KR20130002307U - 불소 공급을 위한 퍼지 박스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퍼지 박스, 파이프, 밸브 및 매니폴드 패널로 구성된 퍼지 시스템을 포함하는 안전 연결 박스이다. 일반적인 가스 캐비넷의 배기 시스템과는 달리, 본 발명은 비활성 가스(아르곤 및 질소)를 퍼지시키는데 이용되는 파이프, 밸브 및 매니폴드 패널에 오염 및 누출 현상이 발생하는 경우와, 빈번한 탈부착으로 인해 누설 및 오염되기 쉬운, 가스 파이프와 가스 컨테이너를 연결하는 접합 영역에 외부 공기를 차단하는 바람직한 퍼지 박스에 오염 및 누출 현상이 발생하는 경우에, 독성 가스 및 반응성 가스를 안전하게 배출시키고, 공기(특히, 산소)를 완전히 차단하여 제2의 폭발과 화재를 방지함으로써 위험상황을 최소화하는 것을 특징으로 한다. 본 발명으로, 기존의 가스 캐비넷 또는 별도의 가스 캐비넷을 포함한 가스 공급 설비에 실린더를 탈부착식으로 탑재하면서 발생되는 물리적, 화학적 손상을 방지할 수 있다.

Description

불소 공급을 위한 퍼지 박스{PURGE BOX FOR FLUORINE SUPPLY}
2010년 7월 5일에 출원된 유럽특허출원 제10168436.3의 이점을 주장하며, 그 전체 내용을 사실상 본원에 참조로 통합하는, 본 발명은 퍼지(불순물 제거) 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 반도체, 태양전지 및 액정 디스플레이(LCD) 소자와 같은 첨단 산업에 이용되는 특수 가스 공급 설비 주변의 가스 누출을 비롯한 위험(hazardous) 요소를 방지할 수 있는 퍼지 시스템에 관한 것이다.
반도체, 태양전지 및 LCD 공장에서 가장 필수적인 반응성 화학물질들 중 하나인 특수 가스를 취급하는 일은 극히 중요하다. 이와 관련하여, 다양한 가스 캐비넷과 가스 공급 설비가 사용된다. 특수 가스들의 대부분은 부식 작용, 독성, 가연성 및 인화성으로 인해 극히 위험하다. 따라서, 이들 특수 가스는 각별히 유의해서 다루어야 한다.
종래의 가스 공급 설비는 실린더 및 전체 패널이 하나의 캐비넷에 배치되는 방식의 단순 배기 시스템을 구비한다. 이렇게 함으로써, 외부 공기가 전체 시스템 내부로 유입될 수 있고, 그러면 압력이 낮아져서 가스가 배기 덕트를 통해 빠져나갈 수 있다. 구체적으로, 반응성, 폭발성 및 자연연소성이 높은 가스류는 가스 누출 결과로 재해, 폭발 및 화재를 일으킬 수 있다. 또한, 설비를 중단시키고 재가동시키는 일이 불가피하게 됨에 따라, 이들 가스로 인한 시간 및 비용 손실이 상당해질 수 있다. 더욱이, 설비들이 하나의 캐비넷에 지어지기 때문에, 실질적으로 위험한 위치에 있는 위험 요소들을 완전히 제거할 수 없다.
본 발명의 목적, 특히 본 발명의 퍼지 박스의 목적은, 반도체용으로 사용되는 특수 가스의 누출로 인해 오염, 연소 및 화재의 주요 원인이 되는, 가스 파이프와 실린더 사이의 접합부(joint)를 외부/대기 공기로부터 차단하는 데에 있다. 본 발명은 비활성 가스(Ar 또는 N2 등)를 퍼지 및 배기시키는 별도의 안전연결박스를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 퍼지 박스는 퍼지가스 공급용 파이프; 퍼지가스 배출(vent)용 파이프; 퍼지가스의 공급 및 배출용 파이프들에 연결된 밸브; 반응성 화학물질 및 공급 시스템이 수용된 컨테이너로부터의 파이프를 통과시켜 접합부에 의해 퍼지 박스에 연결되게 하는 입구; 및 상기 파이프, 밸브 및 입구를 둘러싸는 케이싱을 포함한다. 이러한 퍼지 박스 내에는 가스 누출 검출기도 구비되어 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 퍼지 박스는 원소 불소와 같은 유해 가스가 대기에 방출되는 것을 막도록 사용되는 도구이다. 또한, 박스 내에 방출된 F2를 희석시키기 위해 비활성 가스로 상기 박스를 플러싱할 수 있다. 이는 순도가 거의 100%인 F2를 사용하여 작업할 때 가스 공급 시스템 내에서의 F2 연소를 막기 위해 특히 중요하다.
