KR20220106545A - 변기 살균장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

변기의 보울(bowl)에 연결되어 변기를 살균하는 변기 살균장치로서, 중심부에 중공이 형성되는 좌대, 상기 좌대에 힌지 연결되어 상기 좌대를 개폐하는 커버, 상기 커버에 배치되어 상기 좌대 및 상기 보울을 향하여 광을 조사함으로써 살균 및 소독하는 적어도 하나의 발광소자를 포함하는 살균부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광소자는 상기 좌대와 상기 보울의 특정 영역에 대응하여 광을 조사하도록 각각 배치되는 변기 살균장치가 개시된다.

Description

변기 살균장치 및 그 제어방법{Toilet Sterilization Device And Control Method Thereof}

실시예들은 변기의 보울에 설치되는 변기 살균장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 살균부가 보울과 좌대의 특정 영역에 대응하여 광을 조사함으로써 살균 및 소독하고, 센서와 힌지부에 의하여 살균부의 작동이 자동으로 제어된다.

변기는 용변을 보는 사용자가 착좌하는 좌대와 좌대를 개폐하는 커버로 구성된다. 수세식 변기는 변기의 보울(Bowl)에 일정량을 변기물을 보유하며, 사용을 완료한 후 물탱크의 물이 변기물과 섞여 보울 안의 오물을 하수관으로 내려보낸다.

변기는 사용자의 피부와 밀접하게 접촉하고, 변기가 위치하는 화장실은 일상생활에서 수시로 드나드는 장소이므로 변기의 청결 유지는 현대인의 건강관리와 직결된다. 사용자가 용변을 볼 때 좌대나 보울에 이물질이 뭍을 수 있고, 이물질에 의하여 바이러스나 세균이 증식할 수 있다. 특히, 습한 환경에 자주 노출되는 화장실의 특성상 세균에 의하여 악취가 발생할 수 있다. 그러나, 바이러스나 세균은 사람의 육안으로 식별할 수 없어 더러운 상태에서 변기를 계속 사용하게 되며, 주기적인 청소와 관리가 미흡하다.

따라서, 사용자의 건강과 생활환경 개선을 위하여 변기의 살균이 자동으로 수행되는 장치가 필요한 실정이다.

실시예들은 좌대와 보울의 특정 영역에 대응하는 살균부의 발광소자가 해당 영역에 광을 조사함으로써 변기의 전체 부분을 살균 및 소독할 수 있는 변기 살균장치를 제공한다.

실시예들은 좌대의 개폐여부에 기초하여 살균부에 전력의 인가여부를 자동으로 제어하여 사용자가 사용 시에는 살균부가 작동하지 않고, 사용을 하지 않는 상태에서 살균부가 작동하는 변기 살균장치와 그 제어방법을 제공한다.

실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 변기의 보울에 연결되어 변기를 살균하는 변기 살균장치로서, 중심부에 중공이 형성되는 좌대, 상기 좌대에 힌지 연결되어 상기 좌대를 개폐하는 커버, 상기 커버에 배치되어 상기 좌대 및 상기 보울을 향하여 광을 조사함으로써 살균 및 소독하는 적어도 하나의 발광소자를 포함하는 살균부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광소자는 상기 좌대와 상기 보울의 특정 영역에 대응하여 광을 조사하도록 각각 배치된다.

또한, 변기 살균장치의 제어방법으로서, 커버가 좌대를 폐쇄하였는지 여부를 감지하는 단계, 상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄한 경우, 광을 조사하여 상기 좌대와 상기 커버를 살균하는 살균부를 작동시키는 단계 및 상기 커버가 상기 좌대를 개방한 것을 감지하면 상기 살균부의 작동을 중단하는 단계를 포함한다.

실시예들에 관한 변기 살균장치는 변기의 모든 부분에 광이 조사되어 변기 전체의 세균이나 바이러스를 제거할 수 있으므로, 청결 및 위생 유지 효과가 우수한 장점을 가진다.

또한, 실시예들에 관한 변기 살균장치와 그 제어방법은 커버의 움직임에 따라 살균부로 전력의 인가여부를 자동으로 제어하여 사용자가 매번 살균부를 On/Off하지 않더라도 자동으로 작동이 개시되고 중단되어 주기적이고 지속적인 살균이 가능한 장점을 가진다.

실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 실시예들에 관한 변기 살균장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 관한 변기 살균장치의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 변기 살균장치의 살균부가 살균하는 살균범위를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 관한 변기 살균장치의 측단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 관한 변기 살균장치의 커버가 개방된 상태의 측면도이다.
도 6은 다른 실시예에 관한 변기 살균장치의 커버가 개방된 상태의 측면도이다.
도 7은 변기 살균장치의 제어방법의 순서도이다.

실시예들의 설명을 위하여 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 용어들은 실시예들이 속하는 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 실시예들의 설명을 위해 사용되는 용어를 해석할 때 단순히 용어의 명칭만으로 한정할 것이 아니라 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 실시예들에 관한 변기 살균장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 관한 변기 살균장치는 좌대(100), 커버(200), 살균부(300), 센서(400), 전원 공급부(500), 제어기(600) 및 힌지부(700)를 포함할 수 있다. 상술한 구성요소들은 반드시 모두 포함되어 실시되는 것은 아니고, 필요에 따라 일부 구성요소는 생략될 수 있다.

