KR101591407B1 - 이산화염소가스 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화염소수에 공기를 폭기시켜서 소정 농도의 이산화염소가스를 발생시키도록 한 것으로, 상세히는 발생하는 이산화염소가스가 안정적인 농도를 유지할 수 있도록 이산화염소수와 공기가 접촉하는 용액 저장 반응조(10) 내부의 압력을 접점식 미압계(50)로 감지하여 소정 압력 이상인 경우 에어 컴프레서(20)의 동작을 중단시켜 폭발을 방지할 수 있도록 한 것이며, 발생장치를 소형화 및 직류(배터리)와 상용 교류 전원을 모두 사용할 수 있도록 하여 필요한 장소로 이동시켜 사용이 가능하도록 한 것이다.

Description

이산화염소가스 발생장치{Apparatus for generating chlorine dioxide gas}

본 발명은 이산화염소수에 공기를 폭기시켜서 소정 농도의 이산화염소가스를 발생시키도록 한 것으로, 상세히는 발생하는 이산화염소가스가 안정적인 농도를 유지할 수 있도록 이산화염소수와 공기가 접촉하는 용액 저장 반응조 내부의 압력을 감지하여 소정 압력 이상인 경우 에어 컴프레서의 동작을 중단시켜 폭발을 방지할 수 있도록 한 것이며, 발생장치를 소형화 및 직류(배터리)와 상용 교류 전원을 모두 사용할 수 있도록 하여 필요한 장소로 이동시켜 사용할 수 있도록 한 것이다.

염소 대체제로 널리 사용되는 이산화염소(Chlorine Dioxide)는 신종플루와 조류독감, 구제역 바이러스를 포함하는 대부분의 바이러스를 신속하게 살균하는 물질로 오래전부터 음용수의 살균 처리에 이용되어 왔으며, 살균력은 염소보다 5배 높으며, pH의 영향도 받지 않는다. 이산화염소는 cysteine, tryosine, tryohan 등의 아미노산과 반응하여 단백질을 변성시키고, 유리지방산과의 반응으로 지방산화물을 생성하면서, cell membrane의 변화 및 mRNA의 불성화로 인한 단백질 합성에 영향을 주어 미생물을 사멸시킨다.

이러한 특징으로 현장에서 널리 사용되는 이산화염소는 액상과 가스를 사용하는 방법이 있는데 액상은 손쉽게 사용될 수 있도록 기술이 발전하여 제품화되어 있으나, 이산화염소가스를 사용하고자 할 경우에는 대용량의 기계 설비를 설치하여 사용하는 정도여서 실제로 현장에서는 이산화염소가스를 사용하고 싶어도 운영상의 부담 때문에 많은 장점이 있는 이산화염소를 사용할 수 없었다.

특히, 축산분야에서는 생활수준의 향상과 더불어 육류에 대한 소비가 증가함에 따라 개별 농가에서 소규모로 이루어졌던 가축사육이 대규모화되었는바 가축사육이 대규모화함에 따라 가축의 분뇨로부터 발생하는 악취 역시 매우 심한 실정이다.

또한, 창고 등에 보관되는 식자재 등의 소독에도 이산화염소 가스가 사용되는바 현실적으로 지금까지 공급되는 이산화염소 가스발생장치는 대형화되어 있고, 사용법이 복잡하여 현장에서 사용하기 위한 간편한 이산화염소 가스 발생장치의 개발이 무엇보다 시급하다.

공개특허 제10-2013-0023544호(2013.03.08. 공개) 발명의 명칭: 이산화염소 발생장치 공개특허 제10-2010-0085828호(2010.07.29. 공개) 발명의 명칭: 이산화염소가스의 연속 제조방법과 장치 등록특허 제10-0937065호(2010.01.07. 등록) 발명의 명칭: 이산화염소 제조장치 공개특허 제10-2005-0016034호(2005.02.21. 공개) 발명의 명칭: 이산화염소 제조장치

