KR100454728B1 - 필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치 - Google Patents

필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치 Download PDF

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KR100454728B1
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Abstract

본 발명은 오염공기, 특히 VOC(volatile organic compounds)가 포함된 공기를 처리하는 정화장치에 사용되는 필터의 재생 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과실에 구비된 필터를 동력수단에 의하여 이동되는 박막형태로 구성하고, 상기 필터에 오염물이 흡착됨으로써 저하된 여과력을 회복시키기 위하여 동력수단을 작동시키고 재생수단을 가동하여 필터를 재생시킴으로써 정화장치를 정지시키지 않고 가동 중에 필터를 재생시킬 수 있는 필터의 부분 재생 시스템 및 이를 구비한 오염공기 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 필터의 부분 재생 시스템은 일정한 폭과 길이를 갖고 다공성인 박판 형상의 필터; 상기 필터를 이동시키는 동력수단; 상기 필터가 내장되어 있으며 오염공기가 유입되는 입구와 여과된 공기가 배출되는 출구를 갖는 여과실; 및 상기 여과실의 격벽에 형성된 방출슬릿을 통하여 나온 상기 필터가 유입되어 필터에 흡착된 오염물질이 제거하여 필터를 재생하는 재생수단을 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 오염공기 정화장치는 상기 부분 재생 시스템을 채용한 것이다.

Description

필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치{PURIFYING APPARATUS FOR POLLUTED AIR USING PARTIAL RENEWING METHOD FOR FILTER}
본 발명은 오염공기, 특히 VOC(volatile organic compounds)가 포함된 공기를 처리하는 정화장치에 사용되는필터의 부분 재생 방식을 이용한오염공기 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과실에서 재생실에 연속되게 구비된 필터를 동력수단에 의하여 이동되는 박막형태로 구성하고, 상기 필터에 오염물이 흡착됨으로써 저하된 여과력을 회복시키기 위하여 동력수단을 작동시키고 재생수단을 가동하여 필터를 재생시킴으로써 정화장치를 정지시키지 않고 가동 중에 필터를 재생시킬 수 있는필터의 부분 재생 방식을 이용한오염공기 정화장치에 관한 것이다.
화학공장, 에나멜 와이어 공장, 장공장, 인쇄공장, 음식물 쓰레기 발효 및 건조장치, 필름공장, 제약공장, 수지공장, 주조공장 등의 현장에서는 많은 유해물질과 악취가 발생한다.
특히 유해물질 중 휘발성 유기 화합물(VOC)은 라디칼 반응을 통하여 유해한 오존(O3)을 생성시키고, 광화학 반응을 통하여 포름알데히드, PAN(Peroxy AcetylNitrate, CH3COO2NO2) 등과 같은 유해한 탄화수소를 생성시키며, 아울러 VOC에 의하여 생성되는 질산염, 황산염, 부유입자상 물질로 인하여 식물, 토양 등의 생태계를 파괴하는 것으로 알려져 있어 갈수록 규제가 강화되고 있는 현실이다.
대기 중에 포함된 오염물질, 특히 VOC를 제거하는 방법으로는 직접연소법, 촉매연소법, 흡착처리법, 생물학적 처리법 또는 하이브리드 방식의 처리법 등이 있다.
종래 처리법 중 흡착처리법을 사용하는 정화공정에서 필터에 오염물질이 흡착되어 여과력이 저하되는 경우, 필터를 재생하기 위한 방법으로는 열풍재생법이 있다. 그러나 VOC 중 케톤류가 필터에 흡착되어 중합반응에 의하여 폴리머를 형성하는 경우 필터의 미세공을 막게 되는데, 종래 열풍재생법으로는 케톤화합물을 제거할 수 없다. 이를 해결하기 위한 것으로 산과 알코올을 이용한 용매추출법이 사용된다.
열풍재생법과 관련된 공지 기술로는 대한민국 실용신안등록 제0247358호(2001.09.07) 『자동차 도장시스템의 정화장치용 활성탄 필터의 재생장치』가 있고, 용매추출법과 관련해서는 특허공개 제2001-0025359호(2001.04.06) 『휘발성 유기용제 처리시스템』이 있다. 또 열풍재생법과 용매추출법을 혼용한 것으로 실용신안등록 제0234658호(2001.06.05) 『카트리지 형태의 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 VOCs 제거장치와 용매회수 및 재생장치』가 있다.
