KR101742548B1 - 이온교환 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입부(115)와 배출구(117)가 형성된 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내에 하나 이상의 층을 이루어 구비되는 이온교환 필터부(120)로 이루어지며; 상기 하우징(110)에는 상기 이온교환 필터부(120)가 설치되는 제1 공간부가 형성되고, 상기 제1 공간부 측방에 냉각수가 분사되는 물분사기구가 설치된 제2 공간부가 형성되며, 이온교환 필터부(120)로부터 하향 이격된 위치에서 상기 제1 공간부와 제2 공간부가 연통되는 연결구(111-1)가 형성되며; 상기 유입부(115)는 상기 연결구(111-1)로부터 상향 이격된 위치에 제2 공간부로 연통되도록 형성되며, 상기 배출구(117)는 이온교환 필터부(120)의 상부로 제1 공간부에 연통되도록 형성되어; 유입부(115)를 통하여 제2 공간부로 유입된 가스는 연결구(111-1)를 통하여 제1 공간부로 유동하고, 제1 공간부에서 이온교환 필터부(120)를 지나 배출구(117)를 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 이온교환 스크러버(100)에 관한 것이다.

Description

이온교환 스크러버{A Ion Exchanging Scrubber}

본 발명은 이온교환 스크러버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중관 구조로 정화될 고온의 가스가 냉각되어 이온교환 필터부를 통과하면서 유해물질이 제거되며, 수용성 가스나 미세 입자 등이 미리 제거될 수 있는 이온교환 스크러버에 관한 것이다.

이온교환 스크러버는 이온교환섬유를 이용하여 반도체 제조 과정 등에서 발생하는 오염된 가스에서 산성 또는 염기성 유해 가스 성분이나 악취 성분 등을 제거하는 가스 정화 장치이다. 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. 이온교환섬유는 종래의 물리적 흡착제보다 약 2배 내지 4배의 흡착성능을 가진다.

이러한 이온교환섬유는 오염물질이 다량 흡착된 경우 산성 또는 염기성의 재생액으로 이온교환섬유를 세척하면 반복적으로 사용할 수 있고, 여러 번 재생(탈착)하여 사용하여도 이온교환섬유의 흡착성능이 크게 변하지 않는 특징이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 이온교환 스크러버를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 이온교환 스크러버는 하우징(11)의 하부에 가스 유입구(21)가 형성되고, 상부에 가스 배출구(22)가 형성되며, 그 사이에 이온교환섬유를 포함하는 흡착부(40)가 배치되어, 가스 유입구(21)를 통하여 오염된 배출가스가 유입되어 상승 이동하는 동안 이온교환섬유에 의하여 흡착 처리하여 유해 가스 성분 및 악취 성분을 제거한 후 상부의 가스 배출구(22)를 통해 배출된다. 오염된 배출가스의 이온교환 흡착 처리를 위하여, 이온교환섬유를 포함하는 흡착부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 층으로 배치될 수 있으며, 이에 의하여 가스 처리 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 흡착부(40)는 하부에 고정판(42)이 구비되며, 고정판(42)은 하우징(11)에 연결된 받침대(45) 위에 설치되어 안정적으로 지지될 수 있다. 각 층의 흡착부(40) 위에는 재생액 공급부(71)가 배치된다. 이 재생액 공급부(71)는 재생액 유입관(61)에 연결되어 있어 유입된 재생액을 흡착부(40)에 뿌려준다.

상기 흡착부(40)를 이루는 이온교환섬유의 재생에 사용된 재생액은 하우징 하부에 모아져 재생액 드레인 배관(31)에 의하여 드레인된다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 이온교환 스크러버에서 정화될 가스는 유입구(21)를 통하여 흡착부(40)로 유입되는 구조이므로, 배출가스가 고온인 경우 이온교환섬유에 접촉되어 이온교환섬유의 수명 단축의 원인이 될 수 있으며, 배출가스에 포함된 수용성 가스나 미세 입자가 충분히 제거되지 못하고 흡착부(40)의 이온교환섬유에 접촉될 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제10-0906997호 등록특허공보 대한민국 특허등록 제10-0852478호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배출가스에 포함된 수용성 가스나 미세 입자가 미리 제거될 수 있으며, 냉각되어 이온교환 필터부로 유동이 되도록 하는 이온교환 스크러버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 유입부와 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 하나 이상의 층을 이루어 구비되는 이온교환 필터부로 이루어지며; 상기 하우징에는 상기 이온교환 필터부가 설치되는 제1 공간부가 형성되고, 상기 제1 공간부 측방에는 물분사기구로부터 냉각수가 분사되는 제2 공간부가 형성되며, 이온교환 필터부로부터 하향 이격된 위치에서 상기 제1 공간부와 제2 공간부가 연통되는 연결구가 형성되며; 상기 유입부는 상기 연결구로부터 상향 이격된 위치에 제2 공간부로 연통되도록 형성되며, 상기 배출구는 이온교환 필터부의 상부로 제1 공간부에 연통되도록 형성되어; 유입부를 통하여 제2 공간부로 유입된 배출가스는 연결구를 통하여 제1 공간부로 유동하고, 제1 공간부에서 이온교환 필터부를 지나 배출구를 통하여 배출되는 이온교환 스크러버를 제공한다.