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이산화염소의 장점을 사용해야하는 여러 현장에 이산화염소수를 사용하지 못하고 가스를 사용해야하는 곳에 손쉽게 사용할 수 있도록 하기 위해서 기존의 이산화염소수를 활용하여 농도를 조절할 수 있는 이산화염소가스 발생장치를 만들고, 이산화염소가스의 농도가 높을 때 나타날 수 있는 위험성을 해결하기 위하여 유사시에 안전하게 가스발생을 중단시킬 수 있는 이산화염소가스 발생장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이산화염소수와 공기를 혼합하여 이산화염소가스를 발생시키기 위한 장치로, 소정 농도의 이산화염소수가 저장되고, 외부로부터 공급된 공기를 이산화염소수중에서 폭기시키는 폭기 노즐을 구비한 용액 저장 반응조; 상기 용액 저장 반응조의 폭기 노즐로 공기를 공급하기 위한 에어 컴프레서; 상기 반응조에서 발생한 이산화염소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출관; 상기 에어 컴프레서와 반응조 사이에 설치되는 체크 밸브; 상기 반응조 내부의 압력을 감지하여 감지된 압력이 설정치 이하 또는 이상인 경우 상기 컴프레서의 동작을 정지시키는 접점식 미압계; 를 포함하여 이루어지는 이산화염소가스 발생장치를 제공한다.

바람직하기에, 상기 배출관에는 배출되는 이산화염소가스에 와류를 형성하여 공기와 이산화염소가스를 균일하게 혼합시키는 교반기와 배출량을 감지하는 플로우미터가 더 구비되며, 상기 에어 컴프레서는 직류 배터리나 상용 교류 전원 모두에 의해 구동될 수 있도록 함으로써 어느 장소로도 이동하여 사용할 수 있도록 한 휴대성이 확보된 이산화염소가스 발생장치를 제공한다.

본 발명은 기존의 이산화염소가스를 발생시키는 원료로 액상이나 파우더 형태의 화합물을 혼합하여 제조한 이산화염소수에 공기를 폭기시켜 소정 농도의 이산화염소가스를 발생시키도록 되는 것으로, 이는 기존의 방법으로 이산화염소수나 이산화염소가스를 발생시킬 때 사용되는 원료가 독극물로 분류된 위험물질이지만, 본원발명에서는 1% 미만의 농도로 비교적 안전하게 공급되어 사용됨으로써 누구나 안전하고 손쉽게 사용할 수 있으며, 장치의 구조가 간단할 뿐만 아니라 상용 전원 또는 배터리의 직류전원을 모두 사용할 수 있어 필요로 하는 어느 장소로도 운반하여 사용할 수 있는 등의 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 이산화염소가스 발생장치의 구성도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 실시 예에 의한 이산화염소가스 발생장치는 이산화염소수와 공기를 혼합하여 이산화염소가스를 발생시키기 위한 것으로, 소정 농도의 이산화염소수가 저장되고, 외부로부터 공급된 공기를 이산화염소수 중에서 폭기시키는 폭기 노즐(12)을 구비한 용액 저장 반응조(10)와; 상기 용액 저장 반응조(10)의 폭기 노즐(12)로 공기를 공급하기 위한 에어 컴프레서(20)와; 상기 용액 저장 반응조(10)에서 발생한 이산화염소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출관(30)과; 상기 용액 저장 반응조(10)와 에어 컴프레서(20) 사이에 설치되는 체크 밸브(40)와; 상기 용액 저장 반응조(10) 내부의 압력을 감지하여 감지된 압력이 설정치 이하 또는 이상인 경우 상기 에어 컴프레서(20)의 동작을 정지시키는 접점식 미압계(50); 를 포함하여 이루어져 있다.

상기 용액 저장 반응조(10)는 이산화염소수가 저장되는 하부 영역과 이산화염소가스가 체류하는 상부 영역이 일체로 이루어져 있으며, 상부 일측에는 이산화염소수를 주입하기 위한 주입구(14)가 구비되어 있는데, 이는 이산화염소수 및 이산화염소가스와의 접촉에 견딜 수 있는 소재로 제작하는데, 예를 들면 PE 또는 PVC수지를 사용하여 내압용기 형태로 제작하면 된다.

또, 상기 용액 저장 반응조(10)에는 내부에 저장된 이산화염소수의 수위(水位)를 외부에서 확인하기 용이하도록 플로트식 수위계 또는 튜브형 수위계를 부가하거나 반응조의 일부를 투명 또는 반투명의 소재로 형성하여 내부의 수위를 쉽게 알아볼 수 있도록 제작할 수도 있다.

