KR100651654B1

KR100651654B1 - 전기분해 정수기

Info

Publication number: KR100651654B1
Application number: KR1020050082733A
Authority: KR
Inventors: 강송식
Original assignee: (주)한우물
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-12-01

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 물을 2차례 전기분해하여 "활성수소는 물론 활성미네랄"의 양이 풍부한 약알칼리수를 유입수의 수질에 관계없이 안정적이고 지속적으로 제공하며, 전기분해 효율이 우수한 전기분해 정수기에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래에 물을 전기분해하여 알칼리수와 산성수로 생성하여 알칼리수를 식수로 제공할 수 있도록 한 정수기는 있었으나, 전기분해를 한번만 하여 생성되어진 것이어서 유입되는 물의 수질에 따라 알칼리수를 생성시키는 음극 부근의 수소이온 농도가 일정치 않고, 양이온의 제거가 충분치 않고, 산화환원전위를 낮추기가 어려워 활성수소 및 활성미네랄이 풍부한 약 알칼리수를 안정적으로 얻을 수 없었던 문제점과 2차례의 전기분해를 하게 됨으로 효율이 떨어진다는 단점이 있었다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

따라서 본 발명은 물을 일차적으로 전기분해하여 최초 유입수의 수질을 산성수와 알칼리수로 1차로 분리시켜 생성토록 한 후, 이 중 알칼리수 만을 한 번 더 전기분해하여 활성수소 및 활성미네랄이 더욱 풍부해진 약알칼리수를 안정적, 지속적으로 얻을 수 있도록 한 것이고 이러한 것들을 효율적으로 얻을 수 있도록 한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

정수기.

Description

전기분해 정수기{a water purifier using an electrolysis}

도 1은 본 발명 정수기의 구조를 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명 정수기의 전해부를 나타낸 내부구조도.

도 3은 본 발명 정수기의 전해부의 후면도.

도 4는 본 발명 정수기의 전해부의 측면도.

도 5는 종래 2차 전기분해과정을 나타낸 블럭도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

10: 1차전해부 11,21,22: 격막

12,13,26,27,28: 전극실 14,15,23,24,25: 전극판

20: 2차 전해부

1: 전해부 2,3: 격벽

2a,3a: 개구부 4: 유로

5: 유입구 6,7,8: 배출구

11a: 간격유지구

본 발명은 물을 2차례 전기분해하여 인체 내에서 모든 질병의 근원물질인 활성산소를 제거하는 활성수소를 풍부하게 함은 물론 각종 활성미네랄이 풍부한 약알칼리수를 얻고자 하는 것으로, 특히 유입수의 수질에 관계없이 안정적인 제공과 효율이 우수하게 한 전기분해 정수기에 관한 것이다.

현재 웰빙의 바람을 타고 특히 자연요법에 의한 건강증진에 많은 신경을 쓰고 있지만 정작 인체의 대부분(70%)을 차지하고 있는 물에 대한 연구는 그다지 활발하지 않은 것이다.

즉 인체의 모든 질병의 근원물질이 활성산소란 것이 알려진 것도 최근의 일로서 활성산소의 유해성의 이유로는 활성이 있는 산소 즉 산화작용이 특별히 강한 산소를 의미하는 것인데, 이러한 특별히 강한 산화작용에 의하여 인체의 세포나 유전자를 산화시켜 각종 질병을 유발시키게 된다는 것이다.

그러나 이러한 활성산소는 우리가 섭취하는 음식물이 산소에 의하여 산화되어 생명을 유지하는데 필요한 물질이나 에너지를 만들어내는 반면, 산소는 음식물에 의하여 환원되어 활성산소로 되기 때문에 인체 내에 계속 발생되게 되는 것이다.

따라서 인체에 계속 발생되는 활성산소를 제거하기 위해서는 환원작용이 탁월한 활성수소를 인체에 충분히 제공하여야 하는 것인데, 이러한 활성수소는 물을 전기분해하여 얻어지는 알칼리수에서 얻을 수 있는 것이다.

