(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) B01D 53/75 (2006.01) B01D 46/00 (2006.01) B01D 53/02 (2006.01) B01D 53/14 (2006.01) B05B 15/12 (2006.01) (21) 출원번호 10-2014-0123557 (22) 출원일자 2014 년 09 월 17 일 심사청구일자 (56) 선행기술조사문헌 KR100603810 B1* KR1020110077666 A* 2014 년 09 월 17 일 * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2015년04월17일 (11) 등록번호 10-1512648 (24) 등록일자 2015년04월10일 (73) 특허권자 한국에너지기술연구원 대전광역시유성구가정로 152( 장동 ) (72) 발명자 박영옥 대전유성구가정로 306-6 나임하솔리 대전광역시유성구신성로 61 번안길 43,501 호 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 허조영, 최영규, 장순부 전체청구항수 : 총 5 항심사관 : 민병육 (54) 발명의명칭도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치 (57) 요약 본발명은도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치에관한것으로, 그목적은도장부스에서배출된페인트점착성입자상오염물질및가스상오염물질과응집제를혼합하여점착성을제거한입자상오염물질과가스상오염물질을필터및활성탄이제거토록한건식제거장치를제공하는데있다. ( 뒷면에계속 ) 대표도 - 도 1-1 -
본발명의구성은페인트도장부스에서배출된입자상및가스상오염물질과흡수제피더를통해공급받은응집제를혼합하여입자상오염물질의점착성을제거하는믹싱챔버와 ; 믹싱챔버에서배출된점착성이제거된입자상오염물질을제거하는필터와, 휘발성유기화합물을포함하는가스 상오염물질을흡착하여제거하는활성탄모듈과, 상기필터에부착된입자상오염물질을탈진하는탈진부를구비 하여정화된공기를외부로배출하는일체형혼성오염물질제거장치 ; 를포함하여구성된도장부스에서배출된 페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치를발명의특징으로한다. (72) 발명자 전성민 세종전의면양달말길 51-1, 양달말 이강산 대전유성구상대로 40, 408 동 105 호 ( 상대동, 도안휴먼시아 4 단지 ) 이재랑 대전시유성구신성로 58 번길, 50 304 호 ( 신성동 ) 김종문 경기도고양시일산동구성현로 338-10 신상묵 인천시부평구부평대로 283, C 동 1102( 청천동, 우림라이온스밸리 ) 이발명을지원한국가연구개발사업 과제고유번호 NP2013-0018 부처명 환경부 연구관리전문기관 한국환경산업기술원 연구사업명 미래유망녹색환경기술산업화촉진사업 연구과제명 소규모도장부스의페인트입자상및가스상배출물질제거를위한응집흡착혼성제거모 듈시스템실증화 기여율 1/1 주관기관 ( 주 )EPIT 연구기간 2013.05.01 ~ 2015.04.30-2 -
명세서청구범위청구항 1 페인트도장부스에서배출된입자상및가스상오염물질과흡수제피더를통해공급받은응집제를혼합하여입자상오염물질의점착성을제거하는믹싱챔버와 ; 전단부를구성하는제 1 챔버에설치되어상기믹싱챔버에서배출된점착성이제거된입자상오염물질을전방면을통해수평하게유입시켜제거하는필터와, 제 1 챔버의후단과연통된제 2 챔버에설치되어상기필터에부착된입자상오염물질을탈진하는탈진부와, 제 2 챔버의후단과연통된제 3 챔버에설치되어휘발성유기화합물을포함하는가스상오염물질을흡착하여제거하는활성탄모듈을구비하여정화된공기를외부로배출하는일체형혼성오염물질제거장치 ; 를포함하여구성하되, 상기활성탄모듈은복수개의단위활성탄모듈이수평방향으로다단결합되게구성하고, 상기단위활성탄모듈은지그재그형태로형성되어표면에는복수개의구멍이형성된케이스구조로이루어지고, 케이스내부에는입상과조립상을섞은혼합활성탄이장입되어유입된가스상오염물질을흡착시키며, 성능이저하된혼합활성탄은하부밸브를개방후배출하고새로운혼합활성탄을상부를통해장입할수있는구조로구성되고, 상기탈진부는입자상물질이부착된필터의반대면쪽으로압축공기를분사시켜제 1 챔버의하부먼지컨테이너로포집시키는에어헤더와 ; 에어헤더에압축공기공급을제어하는솔레노이브밸브 ; 로구성된것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치. 