KR20220068445A - Air purifying apparatus - Google Patents

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정상옥
임종민
이민수
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주식회사 나노텍세라믹스
정상옥
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Abstract

The present invention relates to an air purifying apparatus, and more specifically, to an air purifying apparatus capable of easily purifying air by reacting carbon dioxide in the air with potassium hydroxide or sodium hydroxide. To this end, the present invention comprises: a CO_2 sensor which measures a CO_2 concentration in an introduced air when air is introduced; a compressor or a blower which is operated when a value measured by the CO_2 sensor is a predetermined value or more; a source container which has an alkali absorbent for a reaction with the air to purify the air; a gas-liquid reactor into which the alkali absorbent flows from the source container, and into which the air compressed by the compressor or the blower flows so as to cause a reaction; a pH sensor which measures a pH concentration of a reaction liquid discharged from the gas-liquid reactor; and a pump which is connected to the gas-liquid reactor, the source container, and the pH sensor, and is operated according to a value measured by the pH sensor, wherein the pump introduces the alkali absorbent into the gas-liquid reactor when the value measured by the pH sensor is a predetermined value or more, and discharges a waste liquid formed through a reaction with the alkali absorbent when the value measured by the pH sensor is less than the predetermined value.

Description

공기 정화 장치{AIR PURIFYING APPARATUS}AIR PURIFYING APPARATUS

본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 중의 이산화탄소를 알칼리 흡수제와 반응시켜 정화시킴으로써 용이하게 공기를 정화시킬 수 있는 공기 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air purification device, and more particularly, to an air purification device capable of easily purifying air by reacting carbon dioxide in the air with an alkali absorbent to purify the air.

사람이 있는 공간에는 공기가 필요하다. 그러나 고층 건물의 구획된 공간이나 대형 선박의 선실 등은 상대적인 거주 밀도가 높고 밀집되어 있어 구조적으로 충분한 양의 공기를 공급받기 어려울 수 있다. 따라서 천정 등을 이용하여 공기가 유동하는 유로를 형성하고 유로를 통해 이러한 공간에 공기를 순환시킨다.A space with people needs air. However, the compartmentalized space of a high-rise building or the cabin of a large ship has a relatively high density of residence and is dense, so it may be difficult to receive a structurally sufficient amount of air. Accordingly, a flow path through which air flows is formed using a ceiling or the like, and air is circulated through the flow path in this space.

특히, 선박의 선실은 비상상황 등에 대비하기 위해 밀폐된 구조로 형성되는 경우가 많다. 유해가스 등이 유출되거나 해상에서 해적 등이 침입하는 등의 예기치 못한 상황이 도래하는 경우, 선실 일부를 대피소나 피난처로 사용할 수 있다. 또한, 이를 위해 의도적으로 외부와 격리된 피난구역을 설치하기도 한다.In particular, the cabin of a ship is often formed in a closed structure in order to prepare for an emergency situation. In the event of an unexpected situation such as a leak of harmful gas or pirates entering the sea, a part of the cabin can be used as a shelter or shelter. In addition, for this purpose, an evacuation area isolated from the outside is intentionally installed.

이러한 경우, 밀폐된 공간에 다수의 인원이 밀집되면 기중 산소량이 저하되어 원활한 호흡이 어려울 수 있다. 특히, 다수의 호흡으로 밀폐된 공간 내 이산화탄소량이 급격히 증가하면 현기증, 구토, 쇼크, 질식 등을 유발할 수 있어 사실상 원활한 피난이나 대피는 어렵게 된다.In this case, when a large number of people are concentrated in an enclosed space, the amount of oxygen in the air is lowered, so it may be difficult to breathe smoothly. In particular, if the amount of carbon dioxide in an enclosed space rapidly increases due to multiple breathing, it may cause dizziness, vomiting, shock, suffocation, etc., making it difficult to evacuate or evacuate smoothly.

따라서, 이와 같이 밀폐된 공간 내 특히 이산화탄소량을 효과적으로 조절할 수 있는 정화구조가 필요하다. 또한, 이산화탄소량을 효과적으로 조절하는 동시에 밀폐된 공간 내부로 적정량의 산소를 공급하기 위한 정화구조도 요구된다. 그러나 종래 이에 적합한 구조가 개발되지 않고 있다. 예를 들어, 이산화탄소는 통상의 산업용 스크러버와 같은 장치로 제거할 수도 있으나, 장치가 불필요하게 복잡하고 소음도 커 매우 부적절하였다.Therefore, there is a need for a purification structure capable of effectively controlling the amount of carbon dioxide in the enclosed space. In addition, a purification structure for effectively controlling the amount of carbon dioxide and supplying an appropriate amount of oxygen into the enclosed space is also required. However, a structure suitable for this has not been developed in the prior art. For example, carbon dioxide may be removed with a device such as a conventional industrial scrubber, but the device is unnecessarily complicated and has high noise, which is very inappropriate.

