KR101591416B1 - 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템 - Google Patents

마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템 Download PDF

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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 하부에 세정수가 저장되는 탱크 상부에 위치되어 수용성 유해가스가 유입되는 유입포트와 연결되는 제1세정공간부와, 상기 제1세정공간부와 병렬로 배치되고 상기 탱크 상부에 위치되는 배출포트와 연결되는 제2세정공간부와, 상기 세정수 수면 쪽으로 수용성 유해가스를 안내하여 접촉되도록 상기 제1세정공간부 및 제2세정공간부 사이에 연결통로가 형성된 챔버본체; 상기 챔버본체 외부에 설치되는 세정수 순환펌프장치에 의해 상기 탱크 내부의 세정수를 상기 수용성 유해가스의 유입 방향으로 분사하도록 상기 제1세정공간부에 설치되는 복수의 분사노즐; 상기 챔버본체 외측에 설치되어 상기 탱크 내부의 세정수를 마이크로버블용 세정수로 재공급하기 위해 상기 제2세정공간부와 상기 탱크 내부와 배관으로 각각 연결되어 있고, 수용성 유해 가스 세정 과정에서 생성되어 상기 탱크에 저장되는 폐수를 선택적으로 배출하기 위한 개폐밸브를 가진 버블 & 배수펌프장치; 상기 버블 & 배수펌프장치와 상기 탱크 사이 관로에 장착되고, 외부 공압장치의 에어가 공급되면서 생성되는 마이크로버블을 상기 탱크의 세정수 내부로 공급하여 상기 세정수 내에 포집된 산성파우더를 세정수 수면 쪽으로 부상시키는 마이크로버블발생기; 상기 버블& Drain펌프의 관로와 연결되고, 외부 공압장치에서 공급되는 에어에 의해 생성되는 세정미스트를 분사하여 상기 배출포트로 배기되는 잔여 유해가스를 제거하는 제2의 마이크로버블발생기; 및 상기 세정수 수면 가까이 수집되는 산성파우더를 강제적 또는 자연적으로 배출시키기 위한 배수트랩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 마이크로버블발생기에서 발생된 마이크로버블로서 수용성 가스와의 접촉 분해효율을 향상시키고, 세정수에 포집된 산성파우더와 같은 유해 입자를 세정수 수면 위쪽으로 마이크로버블에 의해 인위적으로 부상시켜 유해입자만을 배수장치에 의해 강제로 배수시키고, 세정수는 재순환시키면서 마이크로버블과 함께 연속적으로 재공급하도록 하는 일련의 과정에 의해 반도체 공정 등에서 생성되는 수용성 유해가스 및 산성파우더와 같은 유해성 입자를 마이크로버블를 이용하여 효과적으로 제거하고, 세정수의 사용량을 최소화하면서도 유해성 입자를 세정수 수면 위로 부상시켜 강제 배출시킬 수 있으므로 반도체 및 공정에서 발생하는 폐가스 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템{Using a water-soluble toxic gas microbubble washing scrubber system}
본 발명은 반도체 공정 등에서 생성되는 수용성 유해가스 내의 산성파우더와 같은 유해성 입자를 마이크로버블를 이용하여 효과적으로 제거하고, 세정수의 사용량을 최소화 하면서도 유해성 입자를 세정수 수면 위로 부상시켜 강제 배출시킬 수 있도록 이루어진 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정은 실리콘 기판에 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 다양한 공정을 반복수행하게 되며, 이러한 공정 중 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정은 밀폐된 공정챔버 내부에 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하는 것이다.
한편, 반도체 제조 공정에 사용되는 가스는 유독성, 가연성 및 부식성 등 그 특성이 강한 것이 사용되고, 이러한 공정가스는 제조설비의 공정 과정에서 약 10% 정도만이 반응에 참여하고, 나머지 90% 정도의 공정가스는 미반응한 상태에서 제조설비로부터 배출된다.
따라서 이러한 유독성 폐가스들이 별도의 정화과정 없이 대기중에 그대로 방출될 경우 주변 제조설비의 손상과 심각한 환경오염 및 작업자의 안전사고를 초래하게 되므로 각 제조설비에는 배기덕트로 연결된 가스 배출라인 상에 배출가스를 안전한 상태로 분해 또는 정화시키는 스크러버가 설치된다.
이러한 스크러버는 공정가스의 성질 즉, 일반 공기와 접촉시 폭발적으로 반응하는 성질, 연소되는 성질, 가스 처리제와 반응하는 성질 및 물에 용해되는 성질 등을 이용하는 것으로 크게 건식과 습식 및 이들 건식과 습식을 병행하는 혼합식으로 구분된다.
습식방식의 스크러버는 물에 용해되기 쉬운 가스를 표면적이 넓은 폴링(pall ring)의 표면에서 접촉반응에 의해 단독으로 처리하거나, 가연성 가스를 연소시킨후에 발생되는 수용성가스 및 분진을 세정 및 냉각하는 구조로써, 비교적 간단한 구성을 가지며, 제작이 용이하고 대용량화 할 수 있다는 장점이 있다.
