KR20160102261A - 이산화염소 생성을 위한 유닛 및 이산화염소 생성기 - Google Patents

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Abstract

[과제] 컴팩트하고, 오랜 시간 기간에 걸쳐 이산화염소의 실제적으로 충분한 양을 방출할 수 있는 이산화염소 생성을 위한 유닛을 제공한다.
[해결수단] 이산화염소 생성을 위한 유닛이 제공되고, 상기 유닛은 약품 수용 부분 및 적어도 2개의 광원 유닛들을 구비하고, 광원 유닛들은 실질적으로 가시 파장들로 구성된 광을 생성하도록 작용하고; 약품 수용 부분은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 수용하고, 약품 수용 부분은 하나 이상의 개구부를 포함하여, 공기가 약품 수용 부분의 안팎으로 이동할 수 있고; 이산화염소 가스는, 약품 수용 부분 내부의 약품이 광원 유닛들에 의해 생성된 광에 의해 조사될 때 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이산화염소 생성을 위한 유닛 및 이산화염소 생성기{UNIT FOR CHLORINE DIOXIDE GENERATION AND CHLORINE DIOXIDE GENERATION DEVICE}
본 발명은 이산화염소 생성 유닛 및 이산화염소 생성기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가시 영역에서의 파장들을 갖는 광을 고체 아염소산염을 포함하는 약품으로 조사함으로써 이산화염소를 생성하는 메커니즘을 이용하는 컴팩트한 이산화염소 생성 유닛과, 상기 이산화염소 생성 유닛을 포함하는 이산화염소 생성기에 관한 것이다. 본 발명은 바람직하게 특히 자동차(자가용, 버스 및 택시) 또는 다른 차량들(항공기, 기차 및 선박과 같은)에 장착될 수 있다. 또한, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛이 컴팩트하기 때문에, 이산화염소 생성 유닛은 또한 온방기기, 냉방 기기, 공기 청정기, 및 가습기와 같은 공기 조절 기기들에 적용될 수 있다.
이산화염소를 생성하기 위해 아염소산염 또는 아염소산염 등을 포함하는 겔 또는 아염소산염 또는 아염소산염 등을 포함하는 수용액에 자외선을 조사하기 위한 장치가 종래에 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1). 하지만, 종래의 이산화염소 제조 장치들은 휴대성을 위한 외관을 가지고 개발되지 않아서, 크기가 큰 장치들이 많다. 또한, 종래의 이산화염소 생성기는 이산화염소를 함유하는 액체(이산화염소 생성 소스)를 포함하는 겔 상태의 물질을 주성분으로 하여, 이를 운반하려고 시도할 때 상기 주성분 또는 폐액이 엎질러지는 문제가 있었다. 또한, 휴대성을 허용하기 위해 단순히 소형화되더라도, 컴팩트한 크기로 인한 새로운 문제, 즉 이산화염소 생성이 불량해지는 문제(아염소산염의 절대량의 부족)가 발생하여, 연속적인 사용을 어렵게 만든다.
이산화염소 생성기의 "소형화" 및 "연속적인 사용"에 대한 문제들을 동시에 해결한 장치로서, 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 소정 구조를 갖는 카트리지에 적용하고, 그리고 그 위에 자외선을 조사함으로써 이산화염소를 생성하기 위한 장치가 알려져 있다(특허 문헌 2).
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 제2005-224386호 공보 [특허 문헌 2] 국제공개공보 2011/118447
상기 특허 문헌 2에 기재된 장치는 종래의 이산화염소 생성기에 비해 컴팩트하고 연속적인 사용을 가능하게 한다는 점에서 우수하다. 하지만, 상기 장치는, 이산화염소 생성 소스로서 고체 아염소산염을 이용하기 때문에, 이산화염소를 생성하기 위해 아염소산염을 포함하는 겔 또는 수용액 상에 자외선을 조사하기 위한 장치에 비해 생성된 이산화염소의 양이 적다는 추가 문제를 가졌다.
종래, 광이 이산화염소를 생성하기 위해 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때, 이산화염소를 더 효율적으로 생성하기 위해 다양한 파장들의 광 중에서 더 높은 에너지를 갖는 자외선 영역에서의 광을 이용하는 것이 필수적이라고 생각했었다.
본 발명자들은 이산화염소의 생성 소스로서 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 이용하는 장치에 의해 생성된 이산화염소의 양을 증가시키기 위해 광범위한 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 발명자들은 놀랍게도, 자외선이 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때, 이산화염소뿐 아니라 오존도 생성되고, 이러한 오존과의 이산화염소의 간섭으로 인해, 생성된 이산화염소의 전체 양이 오존의 양에 비해 감소된다는 것을 발견하였다(또한 본 명세서에서 예 1 및 도 3을 참조).
상기 지식에 기초하여, 본 발명자들은 이산화염소의 생성 소스로서 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 이용하는 장치에 의해 생성된 이산화염소의 전체 양을 증가시키는 한편, 오존 생성을 억제하기 위해 추가 연구를 수행하였다. 그 결과, 고체 아염소산염으로부터 이산화염소를 생성하기 위해 종래에는 필수적이라 생각했었던 자외선 대신에 가시 영역에서의 광을 이용함으로써, 생성된 오존의 양은 감소될 수 있고, 본 발명자들은 전체적으로 장치에 의해 생성될 수 있는 이산화염소의 양을 증가시키는 것에 성공하였다.
추가로, 자외선보다 더 낮은 에너지를 갖는 가시 영역에서의 광을 이용하는 것으로 인해 반응성에서의 감소를 보상하기 위해 본 발명자들에 의한 장치의 반복된 개선의 결과로서, 놀랍게도, 광이 다수의 광원 부분들로부터 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때, 이산화염소의 생성 효율이 "상승 작용적으로" 개선된다는 것이 발견되었다.
이들 혁신들로 인해, 본 발명자들은 컴팩트하면서 극도로 오랜 시간 동안 이산화염소의 실제로 충분한 양을 배출할 수 있는 본 발명의 이산화염소 새성 유닛뿐 아니라, 상기 유닛을 포함하는 이산화염소 생성기를 완성하게 되었다.
