KR101612389B1 - 초음파를 이용한 식기세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수조 내의 세척액을 매체로 하여 미세 진동이 부여될 수 있도록 초음파를 발생시킴으로써 미세 진동에 의해 식기에 부착된 이물질 등이 제거될 수 있도록 한 초음파를 이용한 식기세척장치에 관한 것으로, 상세하게는 세척액이 수용된 수조; 상기 수조에 장착되어 수조 내로 초음파에 의한 진동을 부여하는 진동부; 상기 수조에 상기 진동부를 장착하기 위한 체결수단; 및 상기 진동부에 발진 주파수를 부여하도록 제어하는 발진제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

초음파를 이용한 식기세척장치{Dishwasher using ultrasonic waves}

본 발명은 수조에 수용된 식기를 세척하기 위한 식기세척장치에 관한 것으로, 상세하게는 수조 내의 세척액을 매체로 하여 미세 진동이 부여될 수 있도록 초음파를 발생시킴으로써 미세 진동에 의해 식기에 부착된 이물질 등이 제거될 수 있도록 한 초음파를 이용한 식기세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 식기세척기는 세척실과 헹굼실로 구성되고 세척실에서는 식기 세척용 세제를 물에 용해시킨 세제용액을 복수의 노즐을 통해 분사하면서 식기를 세척하게 되며, 헹굼실에서는 고온용 건조촉진제인 린스를 물에 희석 용해시킨 린스용액을 노즐로 분사하여 헹굼없이 건조기로 보내어 건조하도록 되어 있다.

이러한 종래 식기 세척기는 세척 후 헹굼 수에 고온용 건조촉진제인 린스를 희석한 물로 식판이나 그릇에 분사 후, 건조시켜서 사용하게 되므로 헹굼이 부족하여 식기에 고온용 세제가 잔류하게 되고, 헹굼실에서 사용하는 고온건조촉진제인 린스도 식기에 함께 잔류하게 된다.

현 보건복지부 고시에 따르면 위생용품의 규격 및 기준에는 고온용 세척제 및 린스는 절대 잔류하지 않도록 해야 한다고 규정하고 있는 바, 고온용 세제의 잔류 및 린스가 식기에 잔류하지 않도록 해야함에도 불구하고, 종래 식기 세척기의 경우 상기 요건을 충족하지 않는 문제가 있다.

이렇게 식기나 식판에 잔류하는 세제 또는 린스는 식기를 사용하는 사람의 몸속으로 음식과 함께 들어가게 되어 건강을 해칠 우려가 있다.

이는 세제와 린스가 잔류하는 식기에 뜨거운 밥이나 국을 담으면 고온 용해성을 갖게 됨으로 인해 더욱 쉽게 음식 속으로 녹아 들어가게 되고 배식받은 사람들은 잔류 세제와 린스를 음식과 함께 섭취하게 되는 것이다.

뿐만 아니라 식기세척기를 사용하는 작업자에게도 직, 간접적으로 피해를 주는 등 많은 문제점이 있으며 이러한 식기세척기가 주로 단체급식을 하는 학교나 직장의 구내식당에서 사용되고 있는 바, 그 문제가 더욱 중대한 것이다.

대한민국 등록특허 제10-0816905호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 세제를 사용하지 않고서도 식기의 오염물을 세척할 수 있는 식기세척장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치는, 세척액이 수용된 수조; 상기 수조에 장착되어 수조 내로 초음파에 의한 진동을 부여하는 진동부; 상기 수조에 상기 진동부를 장착하기 위한 체결수단; 및 상기 진동부에 발진 주파수를 부여하도록 제어하는 발진제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 체결수단은 상기 수조의 저면부에 고정 설치되는 체결볼트 및 상기 진동부의 접합면에 도포되는 고정부재를 포함하여, 상기 체결볼트에 진동부가 볼트 결합할 수 있다.

이때 상기 진동부는 적어도 둘 이상으로 구성되며, 상기 발진제어부는 적어도 둘 이상의 서로 다른 발진 주파수를 출력하여 각각의 진동부에 대하여 독립적으로 발진 주파수를 부여할 수 있다.

그리고 상기 발진제어부는 28KHz 내지 40KHz 범위의 주파수 대역 중 설정된 둘 이상의 발진 주파수를 선택된 진동부로 각각 부여하도록 제어할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 수조 내에 기포를 발생시키기 위한 기포발생구;를 더 포함하며, 상기 수조는 그 내부에 장착되는 통공망에 의해 하부공간과 상부공간으로 구획되고 상기 진동부 및 기포발생구는 상기 체결수단을 통해 상기 통공망의 저면에 장착되는 것이 특징이다.

