KR20000021103A - 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 세탁물의 오염물질을 세탁제거하기 위한 세탁기에 관한 것으로, 특히 초음파 및 원적외선방출 세라믹을 이용하여 수질오염의 주범인 합성세제나 기타 오염제거물질을 사용하지 않고도 깨끗한 세탁을 이루어낼 수 있도록 구성된 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기에 관한 것이다.

본 발명의 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기는 세탁조(10)의 사방적소에 초음파발생장치(30)(40)가 설치구비되어 있고, 상기 세탁조(10)내면에는 원적외선방출세라믹(100)이 코팅되어 있으며, 또 상기 세탁조(10) 내부중앙에 세탁망(50)이 설치구비되어 구성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기

본 발명은 초음파의 세정작용과 원적외선방출 세라믹을 이용하여 수질오염의 주범인 세제를 전혀 사용하지 않고 수돗물만을 사용하여 세탁물에 부착된 오염물질을 깨끗히 제거하도록 하는 초음파를 이용한 무세제 세탁기에 관한 것이다.

최근에 심각한 사회문제로 대두되고 있는 환경오염문제를 이해하고 해결하려는 노력이 상당한 정도의 진척을 이루고 있으며, 환경오염이란 우리의 생활에서 버려진 폐기물, 즉 오염물에 의해 우리 주위의 공기, 토지 그리고 물의 물리적, 화학적 혹은 생물학적 특성이 변화됨으로써 사람이나 기타 생물의 생명, 생산과정, 생활조건, 문화적 재산 등에 해를 가하거나, 우리들의 자연자원을 못쓰게 만들던지 아니면 그 질을 저하시키는 것을 말한다. 이러한 환경오염문제를 바로 이해하여 알맞은 해결책을 강구하기 위해서는 환경오염의 발생원인을 확실히 알아야 할 것이다.

특히, 현재 물에 대한 오염문제는 산이 약 70%나 차지하는 우리나라에서도 머지않아 식수로 사용할 수 있는 양이 절대 부족하게 될 것으로 예측될 정도로 심각한 실정에 있다.

이러한 물의 오염은 각 가정마다 쏟아 내는 생활 오수 및 폐수에 의한 하천오염이 그 주원인이 되고 있는 바, 이 생활 오수 및 폐수를 줄이기 위한 해결방법이 각계에서 연구되어지고 있고, 어느 정도 결실을 보기도 하였다.

생활하수 등에 의해 일단 오염이 진행된 오수 및 폐수 처리방법으로는 물리적, 화학적, 그리고 생물학적인 처리방법 등이 있는데, 이러한 방법들의 실행에는 많은 비용과 고가의 시설이 소요되며, 미생물을 이용하는 경우는 미생물의 활동력이 저하되는 동절기의 낮은 기온에서는 효과를 보기 어려운 문제가 뒤따른다.

따라서, 물의 오염문제를 해결하는 데에는 그 오염을 발생시키는 원인을 사전에 근원적으로 제거하도록 하는 것이 가장 경제적이고 현명한 해결방법이 된다.

본 발명은 이러한 배경에서 연구완성된 것으로, 종래의 통상적인 수질오염 해결방법과는 달리 오수 및 폐수발생의 주된 원인중의 하나인 세제사용에 의한 심각한 세탁오수의 발생을 원인적으로 방지할 수 있는 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 한 가능한 실시예에 따른 세탁기의 절개 사시도,

도2는 본 발명에 사용된 한 초음파발생장치의 정면도,

도3은 본 발명에 사용된 다른 초음파발생장치의 정면도,

도4는 도2의 초음파발생장치의 한 가능한 구성례를 보여 주는 사시도,

도5는 본 발명의 다른 가능한 실시예에 따른 세탁기의 절개 사시도,

도6은 본 발명에 적용가능한 초음파발생장치의 작동 회로도.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 세탁조 20 : 수류발생날개

30,40 : 초음파발생장치 50 : 세탁망

60 : 전원부 70 : 발진부

80 : 출력부 90 : 초음파진동자

100 : 원적외선방출 세라믹

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 세탁조의 사방에 초음파 발생장치를 내장하고, 세탁조 내면이 원적외선을 방사하는 세라믹으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기를 제공한다.