이처럼 통상적인 습식방식의 스크러버의 경우, 유해성 가스를 태우고 난 뒤에 발생되는 재, 분진, 수용성 물질들을 잡기 위하여, 즉 걸러 내기 위하여 물을 이용하고 있다. 이때, 사용된 물은 다시 외부에 있는 수조로 보내 현장에서 처리 또는 외부로 이동하여 처리한다.
일반적으로 일반적으로 습식스크러버에서는 순환 Tank에 새로운 물을 주기적으로 공급받아 일정시간동안 수용성 가스 및 분진을 처리한후 배기배관을 통해 폐수를 배출시켜 폐수처리장에서 중화처리하거나 외부에 위탁하여 처리한다.
따라서, 수용성 가스의 처리효율을 높이고, 물사용량을 최소화할 수 있는 기술개발이 요구되어지고 있다.
이러한 신기술의 일환으로 스크러버 시스템에 마이크로 버블(MICRO BUBBLE)을 사용하여 수용성 가스의 처리효율을 향상시키고 수처리 공간에서 분진만을 선택적으로 처리하여 물을 재사용할 수 있기 때문에 이에 대한 연구 개발이 요구된다.
대한민국 공개 특허 제10-2012-0118296호(2012.10.26) 대한민국 등록특허 제10-1207384호(2012.11.27)
따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 마이크로버블발생기에서 발생된 마이크로버블로서 수용성 가스와의 접촉 분해효율을 향상시키고, 세정수에 포집된 산성파우더와 같은 유해 입자를 세정수 수면 위쪽으로 마이크로버블에 의해 인위적으로 부상시켜 유해입자만을 배수장치에 의해 강제로 배수시키고, 세정수는 재순환시키면서 마이크로버블과 함께 연속적으로 재공급하도록 함으로써 반도체 및 공정에서 발생하는 유해가스 등을 효과적으로 처리하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정스크러버시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 하부에 세정수가 저장되는 탱크 상부에 위치되어 수용성 유해가스가 유입되는 유입포트와 연결되는 제1세정공간부와, 상기 제1세정공간부와 병렬로 배치되고 상기 탱크 상부에 위치되는 배출포트와 연결되는 제2세정공간부와, 상기 세정수 수면 쪽으로 수용성 유해가스를 안내하여 접촉되도록 상기 제1세정공간부 및 제2세정공간부 사이에 연결통로가 형성된 챔버본체; 상기 챔버본체 외부에 설치되는 세정수 순환펌프장치에 의해 상기 탱크 내부의 세정수를 상기 수용성 유해가스의 유입 방향으로 분사하도록 상기 제1세정공간부에 설치되는 복수의 분사노즐; 상기 챔버본체 외측에 설치되어 상기 탱크 내부의 세정수를 마이크로버블용 세정수로 재공급하기 위해 상기 제2세정공간부와 상기 탱크 내부와 배관으로 각각 연결되어 있고, 수용성 유해 가스 세정 과정에서 생성되어 상기 탱크에 저장되는 폐수를 선택적으로 배출하기 위한 개폐밸브를 가진 버블 & 배수펌프장치; 상기 버블 & 배수펌프장치와 상기 탱크 사이 관로에 장착되고, 외부 공압장치의 에어가 공급되면서 생성되는 마이크로버블을 상기 탱크의 세정수 내부로 공급하여 상기 세정수 내에 포집된 산성파우더를 세정수 수면 쪽으로 부상시키는 마이크로버블발생기; 상기 버블 & 배수펌프장치의 관로와 연결되고, 외부 공압장치에서 공급되는 에어에 의해 생성되는 세정미스트를 분사하여 상기 배출포트로 배기되는 잔여 유해가스를 제거하는 제2의 마이크로버블발생기; 및 상기 세정수 수면 가까이 수집되는 산성파우더를 강제적 또는 자연적으로 배출시키기 위한 배수트랩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 상기 제1세정공간부와 상기 제2세정공간부를 가로질러 각각 설치되는 다수의 통기공이 형성된 지지판; 상기 지지판 상에 적층되어 유해가스 및 배기가스의 흐름을 지연시키도록 다수개가 적층되고, 상기 분사노즐을 통해 분사되는 세정수 및 제2의 마이크로버블발생기를 통해 분사되는 세정미스트에 의해 유해가스성분이 부착 제거되어 상기 탱크로 포집되도록 하는 폴링부재;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는, 원통관 외주면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트를 통해 외부의 공압장치로부터 에어가 공급되어 상기 원통관 내주면을 따라 나선형태로 회전되어 이동하며, 양측의 입구와 출구에는 내주면 내경이 관 내부를 향하여 점차 작아지는 한 쌍의 벤츄리캡이 밀폐되게 조립된 버블발생본체와, 상기 버블발생본체 내부에 길이 방향으로 설치되고, 내부에는 상기 세정수가 통과되며, 외면에 다수의 에어통과홀이 방사형으로 형성되어 있고, 입구와 