KR100397548B1

KR100397548B1 - 기능수 발생기가 구비된 자동판매기

Info

Publication number: KR100397548B1
Application number: KR10-2001-0027634A
Authority: KR
Inventors: 권동헌; 박종현
Original assignee: (주)에코에이드
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-09-13
Also published as: US20020083842A1; US6453799B1; KR20020037667A; JP2002163719A

Abstract

본 발명은 자동판매기에 오존수나 전해수 등과 같은 기능수를 고농도로 발생시키는 장치가 부가되어 음료수를 위생적으로 공급할 수 있도록 된 컵 음료 자동판매기에 관한 것으로, 음료용수를 저장하기 위한 물 탱크; 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기; 상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관; 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조; 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구; 및 상기 물 탱크 내부의 물 또는 물 탱크로부터 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키기 위한 기능수 발생기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음료수 자동판매기 및 이를 이용한 자동판매기의 세정 방법 및 급수 방법에 의하면, 물 탱크 내부 또는 물 탱크로부터 급수관을 통과하는 물 중에서 오존수 또는 전해수와 같은 기능수를 발생시킴으로써 장치 내부의 급수관, 혼합조 및 물 탱크 등의 용기와 배관은 물론 그 안의 물까지 살균, 소독, 탈취 및 세정을 동시에 수행할 수 있어 위생적이다.

Description

기능수 발생기가 구비된 자동판매기{VENDING MACHINE WITH FUNCTION WATER GENERATOR}

본 발명은 음료수 자동판매기에 관한 것으로, 상세하게는 자동판매기에 오존수나 전해수 등과 같은 기능수를 고농도로 발생시키는 장치가 부가되어 음료수를 위생적으로 공급할 수 있도록 된 컵 음료 자동판매기와 관련된다.

일반적으로 음료수 자동판매기, 특히 컵 음료 자동판매기는 일정 액수의 주화를 투입하고 음료수 종류를 선택하면 장치 내에 있는 물탱크에 저장되어 있던 물이 필요에 따라 가열 또는 냉각되어 음료 원료와 혼합된 다음 컵 안으로 투입되고, 사용자가 이를 꺼내도록 되어 있다. 이와 같은 자동판매기에 있어서 가장 염려가 되고 있는 것은 위생 문제로, 특히 물탱크에 저장되어 있는 물은 쉽게 세균 오염되어 변질될 수 있고, 컵 안에 투입될 때 외부로 누출되는 물도 자주 수거 처리해주어야 한다. 이러한 컵 음료 자동판매기의 위생 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 자외선 램프를 이용한 살균기라든가 정수 필터, 또는 오존 발생기를 설치하여 물을 살균 또는 정수 처리하도록 된 자동판매기가 개시되어 있다.

예를 들어, 대한민국 특허공개 제1999-18983호에서는 급수탱크로부터 공급되는 음료용수를 자외선 램프로 살균하는 방식의 자동판매기를 개시하고 있는데, 도 1은 이러한 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 여기에서 보면, 케이싱 내에 용수의 공급을 위한 급수 장치와, 재료를 저장하여 공급하는 재료 공급 장치가 설치되어 있다. 구체적으로, 급수 장치로서는 용수를 저장하는 급수 탱크(51), 급수 탱크 (51)로부터의 용수를 가열하는 온수 탱크(53), 급수 탱크(51)로부터의 용수를 온수 탱크(53)로 안내하는 안내관(56)이 설치되어 있고, 재료 공급 장치로서는 온수 탱크(53) 전방에 복수의 재료 저장 탱크(55), 저장 탱크(55) 하부에 혼합통(54)과 유출관(57)이 구비되어 있어, 저장 탱크(55)로부터의 재료와 온수 탱크(53)로부터의 온수가 혼합통(54)에서 혼합된 후 유출관(57)을 지나 급수 코크(58)에 의해 외부로 배출된다. 여기에서, 안내관(56)의 일 영역에 자외선을 방출하는 살균 장치인 자외선 램프(52)가 설치되어, 안내관(56)을 통과하는 용수를 살균하도록 되어 있다.

그러나, 이와 같이 자외선 램프를 이용한 자동판매기에서는 충분한 정도의 살균 효과를 얻을 수 없을 뿐 아니라, 자외선 램프 조사 이후 라인에서의 세균 오염은 막을 수 없다는 문제도 있다.

이밖에 대한민국 실용신안공개 제1993-26298호에서는 오존 발생기를 구비한 자동판매기를 개시하고 있는데, 도 2는 오존 발생기에 의해 공기 중에서 생성시킨 오존으로 급수 탱크의 물을 살균하는 방식의 종래의 자동판매기 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 그 구조를 보면, 급수관(65)과 보충수관(66)이 연결된 급수 탱크 (61) 내 저부에 분배판(64)을 설치하고, 분배판(64) 일측에 공기 중에서 오존을 발생시키는 오존 발생기(62)를 공급관(63)으로 연설한 것으로, 오존 발생기에 의해 공기 중에서 발생된 오존 가스를 분배판에 공급하여 급수 탱크 내의 물을 살균하도록 되어 있다.

그러나, 오존 가스는 그 특성상 가스 상태에서 물에 용해되는데 일정한 시간이 필요하고, 그 시간은 오존 가스가 물에 접촉할 때의 형상과 크기에 좌우되는데 특히 입자 크기가 작을수록 용해에 유리하기 때문에, 공기 중에서 오존 가스를 발생시킨 후 물에 용해시키기 위해서는 오존 가스를 미세기체화 시키는 장치가 별도로 필요하게 된다. 더우기, 미처 물에 용해되지 못한 오존 가스가 대기 중으로 방출될 경우에는 밀폐 공간 내에서의 고농도 오존 가스에 의한 인체 유해 문제가 야기될 수 있으므로 별도의 장치를 사용하여 이를 제거하여야 하는데, 이 경우 역시 장비 부담이 커지게 된다.

이밖에, 염소(Cl₂) 등의 약품을 이용하여 자동판매기 내부의 물을 살균 소독하는 방법도 있는데, 이 경우에는 환경 오염 및 질병 유발 물질인 트리할로메탄 (THM; trihalomethane)을 발생시킬 수 있으므로 문제가 된다.

한편, 물탱크에 저장되어 있는 물에 대한 위생 처리 문제 이외에, 음료용수와 원료가 혼합된 후 컵에 투입되는 과정에서 컵 밖으로 새어나오는 물도 자주 수거해 버리거나 적절한 처리를 하지 않을 경우 장치 내부에서 세균의 온상이 될 수 있어 역시 보건 위생상의 문제로 남고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 자동판매기에 있어서 위생상의 문제와 종래의 기중 오존 발생기를 구비한 자동판매기에서의 안전성 및 설비 문제 등을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 컵 음료 자동판매기에 있어서 액중에서 작동하는 전극에 의해 오존수를 비롯한 기능수를 발생시키는 간단한 장치를 부가함으로써 장치 내부의 용기 및 배관 뿐 아니라 그 내부의 물 및 음료까지도 살균, 소독, 탈취 및 세정을 동시에 안전하게 수행할 수 있는 위생적인 자동판매기를 제공하는 한편, 이를 이용한 자동판매기의 세정 방법 및 급수 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 급수 탱크로부터 공급되는 음료용수를 자외선 램프로 살균하는 방식의 종래의 자동판매기 구조를 모식적으로 나타낸 것,

도 2는 오존 발생기에 의해 공기 중에서 생성시킨 오존으로 급수 탱크의 물을 살균하는 방식의 종래의 자동판매기 구조를 모식적으로 나타낸 것,

도 3은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 한 실시예의 외부 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 한 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 한 실시예의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도,

도 6은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 다른 실시예의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도,

도 7은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 또 다른 실시예의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도,

