KR100498818B1 - 오존발생기 및 오존분해기를 구비한 카페트용 진공청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공청소기의 헤드 부분에 오존발생기를 설치하여 카페트에 존재하는 박테리아균 및 다양한 세균들의 멸균과, 오존의 탈취작용을 이용하여 냄새를 제거한 후 카페트를 깨끗하게 청소할 수 있으며, 오존 발생기가 카페트의 소독을 위하여 발생시킨 오존을 오존분해촉매물질로 신속하게 분해하여 제거할 수 있는 진공청소기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진공청소기는 오존발생부를 청소기의 헤드 내부에 부착하여 먼저 카페트에 기생하는 박테리아를 비롯하여 다양한 세균을 멸균시킨 후에 멸균/소독된 카페트에 존재하는 먼지와 함께 깨끗하게 청소할 수 있는 특징이 있다. 본 발명의 또다른 특징은 청소기 본체에 오존분해기를 장착함으로써 오존발생기가 카페트의 소독을 위하여 발생시킨 오존을 오존분해촉매물질로 신속하게 분해하여 제거함과 동시에 청소기의 헤드 내부와 외부에 오존감지센서를 부착하여 인체에 유해한 오존이 외부로 유출되는 것을 항상 감지할 수 있도록 하여 오존에 대한 거부 반응이 많은 작업자들에게 안전성과 신뢰감을 크게 높이는데 있다.

Description

오존발생기 및 오존분해기를 구비한 카페트용 진공청소기 {A vacuum cleaner for a carpet with an ozonizer and an ozone decomposition device in vacuum cleaner}

본 발명은 진공청소기에 오존발생기와 오존분해기를 설치하여 카페트에 존재하는 박테리아균과 다양한 세균들의 멸균 및 오존의 탈취작용을 이용하여 냄새를 제거한 후 카페트를 깨끗하게 청소할 수 있는 진공청소기에 관한 것입니다.

종래에는 오존에 대한 거부 반응이나 멸균 및 악취 제거를 위하여 청소기에서 발생한 오존을 신속하게 분해하는 능력이 없어서 진공청소기에 오존을 채용하는 것이 극히 어려웠고, 대한민국 공개특허공보 특1998-068818에서 진공청소기의 본체 내에 오존을 발생시키는 오존발생기를 두고 청소기 내부를 멸균 및 소독하는 것에 관한 제안은 있었으나, 이는 오존을 분해하여 제거하는 장치가 없이 자연 산화에 의존하므로 오존의 유해성을 잘 알고 있는 작업자나 이용자들이 용이하게 받아들이기 어렵다는 문제점이 있었고, 상기 고안은 오존을 이용하여 카페트에 존재하는 박테리아균이나 다양한 세균을 멸균(소독)하는 것과는 무관한 내용입니다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 점차 늘어나는 카페트 사용에 따라 카페트에 존재하는 박테리아균 또는 다양한 미생물에 의한 세균들을 제거하고 이러한 미생물에 의하여 발생하는 악취를 제거할 수 있는 진공청소기의 구현에 있으며, 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 오존을 발생하는 오존발생기와, 오존발생기에서 발생한 오존으로 멸균 및 악취를 제거한 후 발생한 오존을 신속하게 분해하여 처리하는 진공청소기의 내부에 장착된 오존분해기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존의 농도를 감지하는 오존감지센서를 구비하고, 카페트에 존재하는 박테리아균 및 다양한 세균들의 멸균과, 오존의 탈취작용을 이용하여 냄새를 제거할 수 있는 진공청소기를 구현하는데 있다.

