KR100675681B1 - 교체시기 지시 가스여과용 여재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교체시기 지시 가스여과용 여재에 관한 것으로서 보다 상세하게는 가스여과 필터의 가스 포집량에 따라 여재의 색상이 변화되도록 하여 가스 포집의 진행상태를 파악할 수 있으며 이를 통하여 현재 공기의 오염도를 평가할 수 있으며, 가스여과 필터의 수명을 실제적인 가스의 포집량에 따라 정확히 판단할 수 있으므로 실제적인 가스 포집 진행정도에 따라 필터교체시기를 정할 수 있고 이를 통하여 필터사용기간을 효율적으로 관리하고 효율적인 공기정화를 이룰 수 있는 여재에 대한 것으로 다공성 구조를 가지며 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약이 구비되는 여재기지 및 상기 여재기지에 결합하여 구비되는 산성 또는 염기성 가스 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재 또는 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유로 이루어진 다공성 여재로서, 상기 여재의 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약을 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재에 관한 것이다.
교환시기, 지시, 여재

Description

교체시기 지시 가스여과용 여재 { FILTERING MEDIUM FOR GAS FILTRATION INDICATING REPLACING TIME }
본 발명은 교체시기 지시 가스여과용 여재에 관한 것으로서 보다 상세하게는 가스여과 필터의 가스 포집량에 따라 여재의 색상이 변화되도록 하여 가스 포집의 진행상태를 파악할 수 있으며 이를 통하여 현재 공기의 오염도를 평가할 수 있으며, 가스여과 필터의 수명을 실제적인 가스의 포집량에 따라 정확히 판단할 수 있으므로 실제적인 가스 포집 진행정도에 따라 필터교체시기를 정할 수 있고 이를 통하여 필터사용기간을 효율적으로 관리하고 효율적인 공기정화를 이룰 수 있는 여재에 관한 것이다.
급속한 경제발전과 산업활동의 증가로 공기오염은 날로 심각해지고 있으며 특히, 화석연료의 사용이 날로 증가함에 따라 질소산화물(NOx)이나 황산화물(SOx)에 의한 공기오염문제는 상기 오염물질이 가지는 유해성으로 인하여 더욱 심각해지고 있다.
따라서 이와 같은 공기오염에 따른 공기정화장치는 산업체별로 발생시키는 공해물질에 따라 공기중의 먼지를 제거하는 집진 기능을 요구하거나, 일정한 종류 의 가스 특히, 질소산화물이나 황산화물 같은 유해가스의 여과 또는 상기 먼지제거 기능에 추가하여 일정한 종류의 가스 특히, 질소산화물이나 황산화물과 같은 유해가스를 함께 제거하는 형태 등 다양한 형태로 제조되어 사용되고 있다.
또한, 과거에는 상기 공기정화장치가 주로 상기와 같은 공해물질을 배출하는 산업체에서 배출가스의 정화를 위하여 사용되는 것이 일반적이었으나, 생활수준과 소득수준의 향상과 환경에 대한 높은 관심에 따라 개인이 가정에서 별도로 에어컨 등의 공기조화기나 공기청정기를 사용하여 실내의 공기를 정화하고자 하는 욕구가 발생하였고, 이에 따라 상기 공기조화기나 공기청정기는 집진기능과 더불어 가스 제거기능을 추가로 가지는 형태로 개발이 이루어지고 있으며, 이를 위해서 공기조화기나 공기청정기가 가스여과필터를 추가로 구비하도록 개발이 이루어지고 있다. 특히, 가정용의 경우에는 차량의 배기가스에 따른 공기오염에 따라 질소산화물이나 황산화물과 같은 산성 유해가스의 정화를 필요로 하는 경우가 대부분이므로 이와 같은 일정 종류의 가스를 정화하는 가스여과 필터를 적용한 사양의 개발이 이루어지고 있다.
