KR102135516B1 - 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 세라믹 허니콤 필터 등과 같은 다공성 필터 여재에 금속산화물 나노입자를 코팅하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 나노 입자 발생장치를 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 방식과 전기집진 방식의 입자 포집 메커니즘을 접목시킨 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 금속산화물 나노 입자를 필터 여재에 부착시키는 한편, 특히 금속산화물 나노 입자 발생을 위한 나노 입자 발생장치, 금속산화물 나노 입자 코팅을 위한 전기집진식 코팅 모듈, 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 3축 로봇, 금속산화물 나노 입자의 진행 경로를 제공하는 덕트 구조물 등을 연계적으로 조합하여 전체 코팅 공정을 연속 자동화 공정으로 수행할 수 있는 새로운 형태의 친환경 상압 건식 에어로졸 코팅장치를 구현함으로써, 습식 첨착 방법에 따른 여러 문제점을 해소할 수 있으며, 코팅효율을 향상시킬 수 있고 적은 에너지 소비와 적은 비용으로 제품을 생산할 수 있는 등 생산성 향상은 물론 제품의 품질을 확보할 수 있는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 코팅장치를 제공한다.

Description

상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치{DEORDORIZING FILTER DRY COATING APPARETUS BASED ATMOSPHERIC DRY AEROSOL PROCESS}

본 발명은 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 세라믹 허니콤 필터 등과 같은 다공성 필터 여재에 금속산화물 나노입자를 건식으로 코팅하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정 또는 산업현장 등에서 산업발전에 따른 환경오염이 증대됨에 따라 대기오염으로 인한 인체의 유해성도 날로 증가하고 있으며, 환경오염의 대부분을 차지하는 대기오염은 실외의 공기뿐만 아니라 사람들이 장시간 활동하는 실내의 공기를 더욱 심각하게 오염시키고 있다.

예를 들면, 실내의 공기는 한정된 공간에서 오염된 공기가 계속적으로 순환하므로서 실외 공기보다 오염이 심각하며, 아울러 새로운 건축자재의 등장으로 오염물질이 방출되고 각종 가정용품의 사용으로 실내 공기의 오염이 더욱 증가되고 있다.

보통 실내의 공기를 정화시켜 쾌적한 환경을 제공하기 위하여 일반가정, 사무실, 병원이나 공장 등의 실내공간에 공기청정기를 설치하여 사용하고 있으며, 이러한 공기청정기에는 미세한 먼지나 세균류를 포집하거나 분진제거 기능과 함께 악취 및 유해가스, 탈취기능 등을 수행하는 각종 기능의 필터류가 갖추어져 있다.

예를 들면, 오염물질이 포함된 공기를 프라즈마 프리필터, 헤파 프리필터, 광촉매 필터 등을 통과하도록 하여 먼지 및 오염물질 등을 제거하고 있다.

최근에는 오염물질 제거뿐만 아니라 곰팡이 등의 세균번식과 악취발생을 제거하여 건강을 보호하고 뛰어난 항균력을 장기간 유지할 수 있는 탈취필터가 요구되고 있는 추세이다.

일 예로서, 한국 공개특허 10-2003-0010848호에서 제시하는 광촉매가 코팅된 활성탄 필터는 탈취제 또는 광촉매를 소정의 바인더 혼합물을 사용함으로써, 섬유층에 부분적으로 매립됨에 의해 탈취효과가 낮아지는 단점이 있다.

다른 예로서, 한국 공개특허 10-2003-0039811호에서 제시하는 은 화합물과 제오라이트를 촉매로 한 필터는 필터를 은 화합물에 침염한 후, 고온 건조 단계를 거쳐 다시 제오라이트를 침지함으로써, 은이 가려져 항균효과를 기대하기 어렵고 기공의 막힘 우려도 있으며 복잡한 습식방식으로 인한 폐수처리에 따른 환경문제 뿐만 아니라 건조비용이 증가하는 단점이 있다.

또 다른 예로서, 한국 공개특허 10-2003-0015646호에서 제시하는 음이온 발생물질을 포함하는 부직포 에어필터 및 그 제조방법의 경우, 음이온을 발생한다는 광물질은 새로이 발견된 화강암의 일종으로서 분말상태로 만들어 부직포 제조공정 중에 원사에 도포한 후, 고온/압착/건조시키는 공정을 거쳐 부직포를 제조하게 되는데, 이 방식도 역시 분말유출의 위험과 유해물질 포화상태 이후 통기 기능을 일찍 상실하는 등 성능면에서 미흡하고 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용도 많이 드는 단점이 있다.

보통 탈취필터는 세라믹 폼과 같은 다공성 필터 여재에 탈취 입자인 금속산화물 입자를 습식 첨착 공정 및 건조 소성 공정을 포함하는 복잡한 과정의 코팅 방법으로 제조된다.

그러나, 습식 첨착 공정에서 발생되는 폐수는 환경 부담을 초래하는 단점이 있고, 건조 소성 공정을 진행할 수 있는 필터 여재는 고열을 견딜 수 있는 재질로 제한이 있을 뿐만 아니라 많은 에너지와 시간이 요구되는 단점이 있다.

그리고, 습식 첨착 공정이나 건조 소성 공정으로 탈취필터를 제조하는 공정의 경우 비연속적인 공정으로 이루어짐과 더불어 여러 공정 단계를 거침에 따라 제조 원가가 상승하는 단점이 있다.

