KR102068183B1 - 휘발성 유기화합물 제거시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해성분을 흡착하는 흡착제를 포함하는 흡착모듈, 상기 흡착제에서 흡착된 유해성분을 탈착하는 탈착모듈, 상기 배기가스가 유동되는 메인 유로, 상기 배기가스에 유동력을 제공하는 메인 팬 및 상기 탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈을 포함하고, 상기 촉매모듈은 상기 메인 유로를 감싸는 영역인 주변 영역의 적어도 일부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성 유기화합물 제거시스템 {SYSTEM FOR REMOVING VOLATILITY ORGANIC COMPOUND}

본 발명은 다중이용시설, 행사장, 다양한 제조공정 및 자동차 도장공정 등에서 발생하는 유해성분을 포함하는 가스를 처리하는 방법에 있어서 에너지를 회수하는 동시에 유해성분을 제거하는 휘발성 유기화합물 제거시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 구동이 가능하고, 흡착제의 재생이 용이하고, 장비의 슬림화가 가능한 휘발성 유기화합물 제거시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 LCD 생산공정 중에 발생되는 폐가스는, 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds : VOCs), 과불화화합물(PFC), 부틸아세테이트와 2-엑토시에틸 아세테이트 등의 PR 공정(photo resist)에서 첨가되는 물질, 수분 및 기타 이물질, 즉 파티클 등의 혼합물로 구성된다.

휘발성 유기화합물은 유해대기물질, 악취의 원인 물질로 호흡기관의 장애, 발암성 등 인체에 대한 유해성과 함께 광화학 반응을 통한 스모그의 형성, 악취발생, 도시 오존농도의 상승 등의 환경오염을 일으키는 주요 물질로 알려져 있다.

휘발성 유기화합물을 처리하는 방법에는 흡착처리법, 촉매열산화법, 축열산화에 의한 방법이 있다.

종래에는 배기되는 공기 중 기내 측으로 역류되는 공기를 정화시켜 실내로 유입되도록 함으로서, 실내공기의 신선도를 높일 수 있는 클리닝 섹터를 가진 로터리형 열교환기를 제공하고 있다. 하지만 이 경우 회전형 열교환기의 흡입영역과 배출영역의 경계부위에 배출되는 공기의 일부분이 정화되어 흡입영역으로 유입되도록 하는 클리닝 섹터를 구비하여 열교환기가 배출영역에서 흡입영역으로 전환되는 과정에서 열교환기 매체 내부 공간에 포함되어 있는 공기가 역류되는 현상을 방지하기 위한 것으로서 열교환기 내에 유해성분을 흡착할 수 있는 특성을 가진 소재가 없으며, 클리닝하는 방법 또한 클리닝 섹터의 한쪽 면을 막고 다른 면을 배기팬으로 나가는 유로와 통기시켜 압력차에 의해 자연스럽게 열교환기 내의 갇힌 공기가 빠져나가도록 구성되어 있다. 하지만 이 경우에도 외부로 배출되는 유해성분과 내부로 유입되는 외부공기 속에 포함되어 있는 각종 오염물질을처리하는 방법이 없는 단점이 있다.

또한, 상술한 종래기술들은 연속적인 구동으로 유해성분을 효과적으로 제거할 수 없는 단점이 존재한다.

또한, 상술한 종래기술들은 촉매의 교환 시나 정비 시에 시스템 전체를 정지시켜야 하는 단점이 존재하고, 장비의 슬림화가 어려운 단점이 존재한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 산업 현장에서 발생되는 휘발성유기화합물(이하 VOC)을 흡착하여 제거하고, 흡착제에 농축된 VOC를 탈착하여 흡착제를 재생하고, 탈착된 VOC는 촉매를 사용하여 분해할 수 있는 휘발성 유기화합물 제거시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 VOC의 흡착 및 탈착과정에서 에너지를 줄이고, 연속구동이 가능한 휘발성 유기화합물 제거시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 장비를 슬림화하고, 처리 용량을 향상시키고, 촉매 교환 시에 장비를 정지시키지 않아서, 공정 상 기류의 변화가 없는 휘발성 유기화합물 제거시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 메인 팬으로 탈착가스가 유동되는 메인 유로의 주변에 촉매모듈을 배치하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해성분을 흡착하는 흡착제를 포함하는 흡착모듈, 상기 흡착제에서 흡착된 유해성분을 탈착하는 탈착모듈, 상기 탈착가스가 유동되는 메인 유로, 상기 배기가스에 유동력을 제공하는 메인 팬 및 상기 탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈을 포함하고, 상기 촉매모듈은 상기 메인 유로를 감싸는 영역인 주변 영역의 적어도 일부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 유로의 단면적은 상기 메인 팬에 인접할 수록 작아질 수 있다.

본 발명은 적어도 상기 메인 유로를 수용하는 유로 케이싱 및 상기 유로 케이싱의 내부에 배치되어 상기 메인 유로와 상기 주변 영역을 정의하는 격벽을 더 포함할 수 있다.

상기 격벽과 상기 유로 케이싱 사이에 상기 주변 영역이 정의될 수 있다.

