KR101155063B1

KR101155063B1 - Centrifugal filter

Info

Publication number: KR101155063B1
Application number: KR1020050077912A
Authority: KR
Inventors: 이윤규; 정재인; 현홍섭; 송명근; 구자호
Original assignee: 삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2012-06-11
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: KR20070023379A

Abstract

The present invention relates to a centrifugal separation type filtering device, which is a device for centrifuging and filtering a suspension, each of which has a supply port and an outlet for supplying and discharging a suspension and rotating the rotating container and the rotating container. Rotating means for collecting, the collecting means installed inside the rotating container so that the particles present in the suspension in the rotating container is collected by the centrifugal force during the rotation of the rotating container, and rotating to filter the suspension moving from the supply port to the outlet in the rotating container And a filter installed inside the container. Accordingly, the present invention centrifugally separates the suspension by providing a forced rotational force and simultaneously performs filtering to effectively remove particles of a predetermined size or more for a high concentration of suspension, and preferentially removes the large particles present in the suspension by the centrifugal force. Removal prevents cake from forming on the filter surface to maintain the best filtering efficiency and capacity, and extends the life of the filter, and by centrifuging and filtering the suspension repeatedly, By preventing contamination, it has the effect of maintaining a stable state at all times.

Description

Centrifugal Filtering Units {CENTRIFUGAL FILTER}

도 1은 종래의 기술에 따른 유동액체의 여과장치를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a filtration device of a fluid according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치를 도시한 구성도이고,2 is a block diagram showing a centrifugal filtering device according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치의 제어를 위한 블럭도이다.3 is a block diagram for controlling the centrifugal filtering device according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110 : 회전용기 111 : 공급구110: rotating container 111: supply port

112 : 배출구 113 : 몸체112: outlet 113: body

114 : 커버 115 : 클램프114: cover 115: clamp

116 : 고정돌기 117 : 고정링116: fixing protrusion 117: fixing ring

118,119 : 결합돌기 120 : 회전수단118,119: engaging projection 120: rotation means

121 : 모터 122 : 감속기121: motor 122: reducer

130 : 포집수단 140 : 필터130: collecting means 140: filter

150 : 케이스 151 : 덮개150: case 151: cover

161 : 순환라인 161a,161b : 로터리조인트161: circulation line 161a, 161b: rotary joint

162 : 순환펌프 163 : 제 1 저장용기162: circulating pump 163: first storage container

164 : 제 2 저장용기 165 : 제 1 밸브164: second storage container 165: first valve

166 : 제 2 밸브 170 : 제어부166: second valve 170: control unit

171 : 제 1 유량센서 172 : 제 2 유량센서171: first flow sensor 172: second flow sensor

173 : 타이머 174 : 압력센서173: timer 174: pressure sensor

본 발명은 원심 분리형 필터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서스펜션을 강제적인 회전력의 제공에 의해 원심 분리시킴과 아울러 필터링을 동시에 실시함으로써 고농도의 서스펜션으로부터 대한 일정 크기 이상의 입자를 효과적으로 제거하는 원심 분리형 필터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal filtering device, and more particularly, to centrifugally separate a suspension by providing a forced rotational force and simultaneously perform filtering to remove a particle of a predetermined size or more from a high concentration suspension. Relates to a device.

최근에는 첨단 나노 테크놀러지에 의해 나노입자의 필요성이 커짐에 따라 나노입자의 제조에 대한 관심이 높아지고 있으며, 균일한 나노입자를 대량으로 생산하기 위해서 필터링이나 원심분리와 같은 분급 기술이 더욱 중요하게 되었다. 더욱이 균일함의 정도를 뛰어넘어 단분산의 개념을 적용한 제품 개발을 목표로 하는 반도체 소자나 광학 소자를 제조하기 위한 재료, 예컨대 화학적 기계적 연마(Chemical-mechanical polishing) 공정에서 연마제로 사용되는 슬러리 등은 비용이 저렴하면서도 높은 효율의 분급 기술이 더욱 필요하게 되었다.Recently, as the necessity of nanoparticles is increased due to advanced nanotechnology, interest in nanoparticle manufacturing is increasing, and classification technologies such as filtering and centrifugation have become more important for mass production of uniform nanoparticles. Moreover, materials for manufacturing semiconductor devices or optical devices that aim to develop products that apply the concept of monodispersion beyond the degree of uniformity, such as slurries used as abrasives in chemical-mechanical polishing processes, etc. There is a further need for this inexpensive and high efficiency classification technique.

이러한 슬러리(slurry)와 같은 서스펜션(suspension)을 분급하기 위해서 사용되는 방법으로는 정밀여과, 한외여과 등의 막여과법이나, 원심분리 등의 기술을 사용하였다. 이 중에서 정밀여과나 한외여과 등의 막여과법은 장치가 비교적 간단하여 작업이 쉽고, 필터의 기공에 따라 원하는 크기의 입자 제거 효율이 뛰어나다 는 장점을 가지고 있으나, 반면 고농도의 슬러리를 필터링할 경우 필터에 형성되는 케익이나 막 오염 현상에 의해 필터의 수명이 짧아져서 필터를 자주 교체해야 하거나, 필터에 형성된 케익을 별도의 세정공정(역세공정)에 의해서 제거해야 하기 때문에 그에 따른 비용과 시간을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.As a method used for classifying a suspension such as a slurry, a membrane filtration method such as microfiltration or ultrafiltration or a technique such as centrifugation was used. Membrane filtration methods such as precision filtration and ultrafiltration are relatively simple and easy to work with, and have the advantage that the particle removal efficiency of the desired size is excellent depending on the pore of the filter. The filter has a short life due to the cake or membrane contamination, so the filter has to be replaced frequently, or the cake formed on the filter has to be removed by a separate cleaning process (backwashing process), thereby increasing the cost and time. Had

