KR20130047850A - 정수 장치 및 상기 정수 장치를 포함하는 세탁기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정수 장치 및 정수 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치는 세탁 공정 또는 헹굼 공정 이후의 세탁수나 헹굼수에 존재하는 오염물을 물리적으로 여과하는 필터부; 및 광촉매를 이용하여 상기 오염물이 여과된 상기 세탁수나 헹굼수를 정수하여 재사용될 수 있도록 하는 하나 이상의 산화공정부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 정수 장치에 의하면, 세탁에 사용된 세탁수나 헹굼수를 정수하여 다음번의 세탁 공정이나 헹굼 공정에 재사용함으로써, 물을 절약할 수 있다.

Description

정수 장치 및 상기 정수 장치를 포함하는 세탁기{Water purifying system and washing machine including the same}
본 발명은 정수 장치 및 상기 정수 장치를 포함하는 세탁기에 관한 것이다.
일반적으로 드럼 세탁기에서는 드럼 내에 물을 공급한 후 세제를 공급하여 세탁수를 만들고 의류 등에 대해 세정 공정을 실시한다. 세제에 포함되어 있는 계면활성제에 의해 물의 표면 장력이 작아지면, 세탁수가 의류의 섬유 간극으로 침투하게 된다. 그러면 계면활성제가 섬유에 부착된 오염 성분을 포위한다. 이 때, 계면활성제의 소수기 즉, 친유기가 오염 성분에 부착된다. 계면활성제에 의해 포위된 오염 성분은 섬유로부터 분리되어 세탁수 중에 존재하게 된다. 이처럼 탁도 성분이 포함되어 있는 폐수는 세탁기의 외부로 배수된다. 이후에는 드럼 내에 새로운 헹굼수를 공급하여 세정 공정 및 헹굼 공정을 진행하게 된다.
이와 같은 일련의 세정 동작 및 헹굼 동작에 의해 다량의 물이 헹굼수로 공급되어지고 버려지게 된다. 특히 헹굼수로 사용되는 물의 양은 헹굼 동작 횟수에 따라 기하급수적으로 증가하게 된다.
종래에는 물을 절약하기 위하여 마지막 헹굼 공정 결과로 얻어지는 최종 폐수를 저수조에 저장해 두었다가 다음 번의 세정 동작 시에 세탁수로 이용하거나, 변기 등에 재사용하였다.
그러나 종래기술에 따르면, 세정 공정이나 헹굼 공정 이후의 최종 세탁수 또는 최종 헹굼수를 저장하기 위한 저수조를 세탁기 내부에 별도로 구비해야 하므로, 세탁기를 설계함에 있어 공간적 제약이 따른다. 뿐만 아니라, 저수조에 최종 세탁수 또는 헹굼수를 오랜 시간 저장하는 경우 악취 및 위생 상의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 세탁에 사용된 세탁수나 헹굼수를 정수하여 다음번의 세탁 공정이나 헹굼 공정에 재사용함으로써, 물을 절약할 수 있는 정수 장치 및 정수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치는 세탁 공정 또는 헹굼 공정 이후의 세탁수나 헹굼수에 존재하는 오염물을 물리적으로 여과하는 필터부; 및 광촉매를 이용하여 상기 오염물이 여과된 상기 세탁수나 헹굼수를 정수하여 재사용될 수 있도록 하는 하나 이상의 산화공정부를 포함한다.
상기 필터부는 멤브레인 필터 또는 정전 필터를 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는, 원통형의 내벽에 상기 광촉매가 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 및 상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프를 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는, 상기 램프를 감싸 상기 램프를 보호하는, 석영으로 이루어진 보호관을 더 포함할 수 있다.
상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 유입구는 상기 반응기의 외측 일단에 구비되며, 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 타단에 구비될 수 있다.
상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 짧으며, 상기 램프의 일단이 관통하는 개방면을 가질 수 있다.
상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 일단에 서로 마주보도록 구비될 수 있다.
상기 정수 장치는 상기 보호관과 상기 반응기의 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 상기 반응기의 내벽을 따라 구비된 나선형의 유로 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 상기 유로 가이드와 상기 반응기의 내벽 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 원통형의 내벽에 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키는 반사물질이 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프; 및 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키도록 상기 램프의 양단에 구비된 반사경을 포함할 수 있다.
