KR100260122B1 - 촉매열화검지기능이부착된탈취·살균장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 촉매열화검지기능 부착 탈취·살균장치는, 공기를 내부에 흡입하는 공기공급부와, 흡입된 공기를 향하여 오존을 방출하는 오존발생부와, 오존발생부의 하류에 배치된 오존의 탈취·살균작용 및 분해를 촉진시키는 촉매와, 촉매의 하류에 배치된 잔존 오존농도를 검지하는 오존 센서와, 잔존 오존농도가 소정농도 이상으로 되면 오존발생부의 오존방출을 소정시간 정지시키는 싸이클을 반복하고, 연속한 싸이클사이의 상기 잔존오존농도가 소정농도이상이라고 검지된 시점의 간격이 소정의 간격보다도 짧아지는 상태가, 소정의 빈도로 인정된 경우에, 촉매가 열화한다고 판정하여, 오존의 방출을 정지하는 수단을 구비한다.

Description

촉매열화검지기능이 부착된 탈취·살균장치

오존은, 강력한 산화작용을 나타내는 점에서, 근래, 탈취, 살균등의 목적으로, 물처리, 의료, 식품공업등 많은 분야에서 이용되고 있다. 최근에는, 오존은, 거주공간의 각종 악취대책으로서도 주목받고 있으며, 오존을 이용한 수많은 기기가 개발되고 있다.

이와 같이 오존은, 유용한 작용을 나타낸다. 그렇지만, 오존자체도 특유의 악취를 갖는다. 따라서, 오존을 기기에 쓰는 경우에는, 기기외부로 오존이 배출되는 것을 막을 필요가 있다. 그렇게 하기 위해서는, 처리에 이용한 후에 잔존하는 오존도를 열분해하거나, 혹은 촉매에 의해 분해하는 방법이 이용되고 있다. 이중, 특히 촉매를 쓰는 방법이, 비교적 간편하다는 점에서 일반적이다. 그렇지만, 촉매를 이용하여 오존을 분해하는 방법에 있어서는, 장시간의 사용 혹은 환경조건의 변동 등에 의해, 촉매의 활성이 저마로 저하하여, 과잉농도의 오존이 기기의 외부에 배출되는 것이 우려되고 있었다.

[발명의 개시]

본 발명은, 촉매가 열화하더라도 잔존 오존이 기기외부로 배출되는 것을 막을 수 있는 신뢰성이 높은 탈취·살균장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 오존발생부와, 오존의 탈취·살균작용을 촉진시키며 또한 오존을 분해하는 기능을 갖는 촉매와, 오존 센서와, 공기공급부를 구비한 오존탈취·살균장치에, 촉매에 의한 처리후에 잔존하는 오존농도가 소정농도 이상으로 달하면, 오존의 방출을 일시정지시키고, 소정시간경과후에 오존의 방출을 재개하는 싸이클을 반복하며, 이 잔존 오존농도가 소정농도에 달한 시점의 간격이, 미리 설정한 시간보다 짧아지는 경향이 소정의 빈도로 인정된 경우에, 촉매가 열화한 것으로 판정하는 기능을 부여한다.

본 발명의 촉매열화검지기능이 부착된 탈취·살균장치는, 공기를 내부로 흡입하는 공기공급부와, 흡입된 공기에 오존을 방출하는 오존발생부와, 오존발생부의 하류에 배치된 오존의 탈취·살균작용 및 분해를 촉진시키는 촉매와, 촉매의 하류에 배치된 잔존 오존농도를 검지하는 오존 센서를 구비하며, 오존 센서에 의해 잔존 오존농도가 소정농도 이상이라고 검지되면, 오존발생부의 오존방출을 소정시간 정지시키는 싸이클을 되풀이하고, 연속한 싸이클간의 잔존 오존농도가 소정농도 이상이라고 검지된 시점의 간격이 소정의 간격보다도 짧아지는 상태가, 소정의 빈도로 인정된 경우에, 촉매가 열화하였다고 판정하고, 오존의 방출을 정지하는 수단을 구비한 것이다.

