KR101223376B1 - 삼불화질소 가스 제조용 전해조 - Google Patents

삼불화질소 가스 제조용 전해조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 NF3 가스 제조용 전해조에 관한 것이다.　 본 발명은 전해조 본체; 상기 전해조 본체의 상부에 밀폐 결합되고, 음극부 결합홀과 양극부 결합홀이 형성된 상판; 상기 음극부 결합홀에 결합판을 매개로 패킹 결합된 음극 유닛; 상기 양극부 결합홀에 결합부재를 매개로 패킹 결합된 양극 유닛; 상기 음극 유닛과 양극 유닛을 구획하는 격막; 상기 상판에 형성되고, 음극 가스가 배출되는 음극 가스 벤트부; 및 상기 상판에 형성되고, 양극 가스가 배출되는 양극 가스 벤트부를 포함하고, 상기 음극부 결합홀은, 상기 결합판이 패킹 결합된 음극부 제1홀과, 상기 음극부 제1홀보다 크기가 작고 음극부 제1홀의 하부에 단턱이 마련되도록 형성된 음극부 제2홀을 포함하되, 상기 음극부 제2홀에 삽입되어 음극 가스의 유입을 방지하는 가스 차단 패킹부가 결합된 NF3 가스 제조용 전해조를 제공한다.　 본 발명에 따르면, 전해조가 구조적으로 개선되어 각 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하고, 패킹 구조가 견고하여 가스 누출의 우려가 없다.　 그리고 발생된 가스는 원활하게 배출된다.　

Description

삼불화질소 가스 제조용 전해조 {ELECTROLYZER FOR MANUFACTURING NITROGEN TRIFLUORIDE GAS}
본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스 제조용 전해조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해조의 상부에 가스가 모아질 수 있는 데드 스페이스(dead space)의 형성을 방지하여 발생된 가스가 원활하게 배출될 수 있으며, 또한 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하고, 패킹 구조가 견고하여 가스 누출의 우려가 없는 삼불화질소(NF3) 가스 제조용 전해조에 관한 것이다.
삼불화질소 가스(이하, 'NF3 가스'라 한다.)는 반도체의 드라이 에칭제나 CVD 장치의 클리닝 가스 등으로 사용된다.　 반도체 산업의 활성화로 NF3 가스의 수요는 점점 증가되고 있다.　
NF3 가스의 제조방법은 다양하다.　 NF3 가스는 일반적으로 암모늄산 불화물의 용융염을 전해조에서 전기 분해하는 방법으로 제조된다.　 상기 전해조는 용융염이 수용되는 전해조 본체와, 상기 전해조 본체에 설치된 양극 및 음극, 그리고 상기 양극과 음극을 구획하는 격막을 포함한다.　 전기 분해 시, 양극에서는 NF3 가스 등의 양극 가스가 발생되고, 음극에서는 H2 등의 음극 가스가 발생된다.　 이때, 양극 가스(NF3 가스)와 음극 가스(H2)가 혼합되는 경우 연소될 수 있는데, 상기 격막은 이를 방지한다.　
위와 같은 NF3 가스 제조용 전해조에 있어서, 열이나 발생 가스에 대한 안정성이 확보되어야 하고 장기간 사용할 수 있어야 한다.　 또한, 목적물인 NF3 가스의 생성율은 높아야 하고 부산물의 생성율은 낮아야 한다.　 이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-1991-0008172호[특허문헌 1]에는 양극(또는 음극)과 격막 간의 거리, 양극(또는 음극)의 하단과 전해조 저면 간의 거리 등을 조절하여 발생 가스에 대한 안정성과 장기 사용성을 도모한 전해조가 제시되어 있다.　 또한, 대한민국 등록특허 제10-0742484호[특허문헌 2] 및 대한민국 등록특허 제10-0515412호[특허문헌 3]에는 전해조 상판이나 전해조 본체에 냉각관이나 열교환수단을 설치하여 발생 가스나 열을 억제하기 위한 전해조가 제시되어 있다.　
그러나 종래 기술에 따른 전해조는, 전해조 내부 상부에 가스가 모아지는 데드 스페이스(dead space)가 형성되어, 상기 데드 스페이스(dead space)에 가스가 체류됨으로 인하여 발생된 가스가 원활하게 배출되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 전해조는 각 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하지 않다.　 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 단면도로서, 이는 상기 선행 특허문헌 1에 제시된 전해조를 도시한 것이다.　
