WO2018008957A1 - 플라즈마를 이용한 침구 살균장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 침구 살균장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a bedding sterilization apparatus, and more particularly to a bedding sterilization apparatus using a plasma.
  • Conventional bedding sterilizer which uses ultraviolet rays to kill bacteria and pests (e.g., house dust mites, molds, etc.) that adhere to bedding such as duvets, bed sheets, and mattresses, and collect and remove eradicated bacteria or pests.
  • a sterilizer see Patent Document 1 (KR10-0661619 B1) has been developed.
  • Non-Patent Document 1 Removal mechanism of P.gingicalis Using Atmospheric Pressure Plasma
  • UV and plasma sterilization experiments showed that UV radiation induced damage to the DNA and RNA of the fungus and inhibited growth, whereas plasma induced charge and damage of the DNA and RNA of the fungus.
  • ozone (O 3 ) harmful to the human body is generated in the plasma generating apparatus, for example, a vivid smell stimulates the nose and throat, High concentrations can cause breathing problems or lung function, and confined spaces can cause headaches and eye irritation.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is installed around the outside air inlet formed in the main body is different to the bedding by using the main plasma generator to generate a plasma between the bedding and the sterilization cleaning target It is to provide a bedding sterilization apparatus using a plasma to sterilize the attached bacteria.
  • Another object of the present invention is to provide a bedding sterilization apparatus using a plasma for sterilizing bacteria trapped in the filter or suspended from the filter by using an auxiliary plasma generator installed around the filter inside the main body.
  • Still another object of the present invention is to provide a bedding sterilization apparatus using plasma which decomposes ozone generated during the simultaneous or separate operation of the main plasma generator and the auxiliary plasma generator with an ozone decomposition catalyst.
  • Another object of the present invention is to use bedding sterilization using plasma to increase the decomposition performance of ozone by heating the heater before decomposing the ozone generated during the main plasma generator and the auxiliary plasma generator at the same time or separately with the ozone decomposition catalyst. To provide a device.
  • the bedding sterilization apparatus using the plasma the cylindrical body for forming an outdoor air flow path for discharging the outdoor air sucked through the outside air inlet through the outside air outlet;
  • a fan installed inside the main body to suck outside air through the outside air inlet and discharge the sucked outside air to the outside air outlet;
  • a main plasma generator installed around the outside air inlet of the main body and generating plasma between the bedding which is a sterilization cleaning target to sterilize bacteria adhered to the bedding;
  • a filter installed at a rear end of the main plasma generator in the main body and in front of the fan and collecting dust, foreign matter or sterilized bacteria contained in the outside air via the main plasma generator;
  • a controller installed at an appropriate location inside the main body and controlling the operation of the fan and the main plasma generator by inputting an operation signal through an operation unit.
  • the bedding sterilization apparatus using the plasma according to the present invention installed around the filter inside the main body and operated by the controller to generate a plasma to sterilize bacteria trapped in the filter or floating around the filter away from the filter It further comprises an auxiliary plasma generator.
  • the controller is the speed of the fan above the minimum speed to suck all the ozone generated during the simultaneous or separate operation of the main plasma generator and the auxiliary plasma generator toward the outside air outlet It characterized in that to adjust.
  • ozone generated during the simultaneous operation or the separate operation of the main plasma generator and the auxiliary plasma generator is installed at the front end of the filter inside the main body and the front of the fan by the controller. Characterized in that it further comprises an ozone decomposition catalyst to decompose.
  • the controller is characterized in that the display unit to display the replacement time of the ozone decomposition catalyst based on the simultaneous or separate operating time of the main plasma generator and the auxiliary plasma generator. .
  • a half-life of ozone is provided between the filter inside the main body and the ozone decomposition catalyst and operated by the controller, and before the ozone is decomposed into the ozone decomposition catalyst. It is characterized in that it further comprises a heater for shortening to increase the decomposition performance of ozone by the ozone decomposition catalyst.
  • the controller is characterized in that the power is automatically cut off by driving the overheat prevention circuit if the temperature inside the main body detected by the temperature sensor is more than a predetermined overheat prevention temperature. do.
  • the present invention by generating a plasma having better sterilization effect than ultraviolet rays, sterilizing bacteria (for example, mold, etc.) adhered to bedding such as duvets, bed sheets, mattresses, etc. Can be decomposed harmlessly, and in particular, by heating ozone with a heater to shorten the half-life of ozone, it is possible to increase the decomposition performance of ozone by the ozone decomposition catalyst and provide convenience for use by indicating the replacement time of the ozone decomposition catalyst. do.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a bedding sterilization apparatus using a plasma according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partial bottom perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a partial bottom perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of FIG. 1;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the main plasma generator.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a main plasma generator different from FIG. 4;
  • FIG. 6 is a perspective view of an ozone decomposition catalyst.
