KR101913946B1 - 유해가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시설물 내에서 발생하는 각종 유해 가스의 정화효율을 증대시켜 쾌적한 작업 환경을 제공하는 유해가스 정화장치에 관한 것으로, 본 발명은, 유해가스를 공급 및 배출하도록 유해가스유입부 및 정화공기배출부가 형성된 방전챔버; 상기 유해가스유입부를 통해 공급되는 유해가스가 와류를 형성하도록 상기 챔버의 바닥면에 구성된 제1가스유도가이드; 상기 제1가스유도가이드의 상측에 설치되며, 경사면을 갖는 적어도 두 개 이상의 방전극이 이격되게 배치된 아크생성부; 및 상기 아크생성부에 전원을 공급하는 전원공급부; 를 포함한다.

Description

유해가스 정화장치{Hazardous gases purifying device}

본 발명은 유해가스 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시설물 내에서 발생하는 각종 유해 가스의 정화효율을 증대시켜 쾌적한 작업 환경을 제공하는 유해가스 정화장치에 관한 것이다.

최근 유기용제의 사용이 증가함에 따라 폐기물처리, 도장공정 및 수처리 등의 각종 생산 공정 및 환경 산업에서는 휘발성유기화합물 또는 악취가스 등의 유해가스가 불가피하게 발생된다.

유해가스를 제거하기 위한 방법으로서 연소법, 활성탄 등을 이용한 흡착, 미생물 여과법 등이 현재 주로 사용되고 있으며, 이 중 연소법은 시설의 초기 비용이 과다하게 발생되고, 유지비가 높을 뿐만 아니라 2차 오염물 생성 등의 문제가 있다.

활성탄을 이용한 흡착법은 용제를 회수하는데 많은 비용이 소요되고 장시간 적용 시 효율이 낮은 단점이 있으며, 미생물 여과에 의한 생물학적 처리 방법은 미생물이 과도하게 생장할 경우 미생물이 충전재의 공극을 막아 압력이 유실되고, 미생물 농도를 일정하게 유지하기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 고전압을 이용한 코로나 방전을 통한 방법이 사용되어 왔다. 코로나 방전은 상호 절연된 두 전극간의 전압을 상승시켜 어느 임계점 이상에서 전기적 방전이 일어나는 현상을 가르키는데, 이러한 방전에 의해서 유해가스 성분에 전기를 하전시켜 이를 방전부 외벽 등에 포착시킴으로써 유해가스를 제거할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 코로나 방전을 이용한 유해가스 정화 장치는 한국공개특허 제10-2001-0068436호와 같이 유해가스가 포함된 혼합가스의 흐름이 횡으로 형성되어서, 통상 고온으로 공급되는 혼합가스가 반응로 내부에서 상승함으로써 반응로 전체에서 고른 반응을 하지 못하는 문제가 있었고, 코로나 방전은 코로나 방전기를 고전압 코로나 방전극을 중심으로 원형의 코로나 발생 영역을 갖게 되는데 위와 같은 판형(Plate Type) 반응로는 코로나 미반응 존이 발생되어, 코로나 미반응 존을 통과하는 유해가스가 제대로 정화되지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 코로나 방전기의 코로나 발생 영역을 모두 감쌀 수 있도록 원통형의 실린더를 각 코로나 방전기별로 구비하고, 이러한 원통형 실린더에 혼합가스를 주입함으로써 코로나 미반응 존이 없이 모든 혼합 가스가 코로나 발생 영역을 통과할 수 있도록 하였으나, 이러한 실린더형 반응로는 실린더 내부를 통과하는 유량에 한계가 있었고, 따라서 대용량의 처리가 필요한 현장에는 적용하기 어려운 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위하여 실린더의 갯수를 늘리기 위해서는 판형 반응로에 비해 넓은 설치 면적을 필요로 하는 문제가 있다.

한편, 유해가스 정화를 목적으로 한 장치 중 아크를 이용한 저온 정화장치들은 다수 제안된 바 있으나, 그 중 가장 대표적인 장비는 아크 플라즈마 장치이다.

아크 플라즈마 장치는 한 쌍의 단자부에서 생성된 아크를 이용하여 유해가스를 산화/분해 하게 된다.