따라서 물을 전기분해하여 음용이 가능한 pH 7.4∼8.5의 약알칼리수를 식수로 제공토록 한 정수기가 도입되었던 것인데, 이러한 정수기의 통상적인 구조는 정 수부와 전해부로 구성되어 있고, 전기분해가 일어나는 전해부에는 한 개의 양극 전극판과 2개의 음극 전극판이 물속에 함유된 이온의 이동만이 가능토록 된 2개의 격막 사이에 설치되어 3개의 전극실로 구성토록 됨으로서 2개의 음극 전극실로부터는 강알칼리수(pH 9∼10)와 약알칼리수(pH 7.4∼8.5)가 생성토록 되고 양극 전극실로부터는 산성수(pH 5∼6)의 전해이온수가 생성토록 되어, 이 중 음용 가능한 약알칼리수를 식수로 사용토록 하고 있는 것이다.

이러한 반응은 물의 전기분해 과정에서, 염소, 황산, 유황 등의 음이온은 양극 전극판으로 이동되어 양극 전해수와 함께 배출됨과 동시에 수산이온(OH^_)이 양극에 전자 (e-)를 빼앗겨 산화반응이 일어나서 산소분자(O₂)로 되기 때문에, 이때 배출되는 양극 전해수는 수소이온농도가 높아져 산성으로 되는 것이다.

반면, 물 속에 함유된 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 미네랄 성분인 양이온은 음극 전극판으로 이동되어 방전된 후 물에 다시 용해되어 음극 전해수와 함께 배출됨과 동시에 수소이온(H⁺)이 음극에서 전자 (e-)를 얻어 활성수소가 생성되기 때문에, 이때 배출되는 음극 전해수는 수소이온(H⁺)농도가 일반적인 물보다 낮아져 알칼리성으로 되며 산화환원전위도 낮아지게 되는 것이다.

그러나, 종래 정수기는 3종류의 전해이온수(강알칼리수, 약알칼리수, 산성수)를 생성함에 있어서 물을 한 번만 전기분해하는 것이어서, 유입되는 물의 성질에 따라 음극 부근의 수소이온 농도가 일정치 않고, 양이온의 제거가 충분치 않고, 산화환원전위를 낮추기가 어려워 활성수소가 풍부한 약알칼리수를 안정적으로 얻을 수 없었던 문제점이 있었다.

따라서 최근에 본원출원인이 선등록한 특허등록 제419536호에서는 도5에 도시된 바와 같이 2차례 전기분해를 유도토록 함으로서 안정적인 알칼리수를 얻을 수 있도록 하였다.

그러나 이러한 구조의 단점이 전기분해 되어지는 과정상의 물의 흐름이 충분한 전기분해를 유도할 수 있는 시간을 갖지 못하게 됨으로 많은 양의 활성수소가 함유되어진 약알칼리수를 얻지 못한다는 것이고 동시에 풍부한 활성 미네랄을 얻을 수 없다는 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 활성수소 및 활성미네랄이 풍부한 약알칼리수를 안정적이고 지속적으로 얻을 수 있도록 하기 위하여 각각 다른 2개의 전해부를 마련함에 있어, 2개의 격벽을 형성하고 상기 격벽의 사이에 유로를 형성토록 한 후 1차 전해부를 구성하는 격벽에는 상부로 개구부를 형성하고 2차 전해부를 구성하는 격벽에는 하부로 개구부를 형성하여 1차 전해부에서 전기분해되어진 알칼리수만이 2차 전해부의 하부로 유입되어지도록 한 것이다.

