WO2022060081A1

WO2022060081A1 - 오존 분해 장치

Info

Publication number: WO2022060081A1
Application number: PCT/KR2021/012581
Authority: WO
Inventors: 김민환
Original assignee: 주식회사 캐스트
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2022-03-24
Also published as: US11826702B2; KR102473318B1; US20230256389A1; KR20220036268A

Abstract

본 발명은 내부에 설치 공간이 형성되며, 외부의 기체를 상기 설치 공간으로 유입시키는 유입구 및 상기 설치 공간 내부의 기체를 외부로 토출시키는 토출구를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부 설치 공간으로 유입되는 외부 기체의 오존을 분해하는 제1 오존 분해 유닛; 및 상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 제1 오존 분해 유닛에 의해 분해된 기체를 전달받아 상기 기체의 잔존 오존을 분해하는 제2 오존 분해 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 사용 후 배출되는 미반응 오존을 제1 오존 분해 유닛의 촉매 반응에 의해 1차 분해하고, 제2 오존 분해 유닛의 온도 반응에 의해 2차 분해함으로써, 미반응 오존의 분해 시간을 단축하고 보다 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 있는 효과가 있다.

Description

오존 분해 장치

본 발명은 오존 분해 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용 후 배출되는 미반응 오존을 제1 오존 분해 유닛의 촉매 반응에 의해 1차 분해하고, 제2 오존 분해 유닛의 온도 반응에 의해 2차 분해함으로써, 미반응 오존의 분해 시간을 단축하고 보다 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 있는 오존 분해 장치에 관한 것이다.

오존은 강력한 살균력을 보유하고 있어 살균 작용, 유기물 분해 작용, 악취 제거 작용, 탈색 작용 등을 할 수 있으므로, 대기 오염 물질 처리 분야, 수처리 분야, 폐기물 처리 분야 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 오존은 강력한 산화력을 가지고 있기 때문에, 사용 후 배출되는 미반응 오존(이하, ‘배오존’이라 함)은 눈의 염증, 두통 등 신체적 불쾌감을 유발하고 감기 및 폐렴에 대한 저항력을 감소시켜 만성적 심장 질환, 천식, 기관지 염 등을 유발하는 등 인체에 치명적인 영향을 주게 된다.

최근, 상기한 배오존을 분해하기 위한 촉매 개발과 배오존을 처리하기 위한 시스템에 대한 연구가 이루어지고 있다. 현재 개발된 대부분의 오존 분해 장치는 이산화망간 또는 백금 등의 촉매를 이용하여 배오존을 분해하는 장치로, 단순히 촉매에 의한 반응을 통해 배오존을 분해하기 때문에, 분해 시간이 오래 걸리고 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 사용 후 배출되는 미반응 오존을 제1 오존 분해 유닛의 촉매 반응에 의해 1차 분해하고, 제2 오존 분해 유닛의 온도 반응에 의해 2차 분해함으로써, 미반응 오존의 분해 시간을 단축하고 보다 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 있는 오존 분해 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 내부에 설치 공간이 형성되며, 외부의 기체를 상기 설치 공간으로 유입시키는 유입구 및 상기 설치 공간 내부의 기체를 외부로 토출시키는 토출구를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부 설치 공간으로 유입되는 외부 기체의 오존을 분해하는 제1 오존 분해 유닛; 및 상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 제1 오존 분해 유닛에 의해 분해된 기체를 전달받아 상기 기체의 잔존 오존을 분해하는 제2 오존 분해 유닛;에 의해 달성된다.

여기서, 상기 하우징의 내부 설치 공간은 격벽에 의해 제1 설치 공간 및 제2 설치 공간으로 구획되되, 상기 격벽의 일부가 개방되어 상기 제1 설치 공간 및 제2 설치 공간이 상호 연동되도록 설치되며, 상기 제1 설치 공간에 제1 오존 분해 유닛이 설치되고, 상기 제2 설치 공간에 제2 오존 분해 유닛이 설치되며, 상기 유입구는 상기 제1 설치 공간과 연동되도록 설치되고, 상기 토출구는 상기 제2 설치 공간과 연동되도록 설치될 수 있다.