출구에 상호 조립되어 복수의 확장관부를 형성하는 복수의 오리피스관을 포함하는 다중 벤츄리형 버블발생기으로 이루어지고, 상기 나선형 기류를 형성하는 에어가 상기 에어통과홀을 통과하여 상기 오리피스관을 지나는 세정수와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는, 원통관 외주면의 접선 방향으로 형성되는 세정수 공급포트를 통해 세정수가 공급되어 상기 원통관 내주면을 따라 나선 형태로 회전되어 이동하며, 일측의 밀폐캡에 에어공급포트가 구비되어 있고, 타측에는 정중앙에 관통조립홀이 형성된 마감캡이 기밀구조로 조립되어 있는 버블발생본체와, 상기 버블발생본체 내측으로 조립되어 관 외면으로 세정수 제1통로를 형성하며, 일단부가 상기 에어공급포트의 내측면에 조립되어 폐쇄되고, 타단부는 상기 마감캡 쪽으로 개방된 제1중공관과, 상기 제1중공관 내측으로 조립되어 관 외면으로 세정수 제2통로를 형성하며, 일단부가 상기 마감캡 외부로 돌출되게 상기 관통조립홀에 기밀 구조로 끼워지고 단부에 상기 에어공급포트 노즐부보다 작은 내경의 버블토출구가 형성되어 있고, 타단부는 상기 노즐부 일부가 내측으로 인입되게 조립되는 제2중공관으로 이루어지는 다중관 스월형 버블발생기로 이루어지고, 상기 세정수 공급포트를 통해 공급되는 세정수는 나선 형태로 상기 제1통로 및 제2통로를 지그재그 형태로 이동하다가 상기 제2중공관 내부를 통과하면서 상기 노즐부에서 분사되는 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는, 원통관 입구에 조립되어 상기 세정수 공급관로와 접속되고 일측 개구부를 폐쇄하는 마감캡을 가진 버블발생본체와, 상기 마감캡 정중앙에 형성된 세정수통과홀에 일단부가 조립되고 폐쇄된 타단부에 복수의 세정수 토출구가 방사형으로 배열 형성된 지지관과, 상기 지지관 외면에 상기 세정수 흐름 방향으로 배열되어 회전 자계에 의한 자기 공진 현상에 의한 상기 세정수 입자를 미립화시키도록 N극,S극이 교번되게 배열된 다수의 링형 자력발생부재와, 상기 세정수 토출구 반대쪽 위치에서 상기 버블발생본체에 대해 직각 방향으로 돌출 형성되고 상기 버블발생본체 내경보다 작은 내경을 가지며 외면에 복수의 에어통과홀이 형성된 오리피스관과, 상기 오리피스관 외측으로 에어통로가 형성되게 조립되고 상기 오리피스관 외부면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트를 가진 버블생성관과, 상기 오리피스관의 출구에 접속되는 버블배출포트를 포함하는 자기공진형 버블발생기로 이루어지고, 상기 세정수는 지지관의 세정수 출구를 통해 상기 자력발생부재를 통과하여 회전 자계에 의해 미립화 된 후 오리피스관을 지나는 세정수와 상기 나선형태로 회전 이동하면서 상기 에어통과홀을 통과한 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 자기공진형 버블발생기의 버블배출포트에는 상기 다중 벤츄리형 버블발생기가 연결되어 1차 버블화된 세정미스트의 미립자를 균일화시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 버블배출포트에는 상기 다중관 스월형 버블발생기가 연결되어 1차 버블화된 세정미스트의 미립자를 균일화시키도록 구성될 수 있다.
본 발명은 마이크로버블발생기에서 발생된 마이크로 버블로서 수용성 가스와의 접촉 분해효율을 향상시키고, 세정수에 포집된 산성파우더와 같은 유해 입자를 세정수 수면 위쪽으로 마이크로버블에 의해 인위적으로 부상시켜 유해입자만을 배수장치에 의해 강제로 배수시키고, 세정수는 재순환시키면서 마이크로버블과 함께 연속적으로 재공급하도록 하는 일련의 과정에 의해 반도체 공정 등에서 생성되는 수용성 유해가스 및 산성파우더와 같은 유해성 입자를 마이크로 버블를 이용하여 효과적으로 제거하고, 세정수의 사용량을 최소화하면서도 유해성 입자를 세정수 수면 위로 부상시켜 자연적 또는 강제 배출시킬 수 있으므로 반도체 및 공정에서 발생하는 폐가스 등을 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.
아울러 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1는 본 발명 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템을 나타낸 전체구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다중 벤츄리형버블발생기의 구성을 나타낸 사시도와 종단면도.
