KR101736825B1 - 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소 가스 발생 장치 - Google Patents

휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소 가스 발생 장치 Download PDF

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Abstract

폭발의 위험성을 제거하면서, 필요에 따라 간편한 장치에 의하여 이산화염소(ClO2) 가스를 발생시키고자 하는 것을 목적으로 하는 것으로, 상부에 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)를 설치하고, 하부에 이산화염소(ClO2)가 생성되는 하부 반응조(40)를 설치한 반응조(1)를 갖는 일정한 농도의 휴대용 순수 이산화염소(ClO2) 발생장치에 있어서, NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 하측부의 서로 인접하는 부분에서 NaClO2 용액과 산 용액이 혼합되어 하부 반응조(40)로 혼합 용액이 떨어지도록 하는 혼합구(30)를 형성하고, 하부 반응조(40)의 상측에는 이산화염소(ClO2) 가스가 공급되는 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)를 형성하고, 하부 반응조(40)의 하측에는 공기 공급관(421)을 통해 공기를 공급받는 공기 유입구(420)이 형성되는, 일정한 농도의 휴대용 이산화염소(ClO2) 발생장치

Description

휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소 가스 발생 장치{AN PORTABLE GASIFIER FOR EVEN CONSISTENCY OF PURE CHLORINE DIOXIIDE}
본 발명은 공기 살균 소독 및 탈취에 사용되는 이산화 염소(ClO2) 가스를 폭발의 위험이 없이, 일정한 농도로 안정되게 발생시키고자 하는 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 휴대가 가능하며, 일반 수도관 및 에어 컴프레서와 연결만 하면 언제 어디서나 사용할 수 있는, 매우 단순한 구조의 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
이산화염소(ClO2)는 일반적으로 높은 산화력 때문에 살균 소독 및 탈취를 위한 용도로 사용되고 있다. 특허문헌 1(공개특허공보 2011-44580호, 2011. 4. 29. 공개)에는 이러한 이산화염소 가스의 제조장치가 소개되어 있다.
그렇지만, 상기 특허문헌 1 기재의 이산화염소 가스의 제조장치는 아염소산나트륨 용액과 황산 용액을 반응조에서 반응시켜 반응조에서 이미 이산화염소 가스를 발생시킨 상태로 보관하는 것이므로, 폭발의 위험성이 있다는 문제점이 있었다.
또한, 이산화염소 가스는 상당히 불안정하므로, 장기간 보관이나, 운반이 어렵고, 고 농도에서는 폭발의 위험성 등이 있어서 이를 해결하고자 하는 시도가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자 하는 것으로, 특허문헌 2(일본 재공표특허 WO2012/165466호 2012. 12. 6. 공개)에는 사용시까지는 이산화염소 가스의 발생을 억제하고, 사용시에 이산화염소 가스를 효율 좋게 발생시키고자 하는 것으로, 무기다공질 담체에 아염소산염 및 알칼리제를 담지시키는 이산화염소제를 개발하였다.
그렇지만 특허문헌 2 발명의 이산화염소제는 공기 중에서 반응하여 이산화염소 가스를 발생시키므로, 보관시에 이산화탄소나 수증기가 투과하지 못하도록 하는 포장 방법을 고려하여야만 한다는 문제점이 있었다.
즉, 지금까지의 이산화염소 발생장치는 여러 개의 반응조 및 기구를 필요로 한 복잡한 형태가 대부분인 것으로, 휴대용으로 간편하게 제조하는 것이 곤란했다.
또한 반응조에 반응물이 함께 고여 있는 상태에서 1차 반응이 시작되는 형태로 되어 있어서, 기존의 잔여 반응 용액과 희석되며 일정한 농도의 순수 이산화염소를 발생시키는 것에 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 특허문헌 1 및 2가 가지는 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 폭발의 위험성을 제거하면서, 필요에 따라 간편한 장치에 의하여 이산화염소(ClO2) 가스를 발생시키고자 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상부에 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)를 설치하고, 하부에 이산화염소(ClO2)가 생성되는 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)를 설치한 반응조(1)를 갖는 일정한 농도의 휴대용 순수 이산화염소(ClO2) 발생장치에 있어서,
NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 하측부의 서로 인접하는 부분에서 NaClO2 용액과 산 용액이 혼합되어 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)로 혼합 용액이 떨어지도록 하는 점적 수단(30)을 형성하고, 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 상측에는 이산화염소(ClO2) 가스가 공급되는 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)를 형성하고, 하부 반응조(40)의 하측에는 공기 공급관(421)을 통해 공기를 공급받는 공기 유입구(420)가 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 하부 반응조(40)의 일정 부분에는 상기 상부의 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)에서 떨어지는 혼합 용액이 떨어지는 시간을 늦추고, 혼합 용액이 접촉하는 표면적을 넓히기 위한 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)를 더 가지는 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 공기 공급관(421)을 통한 공기의 공급을 위하여, 공기 공급관(421)의 끝단에 세라믹 필터(422)를 설치한 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 하측에는 배출 밸브(430)를 더 설치한 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 상부에는 NaClO2 용액과 산 용액의 하부 반응조(40)에의 공급을 제어할 수 있는 공기 조절 밸브(500)가 더 설치된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 상부에는 NaClO2 용액과 산 용액의 보충 및 교체를 위한 뚜껑(11, 12)이 더 설치된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