상기 격벽의 일단은 상기 유로 케이싱의 하면에 연결되고, 상기 격벽의 타단은 상기 유로 케이싱의 하면에 연결될 수 있다.

상기 주변 영역은 상기 격벽과 상기 상기 유로 케이싱의 상면 사이의 공간 및 상기 격벽과 상기 유로 케이싱의 양측면 사이의 공간으로 정의될 수 있다.

본 발명은 상기 격벽과 상기 주변 영역 사이를 단열하는 단열부재를 더 포함할 수 있다.

상기 촉매모듈은 유해성분을 산화하여 분해하는 촉매 카트리지, 상기 촉매 카트리지로 제공된 유해가스를 가열하는 히터 및 상기 촉매모듈에 제공된 유해가스에 유동력을 제공하는 순환팬을 포함할 수 있다.

상기 히터는 매인 유로의 상부에 배치되고, 상기 촉매 카트리지는 상기 메인 유로의 일측에 배치되며, 상기 순환팬은 상기 메인 유로의 타측에 배치될 수 있다.

상기 히터의 일단은 상기 촉매 카트리지에 의해 지지되고, 상기 히터의 타단은 상기 순환팬에 의해 지지될 수 있다.

상기 흡착모듈은 유해성분을 흡착할 수 있는 흡착기능과 축열기능을 동시에 가지는 흡착제, 복수의 영역으로 구획되어 상기 흡착제를 수용하는 복수의 저장섹터를 가지는 회전 카트리지, 상기 복수의 저장섹터가 유해성분이 공급되는 흡착모듈, 상기 흡착제에 흡착된 유해성분이 탈착되는 탈착모듈의 순서로 이동되도록 상기 회전 카트리지를 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 상기 회전 카트리지를 기설정된 회전각 만큼 회전시킨 후 일정시간 동안 정지되게 회전시킬 수 있다.

상기 복수의 저장섹터는 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 배기가스가 유동되는 메인 유로, 상기 배기가스에 유동력을 제공하는 메인 팬, 상기 탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈, 적어도 상기 메인 유로 및 상기 촉매모듈을 수용하는 유로 케이싱, 상기 유로 케이싱의 내부공간을 상기 메인 유로가 형성되는 공간과 상기 촉매모듈이 배치되는 공간으로 격리하는 격벽을 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 휘발성 유기화합물 제거시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　본 발명은 산업 현장에서 발생되는 VOC 를 효과적으로 제거하면서, 외부로 배출하기 않고, 연속 구동이 가능한 장점이 있다.

둘째, 본 발명은 회전 카트리지가 흡착모듈과 탈착모듈을 순환하는 구조를 가지면서, 정지 시에 밀폐되는 구조를 가지므로, 연속 작동을 위해 복수 개의 장비를 병렬로 연결할 필요가 없고, 흡착 카트리지를 교체할 필요가 없는 장점도 있다.

셋째, 본 발명은 흡착제를 탈착하고, 촉매모듈에서 분해하는 과정에서 발생되는 열을 다시 재활용하고, 흡착제에서 유해성분을 탈착하는 데 마이크로 웨이브를 사용하므로, 에너지가 절감되는 장점도 있다.

넷째, 본 발명은 흡착덕트 내에 회전 카트리지를 배치하고, 회전 카트리지의 일부 저장섹터를 흡착덕트와 밀폐하는 탈착덕트가 흡착덕트 내에 배치되므로, 작은 공간에도 설비를 배치할 수 있는 장점도 있다.

다섯째, 본 발명은 탈착 가스가 유동하는 메인 유로의 주변의 공간에 촉매모듈을 배치하여서, 공간 활용을 극대화하고, 데드 스페이스를 활용할 수 있으며, 장비를 슬림화할 수 있는 이점이 존재한다.

여섯째, 본 발명은 메인유로와 메인유로의 주변공간을 완전히 분리하고 단열하여서, 촉매모듈의 교체작업 중에 장비를 정지할 필요가 없고, 공정 사이 기류의 변화가 없는 이점이 존재한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템의 횡 단면도이다.
도 3는 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거시스템의 종 단면도이다.
도 4는 도 3 및 도 3과 교차되는 방향으로 절단한 휘발성 유기화합물 제거시스템의 종 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 카트리지를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 회전 카트리지와 탈착덕트를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡찹제를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 각 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템의 개념도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템의 횡 단면도, 도 3는 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거시스템의 종 단면도, 도 4는 도 3 및 도 3과 교차되는 방향으로 절단한 휘발성 유기화합물 제거시스템의 종 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템(1)은 VOC 등의 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 배기가스 내에 함유된 유해성분을 흡착제(71)로 흡착한 후, 정화가스를 배출한다.

예를 들면, 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템은 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해성분을 흡착하는 흡착제(71)를 포함하는 흡착모듈(10, 12), 흡착제(71)에서 흡착된 유해성분을 탈착하는 탈착모듈, 배기가스가 유동되는 메인 유로(80), 탈착가스에 유동력을 제공하는 메인 팬(14) 및 탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈(60)을 포함한다.