  • FIG. 7 is a plan view of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a heater
  • Figure 9 is a block diagram showing the configuration of the bedding sterilization apparatus using a plasma according to the present invention.
  • the bedding sterilization apparatus 100 using plasma includes a main body 110, a fan 120, a main plasma generator 130, an auxiliary plasma generator 130 ′, and a filter. 140, the controller 150, the ozone decomposition catalyst 160, and the heater 170 are configured.
  • the main body 110 forms an external air flow path through which the outside air sucked through the outside air inlet 111 is discharged through the outside air outlet 112, and the fan 120, the main plasma generator 130, and the auxiliary plasma generator ( 130 '), the filter 140, the control unit 150, the ozone decomposition catalyst 160, and the tubular housing accommodating the heater 170 may be any shape.
  • the fan 120 is installed inside the main body 110 and sucks the outside air through the outside air inlet 111 and discharges the sucked outside air to the outside air outlet 112, preferably a blade driven by a motor. It is an electric fan having a.
  • the main plasma generator 130 is installed around the outside air inlet 111 inside the main body 110 and generates plasma between bedding (eg, a quilt, a bed sheet, a mattress, etc.) that is a sterilization cleaning target and is different from the bedding. Sterilize the attached bacteria.
  • bedding eg, a quilt, a bed sheet, a mattress, etc.
  • an elongated linear electrode 131 having a constant width (for example, 0.5 to 3 mm) and a constant thickness (for example, 1 ⁇ m to 1 mm) has a lower dielectric plate at regular intervals (for example, 0.1 to 2 mm).
  • the lower dielectric plate 132 has a plurality of through holes 132 a, the electrodes 131 are aligned with the through holes 132 a interposed therebetween, and the upper dielectric plate 133. ) Is formed with a plurality of through holes 133a communicating with the plurality of through holes 132a of the lower dielectric plate 132.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the main plasma generator 130 shown in FIG. 4, in which the elongated linear electrode 131 of FIG. 4 is formed of an electrode 131 ′ of a ladder pattern.
  • the electrode 131 ′ when the electrode 131 ′ is formed in a ladder pattern, the amount of invalid capacitance between the lower dielectric plate 132 and the upper dielectric plate 133 is reduced as much as possible to minimize the loss of thermal energy due to charge and discharge. Overheating of the main plasma generator 130 can be prevented in advance.
  • the auxiliary plasma generator 130 ′ is installed around the filter 140 inside the main body 110, is operated by the controller 150, generates plasma, and is collected in the filter 140 or the filter 140. Sterilize the bacteria that float around.
  • the auxiliary plasma generator 130 ′ preferably has a two-dimensional flat plate structure similar to or similar to the main plasma generator 130 shown in FIGS. 4 to 5.
  • the filter 140 is installed between the rear end of the main plasma generator 130 in the main body 110 and the front end of the fan 120 and includes dust or foreign matter contained in the outside air passing through the main plasma generator 130. Capture sterile bacteria.
  • the controller 150 is installed at an appropriate location inside the main body 110 and the fan 120, the main plasma generator 130, and the auxiliary plasma generator 130 ′ are input by an operation signal input through the operation unit 151. To control its operation.
  • the controller 150 may operate the fan 120 at a minimum speed of sucking ozone generated during the simultaneous or separate operation of the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator 130 ′ toward the outside air outlet 112. Adjust the speed of).
  • the minimum speed of the fan 120 is determined as an optimum speed capable of smoothly collecting ozone according to the motor specification of the fan 120.
  • the controller 150 displays the replacement time of the ozone decomposition catalyst 160 through the display unit 152 based on the simultaneous or individual operation time of the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator 130 '.
  • the controller 150 drives the overheat prevention circuit 154 to automatically supply power. Block it.
  • a predetermined overheat prevention temperature eg, 100 ° C.
  • the operation unit 151 is installed in the main body 110, and an operation signal generated by a button or a switch operated by a user (for example, a power on / off signal, a fan on / off signal, a main plasma generator on / off signal). , Auxiliary plasma generator on / off signal, heater on / off signal, etc.) is transmitted to the controller 150.
  • an operation signal generated by a button or a switch operated by a user for example, a power on / off signal, a fan on / off signal, a main plasma generator on / off signal.
  • Auxiliary plasma generator on / off signal, heater on / off signal, etc. is transmitted to the controller 150.
