KR200388276Y1 - 발열기를 구비한 초음파 세척기 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 발열기를 구비한 초음파 세척기는, 물 등 세척용 매질과 야채류, 각종 식기 등 세척 대상을 함께 내부에 담을 수 있는 형태로 형성되는 세척조, 상기 세척조의 내면에 장착되는 초음파 발생 장치 및, 상기 세척조의 외면 또는 가장자리에 장착되거나 유/무선 연결을 통해 상기 세척조와 별도로 구비될 수 있는 제어부를 포함하여 구성되는 초음파 세척기에 있어서, 상기 세척조의 내면에 장착되는 발열기를 더욱 포함하여 구성되어, 종래 초음파 세척기에서 세척이 어려웠던 음식 찌꺼기나 기름진 오염 물질도 완벽하게 제거할 수 있으며, 살균 효과도 향상된다.

Description

발열기를 구비한 초음파 세척기 {Ultrasonic Cleaning Apparatus including Heating Device}

본 고안은 초음파 세척기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 이용해 식기나 각종 과일, 야채 등을 세척함 있어서, 물 등 세척 매질에 열을 가함으로써 세척 효과를 높일 수 있는 초음파 세척기에 관한 것이다.

현재 실용화 된, 식기 등을 세척할 수 있는 가정용 세척기는 크게 두가지로 구분될 수 있는데, 그 한가지는 노즐 등을 통해 물을 뿜어냄으로써, 강한 수압에 의해 식기를 세척하는 방식을 이용한 수압식 세척기이며, 또다른 한가지는 초음파 발생 장치를 이용하여 물 등의 세척 매질에 초음파 진동을 가함으로써, 초음파에 의한 물의 공동 현상(Cavitation effect) 등에 의해 세척 매질 내의 식기 등을 세척하는 방식을 이용한 초음파 세척기이다.

전술한 종래의 수압식 세척기는 각종 식기의 세척을 위해 흔히 사용되고 있기는 하나, 야채, 과일 등에 흡착된 농약 등 미세 흡착 불순물의 완전한 제거나, 세균이나 미생물의 살균에는 한계가 있었으며, 상대적으로 많은 양의 물과 전원을 소비하는 단점이 있었다.

한편, 상기한 수압식 세척기의 단점을 해결할 수 있는 장치로서 초음파 세척기가 주목 받고 있다. 이러한 초음파 세척기는 식기, 주방용품, 젖병 등은 물론 야채, 과일, 해산물 등의 식재료를 세척하는 데에도 널리 이용되고 있는데, 그 구성 및 원리는 다음과 같다.

초음파 세척기는 물 등 세척 매질을 담을 수 있는 세척조 및, 세척조의 내면으로 노출되는 진동판을 구비한 초음파 발생 장치를 포함하여 구성되며, 상기 초음 파 발생 장치는 전자회로에서 만들어진 초음파 신호를 진동판에 가함으로써, 세척 매질 내에 진동을 만들고 초음파를 발생시킨다.

즉, 진동판의 표면을 통하여 세척 매질 내에 초음파가 전달되면, 세척 매질 내에 수많은 기포가 생성, 소멸된다. 이들 기포는 세척 매질 내에 용해 되어 있던 기체를 흡수하고 폭발을 반복하는데, 이 때 각 기포는 수천 ℃ 에서 수만 ℃, 1000기압 이상의 고온, 고압 상태가 되며, 이러한 현상을 초음파에 의한 공동 현상(Cavitation effect)라 한다. 이러한 공동 현상에 의해 기포에서 발생하는 열과 압력은 초음파 세척기에서 피 세척물로부터 오염 물질을 제거하는 주요 원인이 된다.

한편, 공동 현상에 의한 기포 발생 및 폭발시 매질의 온도는 다소 상승하는 것으로 알려져 있으나, 각 기포의 크기가 워낙 작으므로 전체 매질의 온도 상승 효과는 극히 미약하다.