도 1을 참조하면, 전해조는 용융염(4)이 수용되는 전해조 본체(1)와, 상기 본체(1)의 상부에 패킹재(p)를 통해 밀폐 결합된 상판(3)과, 상기 본체(1) 내에 설치된 양극(5) 및 음극(6)과, 상기 양극(5)과 음극(6)을 구획하는 격막(7)을 포함한다.　 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 격막(7)은 격막 고정용 뚜껑판(8)과 상판(3)의 사이에 격막(7)의 상부 말단이 개재되어, 상기 뚜껑판(8)과 상판(3)의 체결을 통해 고정된다.　 그리고 양극(5) 상에 형성된 양극 접속부(5a)는 뚜껑판(8)에 패킹된 절연재(5b)를 관통하여 설치된다.　 또한, 음극(6) 상에 형성된 음극 접속부(6a)는 상판(3)에 패킹된 절연재(6b)를 관통하여 설치된다.　　
전해조는 위와 같이 양극 가스와 음극 가스가 혼합되지 않도록 격막(7)을 통해 양극실과 음극실로 구획된다.　 그리고 전기 분해 결과 양극(5) 및 음극(6)에서 발생된 가스는 각각 양극 가스 배출구(5c)와 음극 가스 배출구(6c)를 통해 배출된다.
그러나 위와 같은 종래 기술에 따른 전해조는, 그 구조적 측면에서 각 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하지 않다.　 특히, 니켈(Ni)로 구성된 음극(6)의 경우에 전해 반응 시 석출량이 많아 교체나 보수가 필요한데, 종래의 음극(6) 상부 구조는 상판(3)과의 밀폐 결합과 분리가 용이하지 않아 교체나 보수가 어렵다.　 구체적으로, 음극 접속부(6a)의 설치 시, 음극 접속부(6a)를 절연재(6b)에 관통시켜 끼운 다음, 상판(3)에 형성된 관통홀(3b)에 상기 절연재(6b)를 끼워 패킹 결합될 수 있는데, 이 경우 절연재(6b)를 상기 관통홀(3b)에 높은 가압력으로 삽입해야 하므로 절연재(6b)의 패킹이 용이하지 않고, 교체나 보수 시 잘 빠지지 않아 분리가 어렵다.　 또한, 액상이나 페이스트(paste) 상의 절연재(6b)를 상기 관통홀(3b)에 주입하는 방법으로 패킹할 수 있는데, 이 경우에는 절연재(6b)의 고착(경화)으로 음극(6)이나 접속부(6a)의 교체나 보수 시, 상판(3)으로부터 접속부(6a)의 분리가 어렵다.　 양극(5) 상부 구조의 경우에도 위와 같다.　
또한, 전해조의 장기 사용 시, 상기 절연재(5b)(6b)는 수축이나 노화될 수 있는데, 종래의 상부 구조는 절연재(5b)(6b)와 상판(3)/뚜껑판(8)과의 패킹 구조가 견고하지 못하여 가스 누출의 우려가 있다.　 아울러, 도 1에서와 같이, 상판(3)과 뚜껑판(8)이 각각 별개의 부재로 구성되어 있어, 이들 각각을 성형 제조하고 결합시켜야 하는 번거로운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-1991-0008172호 대한민국 등록특허 제10-0742484호 대한민국 등록특허 제10-0515412호
이에, 본 발명은 전해조의 상부에 가스가 모아질 수 있는 데드 스페이스(dead space)의 형성을 방지하여 발생된 가스가 원활하게 배출될 수 있으며, 또한 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하고, 패킹 구조가 견고하여 가스 누출의 우려가 없는 NF3 가스 제조용 전해조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
전해조 본체;
상기 전해조 본체의 상부에 밀폐 결합되고, 음극부 결합홀과 양극부 결합홀이 형성된 상판;
상기 음극부 결합홀에 결합판을 매개로 패킹 결합된 음극 유닛;
상기 양극부 결합홀에 결합부재를 매개로 패킹 결합된 양극 유닛;
상기 음극 유닛과 양극 유닛을 구획하는 격막;　
상기 상판에 형성되고, 음극 가스가 배출되는 음극 가스 벤트부; 및
상기 상판에 형성되고, 양극 가스가 배출되는 양극 가스 벤트부를 포함하고,
상기 음극부 결합홀은, 상기 결합판이 패킹 결합된 음극부 제1홀과, 상기 음극부 제1홀보다 크기가 작고 음극부 제1홀의 하부에 단턱이 마련되도록 형성된 음극부 제2홀을 포함하되,
상기 음극부 제2홀에 음극 가스의 유입을 방지하는 가스 차단 패킹부가 결합된 NF3 가스 제조용 전해조를 제공한다.