그런데, 최근 출시되고 있는 아크 플라즈마 장치들은 전기 에너지가 높고, 처리 가능한 가스량에 대비하여 아크 발생기 내부에 형성된 아크 생성부와 악취 가스 사이의 접촉시간이 매우 짧아 가스 처리량이 감소하게 됨으로써, 효율적인 유해가스 정화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

참조문헌: 대한민국특허 제 1515798호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 유해가스와 아크 생성부 사이의 접촉시간 및 접촉면적을 증대시켜 유해가스의 산화/분해 기능을 극대화시킬 수 있음은 물론, 아크 플라즈마의 반응입자와 유해가스와의 반응에 의한 정화과정을 통해 효율적인 가스 정화과정이 진행될 수 있도록 한 유해가스 정화장치를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 유해가스를 공급 및 배출하도록 유해가스유입부 및 정화공기배출부가 형성된 방전챔버; 상기 유해가스유입부를 통해 공급되는 유해가스가 와류를 형성하도록 상기 챔버의 바닥면에 구성된 제1가스유도가이드; 상기 제1가스유도가이드의 상측에 설치되며, 경사면을 갖는 적어도 두 개 이상의 방전극이 이격되게 배치된 아크생성부; 및 상기 아크생성부에 전원을 공급하는 전원공급부; 를 포함한다.

또한 상기 방전챔버의 유해가스유입부에는 적어도 하나의 가스유입관이 연결된다.

상기 제1가스유도가이드는 일정높이를 갖는 반원형, U자형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 구성되며, 상기 제1가스유도가이드의 둘레면에는 나선형 돌기가 형성될 수 있다.

상기 제1가스유도가이드의 중심점은 상기 유해가스유입부의 중심점과 서로 다른 축선 상에 배치되며, 상기 제1가스유도가이드는 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 점차 좁게 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치는 유해가스와 아크 생성부 사이의 접촉시간을 증대시켜 유해가스의 산화/분해 기능을 극대화시킬 수 있음은 물론, 아크 플라즈마의 반응입자와 유해가스와의 반응에 의한 정화과정을 통해 효율적인 가스 정화과정이 진행될 수 있어 시설물 내에 위치한 작업자들의 업무 환경을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치의 단면 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치의 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 다른 실시예를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 또 다른 실시예를 도시한 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치의 단면 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 구성요소 중 제 1정화장치의 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 다른 실시예를 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 또 다른 실시예를 도시한 예시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치(10)는 유해가스의 체류시간을 증대 및 유해가스의 이동경로가 아크 플라즈마를 향하도록 구조 개선하여 실내 공기의 정화효율을 증대시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 유해가스 정화장치(10)는 방전챔버(20)와, 방전챔버(20)의 바닥면에 구성된 제1가스유도가이드(30)와, 제1가스유도가이드(30)의 상측에 설치된 아크생성부(40)와, 아크생성부(40)에 전원을 공급하는 전원공급부(50)를 포함한다.

방전챔버(20)는 내부에 공간부가 형성된 사각기둥 또는 원기둥 형상을 갖는다.

방전챔버(20)의 소재는 내부식성 금속재 또는 내부식성 코팅층이 형성된 금속재가 사용될 수 있으며, 내부식성 중에서는 스테인레스가 바람직하게 사용될 수 있다.

방전챔버(20)의 둘레면에는 유해가스를 공급 및 배출하도록 유해가스유입부(22) 및 정화공기배출부(24)가 형성된다.

유해가스유입부(22)에는 도면에는 도시하지 않았지만 유해가스를 흡입하여 송출하기 위한 송풍팬이 연결되어 있다.

또한 정화공기배출부(24)는 방전챔버(20)의 상측 중앙 또는 상측 측면에 선택적으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상측 측면에 구성된 것을 실시예로 도시하였다.

이러한 방전챔버(20)는 내부 바닥면 중앙 부위에 제1가스유도가이드(30)가 구성되어 있다. 제1가스유도가이드(30)는 유해가스유입부(22)를 통해 공급되는 유해가스가 와류를 형성하도록 유해가스의 이동 방향을 유도하는 역할을 한다.

제1가스유도가이드(30)는 방전챔버(20)와 동일한 소재로서 제조되거나 기생방전이 발생되지 않도록 절연소재로 제조되며, 이종 재질로 구성 시 용접 또는 볼팅 결합을 통해 방전챔버(20)의 내부에 고정될 수 있다.

