KR100480774B1 - The deodorizing and refrigerating system and the method by controlling its ambient oxygen concentration therefore - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산소발생 장치를 이용하여 냉장고 및 냉동고 등과 같은 신선물 저장고내의 공기를 산소와 질소로 분리하여 국부적인 공간에 공급함으로써 저장시설내의 악취를 효과적으로 제거하고 동시에 저장물의 신선도를 보다 오래 유지할 수 있게 하는 방법에 관한 것으로, 산소농도의 조절을 위해 멤브레인을 이용하여 산소를 발생시키는 멤브레인식 산소발생장치, 전기분해식 산소발생기 및 제올라이트 등의 흡착제를 이용하여 산소농도를 증가시키는 흡착식 산소발생장치를 이용하여 산소부화(O2 enrichment)된 공기를 유입시켜 저장물에서 발생되는 악취를 촉매산화작용에 의해 저감시키고 또한 산소부화와 동시에 생성되는 산소감화(O2 lean)된 공기를 저장물 보관장소에 공급함으로써 저장물의 신선도를 보다 오래 유지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention is to remove the odor in the storage facility to effectively maintain the freshness of the storage by at the same time by separating the oxygen in the fresh storage, such as refrigerators and freezers with oxygen and nitrogen supply to the local space using the oxygen generating device The method of the present invention relates to a method of controlling oxygen concentration by using a membrane-type oxygen generator that generates oxygen by using a membrane, an adsorption-type oxygen generator that increases oxygen concentration by using an adsorbent such as an electrolytic oxygen generator and zeolite. O2 enriched air is introduced to reduce the odor generated by the storage by catalytic oxidation, and also by supplying O2 lean air generated at the same time as oxygen enrichment to the storage place. The method and apparatus for maintaining the freshness of water longer All.
Description
본 발명은 공급되는 산소농도의 조절을 통해 가정이나 음식점 또는 음식물 판매장 등에서 신선물을 냉장 보관 또는 유지하거나 음식물 저장창고 등에서 신선물을 장기간 보관하는 과정예서 발생되는 악취를 효과적으로 제거하고 동시에 음식물의 신선도를 보다 오래 유지할 수 있게 하는 방법에 관한 것으로, 산소농도의 조절을 위해 멤브레인을 이용하여 산소를 발생시키는 멤브레인식 산소발생장치, 전기분해식 산소발생기 및 제올라이트 등의 흡착제를 이용하여 산소농도를 증가시키는 흡착식 산소발생장치를 이용하여 산소부화(O2 enrichment)된 공기를 촉매, 광촉매등과 같은 촉매산화장치에 유입시켜 저장물에서 발생되는 악취를 저감시키고 또한 산소부화와 동시에 생성되는 산소감화(O2 lean)된 공기를 신선물의 보관장소에 국부적으로 공급함으로써 음식물의 신선도를 보다 오래 유지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention effectively eliminates the odor generated in the process of refrigeration or maintenance of fresh food at home or restaurant or food sales store or long-term storage of fresh food at food storage warehouse, etc. The present invention relates to a method of maintaining a longer period of time, and an adsorption type that increases oxygen concentration by using an adsorbent such as a membrane-type oxygen generator, an electrolysis oxygen generator, and a zeolite to generate oxygen by using a membrane to control the oxygen concentration. Oxygen enriched air is introduced into the catalytic oxidizer such as catalyst, photocatalyst, etc. by using oxygen generator to reduce odor generated from the storage and oxygen enriched (O2 lean) generated simultaneously with oxygen enrichment. By locally supplying air to the storage of fresh water It relates to a method and apparatus for maintaining the freshness of the food last longer.
