KR101714027B1 - 캠구동식 축열연소 산화처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 축열연소챔버 내부에 (2n+1)개의 부채꼴 공간을 축열실로 구획시켜 해당 공간마다 축열재를 삽입 및 충진시키고, 상기 축열재의 상부 공간은 연소실이 되도록 하는 한편, 상기 축열재의 하부에는 축열재를 통한 유해가스의 유입공간과 축열재를 거친 청정가스의 배출공간과 잔류공기의 퍼지공간이 동심원 형상으로 구획된 분배챔버를 배치하며, 상기 분배챔버의 상부측에는 각 축열실의 축열재 아래에 해당하는 위치마다 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간에 걸쳐 원통컵 형상의 셔터포트를 일렬로 배치하고, 상기 각각의 셔터포트에 밸브기능을 수행하는 승하강식 피스톤셔터를 설치하며, 상기 각각의 피스톤셔터가 캠레일이 구비된 디스크캠 또는 작동캠이 구비된 캠축의 회전에 의하여 할당된 공간별로 순차 개폐되도록 함으로서, 개폐통로가 구비된 원판을 회전시켜 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 연속적으로 교체 및 가변되도록 한 기존의 경우와 비교하여 유해가스의 누설을 보다 확실하게 차단시킬 수 있고, 해당 기능이 모터구동식 버터플라이 밸브에 의하여 수행되도록 한 경우와 비교하여서도 팩킹의 마모에 따른 누설현상과 밸브기구의 잦은 유지보수를 미연에 방지함은 물론, 장치 조작의 편의성과 정확성을 향상시켜 복잡한 제어시스템이 필요하지 않도록 한 캠구동식 축열연소 산화처리장치에 관한 것이다.

Description

캠구동식 축열연소 산화처리장치{Apparatus for regenerative thermal oxidation process with cam operation type}

본 발명은 휘발성 유기화합물(VOCs) 등이 포함된 유해가스가 축열연소챔버의 내부에 구획된 축열실의 축열재를 거쳐 연소실로 투입되도록 하고, 상기 연소실에서 유해가스를 소각시켜 고온의 청정가스로 조성시킨 다음, 이 청정가스가 또 다른 축열실을 통하여 외부로 배출되는 과정에서 해당 축열실의 축열재를 약 600℃ 정도로 가열시키도록 하며, 이와 같이 가열된 축열재의 축열실로 유해가스의 유입경로를 조정시키는 한편, 나머지 축열실의 축열재를 통해서는 퍼지공기를 공급시키도록 하되, 이러한 일련의 과정이 분배챔버의 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간에 걸쳐 방사상으로 배치된 원통컵 형상의 셔터포트를 따라 피스톤셔터를 캠구동 방식으로 승하강시키는 작동에 의하여 순차적으로 반복 수행되도록 함으로서, 유해가스의 누설을 보다 완벽하게 차단시킬 수 있는 동시에, 장치 조작의 편의성과 정확성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 캠구동식 축열연소 산화처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 및 그 부속품을 도장(塗裝)하기 위한 자동차 도장부스나 그 이외의 각종 도장시설에서는 도장작업시 비산되는 페인트 미스트(Paint mist; 페인트 분진) 뿐만 아니라, 도장된 물품을 건조시키는 과정에서 페인트의 용제가 대기중으로 증발하여 톨루엔과 같은 각종 휘발성 유기화합물(Volertile Organic Compounds, V.0.Cs)이 발생된다.

상기와 같은 휘발성 유기화합물이 그대로 대기중으로 방출되면, 휘발성 유기화합물이 빛과 반응하여 오존이나 알데히드 또는 스모그 중의 질소화합물과 같은 광화학 산화물을 생성하게 됨으로서, 대도시의 광화학 스모그나 지구온난화와 같은 환경오염의 원인이 되고, 낮은 농도에서도 자극적이며 불쾌한 냄새를 유발시키는 한편, 호흡기를 통하여 인체의 내부로 유입될 경우에는 신경계통 등의 장애를 일으키는 발암물질이 되므로, 최근에 들어서는 해당 시설에 대한 법적인 배출규제가 마련되고 있다.

특히, 자동차 도장부스와 같은 시설에 있어, 대기오염을 유발하는 물질 중 페인트 미스트의 경우는 각종 필터를 사용하여 용이하게 제거가 가능하지만, 용제의 증발로 발생하는 휘발성 유기화합물은 필터에 의한 제거가 어렵기 때문에, 별도의 고온연소 산화처리장치를 이용하여 휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 처리토록 하고 있으며, 그 대표적인 예로서 직접연소장치와 촉매연소장치를 들 수 있고, 직접연소장치로서는 유해가스의 연소(유기화합물이 연료가 됨)시에 발생한 열을 축열시켜 놓은 다음, 이를 유해가스의 가열 및 연소에 재사용토록 하는 축열연소 산화처리장치(RTO: Regenerative Thermal Oxidizer)가 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 축열연소 산화처리장치는, 연소실의 하부에 해당하는 축열연소챔버의 내부공간에 축열재가 충진된 다수 개의 축열실을 구획시켜 놓은 상태에서, 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 로터식 분배수단에 의하여 순차 교대 방식으로 반복 수행되도록 한 것이며, 각각의 축열실은 연소실을 통한 유해가스의 유입경로 및 소각처리된 청정가스의 배출경로 역할을 병행하게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 일측 축열실의 축열재를 거쳐 연소실로 유입된 유해가스가 연소실의 내부에서 연소버너에 의하여 소각(산화) 처리됨에 따라 고온의 청정가스로 조성된 다음, 이 청정가스가 또 다른 축열실을 통하여 외부로 배출되는 과정에서 해당 축열실의 축열재를 약 600℃ 정도로 가열시키게 되며, 로터식 분배수단의 가동에 따라 앞서 가열된 축열재의 축열실을 거쳐 연소실의 내부로 유해가스가 유입되도록 하는 한편, 나머지 축열실을 통해서는 잔류가스의 처리 등을 위한 퍼지공기의 공급이 수행되도록 한다는 것이다.

상기와 같은 일련의 작동(유해가스 유입→청정가스 배출→퍼지공기 공급)이 로터식 분배수단의 회전에 따라 각각의 축열실을 번갈아가며 반복적으로 교대 수행되는 것이며, 이러한 방식을 통하여 유해가스가 연소실로 유입되기 이전에 축열재의 온도로 유해가스를 미리 가열시킴으로서, 유해가스의 산화처리에 필요한 에너지의 효율적인 재활용이 가능하게 되는 것이며, 이와 관련하여 본 출원인 역시 2009년 특허출원 제 50609호로 "로터리식 축열연소 및 산화처리장치"를 출원하여 특허등록(제 10-0918880호)을 받은 바 있다.

그러나, 본 출원인의 선출원 뿐만 아니라 기존의 로터리식 축열연소 산화처리장치는, 유해가스의 유입통로와 청정가스의 배출통로 및 퍼지공기의 공급통로가 제공된 원판 형태의 분배디스크를 축열실의 하부에서 회전시켜 해당 통로가 각각의 축열실과 대응되도록 하는 방식이 적용됨에 따라, 분배디스크의 원활한 회전작동을 목적으로 제공된 간극(間隙)을 통하여 축열실간의 유해가스 누설 및 처리장치 외부로의 유해가스 누설이 발생하는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 미처리된 유해가스가 대기중으로 배출됨에 따라 보다 엄격하게 제정된 현재의 법적 배출기준을 만족시키기 어려운 상황이 유발되었다.

상기와 같은 로터리식 축열연소 산화처리장치의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 원판 형태의 분배디스크를 사용하지 않고 각각의 축열실 하부에 모터구동식 버터플라이 밸브를 설치한 다음, 각각의 밸브를 순차적으로 개폐시켜 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 요구하는 축열실별로 수행될 수 있도록 한 "순환 작동형 밸브를 구비한 급배기 분배실과 이를 구비한 축열식 연소산화장치"가 2010년 특허출원 제 117987호로 출원 및 특허등록(제 10-1252236호) 되어 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 밸브식 축열연소 산화처리장치 역시 마찬가지로 밸브바디의 내부에서 밸브판을 회전시키는 버터플라이 밸브의 특성상 완벽한 기밀(氣密) 성능을 제공할 수 없는 일차적인 문제점이 있었으며, 밸브판의 외주면에 장착된 합성수지 재질의 팩킹 부분이 밸브기구의 잦은 개폐작동으로 말미암아 쉽게 마모됨으로서 유해가스의 대량 누출이 빈번하게 발생할 우려가 매우 높은 문제점이 수반됨은 물론이고, 밸브기구의 유지보수와 교체 등에 따른 관리비용도 과도하게 소요되므로 구입자들에게 경제적인 부담을 안겨주는 문제점이 있었다.

