KR20120062963A

KR20120062963A - 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터

Info

Publication number: KR20120062963A
Application number: KR1020100123917A
Authority: KR
Inventors: 오창섭; 서기식
Original assignee: (주)글로벌코센테크
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-15
Also published as: KR101236380B1

Abstract

본 발명은 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 허니컴 담체를 사용함으로써, 공기의 접촉면적을 넓일 수 있고, 허니컴 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제, 제습제의 삽입이 용이함은 물론 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖으며, 허니컴 형태의 흡착제 담체 안에 제올라이트 및 알루미나계와 같은 필터 흡착제를 충진함으로써, 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있으며, 촉매를 허니컴 담체에 코팅함으로써, 악취의 제거 성능을 향상시킬 수 있고 재생이 가능하며, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용하고, 공기 호흡기용 비금속 필터를 사용함으로써, 불완전한 필터로 인해 그 동안 발생하였던 소방관의 진폐증, 기관지염과 같은 산업재해를 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 호흡용 공기 충전기의 공기질의 향상을 통해 스쿠버 다이빙 등 웰빙 산업의 발전을 가속화시킬 수 있고, 의료산업이나 기타 청정 공기 응용 산업을 동반 활성화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터{A compressed air filter for the breathing that used ceramic honeycomb carrier}

본 발명은 허니컴 담체를 사용함으로써, 공기의 접촉면적을 넓일 수 있고, 허니컴 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제, 제습제의 삽입이 용이함은 물론 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖으며, 허니컴 형태의 흡착제 담체 안에 제올라이트 및 알루미나계와 같은 필터 흡착제를 충진함으로써, 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있으며, 촉매를 허니컴 담체에 코팅함으로써, 악취의 제거 성능을 향상시킬 수 있고 재생이 가능하며, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용하고, 공기 호흡기용 비금속 필터를 사용함으로써, 불완전한 필터로 인해 그 동안 발생하였던 소방관의 진폐증, 기관지염과 같은 산업재해를 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 호흡용 공기 충전기의 공기질의 향상을 통해 스쿠버 다이빙 등 웰빙 산업의 발전을 가속화시킬 수 있고, 의료산업이나 기타 청정 공기 응용 산업을 동반 활성화시킬 수 있는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터에 관한 기술이다.

압축공기는 오늘날 거의 모든 공장에서 사용하고 있는 중요한 에너지 매체의 하나로써 자리매김하고 있다. 최근에는 산업구조의 고도화와 경쟁력 제고 및 생산성 향상을 위하여 각 산업분야에서 생산설비의 자동화 추진을 가속화하고 있다. 이러한 자동화 방법의 한가지로 공기압을 이용한 자동화 추세는 1980년대 초반부터 시작하여 급속한 증가 추세를 나타내고 있다. 이러한 압축공기 사용의 급격한 발전은 산업체뿐만 아니라 사람이 살아가는 환경과 건강에 대한 사회적 관심도가 높아져 가면서 의료, 레저, 웰빙, 소방과 같은 사람이 직접적으로 호흡을 하는 공기의 질과 연관되어 그에 대한 규제와 이를 만족시키기 위한 기술의 발전 분야가 넓혀져 가고 있는 추세이다.

공기의 오염을 대상으로 하는 기술은 산업화 역사만큼 오랜 역사를 가지고 있다. 초기에 분진과 같은 고체상의 입자 관리에서 최근에는 산업 현장뿐 아니라 도시의 사무실, 극장, 백화점과 같은 공공시설과 증가하는 도시의 지하 공간의 실내 공기의 질적 관리, 그리고 인간이 레저 생활에서 즐길 수 있는 압축공기와 소방관의 안전한 호흡을 위한 압축공기 같은 특수한 목적을 지닌 공기의 질적 관리도 상당히 중요하게 되었다. 또한 공기의 질이 악화된다는 것은 무엇보다도 사람의 건강 및 삶의 질과 직결된다.

