KR102057492B1 - 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치 - Google Patents

자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치 Download PDF

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    • F24F2003/1617—
    • F24F2003/1628—

Abstract

본 발명은 오염된 공기에 함유된 불순물을 수분정화 방식으로 정화하며 자동차 도장 부스 등의 실내 작업장을 비롯한 실내 공간의 오염된 공기를 산화촉매를 이용하여 정화시킬 수 있는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 정화부를 수용하는 본체; 상기 본체의 일측에 형성되어 상기 정화부들로 오염된 공기를 유입시키는 공기 흡입구; 상기 본체의 타측에 형성되어 상기 정화부들에 의해 정화된 공기를 토출시키는 공기 배기구를 포함하며, 상기 복수의 정화부들은 각각 재생 배관이 설치되어, 선택적으로 정화 기능또는 재생 기능을 수행하고, 상기 정화 기능 수행 시, 가열된 정화공기의 냉각기능을 수행하는 것으로서, 상기 복수의 정화부들은, 각각 입구단과 출구단이 형성되고, 상기 입구단과 인접한 위치에 히터블 필터가 배치되며, 상기 히터블 필터와 일정 간격 이격됨과 아울러 상기 출구단과 인접한 위치에는 일정 간격을 두고 복수의 촉매필터들이 종 방향으로 배치되고, 상기 복수의 정화부가 3개인 경우 각각 정화기능과 재생기능을 1:2이나 2:1의 갯수 비율로 시행하며, 상기 입구단에는 흡기 밸브가 설치되고, 상기 출구단에는 배기밸브가 설치되며, 상기 입구단과 상기 출구단은 상기 재생 배관에 의해 연결되고, 상기 재생 배관에는 서큘레이션 밸브와, 서큘레이션 팬이 각각 설치되며, 상기 출구단과 연결되는 배기배관에는 촉매필터에 의해 정화되면서 가열된 공기를 냉각시켜 배기하기 위한 열교환기를 설치한다.

Description

자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치{Air purification system}
본 발명은 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염된 공기에 함유된 불순물을 수분정화 방식으로 정화하며 자동차 도장 부스 등을 비롯한 산업현장 등의 실내 작업장을 비롯한 실내 공간의 오염된 공기를 정화시킬 수 있는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공장과 같은 산업현장에서는 그 실내공기의 오염도가 매우 심하여 작업자의 작업효율을 저하시키고, 각종 질병을 유발시키며, 대기오염도 발생시키게 된다.
따라서, 산업현장의 공기 중에 함유되어 있는 오염물질을 정화하기 위하여 하나의 공기정화 기술이 채용된 단순한 공기정화기를 주로 설치하여 이용하고 있으나, 그 대부분은 주 처리 대상이 먼지 및 저농도의 오염물질이어서, 악취나 유해성분이 고농도로 함유되어 있는 경우에는 완벽한 처리 성능을 제공하지 못하고 있는 실정이다.
즉, 자동차 도장 부스와 같은 사업장에서는 미세한 액적 상태의 도료를 분사하여 차량의 도장을 행할 때, 분사된 도료의 상당 부분은 자동차의 표면에 도포되지 않고 공기 중에 퍼지게 되는데, 이와 같이 퍼진 도료가 공기중에 확산되어 주변공기를 오염시키는 것을 방지하기 위해 밀폐된 도장 부스를 설치하여 그 내부에 피도장물인 차량을 높고 도장 작업을 수행하게 된다.
자동차 바디의 일부에 도료를 코팅할 때에는 작업자가 도장 부스 안에 들어가서 스프레이 방식으로 도료를 해당 자동차 바디의 표면에 코팅을 하게 되는데, 이러한 경우에는 도료가 자동차 바디 이외에 다른 부분을 날라다니는 것을 방지하도록 도료를 도장 부스와 도료 코팅 영역에 가두어놓을 필요가 있다.
즉, 도료가 코팅 중에 외부로 날라가면 도료에 의해 환경 오염 등이 유발되기 때문에, 도료를 도장 부스와 폐쇄된 도료 코딩에서만 코팅함으로써 도료에 의한 환경 오염 등을 방지할 필요가 있는 것이다.
특히 상기한 도료와 함께 악취 및 세균을 포함한 유해성분이 집중적으로 발생하게 되는데, 기존의 공기정화기는 단순하게 오염공기 중에 함유되어 있는 먼지 등의 이물질을 집진하여 제거할 수 있을 뿐, 충분한 탈취 및 살균기능은 제공하지 못하고 있는 실정이다.
또한, 종래의 공기정화기는 단순히 필터에 의한 여과나 흡착제에 의한 흡착제거 방식을 이용하고 있으므로, 그 흡착성능에도 한계가 있어 필터 등을 자주 청소하거나 교체해 주어야만 하므로, 불편함과 함께 유지비용을 상승시키는 문제점이 있었다.
나아가, 악취를 집중적으로 처리하기 위하여 습식세정 방식을 이용하고 있기도 하나, 이는 넓은 설치면적을 필요로 하고, 처리약제의 사용에 따라 유지비용을 상승시키며, 폐수와 폐슬러지와 같은 2차 오염물질을 발생시키게 되는 등의 문제점이 있었다.
이상과 같은 제반 상황을 감안할 때, 현 시점에서는 고농도의 악취및 유해성분을 함유하는 오염공기를 완전하게 무해화 처리할 수 있으면서도, 그 경제적 운용도 가능한 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치에 대한 필요성이 요구되고 있다.
또한, 오염이 심한 정화가 요구되는 공기 내에 함유된 친수성 오염물을 미리 제거되지 못하여 정화효율이 감소되는 문제점이 있었다.