대한민국 등록특허공보 제10-1201426호(2012.11.08.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1201426 (2012.11.08.) 대한민국 등록특허공보 제10-1973105호(2019.04.22.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1973105 (2019.04.22.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공기의 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air purification device capable of effectively removing carbon dioxide from the air.

그리고 알칼리 흡수제를 이용하여 화학 반응을 통해 이산화탄소가 반응함으로써 용이하게 공기를 정화시킬 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 여기서, 알칼리 흡수제는 수산화기(-OH), 예컨대 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화바륨 등이 사용될 수 있고, 이러한 수산화기를 알칼리 흡수제로 이용하여 용이하게 공기를 정화시킬 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an air purification device capable of easily purifying air by reacting carbon dioxide through a chemical reaction using an alkali absorbent. Here, as the alkali absorbent, a hydroxyl group (-OH), for example, potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, barium hydroxide, etc. may be used, and an air purification device capable of easily purifying air by using such a hydroxyl group as an alkali absorbent Its purpose is to provide

본 실시예에서는 알칼리 흡수제로서, 수산화칼륨 또는 수산화나트륨을 이용하여 화학 반응을 통해 이산화탄소가 반응함으로써 용이하게 공기를 정화시킬 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present embodiment is to provide an air purification device capable of easily purifying air by reacting carbon dioxide through a chemical reaction using potassium hydroxide or sodium hydroxide as an alkali absorbent.

또한, 공기 정화 상태를 사용자가 직접 눈으로 확인할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an air purification device that allows a user to directly check the air purification state.

그리고 pH 농도를 측정하여, 알칼리 흡수제가 이산화탄소를 흡수하는 적정한 구간을 확인할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.And an object of the present invention is to provide an air purifying device capable of confirming an appropriate section in which the alkali absorbent absorbs carbon dioxide by measuring the pH concentration.

이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Together with this, other objects and advantages of the present invention will be described below, which are further explained by means and combinations within the scope that can be easily derived therefrom, as well as the disclosure of the matters described in the claims of the present invention and examples thereof. It is added that it will be covered in a wide range.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기 정화 장치는, 공기가 유입되면 상기 유입된 공기 중에서 CO2 농도를 측정하는 CO2 센서; 상기 CO2 센서에서 측정된 값이 설정된 값 이상이면 동작하는 컴프레셔(compressor) 또는 브로워(blower); 공기 정화를 위해 공기와의 반응을 위한 알칼리 흡수제가 구비되는 원료통; 상기 원료통으로부터 알칼리 흡수제가 유입되고, 상기 컴프레셔 또는 브로워에서 압축된 공기가 유입되어 반응하는 기액반응기; 상기 기액반응기에서 배출되는 반응액의 pH 농도를 측정하는 pH 센서; 및 상기 기액반응기, 원료통 및 pH 센서와 연결되어, 상기 pH 센서의 측정값에 따라 동작을 수행하는 펌프;를 포함하고, 상기 펌프는 상기 pH 센서에서 측정된 값이 설정된 값 이상이면 상기 기액반응기로 상기 알칼리 흡수제를 유입시키고, 설정된 값 미만이면 상기 알칼리 흡수액과의 반응으로 형성되는 폐액을 배출시키는 것을 특징으로 한다.The air purification apparatus of the present invention for achieving the above object, when air is introduced, a CO 2 sensor for measuring the concentration of CO 2 in the introduced air; a compressor or a blower that operates when the value measured by the CO 2 sensor is greater than or equal to a set value; a raw material container provided with an alkali absorbent for reaction with air for air purification; a gas-liquid reactor in which an alkali absorbent is introduced from the raw material cylinder, and compressed air from the compressor or blower is introduced to react; a pH sensor for measuring the pH concentration of the reaction solution discharged from the gas-liquid reactor; and a pump connected to the gas-liquid reactor, the raw material container, and the pH sensor to perform an operation according to the measured value of the pH sensor, wherein the pump includes, if the value measured by the pH sensor is greater than or equal to a set value, the gas-liquid reactor The alkali absorbent is introduced into the furnace, and when it is less than a set value, the waste liquid formed by reaction with the alkali absorbent is discharged.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 알칼리 흡수제는 KOH이고, 상기 기액반응기에서는

Figure pat00001
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행되는 것을 특징으로 한다.And according to a preferred embodiment of the present invention, the alkali absorbent is KOH, and in the gas-liquid reactor
Figure pat00001
It is characterized in that air purification proceeds by a reaction according to the chemical formula of

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 알칼리 흡수제는 NaOH이고, 상기 기액반응기에서는

