KR910005982B1 - 초미세소적 부유공기의 제조방법 및 실내 청정방법 - Google Patents

초미세소적 부유공기의 제조방법 및 실내 청정방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

초미세소적 부유공기의 제조방법 및 실내 청정방법
제1도는 본 발명을 구현하기 위한 분무기의 종단면도.
제2도는 제1도에 도시된 분무기의 중간 부분에 대한 횡단면도.
제3도는 습분입자를 제거하기 위한 사이클론의 단면 개요도.
제4도는 본 발명을 구현하기 위한 분무기의 다른 일예를 도시한 종단면도.
제5도는 제4도의 상부에 대한 횡단면도.
제6도는 제4도의 중간부분에 대한 횡단면도.
제7도는 실제의 반도체 제조공정에 적용된 청정시스템에 대한 개요도.
제8도는 분무기의 후부에 연결된 열교환기에 대한 종단면도.
제9도는 열교환기의 상부에 대한 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 분무기 2 : 물분사파이프
3 : 노즐 4 : 공기입구
5 : 공기출구 6 : 사이클론
40 : 분무기 41 : 원통형 분무실
43 : 출구파이프 44 : 물분사파이프
45 : 물분사노즐 47 : 증발관
48 : 여과기 51 : 원추형 바닥부
100 : 열교환기 101 : 용기
105 : 수직 공기 방출관 111a, 111b : 물분사노즐
112' : 방출관
본 발명은 물을 미세하게 분무시킨 미스트(mist) 입자 또는 미세소적(micro-droplet)이 단위 입방 피트(ft3)의 공기에 2,000,000이상, 바람직하게는 5,000,000, 더욱 바람직하기는 10,000,000 이상 부유되는 초미립 미스트 입자 또는 미세소적의 부유공기를 제조하는 방법과, 상기 초미세 미스트 입자의 부유공기를 이용하여 실내로 청정하는 방법에 관한 것이다.
병원, 제약회사, 식품공장, 냉동식품 저장실, 연구실, 실험실 등에는 먼지와 미생물이 없는 청정공기가 요구된다. 이와 관련하여, 종래에는 에어필터(air filter)를 통하여 청정공기를 보내거나 또는 방의 입구에 에어커턴(air curtain)을 설치하고 있었다. 그러나 이들 방법은 샤우어실(air shower room)을 조합하여도 만족할 만한 수준의 청정공기를 얻는데 어려움이 있다.
따라서, 현재 박테리아 및 바이러스 뿐 아니라 0.5 미크론 이하의 작은 먼지입자의 개입은 배제할 수 있도록 보다 엄격한 제어가 필요한 LSI 및 VLSI 제조공장, 생약 제조회사, 외과 수술실, 정밀기계 - 세척공장, 살균식품 제조공장, 냉동저장실 등에 공업적 규모의 초청정 공기 또는 가스를 공급하기란 거의 불가능하다고 생각된다.
이러한 상황하에서의 본 발명은 냉동저장실, 수술실, 제조공장 등 여러 산업분야에서 고도의 청정도를 성취하기 위한 방법이 강력하게 요구됨에 따라 이에 부응하여 고려된 것이다.
공기중에 부유된 수분입자의 흡착성 공기 청정현상에 대한 집중적인 연구결과, 단위 입방 피트(ft3)당 2,000,000 입자, 바람직하게는 5,000,000 입자, 더욱 바람직하게는 10,000,000 입자의 비율로 보다 미세하게 분무된 습윤입자 또는 실질적으로 0.5미크론 이하의 미세소적을 함유하는 공기를 이용함으로써 미스트 입자의 흡착효과에 의해 공기중의 미세한 먼지입자는 물론, 박테리아, 곰팡이균, 포자, 바이러스도 제거될 수 있음이 밝혀졌다. 예기치 못한 것으로서, 상기와 같이 미세하게 분무된 미세소적이 부유하는 가스분위기는 습분입자(moisture particle)의 존재에도 불구하고 그들이 초미세소적(uitra-fine micro-droplet) 현상으로 존재하는 한, 상기 분위기중의 물체를 습하게 하지 않고 청정 효과를 나타낼 수 있음도 밝혀졌다. 더욱 연구한 결과, 초미세 미스트 입자 또는 미세소적을 부유한 가스 분위기에 보통의 가스를 통과 시킴으로써 초청정 상태로 세정되어 이러한 가스의 공급을 필요로 하는 실내, 특수한 공간 및 기타의 장소로 상기 초청정 가스를 직접 공급할 수 있게 되었다.
