KR200330032Y1 - 액화가스 기화장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 액화가스가 저장된 저장조와 가스를 이용한 처리가 이루어지는 공정 장치 사이에 설치되어 저장조로부터 공정장치로 공급되는 가스를 기화시키는 액화가스 기화장치에 관한 것이다. 본 고안은 양단이 각각 저장조측 배관과 공정장치측 배관과 연결되어 기화될 액화가스가 통과하는 열교환 코일; 열교환관의 내측에 원형으로 배열되는 다수의 히터; 열교환관과 히터들을 수용하는 케이싱; 열교환관과 히터들 사이에 채워져 히터들로부터 열교환관으로의 열전달을 촉진하는 열교환 매체로서의 금속분말; 및 히터들의 일측에 설치되어 히터의 온도를 감지하는 온도 센서와 온도 센서로부터 검출되는 히터의 온도에 따라 히터의 작동을 제어하는 제어기를 가지는 제어부를 포함한다. 금속분말로는 알루미늄 분말을 사용한다. 이에 따라, 장치가 소형화될 수 있으면서 열전달이 빠르고 균일하게 이루어질 수 있다.
Description
본 고안은 반도체 또는 LCD기판을 제조하는 공정에서 반응가스를 공급하는 장치에 관한 것이며, 구체적으로는 용기에 저장된 액체 상태의 반응 가스가 처리 공정으로 공급되는 도중에 이 액화 가스를 기화시키는 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체나 LCD 기판을 제조하는 과정에서 웨이퍼나 기판의 표면을 처리하기 위해 다양한 반응 가스를 사용하고 있으며, 이에 사용되는 가스들은 대부분 액화된 상태로 용기에 저장되며 용기로부터 반응이 이루어지는 공정 장치로 공급되는 도중에 기화된다.
최근 웨이퍼나 LCD 기판은 대형화 및 고집적화되는 경향이 있다. 이에 따라 가스의 소모량도 증가되고 있어 결과적으로 용기를 자주 교체해야 한다. 따라서, 용기의 잦은 교체로 인한 작업의 번거로움, 용기의 교체시 침투되는 수분이 가스와 반응하여 발생되는 입자상 또는 가스상의 불순물로 인해 반응가스의 순도가 저하되는 있는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 점을 감안할 때, 웨이퍼나 LCD 기판은 대형화 및 고집적화에 부응하여 반응가스를 저장하는 용기도 대용량화될 필요성이 대두되었다. 그러나, 단순히 용기만을 대용량화할 경우 대량으로 공급되는 액화가스가 용기로부터 공정장치로 공급되는 도중 미처 완전히 기화되지 못하고 일부가 액화 상태로 남을 수 있으며, 이로 인해 필터, 밸브, 레귤레이터 등과 같은 부품이 파손될 수 있고, 액화가스가 정체되고 가스 순도가 저하됨으로 인해 공정에 치명적인 불량이 야기될 수 있다. 따라서, 대용량의 가스 용기를 사용할 경우 액화가스를 기화시키기 위한 기화장치는 필수적으로 요구된다.
본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 웨이퍼 또는 LCD 기판의 제조를 위해 사용되는 반응가스를 용기로부터 공정 장치까지 공급되는 동안 반응가스를 기화시키기 위한 기화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 액화가스 기화장치의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 고안에 따른 액화가스 기화장치의 본체를 횡으로 잘라서 보인 단면도.
도 3은 본 고안에 따른 액화가스 기화장치의 본체를 종으로 잘라서 보인 단면도.
*도면의 주요한 부호에 대한 설명 *
100 : 본체 101 : 케이싱
110 : 열교환 코일 120 : 히터
130 : 열전달 매체(알루미늄 분말)
200 : 제어부 210a : 주 온도 센서
210b : 보조 온도 센서 220a : 주 제어기
220b : 보조 제어기 230 : 경고등
240 : 경음기
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 액화가스가 저장된 저장조와 가스를 이용한 처리가 이루어지는 공정 장치 사이에 설치되어 저장조로부터 공정장치로 공급되는 가스를 기화시키는 것으로서, 양단이 각각 저장조측 배관과 공정장치측 배관과 연결되어 기화될 액화가스가 통과하는 열교환 코일; 열교환관의 내측에 원형으로 배열되는 다수의 히터; 열교환관과 히터들을 수용하는 케이싱; 열교환관과 히터들 사이에 채워져 히터들로부터 열교환관으로의 열전달을 촉진하는 열교환 매체로서의 금속분말; 및 히터들의 일측에 설치되어 히터의 온도를 감지하는 온도 센서와 온도 센서로부터 검출되는 히터의 온도에 따라 히터의 작동을 제어하는 제어기를 가지는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 열교환 코일의 외측 및/또는 원형으로 배열된 히터의 내측에 원통형의 단열 부재가 제공된다. 또한, 열교환 코일은 병렬로 연장하는 둘 이상의 열교환관이 코일 형태로 감긴다.
