KR20220014130A - 가스정제용 트레이 및 이를 포함하는 가스정제장치 - Google Patents

Abstract

가스정제용 트레이 및 이를 포함하는 가스정제장치가 개시되어 있다.
이 중, 가스정제용 트레이는 상면에 제1 개구부, 하면에 제2 개구부가 마련되되, 정제대상 가스의 유입구 역할을 하는 제2 개구부는 상기 제1 개구부에 비해 작은 크기로 된 하부프레임; 상기 하부프레임의 제2 개구부에 설치되는 하부 메쉬망; 상면에 제3 개구부, 하면에 제4 개구부가 마련되되, 가스의 배출구 역할을 하는 제3 개구부는 상기 제4 개구부에 비해 작은 크기로 된 상부프레임; 상기 상부프레임의 제3 개구부에 설치되는 상부 메쉬망;및 상기 상부 메쉬망과 하부 메쉬망 사이에 충진되어 수분이나 산소를 흡착하는 알갱이 형태의 불순물 제거제;를 포함하는 것이다.

Description

가스정제용 트레이 및 이를 포함하는 가스정제장치{Gas purification tray and gas purification apparatus including the same}

본 발명은 가스를 정제하기 위한 가스정제장치 분야에 관련한 것이다.

더 상세하게는 누설기류를 최소화할 수 있는 가스정제용 트레이와, 상기 가스정제용 트레이를 포함하며, 협소한 유입구로 유입되는 피정제가스가 가스정제용 트레이의 전면에 고르게 분산되도록 하여 가스정제효율을 높일 수 있는 가스정제장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스정제장치는 반도체 소자, 유기 EL(Organic Electro Luminescence) 소자, 전지 등의 제조공정 중에, 밀폐된 챔버 내의 가스에서 수분이나 산소 등 공정에 해로운 성분들을 가스 정제함으로써 질소를 생성하는 장치를 말한다.

이러한 가스정제장치는 고순도 및 초고순도 가스의 생산 및 공급을 위하여 여러 가지 형태가 사용되고 있으며, 고집적화되고 있는 반도체 제작을 위해서는 초고순도(99.9999%~ 99.999999%)의 질소 가스 사용이 필수적이므로 가스정제효율이 매우 중요하다.

종래의 가스정제장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 구조를 이루며, 상측에는 가스배출구(11a)가 마련되고, 하측에는 가스유입구(11b)가 각각 마련된 정제통(11)과, 상기 정제통의 내부공간에 충진되어 가스에 포함된 수분 및 산소를 제거하는 알갱이 형태의 불순물 제거제(12)와, 상기 불순물 제거제 속에 설치되어 포화상태가 된 불순물 제거제에 열(약 150 ~ 250℃)을 가하여 재생시키기 위한 히터(13)로 구성되어 있다.

그러나, 종래의 가스정제장치(10)는 불순물 제거제(12)가 누적되게 적재되어 있어서 가스유입구(11b)를 통해 유입된 가스가 이들 사이의 공극을 통과할 때 기류정압(static pressure)은 높아지고, 풍량은 낮아지게 되므로 가스유입구(11b)로 가스를 강제 주입하기 위한 블로워의 모터를 정압이 높은 모터를 사용해야 하고, 그렇지 않다면 정제효율이 떨어지게 된다.

또한, 가스 유입구(11b)는 불순물 제거제(12)의 중앙을 향하고 있기 때문에 불순물 제거제의 중앙부위로 가스공급이 집중되고, 가장자리 부위에는 상대적으로 가스공급량이 작아지게 되는 편중 정제가 이루어져 정제효율이 낮아진다. 특히, 불순물 제거제의 가장자리는 중앙부위에 비해 적층 밀도가 낮고, 정제통(11) 내주면 사이의 틈새를 통해 가스가 정제되지 않은 채 통과되는 경우가 있어서 정제효율이 더욱 낮아지게 된다.

한편, 다른 종래기술인 등록특허공보 제1929023호(선행특허)에 제시된 다층 구조의 정제함(20)은, 도 2 ~ 4에 도시된 바와 같이, 정제통(21)의 내부에 아래쪽으로부터 위쪽을 향해 수분흡착제가 수납된 수분흡착 트레이 어셈블리(20a), 산소촉매제가 수납된 산소촉매 트레이 어셈블리(20b), 또 다시 수분흡착제가 수납된 수분흡착 트레이 어셈블리(20c)가 순서대로 배치되어 이루어져 있다. 여기서, 상기 각 트레이 어셈블리(20a,20b,20c)는 수분흡착제 또는 산소촉매제가 수납된 다수의 단위 트레이(22)가 적층되어 이루어진다.