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존의 원심분리와 필터링 공정을 결합한 종래 기술을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 기술에 따른 여과장치의 단면도로서, 대한민국 특허청에 출원된 특허출원 제2004-7010737호의 "유동액체로부터 입자 및 유기체의 분리 및 여과하기 위한 장치 및 방법"을 도시한 것이며, 크게 유입챔버(3), 세퍼레이션 및 필터 챔버(4), 슬러지 챔버(5), 길이방향으로 배치된 상부 배출 파이프(19), 원통형 필터 소재(11), 그리고 하부 배출 파이프(10)를 포함한다.In order to solve this problem, a conventional technology combining the conventional centrifugation and filtering process will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a cross-sectional view of a filtration device according to the prior art, and shows a "apparatus and method for separating and filtering particles and organisms from a fluid liquid" of Patent Application No. 2004-7010737, filed with the Korean Patent Office. Chamber 3, separation and filter chamber 4, sludge chamber 5, longitudinally disposed top discharge pipe 19, cylindrical filter material 11, and bottom discharge pipe 10.

유입챔버(3)는 원형으로 형성되며, 고용량 저압의 유체 유입구(2)가 접하도록 설치되고, 세퍼레이션 및 필터 챔버(4)에 연결되며, 가장 적은 유체 흐름 저항을 만나도록 설계되고, 펌핑된 액체(13)가 유입챔버(3)의 중심을 통과하여 지나가는 길이방향 상부 배출파이프(19) 둘레를 원형의 나선방향으로 이동하게 된다. The inlet chamber 3 is formed in a circular shape, installed to be in contact with the high capacity low pressure fluid inlet 2, connected to the separation and filter chamber 4, and designed to meet the least fluid flow resistance, and The liquid 13 moves in a circular spiral direction around the longitudinal upper discharge pipe 19 passing through the center of the inlet chamber 3.

세퍼레이션 및 필터 챔버(4)는 슬러지 챔버(5)와 함께 양쪽 단부에서 플랜지를 가지는 하나의 파이프로부터 세워지며, 난류 및 역흐름을 감소하도록 아랫방향으로 원뿔형상을 가지며, 요구되는 필터링의 효율과 성능을 위한 길이를 가진다.The separation and filter chamber 4 is erected from a single pipe with flanges at both ends together with the sludge chamber 5 and has a conical shape downward to reduce turbulence and backflow, Has a length for performance.

슬러지 챔버(5)는 파이프의 벽 사이의 오프닝(18)을 통하여 슬러지-유사 액체를 수용하며, 슬러지 밸브(9)의 개방에 의해 내측의 슬러지를 배출시킨다.The sludge chamber 5 receives sludge-like liquid through the opening 18 between the walls of the pipes and discharges the sludge inside by opening the sludge valve 9.

상부 및 하부 배출 파이프(19,10)는 수동으로 또는 자동으로 개폐되는 콘트롤 밸브(20,21)가 설치된다. 따라서, 콘트롤 밸브(20,21)에 의해 세퍼레이션 및 필터 챔버(4) 내에 일정한 압력을 유지하고, 슬러지 밸브(9)에 의해 일정한 흐름을 유지하도록 슬러지 챔버(5) 속으로 충분한 내부 압력을 유지한다.The upper and lower discharge pipes 19, 10 are provided with control valves 20, 21 which open or close manually or automatically. Thus, a sufficient internal pressure is maintained into the sludge chamber 5 to maintain a constant pressure in the separation and filter chamber 4 by the control valves 20, 21 and a constant flow by the sludge valve 9. do.

필터 소재(11)는 외측의 액체(13)가 표면을 따라 하강하면서 큰 입자는 외측에 머물도록 하며, 작은 입자들은 외측에서 내측으로 통과하도록 하는 구조를 가진다.The filter material 11 has a structure in which the liquid 13 on the outside descends along the surface and the large particles stay on the outside, and the small particles pass from the outside to the inside.

이와 같은 종래의 여과장치는 유동 액체의 원심분리를 실현하기 위하여 원심력에 의해 세퍼레이션 및 필터 챔버(4)의 벽면으로 분리된 입자들을 침강시키고 필터 소재(11)에 의해 필터링을 하게 된다. Such a conventional filtration apparatus sediments the particles separated by the centrifugal force and the wall of the filter chamber 4 by centrifugal force and filters them by the filter material 11 in order to realize centrifugation of the flow liquid.

그러나, 이러한 종래의 여과장치는 액체(13)를 회전시키기 위하여 직접적으로 회전력을 제공하여 원심력을 부여하는 장치가 아니라 일정 유속으로 유입챔버(3)로 공급하여 유입챔버(3)내에서 하강하면서 회전되도록 하는 수동적인 장치이기 때문에 액체(13)의 입자에 가해줄 수 있는 원심력이 그리 크지 않으며, 이로 인해 마이크로 단위의 입자 제거는 가능할 수 있겠지만, 나노수준의 입자를 제거하기에는 그 한계가 있었다. However, such a conventional filtration device is not a device that directly provides a rotational force to rotate the liquid 13 to impart a centrifugal force, but is supplied to the inflow chamber 3 at a constant flow rate and rotates while descending in the inflow chamber 3. Since the centrifugal force that can be applied to the particles of the liquid 13 is not so large because it is a passive device to be possible, this may be possible to remove the micro-particles, but there was a limit to remove the nano-level particles.

