KR101253340B1 - 탈취장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도체로 구성된 전도필터와 촉매필터에 고주파 전원을 공급하고, 필터내에 내장된 촉매의 활성화를 유도하기 위해 플라즈마 처리된 이온을 촉매측에 주입하여 촉매의 활성화 효율을 향상시킬 수 있으며, 주기적으로 촉매를 세척하기 위한 세척수를 촉매측으로 분사함으로써 필터의 기능성을 장시간 유지시킬 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 탈취장치는, 기체의 유입 및 유출이 가능하도록 유입구와 유출구가 마련되는 케이스와, 케이스의 내부에 공기의 유로 흐름에 대해 직각으로 서로 이격되게 배치되는 전도체 구조의 전도필터 및 제 1,2촉매필터와, 전도필터 및 제 1,2촉매필터에 고주파 전원을 공급하기 위한 촉매 전원 공급수단과, 상기 전도필터 및 제 1,2촉매필터에 촉매 활성화를 위한 이온 및 오존을 공급하는 촉매 이온 공급수단과, 촉매 세척수를 이용하여 전도필터와 촉매필터를 세척하기 위한 촉매 세척수단으로 구성된다.
본 발명에 따른 탈취장치는, 기체의 유입 및 유출이 가능하도록 유입구와 유출구가 마련되는 케이스와, 케이스의 내부에 공기의 유로 흐름에 대해 직각으로 서로 이격되게 배치되는 전도체 구조의 전도필터 및 제 1,2촉매필터와, 전도필터 및 제 1,2촉매필터에 고주파 전원을 공급하기 위한 촉매 전원 공급수단과, 상기 전도필터 및 제 1,2촉매필터에 촉매 활성화를 위한 이온 및 오존을 공급하는 촉매 이온 공급수단과, 촉매 세척수를 이용하여 전도필터와 촉매필터를 세척하기 위한 촉매 세척수단으로 구성된다.
Description
본 발명은 탈취장치에 관한 것으로, 특히 전도필터와 촉매필터에 고주파 전원을 공급하고, 필터내에 내장된 촉매의 활성화를 유도하기 위해 플라즈마 처리된 이온을 촉매측에 주입하여 촉매의 활성화 효율을 향상시킬 수 있으며, 주기적으로 촉매를 세척하기 위한 세척수를 촉매측으로 분사함으로써 필터의 기능성을 장시간 유지시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 탈취장치에 관한 것이다.
일반적으로 청정 공기 속에 타물질이 혼입되어 인간이나 동식물에 나쁜 영향이 나타날 정도가 된 것을 공기의 오염이라 칭하고 있다.
대기 오염이란 대기중에 오염 물질이 얼마 동안 존재하여 인간의 건강, 보건 및 동물과 식물의 생활을 해치어 우리의 일상 생활과 재산에 나쁜 영향을 주는 것을 말하며, 대기 오염물은 그 물리적 상태로 먼지, 발연, 증기, 가스 등으로 구분할 수도 있고, 오염물이 생성되는 조건에 따라 자연적인 것과 인위적인 것으로 나눌 수도 있다.
지금까지 알려진 여러 가지 대기 오염물 중에서 인체에 특히 해를 많이 일으키는 것은 질소산화물, 유황산화물, 일산화탄소, 탄화수소의 증기 그리고 유기성 용매의 증기이다.
종래에 이용되었던 공기 정화 방법은 내부에 활성탄이 충진된 장치로 오염된 공기를 통과시키므로서 악취가 나는 가스나 연기를 흡착하여 탈취하도록 하는 방법이지만, 이는 일정한 시간만 사용할 수 밖에 없었고, 인체에 유해한 미생물 등을 살균할 수 없는 문제점이 있었다.
다른 일례로서 유리섬유나 합성수지섬유로 된 여과포인 부직포를 통하여 공기를 정화하는 방법이 사용되기도 하지만, 이는 유해한 세균을 살균하거나 악취를 제거할 수 없는 문제점이 있었다.
또 다른 방법으로는, 먼지를 대전시킨 다음 고전압을 건 극판에 부착시켜서 세척하는 전기집진 방법이 있으나, 이는 다량의 오존 발생과 악취를 제거하기 곤란한 문제점이 있었다.
한편, 각종 산업의 발전에 따라 휘발성 유기화합물은 물론 악취 및 이취를 발생하는 생산 설비가 많이 증가하고 있으나, 공장 내의 휘발성 유기 화합물, 악취 및 이취 성분들을 외부에서 흡입하여 단순히 배출함으로써 환경 오염을 유발할 뿐만 아니라 외부에 배출된 휘발성 유기 화합물, 악취 및 이취 성분들이 내부 환기시에 다시 유입되어 작업 환경 조건을 저하시키고, 노동자들의 건강을 위협하는 요인으로 작용하고 있다.
이를 개선하기 위한 선행기술로는, 한국 등록특허공보 제 10-0919631호 "유해가스 정화용의 요오드가스 발생용 조성물과 그 조성물을 이용한 유해가스의 정화장치"(등록일자 : 2009.09.23)에 나타나 있다.
