KR20210050934A

KR20210050934A - 탈취필터와 이를 포함하는 탈취장치

Info

Publication number: KR20210050934A
Application number: KR1020190135554A
Authority: KR
Inventors: 켄이치 니시가키
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-05-10

Abstract

본 발명은 탈취필터 및 탈취장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탈취필터는, 복수의 제1표면구멍이 형성되는 제1다공질체에, 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제와, 복수의 제2표면구멍이 형성된 제2다공질체에 화학첨착제가 첨착되는 제2다공질 흡착제를 포함하고, 상기 복수의 제2표면구멍의 평균크기는, 상기 복수의 제1표면구멍의 평균크기보다 크게 형성된다.

Description

탈취필터와 이를 포함하는 탈취장치{Deodorization Filter and Deodorizer Including The Same}

본 발명은 탈취필터와 탈취필터를 포함하는 탈취장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공질 흡착제를 포함하는 탈취필터 및 탈취장치에 관한 것이다.

일반적으로 탈취 필터는, 다공질체에 화학첨가제가 첨착된 구성으로 되어, 냄새분자가 다공질체에 흡착된 화학첨가제에 화학적으로 흡착되어, 탈취될 수 있다. 특히, 화학적 흡착은 화학 결합이기 때문에 다시 이탈될 가능성이 낮아, 냄새분자가 저농도일 때에는, 높은 탈취성능을 얻을 수 있다.

일본 공개특허 JP2002273210A에서는, 흡착물질 자체로부터 발생하는 진지에 의한 옥내 공간의 내부오염을 방지하고 흡착성 물질 본래의 흡착성능을 발휘할 수 있는 옥내 공간 정화재를 개시하고 있다. 이 발명에서는, 흡착성 물질로 된 입자를 고분자 다공질막으로 피복한 내용을 개시하고 있으나, 먼지 흡착을 목적으로 하고 있어, 고농도의 냄새분자를 탈취하는 내용을 개시하고 있지 않는다.

일본 공개특허 JPH11300150A에서는, 고농도의 냄새가스 성분과, 사람의 활동에 기인하는 저농도의 냄새가스 성분을 제거할 수 있는 공기청정용 필터를 제공한다. 이 발명에서는, 공기 청정용 필터에서, 화학 흡착제, 물리 흡착제 및 광촉매가 실질적으로 일체로 되어 있다.

따라서, 단일의 다공질체에 화학 흡착제와 광촉매가 첨착된 구성을 가지므로, 고농도의 악취에 노출된 경우 금방 화학 흡착제나 광촉매의 흡착 사이트가 포화되어 버리고 탈취 성능이 저하되는 문제가 발생한다.

일본 공개특허 JPH07116234A에서는, 일상의 생활공간에 존재하는 미량의 악취성분의 제거를 목적으로 한 공기청정기를 개시하고 있으며, 특히 문제가 되는 메틸멜캡탄 및 트리메틸아민 등의 악취에 대해 뛰어난 탈취효과를 가지고 있음을 개시하고 있다. 구체적으로는, 적어도 1종의 금속 산화물을 첨착시킨 다공성 물질과 활성탄을 혼합하는 내용을 개시하고 있으나, 금속 산화물의 산화 분해는 화학 흡착에 비해 반응 속도가 늦기 때문에 산화 분해 중에 흡착 가스를 제거하는 저농도 탈취성능이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냄새분자의 고농도와 저농도 모두에 탈취성능이 높은 탈취필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 고농도의 냄새분자에 노출되어도 곧바로 성능이 저하되지 않는 탈취필터 및 탈취장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 탈취필터는, 복수의 제1표면구멍이 형성되는 제1다공질체에, 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제와, 복수의 제2표면구멍이 형성된 제2다공질체에 화학첨착제가 첨착되는 제2다공질 흡착제를 포함하고, 상기 복수의 제2표면구멍의 평균크기는, 상기 복수의 제1표면구멍의 평균크기보다 크게 형성되어, 유입되는 고농도의 냄새분자난 저농도의 냄새분자를 탈취할 수 있다.

상기 제2다공질 흡착제는, 공기의 유동방향으로 상기 제1다공질 흡착제의 하류에 배치되어, 저농도용 흡착제를 상류에 배치하여 저농도 냄새를 효율적으로 흡착시켜 두는 것으로, 조금이라도 고농도용 흡착제의 흡착 사이트를 남길 수 있다.