도 4는 본 발명에 따른 다중관 스월형 버블발생기의 구성을 나타낸 측면도와 종단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자기공진형 버블발생기의 구성을 나타낸 사시도와 종단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 버블미스트 미립자를 균일화시키는 구성을 나타낸 종단면도들이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 기재된 내용을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 기재된 내용의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 기재된 내용의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템을 나타낸 전체구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다중 벤츄리형버블발생기의 구성을 나타낸 사시도와 종단면도이다.
우선, 본 발명에 따른 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 챔버본체(10)와, 분사노즐(30)과, 버블&배수펌프장치(40)와, 마이크로버블발생기(60) 및 제2의마이크로버블발생기(61)와 배수트랩(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 챔버본체(10)는,
함체형으로 이루어져 하부에 세정수(W)가 저장되는 탱크(11)가 구비되고, 상기 탱크(11)의 상부에는 수용성 유해가스가 유입되는 유입포트(12)와 연결되는 제1세정공간부(13)가 마련된다.
상기 제1세정공간부(13) 일측에는 병렬로 배치되면서 상기 탱크(11) 상부에 위치되어배출포트(14)와 연결되는 제2세정공간부(15)가 마련된다.
그리고, 상기 세정수(W) 수면 쪽으로 수용성 유해가스를 안내하여 접촉되도록 상기 제1세정공간부(13) 및 제2세정공간부(15) 사이에 연결통로(16)가 형성된 구성이다.
상기 제1세정공간부(13)와 제2세정공간부(15)는 상기 챔버본체(10)의 수직격벽(19)에 의해 구회되어 형성되는데, 바람직하기로 상기 제2세정공간부(15)의 면적은 제1세정공간부(13)의 면적보다 작게 형성하여 유해가스의 유속의 흐름을 지연시킴으로써 세정수(W)에 의한 흡착 효율을 높이도록 구성될 수 있다.
그리고, 연결통로(16)는 별도의 관으로 연결하여 구성할 수 있으나, 본 발명에서는 제1세정공간부(13)와 제2세정공간부(15)의 하부에 형성되므로서 탱크(11)에 저장된 세정수(W)의 수면을 유해가스가 통과하도록 함으로써 세정수(W) 수면에 유해 가스 성분이 흡착되도록 구성될 수 있다.
이에 따라 상기 마이크로버블발생기(60)에 의해 탱크(11)에 저장된 세정수(W) 내부에서 마이크로버블이 활성화되면 세정수(W) 수면에 버블 작용에 의해 유해 가스 성분의 흡착 작용은 극대화된다.
또한, 상기 분사노즐(30)은,
상기 챔버본체(10) 외부에 설치되는 세정수(W) 순환펌프장치(20)에 의해 상기 탱크(11) 내부의 세정수(W)를 상기 수용성 유해가스의 유입 방향으로 분사하도록 세정수(W) 공급관로(P)로 연결되며, 상기 제1세정공간부(13)에 설치된다.
이때, 분사노즐(30)은 복수 구비되어 수평방향으로 일정 간격을 유지하여 배열되며, 각각의 분사노즐(30)의 세정수(W) 비산각은 서로 중첩되게 함으로써 제1세정공간부(13)로 유입되는 수용성 유해가스가 세정수(W)와 최대한 많이 접촉되어 유해 성분이 세정수(W)에 흡착되어 낙하되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버블 & 배수펌프장치 상기 챔버본체(10) 외측에 설치되는 것으로서, 상기 탱크(11) 내부의 세정수(W)를 마이크로버블용 세정수(W)로 재공급하기 위해 상기 제2세정공간부(15)와 상기 탱크(11) 내부와 세정수(W) 공급관로(P)로 각각 연결되어 있다.
예컨대, 상기버블 &배수펌프장치(40)의 세정수(W)가 유입되는 관로는 탱크(11)의 측벽을 관통하여 세정수(W) 수중에 연결되어 세정수(W)를 흡입하도록 연결되어 있다.
그리고, 상기 버블 & 배수펌프장치의 세정수(W)가 배출되는 공급관로(P)는 분기되어 일측의 공급관로(P)가 상기 탱크(11)의 측벽을 관통하여 세정수(W) 수중에 공급관로(P)가 위치되고 상기 마이크로버블발생기(60)가 관로 상에 연결된 구성이다.
이에 따라 마이크로버블발생기(60)에 의하여 마이크로 버블이 탱크(11) 내의 세정수(W)에 공급됨으로써 세정수(W)는 마이크로버블에 의해 활성화됨으로써 상기 세정수(W) 내에 포집되는 산성파우더를 세정수(W) 수면 쪽으로 부상시킬 수 있다.
또한, 상기 버블 & 배수펌프장치의 분기된 다른 공급관로(P)에는 수용성 유해 가스 세정 과정에서 생성되어 상기 탱크(11)에 함께 저장되는 폐수를 선택적으로 배출하기 위한 개폐밸브(41)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 개폐밸브(41)에는 상기 제2의 버블발생기와 공급관로(P)에 의해 연결되며, 폐수를 드레인배관이 함께 분기되도록 연결되어 있는 구성이다.
