KR970007648B1 - 클린룸용 개방형 에어샤워장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

클린룸용 개방형 에어샤워장치

제1도는 종래의 에어샤워장치의 구조를 도시한 도면.

제2도 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 클린룸용 개방형 에어샤워 장치의 평면도, 정면도 및 측면도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 클린룸용 개방형 에어샤워 장치를 정면쪽에서 바라본 투시도.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 클린룸용 개방형 자동 에어샤워 장치의 블록도.

제5도는 본 발명의 실시예에 따른 클린룸용 개방형 자동 에어샤워 장치의 제어동작을 설명하기 위한 흐름도.

제6도 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 실험결과를 나타낸 그래프.

제7도 (b)는 종래의 기술에 의한 실험결과를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 에어샤워실 24 : 구동수단

25 : 필터 26 : 기체저장실

27 : 흡기노즐 28 : 배기공

본 발명은 클린룸용 개방형 에어샤워 장치에 관한 것이다.

반도체를 비롯한 첨단산업과 정밀가공산업에서의 I. C. R(Industrial Clean Room)과 제약, 식품가공, 병원등의 B. C. R(Bio Clean Room) 분야의 폭넓게 적용되고 있는 클린룸(clean room) 입실동선 중 하나인 에어샤워(airshower)는 클린룸 입자발진 4요소인 4M과 주변환경의 저청정 영역과 고청정 영역을 구분 적용함과 동시에 입실시 입자를 효율적으로 제거하여 주는 역활을 하고 있는 구성 장치 중 하나이다.

이하 첨부한 도면을 참조로 하여 종래의 에어샤워의 구조 및 입자제거과정에 대하여 설명한다.

제1도는 종래의 에어샤워장치의 구조를 도시한 도면이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 사용되고 있는 직육면체형 또는 정면에서 볼 때 육각형인 에어샤워실(1)은 고효율 필터(filter)가 부착되어 있는 천정부(2)와 다수의 구멍이 뚫려 있는 측벽(3, 3')과 프리필터(prefilter)가 부착되어 있는 바닥부(4)로 이루어져 있고, 상기 바닥부(4) 아래로부터 한쪽 측벽(3')의 외측과 천정부(2)의 상부를 지나 다른쪽 측벽(3)의 상부에 이르는 거리에 기체이동로(5)가 있다. 기체는 한쪽 측벽의 하단부에 설치되어 있는 모터(6)에 의하여 이동되며, 천정부(2)와 상기 천정부(2) 상부의 기체이동로(5) 사이에서 천정부(2)를 감싸고 있고 한쪽끝에는 필터가 부착되어 있는 외부흡기구(8)를 가지고 있는 외부흡기구(7)를 통하여 에어샤워실(1)로 유입되고, 상기 기체이동로(5)의 하부 모서리에 연결되어 있으며 필터가 부착되어 있는 외부배기구(9)를 통하여 배출된다.

상기한 바와 같이 구성된 에어샤워실에서의 입자제거과정을 살펴보기 위하여는 먼저 에어샤워실에 유입되는 기체의 흐름을 상세히 고찰할 필요가 있다. 먼저, 외부로부터 외부흡기부(8)를 통과하여 외부흡기부(7)로부터 공급된 기체는 천정부(2)에 부착되어 있는 고효율 필터를 통과하여 여과되어 깨끗한 기체가 된 후 에어샤워실(1)에 유입된다. 에어샤워실(1)를 통과한 기체는 바닥부(4)에 부착된 프리필터를 통과하여 어느정도 여과된후 바닥부(4)의 하단의 기체이동로(5)로 내려온다. 기체는 구동모터(6)에 의하여 기체이동로(5)를 따라 흐르다 일부는 외부배기구(9)를 통하여 외부로 배출되고 일부는 한쪽 측벽(3')을 따라 흐르게 된다. 상기 측벽(3')을 따라 흐르는 기체는 상기 측벽(3') 하부에 부착되어 있는 필터(10)를 통과하여 다시한변 여과된 후 일부는 상기 측벽(3')에 뚫려 있는 흡기구(11)를 통하여 에어샤워실(1) 내부로 공급되고 나머지는 천정부(2)와 격리되어 있는 천정부 상부 공간의 기체이동로(5)를 통과하는 반대편 측벽(3)에 있는 흡기구(11)를 통하여 에어샤워실(1) 내부로 유입된다.

결국 에어샤워실(1)의 내부에 있는 사람 또는 물체에 부차된 먼지 등의 입자는 천정부(2)와 측벽(3, 3')의 흡기구(11)에서 유입되는 기체에 의하여 떨어져 나오게 되며 이러한 기체의 흐름은 모터(4)에 의하여 구동된다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성을 가지고 있는 종래의 에어샤워장치는 일반적으로 다음과 같은 몇가지 문제점이 있다.