본 발명에 따라, 초미세 미스트입자 또는 미세소적을 부유하는 공기의 제조에 있어서, 직경이 0.2-8mm, 바람직하기는 0.5-3mm인 다수의 노즐을 물분사파이프로부터 0.3-5.5kg/㎠, 바람직하기는 0.5-2.5kg/㎠ 의 압력으로 분무실에 물을 분사하는 단계와, 상기 분사된 물을 상기 노즐로부터 10-150cm 거리에 위치한 벽에 충돌시켜 초미세 미스트 입자 또는 미세소적을 만드는 단계 및, 공기를 상기 분무실에 퉁과시켜 입도가 0.5 미트론 또는 그 이하인 초미세소적을 단위 평방 피트당 2,000,00 이상, 바람직하기는 5,000,000 이상, 더욱 바람직하기는 10,000,000 이상 포함되게 하는 단계를 필수적으로 구성하는 방법과 상기 미스트 부유공기를 순환시켜 실내를 청정하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따라, 예를 들어 직경 0.2-8mm, 바람직하기는 0.5-3mm의 노즐이 30-1500개 포함된 물분사파이프가 분무기에 구비되어 있다. 고압수가 상기 물분사파이프에 공급되어 0.3-55kg/㎠, 바람직하기는 0.5-2.5kg/㎠의 압력(게이지 압력)으로 노즐을 통해 분사되며 각 노즐을 통해 1-3l/분의 속도로 분출한다. 분사된 물은 노즐로부터 10-150cm 거리에 위치한 벽에 충돌하여 초미세소적으로 분무되고, 동시에 15-50m/초의 속도와 3-3000㎥/분의 유량의 공기가 분무실에 공급되어 직경 0.5 미크론 이하의 초미세소적이 단위 입방 피트(ft3)당 2,000,000개 이상, 바람직하기는 5,000,000개 이상, 더욱 바람직하기는 10,000,000개 이상 포함된다.
본 발명의 방법을 실기하기에 적절한 장치의 몇가지 예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선 제1도는 본 발명을 실시하는 데에 필요한 가장 기본적인 형의 분무기를 도시한 것이다. 분무기(1)는 그 분무실의 마주보는 내벽 표면에 그리고 그 표면을 따라 뻗어 있는 물분사파이프(2)를 구비하고 있으며, 각각은 바람직하게도 마주보는 분사파이프의 노즐에 대해 엇갈린 위치에 다수의 노즐(3)을 구비하고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 각각의 물분사파이프는 직경이 0.2-8mm, 바람직하기는 0.5-3mm의 노즐을 30-500개 정도 구비하여 노즐로부터 10-150cm 거리에 위치한 반대쪽 내벽표면을 향하여 0.3-0.5kg/㎠, 바람직하기는 0.5-2.5kg/㎠의 압력(게이지 압력)으로 물을 분사한다.
상기 분사된 물을 반대쪽 내벽표면에 충돌하여 초미세소적으로 분무됨으로써 분무기(1)는 상기 초미세 습분입자로 채워지게 된다. 다른 한편, 공기입구(4)를 통하여 15-50m/초의 속도와 3-3000㎥/분의 유량의 공기를 분무기(1)에 송풍하여 공기가 공기(5)를 통하여 분무실을 떠나기 전에 단위 입방 피트당 2,000,000 이상, 바람직하기는 5,000,000 이상, 더욱 바람직하기는 10,000,000 이상의 초미세소적(ultra-fine micro-droplet)을 포함시킨다. 공기에 포함될 수 있는 큰 소적을 합목적적으로 제거하기 위해, 공기출구(5)를 나온 공기를 사이클론의 접선입구(7)를 통해 사이클론의(6)에 공급한다. 초미세 미스트(mist)입자를 포함하는 공기는 사이클론으로부터 송기관(8)을 통해 청정을 요하는 실내로 순환된 다음, 제순환을 위해 분무기로 회수된다.