좌대(100)는 변기를 사용하는 사용자가 착좌하는 부분이다. 사람이 착좌하였을 때 편안함을 느낄 수 있도록 좌대(100)는 사람의 둔부 형상에 대응되는 형상일 수 있다. 좌대(100)의 중심부에는 중공(110)이 형성된다.

커버(200)는 좌대(100)를 개폐하는 뚜껑으로서, 좌대(100)에 힌지 연결될 수 있다. 힌지부(700)는 좌대(100)와 커버(200)를 힌지 연결하는 기능을 수행할 수 있다. 힌지부(700)는 좌대(100)와 커버(200)의 연결 부분에 배치될 수 있다. 또한, 힌지부(700)는 사용자가 커버(200)를 닫을 때 천천히 닫히도록 댐퍼를 포함할 수 있으며, 그 외에 내부 설계에 따라서 고정 볼트, 고정 너트, 고정 플레이트등 일반적인 구성을 더 포함할 수 있음을 본 실시예들과 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

살균부(300)는 사람이 착좌하여 피부와 접촉하는 좌대(100)와 오물을 수용하는 보울(bowl)을 살균하는 기능을 수행할 수 있다. 센서(400)는 커버(200)의 개폐를 감지하고, 제어기(600)는 센서(400)로부터 신호를 수신하여 살균부(300)에 전력을 인가하는 전원 공급부(500)를 제어할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 관한 변기 살균장치의 평면도이다.

도 2를 참조하면, 좌대(100)와 커버(200)는 힌지 연결됨으로써 커버(200)가 좌대(100)에 대하여 힌지 회전 가능할 수 있다. 따라서 커버(200)를 내리면 좌대(100)가 폐쇄되고, 커버(200)를 올리면 좌대(100)가 개방될 수 있다. 커버(200)를 내리면 좌대(100)와 커버(200)와 맞닿는다. 사용자가 변기를 사용하기 위해서는 커버(200)를 올리고, 사용을 완료하면 커버(200)를 닫는다. 사용자가 변기를 사용하여 용변을 보거나 이물질을 버리는 경우, 좌대(100)에 용변이나 이물질이 뭍을 수 있다. 변기의 사용을 지속할수록 용변이나 이물질에 의해 세균이 번식하여 사용자의 피부에 접촉하거나 호흡기로 유입되어 질병을 유발할 수 있다.

살균부(300)는 좌대(100)와 보울에 번식한 세균을 살균하는 기능을 수행한다. 살균부(300)는 커버(200)에 배치되어 좌대(100)와 보울을 향하여 광을 조사하는 발광소자를 포함할 수 있다. 발광소자는 하나 또는 복수일 수 있다. 예를 들어, 커버(200)의 일정 영역에 배치되는 단일 발광소자이거나 또는 커버(200)에 복수 개가 배치되는 복수의 발광소자일 수 있다.

발광소자는 자외선(UV)을 조사하는 소자일 수 있다. 보다 구체적으로, 파장이 약 100 nm 내지 280 nm 의 UV-C를 조사하는 발광소자일 수 있다. UV-C는 단파장으로, 바이러스와 세균을 제거하여 조사되는 영역을 살균하고 소독할 수 있다. UV-C는 별도의 약품을 사용하지 않고 광을 조사함으로써 살균 및 소독하므로, 사용 후 잔여물이 남지 않고, 염소와 같은 약품에 내성을 가진 세균이나 바이러스에도 효과가 있다. 또한, UV-C는 대기와 오존층에 완전 흡수되므로 공해를 발생시키지 않는 장점이 있다.

발광소자는 UV-C를 조사하는 LED 소자일 수 있다. UV-C LED 소자는 오전을 발생시키지 않고, 수명이 길며, 크기가 작은 장점을 가진다. 또한, 복사열이 적어 광원과 대상 부분의 거리를 가깝게 두는 것이 가능하며, 순간적인 ON/OFF가 가능한 장점이 있다.

다만, 살균부(300)에서 조사되는 광이 인체에 미치는 영향을 제거하기 위하여, 살균부(300)는 커버(200)의 개폐에 연동하여 작동될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

살균부(300)는 커버(200)의 내측에 배치될 수 있다. 커버(200)의 내측이란, 커버(200)가 힌지 회전하여 좌대(100)를 폐쇄하였을 때 좌대(100)와 대향하는 부분을 의미한다. 도 2에서는 살균부(300)가 커버(200)의 내측에 노출되는 것으로 도시하였으나, 살균부(300)의 보호를 위하여 살균부(300)는 커버(200)의 내부에 배치되고 살균부(300)의 외측에 커버(200)가 배치될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 변기 살균장치의 살균부(300)가 살균하는 살균범위를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 살균부(300)는 적어도 하나의 제1 발광소자(310) 및 적어도 하나의 제2 발광소자(320)를 포함할 수 있다. 제1 발광소자(310)와 제2 발광소자(320)는 상술한 UV-C 발광소자일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니고, 살균 기능을 수행하는 발광소자라면 어떠한 것이라도 가능하다. 도 2 및 도 3에 도시된 제1 발광소자(310)와 제2 발광소자(320)는 예시적인 것으로, 구체적인 개수나 배치 구도는 변경될 수 있다.

