KR101637901B1 - 활성탄 흡착장치 - Google Patents

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전용우
박서현
신명섭
김현정
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한국산업기술시험원
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • C01B31/087—

Abstract

본 발명은 활성탄 흡착장치에 관한 것으로서, 산업현장 등에서 발생되는 오염물질인 휘발성 유기화합물을 처리하기 위해 사용되는 활성탄을 재생하여 사용할 수 있는 활성탄 흡착장치에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 내부에 가스 유동공간을 구비하는 하우징부; 상기 하우징부의 일단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 내부로 유입되는 유입구; 상기 하우징부의 타단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 외부로 유출되는 유출구; 상기 하우징부 내부에서 상기 유입구와 상기 유출구의 사이에 구비되고, 활성탄이 충진되어 있는 흡착부; 및 상기 활성탄에서 상기 가스로부터 흡착된 유해물질을 탈착시키기 위하여 열전달 방식으로 상기 흡착부의 온도를 상승시키도록 구성되는 활성탄재생부;를 포함하는 활성탄 흡착장치에 관한 것이다.

Description

활성탄 흡착장치{ACTIVATED CARBON ABSORBING APPARATUS}
본 발명은 활성탄 흡착장치에 관한 것으로서, 산업현장 등에서 발생되는 오염물질인 휘발성 유기화합물을 처리하기 위해 사용되는 활성탄을 재생하여 사용할 수 있는 활성탄 흡착장치에 관한 것이다.
일반적으로 흡착탑은 공기로부터 질소를 흡착/분리하여 산소를 발생시키는 산소 발생장치, PSA(pressure swing adsorption) 방식에 의해 가스를 분리시키는 장치, 또는 폐가스 중의 여러 가지 유해 가스를 흡착 제거하는 폐가스 정화장치 등에 적용되어 처리가스를 흡착하는 용도로 사용된다.
현재, 다양한 종류의 흡착탑이 개발되어 사용되고 있다. 이하에서 설명할 흡착탑은, 페인트 도장 부스 등과 같은 유기용제 사용시설로부터 발생하는 유해한 휘발성유기화합물(VOCs)을 흡착하기 위하여 부스 말단에 설치된 것으로, 흡착 기능을 제공하는 활성탄(ACTIVATED CARBON)은 본체에 설치된 와이어 메쉬로 이루어진 수납부 내로 삽입된 후 일정 시간 경과 후 교체하는 방식이 주로 사용되고 있다.
이에 대해 좀 더 부연하면, 활성탄은 흡착탑의 탑 도어(top door)를 열고 와이어 메쉬(wire mesh)로 틀이 짜여진 수납틀에 투입되는 것이 일반적이다. 수납틀의 형상은 용량에 따라 다양하게 제작될 수 있으나, 일반적으로 와이어 메쉬로 이루어진 수납틀의 폭은 50cm 정도, 길이는 1~2m 정도이고, 높이는 2-3m 정도가 되도록 형성되고 있다. 이러한 수납틀에 활성탄을 투입하는 경우에는 적어도 두 명 이상의 작업자가 흡착탑 상부로 올라가 탑 도어를 열고 활성탄을 투입하게 되는데, 이러한 작업은 불편할 뿐만 아니라 인건비 부담도 증가하게 된다. 또한, 이러한 방식으로 활성탄을 투입하면 사용 중 와이어 메쉬가 찢어지기도 하고 유해시설로부터 유입되는 유해한 이물질이 와이어 메쉬에 증착되기도 한다. 또한 활성탄을 투입하다보면 활성탄이 떨어지면서 파손되어 비산되기도 한다.
이 때문에 클린(clean) 작업이 필요하나 와이어 메쉬로 이루어진 수납틀은 고정되어 있고, 그 사이의 공기 통로는 너무 비좁기 때문에 작업자가 들어가서 청소하는 등의 클린 작업을 실시하기는 곤란하다. 이러한 이유로 인해 그대로 방치하거나 클린 작업이 지연되는 것이 통상적인데, 이 경우, 와이어 메쉬에 이물질이 증착되고 활성탄이 비산됨으로써 흡착 효율이 떨어질 수밖에 없다. 또한 활성탄 사용에 한계가 이르러 활성탄을 교체하고자 할 경우에는 흡착탑 본체 아래에 형성되어 있는 바텀도어(bottom door)를 열고 활성탄을 밖으로 배출시켜야 하나 종래의 흡착탑 구조에 의하면 작업자가 밑으로 들어가 작업하기에 비좁은 공간이기 때문에 작업이 어려운 문제점이 있다. 한편 이러한 특성을 가진 활성탄은 휘발성유기화합물이 지속적으로 흡착되어 활성탄이 포화상태가 되면, 그 고유의 흡착능력을 상실할 수 밖에 없으므로 흡착장치의 활성탄이 모두 포화상태가 되면 새로운 활성탄으로 교체해 주어야 되는데, 활성탄의 교체에 따른 비용부담이 비교적 크기 때문에 가급적 활성탄에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 활성탄을 재생시키는 것이 바람직하다.
이러한 활성탄을 재생하기 위한 기술의 예로서 대한민국 특허등록 제10-1302067호에서는 활성탄 카트리지에 고온공기가 분사되도록 하는 고온유입라인 및 상기 고온공기를 생성하기 위한 고온열풍생성수단을 필수적으로 필요로 한다.
