KR100441903B1

KR100441903B1 - 에너지 절약형 직접가열식 도장부스

Info

Publication number: KR100441903B1
Application number: KR10-2001-0055230A
Authority: KR
Inventors: 여호섭; 이용은
Original assignee: (주) 파워테크
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2004-07-27
Also published as: KR20010110219A

Abstract

본발명은 도장부스의 에너지 절약방법으로 직접가열식에 관한 것으로서, 기존의 간접가열식에 비해 에너지효율이 매우 높다. 직접가열식은 연소후 배출되는 연소공기를 외부로 배출하지 않고 도장실 내부로 유입되는 것을 그 특징으로 한다. 직접가열식으로 촉매연소방법에 관한 것이다.

Description

에너지 절약형 직접가열식 도장부스{Directly heating paint booth, saved energy}

본 발명은 도장 부스의 도장실에 가열하는 방법에 관한 것이다.

도1은 일반적인 도장부스를 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 도장부스는 크게 천정덕트(112) 및 바닥덕트(114)를 구비하고 도장작업을 하는 도장실(110), 외부공기를 가열하여 천정덕트(112)를 통해 상기 도장실(110) 내부로 공급하는 송풍기(120) 및 상기 도장실(110)에서 발생한 페인트와 휘발성 유기화합물을 다단계 필터(132)를 통해 흡착하고 정화된 공기를 외부로 배출하는 배풍기(130)로 이루어진다.

특히, 상기 송풍기(120)는 외부 공기를 흡입할 때 먼지를 제거하기 위한 필터와(121), 상기 필터를 통과한 공기를 송풍하기 위한 블로어(122)와, 송풍되는 공기를 가열하는 열교환장치(124)로 구성된다.

도 2는 상기 열교환장치(124)를 보다 상세히 설명한 것으로서, 점화 버너(202), 연료 주입구(203), 점화 버너에 의해 주입된 연료를 연소시키는 연소로(201), 연소된 뜨거운 공기의 열을 전달하는 열교환기(204)와 열을 전달한 연소공기를 배출하는 배출구(205)로 상기 열교환장치(124)가 구성되며, 배출구(205)가 외부로 배출되도록 구성되어 있다. 상기 송풍기(120)의 블로어(122)로부터 유입되는 공기는 상기 열교환기(204)를 통해 간접가열식으로 열을 전달 받아 도장실(110) 내부로 유입된다.

그러나 간접가열식은 열교환 효율이 40∼50% 불과해 연료의 소모가 많아 일년 연료비가 도장부스당 약 일천오백만원이 든다. 열교환 효율을 높이기 위해서는 열교환기(204)의 표면적과 부피가 증가하여야 하나, 열교환기의 표면적과 부피의 증가는 열교환기(204)의 제작비가 높아져 가격 경쟁력을 잃고, 또한 도장부스는 건축물 내에 위치하여야 하므로 도장부스의 건축비용과 토지비용의 증가를 초래한다.

본 발명은 상기 종래기술이 안고있는 에너지효율이 낮은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에너지효율의 극대화뿐만 아니라 이로 인한 화재위험이 없어 보다 안전하며, 그 구조가 간단하여 매우 실용적이면서도 유용한 도장부스용 열공급방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.

도1은 기존의 도장부스

도2는 기존 도장부스의 열교환장치

도3은 직접가열식 열연소장치

도4는 직접가열식 촉매연소장치

110: 도장실 112: 천정덕트

114: 바닥덕트 120: 송풍기

121: 필터 122: 송풍블로어

124: 열교환장치 130: 배풍기

132: 다단계필터 201,304: 연소로

202,303: 버너 203,301: 열교환장치

204,302: 열교환기 205,305: 연소배출구

401: 블로어 402: 예열기

403: 연료펌프 404: 연료예열기

405: 연료분사구 406: 라인믹서

407: 촉매 408: 배플131: 필터박스 206: 블로우어에서 유입되는 공기307: 가열공기

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도장실 내에 열 공급방법이 직접가열식인 것을 그 특징으로 한다. 기존의 간접가열식은 연소된 뜨거운 공기가 연소 후 배출구를 통해 외부로 배출되는데 비해, 본 발명의 직접가열식은 연소된 뜨거운 공기가 배출구에서 배출된 후 도장실로 유입되는 공기와 섞여 도장실로 유입되는 것으로서, 도장실로 유입되는 공기를 이차적으로 덥혀 열에너지를 배출시키지 않고 모두 사용하는 열공급방법이다.