또한, 초음파가 진동판을 통하여 물에 전달되면 물과 대상물 표면사이에 미세한 파동이 일어나 피 세척물 표면에 오염물질이 흡착되는 것을 억제하는 효과도 있으며, 덩어리 형태로 흡착된 오염 물질의 경우에도, 공동 현상에 의해 발생된 기포들이 오염 물질에 형성된 눈에 보이지 않을 정도의 미세한 틈으로 침투하여 폭발하고 그 폭발하는 에너지로 오염 물질을 덩어리 형태로 떨어 뜨리는 효과도 있는 것으로 알려져 있다.

더욱이, 상기 공동 현상시 발생하는 기포의 폭발시에는, 고온 고압에 의해 물의 일부가 과산화수소(H₂O₂)로 재 합성되는데, 과산화수소는 강력한 산화제로서 미생물, 세균 등에 대한 살균 효과가 있으므로, 물을 세척 매질로 초음파 세척기를 사용할 경우 살균 효과도 얻을 수 있다.

상기한 바와 같은 종래의 초음파 세척기는, 기존 수압식 세척기가 제대로 제거하지 못하는 농약 등 미세 흡착 오염 물질의 제거 및 살균에 탁월한 효과를 발휘하고, 물이나 전력의 소비 효율면에서도 우수하나, 수압식 세척기와는 달리 물리적으로 강하게 흡착된, 덩어리가 큰 음식 찌꺼기 등의 오염 물질 제거에는 세척 효과가 다소 떨어지며, 막을 형성하며 흡착 오염된 기름 때 등에도 역시 상대적으로 낮은 세척 효과를 발휘하는 단점이 있었다.

본 고안은 상기한 단점을 극복하고자, 종래의 수압식 세척기에 비해 미세 흡착 오염 물질의 세척 효과 및 살균 효과가 우수한 것은 물론, 발열기를 구비함으로써, 초음파 세척의 주요 요인인 공동 현상을 증가 시켜 세척 효과를 높임과 동시에, 세척 매질이 높은 온도를 가지므로 기름끼 제거 및 살균력 향상 등에도 효과가 탁월한 초음파 세척기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또다른 목적은, 일정 각도를 이루며 연결된 다수의 평면판이 이어진 형태 면을 가지며 볼록하게 돌출된 진동판을 구비하여, 기존 초음파 세척기에 비해 세척조 내에서 고르고 강력한 세척 효과를 얻을 수 있는 초음파 세척기를 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은, 별도의 배수구를 구비하여 세척 후 배수가 용이하며, 솔레노이드 밸브에 의해 배수구의 개폐가 원격 자동 제어 가능하도록 구성됨으로써, 종래의 세척기에 비해 보다 안전하고 수월하게 사용할 수 있는 초음파 세척기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 발열기를 구비한 초음파 세척기는, 물 등 세척용 매질과 야채류, 각종 식기 등 세척 대상을 함께 내부에 담을 수 있는 형태로 형성되는 세척조, 상기 세척조의 내면에 장착되는 초음파 발생 장치 및, 상기 세척조의 외면 또는 가장자리에 장착되거나 유/무선 연결을 통해 상기 세척조와 별도로 구비될 수 있는 제어부를 포함하여 구성되는 초음파 세척기에 있어서, 상기 세척조의 내면에 장착되는 발열기를 더욱 포함하여 구성된다.

더욱이, 상기 발열기는, 원형 고리 형태로 상기 세척조의 내측 바닥면에 장착된 것이 바람직하다.

한편, 상기 초음파 발생 장치는, 상기 세척조의 내면 방향으로 볼록하게 돌출되는 진동판을 구비하며, 볼록한 상기 진동판의 면은 일정 각도를 이루며 연결된 다수의 평면판이 이어진 형태로 구성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 세척조는, 상기 세척조의 내면을 외부와 연통시키는 배수구를 더욱 포함하며, 상기 배수구는 솔레노이드 밸브에 의해 원격 자동 개폐가 가능하도록 구성된 것이 바람직하다.