  • the display unit 152 may be any type of display device as long as it displays the replacement time of the ozone decomposition catalyst 160 in numerals, letters, or graphic forms.
  • FIG. 3 illustrates the display unit 152 in the form of a level gauge using LEDs.
  • the ozone decomposition catalyst 160 is installed between the rear end of the filter 140 inside the main body 110 and the front end of the fan 120 and is controlled by the controller 150 by the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator.
  • titanium oxide TiO 2
  • manganese dioxide MnO 2
  • Formula 1 shows the decomposition of ozone in which ozone (O 3 ), which is harmful to the human body, is oxidized to n + -valent manganese (Mn) and (O 2 ) when a manganese dioxide catalyst is used.
  • FIGS. 6 to 7 are designed to increase catalyst efficiency by increasing the contact area between the catalyst and ozone by double-bonding two different hexagonal cell-shaped honeycomb-shaped catalysts with a small hole staggered.
  • An ozone decomposition catalyst 160 is illustrated.
  • FIG. 6 the plan view of the upper catalyst and the lower catalyst of the double-combined honeycomb structure is illustrated as shown in FIG. 6.
  • the heater 170 is installed between the filter 140 inside the main body 110 and the ozone decomposition catalyst 160 and operated by the controller 150 to decompose the ozone into the ozone decomposition catalyst 160. By heating before, the half-life of ozone is shortened to increase the decomposition performance of ozone by the ozone decomposition catalyst.
  • FIG. 8 illustrates a silicon carbide (SiC) heater manufactured in a lattice structure so as to be heated to a high temperature while passing intake outside air.
  • SiC silicon carbide
  • ozone has a half-life of approximately 16 hours due to self-decomposition in the air, and has a half-life of self-decomposition by oxidizing coexisting reducing substances in water in the water. It is instantaneously decomposed by a catalyst such as titanium (TiO 2 ) and manganese dioxide (MnO 2 ) to recombine with oxygen molecules.
  • a catalyst such as titanium (TiO 2 ) and manganese dioxide (MnO 2 ) to recombine with oxygen molecules.
  • the ozone is heated to 300 ° C. or more before the ozone decomposition catalyst 160 is decomposed into contact with the ozone decomposition catalyst 160 to shorten the half-life of ozone, and recombines with oxygen molecules. Can be decomposed 100%.
  • Table 1 below shows the half-life of ozone in the air according to the temperature change.
  • Bedding sterilization apparatus 100 using the plasma according to the present invention configured as described above is used as follows.
  • the controller 150 displays the replacement time of the ozone decomposition catalyst 160 on the display unit 152.
  • the user replaces the ozone decomposition catalyst 160 with a new one and uses the bedding sterilization apparatus 100 using the plasma according to the present invention.
  • the controller 150 operates the fan 120.
  • the power button and the fan button of the operation unit 151 may be implemented as a single button as needed.
  • the controller 150 displays the ozone decomposition catalyst ( While displaying the replacement time of 160, the fan 120 is operated.
  • the fan 120 When the fan 120 is operated as described above, the outside air containing bacteria or pests (eg, house dust mites, molds, etc.) stuck to bedding such as duvets, bed sheets, mattresses, etc. 110) It is sucked inside.
  • bacteria or pests eg, house dust mites, molds, etc.
  • the controller 150 operates the heater 170, the main plasma generator 130, and the auxiliary plasma generator 130 ′.
  • control unit 150 generates AC by supplying approximately 10 kV and 30 kHz alternating current power to the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator 130 ′.
  • the controller 150 controls the heater 170 and the main plasma. Operate generator 130.
  • the controller 150 is at least a minimum rate of sucking the ozone generated during the simultaneous or separate operation of the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator 130 'toward the outside air outlet 112. The speed of the fan 120 is adjusted.
  • the bacteria stuck to the bedding are installed around the outside air intake port 111 inside the main body 110 and are the bedding material which is a sterilization cleaning object.
  • the main plasma generator 130 is sterilized by the plasma generated between the blanket, bed sheet, mattress, and the like.
  • the bacteria collected in the filter 140 or floating away from the filter 140 are installed around the filter 140.
  • the auxiliary plasma generator 130 is sterilized again by the generated plasma.
  • ozone generated together while the main plasma generator 130 and the auxiliary plasma generator 130 'are simultaneously or separately operated to sterilize bacteria is half-life as it is first heated to a high temperature by the heater 170.
  • n + is oxidized to manganese (Mn) and (O 2 ) by the ozone decomposition catalyst 160 to the human body. Decomposes harmlessly.