이하에서, 본 발명을 첨부도면에 예시된 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라 구성된, 종전과는 전혀 새로운세탁방식으로 무세제 세탁을 이루어낼 수 있도록 구성된 세탁기의 일부를 절개하여 도시한 사시도이다.

여기에 도시된 예와 같이 본 발명의 세탁기는 세탁물이 물과 함께 투입세탁되어지는 세탁조(10)와, 상기 세탁조(10)이 내저부에 설치구비되는 수류발생날개(20)를 포함하는 통상의 세탁기를 구성함에 있어서, 상기 세탁조(10)의 사방적소에 초음파발생장치(30)(40)를 설치구비하여 구성된다.

도2∼도4는 상기 초음파발생장치의 가능한 구성례들을 도시한 것인데, 도2는 상하로 긴 직사각형의 진동면(31)을 가지도록 구성한 초음파발생장치(30)의 정면을 도시한 것이고, 도3은 원형의 진동면(41)을 가진 초음파진동자를 고무캡(42)에 내장하여 구성된 초음파발생장치(40)의 정면을 도시한 것이며, 도4는 상기 도2의 초음파발생장치(30)의 보다 구체적인 구성례로서 원형의 초음파진동자(32)들을 직육면체의 몸체에 도시된 예와 같은 배열로 설치구성한 초음파발생장치(30)의 구성을 도식적인 방법으로 나타낸 것이다. 이러한 초음파발생장치(30)(40)는 세탁기의 설계에 따라 여러가지 다른 형태로도 구성가능하다.

도6은 상기 초음파발생장치(30)(40)의 작동에 적용가능한 회로의 구성을 보여 주는데, 이 회로는 해당 초음파진동자(90)를 전기적으로 제어작동시키는 데에 필요한 전원부(60)와 발진부(70)및 출력부(80)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 도1의 세탁기는 바람직하게는 스테인레스스틸로 만들어진 세탁망(50)을 세탁조(10) 내측중앙에 설치구비하여 세탁중 상기 초음파발생장치(30)(40)로부터 발생한 초음파에 의한 세탁기포들이 세탁망(50)내부의 세탁물에 최대한 원활하게 발생작용될수 있도록 한다.

나아가서, 도5는 본 발명에 따른 세탁기의 다른 가능한 구성례를 도시한 것인데, 이 세탁기는 세탁조(10)의 사방적소에 전술한 취지의 초음파발생장치(30)(40)들을 설치구비하되, 상기 세탁조(10)의 내면에 원적외선방출 세라믹(100)을 코팅하여서 된 구성으로 되어 있다. 여기에서, 상기 원적외선방출 세라믹(100)은 바람직하게는 60∼70중량%의 SiO₃10∼15중량%의 Al₂O₃, 1∼5중량%의 Fe₂O₃, 5∼10중량%의 TiO₂, 3∼8중량%의 CaO, 2∼6중량%의 MnO를 포함하는 성분조성으로 이루어진다.

상기한 본 발명의 세탁기에 있어서 초음파발생장치에 관해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도6에 예시된 바와 같이 본 발명에 적용가능한 초음파발생장치는 전원부(60), 발진부(70), 출력부(80)를 포함하는 전기적인 회로장치와 이 회로장치에 의해 제어작동되는 초음파진동자(90)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 초음파의 응용은 통신적 응용과 동력적 응용의 두 가지로 대별할 수 있다. 통신적 응용은 초음파를 단지 신호로서만 이용하는 것이므로 이 신호를 다른 신호나 잡음과 구별할 수 있을 정도의 강도이면 족하지만, 본 발명에서처럼 초음파를 세탁에너지로 이용하려는 경우에는 세탁수중에서 초음파에 의한 캐비테이션이 발생하기 쉽도록 적절한 강도의 초음파가 사용되어야 한다. 초음파로 수중에서 세탁력이 있는 캐비테이션을 일으키고자 하는 경우, 그 초음파의 강도는 사용가능한 초음파진동자의 안전한도를 고려할 때 50-100kw/㎡정도의 것이 가장 적합하다.

