2라는 고가의 가스를 사용하는 단점 및 지속적으로 냉매를 충진해야 하고, 초저온의 냉매가 누출되는 경우 큰 사고가 발생하기 때문에 안전상의 문제로 특별히 관리해야 하는 문제점이 있다.

두번째 방식은 간단한 차단막으로 비용은 저렴하나 트랩 효과가 현저히 떨어지는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2014-0101621호 공개특허공보 제10-2017-0136374호 공개특허공보 제10-2020-0068809호 등록특허공보 제10-1299112호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가격이 저렴한 에어로부터 냉기와 열기를 분리한 후에 이렇게 얻은 냉기를 이용하여 이물질을 포집하는 열적 트랩 및/또는 화학적 흡착제를 이용하여 이물질을 포집하는 화학적 트랩을 조합한 새로운 형태의 승화정제장치를 구현함으로써, 트랩 효율을 향상시킬 수 있고 안전성 측면에서도 우수하며 경제적으로 설비를 운용할 수 있는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 다음과 같은 특징이 있다.

일 예로서, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트를 포함하며, 상기 트랩 유니트는 정제 유니트측과 통하는 입구와 진공 펌프측과 통하는 출구를 갖춘 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 쿨 에어가 흐르는 배관을 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 쿨링 카트리지와, 상기 쿨링 카트리지의 배관으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기를 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 트랩 유니트의 쿨링 카트리지는 진공 챔버의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 배치되어 단계별로 이물질을 포집하는 복수 개로 이루어질 수 있다.

이러한 트랩 유니트의 쿨링 카트리지의 상판과 하판에는 다수 개의 펌핑 홀이 형성될 수 있으며, 이때의 각각의 쿨링 카트리지에 형성되는 펌핑 홀은 위아래로 나란하게 형성되거나 위아래로 서로 어긋나게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 진공 챔버의 양측 내벽에는 쿨링 카트리지의 수납 및 인출 시 안내를 위한 가이드 레일이 형성될 수 있고, 상기 진공 챔버의 출구에는 진공 펌프측으로 이물질이 유입되는 것을 막아주는 배플판이 설치될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 진공 펌프는 진공 챔버의 아래쪽에 다이렉트로 연결 설치되거나, 또는 진공 챔버의 측면쪽에 서브 챔버를 매개로 하여 나란하게 연결 설치될 수 있다.

다른 예로서, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트를 포함하며, 상기 트랩 유니트는 정제 유니트측과 통하는 입구와 진공 펌프측과 통하는 출구를 갖춘 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 화학적 흡착을 위한 흡착제를 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 흡착제 카트리지를 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 트랩 유니트의 흡착제 카트리지는 진공 챔버의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 배치되어 단계별로 이물질을 포집하는 복수 개로 이루어질 수 있다.

이러한 각각의 흡착제 카트리지에 충전되는 흡착제는 서로 다른 종류의 흡착제로 각각 채워지거나, 한 종류 또는 여러 종류의 흡착제가 혼합되어 각각 채워질 수 있다.

이때의 흡착제 카트리지에 충전되는 흡착제는 산성백토, 실리카 겔, 알루미나, 차콜, 셀라이트, 바다 모래, 활성탄, 플로리실, 마그네슘설페이트 등을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 진공 챔버의 양측 내벽에는 흡착제 카트리지의 수납 및 인출 시 안내를 위한 가이드 레일이 형성될 수 있고, 상기 진공 챔버의 출구에는 진공 펌프측으로 이물질이 유입되는 것을 막아주는 배플판이 설치될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 진공 펌프는 진공 챔버의 아래쪽에 다이렉트로 연결 설치되거나, 또는 진공 챔버의 측면쪽에 서브 챔버를 매개로 하여 나란하게 연결 설치될 수 있다.