도 8은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 작동을 보여주는 제어 블록도,

도 9는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 오존수 발생기의 한 실시예를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 9a는 대향 전극의 하나, 도 9b는 대향 전극의 간극 유지용 스페이서, 도 9c는 전극 고정 프레임, 도 9d는 베어형(bare type) 오존수 발생기의 구조를 모식적으로 나타낸 것,

도 10은 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 오존수 발생기의 다른 실시예의 모식적 단면도,

도 11은 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 한 실시예를 모식적으로 나타낸 것이고,

도 12는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 다른 실시예를 모식적으로 나타낸 것이고,

도 13은 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에 일 실시예로 적용되는 구형파 펄스 전원의 파형도를 나타낸 것이고,

도 14는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에 일 실시예로 적용되는 반파 펄스 전원의 파형도의 일예를 나타낸 것이고,

도 15는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에 일 실시예로 적용되는 삼펄스 전원의 파형도를 나타낸 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음료수 자동판매기는,

음료용수를 저장하기 위한 물 탱크;

음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기;

상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관;

상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조;

상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구; 및

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 물 탱크로부터 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키기 위한 기능수 발생기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 본 발명의 음료수 자동판매기에는, 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물을 가열 또는 냉각하기 위한 냉온수 탱크; 및 배출구로부터 누설되는 액을 물 탱크 또는 급수관으로 되돌려 보내기 위한 회수관이 더욱 포함되는 것이 바람직하고, 이 회수관에는 정수 필터와 제 2 의 기능수 발생기가 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서, 기능수 발생기는 한 쌍 이상의 대향 전극을 포함하여 구성된 오존수 발생기이거나, 분리막을 사이에 두고 설치되는 한 쌍 이상의 대향 전극을 포함하여 구성된 전해수 발생기일 수 있다. 이들 대향 전극은 재질이 백금(Pt), 백금과 팔라듐(Pd)의 합금, 백금족과 팔라듐의 합금이거나, 또는 도전성 금속에 백금과 팔라듐의 합금이나 백금족과 팔라듐의 합금이 피막을 형성한 것일 수 있으며, 전기전도성을 갖는 탄소 전극인 것도 바람직하다. 도전성 금속은 티타늄(Ti)인 것이 바람직하고, 백금과 팔라듐의 합금은 백금 85.0∼99.95 중량%와 팔라듐 15.0∼0.05 중량%의 합금인 것이 바람직하다. 또한, 전극은 형상이 평판형이거나, 하나 이상의 구멍이 형성된 평판형, 세편대(small strip)형, 세선(fine wire)형, 가시형, 그물(mesh)형, 또는 원통형일 수 있고, 대향 전극의 간격은 0.1∼1 ㎜인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 자동판매기에는 상기 기능수 발생기에 전압을 인가하기 위한 전원이 포함될 수 있으며, 전원은 상기 전극에 직류 전압, 펄스 전압, 구형파 펄스(square wave pulse) 전압, 또는 시분제어(sequence control)되는 펄스 전압, 교번되는 펄스 전압을 인가하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 자동판매기에는, 상기 기능수 발생기에 전압을 인가하기 위한 전원; 상기 기능수 발생기를 통과하여 급수되는 기능수의 농도를 감지하는 센서; 및 상기 전원에 전압 인가를 제어하기 위한 제어기를 포함하여 구성될 수 있으며, 여기에서 제어기는 상기 센서로부터 기능수의 농도에 대한 정보를 입수하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 음료수 자동판매기는,

음료용수를 공급하는 수단;

음료 원료를 공급하는 수단;

상기 공급되는 음료용수와 음료 원료를 혼합하는 수단;

상기 혼합된 음료를 외부로 배출시키는 수단; 및

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 음료용수 중에서 기능수를 발생시키기 위한 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 기능수는 오존수 또는 전해수로서, 전해수는 산성수, 알칼리수 또는 중성수를 포함한다.

또한, 본 발명의 음료수 자동판매기에는, 공급되는 음료용수를 냉각 또는 가열하기 위한 수단; 및 혼합된 음료를 배출시킬 때 누설되는 액을 음료용수로 회수하기 위한 수단이 더욱 포함되는 것이 바람직하고, 회수 수단에는 정수 필터 및 제 2 기능수 발생 수단이 구비될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 자동판매기에는, 상기 기능수 발생 수단을 통과하여 급수되는 기능수의 농도 감지 수단; 및 상기 농도에 따라 기능수의 발생을 제어하는 제어 수단이 더욱 포함될 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동판매기의 세정 방법은,

음료용수를 저장하기 위한 물 탱크, 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기, 상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관, 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조, 및 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구를 포함하는 자동판매기에서,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키는 단계; 및

상기 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동판매기의 다른 세정 방법은,

음료용수를 저장하기 위한 물 탱크, 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기, 상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관, 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조, 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구, 및 배출구로부터 누설되는 액을 물 탱크 또는 급수관으로 되돌려 보내기 위한 회수관을 포함하는 자동판매기에서,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키는 단계;

상기 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계;

상기 배출된 기능수를 회수관을 통해 물탱크 또는 급수관으로 재순환시키는 단계; 및

상기 재순환된 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은, 본 발명의 자동판매기의 세정 방법에는,

상기 급수되는 기능수의 농도를 감지하는 단계; 및

상기 농도에 따라 기능수의 발생을 제어하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 자동판매기의 급수 방법은,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 오존수를 발생시키는 단계;

상기 오존수를 원료 용기로부터 공급된 음료 원료와 혼합하는 단계; 및

상기 혼합된 음료를 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 오존수 또는 전해수와 같이 살균, 소독, 탈취 및 세정 등의 기능이 있는 기능수를 발생시키는 기능수 발생기가 컵 음료 자동판매기의 물 탱크 내부 또는 물 탱크와 혼합조 사이의 급수관에 설치되어 물 탱크 내부의 물이나 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시킴으로써, 장치 내부의 급수관, 혼합조, 물 탱크 및 배관 등은 물론 그 안의 물과 음료까지 살균, 소독, 탈취 및 세정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 자동판매기에 있어서 기능수 발생기는 한 쌍 이상의 대향 전극으로 구성되어 전극에 전압이 인가되면 물 탱크 내부 또는 물 탱크로부터 공급되는 급수관 내의 물을 전기분해하여 기능수를 발생시키도록 되어 있기 때문에, 공기 중에서 오존 발생기에 의해 발생시킨 오존 가스를 급수 탱크 내의 물에 용해시켜 살균하는 종래의 자동판매기에서와 같이 장치가 복잡해지고 비용이 높아지는 문제나 오존 가스로 인한 안전성 문제 등을 야기하는 일이 없이, 자동판매기 내부 장치 및 음료용수의 살균과 소독, 탈취, 및 세정 작용을 동시에 수행할 수 있어 위생적이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 구체적으로 설명하는데, 이에 앞서 통상의 컵 음료 자동판매기의 구성과 작동을 살펴본다. 도 1에서 보듯이 종래의 자동판매기에는 음료용수를 저장하기 위한 급수 탱크(51), 급수 탱크(51)와 안내관(56)에 의해 연결되어 급수 탱크(51)로부터 공급된 용수를 가열하는 온수 탱크 (53), 그리고 온수 탱크(53)에서 온도가 상승한 용수가 유동하는 배출관이 구비되며, 급수 탱크(51) 하부에는 용수의 급수를 위한 급수구가 형성되고, 급수구에는 급수 밸브가 설치되어 온수 탱크(53)로의 용수의 공급을 단속한다. 또한, 온수 탱크(55)의 앞쪽에는 음료의 원료가 되는 커피, 설탕 등이 저장되는 저장 탱크(55)가 설치되는데, 저장 탱크(55)는 수용된 재료의 배출을 위한 배출 모터를 갖는다. 저장 탱크(55)의 하부에는 재료들을 혼합시켜주는 혼합통(54)이 설치되어 있고, 혼합통(63) 하부에는 외부로 연결된 유출관(57)이 형성되어 있다.