상기한 정화장치는 요오드 가스를 지속적으로 발생시켜 촉매의 활성화를 통해 유해가스의 전기 화학적 산화처리를 효율적으로 수행하도록 된 것이다.
한편, 다른 선행기술로는, 한국 공개특허공보 제 10-2010-0123786호 "다중 미세 플라즈마 발생시스템"(공개일자 : 2010.11.25)에 나타나 있다.
오염 기체의 공기 청정 방식은 마이크로 플라즈마를 이용하여 오염 기체의 탈취와 잔류오존을 제거하도록 되어 있다.
그런데, 기존 탈취장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
첫째, 정화시간이 경과함에 따라 오염물질이 필터의 표면에 묻게 되고 이로 인해 필터 효율이 저하되는 문제점이 있다.
둘째, 촉매필터가 활성화촉매인 경우, 산화 촉진을 위해 요오드가스를 사용하더라도 촉매의 활성화 정도가 낮아서 필터링 효율이 저하될 뿐만 아니라, 비용이 증가하게 되는 단점이 있다.
셋째, 필터의 표면에 분진이 끼일 경우, 전류의 흐름을 방해하는 요인(저항)으로 작용하게 되는 문제점을 갖는다.
넷째, 응축수는 별도로 집수한 후에 외부로 드레인하는 배수관으로 연결된 경우, 오염공기가 필터를 거치지 않고 배수관을 통해 출구측으로 배출됨에 따라 정화되지 않은 공기가 외부로 누출될 우려가 있거나, 배수관 내의 압력과 외부 압력의 차이로 인해 응축수가 출구측으로 역류하여 배출될 우려가 있다.
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로써, 그 목적은 오염 공기를 정화시키는 촉매필터의 기능성을 장시간 유지시킬 수 있도록 함과 아울러, 촉매 필터의 활성화 효율을 향상시킬 수 있도록 한 탈취장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 요오드 가스를 사용하지 않고도 촉매의 활성화 효율을 향상시킬 수 있도록 한 탈취장치를 제공하는 데 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 분진에 의한 전류 흐름의 방해 요인을 간편하게 극복할 수 있도록 그 구조가 개선된 탈취장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 오염 공기가 필터를 거치지 않고 배수관 및 드레인 배관측으로 바이패스방식으로 통과되는 것을 예방함과 아울러, 배수관 내의 세척수가 역류할 수 있도록 그 구조가 개선된 탈취장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측에 오염 기체가 유입되는 유입구가 마련되고 타측에 정화된 기체가 배출되는 유출구가 마련되는 케이스와,
상기 케이스의 내부에 배치되고 상기 유입되는 오염 기체를 분산시키기 위한 타공망과,
상기 타공망과 이격된 상기 케이스의 내부에 배치되고 전도체인 전극망의 내부에 산화철이 충진되어 상기 유입구를 통해 유입되는 오염 기체에 함유된 분진을 필터링하고 상기 전극망의 양측 단부를 감싸는 절연재가 구비되며 상기 산화철로부터 발생되는 녹물로 상기 산화철에 흡착된 분진을 탈락시키는 전도필터와,
상기 전도필터와 유출구사이에 적어도 하나 이상 배치되고 탄소와 요오드 및 마그네슘성분이 혼합된 촉매혼합물이 전도체인 전극망의 내부에 충진되며 상기 전극망의 양측 단부를 감싸는 절연재가 결합되는 촉매필터와,
상기 케이스의 내부에 배치되고 상기 유입되는 오염 기체를 분산시키기 위한 타공망과,
상기 타공망과 이격된 상기 케이스의 내부에 배치되고 전도체인 전극망의 내부에 산화철이 충진되어 상기 유입구를 통해 유입되는 오염 기체에 함유된 분진을 필터링하고 상기 전극망의 양측 단부를 감싸는 절연재가 구비되며 상기 산화철로부터 발생되는 녹물로 상기 산화철에 흡착된 분진을 탈락시키는 전도필터와,
상기 전도필터와 유출구사이에 적어도 하나 이상 배치되고 탄소와 요오드 및 마그네슘성분이 혼합된 촉매혼합물이 전도체인 전극망의 내부에 충진되며 상기 전극망의 양측 단부를 감싸는 절연재가 결합되는 촉매필터와,
상기 케이스의 내부로 촉매 세척수를 분사하여 상기 전도필터와 촉매필터를 세척하기 위한 촉매 세척수단과,
상기 전도필터와 촉매필터의 전극망에 고주파 전원을 각각 공급하는 촉매 전원 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전도필터와 촉매필터의 전극망에 고주파 전원을 각각 공급하는 촉매 전원 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 전도필터는 좌,우 양측에 서로 이격되게 배치되는 전극망과, 상기 전극망의 양단부를 감싸는 절연재와, 상기 전극망의 내부에 배치되어 상기 산화철을 자력으로 구속시켜 상기 산화철의 유실을 방지하는 자석부재를 구비한다.