한국 등록특허 10-0395676호 한국 등록특허 10-1691145호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스파크 방전 모듈을 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 방식과 전기집진 방식의 입자 포집 메커니즘을 접목시킨 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 금속산화물 나노 입자를 필터 여재에 부착시키는 한편, 특히 금속산화물 나노 입자 발생을 위한 스파크 방전 모듈, 금속산화물 나노 입자 코팅을 위한 전기집진식 코팅 모듈, 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 3축 로봇, 금속산화물 나노 입자의 진행 경로를 제공하는 덕트 구조물 등을 연계적으로 조합하여 전체 코팅 공정을 연속 자동화 공정으로 수행할 수 있는 새로운 형태의 친환경 상압 건식 에어로졸 코팅장치를 구현함으로써, 습식 첨착 방법에 따른 여러 문제점을 해소할 수 있으며, 코팅효율을 향상시킬 수 있고 적은 에너지 소비와 적은 비용으로 제품을 생산할 수 있는 등 생산성 향상은 물론 제품의 품질을 확보할 수 있는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 금속산화물 나노 입자의 이동 통로를 조성하는 밀폐 구조의 덕트 구조물과, 상기 덕트 구조물 내에 설치되어 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 나노 입자 발생장치, 예를 들면 한 쌍의 전극에 전원을 인가하여 스파크 방전을 통해 금속산화물 입자를 발생시키는 스파크 방전 모듈과, 상기 덕트 구조물의 수직 덕트부의 상단 입구에 설치되고 스파크 방전 모듈의 내부에 유체를 공급하는 제1송풍장치와, 상기 덕트 구조물의 수평 덕트부 내에 설치되고 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 개폐가능한 도어장치가 설치되며 스파크 방전 모듈측에서 공급되는 금속산화물 나노 입자를 전기집진 방식으로 필터 여재에 부착시키는 전기집진식 코팅 모듈과, 상기 전기집진식 코팅 모듈의 일측에 설치되고 코팅을 위한 필터 여재를 투입하거나 또는 코팅을 마친 필터 여재를 배출시키는 필터 여재 투입/배출장치, 예를 들면 3축 로봇을 포함하는 구조로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 코팅장치는 덕트 구조물의 수평 덕트부 내에서 전기집진식 코팅 모듈의 전단부에 설치되고 수평 덕트부를 따라 이동하는 금속산화물 나노 입자를 하전시키는 입자 하전 모듈을 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 전기집진식 코팅 모듈과 근접한 수평 덕트부 상에 설치되고 코팅 전 필터 여재의 대기와 코팅 후 필터 여재의 건조를 위한 다단식의 투입용 매거진 및 배출용 매거진을 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물의 수평 덕트부의 전단부에 설치되어 전기집진식 코팅 모듈측으로 금속산화물 나노 입자를 불어서 보내주는 제2송풍장치를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물의 수직 덕트부와 수평 덕트부 간의 경계부위에 설치되면서 스파크 방전 모듈에서 수직방향으로 공급되는 금속산화물 나노 입자를 수평방향으로 전환시켜 수평 덕트부의 내부 중심 영역으로 유도하는 입자 유도관을 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물의 수평 덕트부의 후단에 연결 설치되는 배기 덕트부를 더 포함할 수 있으며, 이러한 배기 덕트부의 내부에는 잔여 금속산화물 나노 입자를 포집하는 적어도 1개 이상의 포집필터가 내장되어 있는 입자 회수 모듈이 설치될 수 있다.

특히, 상기 덕트 구조물의 수평 덕트부는 수직 덕트부로부터 분기되는 2열의 나란한 제1수평 덕트부와 제2수평 덕트부의 조합으로 구성되고, 상기 제1수평 덕트부에 있는 전기집진식 코팅 모듈에서는 수직 자세의 필터 여재에 대한 1차 코팅을 실시하게 됨과 더불어 상기 제2수평 덕트부에 있는 전기집진식 코팅 모듈에서는 수평 자세의 필터 여재에 대한 2차 코팅을 실시하게 되는 것이 특징이다.

바람직한 실시예로서, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물의 배기 덕트부의 일측과 스파크 방전 모듈의 일측 사이에 연결 설치되면서 배기 덕트부를 통해 배출되는 배기의 일부를 스파크 방전 모듈측으로 순환시키는 순환 덕트부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전기집진식 코팅 모듈의 도어장치는 필터 여재 출입구를 개폐하는 도어와, 모듈 전면에 나란하게 배치되면서 양쪽의 LM장치에 의해 상하 이동가능한 도어 프레임과, 상기 도어 프레임의 전면에 지지됨과 더불어 로드를 통해 도어측과 연결되는 복수 개의 도어 실린더와, 상기 도어 프레임측에 설치되면서 도어 실린더의 후단부를 지지하는 바 구조물과, 상기 도어측에서 연장 형성되면서 도어 프레임측에 슬라이드 가능한 구조로 지지되는 복수 개의 가이드 바를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 제공하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 스파크 방전 모듈을 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 방식을 포함하는 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 코팅하는 장치를 채택함으로써, 폐수 발생으로 인한 환경 오염문제나 에너지 소비가 높은 문제 등과 같은 기존의 습식 침착 방법에 따른 여러 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 스파크 방전 모듈을 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 방식과 전기집진 방식의 입자 포집 메커니즘을 조합한 새로운 코팅장치를 채택함으로써, 코팅효율을 향상시킬 수 있고 에너지 소비를 최소화할 수 있는 동시에 저렴한 비용으로 경제적으로 제품을 생산할 수 있는 등 생산성 향상은 물론 제품의 품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 금속산화물 나노 입자 발생을 위한 스파크 방전 모듈, 금속산화물 나노 입자 코팅을 위한 전기집진식 코팅 모듈, 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 3축 로봇, 금속산화물 나노 입자의 진행 경로를 제공하는 덕트 구조물 등을 연계적으로 조합하여 전체 코팅 공정을 연속 자동화 공정으로 수행할 수 있는 새로운 코팅장치를 채택함으로써, 코팅 공정의 효율성 향상과 더불어 생산성을 향상시킬 수 있고 코팅 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

넷째, 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 코팅 공정 시 전기집진장치의 입자 포집 메커니즘을 채택하여 쿨롱 힘(Coulomb force)으로 나노 입자를 필터에 부착함으로써, 수십나노 입경부터 수백마이크로 입경을 가진 입자를 필터에 코팅할 수 있고, 필터 여재의 종류에 상관없이 적은 전류에도 분사되는 필터 코팅 효율을 99.9%까지 확보할 수 있으며, 매우 적은 전류를 사용하기 때문에 에너지 소비가 적어 적은 비용으로 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 금속산화물 나노 입자 발생을 위한 스파크 방전 모듈, 입자 하전을 위한 정류 다공판 모듈, 금속산화물 나노 입자 코팅장치 등을 연속으로 이어져 있는 밀폐식의 덕트 구조물 내에 배치한 구조 및 3축 로봇을 이용한 필터 여재의 투입 및 배출 시스템을 채택함으로써, 금속산화물 나노 입자의 이용 효율을 높일 수 있는 동시에 나노 입자의 인체 흡입 등과 관련한 각종 위험으로부터 작업자의 안전을 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치를 나타내는 평면도
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 전기집진식 코팅 모듈을 나타내는 사시도
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 전기집진식 코팅 모듈의 작동상태를 나타내는 측면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 필터 여재에 금속산화물 나노 입자가 코팅되는 과정을 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치를 나타내는 평면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 금속산화물 나노 입자의 이동 통로를 조성하는 수단으로 밀폐 구조의 덕트 구조물(12)을 포함한다.

