KR20040101873A - 오존공기부상을 이용한 초음파세척기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파와 오존공기를 이용하여 세척물에 오염물질제거와 살균처리를 하는 공기부상을 이용한 초음파세척기에 관한 것으로써, 초음파조사에 의해 '공동현상( cavitation)'이 발생, 소멸과 공기주입으로 미세공기방울의 생성, 폭발에 의한 강력한 충격파 에너지를 방출하여 분산작용 및 유화작용으로 세척물의 표면에 오염물을 제거하며, 깨끗한 물과 오존공기를 세척조 바닥에서 공급하여 오염물을 부상 오버플로 시켜 배출하고, 오존의 강력한 산화작용을 이용 살균 및 미량의 유해물질을 제거하는 세척장치로써, 세척조바닥의 진동부는 오존, 공기세척수를 공급하는 노즐과 초음파진동자를 일정한 간격으로 구성하여 초음파조사와 공기공급을 같이하여 초음파공동화(ultrasonic cavitation)의 메커니즘 활발하게 함으로써 열적작용이 수반되어 세척액의 화학반응 촉진은 물론 분산작용이 증가되어 세척물의 표면과 내부 깊숙한 곳까지 전혀 손상을 주지 않으면서 세척, 헹굼, 건조를 단시간에 완벽하게 하는 공기부상을 이용한 초음파세척기에 관한 것이다.

Description

오존공기부상을 이용한 초음파세척기{Cleaning system using ultrasonic for dissolved air flotation}

본 발명은 초음파와 미세공기를 이용하여 과일이나 야채, 식기 등 세척과 오존산화를 통한 살균 및 미량의 유해물질제거와 세척조바닥에서 깨끗한 물을 공급하여 오염물질을 부상시켜 배출하는 공기부상과 세척수공급을 이용한 초음파세척기에 관한 것으로서, 종래의 초음파 식기세척기는 세척조내에 세척수가 고정되어 정체 상태로 되어 적층되어 있는 식기 및 야채 과일 등에 의해 초음파의 전달이 방해 되므로 초음파의 전달이 원활하지 않고, 세척물의 구석진 부분에 부착되어 있는 이물질이 완전히 제거 되지 않는 문제점이 있다.

또한, 세척물에 용착된 오염물제거를 위해 초음파의 주파수를 높여 오염물제거 시 초음파의 강한 주파수의해 세척물의 손상이 발생될 수 있는 문제점 있다.

오존의 강력한 산화력에 의해 살균, 탈취, 항균뿐만 아니라 미량의 무기물질 및 유기물질제거기능을 세척기에 적용하고 있으나, 오존은 물에는 잘 녹지 않아 오존용해율을 높일 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

기존 초음파세척기는 세척수를 필터링 또는 교환이 어려워 오염된 세척수로 반복 세척 및 헹굼으로 인해 세척물이 깨끗하게 세척되지 않고, 세척작업 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파공동현상과 압축공기주입으로 미세기포 생성, 폭발이 발생하여 와류생성으로 효과적으로 세척물(주방용기, 식기, 야채, 과일 등)을 세척하는데 목적이 있다.

오존을 세척조에 공급하여 오존산화작용을 이용한 세척물의 살균 탈취, 항균으로 과일, 야채표면에 미량의 유해물질제거에 목적이 있다.

또한, 세척조의 바닥에서 분출한 깨끗한 세척수와 공기부상으로 오염부유물질을 부상시켜 오염물을 제거함으로 세척시간을 단축시키는 효과와 세제류 및 세척수의 사용량을 줄여 수질환경을 보호하는 효과를 얻을 수 있는 특징으로 하는 오존공기부상과 세척수공급을 이용한 초음파세척장치이다.

도1은 오존공기부상을 이용한 초음파세척기를 나타낸 실시예의 단면도.

도2는 오존공기부상을 이용한 초음파세척기를 나타낸 실시예의 구성도.