다른 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템은 배기가스가 유동되는 메인 유로(80), 배기가스에 유동력을 제공하는 메인 팬(14), 탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈(60), 적어도 메인 유로(80) 및 촉매모듈(60)을 수용하는 유로 케이싱(90) 및 유로 케이싱(90)의 내부공간을 메인 유로(80)가 형성되는 공간과 촉매모듈(60)이 배치되는 공간으로 격리하는 격벽(81)을 포함할 수 있다.

또 다른 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템(1)은 VOC 등의 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받는 흡착모듈(10, 12), 유해성분을 흡착할 수 있는 흡착기능과 축열기능을 동시에 가지는 흡착제(71), 복수의 영역으로 구획되어 흡착제(71)를 수용하는 복수의 저장섹터(20a)를 가지는 회전 카트리지(20), 흡착제(71)에서 흡착된 유해성분을 탈착되어 유동되는 탈착모듈 및 회전 카트리지(20)를 회전시키는 구동부를 포함한다.

일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거시스템(1)은 마이크로 웨이브, 냉각수단을 더 포함할 수 있다.

흡착모듈(10, 12)은 오염원과 연결되어 배기가스를 공급하고, 내부에 배기가스에서 유해성분을 제거하는 공간이 배치된다.

예를 들면, 배기가스를 배출하는 오염원과 연결된 배기가스 유입유로(12)와 배기가스 유입유로(12)와 연결되어 배기가스 유입유로(12)를 통해 공급되고, 내부에 회전 카트리지(20)가 위치되는 흡착덕트(10)를 포함할 수 있다. 흡착덕트(10)에는 흡착덕트(10)에서 유해성분이 제거된 정화가스가 배출되는 정화가스 배출유로(13)가 연결된다.

흡착덕트(10)는 내부에 회전 카트리지(20)를 수용하고, 회전 카트리지(20)의 흡착제(71)에 유해성분이 흡착되는 공간이다.

흡착모듈은 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해성분을 흡착하는 흡착제를 포함할 수 있다. 흡착제(71)는 유해성분을 흡착할 수 있는 흡착기능과 축열기능을 동시에 갖는 재질이 선택되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 흡착제(71)는 코디어라이트소재, 절곡형 세라믹시트, 알루미나, 실리카, 고분자수지, 알루미늄, 스텐레스, 아스페스트, 천연섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종의 소재 또는 선택된 소재들간의 복합 소재를 축열소재로 이용하고 여기에 흡착기능이 있는 제올라이트, 활성탄, 활성탄소섬유, 알루미나, 실리카, 광촉매 및 저온산화촉매로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종의 소재 또는 선택된 소재들간의 복합 소재를 코팅하거나 양자를 첨가하여 제조한 것으로 구성될 수 있다. 물론, 흡착제(71)는 흡착기능이 있는 제올라이트, 활성탄, 활성탄소섬유, 알루미나, 실리카, 광촉매 및 저온산화촉매로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종의 소재로 이루어질 수도 있다. 바람직하게는, 흡착제(71)는 후술하는 바와 같이 축열기능이 있는 코어와 코어를 코팅하고 흡착기능을 가지는 코팅층을 포함하여 구성될 수 있다.

제올라이트는 실리콘(Si)과 알루미늄(Al)이 각각 4개의 가교 산소를 통해 연결되어 있는 3차원적인 무기고 분자로 알려져 있다. 여기서, 알루미늄이 4개의 산소와 결합됨에 따라 음전하를 갖게 되므로, 이러한 전하를 상쇄하기 위해 제올라이트 내에는 다양한 양이온이 존재하게 된다. 상세하게는, 양이온들은 세공 내부에 존재하며 나머지 공간들은 보통 물분자들로 채워져 있어, 세공 내부에서 비교적 자유로운 이동도(mobility)를 가지며, 다른 양이온들과의 이온교환이 용이한 특징이 있다. 또한, 가열하여 탈수된 제올라이트들은 내부의 비어있는 공간을 다시 물분자를 비롯하여 세공 입구를 통과할 수 있는 크기의 다른 작은 분자들을 흡입하여 비어있는 공간을 채우려는 특성이 있어, 탈수된 제올라이트는 흡착제(71), 또는 흡수제로 많이 사용되고 있다. 통상적으로 제올라이트는 구조 또는 실리콘과 알루미늄의 비율에 따라 β-제올라이트, A-제올라이트, ZSM-5형 제올라이트, X-제올라이트, Y-제올라이트, 또는 L-제올라이트로 나뉘고 있다. 본 발명에서는, 흡착제(71)의 사용용도에 따라 흡착대상을 용이하게 흡착할 수 있는 종류의 제올라이트를 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에서는, 휘발성 유기화합물 흡착소재로 β-제올라이트를 사용할 수 있으며, 수분 흡착소재로는 Y-제올라이트를 사용할 수 있다.

이러한 흡착제(71)는 망상형 구조 또는 일정한 모양(저장섹턱와 대응되는)으로 성형한후 흡착 카드리지 형태로 저장섹터(20a) 내에 위치될 수 있다.