이때, 상기 양극부 결합홀은 양극부 제1홀과, 상기 양극부 제1홀보다 크기가 작고 양극부 제1홀의 하부에 단턱이 마련되도록 형성된 양극부 제2홀을 포함하고, 상기 결합부재는 양극부 제1홀에 패킹 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 하부에 형성되고 양극부 제2홀에 삽입되는 패킹부를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 상판은, 음극 가스 벤트부가 결합되는 음극 가스 벤트홀이 형성되고, 상기 음극 가스 벤트홀은 음극부 제1벤트홀과, 상기 음극부 제1벤트홀보다 크기가 작고 음극부 제1벤트홀의 하부에 단턱이 마련되도록 형성된 음극부 제2벤트홀을 포함하며, 상기 음극 가스 벤트부는, 음극 가스가 배출되는 배출관과, 상기 배출관이 삽입되는 연결부재를 포함하되, 상기 연결부재는 음극부 제1벤트홀에 패킹 결합되는 연결부와, 상기 연결부의 하부에 형성되고 음극부 제2벤트홀에 끼워지는 끼움부를 포함하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 전해조의 상부에 가스가 모아질 수 있는 데드 스페이스(dead space)의 형성이 방지되어, 발생된 가스가 원활하게 배출되는 효과를 갖는다. 또한, 전해조가 구조적으로 개선, 특히 음극의 상부가 구조적으로 개선되어, 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하고, 패킹 구조가 견고하여 가스 누출의 우려가 없다.
도 1은 종래 기술에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 절단 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 단면도로서, 도 2의 상부 구조를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 분해 단면도로서, 음극부 구성요소의 분해 단면도를 보인 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 NF3 가스 제조용 전해조를 구성하는 가스 차단 패킹부의 구현예를 보인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 분해 단면도로서, 양극부 구성요소의 분해 단면도를 보인 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 평면도를 보인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.　 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 절단 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 단면도로서, 도 2의 상부를 확대하여 도시한 단면도이다.　 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 분해 단면도로서, 음극부 구성요소의 분해 단면도를 보인 것이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 NF3 가스 제조용 전해조(이하, '전해조'라 약칭한다.)는 전해조 본체(100), 상기 전해조 본체(100)의 상부에 밀폐 결합된 상판(200), 상기 상판(200)을 관통하여 설치된 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400), 상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)을 구획하는 격막(500), 상기 상판(200)에 형성된 음극 가스 벤트부(600) 및 양극 가스 벤트부(700)를 포함한다.
상기 전해조 본체(100)는 용융염을 수용(저장)할 수 있는 것이면 제한되지 않는다.　 전해조 본체(100)는, 예를 들어 바닥부(101)와 벽체부(102)를 포함하고, 원통형 또는 다각통형(예, 사각통형) 등의 형상을 가질 수 있다.　 또한, 적어도 상기 바닥부(101)의 내면에는 불소 수지가 코팅되어 있어도 좋다.　 아울러, 전해조 본체(100)는 상판(200)과의 결합을 위한 체결부(103)를 포함할 수 있다.　 상기 체결부(103)는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 벽체부(102)로부터 직각 연장되어 형성될 수 있다.
상기 상판(200)은 전해조 본체(100) 상에 밀폐 결합된다.　 상판(200)의 가장 자리에는 예를 들어 체결홈(200a)이 형성되어, 전해조 본체(100)의 체결부(103)와 볼트/너트 등의 체결구(도시하지 않음)를 통해 결합될 수 있다.　 또한, 전해조 본체(100)와 상판(200)의 사이에는 밀폐를 위한 것으로서, 예를 들어 패킹재(p)가 개재된다.　 상기 패킹재(p)는 상판(200)의 가장 자리와 본체(100)의 체결부(103) 사이에 개재된다.　 상판(200)과 본체(100)의 사이에 개재된 상기 패킹재(p)를 포함하여, 이하에서 설명되는 패킹재(p)는 가스의 누출을 방지할 수 있는 실링(sealing)성을 갖는 것이면 제한되지 않는다.　 패킹재(p)는, 예를 들어 실리콘이나 고무 등의 재질로 구성될 수 있다.
상기 상판(200)에는 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)이 관통된 구조로 결합된다.　 이를 위해, 상판(200)에는 음극 유닛(300)이 관통 결합될 수 있는 음극부 결합홀(230)과, 양극 유닛(400)이 관통 결합될 수 있는 양극부 결합홀(240)이 형성되어 있다.　 상기 음극부 결합홀(230)과 양극부 결합홀(240)은 원형 또는 다각형(예, 사각형) 등의 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 직사각형이다.
