KR20110008838A

KR20110008838A - 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 세탁방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20110008838A
Application number: KR1020090066374A
Authority: KR
Inventors: 오승환
Original assignee: 오승환
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27
Also published as: KR101161477B1

Abstract

본 발명은 나노버블발생 순환시스템을 부여한 세탁방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍부한 용존산소와 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의한 살균과 세정이 반복되는 연속순환 및 지속세정

지속살균 시스템으로 구성됨으로써 세탁물의 완전한 세정

살균을 도모하고 세균발생 및 증식을 차단하여 위생적으로 안전한 세탁환경을 제공하도록 하는 것이다.

즉 순환식 나노버블 처리공법의 반복처리에 의해 세탁액과 헹금수 자체가 나노버블 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수로 활성화되고, 동시에 나노버블의 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수는 일정수준 이상의 고농도 용존산소와 산소나노버블이 함유되어 있어 이들의 독특한 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경이 구축되어, 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법을 제공하며,

상기 작용을 기본으로 하여, 세제를 사용하지 않고도 또한 필요에 따라 어떠한 세제가 보조 세정제로 사용되어도, 세탁물이 세정

살균되는 위생적으로 안전한 세탁환경으로 구축되는 것을 특징으로 하는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치에 관한 것이다.

나노버블, 마이크로나노버블, 공기, 산소, 산소활성수, 나노화활성수, 세탁장치

Description

나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 세탁방법 및 그 장치{A WASHING MACHINE USING THE PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF NANO BUBBLES AND METHOD THEREOF}

본 발명은 세탁액 중으로 초미세기포인 나노버블을 공급하여 세탁을 행하는 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 시간주기를 두고 세탁조의 세탁행정에서 세탁액과 또한 행금행정에서 행금수에 나노버블공법에 의한 처리를 함으로써 용존산소와 나노버블의 물리화학적 특성에 의해 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 도모할 수 있는 세탁기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 나노버블의 물리화학적 특성에 의해 저세제 세탁과 더 나아가서 무세제 세탁이 가능하도록 하는 세탁 방법과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 의류 등과 같은 피세탁물을 세정하기 위한 목적으로 세탁수를 강제로 유동시킴에 따른 수류와 세탁물과의 마찰력, 세제의 유화작용 그리고, 세탁날개가 세탁물에 가하는 충격작용 등의 복합적인 작용에 의해 세탁을 수행하는 기 기이다.

이러한 세탁기는 많은 기술적 진보와 발전을 이루어 왔으며, 근래들어 와류식 세탁기와 드럼식 세탁기가 본 기술분야에 널리 사용되고 있다. 와류식 세탁기는 펄세이터라는 세탁날개로 와류를 발생시켜 세탁을 행하는 형태의 것이며, 한편 드럼식 세탁기는 세탁액 중에 부분적을 잠겨있는 수평드럼 내에 피세탁물을 넣고 당해 드럼을 회전시킴으로써 주로 세탁물간의 마찰작용으로 세탁을 행하는 방식의 것이다.

최근에는, 이러한 와류식 또는 드럼식 세탁기에 각종 첨단기술을 접목하여 기본적인 세탁능력과 함께 다양한 기능을 부가시켜 소비자의 욕구를 충족시키기에 열정적인 노력을 하고 있다. 이런 가운데, 친환경 녹색성장시대를 맞이하여, 보다 탁월한 세탁능력확보로 보다 적은 세제의 사용 즉 저세제 세탁기능, 더 나아가서 세제를 아예 사용하지 않는 무세제 세탁기능까지를 추구하는 시대로 발전하고 있다.

종래의 와류식 세탁기에 있어서, 세탁날개를 고속으로 회전시켜서 강한 와류가 발생되도록 하면, 세탁효율이 어느 정도 향상되지만, 이 경우에는 세탁물이 세탁날개와의 접촉에 의해 심하게 손상된다고 하는 단점이 있었다. 이와 같은 와류식 세탁기의 단점을 극복하고 보다 우수한 세탁능력을 확보하기 위하여 여러 가지 종류의 기포세탁기(공기방울세탁기)가 제안된 바 있다.

특히 일본의 특허사례로서:

일본국 특허공개공보 소화 62-189089호는 미세기포 발생기와 초음파발진기를 구 비한 세탁기를 개시:

일본국 특허공개공보 평성 2-20694호는 헹굼공정시 세탁조 내에 기포를 공급하여 헹굼효율을 높이도록 설계된 세탁기를 개시:

일본국 특허공개공보 소화 63-139597호는 세탁조의 외부로 배수된 세탁수를 펌프를 이용해서 세탁조 내로 재순환시키도록 구성된 세탁기를 개시:

일본국 특허공개공보 평성 2-60693호는 피세탁물의 양이 많을수록 기포의 공급량을 증가시키도록 구성된 기포 발생장치를 구비한 세탁기를 개시:

일본국 특허공개공보 평성 2-60692호는 세탁조 내에서 정회전, 동작중지, 역회전을 반복하는 펄세이터와 이 펄세이터의 동작 중지시에만 간헐적으로 세탁조 내에 기포를 공급하게 되는 기포 발생장치를 구비한 세탁기를 개시:

이와 같은 일본의 대표적인 개시 사례에서 보여주듯이, 대부분의 경우 미소기포의 특성을 활용하여 세탁액에 오염의 분해능력을 높여 세정성능을 높이고, 세탁물 및 세탁기 내부에 세균번식을 억제하는 효과를 목적으로 하였으나 여러 가지의 문제와 부작용으로 실용화되지 않고 있다.

이하, 보다 자세하고 구체적인 내용은 한국의 특허사례에서 설명하고자 한다.

또한, 한국의 특허사례로서:

기포발생기를 구비한 세탁기 및 기포를 이용한 피세탁물의 세탁방법

(등록 10-0090679)

세탁기 및 그 세탁기의 공기공급방법(등록 10-0162306)

마이크로버블방식 세탁기(등록 10-0152817)

초음파장치를 지닌 세탁기(등록 10-0202884)

마이크로에어버블 발생수단이 구비된 세탁기(등록 10-0491364)

등의 많은 특허가 개시되고 있다.

한국의 경우, 종래에 알려져 있는 공기방울 세탁기는 밀리기포를 응용한 것으로서 기포의 크기가 수 mm 이상의 밀리기포를 이용하여 세정효과를 크게 기대할 수 없었다.

왜냐하면 기포의 크기가 밀리기포 수준인 수 mm, 또는 수 백 mm 이상으로 크면 오염과 접촉할 확률이 기포의 크기의 제곱에 반비례하여 적어지고, 세탁액 중의 세제를 흡착하여 기포가 위로 상승하여 세탁액 중의 세제(계면활성제)농도를 저하시켜 세정효과를 저하시키기 때문이다.

이와 같은 종래의 초기 공기방울 세탁기의 공기 공급방식은, 단지 공기를 공기공급기에서 공급하여 외조의 저면 내부로 공급하면서 몇 개의 구멍을 통하여 기포를 발생시키고, 이 기포는 다시 세탁날개의 회전에 의하여 보다 작은 크기로 만드는 방법으로서, 공기 방울의 크기가 클 뿐만 아니라, 크기가 균일하지 못하고 기포의 크기를 세탁에 적합한 임의의 원하는 크기로 만들지 못하였다.

즉 초기 공기방울 방식 세탁기에 의한 기포의 크기는 비교적 큰 수 mm, 또는 수 백 mm 이상으로 만들어져 오염의 크기와 비교했을 때, 상대적으로 훨씬 크기 때문에 세정효과를 기대하기가 어려울 뿐만 아니라, 세탁날개의 회전에 의해 발생된 기포는 곧 다른 기포와 접촉 및 결합하여 그 크기가 점점 커지게 되어 처음에 만들어진 기포의 크기가 그대로 유지되지 못하고 효과가 저하되며, 이에 따라 세탁물의 세정효과를 향상시키기 위하여 세탁기를 반복하여 장시간 동안 구동시킴으로써 세탁물의 포손상 및 포꼬임 등의 현상과 세탁액 중의 세제를 흡착하여 기포가 위로 상승하기 때문에 세탁액 중의 계면활성제 농도를 저하시켜 세정효과를 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고 보다 나은 세정 효과를 얻기 위하여 기포의 크기를 작게하고 균일하게 하는 노력을 꾀하였고, 이에 기포의 크기를 수 ㎛에서 수 백 ㎛의 마이크로버블 수준으로 까지 작게 발생시켜 활용하면서 다음과 같은 논리를 적용하였다.

즉 기포의 크기가 거의 일정하게 발생되어진 마이크로버블의 기포는 세탁액의 위쪽으로 상승하지 않고 세탁액 전체가 세제와 마이크로버블이 결합하여 만들어지기 때문에 세탁액 중의 계면활성제 농도가 감소하지 않으며, 그 크기가 작으면 작을수록 세탁물에 부착되어 있는 오염 입자와 접촉할 확률이 높아지기 때문에 공기방울이 큰 것보다 작은 쪽이 세정효과가 훨씬 좋아지게 된다는 것이었다..

이에 기포의 크기를 보다 작게 하여 목적하는 세탁효율을 높이기 위해, 세탁조 내로 공기를 공급하는 장치를 부착함과 아울러 세탁조의 세탁수를 자체 순환시키는 장치를 부착하고, 또한 물과 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 공기방울을 마이크로버블(미소기포)수준인 수 ㎛∼수백 ㎛ 크기의 아주 작은 기포를 발생시키는 기능을 가진 장치를 부착하여, 세제를 절약하면서 세탁효율을 보다 향상시키며, 세탁물의 포손상을 감소시키고, 세탁물의 포꼬임을 방지하도록 한 것이다.