그리고, 버닝방식으로 공기 정화를 시행하면 공기가 높은 온도로 가열되어 그대로 배출됨으로써 작업장의 실내온도가 상승하며 냉장이나 냉동을 요구하는 환경에서는 적합하지 못한 문제점이 있었다.
한국등록실용신안 제20-0407830호(20060127) 한국등록특허 제10-0604425호(20060718)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고농도의 악취 및 유해성분을 함유하는 오염공기에 대하여 우수한 정화성능을 제공하여 완전한 무해화 처리가 가능하고, 사용되는 필터에 대한 재생이 동시에 이루어져서 2차 오염물질의 발생 우려를 불식시킴은 물론 간단한 구성으로 이루어져서 경제적인 운영이 가능하도록 한 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치를 제공하는 것이다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 용량을 증대시킴으로써 정화효율이 극대화되도록 하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 수분정화를 통해 공기 내에 함유된 친수성 오염물을 미리 제거하도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 촉매필터에 의해 가열되면서 정화된 가열 정화 공기의 배기 온도를 열교환기를 통과시켜 저감시키도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 열교환기를 통과하는 가열된 정화 공기의 배기량을 조절을 통해 냉각 온도를 조절하여 실내 사업장에 습도변화를 최소화하도록 하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치는 복수의 정화부를 수용하는 본체; 상기 본체의 일측에 형성되어 상기 정화부들로 오염된 공기를 유입시키는 공기 흡입구; 상기 본체의 타측에 형성되어 상기 정화부들에 의해 정화된 공기를 토출시키는 공기 배기구를 포함하며, 상기 복수의 정화부들은 각각 재생 배관이 설치되어, 선택적으로 정화 기능또는 재생 기능을 수행하고, 상기 정화 기능 수행 시, 가열된 정화공기의 냉각기능을 수행하는 것으로서, 상기 복수의 정화부들은, 각각 입구단과 출구단이 형성되고, 상기 입구단과 인접한 위치에 히터블 필터가 배치되며, 상기 히터블 필터와 일정 간격 이격됨과 아울러 상기 출구단과 인접한 위치에는 일정 간격을 두고 복수의 촉매필터들이 종 방향으로 배치되고, 상기 복수의 정화부가 3개인 경우 각각 정화기능과 재생기능을 1:2이나 2:1의 갯수 비율로 시행하며, 상기 입구단에는 흡기 밸브가 설치되고, 상기 출구단에는 배기밸브가 설치되며, 상기 입구단과 상기 출구단은 상기 재생 배관에 의해 연결되고, 상기 재생 배관에는 서큘레이션 밸브와, 서큘레이션 팬이 각각 설치되며, 상기 출구단과 연결되는 배기배관에는 촉매필터에 의해 정화되면서 가열된 공기를 냉각시켜 배기하기 위한 열교환기를 설치하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 열교환기는 배기배관의 내부에 동일 선상으로 제1교환기와 제2교환기를 이격설치하고, 제1,2교환기의 사이로 배기홀이 형성된 조절판이 회전되어 촉매필터를 거치며 가열된 공기의 배기량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 정화부들이 정화 기능을 수행하는 경우, 상기 흡기 밸브와 상기 배기밸브는 개방되고, 상기 서큘레이션 밸브는 차폐되며, 상기 정화부들이 재생 기능을 수행하는 경우, 상기 흡기 밸브와 상기 배기밸브는 폐쇄되고, 상기 서큘레이션 밸브는 개방됨과 아울러 상기 서큘레이션 팬이 가동하여 상기 정화부들 내의 공기가 정화 기능 시와는 역 방향으로 순환이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 공기 흡입구와 상기 정화부들의 각 입구단 사이에는 유입되는 공기 중, 입자가 큰 이물질을 걸러내기 위한 프리필터가 배치되며, 상기 프리필터의 후방에는 이물질이 걸러진 공기에 함유된 불순물을 수분을 이용하여 걸러내는 수분필터를 구성할 수 있다.
이 때, 상기 수분필터는 프리필터를 통과한 공기가 물을 저장하는 물저장통의 상부로 유입되어 수중에서 배기되어 통과하면서 이물질이 물에 함유되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 고농도의 악취 및 유해성분을 함유하는 오염공기에 대하여 우수한 정화성능을 제공하여 완전한 무해화 처리가 가능하고, 사용되는 필터에 대한 재생이 동시에 이루어져서 2차 오염물질의 발생 우려를 불식시킴은 물론 간단한 구성으로 이루어져서 경제적인 운영이 가능한 효과가 있다.
더불어, 용량을 증대시킴으로써 정화효율이 극대화되도록 하는 효과가 있다.
그리고, 수분정화를 통해 공기 내에 함유된 친수성 오염물을 미리 제거하도록 하는 효과가 있다.
아울러, 촉매필터에 의해 가열되면서 정화된 가열 정화 공기의 배기 온도를 열교환기를 통과시켜 저감시키도록 하는 효과가 있다.
또한, 열교환기를 통과하는 가열된 정화 공기의 배기량을 조절을 통해 냉각 온도를 조절하여 실내 사업장에 습도변화를 최소화하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치의 정면도.
도 2는 도 1의 배면도.
도 3은 도 1의 내부 구성을 보이기 위하여 가로 방향으로 절개한 단면도.
도 4는 도 1의 내부 구성을 보이기 위하여 세로 방향으로 절개한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 정화부의 간략 구성도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치의 개략 구성도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치의 작동 순서도.
도 8 내지 도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치에서, 정화부가 공기를 정화시키거나 재생시키는 과정을 확대 도시한 개략구성도.
도 11은 도 1의 내부 구성을 보이기 위하여 세로 방향으로 절개한 단면 상태에서 열교환기를 설치한 설치도,
도 12는 도 11에서 열교환기의 작동도.
도 13은 도 11에서 제1,2열교환기의 정면도.
