WO2014014159A1

WO2014014159A1 - 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치

Info

Publication number: WO2014014159A1
Application number: PCT/KR2012/006710
Authority: WO
Inventors: 백영옥
Original assignee: 진우통상(주)
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-01-23
Also published as: CN104023825A; CN104023825B; KR101302510B1

Abstract

본 발명은 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치에 관한 것으로, 악취성분을 포함하는 오염물질을 함유한 공기를 정화하는 악취 정화장치에 있어서, 고농도의 산소를 공급받아 오존을 발생시켜서 이 기체상 오존을 작동수와 혼합하여 액상 오존수를 발생시킨 후, 미처 용존되지 못한 기체상 오존을 기액 분리장치를 통하여 분리시켜서, 오존수는 금속 필터 유닛을 통한 공기의 정화에 사용하고 기체상 오존은 금속 필터를 타고 흘러내린 오염물질을 함유한 오존수를 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치에 관한 것이다.

Description

오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치

일반적으로, 악취 성분을 포함하는 오염물질을 함유한 공기는 음식 조리 시설, 요양원이나 병원 등의 실내공간에서 많이 발생한다. 이러한 악취 성분을 포함하는 오염물질을 함유한 공기가 발생하는 실내공간에는 필수적으로 공기의 배출 또는 정화장치가 필요하게 되는바, 기존에는 단순히 외기로 오염물질 함유 공기를 배출하는 배기 장치만이 사용되어 왔다.

그러나, 이와 같은 단순한 배기 장치는, 유해한 오염물질이 함유된 공기를 그대로 외기로 방출하므로, 환경 오염에 심각한 영향을 미친다는 문제점이 있었다. 또한, 냉방이나 난방이 이루어지는 실내공간에서 단순한 배기는 냉방/난방 효율을 떨어트린다는 문제가 있었다.

이러한 기존의 단순한 배기 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 오염물질을 함유한 공기를 정화시키는 정화장치에 관한 다양한 실시예가 제안되어 실시되어 왔으며, 그 일 실시예로는 도 1에 도시한 것과 같이 오존을 이용한 악취 정화장치가 있었다.

이러한 기존의 오존을 이용한 악취 정화장치는, 오존이 분해되며 발생하는 활성 산소(O)가 가지는 강력한 산화력을 이용하여 악취를 유발하는 오염물질 또는 공기중의 세균 등과 활성 산소가 결합하여 산화시키며 탈취 및 살균 작용을 하는 원리를 이용하는 것이다.

위와 같은 기존의 오존을 이용한 악취 정화장치는 오존의 발생을 위하여 도 1에 도시한 것과 같이 공기 중에서 전기 방전에 의한 스파크 등을 이용하여 아래의 화학식 1에 표현한 것과 같은 과정을 거쳐 공기 중의 산소가 분해/결합되어 기체상의 오존을 발생시키는 원리를 사용하였다.

화학식 1

그러나, 이러한 전기 방전을 이용한 기체상 오존의 발생 과정에서는, 기체상 오존은 특유의 악취가 있다는 문제점이 있는 것은 물론, 전기 방전에 의하여 공기 중에 포함된 질소(N)에 대해서도 화학 반응이 발생하여 아래의 화학식 2에 표현한 것과 같이 각종의 악취를 발생시키는 NOx 화합물이 발생한다는 문제점이 있었다.

화학식 2

한편, 기체상 오존에 의한 탈취/살균 작용을 원활하게 하기 위해서는 공기 중의 습도가 약 70%이상이 되는 것이 바람직하며, 기존에는 기체상 오존에 작동수 를 미스트(mist) 상태로 분사하여 작동수에 기체상 오존이 용존되도록 하여 오존수를 발생시키는 방식을 사용해 왔다. 그러나, 이러한 기존의 오존수 발생 방법은 단순히 작동수를 기체상 오존에 분사하여 용존시키는 방식을 사용하기에 그 용존농도가 극히 낮을 수밖에 없으며, 오존수 내에서 오존이 비교적 큰 크기를 가지는 기포 형식으로 혼입되어 있는 데 불과한 경우가 많아 그 효능이 극히 떨어진다는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 바와 같이 전기 방전을 이용한 기체상 오존의 발생과정에서 하함께 발생한 NOx화합물들이 작동수에 함께 용존되며 질산이 형성되므로, 작동수의 산도가 증가하므로 별도의 중화제를 지속적으로 투입하는 과정이 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 기존 발명의 문제점을 해결하여, 고농도의 산소를 이용하여 오존을 만들도록 하여 그 효능이 극히 우수한 오존수를 제조하는 것이 가능하여 정화 효율이 극히 우수한 것은 물론, 기액 분리장치를 통하여 기체상 오존과 오존수를 별도로 정화 과정에 이용하여 그 정화 효율이 극히 높은 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

또한, 기체 오존 또는 NOx에 의한 악취 발생의 염려가 없고, 작동수의 산성화에 따른 중화제를 투입할 필요가 없으며, 오존수의 오존 농도를 관리/조절하는 것이 극히 용이한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