그러나 이와 같은 필터의 재생방법 및 장치와 관련된 종래 기술은 모두 오염공기 정화장치의 가동을 중단시킨 상태에서 필터가 내장된 하우징 자체에 열풍을 가하거나 필터를 정화장치에서 분리하여 재생하여야 하므로 연속적인 정화장치의 가동이 불가능하였다. 또 필터의 재생을 한꺼번에 하므로 그만큼 큰 장비를 요하고, 재생장비에서 방출되는 오염물질의 처리 비용 또한 많이 소요되므로 문제점이 많았다.
이와 같은 종래 필터의 재생방법은 본 발명의 '부분 재생 시스템'과 대비되는 '일괄' 재생 시스템이라 할 수 있다.
필터의 일괄 재생 처리의 문제점을 해결하기 위한 부분 재생 기술로 특허등록 제0181374호(1998.12.07) 『오염공기 및 배기가스의 정화장치, 정화방법 및 이에 사용되는 패키지형 필터』가 있다.
상기 등록특허에서는 고정된 패키지형 필터가 고정된 상태에서 세정장치를 이동시켜 세장장치의 하우징 면적에 해당되는 필터 부분씩 연속적으로 재생하는 장치가 기재되어 있다.
그러나 상기 등록특허의 세정장치는 이동식으로 구성되므로 오염공지 정화장치의 대형화가 필연적이고, 재생시 세정장치와 필터 패키지의 밀폐구조를 현실성 있게 구성하는 것이 어렵고 그만큼 비용상승의 요인이 될 수밖에 없으며, 필터에서 제거되어 세정장치에서 방출되는 오염물질의 제거수단 또한 명확하고 현실성 있게 제시하고 있지 않다.
본 발명은 종래 오염공기 정화장치에서 필터의 일괄 재생 시스템의 문제점과 특허등록 제0181374호에 제시된 필터 세정장치 이동형 부분 재생 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다.
이에 본 발명은 재생수단이 이동되는 것이 아니라 다공성 박판형 필터가 이동되고, 이동되는 필터가 재생수단으로 유입되어 재생과정을 거치도록 구성된 필터 부분 재생 시스템 및 이를 이용한 오염공기 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 여과효과를 높이기 위하여 박판형 필터가 지그재그형태로 중첩되어 여과실에 배열되어 있는 재생 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 열풍재생법 또는 용매추출법, 또는 이들의 복합방법을 채용한 필터 재생수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터의 부분 재생 시스템이 채용된 오염공기 정화장치의 블록도,
도 2는 순환식으로 이동되는 필터와 재생수단으로서 열풍재생부를 갖는 정화장치의 블록도,
도 3은 왕복식으로 이동되는 필터와 재생수단으로서 열풍재생부를 갖는 정화장치의 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,110,210: 도장실 20,120,220: 송풍수단
30,130,230: 전처리부 40,140,240: 여과실
45,145,245: 격벽 50,150,250: 재생실
60,160,260: 재생수단 70,170,270: 후처리부
P1,P2,P3,P4,P5: 안내봉 F: 필터
M: 동력수단 R1,R2: 롤러
S1,S2: 축 C: 차
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치는일정한 폭과 길이를 갖고 다공성인 박판 형상의 필터; 상기 필터를 이동시키는 동력수단; 상기 필터가 내장되어 있으며 오염공기가 유입되는 입구와 여과된 공기가 배출되는 출구를 갖는 여과실; 및 상기 여과실의 격벽에 형성된 방출슬릿을 통하여 나온 상기 필터가 유입되어 필터에 흡착된 오염물질이 제거하여 필터를 재생하는 재생수단을 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 오염공기 정화장치는 상기 부분 재생 시스템을 채용한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 1의 블록도로 나타낸 정화장치(A1)는 차(C) 도장장치를 위한 것이다. 도장실(10)에서 발생되는 오염물질, 특히 VOC가 포함된 공기는 송풍수단(20)에 의하여 전처리부(30)로 유입된다. 상기 전치리부(30)는 활성탄 필터, 활성탄소섬유(ACF, activated carbon fiber) 필터, 이온교환수지(IXF, ion exchange fiber) 필터, 또는 생물학적 필터 등으로 이루어진 것이어서, 여과실(40)에서의 오염공기 처리용량을 분담하는 기능을 하는 것일 수 있다. 또 상기 전처리부(30)는 단순히 여과실(40)로 오염공기가 유입되기 전에 비교적 크기가 큰 오염물질을 먼저 제거하기 위한 필터여서, 여과실(40)에 구비된 본 처리 필터(F)를 보호하고 재생과정을 돕기 위한 것일 수 있다.