상기의 직접가열식은 직접가열식 열연소방법과 직접가열식 촉매연소방법이 있다.

상기의 직접가열식 열연소방법은 배출구, 연소로, 열교환기, 블로어와 버너로 구성되어지며 열교환기의 배출구에서 배출되는 연소된 공기가 상기 도장 부스의 송풍기에서 유입되는 공기와 혼합되어 도장실로 유입되는 것을 그 특징으로 한다. 상기 연소로와 열교환기는 일체형으로 제작될 수 있으며, 블로어와 버너도 블로어와 버너가 일체형인 것을 사용할 수 있다.

상기의 직가열식 열연소방법을 보다 자세히 설명하면, 버너에서 점화된 연료와 블로어에서 유입된 공기가 연소로에서 500∼1200℃에서 0.2∼3초간 연소가 가능하나, 효율적인면과 경제적인 면에서 800∼1000℃에서 0.5∼2초간 연소하는 것이 좋다. 연소된 공기는 열교환기를 통과하면서 송풍기에서 도장실로 유입되는 공기에 의해 200∼600℃로 냉각되고 열교환기에 달린 배출구를 통해 배출된 후, 열교환기에서 1차로 가열된 도장실로 유입되는 공기와 혼합되어 도장실 내부로 송풍되는 방법이다. 상기의 열연소방법은 도장실 유입공기가 열교환기에서 1차로 가열되고 연소공기와 혼합되면서 2차로 가열되어 도장실로 유입되는 것이 그 특징이고, 열교환기에서 열교환효율이 낮아도 에너지 소모가 없슴으로 열교환기가 작아도 되므로 제작적인 면에서도 경제적이다.

상기의 직접가열식 촉매연소방법은 공기를 유입하는 블로어, 유입된 공기를 데우는 예열기, 연료를 공급하는 연료 펌프, 연료를 덥히는 연료예열기, 연료분사기, 분사된 연료와 공기를 섞어 주는 라인 믹서, 연료를 연소하는 산화촉매와 연소된 공기와 도장실로 유입되는 공기를 혼합하여 주는 배플로 구성되어지며, 산화촉매에서 연소된 뜨거운 공기가 도장 부스의 송풍기에서 유입된 공기와 혼합되어 도장실 내부로 유입되는 것을 그 특징으로 한다.

상기의 촉매연소방법을 보다 자세히 설명하면 블로어를 통해 촉매연소장치로 공기가 유입되고 유입된 공기는 예열기를 통해 예열되는데, 이때 예열 온도는 100∼500℃가 바람직 하나 더욱 좋기로는 180∼350℃가 바람직하다. 연료 펌프에서 공급된 연료는 연료 예열기를 통해 예열된 후 연료 분사기를 통해 분사된다. 예열된 공기와 분사된 연료가 합쳐져 라인 믹서에서 골고루 혼합되어진 후 산화촉매에서 연소된다. 이때 산화촉매로 사용되는 금속은 Pt, Pd, Ru, Mn, W등이며 이들을 혼합하여 사용할 수 있으며, 공간속도는 5000∼80000hr^-1이 가능하나 효율적인 면과 경제적인 면에서 20000∼60000hr^-1이 더욱 좋다. 산화촉매에서 연소된 공기는 도장 부스의 송풍기에서 유입된 공기와 합쳐져 유입된 공기를 가열한 후 도장실 내부로 방법이다.

상기의 직접가열식 열연소방법과 촉매연소방법의 연료는 경유, 등유, LPG, LNG등을 연료로 사용할 수 있으나 좋기로는 청정연료인 LPG와 LNG가 좋다.

