KR101924891B1 - 실내농축연소기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내농축연소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내에서 발생하는 VOC 및 악취 물질을 실내에서 제거하고 배출할 수 있도록 함과 동시에 실내에는 청정공기를 공급하고, 열원의 재활용을 통해서 처리효율을 높힐 수 있는 실내농축연소기에 관한 것이다.
본 발명의 실내농축연소기에 의하면 작은 사이즈로 바닥에 놓아 유해가스를 제거하기 때문에 별도의 굴뚝을 형성할 필요가 없어서 설치환경에 큰 제작을 받지 않고, 유해가스 처리 설비가 이미 설치되어 있는 곳에서도 내부에 쉽게 추가로 설치할 수 있으며, 전체 장치의 크기가 작고, 바닥에 그대로 설치하기 때문에 실내의 바닥에 깔려있던 유해가스를 쉽게 설치하여 유해가스 제거할 수 있어서 보다 좋은 작업환경을 만들 수 있는 등의 효과가 발생한다.

Description

실내농축연소기{INDOOR CONCENTRATION AND COMBUSTION DEVICE}
본 발명은 실내농축연소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내에서 발생하는 VOC 및 악취 물질을 실내에서 제거하고 배출할 수 있도록 함과 동시에 실내에는 청정공기를 공급하고, 열원의 재활용을 통해서 처리효율을 높힐 수 있는 실내농축연소기에 관한 것이다.
일반적으로 쓰레기 소각로, 보일러, 석유화학 업체 등을 포함한 각종 공장에서 발생하는 가스 중에는 악취물질 및 휴발성 유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound) 등의 유해가스가 존재한다.
상기와 같은 유해가스는 인간의 각종 호흡기를 통해서 유입될 경우 호흡기 장애 등의 질병을 유발할 폐해가 있어서 각 산업현장에서는 이러한 유해가스를 완전하게 처리한 후 배출할 것을 법률로 정하고 있다.
상기 유해가스를 제거하는 방법은 직화식 연소법(TO, Thermal Oxidizer, 고온에서 산화, 분해되는 모든 처리대상 기체에 적용시킬 수 있는 효과적인 기술), 축열식 연소법(RTO, Regenerative/Rcuperative Thermal Oxidizer, 배기가스의 폐열을 최대한 회수하여 이를 흡기가스 예열에 이용하기 위해 표면적이 넓은 세라믹 등의 축열재를 직접 가열하고 재생하는 기술), 축열식 촉매 연소법(RCO, Regenerative Catalytic Oxidizer, 연료비 절감을 위해 비교적 낮은 온도에서 촉매에 의한 산화작용을 하도록 하는 기술) 등이 있다.
상기 유해가스를 처리하기 위한 방법 중 축열식 연소법에 의한 축열식 연소설비(regenerative thermal oxidizer system)가 주로 사용되는데, 상기 축열식 연소설비는 유해가스를 고열로 산화하여 처리한다.
종래의 유해가스 처리방식은 유해가스가 갖는 고유의 열량을 그대로 이용하고, 소량의 열량을 추가해줌으로써 고온을 발생시켜 다시 한번 연소시킴으로써 깨끗한 공기로 환원시키는 방법이다.
종래의 축열식 연소설비는 도 1과 같이 송풍팬을 포함하는 유해가스 공급부가 유해가스를 축열연소장치에 제공할 수 있도록 형성되고, 이러한 기술은 대한민국 등록특허공보 제1538202호, 실용신안등록공보 제0335165호 등에 개시된 바 있다.
그러나, 종래의 축열식 연소설비 또는 유해가스를 제거하기 위한 연소설비는 다음과 같은 문제점이 있었다.
(1) 대형 굴뚝이 형성되고, 열을 회수하기 위한 설비가 커서 설치환경이 작은 환경에서는 도입하기가 어렵다.
(2) 유해가스 처리 설비가 이미 설치되어 있지만, 실내 유해가스 농도가 높을 경우 기존 설비에 추가로 설비하기 위해서는 많은 비용이 추가되어 추가 설치가 어렵다.