또한, 이와 같은 이유로 인해 종래의 여과장치는 수질오염을 줄이기 위한 밸러스트 워터 등의 물에 존재하는 불순물이나 액체(13)내에 존재하는 저농도의 불순물을 제거하는 용도에 한정적으로 사용되며, 선박 등 대형 설비에 응용되는 경우 그 처리량이 매우 커져야 하기 때문에 운전압력이 매우 낮은 조건에서 사용되어야 하는 시스템이고, 필터 소재(11)에 가해지는 압력이 증가시 필터 소재(11)에 쌓인 케익을 제거하기 위해 유체 유입구(2)외에 다른 유입구에서 물을 강하게 공급하여 세척을 해야 하는 장치이므로, 필터 소재(11)에 차압이 많이 걸리는 고농도의 입자를 가지는 서스펜션을 분급하기에는 적당하지 못한 장치이다. In addition, for this reason, the conventional filtration apparatus is limitedly used for removing impurities present in water such as ballast water or low concentration impurities present in the liquid 13 to reduce water pollution. It is a system that should be used under very low operating pressure because its throughput should be very large when it is applied to the fluid. In order to remove the cake accumulated on the filter material 11 when the pressure applied to the filter material 11 increases, In addition to (2), since it is a device that needs to be strongly supplied with water from another inlet, the device is not suitable for classifying suspensions having high concentrations of particles that require a large differential pressure on the filter material 11.

그러므로, 이러한 이유에서 케익을 효과적으로 제거하기 위한 백-플러싱 시스템이나 케익의 형성을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행중이며, 유동 액체에 매우 큰 원심력을 발생시켜서 입자를 분급하는 원심분리 기술이 개발되고 있다. 그러나, 이러한 기술은 유동 액체를 대량으로 처리할 수 있는 장점은 있으나, 반도체 소자를 제조하기 위한 화학적 기계적 연마공정에 사용되는 고농도의 슬러리 등과 같은 서스펜션과 같은 미세한 나노 입자를 제거하는데 한계를 가질 뿐만 아니라 서스펜션내에 거대 입자의 존재가 매우 큰 영향을 미치는 산업에는 그 활용 가능성이 제한되는 문제점을 가지고 있었다.For this reason, studies are being actively conducted to reduce the formation of a back-flushing system or cake for effectively removing cakes, and centrifugal separation techniques for classifying particles by generating a very large centrifugal force in a flowing liquid have been developed. However, this technique has the advantage of processing a large amount of the flowing liquid, but also has a limitation in removing fine nanoparticles such as suspensions such as high concentration slurry used in the chemical mechanical polishing process for manufacturing semiconductor devices. In industries where the presence of large particles in the suspension has a very large impact, their applicability has been limited.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 서스펜션을 강제적인 회전력의 제공에 의해 원심 분리시킴과 아울러 필터링을 동시에 실시함으로써 고농도의 서스펜션에 대한 일정 크기 이상의 입자를 효과적으로 제거하고, 필터 표면에 케익이 발생되는 것을 방지하여 필터링의 효율 및 능력을 최상으로 유지하며, 서스펜션에서 침강하는 입자들에 의한 오염을 방지하여 항상 안정된 상태를 유지시키는 원심 분리형 필터링 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to centrifugally separate the suspension by the provision of a forcible rotational force and to simultaneously remove the particles of a certain size or more for a high concentration of suspension by performing the filtering at the same time. In addition, the present invention provides a centrifugal filtering device that maintains a stable state by preventing cake from being generated on the filter surface to maintain the best efficiency and ability of filtering, and preventing contamination by particles settling in the suspension.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 서스펜션을 원심 분리 및 필터 링하는 장치로서, 서스펜션이 공급 및 배출되기 위한 공급구 및 배출구가 각각 형성되며, 회전 가능하게 설치되는 회전용기와, 회전용기를 회전시키는 회전수단과, 회전용기의 회전시 회전용기내의 서스펜션에 존재하는 입자가 원심력에 의해 포집되도록 회전용기 내측에 설치되는 포집수단과, 회전용기내에서 공급구로부터 배출구로 이동하는 서스펜션을 필터링하도록 회전용기 내측에 설치되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for realizing the above object is a device for centrifuging and filtering the suspension, the supply port and the discharge port for supplying and discharging the suspension is formed, respectively, the rotating vessel is rotatably installed, the rotating vessel A rotating means for rotating, a collecting means installed inside the rotating container so that the particles present in the suspension in the rotating container are collected by the centrifugal force when the rotating container rotates, and filtering the suspension moving from the supply port to the outlet port in the rotating container. It characterized in that it comprises a filter installed inside the rotating vessel.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치의 제어를 위한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치(100)는 반도체 소자를 제조하기 위한 공정인 화학적 기계적 연마공정 등에 사용되는 슬러리(slurry) 등과 같은 서스펜션(suspension)을 원심분리 및 필터링에 의해 일정 크기 이상의 입자를 제거하는 장치로서, 회전 가능하게 설치되는 회전용기(110)와, 회전용기(110)를 회전시키는 회전수단(120)과, 회전용기(110) 내측에 각각 설치되는 포집수단(130) 및 필터(140)를 포함한다.Figure 2 is a block diagram showing a centrifugal filtering device according to the present invention, Figure 3 is a block diagram for the control of the centrifugal filtering device according to the present invention. As shown, the centrifugal filtering device 100 according to the present invention is uniformly formed by centrifugation and filtering a suspension such as a slurry used in a chemical mechanical polishing process, which is a process for manufacturing a semiconductor device. As a device for removing particles having a size or more, a rotating container 110 rotatably installed, a rotating means 120 for rotating the rotating container 110, and a collecting means 130 respectively installed inside the rotating container 110. ) And a filter 140.

회전용기(110)는 필터링을 위한 서스펜션이 통과하도록 서스펜션이 공급되는 공급구(111)와 내측의 서스펜션이 배출되는 배출구(112)를 각각 형성하며, 회전 가 능하게 설치된다. The rotary container 110 forms a supply port 111 through which the suspension is supplied so that the suspension for filtering passes, and an outlet 112 through which the inner suspension is discharged, and is rotatably installed.