또한, 촉매가 열화하였다고 판정했을 때에, 오존의 방출을 정지함과 동시에, 촉매가 열화한 것을 알리는 알람수단을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 정확하게 사용자에 표시, 경고음등으로, 촉매교환의 필요를 알릴 수 있다.

본 발명은, 오존을 사용한 탈취·살균장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예의 탈취·살균장치의 구성을 나타내는 단면약도이다.

도 2는, 동장치의 촉매열화판정 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 3은, 동장치의 신호처리부의 구성을 나타내는 플로 챠트이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시예에 관해서, 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

본 실시예의 촉매열화검지기능이 부착된 탈취·살균장치의 기본구성을 도 1에 나타낸다.

장치외부의 공기는, 팬(3)에 의해 공기흡입구(6)로부터 장치내에 흡입된다. 여기서, 공기흡입구(6)에 배치된 필터(7)에 의해, 유입하는 공기중에 포함되는 먼지, 쓰레기등이 제거된다. 이어서, 이 공기를 향해 오존발생기(1)에서 생성된 소정량의 오존이 방출된다. 공기와 오존은 확산판(8)에 의해 거의 균일하게 혼합된다. 그리고, 오존과의 혼합으로써, 공기중의 악취성분이나 세균등의 오염물질이 분해제거된다. 또한 이 오존과 혼합된 공기가 촉매(2)와 접촉함으로써, 오존의 오염물질에 대한 분해제거작용이 촉진됨과 동시에, 잔존하는 오존의 분해가 촉진된다.

이와 같이하여, 장치내에 흡입된 공기는, 탈취·살균처리를 실시하여 정화된 후, 팬(3)에 의해 정화공기배출구(9)로부터 장치외부에 방출된다.

정화공기배출구(9)의 상류에는, 정화처리후의 공기의 잔존 오존농도를 검지하는 오존 센서(4)가 배치되어 있다. 오존 센서(4)는, 검지한 잔존 오존농도에 해당하는 신호를, 신호처리부(5)로 출력한다.

신호처리부(5)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 메모리부(51), 연산부(52) 및 도어부(53)를 구비하고 있다.

메모리부(51)에는, 잔존 오존의 허용상한농도, 촉매(2)가 정상으로 기능하고 있는 경우에 촉매(2)의 하류의 공기가 오존을 포함하지 않은 상태로부터 오존농도가 허용상한농도에 달할 때까지 요하는 시간 (이하, "기준검지간격"이라 한다), 및 촉매가 열화하였다고 판정하기위한 기준검지회수가 기억되어 있다.

연산부(52)는, 오존 센서(4)의 출력신호에 근거하는 잔존 오존농도를 허용 상한농도와 비교하여, 허용상한농도 미만인가 아닌가를 판정한다. 여기서, 연산부(52)는, 잔존 오존농도가 허용상한농도 이상이라고 판정하면, 오존발생기(1)에 의한 오존의 방출을 소정시간, 일시정지시키는 신호를 제어부(53)로 출력한다. 이에 따라, 잔존 오존농도는 일단 저하한다. 그렇지만, 오존발생기(1)에 의한 오존의 방출이 재개되면, 다시 잔존 오존농도는 상승하여, 허용상한농도를 넘는다. 그래서, 연산부(52)는, 잔존 오존농도가 허용상한농도 이상이라고 판정되고, 다시, 잔존 오존농도가 허용상한농도 이상이라고 판정되기까지의 시간(이하, "검지간격"이라 한다)을 측정한다. 연산부(52)는, 검지간격이 기준검지간격 이하가 되면, 그 회수를 카운트 하여, 미리 설정된 기준검지회수와 비교한다. 여기서, 연산부(52)는, 그 회수가 기준검지회수에 달하면, 촉매(2)가 열화하였다고 판정하고, 제어부(53)에 오존발생기(1)의 오존의 방출을 정지시키는 신호를 출력한다.