그러나 상기 가스여과 필터를 장착한 산업용 또는 가정용 공기정화장치의 경우에 일반적으로 흡착제나 중화제 등을 통하여 일정 종류의 가스를 포집하게 되므로 가스여과 필터의 수명은 이러한 흡착제나 중화제의 기능이 포화상태에 이른 시기가 되고, 집진필터와 같이 사용에 따라 필터 전후단의 압력손실의 변화는 발생하지 않으므로 필터의 수명이 다했는지 여부를 쉽게 판단할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 일반적으로는 간이의 방법으로 상기 필터의 교환시기를 필터의 사용 시간에 따라 결정하고 있으나 이는 일정종류의 가스 존재량이 항상 일정하지 않은 현실을 감안할 때 적절한 교환시기 결정기준이라 할 수 없으며, 이외에 정화를 마친 공기의 오염도를 측정하여 필터의 여과기능 발휘여부를 판단하는 방법이 있으나 상기 공기 오염도측정장비가 고가의 장비이므로 가정용으로 적용하기에는 곤란한 문제점이 있으며, 저가의 장비라고 할지라도 별도의 측정장비를 구비하여야 하므로 시스템 구성이 복잡해지는 문제점이 있기에, 상기와 같은 가스여과 필터의 수명측정방법이 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서 필터의 수명측정이 정확하게 이루어지지 않아 포화상태인 교환시점보다 이른 시기에 필터를 교환하면 필터의 효용성을 떨어뜨리게 되고, 교환시점보다 늦은 시기에 필터를 교환하면 공기정화가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 즉, 적절한 공기정화기능을 계속 유지하도록 하고, 고가의 가스여과 필터를 효율적으로 사용하기 위해서는 가스여과 필터의 수명을 정확히 측정하여야 하는 과제가 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 일정한 종류의 가스 포집 진행정도를 가시적으로 판단할 수 있도록 하는 가스여과용 여재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 일정한 종류의 가스포집의 진행정도를 여재가 직접적으로 표시하도록 하여 필터의 교체시기를 판단하도록 하여 적절한 교체시기에 필터를 교체하도록 하는 여재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이외에 본 발명은 적절한 교체시기에 필터를 교체하도록 하여 필터를 최대한 활용함과 동시에 공기정화 기능이 일정하게 유지되도록 하는 여재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
다공성 구조를 가지며 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약이 구비되는 여재기지; 및
상기 여재기지에 결합하여 구비되는 산성 또는 염기성 가스 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재를 제공한다.
또한 본 발명은 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유로 이루어진 다공성 여재로서, 상기 여재의 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약을 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 교체시기 지시 가스여과용 여재로 제작된 공기정화용 필터를 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 교체시기 지시 가스여과용 여재는 다공성 구조를 가지며 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약이 구비되는 여재기지 및 상기 여재기지에 결합하여 구비되는 산성 또는 염기성 가스 흡착제를 포함하는 형태로 구성된다.
상기 다공성 여재기지에는 직포 이외에도 직포와 유사한 기능을 나타낼 수 있는 망상(그물망)형태의 여재 또는 부직포의 형태로 제조된 여재도 이에 해당하 며, 발포공정에 의하여 제조될 수 있는 스폰지와 같은 폼(Foam)구조를 가진 다공성 여재도 이에 해당한다.
상기 다공성 여재기지가 직포, 부직포 또는 망상인 경우에 이를 이루는 수지섬유는 여재의 제조에 사용되는 공지의 일반적인 모든 수지가 해당될 수 있으며, 특히, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 나일론, 아크릴 또는 이들의 혼합물을 포함하여 다양한 형태의 고분자 합성수지로 제조된 섬유가 적용될 수 있고, 폼(Foam)구조의 여재인 경우에도 공지의 폼(Foam)구조를 가지는 다양한 공지의 수지가 그 재료로 사용될 수 있다.
상기 여재기지의 표면에는 여재기지의 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약이 구비된다. 상기 여재기지의 표면은 외부에서 여재기지를 관찰할 때의 표면 또는 여재기지에서 가스에 노출되는 표면을 전부 포함할 수 있다. 상기 지시약으로는 pH농도에 따라 색상이 변화하는 지시약이 모두 포함될 수 있고, 공기중의 가스여과용 여재인 경우에는 공기중의 수분에 의하여 색상변화 반응이 일어나야 하므로 바람직하게는 수용성 지시약이 좋고, 더욱 바람직하게는 리트머스, 메틸오렌지 또는 P-니트로페놀 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 지시약의 가스흡착량에 따른 색상변경점을 조정하기 위하여 산성 또는 염기성 용액 또는 완충용액에 침지하거나 산성 또는 염기성 용액 또는 완충용액을 도포 또는 스프레이 하는 방법을 통하여 산성 물질, 염기성 물질 또는 완충물질을 더 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 지시약의 여재기지에의 구비방법으로는 지시약 용액에 여재를 함침시키거나, 지시약 용액을 여재기지에 스프레이 코팅하는 방법 등을 포함하는 공지의 방 법이 적용될 수 있다.
