KR100940309B1 - 가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가스 처리 장치는, 오염된 가스를 정화하는 가스 처리 카트리지와, 상기 가스 처리 카트리지를 통과하는 가스가 유출입하는 가스 유입구 및 가스 배출구를 포함하고, 상기 가스 처리 카트리지를 세척하는 재생액이 상기 가스 처리 카트리지 상부로부터 층류형으로 유입되어 하부로 배출되는 카트리지 조립체와; 상기 카트리지 조립체 하부에 설치되어 있고, 상기 카트리지 조립체의 단면적 보다 큰 단면적을 가지며, 상기 카트리지 조립체에 공급된 후 회수되는 재생액을 담고 있는 재생액 탱크와; 상기 재생액 탱크로부터 재생액을 카트리지 조립체에 공급하도록 상기 카트리지 조립체의 상부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 공급관과; 상기 카트리지 조립체를 통과한 재생액이 재생액 탱크로 회수되도록 상기 카트리지 조립체의 하부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 회수관; 및 상기 재생액 공급관을 통해서 재생액을 상기 카트리지 조립체에 공급하도록 재생액 탱크 내에 설치된 재생액 순환 펌프;를 포함한다. 상기의 본 발명의 구성에 의하면, 가스 처리 장치의 카트리지 중 하나가 작동하지 않는 경우에도 다른 카트리지에 의해 가스 정화 작업을 중단없이 계속 할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 기술의 장치에 비하여 우수한 재생액의 세정력을 보장할 수 있으며, 누수의 문제점도 해결할 수 있다.

가스, 가스 처리 카트리지, 재생액, 재생액 탱크

Description

가스 처리 장치{GAS TREATMENT DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 가스 처리 장치로서 가스의 경로를 개략적으로 나타내는 측면 단면도.

도 2는 도 1에 의한 가스 처리 장치의 재생액의 순환 경로를 나타내는 도면.

도 3은 도 1에 의한 가스 처리 장치의 후면도.

[도면의 주요부호에 대한 간단한 설명]

10: 가스 처리 카트리지 조립체 11: 가스 처리 카트리지

12: 가스 유입구 13: 가스 배출구

14: 재생액 유입구 15: 재생액 배출구

21: 재생액 공급관 22: 재생액 회수관

30: 재생액 탱크 41: 재생액 순환 펌프

43: 재생액 배출 펌프 45: 재생액 충전구

51: 시수 보충 공급관 53: 수소 이온 농도 측정기

54: 재생액 보충 탱크

본 발명은 가스 처리 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 가스 처리 카트리지를 사용하여 오염된 가스를 처리하는 동시에 재생액을 이용하여 가스 처리 카트리지를 계속적으로 세척하는 가스 처리 장치에 관한 것이다.

가스 처리 장치에 사용되는 가스 처리 카트리지는 보통 이온교환섬유를 이용하여 반도체 제조와 같은 공정에서 발생하는 오염된 가스로부터 산성 또는 염기성의 유해 가스 및 악취 성분을 제거하고 있다. 일반적으로 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 음이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제로서, 오염된 가스에서 오염물질을 제거하는 필터의 기능을 한다. 이러한 이온교환섬유는 오염물질이 다량 흡착된 경우 산성 또는 염기성의 재생액으로 이온교환섬유를 세척하면 반복적으로 사용할 수 있고, 여러번 재생시켜 사용하여도 이온교환섬유의 흡착성능이 크게 변하지 않는다.

이러한 가스 처리 장치와 관련된 종래의 장치들은 보통 이온교환섬유를 이용한 이온교환식 가스 처리 카트리지와 재생액을 담고 있는 재생액 탱크가 일체로 되어 있다. 따라서, 카트리지 내지 재생액 탱크 중 어느 하나에 이상이 발생하면 전체를 교체해야하는 불편함이 있고 또한 교체시 발생하는 비용도 상당하여 장치의 유지 보수에 어려움이 있다.

또한, 종래의 가스 처리 장치는 재생액을 공급할 때 카트리지 상부로부터 회전 분사식으로 재생액을 공급하거나 또는 카트리지 하부로부터 천천히 차오르도록 재생액을 공급하도록 구성되어 있다. 이러한 종래의 장치를 사용하는 경우 아래와 같은 문제점이 발생한다.