따라서 하부에서부터 유입되어지는 1차 전해부에서 전기분해되어진 알칼리수만이 2차 전해부의 하부로부터 상부를 향하여 유입되어지면서 점진적으로 채워지면서 서서히 다시 한번 전기분해시켜 활성수소는 물론 활성 미네랄이 더욱 풍부해진 약알칼리수를 식수로 제공토록 하고, 동시에 세척용 강알칼리수와, 1차 전해부에서 배출되어진 산성수와 합쳐져서 세안용 산성수를 구분하여 제공할 수 있는 2차 전해부를 구비토록 한 것이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전해부의 시스템을 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 전해부의 내부구조를 나타낸 평면도이다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 전해부(1)의 구조는 2개의 격벽(2,3)에 의하여 1차 전해부(10)와 2차 전해부(20)를 구분토록 하고, 상기 격벽(2,3)의 사이에는 유로(4)를 형성하고, 상기 1차 전해조(10)를 구성하는 격벽(2)은 상부에만 개구부(2a)가 형성되어지고, 2차 전해조(20)를 구성하는 격벽(3)은 하부에만 개구부(3a)가 형성되어지는 것이다.

이때 유로(4)를 구성하는 격벽(2,3)에는 보강살(2b,3b)이 형성되어 전체적인 비틀림의 현상방지와 형태의 유지가 가능하게 되는 것이다.

이와 같이 구성되어진 1차 전해조(10)는 하부는 개구되어지고 상부가 막힌상태에서 상부가 막힌 격막(11)에 의하여 2개의 전극실(12,13)이 형성되고 각각의 전극실(12,13)의 일측으로는 각각의 전극판(14,15)이 장착되어지는 것이다.

이때 전극판(14,15)은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 전해부의 외부로 노출되어 전원연결을 위하여 전해부에서 노출되어질 경우에 누수가 방지토록 되어야 하는 것이고 이러한 방식은 다양한 방식이 사용되어질 수 있는 것이다.

이때 상기 2개의 전극실(12,13)에는 각각 양이온 전극판(14)과 음이온 알칼리 전극판(15)이 장착되어져 1차 전해부(10)를 구성하게 되는 것이고 이러한 전극실(12,13)은 격막(11)에 형성된 간격유지구(11a)에 의하여 일정한 간격이 유지되어지는 것이다.

이와 같이 구성되어진 1차 전해부(10)의 하부로 개구되어진 하방 유입구(5)로만 유입되어지는 물은 하부에서부터 상부로 서서히 채워지면서 충분한 시간동안 전기분해에 의하여, 양이온 전극판(14)이 장착된 전극실(12)에는 산성수가 생성되고, 이러한 산성수는 양이온전극판(14)이 형성된 전극실(12)의 상부에 형성된 배출구(6)를 통하여 외부로 배출되어지는 것이고, 음이온 알칼리 전극판(15)이 장착된 전극실(13)에는 알칼리수가 생성되어지고, 생성된 알칼리수는 상부가 개구되어진 격벽(2)의 개구부(2a)로 빠져나가면서 유로(4)를 통하여 2차 전해부(20)의 하부로 이동되어지는 것이다.

이때 2차 전해부(20)는 격벽(3)과 상부가 막힌 2개의 격막(21,22)에 의하여 3개의 전극실(23,24,25)이 형성되는 것이고, 이때 3개의 전극실(23,24,25)에는 1차 전해부(10)에서 전기분해되어 개구부(2a)로 빠져나와 유로(4)를 통하여 배출되어진 알칼리 수가 하방에서부터 상방으로 동시에 유입되어져 서서히 상방으로 채워지게 됨으로 충분한 시간동안 전기분해가 일어나게 되는 것이고, 이러한 전기분해에 의하여 제1전해부에서 전기분해되어진 상기 알칼리수는 각각 야이온 전극판(26)과 음이온 다공성 전극판(27)과 음이온 약알칼리 전극판(28)에 의하여 각각 서로 다른 산성수 및 강알칼리수 및 약알칼리수로 분리되어 각각의 배출구(7,8,9)로 배출되어 지는 것이다.

