KR20120027539A

KR20120027539A - 상이한 평균 사이즈들의 입자들로 구성되는 다공성 소결 재료

Info

Publication number: KR20120027539A
Application number: KR20127001294A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에스 젤러
Original assignee: 엔테그리스, 아이엔씨.
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR101841778B1; SG176877A1; CN102458624A; WO2010148051A2; TWI511816B; WO2010148051A3; JP5639164B2; JP2012530592A; EP2442898A4; EP2442898A2; CN102458624B; EP2442898B1; US8932381B2; TW201111071A; US20120079940A1

Abstract

제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되고, 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되는 다공성 막. 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5 내지 50배 이상이다. 다공성 막은 40중량% 내지 60중량%의 제1 분말로 구성된다.

Description

상이한 평균 사이즈들의 입자들로 구성되는 다공성 소결 재료{SINTERED POROUS MATERIAL COMPRISING PARTICLES OF DIFFERENT AVERAGE SIZES}

본원은 2009.6.18자 출원된 미국 가특허출원 번호 제61/218,310호의 이익을 주장한다. 상기 출원의 전반적인 교시는 본원에 참조로 포함된다.

웨이퍼 공정 속도는 공정장비 로드록에서의 소요되는 “벤트 업” 및 “벤트 다운” 시간에 따라 자주 결정된다. 입자들을 교란시킬 수 있고 따라서 가공물을 오염시키는 난류성 가스 패턴을 형성하지 않고 신속한 챔버 벤트를 가능하게 하는 로드록 디퓨저 (다공성 막)의 도입으로 이러한 속도는 1990년대 상당히 증가되었다. 이러한 디퓨저들 예시로는 니켈 막에 기반한 제품인 엔테그리스 챔버가드(ChamberGard™) (미네소타, 차스카, 엔테그리스에서 입수) 라인을 포함한다. 본 막의 특성상, 디퓨저는 입자 필터로도 작용하며, 9까지의 대수 감소값(LRV) (즉, 오염물의 99.9999999% 제거)의 3 나노미터 여과를 제공한다.

FV-50로 알려진 ChamberGard™ 평막 디퓨저 (막)는 최대 작동 압력이 45 psid로 설계된다. 본 압력에서 100,000 사이클의 수명이 보장된다. 더 많은 사이클 횟수는 오늘날 매엽식 웨이퍼 장비에 유익할 수 있다. FV-50은 2-미크론 니켈 분말을 두께가 0.100 인치이고 65% 다공성인 막으로 소결하여 제조된 제품이다. 본 재료는 3 나노미터 입자 사이즈에 대하여 LRV값이 9 이하로 제공된다. 본 재료는 표면 위로 가스를 균일하게 확산시키는 미세 공극 구조를 가지는 디퓨저 (막)으로서 이상적이다.

근년에, 및 특히 매엽식 웨이퍼 공정에서, 로드록 챔버 벤트 속도를 더욱 개선할 필요가 있다. 많은 최종 사용자들은 유동률 향상 및 벤트 시간 절약을 위하여 챔버 디퓨저에 불활성 가스 공급압력을 높이고 있다. 이에 따라, 수명 사이클 횟수 역시 현저하게 증가되고 있다. 로드록 디퓨저/필터는 처리 설계 사양보다 더 높은 고압 및 더 많은 사이클에 노출되고 있다.

현재 금속 디퓨저 (막) 역시 고성능 필터들로 기능한다. 이들 필터는 미세 금속 입자들 (평균 사이즈가 10미크론 이하)을 소결하여 제조되는 고 표면적 및 고 다공도 몸체를 가진다. 이들 재료는, 중합체 재료와 비교할 때 강하고 견고하지만, 한계가 있다. 특히 평막으로 처리될 때 그러하다. 매엽식 웨이퍼 챔버들은 용량을 최소화 하기 위하여 매우 얕게 설계되어, 평막 디퓨저 (막)를 사용하면 챔버 용량을 덜 차지하면서도 더욱 유연한 가스 유동을 제공하여 관형 요소보다 훨씬 우수하다.

평막 형태로 제조 가능하고, 수백만의 사이클에도 챔버에 가스 난류를 생성시키지 않고도 가스 고압에 견딜 수 있고, 고성능 입자 여과가 가능한 필터/디퓨저의 필요성이 존재한다.

일 실시예에서, 본 발명은 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되며, 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결된 다공성 막에 관한 것이다. 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 다공성 막은 40% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 입구 및 출구를 가지는 하우징, 및 입구 및 출구와 유체 연통되는 하우징 내부에 배치된 다공성 막으로 구성되는 가스 디퓨저 장치에 관한 것이다. 다공성 막은 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되는, 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성된다. 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 다공성 막은 40% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 입구 및 출구를 가지는 하우징, 및 입구 및 출구와 유체 연통되는 하우징 내부에 배치된 다공성 막으로 구성되는 가스 디퓨저 장치에 관한 것이다. 다공성 막은 두께가0.2 cm 내지 0.5 cm, 대수 감소값이 0.1 미크론 입자들 및 속도 3 slpm/cm² 가스에서 최소한 6, 및 파열 압력이 최소한 평방 인치 당300 파운드인 평막이다. 다공성 막은 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되는, 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되며, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 다공성 막은 40% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 가스 스트림 정화 방법에 관한 것이다. 본 방법은 가스 스트림을 다공성 막으로 통과시키는 단계를 포함한다. 다공성 막은 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되는, 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성된다. 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 다공성 막은 40% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함한다.