이러한 선행특허는 각 단위 트레이(22)의 하중이 정제함(20)에 작용되므로 상기한 불순물 제거제가 누적되게 적재된 이전의 가스정제장치에 비해 정압은 낮고 풍량은 크게 할 수 있어서 상대적으로 정제효율이 높다는 장점은 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 단위 트레이(22)의 니브바(22a)와 불순물 제거제(수분흡착제, 산소촉매제)(20d) 사이의 틈새 및 단위 트레이(22)의 외주면과 정제통(21) 내면 사이의 틈새로 가스가 미정제 상태로 통과되는 문제가 여전히 존재하게 된다(화살표 참조).

따라서, 불순물 제거제(20d)가 균일하게 포화하지 않아 실제 정제 능력이 저하되어 초고순도 가스 정제가 어려워진다.

또한, 가스 정제 시 가스가 불순물 제거제(20d)의 공극 사이로 이동하면서 서로 진동하여 분진이 발생할 수 있다.

또한, 각 단위 트레이(22)는 상부가 개방된 구조를 가지기 때문에 수평설치는 가능하나, 수직설치시 불순물 제거제(20d)가 쏟아지는 문제점이 발생하게 되므로 사실상 설치가 불가하다. 따라서, 설치방향이 제한적인 관계로 활용범위 또한 제한적이다.

문헌 1 : 등록특허공보 제10-1929023호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-0516825호

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로 본 발명의 일목적은, 누설기류를 최소화하여 정제효율을 높일 수 있는 가스정제용 트레이를 제공함에 있다.

이와 관련하여, 상, 하부프레임의 내부에 충진된 불순물 제거제의 가장자리 부분으로 가스가 유통되는 것을 억제하는 구조 개선을 통해 미정제 가스 발생율을 낮출 수 있는 가스정제용 트레이를 제공함에 있다.

또한, 니브바를 불순물 제거제와 접촉되지 않는 위치에 설치함으로써, 불순물 제거제와 니브바 사이의 틈새로 가스가 미정제 상태로 누설되는 기존의 문제점을 해소할 수 있는 가스정제용 트레이를 제공함에 있다.

또한, 상,하부 메쉬망에 의해 불순물 제거제를 구속함에 따라 트레이를 설치방향에 관계없이 수평 또는 수직으로 자유롭게 설치할 수 있는 가스정제용 트레이를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 협소한 유입구로 유입되는 가스가 가스정제용 트레이의 전면에 걸쳐 고르게 분산되도록 하여 가스정제효율을 높일 수 있는 가스정제장치를 제공함에 있다.

또한, 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 개재되는 누설방지 고무링의 외단을 정제통의 내벽에 밀착되도록 함으로써 트레이와 정제통 사이의 틈새로 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 가스정제장치를 제공함에 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 본 발명의 일 목적에 따라, 상면에 제1 개구부, 하면에 제2 개구부가 마련되되, 정제대상 가스의 유입구 역할을 하는 제2 개구부는 상기 제1 개구부에 비해 작은 크기로 된 하부프레임; 상기 하부프레임의 제2 개구부에 설치되는 하부 메쉬망; 상면에 제3 개구부, 하면에 제4 개구부가 마련되되, 가스의 배출구 역할을 하는 제3 개구부는 상기 제4 개구부에 비해 작은 크기로 된 상부프레임; 상기 상부프레임의 제3 개구부에 설치되는 상부 메쉬망;및 상기 상부 메쉬망과 하부 메쉬망 사이에 충진되어 수분이나 산소를 흡착하는 알갱이 형태의 불순물 제거제;를 포함하는 가스정제용 트레이가 제공된다.