이와 같은 전처리부(30)는 정화장치(A1)에 필수적인 것은 아니다.
다음으로 오염공기는 필터(F)가 구비된 여과실(40)의 입구(40a)로 유입되고, 정화된 공기는 출구(40b)를 거쳐 방출된다.
이어서 본 발명의 핵심을 이루는 필터의 부분 재생시스템은 다음과 같이 구성된다. 필터의 '부분' 재생, 그 중에서도 재생수단이 아니라 필터를 이동식으로 구성하기 위하여 본 발명이 필터(F)는 일정 길이와 폭을 갖는 박판형의 것이어야한다. 이러한 박판형의 필터(F)는 ACF 또는 IXF 필터일 수 있다.
본 발명의 여과시스템에서 박판형의 필터(F)로 충분한 여과력과 처리용량을 보장하기 위하여 필터는 여과실(40) 내에 지그재그로 겹치는 형태로중첩배열되어 있는 것이 바람직하다. 또 본 발명의 시스템에서 필터(F)는 동력수단(M)에 의하여 이동될 수 있어야 하므로 필터(F)가 꺾이는 부분에는 다수의 안내봉(P1)이 배열되어 있고, 상기 안내봉(P1)에 의하여 필터가 지그재그 형태를 이룬다.
도 1 내지 도 3에서 상기 안내봉(P1)은 여과실(40)의 입구(40a)(140a)(240a) 및 출구(40b,140b,240b) 측에 나란히 배열되어 있다. 즉, 상기 안내봉(P1)들은 오염공기의 유통방향에 직교하는 형태로 배열되어 있다. 그러나 상기 안내봉들은 오염공기 유통방향과 나란히, 즉 여과실(40)의 천장과 바닥 측에 배열되는 형태일 수 있다.
상기 여과실(40)에는 오염공기가 필터(F)에 의하여 여과되지 않고 외부로 방출되는 것을 방지하기 위하여 필터와 여과실의 접촉부분에는 적절한 밀봉수단이 구비되어 있는 것이 필요하다.
또 필터(F)의 이동을 위한 동력수단(M)은 여과실(40) 하부의 재생실(50)에 구비된 안내봉(P2)에 배열되어 있는 종동기어(M3)와 모터의 구동기어(M1), 그리고 두 기어(M3)(M1)를 연결하는 체인으로 이루어져 있는데, 필터(F)가 부드럽게 이동되도록 하기 위하여 각 안내봉(P1)(P2)(P3)(P4)의 일부 또는 모두가 회동모터에 의하여 회동되는 형태도 가능하다. 또 필터(F)와의 마찰력을 높이기 위한 부재 및 이 부재와 안내봉 사이의 적절한 활주수단(예: 베어링 또는 롤러)이 각 안내봉에구비되어 있을 수 있다.
상기 여과실(40)과 재생실(50) 사이의 격벽(45)에는 필터(F)의 방출과 인입을 위한 슬릿(45a)(45b)이 형성되어 있다.
상기 여과실(40)에서 나온 필터(F)는 재생수단(60)으로 유입된다. 상기 재생수단(60)은 열풍재생법이나 용매추출법, 또는 이들의 혼성형태 모두를 사용할 수 있다. 그 외 공지된 여러 재생방법이 단독으로, 또는 혼성되어 재생수단(60)에 도입될 수 있다.
여러 재생방법 중 열풍재생법과 관련된 것은 이하에서 도 2 및 도 3과 관련하여 설명하기로 한다.