상기 덕트 구조물(12)은 수직 덕트부만으로, 또는 수평 덕트부만으로, 또는 수직 덕트부와 수평 덕트부의 조함으로 구성될 수 있는데, 본 발명에서는 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11)로 구성되는 예를 보여주고 있으며, 이때의 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11)는 서로 연통될 수 있게 된다.

여기서, 상기 수평 덕트부(11)의 경우 수직 덕트부(10)의 하단부와 연결되는 전단 구간과 수직자세의 "∩"자형 덕트에 의해 전단 구간과 연결되는 후단 구간으로 구성될 수 있게 된다.

이러한 덕트 구조물(12)의 수직 덕트부(10)의 내부에는 후술하는 나노 입자 발생장치(13) 등이 설치될 수 있게 되고, 수평 덕트부(10)의 내부 후단 구간에는 후술하는 입자 하전 모듈(18), 전기집진식 코팅 모듈(16) 등이 설치될 수 있게 된다.

이에 따라, 금속산화물 나노 입자는 덕트 구조물(12)의 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11)를 따라 이동하여 필터 여재에 코팅될 수 있게 되고, 결국 외부와 차단된 환경 하에서 금속산화물 나노 입자의 코팅이 이루어질 수 있게 된다.

여기서, 상기 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)의 후단 구간에는 배기 덕트부(23)가 연결 설치된다.

상기 배기 덕트부(23)는 덕트 구조물(12) 내의 유체 흐름을 외부로 배출시키는 덕트이다.

이러한 배기 덕트부(23)의 내부에는 적어도 1개 이상의 포집필터(24), 예를 들면 고효율 필터인 울파필터(Ultra Low Penetration Air Filter)와 헤파필터(High Efficiency Particulate Air Filter)가 앞뒤로 내장되어 있는 입자 회수 모듈(25)이 설치된다.

이에 따라, 상기 배기 덕트부(23)를 따라 흐르는 유체 속의 잔여 금속산화물 나노입자는 외부로 배출되기에 앞서 입자 회수 모듈(25)의 울파필터와 헤파필터에 의해 포집될 수 있게 되고, 결국 금속산화물 나노 입자의 배출로 인한 대기오염의 문제를 해소할 수 있게 된다.

여기서, 상기 입자 회수 모듈(25)은 배기 덕트부(23)와 동일한 규격의 덕트 형태로서, 배기 덕트부(23)의 소정의 구간에 플랜지 체결을 이용한 덕트 연결 구조에 의해 설치될 수 있게 된다.

특히, 상기 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)는 수직 덕트부(10)로부터 분기되는 2열의 나란한 제1수평 덕트부(11a)와 제2수평 덕트부(11b)의 조합으로 이루어지게 된다.

즉, 상기 수평 덕트부(11)의 후단 구간은 수직 덕트부(10)측과 연결되어 있는 수평 덕트부(11)의 전단 구간에 연결되는 수직자세의 "∩"자형 덕트에서부터 분기되어 2열로 나란하게 설치되는 제1수평 덕트부(11a)와 제2수평 덕트부(11b)로 이루어질 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1수평 덕트부(11a)와 제2수평 덕트부(11b)의 각 후단부는 배기 덕트부(23)의 수평자세의 "∩"자형 덕트측으로 합류될 수 있게 된다.

이러한 제1수평 덕트부(11a)와 제2수평 덕트부(11b)에는 각각 입자 하전 모듈(18) 및 전기집진식 코팅 모듈(16a,16b)이 설치되며, 이때의 제1수평 덕트부(11a)의 전기집진식 코팅 모듈(16a)에 장착되는 필터 여재는 수직으로 세워진 자세에서 코팅 처리가 될 수 있게 됨과 더불어 제2수평 덕트부(11b)의 전기집진식 코팅 모듈(16b)에 장착되는 필터 여재는 수평으로 눕혀진 자세에서 코팅 처리가 될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 제1수평 덕트부(11a)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16a)에서는 수직 자세의 필터 여재에 대한 1차 코팅 처리가 이루어질 수 있게 되고, 계속해서 상기 제2수평 덕트부(11b)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16b)에서는 수평 자세의 필터 여재에 대한 2차 코팅 처리가 이루어질 수 있게 된다.

이렇게 제1수평 덕트부(11a)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16a)과 제2수평 덕트부(11b)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16b)을 순차적으로 이용하여 필터 여재에 대한 2차례의 코팅을 실시하고, 또 필터 여재의 자세를 바꾸어가면서 사각지대없이 구석구석 코팅을 실시함으로써, 간단한 공정과 설비, 적은 에너지 소비와 적은 비용으로도 필터 코팅효율을 극대화할 수 있게 된다.

그리고, 상기 덕트 구조물(12)은 배기 덕트부(23)를 통해 배출되는 배기를 순환시켜서 혹시 남았을지 모를 배기 속의 금속산화물 나노 입자를 재활용할 수 있는 순환 덕트부(26)를 포함한다.

상기 배기 덕트부(23)의 전단부에는 수평자세를 취하는 "⊃"자형 덕트가 연결 설치되고, 이렇게 설치되는 "⊃"자형 덕트의 한쪽은 수평 덕트부(11)의 후단부와 연결되는 동시에 다른 한쪽은 순환 덕트부(26)의 한쪽이 연결되며, 이때의 순환 덕트부(26)의 다른 한쪽은 나노 입자 발생장치(13)의 내부와 연결된다.

즉, 상기 순환 덕트부(26)는 배기 덕트부(23)측과 나노 입자 발생장치(13)측 사이에 연결 설치되며, 이에 따라 배기 덕트부(23)를 통해 배출되는 배기의 일부가 나노 입자 발생장치(13)측으로 순환될 수 있게 된다.

물론, 상기 "⊃"자형 덕트의 입구측 및 출구측에는 배기량의 조절이 가능한 댐퍼가 각각 설치된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 한 쌍의 전극에 전원을 인가하여 스파크 방전을 통해 금속산화물 입자를 발생시키는 수단으로 나노 입자 발생장치(13)를 포함한다.

여기서, 상기 나노 입자 발생장치(13)는 고온으로 가열하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 장치, 플라즈마를 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 장치, 진공을 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 장치 등을 포함할 수 있으며, 본 발명에서는 스파크 방전을 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 장치, 즉 스파크 방전 모듈(13)을 적용한 실시예를 제공한다.

이러한 나노 입자 발생장치(13)는 덕트 구조물(12)의 내부, 예를 들면 수직 덕트부(10) 또는 수평 덕트부(11)의 내부에 설치되며, 이렇게 설치되는 나노 입자 발생장치(13)는 수직 덕트부(10)와 연통되는 구조를 갖게 된다.