도 14는 도 1의 내부 구성을 보이기 위하여 세로 방향으로 절개한 단면 상태에서 수분정화부를 설치한 설치도.
도 15는 에어관을 이용한 수분정화부의 구성도.
도 16은 스파이럴노즐을 이용한 수분정화부의 구성도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 설명하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치(100)는, 제1정화부(200) 및 제2정화부(300), 제3정화부(400)를 각각 분할하여 감싸도록 본체(110)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 본체(110)의 일측에는 공기 흡기구(120)가 형성되고, 타측에는 유입된 공기를 제1정화부(200), 제2정화부(300), 제3정화부(400)에 의해 정화시킨 후 외부로 배출시키기 위한 공기 배기구(130)가 형성될 수 있다.
바람직하게는, 본체(110)의 하부 일측에 공기 흡기구(120)가 형성되고, 상부 일측에 공기 배기구(130)가 형성될 수 있다.
본체(110)의 하부 영역에는 공기 흡기구(120)와 연통되는 유입 공간부(124)가 형성되고, 이 유입 공간부(124)의 선단에는 비교적 입자가 큰 먼지 등의 이물질을 걸러 내기 위한 프리필터(122)가 배치될 수 있다.
이러한, 유입 공간부(124)의 상부 쪽으로는 나란하게 한 쌍의 정화부(200,300,400) 즉, 제1정화부(200)와 제2정화부(300), 제3정화부(400)가 횡방향으로 배치되어 설치될 수 있으며, 제1정화부(200)와 제2정화부(300), 제3정화부(400)의 상단은 대략 U형상의 배기 배관(510)으로 연결될 수 있는데, 이 배기 배관(510)의 일측 즉, 중간부위에는 흡배기팬(500)이 설치되고, 흡배기 팬(500)은 공기 배기구(130)와 토출 배관(520)으로 연결된 구성으로 이루어질 수 있다.
따라서, 흡배기 팬(500)에 전기적 신호를 입력하여 구동시키게 되면, 공기 흡기구(120)를 통해 실내 공간의 오염된 공기가 흡입되어 본체(110)의 유입 공간부(124)로 유입이 이루어지게 되는데, 이때 흡입되는 오염된 공기 중에 입자가 큰 이물질 등은 프리필터(122)에 의해 1차로 걸러진 후 유입 공간부(124)로 흡입이 이루어지게 된다.
이와 같이, 유입 공간부(124)로 흡입된 오염된 공기는 제1정화부(200) 및/또는 제2정화부(300) 및/또는 제3정화부(400)를 통과하면서 정화가 이루어진 후, 배기 배관(510)과 토출 배관(520)을 거쳐 공기 배기구(130)를 통해 다시 실내 공간으로 토출이 이루어지면서 공기정화가 이루어지게 된다.
이때, 제1정화부(200) 또는 제2정화부(300) 또는 제3정화부(400) 중, 어느 두개의 정화부는 오염된 공기를 정화시키는 기능을 수행하고, 다른 하나의 정화부는 필터들의 재생 기능을 수행할 수 있게 되는데, 이의 구성 및 작동관계는 후에 상세히 설명하기로 하며, 먼저 제1정화부(200) 및 제2정화부(300) 및 제3정화부(400)의 구성과 그 작동관계에 대해서 설명하기로 한다.
즉, 정화부는 3개로 분할 형성되어 정화기능과 재생기능 1:2 비율이나 2:1비율로 시행하고, 세정기능은 모두 동시에 시행하는 것이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1정화부(200)는, 제1흡기밸브에 의해 개폐가 가능한 입구단(210)과 제1배기밸브(206)에 의해 배기 배관(510)과 개폐가 가능한 출구단(260)을 갖춘 제1케이스(202)와, 이 제1케이스(202)의 하부 영역에 횡 방향으로 배치되는 제1히터블 필터(heater ballfilter)(220)와, 이 제1히터블 필터(220)와 일정 간격을 사이에 두고 종 방향으로 배치되는 복수의 제1촉매필터(230)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1정화부(200)는 제1케이스(202)의 입구단(210)과 출구단(260)에 걸쳐 연결되게 설치되며, 제1서큘레이션 밸브(272)와 제1서큘레이션 팬(274)이 설치되는 제1재생 배관(270)을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1정화부(200)의 출구단(260) 측에는 제1차압센서부가 설치되어 제1촉매필터(230)들을 통과한 공기들의 압력을 측정함으로써, 정화 가동 또는 재생 가동을 선택할 수 있게 되는데, 이의 작동 관계는 후에 상세히 설명하기로 한다.
한편, 제2정화부(300)도 제2흡기 밸브(304)에 의해 개폐가 가능한 입구단(310)과 제2배기밸브(306)에 의해 배기 배관(510)과 개폐가 가능한 출구단(360)을 갖춘 제2케이스(302)와, 이 제2케이스(302)의 하부 영역에 횡 방향으로 배치되는 제2히터블 필터(320)와, 이 제2히터블 필터(320)와 일정 간격을 사이에 두고 종 방향으로 배치되는 복수의 제2촉매필터(330)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2정화부(300)도 제2케이스(302)의 입구단(310)과 출구단(360)에 걸쳐 연결되게 설치되며, 제2서큘레이션 밸브(372)와, 제2서큘레이션 팬(374)이 설치되는 제2재생 배관(370)을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제2정화부(300)의 출구단(360) 측에도 제2차압센서부가 설치되어 제2촉매필터(330)들을 통과한 공기들의 압력을 측정함으로써, 정화 가동 또는 재생 가동을 선택할 수 있게 되는데, 이의 작동 관계 또한 후에 상세히 설명하기로 한다.