특히, 화재현장의 열악한 환경 하에서 구조 및 진화작업을 하는 소방관에게 있어 생명유지 장비는 필수적이라 할 수 있다. 이러한 공기 호흡기의 탱크 속에 압축시키는 공기는 우리가 호흡하는 일반 공기와는 그 성질을 달리해야 한 ‘순수한 공기’여야만 한다. ‘순수한 공기’란 질소와 산소가 적정 비율로 혼합된 기체를 말하며 호흡용과 관련하여서는 이 두가지 이외의 다른 기체가 함유되어 있으면 그것은 ‘순수한 공기’라 할 수 없다. 공기호흡기에 충전되는 호흡용 공기는 컴프레서에 의해 압축된 공기를 사용하고 있으며, 이러한 공기 공급 시스템은 근본적으로 그 속에 채워지는 공기를 불량하게 만드는 약점을 지니고 있으며, 대기의 오염도도 해가 지날수록 나빠지고 있다.

도 1은 종래의 호흡용 압축공기 필터 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 필터 하우징(housing) 내에 흡착제가 충전되어 있는 방식으로 고압의 공기가 흡작 충진재를 통과 할 경우 압력에 의해 흡착제가 파손되어, 흡착제의 미분이 발생하며, 흡착제의 파손에 의한 필터 성능이 저하되는 문제가 있다.

또한 일반 공기내의 기체들은 상압 상태에서는 인체에 아무런 영향을 끼치지 않지만, 고압의 압축 상태에서 또는 수중에서 호흡하면 부분압의 상승 때문에 인체에 즉각적인 해를 가할 수 있다. 특히 일산화탄소(CO) 및 잔류 Oil, 이산화탄소(CO₂), 아황산가스(SO₂), 황화수소(H2S) 등이 위험한 물질이다. 따라서 호흡용 공기압축기에서는 상기 잔류 기체들을 효과적으로 정화할 수 있는 필터가 필수적이다. 공기 압축과정 중에 발생하는 유독가스 및 수분이 공기 호흡기 용기 내 부식을 유발하는 문제점도 있다.

