KR200349932Y1 - 다공성 제올라이트 필터를 사용한 공기정화기 겸용 이동식 후드 - Google Patents

다공성 제올라이트 필터를 사용한 공기정화기 겸용 이동식 후드 Download PDF

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Abstract

본 고안은 공기정화기 겸용 이동식 후드에 것에 관한 것으로, 전처리 필터와 다공성 제올라이트 필터로 이루어진 필터 시스템과 송풍장치로 구성된 여과부, 여과된 공기의 오염물질을 검출하는 화학센서와 경보장치, 송풍팬 속도 모니터링 시스템(Velocity Monitoring System), 속도 이상 및 송풍팬 작동 이상 경보 장치, 공기 정화기능 선택장치로 구성된 제어부, 국소 흡입용 암과 수동 댐퍼, 원형 후드 갓으로 구성된 국소 공기 흡입부, 공기 흡입구와 전동식 댐퍼 장치로 구성된 실내공기 흡입부, 그리고 이동용 카트부로 이루어져 실험실 및 연구실의 국소 부위에서 발생하는 기체상 오염물질(유해가스 및 악취 등)을 완벽하게 제거하고, 기체상 오염물질이 포함된 실내공기를 정화하는 것을 특징으로 한다.

Description

다공성 제올라이트 필터를 사용한 공기정화기 겸용 이동식 후드 {Portable Air Filtration System Using the Zeolite Filter}
본 고안은 실험실 및 연구실에서 유해물질을 취급할 때 발생하는 기체상 오염물질(유해가스 및 악취 등)을 제거하는 공기정화기 겸용 이동식 후드에 관한 것으로 상세하게는 실험실 및 연구실의 국소부에서 발생하는 유해공기가 흡입될 수 있도록 3개의 관절(330)이 구비된 국소부 흡입용 암을 구성하여 흡입되는 공기가 이동식 후드 내부에 형성된 송풍기(120)에 의해 전처리 필터와 다공성 제올라이트 필터로 이루어진 필터 시스템(110)을 통과하면서 여과되고, 여과된 공기가 공기배출구(510)를 통해 실내로 배기되게 한 것이다. 또한 이동식 후드 전면에 공기 흡입구(410)를 형성하고 내부에 전동식 댐퍼 장치(420)를 구비하여 오염된 실내 공기가 흡입되어 상기 이동식 후드 내부의 송풍기(120)에 의해 필터 시스템(110)을 통과하면서 여과되고, 정화된 깨끗한 공기가 공기배출구(510)를 통해 실내로 배기되어 실내 공기를 정화하도록 한 것이다.
종래에 실험실 및 연구실에서 본 고안과 같이 필터가 구비된 이동식 후드를 사용하는 예는 없으며, 국소 부위에서 발생하는 유해공기를 제거하기 위해 별도의 여과 장치 없이 천정부에 높이 조절식 캐노피 후드 또는 국소부 흡입용 암을 설치하고 배기닥트를 연결하여 유해공기를 외부로 강제 배출하는 방식을 사용하고 있다. 이와 같은 방식은 국소부 흡입 장치가 고정 설치되어 이동할 수 없다는 단점이 있으며, 기체상 오염물질이 여과 없이 대기 중에 배출되므로 대기오염 문제를 유발시키고, 배기 라인이 매우 길어지기 때문에 송풍기의 동력 또한 커져야 되므로 전력 소비와 소음이 상대적으로 커지고, 실내공기가 외부로 강제 배출되므로 냉난방열이 손실된다는 단점이 있다.