또 다른 예로서, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트와, 상기 정제 유니트 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트를 포함하며, 상기 트랩 유니트는 정제 유니트측과 통하는 입구와 진공 펌프측과 통하는 출구를 갖춘 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 쿨 에어가 흐르는 배관을 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 쿨링 카트리지와, 상기 쿨링 카트리지의 배관으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기와, 상기 진공 챔버의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 화학적 흡착을 위한 흡착제를 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 흡착제 카트리지를 포함하는 것이 특징이다.

본 발명에서 제공하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 가격이 저렴한 에어를 사용하여 N2 가스와 같은 성능을 얻을 수 있기 때문에 트랩 효율을 향상시킬 수 있고, 물리적 차단막 정도의 저가로 제작이 가능하여 장치 제작 및 운용과 관련한 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 설비 운전 온도를 저온 상태로 조절할 수 있으므로 트랩 효율이 좋은 약저온 상태로 세팅하여 운용할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 초저온의 냉매 누출과 같은 문제점을 완전히 배제할 수 있는 등 설비 운용의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 화학제 트랩의 경우 가격이 저렴한 흡착제를 사용할 수 있는 등 설비 운용과 관련한 비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 카트리지 타입으로 이루어져 있어서 설치는 물론 유지보수 및 관리가 용이한 효과가 있다.

여섯째, 챔버 구조가 간단하고 설치 장소에 따라 진공 펌프의 위치를 선택적으로 조립하여 작동시킬 수 있는 등 설비 레이아웃 설계에 유리할 뿐만 아니라 고객사의 다양한 요구에 적극 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 나타내는 사시도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 나타내는 사시도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 화학적 트랩을 나타내는 사시도
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 화학적 트랩을 나타내는 단면도
도 11과 도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 진공 펌프의 위치를 변경한 예를 나타내는 사시도와 단면도
도 13과 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 진공 펌프의 위치를 변경한 예를 나타내는 사시도와 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치를 나타내는 사시도이다.

도 1과 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트(10)를 포함한다.

상기 정제 유니트(10)는 설비 프레임(26) 상에 설치되는 터널형의 챔버를 포함하며, 이러한 정제 유니트(10)의 챔버 내부에는 유기물이 들어 있는 쿼츠(미도시)가 배치된다.

이에 따라, 챔버 내부에서 열에 의해 승화된 유기물은 쿼츠에 부착되고, 챔버에서 쿼츠를 인출한 후, 커츠에 붙은 승화된 유기물을 취하면 고순도의 정제된 유기물을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 정제 유니트(10) 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트(11)를 포함한다.

상기 히터 유니트(11)는 정제 유니트(10)의 챔버 내부에 설치되며, 쿼츠에 들어 있는 유기물을 단계별로 가열하는 역할, 즉 각 존(Zone) 마다 온도를 달리하여 가열하는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 히터 유니트(11)의 가동 시에 각 존에 배치되는 유기물은 단계별로 포집될 수 있게 된다.

또한, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 정제 유니트(10) 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프(12)를 포함한다.

상기 진공 펌프(12)는 정제 유니트(10)의 후단측에 연결되어, 예를 들면 정제 유니트(10)의 후단측에 설치되는 트랩 유니트(13)의 출구(15)에 연결되어, 정제 유니트(10)의 내부에 진공을 조성하는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 정제 유니트(10)의 내부에 진공이 조성되어 있는 상태에서 유기물을 정제할 수 있게 된다.

여기서, 상기 정제 유니트(10), 히터 유니트(11) 및 진공 펌프(12)는 일반적인 유기물 승화정제장치에 구비되는 정제 유니트, 히터 유니트 및 진공 펌프와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 이물질 포집을 위한 트랩 유니트(13)를 포함한다.

상기 트랩 유니트(13)는 유기물 승화 시에 발생하는 정제 이외의 불순물 등과 같은 이물질을 포집하는 수단으로서, 트랩 프레임(27) 상에 지지되면서 정제 유니트(10)의 후단측과 진공 펌프(12)의 흡입측 사이에 연결 설치되며, 유기물 승화 시에 발생하는 이물질이 진공 펌프(12)로 들어가는 것을 막아서 진공 펌프(12)를 보호하는 역할을 하게 된다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 열적 트랩을 이용하여 이물질을 포집하는 트랩 유니트(13)를 보여준다.

