KR20040028871A - 다양한 기능을 구비한 가스 정제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자, 유기EL 소자 및 전지개발 등을 위한 실험실 또는 연구실에서 주로 사용되는 글로브 박스 장비에 내부에 주입된 고 순도기체에 포함된 산소 또는 수분을 사용자의 필요에 따라 선택적으로 제거하거나 동시에 제거할 수 있는 가스정제장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 필요한 가스를 글로브 박스 내부로 순환시키기 위한 블로워(blower)와 외부에서 글로브 박스로 연결하는 배관, 각종밸브 및 수분과 산소를 선택적으로 제거하기 위한 스위칭 수단, 글로브 박스 내부 가스 중에 수분을 정제하기 위하여 사용되는 촉매 물질, 산소를 정제하기 위하여 사용되는 촉매물질 및 가스정제 장치(purifier)의 가스제거물질의 재생을 위한 진공펌프(vacuum pump)등을 구비하고 글로브박스 내부가 진공 상태를 유지하거나 불활성 가스를 주입한 상태를 유지함으로써 사용자가 필요로 하는 상자내부환경을 무산소 상태, 무습도 상태 또는 무산소/무습도 상태를 동시에 만족시키는 상태를 선택적으로 유지하면서 각종 실험연구를 수행할 수 있는 장치를 구현하는데 그 특징이 있다.

Description

다양한 기능을 구비한 가스 정제장치{A gas purifier apparatus with various function}

본 발명은 반도체 소자, 유기EL 소자, 전지개발 등의 실험실 또는 연구실에서 주로 사용되는 글로브 박스 장비의 내부에 진공 상태를 유지하거나 불활성 가스를 주입한 일정한 상태를 유지하여 사용자가 필요로 하는 상자내부환경을 필요한 시간 동안 연속적으로 이룰 수 있도록 수분 또는 산소만을 제거하거나 산소와 수분을 동시에 제거할 수 있는 글로브 박스 내부의 산소와 습기를 제거하는 가스정제장치에 관한 것이다.

종래에는 글로브 박스 내부의 가스를 정제하는 수단으로 수분과 산소를 제거하기 위하여 가스정제기(purifier) 내부에 수분제거 촉매제와 산소제거 촉매제를 적당량 넣어 가스가 순환할 때 수분과 산소가 제거하는 구조로 되어 있고, 수분만을 제거하기 위해서는 수분제거 촉매만 가스정제기(purifier) 내부에 적당량 넣어서 가스가 순환할 때 수분만을 제거하는 장치를 별도 구매하여 사용하여야 하는 불편함과 각각의 장비를 별도로 구매하여 사용하여야 함에 따른 경제적인 부담이 크고 설치공간을 비교적 많이 차지한다는 문제점이 있었다. 또한 수분제거 촉매제와 산소제거 촉매제를 활성화하는데 있어서도 각각의 활성화 과정이 다름에도 불구하고 동일한 과정에 의하여 활성화하기 때문에 활성화 하는데 소모되는 비용 부담이 크다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 인식하고 안출된 것으로 글로브 박스 내부에는 반도체 소자, 유기EL 소자 및 전지개발 등을 위한 실험이나 연구 환경에 알맞은 조건을 유지하기 위하여 무산소 또는 무수분의 상태를 사용자가 필요에 따라 용이하게 제어할 수 있게 수분 또는 산소만을 제거하거나 산소와 수분을 동시에 제거할 수 있는 다양한 기능을 구비한 가스 정제장비를 제공하는데 그 목적이 있으며, 이를 달성하여 하나의 가스 정제장비로 원하는 기능을 모두 수행하므로 별도의 장비구입에 따른 경제적인 부담을 줄이는데 그 특징이 있다. 또한 수분과 산소를 제거함에 있어서 독립적인 장비를 사용하여 필요한 장비를 적절히 사용할 수 있어 장비 운용의 효율성을 기하는데 또 다른 목적이 있다. 본 발명에서의 산소제거촉매제와 수분제거촉매제는 그 재료에서 차이가 있고 재료의 차이에 따른 활성화(재생)하는 과정을 차단 밸브를 이용하여 각각을 분리하여 선택적으로 산소제거촉매제와 수분제거촉매제를 활성화하여 활성화 효율을 크게 향상시키는데 또 다른 목적이 있다.

도1 : 본 발명에 따른 다양한 기능을 구비한 가스 정제장치의 구성도.

도2 : 글로브 박스와 본 발명에 따른 장치의 연결 상태.