즉, 일실시예에서, 본 발명은 이산화염소 생성 유닛에 관한 것으로, 상기 유닛은 약품 저장 공간 부분 및 적어도 2개의 광원 부분들을 포함하고, 상기 광원 부분은 실질적으로 가시 영역에서의 파장들을 구성하는 광을 생성하기 위한 것이고, 상기 약품 저장 공간 부분은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 저장하고, 상기 약품 저장 공간 부분은 하나 이상의 개구부를 포함하여, 공기가 상기 약품 저장 공간 부분의 안팎을 이동할 수 있고, 이산화염소 가스는 상기 광원 부분으로부터 생성된 상기 광을 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 존재하는 상기 약품으로 조사함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 약품 저장 공간 부분 및 상기 적어도 2개의 광원 부분들이 일체형으로 위치되고, 상기 적어도 2개의 광원 부분들이 광을 적어도 2개의 방향들로부터 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 저장된 상기 약품으로 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 조사된 광의 파장이 360nm 내지 450nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 광원 부분이 램프 또는 칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 칩이 LED 칩인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 광원 부분이 광을 간헐적으로 조사할 수 있는 광원 부분인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 고체 아염소산염을 포함하는 상기 약품이 (A) 아염소산염을 담지하는 다공성 물질 및 (B) 금속 또는 금속 산화물 촉매를 포함하는 약품인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"가 수용성 아염소산염 용액을 다공성 물질에 함침시킨 후에 건조함으로써 수득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 금속 또는 금속 산화물 촉매가 팔라듐, 루비듐, 니켈, 티타늄, 및 이산화 티타늄으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 다공성 물질이 세피올라이트, 팔리고르스카이트, 몬모릴로나이트, 실리카 겔, 디아토마이트, 제올라이트, 및 펄라이트로 구성된 그룹으로부터 선택되고,
상기 아염소산염이 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨, 아염소산 리튬, 아염소산 칼슘, 및 아염소산 바륨으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 약품 저장 공간 부분 내부의 상기 약품에서 상기 금속 또는 금속 산화물 촉매에 대한 상기 아염소산염의 질량비가 1:0.04 내지 0.8인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 다공성 물질이 추가로 알칼리성 약품을 담지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 알칼리성 약품이 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 및 탄산리튬으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 약품에서 상기 알칼리성 약품에 대한 상기 아염소산염의 몰비가 1:0.1 내지 0.7인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛은, 상기 "아염소산염 및 알칼리성 약품을 담지하는 다공성 물질"이 아염소산염 및 알칼리성 약품을 다공성 물질에 동시 또는 순차적으로 함침시키고 건조함으로써 수득되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 임의의 상기에 따라 이산화염소 생성 유닛을 포함하는 이산화염소 생성기에 관한 것이다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성기는, 상기 이산화염소 생성 유닛에서의 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 저장된 약품에 공기를 전송하기 위한 블로워(blower) 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성기는, 상기 블로워 부분이 상기 이산화염소 생성기의 외부로부터 내부로 공기를 도입하기 위한 팬 또는 상기 이산화염소 생성기의 내부로부터 외부로 공기를 배출하기 위한 팬인 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성기는, 상기 약품 저장 공간 부분의 개구부들 중 적어도 하나가 상기 약품 저장 공간 부분의 일측에 존재하고, 상기 블로워 부분으로부터 전송된 공기가 상기 약품 저장 공간 부분의 일측에 존재하는 개구부를 통해 약품으로 적어도 부분적으로 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성기는, 상기 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도가 상기 블로워 부분으로부터 전송된 공기에 의해 30 내지 80% RH에서 유지되는 것을 특징으로 한다.
말할 필요도 없이, 당업자의 시각으로부터 기술적인 일탈이 없도록 조합된 상기 본 발명의 하나 이상의 특징들의 임의의 조합은 또한 본 발명의 범주 내에 포함된다.
상기 구성을 취함으로써, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛 및 상기 유닛을 포함하는 이산화염소 생성기는 컴팩트하면서 극도로 오랜 시간 동안 이산화염소의 실제로 충분한 양을 배출할 수 있어서, 이에 따라 차량 등에 장착하기 위해 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛이 컴팩트하기 때문에, 온방 기기, 냉방 기기, 공기 청정기 및 가습기와 같은 공기 조절 기기들에 적용될 수 있다.
도 1은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 적용한 이산화염소 생성 유닛의 종단면도.
도 2는 도 1의 이산화염소 생성 유닛을 적용한 이산화염소 생성기의 종단면도.
도 3은, 광이 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때 조사된 광의 파장을 변화시킬때, 공기 중의 이산화염소 및 오존 농도의 관찰된 값의 변화를 도시한 그래프.
도 4는 도 3에서 이산화염소와 오존 농도의 관찰된 값들 중에서 가시 영역에서의 측정된 값들의 평균과 자외선 영역에서의 관찰된 값들의 평균을 도시한 그래프.
도 5는, 광이 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때 약품과 혼합된 금속 또는 금속 산화물 촉매의 형태에 따라 생성된 이산화염소의 양의 변화를 도시한 그래프.
도 6은 고체 아염소산염 및 금속 또는 금속 산화물 촉매(이산화 티타늄)를 포함하는 약품에서 아염소산염과 이산화 티타늄의 비율이 변할 때 생성된 이산화염소의 양의 변화를 도시한 도면.
도 7은 고체 아염소산염 및 금속 또는 금속 산화물 촉매(이산화 티타늄)를 포함하는 약품에서의 이산화 티타늄 함량과 가시광을 조사함으로써 생성된 이산화염소 농도의 최대 값 사이의 관계를 도시한 도면.
도 8은, 가시광이 장시간 동안 고체 아염소산염과 금속 또는 금속 산화물 촉매(이산화 티타늄)을 포함하는 약품에 연속적으로 조사될 때 생성된 이산화염소의 양에서의 변화를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛의 사시도, 평면도 및 측면도를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛을 적용한 이산화염소 생성기의 개략도.
도 11은, 광이 단지 하나의 광원 부분(일측)으로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 약품에 조사될 때, 그리고 광이 2개의 광원 부분들(양측)로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 약품에 조사될 때, 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛에서 생성된 이산화염소의 양의 비교를 도시한 도면.
도 12는, 광이 단지 하나의 광원 부분(일측)으로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 약품에 조사될 때, 그리고 광이 2개의 광원 부분들(양측)로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 약품에 조사될 때, 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛에서 생성된 이산화염소의 양의 비율의 플롯을 도시한 도면으로서, 광이 단지 하나의 광원 부분(일측)으로부터 조사될 때에 비해, 광이 2개의 광원 부분들(양측)로부터 조사될 때 생성된 이산화염소의 양이 2배 이상이라는 것을 보이고, 생성된 이산화염소의 양의 비율을 계산하기 위해 일측 조사로부터 생성된 이산화염소의 양은 2배 값이 사용된다.
도 13은, 광이 본 발명의 일실시예인 이산화염소 유닛에서 하나의 광원 부분(일측)으로부터안 조사될 때에 비해 광이 2개의 광원 부분들(양측)로부터 조사될 때 광이 약품 저장 공간 부분 내부의 약품으로 효율적으로 전달될 수 있다는 것을 도시한 도면.
도 14는, 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도가 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛에서 변화될 때 생성된 이산화염소의 양에서의 변화를 도시한 도면으로서, 도 14에서 광이 하나의 광원 부분(일측)으로부터만 조사될 때의 데이터를 도시한다.
도 15는, 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도가 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛에서 변화될 때 생성된 이산화염소의 양의 시간이 지남에 따른 변화를 도시한 도면으로서, 도 14에서 광이 2개의 광원 부분(양측)으로부터 조사될 때의 데이터를 도시한다.
도 16은, 광이 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛에서의 2개의 광원 부분들(양측)로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 양품 상에 간헐적으로 조사될 때 생성된 이산화염소의 양의 시간이 지남에 따른 변화를 도시한 도면으로서, 도면에서의 "10s/80s"는, 광이 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 10초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되는 것을 나타내고, 마찬가지로, 도면에서 "20s/80s"는, 광이 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 20초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되는 것을 나타내고, "30s/80s"는, 광이 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 30초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되는 것을 나타낸다.
일실시예에서, 본 발명은 이산화염소 생성 유닛에 관한 것으로, 상기 유닛은 약품 저장 공간 부분 및 적어도 2개의 광원 부분들을 포함하고, 상기 광원 부분은 실질적으로 가시 영역의 파장들로 구성된 광을 생성하기 위한 것이고, 상기 약품 저장 공간 부분은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 저장하고, 상기 약품 저장 공간 부분은 하나 이상의 개구부를 포함하여, 공기가 상기 약품 저장 공간 부분의 안팎으로 이동할 수 있고, 이산화염소 가스는 상기 광원 부분으로부터 생성된 상기 광을 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 존재하는 상기 약품으로 조사함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이산화염소 생성 유닛은 적어도 2개의 광원 부분들(2, 3, 4, 5, 6, 또는 그 이상의 광원 부분들)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 광원 부분들의 위치적 관계는, 광이 적어도 2 방향들(2, 3, 4, 5, 6, 또는 그 이상의 방향들)로부터 이산화염소의 생성 소스인 약품으로 조사될 수 있는 한 특히 제한되지 않는다. 바람직하게, 적어도 2개의 광원 부분들은, 이산화염소의 생성 소스인 약품을 중심으로, 대칭인 위치에 배치된다.