이를 위하여, 상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)를 포함한다.

상기 진공 챔버(16)는 이물질 포집을 위한 공간을 제공하는 수단으로서, 후면쪽의 입구(14)를 통해 정제 유니트(10)의 후단측과 연결됨과 더불어 저면쪽의 출구(15)를 통해 진공 펌프(12)의 흡입측과 연결된다.

이러한 진공 챔버(16)는 챔버 형상이 원형으로 이루어지는 동시에 전면에 있는 도어(28) 역시 원형으로 이루어져 있어서 공정 후 내부 크리닝을 손쉽게 할 수 있게 되고, 또 크리닝이 어려운 모서리 부분을 최소화할 수 있어 크리닝 작업을 용이하게 할 수 있게 된다.

그리고, 상기 진공 챔버(16)의 한쪽 측면에는 적어도 1개 이상의 개구부(29)가 형성되며, 이렇게 형성되는 개구부(29)를 통해 쿨링 카트리지(18)가 진공 챔버(16)의 내부로 수납되거나 진공 챔버(16)의 외부로 인출될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 진공 챔버(16)의 양측 내벽에는 수평의 가이드 레일(21)이 형성되며, 이렇게 형성되는 가이드 레일(21)은 쿨링 카트리지(18)의 수납 및 인출 시 이를 안내하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 트랩 유니트(13)는 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로 쿨링 카트리지(18)를 포함한다.

상기 쿨링 카트리지(18)는 내부에 배관(17)을 설치하기 위한 공간부를 갖는 사각 플레이트 형태로서, 공기 냉각기(19)에서 공급되는 쿨 에어가 흐르는 배관(17)을 가지면서 진공 챔버(16)측에 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치된다.

즉, 상기 쿨링 카트리지(18)는 진공 챔버(16)의 한쪽 측면에 형성되어 있는 개구부(29)를 통해 진공 챔버(18)의 내부에 슬라이드식으로 끼울 수 있거나 진공 챔버(18)의 내부에서 슬라이드식을 빼낼 수 있는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 쿨링 카트리지(18)는 진공 챔버(16)의 내부 용적, 즉 평단면적에 상응하는 면적을 갖는 크기로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 진공 펌프(12)측으로 향하는 공기의 흐름을 빈틈없이 전량 커버할 수 있게 된다.

이러한 쿨링 카트리지(18)는 적어도 1개 이상의 복수 개로 이루어질 수 있으며, 각각의 쿨링 카트리지(18)는 진공 챔버(16)의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 수평 배치되어 단계별로 이물질을 포집할 수 있게 된다.

예를 들면, 3개의 쿨링 카트리지(18)가 펌핑 라인을 따라 배치되는 경우, 가장 윗쪽에 배치되는 쿨링 카트리지(18)에서 1차 이물질을 포집할 수 있고, 아래쪽으로 순차 배치되는 각 쿨링 카트리지(18)에서 2차, 3차 차례로 이물질을 포집할 수 있으며, 이렇게 단계별로 이물질을 포집함에 따라 이물질 포집 효율을 높일 수 있게 된다.

그리고, 상기 쿨링 카트리지(18)의 상판과 하판에는 다수 개의 펌핑 홀(20)이 관통 형성되며, 이때의 펌핑 홀(20)은 진공 펌프(12)의 가동 시 챔버 입구측에서 챔버 출구측으로의 공기의 흐름을 가능하게 해주는 역할을 하게 된다.

이때, 각각의 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 펌핑 홀(20)은 위아래로 나란하게 형성되거나, 또는 위아래로 서로 어긋나게 형성될 수 있다.

일 예로서, 서로 상하 이웃하여 배치되는 쿨링 카트리지(18) 중에서 윗쪽 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 각 펌핑 홀(20)과 아래쪽 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 각 펌핑 홀(20)은 서로 동일한 수직선상을 따라 위치될 수 있으며, 이 경우 좀더 원활한 공기의 흐름을 확보하는데 유리하다.

