KR102283938B1 - 실험용 유니버설 공기정화장치 - Google Patents

실험용 유니버설 공기정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유해물질을 취급하는 실험실 내부에 설치되는 실험용 유니버설 공기정화장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 유해가스와 유해물질을 외부로 배출하지 않고 자체적으로 정화시킬 수 있는 실험용 유니버설 공기정화장치에 관한 것이다.

Description

실험용 유니버설 공기정화장치 {Universal air purifier for experiment}
본 발명은 유해물질을 취급하는 실험실 내부에 설치되는 실험용 유니버설 공기정화장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 유해가스와 유해물질을 외부로 배출하지 않고 자체적으로 정화시킬 수 있는 실험용 유니버설 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유해화학물질을 취급하는 장소나 화학적인 실험을 수행하는 여러 연구기관의 실험실에는 각종 시약용기를 격리 보관하기 위한 시약장을 구비하고 있다. 그리고, 다양한 실험과정에서 발생하는 유해가스 즉, 영향권역내의 유해물질 발생원에 의해 실험실 내부의 공기가 오염되는 것을 방지하여 쾌적한 실험실 작업환경을 유지하기 위한 흄후드(Fume Hoods)가 반드시 필요하다.
이러한 흄후드는 오염물질 및 각종 유기용제와 분진류, 산 및 알칼리류, 생물학적 위험물질(이하, 유해물질 등이라 함)을 취급하는 연구원들의 안전을 보장하기 위한 중요한 장비이다.
일반적으로 흄후드는 내부에 작업공간이 형성되는 작업 플레이트가 구비되어 전면에 설치된 도어를 적절히 개방시킨후 작업 플레이트에 놓여진 실험기구를 이용하여 실험하도록 되고, 흄후드의 상측에는 배기덕트가 설치되어 내부의 작업공간 및 실험실 내부에서 발생하는 유해물질을 흄후드를 통해 흄 등의 유해물질을 흡입한 다음 배기덕트(duct)와 공기정화장치(air cleaner)를 통해 처리하도록 되어 있다.
하지만 대다수의 실험실에서는 유해가스를 흡입한 그대로 바깥으로 배출함에 따라 실외가 심각하게 오염됨은 물론 실외 배기기 근처에서 생활하는 사람들의 안전을 위협하고 있는 실정이다.
따라서, 실험용 시약을 보관하는 시약장과의 거리를 단축시키고, 실험시 발생하는 유해가스를 자체적으로 정화시켜 환경오염을 줄일 수 있는 실험실용 공기정화장치의 개발이 필요한 실정이다.
1. 등록특허공보 제10-1003556호 '흄 배기장치' (등록일자 2010.12.16) 2. 일본공개특허공보 제2017-521226호 '흄후드' (공개일자 2017.08.03)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 일측에 시약을 보관할 수 있는 별도의 시약장과 시약장에서 발생하는 유해가스 및 실험을 수행하는 과정에서 발생하는 유해가스를 자체적으로 정화시켜 쾌적한 실험환경을 제공할 수 있는 실험용 유니버설 공기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실험용 유니버설 공기정화장치는 실험공간(S)이 형성되는 상부하우징(100)과 상기 상부하우징(100)에서 생성된 유해가스를 전달받아 정화시키는 정화부(210)를 포함하는 하부하우징(200) 및 상기 정화부(210)와 연결되어 흡입력을 제공하는 배기부(300)로 구성된다.