  • the ozone decomposition catalyst 160 is harmful to the human body while sterilizing bacteria (for example, mold, etc.) adhered to bedding such as duvets, bed sheets, and mattresses by generating plasma having a better sterilizing effect than ultraviolet rays. Ozone can be completely captured and decomposed harmlessly to the human body.

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 관한 것으로, 본체에 형성된 외기 흡입구 주변에 설치되어 살균 청소 대상물인 침구와의 사이에 플라즈마를 발생하는 메인 플라즈마 발생기를 이용하여 침구에 달라붙어 있는 세균을 살균하고, 본체 내부의 필터 주변에 설치된 보조 플라즈마 발생기를 이용하여 상기 필터에 포집되어 있거나 상기 필터로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균을 살균하고, 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기가 작동하는 동안 발생하는 오존을 히터로 가열하여 오존분해촉매로 분해한다. 본 발명에 따르면 자외선보다 살균 효과가 우수한 플라즈마를 발생하여 침구에 달라붙어 있는 세균(예컨대, 곰팡이 등)을 살균하면서 오존분해촉매로 인체에 유해한 오존을 완전히 포집하여 인체에 무해하게 분해할 수 있고, 특히 히터로 오존을 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 오존분해촉매에 의한 오존의 분해 성능을 증대할 수 있고, 오존분해촉매의 교체시기를 표시함으로써 사용상의 편의를 제공한다.

Description

플라즈마를 이용한 침구 살균장치
본 발명은 침구 살균장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 관한 것이다.
종래의 침구 살균장치로서, 자외선을 이용하여 이불이나 침대시트, 매트리스 등과 같은 침구에 달라붙어 있는 세균이나 해충(예컨대, 집먼지 진드기, 곰팡이 등)을 박멸하고 박멸된 세균이나 해충을 수집, 제거하는 침구 살균장치(특허문헌1(KR10-0661619 B1) 참조)가 개발되어 있다.
한편, 비특허문헌1(대기압 플라즈마 제트의 P.gingivalis 살균 기전 연구(Removal mechanism of P.gingicalis Using Atmospheric Pressure Plasma)(과학고 연구과제<R&E> 결과보고서, 2012년 정부<과학기술진흥기금/복권기금>의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물, 연구기간 2012.5.1~2012.12.31, 연구책임자 김곤호<서울대 원자핵공학과 교수>))을 참조하면, 곰팡이의 일종인 진지발리스(P. gingivalis)를 대상으로 한 자외선과 플라즈마를 이용한 살균 실험 결과, 자외선은 곰팡이의 DNA 및 RNA의 손상을 유도하여 생장을 저해하는 반면, 플라즈마는 자외선이 곰팡이의 DNA 및 RNA의 손상을 유도함과 더불어 전하에 의해 곰팡이의 세포벽을 손상시켜 곰팡이의 포자를 터뜨려 원래의 모습을 유지하지 못하게 함으로써 세포 내 물질이 외부로 유출되어 생장이 저해됨을 알 수 있었으며, 그 결과로 자외선보다는 플라즈마가 더 강력한 살균 효과가 있음이 확인되었다.
하지만, 상기와 같이 플라즈마를 이용하여 곰팡이와 같은 세균을 살균하는 경우, 플라즈마 발생장치에서 인체에 유해한 오존(O3)이 발생하는 문제점이 있으며, 예컨대 비릿한 냄새가 코와 인후를 자극하고, 오존의 농도가 높은 경우 호흡곤란현상을 유발하거나 폐기능 저하를 초래하고, 밀폐된 공간에서는 두통을 유발하고 눈을 따갑게 하기도 한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 본체에 형성된 외기 흡입구 주변에 설치되어 살균 청소 대상물인 침구와의 사이에 플라즈마를 발생하는 메인 플라즈마 발생기를 이용하여 침구에 달라붙어 있는 세균을 살균하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본체 내부의 필터 주변에 설치된 보조 플라즈마 발생기를 이용하여 상기 필터에 포집되어 있거나 상기 필터로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균을 살균하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 메인 플라즈마 발생기와 상기 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 오존분해촉매로 분해하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 메인 플라즈마 발생기와 상기 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 오존분해촉매로 분해하기 전에 히터로 가열하여 오존의 분해 성능을 증대하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치는, 외기 흡입구를 통해 흡입되는 외기를 외기 배출구를 통해 배출하는 외기 유로를 형성하는 통형 본체와; 상기 본체 내부에 설치되고 