KR102135090B1

KR102135090B1 - 휘발성 유기화합물 제거장치

Info

Publication number: KR102135090B1
Application number: KR1020180022112A
Authority: KR
Inventors: 김우일; 김상윤; 김효정; 김준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2020-07-17
Also published as: KR20190101753A

Abstract

복수의 영역으로 구획되어 흡착제를 수용하는 복수의 저장섹터를 가지는 회전 카트리지, 적어도 상기 하나의 저장섹터와 대응되게 형성되고, 상기 저장섹터를 격리하여 상기 저장섹터와 함께 탈착공간을 정의하는 탈착덕트, 상기 회전 카트리지와 상기 탈착덕트 사이에 배치되어 상기 탈착공간을 밀폐하는 밀폐부재를 더 포함하고, 상기 밀폐부재는 제1 패킹과, 상기 제1 패킹과 다른 재질의 제2 패킹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성 유기화합물 제거장치 {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 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 구동이 가능하고, 흡착제의 재생이 용이고, 에너지의 회수가 효율적인 휘발성 유기화합물 제거장치에 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.

그러나, 종래의 유기화합물 처리기술은 연속적인 구동이 어렵고, 흡착제의 교체가 용이하지 않은 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 제거장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 VOC의 흡착 및 탈착과정에서 에너지를 줄이고, 연속구동이 가능한 휘발성 유기화합물 제거장치를 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, 복수의 영역으로 구획되어 흡착제를 수용하는 복수의 저장섹터를 가지는 회전 카트리지, 적어도 상기 하나의 저장섹터와 대응되게 형성되고, 상기 저장섹터를 격리하여 상기 저장섹터와 함께 탈착공간을 정의하는 탈착덕트, 상기 회전 카트리지와 상기 탈착덕트 사이에 배치되어 상기 탈착공간을 밀폐하는 밀폐부재를 더 포함하고, 상기 밀폐부재는 제1 패킹과, 상기 제1 패킹과 다른 재질의 제2 패킹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 패킹은 도전성 물질을 포함하고, 상기 제2 패킹은 수지 재질을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 구동부는 상기 회전 카트리지를 기설정된 회전각 만큼 회전시킨 후 일정시간 동안 정지되게 회전시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 저장섹터는 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 각 저장섹터는 상기 회전 카트리지의 허브를 중심으로 하여 형성된 2개의 현과 상기 2개의 현을 연결하는 호로 정의되는 부채꼴을 형상을 포함할 수 있다.

한편, 실시예는 상기 탈착모듈에서의 탈착은 상기 흡착제를 마이크로 웨이브로 가열하여 수행될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 휘발성 유기화합물 제거장치에 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 회전 카트리지와 탈착덕트 사이를 서로 다른 재질을 가지는 이중 구조의 밀폐부재로 밀폐하여서, 탈착덕트 내부의 마이크로 웨이브가 외부로 방출되는 것을 방지하고, 마이크로 웨이브에 의해 패킹이 경화되는 것을 방지하며, 탈착가스의 유출을 방지하는 장점도 있다.

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

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 상부에서 본 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거장치의 일 측 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거장치의 타 측 단면도이다.
도 5은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전 카트리지를 도시한 도면이다.
도 6은 탈착덕트와 회전 카트리지가 접촉된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 3의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 탈착덕트를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡찹제를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈착덕트와 회전 카트리지가 접촉된 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈착덕트와 회전 카트리지가 접촉된 상태를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밀폐부재를 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 밀폐부재를 도시한 단면도이다.

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 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 개념도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 상부에서 본 단면도, 도 3은 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거장치의 일 측 단면도, 도 4는 도 2에 도시한 휘발성 유기화합물 제거장치의 타 측 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치(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 제거장치(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 제거장치(1)은 마이크로 웨이브 발생기, 촉매모듈(60), 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. 흡착모듈(10, 12)에는 메인 팬(14)이 구비되어 배기가스에 유동력을 제공한다.

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

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 격리하고, 저장섹터(20a)와 함께 탈착공간(301)을 정의하는 탈착덕트(30)를 더 포함한다. 탈착덕트(30)에 대해서는 도 6 이하에서 후술한다.

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 발생기(50)를 더 포함한다.

마이크로 웨이브 발생기(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.

이하, 회전 카트리지(20)의 구조 및 작동에 대해 상술한다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 카트리지(20)를 도시한 도면, 도 6은 탈착덕트(30)와 회전 카트리지(20)가 접촉된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 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 허브(23)와, 본체(21)와, 복수의 격벽(22)을 포함할 수 있다.