더불어, 제3정화부(400)도 제3흡기 밸브(304)에 의해 개폐가 가능한 입구단(410)과 제3배기밸브(406)에 의해 배기 배관(510)과 개폐가 가능한 출구단(460)을 갖춘 제3케이스(402)와, 이 제3케이스(402)의 하부 영역에 횡 방향으로 배치되는 제3히터블 필터(420)와, 이 제3히터블 필터(420)와 일정 간격을 사이에 두고 종 방향으로 배치되는 복수의 제3촉매필터(430)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 제3정화부(400)도 제3케이스(402)의 입구단(410)과 출구단(460)에 걸쳐 연결되게 설치되며, 제3서큘레이션 밸브(472)와, 제3서큘레이션 팬(474)이 설치되는 제3재생 배관(470)을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제3정화부(400)의 출구단(460) 측에도 제3차압센서부가 설치되어 제3촉매필터(430)들을 통과한 공기들의 압력을 측정함으로써, 정화 가동 또는 재생 가동을 선택할 수 있게 되는데, 이의 작동 관계 또한 후에 상세히 설명하기로 한다.
제1정화부(200)의 제1히터블 필터(220)와 제2정화부(300)의 제2히터블 필터(320), 제3정화부(400)의 제3히터블 필터(420)는 전기적 신호에 의해 승온이 이루어지며, 정화 공정 중에는 통과되는 공기 중, 미세 먼지 등을 걸러내는 기능을 수행하고, 재생 공정 중에는 통과되는 공기 중에 포함된 슬러지 등을 태워서 탄화 처리하는 기능을 수행할 수 있게 된다.
즉, 제1히터블 필터(220) 및 제2히터블 필터(320), 제3히터블 필터(420)는, 정화 공정중에는 대략 25~40도 범위로 승온이 이루어지고, 재생 공정 중에는 250~300도(최고1,000도)까지 승온이 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 온도는 ℃임을 밝혀둔다.
한편, 제1정화부(200)의 제2촉매필터(230)와 제2정화부(300)의 제2촉매필터(330), 제3정화부(400)의 제3촉매필터(430)는, 유입되는 공기 중 각종 VOC 가스, 유해 세균, 미세 먼지 등의 유해 물질을 촉매 반응에 의해 산화처리하여 제거하는 기능을 수행하는 것으로서, 유입되는 공기와의 접촉 단면적을 높이기 위하여 각각 일정 간격을 두고 복수개씩 종 방향으로 배치되도록 설치될 수 있다.
즉, 촉매필터(230,330,430)의 경우 기공율이 좋지 못한 관계로 상기한 바와 같이 복수 개씩 종 방향으로 일정 간격을 두고 배치시키게 되면, 통과되는 오염된 공기와의 접촉 단면적이 증가되어 정화 효율이 크게 향상될 수 있다.
참고로, 제1촉매필터(230)와 제2촉매필터(330), 제3촉매필터(400) 그리고 제1히터블 필터(220)와 제2히터블 필터(320), 제3히터블 필터(420)는 각각 제1케이스(202) 및 제2케이스(302), 제3케이스(402)에 대하여 카트리지 방식으로 수납이 가능하도록 설치될 수 있으며, 이에 따라 교체 등이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
도 3을 다시 한 번 참조하면, 제1촉매필터(230)는 모두 4개가 일정 간격을 두고 종 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
즉, 촉매필터(230,330,430)는 제1케이스(202) 및 제2케이스(302), 제3케이스(402)의 내부에 각각 세로 방향으로 이격된 간격으로 설치된다.
따라서, 제1촉매필터(230)는 제1-1 촉매필터(232), 제1-2 촉매필터(234), 제1-3 촉매필터(236) 및 제1-4 촉매필터(238)로 구비될 수 있는데, 이 때 제1히터블 필터(220)를 통과한 유입 공기가 제1촉매필터(230)들을 고르게 통과하여 접촉 단면적을 높일 수 있도록 그 경로를 제한하기 위하여 복수의 제1막음판(242,244,246,248,250)들에 의해 일부가 차폐되도록 구성될 수 있다.
즉, 제1-1 촉매필터(232)의 하단과 제1케이스(202)는 제1-1 막음판(242)에 의해 차폐시키고, 제1-1 촉매필터(232)와 제1-2 촉매필터(234)의 상단은 제1-2 막음판(244)에 의해 차폐시키며, 제1-2 촉매필터(234)와 제1-3 촉매 필터(236)의 하단은 제1-3 막음판(246)에 의해 차폐시킬 수 있다.
또한, 제1-3 촉매필터(236)와 제1-4 촉매필터(238)의 상단은 제1-4 막음판(248)에 의해 차폐시키고, 제1-4 촉매필터(238)의 하단과 제1케이스(202)는 제1-5 막음판(250)에 의해 차폐시킬 수 있다.
따라서, 제1정화부(200)의 제1케이스(202) 하부 측의 입구단(210)을 통해 유입되어 제1히터블 필터(220)를 통과한 유입 공기는, 제1-1 촉매필터(232)와 제1-2 촉매필터(234)의 하단 사이 공간과, 제1-3 촉매필터(236)와 제1-4촉매필터(238)의 하단 사이 공간을 통해 상승되면서 제1-1, 1-2, 1-3, 1-4 촉매필터(232,234,236,238)들을 고르게 통과한 후, 제1-1 촉매필터(232)와 제1케이스(202) 사이 공간과, 제1-2 촉매필터(234)와 제1-3 촉매필터(236)의 사이 공간 및 제1-4 촉매필터(238)와 제1케이스(202) 사이 공간을 통해 출구단(260)으로 모인 후, 배기 배관(510) 및 토출 배관(520)을 거쳐 외부로 토출이 이루어지게 된다.