제어부(53)는, 연산부(52)로부터의 신호에 의해, 오존발생기(1)를 제어함과 동시에, 표시, 경고등의 신호를 제어한다.

검지간격이 기준검지간격보다도 길면, 촉매(2)의 활성은 정상이라고 판단되어, 같은 싸이클이 반복된다. 이에 따라, 공기에의 탈취·살균처리는 속행된다. 그러나, 검지간격이 기준검지간격보다다도 줄어들고, 또한 같은 경향이 소정회수 인정된 경우에는, 촉매(2)는 열화한 것으로 판정되어, 오존 발생기(1)에 의한 방출이 정지된다. 여기에서, 기준검지간격은, 오존 발생기(1)의 오존 방출량이나 방출을 일시 정지하는 시간등을 고려하여 설정되었다. 또한 도시하지 않았지만 표시나 경고음으로 촉매의 열화를 알 수 있게 한다.

실시예 1

본 실시예로서는, 상기와 같은 촉매열화검지기능 부착 탈취·살균장치를 사용하여 이하의 검토를 실행하였다.

오존발생기(1)는, 알루미나기판상에 형성된 유도전극 및 방전전극으로 이루어진 연면(沿面)방전식 오존발생전극을 구비하며, 소위 무성방전에 의해 오존을 발생시킨다.

오존 센서(4)에는, In203와 SnO2를, Sn/(In+Sn)=3/100의 몰비로 포함하는 복합산화물을 주성분으로 하는 얇은 막감응체를 썼다. 촉매(2)는, 부피가 약 100cm³의 허니콤형상으로, Mn을 주성분으로 하는 금속산화물로 이루어진다.

설정조건으로서, 잔존 오존의 허용상한농도를 0.05ppm으로 하여, 연속하는 2회의 기준검지간격을 3분, 오존의 일시정지시간을 30초로 하였다. 또한, 5회 연속하여 검지간격이 상기 기준검지간격보다 줄어든 경우에, 촉매(2)가 열화한 것으로 판정하도록 하였다.

도 3에 나타낸 플로우차트를 사용하여, 본 실시예의 탈취·살균장치의 촉매열화판정기능에 관해서 설명한다.

장치를 작동시키면, 팬(3)이 흡인을 시작하고, 오존발생기(1)도 오존의 방출을 시작한다. 오존 센서(4)는, 장치의 작동중에는 계속하여 오존의 검지를 실행한다. 스텝(101)에 있어서, 촉매(2)의 활성이 저하하고 잔존 오존농도가 허용상한농도(0.05ppm)에 달하였다고 판정하면, 신호처리부(5)는, 개시점이 되는 시점(T₀)를 계시한다. 그것과 동시에, 신호처리부(5)는, 오존발생기(1)에 오존방출을 일시 정지시키는 신호를 출력한다. 이에 따라, 일단 잔존 오존농도는 저하한다. 오존방출정지로부터 소정시간 t_p(30초) 경과하면 오존의 방출은 개개된다.

이어서, 스텝(102)에서, 다시 잔존 오존농도가 허용상한농도 이상으로 되면, 시점(T₁)이 계시되고, 검지간격(T₁-T₀)이 산출된다. 또한, 이것과 동시에 오존의 방출이 정지된다. 그 후, tp 경과후에 오존방출이 재개되어, 잔존 오존농도가 허용상한농도에 도달하고, 똑같이 검지간격 (Tn-Tn-₁: n은 싸이클수)을 산출하는 같은 싸이클을 되풀이한다. 여기서, 스텝(103)에서, 연속하여 검지간격이 기준검지간격(3분)보다도 짧다고 판단된 회수가 카운트된다.

이 카운트수가 5회에 달하기 전에, 검지간격이 기준검지간격 이상이라고 판정하면, 일단 카운트수는 취소되고, 다시, t_p경과후에 오존방출을 재개시켜, 검지 간격을 산출하는 싸이클을 되풀이한다.

