KR20210017901A

KR20210017901A - 스크래퍼를 이용한 응축장치 및 응축방법

Info

Publication number: KR20210017901A
Application number: KR1020190097792A
Authority: KR
Inventors: 문승현; 김승곤
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-17
Also published as: KR102241118B1

Abstract

본 발명은 스크래퍼를 이용한 유해가스 응축장치 및 응축방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유해가스가 유입되는 유해가스유입부와, 응축된 응축수가 배출되는 응축수 수집부와, 응축되지 않는 불응축가스가 배출되는 불응축가스 배출부를 갖는 본체; 상기 본체 내부에 구비되며, 내부로 냉각매체가 유동되어 외면을 유동하는 상기 유해가스를 냉각해 응축시키는 응축드럼; 및 과냉되어 상기 응축드럼에 형성된 결빙된 고체를 제거하는 스크래퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치에 관한 것이다.

Description

스크래퍼를 이용한 응축장치 및 응축방법{System and method for condensing Toxic Gas using Scraper}

본 발명은 스크래퍼를 이용한 유해가스 응축장치 및 응축방법에 관한 것이다.

발포 공정은 경량화, 단열성 부여, 완충성 부여, 휨 방지 등을 목적으로 수행되며, 발포 성형이라고도 한다. 수지로는 발포스티렌, 폴리우레탄, 폴리 올레핀 등이 많이 이용되고 있고, 저발포 제품(1-3 배 배율), 고발포 제품(40-50배 배율)이 있다.

발포 공정은 고분자 수지와 다종의 화합물이 혼합된 발포제가 압출기(extruder)에 주입되어 고온, 고압 상태를 거치면서 혼합 및 용융이 진행된다.

고분자 수지가 충분히 용융되고 발포제와 완전히 혼합되는 과정을 거친 후 압출기에서 토출되어 수지와 발포제의 혼합물은 상부 및 하부에 설치된 금속판에 의하여 두께와 너비가 결정되는 과정을 거치면서 성형과정이 진행되게 된다.

이때, 토출 과정에서 압출기의 토출부에 형성된 상부판 및 하부판 사이의 간격이 유지되는 측면으로 다량의 발포제가 가스 형태로 배출되는데, 현재 사용되고 있는 발포제의 대부분은 불화가스(클로로플루오로카본(CFC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC), 하이드로플루오로카본(HFC) 등) 계열이므로 오존층 파괴물질로서 지구 온난화를 가속시킬 수 있는 물질이 대기 중으로 배출되게 된다. 따라서, 발포 공정 시 발생하는 발포 가스를 회수하는 공정이 필수적이다.

일반적으로 냉매를 사용하는 전자제품, 자동차 에어콘, 냉동장치 등에서 배출되는 폐 냉매는 단일 냉매와 약간의 윤활유가 혼합된 경우가 대부분이며 동일한 성분의 냉매가 기상과 액상으로 공존하는 상황이다.

따라서, 기존의 회수 장치를 통하여 포집되는 냉매에는 공기의 혼입이 적고 냉매의 액상과 기상이 공존하는 낮은 온도로 발생되고 있다.

그러나, 발포 공정의 압출기(extruder) 토출부에서 발생하는 발포가스(다 종의 불화가스와 공기의 혼합물)는 온도가 높고 다 종의 불화가스가 혼합되어 있으며 수분과 불응축 가스인 공기 등이 혼합된 상태이다.

또한, 기존의 불화가스 등과 같은 유해가스를 포집, 응축하여 회수하기 위한 시스템은 냉각챔버 내에서 불화가스를 냉각시키거나, 열교환기를 통해 불화가스를 냉각시키나, 불화가스가 과냉됨에 따라 챔버 내에 결빙이 발생되거나, 열교환관이 폐색되게 되는 문제점이 존재한다. 이러한 열교환관 폐색, 냉각챔버 내에 결빙이 발생된 경우, 응축, 회수공정을 중단하여 결빙, 열교환관 폐색을 해결한 후, 다시 공정을 진행해야하는 문제점이 존재한다.