상기 제1다공질 흡착제에 형성되는 상기 제1표면구멍의 평균 크기는, 상기 제2다공질 흡착제에 형성되는 상기 제2표면구멍의 평균크기의 0.125배 이상 0.25배 이하의 크기로 형성될 수 있다.

상기 제1다공질 흡착제의 표면에 실리카졸로 코팅하여, 상기 제1표면구멍의 직경을 좁히면서, 상기 제1표면구멍의 내측으로 상기 화학첨착제가 첨착되는 내부공간의 크기를 넓게 형성하여, 저농도 흡착제에 첨착되는 화학첨착제의 량을 증가시킬 수 있다.

상기 실리카막에 형성된 기공의 크기가 상기 제2다공질 흡착제에 형성되는 상기 제2표면구멍의 크기보다 작게 형성되어, 저농도 흡착제로 작용할 수 있다.

상기 제1다공질 흡착제는, 에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 증류수와 혼합하여, 생성된 혼합용액을 Na-Y형 제올라이트(Na-Y Zeolite)에 함침시키고, 건조시키는 방식으로 제조하고, 상기 제2다공질 흡착제는, 상기 에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 상기 증류수와 혼합하여 생성된 혼합용액을 세분화된 활성탄(Granular activated carbon)에 함침시키고, 건조시키는 방식으로 제조하여, 제1다공질 흡착제와 제2다공질 흡착제의 표면구멍의 크기를 조절할 수 있다.

상기 제1다공질 흡착제를 폴리에스테르 메쉬에 아크릴 접착제를 사용하여, 저농도 흡착층을 형성하고, 상기 제2다공질 흡착제를 폴리 에스테르 페브릭(Polyethylene fabric)에 접착하여 고농도 흡착층을 형성하여, 저농도 흡착제와 고농도 흡착제를 병렬배치할 수 있다.

본 발명에 따른 탈취장치는, 내부에 공간을 형성하고, 공기가 유입되는 유입구와, 공기가 토출되는 토출구를 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 유입구에서 상기 토출구로 공기의 유동을 형성시키는 송풍팬과, 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 송풍팬에 의해 유입되는 공기 중의 냄새를 제거하는 탈취필터를 포함하고, 상기 탈취필터는, 복수의 제1표면구멍이 형성되는 제1다공질체에, 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제와, 복수의 제2표면구멍이 형성된 제2다공질체에 화학첨착제가 첨착되는 제2다공질 흡착제를 포함하며, 상기 복수의 제2표면구멍의 평균크기는, 상기 복수의 제1표면구멍의 평균크기보다 크게 형성되어, 유입되는 고농도의 냄새분자 또는 저농도의 냄새분자를 탈취할 수 있다.

상기 유입구로 유입되는 공기 중의 냄새농도를 감지하는 냄새센서와, 상기 냄새농도에서 측정되는 냄새농도에 따라 송풍팬의 회전속도를 조절하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냄새센서가 고농도의 냄새분자를 감지할 때, 상기 송풍팬의 회전속도를 고속으로 조절하여, 냄새가 고농도의 경우 팬 풍속을 고속으로 조절하면 저농도용 흡착제에 냄새 흡착을 제한할 수 있어, 흡착이 포화하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제2다공질 흡착제는, 공기의 유동방향으로 상기 제1다공질 흡착제의 하류에 배치된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 탈취필터 및 탈취장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 고농도의 냄새분자와 저농도의 냄새분자를 고르게 탈취할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 고농도의 냄새분자가 유입되더라도, 곧바로, 탈취필터의 성능이 저하되지 않아, 장기간 수명이 보장되는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제2실시예에 따른 탈취필터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제2비교예에 따른 탈취필터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 다공질 흡착제를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 제1비교예에 따른 다공질 흡착제를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1다공질 흡착제를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈취필터의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은, 본 발명의 제2실시예의 탈취필터와, 제2비교예의 탈취필터의 성능을 비교하기 위한 실험장치이다.
도 7은, 실시예 2에 따른 탈취필터가 냄새분자의 농도에 따른 원패스제거율과, 비교예 2에 따른 탈취필터가 냄새분자의 농도에 따른 원패스제거율을 나타낸 표이다.
도 8은, 실시예 1로 제작된 제1다공질 흡착제와, 비교예 1로 제작된 제2다공질 흡착제가 풍속에 따라 나타나는 원패스제거율을 나타낸 표이다.
도 9는, 실시예 1로 제작된 제1다공질 흡착제와, 비교예 1로 제작된 제2다공질 흡착제가 가스농도에 따른 원패스제거율을 나타낸 표이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈취장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 탈취필터 및 탈취장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