이하, 상술한 본 고안에 의한 초음파 세척기의 구성을 보다 상세히 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 초음파에 의한 공동 현상(Cavitation effect)은 초음파 세척기 세척 작용의 주요 요인 중 하나이므로, 상기 공동 현상의 증가는 초음파 세척기 세척 효율 증가의 직접적인 원인이 된다. 따라서, 본 고안에 의한 초음파 세척기는 상기 공동 현상을 증가 시킬 수 있는 특수한 구성을 구비한 것에 그 특징이 있으며, 이를 위해 본 고안에 의한 초음파 세척기는 세척기에 담긴 물 등의 세척 매질에 열을 전달할 수 있는 발열기를 더욱 포함한 것을 특징으로 한다.

물 등의 매질 내에서의 초음파에 의한 공동 현상은 매질의 온도가 올라갈수록 크게 증가하는 성질을 나타내는데, 이는, 공동 현상이 매질 내에 용존되어 있는 공기 분자들이 기포화 되어 반복적으로 생성, 폭발 하면서 일어나는 것이기 때문에, 온도 상승에 따라 매질 내에 포함된 기체 분자는 용존 상태를 유지하기가 더욱 어려워지고, 따라서, 이러한 기체 분자들은 초음파에 의해 더욱 급속도로 공동 현상을 일으키는 것으로 이해된다.

따라서, 본 고안에 의한 초음파 세척기는 세척조에 담긴 매질에 열을 전달할 수 있도록 세척조 내면에 부착된 발열기를 포함하여 구성된다.

발열기는, 물 등의 매질이 세척조 내에 담겨 있을 때, 매질로 직접열을 전달할 수 있는 위치면 세척조 내측면 어디든지 장착이 가능하며, 바람직하게는 초음파 발생 장치의 진동판과 함께 세척조 내측 바닥면에 장착되는 것이 좋다.

이는, 매질이 매우 얕게 담긴 상태에서도 매질에 온전히 열을 전달할 수 있는 형태이기 때문이며, 이 때 발열기는 바닥면으로부터 돌출하거나, 바닥면과 거의 평행한 여러 형태로 장착될 수 있다.

바람직하게는, 세척조 내에 물 등과 함께 담기는 식기나 야채 등의 세척 대상이 자유롭게 놓일 공간을 확보하고, 매질 전체에 고르게 열을 전달할 수 있도록, 상기 발열기는 세척조 내측 바닥면 전체에 걸쳐 배치되며, 바닥면에 평행한, 원형의 고리 형태를 띄는 것이 좋다.

특히, 상기 초음파 발생 장치의 진동판이 바닥면 중심 부근에 위치할 경우, 상기 발열기는 상기 진동판을 원형으로 둘러싸는 형태로 장착될 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 초음파 세척조의 작동은, 세척조 자체에 결합되거나, 세척조와는 별도로 구비되어 유, 무선의 방식에 의해 제어 신호를 송신할 수 있는 제어부에 의해 제어될 수 있는데, 제어부는 초음파 발생 장치에 의한 초음파 발생 신호를 발생하는 것을 주 기능으로 한다.

상기한 발열기의 경우, 제어부와는 별도의 구성을 통해 제어될 수도 있으나, 상기 제어부에서 함께 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 하나의 작동 버튼으로 초음파 발생 장치에 의한 초음파 발생 및 발열기에 의한 발열이 동시에 제어되도록 할 수도 있다. 이 때, 발열기에 의한 온도 상승이 적정한 수준에서 제한되도록 작동 온도 범위를 한정 하는 구성 역시 가능하다.

전술한 바와 같이 세척조 내측면에 발열기를 구비함으로써, 물 등 세척 매질의 온도를 서서히 올림으로써 초음파 공동 현상(Cavitation effect)을 크게 증가시켜 세척 효과가 향상되는 것은 물론, 높은 온도로 인해 기름 성분을 가진 오염 물질도 쉽게 유화되어 제거가 용이해지고, 살균력의 향상 또한 기대할 수 있다.

또한, 본 고안에 의한 초음파 세척기는 세척조의 내측으로 볼록하게 돌출된 진동판을 구비한다. 이는, 기존의 초음파 세척기의 진동판이 평면이어서, 진동판으로부터 수직한 방향에 위치한 매질 및 세척 대상에는 초음파 파동이 강한 영향을 미치는 반면, 그 외의 위치에 존재하는 세척 대상은 상대적으로 세척 효과가 떨어지는 단점이 있었기 때문이다.