먼저, 재생액을 상부에서 회전 분사식으로 공급하는 경우에는 떨어지는 재생액이 증발되어 소모되는 문제점과 또한 가스 출구 쪽으로 작은 물방울들이 비산되어 확산되는 것을 방지하도록 데미스터를 장착해야하는 불편함이 있다.

회전 분사식으로 공급하는 경우에는 재생액의 물줄기가 약해 세정력이 떨어지고, 하부로부터 재생액을 공급하는 경우에도 재생액이 천천히 차오르기 때문에 세정력이 약하다.

또한, 재생액이 하부에서 차오르는 방식의 경우 보통 두 개의 칼럼이 설치되어 있는데 한쪽 칼럼이 고장나게 되면 장치를 중단시킨 후 즉시 정비를 해야하며, 회전 분사식의 경우 장치가 고장이 났을 때에도 연속적으로 작동시키기 위해서는 동일한 장치를 병렬로 설치하여 이에 대비하여야 한다.

마지막으로, 이온교환원리를 이용하여 흡착 재생하는 가스 처리 장치의 경우 일반적으로 재생액을 사용하므로 재생액이 누수되는 문제점이 발생하고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 가스 처리 장치들이 갖는 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

구체적으로, 장치에 일부 이상이 발생한 경우에도 계속 작동할 수 있고 용이하게 유지 보수를 할 수 있는 것을 그 목적으로 하고 있다.

또한, 종래 기술의 장치에 비하여 우수한 재생액의 세정력을 보장하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

나아가, 종래의 장치에서 발생하는 누수의 문제점도 해결하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스 처리 장치는, 오염된 가스를 정화하는 가스 처리 카트리지와, 상기 가스 처리 카트리지를 통과하는 가스가 유출입하는 가스 유입구 및 가스 배출구를 포함하고, 상기 가스 처리 카트리지를 세척하는 재생액이 상기 가스 처리 카트리지 상부로부터 층류형으로 유입되어 하부로 배출되는 카트리지 조립체와; 상기 카트리지 조립체 하부에 설치되어 있고, 상기 카트리지 조립체의 단면적 보다 큰 단면적을 가지며, 상기 카트리지 조립체에 공급된 후 회수되는 재생액을 담고 있는 재생액 탱크와; 상기 재생액 탱크로부터 재생액을 카트리지 조립체에 공급하도록 상기 카트리지 조립체의 상부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 공급관과; 상기 카트리지 조립체를 통과한 재생액이 재생액 탱크로 회수되도록 상기 카트리지 조립체의 하부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 회수관; 및 상기 재생액 공급관을 통해서 재생액을 상기 카트리지 조립체에 공급하도록 재생액 탱크 내에 설치된 재생액 순환 펌프;를 포함한다.

이러한 구성에 의하여, 오염된 가스가 가스 처리 카트리지를 통과하면서 정화되는 동시에 재생액이 가스 처리 카트리지를 세척할 수 있으며, 상기 재생액은 순환되면서 반복적으로 이용될 수 있다. 또한, 재생액 탱크가 카트리지 조립체보다 큰 단면적을 가지면서 카트리지 조립체 하부에 위치되어 재생액이 순환되는 동안 카트리지 조립체 및 배관에서 누수가 발생하여도 재생액 탱크 내로 모두 수집될 수 있다.

바람직하게, 상기 가스 처리 카트리지는 두 개의 가스 처리 카트리지로 구성되고, 상기 재생액 순환 펌프는 상기 두 개의 가스 처리 카트리지에 각각의 재생액 공급관을 통해 재생액을 공급하도록 두 개의 재생액 순환 펌프로 구성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 두 개의 카트리지와 두 개의 재생액 순환 펌프를 이용함으로써, 한쪽 카트리지의 작동이 중단되어도 다른 한쪽의 카트리지가 계속적으로 작동되므로, 중단없이 연속적으로 가스를 정화할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 재생액 탱크 내에 수소 이온 농도 측정기가 더 포함될 수 있고, 상기 수소 이온 농도 측정기가 측정한 수소 이온의 농도에 의존하여 재생액을 보충하도록 재생액 보충 탱크가 상기 재생액 탱크에 설치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 재생액의 pH를 측정하여 재생액의 성질이 변하지 않도록 재생액을 보충할 수 있도록 하여, 재생액의 카트리지 세척기능이 저하되는 것을 미리 방지할 수 있다.