상기 케이스의 외부에서 공기를 플라즈마 처리하여 이온을 상기 전도필터와 촉매필터측으로 주입하기 위한 촉매 이온 공급수단을 더 구비하되, 상기 촉매 이온 공급수단은 상기 케이스의 외측에 배치되어 외부 공기를 흡입하여 상기 케이스 내부로 압송하기 위한 블로워와, 상기 블로워에 의해 압송된 공기중 수분 및 산소를 플라즈마 처리하는 산화촉진제 발생부와, 상기 산화 촉진제 발생부로부터 플라즈마 처리된 이온과 오존을 상기 전도필터와 촉매필터측으로 주입하기 위한 주입노즐을 구비한다.
상기 전도필터와 촉매필터를 세척하기 위한 촉매 세척수단을 더 구비하되, 상기 세척수단은 촉매 세척수가 저장되는 탱크와, 상기 탱크로부터 상기 촉매 세척수를 연결배관을 통해 상기 케이스의 내부로 압송하는 펌프와, 상기 압송된 촉매 세척수를 상기 전도필터와 촉매필터측으로 분사하여 세척하기 위한 분사노즐과, 상기 분사노즐로부터 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 배출시키기 위한 배수수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 배수수단은 상기 전도필터와 촉매필터의 하측에 배치되어 상기 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 드레인하기 위한 각각의 배수관과, 상기 각각의 배수관들의 하부가 연통되도록 연결되어 촉매 세척수를 외부로 배수시키기 위한 드레인 배관과, 상기 배수관의 하부 일측에 연결되고 상부에 수위조절을 위한 배수구가 마련되는 세척수 드레인 탱크를 구비하여서, 상기 세척수 드레인 탱크의 수위 조절로 상기 각 배수관 내에 집수된 촉매 세척수의 수위 높이를 조절하도록 된 것이다.
본 발명의 촉매 전원 공급수단은, 외부 전원이 인가됨에 따라 고주파 전원을 발생시키는 고주파 전원 발생부와, 상기 고주파 전원 발생부로부터 발생된 고주파 전원의 저항값을 조절하여 상기 전도필터 및 촉매필터측에 공급하기 위한 임피던스부를 구비하여서, 상기 고주파 전원이 상기 임피던스부를 통과하면서 전원의 매칭이 이루어지도록 함과 아울러, 전류를 조절하여 과전류에 의한 촉매 소손을 방지하도록 된 것이다.
첫째, 본 발명은 오염 기체에 함유된 분진을 필터링하고 산화철(216)로부터 발생되는 녹물로 산화철(216)에 흡착된 분진을 탈락시키는 전도필터(210)와, 촉매혼합물(225,235)이 전도체인 전극망(222,232)의 내부에 충진되는 촉매필터(220,230)와, 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)의 전극망(212,222,232)에 고주파 전원을 각각 공급하는 촉매 전원 공급수단(300)을 구비함으로써, 별도의 전극을 구비하지 않고도 촉매를 동작시킬 수 있고, 산화철(216)에 흡착된 분진을 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 고주파 전원을 이용하여 고주파 펄스에 의한 전자의 이탈현상을 이용하여 촉매의 활성화 효율을 증대시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
둘째, 본 발명은 전도필터(210)의 전극망(212)의 내부에 충진된 산화철(216)을 자력으로 구속시키는 자석부재(215)를 구비함으로써, 산화철(216)의 유실을 방지하여 필터의 기능성을 장시간 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다.
셋째, 본 발명은 외부로부터 유입되는 공기의 수분 및 산소를 이온 상태로 플라즈마 처리하여 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)측으로 주입하기 위한 촉매 이온 공급수단(400)을 구비함으로써, 기존 요오드 가스에 의한 촉매 활성화 방식이 아니라, 플라즈마 처리된 이온 상태의 기체를 이용하여 촉매의 활성화 효율을 증대시켜 비용을 절감할 수 있으며 필터의 기능성을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
넷째, 본 발명은 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)를 물 또는 세척 약품으로 구성된 촉매 세척수로 세척하기 위한 촉매 세척수단(500)을 더 구비함으로써, 촉매의 표면에 묻어 있는 오염물질을 용이하게 제거할 수 있으므로 촉매의 내구성을 향상시키고 필터의 기능을 장시간 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다.
다섯째, 본 발명은 배수관(550)의 하부 일측에 연결되고 상부에 수위조절을 위한 배수구(565)가 마련되는 세척수 드레인 탱크(560)를 구비하여 항시 배수관(550) 내에 일정 수위의 세척수가 잔존하도록 조절함으로써, 기존 배수관(550) 내부의 압력과 외부의 압력 차이로 인한 배수관(550) 내의 세척수가 유출구(120)측으로 역류하는 것을 방지함과 아울러, 유입구(110)로부터 유입된 오염 공기가 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)를 통하지 않고 배수관(550) 내부를 통해 유출구(120)측으로 바이패스 통과되는 것을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
여섯째, 본 발명은 촉매 전원수단의 고주파 전원을 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)측에 임피던스부(320)를 거쳐서 공급함으로써, 전원의 매칭이 이루어지도록 함과 아울러, 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 공급되는 전류를 조절함으로써, 기존 과전류에 의한 촉매 소손을 방지하고 화재 발생을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 탈취장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 전도필터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 제 1,2촉매필터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명 배수수단을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명 촉매 전원 공급수단의 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명 배수수단의 다른 실시예를 보인 도면.