도3은 오존공기부상을 이용한 초음파세척기의 기포생성, 폭발로 와류발생을 나타낸 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

세척조(1), 세척조덮개(2), 초음파진동자(82),

진동부(8), 공기펌프(65), 오존발생기(62),

세척수펌프(63), 혼합부(9), 분사노즐(81),

배관(35), 전기열선(33), 제어부(67),

전자밸브(91), 배출구(5), 세척수(7),

오버플로벽(12), 오버플로수조(13).

본 발명은 세척기술에 있어 오존공기부상과 초음파를 이용 상기문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 세척조(1)의 일정한 높이에서 세척액이 오버플로를 할 수 있게 천공 또는 다른 벽면보다 낮게 하고 세척조바닥에 다수의 초음파진동자(82)를 일정한 간격으로 진동부(8)에 고정하고, 오존, 공기, 세척수를 분사하는 노즐(81)을 일정한 간격으로 진동부(8)에 다수를 장착 배치한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실 시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

제 1도에서 3도은 본 발명에 따른 공기부상을 이용한 초음파세척장치 실 시예를 도시한 개략도이다.

본 발명 세척기는 초음파진동자(82)를 일정한 등 간격으로 부착한 진동부(8); 공기를 압축 주입시키는 공기펌프(65); 오존을 생성하는 오존발생기(62); 세척수를 주입시키는 세척수펌프(63); 상기 공기, 오존, 세척수를 공급 받아 혼합하는 혼합부(9); 상기 혼합부(9)에서 공급된 오존, 공기, 세척수를 세척조에 분사하는 노즐(81); 상기 다수의 분사노즐(81)을 등 간격으로 갖춘 진동부(8); 상기 오존, 공기, 세척수를 공급하는 배관(35)을 전기열선(33)으로 피복한배관(35); 상기 각 구성요소를 총괄적으로 제어하는 제어부(67); 전자밸브(91)들을 갖춘 오존발생기(62), 공기펌프(65), 세척수펌프(63)를 병렬로 혼합부(9)에 연결되어 있어서 사용자가 필요에 따라 오존, 공기, 세척수를 선택적으로 제어부(67)에서 조절하여 사용할 수 있으며, 오존, 공기, 세척수공급배관을 역류되지 않도록 체크밸브(92) 장착; 상기 세척조(1)의 세척수를 배출하기위한 배출구(51); 상기 세척수(7)를 오버플로 시키기 위한 오버플로벽(12), 오버플로수조(13), 오버플로된 세척수를 배출하기위한 배출구(5), 세척조덮개(2)를 구비한 세척기에 있어서,

상기 세척조(1) 다수의 초음파진동자(82)를 등간 격으로 장착한 진동부(8)를 세척조 바닥으로 하여 초음파가 발진되면 초음파공동화 (ultrasonic cavitation)현상이 발생과 일정한 간격으로 진동부에 부착된 노즐(81)에서 공기, 오존, 세척수을 공급에 의해 기포의 생성, 폭발이 활발하게 일어나 와류가 왕성하게 발생하여 세척작업이 효과적으로 이루어진다.

다시 말하면, 노즐(81)에 의한 분출한 공기는 초음파 공동화 (ultrasonic cavitation)에서 기포의 진동에 따른 마이크로교반(Micro-Agitation)과 기포의 생성, 파괴가 기존초음파세척기에서 초음파발진만으로 세척 시 보다 공동현상의 폭이 넓어지고, 기포의 상호작용으로 와류형성이 우수하여 고초음파의해 손상이 입기 쉬운 세척물(야채, 과일 등)의 손상을 막을 수 있고, 상기 세척수(7)에 난류가 발생하여 적층되어 있는 식기 및 야채 과일에 의해 초음파의 전달이 미치지 못하는 곳은 미세공기방울의 상호작용과 와류현상으로 내부 깊숙한 곳까지 전혀 손상을 주지 않으면 세척물의 구석진 부분에 부착되어 있는 이물질을 단시간 내에 완벽하게 세척이 되는 특징을 갖는다.