제1 발광소자(310)는 커버(200)의 중심부에 배치될 수 있다. 커버(200)를 힌지 회전하여 좌대(100)를 폐쇄한 경우, 제1 발광소자(310)는 좌대(100)의 중심부에 위치한 중공(110)과 마주하도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 발광소자(310)는 커버(200)의 중심부에 적어도 하나가 배치되어 커버(200)를 닫은 경우 보울을 향할 수 있다. 따라서, 제1 발광소자(310)에서 방출되는 광은 보울을 향하여 조사됨으로써 보울에 번식한 세균, 바이러스를 살균 및 소독할 수 있다.

제2 발광소자(320)는 커버(200)에 배치되되, 커버(200)가 좌대(100)와 맞닿은 상태에서 좌대(100)와 마주하는 위치에 배치될 수 있다. 중공(110)은 좌대(100)의 중심부에 위치하므로, 좌대(100)와 마주하는 위치는 커버(200)의 중심부에서 외측 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 제2 발광소자(320)는 커버(200)의 중심부에 배치된 제1 발광소자(310)에서 이격되어 배치될 수 있다. 제2 발광소자(320)에서 방출되는 광은 마주하는 좌대(100)를 향하여 조사됨으로써 좌대(100)에 번식한 세균, 바이러스를 살균 및 소독할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 발광소자(310)와 마주하는 제1 지점(311)은 제1 발광소자(310)가 직접적으로 광을 조사하고, 제1 지점(311)을 중심으로 일정 범위는 제1 발광소자 살균범위(312)가 될 수 있다. 제1 발광소자 살균범위(312)는 제1 발광소자(310)가 광을 조사하는 영역에 해당한다. 다시 말해, 제1 발광소자 살균범위(312)는 제1 지점(311)을 중심으로 소정 직경(a)을 가지는 원(圓)이 될 수 있다. 제1 발광소자(310)는 보울의 모든 부분을 살균하기 위하여 적절하게 배치될 수 있다.

복수의 제1 발광소자(310)는 커버(200)의 중심부에 소정 간격 이격되어 배치됨으로써 각각의 제1 발광소자 살균범위(312)는 보울의 일정 영역에 대응할 수 있다. 모든 제1 발광소자 살균범위(312)가 보울의 전체 범위에 해당하기 위하여, 제1 발광소자(310)는 보울의 크기와 형상에 따라서 적절한 수와 구도로 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 발광소자(310)는 커버(200)의 중심부에 4개가 배치되고, 서로 사각형의 꼭지점 위치에 배치되면, 보울의 모든 부분이 제1 발광소자 살균범위(312)에 포함될 수 있다.

제1 발광소자(310)가 직접 광을 조사하는 제1 지점(311)의 살균력과 소독력이 가장 높고, 제1 지점(311)에서 멀어질수록 살균력과 소독력이 낮아진다. 복수의 제1 지점(311) 사이에는 서로 다른 제1 발광소자 살균범위(312)가 중첩되는 영역이 발생하여 살균력과 소독력을 제1 지점(311)과 비슷한 수준으로 유지할 수 있다. 결국, 보울의 모든 부분이 강력한 살균 및 소독이 가능하다.

결과적으로 보울의 특정 부분은 그 부분에 대응하는 특정한 제1 발광소자 살균범위(312)에 포함되어 살균 및 소독되고, 보울의 모든 부분이 각각 대응하는 제1 발광소자 살균범위(312)에 포함됨으로써 보울의 확실한 살균 및 소독이 가능하다.

또한, 제2 발광소자(320)는 커버(200)의 원주방향을 따라서 소정 간격 이격되어 복수 개가 배치될 수 있다. 제2 발광소자(320)와 마주하는 제2 지점(321)은 제2 발광소자(320)가 직접적으로 광을 조사하고, 제2 지점(321)을 중심으로 일정 범위는 제2 발광소자 살균범위(322)가 될 수 있다. 제2 발광소자 살균범위(322)는 제2 발광소자(320)가 광을 조사하는 영역에 해당한다. 다시 말해, 제2 발광소자 살균범위(322)는 제2 지점(321)을 중심으로 소정 직경(b)을 가지는 원(圓)이 될 수 잇다. 제2 발광소자(320)는 좌대(100)의 모든 부분을 살균하기 위하여 적절한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