스텝(104)에 있어서, 카운트수가 5회에 달하면, 즉 검지간격이 5회 연속하여 기준검지간격을 밑돌면, 신호처리부(5)는, 오존발생기(1)에 오존방출을 정지시키는 신호를 출력하고, 장치는 정지한다.

이상과 같이 하여 여러가지조건을 설정한 장치의 작동을 확인하였다.

장치용적에 대하여 충분히 큰 용적(장치용적의 약100배)을 가진 공간에 깨끗한 공기를 채우고, 그 속에 상기 조건을 설정한 장치를 설치한 후 공간을 밀폐하였다. 이어서 팬(3)을 작동시켜, 장치외부의 공기를 유량 7리터/분으로 흡입하였다. 또한 오존 발생기(1)보다 공기중의 오존농도가 촉매(2)의 분해처리능력을 넘는 약 0.06ppm이 되도록 오존을 생성, 방출시켰다. 단, 정화공기배출구(9)에서 장치외부로 배출되는 오존은, 장치에 다시 흡입되지 않도록 밀폐공간 밖으로 배출하였다.

개시직후에 약 7분이었던 검지 간격은, 서서히 짧게 되어 30 싸이클째에는 2.5분이 되어, 3분의 기준 검지간격보다 짧게 되었다. 그 후 검지간격은 2분이 되어 검지간격이 기준검지간격보다도 짧게 되는 싸이클이 연속 5회 반복되었다. 이 시점에서 오존의 방출은 정지되었다.

이와 같이, 본 장치는 정상으로 동작하는 것이 확인되었다.

실시예 2

본 실시예로서는, 촉매열화검지의 정밀도를 향상시킬 목적으로, 실시예(1)와 같은 조건에 더욱 새로운 조건을 부가한 경우에 관해서 설명한다.

본 실시예로서는, 실시예(1)와 같은 장치를 사용하여, 촉매의 열화판정조건을, 실시예(1)와 같은 판정조건으로 가하고, 검지 싸이클을 합계 6회 되풀이하는 사이에, 검지간격이 3분의 기준검지간격보다도 짧아지는 싸이클이 4회 이상 인정된 경우에도, 열화라고 판정하는 것으로 하였다. 이 방법에 의하면, 촉매가 원래 열화하였다고 판정되야하는 상태인데도, 어떠한 요인, 예컨대 방출되는 오존량의 저하나 팬능력의 변동등으로부터 검지간격이 기준검지간격보다도 길어진 경우의 잘못된 판정을 막을 수 있다.

본 실시예에서는, 우선, 오존발생기에 의해 방출되는 오존의 농도를 0.06ppm으로 하였다. 여기서, 검지간격이 기준검지간격보다도 짧아지는 싸이클이 3회 연속한 시점에서 오존발생기를 조절하여 방출하는 오존의 농도를 0.03ppm으로 하였다. 이 때, 검지간격은 약 3.5분이 되었다. 그 후, 약 5분 경과한 시점에서, 방출오존농도를 초기 상태로 되돌리면, 다음 검지간격은 3분 미만이 되었다. 이렇게 하여, 합계 6회의 검지 싸이클로 3분 미만의 검지간격이 4회 인정된 단계에서, 촉매는 열화하였다고 판정되고, 오존의 방출이 정지되었다.

본 장치를 실제의 거주환경에서 연속운전하여, 기능을 확인하였다.

약 50m³의 용적의 거실에 본 장치를 설치하여 연속운전한 결과, 약 2500시간 경과한 시점에서 촉매가 열화하였다고 판정되고, 오존의 방출이 정지되었다. 그 시점에서 장치로부터 촉매를 꺼내었다. 이 촉매의 오존분해활성을 측정한 바, 활성은 초기의 약 55%까지 저하하고 있는 것을 판명하였다.