상기에서, 물분사기구는 냉각수가 분사되는 하나 이상의 노즐을 구비하며, 상기 분사노즐은 상하 방향으로 유입부와 연결구 사이에서 제2 공간부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 하우징은 중공체인 외벽체와, 상기 외벽체로부터 이격되어 외벽체 내에 위치하며 중공체인 내벽체와, 상기 외벽체와 내벽체 하부에 구비되는 바닥체와, 상기 외벽체와 내벽체 상부에 구비되는 상부체로 이루어지며; 상기 제1 공간부는 바닥체와 상부체 사이에서 내벽체 내에 형성되고, 상기 제2 공간부는 바닥체와 상부체 사이에서 내벽체와 외벽체 사이에 형성되며; 상기 유입부는 외벽체에 구비되고, 상기 연결구는 상기 유입부로부터 하향 이격되어 내벽체에 하나 이상 형성되며, 상기 배출구는 이온교환 필터부의 상부로 내벽체에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 물분사기구는 일측이 연결구로부터 하향 이격된 위치에서 제2 수용부에 연결되며 타측이 상하 방향으로 유입부와 연결구 사이에서 제2 공간부로 연결되어 단부가 제2 공간부에 위치하는 순환관과, 상기 순환관에 설치된 제1 펌프로 이루어지며; 상기 분사노즐은 제2 공간부 내에 위치하도록 순환관에 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 내벽체에는 유입구의 상부로 외벽체를 향하여 돌출된 돌출부재가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 이온교환 스크러버(100)는 이중관 구조로서 배출가스가 분사되는 냉각수와 접촉 후 냉각되어 이온교환 필터부로 유동하므로 고온의 배출가스의 정화에도 사용될 수 있으며, 냉각수와의 접촉에 의하여 배출가스에 포함된 수용성 가스와 미세 입자가 미리 제거될 수 있으며, 돌출부재(111-3)가 구비되어 이온교환 용액과 냉각수가 혼합되는 것이 방지된다.

도 1은 종래 기술에 의한 이온교환 스크러버를 도시한 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 이온교환 스크러버를 설명하기 위하여 도시한 개략적이 구조도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 이온교환 스크러버에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따르는 이온교환 스크러버(100)는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내에 하나 이상의 층을 이루어 구비되는 이온교환 필터부(120)로 이루어진다. 상기 이온교환 필터부(120)는 배출가스의 유동 방향으로 간격을 형성하며 복수로 구비된다. 상기 이온교환 필터부(120)에는 이온교환섬유가 구비된다. 도 2에서 도면부호 130은 이온교환 필터부(120)를 지나 배출구(117)로 유동하는 배출가스에 포함된 물을 포집하는 데미스터(Demister)를 도시한 것이다.

상기 하우징(110)에는 배출가스가 하우징(110) 내로 유입되는 통로가 되는 유입부(115)와, 정화된 배출가스가 배출되는 통로가 되는 배출구(117)가 형성된다. 그리고 상기 하우징(110)에는 제1 공간부와, 상기 제1 공간부 측방으로 제2 공간부가 형성된다. 상기 제2 공간부는 제1 공간부를 둘러싸도록 형성된다.

상기 제1 공간부에 이온교환 필터부(120)가 설치되고, 제2 공간부에 물분사기구로부터 냉각수가 분사된다. 상기 하우징(110)에는 이온교환 필터부(120)로부터 하향 이격된 위치에서 상기 제1 공간부와 제2 공간부가 연통되는 연결구(111-1)가 형성되며, 상기 유입부(115)는 상기 연결구(111-1)로부터 상향 이격된 위치에 제2 공간부로 연통되도록 형성된다. 그리고 상기 배출구(117)는 이온교환 필터부(120)의 상부로 제1 공간부에 연통되도록 형성된다.