커버(200)의 원주방향을 따라서 소정 간격 이격되어 배치된 복수의 제2 발광소자(320)는 각각 제2 발광소자 살균범위(322)를 살균 및 소독할 수 있다. 복수의 제2 발광소자 살균범위(322)가 좌대(100)의 모든 부분을 포함하도록 제2 발광소자(320)가 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 발광소자 살균범위(322)가 좌대(100)를 따라서 원주방향으로 배치됨으로써 좌대(100)의 모든 부분이 살균 및 소독될 수 있다. 모든 제2 발광소자 살균범위(322)가 좌대(100)의 전체 범위에 해당하기 위하여, 제2 발광소자(320)는 좌대(100)의 크기와 형상에 따라서 적절한 수와 구도로 배치될 수 있다. 일반적으로 좌대(100)는 사람이 착좌하기 용이하도록 전단부의 크기와 넓이보다 후단부의 크기와 넓이가 크다. 이러한 형상에 대응하여 제2 발광소자(320)는 좌대(100)의 후단부와 마주하는 지점에 배치된 수가 좌대(100)의 전단부와 마주하는 지점에 배치된 수보다 클 수 있다.

제2 발광소자(320)가 직접 광을 조사하는 제2 지점(321)의 살균력과 소독력이 가장 높고, 제2 지점(321)에서 멀어질수록 살균력과 소독력이 낮아진다. 복수의 제2 지점(321) 사이에는 서로 다른 제2 발광소자 살균범위(322)가 중첩되는 영역이 발생하여 살균력과 소독력을 제2 지점(321)과 비슷한 수준으로 유지할 수 있다. 결국, 좌대(100)의 모든 부분이 강력한 살균 및 소독이 가능하다.

복수의 제1 발광소자(310)는 각각의 제1 지점(311)과 제1 살균범위에 의하여 각각 보울의 특정 영역에 대응하여 살균 및 소독할 수 있다. 마찬가지로, 복수의 제2 발광소자(320)는 각각의 제2 지점(321)과 제2 살균범위에 의하여 각각 좌대(100)의 특정 영역에 대응하여 살균 및 소독할 수 있다. 상술한 배치 구도에 의하여 변기의 모든 부분이 빠짐없이 청결이 유지되어 개인의 위생과 건강을 지킬 수 있다.

또한, 제1 발광소자(310)와 제2 발광소자(320)의 중첩 영역에 의하여 좌대(100)의 살균 효과가 극대화될 수 있다. 도 3을 참조하면, 좌대(100)의 일부는 제1 발광소자 살균범위(312)와 제2 발광소자 살균범위(322)가 중첩된다. 따라서, 사람의 피부와 직접 접촉하는 좌대(100)면의 위생을 청결하게 유지하는 효과가 극대화될 수 있다.

상술한 제1 발광소자(310)와 제2 발광소자(320)의 배치구도는 도면에 도시된 배치구도에 제한되지 않고, 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 제1 발광소자(310)와 제2 발광소자(320)는 서로 광출력이 상이할 수 있다. 광출력이란 광의 세기(light intensity)를 의미하며, 광자 또는 빛의 파동의 숫자로서 출력량과 동일한 의미일 수 있다. 살균부(300)의 광출력에 다라서 살균 효과와 효과의 지속 시간이 비례한다. 살균 효과의 지속 시간이란, 살균부(300)의 광 조사 이후에 세균이나 바이러스가 다시 번식하는데 소요되는 시간을 의미한다. 예를 들어, 살균부(300)와 가까운 지점은 살균 효과가 높고, 효과의 지속 시간이 길지만, 살균부(300)와 거리가 멀어질수록 살균 효과가 낮고, 효과의 지속 시간이 짧다. 따라서, 살균부(300)는 대응하는 영역과의 거리에 따라서 적절한 설계가 요구된다.

제1 발광소자(310)는 보울을 살균 및 소독하고, 제2 발광소자(320)는 좌대(100)를 살균 및 소독한다. 커버(200)가 닫힌 상태에서, 살균부(300)와 보울의 거리는 살균부(300)와 좌대(100)의 거리보다 더 크다. 따라서, 제1 발광소자(310)는 제2 발광소자(320)보다 광출력이 더 클 수 있다. 동일한 의미로, 제1 발광소자(310)에서 출력되는 광의 세기는 제2 발광소자(320)에서 출력되는 광의 세기보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 제1 발광소자(310)는 파장이 약 100 nm 내지 200 nm 의 광을 조사할 수 있고, 제2 발광소자(320)는 파장이 약 240 nm 내지 280 nm 의 광을 조사할 수 있다. 또한, 제1 발광소자(310)는 20mW의 LED 소자일 수 있고, 제2 발광소자(320)는 3mW의 LED 소자일 수 있다.

제1 발광소자(310)는 길이방향으로 깊이 파여있는 보울을 소독하므로, 강한 세기의 광을 출력하여 살균효과를 향상시키고, 제2 발광소자(320)는 매우 인접하는 좌대(100)를 소독하므로, 상대적으로 약한 세기의 광을 출력하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 고출력의 발광소자를 필요한 수만큼만 배치함으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.

본 출원인은 제1 지점(311), 제2 지점(321) 및 제2 발광소자 살균범위(322)에 대장균을 배양하고, 광을 조사하여 살균율을 확인하는 실험을 수행하였다.