탈착모듈은 유해성분이 흡착된 흡착제(71)에서 유해성분이 탈착되고, 유해성분이 농축된 농축가스가 유동되는 유로이다. 탈착모듈은 회전 카트리지(20)의 적어도 하나의 저장섹터(20a)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 탈착모듈에는 적어도 하나의 저장섹터(20a)와 대응되게 형성되고, 저장섹터(20a)의 경계와 접촉되어 저장섹터(20a)를 격리하는 탈착덕트(30)를 더 포함한다.

탈착덕트(30)는 상부에서 바라볼 때, 저장섹터(20a)와 대응되는 부채꼴 형상을 가지고, 적어도 하나 내지 바람직하게는 2개의 저장섹터(20a)를 외부와 격리하게 형성된다. 구체적으로, 탈착덕트(30)는 저장섹터(20a)의 상부를 밀폐하는 상부 탈착덕트(310)와, 하부를 밀폐하는 하부 탈착덕트(320)를 포함한다. 상부 탈착덕트(310)는 저장섹터(20a)의 상부면에 밀착되고, 하부 탈착덕트(320)는 저장섹터(20a)의 하부면과 밀착된다. 물론, 상부 탈착덕트(310)와, 하부 탈착덕트(320)는 밀폐력을 강화하기 위한 플렉서블 재질의 패킹을 더 포함할 수 도 있다.

탈착덕트(30)는 흡착덕트(10)의 내부에 위치되고, 적어도 하나의 저장섹터(20a)의 경계와 접촉되어 흡착덕트(10)와 탈착덕트(30)의 내부 사이를 밀폐한다. 물론 탈착덕트(30)는 상하로 이동되는 구조를 가져져서, 개방되거나 폐쇄될 수도 있다. 탈착덕트(30)가 흡착덕트(10)의 내부에 배치되면 시스템의 공간을 절약할 수 있는 이점이 존재한다.

탈착모듈은 탈착가스의 유해성분을 제거하는 촉매모듈(60)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 탈착모듈은 일측이 탈착덕트(30)와 연결되고, 타측이 촉매모듈(60)과 연결되어 탈착된 탈착가스를 촉매모듈(60)로 제공하는 제1 순환유로(32)와, 일측이 촉매모듈(60)과 연결되고 타측이 탈착덕트(30)와 연결되어 촉매모듈(60)에서 유해성분이 제거된 공기의 일부가 다시 탈착덕트(30)로 다시 공급되는 제2 순환유로(31)와, 촉매모듈(60)과 연결되어 유해성분이 제거된 공기가 외부로 배출되는 배출유로(33)를 더 포함할 수 있다.

제2 순환유로(31)를 통해 공급되는 공기는 탈착 에너지를 절약하기 위해, 촉매모듈(60)에서 열을 전달받거나 후술하는 냉각수단에서 열을 전달받을 수 있다.

탈착모듈을 통해 공급되는 공기의 양은 흡착모듈(10, 12)을 통해 공급되는 공기의 양보다 작으면 작을 수록 바람직하다. 일반적으로, 1/5에서 1/20이 바람직하다. 이 때 탈착하는 동안 흡착제(71)에 축열되어 있는 에너지의 손실이 없을 수 있도록 탈착시간과 방법을 적절히 강구하여야 한다. 구체적으로, 탈착덕트(30)의 크기는 흡착덕트(10) 보다 작고, 탈착덕트(30)는 1개 내지 2개의 저장섹터(20a)에 대응되는 크기를 가지고, 흡착덕트(10)는 10개 내지 40개의 저장섹터(20a)에 대응되는 크기를 가진다.

탈착덕트(30) 내에 흡착제(71)는 온도, 압력, 빛에너지 또는 음파에너지를 이용하여 탈착된다. 바람직하게는 탈착모듈에서의 탈착은 흡착제(71)를 마이크로 웨이브로 가열하여 수행될 수 있다. 실시예은 탈착덕트(30) 내에 흡착제(71)에 마이크로 웨이브를 공급하는 마이크로 웨이브 발생장치(50)를 더 포함한다.

마이크로 웨이브 발생장치(50)는 흡착덕트(10)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다.

촉매모듈(60)은 탈착모듈에서 공급된 공기에서 농축된 유해성분을 분해한다. 분해된 유해성분은 별도의 장치에 의해 외부로 배출된다. 촉매모듈(60)에서 유해성분이 제거된 공기는 다시 순환하여 탈착덕트(30)의 내부로 공급될 수 있다.

폐열을 활용하여 에너지를 줄이고, 효과적인 탈착과 유해성분의 분해를 위해, 촉매모듈(60)은 탈착모듈에서 공급된 공기를 가열한 후, 유해성분을 분해하고, 유해성분이 분해된 공기의 열을 탈착모듈 내의 흡착제(71)로 전달할 수 있다. 또한, 촉매모듈(60)은 유해성분이 분해된 공기의 열을 탈착모듈에서 배출되는 농축가스에 전달하여서, 촉매반응에 제공되는 열을 줄일 수도 있다.