그러므로 허니컴 담체를 사용하여 공기의 접촉면적을 넓일 수 있고, 허니컴 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제, 제습제의 삽입이 용이함은 물론 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖으며, 허니컴 형태의 흡착제 담체 안에 필터 흡착제를 충진하여 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있으며, 촉매를 허니컴 담체에 코팅하여 악취의 제거 성능을 향상시킬 수 있고 재생이 가능한 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 허니컴 담체를 사용함으로써, 공기의 접촉면적을 넓일 수 있고, 허니컴 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제, 제습제의 삽입이 용이함은 물론 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 허니컴 형태의 흡착제 담체 안에 제올라이트 및 알루미나계와 같은 필터 흡착제를 충진함으로써, 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 촉매를 허니컴 담체에 코팅함으로써, 악취의 제거 성능을 향상시킬 수 있고 재생이 가능한 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용한 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 공기 호흡기용 비금속 필터를 사용함으로써, 불완전한 필터로 인해 그 동안 발생하였던 소방관의 진폐증, 기관지염과 같은 산업재해를 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 호흡용 공기 충전기의 공기질의 향상을 통해 스쿠버 다이빙 등 웰빙 산업의 발전을 가속화시킬 수 있고, 의료산업이나 기타 청정 공기 응용 산업을 동반 활성화시킬 수 있는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터는 결합에 의하여 내부공간을 형성하는 하우징 커버와, 하우징 몸체로 구성되되, 압축공기가 연통될 수 있도록 상기 하우징 몸체의 하단부에 배출구가 형성된 하우징과; 상기 하우징 커버와 상부 플레이트 사이에 결합되어 하우징 커버를 압력을 가하면서 닫을 수 있게 완충 역할을 하는 스프링과; 상기 스프링과 결합되어 하우징 커버가 닫을 때 필터 내부에 균일하게 압력을 가하는 상부 플레이트와; 상기 상부 플레이트의 하부와 허니컴 필터의 상부에 흡착제를 사이에 두고 복수개가 장착되어 압축공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제1 부직포 및 제2 부직포와; 상기 제1 부직포와 제2 부직포 사이에 장착되어 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제1 흡착제와; 상기 제2 부직포와 제3 부직포 사이에 장착되어 허니컴 필터를 구성하는 격막들의 기공을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 제3 부직포를 거쳐 제2 흡착제로 이동하게 하는 허니컴 필터와; 상기 허니컴 필터의 하부에 제2 흡착제를 사이에 두고 복수개가 장착되어 흡입된 공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제3 부직포 및 제4 부직포와; 상기 제3 부직포와 제4 부직포 사이에 장착되어 허니컴 필터를 통과한 공기가 다시 제2 흡착제와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제2 흡착제와; 상기 제2 흡착제의 하부에 장착되어 제2 흡착제와 제4 부직포를 지지하는 하부 플레이트와; 상기 하우징 몸체의 하단부에 형성되며, 상기 하부 플레이트와 하우징 몸체 사이의 공간으로 정화된 공기가 배출되는 배출구; 를 포함함을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 허니컴 필터에 악취의 제거 성능을 향상시키고 재생이 가능하게 광촉매 또는 유화촉매가 코팅되어 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 광촉매의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al₂O₃또는 TiO₂ 분체 표면에 분산시킨 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제1 흡착제, 제2 흡착제의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 하부 플레이트는 정화된 공기가 배출구를 통해 배출되게 하부 플레이트와 하우징 몸체 사이의 공간이 형성되거나 또는 하부 플레이트에 복수개의 통공이 형성되어 하부 플레이트가 하우징 몸체의 내부에 공간이 없이 밀착되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명은 허니컴 담체를 사용함으로써, 공기의 접촉면적을 넓일 수 있고, 허니컴 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제, 제습제의 삽입이 용이함은 물론 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖는다.

둘째, 본 발명은 허니컴 형태의 흡착제 담체 안에 제올라이트 및 알루미나계와 같은 필터 흡착제를 충진함으로써, 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있다.

셋째, 본 발명은 촉매를 허니컴 담체에 코팅함으로써, 악취의 제거 성능을 향상시킬 수 있고 재생이 가능하다.

넷째, 본 발명은 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용하다.

다섯째, 본 발명은 공기 호흡기용 비금속 필터를 사용함으로써, 불완전한 필터로 인해 그 동안 발생하였던 소방관의 진폐증, 기관지염과 같은 산업재해를 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 호흡용 공기 충전기의 공기질의 향상을 통해 스쿠버 다이빙 등 웰빙 산업의 발전을 가속화시킬 수 있고, 의료산업이나 기타 청정 공기 응용 산업을 동반 활성화시킬 수 있다.

도 1은 종래의 호흡용 압축공기 필터 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착제 담체용 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체의 형상을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면.

