KR20170030430A - 가스 정제 장치 - Google Patents

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도시오 아키야마
야스오 아키야마
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니폰 파이오니쿠스 가부시키가이샤
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Abstract

수소 정제 장치, 및 재생 시에 수소를 사용하는 불활성 가스 정제 장치에서, 만일, 수소를 원인으로 하는 폭발이 발생한 경우에 제어 기기 등의 주변기기의 손상을 최소한으로 하기 위한 내폭 구조를 구비한 가스 정제 장치를 제공한다.
복수의 금속제의 유닛으로 이루어지고, 제어 기기와 정제 용기가 각각의 유닛에 수납된 가스 정제 장치로서, 정제 용기가 수납된 유닛이, 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽으로 구성되는 삼중 구조의 벽으로 이루어지고, 상기 비통기성 금속벽에 마련된 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함하는 압력 조정 수단을 가지는 가스 정제 장치로 한다.

Description

가스 정제 장치{GAS PURIFICATION APPARATUS}
본 발명은, 팔라듐 합금 박막의 수소 가스 선택 투과성을 이용한 수소 정제 장치, 및 수소에 의해 재생 가능한 촉매 또는 흡착재를 구비한 불활성 가스 정제 장치 등의 가스 정제 장치에 관한 것이고, 상세하게는, 수소를 원인으로 하는 폭발에 의한 손상을 방지 또는 억제하기 위한 내폭 구성을 구비한 가스 정제 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 제조 공정에서는, 고순도의 수소 가스 및 불활성 가스가 분위기 가스로서 다량으로 사용되고 있다. 이들 가스는 반도체의 집적도의 향상에 의해 불순물의 농도가 매우 낮은 것이 요구된다.
고순도의 수소 가스를 얻는 방법으로서는, 불순물을 포함한 원료 수소를 팔라듐 합금의 박막으로 이루어진 수소 분리막에 공급하고, 수소 가스의 선택 투과성을 이용해서 수소만을 투과시켜 취출하는 방법이 알려져 있다. 이러한 수소 정제를 위한 장치는, 예를 들면, 특허문헌 1~3과 같이, 불순물을 포함한 원료 수소의 도입구, 순수소의 취출구, 및 상기 도입구와 상기 취출구 사이의 가스 유로 중에 팔라듐 합금의 박막을 구비하여 이루어진 수소 정제 장치이다.
또, 고순도의 불활성 가스를 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 특허 문헌 4, 5에 나타난 바와 같이, 불순물을 포함한 불활성 가스를 니켈 촉매와 접촉시켜 불순물인 산소를 포착 제거하고, 다음에 합성 제올라이트와 접촉시켜 불순물인 물과 이산화탄소를 제거하는 방법이 알려져 있다. 이러한 불활성 가스 정제 방법에서, 니켈 촉매 및 합성 제올라이트는 일정량의 불순물을 제거한 후에는 그 제거 능력이 없어지지만, 가열 하에서 이들이 충전된 흡착통에 수소 또는 수소와 불활성 가스의 혼합 가스를 유통시키는 것에 의해 니켈 촉매로부터 산소가 물로서 이탈하고, 합성 제올라이트로부터 물과 이산화탄소가 탈리하여서, 이들을 재생하는 것이 가능하다.
특허문헌 1: 특개소 62-128903호 공보 특허문헌 2: 특개평 1-145302호 공보 특허문헌 3: 특개평 1-145303호 공보 특허문헌 4: 특개평 1-115806호 공보 특허문헌 5: 특개평 2-120212호 공보 특허문헌 6: 특개평 10-203803호 공보
상술한 수소 정제 장치, 및 재생 시에 수소를 사용하는 불활성 가스 정제 장치에서는, 고온(150~500℃)의 수소가 사용되고, 또 이들 장치의 주변에서는, 제어 기기 등의 고가의 전자 기기가 사용된다. 또, 특허문헌 6에 기재되어 있듯이, 수소 가스의 정제 등을 행하는 장치에서는, 예를 들면, 승압기를 사용하는 경우는, 방폭 타입의 승압기가 필요하다.