허브(23)는 회전축이 결합된다. 회전축 구동부의 구동력을 전달한다. 허브(23)는 구동부와 회전축에 의해 연결된다. 구체적으로, 허브(23)는 내부에 회전축이 내삽되는 홀이 형성된 구조이다.

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 상하로 개방된 구조를 가진다.

본체(21)의 형상은 회전 카트리지(20)의 허브(23)를 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 허브(23)에서 반경방향으로 연장되어 본체(21)와 연결된다. 즉, 복수의 격벽(22)은 회전 카트리지(20)의 허브(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 허브(23)를 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 후술하는 밀폐부재(350)에 의해 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.

각 저장섹터(20a)는 상부에 공기가 유입되는 공기 유입구(24)와, 하부에 공기가 유출되는 공기 유출구(25)를 가진다.

저장섹터(20a)의 공기 유입구(24)와, 공기 유출구(25)는 완전히 개방된 형상을 가질 수도 있지만, 저장섹터(20a)의 내부에 저장된 흡착 카트리지(70)의 이탈을 방지하기 위해, 메쉬구조를 가지는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 저장섹터(20a)의 공기 유입구(24)와, 공기 유출구(25)는 다공판일 수 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 회전각 만큼 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 도 3의 A-A 선을 취한 단면도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 탈착덕트(310)를 도시한 도면이다.

특히, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 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 커버하는 상부 탈착덕트(310)와, 하부를 커버하는 하부 탈착덕트(320)를 포함한다.

상부 탈착덕트(310)는 저장섹터(20a)의 상부면에 밀착되어 공기 유입구(24)를 밀폐하고, 하부 탈착덕트(320)는 저장섹터(20a)의 하부면에 밀착되어 공기 유출구(25)를 밀폐한다.

상부 탈착덕트(310)는 상기 회전 카트리지(20)의 상면 위에 위치되고, 상기 하부 탈착덕트(320)는 상기 회전 카트리지(20)의 하면 위에 위치될 수 있다. 구체적으로, 상부 탈착덕트(310)와 하부 탈착덕트(320)가 회전 카트리지(20)의 저장섹터(20a)의 공기 유입구(24) 또는 공기 유출구(25)와 접촉하면, 탈착공간(301)이 외부의 공간과 밀폐되지 않는다.

따라서, 상부 탈착덕트(310)는 격벽(22)의 상단, 허브(23)의 상단 및 본체(21)의 상단에 접촉되고, 하부 탈착덕트(320)는 격벽(22)의 하단, 허브(23)의 하단 및 본체(21)의 하단에 접촉된다. 따라서, 탈착공간(301)은 상부 탈착덕트(310)와, 하부 탈착덕트(320)와, 상부 탈착덕트(310) 및 하부 탈착덕트(320)와 접촉되는 격벽(22), 허브(23), 본체(21)에 의해 정의되는 공간이 된다.

탈착공간(301)은 저장섹터(20a)의 상부 또는 하부에 공간을 형성하여서, 탈착덕트(30)의 내부로 제공된 마이크로 웨이브가 용이하게 전달될 수 있게 한다.

상부 탈착덕트(310)와 하부 탈착덕트(320)는 일측으로 개방된 형상을 가진다. 상부 탈착덕트(310)와 하부 탈착덕트(320)는 덕트커버(311)와, 덕트커버(311)의 테두리에서 연장되어 개구를 정의하는 림(313)을 포함할 수 있다.

덕트커버(311)는 적어도 하나의 저장섹터(20a)의 상부 또는 하부를 커버한다. 구체적으로, 덕트커버(311)는 하나의 저장섹터(20a) 또는 복수의 저장섹터(20a)를 커버하는 부채꼴 형상을 가진다.

림(313)은 덕트커버(311)의 테두리에서 덕트커버(311)와 교차되는 방향으로 연장된다. 림(313)은 덕트커버(311)와 회전 카트리지(20) 사이를 이격시킨다. 림(313)은 회전 카트리지(20)에 일면에 접촉된다.

탈착덕트(30)는 흡착덕트(10)의 내부에 위치되고, 적어도 하나의 저장섹터(20a)의 경계와 접촉되어 흡착덕트(10)와 탈착덕트(30)의 내부 사이를 밀폐한다. 탈착공간(301)은 흡착덕트(10)의 내부에 형성되는 공간이다. 탈착덕트(30)가 흡착덕트(10)의 내부에 배치되면 시스템의 공간을 절약할 수 있는 이점이 존재한다.

