KR101618718B1 - 축열 연소산화장치 - Google Patents

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clean gas
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박효석
임완섭
홍시우
이현정
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주식회사 태종이엔씨
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    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
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Abstract

축열 연소산화장치가 개시된다. 본 발명에 따른 축열 연소산화장치는, 구획된 축열부재의 구역을 따라 순차적으로 순환하면서 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 통과하고, 청정가스가 축열부재를 통과하므로 인하여 축열부재가 축열하여 유해가스를 예열한다. 이때, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 흐르는 관로가 밸브유닛에 의하여 각각 개폐되므로, 연소실에서 배출되는 청정가스가 유해가스에 의하여 오염되지 않는 효과가 있을 수 있다. 그리고, 관로를 폐쇄하기 위한 개폐판의 회전 각도가 90°미만이므로, 일반적인 밸브의 회전각도에 비하여 회전 이동거리가 짧다. 그러므로, 관로를 신속하게 폐쇄할 수 있는 효과가 있을 수 있다. 그리고, 또한, 개폐판이 관로를 폐쇄할 경우, 개폐판의 양단부측이 관로의 내면에 지지되므로, 개폐판이 관성이 의하여 진동하는 것이 방지되는 효과가 있을 수 있다.

Description

축열 연소산화장치{REGENERATOR COMBUSTION AND OXIDIZATION APPARATUS}
본 발명은 배출되는 청정가스에 미연소 유해가스가 섞이는 것을 방지한 축열 연소산화장치에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물이란, 0.02psi 이상의 증기압을 갖거나 끓는점이 100℃ 미만인 탄화수소 화합물을 말하며, 대기중에서 질소화합물과 공존하면, 햇빛의 작용에 의하여 광화학 반응을 일으켜 오존 및 광화학 산화물을 생성시킨다. 휘발성 유기화합물은 환경을 오염시키는 물질일 뿐만 아니라, 호흡기관의 장애와 발암물질을 유발하는 인체에 유해한 물질이다.
이러한 이유로, 산업현장에서는 휘발성 유기화합물을 포함한 유해가스를 제거하기 위한 다양한 방법들을 사용하고 있다.
휘발성 유기화합물을 제거하는 방법에는 연소산화 방법과 촉매산화 방법 등이 있으며, 연소산화 방법은 약 800℃의 고온에서 휘발성 유기화합물을 직접 연소시켜 휘발성 유기화합물을 제거하고, 촉매산화 방법은 약 350℃의 온도에서 촉매를 이용하여 휘발성 유기화합물을 연소시켜 휘발성 유기화합물을 제거한다.
휘발성 유기화합물을 직접 연소하는 연소산화 방법의 경우, 휘발성 유기화합물이 고온에서 연소되므로, 배출되는 청정가스도 고온 상태이다. 그런데, 배출되는 청정가스의 폐열을 사용할 수 없으면 에너지가 낭비되므로, 청정가스의 폐열을 회수한 후 유입되는 휘발성 유기화합물을 예열하는 축열 연소산화장치가 많이 사용되고 있다.
한국공개특허공보 10-2003-0011036호에 개시된 종래의 축열 연소산화장치에 대하여 설명한다.
유해가스 유입구(31)로 유입된 유해가스는, 수평회전판(50)이 회전함에 따라, 하부고정판(42)의 유입공(a) → 유입관통부(51) → 상부고정판(41)의 유입공(a) → 분기관(43)으로 유입된 후, 축열재(21)를 통과하여 연소실(10)에서 연소되어 청정공기가 된다. 그리고, 유해가스의 연소에 의하여 생성된 청정공기는 축열재(21)를 통과하여 분기관(43) → 상부고정판(41)의 유입공(a) → 배출관통부(52) → 하부고정판(42)의 유입공(a) → 청정공기 배출공(b)을 통하여 배출덕트(32)로 배출된다.
상부고정판(41) 및 하부고정판(42)의 퍼지공(a)과 수평회전판(50)의 퍼지공(53)을 통하여 퍼지공기가 주입되는데, 퍼지공기는 축열재(21) 및 분기관(43)에 잔존할 수 있는 미연소 유해가스를 축열재(21)를 통하여 연소실(10)로 이송시킨다.
그리하여, 구획된 축열재(21)의 일측 부위를 따라 순차적으로 유해가스가 유입되고, 구획된 축열재(21)의 타측 부위를 따라 순차적으로 청정공기가 배출되므로, 축열재(21)는 청정공기의 폐열을 흡수하여 축열을 하게되고, 축열재(21)가 흡수한 열로 인하여 유해가스는 예열되어 연소실(10)로 유입되는 것이다.