또한, 상기 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)에는 가스 공급관(411)을 연결하며 가스 공급관(411)에는 벤츄리관(412)이 형성된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 점적 수단(30)은 그 형상이 만년필의 펜촉과 같은 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서는 상기 점적 수단(30) 대신에 NaClO2용액조(11) 및 산 용액조(20)에서 각 용액을 분사하는 분사 수단(300)으로 양 용액을 혼합할 수 있다.
또한, 상기 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)는 기둥 형상의 가스 생성 촉진체 커버(441) 내부에 모아두는 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 산 용액조(20)에 공급하는 산은 황산(H2SO4)인 것을 특징으로 하는 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명은 단순하고, 간단한 이산화염소 가스 발생 장치로서, 휴대 및 이동이 편리하고, 2 가지의 반응물(NaClO2 용액과 산 용액)이 일정 공간{NaClO2 용액조(10)와 산 용액조(20)의 하측부의 서로 인접하는 부분}에서 혼합되고, 점적(点滴) 장치에 의해서 반응조로 떨어지면서, 유리 구슬과 같은 충전물 층을 거치도록 하여 혼합 용액이 충전물 층과 접촉하는 표면적을 확산시키고, 혼합 용액이 반응조에 저류되는 시간을 지연시켜, 이산화염소 가스를 더 많이 발생시킬 수 있다.
즉, NaClO2 용액과 산 용액의 혼합 용액이 반응조 하부에 저류될 때까지의 시간을 길게 하여, 순수 이산화염소 가스를 일정한 농도로 더욱 많이 발생시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 종래 이산화염소는 경시변화 때문에 보관 및 유통에 어려움이 있으며, 일반 사용에 불편이 있어왔다.
그렇지만 본 발명에 의하여, 언제 어디서나 휴대하기 쉽고 간편하게 순수 이산화염소를 발생시켜, 필요한 적재 적소에 사용할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명은 종래와 같이, 이산화염소 가스를 보관할 필요가 없으므로, 폭발의 위험성이 없으며, 이산화염소를 무기다공질 담체에 담지시킬 필요가 없는 것이므로, 경제적으로도 유용성을 가지게 된다.
도 1은 종래기술에 관한 것으로, 이산화연소의 제조장치의 구조를 나타내는
모식도이다.
도 2는 본 발명의 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치의 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있는 것은 당연한 것이다.
먼저, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명인 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치는, 빈응조(1)를 가지며, 반응조(1)는 상, 하부로 분할되며, 또한, 반응조(1)의 상부는 좌, 우측부로 분할된다.
반응조(1)의 상부에 형성되는 좌측부에는 아염소산나트륨(NaClO2) 용액이 채워지는 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10)가 마련되며, 우측부에는 산(유기산 또는 무기산) 용액이 채워지는 산 용액조(20)가 마련된다. 물론, 좌, 우측부가 바뀌어도 전혀 문제가 되지 않는다. 또한, 하부에는 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)가 마련된다. 그리고 상부와 하부는 결합 분리될 수 있도록 구성한다. 예를 들면 나사 결합에 의하여 이루어질 수 있으며, 결합 부분에 요철을 두어 패킹 결합시킬 수도 있다.
다음으로 각각의 구성에 대해서 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.
(1) 반응조(1)
반응조(1)의 상부 좌측부에는 ,아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10)를 마련하고, 상부 우측부에는 산 용액조(20)를 마련한다.
또한, 반응조(1)의 상부 좌, 우측에 형성되는 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10)와, 산 용액조(20)의 경계 부분의 일정 부분에는, 두 용액을 혼합하면서 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)로 한 방울씩 떨어뜨리는 점적 수단(30)을 형성하며, 점적 수단(30)은 예를 들어, 각각의 용액조(10, 20)에 채워진 각각의 용액이 한꺼번에 직접 혼합되지 않는 것이라면, 기존에 있는 어떤 점적 수단이어도 된다. 예를 들어 주사액의 점적 수단과 같은 것도 가능하다. 또한, 예를 들면, 각각의 용액조 (10, 20) 하면과 접하면서, 각각의 용액조(10, 20)의 좌, 우면을 각각 분리하는 판에 의해 분리되는 펜촉과 같은 형상으로 하고, 각각의 용액조(10, 20)의 좌, 우면을 각각 분리하는 판은 도 2에 나타나 있는 것과 같이 펜촉의 상측 부분까지만 설치되어 펜촉으로 아래 부분에서 점적이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
통상, 아염소산나트륨(NaClO2) 용액과, 산(유기산 또는 무기산) 용액이 혼합하게 되면, 곧바로 이산화 염소(ClO2) 가스가 발생하게 되지만, 이는 전체의 약 90%이며, 나머지 10% 정도는 혼합 용액에 용해된 상태로 존재하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 점적 수단(30)에서 혼합되고, 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)로 점적되면서, 약 90%의 이산화 염소(ClO2) 가스가 발생하게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 점적 수단(30) 대신에 NaClO2용액조(11) 및 산 용액조(12)에서 각 용액을 분사하는 분사 수단(300)으로 양 용액을 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 혼합 용액에 용해된 상태로 존재하는 10% 정도의 이산화 염소(ClO2)를 가진 혼합 용액이 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 바닥에 떨어질 때까지 접촉하는 표면적을 크게 하고, 시간을 길게 하여, 90% 이상의 이산화염소(ClO2) 가스를 간편하게 생성할 수 있게 하는 것이다.