다른 예로서, 서로 상하 이웃하여 배치되는 쿨링 카트리지(18) 중에서 윗쪽 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 각 펌핑 홀(20)과 아래쪽 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 각 펌핑 홀(20)은 서로 다른 수직선상을 따라 위치될 수 있으며, 즉 서로 어긋나게 위치될 수 있으며, 이 경우 공기의 흐름이 지그재그 형태를 보이면서 공기 중의 이물질을 상대적으로 좀더 많이 포집할 수 있게 되고, 이물질이 바로 진공 펌프가 있는 아래쪽으로 떨어지는 것을 막을 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 쿨링 카트리지(18)의 전면에는 손잡이(30)가 형성되며, 이때의 손잡이(30)는 쿨링 카트리지 교체나 보수 시 작업자가 쿨링 카트리지(18)를 꺼내거나 넣을 때 이용될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 각각의 쿨링 카트리지(18)에 설치되는 배관(17)은 마치 보일러 배관처럼 지그재그 형태로 배치될 수 있으며, 이러한 각 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)의 양쪽 끝 부분은 쿨링 카트리지(18)의 전면으로 인출되고, 이렇게 인출된 배관(17)의 끝 부분들이 연결 배관(31)에 의해 연결되므로서, 하나의 쿨링 카트리지(18), 예를 들면 가장 아래쪽의 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 공급되는 찬 공기는 가장 윗쪽의 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)까지 차례로 경유한 후에 외부로 배출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 진공 챔버(16)의 측면부 아래쪽에는 착탈 가능한 커버(32)가 설치되며, 이렇게 설치되는 커버(32)는 각각의 쿨링 카트리지(18)에 속해 있는 연결 배관(31)은 물론 공기 냉각기(19) 등을 마감하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 트랩 유니트(13)는 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기(19)를 포함한다.

상기 공기 냉각기(19)는 쿨링 카트리지(18)에 열적 냉기를 발생시키는 수단으로서, 진공 챔버(16)의 외부에서 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)측에 연결되어 포집 능력을 향상시키는 열적 변화를 일으키는 구성으로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 상기 공기 냉각기(19)는 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)에 연결되어 있는 연결 배관(31)에 연결 설치되어 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 초저온의 공기나 저온의 공기(예컨대, 약 -7℃ 정도의 찬 공기)를 공급할 수 있게 된다.

이러한 공기 냉각기(19)로는 -46℃까지의 찬 공기를 만들 수 있는 보텍스 튜브(Vortex tube)를 적용할 수 있다.

여기서, 상기 보텍스 튜브는 보통의 압축공기(Compressed Air:3-10kg/㎠)가 공급되면 전기나 어떤 약품도 필요없이 스스로 냉, 온 두 가지 공기 기류로 분리해내는 냉각장치로서, 압축공기가 입구(19a)를 통해 보텍스 튜브로 공급되면 일차적으로 보텍스(와류)회전실에 투입되어 1,000,000RPM으로 초고속 회전을 하게 되고, 이 회전공기(1차 보텍스)는 온기 출구 쪽으로 향하다가 일부는 조절 밸브에 의해 온기 출구(19b)로 배출(30℃~90℃)되며, 나머지 공기는 조절 밸브에서 회송되어 2차 보텍스를 형성하면서 냉기 출구(19c) 쪽으로 나가게 되는데, 이때 2차 보텍스의 흐름은 1차 보텍스의 흐름의 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 지역을 통과하면서 열량을 잃고 냉기 출구 쪽으로 향하게 되고, 이러한 찬 공기는 냉기 출구와 연결되어 있는 연결 배관(31)를 거쳐 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 공급될 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기 냉각기(19)에서 제공되는 냉기 라인의 길이 및 두께와 패턴, 그리고 펌핑 홀의 사이즈와 위치를 조절함으로써 쿨링 카트리지(18)측으로 제공되는 찬 공기를 조절할 수 있고, 결국 설비의 운전상태, 이물질 발생량 등에 따라 이물질 포집 정도를 적절히 조절할 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 공기 냉각기(19)에서 만들어진 찬 공기가 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 공급되면, 쿨링 카트리지(18)의 상판과 하판은 배관(17)을 따라 흐르는 찬 공기에 의해 냉각되고, 이 상태에서 진공 챔버(16)의 내부를 흐르는 공기가 쿨링 카트리지(18)의 상판과 하판에 부딪히게 되면, 이때의 공기 속의 이물질은 상대적으로 차갑게 냉각되어 있는 상판과 하판에 붙게 되며, 결국 쿨링 카트리지(18) 상에 이물질이 포집될 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 진공 챔버(16)의 출구(15)에는 진공 펌프측으로 이물질이 유입되는 것을 막아주는 배플판(22)이 설치된다.