공지된 광원은, 가시 영역 단독에서의 광 또는 가시 영역을 포함하는 광을 방출하는 한, 본 발명에 사용된 광원으로서 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 이용된 광원으로부터 생성된 광의 파장은 가시 영역에서의 광의 파장(360nm 내지 830nm)에 제한되지 않고, 자외선 영역에서의 광의 파장(~ 360nm)과 적외선 영역에서의 광의 파장(830nm ~)을 포함하는 광일 수 있다. 하지만, 자외선 영역 파장의 광이 고체 아염소산염을 포함하는 약품에 조사될 때, 오존은 부산물로서 생성되기 쉽다. 또한, 적외선 영역 파장의 광의 에너지가 약하기 때문에, 고체 아염소산염을 포함하는 약품이 조사되더라도 생성된 이산화염소의 양은 적다. 따라서, 본 발명에 사용된 광원으로부터 생성된 광은 바람직하게 실질적으로 가시 영역에서의 파장들을 갖는 광이다. 본 발명에 사용된 광원으로부터 생성된 광은 바람직하게 360nm 내지 450nm의 파장들을 갖는 광, 추가로 바람직하게 380nm 내지 450nm 또는 360nm 내지 430nm의 파장들을 갖는 광, 가장 바람직하게 380nm 내지 430nm의 파장들을 갖는 광이다.
광원으로부터 생성된 광의 파장이 실질적으로 특정 파장 영역 범위에 포함된다는 확인은 공지된 측정 기구에 의해 광원으로부터 생성된 광의 파장 또는 에너지를 측정함으로써 이루어질 수 있다.
본 발명에 사용된 광원은 가시 영역에서의 파장들을 갖는 광을 생성하는 한 특히 제한되지 않고, 예를 들어, 램프(백열 램프 및 LED 램프), 칩, 및 레이저 장치와 같이, 가시 영역에서 광을 생성하는 다양한 소스들이 이용될 수 있다. 광원으로부터 생성된 광의 방향성 뿐 아니라 장치의 소형화 때문에, 칩 형태로 광원을 이용하는 것이 바람직하다. 좁은 방향성으로 인해 칩 형태인 광원은 광의 확산 없이 광을 조사 목표 물체 상으로 효율적으로 조사할 수 있고, 이에 따라 장치의 이산화염소 생성 효율을 개선할 수 있다. 또한, 자외선 또는 적외선 영역에서의 광을 포함하지 않도록 광원으로부터 생성된 광의 파장을 제한하기 위해, 광원으로서 가시 영역에서의 광을 생성하는 LED를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 장치의 소형화 뿐 아니라 이산화염소의 생성 효율을 고려하면, 본 발명에 사용된 광원은 가시 영역에서의 광을 생성하는 LED 칩인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용된 광원은 광을 간헐적으로 조사할 수 있는 광원일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 사용된 광원은 특정한 시간의 양 동안 광을 조사한 후에 특정한 시간의 양 동안 조사를 중지하는 사이클을 반복하는 광원일 수 있다. 광을 간헐적으로 조사하기 위한 광원의 제어 방법은 특히 제한되지 않고, 당업자에게 잘 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 이산화염소 생성기에서 광원 부분 및 약품 저장 공간 부분은 일체형으로 위치될 수 있거나, 개별적으로 위치될 수 있으나, 광원 부분으로부터 생성된 광을 약품 저장 공간 부분에 저장된 약품에 효율적으로 조사하기 위해 일체형으로 위치되는 것이 바람직하다. 여기서, 광원 부분 및 약품 저장 공간 부분은 분리 불가능하게 일체형으로 위치될 수 있거나, 분리 가능하게 일체형으로 위치될 수 있다. 광원 부분 및 약품 저장 공간 부분이 분리 가능한 방식으로 일체형으로 위치될 때, 약품 저장 공간 부분은 교환 가능한 카트리지일 수 있다.
본 발명에 이용된 약품 저장 공간 부분은, 공기가 안팎으로 이동할 수 있도록 하나 이상의 개구부를 포함하는 한 그 소재나 구조가 제한되지 않는다. 예를 들어, 약품 저장 공간 부분(특히, 약품 저장 공간 부분 중, 광원 부분으로부터의 광이 직접 조사되는 면)의 소재를, 공지된 광 투과가능 물질을 이용함으로써, 광원 부분으로부터 조사된 광은 약품 저장 공간 부분 내부의 약품으로 조사될 수 있다. 바람직하게, 실질적으로 가시 영역에서의 광의 투과를 허용하는 소재인 수지로 약품 저장 공간 부분을 제작함으로써, 광원 부분으로부터 생성된 광은 수지에 의해 흡수되지 않고 약품 저장 공간 부분 내부의 약품으로 조사될 수 있다. 본 명세서에서 실질적으로 가시 영역에서의 파장들을 갖는 광의 투과를 허용하는 수지는 예를 들어, 가시 영역에서의 파장들을 갖는 조사된 광의 80% 이상의 투과를 허용하는 수지, 바람직하게 가시 영역에서의 파장들을 갖는 조사된 광의 90% 이상의 투과를 허용하는 수지, 그리고 추가로 바람직하게 가시 영역에서의 파장들을 갖는 조사된 광의 95% 이상의 투과를 허용하는 수지일 수 있다. 구체적으로, 약품 저장 공간 부분들 중에서, 광원 부분으로부터의 광이 직접 조사되는 면의 물질은 아크릴 시트 또는 투명 비닐 클로라이드 시트가 사용될 수 있으나, 이는 특히 제한되지 않는다.
또한, 예를 들어, 약품 저장 공간 부분은, 저장된 물질이 흘러넘치지 않을 정도의 메쉬 크기를 갖는 메쉬 시트에 의해 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 약품 저장 공간 부분의 외부에 있는 공기는 약품 저장 공간 부분의 내부로 이동할 수 있고, 광원으로부터 생성된 광은 메쉬를 통해 약품 저장 공간 부분 내부의 약품으로 조사된다.
본 발명에 사용된 아염소산염의 예로는, 아염소산 알칼리 금속 또는 아염소산 알칼리 토금속을 포함한다. 아염소산 알칼리 금속의 예들은 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨, 및 아염소산 리튬을 포함하고, 아염소산 알칼리 토금속의 예들은 아염소산 칼슘, 아염소산 마그네슘, 및 아염소산 바륨을 포함한다. 이들 중에서, 아염소산 나트륨 및 아염소산 칼륨이 바람직하고, 입수가 용이한 점에서 아염소산 나트륨이 가장 바람직하다. 이들 아염소산염들은 단독으로 이용될 수 있거나, 2개 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 사용된 고체 아염소산염은 다공성 물질 상에 담지될 수 있다. 본 발명에서, 고체 아염소산염을 다공성 물질 상에 담지하고 이를 다공성 물질의 표면 상에서 광과 반응시킴으로써, 고체 아염소산염 자체를 이용할 때와 비교하여 더 작은 에너지로서 반응이 야기될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 이산화염소는 다공성 물질상에 담지된 고체 아염소산염을 이용함으로써 더 효율적으로 생성될 수 있다. 사용될 수 있는 본 발명에 사용된 다공성 물질의 예들은 세피오라이트, 팔리고르스카이트, 몬모릴로나이트, 실리카 겔, 디아토마이트, 제올라이트, 및 펄라이트이지만, 아염소산염을 분해시키지 않기 위하여, 물에서 현탁될 때 알칼리성인 것이 바람직하고, 바람직하게 팔리고르스카이트 및 세피올라이트, 특히 바람직하게는 세피올라이트가 사용될 수 있다.