실험과정

(1) 초기 대장균의 균 수가 105가 되도록 희석하여 배양하여 샘플을 준비한다.

(2) 배양한 대장균을 제1 지점(311), 제2 지점(321) 및 제2 발광소자 살균범위(322)에 각각 위치시키고, 살균부(300)에 전력을 인가하여 광을 조사한다. 제1 지점(311)은 제1 발광소자(310)와 20cm 이격되고, 제2 지점(321)과 제2 발광소자 살균범위(322)는 제2 발광소자(320)와 3.5cm 이격된다. 본 실험에서, 제1 발광소자(310)는 20mW LED 소자 4구, 제2 발광소자(320)는 3mW LED 소자 8구를 사용하였다.

(3) 살균시간을 1분, 2분, 3분, 5분 단위로 나누어 제1 지점(311), 제2 지점(321) 및 제2 발광소자 살균범위(322)에 남아있는 대장균 샘플을 채취한다.

(4) 대장균 샘플을 희석 배양하여 살균 전 균 수와 살균 후 균 수를 비교하여 살균율을 확인하였다.

실험 결과는 아래 [표 1]과 같다. 표 안의 숫자는 대장균의 감소율(%)을 나타낸다.

위치	살균시간(mim)
	1	2	3	5
제1 지점(311)	51.86	85.12	99.99	>99.99
제2 지점(321)	>99.99	>99.99	>99.99	>99.99
제2 발광소자 살균범위(322)	55.75	75.25	87.75	97.30

실험 결과, 변기물과 접촉하고 제1 발광소자(310)와 거리가 가장 먼 제1 지점(311)이 초기 살균율은 낮았으나, 3분 이상 광을 조사하였을 때 잔존하는 대장균의 균 수가 “0”으로 99.99%의 살균율을 나타낸다. 또한, 제2 발광소자(320)와 직접적으로 마주하지 않는 제2 발광소자 살균범위(322)는 5분동안 광을 조사하였을 때 97.30%의 살균율을 확인할 수 있으므로, 대부분의 대장균을 살균할 수 있음을 확인하였다. 또한, 제2 발광소자(320)와 직접 마주하는 제2 지점(321)은 1분 이상 광을 조사하였을 때 잔존하는 대장균의 균 수가 “0”으로 99.99%의 살균율을 나타낸다.

위 실험 결과를 참조하면, 직접적으로 광이 조사되는 좌대(100)의 경우 빠른 시간 내 높은 살균율을 확인할 수 있다. 이로써 사람의 피부와 직접 접촉하는 좌대(100)의 청결 유지 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 보울의 경우에도 5분 이상의 광 조사에 의해 모든 대장균을 살균할 수 있음을 확인할 수 있다. 이를 기초로 한 살균소요시간과 전력 소요 절감의 필요성을 고려하여 커버(200)가 열렸다가 닫힌 후 소독을 위한 발광소자(300)의 발광 시간은 3분 내지 5분으로 설정될 수 있다. 이전 사용자의 사용시간, 즉 커버(200)가 개방된 시간이 15분 이내라면 3분 이상 5분 미만의 시간 동안 발광하면 족할 수 있다. 다만, 사용시간이 15분을 초과하는 경우 5분 이상의 발광 시간이 필요할 수 있다. 커버(200)가 닫히고 상기의 소독시간을 거친 후, 발광소자(300)에 인가되는 전력은 차단되고 커버(200)의 외측에 사용자가 시인할 수 있도록 살균기능이 없는 발광요소를 통해 소독 완료 표시될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 관한 변기 살균장치의 측단면도이다.

도 4를 참조하면, 제1 발광소자(310)는 커버(200)에 상대적으로 상부에 배치된 상부 발광소자(313)와 상부 발광소자(313)의 하부에 배치된 하부 발광소자(314)를 포함할 수 있다. 좌대(100)를 개방한 상태에서 상부 발광소자(313)의 커버(200)에서의 위치는 하부 발광소자(314)의 커버(200)에서의 위치보다 상대적으로 상부에 위치한다.

좌대(100)를 폐쇄한 상태에서, 상부 발광소자(313)는 보울(B)의 내측의 후면(Y)을 향하여 경사지고, 하부 발광소자(314)는 보울(B)의 내측의 전면(X)을 향하도록 경사질 수 있다. 일반적으로 보울(B)은 내부가 오목한 형상이므로, 길이방향으로 깊어질수록 중심을 향하여 경사진 형상이다. 따라서, 보울(B)의 내측의 후면(Y)에 광을 조사하기 위해서 상부 발광소자(313)는 보울(B)의 내측의 후면(Y)을 향하여 경사질 수 있고, 보울(B)의 내측의 전면(X)에 광을 조사하기 위해서 하부 발광소자(314)는 보울(B)의 내측의 전면(X)을 향하여 경사질 수 있다. 상부 발광소자(313)와 하부 발광소자(314)가 경사짐으로써 조사하는 광이 교차하여 오목한 형상의 보울(B)의 모든 부분에 광을 조사할 수 있으므로, 효과적인 소독 및 살균이 가능하다.

