KR100820806B1 - 냉장고용 탈취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고내를 순환하는 냉기 중에 포함된 각종 악취성분이나 미생물 등을 인체에 무해한 플라즈마 광촉매반응을 이용하여 분해 및 제거할 수 있는 냉장고용 탈취장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 고내를 순환하는 냉기유로(7)상에 구비되며 방전전극(111)과 산화티탄늄이 코팅된 접지전극(113)으로 구성되는 플라즈마 반응기(plasma reactor;100)와, 상기 플라즈마 반응기의 전방에 구비되어 플라즈마 반응기로 향하는 냉기 중의 수분을 일차적으로 제거하는 수분제거필터(121)를 포함하는 냉장고용 탈취장치를 제공한다.

냉장고, 탈취장치, 플라즈마, 산화티탄늄

Description

냉장고용 탈취장치{device for removing the odor in refrigerator}

도 1은 종래 오존발생기를 이용한 냉장고용 탈취장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구조를 개략적으로 도시한 단면도

도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 4는 도 3에 따른 냉장고용 탈취장치 중 플라즈마 반응기를 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치의 작용을 개략적으로 도시한 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

7 : 흡입 냉기덕트 110 : 플라즈마 반응기

111 : 방전전극 113 : 접지전극

115 : 산화티탄늄 코팅막 121 : 제1 수분제거필터

123 : 제2 수분제거필터 130 : 카본필터

140 : 고전압 발생수단

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고내를 순환하는 냉기 중에 포함된 각종 악취성분이나 미생물 등을 인체에 무해한 플라즈마 광촉매반응을 이용하여 분해 및 제거할 수 있는 냉장고용 탈취장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 음식물의 부패를 방지하면서 음식물을 장기간 보관할 경우에 사용되는데, 대개는 고내의 온도가 0∼10℃의 온도범위 이내로 조절된다. 그러나, 냉장고에 음식물이 일정 기간 이상 방치되면 음식물의 부패가 시작되고, 그에 따른 악취가 발생하여 사용자에게 심한 불쾌감을 주게 된다. 또한, 특정 음식물의 냄새가 다른 음식물에 침투되는 경우에는 음식물 고유의 냄새가 상실되어 음식물을 버리게 되는 문제점이 발생한다.

이와 같은 이유로 인해, 대부분의 냉장고에는 음식물 자체의 냄새나 음식물 부패로 인한 악취를 제거하고, 이러한 악취의 순환을 방지하면서 각종 미생물을 살균하는 것을 목적으로 다양한 종류의 탈취장치가 구비되고 있는 실정이다.

이러한 탈취장치 중 격자형의 활성탄에 산화망간(MnO₂), 산화구리(CuO), 인공효소촉매 등이 담지되어 있는 탈취필터가 대표적으로 널리 적용되는 형태이다. 상기 탈취필터는 고내에 존재하는 각종 악취성분이 주로 탄소와 수소로 이루어지는 탄화수소 화합물인 점을 이용하여, 상기 탄화수소 화합물이 용이하게 결합할 수 있는 활성탄으로 악취성분을 흡착하여 제거한다. 그러나, 상기 탈취필터는 악취성분을 흡착할 수 있는 활성탄의 용량에 한계가 있기 때문에, 주기적으로 교체하지 않을 경우 더 이상 악취성분을 흡착할 수 없는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 상기 활성탄에 포화된 각종 유기화합물 및 헤테로 화합물 등은 고내로 재비산되어 제2의 악취발생원으로 작용하는 역효과도 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자, 오존(O₃)의 강한 산화력을 이용한 탈취장치가 제시되었다.

도 1은 종래 오존발생기를 이용한 냉장고용 탈취장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 탈취장치는 냉기유로상에 노출되며 전원을 공급받아 오존을 발생시키는 오존발생전극(10)과, 충분한 농도의 오존이 발생되도록 상기 오존발생전극에 고전압을 인가하는 고전압 발생수단(HVB;20)과, 상기 오존발생전극의 후방에 구비되어 잔류 오존을 분해하는 오존분해촉매필터(30)로 구성된다.