상기한 바와 같은 세탁기의 원리에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

마이크로버블이 발생되면, 그 마이크로버블은 곧 세탁액 속에 용해되어 있는 세제와 결합을 하게 된다. 이때, 마이크로버블이 세제와 결합하게 되면, 마이크로버블이 서로 결합하여 크게 되지 않는다.

즉, 발생된 마이크로버블은 세제가 없을 경우에는 마이크로버블끼리 서로 결합하여 버블 크기가 점점 커지게 됨으로써 오랜 시간 동안 형성되지 못하고 금방 커다란 기포로 변해 버리게 된다. 그러나 마이크로버블이 발생되어 있는 동안에 마이크로버블의 주위에 용해된 세제가 있으면, 마이크로버블은 세제입자와 결합하게 되고, 마이크로버블이 세제와 결합하게 되면, 마이크로버블에 부착되어 있는 세제 입자가 마이크로버블끼리 서로 결합하여 합쳐져서 큰 기포로 만들어지는 것을 방해하기 때문에 마이크로버블이 오랫동안 작은 크기로 지속할 수 있게 된다.

또한 기포의 크기가 작고 에너지를 보유하고 있기 때문에 세탁물에 부착되어 있는 오염과 쉽게 결합할 뿐만 아니라, 오염을 세탁물로부터 쉽게 분리시킴으로써 세정력을 높이는 역할을 수행하게 된다. 세제와 결합된 마이크로버블은 일반 세탁기에서 세탁 시 물에 잘 용해되지 않는 유지성분의 오염을 잘 흡착하여 분리시키기 때 문에 세정효과를 병행하여 얻을 수 있다. 따라서, 세정효과가 현저하게 향상됨으로써 세제의 양도 기존의 세탁 방식에 비하여 절반 이상 적게 사용하여도 동일한 세정효과를 얻을 수 있다.

또한, 세탁물의 세정효과를 향상시키기 위하여 세탁기를 반복하여 장시간 동안 구동시킬 필요가 없으므로 세탁물의 포손상 및 포꼬임 등의 현상을 배제하여, 세탁물의 손상을 방지하는 등의 효과가 있다.

또한, 세탁액 순환수단에 의하여 세탁액을 계속 순환시키기 때문에 세제가 완전히 세탁액에 용해되도록 함으로써 세제가 덩어리 진 상태로 세탁이 되어 세탁력을 저하시키는 것을 방지하고, 세제가 세탁 후 세탁물에 붙어서 찌꺼기로 남는 현상을 방지하는 등의 부가적인 효과가 있다.

이를 정리하면, 마이크로버블(미소기포)은, 체적 당의 표면적이 크고 수중에서의 부상속도가 느려 체재 시간이 긴 것으로부터, 기체의 용해 효율이 높고 기액계면에 수중의 불순물을 흡착 부상시켜 물을 정화하는 등의 작용이 있어서, 세탁물로부터 떨어진 오염물을 미소기포가 흡착해 오염물이 세탁물에 재부착하는 것을 막을 수 있고, 회전구동되는 세탁조의 세탁물이 손상되거나 뒤엉기는 현상을 해소할 수 있으며, 이에 따라 미소기포 또는 마이크로버블의 발생수단이 부여되어 있지 않은 세탁기에 비하여 세탁시간을 줄일 수 있고, 보다 우수한 세탁성능의 발현을 기할 수 있을 뿐 아니라, 세탁에 사용되는 세제의 양을 절감할 수 있다는 것이다.

그러나, 이러한 마이크로버블을 이용한 세탁방법도 초기 공기방울 세탁기의 문제점을 일부분 해결하고 보다 나은 세탁효율을 보이고는 있으나. 세정에 제한적인 마이크로버블의 몇 가지 특성만이 활용되는 작은 수조용량과 짧은 체류시간을 가지는 일반세탁기의 구조특성으로는 획기적인 세탁효율 향상에는 크게 기여하지 못하였으며, 그 실용성에 한계가 있다.

즉 종래의 마이크로버블(미소기포)을 응용한 공기방울 방식 세탁기에서는 세정능력의 향상과 함께 세제의 사용량의 절감을 지향하고 있다. 그러나, 물에 공기를 혼합 용해함으로서 얻어지는 기포의 세제용해작용을 도와주는 분산기능, 분해된 오염물의 분리를 돕는 흡착 부상기능, 농도가 그리 높지않은 용존산소에 의한 산화기능 등 세정기능에 제한적인 보조적 기능만이 활용됨으로써, 기포크기가 밀리기포보다 훨씬 작은 미소기포와 미세기포를 활용하였다 하더라도 세탁효율에 큰 도움이 안되어 충분한 세정력을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. 바꾸어 말하면, 미소기포와 미세기포가 갖지 못하는, 강력한 세정과 살균기능이 있는 초미세기포인 나노버블의 독특한 물리화학적 특성을 활용하지 못한 결과이다.

이러한 가운데서도 미세기포를 이용한 무세제 세탁방법에 대한 아이디어도 도출된바 다음과 같다.

일본국 공개특허공보 공개 2007-195865 세탁기 및 그 세탁방법은 세탁수의 연수화와 미세기포 발생순환으로 무세제, 절수기능의 세탁기를 개시:

일본국 공개특허공보 공개 2007-195866 세탁기 및 그 세탁방법은 세탁수의 연수 화와 미세기포를 이용한 오존수를 순환시켜 무세제, 절수기능의 세탁기를 개시:

이러한 아이디어는 미세기포의 특성을 활용하여 세탁액에 오염의 분해능력을 높여 세정성능을 높이고, 세탁물 및 세탁기 내부에 세균번식을 억제하는 효과를 바탕으로 한 무세제 세탁기를 지향하였으나, 근본적인 문제로서 미세기포가 그 기액계면에 세제를 흡착하기 때문에 세탁수의 세제 농도가 저하하고 또한 오존수도 세제에 영향을 미쳐 세제가 변질 분해하기 때문에 세정력이 저하해 버리는 부작용을 극복하지 못하고 있었다.

위에서 설명한 바와 같이, 종래의 미세기포나 오존수를 사용한 세탁기에서는, 세제의 사용량을 절감하고는 있지만, 세제와 병용하면 세제의 기능을 저해하는 작용이 미세기포나 오존수가 가지고 있어 충분한 세정력을 얻을 수 없다고 하는 문제와 부작용으로 무세제 세탁기의 실용화에 한계를 보여주고 있다.

또한, 한국에서는 미세기포를 이용한 무세제 세탁방법에 대한 것은 없으며, 다른 개념의 아이디어들이 도출된 바 다음과 같다.

세탁방법 (공개 10-2004-0069626):세탁운전 알고리즘 변경에 의한 방법을 개시:

이 고안은 종래의 일반 세탁기의 운전방법 즉 알고리즘의 변경을 통하여 무세제 세탁을 수행하는 방법으로, 오로지 물이 가지는 수용성과 기본세정능력에 의존하면서 세탁운전시간의 조정만으로 세제의 사용없이 세탁이 가능토록 하는 것으로 그 실효성과 실용성에 한계가 있어 보인다.

세탁기의 세탁방법 및 장치(등록 10-0395965):

무세제 세탁기의 전해질 공급장치(등록 10-0477196):

등은 세탁수의 특성을 조정하여 무세제 세탁을 수행하는 방법을 개시:

이러한 고안들의 무세제 세탁을 위한 해결수단은, 우선, pH를 높여서 수돗물을 알카리수로 변환시키기 위해 수돗물을 전기분해장치를 이용하여 전기분해 하는 방법, 세라믹 볼을 이용하는 방법, 알카리수로의 변환을 위하여 NaOH 또는 Na₂CO₃ 등의 화학약품을 투여하는 방법 등이 있다.

상기 전기분해 방법은, 음극과 양극의 소모성이기 때문에 일정기간 사용한 후에는 교체를 해야하고, 이때 전기분해를 위해 사용되는 전기량도 큰 문제점이 있었다. 상기 세라믹 볼을 이용하는 방법은, 일정기간 이상 사용하면, 더 이상 효력을 발휘하지 않으므로 교체를 해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 화학약품을 투여하는 방법은, 일반 소비자의 경우 특정 화학약품을 구입하는 것이 어렵고, 또한 세탁행정시마다 화학약품을 투입해야만 하는 번거로움이 있었다.

결국 세탁수의 특성을 조정하여 세탁성능을 개선하는 종래기술은, 별도의 알카리수로의 변환장치를 사용해야만 하거나, 특정 화학약품을 사용해야만 하는 문제점이 있었다.

현재 실용화된 유일한 무세제 세탁기는 국내의 한 대기업에서 세계 최로초 개발된 것으로 알려져 있다. 상기 무세제 세탁기의 원리는 세탁기 내부에 별도로 부착된 '특수 전기분해장치에서 만들어낸 이온수'를 활용하는 것이다. 즉, 세제 대신 탄산나트륨 가루를 물에 녹여 전기분해하면 양잿물이 만들어지는 원리로서 다음과 같은 반응을 거쳐 NaOH 수용액(즉 양잿물)으로 변환시키는 것이다.

탄산나트륨의 용해 : Na₂CO₃→ 2Na+ + CO₃--(이온화)

양극(anode)에서의 산화반응: 2 H₂O → O₂ + 4H+ + 4e-

음극(cathode)에서의 환원반응 : 4 H₂O + 4 e- → 2H₂ + 4OH-

이와 같이 수돗물과 촉매제의 상호작용에서 전기의 힘으로 발생된 이온수는 세정과 살균능력이 있어 세탁물에 묻어있는 각종 세균, 박테리아, 오염물 등을 제거하는 효과를 이용한 것이다.