회전용기(110)는 내측의 개방을 위해 몸체(113)와 커버(114)로 이루어지는데, 몸체(113)와 커버(114)가 서로 분리 가능하게 결합되기 위하여 플랜지 결합이나 나사 결합 등의 방식으로 서로 결합될 수 있으며, 본 실시예에서 일예로 몸체(113)와 커버(114)의 결합부분에 플랜지(113a,114a)를 각각 형성하고, 이들 플랜지(113a,114a)를 서로 맞댄 상태에서 고리형상의 클램프(115)로 서로 결합시키게 된다.Rotating vessel 110 is composed of a body 113 and the cover 114 for the opening of the inner side, the body 113 and the cover 114 in a manner such as flange coupling or screw coupling to be detachably coupled to each other Can be coupled to each other, for example in the present embodiment to form a flange (113a, 114a) in the engaging portion of the body 113 and the cover 114, respectively, and the flanges 113a, 114a in a state of facing each other in an annular shape The clamps 115 are coupled to each other.

회전용기(110)는 서스펜션의 원활한 분급을 위하여 공급구(111)와 배출구(112)가 하단과 상단에 각각 마련되고, 하단과 상단에 회전축(113b,114b)을 각각 형성함으로써 회전중심의 축이 수직을 이루도록 설치되며, 필터(140)가 중심부에 설치되고, 필터(140)의 외측에 포집수단(130)이 설치된다.The rotary container 110 is provided with a supply port 111 and an outlet 112 at the bottom and the top, respectively, for smooth classification of the suspension, and the axis of rotation center is formed by forming the rotary shafts 113b and 114b at the bottom and the top, respectively. It is installed to be vertical, the filter 140 is installed in the center, the collecting means 130 is installed on the outside of the filter 140.

회전용기(110)의 고속 회전시 사용자로부터 회전용기(110)를 격리시킴으로써 사용자의 안전을 확보함과 아울러 회전용기(110)에 회전 저항이 발생하는 것을 방지하기 위해 케이스(150)가 마련된다.The case 150 is provided in order to ensure the safety of the user and to prevent the rotational resistance from occurring in the rotary container 110 by isolating the rotary container 110 from the user during the high speed rotation of the rotary container 110.

케이스(150)는 내부를 개폐시킬 수 있도록 상측에 덮개(151)가 마련되고, 내측에 회전용기(110)의 회전축(113b,114b)을 베어링(152,153)을 매개로 하여 회전 가능하게 지지하기 위한 회전지지부(154,155)가 마련되며, 회전수단(120)이 내측에 설치된다.The case 150 is provided with a cover 151 on the upper side to open and close the inside, and for supporting the rotation shafts 113b and 114b of the rotating container 110 through the bearings 152 and 153 to the inside. Rotating support parts 154 and 155 are provided, and the rotating means 120 is installed inside.

회전수단(120)은 회전용기(110)를 일정한 속도, 예컨대 1,000RPM 이상 고속으로 회전시키기 위하여 다양한 구동수단으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 회전력을 제공하는 모터(121)임이 바람직하며, 모터(121)의 회전력을 증가시킬 수 있도록 모터(121)의 회전력을 감속기(122)를 통해 회전용기(110)의 하단에 형성되는 회전축(113b)으로 전달함이 바람직하다. 회전용기(110) 하단의 회전축(113b)은 감속기(122)와의 기어 결합을 위해 기어(미도시)가 형성된다.The rotating means 120 may be formed of various driving means to rotate the rotating container 110 at a constant speed, for example, at a high speed of 1,000 RPM or more, and preferably, the motor 121 may provide a rotational force. It is preferable to transmit the rotational force of the motor 121 to the rotating shaft 113b formed at the lower end of the rotary container 110 through the reducer 122 so as to increase the rotational force of the. The rotating shaft 113b at the bottom of the rotating container 110 has a gear (not shown) for gear coupling with the reducer 122.

포집수단(130)은 회전용기(110)의 회전시 서스펜션에 존재하는 입자가 원심력에 의해 포집되도록 회전용기(110) 내측에 설치된다. 즉, 포집수단(130)은 회전용기(110) 회전시 회전용기(110)내의 서스펜션에 존재하는 입자중에서 원심력이 작용할 정도의 질량을 가짐으로써 비교적 큰 입자들이 원심력이 작용하는 방향으로 이동하게 됨으로써 부착되거나 걸리게 되어 포집된다. The collecting means 130 is installed inside the rotating container 110 so that the particles present in the suspension during the rotation of the rotating container 110 is collected by the centrifugal force. That is, the collecting means 130 has a mass enough to act as a centrifugal force among the particles present in the suspension in the rotating container 110 when the rotating vessel 110 rotates, so that the relatively large particles move in the direction in which the centrifugal force acts. It is caught or caught and collected.

포집수단(130)은 서스펜션에 존재하는 입자를 포집하기 위해 다양한 구조나 재질이 사용될 수 있으며, 일예로 부직포임이 바람직하다. 부직포는 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제 등으로 결합시킨 것으로서 원료 섬유는 솜, 비스코스레이온, 나일론 등의 합성섬유 등이며, 필터(140)에 의해 필터링되기 전에 원심분리에 의해 걸러내고자 하는 입자의 크기에 맞도록 그 종류를 다양하게 선택할 수 있고, 구조적으로 섬유가 얽혀 있어서 서스펜션에 존재하는 필터(140)에 의해 필터링되는 입자들보다 큰 입자들이 원심력에 의해 도달시 완전히 포집하게 된다.The collecting means 130 may be used in various structures or materials to collect the particles present in the suspension, for example, preferably a nonwoven fabric. The nonwoven fabric is made by arranging the fibers in parallel or in a non-directional manner and bonding them with a synthetic resin adhesive without going through a woven fabric process. The raw fibers are synthetic fibers such as cotton, viscose rayon, nylon, etc. Various types can be selected to fit the size of the particles to be filtered out by centrifugation before filtering, and the particles are larger than the particles filtered by the filter 140 present in the suspension because the fibers are entangled structurally. When reached, it will be fully captured.

