KR102188049B1 - 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과일, 농작물, 화훼류 등을 보관시에 발생하는 에틸렌을 효과적으로 제거함으로써 신선도를 오랫동안 유지시켜 장기 보관성을 증대시킬 수 있는 에틸렌 제거장치에 관한 것이다.
본 발명의 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기를 흡입하여 상기 배출구를 통해 외부로 공기를 배출하는 팬유닛과, 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 공기 중의 에틸렌을 흡착시켜 1차로 제거하는 제 1제거모듈과, 제 1제거모듈을 통과한 공기 중의 에틸렌을 광촉매로 분해하여 2차로 제거하는 제 2제거모듈을 구비한다.

Description

신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치{ethylene removal apparatus to retain freshness}
본 발명은 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과일, 농작물, 화훼류 등을 보관시에 발생하는 에틸렌을 효과적으로 제거함으로써 신선도를 오랫동안 유지시켜 장기 보관성을 증대시킬 수 있는 에틸렌 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 과일, 화훼, 채소 등의 농작물 등을 저장하는 기존의 저장시스템은 저장고 내부의 온도를 장시간 유지가 가능한 저온으로 냉장 보관하는 것이 통상적이다. 기존의 보관 방식은 과일, 화훼, 채소 등에 발생하는 에틸렌 가스에 의해 과일, 화훼, 채소 등이 노화 및 후 숙성되어 장시간 보관하기 어려운 문제점이 있었다.
과일, 화훼, 채소 등은 성장과정에서 식물대사 중에 에틸렌이 발생하며, 에틸렌은 식물을 성숙시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 에틸렌은 보관과정에서도 계속 발생하여 과성숙 또는 노화시켜 상품 가치를 저하시킨다. 따라서 저장고를 이용하여 저온 보관함으로서 식물대사를 억제하여, 에틸렌 발생량을 줄여 신선도 유지를 해오고 있다.
에틸렌 가스를 제거함과 아울러, 살균을 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으며, 이와 관련된 제품으로 신선도 유지장치가 있으며, 그 구성은 하부의 흡입구로부터 유압된 공기가 내부 케이스의 공기여과필터을 통과한 뒤 충전 카트리지를 통과하면서 에틸렌가스가 제거되는 것이다.
대한민국 등록특허 제10-1156744호에는 광촉매를 이용한 에틸렌 제거장치가 개시되어 있다.
상기 에틸렌 제거장치는 내부에 빈 공간이 형성되고 전면이 개방된 하우징과, 하우징의 내부에 설치된 제 1지지유니트에 결합되어 흡입되는 공기 중의 에틸렌을 분해하여 제거하는 분해유니트와, 하우징의 내부에 설치된 제 2지지유니트에 결합되어 분해유니트의 양측에 각각 설치되며 상기 분해유니트를 거친 공기를 하우징의 외부로 배출시키는 팬유니트들과, 하우징의 개방된 전면에 결합되며 분해유니트와 대응되는 위치에 흡기구가 형성되고 팬유니트들과 대응되는 위치에 배출구가 형성된 커버와, 커버에 힌지결합되어 상기 흡기구에 설치되며 다수의 공기흡입홀이 형성된 도어를 구비한다.
상기 에틸렌 제거장치는 광촉매 필터가 판상으로 형성되어 공기와의 접촉면적이 크기 않아 에틸렌 분해효율이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 에틸렌의 분해를 광촉매만으로 수행하므로 분해속도가 느리다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1156744호: 광촉매를 이용한 에틸렌 제거장치
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 에틸렌을 광촉매에 의한 광분해 외에 흡착에 의한 제거구조를 더 구비하여 에틸렌의 분해속도를 높이고 대용량의 공기를 처리할 수 있는 에틸렌 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기를 흡입하여 상기 배출구를 통해 외부로 공기를 배출하는 팬유닛과; 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 공기 중의 에틸렌을 흡착시켜 1차로 제거하는 제 1제거모듈과; 상기 제 1제거모듈을 통과한 공기 중의 에틸렌을 광촉매로 분해하여 2차로 제거하는 제 2제거모듈;을 구비한다.