본 발명은 카페트의 사용이 점차 증가하고 있는 우리나라와 대부분 가정이나 시설물에 카페트를 사용하고 있는 서양 여러 나라에 적합한 카페트용 진공청소기에 관한 것이고, 진공청소기의 헤드 내부에 오존발생기를 부착하여 카페트에 존재하는 박테리아균과 다양한 세균들의 멸균과, 오존의 탈취작용을 이용하여 냄새를 제거한 후에 진공청소기 기능을 이용하여 카페트를 깨끗하게 청소할 수 있으며, 청소기 본체에 오존분해기를 장착함으로써 오존발생기에서 발생된 오존을 오존분해촉매물질로 신속하게 분해하여 제거하는 진공청소기에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명에 따른 구성요소들을 살펴보면, 본 발명과 관련하여 진공청소기의 헤드 부분은 카페트와 밀착하여 카페트 위를 이동하면서 청소를 용이하게 할 수 있도록 설계되어 있다. 본 발명에 따른 진공청소기는 기존의 카페트용 진공청소기와 동일한 기능과 동작을 하는 일반 모드와 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거할 때에 사용하는 모드(소독 모드)중 하나를 선택하는 모드 선택 스위치(선택버튼)가 부착되어 있다. 본 발명에서는 일반적인 카페트용 진공청소기와 동일한 기능을 하는 일반 모드에 대한 구성이나 설명은 생략하고, 본 발명의 핵심인 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거하는 소독모드에서의 구성 및 동작 원리에 대해서만 기술한다. 본 발명에 따른 진공청소기의 헤드부 구성은 카페트에 존재하는 박테리아균이나 다양한 세균과 악취를 제거하기 위한 오존을 발생하는 오존 발생기가 장착되어 있다. 이때 오존발생기는 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 무성방전 방식 또는 자외선 램프를 사용하는 광화학 반응 방식으로 적용이 가능하다. 무성방전 방식은 산업현장에서 가장 많이 사용되는 방식으로 유리나 세라믹 재질로 된 방전관의 내부가 고전압 전극이 되고, 관 외부의 냉각수가 접촉되는 부분이 접지전극이 되어 6000 V 이상의 고전압교류를 가하게 되면 절연체와 접지전극 사이에 코로나 방전이 일어나고 이 간격에 산소 또는 공기를 유입시키면 오존이 발생하게 된다. 광화학 반응 방식은 성층권에서 오존을 생성하는 방식과 같은 것으로 산소에 175 내지 255 nm의 자외선을 조사하면 해리된 산소원자와 산소분자가 반응하여 오존을 생성하는 방식이다. 광화학 반응 방식은 저용량의 오존 생산에 유리하며, 대용량의 오존을 제조할 경우에는 무성방전법이 유리하다. 본 발명에서는 공간소독기를 적용하는 대상에 따라, 작은 공간의 경우에는 광화학 반응 방식을 적용할 수 있으며, 보다 큰 공간에는 무성방전 방식의 오존발생기를 장착할 수 있다. 오존발생기에서 발생되는 오존으로 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거한 후에 청소기의 본체 내부에 장착되어 오존을 신속하게 분해하여 제거하는 오존분해촉매물질 내장된 오존분해기와, 상기 오존분해기 내부에 내장되고 상기 기존의 헤드에 부착된 모터와 연동하여 작동하는 상기 멸균을 위하여 발생시킨 오존을 최대한 많이 오존분해촉매물질로 흡입을 유도하는 오존흡입 팬(배가스 흡입 팬)과, 진공청소기의 헤드 내부에 존재하는 오존의 농도를 감지하기 위한 헤드 내부의 오존감지센서와, 작업자의 안전과 사용자의 정신적인 안정을 위하여 진공청소기의 헤드 외부의 손잡이 또는 몸체에 부착되어 진공청소기의 헤드 내부에서 발생한 오존의 유출 여부를 감지하는 외부의 오존 농도를 검출하기 위한 오존감지센서와, 진공청소기의 손잡이부근에 장착되어 상기 진공청소기 헤드의 외부와 내부에서 검출된 오존의 농도를 항상 표시해주는 표시부(LCD 또는 EL 패널)와, 상기 오존 발생기에서 발생한 오존이 진공청소기의 헤드 외부로 빠져나가지 않게 최대한 밀폐시키기 위하여 헤드의 외부를 감싸는 구조물과, 기존의 카페트용 진공청소기와 동일한 기능을 하는 일반 모드와 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거하는 소독 모드를 선택적으로 선택하여 사용할 수 있게 하는 선택 스위치(선택버튼)가 설치된다. 상기 오존 분해기는 오존발생기에서 발생한 오존이 잔존하는 배가스를 흡입하는 배가스 흡입팬과 오존분해촉매물질로 구성되어 있다. 본 발명과 관련한 오존분해촉매물질은 어떤 촉매를 사용하여도 무관하나, 특히 산화망간을 주성분으로 하고, 산화바나듐, 산화구리, 산화은, 산화세륨, 산화란타늄 등이 조성분으로 첨가되어 활성탄 및 실리카, 알루미나, 제올라이트에 담지하여 제조한 것이 바람직하다. 이러한 산화망간계 촉매를 제조하는 방법은 우선 과망간산칼륨을 증류수에 용해하고, 구리질산염, 세륨질산염, 아연질산염, 란타늄질산염 중 하나 이상 선택된 금속질산염을 준비하여 과망간산칼륨의 수용액에 용해한다. 이 때 과망간산칼륨 또는 금속질산염의 농도는 최종 생산물에 따라 변경될 수 있는 것으로서, 20∼200g/ℓ 정도이면 바람직하다. 왜냐하면, 200g/ℓ 이상에서는 결정이 석출되고, 20g/ℓ 이하에서는 금속 담지량이 너무 작기 때문에 부적합하기 때문이다. 과망간산칼륨과 금속질산염이 완전히 용해되면, 용해액에 활성탄, 활성알루미나, 활성실리카, 제올라이트, 규조토, 코디어라이트 하니컴 중에서 선택되는 담체를 함침한다. 일정시간 함침이 끝나면, 여과를 거쳐 용해액을 제거하고 담체를 건조한다. 이 때 건조온도 및 시간은 담체의 종류에 따라 달라지며 통상적으로 50~150℃ 에서 5~10시간이 바람직한데 그 이유는 50℃ 이하에서는 건조시간이 너무 길어 부적절하고, 150℃ 이상에서는 과망간산칼륨이 분해되기 시작하기 때문이다. 이렇게 건조된 담체는 소성단계를 거쳐서 최종 산화망간계 촉매체가 얻어지며, 소성온도 및 시간 또한 담체의 종류에 따라 달라지며 통상적으로 150∼600℃ 에서 3-10시간이 바람직하다. 그 이유는 150℃ 이하에서는 과망간산칼륨이 산화망간과 산화칼륨으로 전환되지 않아 부적절하고, 600℃ 이상에서는 폭발적으로 분해되기 때문에 작업의 위험성이 있기 때문이다. 전술한 방법으로 제조된 산화망간계 촉매는 촉매체의 표면에 미세한 산화망간과 산화칼륨이 분포되고, 타 금속질산염이 첨가된 경우에는 금속산화물로 변화하여 산화망간과 혼합된 상태가 된다. 이와 같이 얻어진 산화망간과 산화칼륨은 원자규모의 아주 작은 입자이기 때문에 미세하면서 담체의 전 표면에 균일하게 분포된 입자를 얻을 수 있다. 이러한 표면구조로 인하여 잔류오존을 효과적으로 분해할 수 있게 된다. 본 발명과 관련한 오존분해기에 사용한 오존 분해 촉매물질(본 발명과 동일 출원인이 특허 출원 중에 있음)은 상기와 같은 제조 방법으로 제조된 촉매제를 사용하였다.