상기 용액 저장 반응조(10)의 상부 영역 즉, 이산화염소가스가 체류하는 영역에는 접점식 미압계(50)가 설치되어 용액 저장 반응조(10) 내부의 압력상태를 표시하게 되며, 이 접점식 미압계(50)는 압력표시기능 외에도 압력이 설정치 이상인 경우 에어 컴프레서(20)의 동작을 중지시키게 되는바, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

본 발명에서 원료로 사용되는 이산화염소수는 농도에 구애를 받지 않으나, 본 실시 예에서 사용되는 이산화염소수의 농도는 10~3,000ppm의 희석액을 사용 시험하였다.

본 실시 예에서 상기 폭기 노즐(12)은 에어 컴프레서(20)에서 공급된 공기를 이산화염소수중에서 폭기(산기) 시키기 위한 것으로, 이산화염소수중에 에어레이션(aeration)에 의해 공기 중의 용존 이산화염소가스가 발생하게 되는 것으로, 이때 발생하는 이산화염소가스의 농도는 0.01~10ppm정도를 유지하도록 한다.

상기 에어 컴프레서(20)는 일반 교류 전원(21)은 물론 배터리(22)에서 공급되는 직류 전원 모두에 의해 구동할 수 있도록 직류/교류 겸용 전원부(23)를 구비하여 상용 전원을 사용할 수 있는 장소에서는 상용 교류 전원(21)을 사용하고, 상용 전원이 공급되지 않는 장소에서는 직류 배터리(22)의 전원을 이용하여 구동될 수 있도록 한다.

또한, 상기 직류 배터리(22)는 상용 교류 전원(21)을 이용하여 충전할 수 있도록 함으로써 별도의 충전장치를 사용하지 않고 상용 교류 전원(21)을 사용하여 가동중일 때 충전이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시 예에서, 상기 에어 컴프레서(20)는 필요로 하는 공기의 양이 많지 않으므로 소형, 예를 들면 분당 0.1~1리터의 공기를 공급할 수 있는 정도의 모델을 사용하고 있는바, 이의 소모 전력은 미미하므로 직류 배터리(22)에 의한 구동시간도 5~6시간 정도는 충분히 확보할 수 있어 상용 교류 전원이 공급되지 않는 야외에서의 사용도 충분히 가능하다.

본 실시 예에서, 상기 배출관(30)에는 배출되는 이산화염소가스에 와류를 형성하여 공기와 이산화염소가스를 다시 한 번 균일하게 혼합시킬 수 있도록 교반기(60)가 더 설치되어 있고, 이 교반기(60)의 후방으로는 이산화염소가스의 배출량을 감지하는 육안으로 감지하기 용이하도록 플로우 미터(70)가 더 구비되어 있으며, 상기 배출관(30)의 말단에는 도면상으로는 도시되어 있지 않으나 이산화염소가스를 각각의 적용대상에 적합한 방식으로 분사 또는 공급할 수 있는 노즐이나 분사용 팁이 교체가능하게 부착된다.

상기 교반기(60)는 스크류 형태로 이루어지거나 터빈 날개 형태로 이루어져 이산화염소가스와 공기에 와류를 형성시켜 균일한 농도가 되도록 혼합시키는 것으로, 무동력 방식을 사용하거나 전원을 사용하는 동력방식을 모두 사용할 수 있음은 물론이며, 그 방식 또한 다양한 타입을 적용할 수 있다.

상기 체크 밸브(40)는 용액 저장 반응조(10)에서 생성된 이산화염소가스가 에어 컴프레서(20) 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 것으로, 이는 일반적인 볼과 스프링의 조합으로 이루어진 방식의 체크 밸브를 사용한다.

상기 접점식 미압계(50)는 상술한 바와 같이 용액 저장 반응조(10)의 상부 영역에 설치되어 용액 저장 반응조(10) 내부의 이산화염소가스의 압력을 표시하게 되며, 이 접점식 미압계(50)는 압력을 지시하는 기능에 겸하여 반응조(10) 내부의 압력이 설정치 이상인 경우 전기적인 ON/OFF제어신호를 발생하여 에어 컴프레서(20)의 동작을 제어하게 되는바, 동작점의 변경은 임의로 조정할 수 있는 구조로 이루어져 있어 발생장치의 용도나 규격에 따라서 사용자가 적정한 압력으로 세팅하는 것에 의해 발생장치의 안전을 확보할 수 있는 것이다.

