KR200328331Y1 - 가스 정제기 및 이를 이용한 가스 정제 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 발생된 수소 가스 및 산소 가스에 함유되어 있는 불순물을 연속적으로 그리고 완전하게 제거함으로서 고순도의 수소 가스 및 산소 가스를 생산할 수 있는 가스 정제기 및 이를 이용한 가스 정제 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 고안에 따른 가스 정제기는 상단에는 가스 배출구, 하단에는 가스 유입구가 형성된 중공형 하우징; 하우징의 내부 공간에 구성된 다수의 정제층; 및 정제층 내에 위치하여 정제층을 가열하는 가열 수단을 포함하여 외부에서 하우징으로 공급된 가스가 정제층을 통과하는 과정에서 가스에 함유된 수분 및 또다른 가스 성분이 제거되며, 정제된 순수 가스가 하우징 외부로 배출된다. 정제기 내에 구성된 정제층은, 흡착제와 촉매가 균일하게 분산된 상태로 이루어진 하단의 제 1 정제층; 촉매로 이루어진 중앙의 제 2 정제층; 및 흡착제로 이루어진 상단의 제 3 정제층으로 구성되어, 외부에서 공급된 가스가 정제층을 통과할 때 각 정제층의 흡착제는 가스에 함유된 수분을 흡착하고, 각 정제층의 촉매는 다른 가스와 반응하여 수분을 형성하게 된다.

Description

가스 정제기 및 이를 이용한 가스 정제 장치{Gas purifier and apparatus for purifying a gas using the same}
본 고안은 가스 정제기 및 이를 이용한 가스 정제 장치에 관한 것으로서, 특히 물의 전기 분해에 의하여 형성된 수소 및 산소 가스에 함유된 불순물을 제거하여 고순도의 산소 및 수소 가스를 연속적으로 생산하는 가스 정제기 및 가스 정제 장치에 관한 것이다.
물을 전기 분해하여 수소 가스와 산소 가스(이하, 편의상 "수산 가스"라 칭함)를 생산하는 전기 분해 장치는 물을 수산 가스로 분해하는 전해조, 전해조에서 생산된 수산 가스로부터 전해액 혼합물을 분리하는 기액 분리기, 전해액이 분리된 수산 가스에 함유된 수분을 냉각, 응축시켜 제거하는 가스 냉각기, 전해조에서 발생된 폐열을 제거하는 전해액 냉각기, 전해조에 전류를 인가하는 전기 장치, 전기 분해시 소모된 물을 보충하는 급수 펌프, 센서 및 기타 배관 부재로 구성된다.
위와 같이 구성된 전기 분해 장치에서 생산되는 수산 가스에는 다량의 불순물이 함유되어 있으며, 이 불순물은 가스의 공업적 활용도를 저하시키는 요인이 된다. 수산 가스에 함유된 불순물은 전기 분해 장치의 구성 부재의 성능에 따라 그 양이 좌우된다. 일반적으로 알칼리 수용액의 전기 분해에 의하여 생산되는 수소 가스에는 수분(수증기)이 2.5 내지 3.0 부피%, 산소 가스가 0.4 내지 0.6 부피%가 함유되어 있고, 산소 가스에는 수분이 2.5 내지 3.0 부피%, 수소 가스가 0.8 내지 1 부피% 함유되어 있다.
생산된 수산 가스중의 수분 함량은 전기 분해 장치의 가스 냉각 공정에 따라 변화한다. 가스 냉각 공정을 통하여 가스 중에 함유된 수분은 응층, 제거되며, 이때 수분 제거 효율은 가스 냉각 온도에 의존한다. 생산된 수산 가스를 0℃까지 냉각하면 수증기의 함량은 0.6 부피%까지 감소하며, -78℃까지 냉각하면 수증기의 함량은 1ppm까지 떨어진다. 그러나, 생산된 가스의 냉각 온도를 낮출수록 가스의 순도는 증가하지만, 가스 냉각에 따른 비용이 증가하고, 부대 설비의 구비로 인하여 장치가 커지는 문제점이 발생한다.
