KR101387220B1 - 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적인 실험실이나 공장(화학, 농화학, 약품, 기타 악취를 발생하는 물질을 보관하는 장)에서 실험용 시약이나 기타 제품의 제조를 위하여 사용되는 약품을 보관하는 시약장에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시약장 내에 구비된 각종 시약에 의해 악취 및 유독가스를 유발하는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존 및 촉매에 의해 인체에 무해한 물질로 변환 및 분해하여 배출하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 각종시약이 적재되는 적재공간이 다수 구비되는 본체와; 상기 본체의 어느 일측 또는 후면에 구비되어 시약에서 발생하는 유기화합물 및 악취물질을 수집하는 수집부와; 상기 본체의 상부에 구비되어 상기 수집부에 의해 수집된 유기화합물 및 악취물질을 변환 또는 분해하여 배출하는 정화부;로 구비되되, 상기 정화부에 흡입팬, 오존발생부, 촉매부, 배출구가 더 구비됨을 특징으로 한다.

Description

오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템{With Catalytic And Ozone Ventilation System Reagent Cabinet}
본 발명은 일반적인 실험실이나 공장(화학, 농화학, 약품, 기타 악취를 발생하는 물질을 보관하는 장)에서 실험용 시약이나 기타 제품의 제조를 위하여 사용되는 약품을 보관하는 시약장에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시약장 내에 구비된 각종 시약에 의해 악취 및 유독가스를 유발하는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존 및 촉매에 의해 인체에 무해한 물질로 변환 및 분해하여 배출하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템에 관한 것이다.
시약장의 종래 기술로는 대한민국 공개특허공보 특2000-0012791호에서 화학이나 약학 또는 독극물을 취급하는 실험실이나 공장의 시약장이나 배기 후드로 배출되는 오염된 유해 독가스를 정화하는 정화 장치를 설치한 시약장과 배기 후드에 관한 것으로 이는 활성탄을 사용하여 단지 유독가스를 흡착하여 제거하는 구성을 구비한 것일 뿐 상기 유독가스나 악취를 촉매물질을 이용하여 분해하여 제거하는 구성수단을 구비하고 있지 않아서 인체에 유해 또는 무해한 나쁜 냄새를 신속하게 제거할 수 없다는 문제점이 있다.을 가지고 있었다.
그리고, 대한민국 공개특허공보 특2002-009426호는 시약으로부터 발생된 유해가스를 외부로 배출시키도록 함과 아울러 구획된 공간을 밀폐시켜 배기팬이 작동하지 않더라도 유해가스가 실내로 유출되지 않도록 하고 시약의 순도를 높이도록 하는 환기식 시약장에 관한 것으로, 이는 시약장 내부에 발생한 악취 및 인체에 유독한 가스를 자체(시약장 내부)에서 제거하는 구성수단을 구비하고 있지 않을 뿐만 아니라 인체 유독한 가스를 외부로 유출시켜 실험실 밖의 공기를 오염시키는 문제점이 있다.
아울러, 본 출원인은 대한민국 등록특허-1235015(허니컴 흡착소자와 오존을 이용한 휘발성 유기화합물(브이오시) 처리 시스템 및 이를 이용한 브이오시 처리방법)을 등록하여 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 제거하는 기술을 보유하고 있다.
그리고, 대한민국 특허출원 2013-0110953(휘발성 유기 화합물 흡착 제거용 촉매 제조 방법 및 그 활용 (2013.09.16))을 선출원하여 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 제거하는 기술을 보유하고 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 시약장 내에 구비된 각종 시약에 의해 악취 및 유독가스를 유발하는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존 및 촉매에 의해 인체에 무해한 물질로 변환 및 분해하여 배출하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템은 각종시약이 적재되는 적재공간이 다수 구비되는 본체와; 상기 본체의 어느 일측 또는 후면에 구비되어 시약에서 발생하는 유기화합물 및 악취물질을 수집하는 수집부와; 상기 본체의 상부에 구비되어 상기 수집부에 의해 수집된 유기화합물 및 악취물질을 변환 또는 분해하여 배출하는 정화부;로 구비되되, 상기 정화부에 흡입팬, 오존발생부, 촉매부, 배출구가 더 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매부는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2)이 분말 또는 팰렛형태로 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매부는 구리, 망간이 분말 또는 팰렛형태로 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매부는 메조기공실리카에 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2)이 함침되어 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매부는 메조기공실리카에 구리, 망간이 함침되어 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 메조기공실리카는 다공성을 이룬 겔 또는 졸의 형태로 Zeosil와 SS-Sil 중의 적어도 어느 하나 이상으로 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 구리는 질산구리(Cu(NO3)2), 염화구리(CuCl2), 황산구리(CuSO4), 과염소산구리 (Cu(ClO4)2), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 망간은 망간 아세테이트(Mn(CH3COO)2), 이질산 망간(Mn(NO3)2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 본체 내에 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 감지하는 감지부가 더 구비되어 상기 감지부에 의한 정화부의 정화 및 정화부의 이상유무을 판별함이 바람직하다.