상기 초음파발생장치 구동 회로의 각 부분을 간단히 설명해 보면, 먼저 전원부(60)는 전원을 공급하기 위한 회로로서, 안정된 전원을 공급하는 것이 주목적이다. 발진부(70)는 진동자의 공진주파수와 정합이 잘 이루어질 수 있는 정확한 주파수를 공급하기 위한 것으로, 연속적으로 파형을 공급할 수 있는 발진회로로 구성된다. 특히, 수중이거나 습도가 높은 장소에 발진장치를 설치하는 등 사용환경이 나쁜 경우에는 발진기내의 온도상승도 고려해야 한다. 따라서, 이러한 조건에서도 충분히 견딜 수 있는 부품을 선정한다. 출력부(80)는 상기 발진부(70)의 파워를 유효하게 초음파진동자(90)에 보내기 위한 회로이다. 이는 즉, 발진부(70)와 초음파 진동자(90)와의 적절한 정합을 위한 회로로서 발진부(70)에서의 파워를 초음파진동자(90)로 손실이 없이 유효하게 보내도록 회로가 설계된다.

상기 초음파 진동자(90)는 압전진동자, 전왜진동자, 자왜진동자등의 진동자로 구성될 수 있는데, 본 발명에 특히 적합한 진동자는 전왜진동자로서 티탄산 바륨계의 PZT(지르콘·티탄산납)진동자를 사용한다. PZT는 지르콘·티탄산납 분말을 소결한 소결체이다. 이 소결체는 소위 압전체로서 두드리면 순간적으로 전압이 발생하고, 역으로 전압을 걸면 신축 진동을 한다. 이 PZT의 양면에 금속을 얇게 코팅하고 코팅된 금속층 각각에 가느다란 리드선을 납땜하여 붙인다. 그리고 상기 리드선을 통해 고주파전류를 흘리면 PZT가 진동하여 초음파를 발생시키게 되며, 이와 같이 만든 것을 PZT진동자라 한다. 이 PZT진동자는 어떠한 형태로든 자유롭게 만들 수 있으며, 가격이 다른 재질의 진동자보다 상대적으로 저렴하며, 전기용량이 크고, 전기적 임피던스가 대단히 작기 때문에 낮은 전압으로도 목적하는 구동이 가능하다. 이러한 장점으로 인하여 본 발명에 있어서 상기 초음파진동자(90)로서는 위 PZT진동자가 특히 적합하다.

진동자를 감싸고 있는 진동편은 스테인레스로 제작되어 있으며, 본 발명에 따른 세탁기의 바람직한 구성례에 있어서는 도4와 같이 8개의 PZT 원형 초음파진동자(32)를 부착한 직사각형의 몸체로 이루어진 초음파발생장치(30) 2개와, 원형의 PZT 초음파진동자만으로 된 초음파발생장치(40) 8개를 세탁조(10)내부에 도1, 또는 도5와 같이 장착하여 세탁기를 구성하도록 하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.

세탁조(10)내부를 세라믹(100)으로 코팅을 한 뒤에 초음파발생장치(30)(40)를 도면과 같이 설치하면, 본 발명의 무세제 세탁기가 완성되는데, 세탁기에 전원을 가하면 상기 초음파발생장치(30)(40)의 초음파진동작용으로 인하여 세탁수중에 강력한 세탁작용을 제공하는 무수한 기포(Cavitation)들이 발생하게 되며, 이 현상을 이용하여 합성세제나 기타 화학약품을 사용함이 없이 짧은 시간 내에 세탁물에 붙어 있는 오염물질을 깨끗히 제거할 수 있게 된다.

이러한 초음파 세탁기의 특징은 단지 세탁시간을 짧게 하는 것뿐만 아니라 그 최종의 세탁상태가 보통의 세탁방법으로는 세탁시간을 아무리 길게 하여도 도달할 수 없을 정도로 깨끗한 세탁상태가 된다는 것이다.

또한, 상기 세탁조(100)내부에 코팅제공된 원적외선방출 세라믹(100)으로부터 방출되는 원적외선은 항균, 방습, 정전기 방지등의 작용을 제공하며, 또 세탁중 세탁물로부터 분리된 오염물질들이 세탁물에 다시 달라 붙는 것을 방지하여 주게 된다.

