KR20050116567A - 휘발성 유기화합물 회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘발성 유기화합물가 함유된 배출가스를 송풍하여 와류를 형성시키면서 휘발성 유기화합물의 응축온도에 노출시킴으로써 배출가스에 함유되어 있는 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 회수할 수 있는 휘발성 유기화합물 회수장치에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 소정형상의 케이스와; 기체상의 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 장치에 연결되어 휘발성 유기화합물 함유가스를 케이스의 내부로 유입시키는 흡입부와; 흡입부를 통해 내부로 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스를 케이스 내부로 송풍시키는 송풍부와; 케이스의 일측에서 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온을 유지하여 송풍부를 통해 송풍된 휘발성 유기화합물 함유가스에 함유된 휘발성 유기화합물을 응축시키는 응축부와; 케이스의 일측에 형성되어 케이스 내부의 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스를 배출시는 배출부 및 배출부에 연장되고 내측에 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온이 유지되어 통과되는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스로부터 휘발성 유기화합물을 응축시키는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성 유기화합물 회수장치{Collection Apparatus for Volatile Organic Compounds}

본 발명은 휘발성 유기화합물 회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘발성 유기화합물가 함유된 배출가스를 와류를 형성시켜 서로 충돌시키면서 휘발성 유기화합물의 응축온도에 노출시킴으로써 배출가스에 함유되어 있는 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 회수할 수 있는 휘발성 유기화합물 회수장치에 관한 것이다.

휘발성 유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds)이란 탄소와 수소(CxHy)를 포함하고 있는 유기화합물로, 물리적으로 대기중에서는 0.02psi 이상의 증기압을 갖거나 끓는점이 100℃미만인 유기화합물로 대기중으로 쉽게 증발되는 환경오염인자이다.

주로 도장, 인쇄, 세탁시설, 유기합성공업 및 석유정제공업 등에 사용되는 용제류(Solvent)에 많이 함유되어 있으며, 차량배기가스로도 발생되는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등과 같은 방향족화합물들이나 양초의 원료가 되는 파라핀, 부탄이나 프로판과 같은 저비점연료 등 우리 생활주변에서 흔하게 사용되는 유기물질들이 대부분 휘발성 유기화합물에 포함되어 있다.

이러한 휘발성 유기화합물은 각각의 성분이나 대기중 반응형태에 따라 대류권 오존오염, 성층권, 오존층 파괴 및 지구온난화 등 지구환경파괴의 원인이 되고 있으며, 특히 대류권 오존오염은 산성비의 원인으로 삼림피해에도 영향을 준다는 연구가 보고되어 있다.

현재 휘발성 유기화합물의 감소를 대기 관리의 주요정책 수단으로 이용하는 국가가 증가하는 추세이며, 국내에도 관련 법규가 제정되어 휘발성 유기화합물의 처리의 규제가 강화되고 있는 실정이다.

그러나, 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해서 필터형태의 공기정화기만이 사용되기 때문에 휘발성 유기화합물을 회수하지 못할 뿐만 아니라 휘발성 유기화합물이 제거된 오염된 필터를 재처리하기 위한 추가적인 부담이 있었다.

이러한 휘발성 유기화합물을 회수하기 위해서 대한민국특허 제0387947호에서는 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하를 유지하는 3개의 응축부와 증발기를 설치하고 휘발성 유기화합물이 함유되어 있는 가스를 회수장치의 상부로 유입시키면서 응축부를 순차적으로 통과시켜 휘발성 유기화합물을 액체상태로 회수하는 휘발성 유기화합물 회수장치를 제시하였다.