종래의 축열 연소산화장치는 수평회전판(50)이 원활하게 회전할 수 있도록, 수평회전판(50)의 외주면과 하우징(30)의 내주면 사이에 간격이 존재한다. 이로 인해, 하부고정판(42)과 수평회전판(50) 사이와 수평회전판(50)의 외주면과 하우징(30)의 내주면 사이와 상부고정판(41)과 수평회전판(50) 사이가 상호 연통될 수 있으므로, 배출되는 청정공기에 미연소 유해가스가 섞여서 배출될 우려가 있다. 따라서, 제품의 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 축열 연소산화장치를 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 흐르는 관로를 밸브유닛을 이용하여 각각 개폐함으로써, 연소실에서 배출되는 청정가스가 유해가스에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있는 축열 연소산화장치를 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 밸브유닛이 관로를 신속하게 폐쇄할 수 있는 축열 연소산화장치를 제공하는 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 축열 연소산화장치는, 내부 일측에 유해가스가 유입되어 연소되는 연소실이 형성된 본체; 상기 연소실의 타측인 상기 본체의 내부 타측 부위에 설치되고, 복수개의 구역으로 구획되며, 복수개의 상기 구역 중 하나 이상의 상기 구역을 유해가스가 통과하여 상기 연소실로 유입되고, 복수개의 상기 구역 중 유해가스가 통과하지 않는 하나 이상의 상기 구역을 상기 연소실에서 유해가스가 연소됨으로 인하여 생성되는 청정가스가 통과하여 배출되며, 유해가스 및 청정가스가 통과하지 않는 하나의 상기 구역을 퍼지가스가 통과하여 유해가스와 함께 상기 연소실로 유입되는 축열부재; 상기 구역의 수와 각각 대응되게 마련되어 일단부가 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 유해가스 유입관, 일단부가 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 청정가스 배출관 및 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 퍼지가스 공급관을 포함하는 사각 형상의 관로; 양단부측이 상기 관로에 지지되어 회전가능하게 설치되며 상기 관로의 길이방향과 수직을 이루는 지지축, 상기 관로의 내부에 위치된 상기 지지축에 설치되며 상기 지지축과 함께 회전하면서 상기 관로를 개폐하는 사각 형상의 개폐판을 가지는 밸브유닛을 포함하며, 상기 관로의 길이방향을 제1방향, 상기 지지축이 향하는 방향을 제2방향, 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직을 이루는 방향을 제3방향이라 할 때, 상기 제2방향을 향하는 상기 개폐판의 양면은 상기 제2방향을 향하는 상기 관로의 내면과 접촉하고, 상기 제1방향을 향하는 상기 개폐판의 양단부측은 상기 제1방향과 상기 제3방향 사이의 상기 관로의 내면에 접촉되어 상기 관로를 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 축열 연소산화장치는, 구획된 축열부재의 구역을 따라 순차적으로 순환하면서 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 통과하고, 청정가스가 축열부재를 통과하므로 인하여 축열부재가 축열하여 유해가스를 예열한다. 이때, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 흐르는 관로가 밸브유닛에 의하여 각각 개폐되므로, 연소실에서 배출되는 청정가스가 유해가스에 의하여 오염되지 않는 효과가 있을 수 있다.
그리고, 관로를 폐쇄하기 위한 개폐판의 회전 각도가 90°미만이므로, 일반적인 밸브의 회전각도에 비하여 회전 이동거리가 짧다. 그러므로, 관로를 신속하게 폐쇄할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
또한, 개폐판이 관로를 폐쇄할 경우, 개폐판의 양단부측이 관로의 내면에 지지되므로, 개폐판이 관성이 의하여 진동하는 것이 방지되는 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치의 사시도.
도 2는 도 1의 일부 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 하부본체의 개략 단면도.
도 4a는 도 3의 "A-A"선 단면도.
도 4b는 도 4a의 "B-B"선 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 축열부재의 개략 평면도.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 제1탱크 및 제2탱크의 일부 절개 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 축열 연소산화장치의 축열부재의 평면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 축열 연소산화장치의 축열부재의 평면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제4실시예 및 제5실시예에 따른 축열 연소산화장치의 단면도.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 축열 연소산화장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 본체의 개략 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치는 내부에 공간이 형성된 본체(110)를 포함할 수 있다. 본체(110)의 내부 상측 부위는 휘발성 유기화합물 등과 같은 유해가스가 유입되어 연소되는 연소실(111a)로 형성될 수 있고, 내부 하측 부위는 후술할 축열부재(120)가 설치되는 축열실로 형성될 수 있다.