제4도에서 제9도는 다른 실시예로 초미세소적 또는 미스트 입자 부유 공기를 보다 효율적으로 제조하기 위해 온도 조절기를 구비하고 있는 분무기를 도시한 것이다.
이 경우, 분무기(40)는 그 원통형 분무기(41)의 내표면 상에 그 표면을 따라 나선형으로 배치된 냉각기의 증발관(47)를 구비하고 있다. 상기 증발관(47)은 물분사노즐(45)에 대해 약간 또는 완전히 엇갈린 지점에 위치해도 좋다. 물분사노즐(45)은 각각의 노즐로부터 마주보는 증발관(47)에 수직으로 물이 분사되도록 배치되어 있다. 물분사파이프(44)는 직경 0.2-8mm, 바람직하기는 0.5-3mm의 노즐이 30-1500개 구비되어 있어 각 노즐을 통해 0.3-5.5kg/㎠, 바람직하기는 0.5-2.5kg/㎠의 압력수를 1-3ℓ/분의 유량으로 분사한다. 노즐은 반대쪽 벽표면에는 10-150cm 거리에 위치한다. 분무기는 그 원추형 바닥부(51)에 연속하여 여과기(48), 물탱크(49) 및 펌프(50)를 구비하고 있다. 따라서, 냉각수가 화살표 B방향으로 즉, 순환파이프(46), 물분사파이프(44), 원통형 분무실(41), 원추형바닥부(51), 여과기(51), 수탱크(49) 및 펌프(50)를 순서대로 계속 순환한다. 냉각제, 특히, 고온 냉각제(1∼ -5℃)가 증발 파이프(47)를 통해 화살표 C방향으로 순환한다. 공기가 공기입구(42)를 통해 화살표 A방향으로 분무기에 공급되어 냉각과 동시에 미세소적을 픽업(pick up)하여 목적하는 미스트 함유 공기를 형성하고, 이는 출구파이프(43)를 통해 방출하여 소기의 목적에 제공된다. .0.3-5.5kg/㎠, 바람직하기는 0.5-2.5kg/㎠(게이지 압력)의 압력으로 물분사파이프(44)의 노즐(45)로부터 물이 분사되어 냉각기의 증발관(47) 및/또는 노즐로부터 10-150cm 거리에 위치한 원통형 분무실(41)의 측벽에 충돌하면, 이는 초미세소적으로 분무 및 냉각된다(증발관(47)에 충돌한 물줄기는 파이프(47)를 통해 흐르는 냉각제와의 열교환에 의해 냉각되기도 한다). 상기와 같은 분위기를 통해 15-50m/초의 속도와 3-3000㎥/분의 유량으로 화살표 A를 따라 공기가 통과한다.
여기에서 공기는 초미세소적을 함유하게 되고, 공기 그 자체는 냉각된 미세소적과의 열교환기에 의해 냉각되며, 단위 입방 피트당 0.5 미크론 이하의 미세소적이 2,000,000 이상, 바람직하기는 5,000,000 이상, 더욱 바람직하기는 10,000,000 이상을 함유하는 미스트 부유공기를 생성한다. 이 경우, 실질적으로 입도가 0.5 미크론 이상인 소적은 공기 순환에 따른 원심작용에 의해 분리된다. 필요에 따라 사이클론을 이용하여 상기소적을 제거할 수도 있다.
제7도는 64킬로비트 RAM 제조공장에 실제로 이용할 수 있는 완벽한 시스템을 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, 분무기(40)에서 제조된 초미세 미스트 입자 함유 또는 부유공기는 화살표 A 방향을 따라 사이클론(50)으로 공급되어 큰 소적을 제거한다. 즉, 분무기(40)를 빠져나온 공기는 사이클론(50)의 제거한다. 즉, 분무기(40)를 빠져나온 공기는 사이클론(50)의 측벽에 구비된 입구를 통해 접선 방향으로 사이클론에 공급되어 그 내부에서 회전하는 동안에 과잉 또는 큰 소적이 제거됨으로써 입도가 0.5 미크론 이하인 미세미스트 입자가 98% 이상 부유하는 공기가 제조된다. 미스트 부유공기는 사이클론(50) 중심부의 출구파이프를 통해 방출된다.