한편, 물을 전기 분해하는 전해조의 구성은 수소 가스 중에 함유된 산소 가스의 농도 및 산소 가스에 함유된 수소 가스의 농도에 큰 영향을 미친다. 전해조의 양극실과 음극실은 이온 전도도가 높고 가스 투과율이 낮은 분리막에 의하여 서로 격리된 구조이다. 양극실에서 발생된 산소 가스의 압력과 음극실에서 발생된 수소가스의 압력을 동일한 상태로 조절하지 못한다면, 분리막을 통한 가스의 이동이 일어나고, 그로 인해 생산된 산소 가스와 수소 가스의 순도는 낮아진다. 그러나 전해조의 양극실과 음극실의 압력을 항상 동일한 상태로 유지하기는 매우 어려우며, 결국 수소 가스는 산소 가스가 포함된 상태로, 산소 가스는 수소 가스가 포함된 상태로 생산될 수 밖에 없다.
수산 가스를 생산하기 위한 전기 분해 장치에서 생산된 가스에 함유된 수분을 제거하는 종래의 기술은 수분과 흡수제 사이에서 일어나는 화학 반응을 이용한다. 염화 칼슘 또는 산화 칼슘 등의 고형의 흡수제는 수분에 대한 친화성이 매우 높아 수분 제거용 흡수제로 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 흡수제는 수분을 흡수하면 용해되어 액상으로 변화되고, 액상으로 변화된 흡수제는 증발하여 수소 가스 또는 산소 가스와 함께 배출된다. 결과적으로 가스의 높은 순도를 유지하기 어려우며, 배출된 양만큼 소모성 흡수제를 주기적으로 보충해야 하기 때문에 장비의 유지, 관리에 어려움이 뒤따른다.
한편, 산소 가스에 함유된 수소 가스 또는 수소 가스에 함유된 산소 가스를 제거하기 위한 종래의 기술은 지르코늄, 구리, 주석, 티타늄, 코발트 등의 금속 분말과의 화학 반응을 이용한다. 그러나, 이러한 금속 분말을 이용하는 기술은 수 ppm 정도의 낮은 함량의 불순물을 제거하는 데에는 효과적이지만, 불순물의 함량이 높을 경우에는 금속 성분의 흡수제가 빠르게 노화되어 흡착 성능이 저하되며 그 수명은 급격히 감소된다. 또한, 금속 분말의 가격이 비싸고 사용 조건이 까다로와 널리 사용되기 어려운 점이 있다.
99.999% 이상의 높은 순도를 갖는 수소 가스 및 산소 가스는 전자, 반도체, 귀금속 세공, 유리 가공, 금속, 화학 및 식품 산업 등 다양한 분야에서 그 활용도가 높다. 그러나 전기 분해 장치에서 생산된 수소 가스와 산소 가스에는 다량의 불순물이 함유되어 있고, 또한 상술한 이유들로 인하여 가스 정제 공정의 효율이 낮기 때문에 고순도의 가스를 연속적으로 생산하는 것은 한계가 있다.
본 고안은 발생된 수소 가스 및 산소 가스에 함유되어 있는 불순물을 연속적으로 그리고 완전하게 제거함으로서 고순도의 수소 가스 및 산소 가스를 생산할 수 있는 가스 정제기 및 이를 이용한 가스 정제 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 고안에 따른 가스 정제기는 상단에는 가스 배출구, 하단에는 가스 유입구가 형성된 중공형 하우징; 하우징의 내부 공간에 구성된 다수의 정제층; 및 정제층 내에 위치하여 정제층을 가열하는 가열 수단을 포함하여 외부에서 하우징으로 공급된 가스가 정제층을 통과하는 과정에서 가스에 함유된 수분 및 또다른 가스 성분이 제거되며, 정제된 순수 가스가 하우징 외부로 배출된다.
본 고안에서 이용된 가스 정제기 내의 정제층은, 흡착제와 촉매가 균일하게 분산된 상태로 이루어진 진 하단의 제 1 정제층; 촉매로 이루어진 중앙의 제 2 정제층; 및 흡착제로 이루어진 상단의 제 3 정제층으로 이루어져, 외부에서 공급된 가스가 정제층을 통과할 때 각 정제층의 흡착제는 가스에 함유된 수분을 흡착하고, 각 정제층의 촉매는 다른 가스와 반응하여 수분을 형성하게 된다.