본 발명에 따른 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템은 시약장 내에 구비된 각종 시약에 의해 악취 및 유독가스를 유발하는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존 및 촉매에 의해 인체에 무해한 물질로 변환 및 분해하여 배출하여 시약장 내부 및 외부가 쾌적한 상태를 유지하게 환기될 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 하나의 정화부에 의해 일차적으로 오존발생부에서 VOC를 제거하고, 메조기공실리카과 상기 메조기공실리카에 함침된 산화구리(CuO), 산화망간(MnOx)에서 오존과 VOC를 흡착하여 반응확률을 높여 오존을 분해하고, 오존 분해시 발생되는 라디칼을 이용하여 제거율 높여 시약장에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOCs) 및 악취물질을 용이하고 확실하게 제거할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 별도의 배출덕트가 불 필요함으로 이동이 용이한 탁월한 효과가 있다.
또한, 시약장의 비치공간을 최소화할 수 있으므로, 공간의 활용성이 탁월한 효과가 있다.
또한, 감지부에 의해 시약장 내부 및 외부가 괘적한 상태를 항시 유지할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 촉매부의 교환주기가 길고, 그 구성이 간단하여 제작단가를 줄일 수 있으며, 불필요한 소모품을 최소화고, 유지보수가 용이한 탁월한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시약장을 개략적으로 도시한 측 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 오존 및 촉매에 의해 정화되는 상태를 개략적으로 도시한 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템은 본체(10)와, 상기 본체(10)에 구비되는 수집부(14)와, 정화부(20)로 구비된다.
상기 본체(10)는 공지의 시약장 형상으로 구비되는 것으로서, 내부에 시약(12)을 적재하기 위해 다수의 적재공간이 분리되어 구비된다.
상기 수집부(14)는, 본체(10) 내에 구비되는 것으로서, 각각의 분리공간에 적재된 시약(12)에서 누출 및 자연 발생 되는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 수집하기 위해 본체(10)의 일측 또는 후면 내측에 통로를 형성되게 구비된다.
상기 정화부(20)는, 본체(10) 상부 내에 소정을 공간을 형성하며, 상기 공간 내에 흡입팬(22), 오존발생부(24), 촉매부(26), 배출구(28)가 구비된다.
상기 흡입팬(22)은, 상기 수집부(14) 상부에 구비되어 수집부(14)에 수집되는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 정화부(20)로 흡입하게 구비된다.
그리고, 상기 흡입팬(22) 일측으로 오존발생부(24)가 구비되며, 상기 오존발생부(24)는 무성방전법에 의한 오존 발생기(미도시)를 이용하여 발생된 오존을 이용하거나, 광화학반응법에 따라 램프(미도시)를 통과시키면서 오존을 발생시킴과 동시에 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 분해를 촉진할 수 있으며, 사용자의 편의에 따라 공지의 여러 오존발생방법을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 오존발생부(24) 일측으로 촉매부(26)가 구비되며, 상기 촉매부(26)는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존과 반응시켜 분해하는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2) 또는 구리, 망간이 분말 또는 팰렛형태로 구성된다.
아울러, 상기 촉매부(26)는 메조기공실리카에 구리, 망간이 함침되어 구성될 수 있다.
상기 메조기공실리카는 다공성을 이룬 겔 또는 졸의 형태로 Zeosil와 SS-Sil 중의 적어도 어느 하나 이상으로 구성되며, 바람직하게는 Zeosil 142, SS-Sil-52에서 선택되는 것이다.