본체(110)는 상호 결합된 상부본체(111)와 하부본체(115)로 마련될 수 있으며, 상부본체(111)의 내부가 연소실(111a)로 형성되고 하부본체(115)의 내부가 상기 축열실로 형성될 수 있다.
상기 축열실의 내부에는 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 통과하는 세라믹재로 형성된 축열부재(120)가 설치될 수 있다. 축열부재(120)는 자신의 중심을 기준으로 방사상으로 (2n-1)개(n은 2 이상의 자연수)의 구역으로 구획될 수 있다.
축열부재(120)가 (2n-1)개의 구역으로 구획될 때, 유해가스는 (n-1)개의 구역을 통과할 수 있다. 그리고, 유해가스의 연소에 의하여 연소실(111a)에 생성되는 청정가스는 유해가스가 통과하는 구역의 수와 동일한 (n-1)개의 구역을 통과할 수 있으며, 퍼지가스는 하나의 구역을 통과할 수 있다.
유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 축열부재(120)를 통과할 수 있도록, 축열부재(120)는 상하면이 개방된 사각통 형상의 중공체(中空體)인 복수의 단위 축열부재(120a)에 의하여 형성될 수 있다. 즉, 복수의 단위 축열부재(120a)가 행과 열을 이루면서 배치되고, 행과 열을 이루면서 배치된 복수의 단위 축열부재(120a)가 적층되어 축열부재(120)가 형성될 수 있다.
단위 축열부재(120a)의 내부를 가스가 통과하므로, 단위 축열부재(120a)의 내부가 기공이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치는 n=3인 다섯 개의 구역(121, 122, 123, 124, 125)으로 축열부재(120)가 구획된 것을 예로 들어 보이고 있다.
축열부재(120)가 다섯 개의 구역(121, 122, 123, 124, 125)으로 구획될 수 있도록, 상부본체(115)의 내면 및 상면에는 격벽(117)이 접촉 설치될 수 있다. 격벽(117)에 의하여 구획 형성된 공간에 단위 축열부재(120a)가 행과 열을 이루면서 배치되므로, 격벽(117)에 의하여 구획 형성된 공간이 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)이 되는 것이다.
축열부재(120)의 하면은 메쉬 구조의 지지판(미도시)에 지지되어 하부본체(115)의 하면과 이격 설치될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열부재는 다섯 개의 구역(121, 122, 123, 124, 125)으로 구획되므로, n=3이다. 따라서, 유해가스는 두 개의 구역을 통과할 수 있고, 청정가스는 유해가스가 통과하지 않는 두 개의 구역을 통과할 수 있으며, 퍼지가스는 유해가스 및 청정가스가 통과하지 않는 하나의 구역을 통과할 수 있다.
이때, 유해가스가 통과하는 구역과 청정가스가 통과하는 구역은 축열부재(120)의 중심을 기준으로 대략 대칭을 이루는 것이 바람직하다. 그리고, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스는 각각 축열부재(120)의 구역을 하나씩 순차적으로 이동하면서 통과할 수 있다. 즉, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스는 각각 축열부재(120)의 구역을 순환하면서 통과할 수 있고, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스의 순환방향은 동일한 것이 바람직하다.
축열부재(120)에 대해서는 후술한다.
본체(110)의 외부 하측에는 제1탱크(141)가 설치될 수 있고, 제1탱크(141)의 내부에는 제2탱크(143)(도 6a 참조)가 제1탱크(141)와 구획되어 설치될 수 있다. 즉, 산업현장에서 발생하는 유해가스는 제1탱크(141)에 수용 저장될 수 있고, 유해가스의 연소에 의하여 생성된 연소실(111a)의 청정가스는 제2탱크(143)에 수용 저장될 수 있다. 유해가스 및 청정가스는 제1탱크(141) 및 제2탱크(143)에 각각 저장되므로, 혼합되지 않는다.
본체(110)의 외측에는 유해가스 및 퍼지가스를 연소실(111a)로 유입하고, 연소실(111a)의 청정가스를 외부로 배출하기 위한 관로(管路)(150)가 설치될 수 있고, 관로(150)는 유해가스 유입관(151), 청정가스 배출관(154) 및 퍼지가스 공급관(157)을 포함할 수 있다.
유해가스 유입관(151)은 본체(110)와 제1탱크(141) 사이에 복수개 설치될 수 있으며, 제1탱크(141)에 저장된 유해가스를, 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)을 통하여, 연소실(111a)로 각각 유입할 수 있다. 유해가스 유입관(151)의 상단부측은 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)측과 대응되게 각각 연통될 수 있고, 하단부는 제1탱크(141)와 연통될 수 있다. 유해가스 유입관(151)의 수는 축열부재(120)의 구획된 구역(121, 122, 123, 124,125)의 수와 대응되게 마련될 수 있다.