<탈취필터>

본 발명의 탈취필터(14)는, 저농도용 흡착제와 고농도용 흡착제의 2종류 이상의 흡착제를 동시에 구비하여, 저급지방산, 유황화합물, VOC 등의 악취를 농도에 관계없이 고효율로 탈취할 수 있다. 또한, 본 발명의 탈취필터(14)는, 높은농도의 냄새에 노출되어도, 즉시 흡착성능이 손실되지 않을 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탈취필터(14)는, 복수의 제1표면구멍이 형성되고, 복수의 제1표면구멍 각각에 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제(30)와, 복수의 제2표면구멍(54)이 형성되는 제2다공질 흡착제(50)를 포함한다.

제1다공질 흡착제(30)는, 제2다공질 흡착제(50)보다 저농도용 악취를 흡착한다. 따라서, 제1다공질 흡착제(30)는 제2다공질 흡착제(50)보다 상류에 배치된다. 도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 제1다공질 흡착제(30)에 형성되는 복수의 제1표면구멍(34)의 평균크기는, 제2다공질 흡착제에 형성되는 복수의 제2표면구멍(54)의 평균크기보다 작게 형성된다. 도 3a는 저농도의 흡착제인 제1다공질 흡착제의 일례로 파악될 수 있고, 도 3b는 고농도의 흡착제인 제2다공질 흡착제의 일례로 파악될 수 있다.

하나의 실시예로, 제1다공질 흡착제(30)에 형성되는 제1표면구멍(34)의 평균 크기는, 제2다공질 흡착제(50)에 형성되는 상기 제2표면구멍(54)의 평균크기의 0.125배 이상 0.25배 이하의 크기로 형성될 수 있다.

제2다공질 흡착제(50)는, 고농도의 탈취효율이 높은 활성탄이 바람직하다. 제2다공질 흡착제(50)는, 활성탄 화학첨착제가 첨착되어 있어도 좋다.

제1다공질 흡착제(30)와, 제2다공질 흡착제(50)는, 별도의 필터기재에 접착하여, 동일한 기류상에 병렬로 배치될 수 있다. 다만, 다른 실시예로써, 제1다공질 흡착제(30)와 제2다공질 흡착제(50)는, 동일한 필터기재에 접착하여, 하나의 탈취필터로 구성하는 것도 가능하다.

제1다공질 흡착제(30)와 제2다공질 흡착제(50)를 동일한 필터 기재에 접착하는 경우, 흡착사이트의 편중을 없애기 위해 각 흡착제를 사전에 충분히 혼합한 후, 접착하는 것이 바람직하다. 제1다공질 흡착제(30) 및 제2다공질 흡착제(50)의 혼합 방법은 각 흡착제의 특성을 해치는 것이 아니면 특별히 제한은 없다. 따라서, 간편하고 저렴한 비용으로 실현할 수 있는 물리적 혼합이 가능하다.

제1다공질 흡착제(30)와, 제2다공질 흡착제(50)를 별도의 필터기재에 접착하여, 동일한 기류 상에 병렬로 배치하는 경우, 고농도용 흡착제인 제2다공질 흡착제(50)를 접착한 필터기재를 하류 측에 설치하는 것이 바람직하다. 필터수명은 고농도용 흡착제의 수명에 의존한다. 따라서, 저농도용 흡착제를 상류에 배치하여, 먼저 저농도 냄새를 흡착시켜, 고농도 흡착제로 유동하는 저농도의 냄새를 제거할 수 있다. 이는, 고농도용 흡착제로 유동하는 냄새를 저감할 수 있고, 고농도용 흡착제의 흡착 사이트를 남길 수 있어, 필터 수명을 연장할 수 있다.

제1다공질 흡착제(30)와 제2다공질 흡착제(50) 각각은, 접착제(42)를 통해 각각의 필터기재(40, 58)에 접착될 수 있다. 즉, 접착제(42)를 각각의 필터기재(40, 58)에 살포하고, 제1다공질 흡착제(30) 또는 제2다공질 흡착제(50)를 각각의 필터기재(40, 58) 상에 살포하여, 접착할 수 있다.