오존분해촉매제에 의한 분해 원리는 산화망간 촉매의 존재하에서 다음과 같은 반응으로 분해된다.

2O3 + MnO2 -> 3O2 + MnO2 ------------ (1)

본 발명에 따른 진공청소기가 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거하는 소독 모드로 작동할 때에는 청소기의 모터와 오존분해기의 오존 흡입팬이 연동하여 작동하나 카페트용 진공청소기로 작동하는 일반 모드로 동작할 경우에는 오존발생기와 오존처리기이 작동을 중지함으로써 가능하다. 또한 본 발명은 오존발생기에 발생한 오존으로 멸균/소독 후에 진공청소기의 헤드 내에 잔존하는 오존을 최대한 신속하게 오존분해촉매물질로 유도하기 위하여 일반적인 카페트용 진공청소기의 헤드에 내장된 모터와 연동하여 오존이 잔존하는 배가스를 진공청소기의 몸체로 내보내는 순환 팬을 필요에 따라 진공청소기의 헤드 내부에 부가할 수 있다. 본 발명에 따른 진공청소기의 헤드와 출력을 크게 하여 대형 호텔이나 병원등에 효율적으로 사용할 수 있으며, 헤드의 크기와 청소기의 출력은 필요에 따라 다양하게 설계하여 사용할 수 있다. 상기 표시부는 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 EL(Electro- luminescence) 패널을 사용하고 상기 진공청소기의 내부와 외부에 설치된 오존감지센서에서 감지된 오존의 농도를 표시하며, 현재의 시간이나 청소기에서 이상이 발생하면 이상이 발생한 부분을 표시할 수 있다.

(실시 예)

본 발명에 따른 실시 예를 기술하면,

먼저, 본 발명에 따른 진공청소기를 카페트에 존재하는 세균이나 악취를 제거할 때에 사용하는 소독 모드에 선택 스위치를 두고 진공청소기를 동작시킬 경우를 살펴보면,

(a) 전원(220V 교류)으로부터 전원을 공급받아서 청소기의 본체 내부에 부착된 오존흡입팬이 작동하게 된다.