이에, 본 발명자들은(는) 유해가스를 응축하는 과정에서 과냉에 의해 형성된 결빙된 고체를 공정을 중단하지 않고 효율적으로 제거, 회수시킬 수 있는 개선된 유해가스 응축장치를 개발하게 되었다.

대한민국 등록특허 10-0794387 대한민국 공개특허 10-2013-0012087 대한민국 등록특허 10-1263030 대한민국 등록실용신안 20-0233563

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각매체에 의해 냉각되는 응축드럼을 통해 본체 내로 유입되는 불화가스, 유해가스를 응축하여 회수하고, 동시에 과냉으로 발생되는 결빙된 고체는 응축드럼의 외면에 형성되므로, 끝단면이 응축드럼 외면에 접촉되는 스크래퍼를 통해 응축드럼을 회전시켜 실시간으로 응축공정을 중단시키기 않고 결빙된 고체를 제거시킬 수 있는 스크래퍼를 이용한 응축장치 및 응축방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 유해가스를 응축하기 위한 장치에 있어서, 유해가스가 유입되는 유해가스유입부와, 응축된 응축수가 배출되는 응축수 수집부와, 응축되지 않는 불응축가스가 배출되는 불응축가스 배출부를 갖는 본체; 상기 본체 내부에 구비되며, 내부로 냉각매체가 유동되어 외면을 유동하는 상기 유해가스를 냉각해 응축시키는 응축드럼; 및 과냉되어 상기 응축드럼에 형성된 결빙된 고체를 제거하는 스크래퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 응축드럼을 길이방향 측 기준을 회전시키는 회전구동부;를 포함하고, 상기 스크래퍼의 길이방향은 상기 응축드럼의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 스크래퍼 끝단면이 상기 응축드럼의 외면과 접촉되어 상기 응축드럼이 회전되면서 상기 스크래퍼에 의해 결빙된 고체가 탈착되어 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 응축드럼은 상기 본체 내에 복수로 설치되며, 상기 스크래퍼는 상기 응축드럼 각각에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 본체 내에 구비되어, 상기 유해가스가 상기 본체 내에서 지그재그로 유동되도록 유도하는 배플;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본체 외면에는 단열제를 포함하고, 상기 본체 외면 일측에 구비되어 상기 본체 내부를 냉각시키는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 유해가스는 불화가스인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 본체 내의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서; 상기 스크래퍼 끝단에 구비되어 상기 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 상기 회전구동부의 구동 및, 상기 응축드럼의 온도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 스크래퍼 끝단 일측에 구비되어 상기 결빙된 고체를 용융시키는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 유해가스를 응축하기 위한 방법에 있어서, 본체 내부에 구비된 응축드럼 내부로 냉각매체를 유동시켜 상기 응축드럼을 냉각시키는 단계; 본체의 유해가스유입부를 통해 본체 내부로 유해가스가 유입되는 단계; 유해가스가 상기 응축드럼의 외면을 유동하면서 냉각되어 응축되는 단계; 응축된 액체가 응축수 수집부를 통해 배출되는 단계; 및 회전구동부가 상기 응축드럼을 길이방향 측 기준을 회전시키고, 스크래퍼 끝단이 응축드럼의 외면과 접촉되어 상기 스크래퍼에 의해 결빙된 고체가 탈착되어 제거되는 단계;를 포함하고, 상기 스크래퍼의 길이방향은 상기 응축드럼의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축방법으로서 달성될 수 있다.