또한 실험실 및 연구실에서 내부 공기 정화를 위해 공기정화기를 사용하는 경우도 있으나 현재 유통되는 공기정화기의 대부분은 헤파필터(HEPA Filte-입자필터)를 사용하여 0.3um(마이크로미터) 이상 크기의 입자상 오염물질만을 여과하는 것을 목적으로 하기 때문에 유기용매, 산, 발암물질 등 실험실 및 연구실에서 주로 취급하는 화학물질에 의한 기체상(가스상) 오염물질을 여과하는 목적으로 사용할 수 없다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 배기식 국소부 흡입 장치의 문제점과 기체상 오염물질이 포함된 공기의 정화에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다공성 제올라이트 필터를 통해 발생하는 기체상 오염물질을 완벽하게 제거시키고 깨끗한 공기가 실내에 재순환되도록 하여 기체상 오염물질로부터 사용자를 안전하게 보호하고 오염물질이 외부로 배출되어 대기오염을 일으키는 것을 방지할 수 있도록 하는데 있다. 또한 재처리 과정을 통해 재활용하는 다공성 제올라이트 필터를 적용하여 필터의 폐기에 따른 이차적인 환경오염을 막기 위함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 기체상 오염물질을 여과하는 공기정화기 겸용 이동식 후드에 있어서, 기체상 오염물질을 완벽히 제거할 수 있도록 고효율의 다공성 제올라이트 필터 시스템(110)과 송풍용 팬(120)을 구비한 여과부(100)와 국소 부위에서 발생하는 유해공기를 원활하게 흡입할 수 있도록 3개의 관절(330)과 수동식 댐퍼장치(320), 원형 후드 갓(310)을 구비한 국소부 흡입용 암으로 형성된 국소 흡입부(300), 그리고 공기정화기로 사용하기 위해 실내 공기를 흡입하는 공기 흡입구(410)를 형성하고 실내 공기 흡입구를 개폐시키기 위한 전동식 댐퍼 장치(420)로 구성된 실내공기 흡입부(400)를 구비하여 국소 흡입 기능과 공기 정화기능을 선택하여 사용하도록 한다. 또한 하단에 분리가 가능한 이동식 카트(600)를 형성하여 자유롭게 이동시키며 사용하도록 한다.
본 고안은 또한 공기정화기 겸용 이동식 후드의 안전을 위해 송풍용 팬(120)의 속도를 실시간 감시하는 속도 모니터링 시스템(Velocity Monitoring System)(220), 적정속도로 송풍용 팬이 작동하지 않을 때 경보를 발생하는 속도 이상 경보장치(221,222), 필터의 포화를 실시간 감지하는 화학센서(210) 및 경보장치(211)로 이루어진 안전장치를 구비한다.
제 1 도는 공기정화기 겸용 이동식 후드의 사시도
제 2 도는 공기정화기 겸용 이동식 후드의 분해 사시도
제 3 도는 공기정화기 겸용 이동식 후드의 필터 시스템 여과 원리도
제 4 도는 다공성 제올라이트 필터의 여과효율 측정 장치도
이하 본 고안에 의한 공기정화기 겸용 이동식 후드에 대하여 첨부된 도면에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 고안에 의한 공기정화기 겸용 이동식 후드의 사시도이고, 도 2 는 본 고안에 의한 공기정화기 겸용 이동식 후드의 분해 사시도이며, 도 3 은 본 고안에 의한 공기정화기 겸용 이동식 후드의 필터 여과 원리도이며 도 4 는 본 고안에 의한 공기정화기 겸용 이동식 후드의 다공성 제올라이트 필터 여과효율을 측정하기 위한 측정 장치도이다.