Figure pat00002
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the alkali absorbent is NaOH, and in the gas-liquid reactor
Figure pat00002
It is characterized in that air purification proceeds by a reaction according to the chemical formula of

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기액반응기 및 펌프는 각각 2 개가 구비되고, 제1 기액반응기는 상기 원료통과 연결된 제1 펌프와 연결되며, 제2 기액반응기는 상기 원료통과 연결된 제2 펌프와 연결되고, 상기 제1 기액반응기와 연결되며, 상기 제2 기액반응기는 상기 제1 기액반응기로부터 배출되는 1차 정화 공기가 유입되며, 상기 제2 기액반응기에서 반응이 이루어진 2차 정화 공기가 배출되는 것을 특징으로 한다.And according to a preferred embodiment of the present invention, the gas-liquid reactor and the two pumps are each provided, the first gas-liquid reactor is connected to the first pump connected to the raw material cylinder, and the second gas-liquid reactor is a second pump connected to the raw material cylinder connected to and connected to the first gas-liquid reactor, the second gas-liquid reactor receives the primary purified air discharged from the first gas-liquid reactor, and the secondary purified air reacted in the second gas-liquid reactor is discharged characterized by being

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기액반응기에서 배출되는 폐액이 저장되는 폐액통과; 상기 원료통의 상태와 상기 기액반응기의 상태를 표시하여 보여주는 표시창;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, a waste liquid passage in which the waste liquid discharged from the gas-liquid reactor is stored; It characterized in that it further comprises; a display window for displaying and showing the state of the raw material cylinder and the state of the gas-liquid reactor.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다. As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.

공기의 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 수산화칼륨이나 수산화나트륨과 같은 알칼리 흡수제를 이용하여 자연적으로 공기 중의 이산화탄소가 반응함으로써 용이하게 공기를 정화시킬 수 있는 효과가 있다.It can effectively remove carbon dioxide from the air. That is, there is an effect of easily purifying the air by naturally reacting carbon dioxide in the air using an alkali absorbent such as potassium hydroxide or sodium hydroxide.

그리고 수산화나트륨은 해수를 전기분해함으로써 용이하게 공급 받을 수 있으므로, 선박에 본 발명에 따른 공기 정화 장치가 설치될 경우, 용이하게 알칼리 흡수제를 공급받을 수 있는 효과도 있다.And since sodium hydroxide can be easily supplied by electrolyzing seawater, when the air purification device according to the present invention is installed in a ship, there is an effect that the alkali absorbent can be easily supplied.

또한, 알칼리 흡수제로서 수산화나트륨을 사용할 경우, 바닷물을 전기분해하여 공급받을 수 있고, 이러한 수산화나트륨을 이용한 반응물은 다시 바닷물로 배출되어도 해양 오염에는 문제가 되지 않는 효과도 있다.In addition, when sodium hydroxide is used as an alkali absorbent, seawater can be electrolyzed and supplied, and even if the reactant using such sodium hydroxide is discharged back to seawater, there is an effect that does not cause a problem in marine pollution.

그리고 표시창을 구비하여, 알칼리 흡수제가 이산화탄소를 흡수하면서 pH 변화가 발생함에 따른 원료의 색상 변화를 통하여 공기 정화 상태를 사용자가 직접 눈으로 확인할 수 있는 효과도 있다.In addition, by providing a display window, there is an effect that the user can directly check the air purification state through the color change of the raw material as the pH change occurs while the alkali absorbent absorbs carbon dioxide.

이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Along with this, other effects of the present invention are not only the matters described in the above-described embodiments and claims of the present invention, but also effects that can occur within the range that can be easily followed from them and the possibility of potential advantages contributing to industrial development It is added that they will be covered in a wider range by the

도 1은 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기 정화 장치를 간략히 나타낸 블록도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 공기의 흐름도와 알칼리 흡수제 흐름도를 나타낸 순서도이다.1 is a view showing a flowchart of an air purification apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram schematically illustrating an air purification apparatus according to the present invention.
3A and 3B are flowcharts showing an air flow chart and an alkali absorbent flow chart of the air purification apparatus according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기 위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them before the description will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. And the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention, and among these terms, the singular form also includes the plural unless specifically stated in the phrase, and is a word indicating a direction in the description Note that this is to help the understanding of the description and can be changed depending on the time point.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 흐름도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기 정화 장치를 간략히 나타낸 블록도이다.Hereinafter, an air purification apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a diagram showing a flowchart of an air purification apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an air purification apparatus according to the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)는 CO2 센서(10), 컴프레셔(compressor; 20) 또는 브로워(blower), 원료통(30), 기액반응기(40; 40a, 40b), pH 센서(50), 펌프(60; 60a, 60b), 폐액통(70), 및 표시창(80)을 포함한다.1 and 2, the air purification apparatus 100 according to the present invention includes a CO 2 sensor 10, a compressor 20 or a blower, a raw material cylinder 30, a gas-liquid reactor 40; 40a and 40b), a pH sensor 50, a pump 60; 60a, 60b), a waste container 70, and a display window 80.