상기 배플판(22)은 원판과 이 원판의 저면에 형성되는 다수 개의 다리를 조합한 형태로 이루어지게 되며, 이러한 배플판(22)은 다리를 이용하여 진공 챔버(16)의 바닥에 지지되는 구조로 설치되면서 진공 펌프(12)의 흡입측 바로 위를 가로 막고 있는 원판을 이용하여 진공 펌프(12)측으로 이물질 등이 떨어지는 것을 차단할 수 있게 된다.

이에 따라, 간혹 쿨링 카트리지(18)를 빠져 나온 이물질은 물론 공정 및 유지 보수 시에 떨어지는 파티클, 액체 등은 배플판(22)에 의해 가로 막혀 진공 펌프(12)측으로 침투되지 못하게 되고, 결국 이물질 침투로부터 진공 펌프(12)를 보호할 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 진공 챔버(16)의 바닥면에는 진공 펌프(12)의 흡입구와 통하는 홀 주변에 바닥면에서 일정높이 돌출되는 턱을 형성하여 진공 펌프 바닥에 떨어진 이물질이 턱에 가로막혀서 진공 펌프(12)측으로 들어가는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치에서 열적 트랩을 나타내는 단면도이다.

도 7 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 여기서는 흡착제 트랩을 이용하여 이물질을 포집하는 트랩 유니트(13)를 보여준다.

이를 위하여, 상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)를 포함한다.

상기 진공 챔버(16)는 이물질 포집을 위한 공간을 제공하는 수단으로서, 후면쪽의 입구(14)를 통해 정제 유니트(10)의 후단측과 연결됨과 더불어 저면쪽의 출구(15)를 통해 진공 펌프(12)의 흡입측과 연결된다.

이러한 진공 챔버(16)는 챔버 형상이 원형으로 이루어지는 동시에 전면에 있는 도어(28) 역시 원형으로 이루어져 있어서 공정 후 내부 크리닝을 손쉽게 할 수 있게 되고, 또 크리닝이 어려운 모서리 부분을 최소화할 수 있어 크리닝 작업을 용이하게 할 수 있게 된다.

그리고, 상기 진공 챔버(16)의 한쪽 측면에는 적어도 1개 이상의 개구부(29)가 형성되며, 이렇게 형성되는 개구부(29)를 통해 흡착제 카트리지(25)가 진공 챔버(16)의 내부로 수납되거나 진공 챔버(16)의 외부로 인출될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 진공 챔버(16)의 양측 내벽에는 수평의 가이드 레일(21)이 형성되며, 이렇게 형성되는 가이드 레일(21)은 흡착제 카트리지(25)의 수납 및 인출 시 이를 안내하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 트랩 유니트(13)는 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로 흡착제 카트리지(25)를 포함한다.

상기 흡착제 카트리지(25)는 내측에 흡착제(24)를 담을 수 있는 공간부를 갖는 사각의 매쉬망 케이스 형태로서, 예를 들면 미세 틈이 있는 메쉬망을 사각형으로 구성하여 내부에 흡착제를 충전한 마이크로 매쉬 형태로서, 일정량의 흡착제(24)를 저장한 상태에서 진공 챔버(16)측에 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치된다.