상기 외기 흡입구를 통해 외기를 흡입하고 흡입된 외기를 상기 외기 배출구로 배출하는 팬; 상기 본체 내부의 외기 흡입구 주변에 설치되고 살균 청소 대상물인 침구와의 사이에 플라즈마를 발생하여 침구에 달라붙어 있는 세균을 살균하는 메인 플라즈마 발생기; 상기 본체 내부의 메인 플라즈마 발생기 후단과 상기 팬의 전단에 설치되고 상기 메인 플라즈마 발생기를 경유하는 외기에 포함된 먼지나 이물질 혹은 살균된 세균을 포집하는 필터; 및 상기 본체 내부의 적소에 설치되고 조작부를 통한 조작신호 입력에 의해 상기 팬과 상기 메인 플라즈마 발생기의 작동을 제어하는 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 본체 내부의 필터 주변에 설치되고 상기 제어기에 의해 작동되고 플라즈마를 발생하여 상기 필터에 포집되어 있거나 상기 필터로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균을 살균하는 보조 플라즈마 발생기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 상기 외기 배출구 쪽으로 모두 흡입하는 최소 속도 이상으로 상기 팬의 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 본체 내부의 필터 후단과 상기 팬의 전단에 설치되고 상기 제어기에 의해 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 분해하는 오존분해촉매를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기의 동시 혹은 개별 작동시간을 근거로 상기 오존분해촉매의 교체시기를 표시부를 통해 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 본체 내부의 필터와 상기 오존분해촉매 사이에 설치되고 상기 제어기에 의해 작동되고 상기 오존을 상기 오존분해촉매로 분해하기 전에 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 상기 오존분해촉매에 의한 오존의 분해 성능을 증대하는 히터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치에 있어서, 상기 제어기는 온도센서를 통해 감지하는 상기 본체 내부의 온도가 미리 정한 과열방지온도 이상이면 과열방지회로를 구동하여 자동으로 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 자외선보다 살균 효과가 우수한 플라즈마를 발생하여 이불이나 침대시트, 매트리스 등과 같은 침구에 달라붙어 있는 세균(예컨대, 곰팡이 등)을 살균하면서 오존분해촉매로 인체에 유해한 오존을 완전히 포집하여 인체에 무해하게 분해할 수 있고, 특히 히터로 오존을 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 오존분해촉매에 의한 오존의 분해 성능을 증대할 수 있고, 오존분해촉매의 교체시기를 표시함으로써 사용상의 편의를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 부분 저면 사시도.
도 3은 도 1의 측 단면도.
도 4는 메인 플라즈마 발생기의 분해 사시도.
도 5는 도 4와 다른 메인 플라즈마 발생기의 분해 사시도.
도 6은 오존분해촉매의 사시도.
도 7은 도 7의 평면도.
도 8은 히터의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치의 구성을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 9을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치(100)는 본체(110)와, 팬(120), 메인 플라즈마 발생기(130), 보조 플라즈마 발생기(130'), 필터(140), 제어부(150), 오존분해촉매(160), 및 히터(170)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(110)는 외기 흡입구(111)를 통해 흡입되는 외기를 외기 배출구(112)를 통해 배출하는 외기 유로를 형성하고, 상기한 팬(120)과 메인 플라즈마 발생기(130), 보조 플라즈마 발생기(130'), 필터(140), 제어부(150), 오존분해촉매(160), 및 히터(170)를 수용하는 통형이라면 어떠한 형상이어도 무방하다.
상기 팬(120)은 상기 본체(110) 내부에 설치되고 상기 외기 흡입구(111)를 통해 외기를 흡입하고 흡입된 외기를 상기 외기 배출구(112)로 배출하며, 바람직하게는 모터에 의해 구동하는 날개를 구비한 전동 팬이다.
상기 메인 플라즈마 발생기(130)는 상기 본체(110) 내부의 외기 흡입구(111) 주변에 설치되고 살균 청소 대상물인 침구(예컨대, 이불이나 침대시트, 매트리스 등)와의 사이에 플라즈마를 발생하여 침구에 달라붙어 있는 세균을 살균한다.
참고로, 도 4에서는 일정한 폭(예컨대, 0.5∼3mm)과 일정한 두께(예컨대, 1㎛∼1mm)를 가지고 기다란 선형으로 만들어진 전극(131)이 일정한 간격(예컨대, 0.1∼2mm)으로 하부 유전체판(132)과 상부 유전체판(133) 사이에 개재된 상태로 밀봉 처리된 2차원 평판 구조로서 고주파, 고전압이 인가되면 전극(131) 위쪽으로 3차원의 전자기장이 유도되고 이 전자기장을 따라 플라즈마가 생성되는 메인 플라즈마 발생기(130)를 예시하고 있다.