일반적으로 오존(O₃)은, 식[1]과 같이, 공기 중에서 자연 분해되면서 발생기 산소(O)를 생성하는데, 상기 발생기 산소는 강한 산화력을 갖고 있기 때문에 악취성분이나 미생물과의 접촉 반응성이 뛰어나며, 그 결과 악취성분의 탈취나 미생물의 살균이 가능하게 된다.

..................................[1]

그러나, 오존이 공기 중에서 자연 분해되는데 상당한 시간이 소요되기 때문에, 탈취나 살균작용을 위해서는 악취성분이나 미생물을 오존에 장시간 동안 노출시켜야 한다. 특히, 냉장고와 같은 저온조건에서는 오존의 자연 분해가 더욱 어렵기 마련이며, 따라서 열이나 고주파 또는 자외선 등을 이용하여 분해를 활성화할 수 있는 인위적인 조건을 만들어 주어야 한다.

일례로, 상기 고전압 발생수단(20)은 통상 5∼6kVpp의 크기와 20∼40kHz의 주파수를 갖는 고주파 전압을 오존발생전극(10)에 인가함으로써, 오존의 분해를 활성화하였다.

그러나, 전술한 바와 같은 오존발생기를 이용한 탈취장치 역시 다음과 같은 문제점이 있었다.

일반적으로 오존은 인체에 유해한 물질로서, 상기 오존이 음식물에 노출되거나 또는 사용자에게 직접 노출될 경우 인체에 많은 해를 가하게 된다. 그런데, 전술한 바와 같이, 상기 오존발생수단은 인가되는 고주파 전압으로 인해 악취제거나 살균에 필요한 농도 이상의 과다한 오존을 생성하게 되었다. 이 경우, 반응과정에서 분해되지 않고 잔존하는 오존이 상당하게 되며, 결국 이들을 인위적으로 제거해 주어야만 하였다. 이를 위해, 상기 오존발생전극(10)의 후방에 잔류 오존을 분해하여 제거하는 오존분해촉매필터(30)를 필수적으로 부가하거나, 아니면 상기 고전압 발생수단(20)의 출력을 인위적으로 차단하는 제어방법을 사용하였다.

그런데, 상기 오존분해촉매필터(30)에는 활성탄이 첨가되어 있기 때문에, 상기 활성탄이 포화된 경우에 인체에 유해한 오존이 사용자 또는 음식물에 그대로 노출되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 고전압 발생수단(20)의 출력 차단시 악취성분을 제거하거나 살균을 수행하는 제기능이 달성될 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고내를 순환하는 냉기 중에 포함된 각종 악취성분이나 미생물 등을 인체에 무해한 플라즈마 광촉매반응을 이용하여 분해 및 제거할 수 있는 냉장고용 탈취장치를 제 공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고내를 순환하는 냉기유로상에 구비되며 방전전극과 산화티탄늄이 코팅된 접지전극으로 구성되는 플라즈마 반응기(plasma reactor)와, 상기 플라즈마 반응기의 전방에 구비되어 플라즈마 반응기로 향하는 냉기 중의 수분을 일차적으로 제거하는 수분제거필터를 포함하는 냉장고용 탈취장치를 제공한다.

따라서, 본 발명은 고내의 음식물로부터 생성된 각종 악취성분이나 미생물 등을 인체에 무해한 플라즈마 광촉매반응에 의해 분리 제거함으로써, 보다 안정적으로 고내환경을 쾌적하고 위생적으로 유지할 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장고용 탈취장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 따른 냉장고용 탈취장치 중 플라즈마 반응기를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 냉장고는 증발기(4)에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉동실(2)과, 상기 냉동실의 냉기 또는 증발기로부터 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 0~7℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉장실(3)로 크게 구분되며, 상기 냉동실의 배면 아래 에 기계실(도시생략)이 구비된다.