탈착덕트(30)는 상하로 이동되는 구조를 가져져서, 개방되거나 폐쇄될 수도 있다. 구체적으로, 상기 상부 탈착덕트(310)와, 상기 하부 탈착덕트(320)를 상하방향으로 이동시키는 이동수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이동수단은 상부 탈착덕트(310) 미 하부 탈착덕트(320)를 상하로 이동시키는 랙과 기어, 또는 랙과 스크류, 실린더와 피스톤 등으로 구성될 수 있다.

회전 카트리지(20)와 탈착덕트(30)는 강성과 마이크로 웨이브의 누출을 방지하기 위하여 금속재질로 제조된다. 회전 카트리지(20)와 탈착덕트(30)가 금속 재질로 제조되면, 회전 카트리지(20)와 탁착덕트가 접촉하더라도, 그 사이로 마이크로 웨이브가 누설되거나, 탈착된 탈착가스가 유출될 수 있다.

마이크로 웨이브가 누설되면, 장비, 각종 센서, 및 통신기기에 노이즈를 생성하게 되므로, 제어를 방해하게 되고, 장비의 작동을 방해하게 된다.

또한, 회전 카트리지(20)와 탈착덕트(30) 사이에 탈착가스의 유출을 방지하기 위해 실리콘 계열의 실링재를 사용하는 경우, 마이크로 웨이브에 의해 경화되는 문제점이 존재한다.

따라서, 본 발명은 탈착공간(301) 내의 마이크로 웨이브 및 탈착가스의 누설을 방지하고, 실링재의 경화를 방지하기 위해, 상기 탈착공간(301)을 밀폐하는 밀폐부재(350)가 설치된다.

밀폐부재(350)는 상기 회전 카트리지(20)와 상기 탈착덕트(30) 사이에 배치되어 상기 탈착공간(301)을 밀폐한다.

밀폐부재(350)가 실리콘 계열의 단일 구조이면, 마이크로 웨이브의 누설을 방지할 수 없고 경화되어 내부의 탈착가스가 누설되고, 금속 계열의 단일 구조이면 마이크로 웨이브의 누설을 방지할 수 있으나, 밀폐력이 약하여 탈착가스의 누설을 방지 할 수 없다.

따라서, 실시예의 밀폐부재(350)는 서로 다른 재질의 이중구조를 적용한다.

예를 들면, 밀폐부재(350)는 제1 패킹(351)과, 상기 제1 패킹(351)과 다른 재질의 제2 패킹(352)을 포함한다.

제1 패킹(351) 및 상기 제2 패킹(352)은 폐루프(Close-loop)를 형성한다. 즉, 제1 패킹(351) 및 상기 제2 패킹(352)은 링 형상이다.

구체적으로, 제1 패킹(351)과 제2 패킹(352)은 상부 탈착덕트(310)의 림(313)의 하단과 회전 카트리지(20)의 상단 사이에 배치되고, 제1 패킹(351) 및 상기 제2 패킹(352)은 하부 탈착덕트(320)의 림(313)의 상단과 회전 카트리지(20)의 하단 사이에 배치된다.

제1 패킹(351)과 제2 패킹(352)은 각 탈착덕트(30)에 결합된다. 제1 패킹(351)과 제2 패킹(352)은 각 탈착덕트(30)의 림(313)의 하단에 결합된다.

상기 제1 패킹(351)은 상기 제2 패킹(352) 보다 상기 탈착공간(301)의 중심에 가깝게 배치된다. 제2 패킹(352)은 제1 패킹(351)을 외부에서 감싸는 형태이다.

상기 제1 패킹(351)은 도전성 물질을 포함하고, 상기 제2 패킹(352)은 고무 또는 수지 재질을 포함할 수 있다. 제1 패킹(351)은 금속 재질로 밀폐력은 떨어지지만 마이크로 웨이브를 효과적으로 차단할 수 있고, 제2 패킹(352)은 마이크로 웨이브에 의해 경화될 수 있지만, 플렉서블한 재질이어서 밀폐력이 우수하다.

제1 패킹(351)이 전도성 물질이면 탈착덕트(30)의 내부에서 방사되는 마이크로 웨이브를 차단할 수 있고, 마이크로 웨이브가 제2 패킹(352)으로 진행되는 것을 방지하게 되고, 제2 패킹(352)은 제1 패킹(351)으로 누설되는 탈착가스가 외부 유출되는 것을 차단한다.

따라서, 실시예의 밀폐부재(350)는 이중구조를 가져서, 탈착가스의 유출을 방지하고, 마이크로 웨이브의 유출을 방지하며, 제2 패킹(352)의 경화를 방지할 수 있다.