따라서, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 상기와 같은 정제 장치에서 만일 수소를 원인으로 하는 폭발이 발생한 경우에, 제어 기기 등의 주변 기기의 손상을 최소한으로 하기 위한 내폭구조를 구비한 가스 정제 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 상술한 가스 정제 장치를 복수의 금속제의 유닛으로 구성하고, 제어 기기와 고온의 수소가 사용되는 정제 용기를 각각의 유닛에 수납하면서, 정제 용기가 수납된 유닛을 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽의 삼중 구조로 하고, 상기 비통기성 금속벽에 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함하는 압력 조정 수단을 마련하면, 만일 수소를 원인으로 하는 폭발이 발생한 경우에 제어 기기 등의 주변 기기의 손상을 최소한으로 할 수 있는 것을 찾아내고, 본 발명의 가스 정제 장치에 도달했다.
즉, 본 발명은, 복수의 금속제의 유닛으로 이루어지고, 제어 기기와 정제 용기가 각각의 유닛에 수납된 가스 정제 장치로서, 정제 용기가 수납된 유닛이, 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽으로 구성되는 삼중 구조의 벽으로 이루어지고, 상기 비통기성 금속벽에 설치된 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함하는 압력 조정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 정제 장치이다.
본 발명의 가스 정제 장치는, 제어 기기와 정제 용기가 각각의 유닛에 수납되고, 정제 용기가 수납된 유닛이 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽으로 구성되는 삼중 구조의 벽으로 이루어지고, 상기 비통기성 금속벽에 마련된 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함하는 압력 조정 수단을 가지고 있기 때문에, 만일 수소를 원인으로 하는 폭발이 발생한 경우에는, 정제 용기가 수납된 유닛에서 정제 용기 등의 파편의 튀어나옴과 급격한 압력 상승을 억제하는 것이 가능하고, 제어 기기 등의 주변 기기의 손상을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가스 정제 장치의 일례를 나타낸 수평 방향의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 도 1 이외의 가스 정제 장치의 일례를 나타낸 수평 방향의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 정제 용기(팔라듐 합금막 유닛)의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 3의 정제 용기의 관판의 위치에 있어서의 단면의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 정제 용기에 접속되는 배관의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 정제 용기에 접속되는 도 5 이외의 배관의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 7은 통기성벽의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 8은 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 구조물의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 9는 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 구조물의 수평 단면의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 10은 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 구조물의 도 9 이외의 수평 단면의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 11은 배관을 포함하는 통기성벽의 정면의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 12는 배관의 설치 상태의 일례를 나타낸 구성도이다.
본 발명은, 수소를 정제하기 위한 정제 용기, 수소에 의해 재생 가능한 촉매 또는 흡착재를 충전한 불활성 가스를 정제하기 위한 정제 용기를 구비한 가스 정제 장치에 적용된다.
이하, 본 발명의 가스 정제 장치를, 도 1~도 12에 근거해서 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1, 도 2는 본 발명의 가스 정제 장치의 일례를 나타낸 수평 방향의 구성도, 도 3은 본 발명에 사용되는 정제 용기(팔라듐 합금막 유닛)의 일례를 나타낸 구성도, 도 4는 도 3의 정제 용기의 관판의 위치에 있어서의 단면의 일례를 나타낸 구성도, 도 5, 도 6은, 본 발명에 사용되는 정제 용기에 접속되는 배관의 일례를 나타낸 구성도, 도 7은 통기성벽의 일례를 나타낸 사시도, 도 8은 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 구조물의 일례를 나타낸 사시도, 도 9, 도 10은 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 구조물의 수평 단면의 일례를 나타낸 구성도, 도 11은 배관을 포함하는 통기성벽의 정면의 일례를 나타낸 구성도, 도 12는 배관의 설치 상태의 일례를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 가스 정제 장치는, 도 1, 도 2에 나타난 바와 같이, 복수의 금속제의 유닛(3)으로 이루어지며, 제어 기기(1)과 정제 용기(2)(2′, 2″)가 각각의 유닛에 수납되고, 또한, 정제 용기(2)가 수납된 유닛(3′)이, 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽(4), 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽(5), 및 외벽(6)으로 구성되는 삼중 구조의 벽으로 이루어지고, 상기 비통기성 금속벽에 마련된 공기 또는 불활성 가스의 도입구(7)와 배출구(8)을 포함한 압력 조정 수단(9)를 가지는 가스 정제 장치이다.