따라서, 제1히터블 필터(220)를 통과한 유입 공기는 복수의 제1촉매 필터(230)들을 다단계에 걸쳐 교차하면서 통과하게 되는바, 그 접촉 단면적이 증가하게 됨으로써, 정화 효율이 크게 향상되는 효과를 가지게 된다.
또한, 제2촉매필터(330)도 모두 4개가 일정 간격을 두고 종 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
따라서, 제2촉매필터(330)는 제2-1 촉매필터(332), 제2-2 촉매필터(334), 제2-3 촉매필터(336) 및 제2-4 촉매필터(338)로 구비될 수 있는데, 이 때 제2히터블 필터(320)를 통과한 유입 공기가 제2촉매필터(330)들을 고르게 통과하여 접촉 단면적을 높일 수 있도록 그 경로를 제한하기 위하여 복수의 제2막음판(342,344,346,348,350)들에 의해 일부가 차폐되도록 구성될 수 있다.
즉, 제2-1 촉매필터(332)의 하단과 제2케이스(302)는 제2-1 막음 판(342)에 의해 차폐시키고, 제2-1 촉매필터(332)와 제2-2 촉매필터(334)의 상단은 제2-2 막음판(344)에 의해 차폐시키며, 제2-2 촉매필터(334)와 제2-3 촉매 필터(336)의 하단은 제2-3 막음판(346)에 의해 차폐시킬 수 있다.
또한, 제2-3 촉매필터(336)와 제2-4 촉매필터(338)의 상단은 제2-4 막음판(348)에 의해 차폐시키고, 제2-4 촉매필터(338)의 하단과 제2케이스(302)는 제2-5 막음판(350)에 의해 차폐시킬 수 있다.
따라서, 제2정화부(300)의 제2케이스(302) 하부 측의 입구단(310)을 통해 유입되어 제2히터블 필터(320)를 통과한 유입 공기는, 제2-1 촉매필터(332)와 제2-2 촉매필터(334)의 하단 사이 공간과, 제2-3 촉매필터(336)와 제2-4촉매필터(338)의 하단 사이 공간을 통해 상승되면서 제2-1, 2-2, 2-3, 2-4 촉매필터(332,334,336,338)들을 고르게 통과한 후, 제2-1 촉매필터(332)와 제2케이스(302) 사이 공간과, 제2-2 촉매필터(334)와 제2-3 촉매필터(336)의 사이 공간 및 제2-4 촉매필터(338)와 제2케이스(302) 사이 공간을 통해 출구단(260)으로 모인 후, 배기 배관(510) 및 토출 배관(520)을 거쳐 외부로 토출이 이루어지게 된다.
따라서, 제2히터블 필터(320)를 통과한 유입 공기는 복수의 제2촉매 필터(330)들을 다단계에 걸쳐 교차하면서 통과하게 되는바, 그 접촉 단면적이 증가하게 됨으로써, 정화 효율이 크게 향상되는 효과를 가지게 된다.
또한, 제3촉매필터(430)도 모두 4개가 일정 간격을 두고 종 방향으로 이격되게 배치된 그룹이 세로 방향으로 3개가 형성될 수 있다.
따라서, 제3촉매필터(430)는 제3-1 촉매필터(432), 제3-2 촉매필터(434), 제3-3 촉매필터(436) 및 제4-4 촉매필터(438)로 구비될 수 있는데, 이 때 제3히터블 필터(420)를 통과한 유입 공기가 제3촉매필터(430)들을 고르게 통과하여 접촉 단면적을 높일 수 있도록 그 경로를 제한하기 위하여 복수의 제2막음판(442,444,446,448,450)들에 의해 일부가 차폐되도록 구성될 수 있다.
즉, 제3-1 촉매필터(432)의 하단과 제3케이스(402)는 제3-1 막음 판(442)에 의해 차폐시키고, 제3-1 촉매필터(432)와 제3-2 촉매필터(434)의 상단은 제3-2 막음판(444)에 의해 차폐시키며, 제3-2 촉매필터(434)와 제3-3 촉매 필터(436)의 하단은 제3-3 막음판(446)에 의해 차폐시킬 수 있다.
또한, 제3-3 촉매필터(436)와 제3-4 촉매필터(438)의 상단은 제3-4 막음판(448)에 의해 차폐시키고, 제3-4 촉매필터(438)의 하단과 제3케이스(402)는 제3-5 막음판(450)에 의해 차폐시킬 수 있다.
따라서, 제3정화부(400)의 제3케이스(402) 하부 측의 입구단(410)을 통해 유입되어 제3히터블 필터(420)를 통과한 유입 공기는, 제3-1 촉매필터(432)와 제3-2 촉매필터(434)의 하단 사이 공간과, 제3-3 촉매필터(436)와 제3-4촉매필터(438)의 하단 사이 공간을 통해 상승되면서 제3-1, 3-2, 3-3, 3-4 촉매필터(432,434,436,438)들을 고르게 통과한 후, 제3-1 촉매필터(432)와 제3케이스(402) 사이 공간과, 제3-2 촉매필터(434)와 제3-3 촉매필터(436)의 사이 공간 및 제3-4 촉매필터(438)와 제3케이스(402) 사이 공간을 통해 출구단(460)으로 모인 후, 배기 배관(510) 및 토출 배관(520)을 거쳐 외부로 토출이 이루어지게 된다.
따라서, 제3히터블 필터(420)를 통과한 유입 공기는 복수의 제3촉매 필터(430)들을 다단계에 걸쳐 교차하면서 통과하게 되는바, 그 접촉 단면적이 증가하게 됨으로써, 정화 효율이 크게 향상되는 효과를 가지게 된다.