바람직하게, 상기 하부프레임의 상단과 상부프레임의 하단 사이에 개입되어, 두 프레임 사이로 가스가 누설되는 것을 차단하는 누설방지 고무링을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 하부프레임의 저면에 결합되어 상기 하부메쉬망의 처짐을 방지하는 하부 니브바와, 상기 하부프레임의 상면에 결합되어 상기 상부메쉬망의 처짐을 방지하는 상부 니브바를 더 포함하되, 상기 하부 니브바는 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 하부 니브바로 구성되고, 상기 상부 니브바는 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 상부 니브바로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1, 2 하부 니브바의 교차지점과, 상기 제1, 2 상부 니브바의 교차지점에는 결합홈이 각각 형성되어, 서로 홈대홈 결합될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1, 2 하부 니브바와 상기 제1, 2 상부 니브바의 각 단부에는 함몰단차부가 형성되고, 이와 대응되는 각 프레임의 소정 위치에는 상기 함몰단차부가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 하부프레임은 상기 제1 개구부의 테두리를 형성하는 제1 수직부와, 상기 제1 수직부의 말단으로부터 내향으로 수평 절곡된 형태를 가지며 상기 제2 개구부의 테두리를 형성하는 제1 수평부로 구성되며, 상기 상부프레임은 상기 제3 개구부의 테두리를 형성하는 제2 수평부와, 상기 수평부의 말단으로부터 하향으로 수직 절곡된 형태를 가지며 상기 제4 개구부의 테두리를 형성하는 제2 수직부로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 하부프레임은 상부프레임의 높이에 비해 높을 수 있다.

바람직하게, 상기 하부메쉬망의 말단은 하부고정링에 의해 상기 하부프레임의 제1 수직부 및 제1 수평부의 내면에 압착 고정되며, 상기 상부메쉬망의 말단은 상부고정링에 의해 상기 상부프레임의 제2 수직부 및 제2 수평부의 내면에 압착 고정될 수 있다.

바람직하게, 상기 하부고정링의 내경은 상기 제2 개구부의 공경에 비해 크고, 상기 상부고정링의 내경은 상기 제3 개구부의 공경에 비해 클 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적에 따라, 하부에 정제대상 가스가 유입되는 유입구를 갖는 정제통; 및 상기 정제통 내부의 유입구 상측에 적층되게 설치되는 상기 청구항 1에 기재된 다수의 가스정제용 트레이;를 포함하는 가스정제장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 정제통 내부의 유입구와 가스정제용 트레이 사이에 설치되어, 상기 유입구를 통해 유입되는 정제대상 가스를 상기 가스정제용 트레이의 면적에 상응하게 확산되게 유도하는 가스확산모듈을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 가스확산모듈은, 하측 중앙에 상기 유입구와 연통되는 유입포트가 마련된 통형상의 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징의 유입포트에 설치되되, 중앙홀은 수직으로 형성되고, 주변홀은 하부에서 상부로 갈수록 외향으로 구배지게 형성되어, 상기 유입구로 유입되는 정제대상 가스를 확산 및 분배시켜주는 다공형의 제1 타공판; 상기 모듈 하우징 내의 제1 타공판 상측에 설치되되, 중앙홀에 비해 주변홀의 공경이 큰 제2 타공판; 및 상기 모듈 하우징의 상단에 설치되며, 미세 가스공이 일정 크기와 일정 간격으로 다수개 형성되어 이를 통해 배출되는 가스가 전(全)구간에 걸쳐 고르게 분배되어 배출되도록 하는 가스분배판;으로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 가스정제용 트레이의 하부프레임과 상부프레임 사이에 개입되어, 두 프레임 사이로 가스가 누설되는 것을 차단하기 위한 누설방지 고무링을 더 포함하되, 상기 누설방지 고무링의 외단은 상기 각 프레임의 외면에 비해 더 돌출되어 상기 정제통의 내벽에 밀착될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상, 하부프레임의 구조 개선을 통해 밀도가 상대적으로 취약한 불순물 제거제의 최외곽으로 가스가 유통되는 것을 억제함으로써 가스 정제효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 니브바를 불순물 제거제와 접촉되지 않도록 설치구조를 개선함에 따라 불순물 제거제와 니브바 사이의 틈새로 미정제 가스가 유출되었던 기존의 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상,하부 메쉬망에 의해 불순물 제거제가 임의로 유출되지 않도록 구속함에 따라 트레이를 수평은 물론 수직 또는 사선 방향으로 다양하게 설치할 수 있어서 설치범위를 넓힐 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 협소한 유입구로 유입되는 가스를 트레이의 전면에 걸쳐서 고르게 분산되도록 함으로써 가스정제효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 트레이의 외주면과 정제통 내주면 사이를 누설방지 고무링에 의해 기밀함으로써 이를 통해 가스가 누출되었던 기존의 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 가스정제장치의 일예를 보인 단면도
도 2는 종래 가스정제장치의 다른 예를 보인 사시도
도 3은 종래 단위 트레이의 사시도
도 4는 종래 가스누설을 설명하기 위한 도면
도 5은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 조립단면도
도 6은 도 5의 평단면도
도 7은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 분해 단면도
도 8a은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 하부 메쉬망 결합도
도 8b는 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 상부 메쉬망 결합도
도 9는 본 발명에 따른 가스정제용 트레이에 적용되는 니브바의 사시도
도 10은 본 발명에 따른 가스정제장치의 단면도
도 11은 본 발명에 따른 가스정제장치에 적용되는 가스확산모듈의 상세 단면도