본 발명의 가스 정제 장치에 있어서의 정제 용기(2)는, 구체적으로는, 도 1에 나타난 바와 같은 수소의 정제 용기(2′)와, 도 2에 나타난 바와 같은 수소를 포함한 가스의 유통에 의해 재생 가능한 촉매 또는 흡착재를 사용한 불활성 가스의 정제 용기(2″)이다.
또한, 수소의 정제 용기(2′)로서는, 예를 들면, 도 3, 도 4에 나타난 바와 같이, 일단이 봉쇄된 복수개의 팔라듐 합금 세관(11)이 다른 일단의 개구부(12)에서 관판(13)에 지지되어서 셀(14) 내에 수납되고, 이 팔라듐 합금 세관 및 관판에 의해서 셀 내부가 1차측 공간(14′)(불순물을 포함한 원료 수소의 공급측 공간) 및 2차측 공간(14″)(순수소의 취출측 공간)의 두 개의 공간으로 나누어지고, 셀(14)의 외측에 히터(18)이 설치된 구성을 가지는 정제 용기를 들 수 있다.
상기 외에, 수소의 정제 장치의 일부로서, 니켈 및/또는 산화니켈을 유효 성분으로 하는 촉매가 충전되는 정제 용기를 들 수 있고, 그 하류 측에 설치되는 게터재가 충전된 용기와 함께, 수소의 정제에 이용된다.
또한, 불활성 가스의 정제 용기(2″)로서는, 예를 들면, 도 6에 나타난 바와 같이, 니켈 또는 구리를 유효 성분으로 하는 촉매(19)와 합성 제올라이트를 유효 성분으로 하는 촉매(20)이 충전된 정제통에 히터(18)이 마련된 구성을 가지는 정제 용기를 들 수 있다.
상기 외에, 불활성 가스의 정제 장치의 일부로서, 니켈 및/또는 산화니켈을 유효 성분으로 하는 촉매가 충전되는 정제 용기를 들 수 있고, 그 하류측에 마련되는 게터재가 충전된 용기와 함께, 불활성 가스의 정제에 이용된다.
전술의 수소의 정제 용기(2′)에서는, 팔라듐 합금막을 이용한 수소의 정제 시에는 고온(300~500 ℃)의 수소가 유통한다. 또한, 전술의 불활성 가스의 정제 용기(2″)에 있어서는 니켈 또는 구리를 유효 성분으로 하는 촉매, 합성 제올라이트를 유효 성분으로 하는 촉매의 재생 시에는 고온(150~350 ℃)의 수소를 포함한 가스를 유통하는 경우가 있다. 본 발명의 가스 정제 장치는, 이와 같은 상황 하에, 만일 수소를 원인으로 하는 폭발이 발생한 경우에, 제어 기기 등의 주변 기기의 손상을 최소한으로 두기 위해서, 제어 기기와 정제 용기를 각각의 유닛에 수납하고, 정제 용기가 수납된 유닛을 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽으로 이루어지는 삼중 구조의 벽으로 하면서, 상기 비통기성 금속벽에 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함한 압력 조정 수단을 구비한 것이다.