반면, 볼록하게 돌출된 구 형태의 면으로부터 발생하는 초음파는, 일종의 구면파와 같은 형태로 세척조 내에 고르게 전달되므로, 세척조 내의 위치와는 상관 없이 고르게 세척 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

더욱이, 본 고안에 따라 상기 진동판은, 볼록하게 돌출된 형태에 그치는 것이 아니라, 돌출된 상태에서 일정 각도를 이루며 연결된 다수의 평면판이 이어진 형태로 이루어진다. 즉, 진동판은 각기 다른 방향을 향하는 다수의 면을 포함한 형태이므로, 볼록한 형태로 인하여 세척조 내에 고르게 초음파를 전달할 뿐만 아니라, 초음파가 구면 형태의 면으로부터 넓게 퍼져나가는 매끈한 볼록 면에 비해, 각 평면판에 수직한 방향으로는 초음파가 흩어지지 않고 집중되어 전파되는 효과를 얻을 수 있으므로, 보다 강력한 세척 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 초음파 세척기는, 세척이 끝난 후 세척조 내의 물을 용이하게 배출할 수 있도록 세척조 내측면과 외부를 연통시키는 배수구를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 배수구는, 세척조의 하측에 위치하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 세척조의 바닥면에 위치하는 것이 좋다.

한편, 손을 직접 물 등에 담가 배수구의 마개를 여는 경우 발생할 수 있는 위험 및 불편함을 제거하기 위하여, 상기 배수구는 원격 제어가 가능한 솔레노이드 밸브에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다. 솔레노이드 밸브는 전기 신호에 의해 작동 되며, 여러 가지 방식으로 본 고안에 따른 초음파 세척기의 배수구에 적용될 수 있는데, 설정된 일정 시간이 경과하여 세척이 끝난 경우 자동으로 밸브가 열리도록 할 수도 있으며, 제어부 등에 구비된 버튼을 통해 사용자가 직접 배수구가 열리도록 하는 구성도 가능하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여, 본 고안에 의한 초음파 세척기를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초음파 세척기의 전체 외관을 나타낸 사시도로서, 사각의 박스 형태로 형성된 세척조(10)와, 상기 세척조(10)의 상부 가장 자리에 형성된 제어부(30), 상기 세척조(10)의 바닥면 중심에 위치하는 진동판(45), 진동판(45)을 둘러 싸는 원형 고리 형태로 세척조(10) 바닥면에 부착된 발열기(20) 및 배수구(50)를 포함하여 구성된 초음파 세척기를 도시한다.

앞서 설명한 바와 같이, 발열기(20)는 세척조(10)의 바닥면 전체에 걸쳐 원형으로 장착되어 있어 세척조(10) 내에 담기는 매질에 고르고 보다 효율적으로 열을 전달 할 수 있는 형태로 구성되어 있다.

이러한 발열기(20) 및 진동판(45)의 구성은 본 고안의 실시예에 따른 초음파 세척기를 위쪽에서 바라본 평면도인 도 2를 통해 보다 명확히 나타난다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발열기(20) 및 진동판(45)은 세척조(10)의 바닥면에 형성되며, 특히, 초음파 발생 장치(40)의 진동판(45)의 경우 바닥면 중심부에 위치하는데, 이는 세척조(10) 내에 고르게 초음파를 전달하기에 적합한 배치 구조이다.

또한, 본 고안에 따른 초음파 세척기의 단면 및 그 일부분을 확대한 도 3a 내지 도 3b에도 도시된 바와 같이, 진동판(45)은 세척조(10) 내측을 향해 볼록하게 돌출된 형태를 띄며, 그 판면은 다수의 평면판(46)이 각기 다른 방향을 향하도록 일정 각도를 이루어 연결된 형태를 띈다. 도면에서는, 본 실시예에 따른 진동판(45)이 세척조 위쪽을 향하는 원에 가까운 평면판(46)과, 그 원주상에 상호 일정 각도를 이루며 연결된 16개의 평면판(46)으로 이루어져 있음을 확인할 수 있다.