도 2는 본 발명 전도필터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 제 1,2촉매필터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명 배수수단을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명 촉매 전원 공급수단의 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명 배수수단의 다른 실시예를 보인 도면.
본 발명은 전도체로 구성된 전도필터와 촉매필터에 고주파 전원을 공급하고, 필터내에 내장된 촉매의 활성화를 유도하기 위해 플라즈마 처리된 이온 및 오존을 촉매측에 주입하여 촉매의 활성화 효율을 향상시킬 수 있으며, 주기적으로 촉매를 세척하기 위한 세척수를 촉매측으로 분사함으로써 필터의 기능성을 장시간 유지시킬 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 탈취장치는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 기체의 유입 및 유출이 가능하도록 유입구(110)와 유출구(120)가 마련되는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부에 공기의 유로 흐름에 대해 직각으로 서로 이격되게 배치되는 전도체 구조의 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)와, 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)에 고주파 전원을 공급하기 위한 촉매 전원 공급수단(300)과, 상기 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)에 촉매 활성화를 위한 이온을 공급하는 촉매 이온 공급수단(400)과, 촉매 세척수를 이용하여 전도필터(210)와 촉매필터를 세척하기 위한 촉매 세척수단(500)으로 구성된다.
도 1을 참조하면, 케이스(100)는 일측에 배기관(10)과 연결되어 오염 공기 또는 가스(이하, 오염 공기로 통칭함)가 유입되는 유입구(110)가 마련되고, 타측에 외부와 연통되는 배기구(120) 또는 공조장치와 연결되어 정화된 공기가 유출되는 유출구(120)가 마련된 구조를 갖는다.
또한, 상기 케이스(100)는 내부에 상기 유입구(110)로부터 유입되는 오염 공기를 분산시키기 위한 타공망(150)이 배치된다.
타공망(150)은 철망 형태로 구성되어 유입구(110)를 통해 케이스(100) 내부로 유입되는 오염 공기를 분산시켜 전도필터(210)측으로 유도하는 기능을 갖는다.
촉매 이온 공급수단(400)은 외부의 공기를 흡입하여 케이스(100)의 내부로 압송하기 위한 블로워(410)와, 블로워(410)로부터 압송된 공기 중의 수분 및 산소를 플라즈마 처리하는 산화촉진제 발생부(420)와, 상기 산화 촉진제 발생부(420)로부터 플라즈마 처리된 이온 및 오존을 공급배관(430)을 통해 상기 전도필터(210)와 촉매필터측으로 주입하기 위한 주입노즐(440)로 구성된다.
전도필터(210)는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌,우측이 서로 이격되게 배치되고 상기 촉매 전원 공급수단(300)로부터 공급되는 고주파 전원이 전도되는 전극체로 구성되며 우측이 접지되는 전극망(212)과, 상기 전극망(212)의 양측 단부에 감싸도록 결합되는 절연재(214)와, 전극망(212) 내에 충진되는 산화철(216)과, 전극망(212) 내에 배치되고 상기 산화철(216)을 자력으로 구속시켜 산화철(216)의 유실을 방지하기 위한 자석부재(215)를 구비한다.
미설명 부호 "218"은 좌,우측 전극망(212)을 지지하는 절연부재(218)를 나타낸 것이다.
전극망(212)은 스테인레스 소재를 채용할 수 있으며, 내부에 충진된 산화철 및 자석부재(215)의 유실을 방지함과 아울러, 전극의 기능을 수행하게 됨에 따라 별도의 전극을 구비하지 않고도 촉매를 동작시킬 수 있다.
산화철(216)은 이온성 철을 알칼리제로 처리하여 수산화철을 제조한 후에, 고온에서 소성시킨 것을 채용함으로써, 촉매의 기능으로 오염 공기중에 함유된 난분해성 유기물을 분해시키는 기능을 수행하게 된다.
전도필터(210)의 산화철(216)로부터 녹물이 발생되는 것은, 촉매 세척수단에서 촉매 세척수가 전도필터(210)측으로 분사됨에 따라, 전도필터(210)의 내부에 충진된 산화철(216)에 촉매 세척수가 공급됨에 따라 산화철(216) 표면에 생성된 녹과 촉매 세척수의 수분이 결합되면서 녹물이 발생하게 되고, 발생된 녹물이 흘러내리면서 산화철(216)의 표면에 묻어 있는 분진을 산화철(216)의 표면으로부터 이탈시켜 녹물의 배수과정에서 산화철(216)의 표면을 씻어내는 분진의 이탈 기능을 수행할 수 있게 된다.
따라서, 산화철(216)은 산화반응에 의해 표면에 녹이 발생된 것이고, 그 표면의 녹에 촉매 세척수의 수분이 접촉됨에 따라 녹물이 흘러내리게 되고, 흘러 내리는 녹물이 산화철(216) 표면에 묻어있는 오염 기체의 분진과 산화철(216)을 분리시키면서 배수수단을 통해 외부로 배수된다.