먼저, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)는 일반적으로 공간에 있는 공기를 정화시키는 장치로서, 공기가 유입되어야 한다. CO2 센서(10)는 공기가 유입되면 유입된 공기 중에서 CO2 농도를 측정한다. 공기 중에는 여러 성분들이 있지만, 선박과 같은 밀폐된 공간 내에서 이산화탄소량이 급격히 증가하면 현기증, 구토, 쇼크, 질식 등을 유발할 수 있으므로, 공기의 정화가 필요하다. CO2 센서(10)에서는 공기 중의 이산화탄소 농도를 측정하여, 설정된 값 이상이면 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)로 공기를 유입시킨다.First, the air purifying device 100 according to the present invention is a device for purifying air in a general space, and air must be introduced therein. CO 2 sensor 10 measures the concentration of CO 2 in the introduced air when the air is introduced. Although there are several components in the air, if the amount of carbon dioxide increases rapidly in an enclosed space such as a ship, it may cause dizziness, vomiting, shock, suffocation, etc., so it is necessary to purify the air. The CO 2 sensor 10 measures the concentration of carbon dioxide in the air, and if it is greater than or equal to a set value, air is introduced into the air purification apparatus 100 according to the present invention.

컴프레셔(20) 또는 브로워는 CO2 센서(10)에서 측정된 값이 설정된 값 이상이면 동작한다. 즉, 컴프레셔(20) 또는 브로워는 공기 중에 이산화탄소 농도가 설정된 값 이상이면, 공기의 정화를 위하여, 유입되는 공기를 압축시켜 하기되는 기액반응기(40)로 유입시킨다. 컴프레셔(20) 또는 브로워와 CO2 센서(10)는 기액반응기(40)의 공기 유입부 측에 구비된다.The compressor 20 or the blower operates when the value measured by the CO 2 sensor 10 is greater than or equal to the set value. That is, when the concentration of carbon dioxide in the air is greater than or equal to a set value, the compressor 20 or the blower compresses the incoming air and introduces it into the gas-liquid reactor 40 to be described below for air purification. The compressor 20 or the blower and the CO 2 sensor 10 are provided on the air inlet side of the gas-liquid reactor 40 .

원료통(30)은 공기 정화를 위해 공기와의 반응을 위한 알칼리 흡수제가 구비된다. 즉, 원료통(30)에는 수산화칼륨(KOH)이나 수산화나트륨(NaOH)이 구비된다. 수산화칼륨이나 수산화나트륨은 공기중의 이산화탄소 포집용 화학 흡수제로서 사용된다. 수산화나트륨의 경우, 해수로부터 전기분해를 통하여 공급할 수 있다. 본 실시예에서는 알칼리 흡수제가 수산화칼륨이나 수산화나트륨인 것을 예로 들어 설명하지만 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 알칼리 흡수제는 수산화기(-OH), 예컨대 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화바륨 등도 사용될 수 있다. The raw material cylinder 30 is provided with an alkali absorbent for reaction with air for air purification. That is, the raw material cylinder 30 is provided with potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH). Potassium hydroxide or sodium hydroxide is used as a chemical absorbent for capturing carbon dioxide in the air. In the case of sodium hydroxide, it can be supplied from seawater through electrolysis. In this embodiment, the alkali absorbent is potassium hydroxide or sodium hydroxide as an example, but is not limited thereto. As the alkali absorbent, a hydroxyl group (-OH) such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide, barium hydroxide and the like may also be used.

기액반응기(40)는 원료통(30)으로부터 알칼리 흡수제, 즉 수산화칼륨이나 수산화나트륨이 유입되고, 컴프레셔(20) 또는 브로워에서 압축된 공기가 유입되어 화학 반응을 일으킨다. In the gas-liquid reactor 40 , an alkali absorbent, ie, potassium hydroxide or sodium hydroxide, is introduced from the raw material barrel 30 , and compressed air from the compressor 20 or blower is introduced to cause a chemical reaction.