본 발명의 상기 하부하우징(200)은 상부하우징(100)으로부터 유해물질을 전달받거나, 시약을 보관하는 수납부(220)와 상기 수납부(220)의 일측에 구비되어 상기 상부하우징(100)으로부터 유해가스를 전달받아 상기 정화부(210)로 전달하는 연통부(230)를 더 포함하며, 상기 수납부(220)에는 연통부(230)와 수납부(220)의 기압차이로 인해 수납부(230) 내부공간에 체류하는 가스가 상기 정화부(210)로 이동되도록 연통부(230)와 연통되는 관통공(221)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 배기부(300)는 흡입력을 제공하는 블로우워(310); 상기 블로우워(310)의 흡입력을 전달받아 상기 상부하우징(100) 내부의 유해가스를 흡입하는 챔버하우징(330); 및 일측이 상기 블로우워(300), 타측이 상기 정화부(210)와 연통되는 배기유로(340); 일측이 상기 챔버하우징(330), 타측이 상기 연통부(230)와 연통되는 흡입유로(350); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 블로우워(300)와 인접한 상기 배기유로(340)에는 유체의 이동량을 제어하는 풍량제어부(350)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 상기 연통부(230)와 정화부(210) 사이에는 유해가스의 이동경로를 하방향으로 안내하는 가이드로드(240)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 수납부(220)의 하면에는 외부공기가 출입하며, 상기 수납부(220) 내부공간의 기압을 조절하는 배기압조절부(250)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배기압조절부(250)는 상호 교차되는 적어도 2개 이상의 절개홈(251-1)이 형성되는 배기판(251); 상기 배기판(251)의 가장자리에 구비되는 프레임(252);을 포함하되, 상기 배기판(251)은 상기 절개홈(251-1)이 접하는 접면이 가상의 수평선(L)을 기준으로 상방향으로 일정간격(t) 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 배기판(251)의 상면에는 상기 절개홈(251-1)의 접면이 소정 압력으로 접촉된 상태를 유지하도록 상기 배기판(251)의 중심방향으로 두께가 두꺼워지는 중량판(253);이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 시약을 보관할 수 있는 시약장이 일측에 마련되고, 마련된 시약장에서 발생하는 유해가스와 더불어 흄후드 내부에서 생성되는 유해가스를 함께 정화시킬 수 있어 쾌적한 실험환경과 더불어 에너지 및 경제적 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 사용이 완료된 시약, 또는 사용기한이 지난 시약 또는 실험후 폐기되는 시약 등을 함께 폐기할 수 있도록 별도의 폐시약통이 함께 구비되어 이를 처리할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 3 은 본 발명의 하부하우징을 상면에서 나타낸 평면도.
도 4 는 본 발명의 유해가스의 이동경로를 나타내기 위한 측단면도.
도 5 는 본 발명의 배기부의 일실시예 및 유해가스의 이동경로를 나타낸 측단면도.
도 6 은 본 발명의 정화부 내부로 유입되는 유해가스의 이동경로를 나타낸 하부하우징의 단면도.
도 7 은 본 발명의 배기압조절부의 일실시예를 나타낸 평면도 및 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명 실험용 유니버설 공기정화장치의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 본 발명의 실험용 유니버설 공기정화장치는 상부하우징(100), 하부하우징(200), 배기부(300)를 포함한다. 상부하우징(100)은 내부에서 다양한 실험이 수행될 수 있도록 실험공간(S)이 형성되며, 실험공간(S)의 일면은 개방되고, 개방된 일면을 개폐하는 도어(110)가 더 구비될 수 있다. 도어(110)는 사용자가 직접 개폐할 수 있으며, 도어(110)의 조작으로 사용자가 실험공간(S)의 개방되는 면적을 조절할 수 있다.
하부하우징(200)은 바람직하게는 상부하우징(100)의 하측에 위치하며, 상부하우징(100)에서 생성된 유해가스를 전달받아 정화시키는 정화부(210)와 상부하우징(100)으로부터 유해물질을 전달받는 용도로 사용되거나 시약을 보관하는 용도로 사용되는 한 쌍의 수납부(220)를 포함한다.
즉, 수납부(220)는 시약을 보관하는 내부에 시약병을 수용할 수 있는 칸막이 또는 슬라이딩되는 서랍(트레이) 등이 구비되는 시약보관부(220a)와 유해물질을 전달받는 용도로 사용되는 유해물질 보관부(220b)일 수 있다. 유해물질 보관부(220b)를 통해 실험공간(S)의 내부에서 유해물질을 폐기할 수 있는 장점이 있으며, 유해물질은 산성 또는 알카리성의 액상형태의 물질을 말하고, 언급한 물질 이외도 다양한 물질을 포함할 수 있다.
유해물질 보관부(220b)는 유해물질을 보관하는 수용탱크(220b-1)와 수용탱크와 연결되며, 상면이 실험공간(S) 내에 노출되어 있는 배출노즐(220b-2)을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로 인해 유해물질의 취급과 폐기가 실험공간(S)의 내부에서 모두 가능하여 보다 안전한 실험환경을 제공할 수 있다.
수납부(220)는 하부하우징(200)의 외부에서 개폐가 가능하도록 도어가 설치될 수 있으며, 언급한 이외의 다른 용도로 변경하여 사용이 가능한다.