본 발명의 가스 정제 장치에서, 도 7에 나타난 바와 같이, 정제 용기(2)가 수납된 유닛의 삼중 구조의 벽의 일부로서 사용되는 판상재 또는 선상재(21)로 이루어지는 통기성벽(5)는, 적어도 상기 유닛의 측면 전체에 사용되고, 바람직하게는 상면에도 사용된다. 상기 통기성벽(5)는 판상재 또는 선상재(21)이 기하학적인 형상을 이루도록 배치되지만, 도 7에 나타난 바와 같이, 통상은 격자상이 되도록 구성된다. 통기성벽(5)의 구성 재료로서 판상재를 사용하는 경우, 그 단면은, 통상은 한 변이 2~20 ㎜의 정사각형 또는 직사각형이며, 선상재를 사용하는 경우, 그 단면은, 통상은 직경이 2~20 ㎜의 원형이다. 또한, 어느 경우도, 통상은 스테인레스 등의 금속이 사용된다. 또한, 판상재 또는 선상재는, 통상은 0.5~50 ㎝의 간격으로 배치된다.
본 발명의 가스 정제 장치에서, 정제 용기(2)가 수납된 유닛의 삼중 구조의 벽의 일부로서 사용되는 비통기성 금속벽(4)는 통기성벽(5)와 동일하게 적어도 상기 유닛의 측면 전체에 사용되고, 바람직하게는 상면에도 사용된다. 상기 비통기성 금속벽(4)는, 통상은 두께가 1~5 ㎜이다. 또, 상기 비통기성 금속벽(4)의 비통기성은 내부와 외부가 100 kPa 정도의 가스 압력차를 유지할 수 있는 것이면 된다. 비통기성 금속벽(4)와 통기성벽(5)는 분리하여 배치할 수 있지만, 도 8~도 10에 나타난 바와 같이, 용접 등에 의해 일체로 하는 것이 바람직하다.
비통기성 금속벽(4)와 통기성벽(5)를 일체로 하는 수단은, 예를 들면, 도 9, 도 10에 나타난 바와 같이, 연직 방향의 판상재 또는 선상재(21′)와 수평 방향의 판상재 또는 선상재(21″)로 이루어진 통기성벽(5)와 비통기성 금속벽(4)를 입방체 또는 직방체의 형상으로 조립된 L형 앵글 프레임(22)에 지지되어서 마련된 수단을 들 수 있다. 일체로 하는 것에 의해 비통기성 금속벽(4)의 두께가 얇아도 높은 강도를 얻을 수 있다. 본 발명에서, 외벽에 대해서는 특별히 높은 기밀성을 필요로 하는 등의 한정은 없고, 통상은 스테인레스 등의 금속박판이 복수매 계합(繼合)되어서 구성된다.
본 발명의 가스 정제 장치에서는, 정제 용기가 수납된 유닛의 삼중 구조의 벽 중, 최내측의 비통기성 금속벽(4)에 공기 또는 불활성 가스의 도입구(7)과 배출구(8)이 마련되고, 배출구(8) 부근 또는 배출구(8)의 하류측의 어느 한 장소에 비통기성 금속벽 내의 압력 조정 수단(9)가 마련된다. 압력 조정 수단(9)로서는, 비통기성 금속벽 내의 압력이 거의 목표의 압력을 유지할 수 있으면서, 폭발 등에 의한 급격한 압력의 상승이 있을 경우에는, 배출구(8)의 하류측의 배관 등을 경유하여서 내부의 가스를 놓아주고, 비통기성 금속벽 내의 압력을 저하시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 압력 조정 수단(9)로서는, 유량 제어 밸브, 안전 밸브, 이들의 조합 등을 예시할 수 있다. 또한, 정제 용기(2)가 수납된 비통기성 금속벽 내의 압력은, 통상은 100~200 kPa(abs)로 유지된다. 또한, 공기 또는 불활성 가스의 도입구(7)과 배출구(8)은, 통상은 비통기성 금속벽(4)의 상부측에 마련된다.
본 발명의 가스 정제 장치에서는, 삼중 구조의 벽을 가지는 유닛 내에 정제 용기(2) 외에 열교환기(10), 게터재를 충전한 용기 등을 수납할 수 있다. 정제 용기가 수납된 유닛은, 통상은 외형이 입방체 또는 직방체이지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 수평 방향에 대해서 1개의 각에 요(凹)가 있으며, 이 장소에 제어 기기(1)이 수납된 유닛을 설치하여도 된다. 그러나, 어느 경우에 있어서도, 정제 용기(2)가 수납된 유닛(3′)과 제어 기기(1)이 수납된 유닛(3″)을 합친 가스 정제 장치 전체의 구성은, 통상은 외형이 입방체 또는 직방체가 되도록 설정된다.