일반적으로 가정이나 음식점 등에서는 냉장고 등을 이용하여 음식물을 단기 또는 장기적으로 냉장 보관하는 경우가 많다. 음식물 보관 시에는 여러 가지 밀폐용기를 이용하여 음식물에서 발생되는 악취를 원천적으로 봉쇄하고 음식물의 부패를 막기 위한 여러 가지 방법이 적용되고 있음에도 불구하고 음식물에서 발생되는 악취는 발생빈도나 농도면에서 혐오감을 줄 정도로까지 심각해졌으며 특히 거실문화를 위주로 하는 현대생활에서는 반드시 해결되어야 할 정도로 심각한 문제가 되어 오고 있는 것이 현실이다.In general, homes and restaurants often use the refrigerator to store food in the short term or long term. When storing foods, the use of various sealed containers prevents the odors generated from foods and prevents food decay. However, odors generated from foods are disgusted in terms of frequency and concentration. It has become serious enough to give, especially in modern life with a focus on living culture, which is a serious problem that must be solved.
공개특허공보 제2001-0113500호의 경우에는 냉장고의 탈취를 위해 광촉매와 오존 및 오존분해촉매를 이용하여 탈취하는 방법을 개발하였다. 자외선을 조사하여 광촉매반응을 일으켜 탈취를 하고 이에 생성된 오존으로 악취를 분해하는 부가적인 효과를 득한 다음 이를 오존산화촉매로 최종 잔여오존을 처리하는 방법이 개시되어 있다.In the case of JP 2001-0113500 A method for deodorizing a refrigerator using a photocatalyst, ozone and ozone decomposition catalyst has been developed. A method of treating the final residual ozone with an ozone oxidation catalyst has been disclosed to obtain an additional effect of deodorizing by irradiating ultraviolet light to deodorize the photocatalytic reaction and decomposing odor with the ozone generated therein.
공개특허 1995-0009191호의 경우에는 첨착활성탄을 이용하여 탈취하는 방법을 개시하였다. 냉장고에서 발생하는 악취를 첨착활성탄을 이용하여 흡착한 후, 증발기의 제상히터와 히터와이어 사이에 연결 접속되는 히터단자가 설치되어 열원의 공급에 따라 촉매물질을 활성화하여 탈취하는 방법이다.In the case of Publication No. 1995-0009191, a method of deodorizing using impregnated activated carbon has been disclosed. After adsorbing odor generated in the refrigerator using impregnated activated carbon, a heater terminal connected between the defrost heater and the heater wire of the evaporator is installed to activate and deodorize the catalyst material according to the supply of a heat source.
한국 등록특허공보 제 10-0332798호는 TiO2, ZnO, WO3등과 같은 광촉매를 이용하여 탈취하는 방법에 대해 개시하였다.Korean Patent Publication No. 10-0332798 discloses a method of deodorizing using a photocatalyst such as TiO2, ZnO, WO3 and the like.
한국 공개특허공보 제 1999-0071045호는 활성탄내 히터선을 내장하여 150℃이하의 온도까지 가열하여 촉매성분들에 의해 탈취를 하는 방법에 대해 개시하였다.Korean Laid-Open Patent Publication No. 1999-0071045 discloses a method in which a heater wire in activated carbon is embedded and heated to a temperature of 150 ° C. or lower to deodorize by catalyst components.
또, 한국등록특허 공보 제 10-0149411호에서는 SiO2, Al2O3, MnO2, Ag, Pd, 활성탄등을 이용하여 낮은 온도에서 악취를 처리하는 저온탈취기를 개발하였다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-0149411 has developed a low temperature deodorizer for treating odor at low temperature using SiO2, Al2O3, MnO2, Ag, Pd, activated carbon, and the like.
그런데, 지금까지 개발된 기술은 악취를 제거함에 있어 냉장고내의 공기를 직접적으로 사용함으로써 대기중에 포함된 21%의 산소를 이용하여 탈취하므로 탈취효율이 낮고 냉장고내의 탈취를 개선하기 위해 적용한 기술들이 오히려 냉장고의 열효율이나 전력비 그리고 냉장 및 냉동된 신선도를 요구하는 저장물의 신선도에 악영향을 주는 문제점이 있어 왔다.By the way, the technology developed so far is to directly remove air by using air in the refrigerator to deodorize by using 21% of oxygen contained in the air, so the deodorization efficiency is low and the techniques applied to improve the deodorization in the refrigerator are rather refrigerators. There has been a problem that adversely affects the thermal efficiency, the power cost, and the freshness of the storage requiring refrigeration and frozen freshness.