사이클론에서 나온 미세 부유공기는 여과기(F)가 있는 피트(P)를 통과하여 실질적으로 0.5 미크론 이상인 소적이 제거되고, 에어 샤우어실(air-shower room)(60)로 보내진 다음, 인접한 초청정실(70)로 공급되어 그 방의 작업자들을 청정시킨다. 동시에 미스트 부유공기의 일부는 직접 초청정실(70)로 보내져서 먼지가 없는 청정공기를 공급하고, 또한 LSI의 제조제 사용될 실리콘 기판을 세정한다. 초청정실(70)에서 사용된 공기는 파이프(P)와 팬(F)을 통해 방출되어 분무실(40)에 회수된 다음, 전술한 조업 사이클이 반복된다. 본 발명 방법에 따르면, 초청정실의 공기는 단위 입방 피트(ft3)의 공간에 0.5 미크론 또는 그 이상의 먼지입자가 하나이하인 극히 청정한 상태로 유지할 수 있음이 확인되었다. 통상의 제조공장에서 단위 입방 피트의 공기에 몇천개의 먼지입자가 보통 부유하고 있음을 감안하면, 본 발명이 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다.
제8도와 제9도에 도시된 바와 같이, 사이클론(50)의 하류측에 의해 위치한 열교환기(100)를 통과시켜 공기의 온도를 최적 수준으로 상승시킬 수도 있다. 열교환기(100)는 다음과 같이 설치한다. 그 용기(101)의 중심에 수직 공기 방출관(105)을 구비하고, 이의 상단부가 용기(101)의 외부에 구비된 파이프(105')와 유통되게 한다. 따라서, 공기 입구 파이프(104)에서 나온 공기는 하방으로 흐르면서 용기(101) 내부를 회전하고, 이어서 공기 방출관(105)의 하단으로 들어가서 화살표 방향으로 상승한다. 용기(101)의 내부에는 외관(106)과 내관(107)이 구비되어 있고 그 하단은 용기밑에 위치한 펌프(108)와 유통되어 있다. 온수 또는 냉각수가 이들 관을 통하여 상부 출구단부(109,100)로부터 방출된다. 용기(101)의 상하부에는 관(106,107)의 나선의 수직렬 위 또는 밑의 위치에서 세척수 파이프(111)에 다수의 물분사노즐(11)을 구비하여 관(106,107), 용기(101)의 내표면 및 공기 방출관(105)의 외표면을 향하여 세척수를 분사한다. 원추부(102) 밑에 구비된 방출관(112')을 통하여 가스 냉각시에 발생하는 배수 및 세척수를 방출시킨다. 따라서 공기입구(104)를 통해 들어가는 공기는 그 사이클론 효과(cyclonic effect)에 의해 먼지등이 제거되고 관(106,107)에 의해 최적 온도로 가열 또는 냉각된다. 상기 최적온도의 공기는 공기 방출관(105)을 통해 밖으로 보내진다. 분리된 먼지 또는 불순물은 세척수 파이프(111)를 통해 공급되어 노즐(111a,111b)등을 통해 분사된 물로 세척된다.
이와 같이 처리된 공기에는 거의 0.5 미크론 이하의 초미세소적(ultra-fine micro-droplet)을 다량 부유하고 있으므로 실내의 청정처리 또는 여러 가지 물체나 제품을 세척하는데 적절하게 사용할 수 있다.