전도필터(210)의 산화철(216)로부터 녹물이 발생되는 것은, 촉매 세척수단에서 촉매 세척수가 전도필터(210)측으로 분사됨에 따라, 전도필터(210)의 내부에 충진된 산화철(216)에 촉매 세척수가 공급됨에 따라 산화철(216) 표면에 생성된 녹과 촉매 세척수의 수분이 결합되면서 녹물이 발생하게 되고, 발생된 녹물이 흘러내리면서 산화철(216)의 표면에 묻어 있는 분진을 산화철(216)의 표면으로부터 이탈시켜 녹물의 배수과정에서 산화철(216)의 표면을 씻어내는 분진의 이탈 기능을 수행할 수 있게 된다.
따라서, 산화철(216)은 산화반응에 의해 표면에 녹이 발생된 것이고, 그 표면의 녹에 촉매 세척수의 수분이 접촉됨에 따라 녹물이 흘러내리게 되고, 흘러 내리는 녹물이 산화철(216) 표면에 묻어있는 오염 기체의 분진과 산화철(216)을 분리시키면서 배수수단을 통해 외부로 배수된다.
도 3을 참조하면, 제 1,2촉매필터(220,230)는 일측이 촉매 전원 공급수단(300)으로부터 공급되는 고주파 전원이 전도되는 전도체로 구성되고 타측이 타측이 접지되도록 좌,우측이 서로 이격되게 배치되는 전극망(222,232)과, 상기 전극망(222,232)의 양측 단부에 감싸도록 결합되는 절연재(224,234)와, 전극망(222,232) 내에 충진되는 촉매 혼합물(225,235)로 구성된다.
또, 미설명 부호 "228"은 좌,우측 전극망(222.232)을 지지하는 절연부재(228)를 나타낸 것이다.
촉매 혼합물(225,235)은 탄소 80~90중량%, 요오드 5~10중량%, 마그네슘 5~10중량%로 구성된 것이 바람직하다.
촉매 혼합물(225,235)의 탄소는 활성탄을 채용할 수 있으며, 탄소가 90중량%를 초과할 경우에는 전류가 과도하게 흐르게 되어 전원 장치에 과부하가 걸릴 우려가 있으며, 요오드가 10중량%를 초과하게 되면 요오드가 수분과 함께 증발되면서 기화되면서 냄새가 많이 나게 될 뿐만 아니라, 요오드의 함량이 점차 감소하게 되면서 촉매 혼합물의 전체 함량이 감소되는 단점이 있으며, 마그네슘이 10중량%를 초과할 경우에는 비용이 많이 들게 되는 단점이 있다.
또한, 상기한 촉매 혼합물(225,235)의 성분들이 하한치 값 미만으로 사용될 경우에는 공기정화기능이 저하되는 단점이 있다.
촉매 전원 공급수단(300)은, 도 5를 참조하여 설명하면, 외부 전원이 인가됨에 따라 고주파 전원을 발생시키는 고주파 전원 발생부(310)와, 상기 고주파 전원 발생부(310)로부터 발생된 고주파 전원의 저항값을 조절하여 상기 전도필터(210) 및 촉매필터(220,230)측에 공급하기 위한 임피던스(impedance)부(320)를 구비한다.
임피던스부(320)는 전원의 매칭이 이루어지도록 함과 아울러, 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 공급되는 전류를 조절함으로써, 과전류에 의한 촉매 소손을 방지하여 기존 촉매가 타서 화재가 발생되는 현상을 예방할 수 있다.
고주파 전원 발생부(310)는 HF(high frequency), RF(radio frequency), 초고주파중 하나를 택일할 수 있다.
촉매 세척수단(500)은 도 1 및 도 4를 참조하면, 촉매 세척수가 저장되는 탱크(510)와, 상기 탱크(510)로부터 상기 촉매 세척수를 연결배관(530)을 통해 케이스(100) 내부로 압송하는 펌프(520)와, 상기 압송된 촉매 세척수를 상기 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 분사하여 세척하기 위한 분사노즐(540)과, 상기 분사노즐(540)로부터 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 배출시키기 위한 배수수단으로 구성된다.
촉매 세척수는 촉매에 이물질이 생기거나 산성화 또는 알카리화될 경우, 촉매를 세척하기 위한 것으로, 물 또는 세척약품(가성소다,황산,과산화수소,차아염소산나트륨등)을 물에 희석하여 사용할 수 있다.
펌프(520)는 타이머(525)에 의해 정해진 일정 시간을 주기로 온/오프 동작이 제어되도록 함으로써, 세척수의 낭비를 줄이도록 함과 아울러 촉매 전원 공급수단(300)의 동작과 상반되도록 연계되는 것이 바람직하다.
분사노즐(540)은 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)의 전면으로부터 이격된 위치에 배치되어 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)의 전면 부위를 세척하는 기능을 수행하게 된다.
배수수단은 케이스(100)의 하부와 연통되도록 연결되어 상기 분사노즐(540)을 통해 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 드레인시키기 위해 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)의 하측에 각각 마련되는 배수관(550)들을 구비한다.