따라서, 개폐밸브(41)의 개폐 조작에 의하여 세정수(W)는 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)로 선택적인 공급이 가능하며, 세정 작업 후 발생되는 폐수는 필요에 따라 개폐밸브(41)를 제어하여 배수 처리하여 회수하거나 별도의 수처리 장치와 연계하여 재활용할 수 있다.
상기 마이크로버블발생기(60)는,
버블 & 배수펌프장치와 상기 탱크(11) 사이 관로에 장착되는 것으로서, 외부 공압장치의 에어공급관(AP)을 통해 에어가 공급되면서 생성되는 마이크로버블을 상기 탱크(11)의 세정수(W) 내부로 공급하여 상기 세정수(W) 내에 포집된 산성파우더를 세정수(W) 수면 쪽으로 부상시키도록 구성될 수 있다.
또한, 제2의 마이크로버블발생기(61)는,
상기 버블& 배수펌프장치의 공급관로(P)와 연결되고, 외부 공압장치에서 에어공급관(AP)을 통해 공급되는 에어에 의해 생성되는 세정미스트(M)를 분사하여 상기 배출포트(14)로 배기되는 유해가스를 향해 분사되도록 함으로써 유해가스에 남은 유해성분을 완벽히 제거하도록 구성될 수 있다.
또한, 배수트랩(50)은,
전술한 바와 같이 상기 세정수(W) 수면 가까이 수집되는 산성파우더를 제거하기 위한 구성으로서, 일단부는 세정수(W)수면에 약간 잠기도록 하고, 중간은 "U" 형 트랩을 구성함으로써 산성파우더가 일부 세정수(W)와 함께 배수트랩(50)으로 배수되도록 구성될 수 있다.
이러한 배수트랩(50)의 배출구 쪽에는 도면에는 도시하지 않았으나 강제적 배출을 위한 펌프가 연결될 수 있으며, 높이 차이에 의해 산성파우더가 배스트랩을 따라 자연적으로 배수되게 구성할 수 있다.
한편, 본 발명에 의하면 상기 제1세정공간부(13)와 상기 제2세정공간부(15)를 가로질러 각각 설치되는 다수의 통기공이 형성된 지지판(17)이 구비된다.
그리고, 상기 지지판(17) 상에는 유해가스 및 배기가스의 흐름을 지연시키면서 상기 분사노즐(30)을 통해 분사되는 세정수(W) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)를 통해 분사되는 세정미스트(M)에 의해 유해가스성분이 부착 제거되어 상기 탱크(11)로 포집되도록 하기 위한 다수의 폴링부재(18);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면 제1세정공간부(13)의 분사노즐(30)에서 분사되는 세정수(W)에 의하여 유해가스가 다수의 폴링부재(18) 표면을 따라 낙하되는 과정에서 지연 작용이 이루어지게 된다.
그와 동시에 유해가스 내의 수용성 산성액이나 산성파우다 등이 폴링부재(18) 표면에 부착되어 세정수(W)와 함께 탱크(11)로 낙하됨으로써 1차적인 세정과정이 이루어지게 된다.
그리고, 유해가스는 마이크로버블발생기(60)에 의해 활성화된 탱크(11)의 세정수(W) 표면에 있는 마이크로 버블의 흡착작용에 의해 2차적인 세정과정이 이루어지게 된다.
다음으로 제2세정공간부(15)로 배출되는 잔여 유해성분이 함유된 유해 가스는 지지판(17)과 폴링부재(18)를 통과하면서 제거된 후 상기 제2세정공간부(15) 상부 즉 배출포트(14) 관로 상에 구비된 제2의 마이크로버블발생기(61)에서 분사되는 세정미스트(M)에 의하여 2차적인 세정과정이 이루어지게 된다.
이때, 세정미스트(M)에 의하여 잔여 유해성분이 흡착되면서 형성된 물방울은 다시 폴링부재(18)와 지지판(17)을 통하여 탱크(11)로 낙하됨으로써 결국 순수한 공기만 배출포트(14)를 통해 배출될 수 있는 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 있어서, 상기 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)는 다양한 실시예를 통해 구성할 수 있다.
<다중 벤츄리형 버블발생기>
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다중 벤츄리형 버블발생기(150)의 구성을 나타낸 사시도와 종단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)는 원통관(153) 외주면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트(154)를 통해 외부의 공압장치(미도시)로부터 에어가 공급되어 상기 원통관(153) 내주면을 따라 나선형태로 회전되어 이동하며, 양측의 입구와 출구에는 내주면 내경이 관 내부를 향하여 점차 작아지는 한 쌍의 벤츄리캡(155)이 밀폐되게 조립된 버블발생본체(152)를 포함한다.