특히, 축열연소챔버의 내부공간에 걸쳐 통상 5개나 7개 또는 9개 정도의 부채꼴 공간으로 구획되는 축열실마다 버터플라이 밸브가 전용 모터와 함께 설치되어야 하고, 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급을 위하여 모터용 제어유닛이 추가로 설비되어야 하며, 해당 제어유닛에 적용되는 프로그램 및 시스템패널의 구축 또한 매우 까다롭게 되므로, 처리장치의 설비비용이 불필요하게 상승됨은 물론이고, 복잡한 제어시스템으로 말미암아 처리장치의 손쉬운 운전이 어려우며, 처리장치의 고장이나 오작동시에도 신속하고 능동적인 대처가 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제 10-0918880호 대한민국 등록특허 제 10-1252236호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원통형 축열연소챔버 내부에 (2n+1)개의 부채꼴 공간을 축열실로 구획시켜 해당 공간마다 축열재를 삽입 및 충진시키고, 상기 축열재의 상부 공간은 연소실이 되도록 하는 한편, 상기 축열재의 하부에는 축열재를 통한 유해가스의 유입공간과 축열재를 거친 청정가스의 배출공간과 잔류공기의 퍼지공간이 동심원 형상으로 구획된 분배챔버를 배치하며, 상기 분배챔버의 상부측에는 각 축열실의 축열재 아래에 해당하는 위치마다 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간에 걸쳐 원통컵 형상의 셔터포트를 일렬로 배치하고, 상기 각각의 셔터포트에 밸브기능을 수행하는 승하강식 피스톤셔터를 설치하며, 상기 각각의 피스톤셔터가 캠레일이 구비된 디스크캠 또는 작동캠이 구비된 캠축의 회전에 의하여 할당된 공간별로 순차 개폐되도록 함으로서, 개폐통로가 구비된 원판을 회전시켜 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 연속적으로 교체 및 가변되도록 한 기존의 경우와 비교하여 유해가스의 누설을 보다 확실하게 차단시킬 수 있고, 해당 기능이 모터구동식 버터플라이 밸브에 의하여 수행되도록 한 경우와 비교하여서도 팩킹의 마모에 따른 누설현상과 밸브기구의 잦은 유지보수를 미연에 방지함은 물론, 장치 조작의 편의성과 정확성을 향상시켜 복잡한 제어시스템이 필요하지 않도록 한 캠구동식 축열연소 산화처리장치를 제공하는 것을 그 주된 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 원통 형상의 축열연소챔버 내부 상측에 연소실이 제공되고, 상기 연소실을 이루는 축열연소챔버의 벽체에는 연소버너가 설치되며, 상기 연소실의 하부에 해당하는 축열연소챔버의 내부 공간에는 (2n+1)개의 방사상 칸막이판과 해당 칸막이판의 바닥측 받침망에 의하여 (2n+1)개의 부채꼴 공간이 축열실로 구획 형성되고, 상기 각각의 축열실에는 축열재가 충진식으로 삽입 설치되며, 상기 축열재의 하부에 해당하는 축열연소챔버의 내부 공간에는 유해가스의 유입공간과 청정가스의 배출공간과 퍼지공간이 축열연소챔버의 벽체로부터 동심원 형상을 이루도록 구획된 분배챔버가 제공되고, 상기 유입공간과 배출공간과 퍼지공간에는 축열연소챔버의 벽체를 관통하여 연장되는 유입덕트와 배출덕트와 송풍덕트가 각각 연결 설치되며, 상기 유입덕트와 송풍덕트에는 송풍팬과 퍼지팬이 각각 연결 설치된 축열연소 산화처리장치에 있어서, 상기 분배챔버의 상단면에는 축열연소챔버의 벽체 내주면과 연결되는 커버판이 고정 설치되고, 상기 각각의 칸막이판은 분배챔버의 커버판까지 연장 설치되며, 상기 커버판에는 각 축열실의 축열재 아래에 해당하는 위치마다 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간에 걸쳐 오목한 원통컵 형상의 셔터포트가 일렬로 배치되고, 상기 각각의 셔터포트에는 밸브기능을 수행하는 승하강식 피스톤셔터가 설치되며, 상기 각각의 셔터포트는 원통컵 형상의 몸통부와, 상기 몸통부의 바닥측에서 방사상으로 배치 및 연결되는 최소 2개 이상의 지지살과, 상기 지지살의 중앙측 연결부를 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 가이드부쉬를 포함하여서 이루어지고, 상기 피스톤셔터는 셔터포트의 몸통부 상단에 안착되어 밀폐기능을 수행하는 셔터헤드와, 상기 셔터헤드로부터 셔터포트의 가이드부쉬를 관통하여 하방으로 연장되는 승하강용 셔터로드를 포함하여서 이루어지며, 상기 분배챔버의 하부에 해당하는 축열연소챔버 부분은 구동부케이싱이 되고, 상기 구동부케이싱의 벽체 내측 또는 외측에는 구동모터가 설치되는 한편, 상기 구동부케이싱의 내부 상측에는 분배챔버의 개구된 바닥면을 커버하는 원판 형태의 디스크캠이 구동모터의 동력으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 디스크캠의 상부면에는 분배챔버의 유입공간을 따라 배치된 셔터포트의 피스톤셔터를 순차적으로 승하강시키는 원호상의 유입용 캠레일과, 분배챔버의 배출공간을 따라 배치된 셔터포트의 피스톤셔터를 순차적으로 승하강시키는 원호상의 배출용 캠레일이 서로 마주보도록 돌출 설치되고, 상기 각각의 캠레일 사이에는 분배챔버의 퍼지공간을 따라 배치된 셔터포트의 피스톤셔터를 순차적으로 승하강시키는 원호상의 퍼지용 캠레일이 돌출 설치되며, 상기 각각의 캠레일은 피스톤셔터의 개방 위치까지 셔터로드를 셔터헤드와 함께 밀어 올릴 수 있는 두께를 가지는 한편, 각 캠레일의 양측 단부는 디스크캠측으로 하향 경사지는 소정 길이의 경사면으로 형성되고, 상기 각각의 셔터포트는 해당 캠레일의 회전반경을 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 유입용 캠레일과 배출용 캠레일은 유입공간과 배출공간을 따라 배치된 (2n+1)개의 셔터포트 중 n개의 셔터포트에 설치된 피스톤셔터를 개방시키는 길이가 되고, 상기 퍼지용 캠레일은 퍼지공간을 따라 배치된 (2n+1)개의 셔터포트 중 하나의 셔터포트에 설치된 피스톤셔터를 개방시키는 길이가 됨을 특징으로 하며, 상기 분배챔버의 바닥면에는 축열연소챔버의 벽체 내주면과 연결되는 바닥판이 추가로 설치되고, 상기 각 셔터포트의 가이드부쉬는 지지살의 중앙측 연결부에서 분배챔버의 바닥판을 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 한편, 상기 디스크캠은 분배챔버의 바닥판 하부에 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 각각의 캠레일 좌,우측에는 피스톤셔터의 셔터로드 이탈을 방지하는 가이드레일이 추가로 제공되고, 상기 가이드레일은 해당 캠레일의 길이 방향에 걸쳐 소정의 폭만큼 상부로 돌출 형성되는 것임을 특징으로 하며, 상기 피스톤셔터의 셔터로드 하단측에는 받침대가 고정 설치되고, 상기 받침대와 가이드부쉬의 사이에는 코일스프링이 개재되며, 상기 셔터로드의 하측 단부에는 캠기구와의 구름접촉을 위한 완충롤러가 연결 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 피스톤셔터의 셔터헤드는 원뿔대 외관의 상부몸통과 접시형 외관의 하부몸통이 연이어진 형상 또는 깔때기 형상으로 하여 셔터포트의 몸통부 상단면과 밀착 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예로서, 상기 분배챔버의 상단면과 하단면에는 축열연소챔버의 벽체 내주면과 연결되는 커버판과 바닥판이 고정 설치되며, 상기 분배챔버의 하부에 해당하는 축열연소챔버의 내부 공간에는 분배챔버의 바닥판과 평행하게 장착판이 설치되고, 상기 장착판의 상부면에는 셔터포트의 배치상태와 대응되도록 (2n+1)개의 캠축이 베어링유닛과 함께 방사상으로 설치되며, 상기 각각의 캠축은 구동모터에 의하여 축회전 가능하게 설치되고, 상기 각각의 캠축에는 셔터로드 하단부와 접촉된 상태로 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간의 피스톤셔터를 순차적으로 개폐시키기 위한 3개의 작동캠이 고정 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 분배챔버의 하부에 해당하는 축열연소챔버 부분은 구동부케이싱이 되고, 상기 장착판은 구동부케이싱의 내부 상측에 설치되는 한편, 상기 구동모터는 장착판의 하부에 해당하는 구동부케이싱의 벽체 내측 또는 외측에 1대가 설치되며, 상기 장착판의 중앙측에 위치하는 각각의 캠축 단부에는 수평베벨기어가 고정 설치되고, 상기 장착판의 상부면 중앙측에는 각 캠축의 수평베벨기어와 맞물리는 하나의 수직베벨기어가 배치되며, 상기 수직베벨기어의 회전축이 장착판을 관통하여 수직 하방으로 연장 설치되고, 상기 회전축이 전동수단에 의하여 구동모터와 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 축열재의 하부에 해당하는 축열연소챔버의 내측에는 각각의 칸막이판 및 축열연소챔버의 벽체와 연결되는 포트장착판이 설치되고, 상기 각각의 셔터포트는 상부면만이 개구된 원통컵 형태로 하여 포트장착판상에 매달리는 방식으로 조립 설치되며, 상기 분배챔버는 3개의 구획판과 상부측 커버판과 하부측 바닥판에 의하여 유입공간과 배출공간과 퍼지공간이 독립된 밀폐공간을 이루도록 제작되는 한편, 각 셔터포트의 바닥면과 소정의 간격으로 이격되도록 구동부케이싱의 상부면에 설치되고, 상기 커버판과 각각의 셔터포트 사이에는 분배챔버의 유입공간과 배출공간과 퍼지공간을 해당 셔터포트와 연통시키기 위한 연결관이 설치되는 것을 전제 조건으로 하여, 상기 디스크캠은 분배챔버의 바닥판 하부에 설치되는 동시에, 상기 각 셔터포트의 가이드부쉬는 해당 셔터포트의 바닥면으로부터 분배챔버를 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되고, 상기 각 피스톤셔터의 셔터로드는 해당 가이드부쉬를 거쳐 디스크캠의 캠레일과 접촉 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 각각의 캠축은 분배챔버의 커버판을 장착판으로 하여 설치되고, 상기 수직베벨기어의 회전축은 커버판의 중앙측에서 분배챔버를 수직 하방으로 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 분배챔버의 커버판 상부면에는 작동캠이 포함된 각각의 캠축을 보호하는 캠축커버와, 베벨기어간의 맞물림 전동구조를 보호하는 기어커버가 설치되고, 상기 캠축커버의 상부면에는 피스톤셔터의 셔터로드 하단부가 삽입되는 로드홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 캠레일이 장착된 디스크캠 또는 작동캠이 장착된 캠축을 분배챔버의 하부 또는 상부에서 회전시키는 한편, 분배챔버의 커버판이나 축열연소챔버 하단의 포트장착판에 배치되어 급배기 통로를 제공하는 각 셔터포트의 피스톤셔터가 캠레일 또는 작동캠에 의하여 교대로 반복 승하강되도록 하는 방식을 적용함으로서, 축열실간의 유해가스 누설 및 처리장치 외부로의 유해가스 누설이 발생하지 아니하는 조건으로 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급을 순차적으로 정확하게 수행하여 유해가스를 보다 안전하게 처리할 수 있는 효과를 제공한다.