이와 같은 종래의 자동판매기의 작동을 살펴 보면, 먼저 외부의 조작에 의해 작동 신호가 입력되면, 급수 밸브에 의해 급수구가 개방되어 급수구로부터의 용수가 온수 탱크(53)로 공급되고, 온수 탱크(53)로 공급된 물은 가열되어 배출관을 따라 혼합통(63)으로 유입된다. 이러한 급수 동작과 동시에 배출 모터가 작동하여 저장 탱크(55)에 수용된 재료가 혼합통(63)으로 배출되며, 혼합통(63)에서 용수와 재료가 혼합되어 유출관(57)을 따라 급수 코크(58)에 의해 외부로 유출되어 조작자에 의해 수거되도록 되어 있다.

이상과 같은 통상의 자동판매기의 구성과 비교하여 다음에 본 발명의 자동판매기의 구성 및 작동원리를 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 한 실시예의 외부 사시도이고, 도 4는 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 3에서 보면, 본 발명의 자동판매기는 통상의 것과 마찬가지로, 전면부에도어(14)가 본체(13)와 힌지 결합으로 연결되어 있고, 동전 투입구와 키 입력부 (17), 그리고 컵(8)에 음료가 담겨지는 판매대(15)와 음료를 꺼낼 수 있도록 된 개방부(16)가 구비되어 있다.

도 4에서 본체(13) 내부의 구조를 보면, 상부에는 음료용수를 저장하는 물 탱크(1)와 음료 원료를 저장하는 원료 용기(4)가 각각 설치되어 있고, 물 탱크(1)로부터는 물을 공급하기 위한 급수관(6)이 형성된다. 본 실시예에서는 급수관(6)이 두 개의 경로로 형성되어, 하나의 경로에는 물 탱크(1)로부터 급수되는 물을 냉각 또는 가열하기 위한 냉온수 탱크(3)가 설치되고 다른 하나의 경로에는 기능수 발생기(2)가 설치된 예를 보여주고 있는데, 두 경로의 급수관(6)은 밸브를 통해 물과 음료 원료가 혼합되는 혼합조(5)까지 연결된다. 혼합조(5) 하부에는 혼합된 음료를 배출하기 위한 배출구(7)가 형성되고, 배출구(7)는 판매대(15) 안에 있는 컵(8)의 상부에서 개방되도록 되어 있다. 판매대(15) 저부에는, 배출구(7)로부터 토출된 음료가 컵(8)에 담겨질 때 밖으로 누설되는 액을 회수하기 위한 수거관(9)과 집수 용기(10)가 구비되고, 집수 용기(10)로부터는 회수관(11)이 연설되어 상부의 물 탱크(1)까지 이어져 있다. 회수관(11)에는 누설액을 정화할 수 있는 정수 필터(12)가 장착되고, 물 탱크(1)에 연결되기 전 부분에는 급수관(6)에 설치된 것과는 별개로 또 하나의 기능수 발생기 (2')가 장착되어 있다.

도 5를 보면, 급수관(6)과 회수관(11)에 설치된 기능수 발생기(2, 2')에는 전압을 인가하기 위한 전원(18)이 연결되는데, 이 전원(18)의 작동은 제어기(19)에 의해 제어되도록 되어 있다. 또한, 기능수 발생기(2, 2') 작동시 관 내를 흐르는기능수의 농도를 감지하기 위해 급수관(6)이나 배출구(7)에 센서가 장착되는데, 제어기(19)에서는 센서로부터의 신호에 의해 기능수 발생기(2, 2')에 연결되는 전원 (18)의 작동을 제어하게 된다.

다음은, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 기능수 발생기를 구비한 자동판매기의 작동에 대해 설명한다. 본 발명의 자동판매기의 작동은, 통상의 자동판매기과 마찬가지로, 사용자가 자동판매기에 동전을 투입하고 키 입력부(17)에서 음료 종류를 선택하면 개시된다. 먼저, 제어기(19)에서는 선택된 음료에 맞는 음료 원료를 미리 설정된 양만큼 원료 용기(4)로부터 혼합조(5)로 토출시키는 동시에, 급수 밸브에 의해 급수관(6)을 개방시키고 냉수 또는 온수를 선택하여 혼합조(5)로 보내어 선택된 음료가 혼합 제조되도록 한다. 또한 컵 공급 장치 내에 저장 보관되어 있던 컵(8)이 판매대(15)로 운반되고, 이어서 혼합조(5) 내에서 혼합된 음료는 배출 모터의 작동으로 배출구(7)를 통해 컵(8) 안으로 미리 설정된 양만큼 배출되는데, 사용자는 배출이 완료된 후 개방부(16)를 통해 음료가 담긴 컵(8)을 꺼내면 된다. 배출구(7)로부터 나와서 컵(8)에 담겨지지 않고 아래로 흐르는 액체는 수거관(9)을 통해 집수 용기(10)에 모아진 후 회수관(11)을 통해 물 탱크(1)로 회수된다. 이상은 사용자에 의한 통상의 음료 구입 과정에 해당한다.

한편, 제어기(19)를 통해 기능수 발생기(2)의 전원(8)에 전압을 인가하면, 급수관(6)에 장착된 기능수 발생기(2)가 작동 개시되어 물 탱크(1)로부터 공급되는 급수관(6) 내의 물이 전기분해되면서 기능수가 발생된다. 급수관(6) 내의 기능수는 혼합조(5), 배출구(7)를 지나면서 배관 및 용기 내부를 살균, 소독, 탈취 및 세정하게 된다. 배출구(7)를 통해 외부로 배출된 기능수는 수거관(9), 집수 용기(10), 정수 필터(12)와 회수관(11)을 통해 물 탱크(1)로 회수되면서 각각의 배관 및 용기 내부를 살균, 소독, 탈취 및 세정한다. 물 탱크(1)로 회수된 기능수는 계속해서 냉온수 탱크(3)가 설치된 급수관(6)을 흐르면서 냉온수 탱크(3)를 거쳐 혼합조(5), 배출구(7)를 통해 외부로 배출되면서 전체 배관 및 용기 내부를 살균, 소독, 탈취 및 세정하게 된다.

한편, 회수관(11)에 설치된 기능수 발생기(2')의 작동 역시 제어기(19)에 의하여 개시되어 회수관(11) 내의 물을 기능수로 전환시키게 된다. 회수관(11) 내에서 발생된 기능수는 물 탱크(1)로 들어가서 용기 내부 및 그 안의 물을 살균, 소독, 탈취 및 세정하고, 이후에는 급수관(6)을 통해 혼합조(5)와 배출구(7)를 거쳐 외부로 배출되거나 회수관(11)을 따라 순환하게 된다.

기능수 발생기(2, 2')의 작동은 급수관(6) 또는 배출구(7) 내의 기능수 농도에 의하여 제어되는데, 기능수가 일정 농도에 도달할 경우 급수관(6)이나 배출구 (7)에 장착된 센서(S)에 의해 감지되고, 이에 따라 제어기(19)의 신호에 의해 기능수 발생기(2, 2')의 작동이 중지된다.

기능수 발생기(2, 2')를 통과하여 오존 또는 양이온과 음이온을 고농도로 함유하고 있는 기능수는 장치 내부 및 음료용수를 살균, 소독, 탈취 및 세정한 후 배출구(7)를 통해 외부로 배출될 수도 있지만, 오존수의 경우에는 다량의 산소 분자를 함유하여 용존 산소량 증가에 따라 물의 맛을 증대시켜 음료의 맛도 개선할 수 있으므로, 결국 살균 소독된 유산소 식음료 자동판매기의 기능을 수행하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 다른 실시예의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 위 도 5의 실시예에서는 급수관(6)이 두 개의 경로로 형성되어, 하나의 경로에는 냉온수 탱크(3)가 설치되고, 다른 하나의 경로에는 기능수 발생기(2)가 설치된 예를 보여주고 있는데 반해, 본 실시예에서는 급수관(6)이 하나의 경로로 형성되고 여기에 기능수 발생기(2)와 냉온수 탱크 (3)가 차례로 설치된 예를 보여주고 있다. 그 밖의 점에 있어서는 위의 실시예에서 보여주는 자동판매기와 구성 및 작동 원리가 동일하다.