여기서, 상기 나노 입자 발생장치(13)는 한국 등록특허 10-1691145호에 개시되어 있는 나노입자 발생유니트를 적용할 수 있다.

예를 들면, 상기 나노입자 발생유니트는 세라믹 허니컴 담체에 첨착되는 금속나노입자를 고전압 방전을 통해 발생시키는 구성으로서, 제1금속전극 및 제2금속전극이 서로 대향 배치된 방전부와, 상기 방전부에 대한 전압 공급 및 방전 제어를 하는 컨트롤러로 구성된다.

상기 방전부에 배치되는 제1 및 제2금속전극은 구리(Cu), 망간(Mn), 금(Au), 칼륨(K) 중 선택된 하나로 채택되되, 동종 금속으로 채택될 수 있고, 또는 두 개 이상의 서로 다른 금속산화물 나노 입자를 발생시켜 필터 여재에 부착해야 한다면 방전부에 배치되는 제1 및 제2금속전극을 서로 다른 종류의 금속으로 채택할 수 있다.

또는, 상기 제1금속전극을 하나의 금속으로 채택하고, 제2금속전극(그라운드쪽)을 서로 다른 종류의 금속으로 채택되는 다수 개의 전극으로 구성하여, 두 개 이상의 서로 다른 금속산화물 나노 입자를 발생시킬 수 있다.

이때, 상기 나노 입자 발생유니트의 방전부에는 방전을 위한 고전압을 제공하는 고전압 공급유니트가 연결되며, 바람직하게는 고전압 공급유니트에는 고전압 인가시 설정압을 초과하는 것을 방지하기 위한 보호회로를 포함한다.

따라서, 상기 나노입자 발생유니트의 컨트롤러에서 고전압 공급유니트에서 공급되는 고전압을 방전부로 인가하는 제어를 하게 되면, 방전부에서 스파크 방전이 일어나는 동시에 서로 대향된 제1금속전극 및 제2금속전극이 녹으면서 금속산화물 나노 입자가 발생하고, 이렇게 발생한 금속산화물 나노 입자는 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 보내져 금속 여재의 표면에 코팅된다.

그리고, 상기 나노 입자 발생장치(13)가 속해 있는 덕트 구조물(12), 예를 들면 수직 덕트부(10)는 물론 수평 덕트부(11)의 전단 구간의 주변은 음압 챔버(34)에 의해 둘러싸이게 되며, 이때의 음압 챔버(34)는 금속산화물 나노 입자가 밖으로 누설되는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물(12)의 수직 덕트부(10)의 상단 입구에 설치되면서 나노 입자 발생장치(13)의 내부에 유체를 공급하는 수단으로 제1송풍장치(14)를 포함한다.

상기 제1송풍장치(14)는 제1송풍팬(35)과 더불어 헤파필터(36)가 내장되어 있는 제1송풍덕트(37)를 포함하는 구성으로서, 상기 제1송풍덕트(37)를 통해 나노 입자 발생장치(13)측과 연결되어 나노 입자 발생장치(13)의 내부에 청정공기를 공급하는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 제1송풍장치(14)에서 만들어진 청정공기가 제1송풍덕트(37)를 통해 나노 입자 발생장치(13)의 방전부(미도시) 내로 분출되고, 이렇게 분출되는 청정공기의 흐름압력에 의해 금속산화물 나노 입자가 청정공기와 함께 수직 덕트부(11)의 하단쪽으로 보내질 수 있게 된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)의 전단 구간에 설치되면서 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 금속산화물 나노 입자를 불어서 보내주는 수단으로 제2송풍장치(21)를 포함한다.

상기 제2송풍장치(21)는 제2송풍팬(38)과 더불어 헤파필터(36)가 내장되어 있는 제2송풍덕트(39)를 포함하는 구성으로서, 상기 제2송풍덕트(39)를 통해 수평 덕트부(11)의 전단 구간에 연결되어 수평 덕트부(11)에 설치되어 있는 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 금속산화물 나노 입자를 불어서 보내주는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 제2송풍장치(21)에서 만들어진 청정공기가 제2송풍덕트(39)를 통해 수평 덕트부(11)의 전단 구간으로 분출되고, 이렇게 분출되는 청정공기의 흐름압력에 의해 금속산화물 나노 입자가 청정공기와 함께 "∩"자형 덕트를 통해 수평 덕트부(11)측으로 보내질 수 있게 된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 수평 덕트부(11)측으로 내려온 금속산화물 나노 입자 전량을 최대한 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 공급하기 위한 수단으로 입자 유도관(22)을 포함한다.

상기 입자 유도관(22)은 "J"자형 파이프 형태로서, 상단 입구는 수직 덕트부(10)의 윗쪽을 바라보게 한 동시에 하단 출구는 수평 덕트부(11)의 전단 구간에서 제2송풍장치(21)가 있는 쪽을 바라보게 한 상태에서 수직 덕트부(10)측과 수평 덕트부(11)의 전단 구간 측을 연결하는 구조로 설치된다.

예를 들면, 상기 수직 덕트부(10)의 하단부는 덕트 지지대(40) 상에 지지되는 구조로 설치되고, 상기 입자 유도관(22)의 상단부는 수직 덕트부(10)의 바닥판을 수직 관통하여 그 내측에 위치되는 동시에 하단부는 수평 덕트부(11)의 전단 구간 상판을 관통하여 그 내부의 중심 영역에 위치(수평 덕트부 전단 구간의 축선 상에 위치)된다.

여기서, 상기 입자 유도관(22)은 수직 덕트부(10)의 바닥판과 수평 덕트부(11)의 상판에 체결되는 구조로 지지될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 덕트 구조물(12)의 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11) 간의 경계부위에 설치되는 입자 유도관(22)에 의해 나노 입자 발생장치(13)에서 수직방향으로 공급되는 금속산화물 나노 입자가 수평방향으로 전환되면서 수평 덕트부(11)의 전단 구간 내부 중심 영역으로 유도되고, 이렇게 유도된 금속산화물 나노 입자는 제2송풍장치(21)측의 송풍력에 의해 수평 덕트부(11)의 "∩"자형 덕트부로 보내지게 된다.