다시 말해서, 각각의 축열재 하부에 해당하는 축열실 공간과 분배챔버의 유입공간과 배출공간 및 퍼지공간이 밀폐된 독립공간을 이루도록 하고, 분배챔버의 커버판 또는 축열연소챔버 하단의 셔터장착판에 설치된 각 셔터포트의 상단면에 피스톤셔터의 셔터헤드를 견고히 안착시켜 놓은 상태에서, 셔터포트의 가이드부쉬 내주면과 밀착 설치된 피스톤셔터의 셔터로드를 승하강시키는 합리적인 밀폐방식을 적용함에 따라 유해가스의 누설을 원천적으로 차단시킬 수 있다는 것이며, 이를 통하여 보다 엄격하게 제정된 현재의 법적 배출기준을 충분히 만족시킬 수 있는 우수한 기능의 처리장치를 제공할 수 있는 것이다.

특히, 처리장치에 필요한 일련의 작동(유해가스 유입→청정가스 배출→퍼지공기 공급)이 각각의 축열실을 번갈아가며 반복적으로 교대 수행될 수 있도록, 디스크캠용 캠레일 또는 캠축용 작동캠의 위치와 배치상태를 축열실의 개수에 맞추어 미리 설계하여 놓은 다음, 해당 설계에 맞추어 제작 및 설치된 디스크캠 또는 캠축을 하나의 구동모터를 이용하여 회전시키는 매우 간단하고 합리적인 방식으로 처리장치의 운전이 가능한 효과를 제공한다.

이로 인하여, 모터구동식 버터플라이 밸브를 축열실마다 배치하여 모터 자체를 제어토록 하였던 종래의 밸브식 축열연소 산화처리장치와 비교할 경우에도, 모터용 제어유닛 및 해당 제어유닛에 적용되는 프로그램과 시스템패널 등의 구축이 필요하지 않게 됨으로서, 처리장치의 설비 및 가동비용을 한층 더 절감시킬 수 있는 효과를 제공함은 물론이고, 누구나 쉽게 이해할 수 있는 기계식 구동원리를 적용함에 따라 처리장치의 고장이나 오작동시에도 신속하고 능동적인 대처가 가능한 효과를 제공한다.

추가적인 사항으로서, 상기 피스톤셔터의 셔터로드 하단에 코일스프링과 완충롤러를 설치한 경우에는, 디스크캠 또는 캠축의 회전에 따른 셔터포트의 개폐작동과 피스톤셔터에 의한 셔터포트의 밀폐기능 및 이를 기초로 한 유해가스의 누설차단을 보다 확실하게 보장할 수 있고, 처리장치의 정숙한 운전 역시 가능한 효과를 제공하며, 디스크캠의 캠레일 좌,우측에 가이드레일을 추가로 설치한 경우에는 디스크캠의 회전시 피스톤셔터의 셔터로드가 캠레일로부터 이탈되지 않도록 하여 보다 안정적인 처리장치의 가동이 가능한 효과를 제공한다.

이와 더불어, 상기 피스톤셔터의 셔터헤드가 원뿔대 외관을 가지는 상부몸통과 접시형 외관을 가지는 하부몸통이 연이어진 형상이나 깔때기(역원추) 형상이 되도록 함으로서, 셔터포트를 거쳐 축열재측으로 상승 공급되는 유해가스 및 퍼지공기의 흐름과 축열재를 거쳐 처리장치의 외부로 배출되는 청정가스의 흐름에 와류가 발생하지 않도록 하는 효과를 제공하며, 이를 통하여 축열재의 하부공간에서 공기흐름이 체류되지 않고 원활한 급배기가 가능토록 하는 효과 역시 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치의 개략적인 측단면도.
도 2는 축열연소챔버의 내부공간 구획상태를 나타내는 평면도.
도 3은 분배챔버와 연계된 셔터포트의 배치상태를 나타내는 평면도.
도 4는 디스크캠의 캠레일 배치상태를 나타내는 평면도.
도 5는 도 1의 요부 발췌 단면도.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도.
도 7의 (가) 내지 (라)는 디스크캠의 회전에 따른 캠레일 위치변화를 나타내는 평면도.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치의 개략적인 측단면도.
도 9는 도 8의 요부 발췌 확대도.
도 10은 도 9의 B-B선 단면도.
도 11의 (가) 내지 (다)는 캠축의 회전에 따른 작동캠의 위치변화를 나타내는 요부 발췌도.
도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치의 개략적인 측단면도.
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치의 개략적인 측단면도.
도 14는 도 13의 요부 발췌 사시도.
도 15는 연결관에 의한 셔터포트와 분배챔버의 연결상태를 나타내는 평면도.
도 16은 본 발명에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치의 가동설명표.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치는 도 1 내지 도 3에 걸쳐 도시된 바와 같이, 대형의 밀폐식 원통케이싱으로 제작된 축열연소챔버(1)의 내부 상측에 빈 공간으로서의 연소실(2)이 제공되고, 상기 연소실(2)을 이루는 축열연소챔버(1)의 벽체에는 연소버너(3)가 설치되며, 연소실(2)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내부 공간에는 (2n+1)개의 방사상 칸막이판(5)과 해당 칸막이판(5)의 바닥측 받침망(5a)에 의하여 (2n+1)개의 부채꼴 공간이 축열실로 구획 형성되고, 상기 각각의 축열실 내부에는 축열재(4)가 충진식으로 삽입 설치된다.

