KR100264050B1 - 가스정제기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 정제기에 관한 것으로, 정제기 하우징, 상기 정제기 하우징의 상부에 설치되어 가스가 유입되는 가스 유입구, 상기 정제기 하우징의 하부에 설치되어 가스가 배출되는 가스 배출구, 상기 정제기 하우징 내에 충전되어 불순물을 흡수하는 게터로 구성되는 가스 정제기에 있어서, 상기 가스 정제기 하우징 내에서 가스 유입구 및 가스 배출구와 연결되는 위치의 일측 또는 양측에 니켈금속으로 제조되는 보조 정제 장치를 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

가스정제기
본 발명은 가스 정제기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 니켈금속으로 제조된 보조 정제 장치를 가스 정제기 하우징 내의 가스 유입구 및 배출구와 연결되는 위치의 일측 또는 양측에 설치하여 정제효율을 증가시킨 가스 정제기에 관한 것이다.
집적회로를 제조하는 반도체 산업에서는 고순도의 제조공정이 요구되고 있으며, 이러한 제조공정에 사용되는 수소 가스 등도 고순도의 가스 사용이 요구되고 있다. 따라서, 이러한 가스의 순도를 높이기 위한 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 수소, 아르곤, 헬륨 가스의 오염원은 주로 일산화탄소, 이산화탄소, 산소, 메탄, H2O등이고, 질소 가스의 오염원은 주로 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 산소, H2O등이다. 수소가스의 이러한 오염원을 선택적으로 제거하기 위한 게터로 미합중국 특허 제 3,534,531 호에서는 팔라듐 또는 팔라듐 합금을 사용하였다. 그러나, 이러한 게터를 사용하는 정제기는 고온에서 조작되어야 하고, 가스의 확산 속도가 증가하면 정제효율이 떨어지는 단점이 있었다. 이러한 단점을 제거하기 위해 미합중국특허 제4,312,669호에서는 지르코늄 바나듐-철 합금을 사용하여 수소 가스 등을 정제하였고, 미합중국 특허 4,306,887호에서는 지르코늄-철 합금을 사용하여 질소 가스 등을 정제하였다. 그러나 이러한 방법으로도 충분히 만족할만한 초고순도의 가스는 얻어지지 않았다. 또. 미합중국 특허 제 5,492,672 호에는 니켈분말을 충전한 두 개의 정제기를 별도로 설치하여 이 두 개의 정제기로 가스를 통과시킨 후, 다시 Ti2Ni 게터가 충전된 정제기를 통과시키는 것으로 구성된 수소 가스의 정제방법이 기술되어 있다. 그러나, 니켈분말을 정제기에 충전시키는 경우 정제기를 용접하여 밀봉하는 경우 분말이 비산하고 아르곤 가스와의 충돌로 불꽃이 일어나는 등의 등의 문제점이 있고, 별도의 정제장치를 설치하여 하므로 장치가 커지고 부가적인 비용이 많아지는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 초고순도의 가스를 얻을 수 있는 가스 정제기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별도로 외부에 추가의 정제기를 부가하지 않고 간단한 장치로서 정제효율을 극대화시킨 가스 정제기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 초고순도의 가스정제방법을 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명의 가스정제기의 구조를 나타내기 의해 일부를 절개한 사시도.
제2도는 질소 가스의 정제전 가스 크로마토그래피로 분석한 결과를 나타낸 그래프.
제3도는 종래의 가스 정제기를 사용하여 질소 가스를 정제한 후 가스 크로마토그래피로 분석한 결과를 나타낸 그래프.
제4도는 본 발명의 가스 정제기를 사용하여 질소 가스를 정제한 후 가스 크로마토그래피로 분석한 결과를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 가스정제기 101 : 정제기 하우징
103 : 가스 유입구 104 : 가스 배출구
105 : 게터 106,107 : 보조 정제 장치
상기한 본 발명의 목적은 정제기 하우징, 상기 정제기 하우징의 상부에 설치되어 가스가 유입되는 가스 유입구, 상기 정제기 하우징의 하부에 설치되어 가스가 배출되는 가스 배출구, 상기 정제기 하우징 내에 충전되어 불순물을 흡수하는 게터로 구성되는 가스 정제기에 있어서, 상기 가스 정제기 하우징 내에서 가스 유입구 및 가스 배출구와 연결되는 위치의 일측 또는 양측에 니켈금속으로 제조되는 보조정제 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 가스 정제기에 의해 달성된다.
도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
제1도에는 본 발명의 가스 정제기가 도시되어 있다. 본 발명의 가스 정제기(100)에는 정제기 하우징(101)의 상, 하 양측에, 가스가 유입되는 가스 유입구(103)와, 가스가 배출되는 가스 배출구(104)가 설치되어 있다. 가스는 가스유입구(103)을 통해, 상기 정제기 하우징(101) 내로 유입되고, 정제기 하우징(101)에 충전되어 있는 게터(105)와 접촉하면서 정제되어 가스 배출구(104)를 통해 배출된다.
