KR20020083563A - 고농도 유해가스 정화장치및 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정화장치에 대한 것으로서, 가스의 농도에 따라 선택적으로 유해가스가 흡착부재에 흡착되는 정화장치를 제공하여, 정화효율과 사용자의 신뢰성을 향상시킨 것이다.

이를 위하여 본 발명은 다공성 세라믹인 제오라이트와, 상기 제오라이트의 하류 측에 방전전극과 접지전극을 구비하는 플라즈마발생부와, 상기 제오라이트의 입구측으로 유입되는 공기중 가스의 농도를 감지하는 농도센서부와, 상기 농도센서부의 신호에 따라 상기 제오라이트의 양단 및 플라즈마발생부에 전압을 인가하는 전압발생부로 구성된 고농도 유해가스 정화장치가 제공되도록 한 것이다.

Description

고농도 유해가스 정화장치및 정화방법{Elimination device for high density noxious gas and elimination methode}

본 발명은 먼지 또는 유해가스를 정화시키는 정화장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 저농도의 유해가스 및 고농도의 유해가스도 효과적으로 정화시킬 수 있도록 형성된 정화장치의 구조에 관한 것이다.

일반적인 정화구조는 건조식과 습식구조로 대별되며, 건조식 정화구조의 방법은 필터 또는 활성탄을 이용하여 직경이 다소 큰 먼지등을 걸러내는 필터식방법과, 고압의 전류를 양전극에 인가하여 양전극사이에 형성되는 플라즈마 방전을 이용하여 유해가스등을 분해하고 집속시키는 전자식집진방법등이 있다.

그리고, 화학공장의 탈취공정에 주로 사용되는 습식구조는 물의 흡착력을 이용하여 유해성분을 제거할 수 있도록 물을 스프레이 및 분사시켜 유해가스를 제거한다.

이와 같은 정화 방법을 이용한 공기정화장치의 경우, 처리되어야 하는 유해가스의 종류 및 농도등을 고려하여 순차적으로 건식 및 습식구조를 적용할 수 있으며, 이 때 유해가스 및 먼지등은 다단계의 정화구조에서 단계적으로 정화되어 외부로 배출된다.

상기 정화 방법은 또한 열교환장치의 열교환을 이용하여 실내의 공기를 냉방 또는 난방하는 공기조화기에 설치될 수도 있다.

특히, 대기오염의 정도가 심해지고, 담배연기등으로 인하여 실내의 공기가 악화됨에 따라 공기조화기에 정화기능이 부가된다.

이에 따라, 종래 공기조화기에는 주로 필터식 또는 먼지와 유해가스를 집진하는 전자식집진방법이 주로 사용되며, 실내기에 전자식집진기가 설치된 방법은 일본특허공개 소 64- 28427호 공보에 공지되어 있다.

즉, 상기 공보에서 전자식집진장치는 열교환기의 전면그릴과 그 내측에 설치된 열교환기의 사이에 설치된 일정간격 이격되어 방전전극과 접지전극을 설치되고, 상기 양전극에 고전압이 인가되면 양전극사이에 코로나방전에 의해 플라즈마가 발생된다.

이 때문에 전자식 집진장치(1)의 방전전극(11)주위에 존재하는 가스는 도 1의 개략도에서 도시된 것과 같이, 플라즈마(13)에 의하여 발생하는 활성종에 의해 분해되어 접지전극(12)에 집속되며, 필터에 의해 직경이 다소 큰 먼지등이 실내공기에서 제거된다.

그러나, 담배나 화학연료의 연소시 많이 발생되는 녹스(NOx)등의 유해가스는 상기 전자식 집진방법에 의하여 정화되지 않으며, 특히 상기 녹스의 농도가 200ppm이상이 되면 상기 필터와 전자식 집진방법은 거의 정화능력이 상실되어, 저농도의 유해가스가 유입되어도 접지전극에 집진된 유해가스에 의하여 가스의 정화가 이루어지지 않는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 가스의 농도에 따라 가스를 흡착할 수 있도록 제오라이트와 플라즈마발생수단을 사용하여 고농도의 유해가스를 효과적으로 제거하는 한편, 가스의 정화능력을 향상시켜 사용자의 신뢰성을 얻는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 전자식집진장치의 원리를 개략적으로 나타내는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 정화구조의 원리를 개략적으로 보여주는 개략도

도 3은 본 발명에 따른 정화방법을 도시하는 플로우차트

* 도면 주요 부분의 부호의 설명 *

1 : 전자식집진장치 11 : 방전전극

12 : 접지전극 13 : 플라즈마

20 : 제오라이트 150 : 농도센서부

이를 위하여, 본 발명은 다공성 세라믹인 제오라이트(20)와, 상기 제오라이트(20)의 하류 측에 방전전극(110)과 접지전극(120)을 구비하는 플라즈마발생부(10)와, 상기 제오라이트의 입구측으로 유입되는 공기중 가스의 농도를 감지하는 농도센서부(150)와, 상기 농도센서부의 신호에 따라 상기 제오라이트의 양단 및 플라즈마발생부에 전압을 인가하는 전압발생부(140)로 구성된 고농도유해가스 정화장치가 제공되도록 한 것이다.