한편, 상기 접점식 미압계는 배출관(30)의 이상으로 인해 반응조(10) 내부의 압력이 설정치 이상으로 상승한 경우는 물론, 반응조(10) 내에 공기압력이 전혀 가해지지 않을 경우에도 전원 OFF 제어신호를 발생시켜 에어 컴프레서(20)를 정지시킬 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 예의 이산화염소가스 발생장치를 사용하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

최근 보고된 자료에 의하면 이산화염소가스를 이용한 바이러스에 대한 감염력 억제와 관련한 보고로 0.03ppm의 낮은 농도로 15분 노출로 인플루엔자 A 바이러스의 마우스에 대한 감염력을 억제하였다고 보고(Ogata N & Shibata T. 2008 Protective effect of low-concentration chlorine dioxide gas against influenza A virus infection. J Gen Virol.)하였고, 0.05ppm으로 5시간 이내에 습한 상태의 유리표면의 그람 양성, 음성 세균과 외피 유무에 관계없이 모든 바이러스를 불활성화시킬 수 있음을 보고(Morino H. et al. 2011 Effect of low-concentration chlorine dioxide gas against surface bacteria and virses on a glass surface in wet environments. Lett Appl Microbiol doi: 10.1111/j.1472-165X)한 바 있어 낮은 농도의 이산화염소가스로 바이러스를 포함한 다양한 미생물을 제어할 수 있으므로 본 장치를 소독하고자 하는 장소에 비치한 후 적정 가스농도를 유지하도록 하여 동작시키면 이산화염소가스를 활용한 충분한 소독효과를 얻을 수 있고, 충남대 식품공학과의 이산화염소 가스처리에 의한 식품소독 자료에 따르면 상온에서 이산화염소 가스농도가 증가할수록 polyphenol oxidase 활성이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 호기성 균수는 이산화염소처리농도에 따른 큰 차이는 없었으나 저온상태에서 10일째 대조구는 3.72×08 CFU/g, 50 ppm의 경우 1.66×07 CFU/g로 차이를 보였다. 효모 및 곰팡이의 경우, 이산화염소처리농도가 증가할수록 대조구에 비해 효모 및 곰팡이 수가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이산화염소가스는 부패하기 쉬운 식자재를 오랫동안 유지하는데 도움이 된다고 했다. 이 경우 역시 본 장치를 식자재 창고 내에 설치하여 적정 가스농도를 유지하도록 동작시키면 간편하게 원하는 소독효과를 얻을 수 있다.

10 : 용액 저장 반응조
12 : 폭기 노즐
14 : 주입구
20 : 에어 컴프레서
21 : 상용 교류 전원
22 : 직류 배터리
23 : 직류/교류 겸용 전원부
30 : 배출관
40 : 체크 밸브
50 : 접점식 미압계
60 : 교반기
70 : 플로우 미터

Claims (4)

1. 이산화염소수와 공기를 혼합하여 이산화염소가스를 발생시키기 위한 장치로,
   소정 농도의 이산화염소수가 저장되는 하부 영역과 이산화염소가스가 체류하는 상부 영역이 일체로 이루어지며, 상기 하부 영역에는 외부로부터 공급된 공기를 이산화염소수중에서 폭기시키는 폭기 노즐(12)이 구비되고, 상기 상부 영역의 일측에는 이산화염소수를 주입하기 위한 주입구(14)가 구비된 용액 저장 반응조(10);
   상기 용액 저장 반응조(10)의 폭기 노즐(12)로 공기를 공급하기 위한 에어컴프레서(20);
   상기 용액 저장 반응조(10)에서 발생한 이산화염소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출관(30);
   상기 에어 컴프레서(20)와 용액 저장 반응조(10) 사이에 설치되는 체크 밸브(40);
   상기 용액 저장 반응조(10)의 상부 영역에 설치되어 감지된 이산화염소가스의 압력을 표시함과 동시에 감지된 압력이 설정치 이하 또는 이상인 경우 상기 에어 컴프레서(20)의 동작을 정지시키는 점점식 미압계(50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화염소가스 발생장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배출관(30)에는 배출되는 이산화염소가스에 와류를 형성하여 공기와 이산화염소가스를 균일하게 혼합시키는 교반기(60)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화염소가스 발생장치.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 배출관(30)에는 이산화염소가스의 배출량을 육안으로 확인하기 위한 플로우 미터(70)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화염소가스 발생장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어 컴프레서(20)는 상용 교류 전원(22)이나 직류 배터리(21) 모두에 의해 구동할 수 있도록 직류/교류 겸용 전원부(23)를 구비한 것을 특징으로 하는 이산화염소가스 발생장치.
   

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