휘발성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치(Activated carbon reproduction system for volatilityorganic compound exclusion)

공개특허 10-2004-0090105
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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
C01B 31/08
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2004-0090105
2004년10월22일
(21) 출원번호 10-2003-0024031
(22) 출원일자 2003년04월16일
(71) 출원인 (주) 바두
경기도 화성군 장안면 독정리 227-6
(72) 발명자 김금영
경기도화성군장안면독정리227-6번지
(74) 대리인 배태연
심사청구 : 있음
(54) 휘발성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치
요약
본 발명은, 1쌍의 망상커버(11) 사이에 호퍼 형상의 활성탄수용공간(12)이 형성되고 활성탄수용공간(12)의 하부에
수평이동통로(14)가 연통되게 형성되어 있음과 함께 수평이동통로(14)는 수직이동통로(15)와 연통되어 있고 수직이
동통로(15)는 활성탄수용공간(12) 상부에 형성된 수평이동통로(16)와 연통되어 있는 하우징(1)과, 하우징(1)의 활성
탄수용공간(12)에 수용되어 있는 활성탄(2)과, 활성탄수용공간(12) 하부의 수평이동통로(14)와 수직이동통로(15)에
구비되어 있는 활성탄상승수단(3)과, 활성탄수용공간(12) 상부에 형성된 수평이동통로(16)에 구비된 활성탄건조수단
(4)을 포함하며, 활성탄수용공간에 수용된 활성탄에 의해 배출가스 중의 VOC 및 습기가 흡수됨과 함께 활성탄수용공
간에 수용된 활성탄은 활성탄상승수단에 의해 활성탄수용공간 상부의 수평이동통로로 이동한 후 활성탄건조수단에
의해 건조되어 활성탄수용공간으로 이동하도록 된 것을 특징으로 한다.
대표도
도 1
색인어
휘발성 유기화합물, 도장부스, 활성탄
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 활성탄 재생장치의 단면도
도 2는 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 도 1의 'B'부 확대도
도 4는 도 2의 'C'부 확대도
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도 5는 도 3의 D-D선 확대도
도 6은 VOC 여과장치를 자동차 도장부스에 있어서 배풍기 내의 배기통로에 설치한 상태도
도 7은 종래에 이용되고 있는 VOC 여과장치의 사시도
〈도면중 주요 부분에 대한 부호설명〉
1. 하우징 --- 11. 망상커버, 12. 활성탄수용공간, 13. 배출구멍
14, 16. 수평이동통로, 15. 수직이동통로,
2. 활성탄
3. 활성탄상승수단 --- 31, 33. 모터, 32. 이송스크류, 34. 버??컨베 어
4. 활성탄건조수단 --- 41. 이송스크류, 42. 건조롤러, 43.히팅바
45. 오일
5. 구동수단
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 휘발성 유기화합물을 흡수 제거하는데 이용하는 활성탄을 재생하여 이용하기 위한 휘발성 유기화합물(VO
C) 제거용 활성탄 재생장치에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물(이하,'VOC'라 함.)은 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금속성 탄산염 및 암노늄을 제외한 탄소화합
물로 대기중에서 태양광선에 의해 질소산화물(NOX)과 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면의 오존농도를 증가시켜
스모그 현상을 일으키는 유기화합물질이다. 대표적인 물질들로는 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 핵산 등 광화학반응이
에탄보다 큰 318종의 물질과 이들 물질이 포함된 진증기압(True Vapor Pressure:TVP)이 1.5psia 이상인 석유확학
제품 및 유기용제 등을 말한다.(단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로르포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄
소류 등 광화학적반응성이 낮은 화합물은 제외한다.)
VOC는 산업체에서 용매로서 많이 이용되고 있을 뿐만 아니라 화학 및 제약공장, 자동차 도장부스, 플라스틱의 건조
공정에서 배출되는 유기가스에 다량 함유되 어 있고, 저비점 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물 등 우리 생활주
변에서 사용되고 있는 탄화수소류들이 거의 다 여기에 해당된다 하겠다.
그런데 이러한 VOC는 독성 화학물질(특히 방향족화학물 및 할로겐화 탄화수소물질)일 뿐만 아니라 광화학산화물의
전구조물이고 성층권의 오존층 파괴물질이기도 하며 지구온난화에도 영향을 미치는 물질이기도 하여 VOC를 함유하
고 대기중으로 방출되는 유기가스 중에서 VOC를 여과하는 것은 환경오염방지의 중요한 사항이라 하겠다.