청정가스 배출관(154)은 본체(110)와 제2탱크(143) 사이에 복수개 설치될 수 있으며, 연소실(111a)의 청정가스를, 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)을 통하여, 제2탱크(143)(도 6a 참조)로 각각 배출시킬 수 있다. 청정가스 배출관(154)의 상단부측은 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)측과 각각 대응되게 연통될 수 있고, 하단부는 제2탱크(143)와 연통될 수 있다. 청정가스 배출관(154)의 수는 축열부재(120)의 구획된 구역(121, 122, 123, 124, 125)의 수와 대응되게 마련될 수 있다.
유해가스 유입관(151) 및 청정가스 배출관(154)은 각각 축열부재(120)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다.
본체(110)의 외부 하면측에는 퍼지가스를 수용 저장하는 링형상의 제3탱크(145)가 유해가스 유입관(151) 및 청정가스 배출관(154)을 에워싸는 형태로 설치될 수 있다.
퍼지가스 공급관(157)은 제3탱크(145)의 내측에 복수개 설치될 수 있으며, 일측은 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)과 각각 대응되게 연통되고 타측은 제3탱크(145)와 연통되어, 제3탱크(145)의 퍼지가스를, 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)을 통하여, 연소실(111a)로 유입할 수 있다. 퍼지가스 공급관(157)의 수는 축열부재(120)의 구획된 구역(121, 122, 123, 124, 125)의 수와 대응되게 마련될 수 있다.
본체(110)의 하부본체(115)의 하면에는 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)과 각각 연통되는 연통덕트(119)가 각각 설치될 수 있다. 각 연통덕트(119)에는 축열부재(120)의 각 구역(121, 122, 123, 124, 125)과 대응되는 유해가스 유입관(151)의 상단부가 각각 연통될 수 있고, 청정가스 배출관(154)의 상단부가 각각 연통될 수 있으며, 퍼지가스 공급관(157)의 일단부가 연통될 수 있다.
유해가스 유입관(151), 청정가스 배출관(154) 및 퍼지가스 공급관(157)을 포함하는 관로(150)는 밸브유닛(160)이 설치될 수 있다.
각각의 밸브유닛(160)은 복수의 유해가스 유입관(151)에 각각 설치되어 유해가스 유입관(151)을 각각 독립적으로 개폐할 수 있고, 복수의 청정가스 배출관(154)에 각각 설치되어 청정가스 배출관(154)을 각각 독립적으로 개폐할 수 있으며, 복수의 퍼지가스 공급관(157)에 각각 설치되어 퍼지가스 공급관(157)을 각각 독립적으로 개폐할 수 있다. 따라서, 유해가스, 청정가스 및 퍼지가스는 밸브유닛(160)에 의하여 연소실(111a)로 유입되거나, 연소실(111a)에서 배출된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치는 구획된 축열부재(120)의 구역(121, 122, 123, 124, 125)을 따라 순차적으로 순환하면서 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 통과하고, 청정가스가 축열부재를 통과하므로 인하여 축열부재(120)가 축열하여 유해가스를 예열한다. 그리고, 유해가스, 퍼지가스 및 청정가스가 각각 흐르는 관로(150)가 밸브유닛(160)에 의하여 각각 개폐되므로, 연소실(111a)에서 배출되는 청정가스가 유해가스에 의하여 오염되지 않는다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치는, 밸브유닛(160)을 이용하여, 관로(150)를 신속하게 폐쇄할 수 있도록 구성된다. 밸브유닛(160)에 대하여 도 1 내지 도 4b 참조하여 설명한다. 도 4a는 도 3의 "A-A"선 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 "B-B"선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 관로(150)는 단면(斷面) 형상이 사각 형상으로 형성될 수 있고, 밸브유닛(160)은 구동축(미도시)을 가지는 모터(161), 지지축(163) 및 개폐판(165)을 포함할 수 있다.
모터(161)는 유해가스 유입관(151)을 포함한 관로(150)의 측면에 각각 설치될 수 있고, 지지축(163)은 관로(150)에 양단부측이 각각 지지되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 지지축(163)은 모터(161)의 구동에 의하여 상기 구동축이 정역회전하면 정역회전할 수 있다.
개폐판(165)은 사각 형상으로 형성될 수 있고, 유해가스 유입관(151)을 포함한 관로(150)의 내부에 위치된 지지축(163)의 부위에 각각 지지 설치될 수 있다. 그리하여, 개폐판(165)은 지지축(163)과 함께 회전하면서 관로(150)를 개폐할 수 있다.