본 발명에서, 다공성 물질 상에 아염소산염을 담지하기 위한 방법은 특히 제한되지 않는다. 예를 들어, "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"는 아염소산염 수용액을 다공성 물질에 함침하고 건조함으로써 수득될 수 있다. "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"의 물 함량은 바람직하게 10 중량% 이하, 더 바람직하게 5 중량% 이하이다.
본 발명에 사용된 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"는 임의의 입자 크기일 수 있고, 특히 1mm 내지 3mm의 평균 입자 크기가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에서 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"는 광학 현미경 등을 이용하여 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"의 입자 크기를 측정하고, 통계 처리를 수행한 후에 평균 값 및 표준 편차를 계산함으로써 계산될 수 있다.
본 발명에 사용된 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"에서의 아염소산염 농도는 1 중량% 이상에서 유효하나, 25중량%를 넘으면 극물에 해당도기 때문에, 바람직하게는 1 중량% 이상으로부터 25 중량% 이하, 더 바람직하게는 5 중량% 이상으로부터 20 중량% 이하이다.
본 발명에 사용된 "아염소산염을 포함하는 약품"은 금속 또는 금속 산화물 촉매를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 사용된 "아염소산염을 포함하는 약품"은 (A) 아염소산염을 담지하는 다공성 물질 및 (B) 금속 또는 금속 산화물 촉매를 포함하는 약품일 수 있다.
본 발명에 사용된 금속 또는 금속 산화물 촉매의 예들은 팔라듐, 루비듐, 니켈, 티타늄, 및 이산화 티타늄을 포함한다. 이들 중에서, 특히 이산화 티타늄은 바람직하게 이용된다. 이산화 티타늄은 산화 티타늄 또는 티타니아로서 간단히 언급될 수 있다. 분말 및 과립과 같은 다양한 형태들은 본 발명에 사용된 금속 또는 금속 산화물 촉매에 사용될 수 있고, 당업자는 약품에서 아염소산염과 금속 또는 금속 산화물 촉매의 혼합물 비율에 따라 바람직한 형태를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 약품에서 금속 또는 금속 산화물 촉매의 비율이 비교적 높을 때, 과립형 금속 또는 금속 산화물 촉매가 선택될 수 있고, 약품에서 금속 또는 금속 산화물 촉매의 비율이 비교적 낮을 때, 분말형 금속 또는 금속 산화물 촉매가 선택될 수 있지만, 이것은 제한되지 않는다.
본 명세서에서 "분말" 또는 "과립"에 대한 대략적인 크기는 예를 들어, 분말에 대해 0.01mm 내지 1mm의 평균 입자 크기를 갖는 고체이고, 과립에 대해 1mm 내지 30mm의 평균 입자 크기를 갖는 고체이지만, 이것은 특히 제한되지 않을 것이다.
본 발명에 이용된 약품에서 아염소산염과 금속 또는 금속 산화물 촉매의 질량비는 아염소산염:금속 또는 금속 산화물 촉매 = 1:0.04 내지 0.8, 바람직하게 1:0.07 내지 0.6, 더 바람직하게 1:0.07 내지 0.5일 수 있다. 금속 또는 금속 산화물 촉매 함량이 약품에서 아염소산염 함량의 1배보다 클 때와, 금속 또는 금속 산화물 촉매 함량이 약품에서 아염소산염 함량의 0.04배 미만일 때 중 어느 경우라도, 생성된 이산화염소의 양은 가시광이 조사될 때 감소될 수 있다.
본 발명에 이용된 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"는 알칼리성 약품을 추가로 담지할 수 있다.
본 발명의 약품을 조제하는데 사용될 수 있는 알칼리성 약품의 예들은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 수산화 세슘, 수산화 루비듐, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 및 탄산리튬을 들 수 있고, 바람직하게는 수산화 나트륨이다. "아염소산염을 담지하는 다공성 물질" 상에 알칼리성 약품을 추가로 담지함으로써, 본 발명에 이용된 약품의 pH는 조정될 수 있고, 이에 따라 본래 약품의 안정성을 높여, 광 조사가 수행되지 않는 보관시에 휴지(idle) 이산화염소 배출이 억제될 수 있다.
아염소산염(몰)에 대한 본 발명의 약품을 조제하는데 사용된 알칼리성 약품의 적절한 양은 0.1 당량 이상 0.7 당량 이하, 바람직하게는 0.1 당량 이상 0.3 당량 이하이다. 0.1 당량 미만인 경우에, 담지된 아염소산염이 상온에서도 변질될 가능성이 있고, 0.7 당량보다 높은 경우, 안정성은 개선되지만, 이산화염소 생성은 어려워지며, 생성 농도는 감소되기에 바람직하지 않다.
본 발명의 약품의 조제시, "아염소산염을 담지하는 다공성 물질" 상에 알칼리성 약품을 추가로 담지하기 위한 방법은 특히 제한되지 않고, 예를 들어, 아염소산염 및 알칼리성 약품을 다공성 물질에 동시 또는 순차적으로 함침하고 건조하는 방법이 이용될 수 있다. 본 발명에서, 다공성 물질에 아염소산염 수용액 및/또는 알칼리성 약품이 "분무 흡착"되고 건조됨으로써 상기 약품이 수득되고, 본 명세서에서 "분무 흡착"이라는 용어는 "함침"이라는 용어에 포함된다.
본 발명은 일실시예에서, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛을 포함하는 이산화염소 생성기로서 구성될 수 있다. 본 발명의 이산화염소 생성기는 공기를 이산화염소 생성 유닛의 약품 저장 공간 부분에 저장된 약품에 전송하기 위한 블로워 부분을 더 포함할 수 있다. 상기 블로워 부분은 장치의 외부로부터 내부로 공기를 도입하기 위한 것일 수 있거나, 장치의 내부로부터 외부로 공기를 배출하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 이산화염소 생성기에서, 공기를 약품 저장 공간 부분에 저장된 약품에 전송하기 위한 블로워 부분은 예를 들어, 팬 또는 공기 펌프, 바람직하게 팬일 수 있다. 이러한 블로워 부분을 제공함으로써 보다 많은 공기가 약품 저장 공간 부분 내부의 약품에 공급될 수 있다. 더 많은 공기를 약품에 공급함으로써 고체 아염소산염 및 공기에서의 습기(수증기)를 포함하는 약품의 접촉 빈도수가 증가되기 때문에, 이산화염소는, 광이 조사되는 고체 아염소산염으로부터 더 용이하게 생성될 것이다.
본 발명의 이산화염소 생성기에서, 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도는 상기 블로워 부분으로부터 전송된 공기에 의해 30 내지 80% RH(바람직하게, 40 내지 70% RH, 더 바람직하게 40 내지 60% RH)로 조정될 수 있다. 생성된 이산화염소의 양은 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도를 상기 범위로 조정함으로써 증가될 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화염소 생성기에서, 공기에서의 수증기를 약품 저장 공간 부분에 공급하기 위해 이용될 수 있는 다른 방법은, 공기에서의 습기를 응축하고 수집하는 펠티에(Peltiert) 소자(펠티에 효과)를 이용할 수 있다(수증기의 침입 또는 응축을 야기하는 펠티에 요소의 단점을 역이용하여 습도상승을 일으키도록 할 수 있다).
