KR101864193B1 - 고밀집 슬롯형 세라믹 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 세라믹 필터는, 압출 성형 방식으로 제조되는 세라믹 필터에 있어서, 단면이 원, 삼각, 사각, 다각형의 형상을 취하는 중공 막대형의 구조의 바디부(100); 상기 바디부(100)의 상단에 형성되고, 상기 바디부(100)의 단면 직경보다 큰 직경을 가지며 상기 바디부(100)와 동일한 중공이 형성되는 헤드부(200); 상기 바디부(100)의 하단에 형성되며, 상기 바디부(100)의 하단 중공을 밀봉하는 밀봉부(300);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고밀집 슬롯형 세라믹 필터{SLOT-TYPE CERAMIC FILTER}

본 발명은 세라믹 필터에 관한 것으로, 압출성형의 의한 자유로운 길이 선택이 가능하고, 접촉면적을 확대할 수 있도록 고밀집 슬롯형으로 구성되는 세라믹 필터에 관한 것이다.

산업의 발전에 따라 각 산업공정에서 발생하는 분진, 매연, 폐가스, 연기, 휘발성 유기 화합물(Volatile organic chemicals : VOC's)등의 유해물질의 폐해는 더욱 늘어나고 있는 실정이다. 따라서 이러한 공해물질의 방출을 막기 위하여 일부에서는 고분자 필터를 사용하고 있으나 고분자 필터의 경우에는 내열성, 내화학성, 내마모성 및 난연성에 있어서 취약한 문제점이 있다.

즉, 폴리에스터의 경우 150 ℃에서 수축이 일어나며, 내열성이 우수한 PTFE(테프론)의 경우도 최고 250 ℃정도의 내열성밖에 가지지 못하며, 산업용 필터를 사용하는 공정의 분위기는 분진과 여러 종류의 폐가스, 수분이 동시에 발생되는 가혹한 환경이어서 폴리에스터, 폴리프로필렌, 아크릴, 폴리아마이드, 폴리이미드, 유리섬유 등 대부분의 고분자 소재의 부직포 필터는 필터 표면에 붙어 있던 분진을 제트 펄스 등의 방법으로 털어 내면 위에서 아래로 분진이 떨어지면서 분진에 의한 필터의 표면마모가 심각하여 필터를 파손하고 필터의 사용주기를 짧게 할 뿐 아니라 각 산업의 연소공정 중에 불꽃이 발생하여 필터에 붙게 되면 필터에 붙은 불꽃은 화재로 이어지거나, 필터에 구멍을 내며 쓰레기 소각로, 보일러, 석탄 화력 발전소, 석탄 가스화 복합 발전의 경우는 배기가스가 대기 중에 노출될 위험이 있으므로 강화되는 환경규제에 역행하게 된다는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 필터의 개발이 이루어져 왔는데 세라믹 필터는 고분자 필터에 비하여 내열성, 내화학성, 내마모성 등이 훨씬 우수한 특징이 있고, 특히, 내열성이 우수하여 배기 장치 내에 냉각 장치 등을 별도로 설치할 필요가 없어 설치비 및 유지비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

기존의 개발된 세라믹 필터의 경우 일반적으로 세라믹 섬유(Fiber)를 이용한 튜브 형태를 진공성형이나 압축 성형해서 사용하는 것이 가장 보편적인 방법이었으며, 이는 여과 효율과 배압 특성은 비교적 우수하나 제조되는 비용이 고가이고, 장시간 사용할 때 세라믹 섬유의 열화로 인해 필터의 내구성이 떨어져 여과 효율이 감소할 뿐만 아니라, 필터의 재생 시 압축 공기를 역 분사하여 외벽의 분진을 털어 낼 때 세라믹 섬유가 파손되고, 이렇게 파손된 세라믹 섬유가 정상운전 시 배기가스 중에 포함되어 배출됨으로써 2차 공해를 발생시키는 문제가 있다.