더욱 바람직하게, 재생액에 증발된 물을 보충하기 위해 시수 보충 공급관이 상기 재생액 탱크에 연결되어 있을 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 재생액의 순환시 발생할 수 있는 재생액에 포함된 물이 증발되는 문제점을 보완할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 의한 가스 처리 장치의 전체 구성이 아래의 도 1에 도시되어 있다. 가스 처리 장치의 상부에는 가스 처리 카트리지 조립체(10)가 설치되어 있다. 이 조립체(10)에는 기본적으로 오염된 가스를 처리하는, 즉 독성 및 불순물을 제거하는 가스 처리 카트리지(11)가 장착되어 있고, 또한 가스가 가스 처리 카트리지 조립체 내로 유입되고 이 조립체로부터 배출되도록 가스 유입구(12) 및 가스 배출구(13)가 형성되어 있다.

바람직하게 가스 처리 카트리지(11)는 두 개의 가스 처리 카트리지(11a, 11b)로 나란히 배열되어 있을 수 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 장치는 두 개의 가스 처리 카트리지가 모두 정상적으로 작동하면서 최적의 효율로 작동될 수 있으며, 한쪽 카트리지가 필요에 의해 가동이 중단되는 경우에도 다른 카트리지는 작동할 수 있으므로 장치는 정지됨이 없이 계속적으로 가스를 정화할 수 있다.

도 1에 화살표로 표시된 것처럼 오염된 가스는 가스 유입구(12)를 통해 카트리지 조립체 내로 들어가게 되고, 가스 처리 카트리지(11)를 통과하면서 정화된 후에 정화된 가스가 가스 배출구(13)를 통해 외부로 배출된다.

가스를 정화시키면서 오염된 카트리지를 계속 사용하기 위해서 재생액으로 카트리지를 세척하여야 한다. 따라서, 카트리지를 세척하기 위해 재생액이 유입되는 재생액 유입구(14)가 카트리지 조립체(10)의 상부에 형성되어 있고, 카트리지 조립체의 하부에는 재생액이 배출되는 재생액 배출구(15)가 형성되어 있다.

상기 재생액 유입구(14)를 통해 들어오는 재생액은 층류형으로 카트리지(11)의 상부로 유입되어 카트리지를 세척한 후 하부로 흘러 카트리지 조립체 하부의 배출구(15)를 통해 배출된다. 카트리지 조립체 내의 이러한 재생액의 흐름은 도 2에 화살표로 도시되어 있다.

상술한 바와 같이 카트리지를 세척한 후 재생액 배출구(15)를 통해 하부로 배출되는 재생액은 이 배출구에 연결된 재생액 회수관(22)을 통해 후술하는 재생액 탱크(30)에서 수집된다.

가스 처리 카트리지 조립체(10) 하부에는 재생액 탱크(30)가 배치되어 있다. 재생액 탱크(30)는 가스를 정화시키는 카트리지를 세척하는 재생액을 저장하고 있으며, 이 재생액 탱크에 저장되어 있는 재생액은 가스 처리 카트리지로 올라가고, 가스 처리 카트리지를 통과한 후 다시 탱크로 회수된다.

재생액 탱크 내의 재생액을 카트리지 조립체(10)에 공급하기 위해, 재생액 탱크(30) 내에는 재생액 순환 펌프(41)가 설치되어 있다. 이 재생액 순환 펌프(41)는 이 순환 펌프와 상기 카트리지 조립체(10)를 연결하는 재생액 공급관(21)을 통해 재생액을 탱크 위에 설치된 카트리지 조립체(10)에 공급한다. 따라서, 재생액 순환 펌프(41)가 작동하면 재생액은 상기 공급관(21)을 통해 상부로 올라가서, 카트리지 조립체의 상부에 형성된 재생액 유입구(14)를 통해 카트리지 조립체 내부에 유입되어 가스 처리 카트리지(11)를 세척하여 재생시킨다.