분 발명에 이용되는 입도 0.5 미크론 이하의 초미세소적은 표면장력이 극히 낮음으로 공기에 떠 있는 먼지입자에 쉽게 부착하고 큰 입자로 응집하여 그 중량이 현저하게 상승함으로 송풍(blast)으로 쉽게 소개(sweep-away)할 수 있다. 특히, 초미세소적을 이용함으로써 본 발명의 방법은 극미세한 먼지입자는 물론 박테리아 및 바이러스까지도 제거할 수 있어 물리적 및 생물학적으로 실내를 청정하는데 우수한 효과가 있다. 바이러스를 제거하기 위해, 종래에는 에어필터 등에 의존하였으나, 0.5-0.01 미크론의 작은 바이러스를 충분히 여과시킬 수 없다. 즉 본 발명의 방법에 의해 세정된 방에 있는 사람은 감기에 감염될 확률이 낮고, 따라서 본 발명은 병원, 제약실, 연구실, 산부인과병원 등에 특히 적합하다.
그리고 박테리아를 배제하는 특이한 특징을 갖는 본 발명의 방법은 식품세척을 위한 식품 제조공장 또는 생산설비 또는 냉동육을 녹이고, 샐러드, 채소, 생선, 생육 등을 보관하는 슈퍼마켓 등에도 적절하다. 특히 본 발명의 방법은 박테리아 등의 감염 가능성에 의해 지금까지 제한 되었던 날햄(uncooked ham)의 생산을 용이하게 한다.

Claims (8)

  1. 물로된 초미세소적을 부여시키는 것으로서, 직경 0.2-8mm인 다수의 노즐이 있는 물분사파이프를 이용하여 0.3-5.5kg/㎠의 게이지 압력으로 물을 상기 노즐로부터 10-150cm 거리에 위치한 측벽을 향하여 분무실에 분사하여 상기 물을 초미세소적이르 분무시키고, 상기 분무실에 공기를 통과시켜 공기의 단위 입방 피트당 입도 0.5 미크론 이하의 초미세소적을 2,000,000 이상, 포함시키는 것을 특징으로 하는 초미세소적 부여공기의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 물분사파이프의 노즐의 직경이 0.5-3mm임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 게이지 압력이 0.5-2.5kg/㎠임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 초미세소적 부유공기가 공기의 단위 입방 피트당 입도 0.5 미크론 이하의 초미세소적을 5,000,000 이상 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 초미세소적 부유 공기가 단위 입방 피트당 입도 0.5 미크론 이하의 초미세소적을 10,000,000 이상 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 내벽을 갖는 원통형 분무실 및 이 분무실의 단벽을 관통하고 이 단벽에 의해 측으로 지지되어 있는 물분사파이프를 포함하며, 당해 파이프는 분무실 내에 위치한 파이프의 일부분을 따라 배설한 다수의 방사 방향노즐을 갖는 물분사장치를 사용하여 실내를 청정하는 방법에 있어서, 상기 방법이, 개구 직경 0.2-8mm인 각 노즐을 통해, 상기 분사파이프의 다수의 노즐로부터 0.3 내지 5.5kg/㎠의 압력(게이지 압력)에서 물을 분사하여, 노즐로부터 10 내지 150cm 거리에 위치한 물분사 장치의 분무실 내벽에 물을 충돌시켜, 다수의 습분입자를 형성시키고; 상기 분사단계로부터 생성한 다수의 습분입자를 통하여 공기를 순환시켜 주입자 크기가 0.5 미크론 이하인 입자를 공기의 입방 피트당 2,000,000개 이상 갖는 습분입자의 현탁액을 형성함과, 동시에 공기 순환에 의한 원심력 효과에 의해 상기 현탁액으로부터 0.5 미크론 이상의 크기로 형성된 입자를 분리시키며, 물분사 장치에서 생성된 가스 - 물현탁액을 실내로 통하여 순환시키는, 단계로 구성됨을 특징으로 하는 실내 청정방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 습분입자의 형성단계가 주 입자 크기가 0.5 미크론 이하인 입자를 공기의 입방 피트당 5,000,000개 이상을 생성시킴을 특징으로 하는 실내 청정방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 습분입자의 형성단계가 주 입자 크기가 0.5 미크론 이하인 입자를 공기의 입방 피트당 10,000,000개 이상을 생성시킴을 특징으로 하는 실내 청정방법.
KR1019860007837A 1985-09-21 1986-09-17 초미세소적 부유공기의 제조방법 및 실내 청정방법 KR910005982B1 (ko)

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JP60-207767 1985-09-21
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