상기 광촉매는 이산화티타늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치를 포함하는 세탁기는 세탁물이 내재되는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 및 상기 드럼에서 배출되는 세탁수나 헹굼수에 존재하는 오염물을 물리적으로 여과하는 필터부와, 광촉매를 이용하여 상기 오염물이 여과된 세탁수나 헹굼수를 정수하여 다음 공정에 재사용될 수 있도록 하는 하나 이상의 산화공정부를 포함하는 정수 장치를 포함한다.
상기 필터부는 멤브레인 필터 또는 정전 필터를 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 원통형의 내벽에 상기 광촉매가 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 및 상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프를 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 상기 램프를 감싸 상기 램프를 보호하는, 석영으로 이루어진 보호관을 더 포함할 수 있다.
상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 유입구는 상기 반응기의 외측 일단에 구비되며, 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 타단에 구비될 수 있다.
상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 짧으며, 상기 램프의 일단이 관통하는 개방면을 가질 수 있다.
상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 일단에 서로 마주보도록 구비될 수 있다.
상기 산화공정부는 보호관과 상기 반응기의 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 상기 반응기의 내벽을 따라 구비된 나선형의 유로 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 유로 가이드와 상기 반응기의 내벽 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 산화공정부는 원통형의 내벽에 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키는 반사물질이 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프; 및 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키도록 상기 램프의 양단에 구비된 반사경를 포함할 수 있다.
상기 광촉매는 이산화티타늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 세탁 공정이나 헹굼 공정에서 사용된 세탁수나 헹굼수를 정수하여 다음번의 세탁 공정이나 헹굼 공정에 재사용함으로써, 물을 절약할 수 있다.
또한, 세탁 공정이나 헹굼 공정에서 사용된 세탁수나 헹굼수를 저장하기 위한 저수조를 별도로 구비하지 않아도 되므로, 세탁기를 설계함에 있어 공간적 제약을 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정수 장치를 포함하는 세탁기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치의 배치 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 정수 장치를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치의 다른 배치 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 정수 장치의 필터부에 의해 헹굼수의 오염물이 여과되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서 이루어지는 헹굼 공정을 도시한 흐름도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기는 입력부(10), 출력부(20), 드럼(70), 모터(60), 급수밸브(30), 배수밸브(40), 제어부(80), 저장부(50) 및 정수 장치(100)를 포함한다.
입력부(10)는 세탁기 사용자로부터 세탁과 관련된 명령을 입력받는다. 이를 위해 입력부(10)는 다수의 버튼을 포함할 수 있다.
출력부(20)는 명령 처리 결과를 소리, 텍스트 또는 영상으로 출력한다. 이를 위해 출력부(20)는 스피커 또는 명령 처리 결과를 출력하기 위해 출력부는 액정 표시 화면(LCD: Liquid Cristal Display)과 같은 영상 표시 수단 및 스피커와 같은 음성 출력 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 출력부(20)는 입력부(10)와 하드웨어적으로 별도로 구현될 수도 있고, 터치스크린이나 터치패드와 같이 입력부(10)와 하드웨어적으로 통합된 형태로 구현될 수도 있다.
드럼(70)은 사용자가 세탁하고자 하는 세탁물이 투입되는 부분이다. 드럼(70)은 모터(60)에 의해 회전될 수 있다.
모터(60)는 세탁 공정 및 헹굼 공정이 진행될 수 있도록 드럼(70)을 회전시킨다.
급수밸브(30)는 급수관(미도시)과 연결된 밸브로, 급수밸브(30)가 개방되면, 물이 급수관을 통해 드럼의 내부로 물이 공급된다.
제어부(80)는 세탁기 내의 각 구성요소들을 제어하고 연결하는 역할을 한다. 예를 들어, 사용자가 소정 세탁 공정을 선택하는 경우, 제어부(80)는 선택된 세탁 공정에 따라 헹굼 공정, 및 탈수 공정이 수행되도록 세탁기의 각 구성요소들을 제어한다.