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "상부", "하부", "전단" 및 "하단"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

첨부된 도 5은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 조립단면도, 도 6은 도 5의 평단면도, 도 7은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 분해 단면도, 도 8a은 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 하부 메쉬망 결합도, 도 8b는 본 발명에 따른 가스정제용 트레이의 상부 메쉬망 결합도, 도 9는 본 발명에 따른 가스정제용 트레이에 적용되는 니브바의 사시도이다.

위 도면에 따르면, 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 하부프레임(110), 하부 메쉬망(120), 상부프레임(130), 상부 메쉬망(140) 및 불순물 제거제(150)를 포함할 수 있다.

하부프레임(110)은 상면에 제1 개구부(111a)가 형성되고, 하면에 제2 개구부(112a)가 형성된 원형테 형상을 이룰 수 있으나, 원형테에 한정하지는 않는다.

하부프레임(110)은 상기 제1 개구부(111a)의 테두리를 형성하는 제1 수직부(111)와, 상기 제1 수직부의 말단으로부터 내향으로 수평 절곡된 형태로 되며, 상기 제2 개구부(112a)의 테두리를 형성하는 제1 수평부(112)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제2 개구부(112a)로는 정제대상 가스가 유입되고, 제1 개구부(111a)로 배출되는 기류흐름을 갖는다.

특히, 상기 제2 개구부(112a)는 제1 수직부(111) 및 제1 수평부(112)의 형상적 차이로 인해 제1 개구부(111a)에 비해 작은 공경을 갖는다. 이는 가스의 유입범위를 줄이기 위한 것으로, 특히 상기 불순물 제거제(150)의 가장자리로 가스가 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다. 그 이유는 후술하기로 한다.

하부프레임(110)은 상기 상부프레임(130)의 높이에 비해 높게 되는 것이 바람직하다. 그 이유는 하부프레임(110)은 상기 불순물 제거제(150)를 담은 용기의 역할을 하며, 상기 상부프레임(130)은 하부프레임(110)의 상측을 덮는 덮개 역할을 하므로 불순물 제거제(150)를 유효하게 담을 수 있도록 상대적으로 상부프레임(130)에 비해 하부프레임(110)의 용적(높이)을 높게 하는 것이 바람직하다.

하부 메쉬망(120)은 상기 하부프레임(110)의 제2 개구부(112a)에 설치되어 가스는 통과시키고, 상기 불순물 제거제(150)는 빠져나가지 않도록 구속하는 역할을 한다.

하부 메쉬망(120)은 도 8a에서와 같이 그 말단이 하부고정링(121)에 의해 제1 수직부(111) 및 제1 수평부(112) 내면을 따라 압착 고정된다. 따라서, 하부 메시망(120)의 말단은 하부프레임(110)의 제1 수직부(111) 및 제1 수평부(112) 내면과 하부고정링(121)의 외주면 및 저면 사이에 끼여 고정된다.

여기서, 상기 하부고정링(121)의 내경은 상기 제2 개구부(112a)의 공경에 비해 크게 되는 것이 바람직하다. 만약, 하부고정링(121)의 내경이 제2 개구부(112a)의 공경과 같거나 작으면 상기 불순물 제거제(150)의 외곽이 제2 개구부(112a) 영역 내에 위치하게 되므로 기존의 문제점이었던 미정제 가스가 발생될 수 있다.

즉, 불순물 제거제(150)의 외곽은 충진밀도가 떨어지므로 이 부위가 제2 개구부(112a) 영역 내에 위치할 경우 가스가 이 부위를 쉽게 통과할 수 있으므로 미정제 가스가 발생될 우려가 높다. 따라서, 앞서 설명된 바와 같이, 하부고정링(121)의 내경을 제2 개구부(112a)의 공경에 비해 크게하여, 불순물 제거제(150)의 외곽이 제2 개구부(112a)의 영역 외에 위치되도록 해야 한다.

상부프레임(130)은 상면에 제3 개구부(131a)가 형성되고, 하면에 제4 개구부(132a)가 형성된 원형테 형상을 이룰 수 있으나, 원형테에 한정하지는 않는다.