그리고 응축드럼은 본체 내에 복수로 설치되며, 스크래퍼는 응축드럼 각각에 배치되고, 본체 내에 배플이 구비되어, 유해가스가 본체 내에서 지그재그로 유동되면서 냉각, 응축되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본체 외면 일측에 냉각수단이 구비되어 상기 본체 내부를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 온도센서가 상기 본체 내의 온도를 실시간으로 측정하는 단계; 및 상기 스크래퍼 끝단에 구비된 압력센서가 상기 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하는 단계; 및 제어부가 상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 상기 회전구동부의 구동 및, 상기 응축드럼의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 스크래퍼 끝단 일측에 구비된 가열수단에 의해 상기 결빙된 고체를 용융시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치 및 응축방법에 따르면, 냉각매체에 의해 냉각되는 응축드럼을 통해 본체 내로 유입되는 불화가스, 유해가스를 응축하여 회수하고, 동시에 과냉으로 발생되는 결빙된 고체는 응축드럼의 외면에 형성되므로, 끝단면이 응축드럼 외면에 접촉되는 스크래퍼를 통해 응축드럼을 회전시켜 실시간으로 응축공정을 중단시키기 않고 결빙된 고체를 제거시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 응축드럼을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본체 내에 다수의 배플을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본체 외면에 냉각수단을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 격벽을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도,
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼(30)를 이용한 응축장치의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼(30)를 이용한 응축장치(100)의 사시도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼(30)를 이용한 응축장치(100)는 전체적으로 내부로 유해가스가 유입되는 본체(10)와, 본체(10) 내에 설치되는 응축드럼(20), 응축드럼(20)을 회전시키는 회전구동부, 끝단면이 응축드럼(20)의 외면에 접촉되는 스크래퍼(30) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유해가스는 불화가스로 구성될 수 있다. 불화가스는 구체적으로 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl), 수소(H) 원자들로 구성되는 다양한 분자들일 수 있다. 또한 일례로, 클로로플루오로카본(CFCs), 하이드로클로로플루오로카본(HCFCs) 및 하이드로플루오로카본(HFCs) 등일 수 있다. 또한, 이러한 불화가스는 발포 공정에서 발생되는 가스일 수 있으며, 발포 공정에서 사용되는 대표적인 가스로는 R-22, R-142b, R-141b, R134a 등(여기서, R은 냉매를 표시함)이 있다. 이와 더불어 발포 공정은 대기 중에서 수행되기 때문에 상기 불화 가스는 수분 및 불응축 가스인 공기를 포함하고 있다.

본체(10)에는 유해가스가 유입되는 유해가스유입부(11)와, 응축된 액체가 회수되는 응축수 수집부(12)와, 응축되지 않는 불응축가스가 배출되는 불응축가스 배출부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 이러한 본체(10) 외면에는 단열제가 구비될 수 있다.

응축드럼(20)은 본체(10) 내부에 구비되며, 냉각매체 유입단(21)을 통해 내부로 냉각매체가 유입 유동되면서 응축드럼(20)을 냉각시키고 냉각매체배출단(22)을 통해 배출되게 된다. 그리고 이러한 응축드럼(20)을 통해 외면을 유동하는 유해가스를 냉각해 응축시키게 된다. 응축된 액체는 하부의 응축수 수집부(12)를 통해 회수되게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 스크레퍼는, 과냉되어 응축드럼(20)에 형성된 결빙된 고체를 제거하도록 구성된다.

즉, 회전구동부에 의해 응축드럼(20)은 응축드럼(20)의 길이방향 축을 기준으로 회전되게 되며, 스크래퍼(30)의 길이방향은 도 1에 도시된 바와 같이, 응축드럼(20)의 길이방향을 따라 형성되어 스크래퍼(30) 끝단면이 응축드럼(20)의 외면과 접촉되고 응축드럼(20)의 회전에 의해 결빙된 고체가 탈착되어 제거되어 하부로 낙하되게 된다. 하부로 낙하된 결빙된 고체는 응축된 액체와 혼합되면서 용융되어 함께 회수되게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각매체에 의해 냉각되는 응축드럼(20)을 통해 본체(10) 내로 유입되는 불화가스를 응축하여 회수하고, 동시에 과냉으로 발생되는 결빙된 고체는 응축드럼(20)의 외면에 형성되므로, 끝단면이 응축드럼(20) 외면에 접촉되는 스크래퍼(30)를 통해 응축드럼(20)을 회전시켜 실시간으로 응축공정을 중단시키기 않고 결빙된 고체를 제거시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 응축드럼(20)을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치(100)의 사시도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 응축드럼(20)은 본체(10) 내에 복수로 설치되며, 스크래퍼(30)는 응축드럼(20) 각각에 배치됨을 알 수 있다.