앞선 종래기술 내용에서 설명되어진 바와 같이, 축열연소 산화처리장치에는 통상 5개나 7개 또는 9개 정도의 축열실이 제공되고, 도면(도 2)에서는 5개의 축열실이 칸막이판(5)에 의하여 구획 형성된 것으로 도시되어 있는 바, 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 각각의 축열실마다 교대로 번갈아가며 수행된다는 조건하에서 축열실의 개수는 최소 3개로부터 11개 이상, 즉 (2n+1)개의 수식에 맞추어 요구하는 개수로 형성시킬 수 있으며, 여기서 n은 정수에 해당한다.

또한, 상기 받침망(5a)은 각각의 축열실에 충진식으로 삽입되는 축열재(4)가 하부로 낙하되지 않도록 칸막이판(5)의 사이에 걸쳐 연결 설치되는 것으로서, 본 발명에서는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 받침망(5a) 부분을 별도로 도시하지 아니하였으나, 이는 선행기술문헌으로 언급한 본 출원인의 선출원 내용에 금속망으로 하여 이미 기재된 사항일 뿐만 아니라, 축열재의 재질이나 종류 및 충진방식 등과 함께 축열연소 산화처리장치 분야에서 널리 알려진 공지기술에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 상기 받침망(5a)은 금속망의 형태 대신에 지지살 형태로도 적용이 가능하다.

상기와 같이 (2n+1)개의 칸막이판(5)에 의하여 동일 개수의 부채꼴 공간으로 구획된 축열실의 하부에는 유해가스의 유입공간(17)과 청정가스의 배출공간(18)과 퍼지공간(Purge space)(19)이 구획된 분배챔버(14)가 제공되며, 상기 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)은 원통 벽체 형태를 가지는 2개의 구획판(14a)에 의하여 축열연소챔버(1)의 벽체로부터 동심원 형상을 이루도록 구획되고, 상기 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)에는 축열연소챔버(1)의 벽체를 관통하여 연장되는 유입덕트(6a)와 배출덕트(7a)와 송풍덕트(9a)가 각각 연결 설치된다.

상기 유입덕트(6a)는 미도시된 자동차 도장부스 등의 각종 도장처리실로부터 유해가스 유입용 송풍팬(6)을 거쳐 축열연소챔버(1)측으로 연장되는 것이며, 상기 송풍덕트(9a)에는 유해가스가 포함되지 아니한 외부공기의 공급(강제송풍)을 위한 퍼지팬(Purge fan)(9)이 연결 설치되고, 상기 배출덕트(7a)는 축열연소챔버(1) 외부의 연도(煙道)(7)와 연결 설치되며, 각각의 덕트(6a)(7a)(9a)가 축열연소챔버(1)의 벽체와 분배챔버(14)의 구획판(14a)을 관통하는 부분에는 유해가스의 누설을 차단시킬 수 있도록 용접 등에 의한 기밀 처리가 수행되어야 한다.

이와 더불어, 상기 분배챔버(14)를 이루는 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)은 도 2에 도시된 배치상태로 한정되지 않고 다른 여러 가지 배치상태를 가질 수 있는 바, 예를 들어 축열연소챔버(1)의 벽체로부터 유입공간(17)/퍼지공간(19)/배출공간(18) 순으로 배치되거나, 배출공간(18)/유입공간(17)/퍼지공간(19) 또는 배출공간(18)/퍼지공간(19)/유입공간(17) 순으로 배치되거나, 퍼지공간(19)/유입공간(17)/배출공간(18) 또는 퍼지공간(19)/배출공간(18)/유입공간(17) 순으로 배치될 수도 있다는 것이며, 상기 유입덕트(6a)와 배출덕트(7a) 및 송풍덕트(9a)는 이러한 각 공간의 배치상태에 맞추어 해당 공간과 연결되어야 함은 자명한 사항이다.

본 발명의 실질적인 요부를 이루는 구성요소로서 도 1과 도 3 내지 도 6에 걸쳐 도시된 바와 같이, 상기 분배챔버(14)의 상단면에는 축열연소챔버(1)의 벽체 내주면과 연결되는 커버판(14b)이 고정 설치되고, 상기 각각의 칸막이판(5)은 분배챔버(14)의 커버판(14b)까지 연장 설치되며, 상기 커버판(14b)에는 각 축열실의 축열재(4) 아래에 해당하는 위치마다 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)에 걸쳐 오목한 원통컵 형상의 셔터포트(Shutter pot)(16)가 동일 간격을 두고 일렬(一列)로 배치되는 한편, 상기 각각의 셔터포트(16)에는 밸브기능을 수행하는 승하강식 피스톤셔터(Piston shutter)(15)가 설치된다.

상기 각각의 셔터포트(16)는 원통컵 형상의 몸통부(16a)와, 상기 몸통부(16a)의 바닥측에서 방사상으로 배치 및 연결되는 최소 2개 이상(도 6을 기준으로 4개)의 지지살(16b)과, 상기 지지살(16b)의 중앙측 연결부를 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 가이드부쉬(Guide bush)(24)를 포함하여서 이루어지고, 상기 피스톤셔터(15)는 셔터포트(16)의 몸통부(16a) 상단에 안착되어 밀폐기능을 수행하는 셔터헤드(Shutter head)(21)와, 상기 셔터헤드(21)로부터 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24)를 관통하여 하방으로 연장되는 승하강용 셔터로드(Shutter rod)(22)를 포함하여서 이루어진다.

따라서, 상기 셔터포트(16)의 바닥측 지지살(16b) 사이에 제공된 개구부가 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급에 필요한 급배기 통로를 제공하는 것이며, 셔터포트(16)의 바닥면에 다공판이나 다른 형태의 지지살을 설치하더라도 동일한 목적을 달성할 수 있고, 필요시 상기 급배기 통로를 셔터포트(16)의 몸통부(16a) 하측면에 추가로 형성시킬 수도 있으며, 충분한 기밀성능의 확보를 위하여 셔터포트(16)의 몸통부(16a)는 원통 형태가 가장 바람직하지만 사각통이나 다각통 형태로도 설치될 수 있고, 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)는 셔터포트(16)의 몸통부(16a)와 대응되는 형상을 가지도록 한다.

그리고, 상기 분배챔버(14)의 커버판(14b)에 각 셔터포트(16)의 장착을 위한 원형 구멍을 펀칭 가공으로 형성시켜 놓은 상태에서, 해당 구멍마다 셔터포트(16)를 삽입하여 커버판(14b) 부분과 기밀 가능하게 조립식으로 연결 설치하는 것이 바람직하고, 상기 가이드부쉬(24) 또한 셔터포트(16)의 바닥측 지지살(16b)에 조립식으로 연결 설치하는 것이 바람직하며, 가이드부쉬(24)의 내주면에는 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22)와 밀착되는 동이나 동합금 재질의 라이닝(Lining)(24a)을 적용함으로서, 셔터로드(22)에 의한 피스톤셔터(15)의 승하강 작동이 보다 부드럽게 수행되도록 함과 동시에, 해당 부위에 충분한 기밀성능이 제공되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 분배챔버(14)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1) 부분은 구동부케이싱(1a)이 되도록 하고, 상기 구동부케이싱(1a)의 벽체 내측에는 구동모터(11)가 설치되며, 상기 구동부케이싱(1a)의 내부 상측에는 분배챔버(14)의 개구된 바닥면을 커버하는 원판 형태의 디스크캠(Disk cam)(13)이 구동모터(11)의 동력으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동부케이싱(1a)의 상단 내주면에는 가스의 누설을 차단시키면서 디스크캠(13)의 회전을 지지하는 링(Ring) 형상의 시트(Seat) 구조물, 예를 들어 턴테이블 베어링(Turn-table bearing)(13b) 등이 제공된다.