그리고, 분말 또는 팰렛형태의 촉매부(26) 또는 메조기공실리카로 구성되는 촉매부(26)에 함침되는 구리는 질산구리(Cu(NO3)2), 염화구리(CuCl2), 황산구리(CuSO4), 과염소산구리 (Cu(ClO4)2), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하며,
망간은 망간 아세테이트(Mn(CH3COO)2), 이질산 망간(Mn(NO3)2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
물론, 상기 촉매부의 메조기공실리카에 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2)이 함침되어 구성됨 가장 바람직하다 할 것이다.
아울러, 분말 또는 팰렛형태 또는 메조기공실리카로 구성되는 촉매부는 공지의 팩에 담길 수 있으며, 공지의 필터형태로 구비될 수 있는 것으로서, 사용자의 편의에 따라 공지의 여러 방식으로 변경할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 정화부(20)의 촉매부(26)는 사용자에 의해 교체가능하게 박스형태로 구비될 수 있으며, 사용자의 편의 의해 공지의 교체가능한 형태로 구비될 수 있다.
상기 촉매부는 망간산구리(CuMnOx)가 함침될때는 세공 용적(pore volume)이 0.1 ㎤/g 내지 0.5 ㎤/g으로 형성됨이 바람직하며, 산화구리(CuO)와 산화망간(MnO2)이 함침될때는 세공 용적(pore volume)이 0.1 ㎤/g 내지 0.5 ㎤/g으로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것이 아니라 사용자에 의해 변경될 수 있다.
아울러, 상기 본체(10) 내에 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 감지하는 감지부(30)가 더 구비되어 상기 감지부(30)에 의한 정화부(20)의 정화 및 정화부(20)의 이상유무을 판별되게 구비된다.
상기 감지부(30)는, 본체(10) 내의 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 농도를 감지하는 감지센서(32)와, 상기 감지센서(32)에 의해 감지된 농도가 적정수준 이상이면 정화부(20)를 구동하고, 이를 외부에 표시하는 제어부(34)로 구비된다.
아울러, 본체(10)에 구비되는 배출구(28)에서 배출되는 정화물질을 측정하여 정화가 안 된 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 배출시 이를 제어부(34)에 전송하여 제어부(34)에 의해 외부에 표시 또는 경고음이 발생하여 사용자가 정화부(20)의 이상유무 또는 촉매부(26)의 교체시기를 판별할 수 있는 배출부 감지센서(36)가 더 구비됨이 더욱 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 시약장 환기 시스템의 동작관계를 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본체(10) 내에 각각의 공간에 적재된 시약(12)을 각각의 용도에 따라 분류된 상태로 본체(10)에 보관되게 된다.
이때, 각각의 공간에 보관된 시약(12)은 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 배출되게 된다.
이러한, 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질은 인체에 유해함을 물론이고, 각각의 시약(12)에서 발생하는 서로 다른 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질이 혼합되어 인체에 더욱 유해하며, 폭발과 같은 위험성이 있으므로, 이를 인체에 무해하고 안전한 물질로 정화하여 배출하여야 한다.
이를 위하여 본체(10)의 일측 또는 후면 내측에 각각의 공간과 상호 연통하는 수집부(14)에 수집되는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질은 정화부(20)에 구비된 흡기팬(22)에 의해 정화부(20)로 유입되게 된다.
그리고, 상기 흡입팬(22)에 의해 유입된 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질은 도 2에 도시된 바와 같이 오존발생부(24)에 의해 발생되는 오존에 의해 일차적으로 분해 및 정화된다.
이때, 상기 오존발생부(24)에 의해 발생된 오존과 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질이 상호 혼합되어 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 연결고리를 분해하면서 혼합되어 오존가스로 변환된다.
그리고, 상기 오존발생부(24)에 의해 오존가스로 변환된 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질은 촉매부(26)로 유입되게 된다.
이때, 상기 촉매부(26)는 미세한 다공의 세공 용적(pore volume)을 이루어 상기 세공 용적에 구리, 망간 또는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2)이 분말 또는 팰렛형태로 구성되거나, 메조기공실리카에 함침 되게 구성됨으로 미세한 다공의 세공 용적을 통과하면서 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질과 혼합된 오존가스가 화학작용에 의해 산화 분해된다.
즉, 오존가스는 구리, 망간 또는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2) 흡착 분해되어, 반응성이 큰 하이드록시 라디칼(OH), 수퍼옥사이드 라디칼 음이온(O²-), 오존 라디칼 음이온(O³-) 과 같은 라디칼을 생성한다.