본 고안에 따른 가스 정제 장치는 위에서 설명된 가스 정제기를 이용하였다.즉, 가스 정제 장치는 제 1 가스 정제기; 제 1 가스 정제기와 동일한 구조로 이루어지되, 하우징 상단의 가스 배출구는 외부 장치와 제 1 가스 정제기의 하우징 상단의 가스 배출구에 병렬로 연결되고, 하우징 하단의 가스 유입구는 가스 발생 장치와 제 1 가스 정제기의 하우징 하단의 가스 유입구에 병렬로 연결된 제 2 가스 정제기; 가스 발생 장치에 설치되어 배출되는 원료 가스가 제 1 또는 제 2 가스 정제기의 가스 유입구에 선택적으로 유입되게 하는 가스 흐름 제어 수단을 포함하여, 가스 흐름 제어 수단에 의하여 어느 한 가스 정제기로 원료 가스가 유입되어 하우징 내의 각 정제층을 통과함으로서 원료 가스에 함유된 수분 및 다른 가스가 제거되며, 외부 장치로 배출되는 정제된 가스의 일부가 다른 정제기의 가스 배출구로 유입되어 가열 수단에서 발생된 열에 의하여 각 정제층으로부터 탈착된 수분과 함께 정제층을 통과하여 가스 유입구를 통하여 외부로 배출된다.
이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 가스 정제 장치에 이용된 가스 정제기의 내부 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 가스 정제 장치 내에서의 가스의 흐름을 도시한 개략적인 구성도.
도 1은 본 고안에 따른 가스 정제기의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 가스 정제기(1)는 스테인레스 스틸 재질의 중공형 하우징(10)을 기본 부재로 이용한다.
하우징(10)의 상단에는 후술할 촉매 및 흡착제를 장착 또는 제거하기 위하여 커버(10A)가 분리 가능하게 설치되어 있으며, 하우징(10)의 하단에는 전해조(도시되지 않음)에서 생산된 수소 가스 또는 산소 가스가 유입되는 가스 유입구(11)가, 하우징(10)의 상단(즉, 커버(10A))의 상단에는 정제된 가스를 외부 장치로 배출시키기 위한 가스 배출구(12)가 형성되어 있다.
하우징(10)의 내부 공간에는 제 1 정제층(19), 제 2 정제층(20) 및 제 3 정제층(21)이 적층된 상태로 위치한다. 하우징(10)의 하부에는 제 1, 제 2 및 제 3 정제층(19, 20 및 21)을 지지하기 위한 지지망(18)이 고정되어 있으며, 지지망(18) 하부에는 일정한 체적의 공간이 형성된다.
제 1, 제 2 및 제 3 정제층(19, 20 및 21) 내에는 외부에서 인가된 전원에 의하여 열을 발생시키는 가열 수단(14)이 위치하되, 이 가열 수단(14)은 각 정제층 (19, 20 및 21)과의 접촉 면적을 최대화하기 위하여 지그재그 형태를 갖고 배치된다. 미설명부호 15는 가열 부재에 전원을 인가하기 위하여 하우징(10) 벽에 구성한 전원 인가용 연결구이다.
제 2 정제층(20) 내에는 정제층의 내부 온도를 감지하기 위한 열전쌍(16; thermocuopler)이 위치하고 있으며, 이 열전쌍(16)의 일단부는 하우징(10)에 구성한 접속용 연결구(17)를 통하여 외부로 노출된다.