각각의 배수관(550)은 하부가 하나의 드레인 배관(555)과 연통되도록 연결된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 탈취장치는, 산업용 배기장치에 적용 가능하며, 배기관(10)을 통해 유입되는 오염 공기가 타공망(150)을 통과하는 도중에 분산되면서 전도필터(210)측으로 유입되고, 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)를 통과하는 중에 정화된 후에, 유출구(120)를 통해 배기구측으로 배기된다.
상기한 촉매 전원 공급수단은 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)측에 고주파 전원을 공급함으로써, 고주파 전원이 전도체인 전극망(212,222,232)들 중 일측의 전극망에 전도된 후에 타측의 전극망을 통과하면서 각 필터의 촉매들을 동작시키게 되는 데, 전도필터(210)의 경우에는 고주파 펄스가 전도필터(210)의 전극망(212)을 통과하는 도중에 자석부재(215)의 자기장을 통과하면서 전자가 이탈되어 산화력이 증가하게 된다.
이때, 제 1,2촉매필터(220,230)는 매개산화공정(MEO: Mediated Electrochemical Oxidation)과 반도체이론에 의해 설명되며, 전해용액 대신에 활성탄 또는 마그네슘에 전기를 인가함에 따라 변형된 MEO공정법에 의해 촉매 반응이 진행된다.
제 1,2촉매필터(220,230)의 활성탄은 촉매에 공급되는 전기장에 의한 쿨롱의 힘에 의한 흡착력과 계면 흡착력을 이용하여 오염 물질을 표면으로 흡수하게 되며, 활성탄과 요오드를 촉매로 하여 양극과 음극에 각각의 촉매 입자가 분포된다.
양극에서 생성된 산화제는 다공성인 활성탄 자체에 있는 다수의 미세구멍에 흡착되어 있는 유기물과 반응하여 유기물을 산화분해시킴과 동시에, 자신은 다시 환원되고, 또 다시 양극에서 산화됨으로써 연속적인 유기물의 산화가 가능한 수용성 공정을 갖게 되며, 이를 통해 유기물은 파괴되고 유기물 중의 탄소와 수소가 이산화탄소와 물로 전환되어 거의 대부분이 무기물화된다.
물이 생성되는 과정에서 물을 제거할 경우, 반응이 촉진되면서 공기중에 함유되어 있는 수분이 쉽게 제거되므로 산소가 부족한 금속인 마그네슘에 의해 반응이 촉진된다.
Mg x-1 + H 2 O →Mg x O + H 2
따라서, 마그네슘은 공기중의 수분 제거로 인해 반응속도가 빨라지는 증진제의 효과가 나타나게 된다.
마그네슘의 표면에 존재하는 산소는 양성자를 끌어당길 수 있으므로 산소는 염기적으로 작용할 수 있고, 양이온으로부터의 전자 제거가 중성원자의 이온화 보다 더 어렵기 때문에 제이 이온화 포텐셜은 그의 제일 이온화 포텐셜 보다 크다.
Mg + (g) → Mg 2+ + e -
그래서, 고분자 유기물들을 제거하기 위하여 마그네슘과 같은 금속산화물 촉매가 사용되며, 마그네슘으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 상기와 같은 작용을 하는 금속산화물은 모두 사용이 가능하지만 마그네슘이 특히 바람직하다.
양극의 반응에서는 H 2 O → H + + OH - 의 반응식에서 OH - 이온의 감소와 H + 이온의 증가로 pH가 저하되며, 전자(Electron : e - )를 잃어버려서 산화력이 증가된다.
음극의 반응에서는 H 2 O → H + + OH - 의 반응식에서 OH - 이온의 증가와 H + 이온의 감소로 pH가 상승되며, 전자(Electron : e - )의 증가로 환원력이 증가된다.
또한, 전극에 전기가 인가되면 주울열이 발생되어 주울열에 의하여 건조, 재생을 하는 데, 주울열은 전류가 흐르면 도체의 온도가 높아지게 되고 온도를 일정하게 유지할 때는 열이 도체밖으로 흘러나오는데, 이 열량을 주울열이라고 하며, 주울의 법칙이 성립되어 도체안에 흐르는 정상전류에 의해 일정한 온도로 유지된 도선에서 일정 시간안에 유출하는 주울열의 양은 전류강도의 제곱 및 도선저항에 비례한다는 주울의 법칙이 성립되며｛Q = I 2 R( I : 전류의 강도, R : 저항, Q : 열량)｝, 열이 도체 밖으로 흘러나오게 되어 건조, 재생을 하며, 이때 활성탄은 전극과 촉매의 역활을 동시에 수행하게 된다.
따라서, 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)는 상기한 촉매반응을 이용하여 오염 공기중의 오염 물질의 흡착 및 탈락을 통해 오염 공기의 정화반응을 유도할 수 있다.
그리고 전도필터(210)는 다량의 분진이 포함된 오염 공기가 통과되는 중에 분진이 산화철(216)에 흡착되고, 산화철(216)에서 발생하는 녹물이 흡착된 분진을 산화철(216)로부터 탈락시켜 분진이 끼이게 되는 것을 예방할 수 있다.