이 경우 상기 체결수단은, 상기 통공망의 하측에 배치되며 관통공이 형성되는 지지판부재; 및 상기 지지판부재의 외측에 위치하는 헤드와, 상기 헤드에서 일체로 돌출되며 상기 관통공을 관통하면서 상기 진동부에 항타되어 상기 통공망에 상기 진동부를 고정시키는 몸체로 구성되는 앵커;를 포함할 수 있다.

그리고 본 실시 예의 초음파를 이용한 식기세척장치는 구동펌프; 상기 하부공간 및 상부공간과 연통하며 상기 구동펌프에 의해 상기 수조에 수용된 세척액을 순환하기 위한 순환라인; 및 상기 순환라인과 연통하며 각각의 기포발생구로 세척액의 일부를 분배하는 분배라인;를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 기포발생구는 상기 앵커의 항타 후 상기 헤드에 체결되며 일측에 상기 분배라인을 통해 세척액이 유입되는 유입구와 타측에 기포가 발생되는 배출구가 형성되고 유입구에서 배출구 방향으로 직경이 좁아지는 형상의 기포형성홀이 구성될 수 있다.

그리고 상기 몸체는 상기 헤드와 접하는 부분에 상대적으로 직경이 큰 노출부가 형성되어 체결시 상기 지지판부재 내측으로 돌출될 수 있다.

이에 더하여 상기 기포발생구는 하단부에 상기 기포형성홀이 구성되며, 상기 기포형성홀의 상측에 일측이 개구되어 헤드가 안치되는 헤드안치부가 구성되고, 상기 헤드안치부의 상측에는 상기 헤드안치부의 폭보다 작은 폭으로 일측이 개구되되, 개구된 일측에는 각각 내부로 경사구배가 형성되는 한 쌍의 체결단이 형성되어 상기 노출부가 강제끼움방식에 의해 체결되는 노출부안치부가 형성될 수 있다.

그리고 상기 노출부에는 길이방향으로 복수의 제어홈이 형성되어 상기 노출부안치부에 장착시 한 쌍의 체결단의 끝단이 각각 상기 제어홈에 삽입되어 고정될 수 있다.

또한 상기 기포형성홀은 상기 헤드안치부 및 노출부안치부가 형성된 면에 상기 배출구가 형성되도록 하며, 상기 유입구가 형성된 면에는 상기 유입구 방향으로 골이 형성되도록 유도곡면이 형성될 수 있다.

하나의 예로서 상기 수조 내에 기포를 발생시키기 위한 기포발생구가 수조 하면에 장착되어 상기 기포발생구로부터 발생된 기포가 수조 하면에서 토출되도록 하며, 상기 기포발생구는 상기 수조에 수용된 세척액을 순환시키는 순환라인과 연결되고, 상기 순환라인에는 구동펌프가 구성되어 세척액을 순환시키도록 하며, 상기 순환라인에는 필터가 구성되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 식기세척장치는 수조 내의 세척액을 매체로 하여 미세 진동이 부여될 수 있도록 초음파를 발생시킴으로써 미세 진동에 의한 공동 현상으로 식기에 부착된 오염물이 제거될 수 있는 바, 수질오염을 방지하는 등 친환경적인 이점이 있다.

그리고 진동부가 수조 저면부에 장착되어 노출되지 않기 때문에 세척액의 누수로부터 안전할 수 있게 되며, 수조 전체에 대하여 진동을 부여하여 세척액으로 전달됨으로써 직접적으로 세척액에 진동을 부여하는 방식보다 진동 전달 특성에 있어 우수하며 그에 따라 세척 효율을 배가시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

특히 초음파를 이용함에 있어서도 28kHz와 40kHz의 주파수 대역 내의 주파수를 둘 이상 각각 부여하도록 하여 다양한 오염물의 입자 크게 대응하여 식기에 대한 세척이 효율적으로 실시될 수 있는 이점이 있다.