이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터(90)는 하우징(10), 하우징 커버(11), 하우징 몸체(12), 스프링(20), 상부 플레이트(30), 제1 부직포(41), 제2 부직포(42), 제3 부직포(43), 제4 부직포(44), 제1 흡착제(51), 제2 흡착제(52), 허니컴 필터(60), 격막(61), 촉매(62), 기공(63), 하부 플레이트(70), 배출구(80) 등으로 구성된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터(90)는 결합에 의하여 내부공간을 형성하는 하우징 커버(11)와, 하우징 몸체(12)로 구성되되, 압축공기가 연통될 수 있도록 상기 하우징 몸체(12)의 하단부에 배출구(80)가 형성된 하우징(10)과; 상기 하우징 커버(11)와 상부 플레이트(30) 사이에 결합되어 하우징 커버(11)를 압력을 가하면서 닫을 수 있게 완충 역할을 하는 스프링(20)과; 상기 스프링(20)과 결합되어 하우징 커버가 닫을 때 필터 내부에 균일하게 압력을 가하는 상부 플레이트(30)와; 상기 상부 플레이트(30)의 하부와 허니컴 필터(60)의 상부에 흡착제(50)를 사이에 두고 복수개가 장착되어 압축공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제1 부직포(41) 및 제2 부직포(42)와; 상기 제1 부직포(41)와 제2 부직포(42) 사이에 장착되어 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제1 흡착제(51)와; 상기 제2 부직포(42)와 제3 부직포(43) 사이에 장착되어 허니컴 필터(60)를 구성하는 격막(61)들의 기공을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 제3 부직포(43)를 거쳐 제2 흡착제(52)로 이동하게 하는 허니컴 필터(60)와; 상기 허니컴 필터(60)의 하부에 제2 흡착제(52)를 사이에 두고 복수개가 장착되어 흡입된 공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제3 부직포(43) 및 제4 부직포(44)와; 상기 제3 부직포(43)와 제4 부직포(44) 사이에 장착되어 허니컴 필터(60)를 통과한 공기가 다시 제2 흡착제(52)와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제2 흡착제(52)와; 상기 제2 흡착제(52)의 하부에 장착되어 제2 흡착제(52)와 제4 부직포(44)를 지지하는 하부 플레이트(70)와; 상기 하우징 몸체(12)의 하단부에 형성되며, 상기 하부 플레이트(70)와 하우징 몸체(12) 사이의 공간으로 정화된 공기가 배출되는 배출구(80); 를 구비한다.

상기 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터를 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.

상기 하우징(10)은 결합에 의하여 내부공간을 형성하는 하우징 커버(11)와, 하우징 몸체(12)로 구성되되, 압축공기가 연통될 수 있도록 상기 하우징 몸체(12)의 하단부에 배출구(80)가 형성되는 것이다.

상기 스프링(20)은 상기 하우징 커버(11)와 상부 플레이트(30) 사이에 결합되어 하우징 커버(11)를 압력을 가하면서 닫을 수 있게 완충 역할을 하는 것이다.

상기 상부 플레이트(30)는 상기 스프링(20)과 결합되어 하우징 커버가 닫을 때 필터 내부에 균일하게 압력을 가하는 것이다.

상기 제1 부직포(41) 및 제2 부직포(42)는 상기 상부 플레이트(30)의 하부와 허니컴 필터(60)의 상부에 흡착제(50)를 사이에 두고 복수개가 장착되어 압축공기의 먼지와 분진을 걸러내는 것이다.

상기 제1 흡착제(51)는 상기 제1 부직포(41)와 제2 부직포(42) 사이에 장착되어 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 것이다. 여기서, 상기 제1 흡착제(51)의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것이다.

상기 제1 흡착제(51)의 재료 중에서 대표적인 것들을 살펴보면, 먼저, 상기 활성탄은 활성표면의 견인력과 흡착력에 의해 수중으로부터 유기물질을 제거한다. 수중으로부터 유기물제거 또는 흡착에 가장 중요한 요소는 활성탄의 높은 비표면적과 세공구조 등과 같은 물리적인 특성과 활성표면의 화학적 특성에 있다. 활성탄소의 구조가 일반탄소(카본블랙)와 다른 점은 일반탄소는 평판층 간의 겹침이 규칙적인 배열을 이루나, 무정형(amorphous)인 활성탄소의 배열은 무질서한 난층구조(turbostratic structure)를 이룬다. 그리고 흑연 등은 온도의 변화에 따라 구조적인 변화가 없으나, 활성탄소는 열분해과정에서 온도가 높을수록 열적으로 안정한 6각형의 방향족 구조를 형성하는 것이다.