한편, 활성탄 필터에 잔류 수분이 도달하지 않아 세균 번식이나 곰팡이의 발생의 염려가 없는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 악취성분이 함유된 공기를 정화하는 악취 정화장치에 있어서, 악취성분을 포함하는 오염물질이 함유된 공기가 인입되는 흡입구(111)가 일 측에 형성되고, 타 측에는 정화된 공기가 배출되는 배기구(112)가 형성된 본체(110); 고농도의 산소를 공급하는 산소 공급장치(120); 상기 산소 공급장치(120)로부터 공급받은 산소를 분해하여 기체상 오존을 발생시키는 오존 발생기(130); 상기 오존 발생기(130)에서 발생한 상기 오존을 급수원(131)을 통하여 공급받는 작동수와 혼합하여 액상 오존수를 발생시키는 오존수 발생기(140); 상기 오존수 발생기(140)에서 발생된 상기 액상 오존수가 일시 저장되도록 하여, 미처 용존되지 못한 기체 상 오존을 분리하는 기액 분리장치(170); 상기 본체(110)의 내부에 상기 흡입구(111) 측에 설치되며, 상기 기액 분리 장치(170)로부터 공급되는 상기 오존수가 타고 흘러내리는 제 1 금속 필터(151)를 포함하여 구성되는 금속 필터 유닛(150); 상기 본체(110)의 하부에 상기 금속 필터 유닛(150)의 하측에 설치되며, 오염물질이 함유된 상기 오존수를 모아 배출하는 집수 배출구(114); 상기 본체(110)의 내부에 상기 배기구(112) 측에 설치되며, 하나 이상의 활성탄 필터(161,162) 및 방진 필터(165)를 포함하여 구성되는 필터 유닛(160); 상기 집수 배출구(114)로부터 배출된 상기 오염물질이 함유된 상기 오존수를 일시 저장하여 두면서, 상기 기액 분리장치(170)로부터 분리되어 기체 오존 공급관(181)을 통하여 공급받은 기체상 오존을 상기 오존수에 버블링(bubbling)하여 오염 물질을 정화하는 오존수 정화 유닛(180); 상기 배기구(112)에 설치되는 배기 송풍기(190);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오존수 발생기(140)는, 제 1 작동 유체가 일 측으로 인입되며 타 측에는 노즐(142)이 형성되어 있는 제 1 인입구(141)와, 제 2 작동 유체가 인입되며 상기 노즐(142)이 일 측에 설치되고, 타 측에는 디퓨져(143)가 형성되어 있는 흡인실(144)을 포함하여 구성되는 이젝터(ejector)(145)를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 작동 유체는 상기 작동수 또는 상기 기체상 오존 중 어느 하나이고, 상기 제 2 작동 유체는 상기 제 1 작동 유체와 반대로 상기 기체상 오존 또는 상기 작동수 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오존수 정화 유닛(180)은, 상기 버블링(bubbling) 과정을 통하여 상기 오존수 수면위로 나오는 기체상 오존을 상기 본체(100)내부의 상기 필터 유닛(160) 앞으로 배출하는 오존 배출관(183); 상기 오존수를 정화하는 오존수 정화 필터(186); 정화된 상기 오존수를 상기 작동수로 순환하여 상기 급수원(131)으로 공급하는 작동수 순환 펌프(187);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 필터 유닛(150)은 하나 이상의 제 2 금속 필터(152)를 더 포함하여 구성되며, 상기 오존수 정화 필터(186)는, 오염물질을 흡착하여 정화하는 데미스터 필터, 함유 오염물질 물청소 필터 또는 활성탄 필터 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 급수원(131)에 연결되어, 작동 중 부족해진 상기 작동수를 보충하는 외부 급수원(132); 상기 제 1 금속 필터(151)의 전방에 설치되며, 상기 오존수 발생기(140)에 연결된 오존수 공급관(153)을 통하여 상기 오존수가 커튼형상으로 흘러내리도록 하는 오존수 배출관(154);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 필터 유닛(150)은, 유체가 통과할 수 있는 메쉬 그리드 형상의 통과공(11)이 다수 형성되어, 인입되는 유체가 30°~ 60°의 각도로 편향되어 상기 통과공(11)을 통과할 수 있도록 구성되는 집진 스크린 플레이트(10)를 하나 이상 포함하여 구성되는 금속 필터 스크린(S)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 이전에 설치된 상기 집진 스크린 플레이트(10)의 편향 방향에 대하여 서로 85°~ 95°, 175°~ 185°또는 265°~ 275°의 편향 방향을 가지도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 설치 위치 사이에 공간부를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산소 공급장치(120)는, 공기 중의 질소와 산소를 분리하여 고농도의 산소를 공급하는 압력순환흡착 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡입구(111) 또는 상기 배기구(112) 중 어느 하나 이상에 각각 설치되는 차단 셔터(115); 상기 본체(110)의 내부에 하나 이상 설치되는 압력 센서(195); 상기 압력 센서(195)에서 측정되는 압력이 정상 작동 압력범위를 벗어나는 경우, 상기 차단 셔터(115)를 작동시키고, 상기 배기 송풍기(190)의 작동을 정지시키는 주제어장치(196); 상기 오존수 정화 유닛(180) 안에 축적된 오염 물질 슬러지를 배출할 수 있도록 상기 오존수 정화 유닛(180)의 하측에 개폐가능하게 설치되는 슬러지 배출공(184);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하는 경우, 고농도의 산소를 이용하여 오존을 만들도록 하여 그 효능이 극히 우수한 오존수를 제조하는 것이 가능하여 정화 효율이 극히 우수한 것은 물론, 기액 분리장치를 통하여 기체상 오존과 오존수를 별도로 정화 과정에 이용하여 그 정화 효율이 극히 높다는 장점이 있다.