다공성 막은 바람직하게도 높은 처리량 및 여과 효율을 유지하면서 가스 스트림 정화에 종래 적용된 재료보다 더 높은 파열 강도를 가진다.

상기 설명은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 하기 예시적 실시예들 기재로부터 더욱 명백하고, 도면 전반에 걸쳐 동일 부호는 동일 부분을 표기한다. 도면들은 본 발명의 실시예들 설명에 주안점이 있고 반드시 척도를 따르지는 않는다.
도 1은 종래 다공성 막을 보이는 주사전자현미경사진 (SEM, 2000x 배율)이다.
도 2 및 도 3은 각각 평균 사이즈가 50 미크론인 니켈 입자들 제1 분말 및 평균 사이즈가 2 미크론인 니켈 입자들 제2 분말로 구성되는 본 발명인 다공성 막의 SEM (도 2는1000x 배율, 도 3은 200x 배율)이다.
도 4는 본 발명에 의한 예시적 장치 개략도이다.
도5는 본 발명의 상이한 다공성 막들의 압력 함수로써 압력 강하 (T 조정) 플롯이다.
도 6은 본 발명의 3개의 상이한 다공성 막들에 대하여 측정된 다공도 함수로써 100 slpm에서의 압력 강하 (T 조정) 플롯이다.
도 7은 본 발명의 상이한 다공성 막들에 대한 생성 다공도 함수로써 대수 감소값 (LRV) 플롯이다.
도 8은 인가력 함수로써 본 발명의 다양한 막들 변위 (압력으로 인한 이동) 플롯이다.
도 9는 막 양단 차압 (출구는 대기압) 함수로써 측정된 본 발명의 다양한 다공성 막들 통과 유동율 플롯이다.

용어 설명

다양한 조성물 및 방법이 기술되지만, 본 발명은 특정 분자, 조성물, 방법론 또는 프로토콜은 변할 수 있으므로 이에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 또한, 상세한 설명에서 사용되는 용어는 특정 설명 또는 실시예만을 설명하기 위한 것이지, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 수 있는 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아님을 이해하여야 한다.

본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 것과 같이, 단일 형태의 용어 "a", "an", 및 "the"는 문맥상 명확하게 다른 식으로 지적하지 않은 한, 복수형의 언급도 포함한다. 달린 정의되지 않은 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 당업자에 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 본원에 기술되는 것들에 유사하거나 또는 균등한 방법 및 물질이 본 발명의 실시예의 구현 또는 테스트에서 사용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 문헌들은 참고문헌으로서 인용된다. 본 발명이 선행 발명에 의한 개시 내용을 선행하는 것이 아님을 승인하는 것으로서 해석되는 것은 아니다. “선택적인” 또는 “선택적으로”는 뒤이어 기재된 상황 또는 환경이 발생하거나 하지 않는 것을 의미하며, 상황이 발생하는 경우 및 상황이 발생하지 않는 경우를 포함하는 것이다. 본원에 기재된 모든 수치는 명시적으로 기재되거나 되지 않거나 “약” 또는 “실질적으로”라는 용어에 따라 변경 가능하다. 용어 “약” 또는 “실질적으로”는 포괄적으로 당업자가 언급된 값과 균등하다고 (즉, 동일 기능 또는 결과를 가지는) 고려할 수 있는 범위의 값을 언급한다. 일부 실시예들에서 용어 “약” 또는 “실질적으로”는 기재된 값의 ±10%를 언급하고, 다른 실시예들에서, 용어 “약” 또는 “실질적으로”는 기재된 값의 ±2%를 언급한다. 조성물 및 방법은 다양한 성분들 또는 단계들로 “구성되는” (“포함하지만, 이에 제한되지는 않는”의 의미로 해석) 용어로 기재되지만, 조성물 및 방법은 다양한 성분들 및 단계들로 “실질적으로 이루어지는” 또는 “이루어지는” 경우도 있고, 이러한 용어는 실질적으로 포함-멤버 군들을 정의되는 것으로 해석되어야 한다.

본원에 사용되는, 용어 “LRV”는 “대수 감소값”을 의미하고, 이는 특정 입자 사이즈 및 재료 두께에 대한 특정 유동률 (또는 가스 속도)에서의 여과 효율 측정값이다. LRV 값 1은 90%의 오염물이 필터에 의해 포획된다는 것이다. LRV 2는 99%의 오염물이 필터에 의해 포획되고, LRV 3은 99.9%의 오염물이 필터에 의해 포획된다는 것이다. 임의 수치들의 유동률 (가스 속도), 입자 사이즈 및 재료 두께가 본 발명의 다공성 막 LRV 측정을 위하여 선택될 수 있다. 당업자는 특정 수치들은 편의성, 실험 설정 및/또는 의도적 적용의 문제라는 것을 이해할 것이다. 예를들면, 일 실시예에서, LRV는 약 3 splm/cm²의 속도에서, 입자들 평균 사이즈 100 nm 및 재료 두께 약 0.4 cm (즉, 0.44 cm)에 대하여 측정될 수 있다. 달리, LRV는 속도 약 3 splm/cm²에서, 입자들 평균 사이즈 10 nm 및 재료 두께 약 0.4 cm (즉 0.44 cm) 에 대하여 측정될 수 있다. 달리, LRV는 속도 약3 splm/cm²에서, 입자들 평균 사이즈 3 nm 및 재료 두께 약 0.4 cm (즉 0.44 cm) 에 대하여 측정될 수 있다.