(3) 설비 전체의 크기가 커서 설치장소가 작은 소규모 공장에서는 설치하기가 어렵고, 작업환경 전체적으로 유해가스를 처리하기 때문에 바닥에 일부 깔려있는 유해가스를 처리하기가 어렵다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 전후방이 내부와 유통되는 그릴구조로 형성된 사각 박스형상의 몸체와;
상기 몸체의 내부 전방에 형성되고, 전방에 필터가 형성되며, 드라이브모터에 의해서 회전하는 회전농축기가 형성되고, 상기 회전농축기의 상단 전방에는 탈착부가 형성되는 농축기부와;
상기 농축기부의 탈착부의 전방에 탈착팬이 형성되고, 끝단에 유입덕트가 형성되는 탈착팬부와;
상기 탈착팬부의 유입덕트의 타단과 상단에 연통되고, 내부에 열교환기가 형성되며, 상기 열교환기와 연통하여 히터가 형성되고, 상기 히터와 연통되어 전방으로 촉매연소부가 형성되며, 상기 촉매연소부와 연통되는 회기덕트로 구성되는 작동덕트와;
상기 작동덕트의 일측에 배출팬이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내농축연소기에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.
(1) 작은 사이즈로 바닥에 놓아 유해가스를 제거하기 때문에 별도의 굴뚝을 형성할 필요가 없어서 설치환경에 큰 제작을 받지 않는다.
(2) 유해가스 처리 설비가 이미 설치되어 있는 곳에서도 내부에 쉽게 추가로 설치할 수 있다.
(3) 전체 장치의 크기가 작고, 바닥에 그대로 설치하기 때문에 실내의 바닥에 깔려있던 유해가스를 쉽게 설치하여 유해가스 제거할 수 있어서 보다 좋은 작업환경을 만들 수 있다.
도 1은 종래의 축열식 연소설비의 개념도.
도 2는 본 발명 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 사시도.
도 3은 본 발명 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 몸체를 제거한 내부 상태도.
도 4는 본 발명 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 연결개념도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 작동덕트의 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 작동덕트 내의 온도분포를 나타낸 실험그래프.
본 발명은 전후방이 내부와 유통되는 그릴구조로 형성된 사각 박스형상의 몸체(100)와;
상기 몸체(100)의 내부 전방에 형성되고, 전방에 필터가 형성되며, 드라이브모터(210)에 의해서 회전하는 회전농축기(220)가 형성되고, 상기 회전농축기(220)의 상단 전방에는 탈착부(222)가 형성되는 농축기부(200)와;
상기 농축기부(200)의 탈착부(222)의 전방에 탈착팬(310)이 형성되고, 끝단에 유입덕트(320)가 형성되는 탈착팬부(300)와;
상기 탈착팬부(300)의 유입덕트(320)의 타단과 상단에 연통되고, 내부에 열교환기(410)가 형성되며, 상기 열교환기(430)와 연통하여 히터(440)가 형성되고, 상기 히터(440)와 연통되어 전방으로 촉매연소부(450)가 형성되며, 상기 촉매연소부(450)와 연통되는 회기덕트(460)로 구성되는 작동덕트(400)와; 상기 작동덕트(400)의 일측에 배출팬(500)이 형성된다.
상기 몸체(100)는 사각박스형상으로 형성되고, 공기가 유통되도록 전,후방이 그릴구조로 형성된다.
상기 몸체(100)의 전방에는 필터가 형성되어 공기가 배출팬(500)에 의해서 유입될 때 입자성 물질을 포집할 수 있도록 형성된다.
상기 몸체(100)는 외부에 연통과 연결되지 않기 때문에 어떠한 위치에 놓아도 무방하고, 바닥에 놓을 경우 바닥에 깔려있는 유해가스를 제거하여 신선한 공기를배출한다.
상기 농축기부(200)에는 탈착믹싱덕트(205)가 형성되는데, 상기 탈착믹싱덕트(205)의 내부에는 드라이브모터(210)에 의해서 회전하면서 농축하는 회전농축기(220)가 형성된다.