또한, 기체 오존 또는 NOx에 의한 악취 발생의 염려가 없고, 작동수의 산성화에 따른 중화제를 투입할 필요가 없으며, 오존수의 오존 농도를 관리/조절하는 것이 극히 용이하다는 장점이 있다.

한편, 활성탄 필터에 잔류 수분이 도달하지 않아 세균 번식이나 곰팡이의 발생의 염려가 없다는 장점이 있다.

도 1: 본 발명의 일 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치의 전체 구성 모식도.

도 2: 본 발명의 일 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치의 오존수 발생기의 구조를 나타내는 모식도.

도 3: 본 발명의 일 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치의 금속 필터 유닛의 구성을 나타내는 사시도.

도 4: 본 발명의 제2 실시예에 의한 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치의 금속 필터 유닛을 구성하는 금속 필터의 구성을 나타내는 도면.

도 5: 도 4의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 절단한 경우의 단면도.

도 6: 도 4의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 경우의 단면도.

도 7: 본 발명의 제2 실시예에 의한 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치의 금속 필터 유닛을 구성하는 금속 필터의 구성을 나타내는 도면.

도 8: 본 발명의 제 2 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치에서, 금속 필터를 이용하여 금속 필터 유닛을 구성하는 구조를 나타내는 사시도.

도 9: 본 발명의 제 2 실시예에 의한 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치에서, 금속 필터 유닛을 구성하는 각각의 금속 필터를 통과하는 기류의 흐름을 모식적으로 나타내는 모식도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명의 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치는 도 1에 도시한 것과 같이 크게, 본체(110), 산소 공급장치(120), 오존 발생기(130), 오존수 발생기(140), 금속 필터 유닛(150), 기액 분리장치(170) 및 오존수 정화 유닛(180)을 포함하여 구성된다.

먼저, 본체(110)에 관하여 설명한다. 상기 본체(110)는 도 1 에 도시한 것과 같이, 실내공간에서 발생된 악취성분을 포함하는 오염물질이 함유된 공기가 인입되는 흡입구(111)가 일 측에 형성되고, 타 측에는 오염물질이 정화된 공기를 다시 상기 실내공간으로 내보내는 배기구(112)가 형성되어 있다. 한편, 작동되는 공기의 순환을 위하여 공기 순환 수단이 더 구비되는 것이 일반적이며, 이러한 상기 공기 순환 수단은 상기 흡입구(111) 측, 상기 본체(110)의 내부 또는 상기 배기구(112) 측 중 어느 한 곳 이상에 설치되는 것이 가능하나, 상기 공기 순환 수단의 오염 방지 및 안정적인 작동을 위하여 도 1에 도시한 것과 같이 상기 배기구(112)에 더 연결되어 더 설치되는 배기 송풍기(190)로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 본체(110)의 하부에 상기 금속 필터 유닛(150)의 하측에는 도 1에 도시한 것과 같이 상기 금속 필터 유닛(150)으로부터 흘러내린 오염물질이 함유된 상기 오존수를 모아 배출하는 집수 배출구(114)가 설치된다.

다음으로, 산소 공급장치(120)에 관하여 설명한다. 상기 산소 공급장치(120)는 도 1에 도시한 것과 같이, 고농도의 산소를 공급하는 기능을 가지며, 일반적인 대기중의 공기를 오존 발생의 재료로 사용하는 경우 공기 중에 약 80%가까이 존재하는 질소에 의하여 상기 화학식 2에서와 같이 오존 생성 중 함께 발생하는 질소 산화물(NOx)의 발생을 최대한 억제할 수 있도록 하는 기능을 가진다.

이와 같은 상기 산소 공급장치(120)를 구성하는 실시예로는 산소 압축 봄베 를 이용하는 등 다양한 실시예가 가능하며, 그 일 실시예로는, 상기 산소 공급장치(120)는 공기 중의 질소와 산소를 분리하여 고농도의 산소를 공급하는 압력순환흡착 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

압력순환흡착(PSA)이라 함은 압력에 따라 흡착제에 흡착되는 산소들의 흡착량의 차이를 이용하여 산소를 분리,농축하는 공정이다. 압축공기와 흡착제만을 이용하기 때문에 공해물질의 배출이 없고 사용이 쉬워 오래전부터 의료용 산소농축기 등에 널리 사용되어 왔다.