한편, 원형의 고리형 발열기(20)는 진동판(45)을 중심으로 외곽을 감싸는 형태로 장착되어 있으며, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 그 두께의 일부가 음각된 바닥면 내에 삽입되는 형태로 형성되어, 외부로 드러나는 발열기(20)의 면과 세척조(10)의 바닥면이 거의 평행하게 위치되도록 구성되어 있다.

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 배수구(50)의 구성을 나타내기 위한 배수구(50) 측면 방향의 단면도로서, 솔레노이드 밸브(55)에 의해 원격 자동 개폐가 가능하도록 구성된 배수구(50)를 도시한다.

도 1 및 도 2에 도시된, 세척조(10)의 상부 가장 자리에 형성된 제어부(30)는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초음파 세척기의 동작을 제어하기 위한 부분으로서, 제어부(30)의 조작에 의해 초음파 발생 장치(40)를 구동하여 진동판(45)을 통한 초음파 발생을 제어할 수 있음은 물론, 발열기(20)의 작동 및 배수구(50)의 개폐 역시 모두 같은 방식으로 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 고안의 실시예에 따른 초음파 세척기를 이용해 실험해 본 결과, 동일한 정도로 오염된 식기를 종래 초음파 세척기에서 세척할 경우, 세척이 완료될 때 까지 30분 이상의 시간이 소요된 것에 반하여, 본 고안에 따른 초음파 세척기의 경우 10분만에 완전한 세척이 이루어졌으며, 특히, 종래 초음파 세척기에서 완전 제거가 어려웠던 음식 찌꺼기 및 기름진 오염 물질 등도 완벽하게 제거되는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 구성에 의하여, 본 고안은, 종래 초음파 세척기에서 세척이 어려웠던 음식 찌꺼기나 기름진 오염 물질도 완벽하게 제거할 수 있으며, 살균 효과도 향상된 발열기를 구비한 초음파 세척기를 제공한다.

또한, 본 고안은, 세척조 내의 위치와 상관 없이 고르게 세척되면서도, 세척 효과가 우수한 초음파 세척기를 제공한다.

또한, 본 고안은, 원격으로 자동 제어되는 배수구를 구비하여 세척 완료시 손을 담그지 않고도 물 등 세척 매질의 배출이 용이한 초음파 세척기를 제공한다.

이상과 같이 본 고안을 바람직한 실시예에 따른 도면에 의해 설명하였으나, 본 고안은 도시되고 설명 된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 실용신안등록청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초음파 세척기의 사시도,

도 2는 도 1의 초음파 세척기의 평면도,

도 3a 내지 도 3b는 도 1의 초음파 세척기의 단면도 및 그 부분 확대도,

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초음파 세척기에 포함되는 배수구의 단면도이다.

<도면 주요 부호의 설명>

10: 세척조 20: 발열기

30: 제어부 40: 초음파 발생 장치

45: 진동판 50: 배수구

55: 솔레노이드 밸브

Claims (4)

1. 물 등 세척용 매질과 야채류, 각종 식기 등 세척 대상을 함께 내부에 담을 수 있는 형태로 형성되는 세척조(10), 상기 세척조(10)의 내면에 장착되는 초음파 발생 장치(40) 및, 상기 세척조(10)의 외면 또는 가장자리에 장착되거나 유/무선 연결을 통해 상기 세척조(10)와 별도로 구비될 수 있는 제어부(30)를 포함하여 구성되는 초음파 세척기에 있어서,

   상기 세척조(10)의 내면에 장착되는 발열기(20)를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 초음파 세척기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열기(20)는, 원형 고리 형태로 상기 세척조(10)의 내측 바닥면에 장착된 것을 특징으로 하는, 초음파 세척기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 발생 장치(40)는, 상기 세척조의 내면 방향으로 볼록하게 돌출되는 진동판(45)을 구비하며, 볼록한 상기 진동판(45)의 면은 일정 각도를 이루며 연결된 다수의 평면판(46)이 이어진 형태인 것을 특징으로 하는, 초음파 세척기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 세척조(10)는, 상기 세척조(10)의 내면을 외부와 연통시키는 배수구(50)를 더욱 포함하며, 상기 배수구(50)는 솔레노이드 밸브(55)에 의해 원격 자동 개폐가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 초음파 세척기.