더욱 바람직하게는, 제어부는 온도 센서와 인접하여 설치되는 보조 온도센서와 보조 온도센서와 연결되며 제어기의 고장시 보조 온도센서로부터의 검출값에 따라 제어기를 대신하여 히터의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 금속분말로는 알루미늄 분말을 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
우선 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 액화가스 기화장치는 외관상 크게 본체(100)와 제어부(200)로 이루어진다.
본체(100)는 용기에 저장된 액화가스가 공정 장치로 이송되는 관로상에 설치되어 액화가스를 기화시키는 부분이며, 제어부(200)는 본체(100)의 작용을 제어하는 역할을 한다. 제어부(200)와 본체(100)는 전원 케이블과 온도 센서용 신호 케이블(도면에서는 하나의 복합케이블(201)로 사용되고 있음)에 의해 서로 연결된다.
본체(100)의 내부 구조는 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에서 본체의 케이싱(101)은 편의상 바닥면을 제외하고는 생략되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(100)는 케이싱(101) 내에 열교환 코일(110)과, 히터(120)와, 열전달 부재(130)가 수용된 구성으로 이루어진다. 열교환 코일(110)은 그 양단이 각각 저장조측 배관과 공정장치측 배관에 연결되며, 코일 형상으로 감겨 원기둥 형태로 세워진다. 바람직하게는, 열교환 코일(110)은 2개의 관(110a, 110b)으로 이루어지고 이 2개의 관(110a, 110b)은 병렬로 나란하게 연장한다. 이 경우, 열교환 코일(110)의 전후측에는 열교환 코일(110)과 저장조측 및 공정장치측 배관을 연결하기 위한 Y형 분기구(미도시)가 각각 설치된다. 이에 따라, 저장조측 배관으로부터 공급되는 액화가스는 Y형 분기구를 통해 열교환 코일(110)의 2개의관(110a, 110b)으로 균일하게 분배되어 2개의 관(110a, 110b)을 통과하면서 기화된 다음 다시 Y형 분기구를 통해 하나로 합쳐져 공정 장치로 이송된다. 이와 같이 열교환 코일(110)을 2개의 관으로 구성하면 열교환 표면적을 넓힐 수 있는 장점이 있다. 이러한 관점에서, 열교환 코일(110)을 3 이상의 관으로 구성할 수도 있다.
열교환 코일(110)의 내측에는 다수의 히터(120)가 설치된다. 각각의 히터들(120)은 상하로 긴 막대 형상을 가지며 열교환 코일(110)의 내주를 따라 원형으로 배열된다. 이 중 2개의 히터(120) 표면에 후술하는 온도 센서(210a, 210b)가 설치된다. 그리고, 각 히터들(120)로 전력을 공급하기 위한 전력 케이블은 케이싱(101)의 상부에서 하나로 모아져 제어(200)부로 연장한다.
열교환 코일(110)과 히터들(120)의 내외측에 각각 내, 외측 단열재(142, 144)가 설치된다. 외측 단열재(144)의 경우 U형상의 종단면을 가져 케이싱(101) 바닥면에 대한 단열도 수행하며, 열교환 코일(110)의 입구와 출구를 고정하기 용이하도록 횡단면은 전체적으로 원형이 아닌 일측이 직선형으로 이루어니다. 그리고, 내외측 단열재들(142, 144) 사이의 공간에는 열전달 부재(130)로서 금속분말이 충전된다. 바람직하게는, 이 금속분말(130)은 열전도율이 높은 알루미늄(Al) 분말이다. 그 외, 내외측 단열재들(142, 144) 사이의 공간에 설치된 각 부재들을 구획하기 위한 수 개의 구획용 파이프들(152, 154, 156)이 구비된다.