상기 실용화된 무세제 세탁기는 오로지 물과 촉매제만을 사용하고 여타 다른 세제는 일절 사용하지 않는다고 하는데 이것만으로도 획기적인 일임에는 틀림없으며 사람들의 이목을 끌기에 충분하다

그러나, 무세제 세탁기라 하여도 촉매제의 사용은 필수적이며, 이 촉매제는 세제보다는 싸다고는 하나 아직까지는 특정 채널을 통하여 촉매제를 구입하여야 하는 등

불편하며, 무엇보다도 가장 중요한 세탁기의 기본 기능인 세탁성능에 대한 확신이 미흡하여, 아직까지는 무세제 세탁기의 성능에 의문을 가지는 실정이다.

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이외에도 많은 고안이나 발명들이 있으나 이러한 특허들은 대부분 세탁조 등 물탱크에서 살균처리하는 것에 초점이 맞추어져 있고, 일부는 이외의 배관이나 부대장치에서도 문제가 있음을 강조하는 등 다양한 아이디어가 도출되고 있으나 그 성능 의 실효성과 실용성에 한계가 있는 실정이다.

이에 따라 세탁기 관련업계에서는 세탁기의 세정 및 살균기능의 개발노력과 함께 그 외에 건조 다림기능 등 부가기능을 경쟁적으로 강화 개발하는 등의 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 대부분의 경우, 그러한 노력에도 불구하고, 보다 완벽한 세탁능력 확보를 위한 기술수준을 넘어서기에는 한계와 문제를 가지고 있는 실정이다.

결론적으로, 웰빙과 함께 친환경 녹색성장시대에 걸 맞는 '보다 탁월한 세탁기'를 넘어서는 '무세제 세탁기'에까지 관심을 넓혀가고 있지 마는 세제를 사용하지 않으면서 세탁기의 기본기능이랄 수 있는 세정살균기능을 완벽하게 제공하기에는 아직까지도 여러 가지 한계와 문제를 내포하고 있는 실정이다.

이런 즈음에 세탁기의 기본기능이랄 수 있는 세정

살균기능을 완벽하게 제공하면서도 세제를 사용하지 않는 이른바 친환경 세탁능력을 제공하면서도 위생적으로 안전한 환경을 구축한 세탁방법과 이를 적용한 장치가 요구된다 하겠다.

무세제 세탁기는 아무래도 세제를 사용하지 않으므로 환경보호 차원에서 가장 높은 점수를 얻을 수 있다. 더 나아가서 도래하고 있는 녹색성장시대에 꼭 걸 맞는 장치라 할 수 있다. 기존의 과다한 세제사용과 남용으로 인해 파생된 수질오염은 심각 한 수위에 도달하여 있고, 이제는 우리나라도 멀지 않은 미래에 물부족 국가가 될 것이라는 예측이 나오고 있는 이 시기에, 경제성 확보뿐만 아니라 수질환경오염의 예방 등, 세탁의 혁명을 이룰 수 있는 무세제 또는 저세제의 친환경 세탁기 개발은 시대적 사명이라 할 수 있다.

따라서 상기의 한계와 문제점을 해결하여 품질이 우수한 세탁기를 제조하기 위해서는 세탁물에 함유된 유해성분 및 유해미생물, 이취미 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 방법이 개발될 필요가 있다. 특히 화학약품 즉 세제나 촉매제 등을 쓰지 않고 세정

살균기능이 있는 용수처리기술을 사용하여, 현재까지의 것보다 친환경적이며 더욱 효과적인 세정능력과 살균능력을 발현할 수 있는 세탁방법과 그 장치 개발의 필요성은 절대적이라 하겠다.

이에 따라 세탁기 고유의 시스템을 크게 변화시키지 않으면서 유해오염물질을 제거할 뿐만 아니라 미생물을 살균할 수 있는 세탁세정방법으로서 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 도모할 수 있고, 이를 바탕으로 해서 저세제 세탁과 더 나아가 무세제 세탁이 가능하도록 하는 나노버블공법에 의해 수중에서 산소버블의 나노화 또는 나노버블의 산소활성화 처리를 함으로써 가능하게 하였다.

그러므로, 세탁수가 이러한 세정

살균기능의 특성을 갖도록 나노버블공법에 의하여 세탁액과 행금수에 공기 중의 산소를 혼합 용해처리하고, 동시에 이러한 처리로 얻어진 처리수를 세탁세정공정에 활용할 수 있음을 확인하였다.

즉 이 나노버블공법에서는 세탁액과 행금수를 산소버블의 수중 나노화 처리하여 혼합 용해함으로써 나노버블의 산소활성화 세탁액과 행금수 또는 산소버블의 나노화 활성세탁액과 행금수로의 활성화를 가능하게 한다.

이와 같이 마이크로나노버블 또는 나노버블은 「기체용해효과」「자기가압효과」「대전효과」 등의 특성이 있다. 이 버블의 탁월한 산화환원작용과 하나의 버블이 소멸할 때 발생하는 다량의 에너지를 이용하여 세정

살균기능에 응용할 수 있으며 이러한 기능은 환경분야(자연폐쇄수역계), 하수처리관련시설

고도정수처리시설, 토양정화, 수산업

농업분야(각종양식

양액재배

활어수조

수족관), 산업분야(배수처리

세정), 건강분야(입욕관련시설

욕조

인공탄산천

정수

변기), 의료(정밀진단), 가전(세탁기), 선박(선체저항저감) 등의 다양한 영역에서 이용되고 있다.

그러나, 녹색환경시대가 본격화되는 현시점에서, 유감스럽게도 산업용이나 가정용 세탁기산업부문에서는 세정에 한계가 있는 밀리버블과 마이크로버블이 가지는 특성 두세 가지만을 활용하는 수준에 머물러 있어, 이렇게 효과적이면서도 경제적인 나노버블의 물리화학적 특성이 가지는 탁월한 세정

살균기능이 제대로 활용된 바가 없다.

이에 본 출원인은 나노버블 또는 산소버블의 나노화 특성을 활용하기 위하여 세탁 액과 행금수에 공기 중의 산소를 나노처리 즉 산소버블의 나노화 처리를 하여 산소버블의 나노화 활성세탁액과 행금수로 활성화시키고, 특히 일정한 시간주기를 두고 세탁조의 세탁행정과 행금행정에 산소버블의 나노화 활성세탁액과 행금수를 순환 공급하는 나노버블처리를 함으로써, 수중에 함유되어 있는 풍부한 용존산소와 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의해 유해오염원과 미생물이 효과적으로 제거되는강력한 세정

살균기능에 의해, 세정도(세탁력)의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 도모할 뿐만 아니라 세탁장치가 위생적으로 안전한 환경을 구축하는 세탁기에 적용하고자 하였다.

또한, 이러한 나노버블의 물리화학적 특성을 활용함으로써, 세탁능력의 획기적인 향상과 더불어 세제를 적게 사용하고, 더 나아가 아예 세제를 사용하지 않고도 세탁이 가능하도록 하는 친환경 세탁 방법과 그 장치를 고안하고자 하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 나노버블의 물리화학적 특성을 감안하여 도출된 것으로,

본 발명의 제1목적은 나노버블공법에 의한 처리를 함으로써 나노버블의 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경을 구축하여, 세정 도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 수행할 수 있는 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치를 제공하는 것이다

그리고, 본 발명의 제2목적은 나노버블공법에 의한 처리를 함으로써 나노버블의 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경을 구축하여, 세제를 사용하지 않는 또한 필요에 따라 세제를 보조세정제로 사용하는 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 ‘나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치’에 대한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른‘나노버블의 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치는,

도 2에 도시된, 본 발명의 일 실시예인 와류식에 의하면, 세탁액을 수용하기 위한 탈수조 겸용 세탁조와 ; 상기 세탁조 내에 회전운동 가능하게 설치되어 주기적으로 정역 회전하면서 수류를 발생시키기 위한 세탁날개와 ; 상기 세탁날개에 회전운동을 유발시키기 위한 구동수단과 ; 상기 세탁조 내에 기포를 공급하되, 나노레벨의 기포를 공급하는 수단인 나노버블발생 순환시스템을 포함하는 세탁기가 제공된다.

또한, 도 3에 도시된, 본 발명의 다른 실시예인 드럼식에 의하면, 소정량의 세탁액을 수용하기 위한 고정조와 ; 적어도 일부가 상기 세탁액 중에 잠기도록 상기 고정조내에 회전운동 가능하게 설치되는 것으로, 세탁액의 유통을 가능케 하는 다수개의 통공을 구비한 회전드럼과 ; 상기 드럼에 회전운동을 유발시키기 위한 구동수단과 ; 상기 드럼내에 기포를 공급하되, 나노레벨의 기포를 공급하는 수단인 나노버블 발생 순환시스템을 포함하는 세탁기가 제공된다.

이와 같이 방식과 형식은 다르지만 적용된 세탁원리는 동일하므로 도 2에 도시된 일 실시예인 와류식 세탁방법으로 설명한다.

급수된 수돗물로부터 일정회수 이상 순환식 나노버블공법으로 반복처리하여 위생적으로 안전하게 세탁하는 방법에 있어서,

세탁물을 세탁내조(3) 내에 투입한 상태에서 세탁모드가 선택되면 컨트롤러(도시는 생략함)의 제어신호에 따라 일정시간 동안 세탁, 헹굼, 탈수가 자동으로 이루어진다.

즉, 세탁모드가 선택되면 급수호스에 설치된 급수밸브가 열려 상기 급수호스를 통해 세탁에 사용될 세탁수가 세탁내조 내로 급수된다.

이 때, 상기 세탁내조는 그 외주면을 따라 형성된 다수의 통공(16)에 의해 세탁외조(2)의 내부와 연통된 상태임에 따라 전술한 바와 같이 세탁내조 내로 급수되는 세탁수는 세탁내조의 각 통공을 통해 세탁외조 내부로 유입된다.