포집수단(130)은 원심력의 작용방향과 교체 가능을 고려하여 회전용기(110) 내주면에 착탈 가능하게 설치됨이 바람직하며, 이를 위해 포집수단(130)은 하단이 회전용기(110)의 몸체(113)내에 형성되는 고정돌기(116)에 걸림으로써 고정됨과 아 울러 그 상단이 몸체(113)와 커버(114)사이에 끼워지는 고정링(117)에 의해 고정된다. 따라서, 몸체(113)와 커버(114)의 분리에 의해 분해되는 고정링(117)에 의해 포집수단(130)의 교체가 가능해진다.The collecting means 130 is preferably installed detachably on the inner circumferential surface of the rotating container 110 in consideration of the direction of action and replaceable centrifugal force, for this purpose, the collecting means 130 has a lower end of the body 113 of the rotating container 110 The upper end is fixed by the fixing ring 117 that is fitted between the body 113 and the cover 114 as well as being fixed by the locking projection 116 is formed in the). Therefore, the collection means 130 can be replaced by the fixing ring 117 which is disassembled by separating the body 113 and the cover 114.

필터(140)는 정밀여과막이나 한외여과막이 사용될 수 있고, 카트리지 모듈이나 판형 모듈, 중공사(hollow fiber) 모듈, 하니컴 모듈 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 회전용기(110)내에서 공급구(111)로부터 배출구(112)로 이동하는 서스펜션을 필터링하도록 회전용기(110) 내측에서 공급구(111)와 배출구(112)를 서로 격리시키도록 설치된다. The filter 140 may be a precision filtration membrane or an ultrafiltration membrane, and may be implemented in various forms such as a cartridge module, a plate-shaped module, a hollow fiber module, a honeycomb module, and a supply port in the rotary container 110. It is installed to isolate the supply port 111 and the outlet 112 from each other inside the rotating container 110 to filter the suspension moving from the 111 to the outlet 112.

필터(140)는 회전용기(110)가 회전시 서스펜션에 존재하는 비교적 큰 입자가 우선적으로 포집수단(130)에 포집되도록 포집수단(130)의 내측에 설치되고, 바람직하게는 관의 형태를 가지고서 회전용기(110)의 중심부에 수직되게 설치되며, 착탈이 가능하기 위하여 몸체(113)의 바닥과 커버(114)의 내측면에 돌출되도록 형성되는 결합돌기(118,119)에 양단이 끼워짐으로써 설치된다. 이 때, 공급구(111)는 다수로 분기되어 회전용기(110)의 바닥면중 필터(140)의 외측에 위치하도록 형성되며, 배출구(112)는 회전용기(110)내의 상측면중 필터(140)의 내측에 위치하도록 형성된다.The filter 140 is installed inside the collecting means 130 so that relatively large particles existing in the suspension when the rotating container 110 rotates are preferentially collected in the collecting means 130, and preferably have a tube shape. It is installed perpendicular to the center of the rotating container 110, both ends are fitted to the engaging projections (118, 119) formed to protrude on the bottom of the body 113 and the inner surface of the cover 114 in order to be removable. . At this time, the supply port 111 is branched into a number is formed so as to be located outside the filter 140 of the bottom surface of the rotary container 110, the outlet 112 is the filter of the upper surface in the rotary container 110 ( 140 is formed to be located inside.

회전용기(110)에 서스펜션을 순환 공급하여 일정 크기 이상의 입자들이 제거된 안정된 상태로 유지하기 위하여 회전용기(110)에 서스펜션이 순환 공급되는 경로를 제공하는 순환라인(161)과, 순환라인(161)상에 설치되는 순환펌프(162)와, 순환라인(161)상에 병렬로 연결되는 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)와, 순환라인 (161)상에 설치되는 제 1 및 제 2 밸브(165,166)를 포함한다.A circulation line 161 and a circulation line 161 which provide a path through which the suspension is circulatedly supplied to the rotating container 110 in order to circulate and supply the suspension to the rotating container 110 to maintain a stable state in which particles having a predetermined size or more are removed. ) Circulation pump 162 installed on the circulation line 161, the first and second storage vessels 163 and 164 connected in parallel on the circulation line 161, and the first and second valves installed on the circulation line 161 (165,166).

순환라인(161)은 회전하는 회전용기(110)로 서스펜션을 원활하게 공급하기 위하여 회전용기(110)의 공급구(111) 및 배출구(112)에 기밀을 유지한 상태로 회전 가능하게 연결시키는 로터리조인트(161a,161b)를 통해 양단이 각각 연결된다.The circulation line 161 is rotatably connected to the supply port 111 and the discharge port 112 of the rotary container 110 to be rotatably connected in order to smoothly supply the suspension to the rotating container 110 that rotates. Both ends are respectively connected through the joints 161a and 161b.

순환펌프(162)는 순환라인(161)상에 설치되어 서스펜션이 순환라인(161)을 따라 순환되도록 펌핑력을 제공한다.The circulation pump 162 is installed on the circulation line 161 to provide a pumping force so that the suspension is circulated along the circulation line 161.

제 1 및 제 2 저장용기(163,164)는 회전용기(110)를 순환한 서스펜션을 교대로 저장 및 배출시키기 위하여 공급구(111)와 연결되는 순환라인(161)의 분기된 양단이 하단에 각각 연결되며, 배출구(112)와 연결되는 순환라인(161)의 분기된 양단이 상단에 각각 연결된다.The first and second storage containers 163 and 164 are connected to both ends of the branched ends of the circulation line 161 connected to the supply port 111 so as to alternately store and discharge the suspension circulating the rotary container 110, respectively. Both ends of the circulation line 161 connected to the outlet 112 are connected to the upper ends, respectively.