도 7은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 또 다른 실시예의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 이 실시예에서는 물 탱크(1) 내에 기능수 발생기(2)가 구비되고, 회수관(11)이 물 탱크로 연결되는 것이 아니라 급수관(6)으로 직접 연결되고 별개의 기능수 발생기(2')가 설치되지 않은 점이 위 도 5의 실시예와 다르다. 이 경우에는 제어기(19)를 통해 기능수 발생기(2)의 전원(8)에 전압을 인가하면, 물 탱크(1) 내에 장착된 기능수 발생기(2)가 작동 개시되어 물 탱크(1) 내의 물이 전기분해되면서 기능수가 발생되고, 이 기능수가 급수관(6), 혼합조(5), 배출구(7), 수거관(9), 집수 용기(10), 정수 필터(12)와 회수관(11)을 통해 물 탱크(1)로 회수되면서 각각의 배관 및 용기 내부를 살균, 소독, 탈취 및 세정하게 된다. 도 8은 이상에서 살펴 본 바와 같은 본 발명에 따른 기능수 발생기가 구비된 자동판매기의 작동을 보여주는 제어 블록도이다.

이하에서는, 본 발명의 자동판매기에 설치될 수 있는 기능수 발생기에 대하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명에 있어서, 기능수는 오존수나 전해수일 수 있으며, 따라서 기능수 발생기에는 오존수 발생기와 전해수 발생기가 포함된다.

먼저 오존수 발생기는 한 쌍 이상의 대향 전극을 포함하여 구성되는 것으로, 도 9 및 도 10은 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 오존수 발생기의 각각의 실시예를 모식적으로 나타낸 것이다. 먼저 도 9를 보면, 도 9a는 세편대로 이루어진 한 쌍의 대향 전극(101) 중 하나로 피쉬 본(fish bone)형 전극, 도 9b는 한 쌍의 대향 전극의 간극 유지용 스페이서(102). 도 9c는 전극 고정 프레임(103), 도 9d는 한 쌍의 대향 전극이 스페이서를 사이에 두고 상하로 배치되어 프레임에 고정된 형상의 오존수 발생기를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 9의 오존수 발생기는 전극이 노출되어 있는 베어형(bare type) 또는 누드형(nude type)으로 통칭되는 형태의 것으로, 수중에 직접 투입하여 사용된다. 이 오존수 발생기의 각 대향 전극 (101, 101')의 일측에는 외부전극 접속단자(104, 104')가 연설되어 있어, 여기에 전압이 인가되면, 수중의 대향 전극(102, 102') 사이에서 물분자가 분해되어 오존이 발생하므로 오존수가 생성된다. 베어형 오존수 발생기는 수중에 고정될 필요가 없고 수로 제어가 요구되지 않은 경우에 유용하게 사용될 수 있으므로, 본 발명에서는 물 탱크(1) 내에 기능수 발생기(2)가 구비되는 도 7에 도시된 실시예에서 바람직하게 사용된다.

도 10은 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 오존수 발생기의 다른 실시예의 모식적 단면도이다. 이 오존수 발생기는, 한 쌍의 대향 전극(101, 101')이 스페이서(102)를 사이에 두고 상하로 배치되어 프레임(103)에 고정된 후, 물의 유출입구(105, 105')가 형성된 용기(106) 내에 장착된 것으로, 셀형(cell type)으로 통칭된다. 셀형 오존수 발생기는 물의 유출입구가 형성되어 있기 때문에 벽이나 바닥 등에 고정될 필요가 있고 수로 제어가 요구되는 경우에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에서는 급수관이나 회수관 중에 삽입되어 사용되는 도 5 및 도 6의 실시예에서 바람직하게 사용된다.

이와 같은 오존수 발생기에서 대향 전극의 재질은 백금(Pt), 백금과 팔라듐 (Pd)의 합금, 백금족과 팔라듐의 합금이거나, 또는 티타늄(Ti)과 같은 도전성 금속에 백금과 팔라듐의 합금이나 백금족과 팔라듐의 합금이 피막을 형성한 것이 바람직하다. 백금과 팔라듐의 합금을 사용할 경우에는 백금 85.0∼99.95 중량%와 팔라듐 15.0∼0.05 중량%의 합금인 것이 바람직하다. 또한, 목탄 등으로부터 추출한 탄소 분말 또는 폴리아크릴 게열의 섬유를 탄화시킨 탄소 섬유 등을 이용하여 고온 고압 압착 성형 및 고온 탄화 공정 등을 거쳐 전기전도성 및 기타 전극의 특성을 갖도록 된 탄소 전극도 본 발명의 오존수 발생기의 대항 전극에 적용할 수 있다. 이러한 탄소 전극을 오존수 발생기에 적용할 경우 금속 도체와 특성 및 성능이 유사하며 가격이 저렴하다는 이점이 있다.

또한, 대향 전극은 그 간격이 0.1∼1 ㎜인 것이 바람직하고, 형상은 평판형, 하나 이상의 구멍이 형성된 평판형, 세편대(small strip)형, 세선(fine wire)형, 가시형, 그물(mesh)형, 또는 원통형으로 할 수 있다. 그리고 상기 실시예에서는 사각 형상의 전극을 도시하고 있지만, 원형이나 직사각형 등 그 형상에는 제한이 없다.

또한, 본 발명의 오존수 발생기에서 대향 전극에는 직류 전압, 펄스 전압,구형파 펄스(square wve pulse) 전압, 또는 시분제어(sequence control)되는 펄스 전압, 교번되는 펄스 전압을 인가할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 각각의 실시예를 모식적으로 나타낸 것이다. 먼저, 도 11의 전해수 발생기는 급수관(204)과 전해수 배출관(206, 208)이 구비된 케이스(209) 내부에 양전극(203)과 음전극(201)이 분리막(202)의 양측에 좁은 간격으로 대향 설치되는 구성을 갖는다. 즉, 급수관(204)을 통해 공급되는 공급수가 대향 전극(201, 203)을 통과할 때 전극에 인가된 전압에 의해 전기분해되어 산성수와 알칼리수가 발생되고, 각각 배출관 (206, 208)을 통해 배출된다.

이와 같은 전해수 발생기의 인가 전원으로는 구형파 펄스 전압이나 반파 펄스 전압이 적용될 수 있다. 그러나, 이 경우 대향 전극(201, 203) 표면에 급수 중의 불순물이 부착하여 수십 시간 이내에 전류가 급격히 감쇄되면서 전해수 발생이 중단될 우려가 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 전극(201, 203)의 극성을 반전시켜줄 필요가 있게 된다. 즉, 양전극(203)에 부극성(음극성)의 전압을 인가하고, 음전극(201)에 정극성(양극성)의 전압을 인가하되, 두 전극(201, 203) 간의 인가 전원 극성을 적정 시간 간격으로(수십 초∼수십 분 정도) 교번하여 주는 수단이 필요하게 되는데, 이 경우에는 전해수 배출구도 바뀌게 되므로 이에 대한 수단(전자 밸브 등을 사용하는 자동 변환 장치)이 필요하게 된다.