본원에 사용되는, 필터 (즉 다공성 막) 재료“강도”는 막이 고정 평판 방식으로 외주가 용접되는 디스크로 구성될 때 재료가 파열되는 가스 압력을 언급하는 것이다. 강도가 측정되는 전형적인 압력은 300 psi이다.

본원에 사용되는, 용어 “처리량”은 고정 압력에서 필터 고정 단면을 통과하는 유동률을 의미한다.

본원에 사용되는, 단위 재료의 총 내면은 브루나우어-에메트-텔러 (BET) 방법으로 측정되는 값이다. 요약하면, BET 방법은 가스 분자들의 물리적 흡착에 의한 고체 표면적을 계산하기 위하여 적용된다. 본 분야 또는 표면물리 숙련가는 과도한 실험 없이 본 발명인 다공성 막의 총 내면을 측정하기 위하여BET 방법을 적용할 수 있을 것이다.

본원에 사용되는, 용어 “기포점”은 기포점 압력 테스트에 의해 획득된 압력 값을 의미한다. 기포점 압력 테스트는 사전에 액체로 습윤된 다공성 막의 공극을 가스 (즉 공기)가 통과하기 위하여 필요한 압력을 측정하는 것이다. 액체는 물, 이소프로필 알코올 (IPA), 메탄올, 에탄올, 또는 임의의 기타 적합한 액체일 수 있다.

본원에 사용되는, 평방 인치 당1 파운드는 6,894.8 Pa와 같다. 100 kPa는 1 bar와 같다.

본원에 사용되는, “slpm”은 0℃ 및 압력 1.01 bar에서 질소 가스 유동으로 측정되는 분 당 표준 리터인 유동 단위이다.

본 발명의 다공성 막

고강도 및 긴 수명 사이클을 가지는 미세 공극 구조체로 재료가 개발되었다. 재료는 최소한 하나의 미세 분말 금속 입자들 및 최소한 하나의 조립 분말 금속 입자들의 블렌드, 이어 블렌드를 함께 소결하여 달성된다. 본 재료가, 엔테그리스 제조FV-50에 제한되지 않는 기존 디퓨저 (막)으로 결합될 때, 평방 인치 당 75 파운드 차압 (psi 차압 또는 “psid”)까지의 압력을 취급하고 수명 사이클은 1,000,000 이상이며 가스 중0.003 미크론 입자들에 대하여 6 대수 입자 감소까지의 성능을 제공할 수 있다. 또한, 소결 막은 미세 니켈 분말들로만 제조된 소결 다공성 막의 유동 프로파일을 보유한다.

따라서, 다양한 실시예들에서, 본 발명은 최소한 하나의 미세 금속 분말 및 최소한 하나의 조립 금속 분말의 블렌드로 구성되며 각각은 금속 입자들을 포함하고, 함께 소결되는 평막형 막을 포함한다. 미세 및 조립 입자들은 약 5 내지 약 50배 다른 상이한 평균 사이즈들을 가지고, 일부 실시예들에서 미세 및 조립 입자들은 50배 이상의 상이한 평균 사이즈들을 가진다.

일 실시예에서, 본 발명 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되며, 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되는 다공성 막을 포함한다. 소정 실시예들에서 추가 분말들 (제3, 제4 기타 등)이 사용될 수 있다.

바람직하게는, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5 내지 50배 크다. 일부 실시예들에서, 다공성 막은 40% 내지to 60중량%의 제1 분말을 포함하고, 바람직하게는, 다공성 막의 다공도는 37 부피% 내지 50 부피%이고, 더욱 바람직하게는, 다공성 막의 다공도는 42 부피% 내지 48 부피%이다.

소정 실시예들에서, 제1 평균 사이즈는 약 40 미크론 내지 약 60 미크론이고, 및 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론 이하이다, 바람직하게는, 제1 평균 사이즈는 약 50 미크론이고, 및 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론이다.

본 발명의 다공성 막에 사용되는 분말들의 금속 입자들은 필요한 용도에 적합한 임의의 소결성 금속 입자들을 포함하며, 더욱 하기된다. 예를들면, 금속들은 철, 크롬, 니켈, 니켈 및 강을 포함한 합금에서 선택될 수 있다. 달리, 금속은 니오븀 또는 몰리브덴과 같은 내화금속, 금 또는 은과 같은 귀금속, 또는 Inconel？ (Special Metals Corporation, 뉴욕, 미국에서 입수되는 니켈-크롬 합금 계열) 또는 Hastalloy？ (Haynes International Inc., 인디아나, 미국에서 입수되는 니켈-기반 합금 계열)와 같은 초합금일 수 있다. 바람직하게는, 제1 분말 금속 입자들 및 제2 분말 금속 입자들은 각각 독립적으로 니켈 또는 스테인리스 강에서 선택된다. 일부 실시예들에서, 제1 분말 금속 입자들 및 제2 분말 금속 입자들은 각각 니켈에서 선택된다.

예시적 실시예들에서, 본 발명의 다공성 막은 0.1 미크론 입자들, 가스 속도 3 slpm/cm² 및 0.4 센티미터 두께 막에 대하여 대수 감소값 (LRV)이 4 내지 6이다. 바람직하게는, 다공성 막은 0.1 미크론 입자들, 가스 속도 3 slpm/cm² 및 0.4 센티미터 두께 막에 대하여 대수 감소값 (LRV)은 6 이상이다. 달리, 본 발명의 다공성 막은 0.003 미크론 입자들, 가스 속도 3 slpm/cm² 및 0.4 센티미터 두께 막에 대하여 4 내지 6의 대수 감소값 (LRV)을 보인다. 바람직하게는, 0.003 미크론 입자들, 가스 속도 of 3 slpm/cm² 및 0.4 센티미터 두께 막에 대하여 다공성 막의 대수 감소값 (LRV)은 6 이상이다.