관로(150)의 길이방향을 제1방향(d1―d1), 제1방향(d1―d1)과 수직을 이루며 지지축(163)의 길이방향과 평행을 이루는 방향을 제2방향(d2―d2), 제1방향(d1―d1) 및 제2방향(d2―d2)과 수직을 이루는 방향을 제3방향(d3―d3)이라 할 때, 제2방향(d2―d2)을 향하는 개폐판(165)의 양면은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제2방향(d2―d2)을 향하는 관로(150)의 내면과 접촉하여 실링될 수 있다. 이때, 제2방향(d2―d2)을 향하는 개폐판(165)의 양면과 제2방향(d2―d2)을 향하는 관로(150)의 내면 사이에는 개폐판(165)의 원활한 회전 및 개폐판(165)과 관로(150) 사이가 안정되게 실링될 수 있도록 지지하는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
그리고, 제1방향(d1―d1)을 향하는 개폐판(165)의 양단부측은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1방향(d1―d1)과 제3방향(d3―d3) 사이의 관로(150)의 내면에 접촉되어 관로(150)를 폐쇄할 수 있다. 이를 위하여, 제1방향(d1―d1)을 향하는 개폐판(165)의 길이는 제3방향(d3―d3)을 향하는 관로(150)의 내면 사이의 폭 보다 길게 형성될 수 있다. 이때, 제3방향(d3―d3)을 향하는 관로(150)의 내면에는 제1방향(d1―d1)을 향하는 개폐판(165)의 양단부측이 안치되는 안치홈(150a)이 형성될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치는 관로(150)를 폐쇄하기 위한 개폐판(165)의 회전 각도가 90°미만이므로, 일반적인 밸브의 회전각도에 비하여 회전이동거리가 짧다. 그러므로, 관로(150)를 신속하게 폐쇄할 수 있다.
그리고, 개폐판(165)의 제1방향(d1―d1)을 향하는 양단부측이 안치홈(150a)에 접촉 지지되므로, 개폐판(165)이 급속하게 관로(150)를 폐쇄시키는 방향으로 회전하였을 때, 개폐판(165)이 관성이 의하여 진동하는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 축열 연소산화장치의 축열부재(120)에 대하여 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 2에 도시된 축열부재의 개략 평면도이다.
이하에서는, 유해가스, 청정가스 및 퍼지가스가, 축열부재(120)의 중심을 기준으로, 시계방향인 정방향으로 순환하면서 축열부재(120)의 구역(121, 122, 123, 124, 125)을 각각 순차적으로 통과하는 것을 예로 들어 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 축열부재(120)가 다섯 개의 구역(121, 122, 123, 124, 125)으로 구획되어 있으므로, n=3이다. 따라서, 유해가스 및 청정가스는 각각 두 개의 구역을 통과하며, 대략 대칭되는 구역을 각각 통과하는 것이 바람직하다.
축열부재(120)의 동작을 설명한다.
모든 밸브유닛(160)이 폐쇄된 상태를 최초의 상태라 가정한다. 최초의 상태에서, 유해가스 및 청정가스가 구역(121, 222) 및 구역(123, 124)을 각각 통과할 수 있도록, 유해가스 유입관(151)의 밸브유닛(160aa, 160ab) 및 청정가스 배출관(154)의 밸브유닛(160bc, 160bd)를 각각 개방한다. 그러면, 유해가스는 구역(121, 122)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 연소실(111a)로 유입된 유해가스는 연소실(111a)의 일측면과 상면 및 타측면을 따라 이동하면서 연소되어 청정가스가 된 후, 구역(123, 124)을 통과하여 배출된다. 이때, 청정가스가 통과한 축열부재(220)의 구역(123, 124)은 청정가스와 열교환하여 축열을 하게 된다.
이러한 상태에서, 구역(125)의 퍼지가스 공급관(157)의 밸브유닛(160ce)이 개방되면, 구역(125)에 잔존하는 유해가스가 퍼지가스와 함께 연소실(111a)로 유입되므로, 구역(125)은 청정한 상태가 된다. 즉, 퍼지가스는 유해가스가 통과하는 최후단의 구역(121)과 청정가스가 통과하는 최선단의 구역(124) 사이에 위치된 구역(125)을 통하여 연소실(111a)로 공급될 수 있다.
퍼지가스는 청정공기일 수 있다.