상기 증발기(4)의 상부에는 증발기를 지나면서 저온화된 냉기를 냉동실(2)로 강제 순환시키는 냉기순환팬(5)과 상기 냉기순환팬을 구동하는 모터가 구비된다.

상기 냉동실(2)과 냉장실(3)은 배리어에 의해 상하로 구획되는데, 상기 배리어의 내부에 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기가 다시 증발기(4)측으로 흡입되는 흡입 냉기덕트(7)가 구비된다. 또한, 상기 냉장실(3)의 배면에 증발기(4)를 통해 열교환된 냉기가 냉장실에 직접 토출되는 토출 냉기덕트(6)가 구비된다.

이 때, 냉동실측 냉기가 증발기(4)로 유입되는 상기 흡입 냉기덕트(7) 상에 탈취장치(100)가 구비된다. 일반적으로, 냉장실(3)은 음식물의 악취성분이나 미생물이 냉동실(2)에 비해 활동하기 좋은 고내환경을 가지고 있다. 따라서, 냉장고에서 발생하는 대부분의 악취성분은 냉장실의 음식물에서 발생하게 되며, 이러한 악취성분은 흡입 냉기덕트(7)를 통해 증발기(4)로 유입된 다음 다시 냉동실(2) 또는 냉장실(3)로 토출된다. 따라서, 냉장실의 악취성분이나 미생물은 냉장실측 냉기가 증발기로 유입되기 전에 분리 및 제거되는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 본 발명은 상기 흡입 냉기덕트(7) 상에 탈취장치(100)가 구비되는 것을 제시한다.

도 3에 도시된 바에 따르면, 상기 탈취장치는 냉장실의 냉기가 다시 증발기측으로 유동되는 흡입 냉기덕트(7) 상에 구비되며 방전전극(111)과 산화티탄늄(TiO₂)이 코팅된 접지전극(113)으로 구성되는 플라즈마 반응기(plasma reactor;110)와, 상기 플라즈마 반응기의 전방에 구비되어 플라즈마 반응기로 향하 는 냉기 중의 수분을 일차적으로 제거하는 수분제거필터(121)로 구성된다.

일반적으로, 일정 대역의 파장영역을 갖는 자외선이 산화티탄늄이 코팅된 물체의 표면에 조사되면 마치 36,000℃로 가열된 것과 같은 열원이 발생하는데 이러한 반응을 광촉매반응이라 한다. 이 때, 발생하는 열원에 의해 각종 유기물이나 세균이 소각 분해될 뿐만 아니라 각종 악취성분이 제거된다.

이 때, 광촉매가 활성화되기 위해서는 광촉매를 여기시키기 위한 에너지 즉, 밴드갭(band gap) 이상의 에너지가 필요하다. 예를 들어, 광촉매로서 산화티탄늄을 사용하는 경우 산화티탄늄을 여기시키기 위해서는 대략 350∼400nm 대역의 파장을 갖는 광에너지(3.2eV)가 필요하다.

본 발명은 산화티탄늄을 여기시키기 위한 에너지원으로 플라즈마 반응기(110)를 제시한다.

상기 플라즈마 반응기(110)는 방전전극(111)과 방전 대응극인 접지전극(113)으로 구성되며, 상기 접지전극의 방전전극 대향면에 산화티탄늄 코팅막(115)이 구비된다. 이 경우, 상기 방전전극(111)에서 접지전극(113)으로 플라즈마가 방출되면서 발생하는 에너지(대략 3∼4eV)에 의해 상기 접지전극에 코팅된 산화티탄늄이 여기된다. 이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 방전전극(111)은 고전압 발생수단(140)의 출력선(L₁)에 연결되며, 상기 접지전극(113)은 고전압 발생수단의 접지선(L₂)에 상호 연결된다.