종종 F2는, F2 또는 F2-함유 가스 혼합물을 수용하는 컨테이너(예컨대, 긴 원통형 구조를 가진 컨테이너)와 같은 번들 구조의 중공체들에 의해 사용처에 공급된다. F2 가스 또는 F2-함유 가스 혼합물 운반에 매우 적합한 번들 트레일러(bundle trailer)에 대해 국제특허출원 WO 제2010/046428호에 기재되어 있다. 번들 트레일러는 종종 여러 개의 번들(예컨대, 6개의 번들)을 포함하며, 각 번들은 F2 또는 F2-함유 혼합물을 저장하기 위한 여러 개(예컨대, 2개 내지 40개)의 컨테이너를 포함한다. 각 번들은 번들 밸브를 통해 연결된다. 각 번들 밸브는 주 파이프에 연결되며, 주 파이프는 트레일러 밸브에 연결된다. 트레일러 밸브는 F2를 국부 가스 공급 시스템에 전달하기 위한 파이프와 연결된다. 번들 트레일러에 저장한 F2를 거의 완전히 전달한 후에는, 사용한 번들 트레일러를 새 번들 트레일러로 교체해야 한다. 트레일러 밸브와 번들 밸브들을 닫고, 파이프들을 분리시킨다.
퍼지 박스는 번들과 국부 가스 공급 시스템 사이의 연결부에 사용될 수 있다.
누출 현상은 번들과 가스 공급 시스템 사이의 연결부에서 주로 발생하는데, 그 이유는 흔히 연결부가 빈번하게 탈부착되기 때문이다. 이렇게 누출이 발생하면, 가스 모니터는 가스가 방출되었음을 즉각 인지한 후 번들 밸브에 신호를 보내어 공급을 차단하도록 하고, 동시에 가스 캐비넷 밸브에 신호를 보내어 비활성 가스를 공급하도록 한다. 즉시, 가스 안전 박스를 비활성 가스로 플러싱시켜, 예를 들면, 100% 가스 중 F2의 농도가 더 높아져 F2가 점화되는 것을 피하도록 한다. 비활성 가스 및 누출 가스는 시스템의 POU(Point Of Use) 스크러버에 이송된다. 누출 가스를 효율적으로 분해할 수 있는 모든 스크러버가 사용가능하지만, 수산화칼슘 또는 고체 스크러버 탄산칼슘과 같은 알칼리 수용액을 포함한 스크러버 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 비활성 가스의 퍼지 유량을 증가시키는 것과 동시에, F2 공급 밸브를 닫음으로써 30초가 지나면 F2가 전혀 방출되지 않게 한다.
실린더와 파이프 사이의 접합부가 퍼지 박스로 둘러싸여 있으므로, 오염 및 누출로 이어질 수 있는 실린더와 가스 파이프 사이의 접합부의 빈번한 탈부착으로 인해, 접합부 주위에 제2의 위험한 사고가 발생하는 것을 예방한다.
일 구현예에서, 반응성 화학물질은 원소 불소이다. 다른 구현예에서, 퍼지가스는 비활성 가스들 중의 적어도 하나이며, 바람직하게는 아르곤 또는 질소이다.
다른 구현예에서, 케이싱은 도 4에 도시된 바와 같이 대체로 박스형이다. 바람직한 구현예에서, 케이싱은 외부 공기가 그 내부로 침투하지 못하도록 구성된다. 다른 구현예에서, 퍼지 박스는 반응성 화학물질을 모니터링(감시)하는 검출기를 포함한다. 케이싱의 적어도 일부는 ASTM A240 Type 304에서와 같이 스테인레스강으로 제조되지만, 불소에 대해 비활성인 다른 소재도 사용가능하다.