예시적 실시예들에서, 본 발명의 다공성 막은 4 내지 8 psi의 수분 기포점을 보인다.

본 발명의 일 실시예는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 제1 조의 제1 평균 사이즈를 가지는 금속 입자들 및 디퓨저 (막) 수지를 이루며 제1 조의 금속 입자들보다 작은 제2 평균 사이즈를 가지는 제2조의 금속 입자들의 블렌드로 구성되는 다공성 디퓨저 (막)이다. 제1조의 금속 입자들은 함께 소결되고 제2 조의 금속 입자들은 서로 소결되고 제1조의 금속 입자들과 소결된다. 디퓨저 (막)는 약 37 부피% 내지 약 50 부피% 범위의 다공도를 가지고 디퓨저 (막) 공극들은 디퓨저 (막) 몸체 전체에 분포된다. 디퓨저 (막)는 0.1 미크론 입자들 및 가스 속도 3 slpm/cm²에 대하여 LRV 4 내지LRV 6을 가진다. 막의 두께는 0.2 cm 내지 0.5 cm일 수 있다. 예를들면, 막은 약 0.4 센티미터 두께의 디퓨저일 수 있다. 막 (디퓨저)은 임의의 직경을 가질 수 있다. 예를들면, 막은 5.2 센티미터의 직경을 가질 수 있다. 디퓨저 (막)는 파열 압력이 최소한 평방 인치 당 300 파운드 (psi), 바람직하게는 350 psi 이상일 수 있다. 달리, LRV는 평균 사이즈 0.003 미크론의 입자들을 제외하고 동일 조건들에서 측정된다.

본 발명의 일부 실시예들에서 제1조의 조립 금속 입자들은 평균 사이즈가 약 40 미크론 내지 약 60 미크론이고, 제2조의 금속 입자들은 평균 사이즈가 약 2 미크론 이하이다. 일부 실시예들에서 제2 조의 금속 입자들은 평균 사이즈가 약 2 미크론이다.

본 발명의 예시적 디퓨저 (막)는 다공도가 약 42 부피 % 내지 약 48 부피 % 이고, 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여LRV는 6 이상이다. 달리, 본 발명의 예시적 디퓨저 (막)는 다공도가 약 42 부피 % 내지 약 48 부피 % 이고, 가스 중0.003 미크론 입자들에 대하여LRV는 6 이상이다.

디퓨저 (막)는 75 psid의 1 백만 압력 사이클들 후에도 온전한 상태로 유지되며, 여기에서 압력 사이클은 약 2초 지속된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1조의 금속 입자들은 약 50 미크론 사이즈의 니켈이고 제2조의 금속 입자들은 2 미크론 사이즈의 니켈이다. 이들 입자로 직경 5 cm 센티미터의 평막 형태로 제조되는 0.44 센티미터 두께의 디퓨저 (막)는 0.1 미크론 입자들에 대하여 가스 중 LRV가 최소한 6이고, 디퓨저 (막)는 수분 기포점이 평방 인치 당 4 내지 8 파운드, (평방 인치 당 18 파운드 압력 입구에서) 단위 면적 당 질소 가스 유동은 5 slpm/cm² 및 파열 압력은 350 psi 이상이다. 달리, LRV는 평균 사이즈 0.003 미크론인 입자들을 제외하고 동일 조건들에서 측정된다.

일부 실시예들에서 두 사이즈들 이상일 수 있지만 두 상이한 사이즈들의 소결성 분말들이 본 발명의 실시예들에서 혼합될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서 소결성 분말들은 내식성 재료 예를들면 제한적이지는 않지만 니켈, 니켈 함유 합금, 스테인리스 강과 같은 합금, 및 본원에서 참조로 전체가 포함되는 미국특허번호 5,487,771에 기재된 것 등을 포함한다. 일부 실시예들에서 금속 입자들은 니켈이다. 블렌드에서 작은 금속 입자 분말들 사이즈는 작은 입자들만으로 제조된 소결 필터에 대하여 표준 입자 감소 조건들 (예를들면 엔테그리스 FV-50 필터에 대한 테스트 조건들)에서0.003 미크론 테스트 입자들에 대하여 가스 입자 감소가 약 9 LRV 또는 이상이 되도록 표면적을 제공하도록 선택된다. 더 큰 또는 조립 금속 입자들 사이즈는 더 작은 입자들과 혼합될 때 평방 인치 당 800 파운드 내지 평방 인치 당 1500 파운드 압력에서 균일한 압분체 (즉 미-소결 압축 분말)로 압축될 수 있도록 선택된다. 조립 입자들은 40중량% 내지 60중량% 로 더 작은 입자들과 혼합될 때 다공도가 40부피% 내지 60부피% 이고 압력 강하가 작은 입자들 단독으로 제조된 필터에 대한 압력 강하의 약 ±20%인 다공성 소결 막을 제공하는 사이즈를 가질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서 조립 입자들은 40중량% 내지 60중량% 로 더 작은 입자들과 혼합될 때 다공도가 40부피% 내지 60부피% 이고 압력 강하가 작은 입자들 단독으로 제조된 필터에 대한 압력 강하의 약 ±10%인 다공성 소결 막을 제공하는 사이즈를 가질 수 있다.