첫째, 상기한 바와 같이 필터가 에어샤워실의 천정부, 측벽 및 바닥부, 그리고 외부흡기구 및 외부배기구등에 필요이상으로 많은 수가 사용되고 있어 장치가 복잡해지고 입자제거 효율이 떨어진다.

둘째, 클리룸 주변 환경과 분리개념으로 설계, 조립, 설치됨에 따라 에어샤워 자체의 순환 기체에 의한 입자제거에 의존하고 있어 온도 제어 및 압력 유지를 위해 외부로부터 공급되는 기체와 부피의 배기기능을 추가로 설치해야 하므로 장치가 복잡해지고 에너지의 손실이 많다.

세째, 순환기체의 최종 흡입은 패쇄형으로 설계된 에어샤워의 단방향 흡입부를 통하여 이루어져 동작시간 동안 괘환함에 따라 반대방향의 측면에 맴돌이 기류에 의한 입자제거 효율이 떨어진다.

네째, 에어샤워내의 바닥부에 주로 설치되는 프리필터는 입자의 재비산 현상을 일으킨다.

다섯째, 에어샤워실의 구조가 직유면체형으로 각이져 있어 샤워시 발생된 입자들이 신속히 제거되지 못하고 모서리에 난기류를 형성하여 입자제거 효율이 떨어진다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필터의 수를 종래의 장치에 비하여 줄이고 클린룸 주변환경과 조화를 이루는 구조를 채택하고 기체의 흐름을 원활하게 함으로써 장치의 구조를 단순화하고 에너지 효율과 입자제거 효율을 높이는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기한 바와 같은 구조변경이 이루어진 에어샤워 장치를 자동화하는데 있다.

상기한 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 클린룸용 개방형 에어샤워 장치는, 기체를 이동시키는 구동수단과, 기체가 여과되는 필터와, 상기 필터를 통과한 기체가 저장되고 이동하는 기체저장실과, 상기 기체저장실로부터 기체가 흡입되는 흡기노즐을 구비하고, 상기 흡기노즐을 통하여 들어온 기체를 배출하는 배기공을 하부에 구비한 에어샤워실을 포함하는 클린룸용 에어샤워장치에 있어서, 상기 기체저장실로 들어가는 기체는 클린룸 내부로부터 유입됨을 특징으로 한다.

상기 기체저장실은 상기 에어샤워실의 상부를 둘러싸고 있고 그 경우 상기 필터는 기체저장실의 하단에 설치 될 수 있다. 또 상기 배기공는 그 개방율을 조절할 수 있는 셔터가 부착될 수 있으며 여기에 필터를 부착할 수도 있다. 상기 에어샤워실의 상부는 기체의 흐름을 원환하게 하기 위하여 아치형으로 설계하며 사람이 출입할 수 있는 개폐기능한 출입구를 설치한다.

상기한 또다른 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 클린룸용 개방형 자동 에어샤워 장치는, 기체가 여과되는 필터와, 상기 필터를 통과한 기체가 저장되고 이동하는 기체저장실과, 상기 기체저장실로부터 기체가 흡입되는 흡기노즐을 상부에 구비하고, 상기 흡기노즐을 통하여 들어온 기체를 배출하는 배기공을 하부에 구비하고 있는 에서샤워실과, 상기 에어샤워실 내부에 물체가 있는지를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 내부센서와, 상기 내부센서를 니용하여 물체가 상기 에어샤워실 내부에 있는 경우에는 구동신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러와, 상기 구동신호에 따라 일정시간 동안 구동되며 기체를 이동시키는 구동수단을 포함하는 클린룸용 개방형 에어샤워 장치에 있어서, 상기 기체저장실로 들어가는 기체는 클린룸 내부로부터 유입됨을 특징으로 한다.