청구항 2 청구항 1에있어서, 상기흡수제피더는흡수제저장호퍼에저장된응집제를압축공기와함께공급받아끝단에형성된노즐을통해분출토록구성한것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치. 청구항 3 청구항 2에있어서, 상기응집제는다공성응집제인 Ca(OH) 2 을사용하는것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치. 청구항 4 삭제청구항 5 청구항 1에있어서, 상기필터는카트리지식평판형주름필터또는원통형주름백필터를사용하는것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치. 청구항 6-3 -
청구항 5 에있어서, 상기필터는복수개가수평방향으로배열설치되어수평방향으로유입되는입자상오염물질을제거토록구성된 것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치. 청구항 7 삭제청구항 8 삭제청구항 9 삭제청구항 10 삭제 발명의설명 [0001] 기술분야본발명은도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치에관한것으로, 자세하게는자동차조립공장등의도장부스에서대상물에스프레이방식으로페인트도장시발생하는각종입자상오염물질 ( 점착성페인트입자, 분진 ) 과가스상오염물질 ( 휘발성유기화합물 ) 을건식방식으로제거하는장치에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] 배경기술일반적으로자동차도장부스에서배출되는입자상, 가스상물질제거기술은정부의주도하에다양한지원사업이추진되어왔으며, 근래한국산업의중심에서있는자동차제조현장의경우도장과정및건조과정에서다량의대기오염원이발생하므로여러가지방법이도입되고있다. 특히국내자동차부분도장시설중총부피가 5m 3 이하, 동력 3 마력이하는대기배출방지시설신고대상에서제외되고있는데이때문에도장시설의대기오염도가심각한수준에있다. 구체적으로현재까지는도장시설용적 5m 3 이하또는동력 3마력이하의소형도장시설에적용되고있는필터를이용한오염물질제거장치는대부분도장시설외부에간이식저감장치를설치하여사용하고있으나, 필터의처리용량이소용량이어서저감장치의성능저하가급격하여오염물질제거기능이상실된상태에서운용되고있는실정이다. 즉, 종래사용되는 1회용사각형필터 ( 규격 410mm x 510mm 510mm x 1,270mm) 는그사용수명이매우짧아잦은교체필요하며, 1회용사각형중성능필터의사용으로입자상물질의포집량이한계가있어교체주기가극히짧고, 대부분의도장부스작업장에서는비용절감을위해필터교체를하지않는등관리가잘이루어지지않고있는실정이다. 더욱이종래사각형필터는점착성이있는페인트입자가필터에붙게되고쌓이다보면그처리능력을벗어나포집되지못한나머지점착성페인트입자대부분이후단의활성탄흡착탑으로유입후활성탄입자의표면에부착되어활성탄이휘발성유기화합물과같은가스상오염물질을제거하지못하게된다는구조적문제점이있다. - 4 -
[0007] [0008] [0009] 도장작업시배출되는오염물질제거관련국내관련선행특허로는, 한국등록특허공보등록번호 10-0837701의 " 환경설비일체형도장장치 ", 한국등록특허공보공개번호 10-2012-0108283의 " 자동차용도장시스템의악취저감장치 " 등이있다. 한국등록특허공보등록번호 10-0837701호 " 환경설비일체형도장장치 " 는철, 비철전부에사용할수있는환경설비일체형도장장치에관한것으로, 도장부스상부있는도장부스측부에환경설비물을일체형으로설치하여공간점유를최소화하고, 도장작업시에발생되는각종가스및분진이포함된배출공기를 4차여과하여배출공기중의환경오염물질 ( 유해물질 ) 을거의전부제거할수있도록한것이다. 