구체적으로는, 수율을 높이기 위해서, 반응조 내부에 유리 구슬과 같은 충전물 층을 만들어,아염소산나트륨(NaClO2) 용액과, 산(유기산 또는 무기산) 용액의 혼합 용액이 부착되는 표면적을 넓히고, 바닥까지 떨어지는 시간을 지체하게 만드는 것이다.
그리고, 반응조(1) 상부의 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10) 및 산 용액조(20)는 반응조(1) 하부의 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)와 분리 결합될 수 있도록 구성한다.
또한 산 용액조(20)에 공급하는 산은 무기산/유기산 등 다양한 산을 사용할 수 있다.
다만, 염산을 사용하는 경우에는 이산화염소 가스와 함께 기화되어 순수한 이산화염소가스를 얻기 힘들다는 단점이 있으며, 옥살산/구연산 등을 사용하는 경우에는 이산화염소 가스와 함께 기화되지는 않지만, 고가라는 단점이 있으며, 인산을 사용하는 경우에는 이산화염소 가스와 함께 기화되지는 않지만, 부영양화를 일으켜 공해의 원인이 된다는 점에서 황산을 사용하는 것이 바람직하다.
이 경우 반응식은 아래와 같다.
5NaClO2 + 2H2SO4 → 4ClO2 + 2Na2SO4 + NaCl + 2H2O
(2) 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)
반응조(1)의 하부에 마련된 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 상측벽에는 이산화염소(ClO2) 가스를 필요로 하는 곳에 공급하기 위한 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)를 형성하고, 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)에는 가스 공급관(411)을 연결하며, 가스 공급관(411)은 이산화염소(ClO2) 가스가 공기 정화를 필요로 하는 공간이나, 물의 정화를 위한 수도관 등과 연결되도록 형성한다. 따라서, 가스 공급관(411)의 일부에는 벤츄리관(412)을 더 형성할 수도 있으며, 이 벤츄리관(4120에 공기관 또는 수도관을 연결하여 이산화염소(ClO2) 가스를 필요로 하는 공간 등에 공급하게 된다. 물론 벤튜리관(412) 없이 가스 공급관(411)만에 의하여 이산화염소(ClO2) 가스를 공급할 수도 있다.
(3) 공기 유입구(420)
그리고, 반응조(1)의 하측부의 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 하측벽 일 측에 공기 유입구(420)을 설치하고, 공기 유입구(420)를 통하여 공기유입관(421)을 설치한다. 그리고, 이 공기 유입관(421)의 끝단에 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 내부에 세라믹 필터(422)를 마련하고 이를 통해서 공기를 공급하는 것에 의해, 아염소산나트륨(NaClO2) 용액과 산 용액의 혼합 용액으로부터 이산화염소(ClO2) 가스가 보다 활발하게 생성되도록 한다.
또한, 공기 유입구(420)에는 실리콘 마개(423)를 형성하여 하부 반응조(40) 하부의 용액이 쉽게 외부로 배출되지 않도록 할 수 있다.
그리고, 하부 반응조(40)의 하측벽 다른 측에는 외측으로 배출 밸브(430)를 형성하여, 필요에 따라 혼합 용액을 제거할 수 있도록 한다.
(4) 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)
이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)는 반응조(1)의 상부의 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10) 및 산 용액조(20)와 분리 결합 가능하도록 설치한다.
또한, 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)는 이산화염소(ClO2) 가스를 생성하는 부분으로, 충분한 이산화염소(ClO2) 가스를 생성시키기 위하여, 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 일정 부분에 상부의 NaClO2 용액조(11) 및 산 용액조(20)에서 떨어지는 혼합 용액이 떨어지는 시간을 늦추고, 혼합 용액이 접촉하는 표면적을 넓히기 위한, 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)를 더 형성하며, 이러한 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)는 기둥 형상의 가스 생성 촉진체 커버(441) 내부에 모아둘 수 있도록 하며, 또한 가스 생성 촉진체 커버(441)는 외측에 구멍을 형성하여 외부로 혼합 용액이 흘러내릴 수 있도록 할 수도 있다.
(5) 공기 조절 밸브(500)
반응조(1)의 상부에 형성되는 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10) 및 산 용액조(20)에는 각각 뚜껑(11, 21)을 마련하여, 2가지 반응물인 아염소산나트륨(NaClO2) 용액과 산(유기산 또는 무기산) 용액을 보충, 교체할 수 있도록 한다.
또한, 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 상단에는 공기 조절 밸브(500)를 설치하여 각각의 공간에 유입되는 공기량이 동일하도록, 공기 조절 밸브(500)를 조절하여, 동일한 양의 혼합 용액이 공급되도록 한다.
1 : 반응조 10 : 아염소산나트륨(NaClO2) 용액조
20 : 산(무기산 또는 유기산) 용액조 11, 21, : 뚜껑
30 : 점적 수단 300 : 분사 수단
40 : 이산화염소(ClO2) 하부 반응조 410 : 이산화염소(ClO2) 가스 공급구
411 : 가스 공급관 412 : 벤츄리관
420 : 공기 유입구 421 : 공기 유입관
422 : 세라믹 필터 423 : 실리콘 마개
430 : 배출 밸브 440 : 가스 생성 촉진체
441 : 가스 생성 촉진체 커버 500 : 공기 조절 밸브