이와 같은 과정에 의해 세탁액이 세탁외조 및 세탁내조 내에 일정 높이의 1/2수준 정도 채워지면, 세탁액이 세탁외조의 외측에 놓여져 있는 나노버블발생 순환시스템(60)으로 이동되어 1차적으로 공기 중의 산소를 나노버블처리하여 세탁내조로 보내어져 순환된다. 이때 나노버블발생장치(40)가 가동되어 세탁내조의 세탁액을 순환시키면서 생성시킨 나노버블을 용해부(90)에서 혼합 용해하기 시작하게 된다. 이와 함께 세탁액이 세탁외조 및 세탁내조 내에 일정 높이만큼 채워지면 급수밸브가 닫히면서 더 이상의 급수는 중단되고, 세탁외조의 외측 바닥면 일측에 고정된 구동모터(6)가 정

역방향으로 구동하면서 클러치(5)를 구동시키고, 상기 클러치는 세탁내조 및 세탁날개(4)를 각 세탁 행정에 따라 선택적으로 회전시킨다. 이런 가운데 나노버블 발생장치(40)는 계속 가동되어 반복 순환되어 진 세탁액은 일정수준 이상의 고농도 산소나노버블이 함유되고 일정수준 이상의 용존산소가 용해된 산소활성수로 활성화되어 강력한 세정

살균기능을 발현하게 된다.

이에 따라 세탁내조 내의 세탁물은 세탁날개의 회전력, 세탁내조의 내주연부와의 마찰력 등에 의한 종래의 세탁기능과 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의한 세정

살균기능이 복합적으로 어우러져 세탁 세정된다.

그리고, 상기한 작용에 의해 세탁행정이 끝나면 나노버블 발생장치(40)는 가동을 멈추게 되고 배수호스(15)에 설치된 배수밸브(11)가 컨트롤러(도시는 생략함)의 제어신호를 받아 열려 세탁외조 및 세탁내조와 나노버블발생 순환시스템(NB) 내의 세탁에 사용되었던 세탁액은 상기 배수호스를 통해 본체(1)의 외부로 배수된다.

이후, 새로운 세탁수가 세탁내조 내부로 급수된 상태로써 헹굼을 수회 반복하는 헹굼행정이 수행된다. 이때, 각 헹굼과 헹굼 사이에는 배수와 더불어 짧은 시간동안의 탈수 및 새로운 세탁수의 재급수가 이루어짐으로써 보다 원활한 헹굼이 이루어지도록 그 제어가 이루어지게 된다.

이러한 헹금행정에서도 배수와 탈수를 제외한 헹금시간에 헹금수가 일정 높이의 1/2수준 정도 채워지면 나노버블 발생장치(40)가 가동되어 세탁내조의 헹금수를 순환시키면서 산소나노버블을 혼합 용해하게 된다.

이런 가운데 나노버블 발생장치(40)는 계속 가동되어 반복 순환되어진 헹금수는 일정수준 이상의 고농도 산소나노버블이 함유되고 일정수준 이상의 용존산소가 용해된 산소활성수로 활성화되어 강력한 세정

살균기능을 발현하게 된다.

이에 따라 세탁내조 내의 세탁물은 세탁날개의 회전력, 세탁내조 내주연부와의 마찰력 등에 의한 종래의 헹금기능과 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의한 세정

살균기능이 복합적으로 어우러져 헹금된다.

또한, 이와 같은 헹굼행정이 완전히 끝난 후에는 나노버블 발생장치(40)는 가동이 중단되고 배수가 시작된다. 이때 세탁외조 및 내조와 나노버블발생 순환시스템(NB) 내에 있던 헹금수는 모두 기외로 배수된다.

이후, 최종 탈수행정을 수행하게 되고, 이 최종 탈수행정시에는 헹굼시 사용되었던 헹금수를 기외로 자연 배수시킨 상태에서 세탁내조와 세탁날개가 고속 회전된다. 이에 따라, 세탁내조 내의 세탁물은 상기 세탁내조와 세탁날개의 고속회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 밀리면서 세탁물에 함유된 수분이 상기 세탁내조의 통공을 통해 세탁외조로 빠져나오게 된다.

또한, 이때에는 세탁외조의 하부에 설치된 배수밸브가 열리므로 세탁물에서 빠져나온 수분이 배수호스를 통해 외부로 배수된다.

상기한 탈수행정은 설정된 시간 동안 수행되고, 상기 탈수행정이 마무리되면 세탁기의 동작이 완전 정지시킴으로써 모든 세탁 과정이 완료된다.

이와 같이 반복 순환 나노버블 처리공법에 의해 세탁액과 헹금수 자체가 나노버블 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수로 활성화되는 것을 특징으로 하는 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치를 제공하며,

동시에 나노버블 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수는 고농도의 용존산소와 산소나노버블이 함유되어 있어 이들의 물리화학적 특성에 의해 세탁물이 세정

살균되고 위생적으로 안전한 환경으로 구축되어진 순환식 위생안전 무세제 세탁방법과 그 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 나노버블 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수는 고농도의 용존산소와 산소나노버블이 함유되어 있어 이 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의해 세탁물이 세정

살균되고, 어떠한 세제가 보조 세정제로서 사용되는, 위생적으로 안전한 환경으로 구축되어진 순환식 위생안전 저세제 세탁방법과 그 장치를 제공하는 데 있다.

이하 상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 ‘나노버블의 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법 및 그 장치에 적용된 핵심개념인 산소나노버블의 물리화학적 특성과 이의 처리 결과물인 나노버블의 산소활성수의 특징에 대해서 설명하고자 한다.

[ 나노버블의 물리화학적 특성 ]

나노버블의 정의

말 그대로 미세한 거품을 뜻하는데 마이크로버블(Micro Bubble)은 기포의 직경이 10~수십㎛, 적어도 30㎛ 이하의 미소기포를 말하며, 마이크로나노버블(Micro Nano Bubble)은 수백㎚~10㎛의 미세기포를 말하며, 나노버블(Nano Bubble)은 수백㎚ 이하의 초미세기포를 말한다. 마이크로버블은 통상의 일반기포인 밀리기포가 물속에서 빠른 속도로 상승해 표면에서 파열하는 것과 달리, 수중에서 압력에 의해 축소되어 다양한 에너지를 발생시키며 소멸하여 완전 용해한다. 이러한 특성을 이용해 여러 가지 공학적 응용이 검토되고 있다. 또한 나노버블은 통상 마이크로버블의 축소과정에서 생성되나 최근에는 마이크로나노버블과 더 나아가서 나노레벨의 버블 그 자체를 생성하기도 하는 기술적 발전을 이루었다. 나노버블은 물리적으로 지극히 불안전하기 때문에 단시간에 소멸하는데 이는 초미세기포가 수중에서 표면장력 의 작용에 의해 급속히 완전 용해되어 버리기 때문이다. 그러나 표면대전에 의한 정전반발력을 받았을 경우에는 나노레벨의 초미세기포도 어느 정도 장시간 존재하는 것이 가능하다. 특히 대전효과에 의해 안정화한 나노버블은 기포로서의 특성을 보관유지하고 있어 생물의 세포에 직접적인 적용과 공학적 응용의 가능성이 높다.

상세한 매카니즘은 마이크로버블의 압괴과정에서 수중의 음이온이 기포주위에 농축하는 것으로 정전기적인 반발력을 일으키고 기포가 완전하게 소멸하는 것을 억제하게 된다. 나노버블을 포함한 물은 물성적으로 통상의 물과 현저한 차이는 없지만, 나노버블화된 기체의 특성을 겸비하는 것이 특징이다. 예를 들면 오존을 나노버블로서 포함한 물은 통상 상온상압하의 개방조건에서 수시간에 흩어 없어져버리는 수중의 오존을 1개월 이상 보관유지 할 수 있고, 산소나노버블로서 포함한 물은 어패류 생물에 대해서 활성효과를 높인다.

100㎛	머리카락굵기	마이크로 버블
5㎛	모공의 크기
10㎛	세포의 크기
		마이크로나노 버블
1㎛	세균적혈구크기
300nm(0.3㎛)
		나노 버블
10nm(0.01㎛)	바이러스크기
1nm(0.001㎛)	단백질분자크기
0.1nm	원자의 크기

나노버블의 기본적 성질

최근 비약적인 기술의 발전으로 유체역학을 응용한 심플하고 획기적인 버블발생장 치로 마이크로나노버블 더 나아가서 나노버블을 대량으로 발생시킬 수 있다. 한편으로는 안정적으로 균일한 버블을 발생시켜 분산성이 좋아 매우 느린 유동과 함께 광범위한 확산특성을 가진다. 또한 나노버블 고유의 특성을 가지며, 생리활성을 촉진 시킨다.

나노버블의 특성

마이크로나노버블은 부양속도가 낮아 수면으로 0.1㎝/s의 매우 느린 속도로 상승하며, 수많은 버블들은 수면에 도달하기 전에 압괴 소멸하게 된다. 이때 몇 가지 질적 활성화에 의한 작용으로 인하여 「기체용해효과」「자기가압효과」「대전효과」등의 특성을 가지게 되어, 첫째, 용존산소를 공유하는 기능, 둘째, 세균바이러스 등의 미생물 제균기능, 셋째, 생물 등에 생리활성을 촉진하는 기능 등을 갖는다.

(기체용해효과)

부양속도저하로 산소용존시간의 증가

마이크로나노버블과 나노버블은 매우 작은 기포로 부피가 작은 만큼 부력을 적게 받아 수면으로의 상승속도가 매우 느리다. 밀리버블과 대비하면 약 1/100배 이하의 속도로 상승하게 된다.

또한 수면으로 느리게 상승하는 동안 많은 수의 나노버블은 수면에 도달하기 전에 수중에서 압력에 의해 축소되어 소멸되면서 기포상태로 소유하였던 산소입자를 물 속에 넣게 된다. 따라서 산소가 수중에서 용해할 수 있는 시간을 늘려주게 되어 수 중 용존산소 농도를 증가시켜 보다 활성화된 “살아있는 물”로 만들게 된다.