이때, 상기 음극부 결합홀(230)은 2단 홀(hole) 구조를 갖는다.　 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 음극부 결합홀(230)은 음극부 제1홀(231)과, 상기 음극부 제1홀(231)의 하부에 형성된 음극부 제2홀(232)을 포함한다.　 그리고 음극부 제2홀(232)은 음극부 제1홀(231)보다 크기(직경)가 작다.　 이에 따라, 음극부 제1홀(231)의 하부, 즉 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)의 사이에는 단턱(233)이 마련된다.
상기 음극부 결합홀(230)에는 결합판(30)을 매개로 음극 유닛(300)이 패킹 결합된다.　 구체적으로, 상기 음극 유닛(300)은 결합판(30)을 관통한 구조로 결합판(30)과 결합되고, 상기 결합판(30)은 음극부 결합홀(230)의 제1홀(231)에 패킹 결합된다.　 이때, 상기 결합판(30)과 단턱(233)의 사이에는 예를 들어 패킹재(p)가 개재되어 패킹된다.　 그리고 상기 결합판(30)은 음극부 제1홀(231)과 끼움 결합에 의해 결합력이 도모되거나 접착제를 통해 결합력이 도모될 수 있다.　 또한, 상기 결합판(30)과 음극부 제1홀(231)은 이들의 측면(30a)(231a)에 형성된 나사 구조(도시하지 않음) 등에 의해 결합력이 도모될 수 있다.　
이에 따라, 상기 음극 유닛(300)은 종래보다 견고한 패킹 구조로 상판(200)에 결합됨과 동시에 밀폐 결합과 분리가 용이하다.　 구체적으로, 본 발명에 따르면, 상기 음극부 결합홀(230)이 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)을 포함하되, 상기 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)의 사이에 단턱(233)이 마련되어, 상기 단턱(233) 상에 패킹재(p)가 개재된 상태에서 음극부 제1홀(231)에 결합판(30)이 끼움 구조나 나사 구조 등으로 밀착 결합되어 견고한 패킹 구조가 도모되며, 이와 함께 결합 및 분리가 용이하다.　 예를 들어, 상기 결합판(30)과 음극부 제1홀(231)이 나사 구조 등에 의해 결합력이 도모된 경우, 결합 및 분리가 더욱 용이하다.　 상기 결합판(30)은 음극부 제1홀(231)과 대응되는 형상을 갖는다.　 결합판(30)은, 예를 들어 원판형 또는 다각판형(예, 사각판형) 등의 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 직사각형이다.　　
이때, 도 3 및 도 4를 참조하면, 음극 유닛(300)이 위와 같은 구조로 상판(200)에 결합되는 경우, 음극(310)의 상부에는 음극 가스가 모아질 수 있는 데드 스페이스(dead space)가 형성된다.　 즉, 상기한 바와 같이 음극부 결합홀(230)은 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)을 포함하는데, 상기 음극부 제1홀(231)은 결합판(30)에 의해 패킹되어지나, 상기 음극부 제2홀(232)은 빈 공간으로서 여기에는 음극 가스가 모아질 수 있다.　 이를 위해, 결합판 (30)에는 제 2홀(232)과 일치하는 형상의 가스 차단 패킹부(50)가 결합되며, 이러한 가스 차단 패킹부(50)는 상기 제 2홀(232)에 삽입 결합된다.
본 발명에서, 상기 가스 차단 패킹부(50)는 데드 스페이스(dead space)가 형성되는 음극부 제2홀(232)에 음극 가스가 유입되는 것을 차단할 수 있는 것이면 제한되지 않는다.　 도 5에는 상기 가스 차단 패킹부(50)의 예시적인 구현예가 도시되어 있다.　
도 5를 참조하면, 상기 가스 차단 패킹부(50)는 음극부 제2홀(232)에 패킹되어 음극 가스의 유입을 차단하는 본체(51); 및 상기 본체(51)에 형성된 음극부 삽입공(52)을 포함할 수 있다.　 이러한 음극부 삽입공(52)에는 음극 유닛(300)의 접속부(320)가 관통되어 삽입된다.　 이때, 음극부 삽입공(52)은 본체(51)에 1개 또는 2개 이상 다수 개 형성될 수 있다. 그리고 이와 같이 음극부 삽입공(52)이 다수 개 형성된 경우, 가스 차단 패킹부(50)에는 다수 개의 음극 유닛(300)이 결합될 수 있다. 아울러, 이러한 가스 차단 패킹부(50)는 결합판(30)과 일체 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 가스 차단 패킹부(50)의 재질은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 금속재, 세라믹재 또는 합성수지재(경질 또는 연질) 등으로 구성될 수 있으며, 적어도 측면은 예를 들어 실리콘이나 고무 등의 탄성체로 구성될 수 있다. 예를 들어 가스 차단 패킹부(50)는, 그의 재질 전체가 탄성체로 구성되거나, 또는 금속 재질로 구성되되, 제2홀(232)과 맞닿는 측면은 탄성체로 구성될 수 있다.