알칼리 흡수제가 수산화칼륨인 것을 예로 들어, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)에서의 반응을 살펴본다. 기액반응기(40)에서는

Figure pat00003
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행된다. Taking the alkali absorbent as potassium hydroxide as an example, the reaction in the air purification apparatus 100 according to the present invention will be described. In the gas-liquid reactor 40
Figure pat00003
Air purification proceeds through a reaction according to the chemical formula of

KOH 수용액을 이용하여 CO2를 흡수하는 경우, 첫 번째 반응은 다음과 같다.When CO 2 is absorbed using an aqueous KOH solution, the first reaction is as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

흡수 반응의 초기 단계에서는 위와 같은 반응이 일어나고, 생성물인 K2CO3는 물에 대한 용해도가 크다. CO2가 계속 공급되어 흡수 반응이 지속되면 OH-의 농도와 pH가 감소하고, CO3 2-의 농도가 증가함에 따라 HCO3 -농도가 증가하고 pH가 감소한다. 따라서, 이 반응은 다음과 같이 정리할 수 있다.In the initial stage of the absorption reaction, the above reaction occurs, and the product, K 2 CO 3 , has a high solubility in water. When CO 2 is continuously supplied and the absorption reaction is continued, the concentration and pH of OH − decrease, and as the concentration of CO 3 2− increases, the HCO 3 − concentration increases and the pH decreases. Therefore, this reaction can be summarized as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

이 단계에서는 일부 물리 흡수도 일어나는데, 위 반응이 평형에 도달하면, 유입되는 CO2는 물리 흡수되어 수용액 내 CO2의 평형 농도를 유지하려 하기 때문이며, 최종적으로 흡수 반응이 완료된다.In this step, some physical absorption also occurs. When the above reaction reaches equilibrium, the incoming CO 2 is physically absorbed to maintain the equilibrium concentration of CO 2 in the aqueous solution, and the absorption reaction is finally completed.

결국 KOH 수용액을 이용한 CO2 흡수 반응은 KOH가 한계 반응물일 때 위의 두 단계의 반응을 통해 결과적으로

Figure pat00006
와 같은 총괄반응으로 나타낼 수 있다.In the end, the CO 2 absorption reaction using KOH aqueous solution results in the above two-step reaction when KOH is the limiting reactant.
Figure pat00006
It can be expressed as a general reaction such as

여기서, 알칼리 흡수제가 수산화나트륨일 경우, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 기액반응기(40)에서는

Figure pat00007
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행된다. Here, when the alkali absorbent is sodium hydroxide, in the gas-liquid reactor 40 of the air purification device 100 according to the present invention,
Figure pat00007
Air purification proceeds through a reaction according to the chemical formula of

이와 같이, 기액반응기(40)에서의 공기와 알칼리 흡수제가 반응하여 공기 중의 이산화탄소가 흡수된다. 기액반응기(40)는 하기되는 pH 센서(50)와 연결되고, 기액반응기(40)에서의 반응액의 pH 농도에 따라 반응액이 하기되는 폐액통(70)으로 배출되거나, 다시 기액반응기(40)로 유입된다.As described above, the air in the gas-liquid reactor 40 reacts with the alkali absorbent to absorb carbon dioxide in the air. The gas-liquid reactor 40 is connected to the following pH sensor 50, and depending on the pH concentration of the reaction solution in the gas-liquid reactor 40, the reaction solution is discharged to the following waste container 70, or again the gas-liquid reactor 40 ) is introduced into

그리고 기액반응기(40)에서의 반응이 이루어지고 나면, 정화된 공기는 외부로 배출된다. 여기서, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 기액반응기(40)는 2 개가 구비되고, 제1 기액반응기(40a)에서 1차로 공기 정화가 이루어지고, 제2 기액반응기(40b)에서 2차로 공기 정화가 이루어진 후, 정화된 공기는 제2 기액반응기(40b)에서 배출된다.And after the reaction in the gas-liquid reactor 40 is made, the purified air is discharged to the outside. Here, two gas-liquid reactors 40 of the air purification apparatus 100 according to the present invention are provided, and air purification is performed primarily in the first gas-liquid reactor 40a, and secondarily in the second gas-liquid reactor 40b After air purification is performed, the purified air is discharged from the second gas-liquid reactor 40b.

한편, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)가 선실 등의 선박에 설치되는 경우, 알칼리 흡수제로서 수산화나트륨이 용이하게 사용될 수 있다. 즉, 수산화나트륨은 해수, 즉 바닷물을 전기분해하여 공급받을 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 원료통(30)의 전단에 해수 유입부, 전기분해장치 등을 설치하여, 용이하게 알칼리 흡수제로서 수산화나트륨을 공급받을 수 있다.On the other hand, when the air purification apparatus 100 according to the present invention is installed in a ship such as a cabin, sodium hydroxide can be easily used as an alkali absorbent. That is, it is because sodium hydroxide can be supplied by electrolyzing seawater, that is, seawater. By installing a seawater inlet, an electrolysis device, etc. at the front end of the raw material barrel 30 of the air purification device 100 according to the present invention, sodium hydroxide can be easily supplied as an alkali absorbent.

pH 센서(50)는 기액반응기(40)에서 배출되는 반응액의 pH 농도를 측정한다. pH 센서(50)는 기액반응기(40)와 연결되고, 기액반응기(40)에서 공기와 알칼리 흡수제, 즉 원료액이 반응한 반응액의 pH 농도를 측정한다. pH 센서(50)에서 측정된 값에 따라 반응액은 폐액통(70)으로 배출될 수 있다.The pH sensor 50 measures the pH concentration of the reaction solution discharged from the gas-liquid reactor 40 . The pH sensor 50 is connected to the gas-liquid reactor 40 , and measures the pH concentration of the reaction solution in which air and the alkali absorbent, ie, the raw material solution, reacted in the gas-liquid reactor 40 . According to the value measured by the pH sensor 50 , the reaction solution may be discharged to the waste container 70 .