또한 제조공정 측면에서, 기존의 세라믹 필터의 경우, 세라믹 분말을 주재로 하는 슬러리를 제조하고, 상기 제조한 슬러리를 활성탄소섬유 부직포 또는 펠트에 담지시켜 중공 구조의 기둥형 성형물을 제조한 후, 상기 성형물을 건조하고, 소결함으로써 완성하게 되는데, 이러한 제조 방식으로 제조된 세라믹 필터의 경우, 고압으로 압축하지 않아 기공의 크기가 상대적으로 커지므로, 미세 물질을 필터링 할 수 없을 뿐 아니라, 부직포 또는 펠트를 세라믹 분말 슬러리에 담지하여 감는 방식으로, 필터의 길이가 한정되며, 필터의 길이를 늘리기 위하여서는 부직포 또는 펠트의 폭이 넓어져야 하므로 이를 담지하기 위한 슬러리 탱크의 크기도 동일하게 확장되어야 하므로 제조 단가 및 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

KR 공개특허공보 10-2007-0099884 A

KR 등록특허공보 10-0690573 B1

KR 등록특허공보 10-0623362 B1

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 세라믹 필터의 제조 방식을 압출 성형을 선택하여, 기존의 섬유포 방식에서 존재하는 필터길이의 제한에 대한 문제점을 개선하여 사용자가 원하는 길이의 필터를 제작할 수 있도록 하고, 세라믹 필터의 형상을 필터링하고자 하는 대상기체와의 접촉 면적을 최대로 하기 위한 고밀집 슬롯형의 형상을 취하여, 필터링 효율을 높일 수 있는 세라믹 필터를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 필터는, 압출 성형 방식으로 제조되는 세라믹 필터에 있어서, 단면이 원, 삼각, 사각, 다각형의 형상을 취하는 중공 막대형의 구조의 바디부(100); 상기 바디부(100)의 상단에 형성되고, 상기 바디부(100)의 단면 직경보다 큰 직경을 가지며 상기 바디부(100)와 동일한 중공이 형성되는 헤드부(200); 상기 바디부(100)의 하단에 형성되며, 상기 바디부(100)의 하단 중공을 밀봉하는 밀봉부(300);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명의 촉매 세라믹 필터는 압출 성형방식을 적용하여, 사용자가 원하는 길이로 상기 바디부(100)를 형성함으로써, 필터 길이의 제한이 없으며, 상기 바디부(100)의 직경보다 큰 직경을 가지는 헤드부(200)를 형성하여, 다수의 세라믹 필터 밀집 시, 각 바디부(100)가 밀착되는 것이 아닌, 공기유로를 형성하여 밀집됨으로써, 필터링 활성면적을 넓혀 필터링 효율을 극대화 할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고밀집 슬롯형 세라믹 필터의 구성도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고밀집 슬롯형 세라믹 필터의 단일 및 다수밀집사용 예시도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고밀집 슬롯형 세라믹 필터의 공기유로 및 접촉면적 확대를 도시한 예시도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고밀집 슬롯형 세라믹 필터의 실제 사용 예를 예시한 예시도이다;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 세라믹 필터는, 압출 성형 방식으로 제조되는 세라믹 필터에 있어서, 단면이 원, 삼각, 사각, 다각형의 형상을 취하는 중공 막대형의 구조의 바디부(100); 상기 바디부(100)의 상단에 형성되고, 상기 바디부(100)의 단면 직경보다 큰 직경을 가지며 상기 바디부(100)와 동일한 중공이 형성되는 헤드부(200); 상기 바디부(100)의 하단에 형성되며, 상기 바디부(100)의 하단 중공을 밀봉하는 밀봉부(300);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 도 1에서 보는 바와 같이, 세라믹 필터는 크게 바디부(100), 헤드부(200), 밀봉부(300)로 구성되며, 상기 바디부(100)의 경우, 압출 성형 방식으로, 내부가 비어 있는 중공 막대형으로 형성되며, 사용자가 원하는 길이대로 절단하여 사용이 가능하다.

이러한, 사용자가 원하는 길이로 형성된 바디부(100)는, 상단과 하단에 각각, 헤드부(200)와 밀봉부(300)가 결합되는데, 상기 헤드부(200)의 경우, 상기 바디부(100)의 단면 직경보다 큰 직경을 가지는 외주면을 갖고, 상기 바디부의 중공과 일치하는 중공을 형성하여 상기 바디부(100)의 상단에 결합하고, 상기 밀봉부(300)의 경우, 상기 바디부(100)의 단면 직경과 동일한 직경을 가지고 상기 바디부(100)의 하단과 경합하여, 개방되어 있는 상기 바디부(100)의 하단을 밀봉하게 된다.