한국등록특허공보공개번호 10-2012-0108283호 " 자동차용도장시스템의악취저감장치 " 는도장부스에서오버스프레이된페인트미스트에함유된 VOCs를함유한순환수조의순환수와침전된페인트슬러지내염기성미생물을살균할수있는산화수를생성하는제 2 산화수발생장치에관한것으로이기술은산화수를도장부스및순환수조에공급하기위한각각의이송펌프를포함하여구성된다. [0010] 하지만상기선행특허들은 VOCs 와온실가스를축소하는효과는있지만도장부스등에서발생하는입자상물질은 제거하지못한다는구조적단점이있다. [0011] [0012] [0013] 한편, 국내기술개발동향으로부분도장용집진장치는국내에서는자동차등부분도장시설에적용으로중성능필터를활용한부분도장시설에서배출되는페인트입자또는입자상물질포집을위해이동형부분도장용집진장치를제작하여현장에적용하고있다. 이러한부분도장용집진장치는 1회용중성능필터를공기유입부분에설치하여유입되는페인트입자또는입자상물질을제거하는장치이다. 하지만중성능필터의먼지부하가한계가있어시설내부의공기질을청정하게유지하기위해서는빈번한필터교체가필요하다는단점이있다. 또한점착성미세분진집진용유동층집진장치기술이있는데이기술은대기중에고체나액체의미립자로분포하고있는미세분진등의점착성성분이함유된분진을입자유동층장치에서제거하는기술로, 구성은입자유동층장치전단에싸이클론과후단에최종집진장치로구성된다. 하지만그설비구성이복잡하여소형도장시설에는적용되기가불가능하며, 또한설비의압력손실이높아흡인팬의부하가커운전유지비소요가많으며, 설비비가고가로소요되어소형부분도장시설에적용이불가능하며, 설비설치면적이넓게소요되어대부분의협소한도장시설에는적용이불가능하는단점이있었다. 또한촉매산화기술 (catalytic thermal oxidation, 시흥환경기술개발센터, 2004) 촉매를사용하여산화온도를 400 까지낮출수있어에너지사용량이적고또한고농도 VOC 제어에적합하여최대 90% 이상의제어효율을나타내는기술이있다. 하지만이기술은유입가스의농도변화가크거나촉매독을유발하는가스를사용하게되면촉매에문제가생길수있는단점을가지고있다. [0014] [0015] [0016] 한편, 국외기술개발동향으로점착성페인트입자제거기술은켈러사의자동차페인트부스용건식분리장치가있으며, 자동차페인트부스용건식분리장치는자동차에도장되지않은페인트입자를부스의하부로흡인하여외부에설치된필터요소에서포집제거하는기술이며, 필터요소는주기적으로포집된페인트입자를주기적으로제거하여연속으로사용하고있다. 미국켈러사의자동차페인트부스용건식분리장치에적용되고있는필터요소는표면이매끈한종이형요소를사용하였으며, 점착성페인트입자의필터표면에부착되지않고잘털어지도록고밀도필터표면을적용하였다. 독일아이젠만사의자동차페인트부스용습식분리장치는페인트부스하부에설치하였으며, 자동차에도장되지않은페인트입자를부스의하부로흡인하여하부에설치된수평형벤츄리스크러버에서포집제거하는기술이다. 독일아이젠만사의점착성페인트입자습식분리기술은대용량의페인트부스에적용이경제적이나, 폐수처리장치와페인트슬러지제거장치가별도필요하여운전유지비가건식분리기술에비해많이소요되는단점이있다. 독일듀어사의자동차페인트부스용건식분리장치는페인트부스하부에설치하여자동차에도장되지않은페인트입자와외부에서유입된공기를하부로흡인시켜건식분리장치로유입되는구조이며, 이장치의특징은점착성페인트입자가백필터표면에부착하지않고효율적으로포집하기위해장치의하부에서석회석을공급하여유입된페인트입자와충분히혼합, 응집하도록하부에서혼합기와같은패들을회전시키고있다. 혼합응집된 - 5 -
입자상물질은상부로상승하여백필터에서포집되며, 백필터의연속사용을위해일정압력손실이도달하면압축공기를분사하여입자상물질층을주기적으로털어내고있음. 백필터표면에석회석입자와페인트입자혼합응집되어포집된상태를나타낸다. 혼합응집된입자상물질의크기약 30μm정도로나타났고, 페인트입자 ( 분홍색 ) 와석회석입자 ( 백색 ) 가서로혼합된상태를볼수있다. 다만장치하부에설치된석회석분산용회전패들의구동부분의잦은고장이있고, 회전패들표면에점착성페인트와석회석입자의부착으로혼합능력, 패들의회전으로인해백필터에서털어진입자상물질의재비산으로백필터의부하가증가로압력손실상승속도증가, 압력손실상승속도증가로잦은탈진조작으로인해백필터수명저하등과같은단점이있다. 선행기술문헌 [0017] 특허문헌 ( 특허문헌 0001) 한국등록특허공보등록번호 10-0723871(2007. 05. 25.) ( 특허문헌 0002) 한국등록특허공보등록번호 10-06303810(2006. 07. 14.) ( 특허문헌 0003) 한국공개특허공보공개번호 10-2004-0096824(2004. 11. 17) ( 특허문헌 0004) 한국등록실용신안공보등록번호 20-0255633(2001. 