이러한 종래기술 들의 문제점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 전기분해장치, 고분자멤브레인 및 세라믹 멤브레인을 이용한 멤브레인 산소발생장치 또는 흡착식 산소발생장치 등의 산소부화장치(이하, 산소발생장치를 동일의미로 사용)를 이용하여 산소농도를 21%보다 높은 상태로 공급함으로써 악취의 산화반응을 촉진시키고 동시에 산소의 농도가 낮은 가스의 흐름을 신선도를 요하는 저장고로 공급하여 저장물의 신선도를 보다 오래 유지할 수 있도록 한다.In order to solve the problems of the prior arts, the present invention uses an oxygen incubator such as a membrane oxygen generator or an adsorptive oxygen generator using an electrolysis device, a polymer membrane, and a ceramic membrane (hereinafter, the oxygen generator is used as the same meaning). By supplying oxygen concentration higher than 21%, it promotes oxidation reaction of odor and at the same time, it supplies gas flow with low oxygen concentration to reservoir which needs freshness so that freshness of storage can be maintained longer.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail to achieve the above object.
도 1은 본 발명에 따른 산소부화장치가 부착된 공정의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a process attached to the oxygen incubator according to the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이 대기중의 공기는 공기이송수단(1)에 의해 산소발생장치(2)로 유입된다. 이때 사용되는 산소발생장치는 멤브레인을 이용한 산소발생장치와, 흡착특성을 이용한 흡착식 산소발생장치, 전기분해식 산소발생장치 또는 이들의 조합으로 이루어진 산소발생장치이다. 본 발명의 산소발생장치(2)에서 21% 이상으로 산소부화(O2 enrichment)된 공기는 공기이송수단(5)를 통해 악취제거 시스템(6)으로 보내고 동시에 산소농도가 낮은 가스 흐름은 공기이송수단(3)을 통해 신선도를 요하는 저장물의 저장고(4)로 이동하여 공급되는 시스템으로 구성된다. 또한 탈취기를 통해 처리된 가스(7)는 외기로 배출되거나 다시 산소발생장치의 재유입덕트(8)로 유입되어 사용될 수도 있다.이때 사용되는 산소발생장치는 고분자 멤브레인, 세라믹 멤브레인, 또는 이들의 복합물로 이루어진 복합멤브레인 등을 이용하여 제조한 멤브레인 산소발생장치이며 흡착특성을 이용한 흡착식 산소발생장치는 제올라이트, 선택성을 갖는 흡착제 등을 이용한 PSA(pressure swing adsorption)법, TSA(temperature swing adsorption)법, PTSA(pressure and temperature swing adsorption)법에 의한 산소발생장치이다. 악취처리기는 금속산화물이나 금속성분을 함유하는 촉매탈취기, 광촉매를 이용한 악취처리기, 플라즈마를 이용한 악취처리기, 오존발생기를 이용한 악취처리기, 미생물을 이용한 바이오필터 등의 사용이 가능하며 특히 신선도를 요구하며, 가정용 냉장고나 김치냉장고 등의 경우, 산소발생장치의 부화산소를 직접적으로 사용할 수 있으나 금속산화물이나 금속성분을 함유하는 촉매탈취기 또는 저온 촉매탈취기나 광촉매 탈취기에 적용시 보다 바람직하다.As shown in FIG. 1, air in the atmosphere is introduced into the oxygen generator 2 by the air transfer means 1. The oxygen generator used here is an oxygen generator using a membrane, an oxygen generator using an adsorption characteristic, an oxygen generator, an electrolysis oxygen generator, or a combination thereof. In the oxygen generator (2) of the present invention, the air enriched with O2 enrichment by 21% or more is sent to the odor removal system 6 through the air transfer means 5, and at the same time, the gas flow with low oxygen concentration is the air transfer means. It consists of a system which is supplied to (3) through the storage (4) of the storage required freshness. In addition, the gas 7 processed through the deodorizer may be discharged to the outside air or flowed back into the reflow duct 8 of the oxygen generator. The oxygen generator used may be a polymer membrane, a ceramic membrane, or a composite