농축원리는 흡착제가 채워져 있는 흡착탑(Sieve Bed)에 압축공기를 유입시켜 가압함으로써 강흡착질은 흡착되고 약흡착질은 농축되면서 산소가 남게 되고 이 산소를 제품가스로 별도 저장하게 되고, 제품가스를 얻은 후에 흡착제에 흡착된 강흡착질은 내부산소로서 탈착시켜 외부로 배출하여 감압하는 것이다.

산소분리원리는 위와 같은 공정을 2개의 흡착탑이 교번으로 수행하는 4단계공정으로 이루어지며, 흡착제인 제올라이트(Zeolite)가 포함된 흡착탑내에서 강흡착질인 다량의 질소중에서 약흡착질인 산소를 분리함으로써 이루어진다.

대기중 약 80%인 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 흡착제가 충진된 흡착탑에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 산소는 흡착탑 상단 출구측으로 상승하게 되고 이것의 주성분은 약흡착질인 농축산소이다.

이와 같은 산소를 분리하기 위한 수단으로는 상술한 두개의 복탑방식 산소분리장치가 사용된다. 즉, 공기로부터 질소와 산소를 분리하는 흡착부와, 공기압축, 저장, 유출에 관련하는 작동부와, 밸브를 개폐하기 위한 제어부 및, 이들을 결합하기 위한 후레임부로 구성되어 있다.

이 장치의 산소분리방식은 흡착제가 충진된 흡착조에 압축공기를 공급하여 산소를 흡착하는 공정과, 이 흡착제에 흡착된 산소를 흡착제로부터 탈착하는 공정을 반복하여 필요산소를 일정한 농도로 얻게 되는 데, 이때 흡착조에서 얻은 필요 산소 중 일부를 탈착공정을 위해 흡착조로 환류시켜 사용하고 있다.

위의 흡착과정은 가압공기를 소정의 흡착제에 통과시킴으로써 강흡착질인 질소를 흡착시켜 공기중의 산소를 분리시키는 과정으로 한번의 흡착이 이루어지면 반드시 흡착제인 제올라이트에 흡착된 질소를 분리(탈착)시켜 원래의 성능을 회복시켜 주어야 된다. 이 과정이 세정과정으로 흡착제에 흡착된 산소중 일부를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착능을 회복시키며, 이와같은 산소농축과 질소의 세정을 반복하면서 소정 순도의 농축산소를 얻게 된다.

다음으로, 오존 발생기(130)에 관하여 설명한다. 상기 오존 발생기(130)는 도 1에 도시한 것과 같이 상기 산소 공급장치(120)로부터 공급받은 산소를 분해하여 기체상 오존을 발생시키는 기능을 가진다. 이러한 오존 발생 과정은 일반적으로 두 개의 전극간에 플라즈마 방전을 하면서 산소를 통과시켜 오존을 발생시키는 전기 분해의 방법이 널리 사용된다. 상기한 기능을 가지는 오존 발생기(130)를 구성하고 작동시키는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서는 널리 알려져 실시되고 있는 수준의 기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 급수원(131)에 관하여 설명한다. 상기 급수원(131)은 도 1에 도시한 것과 같이, 작동에 필요한 작동수를 저장하고 공급하는 기능을 가진다. 한편, 상기 급수원(131)으로는 도 1에 도시한 것과 같이,상기 오존수 정화 유닛(180)을 통하여 정화된 작동수가 다시 공급되도록 하여, 작동수를 빈번하게 추가로 공급하지 않아도 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 급수원(131)에는 작동 중 부족해진 상기 작동수를 보충하는 것이 가능하도록 도 1에 도시한 것과 같이 외부 급수원(132)이 더 연결되는 것이 바람직하다.

다음으로, 오존수 발생기(140)에 관하여 설명한다. 상기 오존수 발생기(140)는 도 1에 도시한 것과 같이, 상기 급수원(131)에서 공급되는 상기 작동수와, 상기 오존 발생기(130)로부터 공급되는 기체상 오존을 혼합하여 액상 오존수를 발생시키는 기능을 가진다. 이러한 기능을 가지는 상기 오존수 발생기(140)를 구성하는 실시예로는 대단히 다양한 실시예가 가능하며, 그 일실시예로는 도 2에 도시한 것과 같이 이젝터(ejector)(145)를 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 이젝터(ejector)(145)는 압력을 갖는 물, 증기, 공기 등을 분출구에서 고속도로 분출하여 주위의 유체를 다른 곳으로 보낼 수 있는 일종의 펌프를 말하며 구조가 간단하고 운동 부분이 없어 고장이 적다는 특징을 가진다. 이 경우, 상기 오존수 발생기(140)는, 제 1 작동 유체가 일 측으로 인입되며 타 측에는 노즐(142)이 형성되어 있는 제 1 인입구(141)와, 제 2 작동 유체가 인입되며 상기 노즐(142)이 일 측에 설치되고, 타 측에는 디퓨져(143)가 형성되어 있는 흡인실(144)을 포함하여 구성되는 이젝터(ejector)(145)를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 작동 유체는 상기 작동수 또는 상기 기체상 오존 중 어느 하나이고, 상기 제 2 작동 유체는 상기 제 1 작동 유체와 반대로 상기 기체상 오존 또는 상기 작동수 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