11. 15.) 발명의내용 [0018] [0019] [0020] 해결하려는과제상기와같은문제점을해결하기위한본발명의목적은도장부스에서배출된페인트점착성입자상오염물질및가스상오염물질과응집제를혼합하여점착성을제거한입자상오염물질과가스상오염물질을필터및활성탄이제거토록한건식제거장치를제공하는데있다. 본발명의다른목적은입자상오염물질을제거하는필터의수명을늘리기위해입자상물질이부착되어압력손실이증가하면압축공기를토출시켜재생할수있는건식제거장치를제공하는데있다. 본발명의다른목적은활성탄챔버내에설치된활성탄모듈의설치구조를최적화하여가스상물질의제거효율을높인건식제거장치를제공하는데있다. [0021] [0022] 과제의해결수단상기한바와같은목적을달성하고종래의결점을제거하기위한과제를수행하는본발명은페인트도장부스에서배출된입자상및가스상오염물질과흡수제피더를통해공급받은응집제를혼합하여입자상오염물질의점착성을제거하는믹싱챔버와 ; 믹싱챔버에서배출된점착성이제거된입자상오염물질을제거하는필터와, 휘발성유기화합물을포함하는가스상오염물질을흡착하여제거하는활성탄모듈과, 상기필터에부착된입자상오염물질을탈진하는탈진부를구비하여정화된공기를외부로배출하는일체형혼성오염물질제거장치 ; 를포함하여구성된것을특징으로하는도장부스에서배출된페인트입자상및가스상오염물질용건식제거장치를제공함으로써달성된다. [0023] 바람직한실시예로, 상기흡수제피더는흡수제저장호퍼에저장된응집제를압축공기와함께공급받아끝단에 형성된노즐을통해분출토록구성할수있다. [0024] 바람직한실시예로, 상기응집제는다공성응집제인 Ca(OH) 2 을사용할수있다. - 6 -
[0025] 바람직한실시예로, 상기일체형혼성오염물질제거장치는전단부를구성하는제 1 챔버에설치되어입자상오 염물질을제거하는필터와 ; 제 1 챔버의후단과연통된제 2 챔버에설치되어필터를탈진하는탈진부와 ; 제 2 챔버의후단과연통된제 3 챔버에설치되어가스상오염물질을흡착제거하는활성탄모듈 ; 로구성할수있다. [0026] 바람직한실시예로, 상기필터는카트리지식평판형주름필터또는원통형주름백필터를사용할수있다.. [0027] 바람직한실시예로, 상기필터는복수개가수평방향으로배열설치되어수평방향으로유입되는입자상오염물질 을제거토록구성할수있다. [0028] 바람직한실시예로, 상기탈진부는입자상물질이부착된필터의반대면쪽으로압축공기를분사시켜제 1 챔버 의하부먼지컨테이너로포집시키는에어헤더와 ; 에어헤더에압축공기공급을제어하는솔레노이브밸브 ; 로구 성할수있다. [0029] 바람직한실시예로, 상기활성탄모듈은지그재그형태로형성된케이스내부에활성탄을장입하여케이스에형 성된다공을통해유입된가스상오염물질을흡착토록구성할수있다. [0030] 바람직한실시예로, 상기활성탄모듈은복수개를수평방향으로다단결합구성할수있다 [0031] 바람직한실시예로, 상기활성탄모듈에장입된활성탄은입상과조립상을섞어서사용한혼합활성탄일수 있다. [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 발명의효과상기와같은본발명에따른건식제거장치는자동차를포함한여러산업현장의도장부스에서에어스프레이를이용하여페인트도장시발생하는점착성페인트입자상물질을포함한입자상물질과가스상물질을 95% 이상신뢰성있게다단으로일괄건식처리할수있다는장점과, 또한점착성페인트입자및입자상물질제거용필터카트리지수명을 1.5 ~ 2년사용할수있으며, 전체시스템의관리주기가 6개월정도여서안정적으로지속적으로점착성페인트입자상물질을포함한입자상물질과가스상물질을제거할수있다는장점과, 또한점착성입자상물질을포함한입자상물질과휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds, VOCs) 등가스상오염물질을혼성제거하는건식제거장치를제공함으로써도장부스주변의미세입자물질및 VOCs 등악취물질의배출을신뢰성있게억제하여페인트도장부스주변에정화된공기가배출됨으로써청정대기질을유지할수있다는장점과, 또한건식제거장치의운전에소요되는응집제의재활용, 필터카트리지의주기적인청소및활성탄의재생을통해배출폐기물을최소화할수있다는장점과, 또한환경적측면으로도장미세입자및 VOC의결합의고효율제어효과에따른민원이감소한다는장점과, 또한종래플라즈마설비의초기비용대비 1/3 ~ 1/5 정도의비용으로페인트점착성입자상물질을포함한입자상물질과가스상물질을제거설비를제공할수있다는장점을가진유용한발명으로산업상그이용이크게기대되는발명인것이다. 도면의간단한설명 - 7 -