도 5는 다른 실시예에 관한 변기 살균장치의 커버(200)가 개방된 상태의 측면도이고, 도 6은 다른 실시예에 관한 변기 살균장치의 커버(200)가 개방된 상태의 측면도이다. 다른 실시에에 관한 변기 살균장치에 있어서 별도의 설명 없는 부분 일 실시예에 관한 살균장치와 동일하므로 중복되는 설명 생략하고 동일한 참조번호를 사용한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 다른 실시예에 관한 변기 살균장치는 좌대(100)의 개폐를 감지하는 센서(400), 살균부(300)에 전력을 인가하는 전원 공급부(500), 제어기(600) 및 힌지부(700)를 포함할 수 있다.

센서(400)는 좌대(100)의 개폐를 감지할 수 있다. 센서(400)는 영구자석이나 리드선을 포함하는 센서(400)일 수도 있고, 다른 부재의 접촉을 감지하는 방식의 센서(400)일 수도 있고, 좌대(100)에 커버(200)의 근접을 감지하는 센서(400)일 수도 있으며, 특별히 그 감지 방법에 있어서는 제한이 없다. 예를 들면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 센서(410)와 제2 센서(420)를 포함할 수 있다. 제1 센서(410)는 좌대(100)에 배치되고, 제2 센서(420)는 커버(200)에 배치된다. 좌대(100)가 개방된 상태에서(도 5 참조), 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 서로 인접하지 않고, 좌대(100)가 폐쇄된 상태에서(도 6 참조), 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 서로 인접할 수 있다. 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 영구자석과 같이 서로 인접한 상태를 감지하여 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 커버(200)가 올려져 좌대(100)가 개방된 상태에서는 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 서로 인접하지 않으므로 신호를 생성하지 않고, 커버(200)가 내려져 좌대(100)가 폐쇄된 상태에서는 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 서로 대향하여 인접함으로써 신호를 생성할 수 있다.

센서(400)는 커버(200)가 올려진 상태에서 좌대(100)가 개방된 것으로 감지하고, 커버(200)가 내려진 상태에서 좌대(100)가 폐쇄된 것으로 감지할 수 있다.

전원 공급부(500)는 살균부(300)에 전력을 인가할 수 있다. 전원 공급부(500)가 살균부(300)로 전력을 인가하면 살균부(300)는 광을 조사할 수 있다. 전원 공급부(500)와 살균부(300)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

제어기(600)는 전원 공급부(500)로부터 살균부(300)에 전력 인가여부를 제어할 수 있다. 센서(400)로부터 좌대(100)의 개폐 여부에 관한 신호를 수신하면, 커버(200)가 올려졌는지 또는 내려졌는지에 기초하여 전력 인가여부를 제어할 수 있다.

살균부(300)에서 조사되는 광은 살균 및 소독 효과를 가지는 파장의 광이므로, 인체에 조사될 경우 유해할 수 있다. 따라서, 사용자가 변기를 사용하는 동안 살균부(300)가 광을 조사하지 않도록 제어할 필요가 있고, 반대로 사용자가 변기를 사용하지 않는 상태에서 살균부(300)가 광을 조사하여 변기를 살균 및 소독할 필요가 있다.

센서(400)가 좌대(100)가 폐쇄되면, 즉 커버(200)가 내려진 상태에서 제어기(600)는 살균부(300)로 전력을 인가하도록 전원 공급부(500)를 제어할 수 있다. 따라서 사용자가 변기를 사용하는 동안에는 살균부(300)로 전력 인가가 차단되어 살균부(300)에서 광이 조사되지 않고, 변기를 사용하지 않는 상태인 좌대(100)가 폐쇄된 상태에서는 살균부(300)로 전력이 인가되어 광이 조사됨으로써 변기를 살균할 수 있다.

또한, 제어기(600)는 살균부(300)로 전력이 인가되고 소정 시간이 경과되면 살균부(300)로 전력 인가를 차단하도록 전원 공급부(500)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서(400)가 좌대(100)가 폐쇄되었음을 감지하고, 센서(400)로부터 폐쇄 신호를 수신한 제어기(600)가 전원 공급부(500)를 제어하여 살균부(300)로 전력을 인가한 후 30초의 시간이 경과하면 센서(400)가 좌대(100)가 개방되었음을 감지하지 않더라도 제어기(600)는 전력의 인가를 차단할 수 있다. 필요 이상으로 살균부(300)의 작동하는 것을 방지하여 전력 소모를 줄이고 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.

따라서, 다른 실시예에 관한 변기 살균장치는 사용자는 변기를 살균하기 위하여 매번 살균부(300)를 작동시킬 필요가 없고, 사용을 위해서 살균부(300)의 작동을 중지시킬 필요가 없이 자동으로 변기의 살균이 가능하므로, 편리성을 제공할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 전원 공급부(500)는 살균부(300)와 전기적으로 연결되어 살균부(300)로 전력을 인가하는 제1 모듈(510)과, 제1 모듈(510)에 전력을 공급하는 제2 모듈(520)을 포함할 수 있다. 제2 모듈(520)은 제1 모듈(510)에 대하여 길이방향으로 이동 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제1 모듈(510)과 제2 모듈(520)은 선택적으로 접촉 및 분리가 가능하다. 즉, 제2 모듈(520)은 스위치의 역할을 하는 것으로, 제1 모듈(510)에 접촉되면 전원을 공급하고 분리되면 단선되는 것으로 전원이 차단된다.