한편, 상기 제1 오존 분해 유닛은, 다공성 구조로 형성되는 지지체; 및 상기 지지체의 내부 기공 또는 표면에 담지되는 촉매;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 촉매는 이산화망간 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 오존 분해 유닛은, 복수 회 절곡되도록 형성되는 열 전도체; 및 상기 열 전도체에 연결되어 상기 열 전도체에 열을 공급하는 열원;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징, 제1 오존 분해 유닛 및 제2 오존 분해 유닛은 복수 개로 마련되어 상기 하우징이 상호 적층된 상태로 형성되되, 상기 복수 개의 제1 오존 분해 유닛 들은 서로 동일한 수직 선 상에 배치되도록 형성되며, 상기 복수 개의 제2 오존 분해 유닛 들은 서로 동일한 수직 선 상에 배치되도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 하우징의 하부에 상기 제1 설치 공간과 연동되도록 형성되는 보조 토출구; 및 상기 하우징의 상부에 상기 제2 설치 공간과 연동되도록 형성되는 보조 유입구;를 더 포함하되, 상부에 위치된 상기 하우징의 보조 토출구는 하부에 위치된 상기 하우징의 유입구와 연결되고, 상부에 위치된 상기 하우징의 토출구는 하부에 위치된 상기 하우징의 보조 유입구와 연결될 수 있다.

또한, 상기 하우징, 제1 오존 분해 유닛 및 제2 오존 분해 유닛은 복수 개로 마련되어 상기 하우징이 상호 적층된 상태로 형성되되, 상부에 위치된 상기 하우징과 그 하부에 위치된 상기 하우징의 좌우가 반전되도록 형성되어 동일한 수직 선 상에 제1 오존 분해 유닛과 제2 오존 분해 유닛이 번갈아 적층될 수 있다.

이때, 상부에 위치된 상기 하우징의 토출구는 하부에 위치된 상기 하우징의 유입구와 연결되도록 설치될 수 있다.

이에 의해, 본 발명은 사용 후 배출되는 미반응 오존을 제1 오존 분해 유닛의 촉매 반응에 의해 1차 분해하고, 제2 오존 분해 유닛의 온도 반응에 의해 2차 분해함으로써, 미반응 오존의 분해 시간을 단축하고 보다 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오존 분해 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 오존 분해 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존 분해 장치의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오존 분해 장치의 사시도이다.

본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오존 분해 장치에 관하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 오존 분해 장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 내부에 설치 공간이 형성되며 외부의 기체를 상기 설치 공간으로 유입시키는 유입구(150) 및 상기 설치 공간 내부의 기체를 외부로 토출시키는 토출구(160)를 구비하는 하우징(100), 하우징(100)의 상기 설치 공간에 설치되어 유입구(150)를 통해 하우징(100)의 내부 설치 공간으로 유입되는 외부 기체의 오존을 분해하는 제1 오존 분해 유닛(200) 및 하우징(100)의 상기 설치 공간에 설치되어 제1 오존 분해 유닛(200)에 의해 분해된 기체를 전달받아 상기 기체의 잔존 오존을 분해하는 제2 오존 분해 유닛(300)을 포함한다.

먼저, 하우징(100)은 상부가 개구된 대략 직사각 박스 형상의 구조물로, 내부에 설치 공간이 형성되고, 상기 설치 공간을 폐쇄하기 위한 커버(110)가 상기 개구된 상부를 폐쇄하도록 설치된다. 여기서, 하우징(100)의 내부 설치 공간은 하우징(100) 내부에 설치되는 격벽(120)에 의해 제1 설치 공간(130)과 제2 설치 공간(140)으로 구획된다. 이때, 격벽(120)의 일부가 개방되도록 형성되어 제1 설치 공간(130)과 제2 설치 공간(140)이 서로 연동 가능하게 된다.

하우징(100)의 내부 설치 공간으로 외부의 기체를 유입시키기 위한 유입구(150)는 소정 직경으로 형성되는 통공으로서, 커버(110)를 관통하도록 형성된다. 상기한 유입구(150)는 제1 설치 공간(130)의 상부에 위치된 커버(110)에 형성되어 하우징(100) 외부와 제1 설치 공간(130)이 상호 연동되도록 한다.

그리고 상기 설치 공간 내부의 기체를 하우징(100)의 외부로 토출시키기 위한 토출구(160)는 소정 직경으로 형성되는 통공으로서, 하우징(100)의 하부를 관통하도록 형성된다. 상기한 토출구(160)는 제2 설치 공간(140)이 형성된 하우징(100)의 하부에 형성되어 제2 설치 공간(140)과 하우징(100)의 외부를 상호 연동 가능하게 한다.

한편, 본 발명은 하우징(100)의 하부에 제1 설치 공간(130)과 연동되도록 형성되는 보조 토출구(151) 및 하우징(100)의 상부에 제2 설치 공간(140)과 연동되도록 형성되는 보조 유입구(161)를 더 포함한다.

보조 토출구(151)는 소정 직경으로 형성되는 통공으로서, 하우징(100)의 하부를 관통하도록 형성된다. 상기한 보조 토출구(151)는 제1 설치 공간(130)이 형성된 하우징(100)의 하부에 형성되어 제1 설치 공간(130)과 하우징(100)의 외부를 상호 연동 가능하게 한다.