그리고, 상기 버블발생본체(152) 내부에 길이 방향으로 설치되고, 내부에는 상기 세정수(W)가 통과되며, 외면에 다수의 에어통과홀(157)이 방사형으로 형성되어 있고, 입구와 출구에 상호 조립되어 복수의 확장관부(158)를 형성하는 복수의 오리피스관을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면 상기 나선형 기류를 형성하는 에어가 상기 에어통과홀을 통과하여 상기 오리피스관을 지나는 세정수(W)와 충돌되도록 함으로써 마이크로 버블을 생성시키게 되는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 세정수(W)는 버블발생본체(152)의 입구 쪽으로 유입되다가 내경이 좁아지는 벤츄리캡(155)과 오리피스관(156)에 의해 유속이 빨라지게 되고, 다음의 확장관부(158)를 통과하면서 급격히 유속이 느려졌다가 다시 다음의 오리피스관(156)과 확장관부(158)를 연속적으로 통과하면서 오리피스관(156)의 에어통과홀(157)을 통해 유입되는 에어와 충돌하게 됨으로써 이때 세정수(W)의 물입자는 마이크로 단위로 쪼개어 지면서 마이크로버블을 지속적으로 생성시키게 되는 것이다.
<다중관 스월형 버블발생기>
도 4는 본 발명에 따른 다중관 스월형 버블발생기의 구성을 나타낸 측면도와 종단면도이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)는, 원통관(253) 외주면의 접선 방향으로 형성되는 세정수(W) 공급포트(255)를 통해 세정수(W)가 공급되어 상기 원통관(253) 내주면을 따라 나선 형태로 회전되어 이동하며, 일측의 밀폐캡(260)에 에어공급포트(254)가 구비되어 있고, 타측에는 정중앙에 관통조립홀(262)이 형성된 마감캡(261)이 기밀구조로 조립되어 있는 버블발생본체(252)를 포함한다.
그리고, 상기 버블발생본체(252) 내측으로 조립되어 외면으로 세정수(W) 제1통로를 형성하며, 일단부가 상기 에어공급포트(254)의 내측면에 조립되어 폐쇄되고, 타단부는 상기 마감캡(261) 쪽으로 개방된 제1중공관(263)을 포함한다.
또한, 상기 제1중공관(263) 내측으로 조립되어 관 외면으로 세정수(W) 제2통로(266)를 형성하며, 일단부가 상기 마감캡(261) 외부로 돌출되게 상기 관통조립홀(262)에 기밀 구조로 끼워지고 단부에 상기 에어공급포트(254) 노즐부(254a)보다 작은 내경의 버블토출구(267)가 형성되어 있고, 타단부는 상기 노즐부(254a) 일부가 내측으로 인입되게 조립되는 제2중공관(265)을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면 상기 세정수 공급포트(255)를 통해 공급되는 세정수(W)는 나선 형태로 상기 세정수 제1통로(264) 및 제2통로(266)를 지그재그 형태로 이동하다가 상기 제2중공관(265) 내부를 통과하면서 상기 노즐부(254a)에서 분사되는 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키게 되는 것이다.
<자기공진형 버블발생기>
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자기공진형 버블발생기의 구성을 나타낸 사시도와 종단면도이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기(61)는, 원통관(353) 입구에 조립되어 상기 세정수 공급관로(P)와 접속되고 일측 개구부를 폐쇄하는 마감캡(361)을 가진 버블발생본체(352)를 포함한다.
그리고, 상기 마감캡(361) 정중앙에 형성된 세정수통과홀(362)에 일단부가 조립되고 폐쇄된 타단부에 복수의 세정수 토출구(363)가 방사형으로 배열 형성된 지지관(364)을 포함하며, 상기 지지관(364) 외면에 상기 세정수(W) 흐름 방향으로 배열되어 회전 자계에 의한 자기공진 현상에 의한 상기 세정수(W) 입자를 미립화시키도록 N극,S극이 교번되게 배열된 다수의 링형 자력발생부재(365)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 세정수 토출구(363) 반대쪽 위치에서 상기 버블발생본체(352)에 대해 직각 방향으로 돌출 형성되고 상기 버블발생본체(352) 내경보다 작은 내경을 가지며 외면에 복수의 에어통과홀(357)이 방사형으로 배열 형성된 오리피스관(356)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 오리피스관(356) 외측으로 에어통로(371)가 형성되게 조립되고 상기 오리피스관(356) 외부면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트(354)를 가진 버블생성관(370)을 더 포함하여 구성된다.