힌지부(700)는 좌대(100)와 커버(200)를 힌지 연결한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 힌지부(700)는 길이방향으로 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다. 제1 모듈(510)과 제2 모듈(520)은 힌지부(700)에 인접하여 배치될 수 있다.

커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하면, 커버(200)가 힌지 회전하면서 힌지부(700)가 회전할 수 있다. 힌지부(700)가 회전하면서 제2 모듈(520)을 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 돌출부가 제2 모듈(520)을 제1 모듈(510)이 위치한 방향으로 그 위치를 이동시킬 수 있다. 제2 모듈(520)은 힌지부(700)에 의하여 이동되어 제1 모듈(510)과 접촉할 수 있다. 도 6을 참조하면, 커버(200)가 완전히 내려진 상태에서 제2 모듈(520)은 힌지부(700)에 의하여 지지됨으로써 제1 모듈(510)과 접촉한 상태로 유지될 수 있다. 제1 모듈(510)과 제2 모듈(520)이 힌지부(700)에 의하여 접촉하면 살균부(300)로 전력이 인가되어 광이 조사됨으로써 변기의 살균 및 소독 작업이 수행될 수 있다.

사용자가 변기 사용을 위하여 커버(200)를 들어 올리면, 힌지부(700)가 다시 힌지 회전하면서 제2 모듈(520)과 분리되고, 제2 모듈(520)은 제1 모듈(510)과 분리된 평상 시 상태로 복귀할 수 있다.

1차적으로 센서(400)에 의하여 사용자가 변기를 사용하는지 여부를 감지하여 살균부(300)의 동작을 자동으로 제어할 수 있고, 2차적으로 힌지부(700)에 의하여 살균부(300)의 동작을 반자동으로 제어할 수 있다. 만약, 센서(400)가 제대로 작동하지 않는 상태에서 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄한 것을 감지하지 못하더라도 힌지부(700)에 의하여 살균부(300)가 작동할 수 있고, 반대로 커버(200)가 좌대(100)를 개방한 것을 감지하지 못하더라도 힌지부(700)에 의하여 살균부(300)의 작동이 중단될 수 있다. 따라서, 2중으로 살균부(300)의 작동을 제어할 수 있다. 다만, 반드시 센서(400)에 의한 작동과 힌지부(700)에 의한 작동이 함께 사용되어야 하는 것은 아니고 각각 독립하여 사용될 수 있다.

또한, 제어기(600)는 힌지부(700)의 작동을 제어할 수 있다. 제어기(600)는 커버(200)가 좌대(100)를 개방한 후 소정 시간이 경과하면 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하도록 힌지부(700)를 제어할 수 있다. 따라서, 사용자가 변기의 사용을 마친 후 실수로 커버(200)를 닫지 않고 가더라도 제어기(600)가 커버(200)를 닫음으로써 살균부(300)의 작동을 유도할 수 있다. 예를 들어, 커버(200)가 좌대(100)를 개방한 후 통상의 용변 소요 시간을 기준으로 특이 케이스를 고려한 시간인 25-30분이 경과하면 제어기(600)는 힌지부(700)를 제어하여 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하도록 제어할 수 있다. 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하면 살균부(300)가 작동된다.

도 7은 변기 살균장치의 제어방법의 순서도이다. 도 7을 참조하여 설명하는 변기 살균장치의 제어방법은 상술한 변기 살균장치에 대응된다.

커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하였는지 여부를 감지하는 단계는, 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄하였는지 여부를 감지한다. 따라서, 커버(200)가 올려진 상태에서는 좌대(100)가 개방된 것으로 감지하고, 커버(200)가 내려진 상태에서는 좌대(100)가 폐쇄된 것으로 감지한다. 좌대(100)의 폐쇄여부는 상술한 센서(400)에 의하여 감지할 수 있다.

커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄한 경우, 광을 조사하여 좌대(100)와 커버(200)를 살균하는 살균부(300)를 작동시키는 단계는, 커버(200)가 좌대(100)를 폐쇄한 것으로 감지한 경우 살균부(300)를 작동시킨다. 만약, 커버(200)가 좌대(100)를 개방한 것으로 감지한 경우에는 프로세스가 종료된다.