도 4에 있어서, 상기 하부 유전체판(132)은 다수의 관통 구멍(132a)이 형성되어 있고, 이들 관통 구멍(132a)을 사이에 두고 상기 전극(131)이 정렬되고, 상기 상부 유전체판(133)은 상기 하부 유전체판(132)의 다수의 관통 구멍(132a)과 연통하는 다수의 관통 구멍(133a)이 형성되어 있다.
도 5는 도 4에 나타낸 메인 플라즈마 발생기(130)의 다른 실시예로서, 도 4의 기다란 선형 전극(131)을 사다리 패턴의 전극(131')으로 만든 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 전극(131')을 사다리 패턴으로 만들면 하부 유전체판(132)과 상부 유전체판(133) 사이의 무효한 정전용량을 최대한 삭감하여 충방전에 따른 열에너지 손실을 최대한 억제하여 메인 플라즈마 발생기(130)의 과열을 미연에 방지할 수 있다.
상기 보조 플라즈마 발생기(130')는 상기 본체(110) 내부의 필터(140) 주변에 설치되고 상기 제어기(150)에 의해 작동되고 플라즈마를 발생하여 상기 필터(140)에 포집되어 있거나 상기 필터(140)로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균을 살균한다.
상기 보조 플라즈마 발생기(130')는 도 4 내지 도 5에 나타낸 메인 플라즈마 발생기(130)와 동일 혹은 유사하게 2차원 평판 구조로 된 것이 바람직하다.
상기 필터(140)는 상기 본체(110) 내부의 메인 플라즈마 발생기(130) 후단과 상기 팬(120)의 전단 사이에 설치되고 상기 메인 플라즈마 발생기(130)를 경유하는 외기에 포함된 먼지나 이물질 혹은 살균된 세균을 포집한다.
상기 제어기(150)는 상기 본체(110) 내부의 적소에 설치되고 조작부(151)를 통한 조작신호 입력에 의해 상기 팬(120)과 상기 메인 플라즈마 발생기(130) 및 상기 보조 플라즈마 발생기(130')의 작동을 제어한다.
상기 제어기(150)는 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 상기 외기 배출구(112) 쪽으로 모두 흡입하는 최소 속도 이상으로 상기 팬(120)의 속도를 조절한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 팬(120)의 최소 속도는 해당 팬(120)의 모터 규격에 따라 오존 포집을 원활히 할 수 있는 최적의 속도로 결정하는 것이 바람직하다.
상기 제어기(150)는 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')의 동시 혹은 개별 작동시간을 근거로 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기를 표시부(152)를 통해 표시한다.
상기 제어기(150)는 온도센서(153)를 통해 감지되는 상기 본체(110) 내부의 온도가 미리 정한 과열방지온도(예컨대, 100℃) 이상이면 과열방지회로(154)를 구동하여 자동으로 전원을 차단한다.
상기 과열방지회로(154)를 구동하여 자동으로 전원을 차단하면, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치(100)의 사용중 과열로 인한 화재사고 혹은 화상사고를 예방할 수 있다.
상기 조작부(151)는 상기 본체(110)에 설치되고, 사용자가 조작하는 버튼이나 스위치에 의해 발생하는 조작신호(예컨대, 전원 온/오프 신호, 팬 온/오프 신호, 메인 플라즈마 발생기 온/오프 신호, 보조 플라즈마 발생기 온/오프 신호, 히터 온/오프 신호 등)를 제어기(150)로 전달한다.
상기 표시부(152)는 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기를 숫자, 문자, 그래픽 형태 등으로 표시하는 것이라면 어떠한 형태의 표시장치라도 무방하다.
참고로, 도 3의 확대도에서는 LED를 이용한 레벨게이지 형태의 표시부(152)를 예시하고 있다.
상기 오존분해촉매(160)는 상기 본체(110) 내부의 필터(140) 후단과 상기 팬(120)의 전단 사이에 설치되고 상기 제어기(150)에 의해 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 분해한다.
상기 오존분해촉매(160)로는 산화티탄(TiO2), 이산화망간(MnO2) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
참고로, 하기의 화학식 1은 이산화망간 촉매를 사용한 경우 인체에 유해한 오존(O3)이 n+가의 망간(Mn)과 (O2)로 산화되는 오존의 분해 과정을 나타낸다.
Figure PCTKR2017007124-appb-C000001
참고로, 도 6 내지 도 7에서는 2개의 서로 다른 육각형 세포 모양의 허니컴(honeycomb) 구조의 촉매를 작은 구멍이 서로 엇갈리게 2중 결합하여 촉매와 오존의 접촉 면적을 증대함으로써 촉매효율을 높이도록 제작된 오존분해촉매(160)를 예시하고 있다.