따라서, 음극(310)에서 발생된 음극 가스는 음극부 제2홀(232)에 모아져 체류될 수 있는데, 결합판(30)에 결합되어 있는 상기 가스 차단 패킹부(50)에 의해 음극부 제2홀(232)로의 유입이 차단된다.　 이에 따라 음극 가스는 상판(200)에 형성된 음극 가스 벤트부(600)를 통하여 원활하게 배출된다.
한편, 상기 양극부 결합홀(240)은 통상과 같이 구성될 수 있으나, 바람직하게는 상기 음극부 결합홀(230)과 같이 2단 홀 구조를 가지는 것이 좋다.　 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 요부 분해 단면도로서, 양극부 구성요소의 분해 단면도를 보인 것이다.
도 2 및 도 3, 그리고 도 6을 참조하면, 상기 양극부 결합홀(240)은 양극부 제1홀(241)과, 상기 양극부 제1홀(241)의 하부에 형성된 양극부 제2홀(242)을 포함하는 것이 바람직하다.　 그리고 상기 양극부 제2홀(242)은 양극부 제1홀(241)보다 크기(직경)가 작다.　 이에 따라, 양극부 제1홀(241)의 하부, 즉 양극부 제1홀(241)과 양극부 제2홀(242)의 사이에는 단턱(243)이 마련된다.
상기 양극 유닛(400)은 위와 같은 양극부 결합홀(240)에 결합부재(40)를 매개로 패킹 결합된다.　 구체적으로, 상기 양극 유닛(400)은 결합부재(40)를 관통한 구조로 결합부재(40)와 결합되고, 상기 결합부재(40)는 양극부 결합홀(240)에 패킹 결합된다.　 이때, 상기 결합부재(40)는 양극부 제1홀(241)에 패킹 결합되는 결합부(41)와, 상기 결합부(41)의 하부에 형성되고 양극부 제2홀(242)에 삽입되는 패킹부(42)를 포함할 수 있다.　 또한, 상기 결합부(41)와 단턱(243)의 사이에는 예를 들어 패킹재(p)가 개재되어 패킹된다.　 상기 결합부(41)는 양극부 제1홀(241)과 끼움 결합에 의해 결합력이 도모되거나 접착제를 통해 결합력이 도모될 수 있다.　 아울러, 상기 결합부(41)와 양극부 제1홀(241)은 이들의 측면(41a)(241a)에 형성된 나사 구조(도시하지 않음) 등에 의해 결합력이 도모될 수 있다.　 상기 결합부(41)는 양극부 제1홀(241)과 대응되는 형상을 갖는다.　 결합부(41)는, 예를 들어 원판형 또는 다각판형(예, 사각판형) 등의 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 직사각형이다.　 상기 패킹부(42)의 형상은 제한되지 않으며, 이는 결합부(41)와 일체 구조를 가질 수 있다.
따라서, 상기 양극 유닛(400)의 경우에도 종래보다 견고한 패킹 구조로 상판(200)에 결합됨과 동시에 밀폐 결합과 분리가 용이하다.　 구체적으로, 음극부 결합홀(230)을 설명한 바와 같이, 상기 양극부 결합홀(240)이 양극부 제1홀(241)과 제2홀(242)을 포함하되, 상기 양극부 제1홀(241)과 제2홀(242)의 사이에 단턱(243)이 마련되고, 상기 단턱(243) 상에 패킹재(p)가 개재된 상태에서 양극부 제1홀(241)에 결합부(41)가 끼움 구조나 나사 구조 등으로 밀착 결합되어 견고한 패킹 구조가 도모되며, 이와 함께 결합 및 분리가 용이하다.　
또한, 상기 격막(500)은 도 2 및 도3, 그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 양극 유닛(400)의 주위에 설치되어 상기 결합부재(40)를 매개로 상판(200)에 고정될 수 있다.　 상기 격막(500)은 도면에 도시된 바와 같이 음극(310)과 양극(410)을 격리 구획하는 다수의 격판(510)과, 상기 격판(510)의 상부에 형성되고 상판(200)에 고정되는 고정부(520)를 포함할 수 있다.　 이때, 상기 고정부(520)는 양극부 제1홀(241)에 설치된 2개의 패킹재(p) 사이에 개재된다.　 구체적으로, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 양극부 결합홀(240)의 단턱(243) 상에는 2개의 패킹재(p)가 설치되고, 상기 2개의 패킹재(p) 사이에는 고정부(520)가 삽입 개재된다.　 그리고 상기 결합부(41)의 결합에 의해, 격막(500)은 밀폐 구조로 패킹 고정된다.　