송풍기(도시하지 않음) 등에 의하여 배출가스는 유입부(115)를 통하여 제2 공간부로 유입되고, 제2 공간부 내에서 물분사기구로부터 분사되는 냉각수와 기액 접촉하면서 냉각되어 연결구(111-1)를 통하여 제1 공간부 내로 유동한다. 연결구(111-1)를 통하여 이온교환 필터부(120)의 하부로 유동한다. 제1 공간부 내로 유동한 배출가스는 상향 유동하면서 이온교환 필터부(120)를 지나면서 정화되어 배출구(117)를 통하여 배출된다. 따라서 배출가스가 고온인 경우에도, 배출가스가 냉각되어 이온교환 필터부(120)로 유동하므로, 고온의 배출가스 정화에도 사용될 수 있다.

상기 하우징(110)은 중공체인 외벽체(113)와, 중공체인 내벽체(111)와, 바닥체(112)와, 상부체로 이루어진다.

상기 외벽체(113)와 내벽체(111) 사이에는 간격이 형성된다.

상기 바닥체(112)는 상기 외벽체(113)와 내벽체(111) 하부에 구비되어, 외벽체(113)와 내벽체(111)의 하부의 개구부를 막는다. 상기 상부체는 바닥체(112)로부터 상향 이격되며 외벽체(113)와 내벽체(111) 사이에 구비되어, 외벽체(113)와 내벽체(111) 사이에 형성된 개구부를 막는다.

상기 제1 공간부는 바닥체(112)의 상부로 내벽체(111) 내에 형성된다. 상기 제2 공간부는 바닥체(112)와 상부체 사이에서 내벽체(111)와 외벽체(113) 사이에 형성된다.

상기 유입부(115)는 외벽체(113)에 구비되어 제2 공간부로 연통된다. 상기 연결구(111-1)는 유입부(115)로부터 하향 이격된 위치에서 내벽체(111)에 하나 이상 형성된다. 상기 연결구(111-1)는 이온교환 필터부(120)보다 낮은 위치에 형성된다. 상기 연결구(111-1)는 내벽체(111) 둘레를 따라 형성된다. 상기 배출구(117)는 이온교환 필터부(120)의 상부로 내벽체(111)에 형성된다. 상기 이온교환 필터부(120)는 상하 방향으로 연결구(111-1)과 배출구(117) 사이에서 상하 방향으로 이격되어 복수로 구비될 수 있다. 도 2에서 도면부호 119는 이온교환 필터부(120)를 지지하도록 내벽체(111) 내에 돌출된 받침부재를 도시한 것이다. 상기 내벽체(111)에는 유입구의 상부로 외벽체(113)를 향하여 제2 공간부로 돌출된 돌출부재(111-3)가 구비되어, 이온교환 용액과 냉각수가 혼합되는 것이 방지된다.

상기 물분사기구는 일측이 연결구(111-1)로부터 하향 이격된 위치에서 제2 수용부에 연결되며 타측이 상하 방향으로 유입부(115)와 연결구(111-1) 사이에서 제2 공간부로 연결되어 단부가 제2 공간부에 위치하는 순환관(141)과, 상기 순환관(141)에 설치된 제1 펌프(140)로 이루어진다. 상기 분사노즐(141-1)은 제2 공간부 내에 위치하도록 순환관(141)에 구비된다. 상기 순환관(141)은 분지관(141a)을 구비하여 분지된 구조를 이루어 제2 공간부 내에서 층을 이루어 냉각수가 분사될 수 있도록 할 수 있다.

분사노즐(141-1)로부터 분사된 냉각수는 제2 공간부에서 기액 접촉하면서 배출가스를 냉각시키고, 배출가스에 포함된 수용성 가스와 미세 입자를 포집하여 하강하면서 유입구(111-1)의 하부로 외벽체(113)와 내벽체(111) 사이에 형성된 제2 수용부에 수용된다. 수용된 냉각수는 순환관(141)을 통하여 다시 상향 유동하여 분사노즐(141-1)로부터 분사된다.