저장부(50)는 세탁물을 세탁하는데 필요한 데이터 및 알고리즘을 저장할 수 있다. 예를 들면, 세탁 공정의 종류에 대한 정보, 세탁물의 무게나 부피를 측정하는데 필요한 데이터 등을 저장할 수 있다. 이러한 저장부(50)는 예를 들어, 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
정수 장치(100)는 헹굼 공정에서 사용된 후 드럼으로부터 배출되는 헹굼수를 정수한다. 이러한 정수 장치(100)는 세탁기의 내부에 적절히 배치될 수 있다. 예를 들면 도 3과 같이, 세탁기의 하부에 적절히 배치될 수 있다. 다른 예로, 정수 장치(100)는 도 4와 같은 모습으로 배치될 수도 있다. 정수 장치(100)는 필터부(110) 및 고급산화공정부(Advanced Oxidation Process Unit, AOP Uinit)(120)를 포함한다. 드럼(70)에서 배출되는 헹굼수는 필터부(110) 및 고급산화공정부(120)를 차례로 거친 후 세탁기의 외부로 배출된다.
필터부(110)는 헹굼수에 존재하는 오염물 중에서 비교적 입자의 크기가 큰 오염물을 물리적으로 여과한다. 구체적으로, 섬유에 있는 오염 성분과 세제의 계면활성제가 회합하면, 콜로이드 입자가 형성되는데, 이 콜로이드 입자의 지름은 약 5~200nm를 갖는다. 콜로이드 입자는 비교적 지름이 작은 마이셀(Micelle)과 비교적 지름이 큰 리포좀(Liposome)을 포함하는데, 필터부(110)는 헹굼수에서 리포좀을 여과한다.
일 예로, 필터부(110)는 멤브레인 필터(Membrane filter)로 구현될 수 있다. 멤브레인 필터로는 미세공(pore)의 크기가 0.1um인 미세여과 필터(Mcriofiltration filter) 또는 미세공의 크기가 0.01um인 초미세여과 필터(Ultrafiltration filter)가 사용될 수 있다. 필터부가 멤브레인 필터로 구현되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 필터에 의해 비교적 크기가 큰 오염물이 헹굼수에서 분리된다.
다른 예로, 필터부(110)는 정전 필터로 구현될 수 있다. 정전 필터의 주 성분은 2nm 직경의 나노알루미나 섬유(Nano Alumina Fiber)이다. 이러한 정전 필터는 수용액 상태에서 정전기적으로 강한 양전하를 띄며, 음전하를 띄고 있는 세제를 헹굼수로부터 제거한다.
고급산화공정부(120)는 광촉매를 이용하여 헹굼수에 존재하는 세제성분을 분해한다. 또한 고급산화공정부(120)는 헹굼수를 살균하는 역할을 한다. 도 3 및 도 4는 고급산화공정부(120)의 개수가 총 6개인 경우를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 고급산화공정부(120)의 개수는 정수 장치의 전체적인 크기 또는 정수 장치(100)에서 요구되는 정수 및 살균 효과에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 여기서 도 6 내지 도 13을 참조하여 고급산화공정부(120)의 구조에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고급산화공정부(120)의 구조를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고급산화공정부(120)는 반응기(chemical reactor)(121), 반응기(121)의 내부에 위치하는 램프(124), 및 램프(124)를 감싸고 있는 보호관(125)을 포함할 수 있다.
반응기(121)는 윗면 또는 밑면이 개방된 원통형으로 이루어진다. 반응기(121)는 예를 들어, SUS(Steel Using Stainless)로 이루어질 수 있으며, 반응기(121)의 내면에는 광촉매가 코팅될 수 있다. 광촉매로는 이산화티타늄(TiO2)을 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 반응기(121)의 외면에는 필터부(110)에서 배출된 헹굼수가 유입되는 유입구(122)와, 광촉매 반응에 의해 정수 및 살균된 물이 배출되는 배출구(123)가 구비된다. 유입구(122)는 반응기(121)의 일단에, 배출구(123)는 반응기(121)의 타단에 구비될 수 있다. 반응기(121)의 유입구(122)는 호스(미도시)를 통해 필터부(110)와 연결될 수 있으며, 반응기(121)의 배출구(123)는 호스를 통해 다른 고급산화공정부의 유입구와 연결될 수 있다.
램프(124)는 특정 파장의 자외선을 발생시키는 오존램프로 구현될 수 있다. 구체적으로, 자외선(Ultraviolet; UV)은 파장에 따라 UV-A, UV-B, UV-C의 세가지로 나뉘는데, 램프는 UV-C 영역 중에서도 파장이 185nm인 자외선과, 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 오존램프로 구현될 수 있다.