도 1을 기준으로 하면, 상기 디스크캠(13)의 상부면 중앙측에 회전축(13a)이 고정 설치되고, 상기 회전축(13a)이 축열연소챔버(1)의 중앙부에 형성된 센터파이프(8)의 내측에 베어링을 개재시킨 상태로 삽입 설치되어 있으며, 상기 디스크캠(13)의 하부면 중앙에 종동스프라켓(12a)이 고정 설치되고, 상기 종동스프라켓(12a)이 전동체인(12b)에 의하여 구동모터(11)의 구동축(11a)에 고정된 구동스프라켓(12)과 연결 설치되어 있으며, 필요시 상기 회전축(13a)을 디스크캠(13)의 하측면 중앙에 연결시키는 한편, 구동부케이싱(1a)의 바닥면에 회전축(13a)의 베어링수단을 설치할 수도 있고, 체인전동방식 이외에도 기어전동방식이나 풀리전동방식이 적용될 수도 있으며, 구동모터(11)를 축열연소챔버(1)의 벽체 외측에 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 디스크캠(13)의 상부면에는 분배챔버(14)의 유입공간(17)을 따라 배치된 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 순차적으로 승하강시키는 원호(圓弧)상의 유입용 캠레일(Cam rail)(20)과, 분배챔버(14)의 배출공간(18)을 따라 배치된 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 순차적으로 승하강시키는 원호상의 배출용 캠레일(20)이 서로 마주보도록 돌출 설치되고, 상기 각각의 캠레일(20) 사이에는 분배챔버(14)의 퍼지공간(19)을 따라 배치된 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 순차적으로 승하강시키는 원호상의 퍼지용 캠레일(20)이 돌출 설치된다.

상기 각각의 캠레일(20)은 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 피스톤셔터(15)의 개방 위치까지 셔터로드(22)를 셔터헤드(21)와 함께 밀어 올릴 수 있는 두께를 가지는 한편, 각 캠레일(20)의 양측 단부는 셔터로드(22)의 진입(상승시작)과 도출(하강종료)을 위하여 디스크캠(13)측으로 하향 경사지는 소정 길이의 경사면으로 형성되며, 디스크캠(13)을 포함한 구동부의 수리나 교체 등에 필요한 작업의 편의성을 위하여 각각의 캠레일(20)은 레일고정볼트(20b)를 이용하여 디스크캠(13)과 착탈 가능하게 조립식으로 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7의 (가) 내지 (라)에 걸쳐 도시된 바와 같이, 상기 유입용 캠레일(20)과 배출용 캠레일(20)은 유입공간(17)과 배출공간(18)을 따라 배치된 (2n+1)개의 셔터포트(16) 중 n개의 셔터포트(16)에 설치된 피스톤셔터(15)를 개방시키는 길이가 되도록 하고, 상기 퍼지용 캠레일(20)은 퍼지공간(19)을 따라 배치된 (2n+1)개의 셔터포트(16) 중 하나의 셔터포트(16)에 설치된 피스톤셔터(15)를 개방시키는 길이가 되도록 함으로서, 퍼지공기의 공급이 수행되는 하나의 축열실을 제외한 나머지 축열실이 유해가스의 유입과 청정가스의 배출에 각각 1/2씩 사용되도록 하여 충분한 급배기량의 확보가 가능토록 하였다.

다시 말해서, 축열연소챔버(1)의 내부에 5개나 7개 또는 9개나 11개의 축열실이 구획된 경우, 유입용 캠레일(20)과 배출용 캠레일(20)이 2개나 3개 또는 4개나 5개의 축열실 하부에 설치된 유입공간(17)용 셔터포트(16)와 배출공간(18)용 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 각각 동시 다발적으로 상승 및 개방시키는 한편, 퍼지용 캠레일(20)은 나머지 1개의 축열실 하부에 설치된 퍼지공간(19)용 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 상승 및 개방시키도록 하였다는 것이며, 이는 각각의 캠레일(20)이 하나의 축열실을 순차적으로 개폐시키는 방식보다 급배기량을 한층 증대시킬 수 있는 잇점을 제공한다.

상기와 같은 캠레일(20)의 배치상태 역시 본 발명에 적용될 수 있는 최적 실시예에 불과한 것으로서, 도 16의 가동설명표에서와 같이 축열연소챔버(1)의 내부에 제공된 각각의 축열실에 대한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 축열실별로 중첩되지 않도록 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)용 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)를 순차 교대식으로 개폐시킬 수 있는 것이라면, 각 캠레일(20)의 형태와 배치방식은 임의대로 변경이 가능함을 밝혀두는 바이다.

동일한 관점에서 분배챔버(14)의 커버판(14b)에 설치되는 각각의 셔터포트(16) 역시 마찬가지로, 유입용 캠레일(20)과 배출용 캠레일(20) 및 퍼지용 캠레일(20)에 의하여 피스톤셔터(15)의 승하강 조작이 가능하다는 전제 조건, 다시 말해서 유입공간(17)의 셔터포트(16)와 배출공간(18)의 셔터포트(16) 및 퍼지공간(19)의 셔터포트(16)가 해당 캠레일(20)의 회전반경내에 놓인다는 전제 조건하에서 셔터포트(16)의 배치상태 또한 도 3에 도시된 것과는 다른 배치상태를 가질 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 각각의 축열재(4) 하부에 해당하는 축열실 공간과 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)이 칸막이판(5)과 커버판(14b) 및 구획판(14a)과 디스크캠(13)에 의하여 밀폐된 독립공간을 이루도록 한 상태에서, 각각의 축열실을 통한 유해가스 및 퍼지공기의 공급과 각각의 축열실을 거친 청정가스의 배출작업이 디스크캠(13)의 캠레일(20)로 피스톤셔터(15)를 승하강시켜 해당 축열실마다 할당된 셔터포트(16)를 순차 교대식으로 개폐시키는 간단하고 합리적인 방식으로 수행될 수 있는 것이다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치는 도 8 내지 도 10에 걸쳐 도시된 바와 같이, 상기 분배챔버(14)의 바닥면에는 축열연소챔버(1)의 벽체 내주면과 연결되는 바닥판(14c)이 추가로 고정 설치되고, 상기 각 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24)는 지지살(16b)의 중앙측 연결부에서 분배챔버(14)의 바닥판(14c)을 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 한편, 상기 분배챔버(14)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내부 공간에는 분배챔버(14)의 바닥판(14c)과 평행하게 장착판(28)이 설치된다.

그리고, 상기 장착판(28)의 상부면에는 셔터포트(16)의 배치상태와 대응되도록 (2n+1)개의 캠축(27)이 베어링유닛(27b)과 함께 방사상으로 고정 설치되고, 상기 각각의 캠축(27)은 구동모터(11)에 의하여 축회전 가능하게 설치되며, 상기 각각의 캠축(27)에는 셔터로드(22)의 하단부와 접촉된 상태로 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)의 피스톤셔터(15)를 순차적으로 개폐(승하강)시키기 위한 3개의 작동캠(27a)이 고정 설치된 구성으로 이루어지며, 그 이외의 나머지 구성은 앞서 설명되어진 제 1실시예와 동일하게 이루어진다.

즉, 앞선 제 1실시예의 경우는 캠레일(20)이 장착된 디스크캠(13)을 분배챔버(14)의 하부에서 회전시켜 각각의 축열실별로 피스톤셔터(15)의 승하강 작동을 수행토록 한 것이고, 본 발명의 제 2실시예에서는 분배챔버(14)의 커버판(14b)상에 방사상으로 배치된 일련의 셔터포트(16)와 대응되도록 분배챔버(14)의 하부에 작동캠(27a)을 구비하는 캠축(27)을 설치한 다음, 도 11의 (가) 내지 (다)에 도시된 바와 같이 각각의 캠축(27)을 회전시켜 작동캠(27a)이 해당 피스톤셔터(15)를 순차적으로 승하강시키도록 하되, 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 교대로 반복 수행될 수 있도록 작동캠(27a)의 배치상태를 조정하여 축열실별 개폐시점의 차이를 두도록 한 것이다.