상부프레임(130)은 상기 제3 개구부(131a)의 테두리를 형성하는 제2 수평부(131)와, 상기 제2 수평부의 말단으로부터 하향으로 수직 절곡된 형태로 되며, 상기 제4 개구부(132a)의 테두리를 형성하는 제2 수직부(132)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제4 개구부(132a)로는 상기 불순물 제거제(150)를 통과하면서 수분 및 산소가 제거된 정제가스가 유입되고, 제3 개구부(131a)로 최종 배출된다.

특히, 상기 제3 개구부(131a)는 제2 수직부(132) 및 제2 수평부(131)의 형상적 차이로 인해 제4 개구부(132a)에 비해 작은 공경을 갖는다. 이는 가스의 유출범위를 줄이기 위한 것으로, 특히 불순물 제거제(150)의 가장자리로 가스가 유출되는 것을 차단하기 위한 것이다. 그 이유 또한 후술하기로 한다.

상부 메쉬망(140)은 상기 상부프레임(130)의 제3 개구부(131a)에 설치되어 가스는 통과시키고, 상기 불순물 제거제(150)는 빠져나가지 않도록 구속하는 역할을 한다.

상부 메쉬망(140)은 도 8b에서와 같이 그 말단이 상부고정링(141)에 의해 제2 수평부(131) 및 제2 수직부(132)의 내면을 따라 압착 고정된다. 따라서, 상부 메시망(140)의 말단은 상부프레임(130)의 제2 수평부(131) 및 제2 수직부(132) 내면과 상부고정링(141)의 외주면 및 저면 사이에 끼여 고정된다.

여기서, 상기 상부고정링(141)의 내경은 상기 제3 개구부(131a)의 공경에 비해 크게 되는 것이 바람직하다. 만약, 상부고정링(141)의 내경이 제3 개구부(131a)의 공경과 같거나 작으면 상기 불순물 제거제(150)의 외곽을 통과한 가스가 저항 없이 제3 개구부(131a)를 통해 바로 배출되므로 미정제 가스가 발생될 우려가 있다.

하지만, 앞서와 같이 상부고정링(141)의 내경이 제3 개구부(131a)의 공경에 비해 크게 되면 제2 수평부(131)가 미정제 가스의 바로 배출을 지연시키게 되므로 불순물 제거제와의 접촉시간을 늘릴 수 있고, 이로써 미정제 가스 발생량을 줄일 수 있게 된다.

불순물 제거제(150)는 상기 상부 메쉬망(140)과 하부 메쉬망(120) 사이에 충진되어, 상기 하부프레임(110)으로부터 상부프레임(130)을 향해 유동되는 가스에 포함된 수분이나 산소를 흡착하는 역할을 하는 입자형 제거제이다.

불순물 제거제(150)는 앞서 설명한 바와 같이, 그 입자의 크기가 하부 및 상부 메쉬망(120,140)의 메쉬사이즈에 비해 크므로 트레이의 설치각도에 관계없이 임의로 쏟아지지 않는다.

한편, 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 상기 하부프레임(110)의 상단과 상부프레임(130)의 하단 사이에 개입되어, 두 프레임 사이로 가스가 누설되는 것을 차단하기 위한 누설방지 고무링(160)을 더 포함할 수 있다.

상기 누설방지 고무링(160)의 내경은 상기 하부고정링(121)과 상부고정링(141) 사이까지 연장되고, 외경은 두 프레임(110,130)의 외경보다 더 크게 연장될 수 있다. 상기 연장된 내경은 하부고정링(121)과 상부고정링(141) 사이의 기밀을 유지해 주는 역할을 하며, 연장된 외경은 가스정제용 트레이(100)의 외주면과 후술될 가스정제장치(후술함,200)의 정제통(210) 내면과의 사이 기밀을 유지해 주는 역할을 한다.

여기서, 상기 누설방지 고무링(160)은 약 200℃에서도 견딜 수 있는 내열성을 갖는 우레탄 소재로 될 수 있다.

또 한편, 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 도 6 및 7에서와 같이, 상기 하부프레임(110)의 저면에 결합된 채 하부 메쉬망(120)의 처짐을 방지하기 위한 하부 니브바(170)와, 상기 상부 프레임(130)의 상면에 결합된 채 상부 메쉬망(140)의 처짐을 방지하기 위한 상부 니브바(180)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하부 니브바(170)는 도 9에서와 같이, 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 하부 니브바(171,172)로 구성될 수 있다.