구체적으로, 촉매모듈(60)은 촉매 카트리지(62), 열교환기(63, 65), 순환팬(64), 히터(61)를 포함할 수 있다.

촉매 카트리지(62)는 유해성분을 산화하여 분해하는 것으로, 제올라이트(zeolite), 알루미나(Al2O3), 활성탄(activated carbon), 산화금속(mixed oxide metal) 중에서 선택될 수 있다. 촉매 카트리지(62)는 유해성분을 산화시킬 수 있는 산화물질 성형체일 수 있다.

히터(61)는 탈착모듈에서 촉매모듈로 공급된 농축가스를 가열한다. 히터(61)는 다양한 가열수단이 사용될 수 있다.

열교환기(63, 65)는 탈착덕트(30)에서 공급된 농축가스와 촉매 카트리지(62)를 통과한 공기를 서로 열교환시킨다. 제1 열교환기(63, 65)는 외부로 배출전의 공기의 폐열을 이용하여 농축가스를 가열한다. 따라서, 제1 열교환기(63, 65)는 농축가스를 가열하는 에너지를 줄일 수 있다.

또한, 열교환기(63, 65)는 촉매 카트리지(62)를 통과한 공기와 탈착덕트(30) 내로 공급되는 공기를 서로 열교환 시킬 수 있다. 열교환기(63, 65)는 복수개가 구비될 수도 있다.

열교환기(63, 65)를 통과한 공기의 일부는 배출유로(33)를 통해 외부로 배출되거나, 다른 일부는 제2 순환유로(31)를 통해 다시 흡착덕트(10)로 유동된다.

순환팬(64)은 탈착모듈 및 촉매모듈(60)을 유동하는 공기에 유동력을 제공한다.

냉각수단은 탈착모듈에서 가열된 흡착체(71)를 냉각한다. 가열된 흡착제(71)의 경우, 배기가스 중에 유해성분이 흡착되기 어려우므로, 냉각수단에서 외부 공기를 공급하여 냉각할 수 있다.

냉각수단은 외부의 공기를 유해성분이 탈착된 흡착제(71)에 공급하는 다양한 구성을 가질 수 있다. 또한, 냉각수단은 유해성분이 탈착된 흡착제(71)를 냉각한 냉각공기가 외부로 직접 배출되거나, 촉매모듈(60)을 통해 외부로 배출되게 구성될 수 있다.

냉각수단에서 배출되는 유출공기는 탈착덕트(30) 내로 공급되는 공기와 열교환되어서, 공급되어 흡착제(71)에 열을 전달할 수 있다.

냉각수단은 저장섹터(20a)를 수용하는 별도의 냉각공간을 구비할 수도 있고, 실시예처럼 탈착덕트(30)에 연결되고 별도의 냉각공간을 구비하지 않을 수 있다.

구체적으로, 냉각수단은 일측이 외부공기와 연결되고 타측이 탈착덕트(30)와 연결되는 외기유로(41)와, 일측이 탈착덕트(30)와 연결되고, 타측이 촉매모듈(60)과 연결되는 냉각유로(42)를 포함한다.

냉각유로(42)와 외기유로(41)는 회전 카트리지(20)의 회전 방향에서 제1, 제2 순환유로(31) 보다 전방에 배치된다. 따라서, 탈착이 완료된 흡착제(71)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 각 유로에는 공기의 유동을 단속하는 단속밸브(71, 72, 73)들이 배치될 수 있다. 구체적으로, 흡착모듈(10, 12), 탈착모듈 및 냉각유로(42)에 각각 단속밸브(71, 72, 73)가 배치된다. 이러한 단속밸브(71, 72, 73)들은 회전 카트리지(20)가 회전 시에 폐쇄되고, 정지 시에 개방될 수 있다.

메인 팬(14)은 흡착모듈(10, 12)(10, 12)을 유동하는 배기가스에 유동력을 제공한다. 다른 예로 메인 팬(14)은 탈착가스에 유동력을 제공할 수도 있다. 이하 실시예에서는 메인 팬(14)은 탈착가스에 유동력을 제공한다. 구체적으로, 메인 팬(14)은 배기가스 유입유로(12), 흡착덕트(10) 및 정화가스 배출유로(13)를 유동하는 배기가스에 유동력을 제공한다.

메인 유로(80)는 배기가스가 유동되는 유로이다. 메인 유로(80)는 배기가스 유입유로(12), 흡착덕트(10) 및 정화가스 배출유로(13)와 연결될 수 있다. 바람직하게는 메인 유로(80)는 정화가스 배출유로(13)의 일부를 구성할 수 있다.

메인 유로(80)는 유로 케이싱(90)에 수용될 수 있다. 유로 케이싱(90)은 메인 유로(80)와 촉매모듈(60)을 수용하는 공간을 정의할 수 있다.

메인 유로(80)의 단면적은 메인 팬(14)에 인접할 수록 작아질 수 있다. 메인 유로(80)는 메인 팬(14) 보다 배기가스 유동의 상류에 배치된다. 도 2를 기준으로, 메인 유로(80)의 단면적은 우측에서 좌측으로 갈수록 작아진다.