제 1 및 제 3 정제층(19 및 21)은 산소 가스 또는 수소 가스에 함유된 수분을 흡착, 제거하는 기능을 갖는다. 이와 같이 가스에 함유된 수분을 제거하기 위하여 제 1 및 제 3 정제층(19 및 21)을 구성하는 흡착제는 수분만을 선택하여 흡착시키기 위하여 넓은 표면적과 일정한 직경 및 수의 기공을 갖는다. 또한 흡착제는 압력 강하를 최소화할 수 있는 크기의 비드(bead) 형상 또는 펠릿(pellet) 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이 외에, 흡착제는 수분을 흡수한 후, 비교적 낮은 가열 온도에서 용이하게 수분이 제거되어 재사용이 가능해야 하며, 열에 의한 구조 및 수분 흡착 성능에 변화가 없어야 한다. 본 고안에서 사용될 수 있는 흡착제는 크기가 2 내지 4 mm이고 비드 형상 또는 펠릿 형상을 갖는 실리카 겔 또는 제올라이트가 바람직하다. 이러한 재질의 흡착제는 단위 무게당 수분 흡착량이 매우 높으며, 또한 300℃ 이하의 온도에서 흡착된 수분을 용이하게 탈착시키고, 열에 의한 구조 및 흡착 성능 변화가 없는 특징을 갖고 있다.
수소 가스 중의 미량의 산소 가스 제거 또는 산소 가스 중의 미량의 수소 가스 제거는 산소 가스 또는 수소 가스를 화학 반응을 통하여 수증기로 전환시키고, 이 수증기를 흡착제를 이용하여 제거하게 된다. 수소 가스 또는 산소 가스의 화학 반응은 제 1 정제층(19) 및 제 2 정제층(20)에서 이루어진다. 백금, 팔라튬, 로튬 등의 귀금속이 담지된 촉매는 상온에서 각 가스를 용이하게 수증기로 전환시킬 수 있다. 본 고안에서는 감마 알루미나에 팔라듐이 0.5 내지 1.0 중량%가 담지된 촉매가 가장 바람직하다.
하우징(10)의 내부 공간에 흡착제 및 촉매를 충전하는 방법은 수분 및 불순물(수소 가스 또는 산소 가스)을 제거하는데 중요한 요인으로 작용한다. 전술한 바와 같이, 촉매의 표면에서 수소 가스 또는 산소 가스가 반응하여 수증기로 전환되는 과정에서 열이 발생하며, 발생된 열은 흡착제의 온도를 상승시켜 흡착 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서, 흡착제의 흡착력을 최대로 유지하면서 불순물(수소 가스 또는 산소 가스)을 제거하기 위해서 촉매를 흡착제에 균일하게 분산시켜 충전하는 것이 좋다.
하우징 내부에 흡착제와 촉매를 충전하는 한 예에 있어서, 정제할 가스의 유량 및 정제 가스의 순도에 따라 충전할 촉매 및 흡착제의 양이 결정된다. 촉매와 흡착제의 충전 비율은 중량비로 1:12 내외를 유지하는 것이 바람직하다. 본 고안에서의 제 1, 제 2 및 제 3 정제층(19, 20 및 21)의 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하우징(10)을 수직 상태로 고정하고 충천할 흡착제의 1/2과 촉매의 1/2를 완전히 혼합하여 촉매 입자가 흡착제에 균일하게 분산되도록 하였다. 이와 같이 촉매와 흡착제의 혼합물을 지지망(18) 상에 위치시켜 제 1 정제층(19)을 형성하고, 나머지 촉매를 제 1 정제층(19) 상에 충전하여 제 2 정제층(20)을 형성한다. 또한 나머지 흡착제를 제 2 정제층(20) 상에 충전시킴으로서 제 3 정제층(21)을 형성한다.
이와 같은 구성을 갖는 가스 정제기(1)을 통하여 수소 가스와 산소 가스 모두를 정제할 수 있으며, 이하에서는 산소 가스를 정제하는 과정을 예를 들어 설명한다.
전기 분해 장치에서 생성된 산소 가스(예를 들어, 2.5 부피%의 수분 및 0.8 부피%의 수소 가스 함유)가 하우징(10) 하단의 가스 유입구(11)를 통하여 하우징 (10)내부 공간으로 유입되며, 유입된 산소 가스는 촉매 입자가 흡착제에 균일하게 분산된 제 1 정제층(19)을 통과하게 된다. 이 과정에서 수분은 흡착제의 기공 내부 표면에 흡착되고, 불순물인 수소 가스는 촉매 표면에서 산소 가스와 반응하여 수증기로 전환된다. 이 때, 전환된 수증기 역시 흡착제에 흡착된다.