보호관(125)은 램프(124)를 감싸 램프(124)를 보호한다. 또한 보호관(125)은 반응기(121) 내로 유입된 헹굼수로부터 램프(124)를 전기적으로 절연시키고, 헹굼수와 램프(124) 사이를 단열시키는 역할을 한다. 보호관(125)은 예를 들어, 석영으로 이루어질 수 있다. 보호관(125)의 일단은 개방되고, 타단은 폐쇄된 형상을 갖는다. 따라서, 램프(124)는 보호관(125)의 개방된 부분으로 삽입되며, 램프(124)가 삽입된 보호관(125)은 반응기(121)의 개방면을 통해 보호관(125)의 내부로 삽입된다. 한편, 반응기(121)의 지름은 보호관(125)의 지름보다 크므로, 반응기(121)의 내면과 보호관(125)의 외면 사이에는 원형의 패킹(packing)(126)을 구비하여, 반응기(121) 내부로 유입된 헹굼수가 반응기(121)의 외부로 누설되지 않도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 보호관(125)은 일단이 폐쇄된 형상을 가질 수도 있고, 양단이 모두 개방된 형상을 가질 수도 있다. 이처럼 보호관의 양단이 모두 개방된 구조인 경우, 반응기 역시 밑면과 윗면이 모두 개방된 원통형으로 이루어질 수 있다. 그리고 보호관의 양단에는 각각 패킹이 구비될 수 있다.
또한, 도 6에 별도의 도면부호를 병기하지는 않았으나, 반응기(121)의 양단에는 패킹(126)을 덮는 덮개가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 고급산화공정부(120)에서 이루어지는 헹굼수의 정수 과정 및 살균 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 헹굼수에 대한 정수 과정을 설명하기로 한다. 램프(124)에 전원이 공급되면, 램프(124)에서는 파장이 185nm인 자외선 및 파장이 254nm인 자외선을 발생시킨다. 그러면 파장이 254nm인 자외선이 이산화티타늄(TiO2)에 에너지를 공급하게 되고, 이 에너지에 의해 이산화티타늄(TiO2)의 가전자대(valence band)에 있던 전자가 방출되어 전도대(conduction band)로 이동한다. 그리고 가전자대에는 정공(electron hole)이 형성된다. 전도대의 전자와 가전자대의 정공은 헹굼수의 물 및 용존 산소와 반응하여 히드록실 라디칼(Hydroxyl radical;·OH)을 생성한다. 헹굼수에 포함된 세제 성분은 이 히드록실 라디칼(·OH)에 의해 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 분해된다. 한편, 램프(125)에서 발생된 자외선 중에서 파장이 184nm인 자외선에 의해서는 오존(O3)이 생성된다. 오존(O3)으로부터 히드록실 라디칼(·OH)이 추가로 생성된다.
다음으로, 헹굼수에 대한 살균 과정을 설명하기로 한다. 헹굼수에 대한 살균은 파장이 254nm인 자외선 및 히드록실 라디칼(·OH)에 의해 실시된다. 파장이 254nm인 자외선은 UV-C 영역에 해당하는 파장들 중에서도 살균력이 가장 강해 헹굼수에 대하여 살균 작용을 할 수 있다. 또한, 파장이 185nm인 자외선의 영향으로 생성된 오존(O3)은 헹굼수에 대하여 탈취 작용을 할 수 있으며, 자외선이 미치지 못하는 부분에 대한 살균 작용을 할 수 있다.