즉, 상기 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 한쪽 측면에 형성되어 있는 개구부(29)를 통해 진공 챔버(18)의 내부에 슬라이드식으로 끼울 수 있거나 진공 챔버(18)의 내부에서 슬라이드식을 빼낼 수 있는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 내부 용적, 즉 평단면적에 상응하는 면적을 갖는 크기로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 진공 펌프(12)측으로 향하는 공기의 흐름을 빈틈없이 전량 커버할 수 있게 된다.

이러한 흡착제 카트리지(25)는 적어도 1개 이상의 복수 개로 이루어질 수 있으며, 각각의 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 수평 배치되어 단계별로 이물질을 포집할 수 있게 된다.

예를 들면, 3개의 흡착제 카트리지(25)가 펌핑 라인을 따라 배치되는 경우, 가장 윗쪽에 배치되는 흡착제 카트리지(25)에서 1차 이물질을 포집할 수 있고, 아래쪽으로 순차 배치되는 각 흡착제 카트리지(25)에서 2차, 3차 차례로 이물질을 포집할 수 있으며, 이렇게 단계별로 이물질을 포집함에 따라 이물질 포집 효율을 높일 수 있게 된다.

특히, 상기 각각의 흡착제 카트리지(25)에 충전되는 흡착제(24)는 서로 다른 종류의 흡착제로 각각 채워질 수 있거나, 한 종류 또는 여러 종류의 흡착제가 혼합되어 각각 채워질 수 있는 등 다양한 조합의 흡착제(24)가 다양한 배치구조로 채워질 수 있다.

일 예로서, 각각의 흡착제 카트리지(25)에는 각각 같은 종류의 한 종류씩의 흡착제(24)가 채워질 수 있고, 또는 각각의 흡착제 카트리지(25)에는 각각 다른 종류의 한 종류씩의 흡착제(24)가 채워질 수 있다.

다른 예로서, 각각의 흡착제 카트리지(25) 중에서 하나의 흡착제 카트리지(25)에는 두 종류의 흡착제(24)가 함께 채워질 수 있고, 나머지의 흡착제 카트리지(25)의 각각에는 세 종류의 흡착제(24)가 함께 채워질 수 있다.

이렇게 여러 단의 흡착제 카트리지(25)에 다양한 조합의 흡착제(24)가 채워지게 되고, 또 공기가 각 단의 흡착제 카트리지(25)를 순차적으로 거치도록 함으로써, 유기물 승화 시에 발생되는 다양한 종류의 불순물, 이물질 등을 효과적으로 흡착 제거할 수 있게 된다.

이때, 상기 흡착제 카트리지(25)에 충전되는 흡착제(24)로는 산성백토(여과 역할), 실리카 겔(유기화합물 흡착 역할), 알루미나(여과 역할), 차콜(유기화합물 흡착 역할), 셀라이트(여과 역할), 바다 모래(여과 역할), 활성탄, 플로리실, 마그네슘설페이트 등이 사용될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 흡착제 카트리지(25)의 전면에는 손잡이(30)가 형성되며, 이때의 손잡이(30)는 흡착제 카트리지 교체나 보수 시 작업자가 흡착제 카트리지(18)를 꺼내거나 넣을 때 이용될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 진공 펌프(12) 의 가동 시 진공 챔버(16)의 내부에 공기의 흐름이 조성되면, 진공 챔버(16)의 내부를 흐르는 공기가 흡착제 카트리지(25)의 충전되어 있는 흡착제(24)를 거치게 되고, 이때의 공기 속의 이물질은 흡착제(24)에 흡착되므로서, 결국 흡착제 카트리지(25) 상에 이물질이 포집될 수 있게 된다.

한편, 상기 흡착제 카트리지(25)를 적용한 유기물 승화정제장치의 트랩 유니트(13)의 경우, 진공 챔버(16)의 입구측에서 진공 펌프(12)의 흡입측으로 우회하는 바이패스 펌핑 라인(33)을 포함할 수 있으며, 이때의 공기는 흡착제 카트리지(25)를 거치지 않고 바이패스 펌핑 라인(33)을 거쳐 곧바로 진공 펌프(12)측으로 흐를 수 있게 된다.