제 1 밸브(165)는 순환라인(161)상에서 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)의 전단에 설치되며, 서스펜션을 순환라인(161)으로부터 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로 공급되도록 선택한다. The first valve 165 is installed at the front end of the first and second storage containers 163 and 164 on the circulation line 161, and the suspension is transferred from the circulation line 161 to any one of the first and second storage containers 163 and 164. Select to be supplied.

제 2 밸브(166)는 순환라인(161)상에서 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)의 후단에 설치되며, 서스펜션을 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로부터 순환라인(161)으로 배출되도록 선택한다. The second valve 166 is installed at the rear end of the first and second storage containers 163 and 164 on the circulation line 161, and the suspension is circulated from one of the first and second storage containers 163 and 164. To be discharged.

제 1 및 제 2 밸브(165,166) 각각은 서스펜션의 유로를 변경하기 위해 다수의 밸브로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서처럼 단일의 3방향 밸브로 각각 이루어질 수도 있다.Each of the first and second valves 165 and 166 may be composed of a plurality of valves for changing the flow path of the suspension, or may be respectively composed of a single three-way valve as in the present embodiment.

제 1 및 제 2 밸브(165,166)는 수동으로 조작되는 밸브일 수 있으며, 전자적 으로 제어되기 위하여 전자제어밸브를 사용함과 아울러 이를 제어하기 위하여 제 1 및 제 2 유량센서(171,172)와 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.The first and second valves 165 and 166 may be manually operated valves, and the first and second flow sensors 171 and 172 and the controller 170 may be used to control the electronic valves as well as to control them electronically. It may further include.

제 1 및 제 2 유량센서(171,172)는 순환라인(161)에서 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)의 후단에 각각 설치되어 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)로부터 각각 배출되는 서스펜션을 감지하여 감지신호를 제어부(170)로 출력한다.The first and second flow sensors 171 and 172 are respectively installed at the rear ends of the first and second storage containers 163 and 164 in the circulation line 161 to detect the suspension discharged from the first and second storage containers 163 and 164, respectively. To output the detection signal to the controller 170.

제어부(170)는 제 1 및 제 2 유량센서(171,172)의 감지신호를 수신받으며, 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나에 저장되는 서스펜션이 회전용기(110)를 통과하여 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 다른 하나로 이동하여 채워지도록 제 1 및 제 2 밸브(165,166)를 각각 제어한다. 또한 제어부(170)는 회전수단(120)의 모터(121) 및 순환펌프(162)를 제어하도록 구성될 수도 있다.The control unit 170 receives the detection signals of the first and second flow sensors 171 and 172, and the suspension stored in any one of the first and second storage containers 163 and 164 passes through the rotary container 110 to provide a first signal. And the first and second valves 165 and 166, respectively, to move and fill the other of the second reservoirs 163 and 164, respectively. In addition, the controller 170 may be configured to control the motor 121 and the circulation pump 162 of the rotating means 120.

제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로부터 다른 하나로 서스펜션을 이동시키는 주기를 카운팅하기 위하여 타이머(173)를 더 포함할 수 있다. A timer 173 may be further included to count a period of moving the suspension from one of the first and second reservoirs 163 and 164 to another.

타이머(173)는 서스펜션이 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로부터 다른 하나로 이동 후 조작자의 조작에 의해서 또는 고정적으로 설정된 시간을 카운팅한다.The timer 173 counts the time set by the operator or fixedly after the suspension is moved from one of the first and second reservoirs 163 and 164 to the other.

제어부(170)는 타이머(173)에 의해 카운팅된 설정 시간이 경과할 때마다 서스펜션을 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로부터 다른 하나로 반복하여 이동시키기 위해 제 1 및 제 2 밸브(165,166)를 각각 제어한다. 이 때, 제어부(170)는 타이머(173)와는 다른 설정 시간동안 또는 설정 횟수만큼 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)중 어느 하나로부터 다른 하나로의 반복을 실시하도록 함이 바람직 하다. The controller 170 is configured to repeatedly move the suspension from one of the first and second storage containers 163 and 164 to another when the set time counted by the timer 173 has elapsed. 165, 166, respectively. At this time, it is preferable that the controller 170 repeats one of the first and second storage containers 163 and 164 from one of the first and second storage containers 163 to another for a predetermined time or a set number of times different from the timer 173.

필터(140)의 필터링 성능이 저하되거나 순환라인(161)이 부분적으로 막힐 경우 순환라인(161)의 막힘 증가, 순환펌프(162)의 과열, 필터링이 제대로 안 된 서스펜션의 순환 등의 문제를 방지하기 위하여 순환라인(161)상에 압력센서(174)를 설치함이 바람직하다. 따라서, 제어부(170)는 압력센서(174)로부터 출력되는 신호를 수신받아 압력센서(174)에 의해 측정된 압력값이 설정된 값 이상일 때 상기한 문제점이 발생한 것으로 판단하여 회전수단(120)의 모터(121) 및 순환펌프(162)의 구동을 정지시킨다.If the filtering performance of the filter 140 is degraded or the circulation line 161 is partially blocked, problems such as increased clogging of the circulation line 161, overheating of the circulation pump 162, circulation of the suspension that is not properly filtered, and the like are prevented. In order to provide a pressure sensor 174 on the circulation line 161 is preferred. Therefore, the controller 170 receives the signal output from the pressure sensor 174 and determines that the above-mentioned problem occurs when the pressure value measured by the pressure sensor 174 is equal to or greater than the set value, thereby causing the motor of the rotating means 120 to be rotated. The drive of the 121 and the circulation pump 162 is stopped.