구역(125)이 청정한 상태가 되면, 순차적으로 청정가스 배출관(154)의 밸브유닛(160be) 및 밸브유닛(160bc)은 각각 개방 및 폐쇄되고, 유해가스 유입관(151)의 밸브유닛(160ac) 및 밸브유닛(160aa)은 각각 개방 및 폐쇄된다. 그러면, 유해가스는 구역(122, 123)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 청정가스는 구역(124, 115)을 통과하여 배출된다. 구역(125)은 퍼지가스에 의하여 청정한 상태이므로, 구역(125)을 통하여 배출되는 청정가스에는 유해가스가 섞이지 않게 되는 것이다.
그 후, 퍼지가스 공급관(157)의 밸브유닛(160ca)이 개방되고 밸브유닛(160ce)이 폐쇄된 후, 순차적으로, 청정가스 배출관(154)의 밸브유닛(160ba) 및 밸브유닛(160bd)은 개방 및 폐쇄되고, 유해가스 유입관(151)의 밸브유닛(160ad) 및 밸브유닛(160ab)는 개방 및 폐쇄된다. 그러면, 유해가스는 구역(123, 124)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 청정가스는 구역(115, 121)을 통과하여 배출된다. 구역(121)은 퍼지가스에 의하여 청정한 상태이므로, 구역(121)을 통하여 배출되는 청정가스에는 유해가스가 섞이지 않게 되는 것이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 제1탱크 및 제2탱크의 일부 절개 사시도로서, 이를 설명한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 제1탱크(141)의 내부에 제2탱크(143)가 구획 설치되고, 제1탱크(141)와 제2탱크(143)는 동심을 이룰 수 있다. 이때에는, 축열부재(120)(도 2 참조)의 중심을 기준으로, 유해가스 유입관(151)이 청정가스 배출관(154)의 외측에 위치될 수 있다.
유입된 유해가스는 고온에서 연소된 후, 청정가스가 된다. 그러므로, 유입된 유해가스의 체적에 비하여 배출되는 청정가스의 체적은 더 증대된다. 그러면, 청정가스 배출관(154)의 직경을 유해가스 유입관(151)의 직경 보다 더 크게 형성하여야 청정가스가 용이하게 배출될 수 있다.
이러한 이유로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2탱크(143)의 내부에 제1탱크(141)가 구획 설치되고, 제2탱크(143)와 제1탱크(141)는 동심을 이룰 수 있다. 이때에는, 축열부재(120)(도 2 참조)의 중심을 기준으로, 청정가스 배출관(154)이 유해가스 유입관(151)의 외측에 위치될 수 있다.
그러면, 축열부재(120)의 중심과 인접한 부위보다 축열부재(120)의 테두리부측과 인접한 부위의 공간이 더 넓으므로, 설치공간의 제약 없이 청정가스 배출관(154)의 직경을 크게 형성할 수 있다.
제2실시예
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 축열 연소산화장치의 축열부재의 개략 평면도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 축열부재(220)는 n=3인 다섯 개의 구역(221, 222, 223, 224, 225)으로 구획될 수 있고, 본체(110)의 하부본체(115)(도 2 참조)의 측면과 대향하는 축열부재(220)의 외면은 축열부재(220)의 구획된 수와 대응되는 오각형으로 형성될 수 있다. 이때, 하부본체(115)의 측면도 축열부재(220)의 외면과 대응되는 오각형으로 형성될 수 있다.
그러면, 축열부재(220)의 각 구역(221, 222, 223, 224, 225)의 외면인 테두리면은 직선으로 형성되므로, 부채꼴 형상으로 형성된 일반적인 축열부재에 비하여, 단위 축열부재(220a)와 하부본체(115)의 측면 사이에 형성되는 사장되는 공간이 감소된다. 그러므로, 축열부재(220)의 각 구역(221, 222, 223, 224, 225)에 단위 축열부재(220a)를 집약하여 배치할 수 있으므로, 축열부재(220)의 축열효율이 향상될 수 있다.
제3실시예
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 축열 연소산화장치의 축열부재의 개략 단면도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 축열부재(320)는 자신의 중심을 기준으로 방사상으로 2n개(n은 2 이상의 자연수)의 구역으로 구획될 수 있다. 축열부재(320)가 2n개의 구역으로 구획될 때, 유해가스는 (n-1)개의 구역을 통과할 수 있다. 그리고, 유해가스의 연소에 의하여 연소실(111a)(도 3 참조)에 생성되는 청정가스는 유해가스가 통과하는 구역의 수와 동일한 (n-1)개의 구역을 통과할 수 있으며, 퍼지가스는 하나의 구역을 통과할 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 축열 연소산화장치는 n=2인 네 개의 구역(321, 322, 323, 324)으로 축열부재(320)가 구획된 것을 보이고 있다. 따라서, 유해가스는 하나의 구역을 통과할 수 있고, 청정가스는 유해가스가 통과하지 않는 하나의 구역을 통과할 수 있으며, 퍼지가스는 유해가스 및 청정가스가 통과하지 않는 어느 하나의 구역을 통과할 수 있다.