배기부(300)는 상부하우징(100) 내부에서 발생하는 유해가스가 정화부(210)를 거쳐 정화된 후 외부로 배출될 수 있도록 흡입력, 즉 유체의 이동을 제어할 수 있는 구성이다. 배기부(300)의 작동으로 인해 상부하우징(100) 내부의 유해가스가 정화부(210)로 이동될 수 있다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 수납부(220)의 일측, 바람직하게는 수납부(220)의 상단에 연통부(230)가 더 구비된다. 이때, 수납부(220)의 상단에는 연통부(230)와 연통되는 관통공(221)이 더 형성될 수 있다. 수납부(220)에 형성된 관통공(221)으로 인해 수납부(230) 내부공간에 체류하는 가스가 상기 정화부(210)로 이동된다.
보다 상세히 설명하면, 상부하우징(100)으로부터 전달되는 유해가스는 연통부(230)를 통과하면서 정화부(210)로 이동하는 경우 연통부(230)의 내부의 압력은 낮아지게 된다. 연통부(230)와 수납부(220)의 기압차이로 인해 관통공(221)을 통해 수납부(230) 내부공간에 체류하는 가스가 유해가스와 함께 정화부(210)로 이동하여 정화된 후 외부로 배출된다.
즉, 수납부(220)의 내부에는 유해물질, 시약 등에서 미세한 유해가스가 생성될 수 있는데, 수납부(220)의 개방 시 유해가스가 실험실 내부 공간으로 퍼지는 현상을 방지해줄 수 있는 이점이 있다.
한편, 관통공(221)은 유해가스가 유입되는 정화부(210)의 입구와 일정간격 이격배치되는 것이 바람직하며, 관통공(221)의 위치에 따라 수납부(220) 내부 가스의 유입량이 달라질 수 있으므로, 그 위치는 한정하지 않는다.
도 3 내지 도 6 을 참조하면 정화부(210)는 중화부(211), 중화액수용부(212), 제습부(213) 및 응집부(214)를 포함한다.
중화부(211)의 내부에는 중화액을 미스트(Mist) 형식으로 분사하는 분사수단(211-1)이 구비되며, 유입된 유해가스에 중화액을 분사하여 유해가스를 중화시킨다. 중화부(211)의 내부에는 유해가스와 중화액의 접촉효율을 향상시키기 위해 다수의 에어펠링(Pall ring)이 구비될 수 있다. 이로 인해 중화부(211)를 이동하는 유해가스의 이동속도를 감소시켜 중화 효율을 높일 수 있다.
중화액수용부(212)는 중화부(11)에서 분사된 중화액을 수용하는 중화액 수용탱크에 해당한다. 중화액수용부(212)에는 중화액이 일정수위 이상으로 수용되는 것을 방지해주는 수위센서와 배출구 등이 별도로 구비될 수 있다. 중화액수용부(212)를 일정수위로 유지시켜줌으로서 중화가 완료된 유해가스가 중화부(211)와 이웃한 제습부(213)로 이동할 수 있는 이동통로를 형성시켜줄 수 있는 것이다.
중화액수용부(212)의 일측에는 중화액수용부(212)의 내부와 연결되어 중화액을 분사수단(211-1)으로 공급해주는 공급펌프(P)가 구비될 수 있으며, 중화액의 분사량을 제어할 수 있도록 중화부(211) 내부의 P.H 를 측정하는 P.H감지센서(S1)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 중화액수용부(212)에 수용된 중화액이 일정수위로 유지될 수 있도록 중화액을 중화액수용부(212)로 공급해주는 보관탱크(S2)가 더 구비될 수 있다.
제습부(213)는 중화액수용부(212)를 통과하여 중화가 완료된 유해가스에 포함된 중화액을 1차로 제습하기 위한 목적을 가지며, 응집부(214)는 다수의 그물코(網目)를 여러겹 포갠 섬유로써 유해가스가 응집부(214)를 통과하면서 다수의 그물코에 잔여 중화액이 액체 상태로 맺히면서 낙하한다.
그리고, 정화부(210)의 일측에는 분사수단(211-1), P.H감지센서(S1), 공급펌프(P) 등을 제어하기 위한 제어부(215)가 더 구비될 수 있다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면, 배기부(300)는 블로우워(310), 후드(320), 챔버하우징(330), 배기유로(340) 및 흡입유로(350)를 포함한다.