살균세정을 위한 산소접촉면의 증가

모든 생명체는 단백질로 구성되어 있다. 미생물 또한 C와 H의 연결로 이루어진 단백질로 구성되어 있다. 이중 세균은 호기성과 혐기성세균으로 분류할 수 있는데, 호기성세균(Aerobic bacteria)은 O₂를 받아들여 대사를 일으켜 성장하지만, 혐기성세균(Anaerobic bacteria)은 O₂를 만나 CO₂와 H₂O로 산화가 일어나 사멸하게 된다. 이러한 산화는 살균세정의 기본원리이다. 대부분의 일반세균은 호기성이고, 유해한 세균은 혐기성이며 산소에 의한 산화는 가장 효율적인 살균세정방법이다. 이에 따라 산화를 촉진시키기 위해서는 산소와 박테리아의 접촉면이 많을수록 효과적이다.

부유물질의 부착부상효과

이온화된 이중구조의 마이크로버블은 강한 이온성으로 각종 고형물을 흡착 포집한 상태로 서서히 부상되므로 미세하거나 조대한 고형물을 90%이상 부상분리시켜 후단처리시설의 부하량을 감소시켜 전 시스템상의 처리효율을 극대화하게 하여 준다.

(자기가압효과)

자기가압효과는 구형의 계면을 가지는 기포내부에서 표면장력이 기체를 압축하는 힘으로 인하여 발생한다. 직경이 불과 0.5micron(1만분의 1밀리)의 기포는 1마이크로세컨드(100만분의 1초)의 짧은 순간에 압축파괴의 연쇄반응하는데 이때에 즉 압괴(버블소멸)시 다양한 에너지가 방출된다.

5,500℃의 순간고열발생

초미세기포가 자기가압에 의해 압축파괴될 때 기포 내 온도는 태양 표면온도에 필적하는 5,500℃까지 순간적으로 상승한다.

40 kHz 의 초음파 발생

초미세기포가 자기가압에 의해 파열할 때 초음파를 포함한 충격파가 시속 400㎞의 속도로 뛰쳐나온다. 이것은 KTX의 평균속도 300㎞를 훨씬 뛰어 넘는 빠른 속도의 순간진동충격을 준다.

프리래디칼(Free Radical)의 발생

초미세기포가 자기가압효과에 의해 소멸할 때에 매우 강한 에너지를 가진 하이드록시 래디칼(Hydroxy Radical OH^-)등의 프리래디칼이 발생한다.

이와 같이 나노버블 압괴시 방출되는 순간고열과 고속충격파와 함께 프리래디칼은 수중에 존재하는 여러 가지 유해화학물질이나 호기성과 혐기성 세균류 등을 포함한 미생물을 분해한다.

그 매커니즘은 우선 마이너스를 띤 나노버블이 정전기적으로 세균이나 바이러스등을 끌어당기고, 그 버블이 터질 때 생성되는 에너지인 순간고열, 고속충격파와 프리래디칼이 복합적으로 작용하여 세균이나 바이러스를 파괴하고 유해화학물질들을 분해하게 된다.

(대전효과)

커지지 않는 독립적 미세기포

하나 하나의 초미세기포 표면은 마이너스에 대전하고 있다. 마이너스와 마이너스가 서로 반발하여 거품이 밀집된 상태에서도 각각의 독립성을 지키게 되어 결코 결합되지 않아 큰 거품으로 성장하지 않게 된다.

물은 수분자(H₂O)와 이것이 전파해 생긴 몇 안되는 양의 수소원소 래디칼(H⁺)와 수산래디칼(OH^-)로부터 완성된다. 기포가 마이크로기포까지 작아지면 상대적으로 계면에서의 수산래디칼(OH^-)의 양이 많아져 마이너스에 대전한다고 추측된다.

레너드효과와 산소음이온효과

마이크로나노버블 기포군이 수면으로 방출될 때 무수한 물방울이 수면에 흩날리게 된다. 이 물방울은 연속해서 방출되는 기포군에 의해 미세한 물방울장을 만들어 공기 중에서 분열결합운동을 일으켜 주위의 공기를 마이너스 이온화한다. 물방울을 흩날리는 것으로 최초 물방울의 표면은 전기이중층이 존재해 물방울의 표면은 마이너스에, 이 물방울과 접하는 외측의 공기를 플러스에 대전하고 있다.

즉 액체가 급격하게 미립화 할 때에 액체의 표면에너지가 활성화하여 액체방울이 대전하게 된다. 물방울이 분열할 경우에 물방울은 전기적 성질을 띠게 되는데 이 현상을 레너드효과라 부르며, 해안이나 폭포부근에서 마이너스이온이 발생하는 레너드효과를 볼 수 있다.

* 레너드효과( Lenard Effect )

물이 낙하하여 바닥에 부서질 때 부서지는 미세물방울에는 음전하(Negative Charge)가 다량 포함되고, 큰 물방울이나 바닥에 고인 물에는 양전하(Positive Charge)가 많게 된다. 음전하 전자들은 불안정하게 미세물방울에 붙어 있다가 공기 중을 부유하는 동안 공기 중의 먼지 및 분자들과 충돌할 때 음이온 먼지나 음이온 산소분자를 만든다. 특히 공기 중 21%를 차지하는 산소는 전자와 결합하는 친화력이 공기의 78%를 조성하는 질소에 비해 약 100배 이상 강하여 쉽게 산소음이온이 된다. 레너드박사가 폭포수에서 음이온이 다량 생성되어 공기를 정화하는 원리를 규명한 이래 레너드효과, 일명 폭포수효과(Waterfall Effect)라 부른다.

일반욕조	2,000~3,000개/㎠
폭포주변	5,000~10,000개/㎠
나노버블	50,000~500,000개/㎠

이러한 음이온의효과는,

혈액의 정화작용 - 음이온은 혈액 중에 미네랄성분인 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 이온효율을 상승시켜 알칼리화의 진행을 통해 혈액을 정화해 주고, 엔돌핀, 엔케피린이라는 물질을 발생시키므로 인해 혈청 속에 칼슘, 나트륨의 이온화율의 상승으로 혈액정화, 피로회복, 체력의 회복뿐 아니라 강한 통증이 있던 부분의 세포를 건강하게 활성화시켜 통증을 완화한다.

저항력 증진작용 - 혈청 중에 포함된 면역성분인 글로부린을 증가시켜 저항력을 높인다.

자율신경계 조절작용 - 음이온은 인체의 모든 기관, 신경계 및 혈액과 세포 등에 생기를 주어 약화된 기능을 강화시키고 활력을 주는 결정적인 역할을 한다.

공기정화작용 및 살균작용 - 공기 중의 여러 오염물질 즉 담배연기 아황산가스질소산화물 일산화탄소오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데 음이온은 이들 양이온을 중화침전시켜 제거한다.

이상과 같은 나노버블의 특성을 활용하기 위하여 종래의 세탁방법과 그 장치에 나노버블발생 순환시스템을 도입 결합함으로써 생산되는 산소버블의 수중 나노화활성수는 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.

[ 나노버블처리 활성수의 특징 ]

강력한 살균 및 세정력 발현

이상과 같이 하여 산소버블의 수중 나노화처리를 결합시키면 물분자가 나노버블과의 무수한 충돌과 파괴충격으로 인한 물분자 클로스터(Cluster)의 소집단화에 따라 표면장력이 작아져 세탁물 등에 침투력을 개선시키고, 산소버블의 수중 나노화로 인한 용존산소 농도의 증가와 산소접촉면의 증가, 그리고 나노버블의 압괴시 방출되는 에너지인 순간고열

순간충격파

프리래디칼과 산소음이온 효과 등이 복합적 조화를 이루어 수중 오염원과 쉽게 결합하여 강력한 살균 및 산화력으로 미생물의 고순도 살균소독작용과 난분해성 유기물의 산화분해, 그리고 물의 탈색

탈취

탈미 등의 정화작용에 탁월한 효과를 보여 혁명적인 세탁세정을 이루게 한다.

세탁시스템의 위생환경 획기적 개선

한편 나노버블의 특성은 처리되는 물 뿐만 아니라 세탁내조 및 외조를 포함하는 세탁처리장치와 배관 등 시스템의 환경개선도 함께 이루어져 보다 완벽한 위생관리가 가능하게 된다.

세탁조는 대부분 프라스틱이나 스텐레스판 등으로 제작되나 음습하여 미생물이 기생하기 좋은 환경이며 또한 밀폐되어 있는 처리장치와 부속배관으로 구성된 세탁처리장치는 미생물이 기생하기 좋은 환경일 뿐 아니라 미생물관리가 결코 쉽지 않은 환경이라 하겠다. 다른 측면으로는 위생관리 주기와 수준에 따라 다르겠지만 일반적으로 전문지식이 없이 효용성이 낮은 일반적 수준의 위생관리를 하고 있어 미생물문제 등이 상존한 상태이다.

이런 환경 속에서는 깨끗한 물로 세탁 청소되었다고 하더라도 물속의 미네랄과 함께 미세한 SS와 유기물 더 나아가 미생물이 잔류할 수 밖에 없어 물때 또는 물이끼가 끼고 이들이 미생물의 서식처가 되어 빠른 증식환경을 만들어주게 된다. 또한 세탁내조를 제외한 처리장치와 배관 등의 시스템이 밀폐되어 있어 미생물 콘트롤은 정말 쉽지 않은 과제가 된다. 이에 위생을 기본으로 하는 세탁행정에서 오히려 미생물에 오염이 된다면 전말이 전도된 황당한 일이 아닐 수 없을 것이다.

그러나 세탁외조-배관-처리장치 등으로 밀폐된 시스템에 나노버블처리수를 통수하고, 처리공정이 끝나면 나노버블의 특성에 의한 자정능력과 효과로 인해 시스템 내에 미생물 문제를 해결할 뿐 만 아니라, 배관 내에 골칫거리인 슬라임(Slime)과 스케일(Scale)의 생성을 최소화할 수 있다.