이와 같은 구조로 이루어진 원심 분리형 필터링 장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the centrifugal filtering device having such a structure is performed as follows.

반도체 소자를 제조하기 위한 화학적 기계적 연마공정에 사용되는 슬러리(slurry) 등과 같은 서스펜션이 제 1 저장용기(163)에 채워진 상태에서 제 2 밸브(166)를 조작하여 제 1 저장용기(163)내의 서스펜션이 순환펌프(162)의 펌핑에 의해 회전수단(120)의 구동에 의해 고속으로 회전하는 회전용기(110) 내측으로 공급되도록 한다.The suspension in the first storage container 163 is operated by operating the second valve 166 while a suspension, such as a slurry, used in a chemical mechanical polishing process for manufacturing a semiconductor device is filled in the first storage container 163. By the pumping of the circulation pump 162 to be supplied to the inside of the rotating container 110 that rotates at a high speed by the driving of the rotating means 120.

회전용기(110) 내측으로 공급되는 서스펜션에 포함된 입자중 필터(140)에 의해 필터링시 케익을 형성하게 되는 거대 입자들은 그 질량에 의해 원심력이 작용하여 가장자리로 이동하게 됨으로써 회전용기(110) 내주면에 설치되는 부직포인 포집수단(130)에 도달하여 부착 내지 걸리게 됨으로써 포집된다. Among the particles included in the suspension supplied into the rotating container 110, the giant particles that form the cake when filtered by the filter 140 are moved to the edge by the centrifugal force acting by the mass, so that the inner circumferential surface of the rotating container 110 moves. It is collected by being attached to and caught by the collecting means 130, which is a nonwoven fabric installed on it.

회전용기(110)내에서 원심력에 의해 우선적으로 거대 입자들이 제거된 서스 펜션은 필터(140)를 통과함으로써 일정 크기 이상의 입자들이 제거된 상태로 배출구(112)를 통해 배출된다. Suspension in which the large particles are preferentially removed by the centrifugal force in the rotary container 110 passes through the filter 140 and is discharged through the outlet 112 in a state where particles of a predetermined size or more are removed.

제 1 저장용기(163)내에 저장된 서스펜션에 대한 원심 분리 및 필터링은 서스펜션이 제 1 저장용기(163)로부터 모두 배출됨을 제 1 유량센서(171)에 의해 감지될 때까지 실시된다. 한편, 배출구(112)를 통해 배출되는 서스펜션은 제어부(170)에 의한 제 1 밸브(165)의 제어에 의해 제 2 저장용기(164)에 저장된다.Centrifugation and filtering of the suspension stored in the first reservoir 163 is carried out until the first flow sensor 171 detects that the suspension is all discharged from the first reservoir 163. On the other hand, the suspension discharged through the outlet 112 is stored in the second storage container 164 under the control of the first valve 165 by the controller 170.

제어부(170)는 제 2 저장용기(164)에 서스펜션이 모두 이동한 후 타이머(173)에 의해 설정된 시간이 경과되면 다시 제 1 및 제 2 밸브(165,166)의 개폐방향을 전환시킴으로써 제 2 저장용기(164)내의 서스펜션을 회전용기(110)로 공급하여 이전과 마찬가지로 원심분리에 의한 거대 입자들의 일차적 제거 및 필터링에 의한 원하는 크기 이상의 입자들을 제거시킨 다음 제 1 저장용기(163)에 저장되도록 한다. 이러한 서스펜션의 회전용기(110) 순환을 통한 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)로의 서스펜션의 이동은 제어부(170)에 설정된 시간 또는 설정된 횟수만큼 실시된다.The control unit 170 switches the opening and closing direction of the first and second valves 165 and 166 again after the time set by the timer 173 has elapsed after the suspension moves to the second storage container 164. Suspension in 164 is supplied to the rotary container 110 to remove the particles of the desired size by primary removal and filtering by centrifugation and then stored in the first storage container 163 as before. Movement of the suspension to the first and second storage containers 163 and 164 through the rotation of the rotating container 110 is performed by a time set by the controller 170 or a set number of times.

회전용기(110)에 서스펜션을 반복적으로 순환시켜서 제 1 및 제 2 저장용기(163,164)에 일정한 시간적 간격을 두고서 교대로 저장되도록 함으로써 서스펜션에 포함된 일정 크기 이상의 입자들의 제거 효율을 증진시키고, 이러한 안정된 상태가 계속적으로 유지되도록 한다. By repeatedly circulating the suspension in the rotary container 110 to be alternately stored in the first and second storage containers (163, 164) at regular time intervals to enhance the removal efficiency of the particles of a predetermined size or more contained in the suspension, this stable Keep the state constant

제어부(170)는 서스펜션의 순환시 회전수단(120)의 모터(121)와 순환펌프(162)를 제어하게 되며, 서스펜션의 순환을 멈추는 시간동안 회전수단(120)의 모터 (121)와 순환펌프(162)의 구동을 멈추도록 함으로써 구성부품의 소모와 전력사용을 줄일 수 있다. The controller 170 controls the motor 121 and the circulation pump 162 of the rotation means 120 during the circulation of the suspension, and the motor 121 and the circulation pump of the rotation means 120 during the time of stopping the circulation of the suspension. By stopping the operation of the 162, the consumption of components and power usage can be reduced.