즉, 본체(10) 내에 복수의 응축드럼(20)이 배치되게 됨으로써, 냉각효과를 증대시킬 수 있으며, 각각의 응축드럼(20)에 스크래퍼(30)가 배치되게 됨으로써, 응축드럼(20) 외면에 과냉되어 결빙된 고체를 스크래퍼(30)에 의해 탈착, 제거시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본체(10) 내에 다수의 배플(13)을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치(100)의 사시도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(10) 내에 다수의 배플(13)이 구비되어, 불화가스가 본체(10) 내에서 지그재그로 유동되도록 구성될 수 있다

즉, 본체(10) 내에 복수의 응축드럼(20)이 설치되고, 이러한 응축드럼(20)의 외면을 유동하는 불화가스의 체류시간을 증대시켜 냉각, 응축효율을 증가시키도록 구성될 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 본체(10) 외면에는 단열제를 포함하며, 본체(10) 외면 일측에 구비되어 본체(10) 내부를 냉각시키는 냉각수단(15)을 더 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본체(10) 외면에 냉각수단(15)을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치(100)의 사시도를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10) 내부를 신속하고 효율적으로 냉각시키기 위해 응축드럼(20)에 추가하여, 본체(10) 외면에 냉각수단(15)을 설치하여 본체(10) 내부를 냉각시키도록 구성될 수 있음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 격벽(14)을 갖는 스크래퍼를 이용한 응축장치(100)의 사시도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(10) 내에 수직으로 서로 측방향으로 소정간격 이격된 다수의 격벽(14)으로 본체(10) 내부를 구획할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 이러한 구획된 공간 각각에 응축드럼(20)과 스크래퍼(30)가 설치되게 된다. 이러한 격벽(14)을 통해 좌측상부의 유해가스유입부(11)를 통해 유입된 유해가스는 좌측 구획공간 내의 응축드럼(20) 외면을 유동하면서 냉각, 응축되고, 상부에서 하부측으로 유동된 후, 중단측 구획공간으로 이동되어 다시 하부측에서 상부측으로 유동되면서 응축드럼(20)에 의해 냉각, 응축되고, 다시 우측 구획공간으로 이동되어 상부측에서 하부측으로 유동되어 응축드럼(20)에 의해 냉각, 응축되게 된다.

이러한 유동흐름을 유도하게 됨으로써, 이러한 응축드럼(20)의 외면을 유동하는 불화가스의 체류시간을 증대시켜 냉각, 응축효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서(16)는 본체(10) 내의 온도를 실시간으로 측정하도록 구성된다. 그리고 스크래퍼(30) 끝단에 압력센서(31)가 구비되어 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 따라서 제어부(40)는 압력센서(31)에서 측정된 값을 기반으로 과냉 정도, 결빙된 고체양을 판단할 수 있게 된다.

제어부(40)는 온도센서(16)에서 측정된 기반으로 응축드럼(20)에 유입되는 냉각매체의 유량, 온도를 제어하고, 냉각수단(15)을 제어하여 본체(10) 내의 온도를 조절할 수 있다.

또한, 제어부(40)는 압력센서(31)에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 응축드럼(20)과, 냉각수단(15)을 본체(10) 내의 온도를 조절하도록 한다.