또한, 본 발명에서 제어 기기란, 각종 가스의 배관의 가스 도입 밸브, 가스 배출 밸브 등의 개폐의 제어, 정제 용기의 온도 제어, 히터의 통전 제어, 가스 압력의 제어를 행하는 기기 등을 포함하는 것이다. 전장 패널(1′)은 도 1, 도 2에 나타난 바와 같이, 제어 기기의 유닛에 수납할 수 있지만, 정제 용기의 유닛의 외측 표면에 마련할 수도 있다. 각종의 전기 단자 및 그것을 지지하는 단자대(1″)은 제어 기기는 아니지만, 제어 기기와 동일하게 정제 용기의 유닛에는 수납하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 가스 정제 장치에서, 정제 용기가 수납된 유닛은 본 발명의 목적을 방해하는 것이 없으면, 전술의 삼중 구조의 벽 외에, 임의의 벽을 임의의 장소에 추가할 수도 있다.
각종 가스의 도입 배관(공기 또는 불활성 가스의 도입구 배관을 포함한다)은 제어 기기가 수납된 유닛을 통과하지 않고, 가스 정제 장치의 외부로부터 정제 용기가 수납된 유닛에 각종 가스를 도입할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로 각종 가스의 배출 배관(공기 또는 불활성 가스의 배출구 배관을 포함한다)도 제어 기기가 수납된 유닛을 통과하지 않고, 정제 용기가 수납된 유닛으로부터 가스 정제 장치의 외부로, 각종 가스를 배출할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해 가스 정제 장치의 간소화를 도모할 수 있다. 그 때, 각종 가스의 배관(23)(공기 또는 불활성 가스의 도입구 배관과 배출구 배관을 포함한다)은 도 11에 나타난 바와 같이, 비통기성 금속벽(4)보다 기계적 강도가 높은 통기성벽(5)(21′ 및 21″)에 지지되어서 설치되는 것이 바람직하다. 배관의 선단은 도 12에 나타난 바와 같이, 비통기성 금속벽(4)에 용접 등에 의해 취부(取付)되어 기밀을 유지할 수 있게 된다.
[실시예]
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(비통기성 금속벽과 통기성벽의 제작)
비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체가 된 정제 용기의 유닛의 일부를 구성하는 구조물을 이하와 같이 제작했다.
비통기성 금속벽의 4측면 중 1면을 구성하는 재료로서 스테인레스제의 금속 박판(세로 198 ㎝, 가로 148 ㎝, 두께 0.3 ㎝)를 이용하고, 이것에 밀착시키는 통기성벽의 재료로서 세로 가로 각 3개의 스테인레스제의 판상재(단면의 형상：세로 2 ㎝, 가로 1 ㎝)로 이루어진 격자상으로 형성된 통기성벽을 이용하고, 이들을 용접에 의해 일체화했다. 또한, 상기의 대면에 이용하는 재료로서 상기의 비통기성 금속벽에 있어서 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 위한 접속구멍이 마련된 비통기성 금속벽과, 상기의 통기성벽과 동일한 통기성벽을 용접에 의해 일체화했다.
비통기성 금속벽의 4측면 중 다른 2면을 구성하는 재료로서 스테인레스제의 금속박판(세로 128 ㎝, 가로 148 ㎝, 두께 0.3 ㎝)를 이용하고, 이것에 밀착시키는 통기성벽의 재료로서 세로 2개, 가로 3개의 판상재(단면의 형상：세로 2 ㎝, 가로 1 ㎝)로 이루어진 격자상으로 형성된 통기성벽을 이용하고, 이들을 용접에 의해 일체화했다. 또한, 통기성벽에는 각각 가스의 도입 배관용의 구멍, 전기 배선용의 구멍을 미리 마련했다.