상기 제올라이트는 천연광물의 일종으로 특이한 흡착특성과 이온교환능 때문에 흡습제, 세제, 촉매제 등 응용범위가 매우 넓다. 그러나 모든 면에서 각광을 받게 된 이유는 순도가 높으면서 균일한 품질의 합성제품을 대량으로 얻을 수 있게 되었기 때문이다. 제올라이트의 기본구조는 SiO₄와 AlO₄ 사면체로 이루어진 다공성 알루미노 실리케이트 결정이다. 정사면체의 기하학적 구조를 갖는 규소이온은 +4가의 양전하를 띠기 때문에 4개의 산소원자에 의해서 전기적으로 균형을 이루며 중성을 나타나게 한다. 그러나 +3가의 알루미늄이온들은 4개의 산소원자 들에 의해 결합되어 정사면체의 구조를 형성하기 때문에 -1가의 음전하를 갖는다. 그러므로 각 알루미늄 사면체는 전기적으로 중성을 유지하기 위해서 주위에 +1해서 전+2가의 전하를 갖는 금속양이온이 존재하므로 구조적으로 안정하게 되고 이들 양이온은 제올라이트의 고유한 특성인 이온 교환 성능을 가지고 있기 때문에 필요에 따라 적절한 양이온으로 쉽게 치환될 수 있는 것이다.

또한 상기 활성 알루미나 겔(Activated Alumina Gel)은 다공질의 산화 알루미나 흡착제로서 표면적이 크고, 충격과 마찰에 대한 기계적인강도가 높다. 수분접촉에도 강하기 때문에 제습재로 가장 많이 사용되는 흡착제의 한 종류이다. 가열에 의한 재생시 요구되는 노점에 따라 재생온도 범위는 175~250℃이며, 최저 평형노점은 압력하에서 -76℃ 정도이다. 가격이 저렴하다는 장점이 있어 일반적인 제습재로 많이 사용된다. 알루미나를 90% 이상 조성한 다공질 알루미나로써 실리카겔에 비하여 충격이나 마찰에 대한 내구성이 높은 기계적 강도를 가지고 있으며, 수분 흡착용량은 약 6~15% 정도이다. 용도는 수분제거, 가스, 액체의 정제, 산소, 수소, 탄산가스 및 각종 탄화수소 중의 수분제거에 사용된다.

또한 상기 실리카겔(Silica Gel)은 입구온도가 낮고 상대습도가 높을 경우에 수분 흡착능력이 우수하며, 강도는 약한 편이다. 가열에 의한 재생시 재생 소요열량이 가장 적으며, 요구 노점에 따라 재생온도 범위는 150~180℃이고, 250℃ 이상 가열하면 흡착능력을 상실하며, 최저 평형노점은 -70℃ 정도이다. SiO2를 98% 이상 조성한 흡착제로써 매우 다공질이며 세공분포가 비교적 균일하다. 수증기에 대한 흡착능력이 대단히 뛰어나서 자중의 35%까지 수분 흡착이 가능하다. 실리카 성분이 99% 이상 함유된 것은 충격이나 마찰에 의한 기계적 강도가 매우 약해 수분 흡착용으로 잘 사용하지 않는다. 최근에는 알루미나 성분을 3% 혼합한 특수 흡착제가 개발되어 저온에서(100~140℃) 재생이 가능한 에너지 절감용으로 사용된다. 용도는 방습제용, 저압기체의 수분 및 혼합가스 정제용으로 많이 사용된다.