이로 인해, 전도필터(210)는 오염 공기나 가스 중에 함유된 분진의 대부분을 처리할 수 있게 되며, 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 유입되는 분진을 최소화하여 제 1,2촉매필터(220,230)의 기능 저하를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 촉매 이온 공급수단은 상기한 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)의 촉매반응을 활성화시키기 위한 것으로, 블로워(410)를 통해 흡입된 외부 공기중의 수분 및 산소를 산화 촉진제 발생부(420)에서 플라즈마 처리를 통해 OH 수산화이온상태, 플라즈마, 혹은 라디칼(OH Radical)상태의 촉매 이온으로 전환시킨 후에, 각각의 공급배관(430) 및 주입노즐(440)을 통해서 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 주입하는 촉매 이온 공급과정을 갖는다.
또한, 산화촉진제 발생부(420)는 오존을 발생시키게 되며, 발생된 오존은 제 1,2촉매필터(220,230)의 촉매 산화제로 사용할 수 있다.
이로 인해, 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)는 촉매 이온의 주입에 의해 촉매 활성화에 필요한 에너지를 공급받게 된다.
본 발명의 촉매 세척수단(500)은 장시간 사용시 촉매에 이물질이 생기거나 촉매가 산성화 또는 알카리화될 수 있으며, 이 경우 촉매 세척을 위해 촉매 세척수를 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)측으로 분사하게 된다.
촉매 세척수의 분사과정은 펌프(520)가 탱크(510)의 촉매 세척수(물 또는 세척약품)를 연결배관(530)을 통해 각각의 분사노즐(540)로 압송하게 되고, 각 분사노즐(540)에서 촉매 세척수를 분사하여 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)를 세척하게 된다.
이때, 펌프(520)의 동작은 앞서 설명한 바와 같이 타이머(525)에 의해 주기적으로 동작되도록 제어할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명 배수수단의 다른 실시예를 보인 도면으로서, 앞서 설명한 배수수단의 구성요소에 더하여 각 배수관(550)의 세척수 수위를 조절하는 수위조절수단이 더 구비된 것이다.
수위 조절수단은 배수관(550)의 하부 일측에 연결되는 드레인 배관(555)과, 드레인 배관(555)의 일측에 연통되도록 연결되고 상부에 수위조절을 위한 배수구(565)가 마련되는 세척수 드레인 탱크(560)로 구성된다.
즉, 세척수 드레인 탱크(560)는 하부에 드레인 배관(555)과 연통되도록 연결되고, 상부에 일정 수위이상 세척수가 차오르면 외부로 배수되는 배수구(565)가 구비되므로, 배수구(565)의 높이보다 세척수의 수위가 항상 낮게 위치하게 됨과 아울러, 배수관(550) 내의 잔존 세척수의 수위를 조절할 수 있게 된다.
세척수 드레인 탱크(560)와 배수관(550)은 베르누이의 정리를 근거로 정지된 유체인 세척수의 수위를 동일한 높이로 조절하여 항시 배수관(550) 내에 일정 수위의 세척수가 잔존하도록 조절함으로써, 기존 배수관(550) 내부의 압력과 외부의 압력 차이로 인한 배수관(550) 내의 세척수가 유출구(120)측으로 역류하는 것을 방지함과 아울러, 유입구(110)로부터 유입된 오염 공기가 전도필터(210) 및 제 1,2촉매필터(220,230)를 통하지 않고 배수관(550) 내부를 통해 유출구(120)측으로 바이패스 통과되는 것을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 탈취장치는, 기존 요오드를 이용한 산화촉진 방식이 아니라, 촉매 이온 공급수단(400)을 이용하여 공기중의 수분과 산소를 플라즈마 처리하여 공기 정화 촉매의 기능을 갖는 전도필터(210)와 제 1,2촉매필터(220,230)의 촉매의 활성화 효율을 증대시켜 필터의 기능성을 향상시킬 수 있으며, 촉매 세척수단(500)을 이용하여 촉매의 표면에 묻어 있는 오염물질을 용이하게 제거할 수 있으므로 촉매의 내구성을 향상시킬 수 있으며 필터의 기능을 장시간 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다.