상기 에어샤워실에는 물체의 출입이 가능하도록 개폐가 가능한 출입구가 있으며, 상기 에어샤워실의 바깥에 상기 출입구 부근에 물체가 있는 지를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 출입센서를 더 포함하여, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 출입센서를 이용하여 물체가 상기 출입구 부근에 있을 때에는 상기 출입구를 열라는 신호를 출력하고, 상기 물체가 상기 에어샤워실 내부로 들어간 후에는 상기 출입구를 닫으라는 신호를 출력하고, 상기 구동수단의 구동이 끝나고 소정시간이 경과한 후에는 다시 상기 출입구를 열라는 신호를 출력하고, 상기 물체가 상기 에어샤워실에서 나간 후에는 다시 상기 출입구를 열과는 신호를 출력한다. 여기에 상기 에어샤워실의 내부에 물체가 없을 경우에도 항상 공기의 흐름을 조절하는 보조구동수단을 더 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 클린룸용 개방형 자동 에어샤워장치의 제어방법은, 상기한 바와 같은 구성요소들을 포함하는 장치에서 상기 내부센서를 이용하여 상기 에어샤워실에 물체가 있는 지를 감지하는 단계와, 상기 에어샤워실에 물체가 있는 경우 상기 구동수단을 구동하는 단계와, 상기 구동수단이 구동한 지 일정시간 경과 후 구동수단을 멈추게 하는 단계를 포함한다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제2도 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 클린룸용 개방형 에어샤워 장치의 평면도, 정면도 및 측면도이며, 제3도는 이 장치의 정면쪽에서 바라본 투시도이다.

제3도에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 개방식 에어샤워장치는, 아치형의 구조로 이루어져 있으며 다수의 흡기노즐(27)를 가지고 있는 상부(22)와 평면이며 다수의 배기공(28)를 가지고 있는 하부(23)로 이루어지는 에어샤워실(21)이 중앙에 위치하고 있고, 하부(23)는 클린룸의 지하영역과 접하고 있으며, 상부(22)의 주위를 기체저장실(26)이 둘러싸고 있고 상기 기체저장실(26)의 양쪽 하단에는 구동수단(24)과 필터(25)가 있고 기체가 흡입되는 흡입구가 있다.

먼저, 상기한 바와 같은 구조로 이루어진 개방형 에어샤워장치에서의 기체의 흐름을 살펴보기로 하자 제3도에서 기체의 흐름은 굵은 화살표로 나타내었다.

모터 등과 같은 구동수단(24)이 구동을 시작하면 에어샤워실(21)의 외부 클린룸에 존재하는 공기 등의 기체가 기체저장실(26)로 이동을 시작한다. 이때 상기 구동수단(24)는 강한 기체의 흐름을 유지할 수 있어야 한다.

이동을 시작한 기체는 기체저장실(26)의 흡입구(29)로 들어가서 기체저장실(26) 하단에 설치되어 있는 필터(25)를 통과하게 되고 이 필터(25)에 의하여 기체 속에 포함된 먼지 등의 불순물이 걸러지게 된다. 여기에 사용되는 필터는 헤파(HEPA; high efficiency particulator air) 필터 등 고효율 필터라야 하는데, 헤파필터는 99.97% 이상의 입자제거 특성을 지닌 필터로서 클린룸 내의 기체를 흡입, 여과시켜주는 미디어(media) 형의 여과필터이다.

필터(25)를 통과한 기체는 기체저장실(26)을 따라 윗방향으로 이동을 하면서 에어샤워실(21)의 상부(22)에 뚫려 있는 흡기노즐(27)을 통하여 에어샤워실(21) 내부로 유입된다. 흡기노즐(27)은 기체의 흐름을 빠르게 공급하는 곳으로서 흡기노즐(27)를 통과한 빠른 속도의 기체는 사람이나 물체에 부착된 먼지 등의 불순물 입자를 제거하게 된다.

에어샤워실(21) 내부에 유입된 기체는 샤워대상물에서 떨어져 나온 불순물을 포함한 채로 에어샤워실(21) 하부(23)의 배기공(28)를 통하여 바깥으로 배출된다. 배기공(28)에는 그 개방율을 조절하기 위한 셔터가 부착되어 개방율을 조절할 수 있도록 되어 있으며 그 개방율은 50% 이상인 것이 바람직한다.

또 에어샤워실 하부와 연결되어 있는 클리룸 자체의 청정도가 낮아 상기 헤파필터 만으로 고청정도를 유지하기 어려울 경우에는 기체가 기체저장실로 유입되는 부분에 프리필터를 부착할 수도 있다.

클린룸에는 클린룸 자체의 소정의 요구사항, 즉 입자의 밀도, 온도, 습도, 유체의 속도 등을 적절히 유지하기 위한 공기조화 시스템이 있으며, 종래와 같이 에어샤워장치 내의 기체의 온도 또는 습도를 조절하는 에어샤워장치 자체의 공조 시스템이 없어도 본 발명과 같이 에어샤워실의 하부가 클린룸의 지하영역과 접하고 있으므로 적정 조건을 만들어 줄 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 개방식 자동 에어샤워장치의 작용을 제4도의 블록도 및 제5도의 흐름도를 참고하면서 설명한다.