따라서, 종래기술은 별도의 고온열풍생성순단을 필요로 하므로, 시설 규모가 소형화가 어렵다는 문제점과, 활성 카트리지 내부로 고온열풍이 공급되더라도 활성 카트리지 내부의 활성탄의 온도가 전체적으로 비균일하게 상승하여 탈착과정이 진행되지 않는 영역 또는 탈착효율이 낮은 영역이 존재할 수 밖에 없어 탈착효과가 좋지 못하다는 문제점과, 휘발성 유기화합물이 활성탄에서 탈착되기 시작하는 탈착온도까지 도달시간이 상당히 소요되어 탈착과정에 소요되는 시간 및 에너지량 대비 탈착효율이 좋지 않다는 문제점이 존재하여 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하는 활성탄 흡착장치를 제공하는 것이다.
구제적으로, 본 발명의 목적은 활성탄 및 흡착부를 재생할 수 있는 활성탄 흡착장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 별도의 고온열풍생성수단이 불필요한 활성탄 흡착장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 탈착효율 및 탈착효과가 향상된 활성탄 흡착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 내부에 가스 유동공간을 구비하는 하우징부; 상기 하우징부의 일단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 내부로 유입되는 유입구; 상기 하우징부의 타단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 외부로 유출되는 유출구; 상기 하우징부 내부에서 상기 유입구와 상기 유출구의 사이에 구비되고, 활성탄이 충진되어 있는 흡착부; 및 상기 활성탄에서 상기 가스로부터 흡착된 유해물질을 탈착시키기 위하여 열전달 방식으로 상기 흡착부의 온도를 상승시키도록 구성되는 활성탄재생부;를 포함하는 활성탄 흡착장치를 제공할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 하우징부는 열전도성 물질로 구성되고, 상기 활성탄재생부는, 열에너지를 공급하는 가열부와, 상기 가열부의 열에너지를 상기 하우징부로 열전달하는 열전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 활성탄재생부는, 상기 흡착부의 내부를 관통하도록 구비되고 상기 흡착부의 내부로 열을 전달하는 열분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는, 상기 하우징부의 상하 길이방향을 따라 상기 흡착부의 내부를 관통하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는, 상기 하우징부의 내부를 상기 하우징부의 원주방향을 따라서 복수 개로 분할하고 열전도성 물질로 구성된 적어도 하나 이상의 열전도판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는, 상기 하우징부의 내측면에서부터 기설정된 거리만큼 이격된 상태에서 상기 가스 유동공간 및 상기 흡착부을 상하방향으로 관통하도록 구비되고 열전도성 물질로 구성된 복수 개의 중실형 열전달봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는 상기 하우징부의 횡단면 중심으로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되는 네 개의 중실형 열전달봉을 포함하고, 상기 네 개의 중실형 열전달봉은, 상기 네 개의 중실형 열전달봉 중 하나의 중실형 열전달봉의 중심과, 상기 하나의 중실형 열전달봉으로부터 가로방향 또는 세로방향으로 이웃하는 다른 하나의 중실형 열전달봉의 중심 사이의 거리가 상기 하우징부의 직경의 1/3이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는, 상기 하우징부의 내부 및 상기 흡착부를 상기 하우징부의 반경방향을 따라서 복수 개로 분할하도록 상기 하우징부와 동심(同心)으로 배치되고 열전도성 물질로 구성된 적어도 하나 이상의 중공형 열전달관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는 하나의 상기 중공형 열전달관을 포함하고, 상기 중공형 열전달관은, 상기 중공형 열전달관의 직경이 상기 하우징부의 직경의 1/3이 되도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열분배부는 상기 하우징부의 내측면에 열접촉 방식으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 열전달부는, 상기 가열부로부터의 열을 상기 하우징부에 열전달하는 제1 열전달부와, 상기 제1 열전달부에 독립되게 작동하며 상기 가열부로부터의 열 또는 상기 가열부와는 상이한 추가 가열부로부터의 열을 상기 열분배부에 열전달하는 제2 열전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 제1 열전달부는 상기 하우징부에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하고, 상기 제2 열전달부는 상기 열분배부에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 과제해결수단에 따르면, 본 발명은 흡착부에 포함되는 활성탄이 흡착성능이 포화된 경우 흡착부를 교체할 필요없이 탈착(desorption)과정을 진행하여 흡착부를 재생하여 사용할 수 있으므로, 활성탄 교체비용 등의 유지보수비용을 현저히 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은, 활성탄의 탈착과정을 위하여 활성탄 흡착장치 내부에 고온 공기 또는 열풍을 공급하는데 필요한 별도의 열풍공급장치가 불필요하므로, 활성탄 흡착장치 또는 흡착시스템의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명은 흡착부의 탈착과정 동안 흡착부 내부의 탈착온도 도달시간을 절감할 수 있고, 단기간에 흡착부 내부의 온도를 균일하게 고온화할 수 있으므로, 탈착효율(즉, 재생효율) 및 탈착효과(즉, 재생효과)를 현저히 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명은 활성탄의 탈착과정을 위하여 활성탄의 온도를 상승할 때 흡착부 내부 및 외측 가장자리의 온도를 전체적으로 매우 균일하게 고온화할 수 있으므로, 흡착부 내부 온도와 외측 가장자리 온도 사이의 급격한 온도 구배(temperature gradient)로 인한 활성탄의 외측 가장자리 부분에서의 화재 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착시스템에 대한 개략적인 블록선도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 투시 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 A-A선에 따른 활성탄 흡착장치의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 투시 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 B-B선에 따른 활성탄 흡착장치의 횡단면도이다.
도 9는 도 6의 추가 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 투시 사시도이다.
도 10은 도 6의 추가 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 투시 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 활성탄 흡착장치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 13은 도 11의 C-C선에 따른 활성탄 흡착장치의 횡단면도이다.