상기 세척수는 노즐(81)을 통해 세척조(1)에 공급되어 일정한 수위에 이르면 오버플로벽(12)을 넘어 오버플로수조(13)로 이동, 오버플로수조(13)의 배수관(5)을 통해 오염된 세척수를 배출하게 한다. 상기 오버플로벽(12)을 수위에 따라 높이가 조절할 수 있게 이중벽을 만들어 하나는 일정한 높이까지 고정 오버플로벽(12a)을 만들고, 다른 하나는 전자리프트(12c)로 연결한 오버플로벽(12b)으로써, 상하로 수위에 따라 이동할 수 있게 한다. 상기 오버플로벽(12b)이 세척수를 임의로 조절 가능하여 소량의 세척물도 세척할 수 있다.

상기 전기열선(33)을 피복한 배관(35)을 통과해 데워진 세척수는 세척조(1)에 공급시킴으로써, 세척물의 오염물질을 불림 및 삶음을 할 수 있게 하고, 노즐(81)을 통해 깨끗한 세척수를 공급하여 오염수를 수의표면으로 밀어 올려 오버플로벽(12)으로 오버플로시켜 배출한다.

그러므로 세척수를 교환과 헹굼의 불편을 해소하고, 별도의 헹굼이 필요하지 않아 세척작업의 시간을 단축을 할 수 있다.

상기 세척수의 온도조절 및 공급은 사용자의 선택에 따라 제어부(67)에서 조절할 수 있게 한다.

오존공기부상원리에 대하여 간략히 설명하기로 한다. 물 속에서의 오존의 용해와 관련하여 일반적으로 다음의 관계식이 성립한다.

여기서, H는 헨리상수(Henry's Constant)이고, P_오존은 오존의 압력이며,[O] 는 물속의 오존의 농도이다.

위 식을 변형하면,

[O]=H*P_오존

이 되고, 물속의 오존의 양은 P_오존가 증가할수록 증가한다. 여기서, H는 실험상수로서 온도에 반비례한다.

이러한 원리를 오존공기부상에 응용할 수 있다. 즉, 고압으로 압축된 압축오존을 물과 혼합하여 압축수를 만든 다음, 이 압축수를 물이 담겨진 수조의 바닥 면에서 분사노즐(81)의해 뿜어내면 압축 수에 포화된 오존공기의 압력이 감소되면서 많은 수의 기포가 생성된다. 상기 미세기포(72)는 수조내의 물에 포함된 여러 가지 종류의 오염물질들의 물에 대한 친수성(Hydrophilic)을 작게 하여 오염부유물(71)의 응집을 강화시킴과 동시에 미세기포에 접착시켜 부상한다. 또한 물보다 더 무거운 밀도를 가진 오염물질(71)도 수면까지 부상시켜 오버플로벽(12)을 거쳐 오버플로수조(13)로 이동 배출된다.

상기 오존발생기(62)로부터 주입된 오존은 혼합기(9)에서 세척수와 혼합되어 분사노즐(81)을 통해 세척조(1)에 공급한다. 상기 오존기포의 크기가 작으면 수의접촉이 많고, 기포의 부상 속도가 느려져 체류시간이 증가해 용해율을 더 높이게 돼 세척액에서 화학반응의 촉진과 분산 작용이 증가하여 세척물에 부착되어 있는 이물질을 제거와 오존의 강력한 산화력에 의해 살균, 탈취, 항균뿐만 아니라 미량의 무기물질 및 유기물질 제거를 한다.

상기 세척조(1)에 헹굼이 끝나면, 공기펌프(65)에서 공기를 전기열선(33)으로 피복된 배관(35)통해 고온공기로 변화시켜 세척조(1)에 분사 공급시킴으로써, 고온 공기에 의해 세척물의 건조를 신속히 할 수 있다.

또한 상기 세척조(1)의 공기온도조절 및 공급은 사용자의 선택에 따라 제어부(67)에서 조절할 수 있게 한다.