다음에, 가로 200 ㎝, 높이 150 ㎝, 깊이 130 ㎝의 직방체가 되도록 조립된 L형 앵글 프레임의 내측에 상기의 4측면벽과 하면용의 스테인레스제의 금속박판(세로 200 ㎝, 가로 130 ㎝, 두께 0.5 ㎝)를 용접하고, 수평 방향의 단면이 도 10에 나타난 바와 같은 형태(도 8에서 상면이 없는 형태)의 비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체가 된 구조물을 제작했다.
(정제 용기의 제작)
직경 25 ㎜, 두께 5 ㎜의 원반상의 니켈제 관판에 팔라듐, 은, 및 금을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 팔라듐 합금 세관(11)(외경 1.8 ㎜, 두께 70 ㎛, 길이 300 ㎜) 35개를 복수의 동심원 상에 용접했다. 다음에, 도 3에 나타난 바와 같은 위치에 원료 수소 공급구(15), 불순물 함유 가스 취출구(16), 및 순수소 취출구(17)을 가지는 내경 25 ㎜, 길이 400 ㎜의 SUS316L제 셀에, 상기의 관판(13) 및 팔라듐 합금 세관(11)을 수납하고, 셀의 외측에 히터(18)을 마련해서 수소를 정제하기 위한 정제 용기를 제작했다.
(정제 용기의 유닛의 제작)
전술의 비통기성 금속벽과 통기성벽으로 이루어진 구조물에 상기의 수소의 정제 용기(2′)를 수납하면서, 원료 수소 공급구(15)에 원료 수소의 도입 배관을, 순수소 취출구(17)에 순수소 취출 배관을, 불순물 함유 가스 취출구(16)에 불순물 함유 가스 회수 배관을 접속했다. 또한, 비통기성 금속벽의 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구에, 이들 가스를 유통하기 위한 배관을 접속하고, 배출구의 부근에 유량 제어 밸브 및 안전 밸브를 마련했다. 이어서, 스테인레스제의 금속박판(세로 128 ㎝, 가로 198 ㎝, 두께 0.3 ㎝)으로 이루어진 비통기성 금속벽과 세로 3개, 가로 2개의 판상재(단면의 형상：세로 2 ㎝, 가로 1 ㎝)로 이루어진 격자상으로 형성된 통기성벽을 일체화한 윗덮개를 구조물의 위에 설치했다. 추가로, 이들 장치를 스테인레스제의 수납 용기(가로 210 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 140 ㎝)로 덮어, 정제 용기의 유닛을 제작했다.
(가스 정제 장치의 제작)
각종 가스의 배관의 가스 도입 밸브의 제어기, 가스 배출 밸브 등의 개폐의 제어기, 정제 용기의 온도 제어기, 히터의 통전 제어기, 가스 압력의 제어기 등을 스테인레스제의 수납 용기(가로 90 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 70 ㎝)에 수납하고, 전장 패널을 상기 수납 용기의 측면에 설치했다. 또한, 각종의 전기 단자 및 그것을 지지하는 단자대를 스테인레스제의 수납 용기(가로 90 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 70 ㎝)에 수납했다. 이들을 도 1에 나타난 바와 같은 배치로 설정하면서, 각종 제어 기기와, 정제 용기, 유량 제어 밸브, 안전 밸브 등을 전기 배선에 의해 연결하여서 가스 정제 장치를 완성했다.
[실시예 2]
스테인레스제의 정제통(내경 8 ㎝, 길이 60 ㎝)에 시판의 니켈 촉매를 충전길이가 20 ㎝, 시판의 4 Å 상당의 합성 제올라이트(몰레큘러시브 4 A, 유니온 카바이트 사제)를 충전길이가 20 ㎝가 되도록 충전한 불활성 가스의 정제 용기를 2계열 구비한 도 6에 나타난 바와 같은 구성의 장치를 제작했다.