상기와 같이 라디칼에 의해 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질은 산화 분해되어, 그 분해산물로서, H₂O 및 CO₂가 생성되게 된다.
아울러, 촉매부(26)에 의한 오존의 분해를 이용한 휘발성 유기 화합물(VOCs) 흡착 제거시 50 ℃ 내지 100 ℃에서 오존의 분해 반응을 이용하여 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거함이 바람직하다.
특히, 오존의 분해 반응 단계에서 반응이 가장 활발하게 일어나는 온도는 70 ℃인 것이 가장 바람직하다.
상기와 같이 촉매부(26)에 의해 오존이 분해된 후 인체에 무해한 물질인 분해산물과 함께 배출부(28)를 통해 외부로 배출된다.
이는, 하나의 정화부에 의해 일차적으로 오존발생부에서 VOC를 제거하고, 메조기공실리카과 상기 메조기공실리카에 함침된 산화구리(CuO), 산화망간(MnOx)에서 오존과 VOC를 흡착하여 반응확률을 높여 오존을 분해하고, 오존 분해시 발생되는 라디칼을 이용하여 제거율 높여 시약장에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOCs) 및 악취물질을 용이하고 확실하게 제거할 수 있는 것이다.
더욱이 본 발명은 본체(10)에 감지부(30)를 더 구비함으로서, 시약장 본체(10)내에 발생하는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 농도를 감지함과 아울러, 배출되는 정화물질을 감지하여 시약장 본체(10) 내부 및 외부를 항시 정화할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 본체 12: 시약
14: 수집부 20: 정화부
22: 흡입팬 24: 오존발생부
26: 촉매부 28: 배출구
30: 감지부 32: 농도 감지센서
34: 제어부 36: 배출구 감지센서

Claims (9)

  1. 각종시약이 적재되는 적재공간이 다수 구비되는 본체와;
    상기 본체의 어느 일측 또는 후면 내측에 통로를 형성하게 구비되어 적재공간에 구비된 시약에서 발생하는 유기화합물 및 악취물질을 수집하는 수집부와;
    상기 본체의 상부에 구비되어 상기 수집부에 의해 수집된 유기화합물 및 악취물질을 변환 또는 분해하여 배출하는 정화부;로 구비되되,
    상기 수집부 상부에 구비되어 수집부에 수집되는 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 상기 정화부로 흡입하게 구비되는 흡입팬과;
    상기 흡입팬 일측으로 구비되며, 무성방전법에 의한 오존 발생기 또는 광화학반응법에 따라 램프를 통과시키면서 오존을 발생시킴과 동시에 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 분해를 촉진하는 오존발생부와;
    상기 오존발생부 일측으로 구비되어 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 오존과 반응시켜 분해하는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2) 또는 구리, 망간이 분말 또는 팰렛형태로 구비되거나, 또는 메조기공실리카에 산화구리(CuO), 산화망간(MnO2) 또는 구리, 망간 이 함침되게 구성되는 촉매부; 및
    배출되는 정화물질을 측정하여 정화가 안 된 유기화합물(VOCs) 및 악취물질의 배출시 이를 제어부에 전송하고 제어부에 의해 외부에 표시 또는 경고음이 발생하여 사용자가 정화부의 이상유무 또는 촉매부의 교체시기를 판별할 수 있는 배출부 감지센서가 구비된 배출구;가 상기 정화부에 더 구비되어,
    하나의 정화부에 의해 일차적으로 오존발생부에서 VOC를 제거하며, 촉매부에서 오존과 VOC를 흡착하여 반응확률을 높여 오존을 분해하고, 오존 분해시 발생되는 라디칼을 이용하여 제거율을 높여 시약장에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOCs) 및 악취물질을 제거함을 특징으로 하는 시약장.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메조기공실리카는 다공성을 이룬 겔 또는 졸의 형태로 Zeosil와 SS-Sil 중의 적어도 어느 하나 이상으로 구성됨을 특징으로 하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리는 질산구리(Cu(NO3)2), 염화구리(CuCl2), 황산구리(CuSO4), 과염소산구리 (Cu(ClO4)2), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 망간은 망간 아세테이트(Mn(CH3COO)2), 이질산 망간(Mn(NO3)2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이들의 수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 내에 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 악취물질을 감지하는 감지부가 더 구비되어 상기 감지부에 의한 정화부의 정화 및 정화부의 이상유무을 판별함을 특징으로 하는 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템.
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