즉, 화학적 흡착제는 펌핑 컨덕턴스가 낮아 펌핑 속도가 늦기 때문에 공정 전(前) 펌핑 시간을 줄이기 위해 바이패스 펌핑 라인(33)을 활용할 수 있다.

여기서, 상기 바이패스 펌핑 라인(33)에는 컨트롤러(미도시)에 의해 개폐 제어되는 솔레노이드 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 본 발명에서 제공하는 유기물 승화정제장치는 진공 챔버(16)의 내부에 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)를 함께 설치하여 이물질을 포집하는, 즉 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)를 함께 사용하여 이물질을 포집하는 예를 포함한다.

이를 위하여, 상기 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치는 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트(10)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트(11)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프(12)와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트(13)를 포함하며,

여기서, 상기 정제 유니트(10), 히터 유니트(11), 진공 펌프(12)는 위에서 설명한 예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)를 포함한다.

이러한 진공 챔버(16)도 위에서 설명한 예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

특히, 상기 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 포집하는 수단으로서, 쿨 에어가 흐르는 배관(17)을 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 쿨링 카트리지(18) 및 화학적 흡착을 위한 흡착제(24)를 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 흡착제 카트리지(25)가 구비된다.

상기 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 한쪽 측면에 형성되어 있는 개구부(29)를 통해 진공 챔버(18)의 내부에 슬라이드식으로 끼울 수 있거나 진공 챔버(18)의 내부에서 슬라이드식을 빼낼 수 있는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 내부 용적, 즉 평단면적에 상응하는 면적을 갖는 크기로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 진공 펌프(12)측으로 향하는 공기의 흐름을 빈틈없이 전량 커버할 수 있게 된다.

이러한 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)는 적어도 1개 이상의 복수 개로 이루어질 수 있으며, 각각의 상기 쿨링 카트리지(18)와 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 수평 배치되어 단계별로 이물질을 포집할 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기(19)가 구비되며, 이때의 공기 냉각기(19)는 위에서 설명한 예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 설치 장소에 따라 진공 펌프(12)의 위치를 진공 챔버(16)측에 선택적으로 조립하여 사용할 수 있다.

일 예로서, 상기 진공 펌프(12)는 진공 챔버(16)의 아래쪽에 다이렉트로 직접 연결되는 구조로 설치될 수 있다.

다른 예로서, 도 11 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 진공 펌프(12)는 진공 챔버(16)의 측면쪽에 서브 챔버(23)를 매개로 하여 나란하게 연결되는 구조로 설치될 수 있다.

이렇게 진공 펌프(12)의 위치를 현장 여건, 설치 조건, 고객사 요구, 공간 활용도 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있으므로, 유기물 승화정제장치의 전체적인 레이아웃과 관련한 설계 자유도를 높일 수 있고, 설비 운용이나 유지보수 및 관리 등과 관련한 효율성을 한층 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 가격이 저렴한 에어로부터 냉기와 열기를 분리하고, 이때의 냉기로 쿨링 카트리지를 냉각시켜서 쿨링 카트리지를 통해 이물질을 포집하거나, 및/또는 흡착제를 이용하여 흡착제 카트리지로 이물질을 포집하는 새로운 유기물 승화정제장치를 제공함으로써, 트랩 효율을 향상시킬 수 있고 안전성 측면에서도 우수할 뿐만 아니라 경제적으로 설비를 운용할 수 있다.