도 6은 VOC 여과장치(100)를 자동차 도장부스(AB)에 있어서 배풍기(AB') 내의 배기통로에 설치하고 있는 것을 일
실시예로 도시하고 있고, 도 7은 종래에 이용되고 있는 VOC 여과장치(100)의 사시도를 도시하고 있다.
종래에 제공된 VOC 여과장치(100)는 대부분의 경우 유입측과 배출측이 망상부재(120)로 커버된 함체(110) 내에 활
성탄(130)이 채워진 구조로 되어 있고 이러한 VOC 여과장치(100)는 VOC를 배출하는 각종 산업용기기의 배기관(14
0)에 설치된다.
상기에서 활성탄은 목재, 갈탄, 이탄(泥炭) 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리하여 건조시키
거나 목탄을 수증기로 활성화시켜 가루 또는 입자 상태로 제조한 것이고, 이러한 활성탄은 주로 흡착제로서 기체나
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습기를 흡수하거나 그 밖에 용제(溶劑)의 회수, 가스의 정제 또는 탈색의 기능을 발휘하는 것으로 알려져 있다.
종래의 VOC 여과장치(100)에 의해 배출가스 중의 VOC가 여과되는 과정은 배 출가스가 배기관(140)을 통하여 배출
되면서 VOC 여과장치(100)의 활성탄(130)을 통과하면 배출가스 중의 VOC 및 습기가 활성탄(130)에 흡수되어 여과
된다.
그런데 종래의 VOC 여과장치(100)는 활성탄(130)에 흡수된 VOC나 습기를 제거할 수 없는 것이므로 일정 여과시간
이 경과하면 활성탄(130)의 여과기능이 상실된다. 따라서 계속하여 여과기능을 발휘하기 위하여는 새로운 활성탄(13
0)으로 교환해 주어야 되는 것이므로 그 교환작업이 번거로운 것이다. 더욱이 종래의 VOC 여과장치(100)는 VOC 및
습기를 여과할 뿐 근본적으로 VOC를 제거할 수는 없는 것이어서 환경오염방지에 한계가 따른다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점을 고려하여 발명된 것으로서, 그 목적으로 하는 것은, 활성탄을 계속하여
순환시키면서 건조시켜 활성탄에 흡착된 VOC 및 습기를 증발시키고 또 증발된 VOC 및 습기를 가열수단에 의해 가
열하여 제거함으로서 완벽하게 VOC를 제거함은 물론, 특히 활성탄을 교환하지 않고 계속하여 재생하여 이용할 수 있
는 VOC 제거용 활성탄 재생장치를 제공하고자 하는 것에 있다.
발명의 구성 및 작용
본 발명에서 제공하는 VOC 제거용 활성탄 재생장치는, 1쌍의 망상커버 사이에 호퍼 형상의 활성탄수용공간이 형성
되고 활성탄수용공간의 하부에 수평이동통로 가 연통되게 형성되어 있음과 함께 수평이동통로는 수직이동통로와 연
통되어 있고 수직이동통로는 활성탄수용공간 상부에 형성된 수평이동통로와 연통되어 있는 하우징과, 하우징의 활성
탄수용공간에 수용되어 있는 활성탄과, 활성탄수용공간 하부의 수평이동통로와 수직이동통로에 구비되어 있는 활성
탄상승수단과, 활성탄수용공간 상부에 형성된 수평이동통로에 구비된 활성탄건조수단를 포함하는 것을 특징으로 한
다.
상기와 같은 본 발명은, 활성탄수용공간에 수용된 활성탄에 의해 배출가스 중의 VOC 및 습기가 흡수된다. 그리고 활
성탄수용공간에 수용된 활성탄은 활성탄상승수단에 의해 활성탄수용공간 상부의 수평이동통로로 이동한 후 활성탄
건조수단에 의해 건조되어 활성탄수용공간으로 이동한다.
따라서 본 발명은 활성탄을 계속하여 순환시키면서 건조시켜 활성탄에 흡착된 VOC 및 습기를 증발시키고 또 증발된
VOC 및 습기를 별도의 가열수단에 의해 가열하여 제거함으로서 완벽하게 VOC를 제거한다. 특히 활성탄을 교환하지
않고 계속 재생하여 이용함으로서 효율적으로 연속하여 VOC를 제거한다.
이하 본 발명의 구체적인 일 실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 활성탄 재생장치의 단면도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 각각 도시하고 있다.
하우징(1)은 사각 형상의 함체로 되어 있음과 함께 배출가스의 유입측과 배출측이 되는 측부에 각각 망상커버(11)가
설치되어 있고 망상커버(11) 사이에 호퍼 형상의 활성탄수용공간(12)이 형성되어 있다.