상기 제 1제거모듈은 공기가 통과할 수 있도록 타공홀들이 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 다수가 수용되며 휴믹산을 성형하여 형성시킨 흡착펠릿들을 구비한다.
상기 제 2제거모듈은 양면이 개방되어 공기가 내측으로 통과할 수 있는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 내측에 회전가능하게 설치되며 다수가 나란하게 배치되는 광촉매카트리지들과, 상기 광촉매카트리지들을 회전시키되 서로 인접하는 광촉매카트리지는 반대방향으로 회전시키는 회전구동부와, 상기 광촉매카트리지들 사이에 위치하도록 상기 지지프레임의 내측에 설치되며 상기 광촉매카트리지들로 자외선광을 조사하기 위한 자외선램프를 구비하고, 상기 광촉매카트리지들은 상기 회전구동부와 연결되어 상기 지지프레임의 일면을 관통하는 회전축과, 상기 회전축과 결합되며 공기가 통과할 수 있도록 측면에 망체로 형성된 원통형의 회전드럼과, 상기 회전드럼의 내부에 수용되고 상기 회전드럼의 회전시 상기 회전드럼의 내부에서 무질서하게 유동할 수 있도록 상기 회전드럼의 내부공간의 20 내지 60부피%로 채워진 광촉매볼들을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 흡착펠릿에 의해 공기 중의 에틸렌을 흡착하여 1차로 제거시킨 후 광촉매를 이용하여 에틸렌을 분해시켜 2차로 제거하는 구조를 통해 에틸렌의 분해속도를 높이고 대용량의 공기를 처리할 수 있다.
본 발명은 저장고 내에서 발생되는 에틸렌을 분해함으로써 저장고에 저장된 과일, 농작물, 화훼류 등의 신선도를 오랫동안 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 에틸렌 제거장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 3은 도 1에 적용된 제 1제거모듈의 절개 사시도이고,
도 4는 도 1에 적용된 제 2제거모듈의 사시도이고,
도 5는 도 4의 평면도이고,
도 6은 도 4의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 에틸렌 제거장치에 적용된 제 2제거모듈의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치는 일측에 유입구(11)가 형성되고 타측에 배출구(13)가 형성된 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 설치되어 유입구(11)를 통해 공기를 흡입하여 배출구(13)를 통해 외부로 공기를 배출하는 팬유닛(20)과, 하우징(10)의 내부에 설치되어 유입구(11)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된 공기 중의 에틸렌을 흡착시켜 1차로 제거하는 제 1제거모듈(30)과, 제 1제거모듈(30)을 통과한 공기 중의 에틸렌을 광촉매로 분해하여 2차로 제거하는 제 2제거모듈(40)을 구비한다.
하우징(10)은 내부가 비어있는 통 구조로 이루어진다. 하우징(10)은 과일, 농작물, 화훼류 등이 보관된 저장고에 설치된다. 하우징(10)은 이동 가능하도록 하부에 캐스터가 설치될 수 있다.
저장고의 공기가 하우징으로 드나들 수 있도록 하우징(10)에는 유입구(11)와 배출구(13)가 형성된다. 도시된 예에서 하우징(10)의 하부에 유입구(11)가 형성되고, 하우징(10)의 상부에 배출구(13)가 형성된다. 배출구(13)에는 배출되는 공기의 방향을 조절할 수 있도록 다수의 풍향조절판(15)이 설치될 수 있다.
팬유닛(20)은 하우징(10)의 내부에 설치된다. 팬유닛(20)은 모터(21)와 팬(25)으로 이루어진다. 모터(21)가 작동하면 팬(25)이 회전하면서 유입구(11)를 통해 공기를 흡입한다. 그리고 흡입된 공기는 배출구(13)를 통해 하우징(10)의 외부로 배출된다.