또한 초음파에 의한 공동 현상과 더불어 미세 기포를 발생시키는 기포발생구의 구성을 포함하여 미세 기포에 의한 세척 및 정화 작용이 병행됨으로써 그에 따른 세척 효율이 배가될 수 있고, 구조적으로도 안정적인 체결과 고정 구조를 제공하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치의 기본 예를 나타내는 부분 절개 사시도.
도 2는 본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치를 다른 예를 나타내는 부분 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치에 있어 주파수에 따른 점성층의 두께변화를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치에 있어 주파수와 오염물의 입자 크기에 따른 제거율을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 2의 실시 예에 따른 식기세척장치의 측단면도.
도 6은 도 2의 실시 예의 일 구성인 진동부와 기포발생구의 체결 구조를 나타내는 부분 분해 사시도.
도 7은 도 2의 실시 예의 일 구성인 앵커의 실시 예에 따른 작동 상태도.
도 8은 도 2의 실시 예의 일 구성인 기포발생구를 나타내는 사시도.
도 9는 도 2의 실시 예의 일 구성인 기포발생구의 다른 실시 예를 나타내는 측단면도.
도 10은 도 2의 실시 예의 일 구성인 기포발생구에 의한 미세 기포의 발생 과정을 설명하는 작동 상태도.
도 11은 도 2와 다른 실시 예를 나타내는 개략도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 초음파를 이용한 식기세척장치는 세제를 사용하지 않고서도 식기의 오염물을 세척하기 위한 세척수단으로서 초음파를 이용한 것으로, 세척액이 수용된 수조(10)와, 상기 수조(10)에 장착되어 수조(10) 내로 초음파에 의한 진동을 부여하는 진동부(20)와, 상기 수조(10)에 상기 진동부(20)를 장착하기 위한 체결수단 및 상기 진동부(20)에 발진 주파수를 부여하도록 제어하는 발진제어부(40)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서는 상기 식기세척장치의 일 예로서 도 1에 도시된 구조를 제시할 수 있다. 본 실시 예의 식기세척장치는 이하에서 설명하는 진동부(20)의 공동현상을 극대화하며 식기세척장치의 노화로 인해 발생할 수 있는 진동부(20)의 체결부위에 대한 세척액의 누수를 방지하도록 구성된다.

구체적으로 본 실시 예는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 진동부(20)가 수조(10)의 저면부(101)에 체결되는 구조로 구성될 수 있는 바, 이 경우 상기 체결수단은 상기 수조(10)의 저면부(101)에 고정 설치되는 체결볼트(61) 및 상기 진동부(20)의 접합면에 도포되는 고정부재(51)를 포함할 수 있다.

상기 체결볼트(61)는 통상의 볼트 형태로 그 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기 진동부(20)가 장착되는 부위에 기설치되어 있다. 이때, 상기 진동부(20)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 체결볼트(61)의 외경 및 나사산의 피치와 대응하는 너트 구조의 체결홀이 형성되어 있어 상호 볼트 결합하도록 한다.

상기 고정부재(51)는 상기 체결볼트(61)에 의해 상기 진동부(20)가 수조(10)의 저면부(101)에 체결된 후, 미세 진동에 의해서 상기 진동부(20)가 풀리거나 움직이지 않게 견고히 고정하도록 하여 진동부(20)의 안정적인 진동 전달이 이루어지도록 한다.

그리고 상기 고정부재(61)는 세라믹 내지 합성수지 재질로 이루어진 통상의 접착제로 다양한 형태로서 적용될 수 있으나 본 실시 예에서는 액체 상태의 경화성 수지를 상기 진동부(20)의 접합면에 먼저 도포한 후 상기 진동부(20)를 체결볼트(61)에 체결하고 건조시켜 상기 경화성 수지가 경화됨에 따라 진동부(20)가 수조(10)의 저면부(101)에 완전히 고정되도록 한다.

상술한 구조에 의한 식기세척장치는 상기 진동부(20)가 수조(10)에 노출되지 않기 때문에 세척액의 누수로부터 안전할 수 있게 되며, 특히 상기 진동부(20)는 수조(10)의 저면부(101)에 장착되어 수조(10) 전체에 대하여 진동을 부여하여 세척액으로 전달됨으로써 일반적으로 세척액에 직접적으로 진동을 부여하는 방식보다 진동 전달 특성에 있어 보다 우수한 바, 세척 효율을 배가시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

본 실시 예의 진동부(20)는 그 체결 구조에 있어 이하에서 설명하는 다른 실시 예의 식기세척장치와 상이할 뿐 진동부(20) 및 발진제어부(40)의 형태 및 기능은 동일한바 구체적인 설명은 이하에서 하기로 한다.

한편, 상기 식기세척장치의 또 다른 예로서 도 2, 도 5 내지 도 10에 도시된 구조가 제시될 수 있다. 본 실시 예는 진동부(20)의 진동에 더하여 진동부(20) 하부에서 미세 기포를 공급함으로써 세척 효율의 향상을 도모하도록 하는 것이다.

구체적으로 본 실시 예는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 수조(10) 내에 기포를 발생시키기 위한 기포발생구(30)를 더 포함하며, 상기 수조(10)는 그 내부에 장착되는 통공망(120)에 의해 상부공간(100)과 하부공간(110)으로 구획되고 상기 진동부(20) 및 기포발생구(30)는 체결수단을 통해 상기 통공망(120)의 저면에 장착되는 것으로, 초음파에 의한 공동 현상과 상기 기포발생구(30)에 의해 발생되는 미세 기포 등 복합 작용에 의해 식기를 세척할 수 있도록 구성되는 것이다.