장치 내부의 상대 습도를 제어하기 위한 방법은 특히 제한되지 않고, 당업자는 공지된 기술을 이용하여 이를 적절히 수행할 수 있다. 예를 들어, 습도계는 장치 바디 내부에서의 습도를 측정하기 위해 설치될 수 있고, 블로워 부분으로부터의 바람의 양은 습도 양을 모니터링하는 동안 조정되거나, 상대 습도는 펠티에 소자에 의해 습도 흡수량을 조정함으로써 제어된다.
또한, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛이 컴팩트하기 때문에, 이산화염소 생성 유닛은 또한 예를 들어, 이산화염소 생성을 주 목적으로 하지 않는 가전 기기에 적용될 수 있다. 본 발명의 이산화염소 생성 유닛을, 예를 들어, 이산화염소 생성을 주 목적으로 하지 않는 가전기기에 적용한 장치가 또한 본 발명의 "이산화염소 생성기"에 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛을 온방 기기, 냉방 기기, 공기 청정기 및 가습기와 같은 공기 조절 기기들에 적용함으로써, 이산화염소 생성 유닛에서의 이산화염소 생성은 촉진되는 한편, 동시에 공기 조절 기기로부터 배출된 바람의 효과로 인해, 이산화염소는 공기 조절 기기로부터 공간으로 배출된 바람을 따라 공간에 효율적으로 확산될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어들은 특정 실시예들을 기재하기 위해 이용되고, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.
또한, 본 명세서에 사용된 "포함하는(comprising)"이라는 용어는, 내용이 다르게 이해되는 것으로 명백히 표시되지 않으면, 기재된 항목들(구성요소들, 단계들, 요소들, 또는 수)의 존재를 의도하고, 다른 항목들(구성요소들, 단계들, 요소들, 또는 수)의 존재를 배제하지 않는다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 용어들(기술 및 과학 용어들을 포함)은 본 발명이 속하는 기술의 당업자에 의해 광범위하게 인식된 것들과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 사용된 용어들은 달리 명시적으로 정의되지 않으면, 본 명세서에서 및 관련 기술 분야에서의 의미들과 일관된 의미들을 갖는 것으로 해석될 것이고, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미들을 갖는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 실시예들은 개략도들을 참조하여 기재될 수 있다. 그러한 경우에, 이들 실시예들은 명백한 설명을 허용하기 위한 표현에 있어 과장될 수 있다.
본 명세서에서, 예를 들어, "1-10%,"로서 표현될 때, 당업자는 상기 표현이 개별적으로 그리고 구체적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10%를 표시한다는 것을 인식할 것이다.
구성요소 함량 또는 수치 값 범위 등을 표시하기 위해 본 명세서에 이용된 임의의 및 모든 수치 값들은 명시적으로 표시되지 않으면, 용어 "대략"의 의미를 수반하는 것으로 해석된다. 예를 들어, 명시적으로 표시되지 않으면, "10배"는 "대략 10배"를 의미하는 것으로 이해된다.
본 명세서에 인용된 문헌들의 모든 개시들은 본 명세서에 인용된 것으로 간주되어야 하고, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 본 명세서에 정황에 따라 본 명세서의 부분으로서 이들 종래 기술의 문헌들에서의 관련된 개시 내용들을 인용하고 인식할 것이다.
본 발명은 이하의 예들을 참조하여 더 구체적으로 기재될 것이다. 하지만, 본 발명은 다양한 양상들에 의해 구현될 수 있고, 본 명세서에 기재된 에들에 제한되는 것으로 해석되지 않을 것이다.
예 1: 조사된 광의 파장에 따라 생성된 이산화염소의 양의 변화
이 예에서, 테스트들은 도 1 및 도 2에 기재된 이산화염소 생성 유닛 및 이산화염소 생성기를 통해 수행되었다.
도 1은 이 예에 이용된 이산화염소 생성 유닛의 광원 부분 및 약품 저장 공간 부분의 내부 구조를 도시한 종단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이산화염소 생성 유닛(10)은 약품 저장 공간 부분(11)과, 가시 영역의 광을 생성하기 위한 광원 부분{LED 칩(12) 및 동작 회로 보드(13)}을 포함한다. 약품 저장 공간 부분(11)은 테스트 약품(14)을 포함한다. 약품 저장 공간 부분(11)은 개구부(16)을 포함하여, 공기가 안팎으로 이동할 수 있다. 이산화염소 생성 유닛(10)은 장치 외부의 공기를 장치 안으로 도입하기 위한 튜브(15)를 포함한다.
튜브(15)로부터 도입된 공기는 개구부(16)을 통해 약품 저장 공간 부분(11)에 공급된다. 공급된 공기에 함유된 수증기는 테스트 악품(14) 중의 아염소산염에 도입된다. 광원 부분으로부터 생성된 가시 영역에서의 광은 약품 저장 공간 부분(11)의 하부를 통해 투과되고, 약품 저장 공간 부분(11) 내부에 존재하는 테스트 약품(14) 상으로 조사된다. 수증기를 포함하는 아염소산염은 이산화염소를 생성하기 위해 조사된 광과 반응한다. 아염소산염과 함께 테스트 약품(14)에 함유되는 이산화 티타늄에 가시 영역의 광이 조사됨으로써 아염소산염으로부터 이산화염소를 생성하는 반응을 촉진시킨다. 생성된 이산화염소는 개구부(16)을 통해 배기된다.
도 2는 이 예에서 이용된 이산화염소 생성기의 전체 구조를 도시한 종단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이산화염소 생성기(20)는 그 내부에 이산화염소 생성 유닛(21)을 포함한다. 이산화염소 생성기(20)의 장치 바디(22)는 장치 외부의 공기를 장치 안으로 도입하기 위한 공기 공급 포트(23)와, 장치 내부의 공기를 장치 밖으로 배기하기 위한 공기 배기 포트(25)를 포함한다. 추가로, 이산화염소 생성기(20)는 공기를 장치 안으로 효율적으로 도입하기 위해 그 내부에 팬(24)을 포함한다.
팬(24)을 작동시킴으로써, 공기 공급 포트(23)로부터 장치 바디(22) 내부로 공기가 도입된다. 도입된 공기는 장치 내부에 설치된 이산화염소 생성 유닛(21)을 통과하고, 공기 배기 포트(25)로부터 배기된다. 이산화염소 생성 유닛(21)에서, 이산화염소가 도 1에 기재된 장치와 유사한 메커니즘으로 생성되기 때문에, 공기 배기 포트(25)로부터 배기된 공기는 이산화염소를 포함한다.
10 wt% 아염소산 나트륨 수용액 70g을 100g의 세피올라이트에 분무 흡착하고 건조한 후에, 10 wt% 수산화 나트륨 수용액의 20g이 추가로 분무 흡착되고 건조되었다. 여기에 티타늄 분말을 소성처리하여 조제된 20g의 분말형 이산화 티타늄을 혼합하여 본 예에서 사용되는 테스트 약품으로서 사용하였다.
상기 약품은 도 2에 기재된 이산화염소 생성기에서의 약품 저장 공간 부분에 저장되었다. 공기는 1 L/min로 약품 저장 공간 부분의 개구부를 통해 약품 저장 공간 부분에 도입되었고, 광은 LED 칩으로부터 약품 저장 공간 부분 내부의 약품으로 조사되었다. LED 칩으로부터 조사된 광의 파장은 80nm 내지 430nm에서 2nm씩 변화되었고, 이산화염소 생성기로부터 배기된 공기에 함유된 오존 농도가 측정되었다. 이 예가 대략 7 리터의 챔버에서 이산화염소 생성기를 수용함으로써 수행되었고, 이산화염소 및 오존 농도의 측정은 상기 챔버 내부에서 이산화염소 및 오존 농도를 측정함으로써 수행되었다. 그 결과는 도 3 및 도 4에 도시된다. 주파수 카운터(Tektronix, Inc.의 MCA3000), 스펙트럼 분석기(Agilent Technologies의 BSA), 스웹 파장 튜닝가능 레이저(SANTEC CORPORATION의 TSL-510), 축적 UV 미터(USHIO INC.의 UIT-250), 및 축적 UV 미터 검출기(USHIO INC.의 VUV-S172, UVD-C405)가 이 테스트를 위해 이용되었다는 것이 주지된다.