상기 도 1 과 도 2 에서 도시한 바와 같이 본 고안은 전처리 필터와 다공성 제올라이트 필터로 이루어진 필터 시스템(110)과 송풍장치(120)를 구비한 여과부(100), 여과된 공기의 오염물질을 실시간 검출하는 화학센서(210), 송풍팬의 속도 모니터링 시스템(Velocity Monitoring System)(220), 속도 이상 및 송풍팬 작동 이상 경보 장치(221,222), 공기정화기능 선택장치(230)를 구비한 제어부(200), 1.5m의 작업 반경을 갖고 자유롭게 움직일 수 있도록 3개의 관절(330)을 구비하고 수동식 댐퍼장치(320)와 원형 후드 갓(310)을 설치한 국소부 흡입용 암으로 형성된 국소 흡입부(300), 그리고 실내 공기를 흡입하기 위해 공기 흡입구(410)를 형성하고 실내 공기 흡입구를 개폐시키기 위한 전동식 댐퍼 장치(420)로 구성된 실내공기 흡입부(400), 여과된 공기를 실내로 배출하기 위한 공기 배출구(510)가 형성된 배출부(500)로 이루어져 있다.
국소부에서 발생하는 기체상 오염물질은 상기 국소 흡입부(300)의 원형 후드 갓(310)을 통해 빨려 올라가 수동 댐퍼(320)와 3개의 관절(330)을 구비한 흡입용 암을 통과하여 여과부(100)의 송풍용 팬(120)에 의해 흡입되어 전처리 필터와 다공성 제올라이트 필터로 이루어진 필터 시스템(110)을 통과하면서 완벽하게 여과되어 공기배출구(510)를 통해 실내로 배출된다. 또한 상기 제어부(200)의 공기정화기능 선택장치(230)에 의해 전동식 댐퍼(420)가 작동되면 후드 전면에 형성된 공기 흡입구(410)를 통해 오염된 실내공기가 흡입되어 전동식 댐퍼 장치(420)를 거쳐 상기 여과부(100)의 필터 시스템(110)을 통해 완벽하게 여과되어 공기 배출구(510)를 통해 역시 실내로 배출된다.
상기 여과부(100)의 전처리 필터와 다공성 제올라이트 필터로 이루어진 필터 시스템(110)은 교체가 용이하도록 카트리지식으로 되어 있으며 전처리 필터는 먼지와 이물질에 의해 다공성 제올라이트 필터가 막히는 것을 방지하도록 되어 있다. 필터 시스템은 2단계 4가지의 여과 작용을 통해 기체상 오염물질을 여과하도록 한다. 상기 도 3 의 여과 원리도를 보면 필터 시스템의 전처리 필터는 먼지와 이물질을 여과하고, 다공성 제올라이트 필터는 필터 내부의 활성화된 기공들에 의해 수~수십Å 이상 크기의 입자 및 분자를 여과하며, 제올라이트 내부의 K+1, Ca+2, Na+1, Fe+2, Mg+2등의 양이온들이 기체상 오염물질을 치환, 대치 반응에 의해 화학적으로 흡착 여과하고, HCl, HNO3, HPO3, Cu, Ag의 결합유도 물질을 담지 하여 활성화 에너지가 높은 기체상 오염물질들을 화학결합에 의해 여과한다.
상기 여과부(100)는 카트리지식 필터 시스템(110)을 장착 및 교체하기 쉽게 제작하며, 송풍용 팬(120)은 오염을 방지하기 위해 필터 시스템(110) 후단에 형성하여 필터 시스템을 거치는 않은 공기가 유입되지 않도록 하였다. 필터 시스템을 거쳐 여과된 공기에서의 오염물질을 검출하기 위해 송풍용 팬(120)과 공기 배출구(510) 사이에 화학센서(210)를 설치하고 제어부에 경보 장치(211)를 구비하여 여과된 공기에서 오염물질이 검출될 경우 경보를 발생하게 하였다. 송풍용 팬(120)에는 홀센서(Hall Sensor)를 설치하여 팬의 회전속도를 실시간으로 감지하도록 하였으며 홀센서로부터 나오는 신호를 처리하여 실시간으로 속도를 10단계의 레벨로 표시하는 실시간 속도 모니터링 시스템(Velocity Monitoring System)(220)을 형성하였고, 속도가 적정속도에서 벗어나면 경보를 발생하도록 속도 이상 경보 장치(221)를 구비하였으며, 팬의 이상 또는 전원 오류 때문에 팬에 이상이 있는 경우 경보를 발생하는 송풍팬 작동 이상 경보 장치(222)를 제어부(200)에 구비하였다. 또한 모터에 의해 작동되는 전동식 댐퍼장치(420)의 개폐를 위해 공기정화기능 선택 장치(230)를 상기 제어부(200)에 구비한다.