상기 오리피스관의(36) 출구에 접속되는 버블배출포트(380)를 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 의하면 상기 세정수(W)는 상기 지지관(364)의 세정수(W) 출구를 통해 상기 자력발생부재(365)를 통과하여 회전 자계에 의해 미립화 된 후 오리피스관(356)을 지나는 세정수(W)와 상기 나선형태로 회전 이동하면서 상기 에어통과홀(357)을 통과한 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 의하면 전술한 마이크로버블발생기(60) 및 제2의 마이크로버블발생기는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 조합된 구성으로 이루어져 마이크로 버블의 미립자를 균일화할 수 있도록 구성될 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 버블배출포트(380)에는 상기 다중 벤츄리형 버블발생기(150)를 추가로 연결하여 구성함으로써 전술한 바와 같이 1차 버블화된 세정미스트(M)의 미립자를 상기 다중 벤츄리형 버블발생기(150)에 의하여 한번 더 마이크로 버블화를 시킴으로써 세정수(W) 미립자 크기를 균일화시킬 수 있기 때문에 세정수(W)에 함유된 산성파우더를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 도 8에 도시된 바와 같이 상기 버블배출포트(380)에는 상기 다중관 스월형 버블발생기(250)가 연결하여 구성함으로써 전술한 바와 같이 1차 버블화된 세정미스트(M)의 미립자를 상기 다중관 스월형 버블발생기(250)에 의하여 한번 더 마이크로 버블화를 시킴으로써 세정수(W) 미립자 크기를 균일화시z킬 수 있기 때문에 세정수(W)에 함유된 산성파우더를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
이와 같이 기재된 내용의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관한 설명을 하였으나, 기재된 내용의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 기재된 내용의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 챔버본체 11: 탱크
12: 유입포트 13: 제1세정공간부
14: 배출포트 15: 제2세정공간부
16: 연결통로 17: 지지판
18: 폴링부재 19: 수직격벽
20: 세정수 순환펌프장치 30: 분사노즐
40: 버블&배수펌프장치 41: 개폐밸브
50: 배수트랩
60: 마이크로버블발생기 61: 제2의마이크로버블발생기
<제1실시예>
150: 다중벤츄리형 버블발생기
152: 버블발생본체 153: 원통관
154: 에어공급포트 155: 밴츄리캡
156: 오리피스관 157: 에어통과홀
158: 확장관부
<제2실시예>
250: 다중관 스월형 버블발생기
252: 버블발생본체 253: 원통관
254: 에어공급포트 254a: 노즐부
255: 세정수 공급포트 260: 밀폐캡
261: 마감캡 262: 관통조립홀
263: 제1중공관 264: 세정수 제1통로
265: 제2중공관 266: 세정수 제2통로
267: 버블토출구
<제3실시예>
350: 자기공진형 버블발생기
352: 버블발생본체 353: 원통관
354: 에어공급포트 356: 오리피스관
357: 에어통과홀 361: 마감캡
362: 세정수통과홀 363: 세정수 토출구
364: 지지관 365: 자력발생부재
370: 버블생성관 371: 에어통로
380: 버블배출포트
P: 세정수 공급관로 W: 세정수
M: 세정미스트 AP: 에어공급관

Claims (7)

  1. 하부에 세정수가 저장되는 탱크 상부에 위치되어 수용성 유해가스가 유입되는 유입포트와 연결되는 제1세정공간부와, 상기 제1세정공간부와 병렬로 배치되고 상기 탱크 상부에 위치되는 배출포트와 연결되는 제2세정공간부와, 상기 세정수 수면 쪽으로 수용성 유해가스를 안내하여 접촉되도록 상기 제1세정공간부 및 제2세정공간부 사이에 연결통로가 형성된 챔버본체;
    상기 챔버본체 외부에 설치되는 세정수 순환펌프장치에 의해 상기 탱크 내부의 세정수를 상기 수용성 유해가스의 유입 방향으로 분사하도록 상기 제1세정공간부에 설치되는 복수의 분사노즐;
    상기 챔버본체 외측에 설치되어 상기 탱크 내부의 세정수를 마이크로버블용 세정수로 재공급하기 위해 상기 제2세정공간부와 상기 탱크 내부와 배관으로 각각 연결되어 있고, 수용성 유해 가스 세정 과정에서 생성되어 상기 탱크에 저장되는 폐수를 선택적으로 배출하기 위한 개폐밸브를 가진 버블 & 배수펌프장치;
    상기 버블 & 배수펌프장치와 상기 탱크 사이 관로에 장착되고, 외부 공압장치의 에어가 공급되면서 생성되는 마이크로버블을 상기 탱크의 세정수 내부로 공급하여 상기 세정수 내에 포집된 산성파우더를 세정수 수면 쪽으로 부상시키는 마이크로버블발생기;
    상기 버블 & 배수펌프장치의 관로와 연결되고, 외부 공압장치에서 공급되는 에어에 의해 생성되는 세정미스트를 분사하여 상기 배출포트로 배기되는 잔여 유해가스를 제거하는 제2의 마이크로버블발생기;