본 발명에 사용하는 오존발생기, 오존 센서, 촉매 등은, 실시예로 사용한 것과 같은 기능을 갖는 것이면, 발명의 요지에 반하지 않는 한에 있어서는, 다른 것으로 대용할 수 있다. 예컨대, 오존 센서에는, In₂O₃, SnO₂, Co₃O₄, NiO, CuO, V₂O₅등의 금속산화물 혹은 이들의 복합산화물을 사용할 수 있다. 또한, 장치의 구조도, 장치의 능력이나 사용환경에 꼭 맞는 조건으로 할 수 있다. 열화판정조건도 실시예에 한정하는 것만이 아니라, 예컨대 기준검지간격을 밑도는 검지간격의 카운트수를 증가시킬 수도 있다.

본 발명에 의하면, 오존을 사용한 탈취·살균장치의 촉매의 열화를 확실히 검지, 판정하는 것이 가능한 것으로부터 지나친 양의 오존이 외부로 배출되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 본 발명의 촉매열화검지기능 부착 탈취·살균장치는, 물처리, 의료, 식품공업등 대부분의 분야에서 널리 보급이 기대된다.

Claims (5)

1. 공기를 내부에 흡입하는 공기공급부와, 흡입된 공기를 향하여 오존을 방출하는 오존발생부와, 상기 오존발생부의 하류에 배치된 상기 오존의 탈취·살균작용 및 분해를 촉진시키는 촉매와, 상기 촉매의 하류에 배치된 잔존 오존농도를 검지하는 오존 센서와, 상기 잔존 오존농도가 소정농도 이상으로 되면, 상기 오존발생부의 오존방출을 소정시간 정지시키는 싸이클을 반복하고, 연속한 상기 싸이클사이의 상기 잔존 오존농도가 소정농도 이상이라고 검지된 시점의 간격이 소정의 간격보다 짧아지는 상태가 소정의 빈도로 인정된 경우에, 상기 촉매가 열화한 것으로 판정하고, 상기 촉매가 열화하였다고 판정했을 때에, 오존의 방출을 정지함과 동시에, 촉매가 열화한 것을 알리는 알람수단을 가지는 촉매열화검지기능 부착 탈취·살균장치.
2. 오존센서, 신호처리부 및 오존발생기를 포함하여 구성되는 오존을 사용하는 탈취·살균장치로부터 오존의 지나친 양의 방출을 방지하는 방법으로서;

   (1) 오존센서가 상기 탈취·살균장치로부터 방출된 오존량이 허용가능한 한계에 달하는 것을 감지할 때 오존발생기에서 오존의 발생을 정지하고,

   (2) 시간이 경과한 후에 오존발생기에서 오존의 발생을 다시 시작하고,

   (3) 오존센서가 상기 탈취·살균장치로부터 방출된 오존량이 허용가능한 한계에 다시 달하는 것을 감지할 때 오존발생기에서 오존의 발생을 정지하고,

   (4) 검지간격이 기준검지간격 미만인 회수를 카운트하고, 상기 검지간격은 오존량이 허용가능한 한계에 달하는 연속적인 감지작동 사이에서의 시간량이며,

   (5) 신호처리부가 상기 검지간격이 기준검지간격 미만으로 되는 회수가 미리 설정된 수보다 크다고 결정할 때, 탈취·살균 장치의 작동을 정지하고, 알람을 발생하는 단계를 포함하여 구성되는 탈취·살균장치로부터 오존의 지나친 양의 방출을 방지하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 단계(5)는 상기 검지간격이 기준검지간격 미만이 되는 회수를 카운트하고; 또한

   카우트된 수가 상기 미리 설정된 수에 달하는 지를 결정하는 단계를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탈취·살균장치로부터 오존의 지나친 양의 방출을 방지하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 미리 설정된 수는 5인 것을 특징으로 하는 탈취·살균장치로부터 오존의 지나친 양의 방출을 방지하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 신호처리부가 검지간격이 기준검지간격 미만으로 검지되는 회수가 미리 설정된 수보다 크다고 결정할 때 상기 오존의 탈취 및 살균작용과 분해를 촉진하는 촉매가 열화되는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 탈취·살균장치로부터 오존의 지나친 양의 방출을 방지하는 방법.