또한, 위 전해수 발생기는 양전극(203)과 음전극(201)이 분리막(202)의 양측에 좁은 간격으로 각각 대향 설치되는데, 두 전극(201, 203)의 평면적은 가능한 넓게 하고 이격 거리(d)는 좁게 하여 두 전극(201, 203) 간의 전기 저항을 감소시킴으로써 가능한 낮은 전압으로도 효과적으로 전해시킬 수 있도록 한다. 그러나, 이 경우 이격 거리(d)가 좁게 설치되면 두 전극(201, 203) 간에 수류가 와류로 형성되며, 따라서 두 전극(201, 203) 주변에 수직으로 이동해야 하는 전류를 난류화하여 생성된 강산화성 물질들이 쉽게 분해되어 전해 효율을 저하시키는 문제점이 있을 뿐 아니라, 두 전극 간에 각각 반대편으로 분리 이동되어 온 반대 극성 이온들이 공간 전하로 작용하여 전극 간의 전압을 상대적으로 감쇄시키는 공간 전하 제한 작용(space charge limitting action)을 받게 되어 전해 작용을 더욱 감소시킬 수 있다. 이러한 문제점은 두 전극을 유통개부가 형성된 평판형이나 그물형으로 하여 이격 거리(d)는 작게 하면서 상대적인 수류폭(D)을 크게 함으로써, 두 전극(201, 203) 사이에서 제조된 전해수가 유통 개부를 통하여 폭이 넓은 외측으로 유출되어 나올 수 있도록 하여 전극 간의 난류를 크게 줄이는 것에 의해 해결할 수 있다. 이 경우, 두 전극(201, 203) 간의 이격 거리(d)를 더욱 좁게 할 수 있게 되어 낮은 인가 전압에서도 상대적으로 더 높은 전압 및 전류 상태로 작동할 수 있으므로, 매우 효과적인 수중 방전 발생과 전해 작용을 일으킬 수 있음은 물론 소모 전력도 감소시킬 수 있어 전해 효율도 매우 크게 향상된다는 효과가 있다. 대향 전극의 간격(d)은 필요 배출 전해 농도와 배출 전해수량 등에 따라 임의로 결정할 수 있는데, 본 발명에 따른 자동판매기에 사용되는 전해수 발생기에서는 0.1∼1 ㎜로 하는 것이 바람직하다.

또한, 위 실시예의 전해수 발생기에서는 대향 전극이 유통개부가 형성된 평판형으로 구성되어 있으나, 양전극을 선이나 선형으로 구성된 원통형 또는 세편대로 구성된 원통형 전극으로 하고, 음전극을 그물형 또는 선형으로 구성된 동심원형 전극으로 하여도 좋다.

도 12는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 다른 실시예를 나타낸다. 이것은 도 11의 장치를 개량한 것으로, 음전극(201)의 외측에 외부 음극 전극(211)을, 그리고 양전극(203)의 외측에 외부 양극 전극(213)을 추가로 부설한 것이다. 이에 의하면, 양전극(203)과 분리막(202) 사이, 그리고 음전극(201)과 분리막(202) 사이의 밀집 전하들이 B쪽 펄스 전압(V_PB)과 A쪽 펄스 전압(V_PA)에 의한 정전력(쿨롱 인력)으로 급속히 각각 양전극수 영역(B')과 음전극수 영역(A') 쪽의 외부 영역(A 및 B 영역)으로 인출되기 때문에, 두 전극(201, 203) 간의 전하를 크게 감쇄시켜 공간 전하 제한 작용 역시 크게 감소시킬 수 있고, 이에 따라 동일 구형파 펄스 전압(V_P)에서 상대적으로 큰 전계(E=V_P/d)를 얻게 되어 이온 및 강산화성 물질의 발생 능력과 효율을 크게 개선시킬 수 있게 된다. 즉, 좁은 두 대향 전극(201, 203) 간의 밀집 전하 뿐 아니라 이온 및 강산화성 물질이 용존된 전해수가 용이하게 각각 추가의 외부 음극 전극(211)과 외부 양극 전극(213) 쪽, 즉 음전극수 영역(A)과 양전극수 영역(B)으로 유출되어, 난류와 공간 전하 제한 작용은 물론 열분해 작용도 크게 감소되므로 더욱 효과적으로 이온 및 강산화성 물질이 발생 및 용존된 전해수를 제조할 수 있다.

이와 같이, 전극(201, 203)의 형상을 그물형이나 세선형 또는 세편대형으로하고, 전극 간격(d)을 좁게 하는 것은 두 전극(201, 203) 간에 고전압 방전도 효과적으로 발생시키기 위한 것으로, 끝이 뾰족한 곳이나 직경이 작은 곳(예를 들어 가는 선이나 얇은 띠)에서는 비교적 낮은 전계에서도 용이하게 방전이 일어나는 사실을 이용한 것이다. 예를 들어, 수중에 있는 그물형 양전극 상에서는 고전압 펄스가 인가되면 전해 작용에 의해 산소 분자가 발생되는데, 이 산소 분자는 기체이므로 물분자에 비해 유전율이 매우 낮고, 따라서 대부분의 전압이 산소 분자에 인가되어 산소 분자가 방전으로 파괴되면서 강산화성 물질(O₃, HClO, H₂O₂, O 등)이 만들어지게 된다. 이 때, 펄스 전원을 사용하면, 직류 전원이나 교류 전원, 그리고 기타 다른 전원(맥류나 고주파 전원 등)과 비교하여 전압 상승 시간(voltage rising time)을 매우 짧게 제어할 수 있기 때문에, 낮은 전력으로 순간적인 고전압 방전을 일으켜 강산화성 물질을 고효율로 만들 수 있으므로 매우 효과적이면서 경제적이다.

한편, 대향 전극(201, 203)을 그물형이나 세선, 또는 세편대형으로 하는 경우에는, 선이나 세편대의 굵기 및 간격, 그리고 편대(stripe)의 폭은 인가 전압의 형태나 크기 또는 발생 전해수 농도나 수량, 전극의 수명과 장치의 용도, 크기 및 가격 등에 따라 가변 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 자동판매기에 사용되는 전해수 발생기에서 대향 전극에는 직류 전압, 펄스 전압, 구형파 펄스(square wave pulse) 전압, 또는 시분제어 (sequence control)되는 펄스 전압, 교번되는 펄스 전압을 인가할 수 있다.

예를 들어, 도 12의 전해수 발생기에서, 대향 전극(201, 203)을 날카롭게 하거나 직경이 작은 그물형이나 세선형 또는 세편대형으로 구성하여, 직류보다 수배의 큰 전압을 순간적으로 공급할 수 있는 구형파 펄스 전원을 인가하면 전극(201, 203)의 표면에서 매우 높은 전계(electric field, E = Vp/d)가 형성되어 수중방전 발생 및 전해 작용을 더욱 효과적으로 일으킬 수 있게 되며 큰 전류도 얻을 수 있으므로 이온 및 강산화성 물질의 발생 능력과 발생 효율을 더욱 크게 개선시킬 수 있다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에 일 실시예로 적용될 수 있는 구형파 및 반파 펄스 전원의 파형도를 나타낸 것이다. 또한, 도 12의 전해수 발생기의 경우에는, 세 개의 전원(V_G, Vp_A, Vp_B)이 필요하게 되는데, 이 경우 V_G나 Vp_A과 Vp_B는 각각 도 15와 같은 파형의 전압을 사용할 수 있다. 그러나, 더욱 효과적인 고전압 방전 및 전해 작용을 위해서는 Vp_A와 Vp_B및 V_G를 교대로 인가하거나, V_G는 계속 인가하나 Vp_B와 Vp_A는 교대로 인가하는 수단 즉, 시분제어(sequence control)할 수도 있는 전원의 경우가 더욱 유효하다. 도 15는 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에 일 실시예로 적용되는 삼펄스 전원의 파형도를 나타낸다.