제어부(200)는 히터(120)에 부착되는 두 개의 온도 센서(210a, 210b)와, 두 개의 온도 센서(210a, 210b)에 각각 연결되는 두 개의 제어기(220a, 220b)와, 경고등(230) 및 경음기(240)로 이루어진다. 두 개의 제어기(220a, 220b)는 각각 주 제어기(220a) 및 보조 제어기(220b)로 구별되며, 각각의 제어기에 연결된 온도 센서도 주 온도 센서(210a)와 보조 온도 센서(210b)로 이루어진다.
저장조로부터 공급되는 액화가스는 열교환 코일(110)을 통과하는 과정에서 히터(120)로부터 발생된 열이 알루미늄 분말(130)을 통해 열교환 코일(110)로 전달되는 것에 의해 가열되어 기화된다. 열전도성이 우수한 알루미늄 분말(130)을 열교환 매체로 사용함으로써 히터(120)로부터 발생되는 열이 빠르고 균일하게 열교환 코일(110)로 전달될 수 있다. 또한, 알루미늄 분말(130)을 사용함으로써 열교환 코일(110)의 부식을 방지할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
히터(120)에 부착된 주 온도 센서(210a)로부터 검출되는 히터(120)의 온도에 따라 주 제어기(220a)는 히터(120)의 작동을 제어한다. 만약 주 제어기(220a) 또는 주 온도 센서(210a)가 고장날 경우에는 보조 제어기(220b)와 보조 온도 센서(210b)가 주 제어기(220a) 및 주 온도 센서(210a)의 기능을 대신하며, 경고등(230)과 경음기(240)가 작동하여 주 제어기(220a) 또는 주 온도 센서(220b)의 고장을 알린다.
상기된 바와 같은 본 고안에 따른 액화가스 기화장치는 액화가스가 통과하는 열교환관이 코일 형상으로 이루어져 장치의 크기가 작다는 장점이 있으며, 또한 히터와 열교환 코일 사이에 알루미늄 분말이 충전되어 이 알루미늄 분말에 의해 열전달이 신속하고도 균일하게 이루어지는 장점도 있다. 또한, 히터의 작동을 제어하는 제어부가 주 제어기와 보조 제어기로 이루어지므로 주 제어기가 고장나더라도 보조 제어기에 의해 히터에 대한 정확한 제어가 이루어질 수 있다.
이상에서는, 본 고안을 특정의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에만 한정되지 않으며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상에 근거하여 얼마든지 다양하게 변경실시하거나 일부 구성을 균등물로 치환할 수 있을 것이며, 이러한 변경 내지 균등물로의 치환은 본 고안의 권리범위 내에 속한다.
Claims (5)
- 액화가스가 저장된 저장조와 가스를 이용한 처리가 이루어지는 공정 장치 사이에 설치되어 저장조로부터 공정장치로 공급되는 가스를 기화시키는 것으로서,양단이 각각 저장조측 배관과 공정장치측 배관과 연결되어 기화될 액화가스가 통과하는 열교환 코일;상기 열교환관의 내측에 원형으로 배열되는 다수의 히터;상기 열교환관과 히터들을 수용하는 케이싱;상기 열교환관과 히터들 사이에 채워져 히터들로부터 열교환관으로의 열전달을 촉진하는 열전달 매체로서의 금속분말; 및상기 히터들의 일측에 설치되어 히터의 온도를 감지하는 온도 센서와 상기 온도 센서로부터 검출되는 히터의 온도에 따라 히터의 작동을 제어하는 제어기를 가지는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 기화장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열교환 코일의 외측 및/또는 상기 원형으로 배열된 히터의 내측에 원통형의 단열 부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 액화가스 기화장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열교환 코일은 병렬로 연장하는 둘 이상의 열교환관이 코일 형태로 감긴 것을 특징으로 하는 액화가스 기화장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 센서와 인접하여 설치되는 보조 온도센서와 상기 보조 온도센서와 연결되며 상기 제어기의 고장시 상기 보조 온도센서로부터의 검출값에 따라 상기 제어기를 대신하여 상기 히터의 작동을 제어하는 보조 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 기화장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속분말은 알루미늄 분말인 것을 특징으로 하는 액화가스 기화장치.
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