제1다공질 흡착제(30) 또는 제2다공질 흡착제(50)를 각각의 필터기재(40, 58) 상에 접착하는 방법은, 제1다공질 흡착제(30) 또는 제2다공질 흡착제(50)이 각각의 필터기재(40, 58)로부터 용이하게 떨어지지 않는 방법이라면 제한이 없다.

필터기재(40, 58) 각각은, 흡착제를 접착할 수 있고, 흡착제가 접착된 후에도 공기 유동 가능한 것이면 제한은 없으며, 주름 가공된 종이 소재를 사용하는 것도 무방하다.

<제1다공질 흡착제와 제2다공질 흡착제>

제1다공질 흡착제(30)에는, 제1다공질체(32)에 화학첨착제(38)가 첨착된다. 화학첨착제가 단독으로 사용되는 경우, 고농도의 냄새에 노출된 경우, 곧바로 흡착사이트가 포화되어 버려, 탈취성능이 저하된다. 제1다공질체(32)에 첨착된 화학첨착제(38)는, 고농도의 냄새가 유입될 때, 냄새 흡착량이 제한될 수 있어, 상기의 문제가 극복될 수 있다.

즉, 고농도의 냄새에 노출되어도 특정 냄새분자가 제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 표면에 물리적을 흡착되면, 제1표면구멍(34)이 막혀 더 이상 냄새가 흡착되지 않는다. 또한, 제1표면구멍(34)의 표면이 저농도가 되면, 흡착된 냄새분자가 떨어져 나가므로, 이후, 유입되는 저농도의 냄새를 흡착할 수 있게 된다.

따라서, 제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 직경을 대상냄새분자 지름에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

또한, 냄새분자가 제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 직경에 들어갈 확률을 풍속으로 제어할 수 있다. 즉, 냄새가 고농도때에는, 제1다공질 흡착제(30) 주변의 풍속을 빠르게 형성시켜, 흡착량을 제한할 수있다. 이는, 이하에서 설명하는 탈취필터(14)를 포함하는 탈취장치(10)에서 자세하게 설명한다.

제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 직경을 좁게 하면서, 제1표면구멍(34)의 내부크기를 넓게 유지할 때, 제1표면구멍(34) 내부에 다량의 화학첨착제(38)를 첨착할 수 있다. 이는, 제1다공질 흡착제(30)의 표면을 유동하는 고농도의 냄새분자의 흡착량을 제한함과 동시에, 높은 흡착용량을 제공할 수 있다. 하나의 실시예로써, 도 4와 같이, 메조포러스 실리카 표면을 점도가 높은 실리카졸로 코팅하고, 가열 건조시키는 과정으로, 제1표면구멍(34)의 직경을 좁히면서, 제1표면구멍(34)의 내부크기를 넓게 형성하는 구조를 만들 수 있다.

제1다공질체(32)에 흡착되는 화학 첨착제는, 대상이 되는 냄새를 화학적으로 흡착할 수 있는 것이면 제한은 없다. 예를 들면, 초산에 대해서는, 화학 반응 속도가 빠른 에틸렌과 폴리에틸렌이민의 같은 염기성 고분자를 사용함으로써 탈취 속도를 빠르게 할 수있다.

제1다공질체(32)를 구성하는 다공질체의 종류는 표면의 구멍크기를 조절하기 용이한 세라믹을 사용할 수 있고, 저농도 냄새분자의 흡착량이 많은 제올라이트를 사용하는 것도 가능하다.

제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 표면지름은 냄새분자의 지름 이상이고, 2nm 이하의 크기로 형성될 수 있다. 즉, 제1표면구멍(34)의 표면지름이 냄새분자의 지름 미만인 경우, 제1표면구멍(34) 내에 냄새분자를 흡착할 수 없다. 또한, 제1표면구멍(34)의 표면지름이 2nm 이상인 경우, 냄새분자의 농도와 풍속에 의한 흡착량의 제한이 없어져, 제1다공질 흡착제(30)의 성능이 저하될 수 있다.

따라서, 하나의 실시예로써, 아세트산 분자(분자 지름 0.3nm)에 대해서는, 제1표면구멍(34)의 지름 크기가 0.3 ~ 2nm의 범위로 형성할 수 있다.

이러한 다공질체는 전자 현미경으로 표면을 직접 관찰하거나, 가스 흡착법에 의해 평균 기공 크기를 계산하여, 선택할 수 있다. 또한, 제1다공질체 표면을 금속-유기 구조체(Metal-Organic Framework, MOF) 등 표면구멍 크기가 더 작은 다공질체나 나노섬유로 코팅하거나, 실라놀기(Si-OH)의 표면교정 등으로 표면 기공 크기를 조절할 수 있다.