커버(200)가 좌대(100)를 개방한 것을 감지하면 살균부(300)의 작동을 중단하는 단계는, 살균부(300)가 작동 중 커버(200)가 좌대(100)를 개방한 것을 감지하면 살균부(300)의 작동을 중단한다. 사용자가 변기 커버(200)를 들어올린 경우 살균부(300)에서 조사되는 광이 사용자에게 영향을 미치지 않게 하기 위함이다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 좌대
110: 중공
200: 커버
300: 살균부
310: 제1 발광소자
320: 제2 발광소자
400: 센서
410: 제1 센서
420: 제2 센서
500: 전원 공급부
510: 제1 모듈
520: 제2 모듈
600: 제어기
700: 힌지부

Claims (15)

1. 변기의 보울(bowl)에 연결되어 변기를 살균하는 변기 살균장치로서,
   중심부에 중공이 형성되는 좌대;
   상기 좌대에 힌지 연결되어 상기 좌대를 개폐하는 커버;
   상기 커버에 배치되어 상기 좌대 및 상기 보울을 향하여 광을 조사함으로써 살균 및 소독하는 적어도 하나의 발광소자를 포함하는 살균부;를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 발광소자는 상기 좌대와 상기 보울의 특정 영역에 대응하여 광을 조사하도록 각각 배치되는 변기 살균장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 살균부는,
   상기 커버의 중심부에 배치되어 상기 보울을 살균하는 적어도 하나의 제1 발광소자; 및
   상기 커버에 배치되되, 상기 커버가 상기 좌대와 맞닿은 상태에서 상기 좌대와 마주하는 위치에 배치되어 상기 좌대를 살균하는 적어도 하나의 제2 발광소자;
   를 포함하는 변기 살균장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 발광소자는 상기 커버의 중심부에 복수 개가 소정 간격 이격되어 배치되되, 각각의 제1 발광소자가 광을 조사하는 영역이 상기 보울의 특정 부분에 대응하도록 배치되는 변기 살균장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 발광소자는 상기 커버의 원주방향을 따라서 소정 간격 이격되어 복수 개가 배치되되, 각각의 제2 발광소자가 광을 조사하는 영역이 상기 커버의 특정 부분에 대응하도록 배치되는 변기 살균장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1 발광소자와 제2 발광소자는 서로 광출력이 상이하고,
   상기 제1 발광소자가 제2 발광소자보다 광출력이 더 큰 변기 살균장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 좌대는 적어도 일부에 상기 제1 발광소자가 광을 조사하는 영역과 제2 발광소자가 광을 조사하는 영역이 중첩되는 변기 살균장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 제1 발광소자는 상부 발광소자 및 하부 발광소자를 포함하고,
   상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄한 상태에서, 상기 상부 발광소자는 상기 보울의 내측의 후면을 향하도록 경사지고, 하부 발광소자는 상기 보울의 내측의 전면을 향하도록 경사지는 변기 살균장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 좌대의 개폐를 감지하는 센서;
   상기 살균부에 전력을 인가하는 전원 공급부; 및
   상기 전원 공급부로부터 상기 살균부에 전력 인가여부를 제어하는 제어기;
   상기 제어기는, 상기 센서로부터 상기 좌대의 개폐 여부에 관한 신호를 수신하여 상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄하면 상기 살균부에 전력을 인가하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 변기 살균장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 센서는,
   상기 좌대에 배치되는 제1 센서; 및
   상기 커버에 배치되는 제2 센서;를 포함하고,
   상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 서로 인접하면 상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄한 것으로 감지하며,
   상기 커버가 상기 좌대를 개방한 상태에서 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 인접하지 않고, 상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄한 상태에서 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 인접하도록 배치되는 변기 살균장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 전원 공급부가 상기 살균부로 전력을 인가한 후 소정 시간이 경과하면 전력 인가를 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 변기 살균장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 살균부에 전력을 인가하는 전원 공급부; 및
    상기 좌대와 상기 커버를 힌지 연결하는 힌지부;를 더 포함하고,
    상기 전원 공급부는,
    상기 살균부와 전기적으로 연결되어 상기 살균부로 전력을 인가하는 제1 모듈; 및
    상기 제1 모듈에 대하여 길이방향으로 이동 가능하게 연결되고, 전기 에너지를 저장하여 상기 제1 모듈과 접촉 시 상기 제1 모듈에 전력을 공급하는 제2 모듈;을 포함하고,
    상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄하면 상기 힌지부가 힌지 회전하여 상기 제2 모듈을 상기 제1 모듈과 접촉시키고, 상기 커버가 개방되면 상기 제2 모듈이 상기 제1 모듈과 이격되는 변기 살균 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 힌지부는 상기 전원 공급부와 인접하게 배치되고, 상기 커버가 힌지 회전하면 상기 힌지부가 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈을 접촉시키는 변기 살균 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 힌지부의 작동을 제어하는 제어기;를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 커버가 상기 좌대를 개방한 후 소정 시간이 경과하면 상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄하도록 힌지부를 제어하는 변기 살균장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 UV-C 광을 조사하는 변기 살균장치.
15. 변기 살균장치의 제어방법으로서,
    커버가 좌대를 폐쇄하였는지 여부를 감지하는 단계;
    상기 커버가 상기 좌대를 폐쇄한 경우, 광을 조사하여 상기 좌대와 상기 커버를 살균하는 살균부를 작동시키는 단계; 및
    상기 커버가 상기 좌대를 개방한 것을 감지하면 상기 살균부의 작동을 중단하는 단계;를 포함하는 변기 살균장치의 제어방법.

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