즉, 상기 수직 덕트부(10)를 따라 내려오는 금속산화물 나노 입자는 입자 유도관(22)의 입구를 통해 유도관 내부로 들어오게 되고, 이렇게 들어온 금속산화물 나노 입자는 입자 유도관(22)의 출구를 통해 빠져나가 수평 덕트부(11)의 전단 구간 내부 중심 영역에 뿌려지게 되며, 계속해서 수평 덕트부(11)의 "∩"자형 덕트부측으로 보내질 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 나노 입자 발생장치(13)에서 만들어진 금속산화물 나노 입자가 입자 유도관(22)에 의해 유도되어 수평 덕트부(11)의 내부 중심 영역으로 분출된 상태에서 곧바로 송풍력에 의해 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 보내지게 되므로서, 수평 덕트부(11)의 내부로 들어온 금속산화물 나노 입자 전량이 그대로 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 보내질 수 있게 되고, 결국 금속산화물 나노 입자의 이용율을 극대화할 수 있게 된다.

만일, 상기 입자 유도관(22) 없이 수직 덕트부(10)측과 수평 덕트부(11)측을 곧바로 연통되는 구조를 채택하는 경우, 수직 덕트부(10)측에서 내려온 금속산화물 나노 입자가 수평 덕트부(11)의 전단 구간 바닥쪽(하판쪽)에 쌓이거나 부착되면서 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 보내지는 금속산화물 나노 입자의 양이 감소되지만, 상기 입자 유도관(22)을 채택하여 금속산화물 나노 입자가 수평 덕트부(11)의 전단 구간 중심 영역에 집중적으로 분출되도록 함으로써, 금속산화물 나노 입자 전량이 그대로 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 보내지게 된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 필터 여재 상의 금속산화물 나노 입자 코팅 효율을 한층 높일 수 있도록 하는 수단으로 입자 하전 모듈(18)을 포함한다.

상기 입자 하전 모듈(18)은 방전침 하전기 타입 또는 와이어 로드 하전기 타입으로 이루어지게 되며, 금속산화물 나노 입자의 흐름 방향에 대해 직각을 이루는 수직 자세를 취함과 더불어 덕트 구조물(12)의 내부, 예를 들면 수평 덕트부(11)의 내부에 배치되면서 덕트부측과 볼트에 의해 체결되는 구조로 설치된다.

본 발명에서의 입자 하전 모듈(18)은 방전침 하전기 타입을 적용할 수 있으며, 이때의 방전침 하전기 타입의 입자 하전 모듈(18)은 양단 플랜지를 가지면서 수평 덕트부(11)와 동일한 규격의 덕트 형태로 되어 있는 입자 하전 모듈 본체(18a)와, 상기 입자 하전 모듈 본체(18a)의 내부 영역을 수직으로 가로질러 배치되는 다수의 방전침(18b)으로 이루어지면서 입자 하전 모듈 본체(18a)의 플랜지를 이용하여 수평 덕트부(11)의 일부 구간 사이에 삽입된 상태에서 플랜지 체결을 이용한 덕트 연결 구조에 의해 설치될 수 있게 된다.

이러한 입자 하전 모듈(18)은 금속산화물 나노 입자에 전하를 주어서 정전기력 상승 효과로 코팅할 필터 여재에 코팅이 잘되도록 하는 역할을 하게 된다.

예를 들면, 상기 입자 하전 모듈(18)은 나노 입자 발생장치(13)에서 발생된 금속산화물 나노 입자를 단극성 또는 양극성으로 하전시킬 수 있게 된다.

즉, 입자 하전 모듈(18)의 내측 영역으로 유입된 금속산화물 나노 입자는 "+"극 또는 "-"극 중 어느 하나의 극성이 인가되는 전극의 역할을 하는 한 쌍의 방전침 하전기, 또는 와이어 로드 하전기 사이로 유입되고, 이때 금속산화물 나노 입자는 입자 하전 모듈(18) 내의 하전 유로를 따라 유입되면서 하전된다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 코팅장치는 하전된 금속산화물 나노 입자를 전기장에 의한 정전기력으로 필터 여재에 코팅하는 수단으로 전기집진식 코팅 모듈(16)을 포함하며, 이러한 전기집진식 코팅 모듈(16)에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치는 전기집진식 코팅 모듈(16)의 일측, 예를 들면 전기집진식 코팅 모듈(16)에 구비되어 있는 도어(28)의 바로 앞쪽에 설치되면서 코팅을 위한 필터 여재를 투입하거나 또는 코팅을 마친 필터 여재를 배출시키는 수단으로 필터 여재 투입/배출장치(17)를 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 필터 여재 투입/배출장치(17)로서 다양한 장치가 적용될 수 있거나, 또는 작업자가 직접 필터 여재를 투입ㆍ배출시키는 방식을 적용할 수 있는데, 본 발명에서는 3축 로봇을 적용한 예를 제공한다.

이러한 3축 로봇, 즉 필터 여재 투입/배출장치(17)는 좌우 방향(덕트 길이 방향)으로 동작하는 X축 구동부(17a), 상하 방향으로 동작하는 Y축 구동부(17b) 및 전후 방향(덕트 폭 방향)으로 동작하는 Z축 구동부(17c)를 포함하며, 상기 Z축 구동부(17c)의 슬라이드측에는 공지의 그립장치(17d)가 설치된다.

이에 따라, 상기 필터 여재 투입/배출장치(17)는 각각의 구동부(17a∼17c)에 X축, Y축 및 Z축 방향으로 동작하는 그립장치(17d)를 이용하여 필터 여재를 전기집진식 코팅 모듈(16)의 내부로 투입하거나 전기집진식 코팅 모듈(16)의 외부로 취출하는 역할은 물론, 후술하는 투입용 매거진(19)이나 배출용 매거진(20)에 필터 여재를 꺼내거나 집어넣는 역할을 할 수 있게 된다.

이렇게 필터 여재 투입/배출장치(17)를 이용하여 필터 여재를 핸드링함으로써 작업자로 하여금 인체에 해로운 금속산화물 나노 입자에 노출되는 것을 막을 수 있게 되고, 따라서 코팅 작업 시 금속산화물 나노 입자의 흡입 등으로 인한 각종 안전 사고의 위험을 원천 봉쇄할 수 있게 된다.

도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 전기집진식 코팅 모듈을 나타내는 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)은 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11) 내에 설치됨과 더불어 내부에 필터 여재의 장착을 위한 다수 개의 필터 여재 슬릿(41a)을 가지면서 수평 덕트부(11)와 동일한 규격의 덕트 형태로 이루어지는 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)를 포함한다.