[0038] 도 1 은본발명의한실시예에따른건식제거장치의전체구성을개략적으로보인예시도이고, 도 2는본발명의한실시예에따른입자상오염물질과가스상오염물질을제거하는일체형건식제거장치를보인구성도이고, 도 3은본발명의한실시예에따른활성탄모듈의결합형태를보인예시도이고, 도 4는본발명의한실시예에따른단위활성탄모듈의형태를보인예시도이고, 도 5는본발명의한실시예에따른단위활성탄모듈에활성탄이장입된모습을보인예시도이고, 도 6은본발명의한실시예에따른다공성응집제가점착성페인트입자상물질로부터점착성물질을제거한것을보인사진이고, 도 7은본발명의한실시예에의한다공성응집제의공급유량변화에따른부분집진효율을보인그래프이고, 도 8은본발명의한실시예에의한다공성응집제의공급유량변화에따른총괄집진효율을보인그래프이고, 도 9는본발명의한실시예에의한활성탄의흡착효율을보인보인그래프이다. [0039] 발명을실시하기위한구체적인내용이하본발명의실시예인구성과그작용을첨부도면에연계시켜상세히설명하면다음과같다. 또한본발명을설명함에있어서, 관련된공지기능혹은구성에대한구체적인설명이본발명의요지를불필요하게흐릴수있다고판단되는경우그상세한설명은생략한다. [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] 도 1은본발명의한실시예에따른건식제거장치의전체구성을개략적으로보인예시도이고, 도 2는본발명의한실시예에따른입자상오염물질과가스상오염물질을제거하는일체형건식제거장치를보인구성도이고, 도 3은본발명의한실시예에따른활성탄모듈의결합형태를보인예시도이고, 도 4는본발명의한실시예에따른단위활성탄모듈의형태를보인예시도이고, 도 5는본발명의한실시예에따른단위활성탄모듈에활성탄이장입된모습을보인예시도이다. 도시된바와같이본발명의구성은자동차공장등의도장부스 (1) 에서도장대상체 (T) 에스프레이건 (2) 을이용하여도장시대기오염물질인점착성입자상물질과분진을포함한입자상오염물질과휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds, VOCs) 을함유한가스상오염물질이도장부스 (1) 에서배출덕트 (3) 를통해배출되면먼저점착성입자상물질은다공성응집제를이용하여점착성을제거한후필터에서제거하고, 가스상물질은활성탄모듈에서흡착하여제거하는장치로구성된다. 이와같이구성된본발명의건식제거장치는종래점착성입자상물질이필터에부착되어압력감소로인한필터능력저하문제를해결하여청정한공기로정화되어배출팬을통해청정공기가대기로배출되게된다. 또한이하에서는설명의편의상자동차공장의도장부스 (1) 만을한정하여예로들었지만본발명은자동차분야에만한정되는것은아니고스프레이를이용하여페인트를대상체에도장하는도장부스 (1) 에서발생하는점착성입자상을포함하는입자상오염물질과가스상오염물질을제거하는기술분야에는모두적용될수있다. 도시된한실시예처럼자동차의외장도색을위해미도시된페인트저장소에서공급되는페인트를에어컴프레셔 (4) 에서공급되는압축공기와함께스프레이건 (2) 을통해밀폐상태의도장부스 (1) 내에서도장작업이이루어지면페인트의점착성입자상오염물질및기타이물질로이루어진입자상오염물질과페인트성분중휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds) 과같은가스상오염물질이도장부스 (1) 의상부배출덕트 (3) 를통해배출되게된다. 참고로상기도장부스 (1) 에는압축공기뿐만아니라적어도하나이상의헤파필터 (5) 가설치되어외부의신선공기가유입되도록구성된다. 배출된오염물질중점착성입자상오염물질은믹싱챔버 (8) 에공급되고, 동시에점착성입자상오염물질을제거하기위해흡수제저장호퍼 (6) 에저장된다공성응집제가흡수제피더 (7) 를이용하여믹싱챔버 (8) 에공급하게된다. 다공성응집제가믹싱챔버에공급되면도장부스 (1) 를통해공급되는입자상오염물질과가스상오염물질중페인트점착성입자상물질이반응하여점착성이제거되게된다. 상기흡수제피더 (7) 는바람직하게는끝단에노즐 (9) 이형성되어상부쪽으로분사되게구성하여믹싱챔버의상부에서하부로낙하하는점착성입자상오염물질과골로루혼합되면서점착성을제거하도록구성한다. - 8 -