이 때, 상기 플라즈마 반응기(110)는 흡입 냉기덕트(7) 상에 구비되는 바, 냉기의 유동을 방해하지 않으면서도 광촉매반응을 활성화시킬 수 있는 구조를 취해야 한다. 이를 위해, 상기 방전전극(111)은 냉기의 유동방향과 평행하게 구비되는 텅스텐 와이어(wire)로 형성되고, 상기 접지전극(113) 역시 방전전극의 둘레에 냉기의 유동방향과 평행하게 구비되는 플레이트(plate)로 형성된다.

한편, 상기 흡입 냉기덕트(7)를 통해 유동하는 냉기에는 냉장고의 특성상 상당한 수분이 함유되어 있다. 그런데, 상기 방전전극(111)과 접지전극(113)이 수분에 노출될 경우 오방전이 일어나면서 상당한 소음이 야기될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명은 상기 플라즈마 반응기(110)의 전방과 후방에 각각 냉기 중의 수분을 흡수하는 수분제거필터(121,123)가 구비되는 것을 제시한다. 이 때, 설명의 편의를 돕기 위해 상기 플라즈마 반응기(110)의 전방에 구비된 수분제거필터를 제1 수분제거필터(121)라 칭하고, 상기 플라즈마 반응기의 후방에 구비된 수분제거필터를 제2 수분제거필터(123)라 칭한다.

상기 제1 수분제거필터(121)는 플라즈마 반응기(110)로 향하는 냉기 중의 수분을 일차적으로 흡수함으로써, 상기 플라즈마 반응기의 전극에서 오방전이 일어나는 것을 방지하는 본연의 기능을 수행한다.

상기 제2 수분제거필터(123)는 수분을 흡수하는 본연의 기능 이외에, 흡수된 수분을 이용하여 플라즈마 반응기(110)를 통해 분해 또는 제거되지 않은 잔여 악취성분을 흡착하는 기능도 수행한다. 즉, 상기 제2 수분제거필터(123)는 제1 수분제거필터(121)를 통과한 수분을 재흡수함으로써, 수분이 계속 순환하는 것을 방지하여 상기 제1 수분제거필터의 부하를 덜어주게 되며, 이에 더하여 흡수된 수분의 응 집력을 이용하여 플라즈마 반응기(110)를 통과한 악취성분이나 미생물 등을 흡착하여 냉기로부터 분리시키게 된다.

이 때, 상기 수분제거필터(121,123)의 구체적인 구조에 대해서는, 수분제거필터가 공지의 기술인 바 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 본 발명은 상기 플라즈마 반응기(110)를 통해 분해 또는 제거되지 않은 잔여 악취성분을 완전히 흡착하기 위한 보조필터로서, 상기 플라즈마 반응기의 후방에 카본필터(carbon filter;130)가 더 구비되는 것을 제시한다. 상기 카본필터(130)는 격자형의 활성탄에 산화망간(MnO₂), 산화구리(CuO), 인공효소촉매 등이 담지되어 있는 필터로서, 악취성분 등을 물리적으로 흡착하여 냉기로부터 분리시킨다.

이 때, 상기 카본필터(130)는 제2 수분제거필터(123)의 후방에 구비되는 것이 바람직하다. 이것은 상기 카본필터(130)의 수명을 최대한 연장하기 위해서이다. 일반적으로, 상기 카본필터(130)의 주성분인 활성탄은 수분이 흡수되면 포화능력이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 상기 제2 수분제거필터(123)를 통해 수분이 제거될 경우, 수분에 의해 활성탄의 포화능력이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 뿐만 아니라 상기 제2 수분제거필터를 통해 대부분의 잔여 악취성분이 흡착됨에 따라 카본필터(130)의 부하가 상당히 줄어들어 결국 그 수명이 연장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치의 작용을 개략적으로 도시한 도면으로서, 먼저 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기가 냉기순환팬의 흡입력에 의해 흡입 냉기덕트(7)로 유입된다. 이 때, 냉기 중에는 각종 악취성분(P₁)을 비롯하여 다량의 수분(H₂O)이 포함되어 있다.