먼저 상기 수조(10)는 직립형 구조를 가지며 내부에는 세척액이 유입 및 수용되며, 내부에 수용된 세척액을 외부로 배출하기 위한 배출밸브(130)가 구비되어 있다.

이때 본 발명의 식기세척장치는 초음파를 이용하여 식기의 이물질 제거를 구현하는 것으로 상기 세척액은 화학 세제가 포함되지 않은 일반적인 약산성의 수돗물이 이용될 수 있다.

그리고 상기 수조(10)의 내부는 앞서 설명한 바와 같이 상부공간(100)과 하부공간(110)이 상호 연통하도록 복수의 통공(121)이 형성된 통공망(120)이 장착되는 것으로, 상기 하부공간(110)에는 미세 기포를 발생시키기 위한 하나 이상의 기포발생구(30)가 위치하여 상기 통공망(120)의 통공(121)을 통해 상기 미세 기포가 상부공간(100)으로 부상할 수 있도록 한다.

상기 진동부(20)는 초음파를 이용한 세정 기능을 수행하기 위한 구성으로 발진제어부(40)로부터 설정된 발진 주파수를 전달받게 되며, 전달된 전기적인 신호를 내부에 구비된 진동자가 기계적인 에너지로 변환하며 최종적으로는 상기 수조(10)에 수용된 세척액을 매개체로 하여 진동을 발생시키도록 한다.

이때 상기 진동부(20)로 부여되는 주파수 영역은 캐비테이션[cavitation, 공동현상(空洞現象)] 즉, 공동화의 생성, 성장 및 소멸 등의 과정 중에 발생되는 20KHZ 내지 1MHZ 범위의 초음파 주파수를 통해 이용되고 있으며 특히 표면에 대한 세척 분야에서는 28KHZ 내지 130KHZ 범위의 저주파 영역의 주파수가 적용된다.

이렇게 초음파에 의한 미세 진동은 세척액의 음압효과와 함께 앞서 설명한 공동현상에 의한 것으로 세척에 있어 중요한 작용을 하게 되는데 이러한 공동현상을 통해 작용의 연속과 복합작용의 반복으로 분산작용이 증가하도록 하여 피세정물 즉 수조(10) 내로 투입된 식기에 대한 세척 작용을 실시함으로써 식기의 오염 물질이 제거될 수 있는 것이다.

한편, 상기 발진제어부(40)는 상기 진동부(20)에 발진 주파수를 부여하도록 제어한다.

도 3에 도시된 바와 같이 공동의 크기는 초음파에 영향을 받게 되는데 대략적으로 25KH에서는 240um이며, 40KHz에서는 150um 정도의 크기를 갖는다. 이 공동의 크기는 붕괴될 때까지 기계적인 파에 이해 에너지를 흡수하면서 진동 및 붕괴되면서 충격파 그리고 제트류, 마이크로 기포 등으로 변환되는 것이며, 직접적으로는 공동현상의 의해 발생되는 기포가 식기 표면에 영향을 주게 되어 초음파 세척이 이루어지게 되는 것이다.

이처럼 초음파 주파수의 경우 주파수가 높아짐에 따라 공동현상의 강도가 저하되고 밀도가 상승하게 되는데, 이에 상기 발진제어부(40)는 식기 세척에 적합한 주파수 영역의 초음파를 상기 진동자로 부여하도록 함이 바람직하다.

뿐만 아니라 수조(10)의 용량 및 상기 진동부(20)의 개수에 따라 일반적인 소형 가정용은 물론 관공서, 학교 등과 같은 대규모 식기 세척이 요구되는 곳에서 다양하게 응용될 수 있기 때문에 각각의 상황을 고려하여 상기 수조(10)의 용량과 진동부(20)의 개수 및 공급되는 발진 주파수를 선택함이 바람직하다.

일 예로, 상기 진동부(20)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 상기 발진제어부(40)의 경우 적어도 둘 이상의 서로 다른 발진 주파수를 출력하여 각각의 진동부(20)에 대하여 독립적으로 발진 주파수를 부여할 수 있다.

도 4에 도시된 주파수와 오염물 크기에 따른 제거율에서 확인되는 바와 같이 통상의 세척용으로 사용되는 28KHz 내지 40KHz까지의 초음파 주파수인 경우 약 4um 이상의 오염물 입자를 제거하는데 효율적이라 할 수 있다. 이처럼 효율적인 세척이 이루어지기 위해서는 제거하고자 하는 오염물 입자의 크기에 따라 초음파 주파수를 적합하게 선택하는 것이 매우 중요한 요소가 된다.