또한, 보조 유입구(161)는 소정 직경으로 형성되는 통공으로서, 커버(110)를 관통하도록 형성된다. 상기한 보조 유입구(161)는 제2 설치 공간(140)의 상부에 위치된 커버(110)에 형성되어 하우징(100) 외부와 제1 설치 공간(130)이 상호 연동되도록 한다.

상기한 보조 토출구(151) 및 보조 유입구(161)는 하우징(100)의 복수 개로 마련되어 적층될 때, 상부 하우징(100)과 하부 하우징(100)을 상호 연동시키기 위한 구성으로, 하우징(100)이 단독으로 마련될 경우, 별도의 마개(미도시)로 보조 토출구(151) 및 보조 유입구(161)를 폐쇄시킬 수 있다.

제1 오존 분해 유닛(200)은 제1 설치 공간(130)에 설치되어 제1 설치 공간(130)으로 유입되는 외부 기체의 오존을 1차적으로 분해하는 역할을 하는 것으로서, 다공성 구조로 형성되는 지지체 및 상기 지지체의 내부 기공 또는 표면에 담지되는 촉매를 포함한다. 여기서, 상기 촉매는 이산화망간 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1 오존 분해 유닛(200)은 유입구(150)를 통해 유입되는 기체에 함유된 오존과 반응하여 아래와 같이 오존을 산소와 산소 라디칼로 분해한다.

O₃ + 촉매(이산화망간, 백금) -> O₂ + O*(산소 라디칼)

즉, 유입구(150)를 통해 유입되는 기체에 함유된 오존은 제1 오존 분해 유닛(200)의 촉매와 반응하여 산소로 분해되는 것이다.

그리고 제2 오존 분해 유닛(300)은 제2 설치 공간(140)에 설치되어 제1 오존 분해 유닛(200)을 통해 1차적으로 분해된 기체를 전달받아 상기 기체의 잔존 오존을 2차적으로 분해하는 역할을 하는 것으로서, 복수 회 절곡되도록 형성되는 열 전도체(310) 및 열 전도체(310)에 연결되어 열 전도체(310)에 열을 공급하는 열원(미도시)을 포함한다.

열 전도체(310)는 소정 두께를 갖는 금속 재질의 플레이트가 복수 회 절곡된 형태로 형성되는 부재로서, 제1 설치 공간(140) 내부에 설치되며, 일 측에 연결된 열원(미도시)으로부터 열을 공급받아 발열하게 된다. 상기한 열 전도체(310)의 열에 의해 상기 기체에 잔존하고 있는 오존이 분해되고, 이의 결과물로 남은 산소가 토출구(160)를 통해 하우징(100)의 외부로 토출된다.

온도 별 오존 반감기

온도	반감기
-50°C	3개월
-35°C	18일
-25°C	8일
20°C	3일
120°C	1.5시간
250°C	1.5초

상기한 표 1은 온도 별 오존의 반감기를 도시한 것으로, 오존은 120°C에서 약 1.5시간 후 분해되며, 250°C에서는 1.5초 후에 분해된다.상기한 제2 오존 분해 유닛(300)은 잔존 오존의 양 또는 하우징(100)의 내부로 유입되는 양에 따라 열 전도체(310)의 온도를 조절할 수 있으며, 상기한 열 전도체(310)의 열에 의해 오존을 산소로 분해하게 된다.

상기한 잔존 오존의 양 또는 하우징(100) 내부로 유입되는 기체의 양은 별도의 센서를 통해 감지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 하우징(100) 내부로 유입되는 기체의 오존을 제1 오존 분해 유닛(200)에 의해 1차적으로 분해하고, 제1 오존 분해 유닛(200)에 의해 분해된 기체의 잔존 오존을 제2 오존 분해 유닛(300)이 2차적으로 분해함으로써 오존 분해 시간을 단축시키고, 보다 많은 양의 오존을 동시에 분해할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시 예는 하우징(100), 제1 오존 분해 유닛(200) 및 제2 오존 분해 유닛(300)이 복수 개로 마련되어 제1 오존 분해 유닛(200) 및 제2 오존 분해 유닛(300)이 설치된 하우징(100)이 상호 적층된 상태로 형성된다.

이때, 복수 개의 제1 오존 분해 유닛(200) 들은 서로 동일한 수직 선 상에 배치되도록 형성되며, 복수 개의 제2 오존 분해 유닛(300) 들 또한 서로 동일한 수직 선 상에 배치되도록 형성된다.

이 경우, 상부에 위치된 하우징(100)의 보조 토출구(151)는 하부에 위치된 하우징(100)의 유입구(150)와 연결될 수 있고, 상부에 위치된 하우징(100)의 토출구(160)는 하부에 위치된 하우징(100)의 보조 유입구(161)와 연결될 수 있다.