thereof. Membrane oxygen generator manufactured using a composite membrane, etc. The adsorption type oxygen generator using adsorption characteristics is a pressure swing adsorption (PSA) method using a zeolite, a selective adsorbent, a TSA (temperature swing adsorption) method, PTSA Oxygen generator by pressure and temperature swing adsorption method. Odor treatment is possible to use catalyst deodorizer containing metal oxide or metal components, odor treatment using photocatalyst, odor treatment using plasma, odor treatment using ozone generator, biofilter using microorganism, and especially requires freshness. In the case of a domestic refrigerator or a kimchi refrigerator, oxygen enrichment of the oxygen generator can be used directly, but it is more preferable when applied to a catalyst deodorizer containing a metal oxide or a metal component, or a low temperature catalyst deodorizer or a photocatalyst deodorizer.
멤브레인을 이용한 산소발생장치는 가스의 선택적인 침투특성을 이용하는 것으로 일반적으로 미세한 고분자 멤브레인을 모듈화하여 사용한다.Oxygen generators using membranes utilize selective permeation characteristics of gases and generally use a modular polymer membrane.
멤브레인의 산소부화능력은 일반적으로 35% 이상이며 이를 병렬 및 직렬 형태로 조합함으로써 다양한 용량과 농도로 조절하여 사용할 수 있고 동시에 산소감화부의 산소농도가 낮은 가스 흐름은 산소의 농도가 10%나 그 이하로 분리되게 하는 등의 가스 흐름중의 산소농도의 조절이 가능하다.The oxygen enrichment capacity of the membrane is generally 35% or more, and it can be used in various capacities and concentrations by combining them in parallel and in series, and at the same time, the gas flow with low oxygen concentration in the oxygen reduction part has 10% or less oxygen concentration. It is possible to adjust the oxygen concentration in the gas stream, such as to separate.
흡착식 산소발생장치는 제올라이트 4A와 5A와 같은 알루미노실리케이트 화합물과 질소와 산소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 이용하여 흡착과 탈착을 번갈아 함으로써 높은 순도의 산소 농도를 얻을 수 있다. 일반적으로 제올라이트의 경우, 질소가 제올라이트에 흡착되고 산소를 통과하게 되는데 흡착된 질소를 탈착하는 방법에 따라 PSA(pressure swing adsorption)법, TSA(temperature swing adsorption)법, PTSA(pressure and temperature swing adsorption)법 등으로 분류할 수 있다. 하지만 소량의 가스량을 필요로 할 때는 압력을 이용한 PSA법이 가장 바람직하다. 흡착식 산소발생장치의 경우, 매우 높은 산소농도를 가지는 산소부화기를 만들 수 있는 장점이 있다.Adsorption oxygen generator can obtain high oxygen concentration by alternating adsorption and desorption using aluminosilicate compound such as zeolite 4A and 5A and adsorbent to selectively adsorb nitrogen and oxygen. In general, in the case of zeolite, nitrogen is adsorbed to the zeolite and passes through oxygen. Depending on the desorbed nitrogen, the pressure swing adsorption (PSA) method, the temperature swing adsorption (TSA) method, and the pressure and temperature swing adsorption (PTSA) method are used. It can be classified by law. However, when a small amount of gas is required, the PSA method using pressure is most preferable. In the case of the adsorption oxygen generator, there is an advantage that can make an oxygen incubator having a very high oxygen concentration.