[0046] 상기처럼노즐 (9) 을상부로향하게하면긴접촉시간을가질수있는데그이유는믹싱챔버에공급되는다공성응집제의분사방향이상부쪽으로분사되기때문에낙하하는점착성페인트입자상물질이상부쪽으로분사되는응집제를만나게되면낙하흐름에변화가생겨직접하부로낙하하는흐름보다상대적으로긴흐름을가지게되어결과적으로긴접촉시간을가지게된다. [0047] [0048] 상기흡수제피더 (7) 는공급되는압축공기의압력에따라일정한양의다공성응집제를믹싱챔버에공급하게된다. 흡수제피더 (7) 가공급하는다공성응집제는도장부스 (1) 에공급되는압축공기처럼에어컴프레셔 (4) 를통해압축공기를제공받아배출되도록구성함으로써고압의분사력을가지면서분무화되어골고루입자상물질과접촉하여응집반응이일어나게된다. 상기응집제는여러가지가사용될수있지만 Ca(OH) 2 를사용하는것이바람직하다. 응집제는비다공성응집제와 Ca(OH) 2 와같은다공성응집제가있는데점착성페인트입자와다공성응집제를반응시키면응집제에빈공간이 많아비표면적이넓고총세공용적이커서일반응집제보다효율이좋기때문에본발명에서는응집제거효율을 높이기위해다공성 Ca(OH) 2 를사용하였다. [0049] [0050] 이처럼믹싱챔버 (8) 에공급된점착성페인트입자상물질은믹싱챔버를통해다공성응집제와긴접촉시간을유지하여응집된입자상물질은점착성이상실됨으로써후단의필터표면에입자상물질이달라붙어도점착성이상실된상태로부착되게된다. 점착성이제거된페인트입자상물질과점착성물질을다공구조에저장한다공성응집제는필터카트리지표면에부착되어필터링되게되는데, 점차쌓인양이많아져필터카트리지의압력감소가일어나게되면에어헤더를통해고압의공기를공급시자연스럽게하부로낙하하여필터의압력감소문제가해결되어다시필터의역할을할수있게재생된다. 믹싱챔버를통과한점착성이제거된입자상오염물질과가스상오염물질은믹싱챔버의하부를통해일체형혼성오염물질제거장치 (10) 로공급되게된다. [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] 일체형혼성오염물질제거장치 (10) 는입자상물질과휘발성유기화물과같은가스상오염물질을일괄처리하는장치로전단부를구성하는제 1 챔버 (11) 에설치된필터 (12) 를통해서는입자상물질을제거하고제 1 챔버의후단에연통되어설치된제 2 챔버 (13) 에는필터를압축공기로탈진하는탈진부 (14) 가설치되고, 제 2 챔버의후단에연통되어설치된제 3 챔버 (15) 에는휘발성유기화물과같은가스상오염물질을흡착제거하는활성탄모듈 (16) 이설치되어다단으로입자상오염물질과가스상오염물질을제거하게된다. 일체형혼성오염물질제거장치를거치면도장부스 (1) 에서배출된입자상오염물질과가스상오염물질이거의제거되어청정공기로정화되게된다. 상기제 1 챔버 (11) 에설치된필터 (12) 는전방면을통해수평하게공급되는입자상오염물질의흐름이필터 (12) 쪽으로유입되게구성한다. 만약입자상오염물질의흐름이수직한방향으로공급되면이에따라설치방향을변경하여설치한다. 상기필터 (12) 는카트리지식으로구성되어교체시용이하게교체가이루어지도록구성하는것이바람직하다. 본발명에사용되는필터는평판형주름필터를사용하거나원통형주름백필터로구성할수있다. 바람직하게는원통형주름백필터를사용하는것이표면에부착된입자상오염물질의탈질에효과적이다. 이는원통형주름백필터가압축공기를내부공간에저장하여팽창되면서골고루탈질하기좋은구조이기때문이다. 평판형주름필터또는원통형주름백필터는복수개로배열하는것이바람직하다. 이왁같이복수개로구성하면하나의필터가입자상물질이달라붙어막히게되면덜막힌필터쪽으로공기의흐름을따라입자상오염물질이흘러가게됨으로써바람직하다. 배열방식은최소한상하좌우로배열하는것이좋고그보다개수가많으면더바람직하다. 또한배열설치된평판형주름필터는일정영역을커버하는평판형주름필터를하나로구성하지않고적어도 2 개이상의평판형주름필터를다단설치하면더욱좋은필터링효과를가질수있다. 이경우전후로이웃하는평판형주름필터간에는공간부를가지게설치하는것이좋다. 너무촘촘하게설치하면부하가커져원활한입자상오염물질제거에오히려방해받을수있기때문이다. 따라서이를감안하여설치하면된다. 대략 2 ~ 4개 - 9 -