이때의 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)은 수평 덕트부(11)의 소정의 구간에 플랜지 체결을 이용한 덕트 연결 구조에 의해 설치될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 전면에는 후술하는 도어장치(15)에 의해 개폐 가능한 필터 여재 출입구(27)가 형성되며, 이때의 필터 여재 출입구(27)를 통해 필터 여재가 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 내부에 장착되거나 내부로부터 취출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)이 제1수평 덕트부(11a)에 설치되는 전기집진식 코팅 모듈(16a)인 경우, 이때의 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 내부에 형성되는 필터 여재 슬릿(41a)은 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 천장면과 바닥면에 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍으로 이루어지게 됨과 더불어 이러한 한 쌍의 필터 여재 슬릿(41a)은 코팅 모듈 본체(16-1)의 좌우 폭방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 여러 쌍으로 이루어지게 되므로서, 필터 여재가 수직으로 세워진 상태, 즉 필터 여재가 덕트 통로를 가로막고 있는 자세를 취하면서 수직으로 세워진 상태로 장착될 수 있게 되는 한편, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)이 제2수평 덕트부(11b)에 설치되는 전기집진식 코팅 모듈(16b)인 경우, 이때의 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 내부에 형성되는 필터 여재 슬릿(41a)은 전기집진식 코팅 모듈 본체(16-1)의 전후측 벽면에 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍으로 이루어지게 됨과 더불어 이러한 한 쌍의 필터 여재 슬릿(41a)은 코팅 모듈 본체(16-1)의 상하 높이방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 여러 쌍으로 이루어지게 되므로서, 필터 여재가 수평으로 눕혀진 상태, 즉 필터 여재가 덕트 통로에서의 나노 입자 흐름 방향과 나란한 자세를 취하면서 수평으로 눕혀진 상태로 장착될 수 있게 된다.

그리고, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)은 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 개폐가능한 도어장치(15)를 포함하며, 이때의 도어장치(15)에 대해서는 후술하기로 한다.

이와 같은 전기집진식 코팅 모듈(16)은 나노 입자 발생장치(13)측에서 공급되는 금속산화물 나노 입자를 전기집진 방식으로 필터 여재에 부착(코팅)시키는 역할을 하게 된다.

예를 들면, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)은 필터 여재를 사이에 두고 금속산화물 나노 입자의 경로상에 전기장을 발생시켜서 입자 하전 모듈(18)을 거쳐 하전된 금속산화물 나노 입자를 필터 여재에 전기집진 방식으로 코팅시키는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)은 전류를 인가하는 전류부(도 6의 도면부호 42)와 연결되어 전기장을 일으키는 한 쌍의 전극체(미도시)를 포함하며, 이러한 전극체는 필터 여재를 사이에 두고 상호 마주하도록 마련되어 필터 여재에 전기장을 인가시키게 된다.

참고로, 상기 입자 하전 모듈(18)에 의해 하전된 금속산화물 나노 입자의 극성이 일정 시간을 주기로 교번됨에 따라, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)에는 교류 전류가 인가되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)에 의해 발생된 교류 전기장 사이에 위치하는 필터 여재에 하전된 금속산화물 나노 입자, 예를 들면 단극성으로 하전된 금속산화물 나노 입자가 통과하면서 전기장에 의한 정전기력으로 필터 여재에 금속산화물 나노 입자가 코팅된다.

이러한 정전기력에 의한 전기집진 방식의 금속산화물 나노 입자 코팅은 필터 여재에 대한 99.99%에 달하는 코팅율을 얻을 수 있으므로, 필터 여재의 종류에 상관없이 높은 코팅 효율을 확보할 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서,

또한, 상기 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 코팅장치는 필터 여재의 공급과 필터 여재의 건조를 위한 수단으로 다단식 구조의 투입용 매거진(19) 및 배출용 매거진(20)을 포함한다.

상기 투입용 매거진(19)와 배출용 매거진(20)은 전면이 개방되어 있는 사각의 박스 형태로서, 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11) 위에 거치가능한 구조로 설치되고, 이러한 투입용 매거진(19)와 배출용 매거진(20)의 내부에는 여러 개의 필터 여재를 차곡차곡 장착할 수 있는 필터 여재 슬릿(41b)이 각각 형성된다.

여기서, 상기 투입용 매거진(19)와 배출용 매거진(20)에 형성되는 필터 여재 슬릿(41b)의 일 예로서, 매거진 천장면과 바닥면에 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍으로 이루어지게 됨과 더불어 이러한 한 쌍의 필터 여재 슬릿(41b)은 매거진 좌우 폭방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 여러 쌍으로 이루어지게 되므로서, 여러 개의 필터 여재가 수직으로 세워진 상태로 나란하게 장착될 수 있게 된다.

상기 필터 여재 슬릿(41b)의 다른 예로서, 매거진 좌우측 벽면에 서로 마주보는 위치에 형성되는 한 쌍으로 이루어지게 됨과 더불어 이러한 한 쌍의 필터 여재 슬릿(41b)은 매거진 상하 높이방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 여러 쌍으로 이루어지게 되므로서, 여러 개의 필터 여재가 수평으로 눕혀진 상태로 나란하게 장착될 수 있게 된다.

따라서, 상기 투입용 매거진(19) 내에 장착되어 있는 코팅 전의 필터 여재는 필터 여재 투입/배출장치(17)에 의해 픽업되어 전기집진식 코팅 모듈(16) 내에 투입될 수 있게 되고, 코팅 처리를 마친 전기집진식 코팅 모듈(16) 내의 필터 여재는 필터 여재 투입/배출장치(17)에 의해 픽업되어 배출용 매거진(20) 내에 장착된 상태에서 상온 건조과정을 거칠 수 있게 된다.

여기서, 전기집진식 코팅 모듈(16)에서 코팅을 마친 필터 여재를 별도의 후속 건조 장소로 옮기는 것이 아니라, 필터 여재 투입/배출장치(17)로 전기집진식 코팅 모듈(16)과 인접한 배출용 매거진(20) 내에 곧바로 집어넣어서 건조시킴으로써, 필터 여재의 코팅 상태가 훼손되거나 오염되는 것을 막을 수 있는 등 필터 여재의 코팅 품질을 확보할 수 있게 된다.

특히, 상기 전기집진식 코팅 모듈(16)은 필터 여재에 대한 코팅이 이루어지고 있는 영역을 효과적으로 차단할 수 있는 수단으로 도어장치(15)를 포함한다.