10 : 정제 유니트
11 : 히터 유니트
12 : 진공 펌프
13 : 트랩 유니트
14 : 입구
15 : 출구
16 : 진공 챔버
17 : 배관
18 : 쿨링 카트리지
19 : 공기 냉각기
20 : 펌핑 홀
21 : 가이드 레일
22 : 배플판
23 : 서브 챔버
24 : 흡착제
25 : 흡착제 카트리지
26 : 설비 프레임
27 : 트랩 프레임
28 : 도어
29 : 개구부
30 : 손잡이
31 : 연결 배관
32 : 커버
33 : 바이패스 펌핑 라인

Claims (15)

1. 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트(10)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트(11)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프(12)와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트(13)를 포함하며,
   상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)와, 상기 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 쿨 에어가 흐르는 배관(17)을 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 쿨링 카트리지(18)와, 상기 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 트랩 유니트(19)의 쿨링 카트리지(18)는 진공 챔버(16)의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 배치되어 단계별로 이물질을 포집하는 복수 개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 트랩 유니트(19)의 쿨링 카트리지(18)의 상판과 하판에는 다수 개의 펌핑 홀(20)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 각각의 쿨링 카트리지(18)에 형성되는 펌핑 홀(20)은 위아래로 나란하게 형성되거나 위아래로 서로 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 진공 챔버(16)의 양측 내벽에는 쿨링 카트리지(18)의 수납 및 인출 시 안내를 위한 가이드 레일(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 진공 챔버(16)의 출구(15)에는 진공 펌프측으로 이물질이 유입되는 것을 막아주는 배플판(22)이 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 진공 펌프(12)는 진공 챔버(16)의 아래쪽에 다이렉트로 연결 설치되거나, 또는 진공 챔버(16)의 측면쪽에 서브 챔버(23)를 매개로 하여 나란하게 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
8. 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트(10)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트(11)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프(12)와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트(13)를 포함하며,
   상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)와, 상기 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 화학적 흡착을 위한 흡착제(24)를 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 흡착제 카트리지(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 트랩 유니트(19)의 흡착제 카트리지(25)는 진공 챔버(16)의 내부에 펌핑 라인을 따라가면서 서로 평행하게 다단식(多段式)으로 배치되어 단계별로 이물질을 포집하는 복수 개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 각각의 흡착제 카트리지(25)에 충전되는 흡착제(24)는 서로 다른 종류의 흡착제로 각각 채워지거나, 한 종류 또는 여러 종류의 흡착제가 혼합되어 각각 채워지는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
    
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 흡착제 카트리지(25)에 충전되는 흡착제(24)는 산성백토, 실리카 겔, 알루미나, 차콜, 셀라이트, 바다 모래, 활성탄, 플로리실, 마그네슘설페이트 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
    
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 진공 챔버(16)의 양측 내벽에는 흡착제 카트리지(25)의 수납 및 인출 시 안내를 위한 가이드 레일(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
    
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 진공 챔버(16)의 출구(15)에는 진공 펌프측으로 이물질이 유입되는 것을 막아주는 배플판(22)이 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
    
14. 청구항 8에 있어서,
    상기 진공 펌프(12)는 진공 챔버(16)의 아래쪽에 다이렉트로 연결 설치되거나, 또는 진공 챔버(16)의 측면쪽에 서브 챔버(23)를 매개로 하여 나란하게 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.
    
15. 승화된 유기물의 포집을 위한 정제 유니트(10)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 유기물을 가열하기 위한 히터 유니트(11)와, 상기 정제 유니트(10) 내의 진공 조성을 위한 진공 펌프(12)와, 이물질 포집을 위한 트랩 유니트(13)를 포함하며,
    상기 트랩 유니트(13)는 정제 유니트측과 통하는 입구(14)와 진공 펌프측과 통하는 출구(15)를 갖춘 진공 챔버(16)와, 상기 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 쿨 에어가 흐르는 배관(17)을 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 쿨링 카트리지(18)와, 상기 쿨링 카트리지(18)의 배관(17)으로 쿨 에어를 공급하는 공기 냉각기(19)와, 상기 진공 챔버(16)의 내부에 설치되어 이물질을 흡착하는 수단으로서, 화학적 흡착을 위한 흡착제(24)를 가지면서 서랍식으로 수납 및 인출이 가능한 구조로 설치되는 흡착제 카트리지(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 포집용 트랩을 갖춘 유기물 승화정제장치.

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