이 때, 상기 바디부(100), 헤드부(200), 밀봉부(300)는, 상호 접합에 의하여 결합되며, 상호 대응되는 돌기 및 홈에 의한 블록 결합 또는 세라믹용 접착제에 의한 접착 결합 또는 블록 결합 및 접착 결합의 혼용 사용이 가능하고, 접착 결합 및 혼용 사용의 경우, 접착 후, 추가적으로 열을 가하여 접착을 강화시키도록 한다.

즉, 블록 결합 방식의 경우, 상기 바디부(100), 헤드부(200), 밀봉부(300)의 각각의 결합면에는 결합을 위하여 상호 부합하는 돌기 및 홈을 형성하여, 이러한 돌기와 홈을 상호 맞추어 끼움으로써 결합될 수 있으며, 이러한 블록 결합에 세라믹 접착제 사용을 부가하여 혼합 함으로써 더욱 강한 결합을 구현하는 것이 가능하다.

다음으로, 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 세라믹 필터는, 단일 또는 다수개의 밀집 사용이 가능하고, 다수개를 사용하는 경우, 각각의 세라믹 필터의 헤드부(200)의 측면끼리 맞닿도록 접합하여 밀집 시키게 되는데, 상기 바디부(100)의 직경보다 큰 직경을 가지는 헤드부(200)의 측면만을 접하도록 함으로써 다수의 세라믹 필터 밀집 시, 각 바디부(100)가 밀착되는 것이 아닌, 바디부(100)와 바디부(100)사이에 공간이 생김으로써, 공기유로를 형성하여 밀집 시에도 원활한 필터링이 가능하도록 하며, 도 3에서 보는 바와 같이 각각의 필터링 면적이 극대화 되어, 필터링 효율이 상승하는 효과를 가진다.

또한, 상기 다수개의 밀집사용은, 세라믹 필터 중, 맞닿은 각 헤드부(200)의 측면을 상호 접합되도록 세라믹용 접착제로써 접착하거나, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 바디부(100)의 외경과 부합하는 다수의 홈을 형성하는 밀집 고정 브라켓(400)에 상기 세라믹 필터의 하단부터 삽입하여 헤드부(200)에 고정되는 방식을 선택하는 것이 가능하다.

또한, 상기와 같이 다수개의 밀집사용의 경우, 도 2 및 도 3과 같이 상부에서 봤을 때, 원형, 사각, 다각형의 형상을 이루도록 배열 및 각 세라믹 필터의 형상을 구성하여 다양한 현장상황에 맞게 제작하는 것이 가능하다.

즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 동일한 공간에 밀집하여 배열될 경우, 본 발명의 경우, 내부에 공기유로가 형성되고, 접촉면적이 훨씬 증대되어 다수가 하나의 원기둥형상을 이루는 것과는 달리, 기존의 원통형 필터의 경우, 공기유로의 형성이 없고, 단순한 원기둥형상으로 접촉면적이 본 발명과 비교해 현저히 작아 필터링 효율이 떨어지게 된다.

특히, 본 발명은, 단면이 부채꼴의 형상을 취하고, 각각의 부채꼴 기둥 형상의 필터가 밀집하여 상단에서 봤을 때 원형을 이루도록 구성되어, 동일한 외경의 단일 원형 파이프 형상보다 필터링 면적이 확대되며, 내부에 공기가 통할 수 있는 공기 유로가 다수 형성되어, 필터링 효율의 극대화를 가져 온다.

따라서, 기본적으로 도 2 및 도 3의 하단에서 보는 바와 같이 필터 하나의 단면이 90°각도의 부채꼴 형상을 하게 되면 4개의 필터가 하나의 원을 이루어 밀집될 수 있으며, 이 외에, 부채꼴의 각도를 예각으로 함에 따라 6개, 8개 등과 같이 다수의 부채꼴 단면의 필터가 하나의 원통형을 이루도록 배치하여 필터링 효율을 증대 시킬 수 있다.

다음으로, 하단의 표를 참고 하면 본 발명에 따른 세라믹 필터에 있어서, 규조토 20 내지 40 중량부; 실리카 30 내지 50 중량부; 규산 나트륨 1 내지 5 중량부; 기공제 15 내지 40 중량부; 셀룰로오스 2 내지 10 중량부; 제올라이트 5 내지 15 중량부; agalmatolith Al₂Si₄O₁₀(OH)₂ 5 내지 15 중량부;로 구성 되는 것을 특징으로 한다.