화학첨착제를 제1다공질체(32)에 첨착하는 방법의 제한은 없다. 제1다공질체(32)에 화학첨착제를 첨착하는 방법으로, 간편하고 저렴한 비용으로 실현할 수 함침법(impregnation)을 사용할 수 있다.

도 3a를 참조하면, 제1다공질 흡착제(30)는, 제1표면구멍(34)이 작게 형성되고, 제1표면구멍(34) 내측으로 화학첨착제(38)가 첨착되는 제1내부공간(36)을 형성하는 제1다공질체(32)에 화학첨착제(38)가 첨착되어, 이동하는 냄새를 탈취할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 제2다공질 흡착제(50)는, 제2표면구멍(54)이 작게 형성되고, 제2표면구멍(54) 내측으로 화학첨착제(38)가 첨착되는 제2내부공간(56)을 형성하는 제2다공질체(52)에 화학첨착제(38)가 첨착되어, 이동하는 냄새를 탈취할 수 있다.

여기서, 제2다공질 흡착제(50)의 제2다공질체(52)에 형성되는 제2표면구멍(54)의 크기는, 제1다공질 흡착제(30)의 제1다공질체(32)에 형성되는 제1표면구멍(34)의 크기보다 작게 형성된다.

도 4를 참조하면, 제1다공질 흡착제(30)는, 제1다공질체(32) 표면에 실리카졸로 코팅할 수 있다. 이때, 제1다공질체(32)는, 제1내부공간(36)을 제2다공질 흡착제(50)에 사용되는 제2내부공간(56)의 크기를 가져, 화학첨착제(38)가 첨착되는 표면의 크기가 크게 형성될 수 있다. 이때, 코팅된 표면에 형성되는 기공인 제1표면구멍(34)의 크기는, 제2표면구멍(54)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.

<제1다공질 흡착제와 탈취필터의 제조>

실시예 1

50wt %의 에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 200wt%의 증류수와 혼합하여, 혼합용액을 생성한다. 상기 혼합용액을 100wt%의 Na-Y형 제올라이트(Na-Y Zeolite)에 함침시키고, 90℃에서 1시간 건조시켜, 제1다공질 흡착제(30)를 제조한다. 이때, Na-Y형 제올라이트(Na-Y Zeolite)는, 다공지름이 0.74nm이고, 입자크기 4μm일 수 있다.

비교예 1

50wt %의 에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 200wt%의 증류수와 혼합하여, 혼합용액을 생성한다. 상기 혼합용액을 세분화된 활성탄(Granular activated carbon)에 함침시키고, 90℃에서 1시간 건조시켜, 제2다공질 흡착제(50)를 제조한다. 여기서, 세분화된 활성탄은, 다공지름이 3.15nm이고, 입자크기가 400μm일 수 있다.

실시예 2

제1다공질 흡착제(30)를 폴리에스테르 메쉬(40mesh)에 아크릴 접착제를 사용하여 접착하여 저농도 흡착층을 형성한다. 또한, 제2다공질 흡착제(50)를 폴리 에스테르 페브릭(Polyethylene fabric, 40g/m2)에 끼워 아크릴 열가소성 수지를 사용하여 접착하여 고농도 흡착층을 형성한다. 상기 저농도 흡착층과 고농도 흡착층을 물리적으로 적층하여 탈취필터를 제조한다.

비교예 2

제2다공질 흡착제(50)를 폴리 에스테르 페브릭(Polyethylene fabric, 40g/m2)에 끼워 아크릴 열가소성 수지를 사용하여 접착하여 고농도 흡착층을 형성하여, 탈취필터를 제조한다.

<탈취성능의 비교>

도 6을 참조하면, 일정면적을 구비한 통로를 형성하고, 통로 내부에 통풍팬(20)과, 탈취필터(14)가 설치되어, 통풍팬(20)에 의해 공기가 일방향으로 유동하는 필터성능확인장치(22)를 구비한다. 상기의 필터성능확인장치(22)는, 필터성능확인장치(22)를 수용하고, 필터성능확인장치(22) 외부로 일정공간을 형성하는 체크박스(28)를 구비하여, 실시예 2와 비교예 2 각각의 탈취필터(14) 성능을 확인할 수 있다. 하나의 실시예로, 체크박스(28)는, 27L의 부피를 형성하고, 필터성능확인장치(22)는, 통로 내부의 단면적이 2500?mm?^2을 형성할 수 있다. 필터성능확인장치(22)는, 일측으로 통풍팬(20)의 작동으로 공기가 유입되는 유입구(26)가 형성되고, 타측으로 작동으로 통로 내부 공기가 배출되는 배출구(24)가 형성될 수 있다.