하우징(10)의 내부로 유입되는 공기 중의 에틸렌을 제거하기 위해 하우징(10)의 내부에 제 1제거모듈(30)과 제 2제거모듈(40)이 설치된다. 제 1제거모듈(30)과 제 2제거모듈(40)은 팬유닛(20)의 하방에 설치된다.
도시된 예에서 제 1제거모듈(30)의 상부에 제 2제거모듈(40)이 설치된다. 따라서 공기는 제 1제거모듈(30)을 먼저 통과한 후 제 2제거모듈(40)을 통과한다.
제 1제거모듈(30)은 유입구(11)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된 공기 중의 에틸렌을 흡착시켜 1차로 제거한다.
제 1제거모듈(30)은 공기가 통과할 수 있도록 타공홀들(23)이 형성된 케이스(21)와, 케이스(21)의 내부에 다수가 수용되며 휴믹산을 성형하여 형성시킨 흡착펠릿들(25)을 구비한다.
케이스(21)는 내부가 비어있는 사각 판상으로 이루어진다. 케이스(21)의 상면과 하면에는 다수의 타공홀들(23)이 형성된다. 케이스(21)는 하우징(10)의 내부에 탈부착이 가능하도록 설치된다.
흡착펠릿들(25)은 케이스(21)의 내부에 수용된다. 흡착펠릿(25)은 모양은 다양하에 형성될 수 있다. 도시된 예에서 흡착펠릿은 원기둥 형태로 형성되어 있으나 이와 달리 구형, 타원형, 직육면체 등으로 형성될 수 있음은 물론이다.
흡착펠릿(25)은 표면과 내부에 다수의 기공들이 형성된 다공체 구조를 갖는다. 이러한 흡착펠릿(25)은 비표면적을 크게 증대시켜 에틸렌의 흡착효과를 높일 수 있다. 흡착펠릿(25)의 소재로 통상적인 활성탄을 이용할수 있지만 바람직하게 휴믹산을 이용한다.
휴믹산(humic acid)은 토양 또는 석탄화도가 낮은 석탄질 중에 포함되어 있으며, 알칼리에 녹고 산에 녹지 않는 갈색 또는 흑색의 무정형 산성 유기질을 의미한다. 휴믹산은 토양 또는 석탄을 물 또는 유기 용제로 처리하여 부수 물질을 제거한 후, 묽은 알칼리로 추출하여 얻을 수 있다. 본 발명에서 휴믹산은 휴믹산염을 포함한다. 휴믹산염은 휴믹산에 칼륨이나 나트륨이 결합된 물질로서, 부식산나트륨, 부식산칼륨 등을 들 수 있다.
휴믹산을 흡착펠릿(25)으로 성형하기 위한 방법으로서 프레스 성형 또는 인발 성형 방법을 이용할 수 있다. 휴믹산은 자체에 점결성을 가지고 있으므로 바인더를 사용하지 않아도 성형이 가능하다. 인발 성형의 경우 다이스를 통과시켜 직경 4 내지 10mm로 인발하면서 일정한 길이(5 내지 15mm)로 컷팅하여 흡착펠릿을 만들 수 있다.
제 2제거모듈(40)은 제 1제거모듈(30)을 통과한 공기 중의 에틸렌을 광촉매로 분해하여 2차로 제거한다.
제 2제거모듈(40)은 양면이 개방되어 공기가 내측으로 통과할 수 있는 지지프레임(41)과, 지지프레임(41)의 내측에 회전가능하게 설치되며 다수가 나란하게 배치되는 광촉매카트리지들(43)과, 광촉매카트리지들(43)을 회전시키는 회전구동부와, 광촉매카트리지들(43) 사이에 위치하도록 지지프레임(41)의 내측에 설치되며 광촉매카트리지들(43)로 자외선광을 조사하기 위한 자외선램프(57)를 구비한다.
지지프레임(41)은 사각의 틀 구조를 갖는다. 지지프레임(41)의 상부와 하부는 개방된다. 지지프레임(41)은 하우징(10)의 내부에 탈부착이 가능하도록 설치된다.