동작에 대하여 설명한다.
모든 밸브유닛(360)이 폐쇄된 상태를 최초의 상태라 가정한다. 최초의 상태에서, 유해가스 및 청정가스가 구역(321) 및 구역(323)을 각각 통과할 수 있도록, 유해가스 유입관(351)의 밸브유닛(360aa) 및 청정가스 배출관(354)의 밸브유닛(360bc)을 각각 개방한다. 그러면, 유해가스는 구역(321)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 연소실(111a)로 유입된 유해가스는 연소실(111a)의 일측면과 상면 및 타측면을 따라 이동하면서 연소되어 청정가스가 되며, 청정가스는 구역(323)을 통과하여 배출된다. 이때, 청정가스가 통과한 축열부재(320)의 구역(323)은 청정가스와 열교환하여 축열을 하게 된다.
이러한 상태에서, 유해가스가 통과하는 최후단의 구역(321)과 청정가스가 통과하는 최선단의 구역(323) 사이에 위치된 구역(324)의 퍼지가스 공급관(357)의 밸브유닛(360cd)을 개방하여 퍼지가스를 공급하면, 구역(324)에 잔존하는 유해가스가 퍼지가스와 함께 연소실(111a)로 유입되므로, 구역(324)은 청정한 상태가 된다.
구역(324)이 청정한 상태가 되면, 순차적으로 청정가스 배출관(354)의 밸브유닛(360bd)은 개방되고 밸브유닛(360bc)은 폐쇄되며, 유해가스 유입관(351)의 밸브유닛(360ab)은 개방되고 밸브유닛(360aa)은 폐쇄된다. 그러면, 유해가스는 구역(322)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 청정가스는 구역(324)을 통과하여 배출된다. 구역(324)은 퍼지가스에 의하여 청정한 상태이므로, 구역(324)을 통하여 배출되는 청정가스에는 유해가스가 섞이지 않게 되는 것이다.
그 후, 퍼지가스 공급관(357)의 밸브유닛(360ca)이 개방되고 밸브유닛(360cd)이 폐쇄된 후, 순차적으로, 청정가스 배출관(354)의 밸브유닛(360ba)은 개방되고 밸브유닛(360bd)은 폐쇄되며, 유해가스 유입관(351)의 밸브유닛(360ac)은 개방되고 밸브유닛(360ab)은 폐쇄된다. 그러면, 유해가스는 구역(323)을 통과하여 연소실(111a)로 유입되고, 청정가스는 청정한 구역(321)을 통과하여 배출된다.
축열부재(320)가 2n(n은 2 이상의 자연수)개의 구역으로 구획된 경우에도, 본체(110)의 하부본체(115)(도 2 참조)의 측면과 대향하는 축열부재(320)의 외면은 축열부재(320)의 구획된 구역 수와 대응되는 2n각형으로 형성될 수 있다. 그리고, 하부본체(115)의 측면도 축열부재(320)의 외면과 대응되는 2n각형으로 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제4실시예 및 제5실시예에 따른 축열 연소산화장치의 단면도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
제4실시예
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 축열 연소산화장치의 연소실(411a)에는 연소실(411a)로 유입된 유해가스를 연소하기 위한 열원(熱源)으로 작용하는 발열체(430)가 설치될 수 있다. 그러면, 발열체(430)가 발열하여도 가스가 발생되지 않으므로, 청정가스가 오염되지 않는다.
연소실(411a)의 전체 부위에 걸쳐서 연소 온도가 균일할 수 있도록, 발열체(430)는 바 형상으로 형성되어 축열부재(420)의 중심으로 기준으로 복수개가 방사상으로 설치될 수 있다. 이때, 발열체(530)는 비금속재인 이규화몰리브덴으로 형성되거나, 금속재인 몰리브덴, 텅스텐 및 백금 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
제5실시예
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 축열 연소산화장치는 본체(510)의 하측 부위에 연소실(511a)이 형성되고, 연소실(511a)의 상측에 축열재(520)가 설치될 수 있다.