아울러, 도 2 및 도 3, 그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 결합부재(40)를 구성하는 패킹부(42)는 격판(510)의 사이에 패킹될 수 있다.　 이때, 상기 결합부재(40)를 구성하는 결합부(41)와 패킹부(42) 중에서, 적어도 패킹부(42)는 가스 차단성을 가지는 재질, 예를 들어 탄성체를 포함할 수 있다.　 즉, 상기 패킹부(42)는, 그의 전체 재질이 탄성체로 구성되거나, 격판(510)과 밀착되는 적어도 측면(42a)은 탄성체로 구성될 수 있다.
한편, 상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)은 통상과 같이 구성될 수 있다.　 도면에 도시된 바와 같이, 상기 음극 유닛(300)은 음극(310)과, 상기 음극(310) 상에 형성된 음극 접속부(320)를 포함하고, 상기 양극 유닛(400)은 양극(410)과, 상기 양극(410) 상에 형성된 양극 접속부(420)를 포함한다.　 그리고 이들 각 전극 구성요소들(310)(320)(410)(420)의 재질이나 구조는 통상과 같이 구성될 수 있다.　 이때, 상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)은 각각 결합판(30)과 결합부재(40)를 관통하여 설치된다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)의 접속부(320)(420)가 결합판(30) 및 결합부재(40)를 각각 관통한 구조로 설치된다.　　　
또한, 상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)은 전해조에 1개 또는 다수 개가 설치될 수 있다.　 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)은, 바람직하게는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 전해조에 교호(交互)로 배열되어 다수 개 설치될 수 있다.
또한, 음극(310) 및 양극(410)에서 발생된 가스는 상판(200)에 형성된 음극 가스 벤트부(600) 및 양극 가스 벤트부(700)를 통해 각각 배출된다.　 이때, 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)이 다수 개인 경우, 상기 음극 가스 벤트부(600)는 음극 유닛(300)의 개수와 동일한 개수로 설치될 수 있으나, 바람직하게는 전해조에 1개 설치되는 것이 좋다.　 즉, 음극 유닛(300)이 다수 개 설치된 경우에도 상기 음극 가스 벤트부(600)는 전해조에 1개 설치되는 것이 좋다.　 이에 따라, 다수의 음극 유닛(300)에서 발생된 음극 가스는 상향하여 1개의 음극 가스 벤트부(600)로 포집되어 배출된다.　 상기 양극 가스 벤트부(700)의 경우에는 양극 유닛(400)의 개수와 동일한 개수로 설치된다.　　　
이때, 상기 음극 가스 벤트부(600)는 상판(200)에 결합됨에 있어, 음극 유닛(300)과 같은 구조로 상판(200)에 패킹 결합되는 것이 좋다.　 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 상판(200)에는 음극 가스 벤트부(600)의 결합을 위한 음극부 벤트홀(260)을 형성될 수 있는데, 상기 음극부 벤트홀(260)은 2단 홀 구조를 가지는 것이 좋다.　 구체적으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 음극부 벤트홀(260)은 음극부 제1벤트홀(261)과, 상기 음극부 제1벤트홀(261)의 하부에 형성된 음극부 제2벤트홀(262)을 포함하는 것이 좋다.　 그리고 상기 음극부 제2벤트홀(262)은 제1벤트홀(261)보다 크기(직경)가 작다.　 이에 따라, 음극부 제1벤트홀(261)의 하부, 즉 음극부 제1벤트홀(261)과 제2벤트홀(262)의 사이에는 단턱(263)이 마련된다.
또한, 상기 음극 가스 벤트부(600)는, 음극 가스가 배출되는 배출관(610)과, 상기 배출관(610)이 관통되어 고정되는 연결부재(620)를 포함할 수 있다.　 그리고 상기 연결부재(620)는 음극부 제1벤트홀(261)에 패킹 결합되는 연결부(621)와, 상기 연결부(621)의 하부에 형성되고 음극부 제2벤트홀(262)에 끼워지는 끼움부(622)를 포함할 수 있다.　 이때, 상기 연결부(621)와 단턱(263)의 사이에는 예를 들어 패킹재(p)가 개재되어 패킹된다.　 그리고 상기 연결부(621)는 음극부 제1벤트홀(261)과 끼움 결합에 의해 결합력이 도모되거나 접착제를 통해 결합력이 도모될 수 있다.　 또한, 상기 연결부(621)와 음극부 제1벤트홀(261)은 이들의 측면(621a)(261a)에 형성된 나사 구조(도시하지 않음) 등에 의해 결합력이 도모될 수 있다.　 이에 따라, 음극 가스 벤트부(600)의 경우에도 견고한 패킹 구조로 상판(200)에 결합됨과 동시에 밀폐 결합과 분리가 용이하다.　 아울러, 상기 배출관(610)의 상단은 플랜지(F, flange) 등의 체결구를 통해 파이프(pipe) 등의 가스 배출라인과 체결될 수 있다.　　　　