또한, 스크래퍼(30) 끝단 일측에 구비되어 결빙된 고체를 용융시키는 가열수단(32)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 제어부(40)는 압력센서(31)에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 결빙량이 설정된 값을 초과하게 되는 경우 가열수단(32)을 구동하여 응축드럼(20) 외면에 형성된 결빙을 용융시키도록 제어할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치의 단면도를 도시한 것이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축장치는 본체가 원통형으로 구성됨을 알 수 있다. 그리고 이러한 원통형 본체(10) 일측에 본체의 길이방향을 따라 유해가스 유입부(11)가 구비되게 된다. 그리고 유해가스 유입부(11)에 근접하게 하단측으로 불응축가스 배출부(14)가 본체(10)의 길이방향을 따라 설치되게 된다.

따라서 유해가스유입부(11)를 통해 유입된 유해가스는 응축드럼(20)의 표면을 따라 원형으로 유동되면서 충분한 체류 시간을 가지면 응축되어 하단의 수집부(12)를 통해 수집되어 유불응축가스배출부(14)를 통해 배출될 수 있게 된다. 또한, 응축드럼의 표면에는 고무 등과 같은 탄성부재(24)가 구비될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축방법에 대해 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스크래퍼를 이용한 응축방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어부(40)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

먼저, 본체(10) 내부에 구비된 응축드럼(20) 내부로 냉각매체를 유동시켜 응축드럼(20)을 냉각시킨다(S1). 이때, 본체(10) 외면 일측에 구비된 냉각수단(15)과 함께 본체(10) 내부를 냉각시킬 수 있다. 그리고 온도센서(16)는 본체(10) 내부에 온도를 측정하고, 제어부(40)는 온도센서(16)에서 측정된 값을 기반으로 본체(10) 내부가 설정된 온도에 도달하도록 냉각수단(15)과 응축드럼(20)에 유입되는 냉각매체의 유량과 온도를 제어할 수 있다.

그리고 본체(10)의 유해가스유입부(11)를 통해 본체(10) 내부로 유해가스가 유입되게 된다(S2). 앞서 언급한 바와 같이, 유해가스는 불화가스일 수 있다.

그리고 유해가스가 응축드럼(20)의 외면을 유동하면서 냉각되어 응축되게 된다(S3). 응축된 액체는 응축수수집부(12)를 통해 외 회수된다. 앞서 언급한 바와 같이, 본체(10) 내에 응축드럼(20)과, 스크래퍼(30)는 복수로 설치될 수 있으며, 배플(13)과, 격벽(14)에 의해 지그재그로 유동시켜 응축드럼(20)과 접촉되는 체류시간을 증대하여 응축효율을 증가시킬 수 있다.

그리고 회전구동부가 응축드럼(20)을 길이방향 측 기준을 회전시키고(S4), 스크래퍼(30) 끝단면이 응축드럼(20)의 외면과 접촉되어 이러한 스크래퍼(30)에 의해 과냉되어 결빙된 고체가 탈착되어 제거되게 된다(S5).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서(16)는 본체(10) 내의 온도를 실시간으로 측정하도록 구성된다. 그리고 스크래퍼(30) 끝단에 압력센서(31)가 구비되어 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 따라서 제어부(40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 압력센서(31)에서 측정된 값을 기반으로 과냉 정도, 결빙된 고체양을 판단할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10:본체
11:유해가스유입부
12:응축수 수집부
13:배플
14:격벽
15:냉각수단
16:온도센서
20:응축드럼
21:냉각매체유입단
22:냉각매체배출단
30:스크래퍼
31:압력센서
32:가열수단
40:제어부
100:스크래퍼를 이용한 응축장치