한편, 헹굼수에 대한 정수 효과 및 살균 효과를 증대시키기 위하여 고급산화공정부(120)의 구조는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 구체적으로, 헹굼수에 대한 정수 효과 및 살균 효과를 증대시키기 위한 방법으로는 광반응량을 증가시켜 히드록실 라디칼(·OH)의 생성량을 증가시키는 방법과, 광촉매 반응 시간을 증가시켜 히드록실 라디칼(·OH)의 생령량을 증가시키는 방법을 예로 들 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 전자와 관련된 고급산화공정부의 구조에 대해서 설명하기로 하고, 도 10 내지 도 13을 참조하여 후자와 관련된 고급산화공정부의 구조에 대해서 설명하기로 한다. 그리고 설명의 편의를 위하여 도 6에 도시된 고급산화공정부(120)와 동일한 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 고급산화공정부는 밑면과 윗면이 개방된 원통형의 반응기(221)와, 반응기(221) 내부에 위치하는 램프(224)로 이루어져 있으며, 램프(224)를 감싸는 보호관은 생략된 것을 알 수 있다. 이처럼 보호관을 생략하는 경우, 보호관을 구비하는 경우에 비하여 파장이 185nm인 자외선에 의해 생성되는 히드록실 라디칼(·OH)의 양을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 램프(224)에서 발생되는 자외선 중에서 파장이 185nm인 자외선은 공기(air) 중으로 흡수되는 특성이 있다. 그런데 램프(224)를 감싸는 보호관을 구비하는 경우, 램프(224)와 보호관 사이의 공간에 존재하는 공기에 의해 파장이 185nm인 자외선이 흡수된다. 그 결과, 파장이 185nm인 자외선에 의해 생성되는 오존(O3)의 양이 감소하게 되고, 오존(O3)의 감소는 히드록실 라디칼(·OH)의 감소로 이어진다. 따라서, 도 7과 같이 보호관을 생략하는 경우, 185nm 파장의 자외선이 공기 중에 흡수되는 것을 방지할 수 있어, 히드록실 라디칼(·OH)의 생성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 고급산화공정부는 밑면과 윗면이 개방된 원통형의 반응기(321)와, 반응기(321) 내부에 위치하는 램프(324)로 이루어져 있으며, 램프(324)의 양 끝단에는 반사경(327) 및 패킹(326)이 구비되는 것을 알 수 있다. 이 경우, 반응기(321)의 내벽에는 광촉매인 이산화티타늄(TiO2) 대신, 램프(324)에서 발생된 자외선을 반사시키기 위한 물질이 코팅될 수 있다. 램프(324)에서 발생된 자외선은 반응기(321)의 내벽에 코팅된 물질과 램프의 양끝단에 위치한 반사경(327)에 의해 반사되며, 반사된 자외선의 양만큼 광촉매 반응에 필요한 광량이 늘어나게 되어, 히드록실 라디칼(·OH)의 생성량이 증가한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 9의 고급산화공정부는 도 8의 고급산화공정부의 구조에 비하여, 램프(324)와 반응기(321)의 내벽 사이에 그물망 형상의 메쉬(mesh)(328)가 추가로 구비된 모습을 보여 주고 있다. 이 메쉬(328)는 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)으로 코팅되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 고급산화공정부는 밑면과 윗면이 개방된 원통형의 반응기(421)와, 반응기(421) 내부에 위치하는 램프(424), 및 램프(424)보다 짧은 길이를 가지며 양단이 개방된 원통형의 보호관(425)을 포함하는 것을 알 수 있다. 또한 반응기(421)의 외측에는 유입구(422) 및 배출구(423)가 구비되는데, 앞서 설명한 실시예들과는 다르게, 반응기(421)의 일단에 서로 마주보는 위치에 유입구(422) 및 배출구(423)가 구비된다. 또한 배출구(423)는 반응기(421)의 벽을 관통하여 보호관(425)과 맞닿게 설치된다.