참고로, 본 발명의 실시 예에서 제1정화부(200)에 모두 4개의 제1촉매필터(230)가 배치되고, 제2정화부(300)에도 모두 4개의 제2촉매필터(330)가 배치되며, 제3정화부(400)에도 모두 4개의 제3촉매필터(430)가 하나의 그룹을 형성하며, 세로 방향으로 3개씩 배치된 것을 일 예로 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 개수는 전체 용량에 비례하여 가감될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치(100)는, 정화부가 복수로 구비됨에 따라 선택적으로 어느 하나의 정화부는 정화기능을 수행하도록 하고, 다른 하나의 정화부는 재생 기능을 수행하도록 할 수 있다.
또는, 복수의 정화부가 모두 정화 기능을 수행할 수도 있으며, 반대로 복수의 정화부가 모두 재생 기능을 수행할 수도 있다.
이 경우, 복수의 정화부 중, 어느 하나의 정화부가 정화 기능을 수행하고, 다른 하나의 정화부가 재생 기능을 수행하도록 하면, 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치(100)는 실시간으로 지속해서 공기 정화 기능을 수행할 수 있게 되는데, 이의 작동 관계를 도 7 내지 도 10를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1정화부(200) 및 제2정화부(300)는 정화 기능과 함께 재생 기능을 수행할 수 있게 된다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1정화부(200)가 정화 기능을 수행하는 경우, 제1흡기 밸브(204)와 제1배기밸브(206)를 개방시키고, 제1재생 배관(270) 상에 설치된 제1서큘레이션 밸브(272)를 폐쇄시키게 되면, 앞서 설명한 바와 같이, 제1정화부(200)의 입구단(210)을 통해 유입된 유입 공기는 제1히터블필터(220)와 제1촉매필터(230)를 통과하면서 정화가 이루어진 후, 출구단(260)과 배기 배관(510) 및 토출 배관(520)을 통해 외부로 배출이 이루어지게 된다.
반면에, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1정화부(200)가 재생 기능을 수행하는 경우, 제1흡기 밸브(204)와 제1배기밸브(206)는 폐쇄시키고, 제1재생배관(270) 상에 설치된 제1서큘레이션 밸브(272)를 개방시킴과 아울러 제1서큘레이션 팬(274)을 가동시키게 되면, 제1정화부(200) 내에 존재하는 공기는 역방향 즉, 출구단(260)으로부터 입구단(210) 측으로 순환이 이루어지게 된다.
이 과정에서 출구단(260)을 통해 유입되는 공기는 제1촉매필터(230)들과 접촉되면서 제1히터블 필터(220) 방향으로 유동이 이루어지게 되는바, 제1촉매필터(230)들에 집진된 미세 먼지 등의 부유 물질은 제1히터블 필터(220)로 송풍되어 낙하가 이루어지게 되고, 제1히터블 필터(220)로 낙하된 부유 물질은 제1히터블 필터(220)의 고온(대략 250~300도)에 의해 탄화되어 소멸이 이루어지게 됨으로써, 제1촉매필터(230)의 재생이 이루어지게 된다.
참고로, 제2정화부(300) 및 제3정화부(400)의 재생 기능은 앞서 설명한 제1정화부(200)의 재생 기능과 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치(100)의 전원을 온(On) 시키게되는 경우, 제1정화부(200)와 제2정화부(300)가 정화 기능을 수행하도록 가동이 이루어지고, 제3정화부(400)는 대기 상태를 유지할 수 있게 된다.
제1정화부(200)의 정화 기능 가동에 따라 제1서큘레이션 밸브(272)는 폐쇄되고, 제1흡기 밸브(204) 및 제1배기밸브(206)는 개방이 이루어지게 되며, 제1히터블 필터(220)는 전기적 신호에 의해 대략 25~40도 내외로 승온이 이루어지게 된다.
이와 함께, 흡배기 팬(500)이 가동하게 됨에 따라 본체(110)의 공기흡기구(120)를 통해 외부 공기가 유입되어 프리필터(122)와 제1정화부(200) 및 제2정화부(300)의 제1히터블 필터(220) 및 제2히터블 필터(320), 제1촉매필터(230) 및 제2촉매필터(330)를 순차적으로 통과하면서 정화가 이루어진 후, 배기 배관(510)과 토출 배관(520) 및 공기 배기구(130)를 통해 외부로 배출이 이루어지게 되는데, 이의 정화 공정은 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 대기 상태를 유지하는 제3정화부(400)는 제3서큘레이션밸브(472)와 제3흡기 밸브(404) 및 제3배기밸브(406)가 모두 폐쇄된 상태를 이루게 된다.
이 때, 제1촉매필터(230) 및 제2촉매필터(330)의 상부 즉, 출구단(260)에는 제1차압센서부, 제2차압센서부가 배치될 수 있으며, 이 제1,2차압센서부는 제1촉매필터(230) 및 제2촉매필터(330)들을 통과한 공기의 압력을 감지하여 제어부로 송신할 수 있다.
제어부는 제1,2차압센서부로부터 송신되는 압력 값이 설정 값 이상인 경우, 제1촉매필터(230), 제2촉매필터(330)의 필터링 효율이 정상임을 판단하여 계속해서 제1정화부(200) 및 제2정화부(300)가 정화 공정을 수행하도록 할 수 있다.
반면에, 제1,2차압센서부로부터 송신되는 압력 값이 설정 값 이하인 경우, 제어부는 제1촉매필터(230), 제2촉매필터(330)의 필터링 효율이 비정상임을 판단하여 제1정화부(200), 제2정화부(300)는 재생 공정을 수행하도록 하고, 제3정화부(400)를 가동시켜 정화 기능을 수행하도록 할 수 있다.
제2정화부(300), 제3정화부(400)가 정화 기능을 수행하고, 제1정화부(200)가 재생기능을 수행하게 되면, 제1정화부(200)의 제1히터블 필터(220)는 오프되고, 제1흡기 밸브(204) 및 제1배기밸브(206)는 폐쇄됨과 동시에 제1서큘레이션 밸브(272)는 개방됨과 아울러 제1서큘레이션 팬(274)이 가동되도록 한다.