활성탄수용공간(12)의 하부에는 활성탄수용공간(12)의 길이방향을 따라 배출구멍(13)이 형성되어 있으며 이 배출구
멍(13)의 하부에는 수평이동통로(14)가 형성되어 있다.
수평이동통로(14)의 길이방향 일측 선단부를 연통하여 상하로는 수직이동통로(15)가 형성되어 있고 수직이동통로(1
5)는 활성탄수용공간(12) 상부에 형성된 수평이동통로(16)와 연통되어 있다. 그리고 수평이동통로(16)의 상부에는
다수의 배출구멍(17)이 형성되어 있다.
상기 하우징(1)의 활성탄수용공간(12)에는 배기가스 중의 VOC와 습기를 흡수하기 위한 활성탄(2)이 채워져 있다.
하우징(1)의 수평이동통로(14)와 수직이동통로(15)에는 활성탄수용공간(12) 내의 활성탄(2)을 상측의 수평이동통로
(16)로 상승시키기 위한 활성탄상승수단(3)이 구비되어 있다.
활성탄상승수단(3)은 수평이동통로(14)를 따라 회전 가능하게 배치되어 모터(31)에 의해 구동할 수 있도록 설치된
이송스크류(32)와, 수직이동통로(15)의 상하에 걸쳐 회전 가능하게 설치되어 모터(33)에 의해 구동할 수 있도록 설치
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된 버??컨베어(34)로 되어 있다.
상기와 같은 활성탄상승수단(3)은 이송스크류(32)에 의해 활성탄수용공간(12) 하부의 활성탄(2)을 수평이동통로(14)
의 하부로 이송한 후 버??컨베어(34)에 의해 상승 이송하여 상측의 수평이동통로(16)로 이동시킨다.
수평이동통로(16)에는 이송되어 온 활성탄(2)을 건조하여 활성탄(12)에 흡수 된 VOC와 수분을 증발시키기 위한 활
성탄건조수단(4)이 구비되어 있다.
활성탄건조수단(4)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수평이동통로(16) 따라 회전 가능하게 배치된 이송스크류(41)
와, 이송스크류(41) 하부에 회동 가능하고 평행하게 설치된 한쌍의 건조롤러(42)와, 각 건조롤러(42) 내에 구비된 히
팅바(43)로 되어 있다. 여기서 이송스크류(41)와 건조롤러(42)는 그 길이방향의 양단이 하우징(1)에 회동 가능하게
설치되는 것이며 건조롤러(42) 내에 구비된 히팅바(43)는 그 길이방향의 양단이 하우징(1)에 고정된 지지브라??(44)
에 고정되어 있다.
건조롤러(42)와 히팅바(43) 사이의 공간에는 가열용 오일(45)이 밀봉된 상태로 수용되어 있다. 여기서 오일(45)은 건
조롤러(42)를 균일하고 더욱 효과적으로 가열하기 위하여 구비된다.
활성탄건조수단(4)은 구동수단(5)에 의해 구동된다.
구동수단(5)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 모터(51)의 구동기어(52)에 치합된 이송스크류기어(53)와, 상호 치
합된 한쌍의 건조롤러기어(54)와, 이송스크류기어(53)와 건조롤러기어(54)에 치합된 아이들기어(55)로 되어 있다.
이러한 구동수단(5)은 모터(51)를 작동하여 구동기어(52)를 회전시키면 이송스크류(41)에 결합된 이송스크류기어(5
3)가 회전하고, 각 건조롤러(42)에 결합된 한쌍의 건조롤러기어(54)가 그 대향면이 하향 회전하도록 되어 있다.
상기 활성탄건조수단(4)은 활성탄상승수단(3)에 의해 수평이동통로(16)로 이송된 활성탄(12)을 이송스크류(41)에
의해 한쌍의 건조롤러(42) 사이로 균일하게 이송하며 이와 같이 이송되는 활성탄(2)은 회전하는 한쌍의 건조롤러(42)
사이를 통과하면서 건조롤러(42)에 의해 가열 건조된 후 활성탄수용공간(12)으로 낙하하도록 되어 있다. 여기서 활성
탄(2)의 가열 건조과정에서는 활성탄(2)에 흡수된 VOC 및 수분이 증발하여 분리되며 분리된 VOC 및 수분은 배출구
멍(17)을 통하여 배출된 후 별도의 고온 가열수단에 의해 가열되어 제거된다.
상기와 같은 본 발명은 종래와 같이 VOC를 배출하는 각종 산업용기기의 배기관(6)에 설치되며 활성탄(2)에 의해 VO
C를 흡수하고 활성탄(2)을 재생하는 과정은 다음과 같다.