본 발명의 세탁기를 사용한 세탁방법을 좀더 상세히 설명해보면,

도1 또는 도5와 같이 구성된 세탁기를 기존의 세탁기와 같이 전원(110V 혹은 220V)을 연결하고, 수돗물을 급수호수와 연결하여 세탁을 할 수 있는 준비를 한 다음, 세탁물을 세탁조(10)내의 세탁망(50)에 넣는다. 이때, 세탁물을 세탁망(50)내에 넣는 것은 초음파발생장치(30)(40)에 의한 세탁수중의 캐비테이션의 발생과 발생된 캐비테이션의 세탁물에 대한 작용을 원할하게 하기 위한 것이다. 세탁기에 전원을 공급하여 세탁기를 동작시키면 급수가 이루어지고 급수된 수돗물이 세탁조(10)내에서 일정한 수위로 차 오르면, 세탁조(10) 밑부분의 수류발생날개(20)가 일측 혹은 타측으로 회전하면서 세탁조(10)내부에 급수된 물을 돌려줌과 동시에 초음파발생장치(30)(40)의 진동면으로부터의 초음파에 의해 세탁수중에 캐비테이션들이 발생하게 되고, 이와 같이 발생한 캐비테이션들이 세탁물에 부착되어 있는 오염물에 압력을 가하여 이를 세탁물과 분리시켜 내게 된다.

이와 같은 초음파를 이용한 세탁의 가장 큰 특징은 세탁시간이 10분에서 15분 정도로 짧을 뿐 아니라, 세탁력이 보통의 세탁법에서는 아무리 많은 시간이 걸려도 도달할 수 없을 정도로 강하다는 것이다. 초음파발생장치(30)(40)를 10분에서 15분 정도 동작시킨 후에 가동을 멈추고, 물과 함께 오염물질을 배수하고, 세탁조에 다시 한번 물을 공급하여 헹굼을 하면 세탁은 끝나게 된다. 이때, 상기 세탁조(10)내에 코팅된 원적외선방출 세라믹(100)은 항균, 방습, 정전기방지등의 작용을 제공하며, 또한 계면활성제와 같은 작용을 하여 세탁물에서 분리된 오염물질이 세탁물에 다시 달라 붙는 것을 방지하고, 세탁조 벽면에 오염물질이 붙거나, 물때 등이 생기는 것을 방지한다.

본 발명의 세탁기를 도1 또는 도5와 같이 구성하여 작동시켰을 때 얻어지는 세탁효율, 전기 사용시간 절약, 물 절약효과 등을 기존세탁기의 세탁방식과 비교하여 보면, 본 발명의 세탁기는 기존의 통상적인 세탁기와 대비하여 150%정도로 양호한 세탁효율을 나타내었고, 전기의 사용은 약50%가 감소되었으며, 물의 사용은 약60%가 절약되는 것으로 나타났다. 이뿐만 아니라 본 발명의 세탁기는 세제를 전혀 사용하지 않기 때문에 세제사용으로 인한 수질오염의 문제를 근원적으로 해소할 수 있는 효과가 있다.

이러한 본 발명은 일반 가정용 세탁기에는 물론 대용량의 세탁기나 드럼식 세탁기, 또는 기타의 각종 오염물질을 세척제거하기 위한 장치등에도 적용이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기는 세제를 전혀 사용하지 않고서도 기존의 세탁방식보다 월등한 세탁력을 발휘하므로 세탁으로 인해 각 가정에서 배출되는 생활 오폐수의 양을 상당부분 줄이게 되어 수질오염방지에 크게 일조할 수 있는 것은 물론 전기에너지 및 용수절약등의 효과도 제공할 수 있게 된 신규유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 세탁조(10)의 사방적소에 초음파발생장치(30)(40)를 설치구비하고, 상기 세탁조(10)의 내면에 원적외선방출 세라믹(100)을 코팅하여 구성된 것을 특징으로 하는 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹(100)이 60∼70중량%의 SiO₃, 10∼15중량%의 Al₂O₃, 1∼5중량%의 Fe₂O₃, 5∼10중량%의 TiO₂, 3∼8중량%의 CaO, 2∼6중량%의 MnO를 포함하는 성분조성으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세탁조(10)내부에 세탁망(50)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파와 원적외선방출 세라믹을 이용한 무세제 세탁기.