이것은 나노버블처리수의 미생물의 살균력과 오염물질의 산화세정력으로 세탁조 등의 시스템 내벽에 부착 기생하는 물때, 물이끼나 미생물 군락인 Slime 등을 제거할 뿐만 아니라 오염물질을 분해 제거하여 비교적 위생조건이 좋은 환경을 만들기 때문이다. 또한 마이크로나노버블 기포군의 방출로 레너드효과에 의한 산소음이온이 세탁조 주변의 공기를 정화하고 살균하는 작용으로 인하여 보다 나은 위생조건의 외부환경을 조성한다.

이로써 세탁조와 세탁조 외부의 환경과, 그리고 세탁장치의 전반적인 위생환경을 획기적으로 개선시켜 위생관리의 효율성을 높여 줌으로써 세탁장치에 대한 위생관리의 노력과 관리운영비의 절감을 꾀할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 ‘나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법 및 그 장치'는 종래의 세탁장치에 순환식 나노버블 발생시스템을 부여함으로써,

본 발명의 제1목적인 세탁액과 헹금수에 나노버블공법에 의한 처리를 함으로써 산소버블의 나노화 활성수 또는 나노버블의 산소활성수로 활성화시키고, 또한 이에 함유되어 있는 수중 기포상의 나노버블이 가지는 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경을 구축하여, 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 수행할 수 있는 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제2목적인 세탁액과 헹금수에 나노버블공법에 의한 처리를 함으로써 산소버블의 나노화 활성수 또는 나노버블의 산소활성수로 활성화시키고, 또한 이에 함유되어 있는 수중 기포상의 나노버블이 가지는 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경을 구축하여, 세제를 보조세정제로 사용하거나 아예 세제를 사용하지 않고도 세탁세정이 가능하도록 함으로써, 세제의 절약과 함께 수돗물의 낭비를 절감할 수 있도록 하는 순환식 위생안전 세탁방법과 그 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 ‘나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법 및 그 장치’에 대한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도면 중 제1도와 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하였다

도 2는 본 발명에 따른 와류식 세탁기의 일 실시예를 개략적으로 보이는 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 드럼식 세탁기의 일 실시예의 개략적인 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 나노버블발생 순환시스템의 일 실시예의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 나노버블 발생장치의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 와류식 세탁기의 요부 구성을 개략적으로 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 세탁기 케이스(1)의 내부에 매달려 지지 되는 외조(2)와, 상기 외조(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 세탁겸용 탈수조인 내조(3)와, 상기 내조(3)의 저면 중앙부에 회전 가능하도록 설치되는 세탁날개(4)와, 상기 외조(2)의 저면 중앙부 하부에 설치되어 동력을 구분하여 전달하는 클러치(5)와, 상기 클러치(5)를 구동시키는 구동모터(6)와, 상기 구동모터(6)의 구동력을 클러치(5)로 전달하기 위한 구동풀리(8), 벨트(10), 그리고 종동풀리(9)와, 상기 세탁날개(4)와 결합되어 세탁모드 시 세탁물의 세탁작용을 수행하는 세탁축(13)과, 상기 세탁겸용 탈수조(3)와 결합되어 탈수모드 시 내조(3)를 고속으로 회전시키기 위한 탈수축(14)과, 탈수모드 시 배수를 위한 배수밸브(11)와, 세탁모드 및 탈수모드와 배수밸브(11)의 작동을 연동시키기 위한 클러치 레버(12)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 구성은 기존의 세탁기와 동일하며, 그 세탁 및 탈수 동작도 기존 의 세탁기와 동일하게 진행된다.

즉, 구동원인 구동모터(6)로부터 발생되는 구동력이 구동풀리(8)→벨트(10)→종동풀리(9)를 통하여 클러치(5)로 전달되며, 상기 클러치(5)로 구동력은 클러치(5)의 통상적인 동력구분작용에 의하여 세탁 또는, 탈수모드로 전환된다.

이때, 세탁모드로 전환 시에는 세탁날개(4)가 회전하여 세탁 행정을 진행하고, 탈수모드로 전환 시에는 내조(3)가 세탁날개(4)와 함께 고속으로 회전하면서 탈수행정을 진행하게 된다.

본 발명에 의한 상기 세탁장치에 있어서,도 4에 도시한 바와 같이,상기 일반적인 세탁기의 구성을 기본으로 하여 외조(2)로부터 물이 하강 순환되어 다시 내조(3)로 복귀되는 순환관(30)에 설치되며 마이컴(도시되지 아니함)에 의하여 제어되는 나노버블 발생장치(40), 나노버블 발생장치(40)와 일체화된 용해부(90)를 포함하여 구성되는 나노버블 발생순환시스템(NB)이 부여된다.

또한, 본 발명에 의한 상기 세탁장치에 있어서,도 5에 도시한 바와 같이,상기 나노버블 발생장치(40)는 세탁액을 가압 순환시키는 펌프(50), 상기 펌프를 구동시키는 펌프구동용 모터(60)와 나노버블을 생성 혼합하는 혼합부(70), 그리고 공기공급유닛(80)으로 일체화로 구성되어 있다.

상기 펌프(50)는 세탁액을 흡입하기 위한 흡입구(51)와, 세탁액을 토출하기 위한 토출구(52)가 구비되어 있으며, 펌프의 흡입구에는 세탁액을 펌프로 안내하기 위한 세탁액 순환관(31)이 연결되어 있다.

상기 펌프의 토출구(52)에는 공기 중의 산소와 세탁액을 섞어서 혼합하여 나노버블을 발생시키기 위한 나노버블 생성수단인 혼합부(70)가 직렬로 연결되어 있다.

상기 혼합부(70)는 몸체의 내부에 공기 중의 산소와 물을 혼합시키는 혼합수단이 구비된 나노버블 생성수단인 것을 특징으로 한다.

상기 혼합부(70)의 세탁액 흡입구(72)과 펌프(50)의 토출구(52)는 연결관(53)으로 연결되어, 펌프(50)의 토출구(52)로 토출되는 세탁액이 누수되는 경우가 없이 혼합부(70)로 공급되도록 되어 있다.

상기 혼합부의 몸체(71)는 상,하부에 나노버블 혼합 세탁액 공급공(73)과 세탁액 흡입구(72)가 각각 형성되어 있으며, 외면 일측에 공기 안내관이 연결되는 공기 흡입구(74)가 형성되어 있다.

또한, 나노버블 발생장치(40)에 부착된 상기 공기공급유닛(80)은 펌프(50)의 압력에 의한 진공으로 공기를 자흡하거나 공기펌프나 콤프레서 등의 압축공기를 특정 압력 이상으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 나노버블 발생장치(40)에 일체화된 상기 용해부(90)는 혼합부(70)와 직렬 또는 병렬로 연결되어 혼합 생성된 나노버블의 산소를 세탁액에 가압 용해시키는 기능을 가지는 다양한 방법으로 개발된 나노버블의 용해수단인 것을 특징으로 한다.

상기 용해부(90)는 나노버블 혼합 세탁액 흡입구(92)와 혼합부(70)의 나노버블 혼합 세탁액 공급공(73)이 연결관(75)으로 연결되어, 혼합부(70)의 토출구(73)로 토 출되는 세탁액이 누수되는 경우가 없이 용해부(90)로 공급되도록 되어 있다.

상기 용해부의 몸체(91)는 나노버블 혼합 세탁액 흡입구(92)와 용해 세탁액 토출구(93)가 각각 형성되어 있어, 용해 세탁액 토출구(93)는 용해세탁액 순환관(32)과 연결되어 내조(3)로 나노버블이 혼합 용해된 세탁액을 공급하게 되고, 외면 일측에 순환시스템(NB)의 배수관(94)이 순환시스템(NB)의 최하부에 구성되어 배수밸브(11)와 연결되어 있다.

상기 나노버블 발생순환 시스템(60)은 세탁기에서 설정한 수위 중 최저 수위 보다 아래쪽에 위치하도록 배치하고, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 외조(2)의 하면, 또는 세탁기 케이스(1)의 소정 부위에 고정되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 나노버블 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁장치의 작동상태를 살펴본다.

본 발명은 일반적인 세탁장치에 나노버블발생 순환시스템(NB)이 부여됨으로써 세탁액이거나 헹금수가 나노버블의 산소활성수로 활성화되고 이 활성수의 특성에 의해 세탁액이거나 헹금수 자체가 강력한 살균

세정력을 갖게되어 목적하는 세탁물이 효과적으로 살균

세정될 뿐만 아니라 세탁장치 전체(1)가 자체 세정되어 세균발생과 증식을 완벽하게 방지토록 하는 위생환경을 구축토록 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 나노버블 발생순환시스템(NB)은, 물과 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 공기 방울을 매우 작은 크기의 기포인 마이크로나노버블(10 ㎛∼수백 nm) 또는 나노버블(수백 nm 이하)을 발생시키는 나노버블 발생장치(40)를 포함하여 구성한 시스템으로, 세탁액과 헹금수를 순환시키는 순환기능과, 공기 중의 산소와 혼합시켜 나노버블을 생성하고 용해시키는 나노버블 생성 용해기능을 동시에 수행한다.

즉 외조(2)로부터 세탁액과 헹금수가 순환관(30)으로 하강되어 나노버블발생장치(40)와 용해부(90)를 거쳐 공기 중의 산소로 1차 나노버블 처리되어 산소활성화된 후 순환관(30) 을 거쳐서 다시 내조(3)로 유입되는 순환이 연속 또는 단속적으로 반복적으로 이루어지게 되어 용존산소의 농도와 나노버블의 농도가 최적 상태가 되도록 한다..