소결성 작은 또는 미세 입자들은 사이즈가 10 미크론 이하일 수 있다. 소결성 조립 또는 큰 입자들은 사이즈가 10 미크론 이상일 수 있다.

본 발명의 다공성 소결 막 조성물의 LRV는 전체 다공도 및 분말들 블렌드 백분율에 독립적이거나, 약하게 의존된다. 오히려, LRV를 최대로 하기 위하여, 재료의 두께는 증가된다.

본 발명의 다공성 막 외관은 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 이해될 수 있다. 도 1은 단-분산성 (단일-사이즈) 금속 입자들 분말이 함께 소결된 종래 다공성 막을 보이는 SEM 현미경 사진이다. 도 2 및 도 3은 각각 평균 사이즈 50 미크론인 니켈 입자들의 제1 분말 및 평균 사이즈 2 미크론인 니켈 입자들의 제2 분말로 구성된 본 발명의 다공성 막을 보이는 SEM 현미경사진들 (다른 배율)이다.

다공성 막으로 구성된 가스 디퓨저 장치

도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 본 발명은 입구 (104) 및 출구 (106)를 가지는 하우징 (102)으로 구성되는 가스 디퓨저 장치 (100)에 관한 것이다. A 본 발명의 다공성 막 (108)은 입구 (104) 및 출구 (106)와 유체 연통되는 하우징 (102) 내부에 배치된다. 본원에 기재된 임의의 다공성 막들이 장치 (100)에 적용될 수 있다.

예시적 실시예들에서, 장치 (100)는 두께 0.1 인치 이상의 평막으로 제조되는 다공성 막 (108)을 포함한다. 일 실시예에서, 장치 (100)는 두께 (h)가 약 0.2 cm 내지 약 0.5 cm인 평막으로 제조되는 다공성 막 (108)을 포함한다. 예를들면, 막 (108)의 두께는 약 0.40 cm 또는 0.44 cm일 수 있다. 막 (108)은 임의의 직경을 가질 수 있다. 예를들면, 막 (108)의 직경 (D)은 5.2 센티미터일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 다공성 막의 대수 감소값은 0.1 미크론 입자들에 대하여 가스 중 최소한 6이다. 달리, LRV는 평균 사이즈 0.003 미크론을 가지는 입자들을 제외하고는 동일 조건들에서 측정된다. 예시적 실시예들에서, 가스 디퓨저 장치 (100)의 다공성 막의 파열 압력은 최소한 평방 인치 당 300 파운드 (psi), 바람직하게는, 350 psi 이상이다.

본 발명의 방법

일 실시예에서, 본 발명은 가스 스트림 정화 방법에 관한 것이다. 본 방법은 가스 스트림을 본 발명의 다공성 막으로 통과시키는 단계를 포함한다. 본원에 기재된 임의의 다공성 막들이 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 장치 (100)가 적용되어 가스 스트림을 정화시킬 수 있다.

실시예

본 발명의 다공성 막들은 본원에 기재된 방법을 적용하여 제조되었다. 본 발명의 다공성 막 LRV 값들은 전체 다공도 및 출발 입자 분말들 조성에 독립적이다. LRV 및 출발 분말 조성 및 막 다공도 사이 측정 가능한 어떠한 관련도 발견되지 않았다. 본 발명 다공성 막의 LRV는 최종 소결 다공성 막 두께 증가에 따라 증가된다. 다공도 및 출발 분말 조성은 소망 압력 강하를 위한 소결 다공성 막을 재단하기 위하여 변경될 수 있다.

하기 실시예들에서, 본 발명의 다공성 막은, 출발 재료로서, Vale Inco Type 255 니켈 분말 (미국, 뉴저지, Novamet Specialty Products에서 입수된 2 미크론의 단섬유성 니켈분말), 및 “조립” 50 미크론 Ametek？ 200 니켈 분말 (미국, 펜실베니아, Ametek？ Specialty Metal Product Division에서 입수된 니켈분말)의 블렌드를 이용하여 제조되었다. Vale Inco Type 255 니켈 분말은 다공성 막인 엔테그리스 WaferGuard？ NF 라인 제조에 사용된다. NF 막은 Vale Inco Type 255 분말을 소결하여 제조된다.

실시예 1: 시료들 제조

미세 분말 및 조립 분말을 포함하는 다수의 막들이 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 제조되었다.

디스크 #	% 소망 다공도	% 조립 분말
1	40.00	40.00
2	50.00	50.00
3	60.00	60.00
4	40.00	60.00
5	50.00	40.00
6	60.00	50.00
7	40.00	50.00
8	50.00	60.00
9	60.00	40.00

2.9 인치 몰드를 사용하여 하기 표 2에 주어진 힘 (파운드) 및 조립 분말 백분율로 생소지 형태의 디스크를 제작하였다. 센티미터 단위로 생소지 형태의 두께가 예측되었다. 그램 단위로 조립 Ni 분말 중량 및 그램 단위로 미세 Vale Inco Type 255, 2 미크론 분말 중량이 주어진다:

디스크 #	% 소망 다공도	% 조립 분말	필요 중량	조립- 중량g	255-중량g	예측 몰드 t-cm	프레스 (파운드)
1	40.00	40.00	52.4	21.0	31.4	1.000	15,000
2	50.00	50.00	43.0	21.5	21.5	0.723	10,000
3	60.00	60.00	33.4	20.0	13.4	0.488	4,000
4	40.00	60.00	52.4	31.4	21.0	0.767	14,000
5	50.00	40.00	43.0	17.0	26.0	0.819	10,000
6	60.00	50.00	33.4	16.7	16.7	0.563	5,000
7	40.00	50.00	52.4	26.2	26.3	0.884	15,000
8	50.00	60.00	43.0	26.0	17.0	0.628	12,000
9	60.00	40.00	33.4	13.4	20.0	0.637	5,000

모든 디스크들이 수소 가스 중에서 1 시간 동안 1050 °C에서 소결되었다.