재생방법 중 용매추출법은 VOC 중 케톤류가 필터에 흡착되어 중합반응에 의하여 폴리머를 형성하는 경우 열풍에 의해서는 폴리머와 필터를 분리하는 것이 불가능하다는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 용매추출법에서 폴리머를 필터와 분리하기 위하여 재생수단(60)의 케이스(60A)에는 산과 알코올 등으로 이루어진 용매가 담겨 있어야 한다.
이때 용매추출부로 구성된 재생수단(60)은 용매에 의하여 추출된 폴리머를 분리하여 용매를 회수하기 위한 용매분리장치를 필요로 한다. 도 1에서 후처리부(70)는 이러한 용매분리장치, 냉각장치, 분리된 폴리머의 처리장치를 포함하는 것일 수 있다. 또 상기 재생수단(60)에는 젖은 필터를 건조하기 위한 수단이 구비되어야 할 것이다.
도 1에서 미설명 참조부호 60a는 재생수단 케이스(60A)에 형성된 유입슬릿,60b는 배출슬릿, 60c는 방출구를 나타낸다.
다음으로 도 2 및 도 3을 참조하여 열풍재생부를 구비한 오염공기 정화장치(A2)(A3)를 설명하도록 한다. 도 2의 장치(A2)와 도 3의 장치(A3)의 주요한 차이점은 필터(F)의 이동형태가 순환식(도 2)인가, 왕복식(도 3)인가이다. 또 도 2의 참조부호는 200번대이고 도 3의 참조부호는 300번대인데, 도 2 및 도 3에서 참조부호가 도 1의 참조부호와 일의 자리 및 십의 자리가 같은 경우 동일한 기능을 갖는 부재를 지칭한다. 이하의 설명에서 특별히 언급하지 않는 참조부호는 앞서 도 1과 관련하여 설명한 참조부호가 지칭하는 구성요소에 준하는 것이다.
먼저, 도 2에서 필터(F)는 도 1과 마찬가지로 여과실(140)과 재생실(150), 그리고 재생수단(160)을 거쳐 각 안내봉(P1)(P2)(P3)(P4)과 접촉하면서 순환된다.
상기 여과실(140)과 재생실(150) 사이의 격벽(145)의 방출슬릿(145a)에서 나온 필터(F)는 안내봉(P2)과 재생수단(160) 케이스(160A)의 유입슬릿(160a)을 거쳐 재생된 후 배출슬릿(160b)을 통과하여 안내봉(P3)(P4)을 거쳐 격벽(145)의 인입슬릿(145b)을 통하여 다시 여과실(140)로 들어간다.
열풍재생부로 이루어진 상기 재생수단(160)은 오염공기 처리장치(A2)의 가동 중에 일정 시간 간격으로 일정 시간 동안 가동된다. 대안적으로는 상기 재생수단(160)과 동력수단(M)의 가동은 필터에 흡착된 오염물질의 양을 측정할 수 있는 적절한 센서의 감지신호에 의하여 가동되고 정지되는 형태로 구성될 수도 있다.
이때 먼저 동력수단(M)의 작동에 의하여 필터(F)가 순환되고, 송풍기(163)가 작동되어 얻어진 송풍력에 의하여 외기가 히팅유닛(161)에 내장된 히터에 의하여 가열된 열교환기를 거쳐 약 120 내지 250도씨로 가온되어 노즐부(165)의 노즐(165a)로 방출된다. 상기 노즐(165a)에서 방출된 열풍은 케이스(160A)를 통과하는 필터(F)와 충돌하여 필터에 흡착된 오염물질을 털어내게 된다. 떨어진 오염물질은 열풍과 함께 케이스(160A)의 방출구(160c)를 거쳐 후처리부(70)에 들어간다.
상기 후처리부(70)는 상기 오염물질을 처리하는 것으로, 소각로로 구성된 직접연소, 촉매연소, 광촉매 제거 또는 냉각환원 방식 등일 수 있다.