상기 도어장치(15)는 필터 여재 출입구(27)를 개폐하는 도어(28)를 포함하며, 이러한 도어(28)는 중심부에 프레임을 가지는 투명 유리 소재로 이루어지게 되고, 닫힌 상태에서는 내측의 가장자리 둘레에 부착되어 있는 실 부재(미도시)를 이용하여 필터 여재 출입구(27)를 완전히 밀폐시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 도어(28)의 지지를 위하여 도어 프레임(30)이 구비되고, 이때의 도어 프레임(30)은 전기집진식 코팅 모듈(16)의 전면, 즉 도어(28)의 전면에 나란하게 배치되면서 필터 여재 투입구(27)의 외곽을 따라 설치되어 있는 투입구 프레임(43) 상의 양쪽의 LM장치(29)에 의해 상하 이동 가능하게 설치된다.

즉, 상기 도어 프레임(30)은 양쪽에 설치되어 있는 LM장치(29)의 슬라이더에 가로걸쳐 설치되고, LM장치(29)의 작동에 따라 위아래로 이동될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 도어 프레임(30)의 전면에는 복수 개의 도어 실린더(31), 예를 들면 좌우 2개의 도어 실린더(31)가 설치되고, 이렇게 설치되는 도어 실린더(31)의 로드는 도어 프레임(30)을 관통한 후에 도어(28)의 전면에 연결 설치된다.

그리고, 상기 개폐용 바 구조물(32)은 도어 프레임(30)의 앞쪽에 나란하게 수평 배치되는 사각바와 이 사각바의 후면에 결합되면서 도어 프레임(30)에 고정되는 3개 정도의 원형 바로 구성되며, 도어 실린더(31)의 후면을 지지하는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 도어 실린더(31)의 작동 시 로드의 전후 동작에 의해 도어(28) 또한 전후 작동하면서 필터 여재 투입구(27)를 열고 닫을 수 있게 된다.

여기서, 상기 도어(28)의 개폐 작동을 안내하는 역할을 하는 복수 개의 가이드 바(33), 예를 들면 4개의 가이드 바(33)가 구비되며, 이때의 가이드 바(33)는 도어(28)의 전면에서 연장 형성되면서 도어 프레임(30)에 있는 부시측에 슬라이드 가능한 구조로 지지된다.

이에 따라, 상기 도어(28)는 사각형 각 모서리 부위에 배치되는 4곳의 가이드 바(33)에 의한 안내를 받으면서 안정적으로 개폐될 수 있게 된다.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 전기집진식 코팅 모듈의 작동상태를 나타내는 측면도이다.

도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 도어 열림 상태에서 필터 여재를 투입하거나 필터 여재를 배출시키는 상태를 보여준다.

즉, 도어 실린더(31)의 전진 작동 시 도어(28)가 앞쪽으로 약간 이동하게 되면, 전기집진식 코팅 모듈(16)의 필터 여재 투입구(27)가 약간 오픈되고, 계속해서 LM장치(29)의 하강 작동에 의해 도어(28)가 아래쪽으로 완전히 이동하게 되면, 전기집진식 코팅 모듈(16)의 필터 여재 투입구(27)가 완전히 오픈된다.

이 상태에서, 필터 여재 투입/배출장치(17)의 반복적인 작동에 의해 투입용 매거진(19)에 들어 있던 필터 여재(100)가 하나씩 옮겨져서 전기집진식 코팅 모듈(16)의 내부에 투되거나, 또는 전기집진식 코팅 모듈(16)의 내부에 들어 있던 코팅을 마친 필터 여재(100)가 하나씩 옮겨져서 배출용 매거진(20) 내에 장착된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 도어 닫힘 상태를 보여준다.

즉, 필터 여재 투입/배출장치(17)의 반복적인 작동에 의해 투입용 매거진(19)에 들어 있던 필터 여재(100)가 하나씩 옮겨져서 전기집진식 코팅 모듈(16)의 내부에 완전히 투입된 상태에서, LM장치(29)의 상승 작동에 의해 도어(28)가 윗쪽으로 완전히 이동하게 되면, 이때의 도어(28)는 전기집진식 코팅 모듈(16)의 필터 여재 투입구(27)의 바로 앞쪽에 위치되고, 계속해서 도어 실린더(31)의 후진 작동 시 도어(28)가 뒷쪽으로 약간 이동하게 되면, 전기집진식 코팅 모듈(16)의 필터 여재 투입구(27)는 도어(28)에 의해 완전히 밀폐된 상태로 닫혀지게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치에서 필터 여재에 금속산화물 나노 입자가 코팅되는 과정을 나타내는 단면도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제1송풍장치(14)로부터 공급되는 공기가 나노 입자 발생장치(13)의 내부로 유입된 후에 한 쌍의 전극(미도시)을 포함하는 방전부(미도시)를 통과하게 되면, 스파크 방전이 일어나면서 금속산화물 나노 입자가 발생된다.

이때, 한 쌍의 전극을 포함하는 방전부는 탈취 촉매물질을 포함하는 금속산화물, 예를 들면 구리 또는 망간으로 이루어짐으로써 구리 산화물 또는 망간 산화물을 포함하는 나노 입자가 발생된다.

이렇게 발생된 금속산화물 나노 입자는 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11)를 따라 이동된 후, 입자 하전 모듈(18)로 유입되고, 이곳에서 단극성 또는 양극성으로 하전된다.

일 예로서, 입자 하전 모듈(18)에 의해 "-"극 및 "+"극이 상호 교번적으로 번갈아 발생되어 금속산화물 나노 입자를 하전시키거나, 다른 예로서 입자 하전 모듈(18)은 "-"극과 "+"극을 동시에 인가하여 금속산화물 나노 입자를 양극성으로 하전시킨다.

계속해서, 상기 입자 하전 모듈(18)을 통과하면서 하전된 금속산화물 나노 입자는 전기집진식 코팅 모듈(16)을 통과함으로써, 직류 또는 교류 전기장에 의한 정전기력에 의해 필터 여재(100)에 코팅된다.

즉, 스파크 방전으로 생성된 금속산화물 나노 입자들은 양극 이오나이저를 지나면서 맥시멈까지 하전되고, 이렇게 하전된 금속산화물 나노 입자들이 덕트를 따라 필터 여재(100), 예를 들면 세라믹 허니컴 필터에 다다르면 필터에 설치된 교류전극 자기장으로부터 전기력을 받아 필터에 부착, 코팅된다.

계속해서, 전기집진식 코팅 모듈(16)을 통과한 공기(일부 금속산화물 나노 입자 포함)는 입자 회수 모듈(25)에 의해 여과된 후, 배기 덕트부(23)로 배출되거나 순환 덕트부(26)로 순환된다.

여기서, 스파크 방전법에 의한 금속산화물 나노 입자를 제조하여 필터에 코팅하는 기술을 응용한 필터 제작 시 타겟 가스에 대해 제거효율이 높은 금속을 찾는 것이 중요하다.