이에 상기 발진제어부(40)는 28KHz 내지 40KHz 범위의 주파수 대역 중 설정된 둘 이상의 발진 주파수를 선택된 진동부(20)로 각각 부여하도록 제어하는 것이 타당하다. 이는 선택된 두 가지 이상의 발진 주파수를 각각 부여하도록 함으로써 식기에 존재할 수 있는 다양한 오염물 입자 크기에 고려한 것으로, 입자 크기가 서로 다른 오염물이 각각의 발진 주파수에 반응하여 효과적으로 제거될 수 있기 때문에 세척 효율의 극대화를 구현할 수 있도록 하는 것이다.

또한 상기 발진제어부(40)는 디스플레이와 조작 및 설정을 위한 키패드를 외부에 노출시켜 관리자로 하여금 운용 및 관리의 편의성을 제공하도록 한다.

한편, 상기 진동부(20)는 통공망(120)의 바닥면에서 노출되도록 통공망(120)에 고정되어 있다. 본 발명에서는 상기 통공망(120)에 진동부(20)를 고정하기 위한 체결수단으로서 지지판부재(50)와 앵커(60)를 제시하고 있다.

상기 지지판부재(50)는 상기 통공망(120)의 하측 즉 하부공간(110)에 배치되어 있으며, 앵커(60)는 상기 지지판부재(50)의 외측에 위치하는 헤드(600)와, 상기 헤드(600)에서 일체로 돌출되며 상기 관통공(500)을 관통하면서 상기 진동부(20)에 항타되어 상기 통공망(120)에 상기 진동부(20)를 고정시키는 몸체(610)로 구성되어 있다.

먼저 상기 지지판부재(50)의 경우 상기 통공망(120)의 통공(121)보다 폭이 큰 판 형상을 가지며 상하방향으로 관통된 관통공(500)이 형성되어 상기 앵커(60)의 몸체(610)에 있어 일부분이 통과 가능하고 이하에서 설명하는 몸체(610)의 노출부(612) 및 헤드(600)는 통과하지 못하는 크기로 형성되어 있다.

그리고 상기 앵커(60)는 앞서 설명한 바와 같이 헤드(600) 및 몸체(610)로 구성되되, 도 7에 도시된 바와 같이 몸체(610)는 그 끝단부에 곡면을 형성하는 절곡부(611)가 형성되고 상기 헤드(600)에 접하는 부분에는 직경이 커서 체결 시 상기 지지판부재(50) 내측으로 돌출되는 노출부(612)가 형성되도록 한다.

상기와 같이 절곡부(611)가 형성되는 이유는 상기 앵커(60)를 상기 진동부(20)의 저면에 형성된 타공(200)에 항타시 상기 절곡부(611)가 절곡되면서 타공의 내주연을 가압하고 견고한 체결이 가능토록 하는 것인데, 상기 절곡부(611)를 상기 몸체(610)의 끝단부에 구성하는 이유는 타공의 깊은 부분에서 강결이 되도록 하여 진동부(20)가 상기 통공망(120)에 견고하게 고정이 되도록 하기 위한 것이다.

한편, 도 7에서는 이러한 절곡부(611)가 더욱 견고하게 타공에 강결되도록 하기 위해 종방향으로 골부(614)와 산부(613)가 연하여 교번으로 형성되도록 하되 골부(614)의 직경(d2)이 타 몸체(610)의 직경(d1)보다 작게 구성하도록 하는 예를 제시한다.

이렇게 구성됨에 의해 앵커(60)의 항타시 타 몸체(610)보다 직경이 작은 골부(614)에서 절곡이 이루어지도록 하여 타 몸체(610)에서의 절곡을 방지토록 하는 것이며 돌출되는 산부(613)가 그 형상에 기인하여 상기 진동부(20)의 타공 내주연을 파고들도록 함으로써 더욱 견고한 체결이 가능해지는 것이다.

이와 같이 견고한 고정에 의해 외부 충격 및 세척 과정에서 식기와의 타격에도 상기 진동부(20)는 물론 지지판부재(50) 및 앵커(60)는 이탈 등과 구조적 건전성이 저하되는 것을 완전히 방지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 노출부(612)는 타 몸체(610)보다 직경이 크게 구성되며 상기 관통공(500)보다 직경이 크게 구성되어 앵커(60)를 항타 시에도 상기 노출부(612)가 상기 지지판부재(50) 내측으로 돌출되도록 하는데 이렇게 노출부(612)를 구성함으로써 상기 구조적으로 이격 공간이 형성되는 것이며 이하에서 설명할 기포발생구(30)가 항타된 앵커(60)에 장착될 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 앵커(60)의 항타 후 헤드(600) 및 노출부(612)에 체결되는 구조를 갖는 기포발생구(30)가 구성될 수 있다.