이때, 수소 가스가 촉매 표면에서 수증기로 전환되면서 열이 발생되며, 이열은 흡착제의 흡착 성능을 떨어트릴 수 있다. 본 고안에서는 제 1 정제층(19)을 흡착제와 촉매를 혼합하여 구성하였기 때문에 발생된 열은 촉매에 의하여 분산되며, 따라서 열에 의한 흡착제의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
제 1 정제층(19)을 통과한 산소 가스는 촉매로만 이루어진 제 2 정제층(20)을 통과하며, 제 1 정제층(19)에서 제거되지 못한 수소 가스는 촉매에 의하여 완전히 수증기로 전환된다. 따라서 제 2 정제층(20)을 통과한 산소 가스는 수소 가스가 완전하게 제거된 상태이지만, 수소 가스와 촉매의 반응으로 인하여 형성된 수증기는 산소 가스에 함유되어 있는 상태이다.
이와 같이 수증기를 함유한 산소 가스는 흡착제로만 이루어진 제 3 정제층 (21)을 통과하게 되며, 이 과정에서 잔류 수증기는 흡착제에 의하여 완전하게 제거되고, 따라서 하우징(10) 상단의 가스 배출구(12)를 통하여 배출된 후 외부 장치로 공급되는 산소 가스는 수분 및 수소 가스가 전혀 함유되어 있지 않은 99.999% 이상의 고순도를 갖게 된다.
하우징(10)의 내부에 충전된 흡착제는 일정 시간동안 수소 가스를 정제하면 수분으로 포화된 상태가 되며, 수분으로 포화된 흡착제는 도 2와 관련하여 설명될 과정을 거쳐 정화된다.
도 2는 본 고안에 따른 가스 정제 장치 내에서의 가스의 흐름을 도시한 개략적인 구성도로서, 본 고안에 따른 가스 정제 장치는 도 1에 도시된 2개의 제 1 및 제 2 가스 정제기(1A 및 1B), 각 가스 정제기의 가스 배출구에 연결되어 각 정제기와 외부 장치를 각각 연결하는 제 1 및 제 2 정제 가스 라인(LP1 및 LP2), 외부 장치와는 병렬 상태로 제 1 및 제 2 정제 가스 라인(LP1 및 LP2)을 연결하여 가스 일부를 다른 정제기로 흐르게 하는 유량 조절기(5), 전해조로부터 정제되지 않은 가스를 각 정제기(1A 및 1B)에 공급하기 위한 제 1 및 제 2 원료 가스 라인(LR1 및 LR2)을 포함한다.
제 1 및 제 2 정제 가스 라인(LP1 및 LP2)에는 가스 필터(3, 7)와 체크 밸브(4, 6)가 각각 설치되어 있으며, 제 1 및 제 2 원료 가스 라인(LR1 및 LR2)은 4방 볼 밸브(2)를 통하여 연결되어 있다. 볼 밸브(2)는 전해조에 연결됨으로서 볼 밸브(2)의 상태에 따라 원료 가스는 제 1 및 제 2 정제기(1A 및 1B)에 선택적으로 공급된다.
이상과 같은 구성으로 이루어진 가스 정제 장치는 제 1 가스 정제기(1A) 또는 제 2 가스 정제기(1B)중 어느 한 가스 정제기에서 상술한 가스 정제 공정이 수행되며, 다른 한 가스 정제기에서는 정화 공정이 수행된다. 이하에서는 제 1 가스 정제기(1A)에서는 산소 가스에 대한 정제 공정(즉, 함유된 수분 및 불순물로서의 수소 가스 제거)이, 제 2 가스 정제기(1B)에서는 정화 공정이 각각 수행되는 상황을 설명하기로 한다.
전해조에서 발생된 수소 가스 및 산소 가스는 제 1 원료 가스 라인(LR1)을 통하여 제 1 정제기(1A) 내로 공급된다. 이때, 전해조에 연결된 볼 밸브(2)는 제 2 원료 가스 라인(LR2)으로의 가스 흐름을 차단한다. 제 1 정제기(1A) 내에서는 도 1을 통하여 설명한 바와 같은 수분 및 불순물(수소 가스) 정제 공정이 진행되며, 정제 공정을 거쳐 생성된 후 제 1 정제기(1A) 내에서 배출된 정제 가스(순수 산소 가스)는 제 1 정제 가스 라인(LP1)에 장착된 가스 필터(3) 및 체크 밸브(4)를 경유하여 외부 장치(도시되지 않음)로 공급된다. 한편, 정제 가스의 일부는 유량 조절기(5) 및 제 2 정제 가스 라인(LP2)을 통하여 제 2 정제기(1B)의 하우징으로 공급된다.