블로우워(310)는 배기부(300)는 상부하우징(100)의 내부에 유해가스를 흡입할 수 있는 흡입력을 제공하는 송풍팬으로써 제어부(215)에 의해 작동이 제어된다.
후드(320)는 상부하우징(100)의 상측에 배치되어, 유해가스를 응집시키는 역할을 수행한다. 후드(320)의 하면을 개방되어 있으며, 상면은 일부만 개방된 형상을 가지도록 개방홀(321)이 형성된다. 이로 인해 후드(320) 개방홀(321)을 통과하는 유해가스의 이동속도를 높여 흡입력을 향상시킬 수 있다.
챔버하우징(330)은 후드(320)의 상면에 안착되며, 개방홀(321)과 연통되어 유해가스를 전달받는다.
배기유로(340)는 일측이 블로우워(300), 타측이 정화부(210)와 연통되며, 흡입유로(350)는 일측이 챔버하우징(330), 타측이 연통부(230)와 연통된다. 배기유로(340)에는 정화된 유해가스가 이동하며, 흡입유로(350)에는 정화되지 않은 유해가스가 이동한다.
여기서 챔버하우징(330)은 수납부(220)가 다수개 형성되었을 때, 연통부(230)와 연통되는 흡입유로(350)로 이동하는 유해가스를 균일하게 분배하기 위한 목적을 갖는다. 즉, 다수의 흡입유로(350)에 균일한 유해가스가 분배되어야만 수납부(220) 내부의 체류 가스가 균일하게 정화부(210)로 이동할 수 있기 때문이다.
도 2 의 챔버하우징(330)은 일실시예로 수납부(220)가 2개인 경우 챔버하우징(330)의 양측 끝단에 각각 흡입유로(350)가 형성되어 후드(320)로 흡입된 유해가스를 균일하게 분배해줄 수 있다.
도 4 를 참조하면 블로우워(310)와 인접한 배기유로(340)에는 배기유로(340)를 통과하는 유체의 이동량을 제어하는 풍량제어부(360)가 더 구비될 수 있다. 풍량제어부(360)는 상기 제어부(215)에 의해 구동되며, 배기유로(340)를 통과하는 유체의 이동면적을 조절하여 이동량을 제어할 수 있다.
즉, 풍량제어부(360)는 정회전 및 역회전이 가능한 제어모터(361)와 제어모터(361)와 연결되어 배기유로(340)의 내부 상에 배치되어 배기유로(340)의 개도량을 제어하는 풍량조절판(362)를 포함한다.
도 6 을 참조하면 연통부(230)와 정화부(210) 사이에는 가이드로드(240)가 더 구비된다. 가이드로드(240)는 유해가스의 이동경로를 하방향으로 안내한다. 즉, 수납부(220)가 2개 이상 구비되는 경우 연통부(220)에서 토출되는 유해가스의 이동방향은 서로 마주보기 때문에 토출되는 유해가스의 유속에 의해 유해가스가 연통부(230)로 역류하는 현상이 발생할 수 있다. 이때, 가이드로드(240)가 유해가스의 이동경로를 변경해줌으로 인해 유해가스의 역류현상을 방지해줄 수 있다.
도 6 및 도 7 을 참조하면 수납부(220)의 하면에는 외부공기가 출입하며, 수납부(220) 내부공간의 기압을 조절하는 배기압조절부(250)가 더 구비될 수 있다.
배기압조절부(250)는 배기판(251), 프레임(252)을 포함한다.
배기판(251)은 소정의 두께를 갖는 얇은 판 형상으로 탄성을 갖는 고무, 우레탄, 실리콘 등의 재질로 이루어질 수 있다. 배기판(251)에는 배기판(251)을 관통하는 절개홈(251-1)이 형성될 수 있으며, 절개홈(251-1)은 도 7 에 도시된 것과 같이 적어도 2개 이상 상호 교차되도록 형성될 수 있다. 이로 인해 배기판(251)에 소정의 압력이 가해지면 절개홈(251-1)이 개방될 수 있다.
프레임(252)은 수납부(220)의 하면, 즉 수납부(220)의 바닥에 형성되며, 상하측이 개방된 형상을 갖는다. 그리고, 내측면에 배기판(251)의 가장자리가 고정되면서 배기판(251)의 형상을 유지시켜줄 수 있다.