펌프(60)는 원료통(30) 및 기액반응기(40)와 연결된다. 펌프(60)는 알칼리 흡수액이 기액반응기(40)로 유입되도록 한다. 그리고 펌프(60)는 기액반응기(40)를 거친 반응액을 다시 기액반응기(40)로 유입되도록 한다. 즉, 펌프(60)는 기액반응기(40)를 거친 반응액이 계속해서 순환되도록 한다.The pump 60 is connected to the raw material cylinder 30 and the gas-liquid reactor 40 . The pump 60 allows the alkali absorption liquid to flow into the gas-liquid reactor 40 . And the pump 60 allows the reaction liquid that has passed through the gas-liquid reactor 40 to flow back into the gas-liquid reactor 40 . That is, the pump 60 continuously circulates the reaction liquid that has passed through the gas-liquid reactor 40 .

펌프(60)는 pH 센서(50)에서 측정된 값에 의해 방향이 조절된다. 즉, pH 센서(50)에서 측정된 값이 설정된 값 미만이면, 펌프(60)는 반응액을 폐액통(70)으로 배출되도록 한다.The direction of the pump 60 is controlled by the value measured by the pH sensor 50 . That is, when the value measured by the pH sensor 50 is less than the set value, the pump 60 discharges the reaction solution to the waste container 70 .

본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 펌프(60)는 2 개가 구비되고, 제1 펌프(60a)는 제1 기액반응기(40a)와 연결되고, 제2 펌프(60b)는 제2 기액반응기(40b)와 연결된다.Two pumps 60 of the air purification apparatus 100 according to the present invention are provided, the first pump 60a is connected to the first gas-liquid reactor 40a, and the second pump 60b is the second gas-liquid reactor (40b) is connected.

폐액통(70)은 기액반응기(40)에서 배출되는 폐액이 저장된다. 제1 기액반응기(40a) 및 제2 기액반응기(40b)에서 반응 작용이 이루어지고 난 뒤, pH 센서(50)에 의해 pH 농도가 설정값보다 낮은 상태일 경우, 반응액, 예컨대 폐액이 폐액통(70)으로 배출된다. 알칼리 흡수제 폐액은 해양에서 사용시 그대로 해양에 투기하여도 오염을 유발하지 않는다. 즉, 알칼리 흡수제로서 수산화나트륨을 사용할 경우, 전술한 바와 같이, 바닷물을 전기분해하여 공급받을 수 있고, 이러한 수산화나트륨을 이용한 반응물을 다시 바닷물로 배출하여도 정화가 충분히 이루어진 후에 배출되는 것이므로, 해양 오염에는 문제가 되지 않는다.The waste liquid container 70 stores the waste liquid discharged from the gas-liquid reactor 40 . After the reaction is performed in the first gas-liquid reactor 40a and the second gas-liquid reactor 40b, when the pH concentration is lower than the set value by the pH sensor 50, the reaction liquid, for example, the waste liquid is stored in the waste container. (70) is discharged. When used in the sea, the alkali absorbent waste liquid does not cause pollution even if it is dumped into the sea as it is. That is, when sodium hydroxide is used as an alkali absorbent, as described above, seawater can be electrolyzed and supplied, and even if the reactant using sodium hydroxide is discharged back into seawater, it is discharged after sufficient purification, so marine pollution is not a problem in

표시창(80)은 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 전면에 구비된다. 표시창(80)은 원료통(30) 및 기액반응기(40)와 연결되고, 원료통(30)의 상태와 기액반응기(40)의 상태를 표시하여 보여준다. 사용자는 알칼리 흡수제가 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 pH가 변화하여 색상이 변하는 것을 통하여, 사용자는 표시창(80)으로 공기 정화 상태를 용이하게 확인할 수 있다. 이 때 색상의 변화는 지시약 등을 넣어 표시할 수 있다. 표시창(80)을 통해 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)의 전체적인 작동 여부 및 작동에 따른 반응 상태 등을 확인할 수 있다.The display window 80 is provided on the front side of the air purification device 100 according to the present invention. The display window 80 is connected to the raw material cylinder 30 and the gas-liquid reactor 40 , and displays and shows the state of the raw material cylinder 30 and the gas-liquid reactor 40 . The user can easily check the air purification state through the display window 80 through the alkali absorbent absorbs carbon dioxide in the air and changes the pH to change the color. At this time, the change in color can be indicated by adding an indicator or the like. Through the display window 80, it is possible to check whether the overall operation of the air purification apparatus 100 according to the present invention and a reaction state according to the operation are performed.