도 14는 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치와 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 시간변화에 따른 흡착부 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 15a 내지 도 15d는 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치와 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 흡착부의 종단면 온도 분포도를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착시스템(1000)에 대한 개략적인 블록선도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착시스템(1000)은, 페인트 도장 시설 등과 같이 휘발성 유기화합물(VOC)을 함유하는 오염가스를 발생시키는 오염가스 발생원(S)의 가스배출구(또는 덕트)와 연통방식으로 연결되며 상기 오염가스에서 휘발성 유기화합물을 흡착/제거하는 복수 개의 활성탄 흡착장치(100)와, 상기 활성탄 흡착장치(100)의 내부의 압력을 진공압력으로 감압할 수 있는 진공펌프(200)와, 상기 활성탄 흡착장치(100)의 하류에 연결되며 상기 활성탄 흡착장치(100)에서 휘발성 유기호합물이 흡착/제거되어 정화된 가스를 배출하는 정화가스 배출부(400)와, 상기 진공펌프(200)의 하류에 연결되며 휘발성 유기화합물을 배출하는 VOC 배출부(500)와, 상기 활성탄 흡착장치(100)에 전달할 열에너지(또는 전기에너지)를 공급하는 가열부(600)와, 상기 흡착시스템(1000)에 포함되는 장치들 및 부품들(예를 들어, 각종 밸브들)을 제어하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 오염가스 발생원(S)의 가스배출부의 하류에는 배출라인이 구비되고, 상기 배출라인에는 제1 밸브(V1)가 구비된다.
상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100), 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 2개의 활성탄 흡착장치(100)는 상기 오염가스 발생원(S)의 가스배출부의 하류에 병렬방식으로 배치된다. 상기 2 개의 활성탄 흡착장치(100) 각각의 유입라인에는 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)가 구비된다.
상기 2개의 활성탄 흡착장치(100) 각각의 유출라인에는 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)가 구비되며, 상기 각각의 유출라인은 하나의 토출라인으로 합쳐진다.
상기 토출라인의 하류에는 정화가스 토출라인과 VOC 토출라인이 배치되고, 상기 정화가스 토출라인에는 제6 밸브(V6)가 구비되고, 상기 VOC 토출라인에는 제7 밸브(V7)가 구비된다.
상기 제6 밸브(V6)의 하류에는 상기 정화가스 배출부(400)가 구비되고, 상기 제7 밸브(V7)의 하류에는 상기 진공펌프(200)와 상기 VOC 배출부(500)가 순차적으로 구비된다.
상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100)에 열을 전달하기 위하여, 열에너지를 공급하는 가열부(600)와, 상기 가열부(600)에서의 열에너지를 상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100) 각각에 열전달하는 열전달부(610)가 구비된다.
상기 제어부(300)는 상기 제1 밸브(V1) 내지 상기 제7 밸브(V7)의 개폐를 조절하여 가스의 유동방향 및 유량을 제어하고, 동시에 상기 진공펌프(200)와 상기 가열부(600)와 상기 열전달부(610)를 제어하여 탈착과정을 조절 및 제어할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 오염가스 발생원(S)의 가스배출구에서 배출되는 오염가스의 유량에 따라 상기 제1 밸브(V1) 내지 상기 제6 밸브(V6)의 개도량 및 개폐여부를 조절하여 복수 개의 활성탄 흡착장치(100) 중 일부 또는 전부를 작동시켜 오염가스를 정화하도록 상기 흡착시스템(1000)을 제어할 수 있다. 상기 흡착시스템(1000)이 이렇게 흡차과정으로 작동될 때, 상기 제7 밸브(V7)는 폐쇄되고, 상기 진공펌프(200) 및 상기 가열부(600)와 상기 열전달부(610)는 턴오프된다.
상기 제어부(300)는 상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100)의 유출라인에 구비되는 센서 또는 상기 유출라인에서 수집된 가스의 성분 분석결과(유출가스의 VOC 농도 등)를 통하여 상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100)의 활성탄이 포화되었는지 여부를 판단하고, 상기 복수 개의 활성탄 흡착장치(100) 중 포화된 활성탄을 포함하는 활성탄 흡착장치(100)에 대해서는 탈착과정을 수행한다.
상기 제어부(300)는 비포화된 활성탄을 포함하는 활성탄 흡착장치(100)에 대해서는 연속적으로 흡착과정을 수행하여 오염가스를 정화하고, 포화된 활성탄을 포함하는 활성탄 흡착장치(100)에 대해 탈착과정을 수행하도록 상기 흡착시스템(1000)을 제어한다.
이렇게 복수 개의 활성탄 흡착장치(100)과 상기 제어부(300)의 제어 알고리즘으로 인해, 본 발명은 복수 개의 활성탄 흡착장치(100) 중 일부에 대해서는 흡착과정을 수행하고, 나머지 일부에 대해서는 탈착과정을 수행할 수 있으므로, 탈착과정 수행을 위해 흡착과정을 중단할 필요가 없어 연속적인 휘발성 유기화합물 흡착과정을 수행할 수 있다.
이하에서는, 활성탄 흡착장치(100)의 구체적인 구성 및 다양한 실시예에 대하여 도면을 참고하여 보다 구체적으로 기술하기로 한다. 참고로, 실시예가 달라지더라도 동일하게 중복되는 구성요소에 대해서는 가급적 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 투시 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 A-A선에 따른 활성탄 흡착장치(100)의 횡단면도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 활성탄 흡착장치(100)는, 내부에 가스 유동공간을 구비하는 하우징부(110); 상기 하우징부(110)의 일단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부(110)의 내부로 유입되는 유입구(101); 상기 하우징부(110)의 타단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부(110)의 외부로 유출되는 유출구(102); 상기 하우징부(110) 내부에서 상기 유입구(101)와 상기 유출구(102)의 사이에 구비되고, 활성탄이 충진되어 있는 흡착부(120); 및 상기 활성탄에서 상기 가스로부터 흡착된 유해물질을 탈착시키기 위하여 열전달 방식으로 상기 흡착부(120)의 온도를 상승시키도록 구성되는 활성탄재생부;를 포함한다.