도 3에는 최상단에 위치한 하우징(100)에만 커버(110)가 형성되는 것으로 도시되어 있으므로, 그 하부에 위치되는 하우징에는 보조 유입구(161)가 존재하지 않더라고, 상부 하우징(100)의 제1 설치 공간(130)과 하부 하우징(100)의 제1 설치 공간(130)이 상호 연동되고, 상부 하우징(100)의 제2 설치 공간(140)과 하부 하우징(100)의 제2 설치 공간(140)이 연동될 수 있다.

상기와 같이 형성되는 본 발명의 일 실시 예는 최상단 하우징(100)의 유입구(150)를 통해 외부 기체가 유입되면, 제1 오존 분해 유닛(200)에 의해 상기 외부 기체의 오존이 1차적으로 분해된다. 이후, 제2 오존 분해 유닛(200)이 상기 1차 분해된 기체를 전달받아 2차적으로 오존을 분해하여 최하단 토출구(160)를 통해 분해된 산소를 토출하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면으로, 본 발명의 다른 실시 예는 하우징(100), 제1 오존 분해 유닛(200) 및 제2 오존 분해 유닛(300)이 복수 개로 마련되어 제1 오존 분해 유닛(200) 및 제2 오존 분해 유닛(300)이 설치된 하우징(100)이 상호 적층된 상태로 형성된다.

이때, 상부에 위치된 하우징(100)과 그 하부에 위치된 하우징(100)의 좌우가 반전되도록 형성되어 동일한 수직 선 상에 제1 오존 분해 유닛(200)과 제2 오존 분해 유닛(300)이 번갈아 배치되도록 형성된다.

이 경우, 상부에 위치된 하우징(100)의 토출구(160)는 그 하부에 위치된 하우징(100)의 유입구(150)와 연결되도록 설치될 수 있다.

도 4에는 최상단에 위치된 하우징(100)에만 커버(110)가 형성되는 것으로 도시되어 있으므로, 상부 하우징(100)의 토출구(160)가 하부 하우징(100)의 제1 설치 공간(130)과 직접적으로 연동될 수 있다.

상기와 같이 형성되는 본 발명의 다른 실시 예는 최상단 하우징(100)의 유입구(150)를 통해 외부 기제가 유입되며, 제1 오존 분해 유닛(200)에 의해 상기 외부 기체의 오존이 1차적으로 분해되고, 이후, 제2 오존 분해 유닛(200)이 상기 1차 분해된 기체를 전달받아 2차적으로 오존을 분해한다. 그 다음, 그 하부에 위치된 하우징이 분해된 기체를 전달받아 제1 오존 분해 유닛(200) 및 제2 오존 분해 유닛(300)을 통해 재차 오존을 분해하게 된다. 따라서 본 발명의 다른 실시 예는 오존을 수차례 분해하는 과정을 반복하여 수행하기 때문에, 분해되지 않고 토출되는 오존의 양을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 오존 분해 장치에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

내부에 설치 공간이 형성되며, 외부의 기체를 상기 설치 공간으로 유입시키는 유입구 및 상기 설치 공간 내부의 기체를 외부로 토출시키는 토출구를 구비하는 하우징;

상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 내부 설치 공간으로 유입되는 외부 기체의 오존을 분해하는 제1 오존 분해 유닛; 및

상기 하우징의 설치 공간에 설치되어 상기 제1 오존 분해 유닛에 의해 분해된 기체를 전달받아 상기 기체의 잔존 오존을 분해하는 제2 오존 분해 유닛;을 포함하는 오존 분해 장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 내부 설치 공간은 격벽에 의해 제1 설치 공간 및 제2 설치 공간으로 구획되되, 상기 격벽의 일부가 개방되어 상기 제1 설치 공간 및 제2 설치 공간이 상호 연동되도록 설치되며,

상기 제1 설치 공간에 제1 오존 분해 유닛이 설치되고,

상기 제2 설치 공간에 제2 오존 분해 유닛이 설치되며,

상기 유입구는 상기 제1 설치 공간과 연동되도록 설치되고,

상기 토출구는 상기 제2 설치 공간과 연동되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 오존 분해 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 오존 분해 유닛은,

다공성 구조로 형성되는 지지체; 및

상기 지지체의 내부 기공 또는 표면에 담지되는 촉매;를 포함하는 오존 분해 장치.
제3항에 있어서,

상기 촉매는 이산화망간 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 분해 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 오존 분해 유닛은,

복수 회 절곡되도록 형성되는 열 전도체; 및

상기 열 전도체에 연결되어 상기 열 전도체에 열을 공급하는 열원;을 포함하는 오존 분해 장치.