1050 °C 에서 소결하면 더 낮은 온도에서보다 Vale Inco Type 255 분말에서 더 큰 소결 결합이 생성될 것이다. 1050 °C 이상에서 소결하면 표면적 손실, 이어 본 발명의 다공성 막 LRV 값 저하로 이어질 수 있다.

다공도는 약 37 내지51%이었다. 예비 실험에서 1050 °C 이하 온도에서의 소결은 다공성 소결 막 강도 손실을 보였다.

최종 절단 디스크들 (47 mm)은 표 3에 나열된 특성을 보였다 (표 3에서, 중량은 그램 단위 (g), “Od” 는 센티미터 (cm) 단위의 디스크 외경, “t” 는 센티미터 (cm) 단위의 디스크 두께, ρ는 그램/입방 센티미터 (g/cc) 단위의 디스크 밀도, Po is the 다공도 백분율, 및 ID는 전체 다공도 및 조립 분말 백분율을 나타낸다. 예를들면 “37/40”은 전체 다공도37% 및 40중량% 의 50 미크론 분말을 나타낸다).

디스크 #	중량-g	Od-cm	t-cm	v-cc	p-g/cc	% Po	ID
1	27.90	4.740	0.285	5.028	5.548744	37.51	37/40
2	18.26	4.740	0.220	3.881	4.704500	47.02	47/50
3	19.35	4.740	0.250	4.411	4.387088	50.60	50/60
4	28.10	4.730	0.310	5.446	5.159581	41.90	42/60
5	19.90	4.740	0.220	3.881	5.127029	42.26	42/40
6	19.10	4.740	0.235	4.146	4.606816	48.12	48/50
7	27.47	4.740	0.285	5.028	5.463226	38.48	38/50
8	21.70	4.740	0.240	4.234	5.124882	42.29	42/60
9	17.20	4.735	0.200	3.521	4.884842	44.99	45/40

두께가 다르고 소결-후 압착으로 결과가 왜곡될 수 있으므로, 모든 측정값들을 표준 두께 2.54 mm로 조정하였다. 본 실시예에서 막 두께가 약 0.2 cm 내지 약 0.31 cm으로 다르지만, 편의성, 적용 의도 및 소망 결과에 기반하여 상이한 두께로 선택될 수 있다는 것을 본 분야의 숙련가는 이해할 것이다. 예를들면, 막 두께는 약 0.2 cm 내지 약 0.5 cm에서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 두께로 표 3에 나열된 임의의 값들을 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 두께는 0.4 cm일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 두께는 0.44 cm일 수 있다.

실시예 2: 압력 강하 측정

표 3에 나열된 다공성 막들 (“ID”로 식별)에 의해 형성되는 압력 강하가 측정되었고 결과는 도 5에 나타난다. 도 5에서, Y-축은 유동 (q)/면적 (a) (단위는 평방 센티미터 당 분 당 리터)이고, X-축은 압력 (평방 인치 당 파운드)이다. 압력 강하는 표준 두께 2.54 밀리미터로 조정되었다. “NF 막”은 단일-사이즈 Ni 분말 Vale Inco Type 255을 이용하여 엔테그리스에서 제조된 평막형 다공성 막을 표기한 것이다.

도 5 데이터에 의하면 NF 막에 가장 가까운 압력 강하를 가지는 다공성 막은 60% 50 미크론 분말, 40% Vale Inco Type 255 및 전체 다공도 42%의 재료였다. 이러한 결과들은 출발 블렌드 분말 조성에 기초하여 기존 막보다 압력 강하를 감소시킬 수 있다는 것을 보인다. 이러한 결론은 세 경우의 다른 조성 출발 분말 블렌드의 다공도 함수로써의 압력 강하 측정으로 더욱 확인되었다. 결과들은 도 6에 표시된다.

실시예 3: 입자 감소 및 대수-감소값 측정

본 발명의 막들에 대한 입자 감소 및 LRV가 본원에 참조로 전체가 포함되는 세미 F38-0699 “사용 현장 가스 필터 성능 평가 테스트 방법”에 기초하여 측정되었다. 하기 표 4는 “ID”에 따라 나열된 선택 막들에 대한 LRV 값들을 나열한 것이다.

디스크 #	LRV¹	ID
1	3.24	37/40
2	4.31	47/50
3	3.39	50/60
4	3.38	42/60
5	4.31	42/40
6	3.72	48/50
7	4.81	38/50
8	3.22	42/60
9	4.49	45/40

¹ 직경 4.74 cm을 가지는 2.54 mm 두께의 디스크에서 40 slpm/cm²속도, 0.1 미크론 입자들에 대하여 측정됨.

본 분야의 숙련가는 최소 다공도 및 가장 낮은 비율의 조립 분말의 시료가 가장 높은 LRV를 가질 것이라고 예상하였다. 예기치 않게, 본 발명의 막들에 대한 LRV는 다공도 및 출발 블렌드 조립 분말 비율에 측정값 영향을 받지 않았다. 이러한 결과는 도 7 플롯에 도시된다.