Claims

유해가스를 응축하기 위한 장치에 있어서,
유해가스가 유입되는 유해가스유입부와, 응축된 응축수가 배출되는 응축수 수집부와, 응축되지 않는 불응축가스가 배출되는 불응축가스 배출부를 갖는 본체;
상기 본체 내부에 구비되며, 내부로 냉각매체가 유동되어 외면을 유동하는 상기 유해가스를 냉각해 응축시키는 응축드럼; 및
과냉되어 상기 응축드럼에 형성된 유체 또는 결빙된 고체를 제거하는 스크래퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 1항에 있어서,
상기 응축드럼을 길이방향 측 기준을 회전시키는 회전구동부;를 포함하고,
상기 스크래퍼의 길이방향은 상기 응축드럼의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 스크래퍼 끝단면이 상기 응축드럼의 외면과 접촉되어 상기 응축드럼이 회전되면서 상기 스크래퍼에 의해 결빙된 고체가 탈착되어 제거되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 1항에 있어서,
상기 본체는 원통형으로 구성되며, 상기 본체 일측에 길이방향을 따라 상기 유해가스 유입부가 형성되어, 유해가스 유입부를 통해 유입된 유해가스는 상기 응축드럼의 표면을 따라 유동되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 2항에 있어서,
상기 응축드럼은 상기 본체 내에 복수로 설치되며, 상기 스크래퍼는 상기 응축드럼 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 4항에 있어서,
상기 본체 내에 구비되어, 상기 유해가스가 상기 본체 내에서 지그재그로 유동되도록 유도하는 배플;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 5항에 있어서,
상기 본체 외면에는 단열제를 포함하고, 상기 본체 외면 일측에 구비되어 상기 본체 내부를 냉각시키는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 1항에 있어서,
상기 유해가스는 불화가스인 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 4항에 있어서,
상기 본체 내의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서;
상기 스크래퍼 끝단에 구비되어 상기 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하는 압력센서; 및
상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 상기 회전구동부의 구동 및, 상기 응축드럼의 온도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
제 8항에 있어서,
상기 스크래퍼 끝단 일측에 구비되어 상기 결빙된 고체를 용융시키는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축장치.
유해가스를 응축하기 위한 방법에 있어서,
본체 내부에 구비된 응축드럼 내부로 냉각매체를 유동시켜 상기 응축드럼을 냉각시키는 단계;
본체의 유해가스유입부를 통해 본체 내부로 유해가스가 유입되는 단계;
유해가스가 상기 응축드럼의 외면을 유동하면서 냉각되어 응축되는 단계;
응축된 액체가 응축수 수집부를 통해 배출되는 단계; 및
회전구동부가 상기 응축드럼을 길이방향 측 기준을 회전시키고, 스크래퍼 끝단이 상기 응축드럼의 외면과 접촉되어 상기 스크래퍼에 의해 결빙된 고체가 탈착되어 제거되는 단계;를 포함하고,
상기 스크래퍼의 길이방향은 상기 응축드럼의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축방법.
제 10항에 있어서,
상기 응축드럼은 상기 본체 내에 복수로 설치되며, 상기 스크래퍼는 상기 응축드럼 각각에 배치되고, 상기 본체 내에 배플이 구비되어, 상기 유해가스가 상기 본체 내에서 지그재그로 유동되면서 냉각, 응축되는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축방법.
제 11항에 있어서,
상기 본체 외면 일측에 냉각수단이 구비되어 상기 본체 내부를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 스크래퍼를 이용한 응축방법.
제 12항에 있어서,
온도센서가 상기 본체 내의 온도를 실시간으로 측정하는 단계; 및
상기 스크래퍼 끝단에 구비된 압력센서가 상기 결빙된 고체에 의한 압력을 측정하는 단계; 및
제어부가 상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 측정된 값을 기반을 결빙량을 판단하여 상기 회전구동부의 구동 및, 상기 응축드럼의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축방법.
제 13항에 있어서,
상기 스크래퍼 끝단 일측에 구비된 가열수단에 의해 상기 결빙된 고체를 용융시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래퍼를 이용한 응축방법.