상기 하우징부(110)는 전체적으로 열전도성 물질로 구성되어 상기 열전달부(610)를 통하여 열을 전달받을 수 있도록 구성되며, 전체적으로 상하방향으로 긴 신장형 중공(中空)(hollow)관 형상을 구비한다. 도면에서는 횡단면이 원형인 중공 원통형 하우징부(110)를 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 단, 설명의 명확성을 위하여, 이하에서는 상기 하우징부(110)가 중공 원통형상인 것을 기준으로 하여 기술하기로 한다.
구체적으로, 상기 하우징부(110)는, 내부에 가스 유동공간 및 흡착부(120) 수용공간(즉, 활성탄 충진공간)을 포함하는 중공본체(111)와, 상기 중공본체(111)의 상부 단부에 일체형으로 또는 탈착가능하게 결합되며 상기 중공본체(111)의 상부 개구부를 부분적으로 밀폐하는 상부캡(112)과, 상기 중공본체(111)의 하부 단부에 일체형으로 또는 탈착가능하게 결합되며 상기 중공본체(111)의 하부 개구부를 부분적으로 밀폐하는 하부캡(113)을 포함한다.
상기 상부캡(112)에는 유입구(101)가 구비되고, 상기 유입구(101)는 상기 중공본체(111)의 내부와 연통되도록 구성되고, 오염가스를 상기 하우징부(110) 내부로 유입시킨다. 이와 반대로, 상기 하부캡(113)에는 유출구(102)가 구비되고, 상기 유출구(102)는 상기 하우징부(110) 내부로 유입된 후 흡착부(120)를 거친 가스가 상기 하우징부(110)의 외부로 배출시킨다.
상기 하우징부(110)의 내부에는 흡착부(120)가 수용되며, 상기 흡착부(120)는 활성탄이 충진되어 이루어지며, 상기 하우징부(110)의 내부에서 상기 유입구(101)와 상기 유출구(102) 사이에 배치되어 오염가스에 함유된 유해물질(예를 들어, 휘발성 유기화합물 등)을 흡착하여 제거한다.
상기 활성탄을 통하여 오염가스를 장시간 정화하는 경우, 상기 활성탄에 흡착되는 휘발성 유기화합물이 포화되어 흡착부(120)의 흡착성능이 현저히 저하되는데, 이때 본 발명에 따르면 활성탄재생부를 통하여 휘발성 유기화합물을 활성탄에서 탈착시키는 탈착과정(desorption)을 수행할 수 있으며, 이러한 탈착과정을 원활하고 효과적으로 수행하기 위하여 활성탄의 온도를 일정 온도까지 상승시켜야 하는바, 본 발명은 활성탄재생부를 통하여 흡착부(120)에 직접 열전달방식으로 흡착부(120)의 활성탄의 온도를 상승시킬 수 있다. 이렇게, 흡착부(120)에 직접 열전달방식으로 열을 전달하므로, 종래기술과 같이 복잡하고 부피가 큰 고온열풍발생장치 및 고온열풍공급라인 등을 구비할 필요가 없어 장치의 전체적인 크기를 소형화할 수 있고, 제조원가를 절감할 수 있다.
구체적으로, 상기 활성탄재생부는 열에너지(또는 전기에너지)를 공급하는 가열부(600)와, 상기 가열부(600)의 열에너지를 상기 하우징부(110)로 열전달하는 열전달부(610)(즉, 제1 열전달부(610))를 포함한다.
이때, 상기 열전달부(610)(즉, 제1 열전달부(610))는 상기 하우징부(110)에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선일 수 있다. 이 경우, 바람직하게는, 상기 열전달부(610)(즉, 제1 열전달부(610))는 상기 하우징부(110)의 내측면에 (특히, 상기 흡착부(120)의 외측면을 감싸도록) 내설될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 상기 활성탄재생부는 상기 흡착부(120)의 내부를 관통하도록 구비되고 상기 흡착부(120)의 내부로 열을 전달하는 열분배부를 더 포함한다. 상기 열분배부는 상기 하우징부(110)의 상하 길이방향을 따라 상기 흡착부(120)의 내부를 관통하도록 구비되며, 상기 흡착부(120)의 내부와 열접촉한다.
이렇게, 상기 열분배부를 구비함으로써, 본 발명은 하우징부(110)로부터의 열에너지를 흡착부(120)의 외부면으로부터 중심방향으로 열전달할 수 있고, 동시에 또는 선택적으로 흡착부(120)의 내부에서부터 외부방향으로 열전달할 수 있어, 탈착과정을 위해 흡착부(120)의 고온상태를 신속하게 형성할 수 있고, 흡착부(120)의 내부 및 외부 전체에 걸쳐 균일하게 온도를 상승시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예 즉, 제1 실시예)에 따른 열분배부는 상기 하우징부(110)의 내부를 상기 하우징부(110)의 원주방향을 따라서 복수 개로 분할하는 적어도 하나 이상의 열전도판(130)을 포함하고, 상기 열전도판(130)은 전체적으로 고(高) 열전도성 물질(예를 들어, 구리 등)로 구성된다.
예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 열분배부는 4개의 열전도판(130)을 포함하고, 이로 인해 상기 흡착부(120) 및 상기 하우징부(110)의 내부는 4개의 부채꼴 기둥형상으로 분할된다.