체크박스(28) 내부에 냄새분자를 투입하고, 통풍팬(20)을 작동시켜, 각각의 탈취필터(14)의 성능을 확인할 수 있다. 이때, 통풍팬(20)의 회전속도를 일정하게 유지하고, 냄새분자의 농도를 조절하여, 농도별로 원패스제거율을 측정하였다.

여기서, 원패스제거율(Φ)이란, 체크박스(28) 체적 내에서, 일정유동으로 공기가 유동할 때, 일정시간동안 냄새분자의 농도변화(제거정도)를 나타내는 것으로, 탈취필터의 탈취성능으로 파악될 수 있으며, 하기의 식(1)로 파악될 수 있다.

(Q_2-Q_1)/(t_2-t_1 ) V=GΦ_(1-2) c_in

이때, t_1은 측정초기 시점(s), t_2는 측정종기 시점(s), Q_1는 측정초기 시점에서의 냄새농도(g/m3), Q_2는 측정종기 시점에서의 냄새농도(g/m3), V는 체크박스의 체적, G는 필터성능확인장치(22)를 통과하는 공기의 유량(m3/s), c_in은, 필터흡입농도(g/m3)이다.

도 7을 참조하면, 냄새분자의 농도에 따른 실시예 2에 따른 탈취필터(14)의 원패스제거율과, 비교예 2에 따른 탈취필터(14)의 원패스제거율을 확인할 수 있다. 도 7에서의 가로축은, 냄새분자의 농도, 세로축은 원패스 제거율을 나타내고 있다.

도 7을 참조하면, 비교예 2의 제2다공질 흡착제(50)만을 이용한 탈취필터(14)는 낮은 농도로 갈수록 제거율이 저하됨을 확인할 수 있다. 다만, 실시예 2의 제1다공질 흡착제(30)와, 제2다공질 흡착제(50)를 동시에 갖춘 탈취필터(14)는 농도에 의존하지 않고 일정한 원패스제거율을 가지는 것을 확인할 수 있다.

도 8 내지 도 9를 참조하면, 실시예 1로 제작된 제1다공질 흡착제(30)는 풍속이 낮은 구간에서 원패스제거율이 높게 나타나고, 냄새분자의 농도가 낮을수록 원패스제거율이 높게 나타남을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1로 제작된 제2다공질 흡착제(50)는 상대적으로 풍속이 높고, 냄새분자의 농도가 높을수록 원패스제거율이 높게 나타남을 확인할 수 있다.

따라서, 실시예 1의 제1다공질 흡착제(30)와, 비교예 1의 제2다공질 흡착제(50)를 조합하여, 냄새분자의 농도가 높을때는 활성탄으로 주로 흡착하고, 냄새분자의 농도가 낮을 때에는 저농도용 흡착제를 통해 흡착하여, 고농도에서 저농도용 흡착제 흡착포화를 억제하면서 농도에 관계없이 항상 높은 원패스 제거율을 유지할 수있다. 제1다공질 흡착제(30)와 제2다공질 흡착제(50) 각각의 원패스제거율은 일정한 풍속범위에서 측정될 수 있다. 하나의 실시예로, 각각의 다공질 흡착제로 통과하는 공기의 풍속을 0.4m/s로 형성할 수 있다. 이는 통풍팬(20)의 회전속도를 조절하여 풍속을 조절할 수 있으며, 냄새분자의 농도에 따라 다른 풍속으로 형성시킬 수 있다.

도 8 내지 도 9에 표시된 원패스제거율은, 다공질체의 기공의 크기에 높은 상관율을 보인다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 고농도용 흡착제에 형성된 복수의 구멍의 평균직경은, 냄새분자에 비해 크므로, 고농도의 냄새분자의 흡착량이 많다. 반면에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 저농도용 흡착제에 형성된 복수의 구멍의 평균직경은, 냄새분자의 크기와 동일하거나, 약간 큰정도를 가진다. 즉, 상대적으로, 고농도용 흡착제에 형성된 복수의 구멍의 평균직경보다 작게 형성되어, 고농도의 냄새분자에 노출되어도 단번에 흡착할 수 있는 양이 제한된다. 따라서 고농도 가스에 노출되어도 흡착사이트가 곧 포화되지 않고, 저농도에서의 탈취성능을 유지할 수 있다.