    상기 세정수 수면 가까이 수집되는 산성파우더를 강제적 또는 자연적으로 배출시키기 위한 배수트랩;
    상기 제1세정공간부와 상기 제2세정공간부를 가로질러 각각 설치되는 다수의 통기공이 형성된 지지판; 및
    상기 지지판 상에 적층되어 유해가스 및 배기가스의 흐름을 지연시키도록 다수개가 적층되고, 상기 분사노즐을 통해 분사되는 세정수 및 제2의 마이크로버블발생기를 통해 분사되는 세정미스트에 의해 유해가스성분이 부착 제거되어 상기 탱크로 포집되도록 하는 폴링부재;를 포함하며,
    상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는,
    원통관 입구에 조립되어 상기 세정수 공급관로와 접속되고 일측 개구부를 폐쇄하는 마감캡을 가진 버블발생본체와,
    상기 마감캡 정중앙에 형성된 세정수통과홀에 일단부가 조립되고 폐쇄된 타단부에 복수의 세정수 토출구가 방사형으로 배열 형성된 지지관과,
    상기 지지관 외면에 상기 세정수 흐름 방향으로 배열되어 회전 자계에 의한 자기공진 현상에 의한 상기 세정수 입자를 미립화시키도록 N극,S극이 교번되게 배열된 다수의 링형 자력발생부재와,
    상기 세정수 토출구 반대쪽 위치에서 상기 버블발생본체에 대해 직각 방향으로 돌출 형성되고 상기 버블발생본체 내경보다 작은 내경을 가지며 외면에 복수의 에어통과홀이 형성된 오리피스관과,
    상기 오리피스관 외측으로 에어통로가 형성되게 조립되고 상기 오리피스관 외부면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트를 가진 버블생성관과,
    상기 오리피스관의 출구에 접속되는 버블배출포트를 포함하는 자기공진형 버블발생기로 이루어지고,
    상기 세정수는 지지관의 세정수 출구를 통해 상기 자력발생부재를 통과하여 회전 자계에 의해 미립화 된 후 오리피스관을 지나는 세정수와 상기 나선형태로 회전 이동하면서 상기 에어통과홀을 통과한 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는,
    상기 자기공진형 버블발생기 대신 다중 벤츄리형 버블발생기로 이루어지고,
    상기 다중 벤츄리형 버블발생기는
    원통관 외주면의 접선 방향으로 형성되는 에어공급포트를 통해 외부의 공압장치로부터 에어가 공급되어 상기 원통관 내주면을 따라 나선형태로 회전되어 이동하며, 양측의 입구와 출구에는 내주면 내경이 관 내부를 향하여 점차 작아지는 한 쌍의 벤츄리캡이 밀폐되게 조립된 버블발생본체와,
    상기 버블발생본체 내부에 길이 방향으로 설치되고, 내부에는 상기 세정수가 통과되며, 외면에 다수의 에어통과홀이 방사형으로 형성되어 있고, 입구와 출구에 상호 조립되어 복수의 확장관부를 형성하는 복수의 오리피스관을 포함하며,
    상기 나선형 기류를 형성하는 에어가 상기 에어통과홀을 통과하여 상기 오리피스관을 지나는 세정수와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로버블발생기 및 제2의 마이크로버블발생기는,
    상기 자기공진형 버블발생기 대신 다중관 스월형 버블발생기로 이루어지고,
    상기 다중관 스월형 버블발생기는
    원통관 외주면의 접선 방향으로 형성되는 세정수 공급포트를 통해 세정수가 공급되어 상기 원통관 내주면을 따라 나선 형태로 회전되어 이동하며, 일측의 밀폐캡에 에어공급포트가 구비되어 있고, 타측에는 정중앙에 관통조립홀이 형성된 마감캡이 기밀구조로 조립되어 있는 버블발생본체와,
    상기 버블발생본체 내측으로 조립되어 관 외면으로 세정수 제1통로를 형성하며, 일단부가 상기 에어공급포트의 내측면에 조립되어 폐쇄되고, 타단부는 상기 마감캡 쪽으로 개방된 제1중공관과,
    상기 제1중공관 내측으로 조립되어 관 외면으로 세정수 제2통로를 형성하며, 일단부가 상기 마감캡 외부로 돌출되게 상기 관통조립홀에 기밀 구조로 끼워지고 단부에 상기 에어공급포트 노즐부보다 작은 내경의 버블토출구가 형성되어 있고, 타단부는 상기 노즐부 일부가 내측으로 인입되게 조립되는 제2중공관으로 이루어지고,
    상기 세정수 공급포트를 통해 공급되는 세정수는 나선 형태로 상기 제1통로 및 제2통로를 지그재그 형태로 이동하다가 상기 제2중공관 내부를 통과하면서 상기 노즐부에서 분사되는 에어와 충돌되어 마이크로 버블을 생성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 자기공진형 버블발생기의 버블배출포트에는 상기 다중 벤츄리형 버블발생기가 연결되어 1차 버블화된 세정미스트의 미립자를 균일화시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 자기공진형 버블발생기의 버블배출포트에 상기 다중관 스월형 버블발생기가 연결되어 1차 버블화된 세정미스트의 미립자를 균일화시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 수용성 유해가스 세정 스크러버 시스템.
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