따라서 우선 어떠한 형태로 정수되어진 물을 전기분해하여 산성수와 알칼리수로 분리토록 하기 위한 1차 전해부(10)와 1차 전해부(10)에서 분리되어진 알칼리수만을 다시 전기분해하여 산성수 및 강알칼리수, 약알칼리수로 생성토록 하기위한 제2차전해부(20)가 마련되는 것이고, 2차 전해부(20)로 유입되어지는 알칼리수는 2차 전해부(20)의 하방에서 유입되어지면서 점전적으로 상부로 채워지면서 충분히 안정적으로 전기분해가 이루어지게 되는 것이다.

또한 상기 1,2차 전해부(10,20)에 형성된 격막(11,21,22)은 물 속에 포함된 이온만이 통과될 수 있는 이온분리를 위한 것이고, 이러한 격막(11)에 의하여 1차 전해부에서는 2개의 전극실(12,13)이 마련되며, 2차전해부(20)에는 한 개의 (+)전극판(26)과 2개의(-)전극판(27,28)이 격막(21,22)에 의하여 3개의 전극실(23,24,25)이 마련되는 것이다.

또한 도1에 도시된 바와 같이 상기 정수부에는 유입수의 이물질이나 유기물, 녹, 염소, 냄새 등의 제거를 위하여 사용되는 각종 필터가 장착되어지는 것으로, 상기 전해부(1)의 전단에 설치되어 전기분해하기 전에 미리 물의 정수가 이루어지도록 되는 것이나, 필요에 따라서는 전, 후단에 모두 설치할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명 전기분해 정수기로부터 얻을 수 있는 전해이온수의 생성과정은 다음과 같이 설명할 수 있다.

우선, 정수부에서 정수된 물이 전해부(1)의 유입구(5)를 통하여 1차전해부(10)의 하부로 유입되면, 유입된 물은 점진적으로 상측으로 채워지면서 (+)전극판(14)과 (-)전극판(15)에 공급된 전원에 의하여 (+)전극판(14)과 격막(11) 사이의 제1전극실(12)로는 산성수가 생성되어 산성수배출구로 배출되고, 격막(11)과 (-)전 극판(15)사이의 제 2전극실(13)로는 알칼리수가 생성되어 격벽(2)의 개구부(2a)로 빠져나가 유로(4)를 통하여 2차전해부(20)의 하방으로 유입되어지는 것이다.

이후, 2차전해부(20)의 격벽(3)의 개구부(3a)를 통하여 하방으로 유입된 알칼리수는 (+)전극판(26)과 (-)전극판(27,28)에 공급된 전원에 의하여 (+)전극판(26)과 격막(21)의 사이 제1전극실(23)로는 산성수가 생성되어 상기 1차전해부(10)에서 생성된 산성수와 합류되어 세안수배출구로 배출되고, 격막(21)과 (-)전극판(27) 사이와 전극판(27)과 격막(22) 사이의 제2 전극실(24)로는 강알칼리수가 생성되어 세척수배출구로 배출되고, 격막(22)과 (-)전극판(28) 사이의 제 3전극실(25)로는 약알칼리수가 생성되어 식수배출구로 배출되는 것이다.

따라서 2차 전해부에서도 전기분해가 하부에서부터 상부로 점진적으로 채워지는 알칼리수에서 일어나게 됨으로 안정적인 전기분해가 가능하게 되는 것이고, 충분한 시간으로 인하여 격막을 통하여 이온의 교환이 충분하게 일어나게 되는 것이다.

이때 상기 3가지의 전해이온수(강알칼리수, 약알칼리수, 산성수)는 다음과 같이 각각 다른 작용효과를 나타낸다.

우선, 1차전해부(10)의 (+)전극판(14)이 포함된 제1전극실(12)에는 물에 존재하고 있는 염소, 황산, 유황 등의 음이온이 모이게 되고, 수산이온(OH^-)이 (+)전극판(14)에 전자를 빼앗겨 산화반응이 일어나서 산소분자(O₂)로 되기 때문에 수소이온농도가 높아져 물은 산성으로 되는 것이고, 이 산성수는 살균 및 피부 수렴효과가 있게 됨으로서 세안용으로 사용하게 되는 것이다.