상기와 같이 셔터포트(16)의 배치상태에 맞추어 방사상으로 설치되는 캠축(27)의 축회전 작동을 지지할 수 있도록 별도의 장착판(28)을 분배챔버(14)의 하부에 적용한 것이고, 장착판(28)측으로의 유해가스 누설은 바닥판(14c)을 이용하여 완전히 차단시키도록 하였으며, 앞서 설명되어진 제 1실시예의 경우도 분배챔버(14)의 바닥면에 바닥판(14c)을 고정 설치하여 유해가스의 누설을 보다 완벽하게 차단시켜 놓은 다음, 상기 바닥판(14c)의 하부측에 디스크캠(13)을 설치하는 것도 가능함은 물론이다.

이 경우, 상기 제 1실시예에 있어 각 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24)는 도 8 및 도 9에서와 같이 지지살(16b)의 중앙측 연결부에서 분배챔버(14)의 바닥판(14c)을 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 한편, 각 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단부는 해당 가이드부쉬(24)를 거쳐 소정의 길이만큼 하방으로 연장된 다음 디스크캠(13)의 캠레일(20)과 접촉 가능하게 설치될 것이고, 상기 바닥판(14c)에 의하여 분배챔버(14)의 기밀 성능이 확보되므로 턴테이블 베어링(13b)과 같은 링 형상의 시트구조물은 별도로 적용시킬 필요가 없으며, 디스크캠(13)의 회전축(13a)은 분배챔버(14)의 바닥판(14c)과 구동부케이싱(1a)의 바닥면 사이에서 회전 지지되도록 설치하는 것이 유리하다.

본 발명의 제 2실시예에 있어, 각각의 캠축(27)마다 감속기를 구비하는 소형모터를 개별적으로 연결 설치함으로서, 해당 구동모터의 동력을 이용하여 각각의 캠축(27)을 별도로 회전시키도록 할 수도 있으나, 이는 모터의 설치갯수가 불필요하게 증대되어 설비비용의 상승을 초래할 뿐만 아니라, 각 구동모터를 개별적으로 제어하는 제어시스템이 추가로 요구되는 바, 이러한 단점을 보완할 수 있도록 하나의 구동모터(11)로 각각의 캠축(27)을 동시에 회전시키도록 하는 측면이 가장 바람직하다.

이를 위하여, 상기 분배챔버(14)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1) 부분이 구동부케이싱(1a)을 이루도록 하고, 상기 장착판(28)은 구동부케이싱(1a)의 내부 상측에 설치하는 한편, 상기 구동모터(11)는 장착판(28)의 하부에 해당하는 구동부케이싱(1a)의 벽체 내측 또는 외측에 1대가 설치되도록 하며, 상기 장착판(28)의 중앙측에 위치하는 각각의 캠축(27) 단부에는 수평베벨기어(26)를 고정 설치하고, 상기 장착판(28)의 상부면 중앙측에는 각 캠축(27)의 수평베벨기어(26)와 맞물리는 하나의 수직베벨기어(25)를 설치하였다.

따라서, 상기 수직베벨기어(25)의 회전축(25a)이 장착판(28)을 관통하여 수직 하방으로 연장 설치되고, 상기 회전축(25a)의 하단에 고정된 종동스프라켓(12a)이 전동체인(12b)에 의하여 구동모터(11)의 구동축(11a)에 고정된 구동스프라켓(12)과 연결 설치되어 있으며, 상기 구동부케이싱(1a)의 내측에는 수직베벨기어(25)용 회전축(25a)의 회전 작동을 안전하게 지지할 수 있도록 선단측에 베어링유닛(25b)이 장착된 회전지지대(29)가 설치된다.

이 경우, 축열연소챔버(1) 중앙의 센터파이프(8)는 분배챔버(14)의 커버판(14b) 또는 바닥판(14c)에 의하여 막힌 상태가 되도록 할 수도 있고, 필요시 센터파이프(8) 자체를 생략시키는 것도 가능하며, 상기 회전지지대(29)를 설치하는 대신에 앞선 제 1실시예에서와 같이 수직베벨기어(25)의 상부면 중앙에 회전축(25a)을 설치한 다음, 상기 회전축(25a)이 베어링유닛을 개재시킨 상태로 축열연소챔버(1)의 센터파이프(8)를 따라 삽입되도록 하는 방식도 가능하다.

상기와 같은 본 발명의 제 2실시예에 있어서도 도 16의 가동설명표에서와 같이, 축열연소챔버(1)에 제공된 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급이 축열실별로 중첩되지 않도록, 각각의 캠축(27)마다 장착된 작동캠(27a)의 배치상태 및 이에 따른 피스톤셔터(15)의 개폐시점을 미리 계산 및 설정하여 놓은 다음, 하나의 구동모터(11)로 각각의 캠축(27)을 동시에 축회전시키는 간단하고 합리적인 방식으로 유해가스의 처리가 가능하게 된다.

추가적인 사항으로서, 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단측에 받침대(23a)를 고정 설치하고, 상기 받침대(23a)와 가이드부쉬(24)의 사이에 코일스프링(23)을 개재시키는 한편, 셔터로드(22)의 하측 단부에는 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)의 표면과 구름 접촉되는 완충롤러(22a)를 연결 설치함으로서, 디스크캠(13) 또는 캠축(27)의 회전시 셔터로드(22)의 하단부가 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)과 부드럽게 연동하여 피스톤셔터(15)의 승하강 작동이 보다 안전하고 정확하게 수행될 수 있도록 하였다.

물론, 각각의 셔터로드(22) 하단부를 구면부(球面部) 형태로 제작하더라도 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)과의 접촉을 다소 부드럽게 할 수는 있으나, 셔터로드(22)와 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)이 금속 재질간의 회전 마찰을 일으킴에 따라 처리장치(10)의 가동시 소음현상 및 접촉부 마모현상이 발생될 우려가 있으므로, 완충롤러(22a)와 코일스프링(23)을 적용시켜 보다 정확하고 정숙한 운전이 가능토록 한다는 것이며, 코일스프링(23)의 탄성복원력을 이용하여 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)에 의한 셔터포트(16)의 밀폐력을 보다 더 강화시키는 잇점 역시 제공할 수 있다.

다른 한편으로, 상기 각각의 캠레일(20) 좌,우측에 가이드레일(20a)을 추가로 적용시켜 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 이탈을 방지토록 하였으며, 상기 가이드레일(20a)은 해당 캠레일(20)의 길이 방향에 걸쳐 소정의 폭만큼 상부로 돌출 형성되는 것이고, 필요시 각각의 작동캠(27a) 양측에도 동일한 방식으로 가이드레일을 적용시킬 수 있으며, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)가 원뿔대(원추형) 외관을 가지는 상부몸통과 접시형 외관을 가지는 하부몸통이 연이어진 형상을 가지도록 함으로서, 급배기시의 공기 흐름에 와류가 발생하지 않도록 하였다.

다시 말해서, 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)를 단순한 원통이나 원판 형태로 제작할 경우, 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 퍼지공간(19)을 거쳐 축열실의 내부로 유입되는 유해가스와 퍼지공기의 흐름 및 축열실로부터 분배챔버(14)의 배출공간(18)을 거쳐 처리장치(10)의 외부로 배출되는 청정공기의 흐름이 해당 방향을 따라 매끄럽게 유도되지 못하고, 셔터헤드(21)의 넓은 평면부와 충돌하여 역류됨에 따라 급배기 흐름의 정체를 유발하는 와류를 발생시킬 수 있다는 것이다.

상기와 같은 상황을 미연에 방지할 수 있도록 유해가스와 퍼지공기의 유입경로 및 청정공기의 배출경로에 놓이는 셔터헤드(21) 부분을 원뿔대 형상과 접시 형상으로 각각 구성하여 축열실을 통한 유해가스와 퍼지공기의 공급 및 분산(급기)과 처리장치(10) 외부로의 청정가스 배출(배기)이 보다 원활하게 수행되도록 하였다는 것이며, 이에 따라 상기 셔터헤드(21)의 하부몸통 상단 주연부가 셔터포트(16)의 몸통부(16a) 상단면에 안착되어 해당 통로를 폐쇄시키는 시트부(Seat part)(21a)가 되는 것이다.

도 12에 도시된 것은 본 발명의 제 3실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치(10)로서, 상기 축열재(4)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내측에 각각의 칸막이판(5) 및 축열연소챔버(1)의 벽체와 연결되는 포트장착판(30)이 설치되고, 상기 각각의 셔터포트(16)는 상부면만이 개구된 원통컵 형태로 하여 포트장착판(30)상에 매달리는 방식으로 조립 설치되며, 상기 분배챔버(14)는 3개의 구획판(14a)과 상부측 커버판(14b)과 하부측 바닥판(14c)에 의하여 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)이 독립된 밀폐공간을 이루도록 제작되는 한편, 각 셔터포트(16)의 바닥면과 소정의 간격을 두고 이격되도록 구동부케이싱(1a)의 상부면에 설치된다.