(b) 상기 전원의 공급과 동시에 청소기의 헤드 내부에 부착된 오존발생기에서 오존이 발생하게 되고, 발생된 오존은 오존분사구로 배출시켜, 헤드 내부의 공간을 살균작용하며, 오존을 포함한 공기는 오존용 공기흡입구(3)로 일부 흡입되어 오존발생기에서 발생한 오존의 흐름을 원활하게 한다. 발생한 오존을 공기흡입구를 통해 청소기 본체로 전달되며, 포집공간(6)에서 먼지 등의 입자상 물질을 포집한다. 포집공간을 통과하는 오존은 상기 오존 흡입 팬(8)과 연계되어 있는 오존분해촉매물질(7)에서 오존을 분해하여 제거하는 오존분해기가 동작하게 된다.

c) 상기 오존발생기와 오존분해기가 동작하는 동안에 진공청소기의 헤드 내부에 설치되어 있는 오존감지센서와 헤드 외부에 설치되어 있는 오존감시센서는 각각의 위치에서 검출된 오존의 농도를 진공청소기의 손잡이에 부착된 표시 패널상에 표시한다.

d) 상기 진공청소기에 의하여 카페트의 소독이 종료되면, 오존 발생기는 동작을 멈추게 되나 오존분해기는 계속 작동하여 오존의 농도가 영이 될 때까지 동작한다.

본 발명은 점차 늘어나는 카페트 사용에 따라 카페트에 존재하는 박테리아균 또는 다양한 미생물에 의한 세균들을 제거하고 이러한 미생물들에 의하여 발생하는 악취를 제거할 수 있는 오존을 발생하는 오존발생기를 진공청소기 헤드부분에 부착하여 오존발생기에서 발생한 오존으로 멸균 및 악취를 제거한 후 오존을 신속하게 분해하여 제거하는 오존분해기를 진공청소기의 본체 내부에 부착하여 카페트에 존재하는 박테리아균 및 다양한 세균들의 멸균과, 오존의 탈취작용을 이용하여 냄새를 제거한 후 카페트를 깨끗하게 청소할 수 있으므로 소독과 청소를 동시 수행할 수 있는 작용효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공청소기의 전체사시도

도 2는 본 발명에 따른 진공청소기의 헤드 구조

도 3은 본 발명에 따른 진공청소기의 본체 구조

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 오존분사구 2 ; 오존발생장치 3 ; 오존용 공기흡입구

4 ; 오존발생 제어부 5 ; 오존센서 6 ; 먼지 포집공간

7 ; 오존분해촉매 8 ; 오존흡입 팬

Claims (6)

1. 오존발생기와 오존분해기가 부착된 카페트용 진공청소기에 있어서,

   상기 진공청소기의 헤드 내부에 부착되어 멸균 및 냄새를 제거하기 위하여 오존을 발생하는 오존발생기와,

   상기 진공청소기의 본체 내부에 부착되어 상기 오존발생기에서 발생된 오존으로 멸균 및 악취를 제거한 후 오존을 신속하게 분해하여 제거하는 오존분해촉매물질이 내장된 오존분해기와,

   상기 진공청소기의 헤드에 부착된 오존발생기에 의하여 발생된 오존의 농도를 감지하는 오존감지센서와,

   상기 오존감지센서로부터 검출된 오존 농도를 표시하는 표시부와 모드 선택스위치를 구비함을 특징으로 하는 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 오존분해기는 진공청소기 헤드 내부에 잔존하는 오존이 포함된 배가스를 보다 신속하게 분해하여 제거하기 위하여 상기 오존분해촉매물질로 유도하는 배가스 흡입팬을 더 구비함을 특징으로 하는 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 오존분해촉매물질은 산화망간을 주성분으로 하고, 조성분으로 산화바나듐, 산화구리, 산화은, 산화세륨, 산화란타늄 중 하나 이상을 첨가하여 활성탄, 실리카, 알루미나, 제올라이트 중 하나에 담지시키는 것을 특징으로 하는 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.
4. 청구항3에 있어서,

   상기 오존발생기에서 발생된 오존의 농도를 감지하는 오존감지센서는 진공청소기의 헤드에 장착된 오존발생기에 의하여 발생된 오존의 농도를 감지하는 센서와 상기 헤드 내부의 오존발생기에 의하여 발생한 오존의 유출 여부를 감지하기 위하여 헤드 외부의 설치된 오존감지센서로 구성됨을 특징으로 하는 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.
5. 청구항1에 있어서,

   상기 오존발생기에 부착되어 오존의 농도 및 기타 필요한 메시지를 표시하는 표시부는 LCD 또는 EL로 구성된 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.
6. 청구항1에 있어서,

   상기 모드 선택스위치는 먼지를 제거하기 위하여 사용하는 일반 모드와 오존을 발생시켜 소독하는 소독모드로 구성된 오존발생기와 오존분해기를 구비한 진공청소기.