상기 양극 가스 벤트부(700)는 통상과 같이 구성될 수 있다.　 도 2에는 양극 가스 벤트부(700)가 도시되어 있다.　 양극 가스 벤트부(700)는 도 2에서 바라볼 때 양극 유닛(400)의 후방에 위치될 수 있는데, 도 2는 이를 보인 것이다.　 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NF3 가스 제조용 전해조의 평면도를 보인 것으로, 이는 양극 가스 벤트부(700)의 설치 위치를 보여준다.　 도 7에 도시한 바와 같이, 양극 가스 벤트부(700)는 사각틀 형상의 격막(500)의 내부에 양극 유닛(400)과 함께 위치하여, 전해조 내에 다수 개 설치될 수 있다. 그리고 도 7에 도시한 바와 같이 음극 가스 벤트부(600)의 경우에는 전해조 내에 1개 설치된 것이 좋다.
또한, 상기 양극 가스 벤트부(700)는, 바람직하게는 음극 가스 벤트부(600)와 동일한 구조로 상판(200)에 패킹 결합될 수 있다.　 양극 가스 벤트부(700)는 양극 유닛(400)의 근방에 위치하되, 상판(200)과의 패킹 결합구조는 상기 음극 가스 벤트부(600)의 패킹 결합구조와 같으므로 도면에는 구체적인 도시를 생략하였다.　
상기 양극 가스 벤트부(700)는 도면에는 도시하지 않았지만, 상판(200)에 결합됨에 있어, 음극 가스 벤트부(600)와 동일한 구조로 상판(200)에 패킹 결합되는 것이 좋다.　 이때, 상기 상판(200)에는 양극 가스 벤트부(700)의 결합을 위한 양극부 벤트홀이 형성되되, 상기 양극부 벤트홀은 양극부 제1벤트홀과, 상기 양극부 제1벤트홀의 하부에 형성된 양극부 제2벤트홀을 포함하는 것이 좋다.　 그리고 상기 양극부 제2벤트홀은 제1벤트홀보다 크기(직경)가 작다.　 이에 따라, 양극부 제1벤트홀의 하부, 즉 양극부 제1벤트홀과 제2벤트홀의 사이에는 단턱이 마련된다.　　
또한, 상기 양극 가스 벤트부(700)는, 양극 가스가 배출되는 배출관과, 상기 배출관이 삽입되는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 양극부 제1벤트홀에 패킹 결합되는 연결부와, 상기 연결부의 하부에 형성되고 양극부 제2벤트홀에 끼워지는 끼움부를 포함할 수 있다.　 이러한 양극 가스 벤트부(700)의 패킹 결합구조는 상기 음극 가스 벤트부(600)를 설명한 바와 같다.　 양극 가스 벤트부(700)를 통해 배출되는 양극 가스는 NF3 가스 등을 포함하는 것으로서, 이는 정제 설비 등으로 공급된다.　
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 종래 대비 전해조의 상부가 구조적으로 개선되어 구성요소 간의 밀폐 결합과 분리가 용이하고, 패킹 구조가 견고하여 가스 누출의 우려가 없다.　 구체적으로, 음극부의 상부 구조에 있어, 전술한 바와 같이 음극부 결합홀(230)이 2단 홀 구조로서 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)을 포함하되, 상기 음극부 제1홀(231)과 제2홀(232)의 사이에 단턱(233)이 마련되어, 상기 단턱(233) 상에 패킹재(p)가 개재된 상태에서 제1홀(231)에 결합판(30)이 결합되어 견고한 패킹 구조가 도모된다. 이에 따라, 가스 누출의 우려가 없으며, 이와 함께 결합 및 분리가 용이하여 음극 유닛(300)의 교체나 보수가 간편하다.　
또한, 상기 음극부 제2홀(232)에는 결합판(30)에 부착되어 있는 가스 차단 패킹부(50)가 삽입 결합되어, 데드 스페이스(dead space)의 형성이 방지된다.　 이에 따라, 발생된 음극 가스는 전해조 내에 체류됨이 없이 음극 가스 벤트부(600)를 통하여 원활하게 배출된다.　
아울러, 양극부 상부 구조 및 가스 벤트부(600)(700)의 경우에도 위와 같은 2단 홀 구조를 통하여 상판(200)에 패킹 결합되어 견고한 패킹 구조를 가짐과 함께 결합 및 분리가 용이하다.　 부가적으로, 하나의 상판(200)에 양극부 및 음극부 구성요소가 설치되어, 전해조의 제조와 설치 조립이 간편하다.