이 후, 냉기가 제1 수분제거필터(121)를 통과하면서 대부분의 수분이 상기 제1 수분제거필터에 흡착되고, 나머지 냉기는 계속해서 플라즈마 반응기(110)로 유입된다. 이 때, 냉기 중의 악취성분은 그 결합에너지가 대략 3eV 이하이기 때문에 상기 플라즈마 반응기의 방전전극(111)으로부터 접지전극(113)으로 방출되는 플라즈마, 즉 3∼4eV의 전자와 충돌하여 그 연결 고리가 파괴되고, 이와 더불어 공기가 전자와 충돌하면서 라디칼(OH^-) 이온으로 변하여 악취성분을 산화시키는 전기 화학적반응이 일어난다. 특히, 라디칼 이온은 악취성분을 이산화탄소와 물로 변하게 함으로써, 결국 악취성분은 무취성분(P₂)이 된다.

또한, 냉기 중의 악취성분은 접지전극(113)의 산화티탄늄 코팅막(115)에 부착되어 산화티탄늄의 내면으로 흡착된다. 이 때, 상기 산화티탄늄은 방전전극(111)에서 발생되는 3∼4eV의 전자에너지를 전달받아 전술한 라디칼 이온을 형성하게 되고, 강한 산화력으로 악취성분의 고리를 파괴하는 역할도 수행하여 탈취기능을 더욱 촉진시키게 된다. 이와 동시에, 광촉매반응시 발생하는 고열에 의해 각종 미생물 등이 소각되는 등 살균기능이 더욱 배가된다.

이 후, 상기 플라즈마 반응기(110)를 통과한 냉기가 제2 수분제거필터(123) 를 지나면서 상기 제1 수분제거필터(121)를 통과한 수분이 재흡수됨과 동시에, 상기 제2 수분제거필터에 흡수된 수분의 응집력에 의해 잔류 악취성분이 흡착된다.

마지막으로, 상기 제2 수분제거필터(123)를 통과한 냉기가 카본필터(130)를 지나면서 냉기 중 잔류 악취성분이나 미생물이 최종적으로 흡착되어 냉기로부터 완전히 분리된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 냉장고용 탈취장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 의하면 고내의 음식물로부터 생성된 각종 악취성분이나 미생물 등을 인체에 무해한 플라즈마 광촉매반응을 이용하여 분리 제거함으로써, 고내환경을 보다 안정적으로 쾌적하고 위생적으로 유지할 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 플라즈마 반응기의 전후방에 수분제거필터 및 카본필터를 더 구비함에 따라, 탈취기능 및 살균기능을 더욱 향상시킴은 물론이고, 플라즈마 광촉매반응의 신뢰성을 보장함과 동시에 각 부품의 수명을 연장할 수 있다.

Claims (5)

1. 고내를 순환하는 냉기유로상에 구비되며, 방전전극과 상기 방전전극의 둘레에 냉기의 유동방향과 평행하게 구비되는 플레이트(plate)형태의 접지전극으로 구성되는 플라즈마 반응기(plasma reactor);

   상기 플라즈마 반응기의 전방에 구비되어 플라즈마 반응기로 향하는 냉기 중의 수분을 일차적으로 제거하는 수분제거필터를 포함하는 냉장고용 탈취장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방전전극은 냉기의 유동방향과 평행하게 구비되는 와이어(wire)이고, 상기 접지전극은 산화티타늄이 코팅된 것을 특징으로 하는 냉장고용 탈취장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 반응기의 후방에 구비되며 흡수된 수분을 이용하여 잔여 악취성분을 흡착하는 수분제거필터를 더 포함하는 냉장고용 탈취장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 반응기의 후방에 구비되며 플라즈마 반응기를 지난 잔여 악취성분을 흡착하는 카본필터(carbon filter)를 더 포함하는 냉장고용 탈취장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 반응기는 냉장실을 순환한 냉기가 증발기 측으로 향하는 냉기유로상에 노출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 탈취장치.

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