상기 여재기지에는 산성 또는 염기성 가스 흡착제가 결합하여 구비된다. 상기 흡착제는 여재기지의 표면과 내부에 동시에 분포하거나 표면에만 분포하도록 할 수 있고, 여재기지에 대한 흡착제의 결합방법은 상기 기술한 함침, 스프레이 코팅을 포함하여 공지의 가스여과용 여재의 제작시 흡착제의 고착에 이용되는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
상기 흡착제는 일정한 종류의 가스흡착에 사용되는 흡착제로서 특히, 산성 가스 흡착제 또는 염기성 가스 흡착제로 구분하여 사용될 수 있다. 상기 산성가스는 산성의 악취가스, 유해가스, 기능가스 등을 모두 포함할 수 있으며, 바람직하게는 가스여과재 적용의 유용성 측면에서 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 또는 아세트산 등의 산성가스가 이에 해당하고 상기 염기성가스는 염기성의 악취가스, 유해가스, 기능가스 등을 모두 포함할 수 있으며, 바람직하게는 가스여과재 적용의 유용성 측면에서 암모니아 또는 트릴메틸아민 등의 염기성가스가 이에 해당한다. 상기 산성 또는 염기성 가스의 흡착제로는 석회석, 소석회, 제올라이트 등을 포함하는 공지의 흡착제가 사영될 수 있고 바람직하게는 이용의 편의성 및 안정성, 흡착의 효율 등의 측면에서 섬유상, 입상 또는 분말상으로 된 활성탄소 또는 산성 또는 염기성 가스에 대해 흡수능을 가지는 섬유 등이 이용될 수 있다. 즉, 활성탄소섬유, 입상 활성탄소 또는 활성탄소 분말 등은 높은 비표면적과 기공구조 및 표면활성을 통하여 그대로 또는 개질(산 또는 염기성 용액에 의한 침적처리, 산소관능기의 도입, 전기분해에 의한 표면처리 등)하여 산성 또는 염기성가스를 흡착하도록 할 수 있으며, 포집하고자 하는 가스의 특성에 따라 금속 킬레이트 등을 포함하는 이에 알맞은 촉매를 더 포함하여 일정 종류의 가스를 높은 효율로 흡착할 수 있다. 이에 대하여는 이미 기술이 일정수준 개발되어 이미 상용화되어 있으며, 다양한 촉매의 개발이 연구중에 있다. 또한 활성탄소 이외에 가스 흡수 섬유의 경우에는 등록특허 10-0406906 또는 10-0323474 등에 히드라진 가교에 의해 질소함유량이 증가된 가교아크릴 섬유가 산성/염기성 가스 모두에 대해 또는 염기성 가스에 대하여 흡수기능을 가진다고 보고된 바 있고, 이러한 산성 또는 염기성 가스의 흡수능을 가지는 섬유가 흡착제로 사용될 수 있다. 본 발명의 기술사상은 상기 흡착제에 있는 것이 아니므로 이외에도 공지의 다양한 흡착제 및 이에 추가되는 촉매가 모두 본 발명의 흡착제 범위에 포함될 수 있다.
또한 상기 여재의 형태는 직포, 부직포 등의 형태로 제작된 경우에 공지의 다양한 형태의 가스여과용 여재로 제조될 수 있고 바람직하게는 상기 여재가 필터로 제작되어 설치되는 경우에 필터 전후단 간의 압력손실을 줄이기 위해서는 벌집형 여재로 제조되는 것이 좋다. 상기 벌집형 여재는 전형적인 벌집형 구조뿐만 아니라 제작의 편의상 파형 벌집형으로 구성할 수도 있다. 이외에도 상기 벌집형 여재는 상기 기술한 형상에 한정되지 않고 여러 겹의 레이어(Layer)를 적층하여 셀(Cell)구조를 형성하는 다양한 형태의 벌집형 여재가 본 발명의 범위에 포함된다.
또한 본 발명은 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유로 이루어진 다공성 여재로서, 상기 여재의 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약을 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재를 제공한다.
상기 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유는 활성탄소섬유 또는 상기 기술한 특허등록된 히드라진 가교에 의해 질소함유량이 증가된 가교아크릴 섬유 등을 포함한 공지의 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유가 사용될 수 있고 이를 통하여 일정 종류의 상기 기술한 산성가스 또는 염기성 가스를 흡착할 수 있으며, 이에 추가하여 흡착효율을 높일 수 있는 촉매가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 여재의 겉보기 외부 표면 또는 공기와 접촉이 가능한 모든 표면상에 가스의 흡착에 따라 여재의 pH변화를 나타내는 지시약이 침지, 함침 또는 스프레이 등을 통하여 포함되어질 수 있다. 상기 표면 에 포함되어지는 지시약은 상기 기술한 바와 같은 종류의 지시약이 사용될 수 있으며, 변색점 조정을 위한 산, 염기 또는 완충재의 함유도 동일한 형태로 구성할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이 상기 여재는 흡수성 섬유로 이루어지므로 직포, 부직포 또는 망상의 형태로 구성되어질 수 있고, 이러한 여재를 입체적으로는 벌집형 여재 형태로 구성하여 압력손실을 최소화하고 정화효율은 높일 수도 있다.
또한 본 발명은 상기 교체시기 지시 가스여과용 여재로 제작된 공기정화용 필터를 제공한다.
상기 필터는 산업용 또는 가정용 공기정화장치에 사용될 수 있으며 특히, 가정용 공기조화기 또는 공기청정기의 탈취, 유해가스 제거에 사용되는 탈취필터, 유해가스 제거필터가 이에 해당될 수 있다.