본 발명은 배출가스가 배기관(6)을 통해 활성탄수용공간(12)에 수용된 활성탄(2)을 통과하면 이 과정에서 배출가스
중의 VOC 및 습기가 활성탄(2)에 흡수된다.
한편, 활성탄수용공간(12)에 수용된 활성탄(2)은 이송스크류(32)에 의해 버??컨베어(34)의 하부로 이동하여 버??컨
베어(34)에 의해 활성탄수용공간(12) 상부의 수평이동통로(16)로 이송된다.
수평이동통로(16)로 이송된 활성탄(2)은 이송스크류(41)에 의해 한쌍의 건조롤러(42) 사이로 고르게 공급되고, 이어
서 회전하는 건조롤러(42)를 통과하는 과정에서 건조되어 활성탄수용공간(12)으로 회수된다. 여기서 활성탄(2)의 건
조 과정에서는 활성탄(2)에 흡수되어 있는 VOC 및 수분이 활성탄(2)으로부터 증발하여 활성탄(2)으로부터 분리되며
분리된 VOC 및 수분은 배출구멍(17)을 통하여 배출된 후 별도의 고온 가열수단에 의해 가열되어 제거된다.
발명의 효과
본 발명은, 활성탄수용공간에 수용된 활성탄에 의해 배출가스 중의 VOC 및 습기가 흡수된다. 그리고 활성탄수용공간
에 수용된 활성탄은 활성탄상승수단에 의해 활성탄수용공간 상부의 수평이동통로로 이동한 후 활성탄건조수단에 의
해 건조되어 활성탄수용공간으로 이동한다.
따라서 본 발명은 활성탄을 계속하여 순환시키면서 건조시켜 활성탄에 흡착된 VOC 및 습기를 증발시키고 또 증발된
VOC 및 습기를 별도의 가열수단에 의해 가열하여 제거함으로서 완벽하게 VOC를 제거한다. 특히 본 발명은 활성탄
을 교환하지 않고 계속 건조 재생하여 이용할 수 있다.
(57) 청구의 범위
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청구항 1.
1쌍의 망상커버(11) 사이에 호퍼 형상의 활성탄수용공간(12)이 형성되고 활성탄수용공간(12)의 하부에 수평이동통
로(14)가 연통되게 형성되어 있음과 함께 수평이동통로(14)는 수직이동통로(15)와 연통되어 있고 수직이동통로(15)
는 활성탄수용공간(12) 상부에 형성된 수평이동통로(16)와 연통되어 있는 하우징(1)과, 하우징(1)의 활성탄수용공간
(12)에 수용되어 있는 활성탄(2)과, 활성탄수용공간(12) 하부의 수평이동통로(14)와 수직이동통로(15)에 구비되어
있는 활성탄상승수단(3)과, 활성탄수용공간(12) 상부에 형성된 수평이동통로(16)에 구비된 활성탄건조수단(4)을 포
함하며, 활성탄수용공간에 수용된 활성탄에 의해 배출가스 중의 VOC 및 습기가 흡수됨과 함께 활성탄수용공간에 수
용된 활성탄은 활성탄상승수단에 의해 활성탄수용공간 상부의 수평이동통로로 이동한 후 활성탄건조수단에 의해 건
조되어 활성탄수용공간으로 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치.
청구항 2.
제 1항에 있어서, 활성탄상승수단(3)은 활성탄수용공간(12) 하부의 수평이동통로(14)에 회전 가능하게 설치된 이송
스크류(32)와, 수직이동통로(15)에 회전 가능하게 설치된 버??컨베어(34)로 되어, 이송스크류에 의해 수직이동통로
로 이송된 활성탄이 버??컨베어에 의해 상승하여 활성탄수용공간 상부의 수평이동통로로 상승 되도록 된 것을 특징
으로 하는 휘발성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치.
청구항 3.
제 1항에 있어서, 활성탄건조수단(4)은 활성탄수용공간(12) 상부의 수평이동통로(16)에 회전 가능하게 설치된 이송
스크류(41)와, 이송스크류(41) 하부에 회동 가능하게 설치된 한쌍의 건조롤러(42)와, 건조롤러(42) 내에 구비된 히팅
바(43)로 되어, 이송스크류에 의해 이송되는 활성탄이 한쌍의 건조롤러를 통과하는 과정에서 가열 건조된 후 활성탄
수용공간으로 낙하하도록 된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치.
청구항 4.
제 3항에 있어서, 건조롤러(42)와 히팅바(43) 사이에는 가열용 오일(45)이 밀봉되게 수용된 것을 특징으로 하는 휘발
성 유기화합물 제거용 활성탄 재생장치.
도면
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도면4
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