이와 같이 각 밸브들의 개폐가 이루어지면, 제1히터블 필터(220)는 다시 전기적 신호에 의해 온(on) 되어 승온이 이루어지게 되는데, 이의 경우 즉, 재생 공정에서는 250~500도 내외로 승온이 이루어지게 된다.
따라서, 제1정화부(200) 내의 공기는 정화 공정과는 반대인 역 방향으로 순환이 이루어지면서, 제1촉매필터(230)들에 붙어 있던 미세 먼지 등의 부유 물질은 낙하되면서 제1히터블 필터(220)에 의해 탄화되어 소멸이 이루어지도록 함으로써, 재생이 이루어지도록 하면 된다.
이때, 제1정화부(200)의 재생 시간은 대략 30분~500분 내외로 설정한 후, 제1서큘레이션 밸브(272)를 폐쇄시키고, 제1서큘레이션 팬(274)의 가동을 중지시키며, 제1히터블 필터(220)를 오프시킨 다음 대기 모드로 전환시키면 된다.
이 상태에서, 제2정화부(300) 또한 제2촉매필터(330)의 필터링 효율이 저하되는 경우, 제2정화부(300)를 재생 공정을 전환시킴과 아울러 대기 상태인 제1정화부(200)를 다시 정화 공정으로 전환시키면 되는데, 제2정화부(300)의 재생 공정과 제1정화부(200)의 정화 공정으로의 전환은 앞서 설명한 제1정화부(200)의 재생 공정과 제2정화부(300)의 정화 공정으로의 전환과 동일하므로, 이에 대한 반복 설명 또한 생략하기로 한다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 배기배관(510)에는 촉매필터에 의해 정화되면서 가열된 공기를 냉각시켜 배기하기 위한 열교환기(800)를 설치한다.
이러한, 열교환기(800)는 배기배관(510)의 내부에 동일 선상에 제1교환기(810)와 제2교환기(820)를 이격설치하고, 제1,2교환기(810)(820)의 사이로 배기홀(831)이 형성된 조절판(830)이 회전되어 촉매필터를 거치며 가열된 공기의 배기량을 조절한다.
여기서, 열교환기(800)의 제1,2교환기(810)(820)는 외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수공급장치(840)를 본체(110)의 외부에 설치하고 냉수관(841)과 냉수회수관(843)을 이용하여 제1,2교환기(810)(820)와 연결하여 냉각수공급장치(840)에서 공급되는 냉각수가 제1,2교환기(810)(820)를 순환 후 냉각수회수통(842)으로 회수된다.
아울러, 제1,2교환기(810)(820)는 배기배관(510)의 내부에 삽입 고정되는 원통형상으로 냉각수가 유동하는 유동관(850)이 지그재그 형태로 서로 이격되어 형성되고 유동관(850)에는 촉매필터에서 가열된 정화 공기를 열을 흡수하기 위한 흡열핀(851)이 형성된다.
촉매필터에서 가열된 정화 공기는 배기시 제1,2교환기(810)(820)의 유동관(850)들의 틈새를 통해 유동하면서 흡열핀(851)에 접촉되어 냉각하게 된다.
그리고, 조절판(830)은 배기배관(510)의 외측에 설치하는 구동모터(860)에 연결되어 모터 회전력에 의해 배기배관(510)의 내부에서 회전된다.
즉, 구동모터(860)의 작동으로 조절판(830)이 회전되어 정화된 공기의 유동량을 조절함으로써 열교환시간을 조절하여 배기함으로써 작업환경에 맞는 온도로 정화공기 온도를 일치시켜 배기함으로써 쾌적한 환경을 만들수 있는 것이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 프리필터(122)의 후방에는 이물질이 걸러진 공기에 함유된 불순물을 수분을 이용하여 걸러내는 수분필터(900)를 구성한다.
수분필터(900)는 프리필터(122)를 통과한 공기가 물을 저장하는 물저장통(910)의 상부로 유입되어 수중에서 배기되어 통과하면서 이물질이 물에 함유되도록 구성할 수 있다.
여기서, 프리필터(122)를 통과한 공기는 에어덕트(911)를 통해 모아져 유입되어 물저장통(910)에 잠기도록 형성된 에어관(912)을 통해 물속에서 배기된다.
다른 형태로써, 수분필터(900)는 프리필터(122)를 통과한 공기가 스파이럴노즐(920)을 통해 물을 저장하는 물저장통(910)의 수중에서 회전되게 분사되어 이물질이 물에 함유되도록 구성할 수 있다.
여기서, 수분필터(900)를 작동시키기 위하여 본체(110)의 외부에 물을 공급하는 물공급부(930)와 오염된 물을 회수하여 정화나 교체하기 위한 물회수탱크(931)를 구성함이 바람직 할 것이다.
즉, 수분필터(900)는 정화할 공기 내에 함유된 친수성 이물질이나 물질을 우선적으로 용해시켜 걸러낼 수 있다.
또한, 수분필터(900)는 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 것으로 사용이 제한될 경우 물을 모두 배수시켜 수분필터(900)를 거친 공기가 수분정화를 거치지 않도록 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치(100)에서는, 제1정화부(200)와 제2정화부(300), 제3정화부(400)으로 구비된 것을 일예로 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 정화부는 둘 이상의 복수 개가 나란하게 배치된 형태로 구성될 수 있으며, 이의 경우 선택적으로 적어도 하나 이상의 정화부는 정화 기능을 수행하도록 하고, 나머지 정화부들은 재생 기능을 수행하거나 대기 상태를 유지하도록 할 수도 있음을 밝혀둔다.