그러나, 이와 같은 휘발성 유기화합물 회수장치는 3개의 응축부와 증발기를 순차적으로 설치하기 때문에 회수효율은 높지만 휘발성 유기화합물 회수장치의 설계가 복합한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 휘발성 유기화합물가 함유된 배출가스를 와류를 형성시켜 서로 충돌시키면서 휘발성 유기화합물의 응축온도에 노출시킴으로써 배출가스에 함유되어 있는 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 회수할 수 있는 휘발성 유기화합물 회수장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치는 소정형상의 케이스와; 기체상의 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 장치에 연결되어 휘발성 유기화합물 함유가스를 상기 케이스의 내부로 유입시키는 흡입부와; 상기 흡입부를 통해 내부로 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스를 상기 케이스 내부로 송풍시키는 송풍부와; 상기 케이스의 일측에서 상기 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온을 유지하여 상기 송풍부를 통해 송풍된 휘발성 유기화합물 함유가스에 함유된 휘발성 유기화합물을 응축시키는 냉각부와; 상기 케이스의 일측에 형성되어 상기 케이스 내부의 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스를 배출시는 배출부 및 상기 배출부에 연장되고 내측에 상기 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온이 유지되어 통과되는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스로부터 휘발성 유기화합물을 응축시키는 배기관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 배기관의 내부에는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 걸러 낼 수 있도록 배기관에 수직하게 하나 이상의 필터가 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 흡입부의 일측에는 휘발성 유기화합물 함유가스의 유입속도를 조절하는 팬이 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 케이스 내의 상부에는 물분자를 미세하게 분무시키는 분무기가 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 케이스의 바닥에는 상기 응축된 휘발성 유기화합물을 외부로 배출시키는 드로인이 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 배출부의 하부는 상기 케이스의 바닥과 기울어진 경사판이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 외형을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 구성을 나타내는 계통도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 내부 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기화합물 회수장치의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 휘발성 유기화합물 회수장치(1)는 휘발성 유기화합물 배출장치(100)의 배출단에 연결되어 휘발성 유기화합물이 제거된 청정공기가 배출되도록 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡입부(10)의 일단은 휘발성 유기화합물 배출장치(100)에 직접 연결되어 기체상의 휘발성 유기화합물 함유가스를 케이스 내부로 유입시킨다. 이때, 흡입부(10)의 일측에는 케이스 내부로 유입되는 휘발성 유기화합물 함유가스의 유입속도를 조절하기 위한 유입팬(12)과 함께 유입되는 먼지 및 이물질 등을 제거하기 위한 착탈식 필터가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 흡입부(10)의 일측에는 세탁소와 같이 휘발성 유기화합물이 함유된 가스와 함유되지 않는 가스가 모두 배출될 때 유기화합물만이 유입되도록 3방향 밸브(2)가 사용되는 것이 바람직하다.

송풍부(20)는 케이스 내부의 하단에 설치되어 흡입부(10)을 통하여 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스를 상기 케이스 내부의 상측으로 와류가 형성되도록 송풍시켜 휘발성 유기화합물 함유가스들이 서로 충돌하여 응축되도록 한다. 송풍부(20)의 풍량조절은 케이스 외부에서 연결된 모터(M)의 속도를 조절한다. 또한, 송풍부(20)의 송풍 방향은 후술하는 냉각부(30)로 향하도록 하는 것이 바람직하다.

냉각부(30)는 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하(예를 들면, VOC가 솔벤트인 경우에는 응축온도가 4℃이므로 냉매의 온도는 0℃ 내지 4℃로 공급된다.)로 유지되도록 냉매가 흐르고 있으며, 케이스의 상단의 일측에 설치되어 송풍된 휘발성 유기화합물을 냉각시켜 응축시킨다. 한편, 냉각부로는 휘발성 유기화합물과의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 원형냉각코일이 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 송풍부(20)에서 발생된 바람에 의해 와류로 송풍된 휘발성 유기화합물은 서로 충돌하면서 응축되는 상태에서 응축온도 이하를 유지하는 원형냉각코일(31)에 접하게 되어 더욱 빠르게 액화되어 효율이 증대된다.

한편, 냉각부의 하단에는 송풍된 휘발성 유기화합물의 마찰을 높이기 위하여 돌출판(32)을 설치된다. 이러한 돌출판에 의해 냉각부(30)에서 응축된 휘발성 유기화합물은 돌출판(32)에 충돌되면서 완전히 액체상태로 상변화되어 돌출판(32)을 따라 바닥으로 낙하된다.

또한 냉각부(30)가 위치하는 케이스 내부의 상단에는 물분자를 미세하게 분무시키는 분무기(33)가 설치된다. 분무기(33)는 케이스 외부의 물공급장치(미도시)에 도관(34)으로 연결되며 미세한 물방울이 케이스 내부에 골고루 분사시킨다. 이러한 분무기에서 분사되는 물방울은 케이스 내부에 분사되면 송풍부(20)에 의해 케이스 내부에서 휘발성 유기화합물 함유가스와 함께 와류가 형성되면서 충돌되어 쉽게 휘발성 유기화합물이 응축된다. 즉, 케이스 내부에 물분자와 유기화합물 함유가스들의 분자갯수가 많아지면서 충돌현상이 증가되어 휘발성 유기화합물이 분자들이 많이 존재하면 서로 충돌하는 회수가 증가되어 빠르게 휘발성 유기화합물이 응축되다.