도 3은 광의 다양한 파장들에서 공기 중의 오존 농도 및 이산화염소 농도의 관찰된 값들을 도시한 그래프이고, 도 4는 상기 측정된 값들 중에서 자외선 영역(80nm 내지 358nm)에서의 측정된 값들의 평균과, 가시 영역(360nm 내지 430nm)에서의 측정된 값들의 평균을 비교하는 그래프이다. 도 4에서, 자외선 및 가시 영역들에서 이산화염소의 측정된 값들의 평균은 각각 대략 2.25ppm 및 대략 4.87ppm이었고, 자외선 및 가시 영역들에서의 오존의 측정된 값들의 평균은 각각 대략 7.04ppm 및 대략 3.04ppm이었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 약품으로 조사된 광의 파장을 자외선 영역으로부터 가시 영역으로 시프트할 때, 공기에서의 오존 농도는 자외선 영역에서 최대치ㄱ가 되고, 자외선 영역으로부터 가시 영역에 걸쳐 감소함을 알 수 있었다. 한편, 놀랍게도, 공기에서의 이산화염소 농도가 자외선 영역으로부터 가시 영역에 걸쳐 증가한다는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터, 본 발명에 바람직하게 이용된 파장의 범위가 예를 들어, 이 예의 측정 범위의 상한인 430nm를 넘어 적어도 450nm의 파장에서 어떠한 문제 없이 이용 가능하다는 것을 당업자는 인식할 것이다.
추가로, 도 4에 도시된 바와 같이, 자외선 및 가시 영역들에서 공기에서의 오존 및 이산화염소 각각의 평균 값들을 비교하면, 오존 농도는 자외선 영역으로부터 가시 영역에 걸쳐 대략 43% 감소된 반면, 이산화염소 생성은 자외선 영역으로부터 가시 영역에 걸쳐 대략 213% 증가하였다.
즉, 이산화염소가 자외선 영역에서 광을 조사하는 것에 비해 가시 영역에서의 광을 고체 아염소산염 및 금속 또는 금속 산화물 촉매의 혼합물 상에 조사함으로써 극도로 효율적으로 생성될 수 있다는 것을 알 수 있었다.
예 2: 촉매의 형태에 따라 생성된 이산화염소의 양의 변화
이 예에서 이용된 샘플 1로서, 약품은, 과립형 이산화 티타늄(티타늄을 소성처리함으로써 조제된)이 이용되었다는 점을 제외하고 예 1과 유사한 방법으로 조제되었다. 이 예에 이용된 샘플 2 및 3으로서, 약품들은 예 1과 유사한 방법으로 조제되었다.
상기 방법(샘플들 1 내지 3)에 의해 조제된 약품들 각각은 예 1에 기재된 이산화염소 생성기의 약품 저장 공간 부분에 저장되었다. 샘플들 1 및 2에 대해, 공기는 1L/min로 약품 저장 공간 부분의 개구부를 통해 장치에 도입되었고, 405nm에서의 광은 광원 부분의 LED 칩으로부터 조사되었다. 샘플 3에 대해, 1L/min으로 약품 저장 공간 부분의 개구부를 통해 공기만이 장치에 도입되었고, 광은 조사되지 않았다. 조사 시작으로부터 최대 11 시간까지 장치로부터 배기된 공기에 함유된 이산화염소의 농도가 측정되었다. 샘플 1 내지 3 각각에 대한 측정 결과들은 도 5에 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 분말형 이산화 티타늄이 약품에서 혼합되었을 때(샘플 2)에 비해, 과립형 이산화 티타늄이 약품에 혼합되었을 때(샘플 1) 이산화염소가 더 효율적으로 생성될 수 있다는 것을 알 수 있었다.
예 3: 약품에서 이산화 티타늄에 대한 아염소산염의 함량비의 연구
10 wt% 아염소산 나트륨 수용액 70g을 100g의 세피올라이트에 분무 흡착하고 건조한 후에, 10 wt% 수산화 나트륨 수용액 20g이 추가로 분무 흡착되고 건조되었다. 여기에 분말형 이산화 티타늄의 양을 변화시켜 혼합하여, 테스트 약품으로 사용하였다. 테스트 약품에 가시광을 조사하는 것은 예 1과 동일한 이산화염소 생성기 및 조사 방법을 통해 수행되었고, 또한, 이산화염소 농도의 측정은 예 1과 유사하게 수행되었다.
도 6은, 본 발명의 조성물에서 아염소산염과 이산화 티타늄의 비율이 변화될 때 생성된 이산화염소의 양의 변화를 도시한다. 약품에서 이산화 티타늄 함량(wt%), 약품에서 이산화 티타늄에 대한 아염소산염의 질량비, 및 도 6에 도시된 가시광 조사의 시작으로부터 1시간 이후의 공기에 함유된 이산화염소 농도(ppm) 사이의 관계는 표 1에 도시된다. 또한, 도 7은 본 발명의 약품에서의 이산화 티타늄 함량과 가시광을 조사함으로써 생성된 이산화염소 농도의 최대 값 사이의 관계를 도시한다.
이산화 티타늄 농도 아염소산염:이산화 티타늄 공기에서의 이산화염소 농도
0 wt% 1:0 1.3 ppm
0.5 wt% 1:0.04 1.6 ppm
1 wt% 1:0.09 3.3 ppm
2 wt% 1:0.17 3.8 ppm
3 wt% 1:0.26 4.2 ppm
5 wt% 1:0.43 3.3 ppm
7 wt% 1:0.60 2.3 ppm
9 wt% 1:0.77 2.0 ppm
11 wt% 1:0.94 0.80 ppm
13 wt% 1:1.11 0.55 ppm
21 wt% 1:1.79 0.30 ppm
도 6 및 도 7과 표 1에 도시된 바와 같이, 가시광이 테스트 약품에 조사될 때, 생성된 이산화염소의 양은, 약품에서의 아염소산염에 대한 이산화 티타늄의 질량비가 0으로부터 대략 0.3으로 증가함에 따라 증가하고, 아염소산염에 대한 이산화 티타늄의 질량비가 대략 0.3보다 클 때 점차 감소함을 나타낸다. 추가로, 조성물에서 아염소산염에 대한 이산화 티타늄의 질량비가 대략 1.0보다 클 때, 생성된 이산화염소의 양은 이산화 티타늄이 혼합되지 않을 때에 비해 감소됨을 나타낸다.
도 8은, 가시광이 장시간 동안 이 예의 테스트 약품에 연속적으로 조사될 때 생성된 이산화염소의 양의 변화를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 장시간에 걸쳐 관찰될 때에도, 도 6 또는 도 7에 도시된 결과들과 유사하게, 혼합비가 몇몇 다른 범위에 있을 때에 비해 테스트 약품에서 아염소산염과 이산화 티타늄의 혼합비(질량비)가 1:0.04 내지 0.8(바람직하게 1:0.07 내지 0.6, 더 바람직하게 1:0.07 내지 0.5)일 때 높은 농도에서의 이산화염소가 연속적으로 그리고 안정적으로 방출된다는 것이 확인되었다.