상기 회전농축기(220)는 유입되는 유해가스를 포함한 공기를 회전하면서 유해성분을 탈착부(222)로 농축한다.
상기 탈착부(222)에는 탈착팬(310)이 부착되는데, 상기 탈착팬(310)은 축류팬으로 유입덕트(320)로 유행성분을 포함한 공기를 빨아들여 이동시킨다.
상기 유입덕트(320)의 끝단은 작동덕트(400)의 상단일측과 연결되는데, 상기 유입덕트(320)로 유입되는 유해성분을 포함한 공기가 열교환기(410)를 통과하여 예열된 후 히터(440)로 유입된다.
상기 작동덕트(400)는 상부덕트(410)와 하부덕트(420)로 나눠지는데, 상부덕트(410)는 유입덕트(320)가 삽입되도록 전방으로 돌출된 형태의 유입확관부(412)가 형성되고, 하단으로 전,후방에 개방된 부분이 형성되며, 일측으로는 배기구(417)가 형성된다.
상기 상부덕트(410)의 내부에는 유입확관부(412)의 후방하단과 연통되고, 비스듬하게 열교환기(430)가 형성된다.
상기 열교환기(430)의 전방으로는 유선형으로 하향되어 개방되는 전방연결부(413)가 형성되고, 상기 전방연결부(413)의 전방으로 회기덕트(460)가 연결되도록 형성되며, 하단에는 면적이 축소되면서 개방되는 축소관부(414)가 형성된다.
상기 축소관부(414)와 연통되도록 히터(440)가 하단에 형성되고, 상기 전방연결부(413)과 과 연통되도록 촉매연소부(450)가 형성된다.
상기 히터(440)는 전기식히터가 적당하고, 상기 히터(440)의 하부로는 'U'자형상의 하부덕트(420)가 형성된다.
상기 하부덕트(420)는 상단으로 상단 양측으로 개방되고, 내부가 관형상으로 형성되고, 개방된 상단 일측은 타측보다 단면적이 넓게 형성되고, 단면적이 넓은 부분에는 촉매연소부(450)가, 좁은 부분에는 히터(440)가 연통된다.
상기 하부덕트(420)의 하단의 단면적은 상단의 개방된 부분보다 작게 형성된다.
상기 촉매연소부(450)는 히터(440)에 의해서 일정한 온도(약 400℃)로 가열된 유해성분을 포함한 공기를 유입시켜 유해물질을 산화시키는 것으로, 백금 또는 팔라듐계를 사용한다.
상기 촉매연소부(450)의 상부쪽에 연결되는 작동덕트(400)의 전방에는 회기덕트(440)가 형성되는데, 상기 회기덕트(440)는 폐열을 회수하여 열을 사용할 수 있도록 하기 위해서이다.
상기 회기덕트(440)는 농축기부(200)와 연결되어 유입되는 공기를 데울 수 있도록 형성된다.
상기 작동덕트(400)의 열교환기(410)의 일측에는 배기구(417)가 형성되어 일부열을 실내 혹은 실외로 배출할 수 있도록 형성된다.
상기 작동덕트(400)의 일측에는 배출팬(500)이 형성되는데, 상기 배출팬(500)은 장치 전체의 공기를 유동시키는 팬이다.
이하, 본 발명 바람직한 실시예로 형성된 실내농축연소기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상기 배출팬(500)이 회전함으로써 실내 유해공기가 필터를 통과한 후에 농축기부(200)로 유입된다.
이때, 유해성분을 포함하지 않은 공기는 외부로 배출되고, 유해성분을 포함한 공기는 탈착부(222)를 통해서 탈착팬(310)에 의해서 작동덕트(400)로 유입된다.
상기 탈착팬(310)으로 부터 유입덕트(320)를 통해서 유입되는 공기는 1차로 회수된 열을 포함하게 되므로 약 200℃의 온도를 유지하게 된다.
상기 작동덕트(400)로 이동한 유해성분은 열교환기(410)를 통과한 후에 히터(440)에 의해서 약 400℃까지 가열되고, 하부덕트(420)를 통해서 촉매연소부(450)로 이동하여 유해성분이 제거된다.