각 열전도판(130)의 일단부(131)는 상기 하우징부(110)의 내측면에 열접촉 방식으로 결합되어 있다. 이 경우, 상기 열전도판(130)은 상기 열전단부를 통하여 하우징부(110)가 가열될 때 상기 하우징부(110)의 열을 전달(열전도)받아 가열된다.
도면에 도시되진 않았지만, 바람직하게는, 상기 일단부(131)에는 상기 열전도판(130)의 일단부(131)와 상기 하우징부(110)의 내측면 사이의 접촉면적을 향상시키기 위한 확장부를 상하 길이방향으로 구비할 수 있다.
그리고, 복수 개의 열전도판(130)의 타단부(132)는 상기 하우징부(110)의 중심에서 서로 연결되어 있다.
바람직하게는, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 열전도판(130)은 상기 열전도판(130)의 두께방향으로 관통하도록 상기 열전도판(130)의 단면적 전체에 걸쳐 형성된 복수 개의 관통공을 포함할 수 있다. 이러한 관통공으로 인해, 상기 하우징부(110) 내부로 유입된 가스는 열전도판(130)을 좌우로 통과할 수 있고, 이로 인해 휘발성 유기화합물의 흡착과정에서 오염가스와 흡착부(120) 사이의 흡착 표면적을 증가시킬 수 있어 흡착효율을 향상시킬 수 있다.
도면에 도시되진 않았지만, 변형 실시예로서, 상기 열전달부(610)는, 상기 가열부(600)로부터의 열을 상기 하우징부(110)에 열전달하는 제1 열전달부(610)와, 상기 제1 열전달부(610)에 독립되게 작동하며 상기 가열부(600)로부터의 열 또는 상기 가열부(600)와는 상이한 추가 가열부(600)로부터의 열을 상기 열분배부(즉, 열전도판(130))에 열전달하는 제2 열전달부(610)를 포함한다.
이때, 바람직하게는, 상기 제1 열전달부(610)는 상기 하우징부(110)에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하고, 상기 제2 열전달부(610)는 상기 열분배부(즉, 열전도판(130))에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 투시 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 분해 사시도이고, 도 8은 도 6의 B-B선에 따른 활성탄 흡착장치(100)의 횡단면도이고, 도 9는 도 6의 추가 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 투시 사시도이고, 도 10은 도 6의 추가 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 포함되는 활성탄재생부는 상기 흡착부(120)의 내부를 관통하도록 구비되고 상기 흡착부(120)의 내부로 열을 전달하는 열분배부를 포함하며, 본 실시예에 따른 열분배부는 복수 개의 중실(中實)형 열전달봉을 포함한다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 중실형 열전달봉(140)은 상기 하우징부(110)의 내측면에서부터 기설정된 거리만큼 이격된 상태에서 상기 가스 유동공간 및 상기 흡착부(120)을 상하방향으로 관통하도록 구비된다. 이때, 상기 복수 개의 중실형 열전달봉(140)은 상기 유입구(101) 및 상기 유출구(102)의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 중실형 열전달봉(140)은 구리 등과 같은 고 열전도성 물질로 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 중실형 열전달봉(140)은 상기 상부캡(112)과 상기 하부캡(113)에 의해 지지 및/또는 고정된다.
구체적으로, 상기 중실형 열전달봉(140)의 상부 단부(141)는 상기 하우징부(110)의 상부캡(112)의 내측면에 결합되고, 상기 중실형 열전달봉(140)의 하부 단부(142)는 상기 하우징부(110)의 하부캡(113)의 내측면에 결합된다.
이때, 상기 중실형 열전달봉(140)의 상부 단부(141)는 상기 하우징부(110)의 상부캡(112)의 내측면에 열접촉 방식으로 결합되고, 상기 중실형 열전달봉(140)의 하부 단부(142)는 상기 하우징부(110)의 하부캡(113)의 내측면에 열접촉 방식으로 결합된다. 이로 인해, 상기 열전달부(610)에 의해 하우징부(110)가 가열될 때, 상기 중실형 열전달봉(140)은 자신의 상부 단부 및 하부 단부를 통하여 하우징부(110)의 열을 전달받아 가열된 후 흡착부(120)의 내부로 열을 전달한다.
또한, 상기 흡착부(120)는 상기 복수 개의 중실형 열전달봉(140)이 관통 및/또는 수용되도록 상하 길이방향으로 관통형성된 복수 개의 관통구(121)를 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 열분배부는 네 개의 중실형 열전달봉(140)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 네 개의 중실형 열전달봉(140)은 상기 하우징부(110)의 횡단면 중심(O)으로부터 동일한 거리(l)로 이격되어 배치된다. 즉, 상기 네 개의 중실형 열전달봉(140)은 상기 하우징부(110)의 중심과 동심(同心)인 정사각형 배열의 꼭지점의 위치에 각각 배치된다.
바람직하게는, 상기 네 개의 중실형 열전달봉(140)은, 상기 네 개의 중실형 열전달봉(140) 중 하나의 중실형 열전달봉(140)의 중심과, 상기 하나의 중실형 열전달봉(140)으로부터 가로방향 또는 세로방향으로 이웃하는(즉, 대각선 방향으로 이웃하지 않는) 다른 하나의 중실형 열전달봉(140)의 중심 사이의 거리(d)가 상기 하우징부(110)의 직경(D)의 1/3이 되도록 배치될 수 있다. 이는, 본 출원인이 시뮬레이션 시험결과를 반영한 위치로서 네 개의 중실형 열전달봉(140)이 흡착부(120) 전체를 가장 균일하게 온도 상승시킬 수 있는 위치이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 추가 실시예에 따른 열분배부는, 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 상부에 고정 및/또는 결합되는 상부 지지플레이트(143)와, 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 하부에 고정 및/또는 결합되는 하부 지지플레이트(144)와, 상기 상부 지지플레이트(143) 및 상기 하부 지지플레이트(144)에 양단이 고정 및 지지되고 상기 하우징부(110)의 내측면에서부터 기설정된 거리만큼 이격된 상태에서 상기 가스 유동공간 및 상기 흡착부(120)을 상하방향으로 관통하도록 구비되는 복수 개의 중실형 열전달봉(140)을 포함한다.