예 4: 광원 부분의 샌드위치 구조의 연구
본 발명에서 광원 부분의 샌드위치 구조의 효율성이 테스트되었다. 이 예에서, 도 8에 기재된 이산화염소 생성 유닛과 도 9에 기재된 이산화염소 생성기를 통해 실험들이 수행되었다.
도 9는 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛(30)의 내부 구조를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이산화염소 생성 유닛(30)은 약품 저장 공간 부분(32)과, 가시 영역에서 광을 생성하기 위한 광원 부분{전자 회로 보드(33) 및 LED 칩(34)}을 포함한다. 약품 저장 공간 부분(32)은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 내부적으로 포함한다. 약품 저장 공간 부분(32)은 개구부{가스 생성 포트(31) 및 공기 도입 포트(36)}을 포함하여, 공기는 안팎으로 이동할 수 있다.
공기 도입 포트(36)로부터 도입된 공기는 약품 저장 공간 부분(32) 내부에 공급된다. 공급된 공기에 함유된 수증기는 약품 저장 공간 부분(32)에 저장된 테스트 약품에 도입ㄴ된다. 광원 부분으로부터 생성된 가시 영역에서의 광은 약품 저장 공간 부분(32)의 외장부(35)을 통해 투과되고, 약품 저장 공간 부분(32) 내부에 저장된 약품으로 조사된다. 수증기를 포함하는 테스트 약품은 이산화염소를 생성하기 위해 조사된 광과 반응한다. 생성된 이산화염소는 가스 생성 포트(31)를 통해 외부로 방출된다.
도 10은 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성기(40)의 내부 구조를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이산화염소 생성기(40)는 본 발명의 일실시예인 이산화염소 생성 유닛{LED 칩이 장착된 회로 보드(41) 및 약품 저장 공간 부분(42)}을 그 내부에 포함한다. 이산화염소 생성기는 내부에 블로워 팬(44)을 더 포함하고, 공기는 블로워 팬(44)을 작동시킴으로써 이산화염소 생성 유닛 내부에 공급된다. 이산화염소 생성 유닛에서의 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도는 블로워 팬(44)의 작동을 조정함으로써 조정될 수 있다.
공기는 블로워 팬(44)을 작동시킴으로써 이산화염소 생성 유닛의 공기 도입 포트로부터 약품 저장 공간 부분 내부로 공급된다. 공급된 공기에 함유된 수증기는 약품 저장 공간 부분에 저장된 테스트 약품에 도입된다. 광원 부분으로부터 생성된 가시 영역에서의 광은 약품 저장 공간 부분의 외장부를 통해 투과되고, 약품 저장 공간 부분 내부에 저장된 약품으로 조사된다. 수증기를 포함하는 테스트 약품은 이산화염소를 생성하기 위해 조사된 광과 반응한다. 생성된 이산화염소는 가스 생성 포트를 통해 외부로 방출된다.
10wt% 아염소산 나트륨 수용액 70g을 100g의 세피올라이트에 분무 흡착하고 건조한 후에, 10wt% 수산화 나트륨 수용액 20g이 추가로 분무 흡착되고 건조되었다. 여기에 분말형 이산화 티타늄 대략 1.8g을 혼합하여. 본 예의 테스트 약품으로 사용하였다. 조제된 테스트 약품은 도 9에 기재된 이산화염소 생성 유닛의 약품 저장 공간 부분에 저장되었고, 가시광은 양면 광원 부분(각각 100 mm2)으로부터 조사되었다. 이 테스트는 1m2의 챔버 내부에서 수행되었고, 챔버 내부의 온도는 대략 26℃이었고, 상대 습도는 대략 40%이었다. 비교예는, 단면(일측) 광원 부분이 가시광의 조사를 위해 이용되었다는 점을 제외하고 본 예와 유사하게 수행되었다.
본 예 및 비교예에서 챔버 내부의 이산화염소 농도의 시간이 지남에 따른 변화를 측정하는 결과들이 도 11에 도시된다. 또한, 조사 시작으로부터 각 시점에서 의 본 예 및 비교예에서의 챔버 내부의 이산화염소 농도의 비율은 도 12에 도시된다. 도 12에서, 광이 하나의 광원 부분(일측)으로부터만 조사될 때에 비해 생성된 이산화염소의 양이 2개의 광원 부분들(양측들)로부터 조사될 때 2배 이상이라는 것을 보이고, 생성된 이산화염소의 양의 비율을 계산하기 위해 일측 조사로부터 생성된 이산화염소의 양은 2배의 값을 사용하였다.
놀랍게도, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 가시광이 하나의 광원(일측)으로부터만 조사되었을 때에 비해, 생성된 이산화염소의 양은 가시광이 2개의 광원 부분들(양측)로부터 조사되었을 때 2배 이상이라는 것을 나타낸다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 비교예에서 생성된 이산화염소의 양에 대한 본 예에서 생성된 이산화염소의 양의 비율 값이 시간에 따라 추가로 증가함을 나타낸다.
상기 결과는 도 13에 의해 설명될 수 있다. 즉, 광이 매질을 통과할 때 광 강도가 지수적으로 감소하기 때문에, 일측으로부터의 조사를 통해 약품의 내부 깊숙히 광을 전달하는 것은 어렵고, 광을 전체 약품으로 효율적으로 조사하는 것은 어렵다. 하지만, 광을 2 방향들(또는 2개 이상의 방향들)로부터 약품으로 조사함으로써, 약품의 내부까지, 반응을 위해 필요한 광의 양을 공급하는 것이 가능해져서, 이산화염소의 효율적인 생성을 가능하게 한다.
예 5: 약품 저장 공간 부분의 상대 습도의 연구
도 9에 기재된 이산화염소 생성 유닛 및 도 10에 기재된 이산화염소 생성기를 사용하여, 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도에 따라 생성된 이산화염소의 양 변화를 검토하였다.
약품 저장 공간 부분에 저장된 약품, 가시광의 조사 방법, 및 이산화염소 농도의 측정을 위해 예 4와 유사한 조건들이 이용되었다. 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도는 블로워 팬을 작동시킴으로써 약품 저장 공간 부분에 공급된 공기의 양(즉, 약품에 공급된 수증기의 양)을 제어함으로써 조정되었다. 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도와 챔버 내부의 이산화염소 농도 사이의 관계는 도 14 및 도 15에 도시된다. 도 14는 광 조사의 0.5 내지 2 시간 동안 다수 회 측정된 이산화염소 농도의 평균 값과, 그 표준 편차를 도시하고, 도 15는 챔버 내부의 이산화염소 농도의 시간이 지남에 따른 변화를 도시한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 생성된 이산화염소의 양이 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도를 30 내지 80RH(바람직하게 50 내지 70% RH, 추가로 바람직하게 40 내지 60% RH)로 조정함으로써 증가됨을 알 수 있다. 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도가 30% 미만일 때, 아염소산염으로부터 이산화염소를 생성하는 반응에 필요한 습기가 부족하게 될 것이고, 상대 습도가 80%보다 높을 때, 가스로서 방출된 이산화염소의 양은 감소하는데, 이는 생성된 이산화염소가 응축된 물에 용해되기 때문임을 나타낸다.
또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도를 30 내지 80RH(바람직하게 40 내지 70% RH, 추가로 바람직하게 40 내지 60% RH)로 조정함으로써, 방출된 이산화염소 농도는, 조사 초기에서 약간의 시간이 경과한 후에도 상대 습도가 30% 미만일 때에 비해 높게 유지될 수 있다. 추가로, 상대 습도가 20%일 때에도 이산화염소 농도가 조사 초기에 높다는 이유는, 습도가 조사의 시작 이전에 약품 자체에 어느 정도 함유되기 때문이라 생각된다.