이후, 열을 포함한 공기는 다시 회기덕트(440)를 통해서 농축기부(200)로 유입되어 탈착팬(310)으로 유입되는 공기를 데우게 된다.
상기 배출팬(500)에 의해서 유해성분을 포함하지 않은 공기는 그 온도가 실내온도보다 약간 높은 30℃ 정도에 불과하여 실내에 설치하더라도 열운용에 있어서 매우 효율적이다.
즉, 실내에서 에어콘 등의 냉방을 할 경우에도 크게 열손실이 발생하지 않고, 난방의 경우에는 오히려 새로운 난방열을 가져올 수 있어서 열을 사용할 수 있다.
도 7을 살펴보면 열교환기(430)의 이후에 작동덕트(400)의 공기온도분포가 촉매가 작용하기 쉬운 온도분포를 이루고 있음을 알 수 있습니다.
본 발명의 실내농축연소기에 의하면 작은 사이즈로 바닥에 놓아 유해가스를 제거하기 때문에 별도의 굴뚝을 형성할 필요가 없어서 설치환경에 큰 제작을 받지 않고, 유해가스 처리 설비가 이미 설치되어 있는 곳에서도 내부에 쉽게 추가로 설치할 수 있으며, 전체 장치의 크기가 작고, 바닥에 그대로 설치하기 때문에 실내의 바닥에 깔려있던 유해가스를 쉽게 설치하여 유해가스 제거할 수 있어서 보다 좋은 작업환경을 만들 수 있는 등의 효과가 발생한다.
본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형가능하다는 것은 명백하다.
100 : 몸체 200 : 농축기부
205 : 탈착믹싱덕트 210 : 드라이브모터
220 : 회전농축기 222 : 탈착부
300 : 탈착팬부 310 : 탈착팬
320 : 유입덕트 400 : 작동덕트
410 : 상부덕트 412 : 유입확관부
413 : 전방연결부 414 : 축소관부
417 : 배기구 420 : 하부덕트
430 : 열교환기 440 : 히터
422 : 하부덕트 450 : 촉매연소부
460 : 회기덕트 500 : 배출팬

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  3. 전후방이 내부와 유통되는 그릴구조로 형성된 사각 박스형상의 몸체와;
    전방에 필터가 형성되고, 상기 필터의 후방에는 드라이브모터에 의해서 회전하는 회전농축기가 형성되며, 상기 회전농축기의 상단 전방에는 유해가스를 포함한 공기를 회전하면서 농축시키는 탈착부가 형성되어 몸체의 전방내부에 설치되는 농축기부와;
    상기 농축기부의 탈착부의 전방에 탈착팬이 형성되고, 끝단에 유입덕트가 형성되는 탈착팬부와;
    상기 탈착팬부의 유입덕트의 타단과 상단에 연통되고, 내부에 열교환기가 형성되며, 상기 열교환기와 연통하여 히터가 형성되고, 상기 히터와 연통되어 전방으로 촉매연소부가 형성되며, 상기 촉매연소부와 연통되는 회기덕트로 구성되는 작동덕트와;
    상기 작동덕트의 일측에 배출팬이 형성되되,
    상기 작동덕트는 상부덕트와 하부덕트로 나눠지고, 상기 상부덕트와 하부덕트의 사이에 히터와 촉매연소부가 연결되는 것을 특징으로 하는 실내농축연소기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상부덕트는 유입덕트가 삽입되도록 전방으로 돌출된 형태의 유입확관부가 형성되고, 하단으로 전,후방에 개방된 부분이 형성되며, 일측으로는 배기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 실내농축연소기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 하부덕트는 상단 양측으로 개방되고, 내부가 관형상으로 형성되고, 개방된 상단 일측은 타측보다 단면적이 넓게 형성되고, 단면적이 넓은 부분에는 촉매연소부가, 좁은 부분에는 히터가 연통되는 것을 특징으로 하는 실내농축연소기.
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