상기 제1, 2 하부 니브바(171,172)는 그 교차지점에 결합홈(171a,172a)이 각각 형성되어, 서로 홈대홈 결합될 수 있다. 따라서, 두 하부 니브바(171,172)를 결합하더라도 그 교차점이 불필요하게 돌출되지 않게 된다.

상기 제1, 2 하부 니브바(171,172)의 각 단부에는 함몰단차부(171b,172b)가 형성되고, 이와 대응되는 하부프레임(110)의 소정 위치에는 상기 함몰단차부가 삽입되는 삽입홈(113)이 형성될 수 있다. 따라서, 하부 프레임(110)과 제1, 2 하부 니브바(171,172)의 결합부위가 불필요하게 돌출되지 않게 된다.

상기 함몰단차부(171b,172b)를 삽입홈(113)에 삽입되게 결합한 후에는 나사(s)에 의해 마감 체결할 수 있다.

상기 상부 니브바(180)는 도 9에서와 같이, 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 상부 니브바(181,182)로 구성될 수 있다.

상기 제1, 2 상부 니브바(181,182)는 그 교차지점에 결합홈(181a,182a)이 각각 형성되어, 서로 홈대홈 결합될 수 있다. 따라서, 두 상부 니브바(181,182)를 결합하더라도 그 교차점이 불필요하게 돌출되지 않게 된다.

상기 제1, 2 상부 니브바(181,182)의 각 단부에는 함몰단차부(181b,182b)가 형성되고, 이와 대응되는 상부프레임(130)의 소정 위치에는 상기 함몰단차부가 삽입되는 삽입홈(133)이 형성될 수 있다. 따라서, 상부프레임(130)과 제1, 2 상부 니브바(181,182)의 결합부위가 불필요하게 돌출되지 않게 된다.

상기 함몰단차부(181b,182b)를 삽입홈(133)에 삽입되게 결합한 후에는 나사(s)에 의해 마감 체결할 수 있다.

상기한 가스정제용 트레이(100)의 조립과정을 간략히 설명하면 다음과 같다. 다만, 아래의 조립순서는 작업자에 따라 순서가 뒤바뀔 수 있음을 전제한다.

상기 하부프레임(110)의 제2 개구부(112a) 내측으로 상기 하부 메쉬망(120)을 하부고정링(121)에 의해 고정시키고, 하부프레임(110)의 제2 개구부(112a) 외측으로 열십자 형태의 하부 니브바(170)를 나사(s)에 의해 고정시켜서 하부조립체를 완성한다.

다음, 상기 상부프레임(130)의 제3 개구부(131a) 내측으로 상기 상부 메쉬망(140)을 상부고정링(141)에 의해 고정시키고, 상부프레임(130)의 제3 개구부(131a) 외측으로 열십자 형태의 상부 니브바(180)를 나사(s)에 의해 고정시켜서 상부조립체를 완성한다.

다음, 하부조립체의 상측에 상기 누설방지 고무링(160)을 안착시킨다.

다음, 상기 하부프레임(110)의 내부로 상기 불순물 제거제(150)를 충진한다.

다음, 상부조립체를 하부조립체 상에 형합되게 안착시킨 후, 상부조립체의 상측으로부터 나사(s)를 체결하여 상부조립체, 누설방지 고무링(160) 및 하부조립체를 일시에 결합함으로써 조립과정이 완료된다.

상기한 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 하부프레임(110)의 제1 수평부(112)가 불순물 제거제(150)의 가장자리 부위를 차단하고 있음에 따라 제2 개구부(112a)를 통해 유입되는 가스의 대부분은 불순물 제거제(150)의 중앙부위를 경유하여 상부프레임(130)의 제3 개구부(131a)를 통해 배출되므로 미정제 가스가 발생하지 않는다.

다만, 상기 제1 수평부(112)에 의하더라도 불순물 제거제(150)의 가장자리로 유입되는 가스를 완전히 차단할 수는 없을 것이다.

그러나, 그 양이 미미할 뿐만 아니라 제2 개구부(112a)에서 불순물 제거제(150)의 가장자리로 유입된 가스는 배출과정에서 상부프레임(130)의 제2 수평부(131)에 의해 가로막혀서 정체상태로 머물게 되며, 이 과정에서 불순물 제거제(150)와의 접촉시간이 길어지게 되므로 충분히 정제된 상태로 배출이 이루어지게 된다. 따라서, 미정제 가스 발생량을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 각 메쉬망(120,140)을 지지하는 하부 니브바(170) 및 상부 니브바(180)가 각 메쉬망(120,140)의 외측에서 지지하고 있으므로 불순물 제거제(150)와 접촉되지 않게 된다. 따라서, 불순물 제거제와 니브바와의 접촉면을 통해 미정제가스가 발생하였던 기존 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스정제용 트레이(100)는 불순물 제거제(150)가 상,하부 메시망(140,120)에 의해 유출되지 않도록 구속되어 있음에 따라 수평은 물론 수직 또는 사선방향으로 다양하게 설치할 수 있고, 이것을 적용하는 가스정제장치의 제품사양을 다양화 할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 가스정제장치의 단면도, 도 11은 본 발명에 따른 가스정제장치에 적용되는 가스확산모듈의 상세 단면도이다.