제1 패킹(351)은 도전성 물질을 포함하여서, 마이크로 웨이브를 차단할 수 있다. 예를 들면, 제1 패킹(351)은 전도성 금속, 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 패킹(351)의 재질은 메탈이다.

제1 패킹(351)의 패킹력을 향상시키기 위해, 제1 패킹(351)은 메쉬구조, 스파이럴 구조 및 핑거 구조를 가질 수 있다. 메쉬구조, 스파이얼구조, 핑거 구조는 도전성 재질과 빈 공간으로 형성되므로, 제1 패킹(351)이 회전 카트리지(20)에 밀착되는 경우, 변형되면서 밀착력을 향상시키게 된다. 핑거 구조에 대해서는 후술한다.

제2 패킹(352)은 탄성력 또는 플렉서블한 고무 또는 수지재질로 이루어진다. 바람직하게는 제2 패킹(352)은 실리콘 계열을 물질을 포함할 수 있다. 실리콘 계열의 물질은 범용성이 우수하고, 밀폐력이 우수하다.

도 9는 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.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈착덕트(30)와 회전 카트리지(20)가 접촉된 상태를 도시한 단면도, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈착덕트(30)와 회전 카트리지(20)가 접촉된 상태를 도시한 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제 2 실시예는 제 1 실시예와 회전 카트리지(20)의 구조에서 차이가 존재한다. 이하, 구성에 대해 특별한 설명이 있는 것을 제외하고, 제 1 실시예와 동일한 구성을 가진다.

제 2 실시예에 따른 회전 카트리지(20)는 밀폐부재(350)가 밀착되며 확장되는 밀착공간을 제공한다.

탈착덕트(30)의 경우, 회전 카트리지(20)에 비해 교체할 필요가 거의 없고, 장비에 고정된다. 따라서, 탈찰덕트의 두께를 크게 하여서, 제1 패킹(351)과, 제2 패킹(352)이 밀착될 영역을 충분히 확보할 수 있다.

그러나, 회전 카트리지(20)는 지름이 1미터 내지 5미터에 이르고, 메탈로 제조되므로 매우 무거운 무게를 가진다. 회전 카트리지(20)를 수리하거나, 회전 카트리지(20) 내에 흡착제(71)를 교체하기 위해 회전 카트리지(20)를 운반하는 경우, 여러 사람이 필요하거나 기계적 장비의 도움이 필요하다.

회전 카트리지(20)의 경우, 제1 패킹(351)과, 제2 패킹(352)이 밀착되는 영역을 확보하고자 그 두께를 증가시키면, 회전 카트리지(20)의 무게가 크게 증가되므로, 회전 카트리지(20)의 교체 및 수리에 불편이 따른다.

따라서, 실시예의 회전 카트리지(20)의 상단과 하단에는 중단 보다 확장된 폭을 밀착부(21a, 22a, 23a)가 형성될 수 있다. 밀착부는 회전 카트리지(20)의 중단 보다 확장된 폭을 가져서, 회전 카트리지(20)의 무게를 줄이면서, 밀폐력은 향상시킬 수 있다.

격벽(22)은 중단과 상하단에 각각 제1 밀착부(22a)를 포함하고, 본체(21)는 중단과 상하단에 각각 제2 밀착부(21a)를 포함하고, 허브(23)는 중단과 상하단에 각각 제3 밀착부(23a)를 포함할 수 있다.

도 12a 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밀폐부재가 밀착 전의 모습 도시한 단면도이고, 도 12b 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밀폐부재)가 밀착 후의 모습 도시한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 제 3 실시예의 밀폐부재(350)는 제 1 실시예와 비교하면, 제1 패킹(351-1)의 구조에 차이점이 존재한다.

제 3 실시예의 제1 패킹(351-1)은 수지 재질과 도전성 재질을 포함할 수 있다. 제1 패킹(351-1)은 도전성 재질에 의해 마이크로 웨이브를 차단하면서, 밀폐력을 높이기 위해 수지 재질과 도전성 재질이 혼합된 형태를 가질 수 있다. 여기서, 도전성 재질은 금속이 바람직하다.

예를 들면, 제1 패킹(351-1)은 탄성을 가지는 수지 재질의 내핵(351a)과 내핵(351a)을 감싸게 배치되는 금속 재질의 코팅부(351b)를 포함할 수 있다.

코팅부(351b)의 재질은 탄성변형될 정도의 얇은 두께를 가지고, 내핵(351a)의 탄성력에 의해 밀찰력이 강화되는 구조이다.

물론, 도면에 도시하지 않았지만, 제1 패킹(351-1)은 수지 재질에 금속 재질의 입자들이 분산되어 있는 구조를 가질 수도 있다.