또한 1차전해부(10)의 (-)전극판(15)이 포함된 제2전극실(13)에는 물에 존재하고 있는 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 미네랄 성분인 양이온이 모이게 되고, 수소이온(H⁺)이 (-)전극판(15)에서 전자(e-)를 얻어 "활성수소"가 생성되고, 수소이온(H⁺)농도가 낮아져 알칼리성의 물로 되는 것이고, 또한 산화환원전위(ORP)가 낮아지게 되고, 물을 살균시키는 작용을 하는 것이다.

이때 제2전극실(13)에서 생성되어 "활성수소"가 포함된 알칼리수는 2차전해부(20)로 보내져서 (+)전극판(23)과 거리가 먼 (-)전극판(24)이 포함된 제3전극실(28)에서는 물에 존재하고 있는 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 미네랄 성분인 양이온이 모이고, 수소이온(H⁺)이 (-)전극판(25)에서 전자(e-)를 얻어 활성수소가 또 다시 생성됨으로서 단위량 내에서 상기 제2전극실(27)에서 보다 더 많은 양의 활성수소는 물론 활성 미네랄을 얻을 수 있음은 물론 산화환원전위(ORP)가 더 낮아지고, 수소이온(H⁺)농도가 pH 7.4∼8.5급의 약알칼리성의 물로 되어 식수로 사용하게 되는 것이다.

다음은 본원발명에 의하여 생성된 약알칼리수의 2차에 걸친 미네랑함량 등을 검사한 내용이다.

검사항목	기준	결과	검사항목	기준	결과
나트륨(mg/L)	-	5.2	칼륨(mg/L)	-	2.0
마그네슘(mg/L)	-	4.7	칼슘(mg/L)	-	14.8
염소이온(mg/L)	-	15	경도(mg/L)	-	76
pH	-	7.3	알루미늄(mg/L)	-	불검출
철(mg/L)	-	불검출

검사항목	기준	결과	검사항목	기준	결과
나트륨(mg/L)	-	6.9	칼륨(mg/L)	-	2.8
마그네슘(mg/L)	-	6.1	칼슘(mg/L)	-	19.0
염소이온(mg/L)	-	15	경도(mg/L)	-	74
pH	-	8.0	알루미늄(mg/L)	-	불검출
철(mg/L)	-	불검출

상기에 의하여 약알칼리수에서는 다양한 성분의 활성 미네랄이 존재하게 됨을 확인할 수 있는 것이다.

또한 (+)전극판(23)과 거리가 가까운 (-)전극판(24)이 포함된 제2전극실에는 물에 존재하고 있는 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 미네랄 성분인 양이온이 모이고, 수소이온(H⁺)이 (-)전극판(24)에서 전자(e-)를 얻어 활성수소가 또 생성됨으로서 활성수소가 더 많아지고, 산화환원전위(ORP)가 더 낮아지고, 살균 효과가 있고, 수소이온(H⁺)농도가 pH 9∼10급의 강알칼리성의 물로 되어 세척용으로 사용하게 되는 것이다.

다음은 본 발명에 의하여 생성된 강알칼리를 분석한 것으로 미네랄의 함량을 나타낸 것이다.

검사항목	기준	결과	검사항목	기준	결과
나트륨(mg/L)	-	8.2	칼륨(mg/L)	-	3.3
마그네슘(mg/L)	-	6.3	칼슘(mg/L)	-	불검출
염소이온(mg/L)	-	11	경도(mg/L)	-	55
pH	-	9.4	알루미늄(mg/L)	-	불검출
철(mg/L)	-	불검출

또한 (+)전극판(23)이 포함된 제1전극실(26)에는 상기 제1전해부(10)의 제1전극실(12)에서와 동일한 반응에 의하여 산성수가 생성됨으로서 제1전극실(12)에서 생성된 산성수와 합류되어 세척용으로 사용하게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 의한 정수기는 1차적으로 전기분해하여 활성수소가 함유 된 알칼리수를 한 번 더 전기분해하여 활성수소 및 활성 미네랄이 더욱 풍부한 알칼리수를 얻을 수 있게 됨으로서, 이때 얻어지는 3가지의 전해이온수 중 약알칼리수는 식수로 제공토록 하고, 강알칼리수는 세척용으로, 또한 산성수는 세안용으로 각각 다른 작용효과에 따른 용도로 사용할 수 있는 것이다.