또한 알루미나(Alumina)의 상(Phase) 중 γ-Al₂O₃상은 무기 다공성 고체로서 물을 흡착시켜 기체에서 수분을 제거하는 기체 건조(제습제), 유해한 가스 등을 제거하는 등의 용도에 사용되고 있다. 알루미나는 화학적 침식에 높은 저항성을 갖으며 따라서 산, 알카리, 유기용제 등에 거의 영향을 받지 않는 뛰어난 내약품성 및 내식성을 가진다. 또한 우수한 내열성을 가지고 있어 고온 공정에서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

상기 허니컴 필터(60)는 상기 제2 부직포(42)와 제3 부직포(43) 사이에 장착되어 허니컴 필터(60)를 구성하는 격막(61)들의 기공(63)을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 제3 부직포(43)를 거쳐 제2 흡착제(52)로 이동하게 하는 것이다. 여기서, 상기 허니컴 필터(60)에 악취의 제거 성능을 향상시키고 재생이 가능하게 광촉매 또는 유화촉매가 코팅되어 있는 것을 더 포함하며, 상기 광촉매의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al₂O₃또는 TiO₂ 분체 표면에 분산시킨 형태인 것이다.

상기 제3 부직포(43) 및 제4 부직포(44)는 상기 허니컴 필터(60)의 하부에 제2 흡착제(52)를 사이에 두고 복수개가 장착되어 흡입된 공기의 먼지와 분진을 걸러내는 것이다.

상기 제2 흡착제(52)는 상기 제3 부직포(43)와 제4 부직포(44) 사이에 장착되어 허니컴 필터(60)를 통과한 공기가 다시 제2 흡착제(52)와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 것이다. 여기서, 상기 제2 흡착제(52)의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것이다.

상기 하부 플레이트(70)는 상기 제2 흡착제(52)의 하부에 장착되어 제2 흡착제(52)와 제4 부직포(44)를 지지하는 것이다. 여기서, 상기 하부 플레이트(70)는 정화된 공기가 배출구를 통해 배출되게 하부 플레이트와 하우징 몸체 사이의 공간이 형성되는 것이 가장 바람직하나, 하부 플레이트에 복수개의 통공이 형성되어 하부 플레이트가 하우징 몸체의 내부에 공간이 없이 밀착되어 있는 것도 가능할 것이다.

상기 배출구(80)는 상기 하우징 몸체(12)의 하단부에 형성되며, 상기 하부 플레이트(70)와 하우징 몸체(12) 사이의 공간으로 정화된 공기가 배출되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착제 담체용 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체의 형상을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 흡착제 담체용 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 살펴보면, 세라믹 허니컴 필터(60) 내에 흡착제를 넣고 공기가 흡착제와 접촉 후 세라믹 허니컴 필터(60)의 격막(61)들의 기공(63)을 통해 지나가도록 하는 형태인 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴(Honeycomb) 담체의 형상은 평면에서 보았을 때, 벌집모양이며, 세라믹 허니컴(Honeycomb) 담체는 허니컴 필터의 온도 및 기계적인 특성이 우수하며, 자체의 필터링 효과를 위해 미세한 기공들이 균일하게 분포되어 있는 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터 내에서 공기 흐름을 설명하면, 먼저, 한 쪽면 만 열려있는 세라믹 허니컴 필터(60)를 제조하고 그 빈 공간에 흡착제를 삽입한다. 이후에 열려있는 공간을 통하여 발생된 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 흡착제와 접촉 반응을 한 후에 세라믹 허니컴 필터의 격막(61)들의 기공(63)을 통하여 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어가고, 여기서 다시 흡착제와 접촉을 한 후에 열려있는 배출구를 통해 반대쪽 방향으로 배출된다. 종래의 방식은 흐르는 공기가 흡착제가 담겨있는 부분에서 한번만 접촉을 하고 바로 반대방향으로 빠져나가는 형식인데 반하여, 세라믹 허니컴 필터(60)를 사용하는 방식은 1차로 흡착제와 접촉을 한 후 세라믹 격막(61)들의 기공(63)을 통해 빠져나온 공기가 다시 한번 흡착제와 접촉 반응을 하므로 효율성이 크게 향상되는 것이다. 또한 세라믹 허니컴 필터(60) 안에 흡착제를 충진하므로 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한 도 5에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴 필터(60)의 경우, 상기 필터의 격막(61)들을 통해 공기가 빠져나가므로 압력의 고른 분산과 더불어 필터링의 효과를 가지므로 세라믹 허니컴 필터(60) 역시 필터의 역할을 하여 필터링 효율을 향상시킬 수 있는 갓이다.