따라서, 도 4과 같이, 복수의 구멍의 평균직경이 작게 형성되는 저농도용 흡착제의 표면을 실리카막으로 코팅하는 것으로, 고농도 냄새분자의 노출로 저농도용 흡착제의 탈취성능 저하를 억제하면서 흡착용량을 늘릴 수 있다. 즉, 표면구멍의 크기는 좁지만, 표면구멍 내부의 용적이 큰 다공질체를 만들 수 있다.

이 때, 사용되는 다공질 흡착제는, 비교예 2와 같이, 입자의 기공크기가 크게 형성되는 다공질 흡착제일 수 있다. 이와 같은 입자의 기공의 크기가 큰 다공질 흡착제의 표면에 실리카막으로 코팅하여, 표면의 구멍을 작게 형성할 수 있다. 그러면 표면구멍이 좁고, 표면구멍 내부의 용적이 작은 일반적인 저농도용 다공질체에 비해 화학 첨착제의 첨착면적이 늘어나 흡착용량을 늘릴 수 있다.

<탈취장치>

본 발명의 탈취장치(10)는, 상기의 탈취필터(14)와, 탈취필터(14)로 공기의 유동을 형성하는 송풍팬(12)을 포함할 수 있다. 또한, 탈취장치(10)는, 탈취장치(10)로 유입되는 공기 중의 냄새의 농도를 측정하는 냄새센서(16)를 더 포함할 수 있다. 탈취장치(10)는, 내부에 송풍팬(12), 탈취필터(14)가 배치되고, 공기의 유동로를 형성하는 하우징(11)을 포함한다. 본 발명의 탈취장치(10)는, 냄새센서(16)로 측정되는 냄새농도에 따라 송풍팬(12)의 회전속도를 조절할 수 있다. 즉, 고농도에서는 탈취필터(14)로 유동하는 공기의 풍속을 빠르게 조절하고, 저농도에서는 탈취필터(14)로 유동하는 공기의 풍속을 느리도록 송풍팬(12)을 조절할 수 있다.

즉, 냄새가 고농도의 경우 송풍팬(12) 풍속을 고속으로 조절하면 저농도용 흡착제에 냄새 흡착을 제한할 수 있어, 흡착이 포화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 동시에, 단위 시간당 순환 횟수가 증가하므로, 고농도용 흡착제의 냄새 제거율은 증가한다.

본 발명의 탈취장치(10)는, 냄새센서(16)로부터 감지되는 냄새의 농도를 고려하여, 송풍팬(12)의 회전속도를 조절하는 제어장치(18)를 더 포함할 수 있다. 제어장치(18)는, 냄새센서(16)로부터 감지되는 냄새의 농도가 고농도인 경우, 송풍팬(12)의 회전속도를 증가시킬 수 있다.

제1다공질 흡착제(30)를 구성하는 제1다공질체(32)의 제1표면구멍(34)의 표면 크기가 냄새분자 지름 정도로 좁게 형성하여, 제1표면구멍(34) 내로의 확산 저항이 높아져 고풍속의 흡착량이 제한된다.

즉, 고농도의 냄새분자가 유동하는 경우, 송풍팬(12)의 회전속도를 고속으로 조절하여, 제1다공질 흡착제(30)로 고농도의 냄새분자가 흡착되는 것을 제한할 수 있다. 이는, 제1다공질 흡착제(30)로 흡착이 포화하는 것을 방지할 수 있다. 송풍팬(12)의 회전속도를 고속으로 조절하는 경우, 탈취필터(14)로 유입되는 공기량이 증가하므로, 제2다공질 흡착제(50)의 냄새 제거율은 증가할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 탈취장치(10)는 냄새센서(16)로 외부 환경에서 유입되는 냄새농도를 측정하면서, 송풍팬(12)의 회전으로 복수의 다공질 흡착제(30, 50)를 갖춘 탈취필터(14)로 공기를 송풍시킨다. 즉, 송풍팬(12)에 의해 유동하는 공기가 제1다공질 흡착제(30)와 제2다공질 흡착제(50)를 통과하여, 공기 중의 냄새를 흡착시킬 수 있다.