상기 카트부(600)는 이동식 후드와 연결되며 필요에 따라 분리하도록 고안하였으며, 바퀴 고정 장치가 부착된 이동용 바퀴(610)를 구비하여 이동이 쉽고 바퀴를 고정하여 사용 할 수 있도록 한다.
표 1 은 본 고안에 적용된 다공성 제올라이트 필터(110)의 여과 효율을 측정한 데이터로 실험은 암모니아 기체, 아세톤, 초산, 메틸알코올, 벤젠, 클로로포름에 대하여 실행하였다. 다공성 제올라이트 필터의 여과효율 측정은 상기 도 4 의 장치도에서 도시한 바와 같이 실험물질(701)의 하단에 형성된 확산용 송풍팬(702)에 의해 유해가스가 유해가스 발생장치(700) 내에서 발생되고, 유량계(710)와 조절밸브(711)를 지나 필터 여과전 샘플 포집통에 모여지며, 이 유해가스는 다시 600ml 용량의 다공성 제올라이트 필터(720)를 통과하면서 여과되고 조절밸브(730)와 유량계(731)를 지나 여과후 샘플 포집통(740)에 모여지고, 다시 조절밸브(750)와 펌프(760)를 통과하여 배출된다. 측정이 진행되는 전 과정에서 각단의 조절밸브(711, 730, 750)를 사용하여 필터 전후 단에 구비된 유량계(710, 731)의 유체 흐름을 분당 2리터의 양으로 일정하게 유지하였다. 여과 효율 측정은 여과전 샘플 포집통(721)과 여과후 샘플 포집통(740)에 있는 공기를 포집기로 5리터 테들러 백에 포집하여 가스크로마토그래프(Gas Chromatograph) 장치를 사용하여 공기중에 포함된 유해물질의 농도를 ppm 단위로 측정하였다. 실험결과에서 보면 다공성 제올라이트 필터의 여과 효율이 필터 포화 전까지 최소 99.99% 이상 인 것을 확인하였다.
실험시료 : 암모니아기체 실험시료 : 아세톤
경과시간 여과전 농도 여과후 농도 경과시간 여과전 농도 여과후 농도
2 시간 10,000 ppm 0 ppm 2 시간 200 ppm 0 ppm
4 시간 10,000 ppm 0 ppm 4 시간 200 ppm 0 ppm
6 시간 10,000 ppm 0 ppm 6 시간 200 ppm 0 ppm
8 시간 10,000 ppm 0 ppm 8 시간 200 ppm 0 ppm
10 시간 10,000 ppm 0 ppm 10 시간 200 ppm 0 ppm
20 시간 10,000 ppm 1 ppm 14 시간 190 ppm 0 ppm
30 시간 10,000 ppm 2 ppm 16 시간 190 ppm 0 ppm
32 시간 10,000 ppm 500 ppm 18 시간 190 ppm 50 ppm
실험시료 : 초산 실험시료 : 메틸알콜
경과시간 여과전 농도 여과후 농도 경과시간 여과전 농도 여과후 농도
2 시간 200 ppm 0 ppm 2 시간 300 ppm 0 ppm
4 시간 200 ppm 0 ppm 4 시간 300 ppm 0 ppm
6 시간 200 ppm 0 ppm 6 시간 300 ppm 0 ppm
8 시간 200 ppm 0 ppm 8 시간 300 ppm 0 ppm
10 시간 180 ppm 0 ppm 10 시간 300 ppm 0 ppm
16 시간 180 ppm 0 ppm 16 시간 290 ppm 1 ppm
18 시간 180 ppm 3 ppm 18 시간 285 ppm 3 ppm
20 시간 180 ppm 33 ppm 20 시간 285 ppm 55 ppm
실험시료 : 벤젠 실험시료 : 클로로포름