한편, 보호관(425)의 길이가 램프(424)의 길이보다 짧기 때문에 보호관(425)의 내부로 램프(424)를 삽입하는 경우, 램프(424)의 일단은 보호관(425)의 개방면을 관통하여 위치한다. 이 때, 램프(424)의 일단은 유입구(422) 및 배출구(423)의 위치와 반대 방향에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 보호관(425)의 길이를 램프(424)의 길이보다 짧게 하고, 램프(424)가 관통하는 보호관(425)의 개방면을 유입구(422) 및 배출구(423)의 위치와 반대되는 곳에 위치시키면, 그렇지 않은 경우에 비하여 광촉매 반응 경로가 길어지게 된다. 구체적으로, 유입구(422)를 통해 유입된 헹굼수는 반응기(421)의 내벽과 보호관(425)의 외벽 사이의 공간을 지나 보호관(425)의 내부로 진입한 다음, 보호관(425)과 연결된 배출구(423)를 통해 반응기(421)의 외부로 배출된다. 따라서, 유입구(422)를 통해 유입된 헹굼수가 보호관(425)의 내부로 진입하지 않는 경우에 비하여, 광촉매 반응 경로가 길어지고, 광촉매 반응 경로가 길어진 만큼 광촉매 반응 시간이 증가하여 히드록실 라디칼(·OH)의 생성량을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 11의 고급산화공정부는 도 10의 고급산화공정부의 구조에 비하여, 보호관(425)의 외벽과 반응기(421)의 내벽 사이에 그물망 형태의 메쉬(mesh)(428)가 추가로 구비된 모습을 보여 주고 있다. 이 메쉬(428)는 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)으로 코팅되는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 고급산화공정부는 밑면과 윗면이 개방된 원통형의 반응기(521)와, 반응기(521) 내부에 위치하는 램프(524), 반응기(521)의 내벽을 따라 구비된 나선형의 유로 가이드(529)를 포함한다. 유입구(522)를 통해 유입된 헹굼수는 유로 가이드(529)를 따라 흐른 후 배출구(523)를 통해 반응기(521)의 외부로 배출된다. 이처럼 유로 가이드(529)를 설치하면, 헹굼수가 반응기(521)의 내벽을 타고 흐르게 되므로, 그렇지 않은 경우에 비하여 광촉매 반응 경로가 길어지고, 광촉매 반응 경로가 길어진 만큼 광촉매 반응 시간이 증가하여 히드록실 라디칼(·OH)의 생성량을 증가시킬 수 있다. 한편, 도 12는 유로 가이드가 나선형인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 유로 가이드의 형태가 이로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고급산화공정부의 구조를 도시한 도면이다. 도 13의 고급산화공정부는 도 12의 고급산화공정부의 구조에 비하여, 유로 가이드(529)와 반응기(521)의 내벽 사이에 그물망인 메쉬(mesh)(528)가 추가로 구비된 모습을 보여 주고 있다. 이 메쉬(528)는 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)으로 코팅되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기에서 수행되는 헹굼 동작을 도시한 흐름도이다.
우선, 사용자에 의해 세탁공정이 선택되면, 제어부(80)는 급수밸브(30)를 개방하여(S10), 급수관을 통해 드럼(70)의 내부로 물이 공급되게 한다.
이 후, 제어부(80)는 급수가 완료되었는지를 판단한다(S20). 판단 결과, 급수가 완료되지 않았다면(S20, 아니오), 급수밸브를 개방된 상태로 유지하여, 급수 과정이 계속해서 이루어질 수 있도록 한다. 판단 결과, 급수가 완료되었다면(S20,예), 제어부(80)는 급수밸브(30)를 폐쇄한다(S30).
이 후, 제어부(80)는 모터(60)를 제어하여 드럼(70)을 회전시킴으로써, 헹굼 공정을 진행한다(S40).
이 후, 헹굼 공정이 완료되면, 제어부(80)는 배수밸브(40)를 개방하여 드럼(70)의 외부로 헹굼수를 배수한다(S50).
드럼(80)의 외부로 배출된 헹굼수는 필터부(110)에 의해 헹굼수 내의 오염물을 물리적으로 여과하는 전처리 단계를 거친다(S60).
필터부(110)에 의해 전처리된 헹굼수는 고급산화공정부에 의해 헹굼수 내의 세제성분을 화학적으로 분해하고, 살균하는 후처리 단계를 거친다(S70).
전처리 및 후처리를 거쳐 정수 및 살균된 헹굼수는 다음 단계의 헹굼 공정에 재활용된다(S80).
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 재활용된 헹굼수는 또다시 필터부(110)에 의한 전처리 및 고급산화공정부에 의한 후처리 공정을 거쳐, 다음 단계의 헹굼 공정에 재활용될 수도 있고, 경우에 따라 세탁기의 외부로 버려질 수도 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 정수 장치(100)의 살균 효과를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 헹굼수가 필터부(110) 및 고급산화공정부(120)를 차례로 거치는 경우, 헹굼수에 포함되어 있던 세균이 16000 CFU/100mL에서 급감하는 것을 알 수 있다.
도 16은 고급산화공정부(120) 내에서의 살균 효과를 도시한 도면으로, 고급산화공정부(120)에 사용되는 램프로, 자외선 램프를 사용한 경우와, 오존 램프를 사용한 경우의 살균 효과를 보여 주고 있다. 도 16을 참조하면, 자외선 램프 보다 오존 램프의 사용시 살균 효과가 더 크다는 것을 알 수 있다.