<도면 번호에 대한 간단한 설명>

1, 2, 3, 4, 5 : 가스밸브

6 : 가스 주입구

7 : 수분제거 촉매제를 내장한 타워(A)

8 : 산소제거 촉매제를 내장한 타워(B)

9 : 가스 배출구

10 : 타워(A)에 내장된 히터

11 : 타워(B)에 내장된 히터

21 : 글로브 박스 22 ;본 발명에 따른 가스 정제장치

23 : 필요한 전기신호 연결케이블 24 ; 가스 주입구

25 : 가스 배출구 26 ; 조작버튼

27 : 표시패널(LCD 또는 EL)

본 발명은 반도체 소자, 유기EL 소자, 전지개발 등을 위한 실험실 또는 연구실에서 주로 사용되는 글로브 박스 내부를 진공 상태로 유지하거나 불활성 가스를 주입하여 일정한 상태를 유지하여 사용자가 필요로 하는 상자내부환경을 필요한 시간 동안 연속적으로 이룰 수 있도록 수분 또는 산소만을 제거하거나 산소와 수분을 동시에 제거할 수 있는 글로브 박스(1) 내부의 산소와 수분을 제거하는 가스정제장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스정제장치의 구성수단들을 도면에 기초하여구체적으로 살펴보면, 도1의 상부에는 글로브 박스 내부의 가스가 입력되는 배관 입구가 있고 하부에는 산소와 수분이 수분제거 촉매제와 산소제거촉매제에 의하여 제거된 후에 가스를 글로브 박스로 내보내는 가스정제 장치의 가스 배출구(9)가 위치한다. 도1에서 타워(도1의 7)에는 배관 입구(1)에서 주입된 가스에 포함된 수분을 제거하기 위한 수분 제거촉매제인 모레큘러 시브스(molecular sieves)가 채워져 있고, 또 다른 타워(도1의 8)에는 산소를 제거하기 위한 산소 제거촉매제인 구리(Cu)를 함유한 산소 스캐빈져(Oxygen Scavenger)가 채워져 있다. 상기 글로브 박스 내부의 가스 중에 수분과 산소를 동시에 제거하기 위하여서는 밸브1(1), 밸브3(3) 및 밸브5(5)를 열고 밸브2(2)와 밸브4(4)를 닫아서 수분제거촉매제와 산소제거촉매제를 탑재한 타워를 순차적으로 통과시켜서 글로브 박스 내부의 가스에 포함된 수분을 먼저 제거하고 그 다음에 산소를 제거하여 수분과 산소를 동시에 제거할 수 있고, 수분만을 제거하기 위하여서는 도1에서 밸브1(1)과 밸브4(4)를 열고, 밸브2(2), 밸브3(3) 및 밸브5(5)를 닫으면 글로브 박스 내부의 가스들이 수분제거촉매제를 탑재한 타워(7)를 통과하면서 수분만이 제거되고, 산소만을 제거하기 위하여서는 도1에서 밸브2(2)와 밸브5(5)를 열고, 밸브1(1), 밸브3(3) 및 밸브4(4)를 닫으면 글로브 박스 내부의 가스들이 산소제거촉매제를 탑재한 타워(8)를 통과하면서 산소만이 제거되는 구성을 구비하고 있다. 상기 다섯 개의 밸브들은 수동으로 열고 닫을 수 있게 설계되거나 솔레노이드 밸브로 구성되어 전기 신호에 의한 구동이 가능하다. 상기 가스가 주입되는 입구와 수분제거촉매제를 탑재한 타워(7) 및 산소제거촉매제를 탑재한 타워(8) 사이와, 타워(7)와 타워(8)사이 또는 가스출구에서 타워(7)와 타워(8) 사이에는 글로브 박스 내부의 가스가 산소 또는 수분 제거를 위하여 통과하는 가스 배관으로 이루어져 있으며, 설치된 가스 배관 중간에 상기 5개의 가스 차단용 밸브가 설치되어 있다. 본 발명과 연동하여 작동하는 글로브 박스는 글로브 박스 내부에 산소와 습도를 감지하는 센서를 구비하고 사용자가 원하는 글로브 박스 내부의 가스에 포함된 산소 및 수분의 농도를 설정할 수 있고, 설정된 수치 이상으로 올라가면 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여(열고 닫음) 글로브 박스 내부의 산소와 수분의 농도를 항상 설정된 수치를 유지하도록 한다. 필요할 시 사용자의 경제적인 부담을 고려하여 이를 수동으로 구성할 수도 있다. 상기 글로브 박스 내부에 설치된 산소 및 습도(수분) 감지 센서와 체결되어 감지된 글로브 박스 내부의 산소 및 습도는 가스 정제 장치 전면에 설치된 표시패널에 표시되거나 글로브 박스 전면에 위치하여 사용자가 항상 확인할 수 있도록 한다. 사용자가 원할 경우에는 음성메시지를 탑재한 메모리를 이용하여 이를 스피커를 통해서 음성 메시지(예를 들면, 수분을 제거해 주세요 등)로 내보낼 수도 있다. 상기 산소제거촉매제가 그 성능이 저하되어 재생하여 하고자 할 경우에 산소제거 촉매제를 내장한 타워(B)(8)의 내부에 포함된 히터(Heater)(11)로 온도를 140∼250℃ 정도의 올린 후 그 다음에 수소가 3-5% 포함된 가스를 흘러 보내어 산소제거촉매제에 부착된 산소를 제거하며 그 다음에 진공펌프로 진공상태를 만든 후에 질소나 아르곤 가스를 주입하여 산소제거촉매제를 활성화 한다. 수분제거촉매제를 활성화하는 과정은 수분제거 촉매제를 내장한 타워(A)(7)의 내부에 포함된 히터(Heater)(10)로 온도를 140∼250℃ 정도의 온도를 올린 후 질소나 아르곤가스를 주입하여 건조시키고진공펌프로 진공상태를 만든 후에 질소나 아르곤 가스를 주입하여 수분제거촉매제를 활성화시킨다. 상기한 바와 같이 수분제거제와 산소제거제를 각각 분리하여 서로 다른 공정으로 활성화할 수 있어 보다 효율적으로 활성화시킬 수 있다.