30 : 결합판 40 : 결합부재
50 : 가스 차단 패킹부 51 : 본체
100 : 전해조 본체 200 : 상판
230 : 음극부 결합홀 240 : 양극부 결합홀
231, 241 : 제1홀 232, 242 : 제2홀
233, 243, 263 : 단턱 260 : 음극부 벤트홀
261 : 제1벤트홀 262 : 제2벤트홀
300 : 음극 유닛 310 : 음극
320 : 음극 접속부 400 : 양극 유닛
410 : 양극 420 : 양극 접속부
500 : 격막 510 : 격판
600 : 음극 가스 벤트부 610 : 배출관
620 : 연결부재 700 : 양극 가스 벤트부
p : 패킹재

Claims (4)

  1. 전해조 본체(100);
    상기 전해조 본체(100)의 상부에 밀폐 결합된 상판(200);
    상기 상판(200)에 형성된 음극부 결합홀(230);
    상기 상판(200)에 형성된 양극부 결합홀(240);
    상기 상판(200)의 음극부 결합홀(230)에 결합판(30)을 매개로 패킹 결합된 음극 유닛(300);
    상기 상판(200)의 양극부 결합홀(240)에 결합부재(40)를 매개로 패킹 결합된 양극 유닛(400);
    상기 음극 유닛(300)과 양극 유닛(400)을 구획하는 격막(500);
    상기 상판(200)에 형성되고, 음극 가스가 배출되는 음극 가스 벤트부(600); 및
    상기 상판(200)에 형성되고, 양극 가스가 배출되는 양극 가스 벤트부(700)를 포함하고,
    상기 음극부 결합홀(230)은, 상기 결합판(30)이 패킹 결합된 음극부 제1홀(231)과, 상기 음극부 제1홀(231)보다 크기가 작고 음극부 제1홀(231)의 하부에 단턱(233)이 마련되도록 형성된 음극부 제2홀(232)을 포함하되,
    상기 음극부 제2홀(232)에는 음극 가스의 유입을 차단하여, 상기 음극부 제2홀(232)에 음극 가스가 모아지는 것을 방지하는 가스 차단 패킹부(50)가 결합되고,
    상기 가스 차단 패킹부(50)는 음극부 제2홀(232)에 패킹되어, 음극 가스의 유입을 차단하는 본체(51); 및 상기 본체(51)에 형성되고, 음극 유닛(300)이 관통되는 음극부 삽입공(52)을 포함하며,
    상기 양극부 결합홀(240)은 양극부 제1홀(241)과, 상기 양극부 제1홀(241)보다 크기가 작고 양극부 제1홀(241)의 하부에 단턱(243)이 마련되도록 형성된 양극부 제2홀(242)을 포함하고,
    상기 결합부재(40)는 양극부 제1홀(241)에 패킹 결합되는 결합부(41)와, 상기 결합부(41)의 하부에 형성되고 양극부 제2홀(242)에 삽입되는 패킹부(42)를 포함하며,
    상기 격막(500)은 음극(310)과 양극(410)을 격리 구획하는 격판(510)과, 상기 격판(510)의 상부에 형성된 고정부(520)를 포함하고,
    상기 고정부(520)는 상판(200)에 고정되되, 상기 상판(200)의 양극부 결합홀(240)에 마련된 단턱(243) 상에 상기 결합부(41)의 패킹 결합에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 NF3 가스 제조용 전해조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상판(200)은, 음극 가스 벤트부(600)가 결합되는 음극 가스 벤트홀(260)이 형성되고,
    상기 음극 가스 벤트홀(260)은 음극부 제1벤트홀(261)과, 상기 음극부 제1벤트홀(261)보다 크기가 작고 음극부 제1벤트홀(261)의 하부에 단턱(263)이 마련되도록 형성된 음극부 제2벤트홀(262)을 포함하며,
    상기 음극 가스 벤트부(600)는, 음극 가스가 배출되는 배출관(610)과, 상기 배출관(610)이 삽입되는 연결부재(620)를 포함하되, 상기 연결부재(620)는 음극부 제1벤트홀(261)에 패킹 결합되는 연결부(621)와, 상기 연결부(621)의 하부에 형성되고 음극부 제2벤트홀(262)에 끼워지는 끼움부(622)를 포함하는 것을 특징으로 하는 NF3 가스 제조용 전해조.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가스 차단 패킹부(50)의 측면은 탄성체인 것을 특징으로 하는 NF3 가스 제조용 전해조.
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