한편, 이전의 가스 정제 공정을 진행하였던 제 2 정제기(1B) 내의 흡착제는 전술한 바와 같이 수분으로 포화된 상태이다. 제 2 정제기(1B) 하우징의 상부를 통하여 공급된 순수 가스는 제 3 정제층, 제 2 정제층 및 제 1 정제층을 순차적으로 통과하게 된 후, 하단의 가스 배출구를 통하여 외부로 배출된다.
이때, 제 2 정제기(1B)의 하우징 내의 제 1, 제 2 및 제 3 정제층에 내장된 가열 수단에 전원이 공급되어 가열되며, 가열 수단에서 발생된 열은 제 1, 제 2 및 제 3 정제층에 흡착된 수분(실질적으로는 제 1 및 제 3 정체층을 구성하는 흡착제에 흡착된 수분)을 탈착시킨다. 열에 의하여 각 정제층에서 탈착된 수분은 상부로부터의 순수 가스의 흐름에 의하여 하우징 하단의 가스 배출구를 통하여 하우징으로부터 배출되며, 이후 제 2 원료 가스 라인(LR2), 볼 밸브(2) 및 배기 라인(LE)을 경유하여 대기로 배출된다.
일정 시간 동안의 상술한 제 2 정제기(1B)의 정화 공정이 완료, 즉 제 2 정제층 내에 위치한 열정쌍을 이용하여 측정된 정제층의 온도가 설정된 온도에 도달할 때, 가열 수단의 작동을 중단(전원 차단)시키면, 각 정제층은 상온까지 냉각되며, 냉각이 완료된 후에 배기 라인에 장착된 가스 방출 밸브(8)가 차단된다. 이때, 제 1 정제기(1A)와 제 2 정제기(1B)의 내부 압력은 동일하게 되며, 두 정제기(1A,1B)의 내부 압력이 같아질 때, 볼 밸브(2)가 작동, 전해조로부터의 가스 흐름이 역전 즉, 제 2 정제기(1B)로 정제될 원료 가스가 공급된다. 이후, 제 2 정제기(1B)에서는 가스의 정제 공정이, 제 1 정제기(1A)에서는 정화 공정이 각각 진행된다.
이상과 같은 본 고안은 각 정제기 내에서 제 1, 제 2 및 제 3 정제층에 의하여 수소 가스 또는 산소 가스에 대한 정제 작용이 효과적으로 진행되어 고순도의 가스을 제조할 수 있다. 또한 하나의 정제기를 가스의 정제에 이용하는 동안 또다른 정제기를 정화시킴으로서 두 대의 정제기를 교체로 사용하여 연속적인 가스 정제 공정을 수행할 수 있다.

Claims (12)

  1. 상단에는 가스 배출구, 하단에는 가스 유입구가 형성된 중공형 하우징;
    하우징의 내부 공간에 구성된 다수의 정제층; 및
    상기 정제층 내에 위치하여 정제층을 가열하는 가열 수단을 포함하여 외부에서 하우징으로 공급된 가스가 상기 정제층을 통과하는 과정에서 가스에 함유된 수분 및 또다른 가스 성분이 제거되며, 정제된 순수 가스가 하우징 외부로 배출되는 가스 정제기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 정제층은,
    흡착제와 촉매가 균일하게 분산된 상태로 이루어진 하단의 제 1 정제층;
    촉매로 이루어진 중앙의 제 2 정제층; 및
    흡착제로 이루어진 상단의 제 3 정제층으로 구성되어, 외부에서 공급된 가스가 정제층을 통과할 때 각 정제층의 흡착제는 상기 가스에 함유된 수분을 흡착하고, 각 정제층의 촉매는 다른 가스와 반응하여 수분을 형성하도록 구성된 가스 정제기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡착제는 압력 강하를 최소화할 수 있는 크기의 비드(bead)형 또는 펠릿(pellet) 형태이며, 그 크기가 2 내지 4 mm인 실리카 겔 또는 제올라이트 가스 정제기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 촉매는 팔라듐이 0.5 내지 1.0 중량%가 담지되어 있는 감마 알루미나인 가스 정제기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 정제층 내의 흡착제의 양과 제 3 정제층 내의 흡착제의 양은 동일하며, 상기 제 1 정제층 내의 촉매의 양과 제 2 정제층 내의 흡착제의 양은 동일한 가스 정제기.