이내로설치하는것이바람직하다. 본발명에서는상기한평판형주름필터의개수만을특정하지는않고, 최소 상하좌우로배치될수있도록상부에 2 개하부에 2 개정도가배치되면충분하다. [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] 상기탈진부 (14) 는평판형주름필터또는원통형주름백필터에과도한입자상오염물질및점착성물질을다공구조내에저장한다공성응집제가달라붙어압력손실이커지게되면이를제거하여원활한필터링이이루어지도록하기위한장치로필터 (12) 의표면에형성된먼지층을털어내기위해서필터에고압의압축공기를순간적으로분사하여충격기류를형성시키는충격기류의충격과팽창된충격기류가제 1 챔버의하부에설치된먼지컨테이너로하강하면서필터의표면에형성된먼지층을제거하는장치이다. 상기제 1 챔버하부에장치된호퍼형태의먼지컨테이너 (17) 는회전밸브 (18) 의개폐에따라입자상오염물질을포집또는배출하게된다. 또한압축공기는전술한도장부스의에어건에공급되는압축공기및흡수제피더에공급되는압축공기와같이에어컴프레셔 (4) 에서공급된다. 구체적으로상기탈진부 (14) 는에어컴프레셔 (4) 에서공급된압축공기를입자상오염물질이표면에부착된필터의반대쪽에서분사하여입자상오염물질을탈진하는에어헤더 (19) 와에어헤더에압축공기공급을제어하는솔레노이브밸브 (20) 로구성된다. 솔레노이드밸브 (20) 는전자석에의해개폐를행하여탈진용압축공기분사를제어하게된다. 솔레노이드밸브는이와회로연결된컨트롤박스 (21) 에의해그작동이제어된다. 컨트롤박스 (21) 는페인트부스공간에서배출하는공기의흡인유량 (Nm 3 /min), 필터의탈진, 인버터를제어하여배출팬의회전속도를조정하게된다. 상기도장부스 (1) 의에어건, 믹싱챔버의흡수제피더및탈진부의에어헤더에공급되는압축공기는에어컴프레셔 (4) 에서공기를압축하여에어탱크 (41) 로보내저장하고, 필요시프리필터 (42) 를거쳐서청정공기를에어드라이어 (43) 로보내공기에있는수분을제거한뒤파이널필터 (44) 를통해다시한번필터링후청정공기를사용처로보내도록구성된다. [0065] [0066] [0067] [0068] [0069] 상기활성탄모듈 (16) 은제 2 챔버 (13) 를지나공급되는데이때입자상물질은모두제거되고가스상오염물질만공급되어활성탄모듈이흡착하여제거한다음청정공기를배출팬을통해대기로배출되게된다. 활성탄모듈 (16) 은표면에복수개의구멍 (161) 이형성된케이스 (162) 내부에활성탄 (163) 을장입시킨것으로성능이저하된활성탄은하부밸브 (164) 를개방후배출하고새로운활성탄을상부를통해장입할수있는구조로구성된다. 또한활성탄모듈 (16) 의설치형태는일반적인평판형직사각기둥형태의케이스내부에활성탄을장입한활성탄모듈로구성후이를복수개배열하여구성할수있고, 바람직하게는측단면기준으로도 3 내지 5에도시된것처럼지그재그형태의케이스내부에활성탄을장입한모듈형태를사용하는것이바람직하다. 이와같은형태로구성하면가스상물질과의접촉면적과시간이많아져보다효과적으로흡착시켜제거할수있게된다. 상기지그재그형태의활성탄모듈은복수개로배열되어첫번째활성탄모듈을통과한가스상오염물질은마지막활성탄모듈을통과할때쯤이면모두제거되어청정한공기만남게된다. 청정공기는인버터 (22) 로회전속도가제어되는배출팬 (23) 을통해외부로배출되게된다. [0070] 미설명된부호 24 는컨트롤박스의제어상황정보를변환하는아날로그 / 디지털컨버터이고, 25 는아날로그 / 디지 털컨버터의정보를모니터링하거나제어명령을보내도록하는 PC(25) 이다. [0071] [0072] 도 6은본발명의한실시예에따른다공성응집제가점착성페인트입자상물질로부터점착성물질을제거한것을보인사진으로오른쪽하부의입자색깔을보면적색계열색깔로보이는데이는다공성응집제의다공구조내에실험시사용된적색계열페인트의점착성입자가다공구조내에들어갔음을보여준다. 즉, 믹싱챔버에상부쪽으로분사된다공성응집제는믹싱챔버의상부에서하부방향으로공급되는점착성페인트 - 10 -
입자상물질중의점착성물질을다공구조내로응집시켜점착성이제거된페인트입자상물질을혼성오염물질 제거장치의필터에공급하게된다. [0073] [0074] 상기믹싱챔버를통과하면서다공성응집제와긴접촉시간을유지하여응집된페인트입자상물질은비점착성상태로필터로공급되어필터표면에부착되었다가필터재생을위해탈진시비점착성인관계로필터로부터털려하부로제거되게되고, 믹싱챔버에서점착성페인트입자상물질로부터점착성물질을응집시켜다공구조에저장한다공성응집제도필터표면에부착되었다가필터재생을위해탈진시점착성이적어필터로부터털려하부로낙하하게된다. [0075] [0076] 도 7은본발명의한실시예에의한다공성응집제의공급유량변화에따른부분집진효율을보인그래프이고, 도 8은본발명의한실시예에의한다공성응집제의공급유량변화에따른총괄집진효율을보인그래프이다. 도시된바와같이다공성응집제를사용하게되면유량변화에도미차가있을뿐모두효율이좋았다. 