본 발명은 반도체 소자, 유기EL 소자, 전지개발 등을 위한 실험실 또는 연구실에서 주로 사용되는 글로브 박스 내부를 진공 상태로 유지하거나 불활성 가스를 주입하여 일정한 상태를 유지하여 사용자가 필요로 하는 상자내부환경을 필요한 시간 동안 연속적으로 이룰 수 있도록 수분 또는 산소만을 제거하거나 산소와 수분을 동시에 제거할 수 있으므로 높은 효율성을 나타내는 작용효과가 있으며, 하나의 장비로 사용자가 필요에 따라 산소 또는 수분을 선택적으로 제거하거나 산소와 수분을 동시에 제거할 수 있어 경제적인 부담을 크게 줄일 수 있고 장비가 차지하는 공간을 줄일 수 있는 작용효과가 있다. 또한 수분제거촉매제와 산소제거촉매제를 분리하여 각각 서로 다른 공정을 사용하여 활성화함으로써 경제적 손실을 줄이고 각각에 대한 활성화 효율을 향상시키는 작용효과가 있다.

Claims (5)

1. 글로브 박스 내부의 산소 및 수분을 선택적으로 또는 동시에 제거하는 가스정제장치에 있어서,

   히터를 내장하고 수분과 산소를 제거하는 수분제거촉매제와 산소제거촉매제를 각각 탑재한 타워와,

   상기 각각의 타워와 가스가 이동하는 입구와 출구를 연결하는 배관과,

   상기 배관들의 적당한 위치에 설치된 가스의 공급을 제어하는 밸브와,

   상기 글로브 박스 내부의 가스를 받아들이는 가스 주입구와 가스정제 후 글로브 박스 내부로 가스를 보내기 위한 가스 배출구로 구성됨을 특징으로 하는 산소 및 수분을 제거할 수 있는 가스정제 장치.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 배관 상에 위치한 밸브를 열고 닫음에 의하여 수분과 산소를 선택적으로 정제하거나 수분제거촉매제를 탑재한 타워를 먼저 통과시키고 그 다음에 산소제거촉매제를 탑재한 타워를 통과시켜 수분과 산소를 동시에 제거함을 특징으로 하는 산소 및 수분을 제거할 수 있는 가스정제 장치.
3. 청구항1에 있어서,

   상기 가스 공급을 제어하는 밸브는 전기 신호에 의하여 제어가 가능한 솔레노이드 밸브로 구성됨을 특징으로 하는 산소 및 수분을 제거할 수 있는 가스정제 장치.
4. 청구항1 또는 청구항3에 있어서,

   상기 글로브 박스와 체결되어 글로브 박스 내부에 설치된 수분 및 산소의 농도를 감지하는 센서에서 검출된 신호와 사용자가 설정해 둔 설정치를 비교하여 상기 솔레노이드 밸브들을 열고 닫음에 의하여 글로브 박스 내부의 수분과 산소의 농도를 사용자가 원하는 시간 동안 일정하게 유지하는 수단을 더 구비함을 특징으로 하는 산소 및 수분을 제거할 수 있는 가스정제 장치.
5. 청구항4에 있어서,

   상기 글로브 박스와 체결되어 글로브 박스의 내부의 수분과 산소의 농도를 표시하는 표시 수단, 설정치의 입력 및 제어를 위한 다수 개의 버튼들을 더 구비함을 특징으로 하는 산소 및 수분을 제거할 수 있는 가스정제 장치.