이와 더불어, 상기 디스크캠(13)은 분배챔버(14)의 바닥판(14c) 하부에 설치되고, 디스크캠(13)의 회전축(13a)은 분배챔버(14)의 중앙부를 수직 방향으로 관통하는 센터파이프(8)의 내부로 삽입 설치되어 있으며, 상기 커버판(14b)과 각각의 셔터포트(16) 사이에는 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)을 해당 셔터포트(16)와 연통시키기 위한 연결관(31)이 설치되고(도 14 및 도 15 참조), 상기 각 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24)는 해당 셔터포트(16)의 바닥면으로부터 분배챔버(14)를 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 한편, 상기 각 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22)는 해당 가이드부쉬(24)를 거쳐 디스크캠(13)의 캠레일(20)과 접촉 가능하게 설치된 것이며, 그 이외의 나머지 구성은 앞선 제 1실시예와 동일하게 이루어진다.

도 13 내지 도 15에 도시된 것은 본 발명의 제 4실시예에 따른 캠구동식 축열연소 산화처리장치(10)로서, 앞서 설명되어진 제 3실시예의 포트장착판(30)과 분배챔버(14) 및 연결관(31)의 구성을 베이스로 하되, 제 2실시예에 적용된 각각의 캠축(27)이 분배챔버(14)의 커버판(14b)을 장착판(28)으로 하여 설치되도록 하고, 상기 수직베벨기어(25)의 회전축(25a)은 커버판(14b)의 중앙측에서 분배챔버(14)를 수직 하방으로 관통하도록 설치되며, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)는 깔때기(역원추) 형상을 가지도록 한 것이다.

이와 더불어, 상기 분배챔버(14)의 커버판(14b) 상부면에는 작동캠(27a)이 포함된 각각의 캠축(27)을 보호하는 캠축커버(32)와, 베벨기어(25)(26)간의 맞물림 전동구조를 보호하는 기어커버(33)가 설치되고, 상기 캠축커버(32)의 상부면에는 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단부가 삽입되는 로드홀(32a)이 형성되며, 상기 축열연소챔버(1)와 분배챔버(14)의 사이에는 각각의 챔버를 연결하는 다수 개(도면상 5개)의 챔버지지대(34)가 설치된 것이고, 그 이외의 나머지 구성은 제 2실시예와 동일하게 이루어지며, 상기 챔버지지대(34)는 제 3실시예에도 적용이 가능함은 물론이다.

상기와 같은 본 발명의 제 3실시예와 제 4실시예는 축열연소챔버(1)와 분배챔버(14)를 분리시켜 제작하는 한편, 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)의 직상부에서 해당 공간과 마주보는 위치를 따라 각각의 셔터포트(16)를 축열연소챔버(1) 하단의 포트장착판(30)상에 매다는 식으로 조립 설치한 다음, 상기 연결관(31)을 이용하여 각각의 셔터포트(16)를 분배챔버(14)의 해당 공간부와 연결시키는 구조적 개선을 통하여, 유해가스의 누설을 완벽하게 제로(Zero)화시킬 수 있도록 한 것이며, 앞서 설명된 제 3실시예에 있어 디스크캠(13)이 배치되는 위치에 장착판(28)을 설치하고, 상기 장착판(28)의 상부면에 작동캠(27a)이 구비된 캠축(27)을 베벨기어(25)(26)의 맞물림식 전동구조와 함께 설치할 수도 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 캠레일(20)이 장착된 디스크캠(13) 또는 작동캠(27a)이 장착된 캠축(27)을 분배챔버(14)의 하부 또는 상부에서 회전시키는 한편, 분배챔버(14)의 커버판(14b)이나 축열연소챔버(1) 하단의 포트장착판(30)에 배치되어 급배기 통로를 제공하는 각 셔터포트(16)의 피스톤셔터(15)가 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)에 의하여 교대로 반복 승하강되도록 하는 방식을 적용함으로서, 축열실간의 유해가스 누설 및 처리장치(10) 외부로의 유해가스 누설이 발생하지 아니하는 조건으로 각각의 축열실을 통한 유해가스의 유입과 청정가스의 배출 및 퍼지공기의 공급을 순차적으로 정확하게 수행하여 유해가스를 보다 안전하게 처리할 수 있다.

다시 말해서, 각각의 축열재(4) 하부에 해당하는 축열실 공간과 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)이 밀폐된 독립공간을 이루도록 하고, 분배챔버(14)의 커버판(14b) 또는 축열연소챔버(1) 하단의 셔터장착판(30)에 설치된 각 셔터포트(16) 상단면에 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)를 견고히 안착시켜 놓은 상태에서, 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24) 내주면과 밀착 설치된 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22)를 승하강시키는 합리적인 밀폐방식을 적용함에 따라 유해가스의 누설을 원천적으로 차단시킬 수 있다는 것이며, 이를 통하여 보다 엄격하게 제정된 현재의 법적 배출기준을 충분히 만족시킬 수 있는 우수한 기능의 처리장치를 제공할 수 있는 것이다.

특히, 처리장치(10)에 필요한 일련의 작동(유해가스 유입→청정가스 배출→퍼지공기 공급)이 각각의 축열실을 번갈아가며 반복적으로 교대 수행될 수 있도록, 디스크캠(13)용 캠레일(20) 또는 캠축(27)용 작동캠(27a)의 위치와 배치상태를 축열실의 개수에 맞추어 미리 설계하여 놓은 다음, 해당 설계에 맞추어 제작 및 설치된 디스크캠(13) 또는 캠축(27)을 하나의 구동모터(11)를 이용하여 회전시키는 매우 간단하고 합리적인 방식으로 처리장치(10)의 운전이 가능하게 된다.

이로 인하여, 모터구동식 버터플라이 밸브를 축열실마다 배치하여 모터 자체를 제어토록 하였던 종래의 밸브식 축열연소 산화처리장치와 비교할 경우에도, 모터용 제어유닛 및 해당 제어유닛에 적용되는 프로그램과 시스템패널 등의 구축이 필요하지 않게 됨으로서, 처리장치(10)의 설비 및 가동비용을 한층 더 절감시킬 수 있음은 물론이고, 누구나 쉽게 이해할 수 있는 기계식 구동원리를 적용함에 따라 처리장치(10)의 고장이나 오작동시에도 신속하며 능동적인 대처가 가능하다.

추가적인 사항으로서, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단에 코일스프링(23)과 완충롤러(22a)를 설치한 경우에는, 디스크캠(13) 또는 캠축(27)의 회전에 따른 셔터포트(16)의 개폐작동과 피스톤셔터(15)에 의한 셔터포트(16)의 밀폐기능 및 이를 기초로 한 유해가스의 누설차단을 보다 확실하게 보장할 수 있고, 처리장치(10)의 정숙한 운전 역시 가능하게 되며, 디스크캠(13)의 캠레일(20) 좌,우측에 가이드레일(20a)을 추가로 설치한 경우에는 디스크캠(13)의 회전시 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22)가 캠레일(20)로부터 이탈되지 않도록 하여 보다 안정적인 처리장치(10)의 가동이 가능하게 된다.

이와 더불어, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)가 원뿔대 외관을 가지는 상부몸통과 접시형 외관을 가지는 하부몸통이 연이어진 형상 또는 깔때기(역원추) 형상이 되도록 한 경우에는, 셔터포트(16)를 거쳐 축열재(4)측으로 상승 공급되는 유해가스 및 퍼지공기의 흐름과 축열재(4)를 거쳐 처리장치(10)의 외부로 배출되는 청정가스의 흐름에 와류가 발생하지 않도록 할 수 있으며, 이를 통하여 축열재(4)의 하부공간에서 공기흐름이 체류되지 않고 원활한 급배기가 가능토록 할 수 있는 것이다.

위에서 설명되어진 내용은 본 발명에 대한 이해의 편의를 돕기 위하여 최적 실시예만이 상세하게 설명되어진 것인 바, 본 발명이 추구하고자 하는 목적이나 기술적 사상의 범주를 벗어남이 없이 예시된 구조를 기초로 하여 다양한 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백한 사항이며, 본 발명은 이후에 첨부된 청구범위의 기술적 내용을 기초로 하여 평가되어져야 함은 물론이다.