그러면, 유해가스의 연소시 청정가스와 함께 발생하여 낙하하는 분진에 의하여 축열부재(520)의 기공이 막히는 것이 방지되므로, 유해가스 처리효율 및 열회수효율이 향상될 수 있다. 그리고, 축열부재(520)를 유지보수하기 위한 작업 주기가 길어지므로 경제적일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 본체
111a: 연소실
120: 축열부재
150: 관로
160: 밸브유닛
161: 모터
163: 회전축
165: 개폐판

Claims (9)

  1. 내부 일측에 유해가스가 유입되어 연소되는 연소실이 형성된 본체;
    상기 연소실의 타측인 상기 본체의 내부 타측 부위에 설치되고, 복수개의 구역으로 구획되며, 복수개의 상기 구역 중 하나 이상의 상기 구역을 유해가스가 통과하여 상기 연소실로 유입되고, 복수개의 상기 구역 중 유해가스가 통과하지 않는 하나 이상의 상기 구역을 상기 연소실에서 유해가스가 연소됨으로 인하여 생성되는 청정가스가 통과하여 배출되며, 유해가스 및 청정가스가 통과하지 않는 하나의 상기 구역을 퍼지가스가 통과하여 유해가스와 함께 상기 연소실로 유입되는 축열부재;
    상기 구역의 수와 각각 대응되게 마련되어 일단부가 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 유해가스 유입관, 일단부가 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 청정가스 배출관 및 상기 구역측과 각각 연통된 복수의 퍼지가스 공급관을 포함하는 사각 형상의 관로;
    양단부측이 상기 관로에 지지되어 회전가능하게 설치되며 상기 관로의 길이방향과 수직을 이루는 지지축, 상기 관로의 내부에 위치된 상기 지지축에 설치되며 상기 지지축과 함께 회전하면서 상기 관로를 개폐하는 사각 형상의 개폐판을 가지는 밸브유닛을 포함하며,
    상기 본체의 하측에는 외부에서 유입되는 유해가스 및 상기 연소실에서 배출되는 청정가스가 각각 저장되는 제1탱크 및 제2탱크가 각각 설치되고,
    상기 본체에는 상기 유해가스 유입관 및 상기 청정가스 배출관을 에워싸는 형태로 퍼지가스가 저장되는 링형상의 제3탱크가 설치되며,
    상기 본체에는 상기 축열부재의 상기 구역과 각각 연통되는 연통덕트가 각각 설치되고,
    각각의 상기 유해가스 유입관의 일단부 및 타단부는 대응되는 상기 연통덕트 및 상기 제1탱크와 각각 연통되고,
    각각의 상기 청정가스 배출관의 일단부 및 타단부는 대응되는 상기 연통덕트 및 상기 제2탱크와 각각 연통되며,
    각각의 상기 퍼지가스 공급관의 일단부 및 타단부는 대응되는 상기 연통덕트 및 상기 제3탱크와 각각 연통된 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관로의 길이방향을 제1방향, 상기 지지축이 향하는 방향을 제2방향, 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직을 이루는 방향을 제3방향이라 할 때,
    상기 제2방향을 향하는 상기 개폐판의 양면은 상기 제2방향을 향하는 상기 관로의 내면과 접촉하고,
    상기 제1방향을 향하는 상기 개폐판의 양단부측은 상기 제1방향과 상기 제3방향 사이의 상기 관로의 내면에 접촉되어 상기 관로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1방향을 향하는 상기 개폐판의 길이는 상기 제3방향을 향하는 상기 관로의 내면 사이의 폭 보다 긴 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3방향을 향하는 상기 관로의 내면에는 상기 제1방향을 향하는 상기 개폐판의 양단부측이 안치되는 안치홈이 형성된 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  5. 제1항에 있어서,
    유해가스, 퍼지가스 및 청정가스는 각각 상기 구역을 하나씩 순차적으로 이동하면서 통과하여 상기 구역을 순환하고,
    유해가스, 퍼지가스 및 청정가스의 순환방향은 동일하며,
    상기 구역의 수는 2n개(n은 2 이상의 자연수)이고,
    유해가스 및 청정가스가 통과하는 상기 구역의 수는 각각 (n-1)개인 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  6. 제1항에 있어서,
    유해가스, 퍼지가스 및 청정가스는 각각 상기 구역을 하나씩 순차적으로 이동하면서 통과하여 상기 구역을 순환하고,
    유해가스, 퍼지가스 및 청정가스의 순환방향은 동일하며,
    상기 구역의 수는 (2n-1)개(n은 2 이상의 자연수)이고,
    유해가스 및 청정가스가 통과하는 상기 구역의 수는 각각 (n-1)개인 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2탱크의 내부에 상기 제1탱크가 구획 설치된 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1탱크의 내부에 상기 제2탱크가 구획 설치된 것을 특징으로 하는 축열 연소산화장치.
  9. 삭제
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