도 7에 도시된 결과는 (다공도 및/또는 출발 블렌드 분말 조성 조정에 의한) 유동 성능이 최적화된 막의 두께 증가로 더 높은 LRV를 달성할 수 있다는 것을 제안한다. 예를들면, 60% 50 미크론 입자들의 출발 블렌드 및 다공도 50 % (표 3에서 ID 50/60)로 제조된 본 발명의 다공성 막에 대하여, 두께 0.4 cm에서 6 LRV가 달성되고 47 mm 디스크 직경에서 가스 속도 5 slpm/cm² 에 대한 압력 강하는 18 psi을 가질 것이다. 이러한 유동은 엔테그리스에서 제조되는 기존 NF 막을 통과하는 것과 동등하다.

본 발명의 다공성 재료들은 6에 가까운 LRV 값을 가진다는 것에 주목하여야 한다. 이러한 값들은 고 효율 여과 (99.9999% 성능)를 제공하기에 충분하다고 간주된다. 높은LRV를 가지는 재료에 대하여, 재료 두께가 증가할 수 있고, 이는 강도가 역시 증가되는 것이다. 예를들면, 단일-사이즈 2 미크론 니켈 분말 Vale Inco Type 255로 제조되는0.180 인치 두께 막은 단위 면적 당 중량은 0.8 g/cm²이었다.

실시예 4: 강도 측정

본 발명의 다공성 막 강도는 고정 평판 방식으로 외주가 용접되는 디스크로 구성될 때 재료가 파열되는 가스 압력으로 측정되었다. 엔테그리스에서 제조되는 FV-50 제품 (단일-사이즈 50 미크론 Ni 입자들로 제조된 다공성 막)은 직경 2.05 인치 및 두께 0.100 인치 디스크 경우 대략 75-100 psi에서 파열된다. 42% 다공성 및 60% 50 미크론 분말의 동일 치수 디스크는 350 psi까지의 압력으로도 파열되지 않았다.

실시예들 5, 6 및 7

실시예 5 내지 7에 기재된 (및 도 8 및 도 9 플롯에 표기) 모든 측정들은 도 4에 도시된 장치를 사용하여 수행되었다. 본 장치의 다공성 막은 재료 ID 42/60 (표 3에 기재)로, 두께 0.44 및 직경 5.2 cm를 가지는 디스크 형태로 제작되었다.

실시예 5: 변위 측정

본 발명 다공성 막의 두 시료들 (FV-50DXL #1 및 FV-50 DXL #2로 칭함)은 두 대조 시료들 (FV-50D #1 및 FV-50D #2로 언급)과 비교되었다. “FV-50D” 는 엔테그리스에서 제조되는 제품 (50 미크론 Ni 입자들로 제조된 다공성 막 )이며, FV-50 DXL은 상기 재료 ID 42/60로 제조된 장치이다.

막 재료 변위 (압력으로 인한 이동)는 인가 힘의 함수로써 측정되었다. 결과는 도 8에 도시된다.

테스트 결과는 동일 직경 디스크에 대하여, 본 발명의 다공성 막의 변위는 평방 인치 당 50 파운드 디스크 입구 압력 및 대기압의 출구 압력에서 0.002 인치 미만, 심지어 0.001 인치 미만이라는 것을 보인다.

실시예 6: 기포점 측정

기포점 테스트는 본 발명의 다공성 막이 단일-사이즈 Vale Inco Type 255 분말을 소결하여 제조된 다공성 막보다 더 큰 공극 사이즈를 가진다는 것을 보인다. 단일-사이즈 Vale Inco Type 255 분말을 소결하여 제조된 다공성 막은 기포점이 물에서 약 10 psi이고, 본 발명의 테스트 다공성 막의 기포점은 약 6 psi이다.

실시예 7: 차압 함수로써의 유동률 측정

본 발명의 다공성 막 시료 (FV-50DXL로 칭함)가 대조 시료 (FV-50D로 칭함)와 비교되었다. “FV-50D” 는 엔테그리스에서 제조되는 제품 (50 미크론 Ni 입자들로 제조된 다공성 막 )이며, FV-50 DXL은 상기 재료 ID 42/60로 제조된 장치이다.

본 발명의 다공성 막 통과 유동률은 막에 걸친 차압 함수로써 측정되었다. 결과들은 다양한 평균 입자 사이즈들을 가지는 단일-사이즈 금속 분말들로 제조된 다공성 막들과 대비되었다. 실험은 다음과 같이 구현되었다. 가스 (공기)가 공지 압력으로 장치 입구로 도입되었다. 출구 압력은 대기압으로 일정하게 유지되었다. 본 가스의 부피 유동률이 유량계로 측정되었다. 여러 상이한 입구 압력들에서 수행되었다. 부피 유량 대 입구 압력으로 도시되었다.

결과들은 도 9에 제시된다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다공성 막의 유동 특성은 단일-사이즈 분말들로 제조된 막들과 가까운 상관성을 보인다.

실시예 8: 선택 다공성 막들의 특성 요약

하기 표 5에는 Vale Inco Type 255 니켈 분말 (2 미크론) 및 입자 사이즈 50 미크론을 가지는“조립” 니켈 분말을 소결하여 제조되는 본 발명의 일 예시적 다공성 막 특성들이 요약된다. 또한 단일-사이즈 Vale Inco Type 255 니켈 분말을 소결하여 제조되는 다공성 막의 특성들과 비교된다.