1 : 축열연소챔버 1a : 구동부케이싱 2 : 연소실
3 : 연소버너 4 : 축열재 5 : 칸막이판
5a : 받침망 6 : 송풍팬 6a : 유입덕트
7 : 연도 7a : 배출덕트 8 : 센터파이프
9 : 퍼지팬 9a : 송풍덕트 10 : 처리장치
11 : 구동모터 11a : 구동축 12 : 구동스프라켓
12a : 종동스프라켓 12b : 전동체인 13 : 디스크캠
13a,25a : 회전축 13b : 턴테이블 베어링 14 : 분배챔버
14a : 구획판 14b : 커버판 14c : 바닥판
15 : 피스톤셔터 16 : 셔터포트 16a : 몸통부
16b : 지지살 17 : 유입공간 18 : 배출공간
19 : 퍼지공간 20 : 캠레일 20a : 가이드레일
20b : 레일고정볼트 21 : 셔터헤드 21a : 시트부
22 : 셔터로드 22a : 완충롤러 23 : 코일스프링
23a : 받침대 24 : 가이드부쉬 24a : 라이닝
25 : 수직베벨기어 25b,27b : 베어링유닛 25c : 축케이싱
26 : 수평베벨기어 27 : 캠축 27a : 작동캠
28 : 장착판 29 : 회전지지대 30 : 포트장착판
31 : 연결관 32 : 캠축커버 32a : 로드홀
33 : 기어커버 34 : 챔버지지대

Claims (11)

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6. 원통 형상의 축열연소챔버(1) 내부 상측에 연소실(2)이 제공되고, 상기 연소실(2)을 이루는 축열연소챔버(1)의 벽체에는 연소버너(3)가 설치되며, 상기 연소실(2)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내부 공간에는 (2n+1)개의 방사상 칸막이판(5)과 해당 칸막이판(5)의 바닥측 받침망(5a)에 의하여 (2n+1)개의 부채꼴 공간이 축열실로 구획 형성되고, 상기 각각의 축열실에는 축열재(4)가 충진식으로 삽입 설치되며, 상기 축열재(4)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내부 공간에는 유해가스의 유입공간(17)과 청정가스의 배출공간(18)과 퍼지공간(19)이 축열연소챔버(1)의 벽체로부터 동심원 형상을 이루도록 구획된 분배챔버(14)가 제공되고, 상기 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)에는 축열연소챔버(1)의 벽체를 관통하여 연장되는 유입덕트(6a)와 배출덕트(7a)와 송풍덕트(9a)가 각각 연결 설치되며, 상기 유입덕트(6a)와 송풍덕트(9a)에는 송풍팬(6)과 퍼지팬(9)이 각각 연결 설치된 구성을 포함하여서 이루어지는 축열연소 산화처리장치에 있어서,
   상기 분배챔버(14)의 상단면과 하단면에는 축열연소챔버(1)의 벽체 내주면과 연결되는 커버판(14b)과 바닥판(14c)이 고정 설치되고, 상기 각각의 칸막이판(5)은 분배챔버(14)의 커버판(14b)까지 연장 설치되며, 상기 커버판(14b)에는 각 축열실의 축열재(4) 아래에 해당하는 위치마다 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)에 걸쳐 오목한 원통컵 형상의 셔터포트(16)가 일렬로 배치되고, 상기 각각의 셔터포트(16)에는 밸브기능을 수행하는 승하강식 피스톤셔터(15)가 설치되며,
   상기 각각의 셔터포트(16)는 원통컵 형상의 몸통부(16a)와, 상기 몸통부(16a)의 바닥측에서 방사상으로 배치 및 연결되는 최소 2개 이상의 지지살(16b)과, 상기 지지살(16b)의 중앙측 연결부에서 분배챔버(14)의 바닥판(14c)을 관통하여 수직 방향으로 고정 설치되는 가이드부쉬(24)를 포함하여서 이루어지고, 상기 피스톤셔터(15)는 셔터포트(16)의 몸통부(16a) 상단에 안착되어 밀폐기능을 수행하는 셔터헤드(21)와, 상기 셔터헤드(21)로부터 셔터포트(16)의 가이드부쉬(24)를 관통하여 하방으로 연장되는 승하강용 셔터로드(22)를 포함하여서 이루어지며,
   상기 분배챔버(14)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내부 공간에는 분배챔버(14)의 바닥판(14c)과 평행하게 장착판(28)이 설치되고, 상기 장착판(28)의 상부면에는 셔터포트(16)의 배치상태와 대응되도록 (2n+1)개의 캠축(27)이 베어링유닛(27b)과 함께 방사상으로 설치되며, 상기 각각의 캠축(27)은 구동모터(11)에 의하여 축회전 가능하게 설치되고, 상기 각각의 캠축(27)에는 셔터로드(22) 하단부와 접촉된 상태로 유입공간(17)과 배출공간(18) 및 퍼지공간(19)의 피스톤셔터(15)를 순차적으로 개폐시키기 위한 3개의 작동캠(27a)이 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 분배챔버(14)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1) 부분은 구동부케이싱(1a)이 되고, 상기 장착판(28)은 구동부케이싱(1a)의 내부 상측에 설치되는 한편, 상기 구동모터(11)는 장착판(28)의 하부에 해당하는 구동부케이싱(1a)의 벽체 내측 또는 외측에 1대가 설치되며,
   상기 장착판(28)의 중앙측에 위치하는 각각의 캠축(27) 단부에는 수평베벨기어(26)가 고정 설치되고, 상기 장착판(28)의 상부면 중앙측에는 각 캠축(27)의 수평베벨기어(26)와 맞물리는 하나의 수직베벨기어(25)가 배치되며,
   상기 수직베벨기어(25)의 회전축(25a)이 장착판(28)을 관통하여 수직 하방으로 연장 설치되고, 상기 회전축(25a)이 전동수단에 의하여 구동모터(11)와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 축열재(4)의 하부에 해당하는 축열연소챔버(1)의 내측에는 각각의 칸막이판(5) 및 축열연소챔버(1)의 벽체와 연결되는 포트장착판(30)이 설치되고, 상기 각각의 셔터포트(16)는 상부면만이 개구된 원통컵 형태로 하여 포트장착판(30)상에 매달리는 방식으로 조립 설치되며,
   상기 분배챔버(14)는 3개의 구획판(14a)과 상부측 커버판(14b)과 하부측 바닥판(14c)에 의하여 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)이 독립된 밀폐공간을 이루도록 제작되는 한편, 각 셔터포트(16)의 바닥면과 소정의 간격으로 이격되도록 구동부케이싱(1a)의 상부면에 설치되고,
   상기 각각의 캠축(27)은 분배챔버(14)의 커버판(14b)을 장착판(28)으로 하여 설치되고, 상기 수직베벨기어(25)의 회전축(25a)은 커버판(14b)의 중앙측에서 분배챔버(14)를 수직 하방으로 관통하도록 설치되며,
   상기 커버판(14b)과 각각의 셔터포트(16) 사이에는 분배챔버(14)의 유입공간(17)과 배출공간(18)과 퍼지공간(19)을 해당 셔터포트(16)와 연통시키기 위한 연결관(31)이 설치되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 분배챔버(14)의 커버판(14b) 상부면에는 작동캠(27a)이 포함된 각각의 캠축(27)을 보호하는 캠축커버(32)와, 베벨기어(25)(26)간의 맞물림 전동구조를 보호하는 기어커버(33)가 설치되고, 상기 캠축커버(32)의 상부면에는 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단부가 삽입되는 로드홀(32a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.
10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터로드(22) 하단측에는 받침대(23a)가 고정 설치되고, 상기 받침대(23a)와 가이드부쉬(24)의 사이에는 코일스프링(23)이 개재되며,
    상기 셔터로드(22)의 하측 단부에는 캠레일(20) 또는 작동캠(27a)의 표면과 구름 접촉되는 완충롤러(22a)가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.
11. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤셔터(15)의 셔터헤드(21)는 원뿔대 외관의 상부몸통과 접시형 외관의 하부몸통이 연이어진 형상 또는 깔때기 형상으로 하여 셔터포트(16)의 몸통부(16a) 상단면과 밀착 설치되는 것을 특징으로 하는 캠구동식 축열연소 산화처리장치.

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