도 7의 평면도는 도 6에 나타낸 바와 같이 2중 결합하는 허니컴 구조의 상측 촉매와 하측 촉매의 평면도가 결합된 상태를 예시하고 있다.
상기 히터(170)는 상기 본체(110) 내부의 필터(140)와 상기 오존분해촉매(160) 사이에 설치되고 상기 제어기(150)에 의해 작동되고 상기 오존을 상기 오존분해촉매(160)로 분해하기 전에 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 상기 오존분해촉매에 의한 오존의 분해 성능을 증대한다.
참고로, 도 8에서는 흡입 외기를 통과시키면서 고온으로 가열하도록 격자 구조로 제작된 탄화규소(SiC)히터를 예시하고 있다.
참고로, 오존은 대기 중에서 자기분해로 인한 반감기가 대략 16시간이고, 수중에서는 공존하는 환원성 물질을 정략적으로 산화시켜 자기 분해되는 반감기가 20분 정도인데 반해, 200℃ 이상의 열이나 상기한 바와 같은 산화티탄(TiO2), 이산화망간(MnO2) 등의 촉매에 의해 순간적으로 분해되어 산소분자로 재결합한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 오존을 상기 오존분해촉매(160)로 분해하기 전에 300℃ 이상으로 가열하여 오존의 반감기를 단축한 상태로 상기 오존분해촉매(160)에 접촉시켜 산소분자로 재결합시킴으로써 오존을 100% 분해할 수 있다.
하기의 표 1은 온도변화에 따른 공기 중 오존의 반감기를 나타낸다.
공기 온도(℃) 오존 반감기(Half live)
-50 3개월
-35 18일
-25 8일
20 3일
120 1.5시간
250 1.5초
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치(100)는 다음과 같이 사용된다.
사용자가 상기 조작부(151)의 전원 버튼을 온(ON) 시키면 상기 제어부(150)는 상기 표시부(152)에 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기를 표시한다.
만약, 지금이 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기라면 사용자는 상기 오존분해촉매(160)를 새것으로 교체하고 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치(100)를 사용한다.
이와 달리, 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기가 아니라면 사용자는 이어서 상기 조작부(151)의 팬 버튼을 온(ON) 시키며, 이에 따라서 상기 제어부(150)는 팬(120)을 작동한다.
상기 조작부(151)의 전원 버튼과 팬 버튼은 필요에 따라 단일 버튼으로 구현할 수 있고, 이 경우 해당 단일 버튼이 온(ON) 되면, 상기 제어부(150)는 표시부(152)에 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기를 표시함과 동시에 팬(120)을 작동한다.
상기와 같이 팬(120)이 작동하면 이불이나 침대시트, 매트리스 등과 같은 침구에 달라붙어 있는 세균이나 해충(예컨대, 집먼지 진드기, 곰팡이 등)을 포함하는 외기가 상기 외기 흡입구(111)를 통해 본체(110) 내부로 흡입된다.
이와 같이 외기가 상기 외기 흡입구(111)를 통해 본체(110) 내부로 흡입될 때, 사용자가 상기 조작부(151)의 히터 버튼과 메인 플라즈마 발생기 버튼을 온(ON) 시키거나, 이 상태에서 보조 플라즈마 발생기 버튼을 온(ON) 시키면 상기 제어부(150)는 히터(170)와 메인 플라즈마 발생기(130), 및 보조 플라즈마 발생기(130')를 작동한다.
이때, 상기 제어부(150)는 대략 10kV, 30kHz의 교류 전원이 메인 플라즈마 발생기(130), 및 보조 플라즈마 발생기(130')로 공급되게 하여 플라즈마를 생성한다.
만약, 사용자가 상기 조작부(151)의 히터 버튼과 메인 플라즈마 발생기 버튼을 온(ON) 시킨 후, 상기 보조 플라즈마 발생기 버튼을 온(ON) 시키지 않으면 상기 제어부(150)는 히터(170)와 메인 플라즈마 발생기(130)를 작동한다.
특히, 이때 상기 제어기(150)는 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 상기 외기 배출구(112) 쪽으로 모두 흡입하는 최소 속도 이상으로 상기 팬(120)의 속도를 조절한다.
상기와 같이 히터(170)가 작동하고, 상기 히터(170)와 함께 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')가 동시 혹은 개별 작동하는 동안, 상기 외기 흡입구(111)를 통해 흡입되는 외기는 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같은 외기 유로를 형성하면서 상기 외기 배출구(112)를 통해 배출된다.