또한 본 발명은 반응성 화학물질을 수용하고 바람직하게는 원통형인 하나 이상의 컨테이너; 위에 정의한 바와 같은 퍼지 박스; 반응성 화학물질의 유량 및 퍼지가스의 유량을 조절하는 파이프 및 밸브를 포함하는 매니폴드 패널; 및 상기 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기를 포함하는 퍼지 시스템에 관한 것이다. 바람직한 구현예에서, 퍼지 시스템은 퍼지가스 배출용 파이프에 연결된 스크러버를 더 포함하며, 검출기는 반응성 화학물질이 누출되는 즉시 경고신호(alarm)를 발생시킨다.
본 발명의 특정 구현예에서, 퍼지 시스템은 퍼지 박스를 둘러싸는 케이싱; 반응성 화학물질용 컨테이너 하나 이상; 반응성 화학물질의 유량 및 퍼지가스의 유량을 조절하는 복수의 파이프 및 밸브를 포함하는 매니폴드 패널; 및 상기 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기를 포함한다.
또한, 본 발명은 반응성 화학물질의 누출 및/또는 특히 농축된 화학물질로 인한 연소에 의해 야기되는 위험상황을 방지하기 위한, 반도체, 태양전지 또는 액정 디스플레이(LCD) 산업, 또는 마이크로-전자기계 시스템(MEMS) 산업에서 활용되는 특수 가스 공급 설비에서의 퍼지 박스의 용도에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 퍼지 박스 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 퍼지 박스의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 퍼지 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 퍼지 박스를 위한 케이스의 개략도이다.
본 발명은 위에 언급한 용도와 적용분야에 국한되지 않는다. 당해 기술분야의 숙련자라면 필요에 따라 상기 용도와 적용분야를 변경할 수 있을 것이다.
첨부된 도면을 참조하여, 이상적인 적용분야의 예를 아래에서 설명하기로 한다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따라 구성된 퍼지 박스의 구조에 대한 일 구현예를 개략적으로 도시한다. 퍼지 박스(11)는 퍼지가스 공급용 파이프(12); 퍼지가스 배출용 파이프(13); 케이싱 외부측에 위치하며 퍼지가스의 공급 및 배출용 파이프들에 연결된 밸브(미도시); 불소가스 및 공급 시스템이 수용된 컨테이너로부터의 파이프를 통과시켜 접합부에 의해 퍼지 박스에 연결되게 하는 입구; 및 상기 파이프, 밸브 및 입구를 둘러싸는 케이싱을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 퍼지 시스템의 일 구현예를 개략적으로 예시한다. 본 발명의 퍼지 박스(1)는 화학물질이 수용된 복수의 컨테이너(3)가 상부에 탑재된 번들 프레임(2) 상에 배치된다. 퍼지 박스(1)는 조립 작업을 더 용이하게 하기 위해 함께 용접된 두 개의 부분들로 이루어져 있다. 퍼지 시스템의 매니폴드 패널(4)은 컨테이너로부터의 반응성 화학물질의 유량, 및 퍼지가스의 유량을 조절하는 복수의 파이프 및 밸브; 및 상기 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기를 포함한다. 예컨대, 번들을 가스 공급 시스템에 연결할 때 반응성 가스가 누출되면, 검출기는 가스 누출을 즉각 인지한 후 번들 밸브에 신호를 보내어 반응성 가스의 공급을 차단하도록 하는 한편, 거의 동시에 퍼지 박스를 아르곤 가스로 플러싱함으로써, 예를 들어, 가스 중의 20% F2 농도가 높아지지 않도록 하여 농도 증가에 따른 결과를 피하도록 한다. F2가 검출되면 가급적 빨리 퍼지 박스를 퍼지가스로 플러싱한다. 고유량의 퍼지가스는 F2 농도의 증가를 막고, 임계 농도에서 연소가 시작되는 것을 방지한다. 희석 효과 외에, 고려할 만한 것으로 냉각 효과도 있다. 이 밖에도, F2 공급 밸브가 동시에 닫힌다.