게터(105)는 수소, 헬륨, 아르곤 등을 정제하는 경우 45 내지 75중량%의 지르코늄, 20내지 50중량%의 바나듐 및 5 내지 35중량%의 철로 구성되는 합금으로 구성된다. 또, 질소 가스를 정제하는 경우에는 70 내지 85중량%의 지르코늄 및 15 내지 30증량%의 철로 구성되는 합금으로 제조된 게터를 사용한다.
본 발명의 가스 정제기의 하우징(101)내에는 가스 유입구(103) 또는 가스 배출구(104)와 연결되는 위치의 양쪽에 니켈금속으로 제조된 보조 정제 장치(106,107)가 설치되어 있다. 이 보조 정제 장치(106,107)는 니켈 금속으로 제조된 네트를 여러겹 겹치도록하여 압착시킨 것으로, 제1도에 도시된 이러한 형태외에도 다양한 형태의 보조장치가 사용될 수 있다. 예를 들어 그래뉼 형태의 니켈금속을 충전시키는 방법도 있다.
이 보조 정제 장치(106, 107)를 사용함으로써, 우선, 가스에 함유되는 불순물인 수소, 메탄, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 완전하게 제거할 수 있다. 또한 극히 미세한 그물망 구조로 되어 있어 유입되는 가스의 분산을 용이하게 하므로 정제효율을 증강시키는 역할을 한다.
따라서, 이 보조 정제 장치(106,107)는 가스 정제기 하우징(101)의 상,하 양측에 설치하는 것이 바람직하다. 유입구(103)나 배출구(104)쪽 중 한쪽에만 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에는 가스 분산효과 등을 고려하여 가스 유입구(103)쪽에 설치하는 것이 보다 바람직하다.
하기의 실시예에 의해 본 발명의 가스 정제기의 효율에 대해 설명한다.
[비교예 1]
(주) 대성산소(대한민국, 안산시 소재)로부터 구입한 질소 봄베로부터 질소가스를 취하여 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 가스 크로마토그래피로 분석한 결과는 제2도에 나타내었다. 일산화 탄소(134)와 수소(48)가 오염물로 기록이 나타났으며, 그 면적은 일산화탄소가 8870673, 수소가 620745였다.
76.5%의 지르코늄과 23.5%의 철로 구성된 게터만을 충전한 가스 정제기를 사용하여 350-450℃에서 가열하여 질소가스를 정제한 후, 다시 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 그 결과는 제3도에 나타내었다. 일산화탄소는 대부분 제거되었으나, 수소 잔류물이 나타났고, 그 면적은 230509였다.
[실시예 1]
(주) 대성산소로부터 구입한 질소 봄베로부터 필소 가스를 취하여 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 가스 크로마토그래피로 분석한 결과는 제2도에 나타내었다. 일산화 탄소(134)와 수소(48)가 오염물로 기록이 나타났으며, 그 면적은 일산화탄소가 8870673, 수소가 620745였다.
76.5%의 지르코늄과 23.5%의 철로 구성된 게터를 충전하고 200메쉬의 니켈네트 10장을 압착시킨 보조 정제 장치를 가스 정제기 하우징 내의 가스 유입구 쪽에 설치한 정제기를 사용하여 350-450℃에서 질소가스를 정제한 후, 다시 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 그 결과는 제4도에 나타내었다. 일산화탄소와 수소가 대부분 제거되고, 수소 잔류물 피크의 면적은 312였다.
상기의 비교예와 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 정제기를 사용하는 경우 정제효율이 훨씬 향상되었음을 알 수 있고, 보다 순수한 초고순도의 가스 제조가 가능함을 알 수 있다.
본 발명의 정제기를 사용하게 되면, 가스의 분산효율이 증가하여 정제효율 및 속도가 빨라지고, 니켈로 제조된 보조 정제 장치로 수소, 일산화탄소, 메탄 등의 불순물을 다시한번 정제하게 되므로 보다 순수한 가스 정제가 가능하다.

Claims (3)

  1. 정제기 하우징, 상기 정제기 하우징의 상부에 설치되어 가스가 유입되는 가스 유입구, 상기 정제기 하우징의 하부에 설치되어 가스가 배출되는 가스 배출구, 상기 정제기 하우징 내에 충전되어 불순물을 흡수하는 게터로 구성되는 가스 정제기에 있어서, 상기 가스 정제기 하우징 내에서 가스 유입구 또는 가스 배출구와 연결되는 위치의 일측 또는 양측에 니켈금속으로 제조되는 그물망 형태의 보조 정제 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 가스 정제기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게터는 45 내지 75중량%의 지르코늄, 20 내지 50중량%의 바나듐 및 5 내지 35중량%의 철로 구성되는 합금인 것을 특징으로 하는 가스 정제기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 게터는 70 내지 85중량%의 지르코늄 및 15 내지 30중량%의 철로 구성되는 합금인 것을 특징으로 하는 가스 정제기.
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