제어부(170)는 압력센서(174)에 의해 순환라인(161)을 통해 공급되는 서스펜션의 압력이 설정된 압력 이상일 때 회전수단(120)의 모터(121)와 순환펌프(162)의 구동을 정지시킴으로써 필터(140)의 오염으로 인한 교체 시기 도달이나 순환라인(161)의 막힘을 외부에서 판단하도록 함으로써 필터(140)나 순환라인(161)의 유지 및 보수 시기를 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 서스펜션에 포함되어 필터링하고자 하는 크기 이상의 입자들이 과압에 의해 필터(140)를 통과함으로써 서스펜션의 품질을 저하시키는 것을 방지한다.The controller 170 stops the driving of the motor 121 and the circulation pump 162 of the rotating means 120 when the pressure of the suspension supplied by the pressure sensor 174 through the circulation line 161 is greater than or equal to the set pressure. It is possible to accurately determine the maintenance and repair time of the filter 140 or the circulation line 161 by determining externally reaching the replacement time due to contamination of the filter 140 or clogging of the circulation line 161, and included in the suspension. This prevents particles larger than the size to be filtered from passing through the filter 140 by overpressure, thereby lowering the quality of the suspension.

필터(140)는 그 형태를 판형이나 수직관형, 중공사 모듈 등으로 적절하게 제작하고, 고압에서도 내구성을 가지는 재질을 선택함으로써 고농도 슬러리의 필터링시에 필터(140)에 가해지는 압력이 매우 높은 고압조건에서 운전하더라고, 서스펜션에 존재하여 필터(140) 표면에 케익을 형성하는 거대 입자들을 우선적으로 원심력에 의해 포집수단(130)에 포집되도록 함으로써 필터(140)의 필터링 효율을 저하시키지 않고서도 서스펜션의 필터링 처리량을 증대시킬 수 있다.The filter 140 is appropriately manufactured in the form of a plate, a vertical tube, a hollow fiber module, and the like, and by selecting a material having durability even at a high pressure, the pressure applied to the filter 140 at the time of filtering a high concentration slurry is very high. Even if the vehicle is operated under the conditions, the large particles present in the suspension and forming the cake on the surface of the filter 140 are first collected by the collecting means 130 by the centrifugal force, thereby reducing the filtering efficiency of the filter 140. Filtering throughput can be increased.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치는 서스펜션을 강제적인 회전력의 제공에 의해 원심 분리시킴과 아울러 필터링을 동시에 실시함으로써 고농도의 서스펜션에 대한 일정 크기 이상의 입자를 효과적으로 제거하고, 원심력에 의해 서스펜션에 존재하는 거대 입자들을 우선적으로 제거함으로써 필터 표 면에 케익이 형성되는 것을 방지하여 필터링의 효율 및 능력을 최상으로 유지함과 아울러 필터의 수명을 연장시키며, 서스펜션에 대한 원심분리와 필터링을 정해진 시간마다 반복적으로 실시함으로써 침강하는 입자들에 의한 오염을 방지함으로써 안정된 상태를 항상 유지시키는 효과를 가지고 있다. As described above, the centrifugal filtering device according to the present invention centrifugally separates the suspension by providing a forced rotational force and simultaneously performs filtering to effectively remove particles of a predetermined size or more with respect to a high concentration of suspension, and by centrifugal force. By first removing the large particles present in the suspension to prevent cakes from forming on the filter surface, it maintains the best efficiency and ability of filtering, extends the life of the filter, and allows for centrifugation and filtering of the suspension. By repeatedly performing every time, it has the effect of always maintaining a stable state by preventing contamination by sedimenting particles.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 원심 분리형 필터링 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the centrifugal filtering device according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, the gist of the present invention. Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.

Claims

A device for centrifuging and filtering the suspension,

A rotating container having a supply port and an outlet for supplying and discharging the suspension, respectively, and rotatably installed;

Rotating means for rotating the rotating container;

Collecting means installed inside the rotating container so that particles existing in the suspension in the rotating container are collected by centrifugal force when the rotating container is rotated;

A filter installed inside the rotary container to filter the suspension moving from the supply port to the discharge port in the rotary container.

Including,

The collecting means is a centrifugal filtering device, characterized in that the nonwoven fabric.

A device for centrifuging and filtering the suspension,

Rotating means for rotating the rotating container;

A filter installed inside the rotary container to filter the suspension moving from the supply port to the discharge port in the rotary container;

A circulation line connected to the supply port and the discharge port through rotary joints so that the suspension is circulatedly supplied to the rotary container;

A circulation pump installed in the circulation line to provide a pumping force to the suspension;

First and second storage containers connected in parallel on the circulation line and storing and discharging the suspension circulated along the circulation line, respectively;

Respectively installed at the front and rear ends of the first and second storage containers on the circulation line, and selecting the suspension to be supplied from the circulation line to any one of the first and second storage containers or storing the first and second storage containers. First and second valves selected to be discharged from the vessel to the circulation line

Centrifugal filtering device comprising a.

The method according to claim 1 or 2,

The rotating container,

The supply port and the discharge port are respectively provided at the lower end and the upper end, the axis of rotation center is vertically installed, the filter is installed in the center, the collecting means is installed on the outside of the filter Filtering device.

The method according to claim 1 or 2,

The rotating container is located on the inside, the case having a cover to open and close the inside

Centrifugal filtering device further comprising.

The method of claim 2,

First and second flow rate sensors for detecting the suspension discharged from the first and second storage containers, respectively, and outputting a detection signal;

Receiving the detection signal of the first and second flow sensor, the suspension stored in any one of the first and second storage vessel passes through the rotating vessel to the other of the first and second storage vessel To control the first and second valves so as to be filled

Centrifugal filtering device further comprising.

The method of claim 5,

And a timer for counting a set time after the suspension moves from one of the first and second storage containers to another,

The controller controls the first and second valves, respectively, to repeatedly move the suspension from one of the first and second storage containers to the other each time a set time counted by the timer elapses.

Centrifugal filtering device characterized in that.

The method of claim 5,

Installed on the circulation line further includes a pressure sensor for measuring the pressure,

The control unit receives the signal output from the pressure sensor to stop the driving of the rotating means and the circulation pump when the pressure value is more than the set value

Centrifugal filtering device characterized in that.

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