상술한 바와 같은, 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터는 스쿠버용 청정 호흡기 필터, 서바이벌 게임용 압축공기 필터와 같은 생활 및 레저 산업분야와, 공기 압축을 응용한 제습기, 대기 정화기와 같은 공기청정분야와, 에너지 저장 산업분야와, 무공해 자동차 분야와, 화제진압을 위한 소방용, 특수 임무 수행용과 같은 소방 및 군사용 특수 목적 산업분야 및 의료 산업에 응용할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

10 : 하우징 11 : 하우징 커버
12 : 하우징 몸체 20 : 스프링
30 : 상부 플레이트 41 : 제1 부직포
42 : 제2 부직포 43 : 제3 부직포
44 : 제4 부직포 51 : 제1 흡착제
52 : 제2 흡착제 60 : 허니컴 필터(세라믹 허니컴 필터)
61 : 격막 62 : 촉매
70 : 하부 플레이트 80 : 배출구
90 : 호흡용 압축공기 필터

Claims

세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터에 있어서,
결합에 의하여 내부공간을 형성하는 하우징 커버와, 하우징 몸체로 구성되되, 압축공기가 연통될 수 있도록 상기 하우징 몸체의 하단부에 배출구가 형성된 하우징과;
상기 하우징 커버와 상부 플레이트 사이에 결합되어 하우징 커버를 압력을 가하면서 닫을 수 있게 완충 역할을 하는 스프링과;
상기 스프링과 결합되어 하우징 커버가 닫을 때 필터 내부에 균일하게 압력을 가하는 상부 플레이트와;
상기 상부 플레이트의 하부와 허니컴 필터의 상부에 흡착제를 사이에 두고 복수개가 장착되어 압축공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제1 부직포 및 제2 부직포와;
상기 제1 부직포와 제2 부직포 사이에 장착되어 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제1 흡착제와;
상기 제2 부직포와 제3 부직포 사이에 장착되어 허니컴 필터를 구성하는 격막들의 기공을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 제3 부직포를 거쳐 제2 흡착제로 이동하게 하는 허니컴 필터와;
상기 허니컴 필터의 하부에 제2 흡착제를 사이에 두고 복수개가 장착되어 흡입된 공기의 먼지와 분진을 걸러내는 제3 부직포 및 제4 부직포와;
상기 제3 부직포와 제4 부직포 사이에 장착되어 허니컴 필터를 통과한 공기가 다시 제2 흡착제와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 제2 흡착제와;
상기 제2 흡착제의 하부에 장착되어 제2 흡착제와 제4 부직포를 지지하는 하부 플레이트와;
상기 하우징 몸체의 하단부에 형성되며, 상기 하부 플레이트와 하우징 몸체 사이의 공간으로 정화된 공기가 배출되는 배출구; 를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터.
제 1항에 있어서,
상기 허니컴 필터에 악취의 제거 성능을 향상시키고 재생이 가능하게 광촉매 또는 유화촉매가 코팅되어 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터.
제 2항에 있어서,
상기 광촉매의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al₂O₃또는 TiO₂ 분체 표면에 분산시킨 형태인 것을 특징으로 하는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터.
제 1항에 있어서,
상기 제1 흡착제, 제2 흡착제의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터.
제 1항에 있어서,
상기 하부 플레이트는 정화된 공기가 배출구를 통해 배출되게 하부 플레이트와 하우징 몸체 사이의 공간이 형성되거나 또는 하부 플레이트에 복수개의 통공이 형성되어 하부 플레이트가 하우징 몸체의 내부에 공간이 없이 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 허니컴 담체를 이용한 호흡용 압축공기 필터.