예 6: 간헐적인 조사의 유용성의 연구
도 9에 기재된 이산화염소 생성 유닛은 본 발명에서 가시광의 간헐적인 조사의 유용성을 연구하기 위해 이용되었다.
약품 저장 공간 부분에 저장된 약품과, 이산화염소 농도의 측정을 위해 예 4와 유사한 조건들이 이용되었다. 광원 부분으로부터의 가시광의 간헐적인 조사는 LED ON 및 OFF를 스위칭함으로써 가시광의 조사와 조사 중지를 번갈아 함으로써 수행되었다. 구체적으로, 간헐적인 조사는 다음의 (1) 내지 (3)의 조건들 하에서 수행되었다.
(1) 광은 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 10초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되었다.
(2) 광은 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 20초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되었다.
(3) 광은 조사 개시 2분 동안은 계속 조사되고, 그리고 조사 개시 2분 후에는 30초 동안 광을 조사하고(LED ON) 및 80초 동안 조사를 중지(LED OFF)하는 사이클이 반복되었다.
이 테스트 결과들은 도 16에 도시된다. 도 16의 그래프에서 "상대 ClO2 가스 농도"는, 조사 개시로부터 2분 후의 이산화염소 농도가 1로서 설정될 때 각 시점에서 이산화염소 농도의 상대 값을 나타냄을 알 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에서, 원하는 농도의 이산화염소는, 광원 부분으로부터 가시광을 간헐적으로 조사하고 상기 간헐적 조사에서 조사 시간과 중지 시간 사이의 균형을 조정함으로써 생성될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 조사개시 초기의 비교적 높은 농도에서의 이산화염소의 방출은, 광원 부분으로부터 가시광을 간헐적으로 조사함으로써 방지될 수 있다. 가시광의 조사가 광원 부분으로부터 계속될 때(즉, 간헐적 조사가 수행되지 않을 때), 예를 들어 생성된 이산화염소의 농도는 도 6의 그래프에서 알 수 있듯이, 조사의 시작시 최대치에 있을 것이고, 그 후에 점차 감소할 것이다. 즉, 본 발명에서, 이산화염소는 광원 부분으로부터 가시광을 간헐적으로 조사함으로써 더 안정적으로 방출될 수 있다.
추가로, 말할 필요도 없이, 가시광이 광원 부분으로부터 간헐적으로 조사될 때, 이산화염소의 공급 소스인 고체 아염소산염을 포함하는 약품의 소비는, 가시광이 광원 부분으로부터 연속적으로 조사될 때에 비해 억제될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 가시광을 간헐적으로 조사할 수 있는 광원을 이용함으로써, 이산화염소 생성 유닛의 이용가능 시간은 연장될 수 있다.
10 이산화염소 생성 유닛
11 약품 저장 공간 부분
12 LED 칩
13 동작 회로 보드
14 약품
15 튜브
16 개구부
20 이산화염소 생성기
21 이산화염소 생성 유닛
22 장치 바디
23 공기 공급 포트
24 팬
25 공기 배기 포트
30 이산화염소 생성 유닛
31 가스 생성 포트
32 약품 저장 공간 부분
33 전자 회로 보드
34 LED 칩
35 외장부
36 공기 도입 포트
40 이산화염소 생성기
41 회로 보드 상에 장착된 LED 칩
42 약품 저장 공간 부분
43 하우징 부분
44 블로워 팬

Claims (20)

  1. 이산화염소 생성 유닛으로서,
    상기 유닛은 약품 저장 공간 부분 및 적어도 2개의 광원 부분들을 포함하고,
    상기 광원 부분은 실질적으로 가시 영역에서의 파장들로 구성된 광을 생성하기 위한 것이고,
    상기 약품 저장 공간 부분은 고체 아염소산염을 포함하는 약품을 저장하고,
    상기 약품 저장 공간 부분은 하나 이상의 개구부를 포함하여, 공기가 상기 약품 저장 공간 부분의 안팎으로 이동할 수 있고,
    이산화염소 가스는 상기 광원 부분으로부터 생성된 상기 광을 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 존재하는 상기 약품으로 조사함으로써 생성되는,
    이산화염소 생성 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 약품 저장 공간 부분 및 상기 적어도 2개의 광원 부분들은 일체로 위치되고, 상기 적어도 2개의 광원 부분들은 광을 적어도 2개의 방향들로부터 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 저장된 상기 약품으로 조사하는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 조사된 광의 파장은 360nm 내지 450nm인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광원 부분은 램프 또는 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 칩은 LED 칩인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 광원 부분은 광을 간헐적으로 조사할 수 있는 광원 부분인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  7. 제 1항에 있어서,
    고체 아염소산염을 포함하는 상기 약품은 (A) 아염소산염을 담지하는 다공성 물질과, (B) 금속 또는 금속 산화물 촉매를 포함하는 약품인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 "아염소산염을 담지하는 다공성 물질"는 수용성 아염소산염 용액을 다공성 물질에 담지시킨 후에 건조함으로써 수득되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 금속 또는 금속 산화물 촉매는 팔라듐, 루비듐, 니켈, 티타늄, 및 이산화 티타늄으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 다공성 물질은 세피올라이트, 팔리고르스카이트, 몬모릴로나이트, 실리카 겔, 디아토마이트, 제올라이트, 및 펄라이트로 구성된 그룹으로부터 선택되고,
    상기 아염소산염은 나트륨 아염소산염, 칼륨 아염소산염, 리튬 아염소산염, 칼슘 아염소산염, 및 바륨 아염소산염으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약품 저장 공간 부분 내부의 상기 약품에서 상기 금속 또는 금속 산화물 촉매에 대한 상기 아염소산염의 질량비는 1:0.04 내지 0.8인 것을 특징으로 하는, 이산화염소 생성 유닛.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 물질은 추가 알칼리성 약품을 담지하는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 알칼리성 약품은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 및 탄산리튬으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 알칼리성 약품에 대한 상기 아염소산염의 몰비가 1:0.1 내지 0.7인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 "아염소산염 및 알칼리성 약품을 담지하는 다공성 물질"은 아염소산염 및 알칼리성 약품을 다공성 물질에 동시 또는 순차적으로 함침시키고 건조함으로써 수득되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성 유닛.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 이산화염소 생성 유닛을 포함하는,
    이산화염소 생성기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 이산화염소 생성 유닛에서의 상기 약품 저장 공간 부분 내부에 저장된 상기 약품에 공기를 전송(sending)하기 위한 블로워(blower) 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성기.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 블로워 부분은 상기 이산화염소 생성기의 외부로부터 내부로 공기를 도입하기 위한 팬 또는 상기 이산화염소 생성기의 내부로부터 외부로 공기를 배출하기 위한 팬인 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성기.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 약품 저장 공간 부분의 상기 개구부들 중 적어도 하나는 상기 약품 저장 공간 부분의 일측에 존재하고,
    상기 블로워 부분으로부터 전송된 상기 공기는 상기 약품 저장 공간 부분의 일측에 존재하는 상기 개구부를 통해 상기 약품으로 적어도 부분적으로 전송되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성기.
  20. 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약품 저장 공간 부분 내부의 상대 습도는 상기 블로워 부분으로부터 전송된 공기에 의해 30 내지 80% RH에서 유지되는 것을 특징으로 하는,
    이산화염소 생성기.
KR1020167019904A 2013-12-27 2014-12-19 이산화염소 생성을 위한 유닛 및 이산화염소 생성기 KR102275016B1 (ko)

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