도 2에서 도면부호 151은 일측은 바닥체(112)의 상부로 그리고 연결구(111-1)의 하부로 내벽체(111) 내에 형성된 제1 수용부로 연결되고, 타측은 이온교환 필터부(120)의 상부로 위치하도록 단부가 제1 공간부에 위치하는 이온용액 순환관을 도시한 것이고, 150은 이온용액 순환관(151)에 설치되어 이온용액을 순환시키는 제2 펌프를 도시한 것이다. 이온교환 필터부(120)가 간격을 가지고 적층되어 복수로 구비되는 경우, 상기 이온용액 순환관(151)은 분지되어 각 이온교환 필터부(120)의 상부에 위치하도록 구비된다. 제1 공간부 내에 위치하는 이온용액 순환관(151)에는 이온용액 분사노즐(151-1)이 복수로 구비된다. 상기 이온용액 순환관(151)은 제1 공간부 내에서 데미스터(130) 하부로 위치한다. 상기 데미스터(130)의 상부로 배출구(117)가 형성된다.

정화를 위한 배출가스가 유입부(115)를 통하여 제2 공간부로 유입되면, 하향 유동하면서 분사노즐(141-1)에서 분사되는 냉각수와 기액 접촉하며, 배출가스에 포함된 수용성 가스와 미세입자는 냉각수와 함께 제2 수용부로 수용된다. 배출가스는 냉각수와 기액 접촉하면서 냉각된다. 그리고 연결구(111-1)를 통하여 이온교환 필터부(120)의 하부로 제1 공간부 내로 유동하고, 상향 유동하면서 이온교환 필터부(120)를 지나 이온교환섬유에 따라 산성 또는 염기성 유해가스가 제거되고, 데미스터(130)를 지나 배출구(117)를 통하여 배출된다.

100: 이온교환 스크러버 110: 하우징
120: 이온교환 필터부

Claims (5)

1. 유입부와 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 하나 이상의 층을 이루어 구비되는 이온교환 필터부로 이루어지며; 상기 하우징에는 상기 이온교환 필터부가 설치되는 제1 공간부가 형성되고, 상기 제1 공간부 측방에는 물분사기구로부터 냉각수가 분사되는 제2 공간부가 형성되며, 이온교환 필터부로부터 하향 이격된 위치에서 상기 제1 공간부와 제2 공간부가 연통되는 연결구가 형성되며; 상기 유입부는 상기 연결구로부터 상향 이격된 위치에 제2 공간부로 연통되도록 형성되며, 상기 배출구는 이온교환 필터부의 상부로 제1 공간부에 연통되도록 형성되어; 유입부를 통하여 제2 공간부로 유입된 배출가스는 연결구를 통하여 제1 공간부로 유동하고, 제1 공간부에서 이온교환 필터부를 지나 배출구를 통하여 배출되며;
   일단이 연결구로부터 하향 이격된 위치에서 제1 수용부에 연결되고 타단이 상기 이온교환 필터부의 상부로 위치하도록 단부가 제1 공간부 내에 위치하는 이온용액 순환관과, 상기 이온용액 순환관에 설치된 제2 펌프와, 상기 제1 공간부 내에 위치하도록 이온용액 순환관에 구비되어 이온용액이 분사되는 하나 이상의 이온용액 분사노즐이 더 포함되며;
   상기 물분사기구는 일단이 연결구로부터 하향 이격된 위치에서 제2 수용부에 연결되고 타단이 상하 방향으로 유입부와 연결구 사이에서 단부가 제2 공간부에 위치하는 순환관과, 상기 순환관에 설치된 제1 펌프와, 상기 제2 공간부 내에 위치하도록 순환관에 구비되어 냉각수가 분사되는 하나 이상의 분사노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온교환 스크러버.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 하우징은 중공체인 외벽체와, 상기 외벽체로부터 이격되어 외벽체 내에 위치하며 중공체인 내벽체와, 상기 외벽체와 내벽체 하부에 구비되는 바닥체와, 상기 외벽체와 내벽체 상부에 구비되는 상부체로 이루어지며; 상기 제1 공간부는 바닥체의 상부로 내벽체 내에 형성되고, 상기 제2 공간부는 바닥체와 상부체 사이에서 내벽체와 외벽체 사이에 형성되며; 상기 유입부는 외벽체에 구비되고, 상기 연결구는 상기 유입부로부터 하향 이격되어 내벽체에 하나 이상 형성되며, 상기 배출구는 이온교환 필터부의 상부로 내벽체에 형성되는 것을 특징으로 하는 이온교환 스크러버.
4. 삭제
5. 제3 항에 있어서, 상기 내벽체에는 유입구의 상부로 외벽체를 향하여 돌출된 돌출부재(111-3)가 구비된 것을 특징으로 하는 이온교환 스크러버.

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