본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 전극 재질은 백금(Pt), 백금과 팔라듐(Pd)의 합금, 백금족과 팔라듐의 합금이거나, 또는 도전성 금속에 백금과 팔라듐의 합금이나 백금족과 팔라듐의 합금이 피막을 형성한 것일 수 있다. 여기에서 도전성 금속은 티타늄(Ti)인 것이 바람직하고, 백금과 팔라듐의 합금은 백금 85.0∼99.95 중량%와 팔라듐 15.0∼0.05 중량%의 합금인 것이 바람직하다. 또한, 목탄 등으로부터 추출한 탄소 분말 또는 폴리아크릴 게열의 섬유를 탄화시킨 탄소 섬유 등을 이용하여 고온 고압 압착 성형 및 고온 탄화 공정 등을 거쳐 전기전도성 및 기타 전극의 특성을 갖도록 된 탄소 전극도 본 발명의 전해수 발생기의 대항 전극에 적용할 수 있다. 이러한 탄소 전극을 전해수수 발생기에 적용할 경우 금속 도체와 특성 및 성능이 유사하며 가격이 저렴하다는 이점이 있다.

한편, 분리막(202)은 두 영역(A', B') 간 이온들의 통과성이 좋으면서도 물이 서로 혼합되지 않는 특성을 갖는 것이 바람직하며, 통상의 이온교환수지계를 사용할 수 있고, 경우에 따라서는 천이나 수지 또는 세라믹 등도 사용할 수 있다.

종래의 전해수 발생 장치에는 양전극 재질로 페라이트나 백금 도금 티타늄을 사용하기 때문에 높은 전류를 공급하면 전극 재질이 수중에서 분리 석출(Faraday 법칙) 소모되어 전극의 사용 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점은 대향 전극의 재질로서 백금(Pt)에 팔라듐(Pd)을 적정량(이때의 최적 조건은 0.5∼8 중량% 정도이나, 0.05∼15 중량%의 범위 내에서 유용하게 사용 가능하다) 혼합한 백금 합금(Pt+Pd)을 사용하면 전극에 100 V 이상의 높은 전압(종래의 전해수 발생 장치의 경우는 20 V 이하)을 인가하더라도 전극의 분리 석출이 크게 감소되어 수명이 4000 시간 이상으로 연장될 수 있다는 것이 실제 적용 실험 결과 확인되었다.

따라서, 직접 이온 및 강전해성 물질을 생성시키는 양의 대향 전극(203)이나 외부 양극 전극(213)의 경우에는 백금과 팔라듐(Pd)의 합금, 백금족과 팔라듐의 합금이거나, 또는 도전성 금속에 백금과 팔라듐의 합금이나 백금족과 팔라듐의 합금이 피막을 형성한 것이 매우 유용하다. 그러나, 가격이 싸고 필요 전해량이 매우적은 소규모 장치인 경우에는 양극 전극(203, 213)을 가격이 싼 스텐레스(SUS)나 다른 형태나 재질의 금속 또는 합금을 사용할 수도 있는데, 이 경우에는 양극 전극(203, 213)을 자주 교환해 주어야 한다. 한편, 음극 전극(201, 211)의 경우는 스텐레스 등과 같은 재질을 사용해도 유효하다.

또한, 본 발명의 전해수 발생기에서 펄스 전압을 인가하는 경우에는 금속 전극 상에 비유전율(ε_r)이 매우 높은 강유전체 물질(ferroelectric material)을 피복하여도 전극 물질의 석출 소모가 적게 된다. 왜냐하면, 전극의 석출 소모는 패러데이의 석출 법칙에서 직류 전류(I)에 비례하기 때문에 펄스 전압의 경우 직류 전류분을 매우 작게 함으로써 전극의 석출 소모량을 줄일 수 있게 된다. 이 경우는 펄스 전압의 시비율(duty rate)이 적은 비교적 높은 주파수가 효과적이며, 강 유전체의 비유전율은 물의 비유전율(ε_r=80)에 비해 클수록, 그리고 강 유전체 층이 얇을수록 효과적이고, 전극 상에 적정 크기의 요철이 있는 것이 방전 발생과 전해 작용에 효과적이다.

본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 일 실시예인 도 12의 장치에 적정 형태의 전원(예를 들어 도 15)을 인가하고 적정 전압(또는 전류)의 크기를 설정하여 작동시키면 영역 B의 양전극 배출관(208)에서는 전해수가 배출되고 영역 A의 음전극 배출관(206)에서도 공급수의 일부가 배출된다. 그런데 음의 대향 전극(201)과 양의 대향 전극(203)이 구조상 그물 전극 형태이며 또한 D>d이기 때문에 내부 음전극수 영역(A')과 내부 양전극수 영역(B')에는 큰 전계 강도(E=V_G/d)로 되어 음의 대향 전극(201)과 양의 대향 전극(203) 상에는 강한 부분 방전 현상과 전해 작용이 일어나게 되어 전기 물리 화학적 반응(electrophysico-chemical reaction)이 매우 강력하게 일어난다. 이에 따라, 전해 작용이 일어나서 O₃과 O₂와 O와 부차적으로 과산화수소(H₂O₂)와 같은 강산화성 물질들이 매우 효과적으로 생성되게 된다. 이때, 내부의 음전극수 영역(A')에 있던 수중 음이온(예 Cl^-, SiO₂ ^-, SO₃ ^-등)은 내부 양전극수 영역(B')으로 정전력(쿨롱 인력)에 의해 이동하게 되고, 같은 원리로 내부 양전극수 영역(B')에 있던 수중 양이온(Ca⁺⁺, Fe⁺⁺, Mg⁺⁺, Cu^-등의 금속 이온들)은 내부 음전극수 영역(A')으로 이동되어, 상호 이온 분리 작용도 함께 발생하게 된다. 또한, 외부 음극 전극(211)과 외부 양극 전극(213)에도 적정 전압을 인가하면 각각 내부 음전극수 영역(A')과 내부 양전극수 영역(B')에 있던 각각의 이온들이 음전극수 영역(A)과 양전극수 영역(B)으로 다시 유출되게 되어 각각 음전극 배출관(206)과 양전극 배출관(208)을 통해 배출되게 된다. 따라서 양전극 배출관(208) 쪽의 출력수인 양전극수는 강산화성 물질들(다량의 O₃, 그리고 미량의 O₂, O, H₂O₂등)을 많이 포함한 전해 산성수(acid water, 음이온이 많이 함유된 물)가 배출되게 되고, 음전극 배출관(206) 쪽의 출력수인 음전극수는 알카리수 (alkari water, 양이온이 많이 함유된 물)가 배출되게 된다. 배출수 중의 강산화성 물질(O₃, O₂, O, H₂O₂등)의 양과 이온 농도는 인가 전원의 전압의 크기(V_G, Vp_A,Vp_B)나 주기(특히 t_on) 등을 수동 및 자동(자동제어회로 이용 등)으로 제어함으로써 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 전극(201, 203, 211, 213)의 크기나 전극 간격(d), 수류폭(D) 또는 수류량을 가변시킴으로써 조절할 수도 있다.