Claims (11)

  1. 상부에 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)를 설치하고, 하부에 이산화염소(ClO2)가 생성되는 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)를 설치한 반응조(1)를 갖는 일정한 농도의 휴대용 순수 이산화염소(ClO2) 발생장치에 있어서,
    NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 하측부의 서로 인접하는 부분에서 NaClO2 용액과 산 용액이 혼합되어 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)로 혼합 용액이 떨어지도록 하는 점적 수단(30)을 형성하고
    이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 상측에는 이산화염소(ClO2) 가스가 공급되는 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)를 형성하고,
    하부 반응조(40)의 하측에는 공기 공급관(421)을 통해 공기를 공급받는 공기 유입구(420)가 형성되며,
    상기 하부 반응조(40)의 일정 부분에는 상기 상부의 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)에서 떨어지는 혼합 용액이 떨어지는 시간을 늦추고, 혼합 용액이 접촉하는 표면적을 넓히기 위한 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)를 더 가지며,
    상기 구슬 형상의 가스 생성 촉진체(440)는 기둥 형상의 가스 생성 촉진체 커버(441) 내부에 모아두는 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급관(421)을 통한 공기의 공급을 위하여, 공기 공급관(421)의 끝단에 세라믹 필터(422)를 설치한 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이산화염소(ClO2) 하부 반응조(40)의 하측에는 배출 밸브(430)를 더 설치한 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 상부에는 NaClO2 용액과 산 용액의 하부 반응조(40)에의 공급을 제어할 수 있는 공기 조절 밸브(500)가 더 설치된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 NaClO2 용액조(10) 및 산 용액조(20)의 상부에는 NaClO2 용액과 산 용액의 보충 및 교체를 위한 뚜껑(11, 12)이 더 설치된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이산화염소(ClO2) 가스 공급구(410)에는 가스 공급관(411)을 연결하며 가스 공급관(411)에는 벤츄리관(412)이 형성된 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 점적 수단(30)은 그 형상이 만년필의 펜촉과 같은 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 점적 수단(30)은 분사 수단(300)으로 대체하는 것을 특징으로 하는, 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    산 용액조(20)에 공급하는 산은 황산(H2SO4)인 것을 특징으로 하는 휴대용 일정한 농도의 순수 이산화염소(ClO2) 가스 발생 장치.
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