상기의 직접가열식 열연소방법과 촉매연소방법을 이하 첨부도면을 통해 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하기로 하되, 본 발명은 하기되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 상기의 직접가열식 열연소방법을 설명하기 위한 개략적인 시스템 개요도로서, 송풍, 연료주입과 점화가 가능한 버너(303)에서 점화된 연료는 연소로(304)에서 완전 연소된 후 열교환기(302)를 통해 도장 부스의 송풍기로부터 유입된 공기(306)에 열을 공급하며 일차로 온도가 내려간 후 열교환기의 연소배출구(305)를 통해 배출된다. 도장 부스의 송풍기로부터 유입된 공기(306)는 열교환기(302)를 통해 일차로 가열된 후 연소배출구(305)에서 배출된 뜨거운 공기와 혼합되며 이차로 가열된다. 이때 연소로(304)는 두 공기가 충분히 혼합할 수 있도록 배플 역할을 한다. 연소로(304) 외부에서, 연소로에서 배출된 공기와 송풍기로부터 유입된 공기(306)가 충분히 혼합된 공기(308)는 도장실 내부로 유입된다.

도 4는 직접가열식 촉매연소방법을 설명하기 위한 개략적인 시스템 개요도로서, 블로어(401)를 통해 공기를 유입한 후 예열기(402)에서 예열된다. 연료는 연료 펌프(403)에서 공급되고 연료 예열기(404)에서 예열된 후 연료 분사구(405)로 분사된다. 예열된 공기와 분사된 연료가 라인 믹서(406)에서 충분히 골고루 혼합된 후 산화촉매(407)에서 연소된 후 배출되는 공기(409)는 도장 부스의 송풍기에서 유입된 공기(410)와 합께 배플(408)에서 혼합된다. 이때 송풍기에서 유입된 공기(410)은 가열되며 가열된 공기(411)는 도장실로 유입되어 도장이 건조된다.

연소열을 열교환기를 통해 열을 흡수하는 방식인 기존의 간접 열교환 방식은 40∼50% 정도로 열효율이 낮아 연료 소모가 높으나 본 발명에서 개발한 직접가열식 연소방법은 연소열 모두를 사용함으로써 열효율을 100% 로 높여 연료 소모를 최대한 낮추었다. 또한 열교환기가 작고 연소배기덕트가 없어져 구조가 간단하여 설비비가 절감되며 매우 실용적이다.

Claims

도장실(110), 송풍기(120) 및 배풍기(130)를 포함하여 이루어진 도장용부스의 가열방법에 있어서,

송풍, 연료주입과 점화가 가능한 버너(303)에서 점화된 연료는 연소로(304)에서 연소된 후 열교환기(302)를 통해 송풍기의 블로어(122)로부터 유입된 공기(306)에 열을 공급하며 일차로 온도가 내려간 후, 열교환기의 연소배출구(305)를 통해 배출되고, 도장 부스의 송풍기의 블로어(122)로부터 유입된 공기(306)는 열교환기(302)를 통해 일차로 가열된 후 상기의 연소배출구(305)에서 배출된 뜨거운 공기와 혼합되어 이차로 가열되어 도장실 내부로 유입하도록 하는 직가열식 가열방법.
삭제
제1항에 있어서, 연소로(304)의 연소온도는 800∼1000℃이고 연소시간은 0.5 내지 2초간 연소되고, 열교환기(302)에서 200∼600℃로 1차 냉각되어 연소로에서 배출되는 직가열식 가열방법.
삭제
삭제
도장실(110), 필터(121), 블로어(122) 및 열교환장치(124)로 이루어지는 송풍기(120) 및 배풍기(130)를 포함하여 이루어진 도장용부스에 있어서,

열교환장치는 송풍, 연료주입과 점화가 가능한 버너(303), 버너(303)에 의해 점화된 연료를 완전 연소시키는 연소로(304), 연소된 후 열교환기(302)를 통해 도장 부스의 송풍기로부터 유입된 공기(306)에 열을 공급하며 일차로 온도가 내려간 후 연소공기를 배출하는 열교환기의 연소배출구(305), 도장 부스의 송풍기의 블로어(122)로부터 유입된 공기(306)는 열교환기(302)를 통해 일차로 가열된 후 상기의 연소배출구(305)에서 배출된 뜨거운 공기와 혼합되어 이차로 가열되어 도장실 내부로 유입하도록 하는 것을 특징으로 하는 도장용 부스.