앞서 언급한 것처럼, 카트리지 조립체(10)에 포함된 가스 처리 카트리지(11) 는 두 개의 가스 처리 카트리지(11a, 11b)로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 두 가스 처리 카트리지에 각각 재생액을 공급하기 위해, 상기 재생액 순환 펌프(41)는 두 개의 재생액 순환 펌프(41a, 41b)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 도 3에 본 발명에 따른 가스 처리 장치의 후면 단면도가 도시되어 있다. 도 3에서는 두 카트리지 및 두 펌프의 구성을 명확하고 간단히 나타내기 위해서 배관 등의 구성을 일부 생략하여 도시하고 있다.

또한, 이 경우 재생액 공급관(21)도 각각의 가스 처리 카트리지와 재생액 순환 펌프에 개별적으로 연결되어 있다. 따라서, 재생액은 각각의 재생액 순환 펌프(41a, 41b)에 의해 양쪽 카트리지(11a, 11b)에 개별적으로 공급되고 각 카트리지는 주기적으로 세척되어 재생될 수 있다.

양쪽 카트리지가 정상적인 작동이 이루어질 때에는 최고의 효율로 가스 정화 및 재생이 이루어지며, 예를 들어 한쪽 카트리지가 고장난 경우나 유지보수를 위해 작동이 잠시 중단되는 경우에도 나머지 카트리지가 작동할 수 있으므로, 중단없이 계속적으로 가스 정화 및 카트리지 세척 작업을 유지하면서 수리 또는 유지보수 작업을 할 수 있다.

본 발명의 재생액 탱크는 카트리지 조립체의 하부에 설치되어 있고, 재생액 탱크의 단면적이 카트리지 조립체의 단면적보다 크며, 재생액 순환 펌프와 재생액 공급관 및 회수관과 같은 배관 시스템등의 구성이 모두 재생액 탱크 내에 설치되어 있어, 재생액의 순환시 누수가 발생하여도 재생액이 모두 재생액 탱크 내에 수집되므로 누수로 인한 오염 문제, 특히 사용자 환경이 오염되는 문제가 방지될 수 있 다.

재생액의 수명이 다하면 재생액을 교환할 필요가 있다. 이를 위해 재생액을 탱크로부터 배출시킨 후 새로운 재생액을 충전하게 된다. 재생액이 반복적으로 순환되면서 사용된 후 그 수명을 다한 경우 재생액을 배출할 수 있도록 재생액 탱크에 재생액 배출 펌프(43)가 설치될 수 있고, 이 펌프를 작동시켜 재생액을 재생액 탱크로부터 외부로 배출시킨다. 또한, 재생액 충전구(45)를 통해서 새로운 재생액을 재생액 탱크에 주입함으로써, 재생액의 충전이 이루어질 수 있다.

가스 처리 장치가 작동하는 동안 카트리지의 세척을 위해 재생액이 반복적으로 순환되면서 사용될 때 재생액에 포함된 물 성분은 증발에 의해 조금씩 감소하는 경향이 있다. 이렇게 재생액의 성분이 변화되면 재생액의 세척 기능이 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 재생액 탱크(30)에 추가로 시수 보충 공급관(51)을 연결하여 물을 공급함으로써, 증발된 물을 보충할 수 있다. 이 시수 보충 공급관(51)을 통해 부족한 물을 보충하여 재생액의 세척 성능이 유지될 수 있다.

또한, 재생액은 가스 처리 장치 내에서 순환하면서, 즉 재생액 탱크로부터 재생액 공급관(21)을 통해 카트리지(11)를 세척한 후 다시 회수관(22)을 통해 재생액 탱크로 돌아오는 과정을 반복하고 있다. 이 과정에서 재생액은 염기성에서 점점 산성으로 변화하게 된다.

이러한 변화를 감지하여 재생액이 염기성 상태를 유지할 수 있도록, 수소 이온 농도 측정기가 재생액 탱크 내에 설치될 수 있다. 이 수소 이온 농도 측정기는 계속적으로 재생액의 pH를 측정하여 그 변화 여부를 모니터링할 수 있다.