광촉매카트리지들(43)은 지지프레임(41)의 내측에 설치된다. 광촉매카트리지들(43)은 다수가 나란하게 배치된다. 도시된 예에서 3개의 광촉매카트리지들(43)이 설치되다. 이와 달리 2개 또는 4개 이상이 설치될 수 있다.
광촉매카트리지(43)는 지지프레임(41)의 일면을 관통하는 회전축(47)과, 회전축(47)과 결합되며 공기가 통과할 수 있도록 측면에 망체로 형성된 원통형의 회전드럼(45)과, 회전드럼(45)의 내부에 수용된 광촉매볼들(49)을 구비한다.
회전축(47)은 회전드럼(45)의 전단에 결합된다. 회전드럼(45)과 결합된 회전축(47)은 지지프레임(41)의 전면을 관통하여 지지프레임(41)의 외부로 노출된다. 회전드럼(45)의 후단에는 지지축(48)이 결합된다. 지지축(48)은 지지프레임(41)에 회전가능하도록 결합된다.
회전드럼(45)은 원통형으로 형성된다. 회전드럼(45)의 측면은 공기가 통과할 수 있도록 망체로 형성된다. 제 1제거모듈(30)을 통과한 공기는 지지프레임(41)의 내측으로 유입되어 회전드럼(45)을 통과한다.
광촉매볼들(49)은 회전드럼(45)의 내부에 수용된다. 광촉매볼은(49) 직경 1 내지 10mm 크기의 구형으로 형성된다. 광촉매볼(49)은 다공성 지지체의 표면에 광촉매가 코팅된 구조를 갖는다. 다공성 지지체로 제올라이트를 이용할 수 있다.
지지체의 표면에 형성된 광촉매 코팅층은 자외선 광에 의해 광활성화되어 흡입되는 공기 중의 에틸렌을 분해시킨다. 광촉매는 자외선광에 의해 강력한 산화 환원 능력을 갖는 물질로서, 광촉매로 이산화티타늄(TiO2)을 이용할 수 있다. 이산화티타늄은 빛을 받아도 자신은 변화시키지 않아 반영구적으로 사용할 수 있으며, 강력한 살균력과 유기물 분해능력을 갖는다.
광촉매는 MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)법, 졸-겔법 등 다양한 공지의 방법으로 지지체의 표면에 코팅될 수 있다.
본 발명에서 광촉매볼(49)은 회전드럼(45)의 내부에 꽉 채워지지 않는다. 이는 회전드럼(45)의 회전시 회전드럼(45)의 내부에서 광촉매볼(49)이 무질서하게 유동할 수 있도록 하기 위함이다. 가령, 회전드럼(45) 내부공간의 20 내지 60부피%로 광촉매볼들(49)이 채워진다.
회전드럼(45)의 회전시 광촉매볼(49)은 무질서하게 유동하므로 자외선광과의 접촉효율을 크게 높일 수 있다. 따라서 광분해에 의한 에틸렌 분해 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
자외선램프(57)는 회전드럼들(45) 사이에 위치하도록 지지프레임(41)의 내측에 설치된다. 자외선램프(57)에서 발생된 자외선광에 의해 광촉매볼(49)이 광활성화된다.
자외선 램프(57)는 지지프레임(41)의 내측면에 설치된 소켓에 지지되어 전원과 연결된다. 자외선 램프(57)에서 생성된 자외선 광은 250 내지 260nm의 파장을 사용하는 것이 바람직하다.
회전구동부는 회전축(47)에 각각 설치되어 서로 치합하는 다수의 종동기어들(51)과, 종동기어들(51) 중 어느 하나와 치합하는 구동기어(53)와, 구동기어(53)를 회전시키기 위한 모터(55)로 이루어진다.
종동기어(51)는 각 회전축(47)마다 하나씩 설치된다. 따라서 총 3개의 종동기어(51)가 설치된다. 종동기어들(51)은 나란하게 설치되어 서로 맞물려 있다. 종동기어들(51)은 크기가 모두 동일하거나 서로 다를 수 있다.