다음은 본 발명의 실시예로 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정 지으려 하는 것은 아니다.The following is an example of the present invention to describe the present invention in more detail, and is not intended to limit the scope of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 산소부화장치가 부착된 또다른 공정의 개략도이다. 본 공정개략도에는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 고분자멤브레인형 산소발생장치가 부착된 냉장고의 악취처리 및 신선도 유지방법을 설명하고 있다. 음식물이 보관 또는 유지되고 있는 냉장고에서 발생되는 악취는 냉장고에 부착된 탈취기(12)를 통해서 산화되어 분해되거나 제거되며, 냉장고내의 공기(10)는 공기수송팬(11)에 의해 가압되어 멤브레인 산소발생장치(12)에서 산소와 질소의 투과속도에 의해 분리되어 진다. 고분자 멤브레인 막을 통과한 산소농도가 21% 이상으로 증가된 공기는 공기이송수단에 의해 탈취기로 공급되며 탈취기(13)의 탈취효율을 극대화시키는 데 사용된다. 또한 다른 하나의 가스 흐름으로 발생되는 산소농도가 낮은 가스 흐름(14)은 산소발생장치의 하부로부터 산소농도가 21% 이하로 감소된 가스로 냉장고의 냉동실(15), 냉장실(16), 야채실(17) 등으로 공급되어 음식물의 신선도를 보다 오래 유지시키는데 사용되어 진다. 본 발명의 실시예에 사용된 고분자 멤브레인은 대기중의 21% 함유 산소농도를 35% 이상으로 만드는 흐름을 제공할 뿐만 아니라 동시에 대기중의 21% 산소함유 산소농도를 10%나 그 이하로 만드는 특징을 가지고 있다. 또한 이러한 고분자 멤브레인 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결함으로써 필요한 가스 흐름의 양이나 농도를 적절히 조절할 수 있다.Figure 2 is a schematic diagram of another process attached to the oxygen incubator according to the present invention. This process schematic describes the odor treatment and freshness maintaining method of the refrigerator equipped with the polymer membrane-type oxygen generator manufactured by the method of the present invention. Odor generated in the refrigerator in which food is stored or maintained is oxidized and decomposed or removed through the deodorizer 12 attached to the refrigerator, and the air 10 in the refrigerator is pressurized by the air transport fan 11 to prevent membrane oxygen. The generator 12 is separated by the permeation rate of oxygen and nitrogen. Air whose oxygen concentration has passed through the polymer membrane membrane to 21% or more is supplied to the deodorizer by air transfer means and is used to maximize the deodorization efficiency of the deodorizer 13. In addition, the gas stream 14 having low oxygen concentration generated by the other gas flow is a gas whose oxygen concentration is reduced to 21% or less from the lower part of the oxygen generator, and is a freezer compartment 15, a refrigerator compartment 16, a vegetable compartment ( 17) It is supplied to lamps and used to maintain food freshness longer. The polymer membranes used in the examples of the present invention not only provide a flow which makes the oxygen concentration of 21% in the atmosphere higher than 35%, but also make the oxygen concentration of 21% in the atmosphere 10% or less. Have In addition, by connecting the polymer membrane module in series or in parallel, it is possible to appropriately adjust the amount or concentration of the required gas flow.
고분자 멤브레인을 이용한 산소발생장치는 냉장고내와 같은 상대습도가 높은 경우, 멤브레인 막 표면에 수분의 응축이 발생될 수 있으므로 제습기를 설치하는 것도 바람직하다.In the oxygen generating device using the polymer membrane, it is also preferable to install a dehumidifier when the relative humidity is high, such as in a refrigerator, because condensation of water may occur on the surface of the membrane.