표시창(80)은 원료통(30)과 연결되고, 사용자는 표시창(80)을 통해 원료통(30)에서 유출되는 알칼리 흡수제의 색을 확인할 수 있다. 그리고 표시창(80)은 기액반응기(40)와 연결되고, 사용자는 표시창(80)을 통해 기액반응기(40)에서 반응 후 배출되는 반응액의 색을 확인할 수 있다. 이를 통해 사용자는 공기 정화 상태를 용이하게 확인할 수 있다.The display window 80 is connected to the raw material container 30 , and the user can check the color of the alkali absorbent flowing out of the raw material container 30 through the display window 80 . And the display window 80 is connected to the gas-liquid reactor 40, the user can check the color of the reaction solution discharged after the reaction in the gas-liquid reactor 40 through the display window 80. Through this, the user can easily check the air purification state.

다음으로, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(100)에서 공기 및 원료제의 흐름을 좀 더 상세히 설명한다. 도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 공기의 흐름도와 알칼리 흡수제 흐름도를 나타낸 순서도이다.Next, the flow of air and raw material in the air purification apparatus 100 according to the present invention will be described in more detail. 3A and 3B are flowcharts showing an air flow chart and an alkali absorbent flow chart of the air purification apparatus according to the present invention.

도 3a를 참조하여 공기의 흐름을 살펴보면, 먼저 공기 정화 장치(100)로 공기가 유입된다(S1).Referring to the flow of air with reference to FIG. 3A , first, air is introduced into the air purification apparatus 100 ( S1 ).

CO2 센서(10)는 기액반응기(40)로 공기가 유입되기 전에 공기 중에서 CO2 농도를 측정하고, 설정값 이상인지를 판단한다(S2). The CO 2 sensor 10 measures the concentration of CO 2 in the air before the air is introduced into the gas-liquid reactor 40 and determines whether it is greater than or equal to a set value (S2).

설정값 이상일 경우, 컴프레셔(20) 또는 브로워를 통해 공기를 압축시켜 제1 기액반응기(40a)로 공기를 유입시킨다(S3). 유입된 공기는 제1 기액반응기(40a)에서 1차로 공기의 정화 반응이 이루어진다.When it is greater than the set value, the air is introduced into the first gas-liquid reactor 40a by compressing the air through the compressor 20 or the blower (S3). The introduced air is primarily subjected to a purification reaction of the air in the first gas-liquid reactor 40a.

제1 기액반응기(40a)에서 반응하고 배출되는 공기는 제2 기액반응기(40b)로 유입된다(S4). 제2 기액반응기(40b)에서 2차로 공기의 정화 반응이 이루어진다. 제2 기액반응기(40b)에서 반응이 이루어지고 난 후 정화된 공기는 배출된다.Air reacted and discharged from the first gas-liquid reactor 40a is introduced into the second gas-liquid reactor 40b (S4). In the second gas-liquid reactor 40b, a second air purification reaction is performed. After the reaction is performed in the second gas-liquid reactor 40b, the purified air is discharged.

이어서, 도 3b를 참조하여 원료액과 반응액의 흐름을 살펴보면, 먼저 원료통(30)으로부터 알칼리 흡수제가 유입된다(S11). 유입된 원료액은 기액반응기(40)로 유입된다(S13). Next, looking at the flow of the raw material solution and the reaction solution with reference to FIG. 3B , the alkali absorbent is first introduced from the raw material cylinder 30 ( S11 ). The introduced raw material liquid is introduced into the gas-liquid reactor 40 (S13).

기액반응기(40)에서 반응이 이루어지면, pH 센서(50)는 기액반응기(40)에서의 반응액에서 pH 농도를 측정한다. 그리고 측정된 pH 농도 값이 설정값 이상인지 여부를 확인한다(S15).When the reaction is made in the gas-liquid reactor 40 , the pH sensor 50 measures the pH concentration in the reaction solution in the gas-liquid reactor 40 . And it is checked whether the measured pH concentration value is greater than or equal to a set value (S15).

측정된 pH 농도 값이 설정값 이상이면(Y), 반응액은 다시 기액반응기(40)로 유입된다.When the measured pH concentration value is greater than or equal to the set value (Y), the reaction solution flows back into the gas-liquid reactor 40 .

측정된 pH 농도 값이 설정값 미만이면(N), 반응액, 예컨대 폐액은 폐액통(70)으로 배출된다(S17).If the measured pH concentration value is less than the set value (N), the reaction liquid, for example, the waste liquid is discharged to the waste container 70 (S17).