메인 유로(80)는 파이프로 구현될 수 있지만, 바람직하게는 격벽(81)에 의해 정의될 수 있다. 격벽(81)은 유로 케이싱(90)의 내부에 배치되어 메인 유로(80)와 주변 영역을 정의할 수 있다.

격벽(81)은 유로 케이싱(90) 내부의 공간을 메인 유로(80)와 주변 영역으로 구획한다. 격벽(81)의 의해 정의되는 내부 공간은 메인 유로(80)가 되고, 격벽(81)과 유로 케이싱(90) 사이에 주변 영역으로 정의된다.

격벽(81)의 일단(81a)은 유로 케이싱(90)에 연결되어 고정될 수 있다. 구체적으로, 격벽(81)의 일단(81a)은 유로 케이싱(90)의 하면에 연결되고, 격벽(81)의 타단(81b)은 유로 케이싱(90)의 하면에 연결될 수 있다.

더욱 구체적으로, 격벽(81)의 일단(81a)은 유로 케이싱(90)의 하면에 연결되고, 격벽(81)은 유로 케이싱(90)의 하면에서 상면 방향으로 연장되다가 유턴하여 다시 유로 케이싱(90)의 하면에 연결되고, 격벽(81)의 일단과 격벽(81)의 타단은 서로 수평 방향으로 이격되게 된다. 주변 영역은 격벽(81)과 유로 케이싱(90)의 상면 사이의 공간(S3) 및 격벽(81)과 유로 케이싱(90)의 양측면 사이의 공간(S1, S2)으로 정의될 수 있다.

격벽(81)과 유로 케이싱(90)의 좌측면 사이의 공간(S1)은 제1 주변 영역(S1)으로 정의되고, 유로 케이싱(90)의 우측면 사이의 공간(S2)은 제2 주변 영역(S2)으로 정의되고, 격벽(81)과 유로 케이싱(90)의 상면 사이의 공간(S3)은 제3 주변 영역(S3)으로 정의될 수 있다.

본 실시예는 격벽(81)과 주변 영역 사이를 단열하는 단열부재(83)를 더 포함할 수 있다. 물론, 단열부재(83)는 메인 유로(80)와 격벽(81) 사이를 단열할 수도 있다. 구체적으로, 단열부재(83)는 격벽(81)의 외면에 배치될 수 있다. 단열부재(83)는 격벽(81) 보다 열전도성이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 단열부재(83)는 외부로 배출되는 정화공기의 온도 상승을 억제하게 된다.

촉매모듈(60)은 배기가스의 유동에 방해를 주지 않고, 장비의 크기를 증가시키지 안는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 촉매모듈(60)은 촉매모듈(60)의 교체 등의 촉매모듈(60) 유지보수 시에 정화 대상이 되는 공장 내부의 기류 변화를 없애기 위해 메인 팬(14)은 연속적으로 가동이 되게 배치된다.

구체적으로, 촉매모듈(60)은 메인 유로(80)를 감싸는 영역인 주변 영역의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 따라서, 촉매모듈(60)의 차지하는 공간을 메인 유로(80)에 의해 생기는 데드 존을 활용할 수 있고, 촉매모듈(60)의 유지 보수 시에 유로 케이싱(90)을 개방하더라도, 격벽(81) 때문에, 메엔 팬을 중지시키지 않을 수 있게 되며, 공정의 기류라 변하지 않아 공정을 멈출 필요가 없게 된다.

구체적으로, 촉매모듈(60)은 유로 케이싱(90)에 브라켓 등에 고정될 수 있다. 다른 예로, 히터(61)는 매인 유로의 상부의 제3 주변 영역(S3)에 배치되고, 촉매 카트리지(62)는 메인 유로(80)의 일측인 제1 주변 영역(S1)에 배치되고, 순환팬(64)은 메인 유로(80)의 타측인 제2 주변영역에 배치될 수 있다. 물론 열교환기(63, 65)도 메인 유로(80)의 타측인 제2 주변영역에 배치되고, 열교환기(63, 65)의 적어도 일부는 순환팬(64)과 배기가스 유동방향인 전후 방향에서 중첩되게 배치될 수 있다.

히터(61)의 일단은 촉매 카트리지(62)에 의해 지지되고, 히터(61)의 타단은 순환팬(64) 또는/및 열교환기(63, 65)에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 촉매모듈(60)을 따로 유로 케이싱(90)이 고정할 필요가 없다. 촉매모듈(60)의 각 구성은 박스 내에 구비될 수 있다.

이하, 회전 카트리지(20)의 구조 및 작동에 대해 상술한다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 카트리지를 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 회전 카트리지와 탈착덕트를 도시한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 회전 카트리지(20)는 회전 가능하게 구성되어서, 복수의 저장섹터(20a)에 각각 저장된 흡착제(71)가 흡착모듈(10, 12), 탈착모듈을 순환하도록 한다.