다음으로, 금속 필터 유닛(150)에 관하여 설명한다. 상기 금속 필터 유닛(150)은 도 1에 도시한 것과 같이, 상기 본체(110)의 내부에 상기 흡입구(111) 측에 설치된다. 상기 금속 필터 유닛(150)은 도 1에 도시한 것과 같이, 제 1 금속 필터(151)를 포함하여 구성되는데, 상기 제 1 금속 필터(151)에는 도 1 및 도 3에 도시한 것과 같이, 상기 오존수 발생기(140)로부터 공급되는 상기 오존수가 타고 흘러내리면서, 상기 금속 필터 유닛(150)을 통과하는 오염물질을 포함하는 공기 내의 오염물질이 상기 오존수에 포집됨과 동시에, 상기 오존수와 반응하여 탈취 및 유기물 분해작용이 발생하면서 정화된다. 또한, 오염물질을 포함한 공기의 온도 역시 낮아지게 된다. 이 경우, 상기 제 1 금속 필터(151)에 상기 오존수가 공급되도록 하는 실시예로는 대단히 다양한 실시예가 가능하며, 그 일 실시예로는 도 3에 도시한 것과 같이 상기 제 1 금속 필터(151)의 상측에 오존수 공급관(153)을 설치하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 금속 필터 유닛(150)에 상기 오존수 발생기(140)로부터 공급되는 상기 오존수가 타고 흘러내리도록 하는 구성에 의하여, 공기 중에 오존수 액적이 비산하여 후술할 활성탄 필터 유닛(160)에서의 활성탄 필터에 상기 액적이 누적되어 오존 정화 효율 및 공기 정화 효율을 떨어트리는 것을 방지할 수 있게 되어, 더욱 효율적인 정화작동이 가능하게 된다. 또한, 상기 오존수에 의하여 오염 물질이 함유된 공기의 온도와 습도를 조절하는 기능도 아울러 갖게 된다.

한편, 상기 금속 필터 유닛(150)은 도 1에 도시한 것과 같이, 하나 이상의 제 2 금속 필터(152)를 더 포함하여 구성되도록 하여, 상기 제 1 금속 필터(151)를 통과한 공기에 혼입되어 있는 수분을 걸러내면서 추가적으로 오염물질을 포집하여 흘러내리도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제 1 금속 필터(151) 및 상기 제 2 금속 필터(152)를 구성하는 실시예로는 대단히 다양한 실시예가 가능하며, 그 일 실시예로는 상기 제 1 금속 필터(151) 및 상기 제 2 금속 필터(152)가 금속 메쉬(mesh) 재질이 적층되어 구성되는 것이 가능하다.

또한, 도 1 및 도 3에 도시한 것과 같이, 상기 제 1 금속 필터(151)의 전방에 설치되며, 상기 오존수 발생기(140)에 연결된 상기 오존수 공급관(153)을 통하여 상기 오존수가 커튼형상으로 흘러내리도록 하는 오존수 배출관(154)을 더 포함하도록 해서, 미리 큰 오염물질 등을 씻어 내리는 것이 가능하도록 하여 더욱 효율적인 오염물질제거가 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 오존수 배출관(154)을 통하여 흘러내리는 상기 오존수는 그 유속 및 유량을 조절하여 커튼 월(curtain-wall) 형상이 되도록 하여, 상기 오존수의 액적이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 금속 필터 유닛(150)을 구성하는 또 다른 실시예로는 도 4 내지 도 7에 도시한 것과 같이, 상기 금속 필터 유닛(150)은, 유체가 통과할 수 있는 메쉬 그리드 형상의 통과공(11)이 다수 형성되어, 인입되는 분진 등의 오염 물질을 포함한 유체가 30°~60°의 각도로 한 방향으로 편향되어 상기 통과공(11)을 통과할 수 있도록 구성되는 집진 스크린 플레이트(10)를 하나 이상 포함하여 구성되는 금속 필터 스크린(S)을 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 금속 필터 스크린(S)은 일반적으로 5~20매 가량의 상기 집진 스크린 플레이트(10)를 적층 설치하여 구성된다.

상기 통과공(11)을 통과한 유체의 편향 각도가 크면 클수록, 상기 통과공(11)을 통과하는 유체의 압력 저하는 작아지나 충돌에 의한 집진 효과는 떨어지게 되며, 상기 편향 각도가 작아지면 작아질수록 집진 효과는 좋아지나 통과하는 유체의 알벽 저하가 심해지게 된다. 따라서, 상기 편향 각도는 30°~60° 범위인 것이 바람직하며, 도 6에 도시한 것과 같이 45°인 경우가 가장 바람직하다.