이와 같이 외조(2)로부터 순환관(30)을 통하여 물 즉 세탁액이거나 헹금수가 연속적으로 나노버블발생 순환시스템(MB)에 순환됨으로써, 그 순환경로에 설치되어 있는 일체화된 나노버블발생장치(40)와 용해부(90)를 반복적으로 순환되어 나노버블의 산소활성수로 활성화되며, 이 수중의 함유되어 있는 용존산소와 산소나노버블의 특성에 의해 세탁물의 내밀한 부분까지 침투하여 유기오염물을 산화 분해하고, 세균들을 살균소독할 뿐만 아니라, 또한 세탁장치 내부의 물 접촉면이 자정되고 외조의 환경이 좋아져 미생물 증식이 방지될 뿐만 아니라 슬라임이나 스케일등이 쌓이지 않아 위생적으로 안심할 수 있는 청정환경을 구축하게 되어 관리노력을 대폭 경 감하게 해준다.

그리고, 세탁과 헹금행정시 외조(2)로부터 물이 순환관(61)을 통하여 하강하며 나노버블발생장치(40)와 용해부(90)를 반복적으로 순환하되, 초기 급수시에 외조(2) 내의 수위가 높아져 수위감지센서(도시되지 않음)를 통하여 최저 기준수위 이상이라고 감지되는 경우에는 수위감지센서의 신호를 받은 마이컴에 의하여 나노버블 발생장치(40)가 가동되고, 급수는 계속되어 일정 기준수위까지 채워진다. 외조(2)와 내조(3)가 일정 기준수위까지 채워진 후 세탁행정이나 헹금행정이 완료될 때까지 나노버블발생장치(40)의 가동은 계속된다. 그리고 최저 기준수위 이하와 배수 및 탈수행정시에는 나노버블발생장치(40)가 정지되도록 연동 제어된다.

이러한 나노버블 발생순환시스템(NB)은 세탁과 헹금행정시 나노버블과 용존산소의 농도에 따라 또는 세탁물의 종류와 세탁량에 따라 순환주기를 임의로 조정할 수 있으며, 이는 세탁장치 운전방법의 알고리즘에 핵심이 된다.

또한, 본 발명의 핵심인 나노버블발생 순환시스템(NB)은 일체화된 나노버블 발생장치(40)와 용해부(90)로 세탁액이거나 헹금수가 가압 공급되고, 산소를 함유하는 압축공기는 공기공급유닛(80)로부터 자흡되거나 또는 공급받아 나노버블 발생장치(40)에서 이를 적절히 혼합하여 나노버블을 생성시키고 용해부(90)에서 용해함으로써 세탁액이거나 헹금수를 산소버블의 활성수로 활성화하게 만든다. 이 활성수는 순환관(32)을 통해 내조(2)로 저수되고, 이 저수된 활성수는 나노버블발생 순 환시스템(NB)을 일정 회수 반복 순환된다.

이때 나노버블을 포함하는 기포함유 상태의 활성수가 반복해서 순환되면서 나노버블의 농도가 높아짐과 함께 활성수의 수위가 일부 높아지면서 압력 또한 작지만 높아지므로 나노버블의 2단계 용해에 많은 도움을 주게 된다. 이로써 세탁세정공정에 효과적인 산소나노버블의 농도와 용존산소의 농도를 최적의 상태로 만들게 된다.

또한, 나노버블 발생장치(40)는 세탁 목적과 필요에 따라 여러 가지 형태의 나노버블 발생장치(40)를 적용 대체 할 수도 있다.

이와 같이 나노버블 발생장치(40)는 마이크로나노버블 또는 나노버블 기술을 응용하여 가능하게 한 것으로, 이 기술은 유체역학을 응용한 심플하고 획기적인 것으로서 물속에 공기나 산소가스를 혼합하는 과정에서 기포덩어리를 마이크로 이하 더 나아가서 나노레벨의 크기로 절단과 분쇄하는 방법에 관한 것으로, 「공기전단방식」「가압용해방식」「초음파방식」 등으로 크게 나눌 수 있지만, 각 방식은 그 적용수단에 따라 다양한 형태의 마이크로나노버블 발생장치 또는 나노버블 발생장치가 개발 활용되어 그 응용범위가 광범위하게 넓어지고 있다.

이에 각 방식의 대표적 예를 들어본다.

[ 선회날개에 의한 공기전단방식 ]

강력한 수압과 특정정도의 유량을 확보하고, 단수 또는 복수의 선회(旋回)날개에 의해 맹렬한 선회류를 발생시키며 선회날개 아래 부분에 특정 압력의 공기를 투입 하면, 선회날개 뒤에 종횡으로 배치되는 돌기에 의해 입경이 30㎛ 이하인 미세한 마이크로버블(Micro Bubble)을 발생시킨다.

[ 미세공극 다공성 매체에 의한 가압용해방식 ]

강력한 수압과 특정 정도의 유량을 확보하고, 다공성 매체 예를 들면 초미세공극의 세라믹 또는 다공성 소결금속필터 카트리지에 공기를 가압 통과시키면 다공성 소재 특성상 비표면적이 매우 크고 아울러 초미세 공극에서 입경이 30㎛ 이하의 Micro Bubble을 발생시킬 수 있으며, 이를 다른 수단과 결합하여 보다 미세하게 또한 균일하게 혼합할 수 있다.

Micro Filter를 이용한 미세기포발생장치

마이크로 미터(㎛) 이하 크기의 입자로 구성된 미세필터 표면의 미세공극을 통해 빠져나오는 공기를 필터표면을 흐르는 빠른 유속의 물을 이용하여 일정한 크기로 전단함으로써 수㎛에서 수십㎛정도 크기의 미세기포를 발생시킬 수 있다.

[ 초음파방식 ]

초음파는 음파(소리)이면서 인간의 귀로 들을 수 없는 높은 진동수의 소리이다. 초음파를 액체 중에 발사하면 분자의 진동으로 액 중에 수축과 팽창이 교대로 일어나며 그 파동이 액 중으로 전파되어 간다. 초음파에너지가 더욱 증가하면 액의 분자 간에 응집력이 파괴되고 수천만 개 이상의 미세한 공동이 발생된다. 이것이 캐비테이션(Cavitation)이라 불리는 현상인데 이 공동이 폭발하면서 강력한 에너지를 방출한다.

이러한 캐비테이션 현상으로 발생되는 미세한 기포를 이용하는 방식이다. 보다 효 과적인 방법으로는 다른 방식에 의해 1차적으로 미세기포를 발생시킨 혼합수를 초음파발생기로 2차 처리하여 더욱 잘게 분해하여 초미세기포를 발생시키기도 한다.

이상과 같이 물과 공기를 혼합시키는 마이크로나노버블 또는 나노버블 발생장치와 그 시스템은 시스템구성이 간단할 뿐 아니라 동력소모가 적어 운영관리 및 유지보수비가 적은 장점과 용수처리량을 최대로 처리할 수가 있어 생산성이 증대되는 효과가 있으며 또한 과학과 기술의 발전으로 보다 다양한 발생장치와 그 시스템이 개발되고 있어 그 효용성이 확대되어 가고 있다.

이에 따라 응용목적과 활용도에 따라 한 가지 또는 두서너 가지 방식을 조합하거나 기타 다양한 장치를 결합하여 마이크로나노버블 또는 나노버블 처리목적의 효과적 달성과 함께 운영관리가 편리하고, 초기투자비와 유지보수비가 적은 시스템을 채택할 수 있다.

결국, 본 발명에 따라 일회 이상 공기 중의 산소로 나노버블처리하여 제조된 세탁액이거나 헹금수는 산소버블의 나노화 활성수로 활성화되며, 동시에 수중에 함유하고 있는 산소나노버블의 물리화학적 특성으로 인하여 강력한 미생물의 살균과 유기오염물 등 유해성분의 산화세정력을 가지게 하여 획기적인 세탁세정공정을 개선하는데 기여한다.

이와 같이 본 발명에 따른 순환식 위생안전 세탁방법은 나노버블의 물리화학적 특 성을 활용하여 세제를 아예 사용하지 않는 무세제 세탁방법이거나 또는 필요에 따라 세제를 세정보조제로서 사용하는 저세제 세탁방법으로서, 외조(2)에 유입되는 물이 연속적으로 또는 단속적으로 순환이 이루어지는 동시에 산소나노버블에 의한 살균과 산화세정이 반복되는 연속순환 및 지속세정

지속살균 시스템으로 구성됨으로써 세탁물의 완전한 세정

살균을 도모하고 세균발생 및 증식을 차단하여 위생적으로 안전한 환경의 획기적인 세탁방법 및 그 장치를 제공하도록 하는 것이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래 기술의 일반세탁기의 한가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 2는 본 발명의 원리에 따라 세탁액과 헹금수를 순환식으로 나노버블 처리하여 나노버블산소활성수를 제조하여 세탁하는 와류식 세탁방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 3은 본 발명의 원리에 따라 세탁액과 헹금수를 순환식으로 나노버블 처리하여 나노버블의 산소활성수를 제조하여 세탁하는 드럼식 세탁방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 4는 본 발명의 원리에 따라 순환식으로 나노버블 처리하여 나노버블의 산소활성수를 제조하여 세탁하는 나노버블발생 순환시스템을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 5는 본 발명의 원리에 따라 순환식으로 나노버블 처리하여 나노버블의 산소활성 수를 제조하여 세탁하는 나노버블발생 순환시스템를 나타내는 한 가지 구체적 실시 예의 구성도;

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

NB: 나노버블발생 순환시스템

1: 세탁기 케이스

2: 외조

3: 내조(세탁겸용 탈수조)

4: 세탁날개(회전자,펄세이터)

5: 클러치, 6: 구동모터, 7: 구동모터 회전축

8: 구동풀리, 9: 종동풀리, 10: 벨트

11: 배수밸브, 12: 레버

13: 세탁축, 14: 탈수축

15: 배수호스 , 16: 내조통공

30: 순환관

31: 세탁액순환관, 32: 용해세탁액순환관

40: 나노버블 발생장치

50: 펌프

51: 펌프흡입구, 52: 펌프토출구, 53: 연결관

60: 펌프구동모터

70: 혼합부

71: 홉합부몸체, 72: 세탁액흡입구,

73: 나노버블혼합세탁액공급공, 74: 공기흡입구, 75: 연결관

80: 공기공급유닛

90: 용해부

91: 용해부몸체, 92: 나노버블혼합세탁액흡입구,

93: 용해세탁액토출구, 94: 용해부배수관(순환시스템배수관)

Claims

급수된 수돗물로부터 일정회수 이상 순환식 나노버블공법으로 반복처리하여 위생적으로 안전하게 세탁하는 방법에 있어서,

세탁물을 세탁내조(3) 내에 투입한 상태에서 세탁모드가 선택되면 컨트롤러의 제어신호에 따라 일정시간 동안 세탁, 헹굼, 탈수가 자동으로 이루어진다.