냄새센서(16)는 ppm(parts per million)을 기준으로 냄새농도가 측정할 수 있고, 분해능이 1ppm 정도의 것이면 제한은 없다. 하나의 실시예로, 냄새센서(16)는, 저렴하고 안정적인 반도체 센서가 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10 : 탈취장치 11 : 하우징
12 : 송풍팬 14 : 탈취필터
16 : 냄새센서 18 : 제어장치
20 : 통풍팬 22 : 필터성능확인장치
28 : 체크박스 30 : 제1다공질 흡착제
32 : 제1다공질체 34 : 제1표면구멍
36 : 제1내부공간 38 : 화학첨착제
40 : 제1필터기제 50 : 제2다공질 흡착제
52 : 제2다공질체

Claims

복수의 제1표면구멍이 형성되는 제1다공질체에, 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제;
복수의 제2표면구멍이 형성된 제2다공질체에 화학첨착제가 첨착되는 제2다공질 흡착제를 포함하고,
상기 복수의 제2표면구멍의 평균크기는, 상기 복수의 제1표면구멍의 평균크기보다 크게 형성되는 탈취필터.
제 2 항에 있어서,
상기 제2다공질 흡착제는, 공기의 유동방향으로 상기 제1다공질 흡착제의 하류에 배치되는 탈취필터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1다공질 흡착제에 형성되는 상기 제1표면구멍의 평균 크기는, 상기 제2다공질 흡착제에 형성되는 상기 제2표면구멍의 평균크기의 0.125배 이상 0.25배 이하의 크기로 형성되는 탈취필터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1다공질 흡착제의 표면에 실리카졸로 코팅하여, 상기 제1표면구멍의 직경을 좁히면서, 상기 제1표면구멍의 내측으로 상기 화학첨착제가 첨착되는 내부공간의 크기를 넓게 형성하는 탈취필터.
제 4 항에 있어서,
상기 실리카막에 형성된 기공의 크기가 상기 제2다공질 흡착제에 형성되는 상기 제2표면구멍의 크기보다 작게 형성되는 탈취필터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1다공질 흡착제는,
에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 증류수와 혼합하여, 생성된 혼합용액을 Na-Y형 제올라이트(Na-Y Zeolite)에 함침시키고, 건조시키는 방식으로 제조하는 탈취필터.
제 6 항에 있어서,
상기 제2다공질 흡착제는,
상기 에틸렌디아민 모노하이드레이트(Ethylenediamine monohydrate)를 상기 증류수와 혼합하여 생성된 혼합용액을 세분화된 활성탄(Granular activated carbon)에 함침시키고, 건조시키는 방식으로 제조하는 탈취필터.
제 6 항에 있어서,
상기 제1다공질 흡착제를 폴리에스테르 메쉬에 아크릴 접착제를 사용하여, 저농도 흡착층을 형성하는 탈취필터.
제 7 항에 있어서,
상기 제2다공질 흡착제를 폴리 에스테르 페브릭(Polyethylene fabric)에 접착하여 고농도 흡착층을 형성하는 탈취필터.
내부에 공간을 형성하고, 공기가 유입되는 유입구와, 공기가 토출되는 토출구를 형성하는 하우징;
상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 유입구에서 상기 토출구로 공기의 유동을 형성시키는 송풍팬;
상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 송풍팬에 의해 유입되는 공기 중의 냄새를 제거하는 탈취필터를 포함하고,
상기 탈취필터는,
복수의 제1표면구멍이 형성되는 제1다공질체에, 화학첨착제가 첨착되는 제1다공질 흡착제;
복수의 제2표면구멍이 형성된 제2다공질체에 화학첨착제가 첨착되는 제2다공질 흡착제를 포함하고,
상기 복수의 제2표면구멍의 평균크기는, 상기 복수의 제1표면구멍의 평균크기보다 크게 형성되는 탈취장치.
제 10 항에 있어서,
상기 유입구로 유입되는 공기 중의 냄새농도를 감지하는 냄새센서와,
상기 냄새농도에서 측정되는 냄새농도에 따라 송풍팬의 회전속도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 탈취장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 냄새센서가 고농도의 냄새분자를 감지할 때, 상기 송풍팬의 회전속도를 고속으로 조절하는 탈취장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제2다공질 흡착제는, 공기의 유동방향으로 상기 제1다공질 흡착제의 하류에 배치되는 탈취장치.