10: 입력부
20: 출력부
30: 급수밸브
40: 배수밸브
50: 저장부
60: 모터
70: 드럼
80: 제어부
100: 정수 장치
110: 필터부
120: 고급산화공정부
121, 221, 321, 421, 521: 반응기
122, 222, 322, 422, 522: 유입구
123, 223, 323, 423, 523: 배출구
124, 224, 324, 424, 524: 램프
125, 425: 보호관
126, 226, 326, 426, 526: 패킹
327: 반사경
328, 428, 528: 메쉬
529: 유로 가이드

Claims (26)

  1. 세탁 공정 또는 헹굼 공정 이후의 세탁수나 헹굼수에 존재하는 오염물을 물리적으로 여과하는 필터부; 및
    광촉매를 이용하여 상기 오염물이 여과된 상기 세탁수나 헹굼수를 정수하여 재사용될 수 있도록 하는 하나 이상의 산화공정부를 포함하는, 정수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 멤브레인 필터 또는 정전 필터인, 정수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    원통형의 내벽에 상기 광촉매가 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 및
    상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프를 포함하는, 정수 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    상기 램프를 감싸 상기 램프를 보호하는, 석영으로 이루어진 보호관을 더 포함하는, 정수 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 긴, 정수 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 반응기의 외측 일단에 구비되며, 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 타단에 구비되는, 정수 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 짧으며, 상기 램프의 일단이 관통하는 개방면을 가지는, 정수 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 일단에 서로 마주보도록 구비되는, 정수 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 보호관과 상기 반응기의 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함하는, 정수 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 산화공정부는 상기 반응기의 내벽을 따라 구비된 나선형의 유로 가이드를 더 포함하는, 정수 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산화공정부는 상기 유로 가이드와 상기 반응기의 내벽 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함하는, 정수 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    원통형의 내벽에 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키는 반사물질이 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기;
    상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프; 및
    상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키도록 상기 램프의 양단에 구비된 반사경을 포함하는, 정수 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매는 이산화티타늄인, 정수 장치.
  14. 세탁물이 내재되는 드럼;
    상기 드럼을 회전시키는 모터; 및
    상기 드럼에서 배출되는 세탁수나 헹굼수에 존재하는 오염물을 물리적으로 여과하는 필터부와, 광촉매를 이용하여 상기 오염물이 여과된 세탁수나 헹굼수를 정수하여 다음 공정에 재사용될 수 있도록 하는 하나 이상의 산화공정부를 포함하는 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 필터부는 멤브레인 필터 또는 정전 필터인, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    원통형의 내벽에 상기 광촉매가 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기; 및
    상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프를 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    상기 램프를 감싸 상기 램프를 보호하는, 석영으로 이루어진 보호관을 더 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 긴, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 반응기의 외측 일단에 구비되며, 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 타단에 구비되는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 보호관의 길이는 상기 램프의 길이보다 짧으며, 상기 램프의 일단이 관통하는 개방면을 가지는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 반응기의 외측 일단에 서로 마주보도록 구비되는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 보호관과 상기 반응기의 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 산화공정부는 상기 반응기의 내벽을 따라 구비된 나선형의 유로 가이드를 더 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 산화공정부는 상기 유로 가이드와 상기 반응기의 내벽 사이에 상기 광촉매가 코팅된 메쉬를 더 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 산화공정부는
    원통형의 내벽에 상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키는 반사물질이 코팅되어 있으며, 상기 원통형의 외측에 상기 필터부에 의해 여과된 세탁수나 헹굼수가 유입되는 유입구와, 상기 유입된 세탁수나 헹굼수가 광촉매 반응에 의해 정수되어 배출되는 배출구가 구비되는 반응기;
    상기 반응기의 내부에 위치하여 파장이 185nm인 자외선과 파장이 254nm인 자외선을 발생시키는 램프; 및
    상기 램프에서 발생된 자외선을 상기 반응기의 내부로 반사시키도록 상기 램프의 양단에 구비된 반사경을 포함하는, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 광촉매는 이산화티타늄인, 정수 장치를 포함하는 세탁기.
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