즉, 세탁모드가 선택되면 급수호스에 설치된 급수밸브가 열려 상기 급수호스를 통해 세탁에 사용될 세탁수가 세탁내조 내로 급수된다.

이때, 상기 세탁내조는 그 외주면을 따라 형성된 다수의 통공(16)에 의해 세탁외조(2)의 내부와 연통된 상태임에 따라 전술한 바와 같이 세탁내조 내로 급수되는 세탁수는 세탁내조의 각 통공을 통해 상기 세탁외조 내부로 유입된다.

이와 같은 과정에 의해 세탁액이 세탁외조 및 세탁내조 내에 일정높이의 1/2수준 정도 채워지면, 세탁액이 세탁외조의 외측에 놓여져 있는 나노버블발생 순환시스템(60)으로 이동되어 1차적으로 공기 중의 산소를 나노버블처리하여 세탁내조로 보내어져 순환된다. 이때 나노버블발생장치(40)가 가동되어 세탁내조의 세탁액을 순환시키면서 생성시킨 나노버블을 용해부(90)에서 혼합 용해하기 시작하게 된다. 이와 함께 세탁액이 세탁외조 및 세탁내조 내에 일정높이만큼 채워지면 급수밸브가 닫히면서 더 이상의 급수는 중단되고, 세탁외조의 외측 바닥면 일측에 고정된 구동모터(6)가 정
역방향으로 구동하면서 클러치(5)를 구동시키고, 상기 클러치(5)는 세탁내조 및 세탁날개(4)를 각 세탁 행정에 따라 선택적으로 회전시킨다. 이런 가운데 나노버블 발생장치(40)는 계속 가동되어 반복 순환되어 진 세탁액 은 일정수준 이상의 고농도 산소나노버블이 함유되고 일정수준 이상의 용존산소가 용해된 산소활성수로 활성화되어 강력한 세정
살균기능을 발현하게 된다.

이에 따라 상기 세탁내조(3) 내의 세탁물은 상기 세탁날개(4)의 회전력, 세탁내조(3)의 내주연부와의 마찰력 등에 의한 종래의 세탁기능과 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의한 세정
살균기능이 복합적으로 어우러져 세탁 세정된다.

그리고, 상기한 작용에 의해 세탁행정이 끝나면 나노버블 발생장치(40)는 가동을 멈추게 되고 배수호스(15)에 설치된 배수밸브(11)가 컨트롤러의 제어신호를 받아 열려 세탁외조 및 세탁내조와 나노버블발생 순환시스템(NB) 내의 세탁에 사용되었던 세탁액은 상기 배수호스를 통해 본체(1)의 외부로 배수된다.

이후, 새로운 세탁수가 세탁내조 내부로 급수된 상태로써 헹굼을 수회 반복하는 헹굼행정이 수행된다. 이때, 각 헹굼과 헹굼 사이에는 배수와 더불어 짧은 시간 동안의 탈수 및 새로운 세탁수의 재급수가 이루어짐으로써 보다 원활한 헹굼이 이루어지도록 그 제어가 이루어지게 된다.

이러한 헹금행정에서도 배수와 탈수를 제외한 헹금시간에 헹금수가 일정 높이의 1/2수준 정도 채워지면 나노버블 발생장치(40)가 가동되어 세탁내조의 헹금수를 순환시키면서 산소나노버블을 혼합 용해하게 된다.

이런 가운데 나노버블 발생장치(40)는 계속 가동되어 반복 순환되어진 헹금수는 일정수준 이상의 고농도 산소나노버블이 함유되고 일정수준 이상의 용존산소가 용해 된 산소활성수로 활성화되어 강력한 세정
살균기능을 발현하게 된다.

이에 따라 상기 세탁내조(3) 내의 세탁물은 상기 세탁날개(4)의 회전력, 세탁내조(3) 내주연부와의 마찰력 등에 의한 종래의 헹금기능과 산소나노버블의 물리화학적 특성에 의한 세정
살균기능이 복합적으로 어우러져 헹금 세정된다.

또한, 이와 같은 헹굼행정이 완전히 끝난 후에는 나노버블 발생장치(40)는 가동이 중단되고 배수가 시작된다. 이때 세탁외조(2) 및 내조(3)와 나노버블발생 순환시스템(NB) 내에 있던 헹금수는 모두 기외로 배수된다.

이후, 최종 탈수행정을 수행하게 되고, 이 최종 탈수행정 시에는 헹굼 시 사용되었던 헹금수를 기외로 자연 배수시킨 상태에서 세탁내조와 세탁날개가 고속 회전된다. 이에 따라, 세탁내조 내의 세탁물은 상기 세탁내조와 세탁날개의 고속회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 밀리면서 세탁물에 함유된 수분이 상기 세탁내조의 통공을 통해 세탁외조로 빠져나오게 된다.

또한, 이때에는 상기 세탁외조의 하부에 설치된 배수밸브가 열리므로 세탁물에서 빠져나온 수분이 배수호스를 통해 외부로 배수된다.

상기한 탈수행정은 설정된 시간동안 수행되고, 상기 탈수행정이 마무리되면 세탁기의 동작이 완전 정지시킴으로써 모든 세탁 과정이 완료된다.

이와 같이 반복 순환식 나노버블 처리공법에 의해 세탁액과 헹금수 자체가 나노버블 산소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수로 활성화되고, 동시에 나노버블의 산 소활성수 또는 산소버블의 나노화활성수는 일정수준 이상의 고농도의 용존산소와 산소나노버블이 함유되어 있어 이들의 독특한 물리화학적 특성에 의해 강력한 세정기능과 살균기능을 가지는 위생세탁환경이 구축되어, 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁방법을 제공하며,

상기 작용을 기본으로 하여, 세제가 사용되지 않고도, 세탁물이 세정
살균되고 위생적으로 안전한 환경으로 구축되는 것을 특징으로 하는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 무세제 세탁방법과

또한, 필요에 따라 어떠한 세제가 보조 세정제로서 사용되어, 세탁물이 「세정」「살균」되고 위생적으로 안전한 환경으로 구축되는 것을 특징으로 하는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 저세제 세탁방법
제 1항에 있어서,

급수된 수돗물을 세탁액 또는 헹금수로 저수하는 세탁외조(2): 외조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 세탁겸용 탈수조인 세탁내조(3): 세탁내조의 저면 중앙부 하부에 설치되어 정
역방향으로 선택적으로 회전되어 수류를 일으키는 회전자인 세탁날개(4): 세탁외조의 외측 바닥면 일측에 고정되어 세탁내조 및 세탁날개를 각 세탁 행정에 따라 선택적으로 회전시키는 클러치(5)와 이를 구동시키는 구동모터(6): 세탁기에서 설정한 수위 중 최저 수위보다 아래쪽에 위치하도록 배치되어, 세탁외 조로부터 물이 하강 순환되어 다시 세탁내조로 복귀되는 순환관에 설치되며 마이컴에 의하여 제어되는 나노버블발생 순환시스템(NB)으로 구성되는 특징을 가지는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁장치.
제 2항에 있어서,

상기 나노버블발생 순환시스템(NB)에는, 물에 공기 중의 산소를 혼합하여 나노버블을 생성시키는 나노버블 발생장치(40): 나노버블 발생장치(40)와 일체화되어 생성된 나노버블을 가압 용해하는 용해부(90): 세탁외조(2)로부터 물이 하강 순환 되어

나노버블 발생장치(40)로 보내주는 순환관(31)과 나노버블 발생장치(40)와 용해부(90)로 부터 나노버블이 생성 용해된 액을 세탁내조(3)로 이동 순환하게 하는 순환관(32)으로 연결되는 순환배관시스템(30)으로 구성되어, 세탁액과 헹금수를 순환시키는 순환기능과 공기 중의 산소와 혼합시켜 나노버블을 생성하고 용해시키는 나노버블 생성 용해기능을 동시에 수행하는 특징을 가지는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁장치.
제 3항에 있어서,

상기 나노버블 발생장치(40)에는, 세탁액 또는 헹금수를 일정압력 이상으로 가압 순환시키는 펌프(50): 상기 펌프를 구동시키는 펌프구동용 모터(60): 산소를 함유 하는 압축공기를 공급하거나 또는 자흡하는 공기공급유닛(80): 일정압력 이상으로 가압 흐르는 물 즉 세탁액이거나 헹금수에 일정압력 이상으로 가압된 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 공기 방울을 매우 작은 크기의 기포인 마이크로나노버블(10 ㎛∼수백 nm) 또는 나노버블(수백 nm 이하)을 생성시키는 혼합부(70)로 일체화하여 구성되는 특징을 가지는 나노버블의 물리화학적 특성을 활용한 순환식 위생안전 세탁장치.