한편, 수도물이나 소금(NaCl), 염화칼륨(KCl) 등과 같이 Cl^-을 함유하거나 Cl^-을 생성할 수 있는 물질이 공급수 중에 존재하면 강산화성 물질과 이온 농도가 더욱 높아질 수 있다. 즉, NaCl이 수중에 들어가면 상호 결합력이 약해져서(수중에서는 1/80이 됨) 낮은 인가 전압에서도 Na⁺나 K⁺, 그리고 Cl^-로 쉽게 분해되어 Na⁺와 K⁺는 음극 전극(201, 211)으로, 그리고 Cl^-은 양극 전극(203, 213)으로 이동 집속되기 때문에 전류 및 이온 농도를 크게 증가시킬 수 있게 된다. 이때, 특히 양전극수 영역(B)과 내부 양전극수 영역(B')에는 많은 양의 Cl^-을 함유하게 된다. 또한, H₂O가 전해되어 생성된 OH가 Cl과 결합하여 HClO(강산화성 물질)를 생성하게 되므로, 양전극수 영역(B)에는 HClO가 많이 함유된 강산화성 물질(다량의 HClO, 그리고 미량의 O_2,O₃, H₂O₂,O 등)을 생성하게 된다. 산성수(또는 알카리수)중 강산화성 물질인 HClO이 많이 함유된 경우 그 살균력이 6 시간 정도 지속되는데, 산성수(또는 알카리수)중 강산화성 물질인 O₃가 많이 함유된 경우에는 그 살균력이 15 분 정도로 매우 짧게 지속된다. 본 발명에 따른 자동판매기 내부의 살균, 소독, 탈취 및 세정을 위해서는 주로 O₃가 많이 함유된 전해수를 사용하는 것이 바람직하지만, 강력한 효과를 위해서는 HClO가 함유된 전해수를 사용할 수도 있다. 이때, 급수관으로 공급되는 물은 주로 수도물이나 지하수 등이 될 수 있으나, 필요와 목적에 따라서는 다양한 수용액(증류수나 시약 용존수 용액 등)이 사용될 수도 있다. 또한 이 수용액 또는 수중에 투입하는 첨가물(NaCl, KCl 등)은 종류와 필요한 이온 농도, 그리고 적용 조건에 따라 다소간의 차이가 있으나, 약 0.01∼1 중량% 정도의 중량비로 투입하는 것이 효과적이고 경제적임을 실험 결과 확인할 수 있었다.

통상의 전해수 장치에서는 양전극 출수관과 음전극 출수관에서 통상 pH 4∼6 정도의 산성수와 pH 8∼10 정도의 알카리수가 배출되고 중성수(pH 6∼8 정도)는 얻을 수 없게 되어 있다. 그러나, 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기의 한 실시예로서 도 12에 나타낸 장치에서는, 영역 A로부터 배출되는 음전극수(강알카리수)와 영역 B에서 배출되는 양전극수(강산성수)를 두 출수관(206, 208)으로부터 혼합 중성화하는 수단을 적용할 경우, 처음의 급수관(204)의 배출수와 같은 pH 7의 중성수는 물론 약알카리수와 약산성수도 만들 수 있다. 이와 같이 제조되는 중성수는 pH 7의 중성수가 되나, 방전 및 전해에 의해 생성된 다량의 산화물질(이 때의 강산화성 물질은 주로 O₃와O₂, 그리고 미량의 HClO와 H₂O₂, O)이 다소 감소하기는 하지만 상당량이 그대로 중성수 중에 남게 되어 살균 소독 작용은 충분(0.3 ppm의 농도로 대장균을 10 초 동안에 99.9 % 사멸시킬 수 있음)히 갖게 된다. 따라서, 중성수 역시 본 발명의 자동판매기에서 살균 소독 목적으로 유용하게 적용될 수 있다. 이 경우 사용될 수 있는 중성수 생성 수단으로는 단지 전해수 발생기 내에 혼합조를 설치하는 것만으로도 가능하지만, 목적과 필요에 따라 적절한 방법 및 장치가 추가로 사용될 수도 있다. 또한, 혼합하는 강산성수 또는 강알칼리수의 양과 pH에 따라 중성수 뿐 아니라 약산성수나 약알카리성 수로 pH를 임의로 조절시킬 수도 있다. 이와 같이 중성수가 최종적으로 만들어지는 것은 본 발명의 전해수 발생기에서 분리막(202)을 제거하고 배출관(206, 208)을 합쳐서 한 개로 할 때에도 가능하며, 이 경우 더욱 간단히 전해 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 분리막(202)의 존재로 인한 문제점(막 수명, 막 막힘, 막 저항에 의한 전력소모 증대, 막 가격 등)도 없어지기 때문에 더욱 효과적이고 경제적으로 된다. 이와 같이, 본 발명의 자동판매기에 사용될 수 있는 전해수 발생기에서 얻어지는 전해수는 모두 강산화성 물질을 함유하고 있기 때문에, 강력한 산화작용을 이용하여 장치 내부 및 음료용수의 살균, 소독, 탈취 및 세정에 효과적이다.

본 발명에 따른 자동판매기에서, 전해수 발생기를 설치할 경우에는 제어기에 의한 전원의 선택에 의해 산성수, 알칼리수 및 중성수를 선택적으로 제조할 수 있으므로, 자동판매기 내부의 살균, 소독, 탈취 및 세정의 목적에 따라 이들 전해수를 적절하게 발생시켜 이용할 수 있다. 예를 들어, 산성수를 발생시켜 장치 내부에서 순환시킨 후, 음용 가능한 약알칼리수를 발생시켜 재순환시켜 앞서 순환된 산성수를 중화시킬 수 있다. 또한, 산성수나 알칼리수로 순환시킨 후 중성수로 재순환시키는 것도 바람직하다.

다음은 본 발명에 따른 기능수 발생기를 구비한 자동판매기에서의 살균 효과를 보여주는 효과 시험예이다.

[실시예]

본 실시예는 자동판매기 내에서 식품 위생상 위해를 유발시킬 수 있는 주된 오염 미생물의 살균 여부를 시험한 것으로, 자동판매기 내부에서 식인성 질병을 유발시킬 수 있는 세균인 대장균(E. coli)과 바실루스 세레우스균(Bacillus cereus)을 대상으로 하였다. 바실루스 세레우스는 식중독 뿐 아니라 심내막염, 패혈증 및 화농성 질환을 일으키는 균으로, 특히 바실루스 세레우스 53(wild type)은 본 발명자에 의해 식품 자동판매기로부터 채취, 분리된 균주로서, 식품 자동판매기에서 가장 위해를 일으킬 가능성이 높기 때문에 이를 제어하면 식품 자동판매기에서 세균에 의한 위해 가능성을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.

본 살균 시험은 도 5에서 보여주는 구성을 갖는 자동판매기에 적용하였으며, 기능수 발생기로는 도 10에 나타낸 것과 같은 오존수 발생기를 급수관에 장착하여 시험하였다.

먼저, 대장균 시험의 경우에는 대장균(E. coli)과 O-157 균주를 1,400 cell/㎖의 농도로 첨가한 수도물을 자동판매기의 물 탱크에 채우고, 오존수 발생기를 작동시킨 후 배출되는 물 중에서 세균수를 측정하여 시간에 따른 변화를 조사하였다.

다음 표 1은 본 발명에 따른 자동판매기에서 오존수 발생기 작동에 따른 세균수의 감소 결과를 보여주는 것이다.

구분	시료 1	시료 2
세균수(CFU/0.1㎖)	원수	140	140
	10 초 후	0	0
	30 초 후	0	0
	60 초 후	0	0

바실루스 세레우스균 시험의 경우에는,B. cereus(ATCC 27877) 균주와B. cereus53 균주를 각각 10⁶∼10⁸cell/㎖의 농도로 첨가한 수도물을 자동판매기의 물 탱크에 채우고, 오존수 발생기를 작동시킨 후 배출되는 물 중에서 세균수를 측정하여 시간에 따른 변화를 조사하였다.

다음 표 2은 본 발명에 따른 자동판매기에서 오존수 발생기를 30 초간 작동하였을 때 바실루스 세레우스균의 접종량에 따른 감소 결과를 보여주는 것이다. 표에서 단위는 log CFU/㎖ 이다.

B. cereus(ATCC 27877)	B. cereus53
접종량	오존수 30 초 처리후	접종량	오존수 30 초 처리후
9.07	8.98	8.34	8.27
8.20	7.95	7.12	6.84
7.00	3.00 이하	6.84	3.00 이하

상기 표 1 및 2에서 보면, 본 발명의 기능수 발생기가 구비된 자동판매기에 의하면 음료용수 중에 함유된 대장균 등은 10 초 이내에 완전히 살균되며, 바실루스 세레우스 균의 경우에는 초기 균 농도가 10⁶CFU/㎖ 이하일 때는 오존수 발생기를 30 초 동안 작동시킴으로써 대부분 사멸되는 것을 알 수 있다. 따라서, 실제 자동판매기가 설치되는 현장에 존재하는 바실루스 세레우스 균의 농도가 10²CFU/㎖ 정도인 점을 고려한다면 100 % 살균이 가능할 것으로 판단된다.