100 : 케이스 110 : 유입구
120 : 유출구 210 : 전도필터
220,230 : 제 1,2촉매필터 212,222,232 : 전극망
214,224,234 : 절연재 215 : 자석부재
216 : 산화철 225,235 : 촉매 혼합물
300 : 촉매 전원 공급수단 310 : 고주파 전원 발생부
320 : 임피던스부 400 : 촉매 이온 공급수단
410 : 블로워 420 : 산화촉진제 발생부
430 : 공급배관 440 : 주입노즐
500 : 촉매 세척수단 510 : 탱크
520 : 펌프 525 : 타이머
530 : 연결배관 540 : 분사노즐
550 : 배수관 555 : 드레인 배관
560 : 세척수 드레인 탱크 565 : 배수구
120 : 유출구 210 : 전도필터
220,230 : 제 1,2촉매필터 212,222,232 : 전극망
214,224,234 : 절연재 215 : 자석부재
216 : 산화철 225,235 : 촉매 혼합물
300 : 촉매 전원 공급수단 310 : 고주파 전원 발생부
320 : 임피던스부 400 : 촉매 이온 공급수단
410 : 블로워 420 : 산화촉진제 발생부
430 : 공급배관 440 : 주입노즐
500 : 촉매 세척수단 510 : 탱크
520 : 펌프 525 : 타이머
530 : 연결배관 540 : 분사노즐
550 : 배수관 555 : 드레인 배관
560 : 세척수 드레인 탱크 565 : 배수구
Claims (6)
- 일측에 오염 기체가 유입되는 유입구(110)가 마련되고 타측에 정화된 기체가 배출되는 유출구(120)가 마련되는 케이스(100)와,
상기 케이스(100)의 내부에 배치되고 상기 유입되는 오염 기체를 분산시키기 위한 타공망(150)과,
상기 타공망(150)과 이격된 상기 케이스(100)의 내부에 배치되고 전도체인 전극망(212)의 내부에 산화철(216)이 충진되어 상기 유입구(110)를 통해 유입되는 오염 기체에 함유된 분진을 필터링하고 상기 전극망(212)의 양측 단부를 감싸는 절연재(214)가 구비되며 상기 산화철(216)로부터 발생되는 녹물로 상기 산화철(216)에 흡착된 분진을 탈락시키는 전도필터(210)와,
상기 전도필터(210)와 유출구(120)사이에 적어도 하나 이상 배치되고 탄소와 요오드 및 마그네슘성분이 혼합된 촉매혼합물(225,235)이 전도체인 전극망(222,232)의 내부에 충진되며 상기 전극망(222,232)의 양측 단부를 감싸는 절연재(224,234)가 결합되는 촉매필터(220,230)와,
상기 케이스(100)의 내부로 촉매 세척수를 분사하여 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)를 세척하기 위한 촉매 세척수단과,
상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)의 전극망(212,222,232)에 고주파 전원을 각각 공급하는 촉매 전원 공급수단(300)을 구비하는 것을 특징으로 하는 탈취장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 전도필터(210)는 좌,우 양측에 서로 이격되게 배치되는 전극망과,
상기 전극망(212)의 양단부를 감싸는 절연재(214)와,
상기 전극망(212)의 내부에 충진된 산화철(216)을 자력으로 구속시켜 상기 산화철(216)의 유실을 방지하는 자석부재(215)를 구비한 것을 특징으로 하는 탈취장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 케이스(100)의 외부에서 공기를 플라즈마 처리하여 이온을 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)측으로 주입하기 위한 촉매 이온 공급수단(400)을 더 구비하되,
상기 촉매 이온 공급수단(400)은 상기 케이스(100)의 외측에 배치되어 외부 공기를 흡입하여 상기 케이스(100) 내부로 압송하기 위한 블로워(410)와,
상기 블로워(410)에 의해 압송된 공기중 수분 및 산소를 플라즈마 처리하는 산화촉진제 발생부(420)와,
상기 산화 촉진제 발생부(420)로부터 플라즈마 처리된 이온과 오존을 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)측으로 주입하기 위한 주입노즐(440)을 구비하는 것을 특징으로 하는 탈취장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 촉매 세척수단(500)은 촉매 세척수가 저장되는 탱크(510)와,
상기 탱크(510)로부터 상기 촉매 세척수를 연결배관(530)을 통해 상기 케이스(100)의 내부로 압송하는 펌프(520)와,
상기 압송된 촉매 세척수를 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)측으로 분사하여 세척하기 위한 분사노즐(540)과,
상기 분사노즐(540)로부터 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 배출시키기 위한 배수수단을 구비한 것을 특징으로 하는 탈취장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 배수수단은 상기 전도필터(210)와 촉매필터(220,230)의 하측에 배치되어 상기 분사된 촉매 세척수를 집수하여 외부로 드레인하기 위한 각각의 배수관(550)과,
상기 각각의 배수관(550)들의 하부가 연통되도록 연결되어 촉매 세척수를 외부로 배수시키기 위한 드레인 배관(555)과,
상기 배수관(550)의 하부 일측에 연결되고 상부에 수위조절을 위한 배수구(565)가 마련되는 세척수 드레인 탱크(560)를 구비하여서,
상기 세척수 드레인 탱크(560)의 수위 조절로 상기 각 배수관(550) 내에 집수된 촉매 세척수의 수위 높이를 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 탈취장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 촉매 전원 공급수단은, 외부 전원이 인가됨에 따라 고주파 전원을 발생시키는 고주파 전원 발생부(310)와, 상기 고주파 전원 발생부(310)로부터 발생된 고주파 전원의 저항값을 조절하여 상기 전도필터(210) 및 촉매필터(220,230)측에 공급하기 위한 임피던스부(320)를 구비하여서, 상기 고주파 전원이 상기 임피던스부(320)를 통과하면서 전원의 매칭이 이루어지도록 함과 아울러, 전류를 조절하여 과전류에 의한 촉매 소손을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 탈취장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120145335A KR101253340B1 (ko) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | 탈취장치 |
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