	대조	본 발명의 막
Vale Inco Type 255 2 μm, 중량g	14.2	14.4
AMETEK 200 50 μm, 중량 g	0	21.6
총 중량, g	14.2	36
다짐 압력, psi	<1000	1000
두께, cm	0.254	0.4445
직경, cm	5.0	5.0
다공도, %	65	42
파열, psi	110	>350
유동/면적 @ 18 psi-slpm/cm²	5	5
LRV @ 3 splm/cm²	9	6
기포점-수분	10	6

본 발명은 특히 예시적 실시예를 참조하여 도시되고 설명되지만, 본 분야의 숙련가는 첨부 청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 형태 및 사향의 변경이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims

제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되고, 제1 분말 및 제2 분말이 함께 소결되며, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5 내지 50배 이상이고, 및 40중량% 내지 60중량%의 제1 분말로 구성되는, 다공성 막.
제1항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 37 부피% 내지 50 부피%인, 다공성 막.
제1항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 42 부피% 내지 48 부피%인, 다공성 막.
제1항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 40 미크론 내지 60 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론 이하인, 다공성 막.
제1항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 50 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론인, 다공성 막.
제1항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 독립적으로 니켈 또는 스테인리스 강에서 선택되는, 다공성 막.
제1항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 니켈에서 선택되는, 다공성 막.
제1항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 4 내지 6을 가지는, 다공성 막.
제1항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 6 이상을 가지는, 다공성 막.
제1항에 있어서, 다공성 막의 수분 기포점은 4 내지 8 psi인, 다공성 막.
입구 및 출구를 가지는 하우징; 및 입구 및 출구와 유체 연통되는 하우징 내부에 배치되는 다공성 막으로 구성되고, 다공성 막은 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되며, 제1 분말 및 제2 분말은 함께 소결되며, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 및 다공성 막은 40중량% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함하는, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 37 부피% 내지 50 부피%인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 42 부피% 내지 48 부피%인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 40 미크론 내지 60 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론 이하인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 50 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 독립적으로 니켈 또는 스테인리스 강에서 선택되는, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 니켈에서 선택되는, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 4 내지 6을 가지는, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 6 이상을 가지는, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막은 두께 0.1 인치 이상인 평막인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막의 수분 기포점은 4 내지 8 psi인, 가스 디퓨저 장치.
제11항에 있어서, 다공성 막은 두께 0.2 cm 내지 0.5 cm인 평막이고, 다공성 막의 대수 감소값은 0.1 미크론 입자들 및 속도 of 3 slpm/cm²의 가스 중 최소한 6인, 가스 디퓨저 장치.
제22항에 있어서, 다공성 막의 파열 압력은 평방 인치 당 최소한 300 파운드인, 가스 디퓨저 장치.
제22항에 있어서, 다공성 막의 파열 압력은 평방 인치 당 350 파운드 이상인, 가스 디퓨저 장치.
가스 스트림을 다공성 막으로 통과시키는 단계를 포함하며, 상기 다공성 막은 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되며, 제1 분말 및 제2 분말은 함께 소결되고, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 및 다공성 막은 40중량% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함하여, 가스 스트림을 정제하는, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 37 부피% 내지 50 부피%인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막의 다공도는 42 부피% 내지 48 부피%인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 40 미크론 내지 60 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론 이하인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 제1 평균 사이즈는 약 50 미크론이고, 제2 평균 사이즈는 약 2 미크론인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 독립적으로 니켈 또는 스테인리스 강에서 선택되는, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 제1 분말의 금속 입자들 및 제2 분말의 금속 입자들은 각각 니켈에서 선택되는, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 4 내지 6을 가지는, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막은 속도 3 slpm/cm² 의 가스 중0.1 미크론 입자들에 대하여 0.4 센티미터 두께 막에서 측정될 때 대수 감소값 (LRV) 6 이상을 가지는, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막의 수분 기포점은 4 내지 8 psi인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막은 두께 0.1 인치 이상인 평막인, 가스 스트림 정제 방법.
제25항에 있어서, 다공성 막은 두께 0.2 cm 내지 0.5 cm인 평막이고, 다공성 막의 대수 감소값은 0.1 미크론 입자들 및 속도 of 3 slpm/cm²의 가스 중 최소한 6인, 가스 스트림 정제 방법.
제36항에 있어서, 다공성 막의 파열 압력은 평방 인치 당 최소한 300 파운드인, 가스 스트림 정제 방법.
제36항에 있어서, 다공성 막의 파열 압력은 평방 인치 당 350 파운드 이상인, 가스 스트림 정제 방법.
입구 및 출구를 가지는 하우징; 및 입구 및 출구와 유체 연통되는 하우징 내부에 배치되는 다공성 막으로 구성되고, 다공성 막은 두께 0.2 cm 내지 0.5 cm인 평막이고, 대수 감소값은 0.1 미크론 입자들 및 속도 3 slpm/cm²의 가스 중 최소한 6이고, 파열 압력은 평방 인치 당 최소한 300 파운드이고, 다공성 막은 제1 평균 사이즈의 금속 입자들 제1 분말 및 제2 평균 사이즈의 금속 입자들 제2 분말의 블렌드로 구성되고, 제1 분말 및 제2 분말은 함께 소결되며, 제1 평균 사이즈는 제2 평균 사이즈보다 5배 내지 50배 이상이고, 및 다공성 막은 40중량% 내지 60중량%의 제1 분말을 포함하는, 가스 디퓨저 장치.