이와 관련하여, 냉장고용 탈취제로 코팅하는 금속산화물의 경우, 구리나 망간을 이용하는데 1개 이상의 금속을 사용할 수 있으며, 구리나 망간의 경우 methylmercaptan과 trimethylamine의 탈취에 효과적이고, 망간의 경우 오존제거에도 효과가 있다.

그리고, VOCs와 aldehyde 가스에 대해서 효과적인 금속산화물에 대하여 Pinacol Coupling Reaction과 Transition Metal Catalyst 방법 등을 실시할 수 있고, 그 결과를 바탕으로 철, 니켈, 코발트, 마그네슘, 티타늄, 바나듐, 아연, 몰리브덴 등이 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 나노 입자 발생장치를 이용하여 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 방식과 전기집진 방식의 입자 포집 메커니즘을 접목시킨 상압 건식 에어로졸 공정을 기반으로 금속산화물 나노 입자를 필터 여재에 코팅하는 새로운 친환경 상압 건식 에어로졸 코팅장치를 제공함으로써, 기존의 습식 첨착 방법 대비 코팅효율을 향상시킬 수 있고 적은 에너지 소비와 적은 비용으로 제품을 생산할 수 있는 등 생산성 향상은 물론 제품의 품질을 확보할 수 있다.

10 : 수직 덕트부
11 : 수평 덕트부
11a : 제1수평 덕트부
11b : 제2수평 덕트부
12 : 덕트 구조물
13 : 나노 입자 발생장치
14 : 제1송풍장치
15 : 도어장치
16,16a,16b : 전기집진식 코팅 모듈
17 : 필터 여재 투입/배출장치
18 : 입자 하전 모듈
19 : 투입용 매거진
20 : 배출용 매거진
21 : 제2송풍장치
22 : 입자 유도관
23 : 배기 덕트부
24 : 포집필터
25 : 입자 회수 모듈
26 : 순환 덕트부
27 : 필터 여재 출입구
28 : 도어
29 : LM장치
30 : 도어 프레임
31 : 도어 실린더
32 : 바 구조물
33 : 가이드 바
34 : 음압 챔버
35 : 제1송풍팬
36 : 헤파필터
37 : 제1송풍덕트
38 : 제2송풍팬
39 : 제2송풍덕트
40 : 덕트 지지대
41a,41b : 필터 여재 슬릿
42 : 전류부
43 : 투입구 프레임

Claims (10)

1. 금속산화물 나노 입자의 이동 통로를 조성하는 밀폐 구조의 덕트 구조물(12);
   상기 덕트 구조물(12) 내에 설치되어 금속산화물 나노 입자를 발생시키는 나노 입자 발생장치(13);
   상기 덕트 구조물(12)의 입구에 설치되고 나노 입자 발생장치(13)의 내부에 유체를 공급하는 제1송풍장치(14);
   상기 덕트 구조물(12) 내에 설치되고 필터 여재의 투입 및 배출을 위한 개폐가능한 도어장치(15)가 설치되며 나노 입자 발생장치(13)측에서 공급되는 금속산화물 나노 입자를 전기집진 방식으로 필터 여재에 부착시키는 전기집진식 코팅 모듈(16);
   상기 전기집진식 코팅 모듈(16)의 일측에 설치되고 코팅을 위한 필터 여재를 투입하거나 또는 코팅을 마친 필터 여재를 배출시키는 필터 여재 투입/배출장치(17);
   을 포함하고,
   상기 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)는 수직 덕트부(10)로부터 분기되는 2열의 나란한 제1수평 덕트부(11a)와 제2수평 덕트부(11b)의 조합으로 구성되고, 상기 제1수평 덕트부(11a)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16a)에서는 수직 자세의 필터 여재에 대한 1차 코팅을 실시하게 됨과 더불어 상기 제2수평 덕트부(11b)에 있는 전기집진식 코팅 모듈(16b)에서는 수평 자세의 필터 여재에 대한 2차 코팅을 실시하게 되는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 덕트 구조물(12) 내에서 전기집진식 코팅 모듈(16)의 전단부에 설치되고 덕트 구조물(12)을 따라 이동하는 금속산화물 나노 입자를 하전시키는 입자 하전 모듈(18)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기집진식 코팅 모듈(16)과 근접한 수평 덕트부(11) 상에 설치되고 코팅 전 필터 여재의 대기와 코팅 후 필터 여재의 건조를 위한 다단식의 투입용 매거진(19) 및 배출용 매거진(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)의 전단부에 설치되어 전기집진식 코팅 모듈(16)측으로 금속산화물 나노 입자를 불어서 보내주는 제2송풍장치(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 덕트 구조물(12)의 수직 덕트부(10)와 수평 덕트부(11) 간의 경계부위에 설치되면서 나노 입자 발생장치(13)에서 수직방향으로 공급되는 금속산화물 나노 입자를 수평방향으로 전환시켜 수평 덕트부(11)의 내부 중심 영역으로 유도하는 입자 유도관(22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 덕트 구조물(12)의 수평 덕트부(11)의 후단에 연결 설치되는 배기 덕트부(23)를 더 포함하며, 상기 배기 덕트부(23)의 내부에는 잔여 금속산화물 나노 입자를 포집하는 적어도 1개 이상의 포집필터(24)가 내장되어 있는 입자 회수 모듈(25)이 설치되는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
7. 삭제
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 덕트 구조물(12)의 배기 덕트부(23)의 일측과 나노 입자 발생장치(13)의 일측 사이에 연결 설치되면서 배기 덕트부(23)를 통해 배출되는 배기의 일부를 나노 입자 발생장치(13)측으로 순환시키는 순환 덕트부(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기집진식 코팅 모듈(16)의 도어장치(15)는 필터 여재 출입구(27)를 개폐하는 도어(28)와, 모듈 전면에 나란하게 배치되면서 양쪽의 LM장치(29)에 의해 상하 이동가능한 도어 프레임(30)과, 상기 도어 프레임(30)의 전면에 지지됨과 더불어 로드를 통해 도어측과 연결되는 복수 개의 도어 실린더(31)와, 상기 도어 프레임(30)측에 설치되면서 도어 실린더(31)의 후단부를 지지하는 바 구조물(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 도어(28)측에서 연장 형성되면서 도어 프레임(30)측에 슬라이드 가능한 구조로 지지되는 복수 개의 가이드 바(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 건식 에어로졸 기반의 탈취필터 건식 코팅장치.

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