배기판(251)은 상면이 일정간격 융기된 형상을 가질 수 있다. 융기되는 방향은 수납부(220)의 내측방향을 향하는 것이 바람직하다. 즉 도 7 의 (b)를 참조하면, 배기판(251)의 절개홈(251-1)이 접하는 접면이 가상의 수평선(L)을 기준으로 상방향으로 일정간격(t) 이격되도록 형성된다. 이로 인해 배기판(251)의 절개홈(251-1)은 일측방향으로만 공기가 유입될 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 수납부(220) 내부공간의 유해가스는 배기판(251)에 의해 차단되어 외부로 누출되는 것을 방지한다.
한편, 배기판(251)의 상면에는 중량판(253)이 더 구비될 수 있다. 중량판(253)은 다수개로 구비될 수 있으며, 절개홈(251-1)으로 구획된 배기판(251)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 중량판(253)은 절개홈(251-1)의 접면이 소정 압력으로 접촉된 상태를 유지시킬 수 있으며, 배기판(251)의 중심방향으로 두께가 두꺼워지도록 형성될 수 있다. 이로 인해 절개홈(251-1)의 접면의 밀착성, 밀폐력을 향상시킬 수 있으며, 절개홈(251-1)의 개방시 배기판(251)이 절곡될 때 간섭을 최소화할 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 수납부(220)에서 생성되는 유해가스와 더불어 실험공간(S)내부에서 생성되는 유해가스를 함께 정화시킬 수 있어 쾌적한 실험환경과 더불어 에너지 및 경제적 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
100 : 상부하우징 200 : 하부하우징
300 : 배기부

Claims (7)

  1. 실험공간(S)이 형성되는 상부하우징(100)과 상기 상부하우징(100)에서 생성된 유해가스를 전달받아 정화시키는 정화부(210)를 포함하는 하부하우징(200) 및 상기 정화부(210)와 연결되어 흡입력을 제공하는 배기부(300)로 구성된 실험용 유니버설 공기정화장치에 있어서,
    상기 하부하우징(200)은 상부하우징(100)으로부터 유해물질을 전달받거나, 시약을 보관하는 수납부(220)와 상기 수납부(220)의 일측에 구비되어 상기 상부하우징(100)으로부터 유해가스를 전달받아 상기 정화부(210)로 전달하는 연통부(230)를 더 포함하며,
    상기 수납부(220)에는 연통부(230)와 수납부(220)의 기압차이로 인해 수납부(220) 내부공간에 체류하는 가스가 상기 정화부(210)로 이동되도록 연통부(230)와 연통되는 관통공(221)이 더 형성되며,
    상기 수납부(220)의 하면에는 외부공기가 출입하며, 상기 수납부(220) 내부공간의 기압을 조절하는 배기압조절부(250);가 더 구비되고,
    상기 배기압조절부(250)는 상호 교차되는 적어도 2개 이상의 절개홈(251-1)이 형성되는 배기판(251);
    상기 배기판(251)의 가장자리에 구비되는 프레임(252);
    상기 배기판(251)의 상면에 상기 절개홈(251-1)의 접면이 소정 압력으로 접촉된 상태를 유지하도록 상기 배기판(251)의 중심방향으로 두께가 두꺼워지는 중량판(253);을 포함하되,
    상기 배기판(251)은 상기 절개홈(251-1)이 접하는 접면이 가상의 수평선(L)을 기준으로 상방향으로 일정간격(t) 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 실험용 유니버설 공기정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기부(300)는 흡입력을 제공하는 블로우워(310);
    상기 블로우워(310)의 흡입력을 전달받아 상기 상부하우징(100) 내부의 유해가스를 흡입하는 챔버하우징(330); 및 일측이 상기 블로우워(310), 타측이 상기 정화부(210)와 연통되는 배기유로(340);
    일측이 상기 챔버하우징(330), 타측이 상기 연통부(230)와 연통되는 흡입유로(350); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 실험용 유니버설 공기정화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블로우워(310)와 인접한 상기 배기유로(340)에는 유체의 이동량을 제어하는 풍량제어부(360)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실험용 유니버설 공기정화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통부(230)와 정화부(210) 사이에는 유해가스의 이동경로를 하방향으로 안내하는 가이드로드(240)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실험용 유니버설 공기정화장치.
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