위 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 가스정제장치(200)는 정제통(210), 상기 설명된 가스정제용 트레이(100) 및 상기 정제통과 가스정제용 트레이 사이에 설치되는 가스확산모듈(220)을 포함할 수 있다.

정제통(210)은 그 내부에 상기 가스정제용 트레이(100) 및 가스확산모듈(220)이 내장되며, 하부 중앙에는 정제대상 가스가 유입되는 유입구(211)가 마련될 수 있다.

가스확산모듈(220)은 상기 유입구(211)를 통해 유입되는 정제대상 가스를 가스정제용 트레이(100)의 면적에 상응하게 확산하는 역할을 하는 것으로, 모듈 하우징(221), 제1 타공판(222), 제2 타공판(223) 및 가스분배판(224)으로 구성될 수 있다.

상기 모듈 하우징(221)은 하측 중앙에 상기 유입구(211)와 연통되는 유입포트가 마련된 통형상을 갖는다.

상기 제1 타공판(222)은 상기 모듈 하우징(221)의 유입포트(미도시)에 설치되며, 중앙홀(222a)은 수직방향으로 형성되고, 주변홀(222b)은 하부에서 상부로 갈수록 외향으로 구배지게 형성될 수 있다. 따라서, 협소한 유입구(211)로 유입된 가스는 제1 타공판(222)을 통과할 때, 중앙홀(222a) 및 주변홀(222b)에 의해 상기 가스정제용 트레이(100)의 면적에 준하게 확산된다.

상기 제2 타공판(223)은 상기 모듈 하우징(221) 내의 제1 타공판(222) 상측에 설치되며, 중앙홀(223a)에 비해 주변홀(223b)의 공경이 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 타공판(222)에 의해 확산된 가스는 제2 타공판(223)을 통과할 때 중앙홀(223a)과 주변홀(223b)의 공경차에 의해 가스유입량이 전반적으로 균등하게 분배된다.

부연하면, 상기 제2 타공판(223)의 중앙홀(223a)은 상기 제1 타공판(222)의 중앙홀(222a)과의 거리가 상대적으로 가까워서 가스 도달시간이 빠르므로 가스유입량이 많은 반면, 제2 타공판(223)의 주변홀(223b)은 상기 제1 타공판(222)의 주변홀(222b)과의 거리가 상대적으로 멀어서 가스 도달시간이 늦으므로 가스유입량이 적을 수 있다.

이를 감안하여 제2 타공판(223)의 주변홀(223b) 공경을 중앙홀(223a)에 비해 크게 함으로써, 중앙홀에 비해 많은 양의 가스를 도입할 수 있도록 함에 따라 거리차를 상쇄할 수 있으므로 결과적으로 가스를 균등 분배할 수 있게 되는 것이다.

상기 가스분배판(224)은 상기 모듈 하우징(221)의 상단에 설치되며, 미세 가스공(224a)이 일정 크기와 일정 간격으로 다수개 형성되어, 이를 통해 배출되는 가스가 전(全)구간에 걸쳐 고르게 배출되게 할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 가스정제용 트레이 및 이를 포함하는 가스정제장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 가스정제용 트레이
110 : 하부프레임
120 : 하부 메쉬망
130 : 상부프레임
140 : 상부 메쉬망
150 : 불순물 제거제
160 : 누설방지 고무링
170 : 하부 니브바
180 : 상부 니브바
200 : 가즈정제장치
210 : 정제통
220 : 가스확산모듈

Claims (13)