제4도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개방식 자동 에어샤워장치는 물체의 존재를 감지할수 있는 에어샤워실의 외부에 부착되어 있는 출입센서(31) 및 내부에 부착되어 있는 내부센서(32)와 마이크로 컨트롤러(33)가 연결되어 있고, 상기 마이크로 컨트롤러(33)는 구동부(34)와 연결되어 있다. 상기한 구동부(34)는 제3도의 에어샤워장치와 동일하나 에어샤워실에 개폐가능한 출입구가 있고, 에어샤워실 내의 고청정도를 유지하기 위하여 항상 구동하는 소규모의 구동모터 등의 보조구동수단이 더 포함되어 있다는 점에서 차이가 난다.

먼저, 제5도에 도시한 바와 같이 스텝(S10)에서 시작하면, 스텝(S10)에서 보조구동수단을 가동하여 에어샤워실(21) 내부의 청정도를 유지하며, 스텝(S30)에서 출입센서(31) 및 내부센서(32)를 가동시켜 에어샤워실(21) 내외에 물체가 있는 지를 감지한다.

스텝(S40)에서 에어샤워실(21) 외부 출입구 부근에 물체가 있다는 것이 감지되면, 스텝(S50)에서 출입구를 개방하고 다시 스텝(S60)에서 물체가 내부로 이동했는지를 감지하여 물체가 내부로 이동한 경우에는 스텝(S70)에서 출입구를 닫고 스텝(S80)에서 구동수단(24)를 가동하여 물체에 부착된 불순물 입자를 제거한다. 일정 시간이 지나면 스텝(S90)에서 구동수단(24)의 구동을 멈추고 다시 소정 시간의 경과 후 스텝(S100)에서 출입구를 개방한다.

스텝(S100)에서 내부센서(32)를 이용하여 물체가 에어샤워실(21)을 벗어났다는 것이 확인되면 스텝(S120)에서 다시 출입구를 닫는다.

이상에서 설명한 바와 같은 장치와 같은 방법으로 실험한 결과가 시간을 가로축으로 입자의 밀도를 세로축으로 하여 제6도(a)에 도시되어 있으며 제6도(b)는 종래의 방법에 의한 결과이다.

상기 실험결과에 의하면, 동일한 정도로 처리하는 데 걸리는 시간은 1인용 에어샤워장치를 기준으로 할 때 종래의 방법에서는 20초, 본 발명에서는 15초 가량이 소용되었고, 5인용 에어샤워장치를 기준으로 할 때에는 종래의 방법이 30초, 본 발명이 20초로 나타났다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 개방형 에어샤워장치에 의하면 종래의 다중 필터를 하나의 필터로 단일화하고 에어샤워실의 하부를 클린룸의 지하영역과 접하도록 하여 구조를 간다히 하고, 에어샤워실의 상부를 아치형으로 하여 기체의 흐름을 원활히 하도록 제작하고 작동함으로써 에너지 효율과 입자제거 효율을 높일 수 있는 효과를 제공하고 이를 자동화하여 체계적인 입자제거 시스템을 형성할 수 있도록 한다.

Claims (9)

1. 기체를 이동시키는 구동수단과, 기체가 여과되는 필터와, 상기 필터를 통과한 기체가 저장되고 이동하는 기체저장실과, 상기 기체저장실로부터 기체가 흡입되는 흡기노즐을 구비하고, 상기 흡기노즐을 통하여 들어온 기체를 배출하는 배기공을 하부에 구비한 에어샤워실을 포함하는 클린룸용 개방형 에어샤워장치에서, 상기 기체저장실로 들어가는 기체는 클린룸 내부로부터 유입됨을 특징으로 하는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
2. 제1항에서, 상기 기체저장실은 상기 에어샤워실의 상부를 둘러싸고 있으며 상기 클린룸으로부터 기체가 들어오는 흡입구가 있는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
3. 제2항에서, 상기 필터는 상기 기체저장실의 흡입구에 설치되어 있는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서, 상기 배기공에 상기 배기공의 개방율을 조절할 수 있는 셔터가 부착되어 있는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
5. 제4항에서, 상기 배기공에 필터가 설치된 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
6. 제1항에서, 상기 에워샤워실의 상부는 아치형인 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
7. 제1항에서, 상기 에워샤워실에는 개폐가능한 출입구가 있는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
8. 제7항에서, 상기 구동수단은 에워샤워실의 내부에 물체가 있는 경우에만 구동되는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.
9. 제8항에서, 기체를 이동시키며 항상 구동되는 보조구동수단을 더 포함하는 클린룸용 개방형 에어샤워장치.