재생액의 pH는 7 내지 14를 유지하여야 하는데, 점점 산성으로 변화하는 과정을 살펴보면 pH가 7에 가까워지면 가까워질수록 더욱 급격히 pH값이 변하게 된다. 따라서, pH의 값이 7에 가까워지기 전에 미리 새로운 재생액을 보충하여 그 변화를 막는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 수소 이온 농도 측정기에 의해 재생액의 pH값이 변하는 것이 감지될 때 재생액을 보충하도록, 재생액 탱크 내에 재생액 보충 탱크(54)가 설치될 수 있다. 즉, 재생액 보충 탱크는 수소 이온 농도 측정기와 연결되어 수소 이온 농도 측정기가 측정하는 신호에 의해 재생액을 보충하도록 자동으로 또는 수동으로 제어될 수 있다. 그 결과, 보충 탱크(54)에 의해 새로운 재생액을 미리 공급함으로써 재생액의 pH가 급격히 변하여 산성으로 되는 것을 방지할 수 있다.

부가적으로, 재생액 탱크(30)에는 탱크 내에 담겨 있는 재생액의 수위를 조절하기 위해 수위 조절 센서가 설치될 수 있으며, 나아가 재생액의 온도를 조절하기 위해 냉각수가 지나가는 배관이 설치될 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 의해, 가스 처리 장치의 카트리지 중 하나가 작동하지 않는 경우에도 다른 카트리지에 의해 가스 정화 작업을 중단없이 계속 할 수 있다. 또한, 종래 기술의 장치에 비하여 우수한 재생액의 세정력을 보장할 수 있으며, 종래의 장치에서 발생하는 누수의 문제점도 해결할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위의 기재 범위 내에 포함된다.

Claims (5)

1. 오염된 가스를 정화하는 가스 처리 카트리지(11)와, 상기 가스 처리 카트리지를 통과하는 가스가 유출입하는 가스 유입구(12) 및 가스 배출구(13)를 포함하고, 상기 가스 처리 카트리지를 세척하는 재생액이 상기 가스 처리 카트리지 상부로부터 층류형으로 유입되어 하부로 배출되는 카트리지 조립체(10)와;

   상기 카트리지 조립체 하부에 설치되어 있고, 상기 카트리지 조립체의 단면적 보다 큰 단면적을 가지며, 상기 카트리지 조립체에 공급된 후 회수되는 재생액을 담고 있는 재생액 탱크(30)와;

   상기 재생액 탱크로부터 재생액을 카트리지 조립체에 공급하도록 상기 카트리지 조립체의 상부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 공급관(21)과;

   상기 카트리지 조립체를 통과한 재생액이 재생액 탱크로 회수되도록 상기 카트리지 조립체의 하부와 상기 재생액 탱크 사이에 설치된 재생액 회수관(22); 및

   상기 재생액 공급관을 통해서 재생액을 상기 카트리지 조립체에 공급하도록 재생액 탱크 내에 설치된 재생액 순환 펌프(41);를 포함하는, 가스 처리 장치에 있어서,

   상기 가스 처리 카트리지는 두 개의 가스 처리 카트리지(11a, 11b)로 구성되고, 상기 재생액 순환 펌프는 상기 두 개의 가스 처리 카트리지에 각각의 재생액 공급관을 통해 재생액을 공급하도록 두 개의 재생액 순환 펌프(41a, 41b)로 구성되어 있고, 재생액의 순환시 누수가 발생하여도 재생액이 모두 재생액 탱크 내에 수집되도록 상기 재생액 순환 펌프와 상기 재생액 공급관 및 재생액 회수관은 모두 재생액 탱크 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 재생액 탱크 내에 수소 이온 농도 측정기가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수소 이온 농도 측정기가 측정한 수소 이온의 농도에 의존하여 재생액을 보충하도록 재생액 보충 탱크가 상기 재생액 탱크에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치.
5. 제1항에 있어서,

   재생액에 증발된 물을 보충하기 위해 시수 보충 공급관이 상기 재생액 탱크에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치.

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