구체적으로도 7은본발명의실험결과로, 다공성응집제를 10g/min, 20g/min 공급하여비교한먼지입자입경별에따른포집되는비율인부분집진효율그래프이다. 도시된바와같이다공성응집제를 10g/min, 20g/min 공급함으로써높은입자상오염물질 ( 점착성페인트입자, 분진 ) 제거특성을보여주게되며, 실험장치의유량 20 Nm 3 /min 조건에서입자상물질크기에따른제거효율을나타낸다. 다공성응집제분사량이 10g/min, 20g/min 인 두조건에서입자상물질의크기와상관없이모두 99.9% 이상의제거효율이나왔다. [0077] η f (%) = 100(%) 여기서, η f 는부분집진효율을나타내며, C N,raw 는먼지입자의입경별입구 개수농도를나타내며, C N,clean 은먼지입자의입경별출구개수농도를나타낸다. [0078] 도 8 은다공성응집제를 10g/min, 20g/min 공급하여비교한먼지입자입경별에따른포집되는비율인총괄집진 효율그래프로, 다공성읍집제를 10g/min, 20g/min 공급함으로써높은입자상오염물질 ( 점착성페인트입자, 분 진 ) 제거특성을보여주게되며, 실험장치의유량 20 Nm 3 /min 조건에서다공성응집제분사량변화에따른총괄 입자상물질제거효율을나타낸. 다공성응집제의분사량이 10g/min, 20g/min 인조건에서총괄입자상물질제거효 율은각각 99.980%, 99.981% 로유지되었다. [0079] η t (%) = 100(%) 여기서, η t 는총괄집진효율, V j 는먼지입자의입경별부피, C N,raw 는먼지입자의입경별입구개수농도, C N,clean 는먼지입자의입경별출구개수농도를나타낸다. [0080] [0081] [0082] 도 9는본발명의한실시예에의한활성탄의흡착효율을보인보인그래프로, 본발명에서사용하는활성탄은입상활성탄과조립상활성탄으로이루어진혼합활성탄을사용할수있는데이와같이크기가서로다른활성탄을혼합사용시보다효율적으로가스상물질 ( 휘발성유기화합물 ) 을흡착하게된다. 그이유는입상활성탄의구조와조립활성탄의구조는서로다르며이두가지를섞을경우간격이촘촘해져서빈틈이없게되어가스상물질 ( 휘발성유기화합물 ) 의흡착효율을극대화시킬수있게된다. 도시된바와같이가스상물질즉, 휘발성유기화합물 (VOCs) 의흡착분석에는 GC/MSD(Agilent 5975, USA) 와 Thermal desorption device(unity TD Markes, USA) 를사용하였다. GC에사용된컬럼은 DB-624(60m(L) 320μ m(id) 1.8μm) 로서 VOCs 전용컬럼을사용하여, 혼합활성탄의효율을알아보았다. 실험결과를보여주는그래프는페인트부스와활성탄모듈의처리후과정을 825초동안측정하는과정에서측정시간동안 15초간격으로측정결과를저장하여평균측정결과를나타낸결과값인데, 총 6회의측정실험결과유입되는 VOCs 농도의변화가 200 ~ 700ppm으로큰폭으로변화하였으나전체제거효율은 95% 를기준으로변화하였다. [0083] 본발명은상술한특정의바람직한실시예에한정되지아니하며, 청구범위에서청구하는본발명의요지를벗 어남이없이당해발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자라면누구든지다양한변형실시가가능한 - 11 -
것은물론이고, 그와같은변경은청구범위기재의범위내에있게된다. [0084] 부호의설명 (1) : 도장부스 (2) : 스프레이건 (3) : 배출덕트 (4) : 에어컴프레셔 (5) : 헤파필터 (6) : 흡수제저장호퍼 (7) : 흡수제피더 (8) : 믹싱챔버 (9) : 노즐 (10) : 일체형혼성오염물질제거장치 (11) : 제 1 챔버 (12) : 필터 (13) : 제 2 챔버 (14) : 탈진부 (15) : 제 3 챔버 (16) : 활성탄모듈 (17) : 먼지컨테이너 (18) : 회전밸브 (19) : 에어헤더 (20) : 솔레노이브밸브 (21) : 컨트롤박스 (22) : 인버터 (23) : 배출팬 (24) : 아날로그 / 디지털컨버터 (25) : PC (41) : 에어탱크 (42) : 프리필터 (43) : 에어드라이어 (44) : 파이널필터 (161) : 구멍 (162) : 케이스 (163) : 활성탄 (164) : 하부밸브 - 12 -
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