바람직하게는 상기 제오라이트는 표면적이 넓은 하니컴형이 사용된다.

더욱 바람직하게는 상기 농도센서부(150)는 농도센서의 감지신호에 따라 상기 제오라이트(20)의 양단에 인가되는 전압의 레벨을 조정하고, 상기 플라즈마발생부(10)에 고전압을 on/off하는 신호를 전압발생부(140)로 전달한다.

본 발명에 따른 정화장치의 구조와 유해가스 제거과정을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 2는 본 발명에 따른 정화구조를 개략적으로 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 정화방법을 도시하는 플로우차트이다.

본 발명에 따른 유해가스 정화구조는 도 2의 개략도에서 도시되는 것과 같이, 다공성 세락믹인 제오라이트(20)와, 공기유입측과 대향되는 상기 제오라이트의 후류에 위치되고 선형의 방전전극(110)과 평행 평판인 접지전극(120)으로 구성된 플라즈마발생부(10)로 이루어진다.

그리고, 상기 제오라이트(20)의 양단과 플라즈마발생부(10)에는 고압 또는 저압의 전류를 인가시키는 전압발생장치(140)가 연결되고, 상기 전압발생장치(140)는 제오라이트로 유입되기 전의 대기중 가스의 농도를 측정하고 상기 측정치에 따라 전압발생장치(140)를 제어하는 농도센서부(150)와 연결된다.

이 때, 상기 제오라이트(20)는 삼차원그물구조를 가진 다공성 세라믹의 한 종류로써, 물리적 흡착력과 화학적 양이온 치환작용의 특성을 가지며, 3 ~ 20Å크기의 초미세 세공들이 형성되어 있는 스펀지 구조이고, 비표면적이 넓은 허니컴형제오라이트가 주로 사용된다.

따라서, 상기 초미세 세공들로 가스 또는 물등이 상기 제오라이트(20)로 유입되면 기계적 또는 쌍극자 극성의 전기적 힘에 의하여 상기 유해물질이 상기 제오라이트의 세공내에 흡착된다.

그리고, 상기 가스 농도센서부(150)는 전설정된 범위의 가스중 고농도의 가스가 유입되거나 저농도의 가스가 유입됨에 따라 상기 제오라이트(20)로 인가되는 전압레벨을 제어하는 동시에 상기 플라즈마발생부(10)로 인가되는 고전압을 on 또는 off시킨다.

즉, 양단에 전압이 인가되는 제오라이트(20)와, 상기 제오라이트(20)의 배출구측에 소정간격 이격되어 설치된 방전전극(110)과 접지전극(120)을 구비하는 플라즈마발생부(10)로 이루어진 고농도 유해가스 정화구조가 제공된다.

따라서, 본 발명에 따른 정화장치로 도 3의 차트에서 보여지는 바와 같이, 플라즈마에 의해 분해할 수 있는 저농도의 유해가스 및 먼지등이 유입되면, 가스의 농도를 검지한 농도센서부(150, 도 2참조)에서 전압발생부(140, 도 2참조)로 신호를 인가한다.

그리고, 상기 신호에 따라 전압발생부(140)에서 제오라이트(20)의 양단으로 교류등의 고전압이 인가되는 한편, 플라즈마발생부(10)의 방전전극(110)과 접지전극(120)에도 고전압이 인가된다.

이에 따라, 유해가스는 제오라이트(20)를 통과하면서 흡착되나, 고전압이 인가된 제오라이트(20)의 분자가 전류의 진폭변화에 따라 진동된다.

따라서, 상기 제오라이트(10)의 진동에 의해 흡착된 유해가스는 쌍극자 배열이 흐트러지면서 유입방향과 대향되는 방향에 위치된 플라즈마발생부(10)로 배출된다.

그리고, 상기 유해가스는 고전압이 인가되는 방전전극(110)과 접지전극(120)에 사이에 형성되는 플라즈마(130)에 의하여 양이온이나 전자가 부착되어 쿨롱력에 의해 상기 접지전극(120)으로 집속된다.

즉, 저농도의 유해가스가 유입되면 상기 저농도 가스가 제오라이트(20)에 흡착되지 않고 제오라이트를 빠져나갈 수 있도록 상기 제오라이트에 고전압을 인가시켜 제오라이트의 분자를 진동시킴으로써 상기 저농도 가스는 플라즈마발생부(10)에서 완전히 분해된다.

이와 달리, 본 발명에 따른 정화구조로 고농도의 유해가스가 유입되면, 농도센서부(150)의 제어에 의해 전압발생부로부터 제오라이트(20)의 양단으로 저전압이 인가되고, 플라즈마발생부(10)로는 고전압이 인가되지 않는다.

따라서, 고농도 유해가스는 제오라이트에서 흡착되므로 종래 전자식집진장치에서 분해되지 않는 녹스등이 정화된 깨끗한 공기만이 외부로 배출된다.

이 때, 상기 제오라이트로 인가되는 저전압의 범위는 고농도의 유해가스가 제오라이트에 흡착된 상태에서 진동에 의하여 배출되지 않을 정도의 전압레벨로 형성된다.