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications, changes and substitutions within the scope without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. And as described above, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to explain, not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is limited by these embodiments and the accompanying drawings it's not going to be The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100; 공기 정화 장치
10; CO2 센서
20; 컴프레셔 또는 브로워
30: 원료통
40; 기액반응기
50; pH 센서
60; 펌프
70; 폐액통
80; 표시창100; air filter
10; CO 2 sensor
20; compressor or blower
30: raw material barrel
40; gas-liquid reactor
50; pH sensor
60; Pump
70; waste container
80; display

Claims (5)

공기가 유입되면 상기 유입된 공기 중에서 CO2 농도를 측정하는 CO2 센서;
상기 CO2 센서에서 측정된 값이 설정된 값 이상이면 동작하는 컴프레셔(compressor) 또는 브로워(blower);
공기 정화를 위해 공기와의 반응을 위한 알칼리 흡수제가 구비되는 원료통;
상기 원료통으로부터 알칼리 흡수제가 유입되고, 상기 컴프레셔 또는 브로워에서 압축된 공기가 유입되어 반응하는 기액반응기;
상기 기액반응기에서 배출되는 반응액의 pH 농도를 측정하는 pH 센서; 및
상기 기액반응기, 원료통 및 pH 센서와 연결되어, 상기 pH 센서의 측정값에 따라 동작을 수행하는 펌프;를 포함하고,
상기 펌프는 상기 pH 센서에서 측정된 값이 설정된 값 이상이면 상기 기액반응기로 상기 알칼리 흡수제를 유입시키고, 설정된 값 미만이면 상기 알칼리 흡수제와의 반응으로 형성되는 폐액을 배출시키는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.When air is introduced, a CO 2 sensor for measuring the concentration of CO 2 in the introduced air;
a compressor or a blower that operates when the value measured by the CO 2 sensor is greater than or equal to a set value;
a raw material container provided with an alkali absorbent for reaction with air for air purification;
a gas-liquid reactor in which an alkali absorbent is introduced from the raw material cylinder, and compressed air from the compressor or blower is introduced to react;
a pH sensor for measuring the pH concentration of the reaction solution discharged from the gas-liquid reactor; and
A pump connected to the gas-liquid reactor, the raw material container and the pH sensor to perform an operation according to the measured value of the pH sensor;
The pump introduces the alkali absorbent into the gas-liquid reactor when the value measured by the pH sensor is greater than or equal to a set value, and discharges waste liquid formed by reaction with the alkali absorbent when the value is less than the set value. . 제1 항에 있어서,
상기 알칼리 흡수제는 KOH이고,
상기 기액반응기에서는
Figure pat00008
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.According to claim 1,
The alkali absorbent is KOH,
In the gas-liquid reactor
Figure pat00008
Air purification device, characterized in that air purification proceeds by a reaction according to the chemical formula of 제1 항에 있어서,
상기 알칼리 흡수제는 NaOH이고,
상기 기액반응기에서는
Figure pat00009
의 화학식에 의한 반응으로 공기 정화가 진행되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.According to claim 1,
The alkali absorbent is NaOH,
In the gas-liquid reactor
Figure pat00009
Air purification device, characterized in that air purification proceeds by a reaction according to the chemical formula of 제1 항에 있어서,
상기 기액반응기 및 펌프는 각각 2 개가 구비되고,
제1 기액반응기는 상기 원료통과 연결된 제1 펌프와 연결되며,
제2 기액반응기는 상기 원료통과 연결된 제2 펌프와 연결되고, 상기 제1 기액반응기와 연결되며,
상기 제2 기액반응기는 상기 제1 기액반응기로부터 배출되는 1차 정화 공기가 유입되며, 상기 제2 기액반응기에서 반응이 이루어진 2차 정화 공기가 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.According to claim 1,
The gas-liquid reactor and the two pumps are each provided,
The first gas-liquid reactor is connected to the first pump connected to the raw material cylinder,
The second gas-liquid reactor is connected to a second pump connected to the raw material cylinder, and is connected to the first gas-liquid reactor,
In the second gas-liquid reactor, the primary purified air discharged from the first gas-liquid reactor is introduced, and the secondary purified air reacted in the second gas-liquid reactor is discharged. 제1 항에 있어서,
상기 기액반응기에서 배출되는 폐액이 저장되는 폐액통과;
상기 원료통의 상태와 상기 기액반응기의 pH 변화 상태를 색상으로 표시하여 보여주는 표시창;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.According to claim 1,
a waste liquid passage in which the waste liquid discharged from the gas-liquid reactor is stored;
The air purification apparatus further comprising a; a display window for displaying the state of the raw material cylinder and the pH change state of the gas-liquid reactor in color.
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