또한 제1가스유도가이드(30)는 일정 높이를 갖는 반원형이나 U자형 돌기 형태로서 제조될 수 있다. 제1가스유도가이드(30)의 형상은 반원형이나 U자형의 구성 이외에도 와류를 형성하기 위한 구조라면 어떠한 구조로도 변형될 수 있음은 물론이다.

또한 제1가스유도가이드(30)는 방전챔버(20)의 내부에 설치시 유해가스의 와류 형성이 용이하도록 제1가스유도가이드(30)의 중심점이 유해가스유입부(22)의 중심점과 서로 다른 축선 상에 배치된다.

본 발명의 실시예에서 D로 표시된 부분은 제1가스유도가이드(30)의 중심점과 유해가스유입부(22)의 중심점 사이의 거리이다.

이렇게 제1가스유도가이드(30)와 유해가스유입부(22)의 위치가 서로 다르게 배치되면, 유해가스유입부(22)를 통해 공급되는 유해가스가 제1가스유도가이드(30)의 내주면을 따라 이동하면서 와류를 형성하게 된다.

이때, 제1가스유도가이드(30)의 둘레면 중 유해가스유입부(22)가 형성된 내주면에는 와류의 형성이 보다 용이하도록 나선형 돌기(32)가 형성될 수 있다.

이에 더하여, 제1가스유도가이드(30)는 유해가스의 와류가 보다 용이하게 형성될 수 있도록 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 좁게 설계될 수 있다.

즉, 제1가스유도가이드(30)의 내경을 하측보다 상측으로 갈수록 좁게 형성하게 되면, 유해가스의 이동속도가 보다 빠르게 이동할 수 있기 때문에 유해가스가 마치 회오리와 같은 방향으로 상승할 수 있게 된다.

한편, 방전챔버(20)의 내부에는 제1가스유도가이드(30)의 상측으로 아크생성부(40)가 설치된다.

아크생성부(40)는 경사면을 갖는 적어도 두 개 이상의 방전극(42)이 이격되게 배치된다. 방전극(42)은 구리, 구리합금, 철, 철합금, 티타늄, 전도성 세라믹이 소재로서 채용될 수 있으며, 전원공급부(50)에서 공급되는 전원을 통해 저온 아크 불꽃을 생성하게 된다.

이때, 저온 아크 불꽃이 방전극(42)에 형성되기 위해서는 방전챔버(20)의 외벽에 통공(미부호)을 형성한 다음, 통공으로 단자부(52)를 삽입하여 전원공급부의 전원을 공급할 수 있게 된다. 이에 따라, 방전극(42)에서는 고전압, 고주파의 저전류를 인가받아 저온 아크 불꽃을 생성할 수 있게 된다.

또한 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 방전챔버(20)에 설치된 제1가스유도가이드(30)를 통해 와류의 회전 속도를 증가시킬 수 있도록 유해가스유입부(22)에 복수개의 가스유입관(T)이 더 연결되도록 구성할 수 있다.

가스유입관(T)의 경우 유해가스유입부(22)에 복수개가 끼워지도록 연결되거나 하나의 관 내부에 끼워진 후 유해가스유입부(22)에 연결되도록 구성할 수도 있다.

또한 방전챔버(20)의 내부 상측에는 와류를 형성하며 반정화된 상태의 유해가스가 정화공기배출부(24)를 통해 신속히 배출될 수 있도록 제2가스유도가이드(60)가 더 설치될 수 있다.

제2가스유도가이드(60)는 제1가스유도가이드(30)와 동일한 소재가 채용될 수 있으며, 일정높이를 갖는 반원형, U자형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 구성될 수 있다.

즉, 제2가스유도가이드(60)는 제1가스유도가이드(30)와 전체 외형이 동일하거나 일부 차이를 갖도록 구성될 수 있는데, 예를 들어, 제2가스유도가이드(60)의 내주면에는 나선형 돌기(32)가 형성되지 않거나, 내경이 좁아지도록 형성되지 않을 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 유해가스유입부(22)를 통해 유해가스가 공급되기 시작하면, 유해가스는 제1가스유도가이드(30)의 내벽면에 부딪히면서 내벽면에 형성된 나선형돌기(32)를 따라 회전하여 와류를 형성하게 된다.

이렇게 형성된 유해가스는 상측으로 갈수록 회전력이 감소하게 되며, 따라서 제1가스유도가이드(30)의 상측에 배치된 아크생성부의 방전극(42)을 지나게 되면서 악취물질이 산화/분해된다.