배출부(40)는 케이스의 일측면(바람직하게, 흡입부(10)의 반대면)에 설치되어 케이스 내부에서 휘발성 유기화합물이 액화된 후의 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스를 외부로 배출시킨다. 이때, 배출부(40)는 측면 중앙에 설치되어 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스가 케이스 상부에서 충분히 충돌된 후에 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 배출부(40)의 입구에 필터(41)를 설치하여 케이스 내부의 잔류 휘발성 유기화합물의 함유가스가 통과될 때 포함된 잔류 휘발성 유기화합물을 걸러 낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

배기관(50)의 하단부는 상기 배출부(40)에 연통되고 배기관의 내측에는 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하가 유지되도록 냉매가 도관을 통하여 순환되는 하나 이상의 냉각기(51)가 장착된다. 냉각기(51)는 코일로서 배기관(50)을 따라 연속적으로 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 잔류 휘발서 유기화합물이 배기관을 따라 이동될 때에 측면의 냉각기(51)에 접하게 되어 휘발성 유기화합물이 응축되어 바닥으로 낙하되어 배출부의 하부에 형성된 배기구멍(41), 경사판(43) 및 드로인(44)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 배기관(50)에는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스에 포함된 미세 휘발성 유기화합물을 제거할 수 있는 착탈식 필터(52,53)가 일정한 길이마다 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 필터에 의해 잔류 휘발성 유기화합물을 완전히 제거하고 청정공기를 외부로 방출시킬 수 있다.

그리고, 배기관(50)의 최단부에 순환팬(54)을 설치하면 외부로 배출되는 청정공기의 량을 일정하게 조절할 수 있다.

한편, 케이스(1)의 하부는 응축된 휘발성 유기화합물을 외부로 배출시키는 드레인(44)이 형성되고, 드레인(44)으로 응축된 휘발성 유기화합물이 쉽게 모이도록 일정한 경사면을 갖는 경사판(43)이 형성된다.

또한, 냉각부(30) 및 배기관의 냉각기(51)에 공급되는 냉매는 압축기(60)에서 압축되고 팽창기(70)를 통해 저온으로 팽창시킨 다음에 공급된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치는 세탁물 증발건조장치와 같이 휘발성 유기화합물을 함유하는 가스를 배출하는 장치(이하 '가스배출장치'라 함)에 연통(5)에 연결된다.

본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치(1)의 사이즈는 가스배출장치(100)에 대응하여 설치될 수 있는 사이즈로 형성될 수 있다.

가스배출장치(100)가 가동되어 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스가 배출되면, 연통(5)에 연결된 흡입부(10)를 통하여 회수장치의 케이스 내부로 유입시킨다. 이때, 흡입부(10)의 일측에 설치된 유입팬(12)으로 케이스 내부로 유입되는 휘발성 유기화합물 함유가스의 유입속도를 조절한다. 또한, 배출부(40)의 입구에 착탈식 필터(42)를 설치하여 휘발성 유기화합물의 함유가스가 포함된 먼지 및 이물질 등을 제거한다.

케이스(1) 내부로 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스는 흡입부(10)에 연장된 송풍부(20)가 작동하면 케이스 내부에서 와류를 형성하면서 케이스 내부의 상부로 이동하면서 휘발성 유기화합물의 입자들이 상호 충돌하여 일부는 액체로 응축된다. 이때, 송풍부의 바람을 냉각부(30)에 향하게 하여 휘발성 유기화합물 함유가스가 냉각부(30)에 충돌되도록 한다.

냉각부(30)의 원형냉각코일(31)은 내부에 냉매에 의하여 냉각코일(31)의 표면이 휘발성 유기화합물 함유가스의 응축온도 이하로 유지되기 때문에 충돌되는 기체상의 휘발성 유기화합물 함유가스와 접촉하면서 휘발성 유기화합물을 빼앗아 응축시킨다. 이때, 휘발성 유기화합물 함유가스는 송풍부(20)에 의해 와류가 형성되어 휘발성 유기화합물의 입자들이 서로 부딪치면서 상호 결합력에 의해 응축되는 상태로서 냉각부(30)의 충돌하기 때문에 더욱 많은 휘발성 유기화합물이 응축된다. 한편, 응축된 휘발성 유기화합물은 케이스 내부로 낙하되고 드레인(44)을 통하여 외부로 방출된다.