상기 기포발생구(30)는 도 8에서 도시된 바와 같이 일측에 세척액 유입되는 유입구(300)와 타측에 기포가 발생되는 배출구(310)가 형성되고 유입구(300)에서 배출구(310) 방향으로 직경이 좁아지는 형상의 기포형성홀(320)이 구성된다.

여기서 상기 기포발생구(30)로 유입되는 세척액은 수조(10) 내부에서 순환되는 세척액을 사용함이 바람직하다.

이를 위해 본 실시 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 구동펌프(70)와, 상기 하부공간(110) 및 상부공간(100)과 연통하며 상기 구동펌프(70)에 의해 상기 수조(10)에 수용된 세척액을 순환하기 위한 순환라인(80) 및 상기 순환라인(80)과 연통하며 각각의 기포발생구(30)로 세척액의 일부를 분배하는 분배라인(90)이 구비되어야 함이 타당하다.

상기 기포형성홀(320)은 일측(유입구(300))에서 타측(배출구(310))으로 직경이 좁아지는 형상으로 구성되는 바, 상기 기포형성홀(320)에 있어 직경이 큰 일단이 세척액의 유입구(300)가 되며 직경이 작은 타단이 기포의 배출구(310)가 되는 것이다.

이러한 구조의 기포형성구가 장착되는 이유는 기포형성홀(320)을 통과하는 물에 의해 미세 기포가 다량으로 형성되도록 함으로써 미세 기포에 의한 세척 효율의 상승과 함께 진동부(20)의 하부에 기포형성구가 위치하게 함으로써 부유 및 분해에 의해 진동부(20) 하부로 침적될 수 있는 유기물 등의 이물질을 제거하고자 하는 것이다.

이에 더하여 상기 기포발생구(30)는 도 8에서 도시된 바와 같이 하단부에 상기 기포형성홀(320)이 구성되며, 상기 기포형성홀(320)의 상측에 일측이 개구되어 헤드(600)가 안치되는 헤드안치부(330)가 구성된다.

또한 상기 헤드안치부(330)의 상측에는 상기 헤드안치부(330)의 폭보다 작은 폭으로 일측이 개구되되 개구된 일측에는 각각 내부로 경사구배가 형성되는 한 쌍의 체결단(350)이 형성되어 상기 노출부(612)가 강제 끼움 방식에 의해 체결되는 노출부안치부(340)가 형성되도록 한다.

이와 같이 기포형성홀(320)에 더하여 헤드안치부(330) 및 노출부안치부(340)가 구성되도록 하여 앵커(60) 항타 후에 기포발생구(30)가 노출부(612) 및 헤드(600)에 장착이 되도록 하는 것이다.

이때 상기 헤드안치부(330)의 폭은 상기 헤드(600)의 직경과 동일하게 하고 상기 노출부안치부(340)의 폭은 상기 노출부(612)의 직경과 동일하게 하여 상기 기포발생구(30)가 노출부(612) 및 헤드(600)에 장착되면 용이하게 방향이 전환되는 것을 방지토록 한다.

뿐만 아니라 상기 노출부(612)는 하나의 실시 예로서 길이 방향으로 요홈 형상의 제어홈(612-1)이 복수로 형성될 수 있다. 이렇게 제어홈(612-1)이 형성되어 항타된 앵커(60)에 기포발생구(30)를 장착할 시 한 쌍의 체결단(350)이 밀리면서 노출부(612) 및 헤드(600)가 각각 노출부안치부(340) 및 헤드안치부(330)에 장착이 되고 장착 후에는 한 쌍의 체결단(350) 끝단이 상기 제어홈(612-1)에 각각 삽입되어 장착된 기포발생구(30)의 방향이 고정될 수 있는 것이다.

이처럼 견고하게 방향을 고정함으로써 세척액의 유입 방향에 맞춰 장착된 기포발생구(30)가 외력에 의해 방향이 바뀌어 기포 발생 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 기포발생구(30)가 항타 된 앵커(60)에 별도로 장착이 구조가 제시되는 이유는 통상의 체결 방식에 있어 앵커(60)와 일체로 기포발생구(30)를 체결하는 경우 항타에 의해 기포형성홀(320)에 변형이 발생되고 항타 과정에서 기준 방향으로 맞춰놓은 기포형성홀(320)이 틀러지거나 항타 후 오차로 인해 방향 수정이 용이하지 않아 결국 기포발생효율 저하에 의한 유기물 등의 분해 효율이 저하되는 문제를 해결하는 것이다.

즉 항타 된 앵커(60)에 기포발생구(30)를 장착함으로써 항타 과정에서의 기포형성홀(320)의 변형 발생을 제어할 수 있게 되며, 항타와 별도로 방향을 맞추어 기포발생구(30)를 장착할 수 있어 시공이 정확하면서 용이하고 사후적인 변경도 용이한 장점이 있는 것이다.