<본 발명에 따른 세라믹 필터 성분 표>

이러한, 상기 기공제는, 목분, 겨, 숯가루, 팜열매껍질분말 중 에서 선택되는 것으로써, 목분, 겨, 숯가루, 팜열매껍질분말 중 1종 이상의 혼합물이거나, 단일 종을 사용하여 구성될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100 : 바디부
200 : 헤드부
300 : 밀봉부
400 : 밀집 고정 브라켓

Claims (7)

1. 압출 성형 방식으로 제조되는 세라믹 필터에 있어서,
   단면이 원형의 형상을 취하는 중공 막대형의 구조의 바디부(100);
   상기 바디부(100)의 상단에 형성되고, 상기 바디부(100)의 단면 직경보다 큰 직경을 가지며 상기 바디부(100)와 동일한 중공이 형성되는 헤드부(200);
   상기 바디부(100)의 하단에 형성되며, 상기 바디부(100)의 하단 중공을 밀봉하는 밀봉부(300);로 구성되고,
   상기 세라믹 필터는, 단일 또는 다수개의 밀집 사용이 가능하고, 다수개를 사용하는 경우, 각각의 세라믹 필터의 헤드부(200)의 측면끼리 맞닿도록 접합하여 밀집 시키며,
   상기 바디부(100)의 직경보다 큰 직경을 가지는 헤드부(200)의 측면만을 접하도록 함으로써 다수의 세라믹 필터 밀집 시, 각 바디부(100)가 밀착되는 것이 아닌, 바디부(100)와 바디부(100)사이에 공간이 생김으로써, 공기유로를 형성하여 접촉 면적을 증대되도록 하여 밀집 시에도 원활한 필터링이 가능하도록 하되,
   상기 다수개의 밀집사용은, 세라믹 필터 중, 맞닿은 각 헤드부(200)의 측면을 상호 접합되도록 세라믹용 접착제로써 접착하거나, 상기 바디부(100)의 외경과 부합하는 다수의 홈을 형성하는 밀집 고정 브라켓(400)에 상기 세라믹 필터의 하단부터 삽입하여 헤드부(200)에 고정되도록 하는 것이고,
   상기 바디부(100), 헤드부(200), 밀봉부(300)는, 상호 접합에 의하여 결합되며, 상호 대응되는 돌기 및 홈에 의한 블록 결합 또는 세라믹용 접착제에 의한 접착 결합 또는 블록 결합 및 접착 결합의 혼용 사용이 가능하고, 접착 결합 및 혼용 사용의 경우, 접착 후, 추가적으로 열을 가하여 접착을 강화시키는 것이되, 단면이 부채꼴의 형상을 취하고, 다수의 부채꼴 기둥 형상의 필터가 밀집하여 상단에서 봤을 때 원형을 이루도록 구성되어, 하나의 단면이 90°각도의 부채꼴 형상인 경우 4개의 필터가 하나의 원을 이루어 밀집되고, 이 외의 경우 부채꼴의 각도를 예각으로 함에 따라 6개, 8개 등과 같이 다수의 부채꼴 단면의 필터가 하나의 원통형을 이루도록 배치하여 동일한 외경의 단일 원형 파이프 형상보다 필터링 면적이 확대되며, 내부에 공기가 통할 수 있는 공기 유로가 다수 형성되게 하여 필터링 효율을 증대 시키것 이되, 규조토 20 내지 40 중량부; 실리카 30 내지 50 중량부; 규산 나트륨 1 내지 5 중량부; 기공제 15 내지 40 중량부; 셀룰로오스 2 내지 10 중량부; 제올라이트 5 내지 15 중량부; agalmatolith Al₂Si₄O₁₀(OH)₂ 5 내지 15 중량부;를 포함하는 혼합물의 소성가공에 의해 형성되는 것이고,
   상기 기공제는, 목분, 겨, 숯가루, 팜열매껍질분말 중 에서 선택되는 것으로써, 목분, 겨, 숯가루, 팜열매껍질분말 중 1종 이상의 혼합물이거나, 단일 종을 사용하는 것을 특징으로 하는 세라믹 필터.
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