회전 카트리지(20)는 복수의 영역으로 구획되어 흡착제(71)를 수용하는 복수의 저장섹터(20a)를 가진다. 예를 들면, 회전 카트리지(20)는 회전축(23)과, 본체(21)와, 복수의 격벽(22)을 포함할 수 있다.

회전축(23)은 구동부의 구동력을 전달한다. 회전축(23)은 구동부와 연결된다.

본체(21)는 공기가 유입되어 흡착제(71)에 의해 흡착되고 배출될 수 있는 구조를 가진다. 본체(21)는 내부에 흡착제(71) 카트리지를 수용하는 공간을 가진다. 본체(21)는 상부에 공기가 유입되는 공기 유입구(24)와, 하부에 공기가 유출되는 공기 유출구(25)를 가진다. 본체(21)의 공기 유입구(24)와, 공기 유출구(25)는 완전히 개방된 형상을 가질 수도 있지만, 본체(21)의 내부에 저장된 흡착 카트리지(70)의 이탈을 방지하기 위해, 메쉬구조를 가지는 것이 바람직하다.

본체(21)의 형상은 회전 카트리지(20)의 회전축(23)을 중심축으로 하는 원통형상인 것이 바람직하다. 이는 회전 카트리지(20)가 회전 시에도 저장섹터(20a)의 형상이 변하지 않아서 탈착덕트(30)와 밀폐가 용이하기 때문이다.

복수의 격벽(22)은 본체(21)의 내부 공간을 복수개의 저장섹터(20a)로 구획한다. 복수의 격벽(22)은 회전 카트리지(20)의 회전축(23)에서 반경방향으로 연장되어 본체(21)와 연결된다. 즉, 복수의 격벽(22)은 회전 카트리지(20)의 회전축(23)에서 방사형으로 연장되는 형상을 가진다.

각 저장섹터(20a)의 형상과 크기가 서로 상이한 경우, 회전 카트리지(20)의 회전되면, 각 저장섹터(20a)들이 탈착덕트(30)와 밀폐되지 못하여 유해성분의 탈착이 어렵게 되므로, 복수의 저장섹터(20a)는 서로 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하다.

구체적으로, 각 저장섹터(20a)는 회전 카트리지(20)의 회전축(23)을 중심으로 하여 형성된 2개의 현(격벽(22))과 2개의 현을 연결하는 호(본체(21)의 일부 영역)로 정의되는 부채꼴형상을 가진다. 이 때, 복수의 저장섹터(20a)들의 부채꼴각(θ)은 서로 동일하게 형성된다. 복수의 저장섹터(20a)들 사이는 서로 공기가 통하지 않도록 밀폐될 수도 있다.

또한, 본체(21)에는 마이크로 웨이브가 통과하는 윈도우가 형성될 수 있다. 윈도우는 메쉬구조를 형성되고, 각 저장섹터(20a)에 구비될 수 있다.

회전 카트리지(20)는 배기가스의 유동방향을 따라 다수 개가 적층되어 배치될 수 있다. 물론, 복수 개의 회전 카트리지(20) 내에 충진되는 흡착제(71)의 종류로 서로 다를 수도 있다.

구동부(미도시)는 복수의 저장섹터(20a)가 유해성분이 공급되는 흡착모듈(10, 12), 흡착제(71)에 흡착된 유해성분이 탈착되어 유동되는 탈착모듈의 순서로 이동되도록 회전 카트리지(20)를 회전시킨다. 도 2을 기준으로 구동부는 회전 카트리지(20)를 반 시계방향으로 회전시키고, 정지시키는 것을 반복한다.

구동부는 회전 카트리지(20)를 기설정된 회전각만큼 회전시킨 후 일정시간 동안 정지되게 회전시킨다. 이 때, 기설정된 회전각은 각 저장섹터(20a)의 부채꼴 각과 동일한 것이 바람직하다. 회전 카트리지(20)가 정지되어 있는 동안 흡착덕트(10) 내의 흡착제(71)에서는 유해성분이 흡착되고, 탈착덕트(30) 내의 흡착제(71)에서는 유해성분이 탈착된다.

구동부는 각 저장섹터(20a)가 흡착덕트(10), 탈착덕트(30)를 순환하도록 회전 카트리지(20)를 회전시키고, 각 저장섹터(20a)의 경계와 탈착덕트(30)가 서로 대응되는 위치에서 회전 카트리지(20)를 정지시켜서, 일부 저장섹터(20a)가 탈착덕트(30)의 내부에서 흡착덕트(10)와 격리되도록 한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 휘발성 유기화합물 제거 시스템의 전반적이 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 구동부와, 각 단속밸브(71, 72, 73)를 제어할 수 있다.

제어부는 구동부를 작동되는 중에, 각 단속밸브(71, 72, 73)를 폐쇄하고, 구동부를 정지되는 중에, 각 단속밸브(71, 72, 73)를 개방할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡찹제를 도시한 도면이다.

본 발명은, 내핵에 배치된 축열소재, 및 내핵의 외각에 배치된 흡착소재를 포함하는 코어(core)-쉘(shell) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 흡수특성을 가진 흡착제(71)를 제공할 수 있다.