한편 본 발명은 도 9에서 다른 실시 예의 기포발생구(30)를 제시한다. 본 실시 예의 기포발생구(30)는 기포형성홀(320)을 배치함에 있어 헤드안치부(330) 및 노출부안치부(340)가 형성된 면에 직경이 작은 배출구(310)가 형성되도록 하며, 유입구(300)가 형성된 면에는 상기 유입구(300) 방향으로 골이 형성되도록 유도곡면(360)이 형성되도록 하는 것이다.

상기 유도곡면(360)은 세척액을 유도곡면(360)에 의해 상기 유입구(300) 방향으로 모아 유입구(300)로 유동토록 함으로써 기포발생 효율을 배가시키도록 하는 것이다.

이는 도 9에서 도시된 바와 같이 유도곡면(360)에 의해 와류가 형성되어 보다 넓은 범위에서 세척액이 유입구(300) 방향으로 유도되도록 하며, 이러한 와류에 의해 압력이 높아져 그만큼 배출구(310)에서 기포발생 효율을 높일 수 있게 되는 것이다. 이는 또한 보다 넓은 영역에서 세척액이 유입됨으로써 그 외 부분에서는 압력이 저하되어 기포발생효율이 향상되는 작용을 하게 되는 것이다.

또한 본 실시 예의 기포형성홀(320)은 유입구(300)에서 배출구(310)로 직경이 좁아지는 형태는 동일하나 기포형성홀(320)의 하면만이 경사구배가 형성되도록 하여 이물질이 축적되는 것을 방지하도록 한다.

도 10를 참조하여 상기 기포발생구(30)의 작동관계를 더욱 상세히 설명한다.

우선 기포발생구(30)가 항타후 앵커(60)에 장착되되, 상기 기포형성홀(320)은 세척액(w)의 유동방향에 의해 세척액이 상기 기포형성홀(320)에 있어 직경이 좁아지는 방향으로 유동되도록 배치하여야 한다.

이렇게 하여 수조(10) 내에서 세척액이 직경이 큰 유입구(300)로 유입되어 기포형성홀(320)로 유동시 점점 직경이 좁아짐에 따라 압력이 점진적으로 증가하게 되고, 이렇게 가압된 세척액은 배출구(310)를 통해 배출되는 경우 압력이 급격히 저하되어 미세 기포로 전환되는 것이다.

이러한 과정에 의해 배출되는 미세 기포는 상향하게 되는 것이며 상향하는 미세 기포는 진동부(20)에 침적된 유기물 등의 이물질과 결착되어 부유되도록 하며, 또한 이렇게 발생된 미세 기포가 진동부(20)의 상부에 포집되어 충분한 산소가 공급되도록 함으로써 수조(10) 내에 존재하는 유기물 등의 이물질을 분해하여 제거되도록 하는 바, 결과적으로 상기 진동부(20)에 이한 초음파 세척 작용과 더불어 식기에 대한 세척 효율의 배가와 세척액의 정화 기능을 수행하게 되는 것이다.

한편 본 발명에서는 도 11에서 보는 바와 같은 실시 예를 제시한다.

본 실시 예에서도 상기 수조(100) 내에 기포를 발생시키기 위한 기포발생구(30a)가 구성되되, 상기 기포발생구(30a)는 수조(100) 하면에 장착되어 상기 기포발생구(30a)로부터 발생된 기포가 수조(100) 하면에서 토출되도록 하는 것이다.

본 실시 예의 경우도 진동부(20)가 구성되되, 상기 진동부(20)도 수조(100) 하면에 구성되도록 하며 상기 발진제어부(40)에 의해 주파수 등이 제어되도록 하는 점은 앞서 본 실시 예와 동일하다.

이러한 기포발생구(30a) 및 진동부(20)는 상기 수조(100) 하면에 복수로 구성되는 바, 도면에 도시된 바는 없으나 상호 교번으로 구성됨이 타당하다.

상기 기포발생구(30a)는 상기 수조(100)에 수용된 세척액을 순환시키는 순환라인(80a)과 직접적으로 연결되도록 하여 순환라인(80a)을 통해 순환되는 세척수를 이용하여 상기 기포발생구(30a)에서 미세기포가 토출되도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 기포발생구(30a)는 도 11에서 도시된 바와 같이 일측에 세척액 유입되는 유입구(300)와 타측에 기포가 발생되는 배출구(310)가 형성되고 유입구(300)에서 배출구(310) 방향으로 직경이 좁아지는 형상의 기포형성홀(320)이 구성되는 점 및 그 기능은 앞서 설명한 기포발생구(30)와 동일하므로 그 설명은 생략한다. 단, 본 실시 예의 기포발생구(30a)는 상기 순환라인(80a)과 직접 연결되어 상기 순환라인(80a)에서 순환되는 세척수가 상기 유입구(300)로 직접 유입되도록 하는 점과 기포형성홀(320)이 직립으로 구성되는 점이 다르다.