이때, 상기 상부 지지플레이트(143)의 테두리부는 상기 하우징부(110)의 내측면 또는 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 상부단부와 상부캡(112)의 하부면 사이에 열접촉 방식으로 결합되고, 상기 하부 지지플레이트(144)의 테두리부는 상기 하우징부(110)의 내측면 또는 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 하부단부와 하부캡(113)의 상부면 사이에 열접촉 방식으로 결합된다. 이로 인해, 상기 열전달부(610)에 의해 하우징부(110)가 가열될 때, 상기 상부 지지플레이트 및/또는 상기 하부 지지플레이트는 자신의 테두리를 통하여 하우징부(110)의 열을 전달받아 가열된 후 중실형 열전달봉(140)을 거쳐 흡착부(120)의 내부로 열을 전달한다.
여기서, 상기 상부 지지플레이트(143) 및 상기 하부 지지플레이트(144)는 전체 단면적에 걸쳐 두께방향으로 관통된 복수 개의 관통공(143a)(144a)을 포함한다. 상기 관통공을 통하여 오염가스가 흡착부(120)로 유입된 후 유출구(102)를 통하여 활성탄 흡착장치(100)의 외부로 배출될 수 있다.
도면에 도시되진 않았지만, 변형 실시예로서, 상기 열전달부(610)는, 상기 가열부(600)로부터의 열을 상기 하우징부(110)에 열전달하는 제1 열전달부(610)와, 상기 제1 열전달부(610)에 독립되게 작동하며 상기 가열부(600)로부터의 열 또는 상기 가열부(600)와는 상이한 추가 가열부(600)로부터의 열을 상기 열분배부(즉, 중실형 열전달봉(140))에 열전달하는 제2 열전달부(610)를 포함한다.
이때, 바람직하게는, 상기 제1 열전달부(610)는 상기 하우징부(110)에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하고, 상기 제2 열전달부(610)는 상기 열분배부(즉, 중실형 열전달봉(140))에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 투시 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 대한 개략적인 분해 사시도이고, 도 13은 도 11의 C-C선에 따른 활성탄 흡착장치(100)의 횡단면도이다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 활성탄 흡착장치(100)에 포함되는 활성탄재생부는 상기 흡착부(120)의 내부를 관통하도록 구비되고 상기 흡착부(120)의 내부로 열을 전달하는 열분배부를 포함하며, 본 실시예에 따른 열분배부는 적어도 하나 이상의 중공(中空)형 열전달관을 포함한다.
구체적으로, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 중공형 열전달관(150)은 상기 하우징부(110)의 내부 및 상기 흡착부(120)를 상기 하우징부(110)의 반경방향을 따라서 복수 개로 분할하도록 상기 하우징부(110)와 동심(同心)으로 배치된다. 즉, 상기 하우징부(110)와 중심과 상기 중공형 열전달관(150)의 중심은 일치한다.
바람직하게는, 상기 중공형 열전달관(150)은 구리 등과 같은 고 열전도성 물질로 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 열분배부는, 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 상부에 고정 및/또는 결합되는 상부 지지플레이트(151)와, 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 하부에 고정 및/또는 결합되는 하부 지지플레이트(151)와, 상기 상부 지지플레이트(151) 및 상기 하부 지지플레이트(151)에 양단이 고정 및 지지되는 적어도 하나 이상의 중공형 열전달관(150)을 포함한다.
이때, 상기 상부 지지플레이트(151)의 테두리부(151a)는 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 상부단부와 상부캡(112)의 하부면 사이에 열접촉 방식으로 결합되고, 상기 하부 지지플레이트(151)의 테두리부(151a)는 상기 하우징부(110)의 중공본체(111)의 하부단부와 하부캡(113)의 상부면 사이에 열접촉 방식으로 결합된다. 또한, 상부캡(112) 및 중공본체(111)의 상부단부와의 결합력을 증가시키고 열접촉 면적을 향상시키기 위하여, 상기 상부 지지플레이트의 테두리부의 상부면 및/또는 하부면에는 환형의 삽입홈(154)이 형성될 수 있다. 상기 하부 지지플레이트(151) 또한 상기 상부 지지플레이트(151)와 동일하게(또는 대응되게) 구성될 수 있다. 이로 인해, 상기 열전달부(610)에 의해 하우징부(110)가 가열될 때, 상기 상부 지지플레이트(151) 및/또는 상기 하부 지지플레이트(151)는 자신의 테두리부(151a)를 통하여 하우징부(110)의 열을 전달받아 가열된 후 중공형 열전달관(150)을 거쳐 흡착부(120)의 내부로 열을 전달한다.
여기서, 상기 상부 지지플레이트 및 상기 하부 지지플레이트는, 중앙에서 상기 중공형 열전달관(150)과 연통되는 개구부(152)와, 상기 테두리부(151a) 및 상기 삽입홈(154)의 내측부분(151b)의 전체 단면적에 걸쳐 두께방향으로 관통된 복수 개의 관통공(153)을 포함한다. 상기 관통공을 통하여 오염가스가 흡착부(120)로 유입된 후 유출구(102)를 통하여 활성탄 흡착장치(100)의 외부로 배출될 수 있다.