다음으로 도 3의 오염공기 정화장치(A3)는 도 2와는 필터(F)가 왕복식으로 이동되는 것이 다르다. 이를 위하여 여과실(240)의 상부에는 필터(F)가 감겨 형성된 롤(R1)을 위하여 수납실(235)이 배열되어 있다. 또 여과실(240)의 하부의 필터(F) 롤(R2)을 위한 수납실은 재생실(50)이 기능하도록 되어 있다. 상기 롤(R1)(R2)의 회전축(S1)(S2) 모두 또는 어느 하나는 회동모터(미도시 됨)와 연결되어 있어서, 필터의 이동력을 얻을 수 있다.
상기 여과실(240)과 재생실(250), 그리고 상기 여과실(240)과 수납실(235) 사이의 격벽(245A)(245B)에는 각각 필터가 통과하는 슬릿(245a)(245b)이 형성되어 있다.
도 3에서 참조부호 P5는 안내봉을 지칭한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 필터의 재생 시스템 및 이 시스템을 사용한 오염공기 정화장치는 일괄 재생 방법이 아니라 부분 재생 방법을 채용한 것이어서 정화장치의 가동 중에 필터의 재생이 가능하고, 이로 인하여 재생에 의하여 필터에서 제거된 오염물질의 양이 소량이므로 오염물질을 후처리하기 위한 장치의 소형화가 가능하고 후처리에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또 특허등록 제0181374호에서와 같이 재생수단이 이동되는 것이 아니라 다공성 박판형 필터가 순환식 또는 왕복식으로 이동되고, 이동되는 필터가 재생수단으로 유입되어 재생과정을 거치도록 구성되어 있으므로, 훨씬 실제 장치 구성에 있어 현실성이 있고 재생 시스템의 소형화가 가능하다.
또 박판형 필터가 지그재그형태로 중첩되어 여과실에 배열되어 있으므로 충분한 여과효과를 얻을 수 있다.
이상의 설명에서 오염공기 정화장치 및 필터의 재생시스템과 관련하여 필터의 '부분' 재생방법과 필터의 이송방식에 중점을 두고 기술하고, 통상의 정화방법 또는 필터의 재생방법과 관련된 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측·추론할 수 있을 것이다.
또 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 정화장치와 재생 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능한데, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 오염공기가 유입되는 입구와 여과된 공기가 배출되는 출구를 갖는 여과실;
    상기 여과실 내부에, 오염공기의 유통방향에 직교하거나 평행하게 배열되어 있는 다수의 안내봉;
    일정한 폭과 길이를 갖고, 상기 안내봉에 걸쳐져 지그재그형태로 꺾여 중첩 배열된 형태로 상기 여과실 내에 내장되어 있는 박판 형상의 필터;
    상기 필터를 이동시키는 동력수단;
    상기 여과실로 유입되는 오염공기를 전처리하는 전처리부;
    상기 여과실의 격벽에 형성된 방출슬릿을 통하여 나온 상기 필터가 유입되어 필터에 흡착된 오염물질이 제거하여 필터를 부분 재생하는 재생수단; 및
    상기 재생수단에서 방출되는 가스를 처리하기 위한 후처리부를 포함하여 이루어진필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 여과실과 상기 재생수단 사이에서 순환식으로 이송되는 것을 특징으로 하는필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 여과실과 상기 재생수단 사이에서 왕복식으로 이송되는 것을 특징으로 하는필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 재생수단은
    상기 필터가 들어오는 유입슬릿과 재생된 필터가 나가는 배출슬릿을 갖으며, 방출구를 갖는 재생실; 및
    송풍기, 상기 송풍기에 의하여 유입된 외기를 가열하는 열교환부, 그리고 상기 열교환부에 의하여 가열된 공기를 상기 재생실로 유입시켜 상기 필터에 흡착된 오염물을 털어내어 상기 방출구로 내보내는 노즐부를 포함하는 히팅유닛을 포함하여 이루어진 열풍재생부인 것을 특징으로 하는필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치.
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 재생수단은
    상기 필터가 들어오는 유입슬릿과 재생된 필터가 나가는 배출슬릿을 갖으며, 상기 필터에 흡착된 오염물을 추출하기 위한 용매가 내포되어 있는 재생실을 포함하는 용매추출부인 것을 특징으로 하는필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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KR10-2004-0028396A KR100454728B1 (ko) 2004-04-23 2004-04-23 필터의 부분 재생 방식을 이용한 오염공기 정화장치

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