구동기어는 종동기어들(51) 중 어느 하나와 치합한다. 구동기어(53)는 모터(55)와 연결된다. 모터(55)의 작동에 의해 구동기어(53)가 회전하면 3개의 종동기어들(51)이 서로 맞물린 상태로 회전한다. 따라서 서로 인접하는 회전드럼(45)은 반대방향으로 회전된다. 서로 인접하는 회전드럼(45)은 반대방향으로 회전함으로써 회전드럼(45) 사이를 통과하는 공기의 흐름은 용이하게 난류화되며, 이에 따라 공기의 체류시간을 연장시켜 광촉매볼(49)과 공기의 접촉효율을 높일 수 있다.
그리고 와류의 형성이 더욱 용이하도록 회전드럼의 측면에는 와류를 유도할 수 있는 도 7과 같이 와류유도립(61)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 와류유도립(61)은 회전드럼(45)의 길이 방향을 따라 길게 형성된다. 와류유도립(61)은 회전드럼(45)의 외주면에서 바깥 방향으로 돌출되게 형성된다. 와류유도립은 회전드럼의 외주면에 90°간격으로 배치되어 하나의 회전드럼에 4개의 와류유도립이 설치될 수 있다.
회전드럼(45)이 회전할 경우 회전드럼(45)의 외주면에서 돌출된 와류유도립(61)에 의해 회전드럼(45)의 주위에 와류의 형성이 촉진되므로 에틸렌 분해 효과를 더욱더 높일 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만 지지프레임의 내측에 자외선광을 반사시키기 위한 반사층이 형성될 수 있다. 반사층에 의해 회전드럼을 조사되는 자외선광의 세기를 높일 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 하우징 11: 유입구
13: 배출구 20: 팬유닛
30: 제 1제거모듈 31: 케이스
35: 흡착펠릿 40: 제 2제거모듈
43: 광촉매카트리지 45: 회전드럼
47: 회전축 49: 광촉매볼
51: 종동기어 53: 구동기어
55: 모터

Claims (3)

  1. 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기를 흡입하여 상기 배출구를 통해 외부로 공기를 배출하는 팬유닛과;
    상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 공기 중의 에틸렌을 흡착시켜 1차로 제거하는 제 1제거모듈과;
    상기 제 1제거모듈을 통과한 공기 중의 에틸렌을 광촉매로 분해하여 2차로 제거하는 제 2제거모듈;을 구비하며,
    상기 제 2제거모듈은 양면이 개방되어 공기가 내측으로 통과할 수 있는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 내측에 회전가능하게 설치되며 다수가 나란하게 배치되는 광촉매카트리지들과, 상기 광촉매카트리지들을 회전시키되 서로 인접하는 광촉매카트리지는 반대방향으로 회전시키는 회전구동부와, 상기 광촉매카트리지들 사이에 위치하도록 상기 지지프레임의 내측에 설치되며 상기 광촉매카트리지들로 자외선광을 조사하기 위한 자외선램프를 구비하고,
    상기 광촉매카트리지들은 상기 회전구동부와 연결되어 상기 지지프레임의 일면을 관통하는 회전축과, 상기 회전축과 결합되며 공기가 통과할 수 있도록 측면에 망체로 형성된 원통형의 회전드럼과, 상기 회전드럼의 내부에 수용되고 상기 회전드럼의 회전시 상기 회전드럼의 내부에서 무질서하게 유동할 수 있도록 상기 회전드럼의 내부공간의 20 내지 60부피%로 채워진 광촉매볼들을 구비하는 것을 특징으로 하는 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1제거모듈은 공기가 통과할 수 있도록 타공홀들이 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 다수가 수용되며 휴믹산을 성형하여 형성시킨 흡착펠릿들을 구비하는 것을 특징으로 하는 신선도 유지를 위한 에틸렌 제거장치.
  3. 삭제
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