다음은 본 발명에 의하여 생성된 산성수를 분석한 결과치이다.

검사항목	기준	결과	검사항목	기준	결과
나트륨(mg/L)	-	5.7	칼륨(mg/L)	-	1.9
마그네슘(mg/L)	-	불검출	칼슘(mg/L)	-	불검출
염소이온(mg/L)	-	20	경도(mg/L)	-	55
pH	-	5.7	알루미늄(mg/L)	-	불검출
철(mg/L)	-	불검출

또한 전기분해를 2번함에 있어서, 1차로 전기분해되어진 알칼리수가 2차 전해부의 하방으로 유입되어지면서 점진적으로 채워지면서 충분하고 안정적이며 지속적인 시간을 갖고 2차 전기분해가 일어나게 됨으로 풍부한 활성수소 및 활성 미네랄을 함유한 물을 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 정수기는 유입수가 전해부에 하부로부터 진입되어 상부로 채워지면서 서서히 전기분해가 일어나게 됨으로 충분한 전기분해가 가능하게 되어 수질에 무관하게 3종류의 각각 다른 작용의 전해이온수를 생성시킬수 있고, 이중 식수로 사용되는 약알칼리수는 활성수소 및 활성미네랄이 특히 풍부하게 발생토록 하여 인체내에서 모든 질병의 원인물질인 활성산소의 제거와 활성 미네랄에 의한 대사기능에 탁월한 효과가 있는 것이다.

Claims

정수되어진 물이 유입되어져 제1전해부에서 산성수와 알칼리수로 전기분해되어져 산성수는 외부로 배출되고 알칼리수만이 2차 전해부로 보내져 다시 알칼리수만이 전기분해되어지는 것에 있어서, 상기 제1전해부는 상측만으로 개구부를 갖는 격벽에 의하여 구성되고, 제2전해부는 하측으로만 개구부를 갖는 격벽에 의하여 구성되어져 이들의 사이로 유로를 형성토록 하면서 제1전해부와 제2전해부로 구분되고, 상기 제1전해부로 유입되는 정수된 물은 하방유입구로 유입되어 점진적으로 상측으로 채워지면서 전극판(14,15)에 의하여 전기분해되어 상부가 막힌 격막(11)에 의하여 분리된 제1,제2전극실에 의하여 산성수와 알칼리수로 분리되어 산성수는 외부로 배출되고, 알칼리수만이 제2전극실의 상부에 형성된 개구부를 통하여 배출되면서 유로를 통하여 하방으로 내려가 제2전해부 하측으로만 개구된 격벽의 개구부로 진입하면서 제2전해부의 하부에서부터 상부방향으로 동시에 채워지면서 충분한 전기분해가 이루어져 상부가 막힌 격막(21,22)과 전극판(26,27,28)에 의하여 구분되어지는 제1,제2,제3전극실(23,24,25)에서 각각의 산성수, 강알칼리수 및 약알칼리수를 생성토록 함을 특징으로 하는 전기분해정수기.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 격막에는 간격유지구가 형성되어 전극실의 극판사이가 일정한 간격이 유지되어짐을 특징으로 하는 전기분해정수기.
제 1항에 있어서, 상기 1,2차 전해부를 구분하는 격벽에 의하여 형성되는 유로에는 보강살이 형성됨을 특징으로 하는 전기분해 정수기.
제 1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전극판은 전해부에 누수방지를 위한 수단이 강구되어진 상태에서 단자가 외부로 노출되어짐을 특징으로 하는 전기분해정수기.