도 3은 본 발명에 따른 S계 악취의 탈취실험결과이다. 그리고 도 4는 본 발명에 따른 N계 악취의 탈취실험결과이다. 본 실험에서는 MnO2(일본 A사 촉매)으로 이루어진 탈취촉매에 고분자 멤브레인으로 산소부화시킨 공기를 공급한 경우와 일반공기를 공급한 경우, 냉장고내에서의 S계와 N계의 악취세기를 실시간대로 측정한 결과를 나타낸 것이다. 사용한 악취감지기는 New Cosmos사의 N형 악취감지기와 S형 악취감지기를 사용하였다.3 is a deodorization test result of the S-based odor according to the present invention. 4 is a deodorization test result of the N-based odor according to the present invention. In this experiment, when the oxygen-enriched air and polymer air were supplied to the deodorization catalyst composed of MnO2 (Japan A company catalyst), the odor intensity of the S- and N-systems in the refrigerator was measured in real time. One result is shown. The odor detector used was an N-type odor detector and an S-type odor detector from New Cosmos.
초기 악취세기는 S계 악취세기가 약 280이며, N계 악취가 약 85이었다. 경과시간이 지남에 따라 냄새를 거의 느낄 수 없는 악취세기 정도로 나타내었다. S계의 경우 약 4시간이 경과한 후 에 악취세기 50이하, N계의 경우 악취세기 10이하로 감소하였다. 따라서 본 발명을 이용한 경우, 동일한 종래의 탈취촉매를 이용하여 매우 높은 탈취성능을 나타냄을 알 수 있었다.The initial odor intensity was about 280 S-based odor strength and about 85 N-odors. As the elapsed time, the odor was hardly felt. After about 4 hours in the case of S-system, the odor intensity was reduced to 50 or less, and in the case of N-system, the odor intensity was reduced to 10 or less. Therefore, when the present invention was used, it was found that the same conventional deodorizing catalyst exhibited a very high deodorizing performance.
상술한 바와 같이 본 발명은 음식물을 보관 유지하는 과정에서 발생하는 악취를 효율적으로 제거하는 방법에 있어서 산소발생장치를 이용한 높은 농도의 산소 가스 흐름을 만들어 탈취기에 부착하여 사용함으로써 탈취기의 효율을 극대화하는 효과가 있고, 동시에 발생되는 낮은 농도의 산소함유 가스 흐름을 음식물이 보관된 장소에 공급함으로써 음식물의 신선도를 오래 유지하는 데 효과가 있다. 본 발명은 일반 가정용 냉장고와 냉동고는 물론 대량 냉동 및 냉장저장고, 일반 저장시설등에도 적용이 가능하다.As described above, the present invention maximizes the efficiency of the deodorizer by making a high concentration of oxygen gas flow using an oxygen generator and attaching it to a deodorizer in a method of efficiently removing odor generated in the process of maintaining food. It is effective in maintaining the freshness of the food for a long time by supplying a low concentration oxygen-containing gas stream generated at the same time the food is stored. The present invention can be applied to general household refrigerators and freezers, as well as mass freezers and cold storages, general storage facilities.
도 1은 본 발명에 따른 산소부화장치가 부착된 공정의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a process attached to the oxygen incubator according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 산소부화장치가 부착된 또다른 공정의 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram of another process attached to the oxygen incubator according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 S계 악취의 탈취실험결과이다.3 is a deodorization test result of the S-based odor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 N계 악취의 탈취실험결과이다.4 is a deodorization test result of the N-based odor according to the present invention.
※도면 중 주요부분에 대한 부호설명※ Code description of main part of drawing
1, 3, 5 : 공기이송수단 2 : 산소발생장치 4 : 저장고1, 3, 5: air transfer means 2: oxygen generator 4: storage
6 : 악취제거시스템 7 : 배출가스 8 : 재유입덕트6: Odor removal system 7: Exhaust gas 8: Reflow duct
11: 공기송풍팬 12 : 산소발생장치 13: 탈취기11: air blowing fan 12: oxygen generator 13: deodorizer
15: 냉동실 16 : 냉장실 17 : 야채실15: freezer compartment 16: refrigerator compartment 17: vegetable compartment
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