경과시간 여과전 농도 여과후 농도 경과시간 여과전 농도 여과후 농도
2 시간 500 ppm 0 ppm 2 시간 100 ppm 0 ppm
4 시간 500 ppm 0 ppm 4 시간 100 ppm 0 ppm
6 시간 500 ppm 0 ppm 6 시간 100 ppm 0 ppm
8 시간 500 ppm 0 ppm 8 시간 100 ppm 0 ppm
10 시간 500 ppm 0 ppm 10 시간 100 ppm 0 ppm
14 시간 500 ppm 0 ppm 16 시간 100 ppm 0 ppm
16 시간 500 ppm 5 ppm 18 시간 100 ppm 0 ppm
18 시간 500 ppm 50 ppm 20 시간 100 ppm 30 ppm
본 고안은 실험실 및 연구실에서 유해물질을 취급할 때 발생하는 기체상 오염물질과 실내 공기 중에 포함된 기체상 오염물질을 다공성 제올라이트 필터 시스템(110)에 의해 완벽하게 제거하여 사용자 및 종사자를 안전하게 보호해 주며, 공기 정화 기능을 통해 정화된 깨끗한 실내 공기를 공급해 준다.
부수적인 효과로 첫째, 배기식 국소 배기 장치처럼 닥트를 통해 유해물질을 강제 배기하지 않고 여과시키기 때문에 대기오염이 전혀 발생하지 않는다. 둘째, 배기용 닥트라인 등을 사용하지 않으므로 시설비가 절감된다. 셋째, 실내공기를 외부로 배출하지 않으므로 냉난방열 에너지의 손실이 없다. 넷째, 자유롭게 이동하며 사용하므로 어떤 위치에서 발생하는 유해물질도 바로 처리가 가능하다. 다섯째, 국소부에서 발생하는 유해공기만을 처리하므로 대용량 팬을 사용함에 따른 소음 문제와 동력 낭비를 막을 수 있다. 여섯째, 실내 공기정화기 겸용으로 사용할 수 있다. 일곱째, 본 고안에 사용한 다공성 제올라이트 필터는 필터 포화 후 재처리하여 재활용하므로 필터 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 발생하지 않으므로 친환경적이다.

Claims (4)

  1. 다공성 제올라이트 필터 시스템(110)을 사용하여 실험실 및 연구실의 국소 부위에서 발생하는 기체상 오염물질과 실내 공기에 포함된 기체상 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 공기정화기 겸용 이동식 후드
  2. 제 1 항에 있어서 국소 부위의 유해공기를 흡입하기 위해 3개의 관절(330)을 구비하고 수동 댐퍼(320)와 원형 후드 갓(310)을 구비하여 국소 흡입부(300)를 형성한 것을 특징으로 하는 공기정화기 겸용 이동식 후드
  3. 제 1 항에 있어서 실내공기를 흡입하기 위해 전면에 공기 흡입구(410)를 설치하고 전동식 댐퍼 장치(420)를 구비하여 실내 공기 흡입부(400)를 형성한 것을 특징으로 하는 공기정화기 겸용 이동식 후드
  4. 제 1 항에 있어서 사용상 안전을 위하여 화학센서(210) 및 경보장치(211), 속도 모니터링 시스템(220), 속도 이상 및 송풍팬 이상 경보장치(221,222)가 구비된 것을 특징으로 하는 공기정화기 겸용 이동식 후드
KR20-2004-0002615U 2004-02-04 2004-02-04 다공성 제올라이트 필터를 사용한 공기정화기 겸용 이동식 후드 KR200349932Y1 (ko)

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