즉, 아크생성부의 방전극(42)에는 전원공급부(50)에서 공급되는 전원을 통해 플라즈마 반응입자가 생성되고, 반응입자는 유해가스에 포함된 악취물질로 빠르게 혼입됨에 따라 유해가스를 신속하게 산화/분해시켜 정화된 공기를 생성하게 된다.

이와 같이, 산화/분해된 정화공기는 제2가스유도가이드(60)에 의해 정화공기배출부(24)로 이동방향이 유도되면서 자연스럽게 배출된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치(10)는 유해가스유입부(22)를 통해 방전챔버(20)의 내부로 유입된 후 제1가스유도가이드(30)에 의해 와류를 형성한 후 와류의 회전력이 감소하게 되면서 방전극을 통과하게 된다. 이에 따라 유해가스는 자연스럽게 산화/분해 과정이 진행될 수 있어, 많은 양의 유해가스가 방전챔버(20)의 내부에 유입되더라도 공기 정화효율을 크게 증대시킬 수 있게 된다.

또한 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 정화장치의 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 유해가스유입부(22)가 방전챔버(20)의 바닥면 중앙부에 형성되고, 유해가스유입부(22)가 연결된 방전챔버(20)의 바닥면에 댐퍼(70)가 구성되도록 설계될 수 있다.

또한 정화공기배출부(24)는 방전챔버(20)의 상측 중앙에 형성되도록 구성된다.

이렇게 유해가스유입부(22)와 정화공기배출부(24)가 방전챔버(20)의 하측과 상측 중앙에 형성되면, 공급되는 유해가스가 댐퍼(70)에 부딪히면서 제 1가스유도가이드(30)의 내측으로 이동경로를 변경하게 된다.

이후, 유해가스가 나선형돌기(32)를 따라 회전하게 되면서 천천히 원심력이 감소하게 되고, 아크생성부(40)를 통과하게 되면서 공기정화가 진행된다.

이에 따라, 정화된 공기는 정화공기배출부(24)를 통해 자연스럽게 배출될 수 있어 많은 양의 유해가스가 유입되더라도 방전챔버(20)의 내부에서 신속하게 정화시켜 배출할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 기술적 특징은 유해가스의 이동 흐름이 와류를 이루면서 진행되는 것에 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 와류를 형성하기 위한 수단으로서 도면에는 도시하지 않았지만 방전챔버(20)의 외부에 별도의 와류발생장치를 설치한 후 유해가스유입부(22)로 유해가스를 공급하게 되면, 제 1가스유도가이드(30)가 생략될 수도 있다.

그러나, 와류의 회전력을 감안하고 유해가스의 정화능력을 향상시키기 위해서는 제 1가스유도가이드(30)를 방전챔버(20)의 내부에 설치하는 것이 바람직할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 제 1정화장치
20: 방전챔버
22: 유해가스유입부
24: 정화공기배출부
30: 제1가스유도가이드
32: 나선형돌기
40: 아크생성부
42: 방전극
50: 전원공급부
52: 단자부
60: 제2가스유도가이드
70: 댐퍼

Claims (9)

1. 유해가스를 공급 및 배출하도록 유해가스유입부 및 정화공기배출부가 형성된 방전챔버;
   상기 유해가스유입부를 통해 공급되는 유해가스가 와류를 형성하도록 상기 방전챔버의 바닥면에 구성되며, 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 점차 좁게 형성된 제1가스유도가이드;
   상기 방전챔버의 내부 중앙부위에 설치되며, 일정높이를 갖는 반원형, U자형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 구성된 제2가스유도가이드;
   상기 제1가스유도가이드의 상측에 설치되며, 경사면을 갖는 적어도 두 개 이상의 방전극이 이격되게 배치된 아크생성부; 및
   상기 아크생성부에 전원을 공급하는 전원공급부; 를 포함하는 유해가스 정화장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방전챔버의 유해가스유입부에는 적어도 하나의 가스유입관이 연결된 유해가스 정화장치.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1가스유도가이드의 내주면에는 나선형 돌기가 형성된 유해가스 정화장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제1가스유도가이드의 중심점은 상기 유해가스유입부의 중심점과 서로 다른 축선 상에 배치된 유해가스 정화장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 유해가스유입부와 정화공기배출부는 방전챔버의 바닥면과 상부면 중앙에 구성되거나 측면부에 구성된 유해가스 정화장치.
   
   

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