상기와 같이 본체(110)로 흡입된 외기가 외기 유로를 형성하면서 배출되는 동안, 침구에 달라붙어 있던 세균은 상기 본체(110) 내부의 외기 흡입구(111) 주변에 설치되고 살균 청소 대상물인 침구(예컨대, 이불이나 침대시트, 매트리스 등)와의 사이에 상기 메인 플라즈마 발생기(130)가 발생하는 플라즈마에 의해 살균된다.
이어서, 상기 메인 플라즈마 발생기(130)를 통과한 외기에 포함된 먼지나 이물질 혹은 살균된 세균은 상기 필터(140)에 포집된다.
이처럼, 상기 필터(140)에 먼지나 이물질 혹은 살균된 세균이 포집되는 동안, 상기 필터(140)에 포집되어 있거나 상기 필터(140)로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균은 상기 필터(140) 주변에 설치된 상기 보조 플라즈마 발생기(130')가 발생하는 플라즈마에 의해 또다시 살균된다.
한편, 상기와 같이 상기 메인 플라즈마 발생기(130)와 보조 플라즈마 발생기(130')가 동시 혹은 개별 작동하여 세균을 살균하는 동안 함께 발생하는 오존은 상기 히터(170)에 의해 먼저 고온으로 가열됨에 따라 반감기가 단축된 상태로 상기 오존분해촉매(160)로 유입된 후, 상기 화학식 1에서 설명한 바와 같이, 상기 오존분해촉매(160)에 의해 n+가의 망간(Mn)과 (O2)로 산화되어 인체에 무해하게 분해된다.
이처럼, 본 발명에 따르면 자외선보다 살균 효과가 우수한 플라즈마를 발생하여 이불이나 침대시트, 매트리스 등과 같은 침구에 달라붙어 있는 세균(예컨대, 곰팡이 등)을 살균하면서 상기 오존분해촉매(160)로 인체에 유해한 오존을 완전히 포집하여 인체에 무해하게 분해할 수 있다.
특히, 상기 히터(170)로 오존을 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 상기 오존분해촉매(160)에 의한 오존의 분해 성능을 증대할 수 있고, 상기 표시부(152)를 통해 상기 오존분해촉매(160)의 교체시기를 표시함으로써 사용상의 편의를 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 침구 살균장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

Claims (7)

  1. 외기 흡입구를 통해 흡입되는 외기를 외기 배출구를 통해 배출하는 외기 유로를 형성하는 통형 본체와;
    상기 본체 내부에 설치되고 상기 외기 흡입구를 통해 외기를 흡입하고 흡입된 외기를 상기 외기 배출구로 배출하는 팬;
    상기 본체 내부의 외기 흡입구 주변에 설치되고 살균 청소 대상물인 침구와의 사이에 플라즈마를 발생하여 침구에 달라붙어 있는 세균을 살균하는 메인 플라즈마 발생기;
    상기 본체 내부의 메인 플라즈마 발생기 후단과 상기 팬의 전단 사이에 설치되고 상기 메인 플라즈마 발생기를 경유하는 외기에 포함된 먼지나 이물질 혹은 살균된 세균을 포집하는 필터; 및
    상기 본체 내부의 적소에 설치되고 조작부를 통한 조작신호 입력에 의해 상기 팬과 상기 메인 플라즈마 발생기의 작동을 제어하는 제어기;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체 내부의 필터 주변에 설치되고 상기 제어기에 의해 작동되고 플라즈마를 발생하여 상기 필터에 포집되어 있거나 상기 필터로부터 떨어져 주변에 부유하는 세균을 살균하는 보조 플라즈마 발생기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 상기 외기 배출구 쪽으로 모두 흡입하는 최소 속도 이상으로 상기 팬의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 본체 내부의 필터 후단과 상기 팬의 전단 사이에 설치되고 상기 제어기에 의해 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기가 동시 혹은 개별 작동하는 동안 발생하는 오존을 분해하는 오존분해촉매를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 메인 플라즈마 발생기와 보조 플라즈마 발생기의 동시 혹은 개별 작동시간을 근거로 상기 오존분해촉매의 교체시기를 표시부를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 본체 내부의 필터와 상기 오존분해촉매 사이에 설치되고 상기 제어기에 의해 작동되고 상기 오존을 상기 오존분해촉매로 분해하기 전에 가열하여 오존의 반감기를 단축함으로써 상기 오존분해촉매에 의한 오존의 분해 성능을 증대하는 히터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 온도센서를 통해 감지하는 상기 본체 내부의 온도가 미리 정한 과열방지온도 이상이면 과열방지회로를 구동하여 자동으로 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 침구 살균장치.
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