참고로 여기에서 개시되는 실 시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실 시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

본 발명은 초음파의 음압발생과 공동현상 및 미세기포의 생성, 폭발로 세척수의 와류현상으로 세척기에 식기는 물론 야채나 과일이 등을 단시간에 세척할 수 있어 세척작업시간의 단축되므로 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

미세공기방울은 부상하면서 오염물질의 물에 대한 친수성(Hydrophilic)을 작게 하여 물보다 더 무거운 밀도를 가진 오염물질을 수의표면까지 부상시켜 배출함으로써, 세제류 절약과 고온세척이 가능하여 세척물의 오염물질을 불림 및 삶음을 할 수 있다.

또한, 노즐을 통해 깨끗한 세척수를 공급 오염수를 수의표면으로 밀어 올려 배출함으로써, 세척수의 교환과 헹굼의 불편을 해소하고, 별도의 헹굼이 필요하지않아 세척작업의 시간단축과 세척용 물 절약 효과가 있다.

건조 시 더운 공기를 세척조에 공급하여 건조함으로써, 세척물의 건조를 신속히 할 수 있다.

오존의 강력한 산화력으로 살균, 탈취, 소독 및 미량의 유해물질을 산화시키고, 하수처리 시 COD, BOD제거 등으로 수질환경보호가 이루어지며 환경치화적인 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 세척조와 오염물을 수거하는 오버플로조, 세척조의 세척수를 배출하기위한 배출구(51), 오버플로돼 세척수를 배출하기위한 배출구(5), 세척조덮개(2);

   공기를 공급시키는 공기펌프(65)와, 오존을 생성하는 오존발생기(62), 세척액을 공급시키는 세척수펌프부를 병렬로 연결하는 혼합부(9); 전기열선(33)을 피복한 배관(35);

   세척조(1)의 바닥에 초음파진동부에 오존발생기(62)와 공기펌프(65)와 세척수펌프(63)로부터 공급되는 세척수, 오존, 공기를 세척조에 분사하는 분사노즐(81)을 갖춘 진동부(8)를 특징으로 하는 공기부상을 이용한 초음파세척기
2. 제 1항에 있어서,

   진동자(82)를 일정한 간격으로 진동부(8)에 고정 설치된 진동부의 진동자 사이에 분사노즐(81)을 순차적으로 설치한 것을 특징으로 갖는 공기부상을 이용한 초음파세척기
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   공기를 주입시키는 공기펌프(65)와, 오존을 생성하는 오존발생기(62), 세척액을 주입시키는 세척펌프(63)는 병렬로 연결하는 혼합부(9)에 있어서 사용자가 필요에 따라 오존과 공기와 세척수 공급을 선택적으로 조절하여 사용할 수 있으며,오존, 공기, 세척수 공급관 역류되지 않도록 체크밸브(92)장착하고, 동시 또는 개별로 혼합기(9)에 공기, 오존, 세척수를 공급하는 특징을 갖는 공기부상을 이용한 초음파세척기
4. 제 1항 있어서,

   상기 오버플로벽(12)으로 세척조(1)와 오버프로수소(13)로 나누어져있고, 오버플로벽(12)은 이중구조로써, 하나는 낮게 고정 설치된 오버프로벽(12a)과 다른 하나는 수위에 따라 상하로 이동하는 오버프로벽(12b)으로 구성하여 세척수량을 제어할 수 있는 특징을 갖는 공기부상을 이용한 초음파세척기
5. 제3항에 있어서,

   상기 혼합부(9)는 세척수, 오존, 공기를 공급받아 혼합 또는 순차적으로 분사노즐(81)에 공급하는 특징을 갖는 공기부상을 이용한 초음파세척기
6. 제1항에 있어서,

   전기열선(33)을 피복한 배관(35)을 이용 세척수, 공기, 오존의 온도를 조절할 수 있는 특징을 갖는 공기부상을 이용한 초음파세척기