또한, 상기 통과공(11)의 형상 및 크기는 대단히 다양한 실시예로 변경 실시되는 것이 가능하며, 그 일 실시예로는 도 4에 나타낸 것과 같이 상기 각각의 통과공(11) 사이의 가로 방향 배치거리(A)는 9㎜, 세로 방향 배치 거리(B)는 5.5㎜, 통과공을 구성하는 밴드의 폭(C)은 2.25㎜, 상기 통과공(11)의 개방각(D)는 110° 부근인 것이 바람직하다.

한편, 상기 통과공(11)이 다수개 배열되어 형성되도록 상기 집진 스크린 플레이트(10)를 제조하는 방법 역시 대단히 다양한 실시예로 실시되는 것이 가능하며, 그 일 실시예로는 도 4 및 도 7에 나타낸 것과 같이, 판재 형상의 금속 재료를 프레스 가공하여 상기 통과공(11)이 다수개 배열되어 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 이전에 설치된 상기 집진 스크린 플레이트(10)의 편향 방향에 대하여, 도 4 또는 도 9에 도시한 것과 같이 서로 85°~95°, 175°~185°또는 265°~275°의 편향 방향을 가지도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 배열에 따라 설치하는 경우, 각각의 상기 집진 스크린 플레이트(10)를 순차적으로 통과하는 유체의 압력 저하를 최소화시키고 이동 경로를 최대화시키면서 집진 효율을 최대로 높이는 것이 가능해 진다.

또한, 상기 다수개의 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 설치 위치 사이에 도 8에 도시한 것과 같이 공간부(12)를 더 가지도록 하여, 일단 하나의 상기 집진 스크린 플레이트(10)를 통과한 유체가 다음에 배치된 상기 집진 스크린 플레이트(10)에 유입되기 이전에 어느 정도 그 흐름의 방향이 균일화될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 공간부(12)의 간격은 대단히 다양한 실시예로 실시되는 것이 가능하며, 일반적으로 1㎜~10㎜의 간격을 가지는 것으로 충분하다.

한편, 상기 집진 스크린 플레이트(10) 표면에 포집된 오염 물질 또는 분진은 상기 집진 스크린 플레이트(10) 표면에 공급되어 흐르는 상기 오존수에 의하여 즉시 씻겨 내려가게 되므로, 별도의 포집 분진 제거 작동이 필요하지 않다.

다음으로, 필터 유닛(160)에 관하여 설명한다. 상기 필터 유닛(160)은 도 1에 도시한 것과 같이 상기 본체(110)의 내부에 상기 배기구(112) 측에 설치되며, 하나 이상의 활성탄 필터(161,162) 및 방진 필터(165)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 활성탄 필터 유닛(160)은 탈취 및 함유 오염물질을 흡착하는 기능을 가지는 것과 동시에, 아래 화학식 3에 표시한 것과 같이 활성탄에 포함되어 있는 탄소성분을 이용하여 공기에 함유되어 있는 오존을 분해하도록 하여, 외부로 오존이 배출되는 것을 방지하는 기능도 가진다.

화학식 3

한편, 상기 방진 필터(165)는 단순히 공기 중에 남아 있는 미세한 먼지를 집진하는 것에 더하여, 살균 효과가 있는 재질을 사용하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 살균 효과를 지니는 방진 필터는 병원 등 의료기관의 공조시설과 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서는 널리 알려져 실시되고 있는 기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 기액 분리장치(170)에 관하여 설명한다. 상기 기액 분리장치(170)는 도 1에 도시한 것과 같이, 상기 오존수 발생기(140)에서 발생된 상기 액상 오존수가 일시 저장되도록 하여, 미처 용존되지 못한 기체 상 오존을 분리하는 기능을 가진다. 상기한 기액 분리 장치(170)에 의해 상기 오존수 발생기(140)에서 발생된 상기 액상 오존수는 액체 상태의 오존수와 미처 용존되지 못한 기체상 오존을 기액 분리장치를 통하여 분리시켜서, 오존수는 상기 금속 필터 유닛(150)을 통한 공기의 정화에 사용하고, 기체상 오존은 금속 필터를 타고 흘러내린 오염물질을 함유한 오존수를 상기 오존수 정화 유닛(180)에서 정화하는데 사용되도록 구분하여 사용하는 것이 가능하므로, 정화 효율을 증가시키는 것은 물론 상기 본체(110) 내부로 유입되는 기체상 오존의 양을 감소시켜 상기 활성탄 필터 유닛(160)을 통과한 공기 중에 오존이 거의 함유되지 않도록 하여 실내에 오존이 거의 배출되지 않도록 할 수 있게 된다.