한편, 상기 접지전극상에는 촉매층이 도포될 수 있으며, 이는 다량의 먼지등을 흡착할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 일반적으로 제오라이트 또는 활성 알루미나 등이 도포될 수 있다.

그리고, 상기 제오라이트의 양단에 전압을 인가하는 대신 발열장치를 전압발생부와 별도로 설치하여 상기 발열장치로 상기 제오라이트를 가열시킬 수 도 있다.

즉, 저농도의 유해가스가 유입되는 경우, 제오라이트(20)의 온도를 상승시켜 유해가스의 분자운동을 활성화시킴으로써, 유해가스를 제오라이트에서 배출시켜 플라즈마발생부(10)에서 분해되도록 하는 한편, 고농도 유해가스인 경우, 발열장치의 온도를 낮추어 제오라이트(20)가 고농도 가스를 흡착시키도록 한 것이다,

상기와 같은 구조를 가진 정화장치를 공기조화기에 도입하면, 실내기내 공기의 유동방향을 따라 설치할 수 있으며, 일례로 실내공기가 유입되는 그릴과 열교환기사이등에 위치된다.

따라서, 공기유입구 근처에 공기중 유해가스의 농도를 감지하는 가스센서부가 설치되고, 상기 가스센서부의 판단에 따라 상기 제오라이트와(20) 방전전극 및 접지전극에는 전류가 인가될 수 있도록 전압발생부 또는 발열장치가 연결되며, 상기 제오라이트의 후류에 상기 플라즈마발생부(10)인 방전전극과 접지전극이 위치된다.

그리고, 정화장치가 공기청정기에 사용되는 경우에도 공기의 유입방향과 면하는 쪽에 제오라이트가 위치되고, 이와 대향되는 측에 플라즈마발생부가 설치되며, 유입구근처에는 가스센서부가 위치되고,상기 제오라이트와 플라즈마발생부에는 전압발생장치가 연결된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 가스의 농도에 따라 선택적으로 흡착부재에 유해가스가 흡착되도록 함으로써, 정화효율을 향상시키는 한편 사용자의 신뢰성을 향상시킨 것이다.

Claims (8)

1. 다공성 세라믹인 제오라이트와,

   상기 제오라이트의 하류 측에 방전전극과 접지전극을 구비하는 플라즈마발생부와,

   상기 제오라이트의 입구측으로 유입되는 공기중 가스의 농도를 감지하는 농도센서부와,

   상기 농도센서부의 신호에 따라 상기 제오라이트의 양단 및 플라즈마발생부에 전압을 인가하는 전압발생부로 구성된 고농도 유해가스 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제오라이트는 표면적이 넓은 하니컴형인 것을 특징으로 하는 고농도 유해가스 정화장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 농도센서부는 농도센서의 감지신호에 따라 상기 제오라이트의 양단에 인가되는 전압의 레벨을 조정하고, 상기 플라즈마발생부에 고전압을 on/off하는 신호를 전압발생부로 전달하는 것을 특징으로 하는 고농도 유해가스 정화장치.
4. 다공성 세라믹인 제오라이트와,

   상기 제오라이트의 하류 측에 방전전극과 접지전극을 구비하는 플라즈마발생부와,

   상기 제오라이트의 입구측으로 유입되는 공기중 가스의 농도를 감지하는 농도센서부와,

   상기 농도센서부의 신호에 따라 플라즈마발생부에 전압을 인가하는 전압발생부와,

   상기 농도센서부의 신호에 따라 상기 제오라이트를 가열하는 발열수단으로 구성된 고농도 유해가스 정화장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 농도센서부는 농도센서의 감지신호에 따라 상기 제오라이트를 가열하는 발열수단의 가열온도를 제어하며,

   상기 플라즈마발생부에 고전압의 on/off를 제어하는 신호를 전압발생부로 전달하는 것을 특징으로 하는 고농도 유해가스 정화장치.
6. 유입되는 공기중 가스 농도를 검지하는 농도검지단계와,

   저농도 가스의 유입신호에 따라 상기 전압발생부에서 상기 제오라이트의 양단으로 고전압이 인가되는 단계와,

   상기 전압발생부에서 상기 플라즈마발생부로 고전압이 인가되는 단계로 이루어진 고농도 유해가스 정화방법.
7. 유입되는 공기중 가스 농도를 검지하는 농도검지단계와,

   고농도 가스의 유입신호에 따라 상기 전압발생부에서 상기 제오라이트의 양단으로 저전압이 인가되는 단계와,

   상기 전압발생부에서 상기 플라즈마발생부로 고전압이 인가되지 않는 단계로 이루어진 고농도 유해가스 정화방법.
8. 제 1 항 또는 제 4항에 있어서,

   열교환으로 실내의 공기를 냉각 및 가열하는 공기조화기에 설치되는 정화장치는 실내공기 유입경로를 따라 제오라이트와 상기 제오라이트의 후류에 플라즈마발생부가 설치되며,

   실내공기 유입부에 농도센서가 위치되는 것을 특징으로 하는 고농도 유해가스 정화장치.