바람직하게는, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 중공형 열전달관(150)은 상기 중공형 열전달관(150)의 두께방향으로 관통하도록 상기 중공형 열전달관(150)의 단면적 전체에 걸쳐 형성된 복수 개의 관통공을 포함할 수 있다. 이러한 관통공으로 인해, 상기 하우징부(110) 내부로 유입된 가스는 중공형 열전달관(150)을 좌우로 통과할 수 있고, 이로 인해 휘발성 유기화합물의 흡착과정에서 오염가스와 흡착부(120) 사이의 흡착 표면적을 증가시킬 수 있어 흡착효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 흡착부(120)는 상기 중공형 열전달관(150)의 내부에 충진된 내부 활성탄 충진부(123)와, 상기 중공형 열전달관(150)의 외부면과 상기 하우징부(110)의 내측면 사이에 충진된 외부 활성탄 충진부(125)를 포함한다..
바람직하게는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 열분배부는 하나의 상기 중공형 열전달관(150)을 포함하고, 상기 중공형 열전달관(150)은 상기 중공형 열전달관(150)의 직경(D1)이 상기 하우징부(110)의 직경(D)의 1/3이 되도록 구성 및 배치된다. 이는, 본 출원인이 시뮬레이션 시험결과를 반영한 위치로서 하나의 중공형 열전달관(150)이 흡착부(120) 전체를 가장 균일하게 온도 상승시킬 수 있는 위치이다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 중공형 열전달관(150)은 상부 지지플레이트 및 하부 지지플레이트를 통하여 상기 하우징부(110) 내부에 지지 및/또는 결합될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
변형 실시예로서, 상기 중공형 열전달관(150)은 상기 상부캡(112)과 상기 하부캡(113)에 의해 지지 및/또는 고정될 수 있다.
구체적으로, 상기 중공형 열전달관(150)의 상부 단부는 상기 하우징부(110)의 상부캡(112)의 내측면에 결합되고, 상기 중공형 열전달관(150)의 하부 단부는 상기 하우징부(110)의 하부캡(113)의 내측면에 결합된다.
여기서, 상기 중공형 열전달관(150)은 상부 단부 및 하부 단부에서 또는 상기 중공형 열전달관(150)의 단면적 전체에 걸쳐, 상기 중공형 열전달관(150)의 두께방향으로 관통하도록 형성된 복수 개의 관통공 또는 복수 개의 절개부를 포함한다. 이는, 유입구(101)에서의 유동 및 유출구(102)에서의 유동이 상기 중공형 열전달관(150)에 의해 차단되는 것을 방지하기 위함이다.
이때, 상기 중공형 열전달관(150)의 상부 단부는 상기 하우징부(110)의 상부캡(112)의 내측면에 열접촉 방식으로 결합되고, 상기 중공형 열전달관(150)의 하부 단부는 상기 하우징부(110)의 하부캡(113)의 내측면에 열접촉 방식으로 결합된다. 이로 인해, 상기 열전달부(610)에 의해 하우징부(110)가 가열될 때, 상기 중공형 열전달관(150)은 자신의 상부 단부 및 하부 단부를 통하여 하우징부(110)의 열을 전달받아 가열된 후 흡착부(120)의 내부로 열을 전달한다.
도면에 도시되진 않았지만, 변형 실시예로서, 상기 열전달부(610)는, 상기 가열부(600)로부터의 열을 상기 하우징부(110)에 열전달하는 제1 열전달부(610)와, 상기 제1 열전달부(610)에 독립되게 작동하며 상기 가열부(600)로부터의 열 또는 상기 가열부(600)와는 상이한 추가 가열부(600)로부터의 열을 상기 열분배부(즉, 중공형 열전달관(150))에 열전달하는 제2 열전달부(610)를 포함한다.
이때, 바람직하게는, 상기 제1 열전달부(610)는 상기 하우징부(110)에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하고, 상기 제2 열전달부(610)는 상기 열분배부(즉, 중공형 열전달관(150))에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함한다.
도 14는 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치와 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 시간변화에 따른 흡착부 온도변화를 나타내는 그래프이고, 도 15a 내지 도 15d는 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치와 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 흡착부의 종단면 온도 분포도를 나타내는 그래프이다.
도 14에서, 'case1'은 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치에 대한 결과로서 하우징부에만 열에너지가 전달된 경우를 나타내고, 'case2'는 제1 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 결과를 나타내고, 'case3'은 제2 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 결과를 나타내고, 'case3'는 제3 실시예에 따른 열분배부가 구비된 활성탄 흡착장치에 대한 결과를 나타낸다.
그리고, 도 15a는 하우징부에 열에너지가 전달된 시간 경과에 따른 활성탄 흡착장치의 종단면 열분포도를 나타내고, 도 15b는 하우징부 및 제1 실시예에 따른 열분배주에 열에너지가 전달된 시간 경과에 따른 활성탄 흡착장치의 종단면 열분포도를 나타내고, 도 15c는 하우징부 및 제2 실시예에 따른 열분배주에 열에너지가 전달된 시간 경과에 따른 활성탄 흡착장치의 종단면 열분포도를 나타내고, 도 15d는 하우징부 및 제3 실시예에 따른 열분배주에 열에너지가 전달된 시간 경과에 따른 활성탄 흡착장치의 종단면 열분포도를 나타낸다.