다음으로, 오존수 정화 유닛(180)에 관하여 설명한다. 상기 오존수 정화 유닛(180)은 도 1에 나타낸 것처럼 상기 집수 배출구(114)로부터 배출된 상기 오염물질이 함유된 상기 오존수를 일정 시간 저장하여 두면서, 상기 기액 분리장치(170)로부터 분리되어 기체 오존 공급관(181)을 통하여 공급받은 기체상 오존을 상기 오존수에 버블링(bubbling)하여 충분한 시간을 들여 오염 물질을 정화하는 기능을 가진다. 이 과정에서, 상기 기체상 오존은 상기 오염물질이 함유된 상기 오존수를 정화함과 동시에 상기 오존수에 많은 부분이 용존되게 된다. 즉, 2차적으로 작동수와 기체상 오존을 혼합하여 용존시키는 기능을 아울러 수행하게 된다. 이 경우, 오존수 정화 유닛(180)의 용적을 어느 정도 크게 하면, 이에 따라 상기 오존수가 상기 오존수 정화 유닛(180)에 충분한 시간동안 머물게 되므로, 상기 버블링(bubbling) 과정을 통하여 충분한 양의 기체상 오존이 상기 오존수에 용존되게 된다. 한편,상기 버블링(bubbling) 과정을 통하여 용존 되지 못하여 상기 오존수 수면위로 나오는 일부의 기체상 오존은 도 1에 나타낸 것과 같이 오존 배출관(183)을 통하여 상기 본체(100)내부의 상기 활성탄 필터 유닛(160) 앞으로 배출되어 상기 화학식 3과 같이 분해되게 된다. 따라서, 실내에 오존이 거의 배출되지 않도록 할 수 있게 된다.

한편, 상기 오존수 정화 유닛(180)은 도 1에 나타낸 것처럼 상기 오존수를 정화하는 오존수 정화 필터(186)와 정화된 상기 오존수를 상기 작동수로 순환하여 상기 급수원(131)으로 공급하는 작동수 순환 펌프(187)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 작동수 순환 펌프(187)를 통하여 상기 급수원(131)으로 공급되는 상기 오존수에는 상기 기체상 오존이 많은 부분 용존되어 있는 상태이므로, 오존수의 발생 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

이 경우, 오존수 정화 필터(186)는 오염물질을 흡착하여 정화하는 데미스터 필터, 함유 오염물질 물청소 필터 또는 활성탄 필터 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 오존수 정화 유닛(180)에는 도 1에 나타낸 것처럼 상기 오존수 정화 유닛(180) 안에 축적된 오염 물질 슬러지를 배출할 수 있도록 상기 오존수 정화 유닛(180)의 하측에 개폐가능하게 설치되는 슬러지 배출공(184)이 더 포함되어 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100)가 작동되는 도중, 여러 가지 이유로 정상적인 작동이 되지 않는 경우(예를 들어 배기 송풍기의 고장 등), 상기 흡입구(111)를 통하여 오존 기체가 외부로 누출될 위험성이 있다. 이러한 상황을 방지하기 위하여 본 발명의 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100)는 도 1에 나타낸 것처럼, 상기 본체(110)의 내부에 하나 이상 설치되는 압력 센서(195)와, 상기 압력 센서(195)에서 측정되는 압력이 정상 작동 압력범위를 벗어나는 경우, 상기 차단 셔터(115)를 작동시키고, 상기 배기 송풍기(190)의 작동을 정지시키는 주제어장치(196)를 더 포함하도록 하여, 장치 외부로의 오존의 누출을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100)는 다양한 오염물질의 정화에 사용될 수 있으며, 그 중 한가지 예로는 병원 등의 요양시설 또는 반도체 제조 시설 등에서 많이 발생할 수 있는 이소프로필 알콜(IPA:Isopropyl alcohol)의 분해에 의한 정화 작용을 들 수 있다.

상기 이소프로필 알콜은 프로판올의 이성질체인 지방족 포화알코올이다. 독특한 냄새가 나는 무색의 가연성 액체이며 용제와 청소용 액체로 널리 쓰인다. 상기 이소프로필 알콜은 상기 오존수에 의하여 아래의 화학식 4와 같은 화학 반응을 통하여 아세톤과 물로 분해가 되게 된다.

화학식 4

이 경우 반응 생성물 중 아세톤은, 일반적으로 공기 중 농도 500 ppm로 2시간 폭로된 다음에 있어도 사람에게 자극 증상을 일으키지 않는것으로 알려져 있으며, 발암성, 변이원성 화학물질이라고는 보기 어려우며 만성 신경 독성 작용의 염려도 없다고 여겨지므로, 화장품으로부터 가공 식품 등의 여러 소비자 제품에 사용되며, 아세톤 농도가 58 mg/L의 범위에서 사용하는 경우 일반적으로 안전한 것으로 인정되는 물질로서 평가되고 있다.