이들 정제 용기를 실시예 1과 동일하게 제작한 비통기성 금속벽과 통기성벽으로 이루어진 구조물에 수납하는 것과 함께 각종 배관을 접속했다. 또한, 비통기성 금속벽의 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구에 이들 가스를 유통하기 위한 배관을 접속하고, 배출구의 부근에 유량 제어 밸브 및 안전 밸브를 마련했다. 이어서, 스테인레스제의 금속박판으로 이루어진 비통기성 금속벽과 판상재(단면의 형상：세로 2 ㎝, 가로 1 ㎝)로 이루어진 격자상으로 형성된 통기성벽을 일체화한 윗덮개를 구조물의 위에 설치했다. 추가로, 이들 장치를 스테인레스제의 수납 용기(가로 210 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 140 ㎝)로 덮어. 정제 용기의 유닛을 제작했다.
각종 가스의 배관의 가스 도입 밸브의 제어기, 가스 배출 밸브 등의 개폐의 제어기, 정제 용기의 온도 제어기, 히터의 통전 제어기, 가스 압력의 제어기 등을 스테인레스제의 수납 용기(가로 90 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 70 ㎝)에 수납하고, 전장 패널을 상기 수납 용기의 측면에 설치했다. 또한, 각종의 전기 단자 및 그것을 지지하는 단자대를 스테인레스제의 수납 용기(가로 90 ㎝, 높이 160 ㎝, 깊이 70 ㎝)에 수납했다. 이들을 도 2에 나타난 바와 같은 배치로 설정하는 것과 함께, 각종 제어 기기와, 정제 용기, 유량 제어 밸브, 안전 밸브 등을 전기 배선에 의해 연결하여서 가스 정제 장치를 완성했다.
1: 제어 기기
1′: 전장 패널
1”: 단자대
2: 정제 용기
2′: 수소의 정제 용기
2”: 불활성 가스의 정제 용기
3: 유닛
3′: 정제 용기가 수납된 유닛
3”: 제어 기기가 수납된 유닛
4: 비통기성 금속벽
5: 통기성벽
6: 외벽
7: 공기 또는 불활성 가스의 도입구
8: 공기 또는 불활성 가스의 배출구
9: 압력 조정 수단
10: 열교환기
11: 팔라듐 합금 세관
12: 개구부
13: 관판
14: 셀
14′: 셀의 일차측 공간
14”: 셀의 2차측 공간
15: 원료 수소 공급구
16: 불순물 함유 가스 취출구
17: 순수소 취출구
18: 히터
19: 니켈 또는 구리를 유효 성분으로 하는 촉매
20: 합성 제올라이트를 유효 성분으로 하는 촉매
21: 판상재 또는 선상재
21′: 연직 방향의 판상재 또는 선상재
21”: 수평 방향의 판상재 또는 선상재
22: L형 앵글 프레임
23: 배관

Claims (8)

  1. 복수의 금속제의 유닛으로 이루어지고, 제어 기기와 정제 용기가 각각의 유닛에 수납된 가스 정제 장치로서,
    정제 용기가 수납된 유닛이, 내측에서 외측으로 향하고, 비통기성 금속벽, 복수의 판상재 또는 선상재로 이루어지는 통기성벽, 및 외벽으로 구성되는 삼중 구조의 벽으로 이루어지고, 상기 비통기성 금속벽에 설치된 공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구를 포함하는 압력 조정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 정제 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    정제 용기가 수소를 정제하기 위한 정제 용기인 가스 정제 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    정제 용기가 수소에 의해 재생 가능한 촉매 또는 흡착재를 충전한, 불활성 가스를 정제하기 위한 정제 용기인 가스 정제 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    통기성벽이 격자상의 금속벽인 가스 정제 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    비통기성 금속벽과 통기성벽이 일체로 구성된 가스 정제 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    비통기성 금속벽과 통기성벽이, 입방체 또는 직방체의 형상으로 조립된 L형 앵글 프레임에 지지되어서 설치된 가스 정제 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구가, 비통기성 금속벽의 상부 측에 설치된 가스 정제 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    공기 또는 불활성 가스의 도입구와 배출구가, 통기성벽에 지지되어서 설치된 가스 정제 장치.
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