퍼지 시스템은 퍼지가스 배출용 파이프에 연결된 스크러버를 더 포함한다. 또한, 검출기는 반응성 화학물질이 누출되는 즉시 경고신호를 발생시킨다. 비활성 가스(예컨대, 아르곤)가 함유된 누출 불소는 건식 또는 습식 스크러버 시스템인 POU(Point Of Use) 스크러버에 이송된다. 아르곤과 같은 비활성 가스를 이용한 플러싱 조작은 번들 밸브가 닫히고, 임계치(TLV)를 초과하는 F2 신호가 전혀 검출되지 않을 때까지 수행된다. 다음 단계에서는, 안전 박스를 열어도 되며, 연결부와 가스켓을 교체 및/또는 재조정할 수 있다. 번들 시스템의 구체적인 구조가 PCT 출원 제PCT/EP2009/063867호(WO 제2010/046428호로 공개됨)에 기재되어 있으면, 그 전체를 본원에 참조로써 통합하였다.
본 발명의 퍼지 박스 덕분에, 실린더와 파이프 사이의 접합부에서 가스가 누출되는 경우에는, 비활성 가스(예컨대, 아르곤, 질소 등)가 퍼지되고, 박스형 구조에 의해 외부 공기가 차단됨으로써, 오염, 연소, 폭발 및 화재에 의해 야기되는 위험상황이 방지될 뿐만 아니라, 누출된 특수 가스 및 폐기물이 배출된다. 이로써 설비 운전의 연속성이 보장되고, 어떠한 불필요한 사고도 예방될 수 있다. 기존의 가스 캐비넷 또는 별도의 가스 캐비넷을 포함한 가스 공급 설비에 실린더를 탈부착식으로 탑재하면서 발생되는 물리적, 화학적 손상을 방지할 수 있다.
본원에 참조로 통합된 모든 특허, 특허출원, 및 공개문헌의 개시물과 본원의 명세서가 상반되어 어떤 용어의 의미를 불명확하게 할 수 있을 정도인 경우, 본 명세서가 우선해야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 퍼지가스 공급용 파이프;
    퍼지가스 배출용 파이프;
    퍼지가스의 공급용 및 배출용 파이프들에 연결된 밸브;
    반응성 화학물질 및 공급 시스템이 수용된 컨테이너로부터의 파이프를 통과시켜 접합부에 의해 퍼지 박스에 연결되게 하는 입구; 및
    상기 파이프, 밸브 및 입구를 둘러싸는 케이싱
    을 포함하는 퍼지 박스.
  2. 제1항에 있어서, 반응성 화학물질은 원소 불소인 퍼지 박스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 퍼지가스는 1종 이상의 비활성 가스인 퍼지 박스.
  4. 제3항에 있어서, 퍼지가스는 아르곤인 퍼지 박스.
  5. 제3항에 있어서, 퍼지가스는 질소인 퍼지 박스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 케이싱은 대체로 박스형(box-shape)인 퍼지 박스.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 케이싱은 외부 공기가 케이싱 내부로 침투하지 못하도록 구성된 것인 퍼지 박스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 케이싱은 반응성 화학물질이 수용된 번들 구조의 컨테이너와 국부 가스 공급 시스템 사이의 연결부를 둘러싸는 것인 퍼지 박스.
  9. 제1항에 있어서, 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기를 포함하는 퍼지 박스.
  10. 반응성 화학물질을 수용하는 하나 이상의 컨테이너;
    제1항 내지 제9항에 기재된 퍼지 박스;
    반응성 화학물질의 유량 및 퍼지가스의 유량을 조절하는 파이프 및 밸브를 포함하는 매니폴드 패널; 및
    상기 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기
    를 포함하는 퍼지 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 퍼지가스 배출용 파이프에 연결된 스크러버를 더 포함하는 퍼지 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 컨테이너는 대체로 원통형인 퍼지 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기는 반응성 화학물질이 누출되는 즉시 경고신호(alarm)를 발생시키는 것인 퍼지 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 퍼지 박스를 둘러싸는 케이싱, 반응성 화학물질용 컨테이너 하나 이상, 반응성 화학물질의 유량 및 퍼지가스의 유량을 조절하는 파이프 및 밸브를 포함하는 매니폴드 패널, 및 상기 반응성 화학물질을 모니터링하는 검출기를 포함하는 퍼지 시스템.
  15. 반도체, 태양전지, MEMS 또는 LCD 산업에서 활용되는 특수 가스 공급 설비에서의, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 퍼지 박스의 용도.
  16. 제15항에 있어서, 반응성 화학물질의 누출 및/또는 농축된 화학물질로 인한 연소에 의해 야기되는 위험을 방지하기 위한 용도.
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