본 발명의 동작예는 다음과 같다.
일반가정의 공기청정기에 적용되는 흡착제가 고착된 다공성 여재 또는 흡수성 섬유로 구성된 여재에 지시약을 도포한 교체시기 지시 가스여과용 여재에 있어서, 흡착제가 산성 가스만을 포집하는 경우는 산성가스인 질소산화물, 황산화물 등이 우선 흡착제 표면 또는 세공에 흡착되고 공기중에 포함되어 있는 산소 및 수분이 흡착되어 흡착제 표면에서 산화작용에 의해 황산 등과 같은 산으로 변환된다. 상기 흡착제 표면에 형성된 산은 흡착제 표면상에서 흘러내려 여재기지에 흡수되어 지시약과 반응을 일으켜 종말점인 일정이하의 pH가 되는 경우에는 여재기지의 색상이 변화하게된다. 또한, 상기 산이 흘러내린 흡착제 표면은 다시 산성가스의 가스의 흡착에 이용되지만 이러한 산화흡착제의 상기 산화작용능력이 흡착이 진행됨에 따라 감소되어 최종적으로는 상실된다.
따라서 상기 흡착제가 포화되어 더 이상의 흡착을 진행하지 못하는 경우의 산성가스 흡착량은 지시약의 색상이 변경되는 pH와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 같은 경우에는 여재의 변색이 필터 교체시점이 되고, 다른 경우에는 포화 흡착량과 변색시점이 일치하도록 상기 기술한 바와 같이 여재에 산, 염기 물질 또는 완충물질을 미리 여재기지에 포함시켜 일정량의 산이 포함되는 경우에 종말점에 이르도록 그 시점을 조정할 수 있다.
또한 염기성 가스만을 흡착하는 흡착제의 경우에는 상기 산성 가스에 대하여 기술한 경우와 반대의 형태로 작동하게되며, 흡착제가 산성 또는 염기성 가스에 대하여 선택능력이 없는 경우에도 일반적으로 여재가 사용되는 환경이 염기성 또는 산성분위기중의 하나인 경우가 일반적이고, 특히 가정용의 경우에는 주로 질소산화 물이나 황산화물 가스가 대부분 존재하고, 염기성 가스의 존재량은 극히 적으므로 선택능력이 없는 흡착제를 사용하는 경우에도 산성 가스 흡착의 경우와 동일한 형태로 작동하게 된다.
본 발명은 교체시기 지시 가스여과용 여재에 관한 것으로서 가스여과 필터의 산성 또는 염기성 가스의 포집량에 따라 여재에 포함되어진 지시약에 따른 여재의 색상이 변화되도록 하여 가스 포집의 진행상태를 파악할 수 있으며 이와 같은 진행상태의 파악을 통하여 가스여과 필터의 수명을 실제적인 가스의 포집량에 따라 정확히 판단할 수 있으므로 실제적인 가스 포집 진행정도에 따라 필터교체시기를 정할 수 있는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 실제적인 가스 포집 진행정도에 따라 필터교체시기를 정할 수 있으므로 이를 통하여 정확한 시기에 필터를 교체하여 필터사용기간을 최대로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 항상 정화가 이루어진 공기를 공급받을 수 있으므로 효율적인 공기정화장치의 관리가 가능하도록 한다.
이외에도 가스의 포집량에 따라 여재의 색상변화를 관찰함으로써 간접적으로 현재 공기의 오염도를 평가할 수 있고 이를 통하여 보다 적절한 공기정화 방안을 수립할 수 있는 기회를 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 다공성 구조를 가지며 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약이 구비되는 여재기지; 및
    상기 여재기지에 결합하여 구비되는 산성 또는 염기성 가스 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재로서,
    상기 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유는 히드라진 가교에 의해 질소함유량이 증가된 가교아크릴 섬유인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  7. 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유로 이루어진 다공성 여재로서,
    상기 여재의 표면에 pH농도에 따라 색상이 변하는 지시약을 포함하며,
    상기 산성 또는 염기성 가스 흡수성 섬유는 활성탄소섬유 또는 히드라진 가교에 의해 질소함유량이 증가된 가교아크릴 섬유인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  8. 삭제
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 지시약은 리트머스, 메틸오렌지 또는 P-니트로페놀인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 여재의 표면에 지시약 변색점 변경을 위한 산, 염기 또는 완충재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 산성 가스는 질소산화물, 황산화물 또는 아세트산인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 염기성 가스는 암모니아 또는 트리메틸아민인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  13. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 여재의 형태는 벌집형인 것을 특징으로 하는 교체시기 지시 가스여과용 여재.
  14. 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항의 교체시기 지시 가스여과용 여재로 제작된 공기정화용 필터.
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