응축되지 않은 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스는 배출부(40)와 배기관(50)을 통해 외부로 방출되는 데 배출부(40)에 설치된 필터(42)를 통과하면서 액화되지는 않았지만 점성이 높은 유기화합물이 제거되고, 점성이 낮은 잔류 휘발성 유기화합물을 함유하는 가스만이 배기관(50)으로 통과된다. 이때, 배출부(40)는 케이스 측면 중앙에 설치되어 케이스 내부에서 충분히 휘발성 유기화합물을 응축시킨 후에 배출되도록 한다.

배출부(40)를 통과한 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스는 수직으로 관통된 배기관을 따라 이동되는데 배기관의 내측표면에 형성된 냉각기에 의하여 통과되는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스를 응축시켜 바닥으로 낙하시킨다.

한편, 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스는 배기관(50)의 내부에 설치된 하나 이상의 필터를 통과하면서 냉각기(51)를 거치면서도 낙하되지 않을 정도로 응축된 유기화합물을 걸러낸다.

이때, 응축된 휘발성 유기화합물은 케이스 내부로 낙하되고 드레인(44)을 통하여 외부로 방출된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 전체적인 장치의 크기나 형상 또는 배치를 다르게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리는 실시예에 한정되어서는 안되며 이하에 기술되는 청구범위에 의해서 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 휘발성 유기화합물 회수장치는 휘발성 유기화합물가 함유된 배출가스를 와류를 형성시켜 서로 충돌시키면서 휘발성 유기화합물의 응축온도에 노출시킴으로써 배출가스에 함유되어 있는 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 회수할 수 있는 효과가 있다.

또한, 케이스 내부의 돌출판에 의해 휘발성 유기화합물의 충돌면적이 증가되기 때문에 휘발성 유기화합물이 빠르게 응축되는 장점이 있다.

또한, 유입되는 휘발성 유기화합물 함유가스를 액화상태로 회수하여 재활용할 수 있는 장점이 있다

또한, 공기가 배출되는 입구에 착탈식 필터를 더 장착하면 더욱 휘발성 유기화합물의 오염을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 외형을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 구성을 나타내는 계통도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 내부 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기화합물 회수장치의 작동상태를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 휘발성 유기화합물 회수장치 10 : 흡입부

12 : 유입팬 20 : 송풍부

30 : 냉각부 31 : 냉각코일

31 : 돌출판 40 : 배출부

43 : 경사판 50 : 배기관

51 : 냉각기

Claims (8)

1. 소정형상의 케이스;

   기체상의 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 장치에 연결되어 휘발성 유기화합물 함유가스를 상기 케이스의 내부로 유입시키는 흡입부;

   상기 흡입부를 통해 내부로 유입된 휘발성 유기화합물 함유가스를 상기 케이스 내부로 송풍시키는 송풍부;

   상기 케이스의 일측에서 상기 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온을 유지하여 상기 송풍부를 통해 송풍된 휘발성 유기화합물 함유가스에 함유된 휘발성 유기화합물을 응축시키는 냉각부;

   상기 케이스의 일측에 형성되어 상기 케이스 내부의 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스를 배출시는 배출부;

   상기 배출부에 연장되고 내측에 상기 휘발성 유기화합물의 응축온도 이하의 저온이 유지되어 통과되는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스로부터 휘발성 유기화합물을 응축시키는 배기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 상단에는 송풍된 휘발성 유기화합물의 마찰을 높이기 위하여 돌출판이 더 설치된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각부는 원형냉각코일인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
4. 바람직하게, 상기 케이스 내의 상부에는 물분자를 미세하게 분무시키는 분무기가 설치된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 배기관의 내부에는 잔류 휘발성 유기화합물 함유가스 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 걸러 낼 수 있도록 배기관에 수직하게 하나 이상의 필터가 더 설치된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입부의 일측에는 휘발성 유기화합물 함유가스의 유입속도를 조절하는 유입팬이 설치된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스의 바닥에는 상기 응축된 휘발성 유기화합물을 외부로 배출시키는 드로인이 형성된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스의 하부는 상기 드레인으로부터 경사판이 연장 형성된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 회수장치.