도 14에서 알 수 있듯이, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부를 구비한 활성탄 흡착장치는 평균 온도 150℃에 도달하는 반면, 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치는 130℃ 후반에 머무는 것을 확인 할 수 있으며, 이로 인해 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부로 인해 열전달 효과가 탁월함을 확인할 수 있어 결과적으로 활성탄의 재생효과를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 14에 나타난 바와 같이, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부를 구비한 활성탄 흡착장치는 자체 최고온도에 도달하는데 소요되는 시간이 최대 65초로 짧은 반면, 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치는 자체 최고온도에 도달하는데 소요되는 시간이 80초인 것을 확인할 수 있으며, 이로 인해 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부로 인해 열전달 속도가 탁월함을 확인할 수 있어 결과적으로 활성탄의 재생속도 및 재생효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
게다가, 도 15a에 나타난 바와 같이 열분배부가 미구비된 활성탄 흡착장치는 흡착부의 테두리와 내부 사이의 온도 편차가 크게 나타나며 시간이 경과되어도 여전히 온도 편차가 확연하게 나타나는 반면, 도 15b 내지 도 15d에 나타난 바와 같이 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 열분배부를 구비하는 활성탄 흡착장치는 일정시간이 경과한 후에는 흡착부 내부 및 테두리부의 온도편차가 거의 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 발명은 흡착부에 포함되는 활성탄이 흡착성능이 포화된 경우 흡착부를 교체할 필요없이 탈착(desorption)과정을 진행하여 흡착부를 재생하여 사용할 수 있으므로, 활성탄 교체비용 등의 유지보수비용을 현저히 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은, 활성탄의 탈착과정을 위하여 활성탄 흡착장치 내부에 고온 공기 또는 열풍을 공급하는데 필요한 별도의 열풍공급장치가 불필요하므로, 활성탄 흡착장치 또는 흡착시스템의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명은 흡착부의 탈착과정 동안 흡착부 내부의 탈착온도 도달시간을 절감할 수 있고, 단기간에 흡착부 내부의 온도를 균일하게 고온화할 수 있으므로, 탈착효율 및 탈착효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명은 활성탄의 탈착과정을 위하여 활성탄의 온도를 상승할 때 흡착부 내부 및 외측 가장자리의 온도를 전체적으로 매우 균일하게 고온화할 수 있으므로, 흡착부 내부 온도와 외측 가장자리 온도 사이의 급격한 온도 구배(temperature gradient)로 인한 활성탄의 외측 가장자리 부분에서의 화재 발생을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1000 : 흡착시스템
100 : 활성탄 흡착장치
110 : 하우징부
120 : 흡착부
130 : 제1 실시예에 따른 열분배부
140 : 제2 실시예에 따른 열분배부
150 : 제3 실시예에 따른 열분배부

Claims (12)

  1. 내부에 가스 유동공간을 구비하며 열전도성 물질로 구성되는 하우징부;
    상기 하우징부의 일단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 내부로 유입되는 유입구;
    상기 하우징부의 타단에 구비되고, 가스가 상기 하우징부의 외부로 유출되는 유출구;
    상기 하우징부 내부에서 상기 유입구와 상기 유출구의 사이에 구비되고, 활성탄이 충진되어 있는 흡착부; 및
    열에너지를 공급하는 가열부와, 상기 가열부의 열에너지를 상기 하우징부로 열전달하는 열전달부 및 상기 흡착부의 내부를 관통하도록 구비되어 상기 흡착부의 내부로 열을 전달하는 열분배부를 갖는 활성탄재생부를 포함하되,
    상기 활성탄재생부는, 상기 활성탄에서 상기 가스로부터 흡착된 유해물질을 탈착시키기 위하여 열전달 방식으로 상기 흡착부의 온도를 상승시키도록 구성되고,
    상기 열분배부는, 상기 하우징부의 내부에서 상부에 고정 또는 결합되며 열전도성 물질로 구성된 상부 지지플레이트와, 상기 하우징부의 내부에서 하부에 고정 또는 결합되며 열전도성 물질로 구성된 하부 지지플레이트와, 상기 상부 지지플레이트와 상기 하부 지지플레이트 각각에 양단이 고정 및 지지되어 상기 흡착부의 내부를 관통하도록 구비되며 열전도성 물질로 구성되는 중실형 열전달봉 또는 중공형 열전달관을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중실형 열전달봉은, 상기 하우징부의 내측면에서부터 기설정된 거리만큼 이격된 상태에서 상기 가스 유동공간 및 상기 흡착부을 상하방향으로 관통하도록 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    네 개의 중실형 열전달봉이 상기 하우징부의 횡단면 중심으로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되고,
    상기 네 개의 중실형 열전달봉은, 상기 네 개의 중실형 열전달봉 중 하나의 중실형 열전달봉의 중심과, 상기 하나의 중실형 열전달봉으로부터 가로방향 또는 세로방향으로 이웃하는 다른 하나의 중실형 열전달봉의 중심 사이의 거리가 상기 하우징부의 직경의 1/3이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중공형 열전달관은, 상기 하우징부의 내부 및 상기 흡착부를 상기 하우징부의 반경방향을 따라서 복수 개로 분할하도록 상기 하우징부와 동심(同心)으로 적어도 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열분배부는 하나의 상기 중공형 열전달관을 포함하고,
    상기 중공형 열전달관은, 상기 중공형 열전달관의 직경이 상기 하우징부의 직경의 1/3이 되도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  10. 제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열분배부는 상기 하우징부의 내측면에 열접촉 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  11. 제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달부는, 상기 가열부로부터의 열을 상기 하우징부에 열전달하는 제1 열전달부와, 상기 제1 열전달부에 독립되게 작동하며 상기 가열부로부터의 열 또는 상기 가열부와는 상이한 추가 가열부로부터의 열을 상기 열분배부에 열전달하는 제2 열전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 열전달부는 상기 하우징부에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하고,
    상기 제2 열전달부는 상기 열분배부에 열접촉 방식으로 고정되는 열선 또는 전열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착장치.
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