도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 밀폐부재를 도시한 단면도이다.

도 13을 참조하면, 제 4 실시예의 밀폐부재(350)는 제 1 실시예와 비교하면, 제1 패킹(351-2)의 구조에 차이점이 존재한다.

제 4 실시예의 제1 패킹(351-2)은 전도성 금속재질이고, 탄성력을 가지는 구조를 가진다.

구체적으로, 복수의 돌기(354)와, 복수의 돌기(354)가 연결된 베이스(353)를 포함할 수 있다. 복수의 돌기(354)는 베이스(353)에서 돌출되고, 탄성적으로 변형 가능한 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 돌기(354)는 얇은 두께를 가지거나, 내부에 빈 공간을 가지거나, 밴딩 구조를 가질 수 있다. 따라서, 복수의 돌기(354)가 탄성 변형되면서, 제1 패킹(351-2)의 밀착력은 향상된다.

복수의 돌기(354)들은 탈착덕트(30)의 내부에서 외부방향으로 일정한 피치(Pitch)(P)를 가지며 반복될 수 있다. 복수의 돌기(354) 사이의 피치(Pitch)(P)는 마이크로 웨이브의 파장의 0.0001% 내지 0.05% 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다. 복수의 돌기(354) 사이의 피치(Pitch)(P)가 마이크로 웨이브의 파장의 0.05% 사이의 값을 가지면, 복수의 돌기(354) 사이로 마이크로 웨이브가 누설되는 것을 방지할 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

복수의 영역으로 구획되어 흡착제를 수용하는 복수의 저장섹터를 가지는 회전 카트리지;
적어도 상기 하나의 저장섹터와 대응되게 형성되고, 상기 저장섹터를 격리하여 상기 저장섹터와 함께 탈착공간을 정의하는 탈착덕트; 및
상기 회전 카트리지와 상기 탈착덕트 사이에 배치되어 상기 탈착공간을 밀폐하는 밀폐부재를 포함하고,
상기 밀폐부재는,
제1 패킹과,
상기 제1 패킹과 다른 재질의 제2 패킹을 포함하며,
상기 제1 패킹은 도전성 물질을 포함하고,
상기 제2 패킹은 수지 재질을 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 패킹은 메탈을 포함하고,
상기 제2 패킹은 실리콘을 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 패킹은 수지 재질을 더 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 패킹 및 상기 제2 패킹은 폐루프(Close-loop)를 형성하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 패킹은 상기 제2 패킹 보다 상기 탈착공간의 중심에 가깝게 배치되는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 탈착공간으로 마이크로 웨이브를 제공하는 마이크로 웨이브 발생기를 더 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 카트리지는,
회전축에 결합되는 허브;
상기 허브를 감싸게 배치되고, 상부와 하부가 개방된 본체; 및
상기 본체와 상기 허브를 연결하여, 상기 본체의 내부 공간을 상기 복수 개의 저장섹터로 구획하는 복수 개의 격벽을 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제8항에 있어서,
상기 각 저장섹터는,
상부에 공기 유입구와 하부에 공기 유출구가 형성되고,
상기 탈착덕트는,
상기 공기 유입구를 커버하는 상부 탈착덕트와,
상기 공기 유출구를 커버하는 하부 탈착덕트를 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제9항에 있어서,
상기 상부 탈착덕트와, 상기 하부 탈착덕트를 상하방향으로 이동시키는 이동수단을 더 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제9항에 있어서,
상기 상부 탈착덕트는 상기 회전 카트리지의 상면 위에 위치되고,
상기 하부 탈착덕트는 상기 회전 카트리지의 하면과 위에 위치되는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 저장섹터가 유해성분이 공급되는 흡착모듈, 상기 흡착제에 흡착된 유해성분이 탈착되는 탈착모듈의 순서로 이동되도록 상기 회전 카트리지를 회전시키는 구동부를 포함하는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제12항에 있어서,
상기 구동부는 상기 회전 카트리지를 기 설정된 회전각 만큼 회전시킨 후 일정시간 동안 정지되게 회전시키는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 저장섹터는 서로 동일한 형상을 가지는 휘발성 유기화합물 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 각 저장섹터는 상기 회전 카트리지의 허브를 중심으로 하여 형성된 2개의 현과 상기 2개의 현을 연결하는 호로 정의되는 부채꼴인 휘발성 유기화합물 제거장치.
제15항에 있어서,
상기 탈착덕트는 적어도 하나의 상기 저장섹터와 대응되는 부채꼴인 휘발성 유기화합물 제거장치.