참고로, 본 발명의 실시 예에서 나타낸 온도는 ℃임을 밝혀둔다.
100 : 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치 110 : 본체
120 : 공기 흡기구 122 : 프리 필터
124 : 유입 공간부 130 : 공기 배기구
200 : 제1정화부 202 : 제1케이스
204 : 제1흡기 밸브 206 : 제1배기 밸브
210 : 입구단 220 : 제1히터블 필터
230 : 제1촉매 필터 232 : 제1-1 촉매 필터
234 : 제1-2 촉매 필터 236 : 제1-3 촉매 필터
238 : 제1-4 촉매 필터 242 : 제1-1 막음판
244 : 제1-2 막음판 246 : 제1-3 막음판
248 : 제1-4 막음판 250 : 제1-5 막음판
260 : 출구단 270 : 제1재생 배관
272 : 제1서큘레이션 밸브 274 : 제1서큘레이션 팬
300 : 제2정화부 302 : 제2케이스
304 : 제2흡기 밸브 306 : 제2배기 밸브
310 : 입구단 320 : 제2히터블 필터
330 : 제2촉매 필터 332 : 제2-1 촉매 필터
334 : 제2-2 촉매 필터 336 : 제2-3 촉매 필터
338 : 제2-4 촉매 필터 342 : 제2-1 막음판
344 : 제2-2 막음판 346 : 제2-3 막음판
348 : 제2-4 막음판 350 : 제2-5 막음판
360 : 출구단 370 : 제2재생 배관
372 : 제2서큘레이션 밸브 374 : 제2서큘레이션 팬
400 : 제3정화부 402 : 제3케이스
404 : 제3흡기 밸브 406 : 제3배기 밸브
410 : 입구단 420 : 제3히터블 필터
430 : 제3촉매 필터 432 : 제3-1 촉매 필터
434 : 제3-2 촉매 필터 436 : 제3-3 촉매 필터
438 : 제3-4 촉매 필터 442 : 제3-1 막음판
444 : 제3-2 막음판 446 : 제3-3 막음판
448 : 제3-4 막음판 450 : 제3-5 막음판
460 : 출구단 470 : 제3재생 배관
472 : 제3서큘레이션 밸브 474 : 제3서큘레이션 팬
500 : 배기 팬 510 : 배기 배관
520 : 토출 배관
800 : 열교환기 810 : 제1교환기
820 : 제2교환기 830 : 조절판
831 : 조절판 840 : 냉각수공급장치
841 : 냉수관 842 :냉각수회수통
843 : 냉수회수관 850 : 유동관
851 :흡열핀 860 : 구동모터
900 : 수분필터 910 : 물저장통
911 : 에어덕트 912 : 에어관
920 : 스파이럴노즐 930 : 물공급부
931 : 물회수탱크

Claims (5)

  1. 복수의 정화부를 수용하는 본체; 상기 본체의 일측에 형성되어 상기 정화부들로 오염된 공기를 유입시키는 공기 흡입구; 상기 본체의 타측에 형성되어 상기 정화부들에 의해 정화된 공기를 토출시키는 공기 배기구를 포함하며,
    상기 복수의 정화부들은 각각 재생 배관이 설치되어, 선택적으로 정화 기능또는 재생 기능을 수행하고, 상기 정화 기능 수행 시, 가열된 정화공기의 냉각기능을 수행하는 것으로서,
    상기 복수의 정화부들은,
    각각 입구단과 출구단이 형성되고,
    상기 입구단과 인접한 위치에 히터블 필터가 배치되며,
    상기 히터블 필터와 일정 간격 이격됨과 아울러 상기 출구단과 인접한 위치에는 일정 간격을 두고 복수의 촉매필터들이 종 방향으로 배치되고,
    상기 복수의 정화부가 3개인 경우 각각 정화기능과 재생기능을 1:2이나 2:1의 갯수 비율로 시행하며,
    상기 입구단에는 흡기 밸브가 설치되고, 상기 출구단에는 배기밸브가 설치되며, 상기 입구단과 상기 출구단은 상기 재생 배관에 의해 연결되고,
    상기 재생 배관에는 서큘레이션 밸브와, 서큘레이션 팬이 각각 설치되며,
    상기 출구단과 연결되는 배기배관에는 촉매필터에 의해 정화되면서 가열된 공기를 냉각시켜 배기하기 위한 열교환기를 설치하되,
    상기 열교환기는 배기배관의 내부에 동일 선상으로 제1교환기와 제2교환기를 이격설치하고, 제1,2교환기의 사이로 배기홀이 형성된 조절판이 회전되어 촉매필터를 거치며 가열된 공기의 배기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정화부들이 정화 기능을 수행하는 경우, 상기 흡기 밸브와 상기 배기밸브는 개방되고, 상기 서큘레이션 밸브는 차폐되며,
    상기 정화부들이 재생 기능을 수행하는 경우, 상기 흡기 밸브와 상기 배기밸브는 폐쇄되고, 상기 서큘레이션 밸브는 개방됨과 아울러 상기 서큘레이션 팬이 가동하여 상기 정화부들 내의 공기가 정화 기능 시와는 역 방향으로 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 흡입구와 상기 정화부들의 각 입구단 사이에는 유입되는 공기 중, 입자가 큰 이물질을 걸러내기 위한 프리필터가 배치되며,
    상기 프리필터의 후방에는 이물질이 걸러진 공기에 함유된 불순물을 수분을 이용하여 걸러내는 수분필터를 구성하는 것을 특징으로 하는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수분필터는 프리필터를 통과한 공기가 물을 저장하는 물저장통의 상부로 유입되어 수중에서 배기되어 통과하면서 이물질이 물에 함유되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 자동차 도장 부스용 공기정화 처리장치.
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