이상에서는 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

악취성분이 함유된 공기를 정화하는 악취 정화장치에 있어서,

악취성분을 포함하는 오염물질이 함유된 공기가 인입되는 흡입구(111)가 일 측에 형성되고, 타 측에는 정화된 공기가 배출되는 배기구(112)가 형성된 본체(110);

고농도의 산소를 공급하는 산소 공급장치(120);

상기 산소 공급장치(120)로부터 공급받은 산소를 분해하여 기체상 오존을 발생시키는 오존 발생기(130);

상기 오존 발생기(130)에서 발생한 상기 오존을 급수원(131)을 통하여 공급받는 작동수와 혼합하여 액상 오존수를 발생시키는 오존수 발생기(140);

상기 오존수 발생기(140)에서 발생된 상기 액상 오존수가 일시 저장되도록 하여, 미처 용존되지 못한 기체 상 오존을 분리하는 기액 분리장치(170);

상기 본체(110)의 내부에 상기 흡입구(111) 측에 설치되며, 상기 기액 분리 장치(170)로부터 공급되는 상기 오존수가 타고 흘러내리는 제 1 금속 필터(151)를 포함하여 구성되는 금속 필터 유닛(150);

상기 본체(110)의 하부에 상기 금속 필터 유닛(150)의 하측에 설치되며, 오염물질이 함유된 상기 오존수를 모아 배출하는 집수 배출구(114);

상기 본체(110)의 내부에 상기 배기구(112) 측에 설치되며, 하나 이상의 활성탄 필터(161,162) 및 방진 필터(165)를 포함하여 구성되는 필터 유닛(160);

상기 집수 배출구(114)로부터 배출된 상기 오염물질이 함유된 상기 오존수를 일시 저장하여 두면서, 상기 기액 분리장치(170)로부터 분리되어 기체 오존 공급관(181)을 통하여 공급받은 기체상 오존을 상기 오존수에 버블링(bubbling)하여 오염 물질을 정화하는 오존수 정화 유닛(180);

상기 배기구(112)에 설치되는 배기 송풍기(190);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 1에 있어서,

상기 오존수 발생기(140)는,

제 1 작동 유체가 일 측으로 인입되며 타 측에는 노즐(142)이 형성되어 있는 제 1 인입구(141)와, 제 2 작동 유체가 인입되며 상기 노즐(142)이 일 측에 설치되고, 타 측에는 디퓨져(143)가 형성되어 있는 흡인실(144)을 포함하여 구성되는 이젝터(ejector)(145)를 포함하여 구성되며,

상기 제 1 작동 유체는 상기 작동수 또는 상기 기체상 오존 중 어느 하나이고,

상기 제 2 작동 유체는 상기 제 1 작동 유체와 반대로 상기 기체상 오존 또는 상기 작동수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100)
청구항 2에 있어서,

상기 오존수 정화 유닛(180)은,

상기 버블링(bubbling) 과정을 통하여 상기 오존수 수면위로 나오는 기체상 오존을 상기 본체(100)내부의 상기 필터 유닛(160) 앞으로 배출하는 오존 배출관(183);

상기 오존수를 정화하는 오존수 정화 필터(186);

정화된 상기 오존수를 상기 작동수로 순환하여 상기 급수원(131)으로 공급하는 작동수 순환 펌프(187);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 3에 있어서,

상기 금속 필터 유닛(150)은 하나 이상의 제 2 금속 필터(152)를 더 포함하여 구성되며,

상기 오존수 정화 필터(186)는,

오염물질을 흡착하여 정화하는 데미스터 필터, 함유 오염물질 물청소 필터 또는 활성탄 필터 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 4에 있어서,

상기 급수원(131)에 연결되어, 작동 중 부족해진 상기 작동수를 보충하는 외부 급수원(132);

상기 제 1 금속 필터(151)의 전방에 설치되며, 상기 오존수 발생기(140)에 연결된 오존수 공급관(153)을 통하여 상기 오존수가 커튼형상으로 흘러내리도록 하는 오존수 배출관(154);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 제 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 필터 유닛(150)은,

유체가 통과할 수 있는 메쉬 그리드 형상의 통과공(11)이 다수 형성되어,인입되는 유체가 30°~ 60°의 각도로 한 방향으로 편향되어 상기 통과공(11)을 통과할 수 있도록 구성되는 집진 스크린 플레이트(10)를 하나 이상 포함하여 구성되는 금속 필터 스크린(S)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 제 6항에 있어서,

상기 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 이전에 설치된 상기 집진 스크린 플레이트(10) 의 편향 방향에 대하여 서로 85°~ 95°, 175°~ 185°또는 265°~ 275°의 편향 방향을 가지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 제 7항에 있어서,

상기 다수개의 집진 스크린 플레이트(10)들은 그 설치 위치 사이에 공간부를 가지는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 제 8항에 있어서,

상기 산소 공급장치(120)는, 공기 중의 질소와 산소를 분리하여 고농도의 산소를 공급하는 압력순환흡착 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).
청구항 제 9항에 있어서,

상기 흡입구(111) 또는 상기 배기구(112) 중 어느 하나 이상에 각각 설치되는 차단 셔터(115);

상기 본체(110)의 내부에 하나 이상 설치되는 압력 센서(195);

상기 압력 센서(195)에서 측정되는 압력이 정상 작동 압력범위를 벗어나는 경우, 상기 차단 셔터(115)를 작동시키고, 상기 배기 송풍기(190)의 작동을 정지시키는 주제어장치(196);

상기 오존수 정화 유닛(180) 안에 축적된 오염 물질 슬러지를 배출할 수 있도록 상기 오존수 정화 유닛(180)의 하측에 개폐가능하게 설치되는 슬러지 배출공(184);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수 발생기를 이용한 공기 정화장치(100).