1. 상면에 제1 개구부, 하면에 제2 개구부가 마련되되, 정제대상 가스의 유입구 역할을 하는 제2 개구부는 상기 제1 개구부에 비해 작은 크기로 된 하부프레임;
   상기 하부프레임의 제2 개구부에 설치되는 하부 메쉬망;
   상면에 제3 개구부, 하면에 제4 개구부가 마련되되, 가스의 배출구 역할을 하는 제3 개구부는 상기 제4 개구부에 비해 작은 크기로 된 상부프레임;
   상기 상부프레임의 제3 개구부에 설치되는 상부 메쉬망;및
   상기 상부 메쉬망과 하부 메쉬망 사이에 충진되어 수분이나 산소를 흡착하는 알갱이 형태의 불순물 제거제;
   를 포함하는 가스정제용 트레이.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부프레임의 상단과 상부프레임의 하단 사이에 개입되어, 두 프레임 사이로 가스가 누설되는 것을 차단하는 누설방지 고무링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부프레임의 저면에 결합되어 상기 하부메쉬망의 처짐을 방지하는 하부 니브바와, 상기 하부프레임의 상면에 결합되어 상기 상부메쉬망의 처짐을 방지하는 상부 니브바를 더 포함하되,
   상기 하부 니브바는 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 하부 니브바로 구성되고, 상기 상부 니브바는 열십자(十) 형태로 교차되게 조립되는 제1, 2 상부 니브바로 구성된 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1, 2 하부 니브바의 교차지점과, 상기 제1, 2 상부 니브바의 교차지점에는 결합홈이 각각 형성되어, 서로 홈대홈 결합된 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
   상기 제1, 2 하부 니브바와 상기 제1, 2 상부 니브바의 각 단부에는 함몰단차부가 형성되고, 이와 대응되는 각 프레임의 소정 위치에는 상기 함몰단차부가 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부프레임은 상기 제1 개구부의 테두리를 형성하는 제1 수직부와, 상기 제1 수직부의 말단으로부터 내향으로 수평 절곡된 형태를 가지며 상기 제2 개구부의 테두리를 형성하는 제1 수평부로 구성되며,
   상기 상부프레임은 상기 제3 개구부의 테두리를 형성하는 제2 수평부와, 상기 수평부의 말단으로부터 하향으로 수직 절곡된 형태를 가지며 상기 제4 개구부의 테두리를 형성하는 제2 수직부로 구성된 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 하부프레임은 상부프레임의 높이에 비해 높은 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 하부메쉬망의 말단은 하부고정링에 의해 상기 하부프레임의 제1 수직부 및 제1 수평부의 내면에 압착 고정되며,
   상기 상부메쉬망의 말단은 상부고정링에 의해 상기 상부프레임의 제2 수직부 및 제2 수평부의 내면에 압착 고정된 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 하부고정링의 내경은 상기 제2 개구부의 공경에 비해 크고,
   상기 상부고정링의 내경은 상기 제3 개구부의 공경에 비해 큰 것을 특징으로 하는 가스정제용 트레이.
   
10. 하부에 정제대상 가스가 유입되는 유입구를 갖는 정제통; 및
    상기 정제통 내부의 유입구 상측에 적층되게 설치되는 상기 청구항 1에 기재된 다수의 가스정제용 트레이;
    를 포함하는 가스정제장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 정제통 내부의 유입구와 가스정제용 트레이 사이에 설치되어, 상기 유입구를 통해 유입되는 정제대상 가스를 상기 가스정제용 트레이의 면적에 상응하게 확산되게 유도하는 가스확산모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스정제장치.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스확산모듈은,
    하측 중앙에 상기 유입구와 연통되는 유입포트가 마련된 통형상의 모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징의 유입포트에 설치되되, 중앙홀은 수직으로 형성되고, 주변홀은 하부에서 상부로 갈수록 외향으로 구배지게 형성되어, 상기 유입구로 유입되는 정제대상 가스를 확산 및 분배시켜주는 다공형의 제1 타공판;
    상기 모듈 하우징 내의 제1 타공판 상측에 설치되되, 중앙홀에 비해 주변홀의 공경이 큰 제2 타공판; 및
    상기 모듈 하우징의 상단에 설치되며, 미세 가스공이 일정 크기와 일정 간격으로 다수개 형성되어 이를 통해 배출되는 가스가 전(全)구간에 걸쳐 고르게 분배되어 배출되도록 하는 가스분배판;으로 구성된 것을 특징으로 하는 가스정제장치.
    
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스정제용 트레이의 하부프레임과 상부프레임 사이에 개입되어, 두 프레임 사이로 가스가 누설되는 것을 차단하기 위한 누설방지 고무링을 더 포함하되,
    상기 누설방지 고무링의 외단은 상기 각 프레임의 외면에 비해 더 돌출되어 상기 정제통의 내벽에 밀착되는 것을 특징으로 하는 가스정제장치.
    

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