흡착소재는 가스상 또는 입자상 물질에 대한 흡착성능이 큰 물질로 이루어진 것일 수 있으며, 흡착소재는 복수개의 미세기공을 갖는 다공성일 수 있다. 구체적으로, 흡착소재는, 제올라이트(zeolite), 활성알루미나(activated alumina), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

구체적으로, 축열소재는 구형, 구슬, 또는 비균일한 형태를 가지고 마이크로파를 흡수하여 발열하는 물질을 포함할 수 있다. 축열소재는 마이크로파를 흡수하는 특징이 있어, 흡착제(71)의 내핵에 축열소재를 배치함으로써, 흡착제(71)의 마이크로파 반응성을 개선하고자 하는 것일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡찹제를 도시한 도면이다.

본 발명은, 내핵에 배치된 탄화규소 비드(bead), 및 내핵의 외각에 배치된 흡착소재(71b)를 포함하는 코어(core)-쉘(shell) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 마이크로파 흡수특성을 가진 흡착제(71)를 제공할 수 있다.

흡착소재는 가스상 또는 입자상 물질에 대한 흡착성능이 큰 물질로 이루어진 것일 수 있으며, 흡착소재는 복수개의 미세기공을 갖는 다공성일 수 있다. 구체적으로, 흡착소재는, 제올라이트(zeolite), 활성알루미나(activated alumina), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

구체적으로, 탄화규소 비드(71a)는 구형, 구슬, 또는 비균일한 형태를 가진 실리콘 카바이드(silicon carbide)일 수 있다. 탄화규소는 마이크로파를 흡수하는 특징이 있어, 본 발명은 이러한 탄화규소의 마이크로파를 흡수하는 특성을 채용하여, 흡착제(71)의 내핵에 탄화규소 비드(71a)를 배치함으로써, 흡착제(71)의 마이크로파 반응성을 개선하고자 하는 것일 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10: 흡착덕트 20: 회전 카트리지
30: 탈착덕트 60: 촉매모듈

Claims (14)

1. 유해성분을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해성분을 흡착하는 흡착제를 포함하는 흡착모듈;
   상기 흡착제에서 흡착된 유해성분을 탈착하는 탈착모듈;
   상기 배기가스가 유동되는 메인 유로;
   상기 배기가스에 유동력을 제공하는 메인 팬; 및
   탈착가스에서 유해성분을 분해하는 촉매모듈을 포함하고,
   상기 촉매모듈은 상기 메인 유로를 감싸는 영역인 주변 영역의 적어도 일부에 배치되며,
   상기 메인 유로의 단면적은 상기 메인 팬에 인접할 수록 작아지고,
   상기 주변 영역의 단면적은 상기 메인 팬에 인접할 수록 커지는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   적어도 상기 메인 유로를 수용하는 유로 케이싱; 및
   상기 유로 케이싱의 내부에 배치되어 상기 메인 유로와 상기 주변 영역을 정의하는 격벽을 더 포함하는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 격벽과 상기 유로 케이싱 사이에 상기 주변 영역이 정의되는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 격벽의 일단은 상기 유로 케이싱의 하면에 연결되고, 상기 격벽의 타단은 상기 유로 케이싱의 하면에 연결되는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 주변 영역은 상기 격벽과 상기 유로 케이싱의 상면 사이의 공간 및 상기 격벽과 상기 유로 케이싱의 양측면 사이의 공간으로 정의되는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
7. 제3항에 있어서,
   상기 격벽과 상기 주변 영역 사이를 단열하는 단열부재를 더 포함하는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
8. 제3항에 있어서,
   상기 촉매모듈은,
   유해성분을 산화하여 분해하는 촉매 카트리지;
   상기 촉매 카트리지로 제공된 유해가스를 가열하는 히터; 및
   상기 촉매모듈에 제공된 유해가스에 유동력을 제공하는 순환팬을 포함하는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 히터는 메인 유로의 상부에 배치되고,
   상기 촉매 카트리지는 상기 메인 유로의 일측에 배치되며,
   상기 순환팬은 상기 메인 유로의 타측에 배치되는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 히터의 일단은 상기 촉매 카트리지에 의해 지지되고, 상기 히터의 타단은 상기 순환팬에 의해 지지되는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 흡착모듈은,
    유해성분을 흡착할 수 있는 흡착기능과 축열기능을 동시에 가지는 흡착제;
    복수의 영역으로 구획되어 상기 흡착제를 수용하는 복수의 저장섹터를 가지는 회전 카트리지;
    상기 복수의 저장섹터가 유해성분이 공급되는 흡착모듈, 상기 흡착제에 흡착된 유해성분이 탈착되는 탈착모듈의 순서로 이동되도록 상기 회전 카트리지를 회전시키는 구동부를 포함하는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 회전 카트리지를 기설정된 회전각 만큼 회전시킨 후 일정시간 동안 정지되게 회전시키는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 저장섹터는 서로 동일한 형상을 가지는 휘발성 유기화합물 제거시스템.
    
    
14. 삭제

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