또한 본 실시 예에서는 상기 순환라인(80a)에 구동펌프(70)가 구성되는 것은 당연하며, 이에 더하여 상기 순환라인(80a)에는 필터(f)가 더 구성되도록 한다. 이와 같이 필터(f)가 구성되도록 하는 이유는 순환라인(80a)을 타고 순환하는 세척수로부터 고형물 등이 걸러지도록 하여 상기 기포발생구(30a)의 폐색을 방지토록 하기 위한 것이다. 즉 기포발생효율을 배가시키기 위한 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 수조 20 : 진동부
30, 30a : 기포발생구 40 : 발진제어부
50 : 지지판부재 51 : 고정부재
60 : 앵커 61 : 체결볼트
70 : 구동펌프 80, 80a : 순환라인
90 : 분배라인

Claims (13)

1. 세척액이 수용되며 그 내부에 장착되는 통공망에 의해 하부공간과 상부공간으로 구획되는 수조; 상기 수조에 장착되어 수조 내로 초음파에 의한 진동을 부여하는 진동부; 상기 진동부에 발진 주파수를 부여하도록 제어하는 발진제어부; 상기 수조 내에 기포를 발생시키기 위한 기포발생구; 상기 통공망의 저면에 상기 진동부 및 기포발생구를 장착하는 체결수단; 구동펌프; 상기 상부공간 및 하부공간과 연통하며 상기 구동펌프에 의해 상기 수조에 수용된 세척액을 순환하기 위한 순환라인; 및 상기 순환라인과 연통하며 각각의 기포발생구로 세척액의 일부를 분배하는 분배라인;를 포함하고,
   상기 체결수단은 상기 통공망의 하측에 배치되며 관통공이 형성되는 지지판부재; 및 상기 지지판부재의 외측에 위치하는 헤드와, 상기 헤드에서 일체로 돌출되며 상기 관통공을 관통하면서 상기 진동부에 항타되어 상기 통공망에 상기 진동부를 고정시키는 몸체로 구성되는 앵커;를 포함하고,
   상기 몸체는 상기 헤드와 접하는 부분에 상대적으로 직경이 큰 노출부가 형성되어 체결시 상기 지지판부재 내측으로 돌출되며,
   상기 기포발생구는 상기 앵커의 항타 후 상기 헤드에 체결되며 일측에 상기 분배라인을 통해 세척액이 유입되는 유입구와 타측에 기포가 발생되는 배출구가 형성되고 유입구에서 배출구 방향으로 직경이 좁아지는 형상의 기포형성홀이 구성되되, 상기 기포형성홀은 상기 기포발생구의 하단부에 구성되며, 상기 기포형성홀의 상측에 일측이 개구되어 상기 헤드가 안치되는 헤드안치부가 구성되고, 상기 헤드안치부의 상측에는 상기 헤드안치부의 폭보다 작은 폭으로 일측이 개구되되, 개구된 일측에는 각각 내부로 경사구배가 형성되는 한 쌍의 체결단이 형성되어 상기 노출부가 강제끼움방식에 의해 체결되는 노출부안치부가 형성됨을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 체결수단은 상기 수조의 저면부에 고정 설치되는 체결볼트 및 상기 진동부의 접합면에 도포되는 고정부재를 포함하여, 상기 체결볼트에 진동부가 볼트 결합하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 진동부는 적어도 둘 이상으로 구성되며,
   상기 발진제어부는 적어도 둘 이상의 서로 다른 발진 주파수를 출력하여 각각의 진동부에 대하여 독립적으로 발진 주파수를 부여하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 발진제어부는 28KHz 내지 40KHz 범위의 주파수 대역 중 설정된 둘 이상의 발진 주파수를 선택된 진동부로 각각 부여하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
   
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11. 제 1항에 있어서,
    상기 노출부에는 길이방향으로 복수의 제어홈이 형성되어 상기 노출부안치부에 장착시 한 쌍의 체결단의 끝단이 각각 상기 제어홈에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 기포형성홀은,
    상기 헤드안치부 및 노출부안치부가 형성된 면에 상기 배출구가 형성되도록 하며, 상기 유입구가 형성된 면에는 상기 유입구 방향으로 골이 형성되도록 유도곡면이 형성됨을 특징으로 하는 초음파를 이용한 식기세척장치.
    
    
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