  6. 상단에는 가스 배출구, 하단에는 가스 유입구가 형성된 중공형 하우징; 하우징의 내부 공간에 구성된 다수의 정제층; 및 상기 정제층 내에 위치하여 정제층을 가열하는 가열 수단을 포함하여 외부에서 하우징으로 공급된 가스가 상기 정제층을 통과하는 과정에서 가스에 함유된 수분 및 또다른 가스 성분이 제거되며, 정제된 순수 가스가 하우징 외부로 배출되는 제 1 가스 정제기;
    상기 제 1 가스 정제기와 동일한 구조로 이루어지되, 하우징 상단의 가스 배출구는 외부 장치와 상기 제 1 가스 정제기의 하우징 상단의 가스 배출구에 병렬로 연결되고, 하우징 하단의 가스 유입구는 가스 발생 장치와 상기 제 1 가스 정제기의 하우징 하단의 가스 유입구에 병렬로 연결된 제 2 가스 정제기;
    상기 가스 발생 장치에 설치되어 배출되는 원료 가스가 상기 제 1 또는 제 2 가스 정제기의 가스 유입구에 선택적으로 유입되게 하는 가스 흐름 제어 수단을 포함하여, 상기 가스 흐름 제어 수단에 의하여 어느 한 가스 정제기로 원료 가스가유입되어 하우징 내의 각 정제층을 통과함으로서 원료 가스에 함유된 수분 및 다른 가스가 제거되며, 외부 장치로 배출되는 정제된 가스의 일부가 다른 정제기의 가스 배출구로 유입되어 가열 수단에서 발생된 열에 의하여 각 정제층으로부터 탈착된 수분과 함께 정제층을 통과하여 가스 유입구를 통하여 외부로 배출되는 가스 정제 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 가스 흐름 제어 수단은 4방 볼 밸브이며, 상기 가열 수단의 작동이 정지된 후, 정제층의 온도가 하강하여 양 정제기 내의 온도가 동일해질 경우, 원료 가스의 흐름을 변환시킴으로서 양 정제기가 서로 반대의 기능을 수행하는 가스 정제 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 각 정제기와 외부 장치 사이의 가스 라인에는 가스 필터 및 체크 밸브가 설치되어 있으며, 각 정제기의 가스 배출구를 연결하는 라인에는 유량 조절기가 설치되어 있는 가스 정제 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 정제기 내의 정제층은,
    흡착제와 촉매가 균일하게 분산된 상태로 이루어진 진 하단의 제 1 정제층;
    촉매로 이루어진 중앙의 제 2 정제층; 및
    흡착제로 이루어진 상단의 제 3 정제층으로 이루어져, 외부에서 공급된 가스가 정제층을 통과할 때 각 정제층의 흡착제는 상기 가스에 함유된 수분을 흡착하고, 각 정제층의 촉매는 다른 가스와 반응하여 수분을 형성하도록 구성된 가스 정제 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 흡착제는 압력 강하를 최소화할 수 있는 크기의 비드(bead) 형 또는 펠릿(pellet) 형태이며, 그 크기가 2 내지 4 mm인 실리카 겔 또는 제올라이트인 가스 정제 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 촉매는 팔라듐이 0.5 내지 1.0 중량%가 담지되어 있는 감마 알루미나인 가스 정제 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 정제층 내의 흡착제의 양과 제 3 정제층 내의 흡착제의 양은 동일하며, 상기 제 1 정제층 내의 촉매의 양과 제 2 정제층 내의 흡착제의 양은 동일한 가스 정제 장치.
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