이처럼 본 발명의 기능수 발생기가 구비된 자동판매기를 사용하면 음료용수 중에 포함되어 위생상 중대한 위해를 유발시키는 대장균이나 바실루스 세레우스 균 등을 살균시킬 수 있을 뿐 아니라, 기능수가 자동판매기 내부 장치를 순환하면서 용기 및 배관까지도 살균, 소독, 탈취 및 세정을 동시에 수행할 수 있게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 자동판매기는 기능수 발생기가 컵 음료 자동판매기의 물 탱크 또는 급수관에 설치되어 있어, 물 탱크 내부 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 오존수 또는 전해수와 같이 살균, 소독, 탈취, 및 세정 등의 기능이 있는 기능수를 발생시켜 장치 내부의 급수관, 혼합조 및 물 탱크 등의 용기와 배관은 물론 그 안의 물까지 살균, 소독, 탈취 및 세정을 동시에 수행할 수 있다. 특히, 식품 자동판매기 내부에서 위생상 중대한 문제로 되고 있는 대장균, 바실루스 세레우스 균 등을 완전 살균할 수 있으므로 음료수 자동판매기에서 세균에 의한 위해 가능성을 현저히 감소시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 자동판매기에 의하면, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 급수 탱크 내의 물에 용해시켜 살균하는 종래의 자동판매기에서와 같이 장치가 복잡해지고 비용이 높아지는 문제나 오존 가스로 인한 안전성 문제 등을 야기하는 일이 없이, 자동판매기 내부 장치 및 음료용수의 살균과 소독, 탈취 및 세정용을 동시에 수행할 수 있어 위생적이다.

Claims

음료용수를 저장하기 위한 물 탱크;

음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기;

상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관;

상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조;

상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구; 및

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 물 탱크로부터 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키기 위한 기능수 발생기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음료수 자동판매기.
제 1 항에 있어서,

물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물을 가열 또는 냉각하기 위한 냉온수 탱크; 및

배출구로부터 누설되는 액을 물 탱크 또는 급수관으로 되돌려 보내기 위한 회수관을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 2 항에 있어서, 상기 회수관에는 정수 필터와 제 2 의 기능수 발생기가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 1 항에 있어서, 기능수 발생기는 한 쌍 이상의 대향 전극을 포함하여 구성된 오존수 발생기인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 1 항에 있어서, 기능수 발생기는 분리막을 사이에 두고 설치되는 한 쌍 이상의 대향 전극을 포함하여 구성된 전해수 발생기인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대향 전극은 재질이 백금(Pt), 백금과 팔라듐(Pd)의 합금, 또는 백금족과 팔라듐의 합금인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대향 전극은 재질이 도전성 금속에 백금과 팔라듐의 합금이나 백금족과 팔라듐의 합금이 피막을 형성한 것임을 특징으로 하는 자동판매기.
제 7 항에 있어서, 도전성 금속은 티타늄(Ti)인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 6 항에 있어서, 백금과 팔라듐의 합금은 백금 85.0∼99.95 중량%와 팔라듐 15.0∼0.05 중량%의 합금인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 7 항에 있어서, 백금과 팔라듐의 합금은 백금 85.0∼99.95 중량%와 팔라듐 15.0∼0.05 중량%의 합금인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대향 전극은 전기전도성을 갖는 탄소 전극인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 전극은 형상이 평판형, 하나 이상의 구멍이 형성된 평판형, 세편대(small strip)형, 세선(fine wire)형, 가시형, 그물(mesh)형, 또는 원통형인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대향 전극의 간격은 0.1∼1 ㎜인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 1 항에 있어서, 상기 기능수 발생기에 전압을 인가하기 위한 전원을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 14 항에 있어서, 전원은 상기 전극에 직류 전압, 펄스 전압, 구형파 펄스(square wave pulse) 전압, 시분제어(sequence control)되는 펄스 전압, 또는 교번되는 펄스 전압을 인가하는 것임을 특징으로 하는 자동판매기.
제 1 항에 있어서,

상기 기능수 발생기에 전압을 인가하기 위한 전원;

상기 기능수 발생기를 통과하여 급수되는 기능수의 농도를 감지하는 센서; 및

상기 전원에 전압 인가를 제어하기 위한 제어기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 16 항에 있어서, 제어기는 상기 센서로부터 기능수의 농도에 대한 정보를 입수하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
음료용수를 공급하는 수단;

음료 원료를 공급하는 수단;

상기 공급되는 음료용수와 음료 원료를 혼합하는 수단;

상기 혼합된 음료를 외부로 배출시키는 수단; 및

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 음료용수 중에서 기능수를 발생시키기 위한 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음료수 자동판매기.
제 18 항에 있어서, 기능수는 오존수 또는 전해수인 것을 특징으로 하는 음료수 자동판매기.
제 19 항에 있어서, 전해수는 산성수, 알칼리수 또는 중성수인 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 18 항에 있어서,

공급되는 음료용수를 냉각 또는 가열하기 위한 수단; 및

혼합된 음료를 배출시킬 때 누설되는 액을 음료용수로 회수하기 위한 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
제 18 항에 있어서,

상기 기능수 발생 수단을 통과하여 급수되는 기능수의 농도 감지 수단; 및

상기 농도에 따라 기능수의 발생을 제어하는 제어 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기.
음료용수를 저장하기 위한 물 탱크, 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기, 상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관, 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조, 및 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구를 포함하는 자동판매기에서,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키는 단계; 및

상기 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기의 세정 방법.
제 23 항에 있어서, 기능수는 오존수 또는 전해수인 것을 특징으로 하는 세정 방법.
제 24 항에 있어서, 전해수는 산성수, 알칼리수 또는 중성수인 것을 특징으로 하는 세정 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 급수되는 기능수의 농도를 감지하는 단계; 및

상기 농도에 따라 기능수의 발생을 제어하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
음료용수를 저장하기 위한 물 탱크, 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기, 상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관, 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조, 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구, 및 배출구로부터 누설되는 액을 물 탱크 또는 급수관으로 되돌려 보내기 위한 회수관을 포함하는 자동판매기에서,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 기능수를 발생시키는 단계;

상기 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계;

상기 배출된 기능수를 회수관을 통해 물탱크 또는 급수관으로 재순환시키는 단계; 및

상기 재순환된 기능수를 혼합조를 통해 배출구로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기의 세정 방법.
제 27 항에 있어서, 기능수는 오존수 또는 전해수인 것을 특징으로 하는 세정 방법.
제 28 항에 있어서, 전해수는 산성수, 알칼리수 또는 중성수인 것을 특징으로 하는 세정 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 급수되는 기능수의 농도를 감지하는 단계; 및

상기 농도에 따라 기능수의 발생을 제어하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
음료용수를 저장하기 위한 물 탱크, 음료 원료를 저장하기 위한 원료 용기,상기 물 탱크로부터 물을 공급하기 위한 급수관, 상기 물 탱크로부터 급수관을 통해 공급되는 물과 상기 원료 용기로부터 공급되는 음료 원료를 혼합하기 위한 혼합조, 및 상기 혼합된 음료를 배출하는 배출구를 포함하는 자동판매기에서,

물 중에서 작동하도록 구비된 대향 전극에 의해 상기 물 탱크 내부의 물 또는 급수관을 통과하는 물 중에서 오존수를 발생시키는 단계;

상기 오존수를 원료 용기로부터 공급된 음료 원료와 혼합하는 단계; 및

상기 혼합된 음료를 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동판매기의 급수 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 급수되는 오존수의 농도를 감지하는 단계; 및

상기 농도에 따라 오존수의 발생을 제어하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 급수 방법.