KR100853347B1 - 살균수 제조장치 - Google Patents

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김종성
홍상기
김광수
이재한
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(주)에이엠티기술
주창락
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Abstract

본 발명은 전기분해장치를 이용하여 별도의 살균제의 투입 없이 물속에 포함된 염소이온(Cl-)을 살균물질로 변환시켜 살균수를 제조하며, 또한 생성되는 살균물질의 농도를 조절할 수 있어 전력효율을 향상시킬 수 있는 살균수 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 전기분해를 통해 유입수에 포함된 염소이온을 살균물질로 변환시켜 살균수를 제조하는 장치에 관한 것으로, 바이폴러(bipolar)방식으로 전원을 공급받아 양극의 직류전류가 인가되는 양전극과, 음극의 직류전류가 인가되는 음전극과, 양전극과 음전극 사이에 대전전극으로서 배치되는 다수의 세라믹 대전전극을 포함하여 유입수를 공급받아 전기분해하여 염소이온을 차아염소산이온으로 변환시키는 전해조와; 전해조로 공급되는 유입수의 유량을 제어하기 위해 유입수의 공급라인에 형성된 유량조절부와; 유량조절부와 전해조 사이에 연결되어 NaCl정량펌프를 통해 상기 전해조의 상기 차아염소산이온의 농도를 조절하기 위한 NaCl조와; 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
살균수, 염소이온, 전기분해, 차아염소산이온, 차아염소산나트륨

Description

살균수 제조장치{Sterilized Water Manufacturing Apparatus}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살균수 제조장치를 설명하기 위한 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 전해조에서 전극의 구조를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 세라믹 대전전극의 다른 실시예를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어동작을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균수 제조장치를 설명하기 위한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10,10a... 전해조 11... 음전극
12... 양전극 13... 세라믹 대전전극
14... 전극구성체 15... 모재
16... 프레임 17... 고정메쉬
20, 20a... NaCl조 21, 21a... NaCl 정량펌프
22, 22a,71,81... 레벨센서 30, 30a... 유량조절부
31, 31a... 유량센서 32, 32a... 유량계
40,40a... 제어부 41... 정류기
42... 전류조절스위치 50... 공급라인
60... 연수기 61... 원수펌프
70... 혼합조 72... 공급펌프
80... 생산수조 82... 공급펌프
90,90a... 실린더센서
본 발명은 살균수 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물에 포함되어 있는 염소이온을 살균물질로 변환시켜 별도로 살균제를 투입할 필요없이 살균수를 제조할 수 있으며, 생성되는 살균물질의 양을 조절할 수 있어 전력효율이 높은 살균수 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람들은 현대에 들어서면서 소득이 향상됨에 따라, 생활수준이 높아져서 음용수뿐만 아니라 세정수 등 일반생활용수 등에서도 더 깨끗한 것을 원하거나 고품질 용수를 사용하고자 하는 욕구가 커지고 있다.
이에, 용수의 정수 및 살균에 대하여 관심이 커져감에 따라 다양한 정수작용 및 살균작용을 하는 장치 및 방법이 제시되었는데, 일반적으로 정수작용은 여러가지 다양한 필터 등을 이용하여 이루어지며, 살균작용은 주로 염소계로 대표되는 화학적 살균제를 사용하거나, 오존, 자외선, 초음파, 전기분해 등을 이용하는 살균장치들에 의해 이루어지고 있다.
그런데, 이러한 종래의 살균장치는 화학적 살균제를 사용하는 경우에는 살균 제를 추가로 첨가하여 살균을 하기 때문에 추가공정 및 여과공정을 부가적으로 해야되며, 살균장치를 사용해야하는 경우에는 오존이나 자외선 등을 발생시키는 별도의 장치를 설치해야하기 때문에 장치가 복잡하고 설치비가 더 소요되는 문제점이 있다.
한편, 이와 다르게 기존의 전기분해장치를 이용하여 살균을 하는 경우에는 전기분해장치의 전극구조상 전기분해를 통해 발생 되는 살균물질의 양을 조절하기가 어려워 발생되는 살균물질대비 수질과 전력량의 효율적인 관리가 어려웠다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하고, 상기한 요구를 충족시키기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 별도의 추가 살균제의 투입 없이 유입수에 포함되어 있는 염소이온을 살균물질로 변환시켜 살균수를 제조할 수 있는 살균수 제조장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 바이폴러형식(bipolar type)의 전극을 이용한 전기분해장치와 전극준위조절장치를 이용하여, 발생되는 살균물질의 농도의 조절하여 사용전력의 효율을 향상시킬 수 있는 살균수 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기분해를 통해 유입수에 포함된 염소이온을 살균물질로 변환시켜 유입수를 살균하는 살균수 제조장치로서, 바이 폴러(bipolar)방식으로 전원을 공급받아 양극의 직류전류가 인가되는 양전극과, 음극의 직류전류가 인가되는 음전극과, 상기 양전극과 음전극 사이에 대전전극으로서 배치되는 다수의 세라믹 대전전극을 포함하여 상기 유입수를 공급받아 전기분해하여 상기 염소이온을 차아염소산이온으로 변환시키는 전해조와; 상기 전해조로 공급되는 유입수의 유량을 제어하기 위해 유입수의 공급라인에 형성된 유량조절부와; 상기 유량조절부와 전해조 사이에 연결되어 NaCl정량펌프를 통해 상기 전해조의 상기 차아염소산이온의 농도를 조절하기 위한 NaCl조와; 상기 전해조와, 유량조절부와, NaCl조와 연결되어 안정적인 시스템의 작동을 할 수 있게 하기 위한 제어부를 포함한다.
더불어, 본 발명은 상기 전해조와 연결되어 과열을 방지하고 안정적인 전기분해가 가능하도록 하는 안전장치를 더 포함한다.
여기서, 상기 안전장치는 상기 유입수 내에 설치되어, 상기 유입수의 흐름을 감지하여 상기 전기분해장치의 작동을 제어하는 실린더센서로 하는 것이 좋다.
또한, 상기 제어부는 미리 지정된 전류값을 유지하거나 전류밀도를 조절하기 위한 전류조절스위치와, 상기 전기분해장치와 연결되어 일정범위의 전압과 전류에 따라 시스템을 온/오프(on/off)시키는 정류기를 포함한다.
또한, 상기 세라믹 대전전극은 세라믹 모재와, 상기 세라믹 모재의 표면에, 이리듐(Ir)화합물, 루테늄(Ru)화합물 및 주석(Sn)화합물을 주성분으로 하고, 여기에 티타늄(Ti)화합물, 몰리브덴(Mo)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 및 지르코늄(Zr)화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 화합물로 형성된 코팅층으로 구성되는 것이 좋다.
한편, 상기 NaCl조에는 레벨센서가 설치될 수 있으며, 상기 유량조절부는 유량센서와 유량계를 포함한다.
또한, 상기 전해조로 공급되는 유입수는 연수기와 혼합조를 거친 원수일 수 있다.
이와 더불어, 상기 전해조로 공급되는 유입수는 수돗물 또는 지하수 중 선택된 어느 하나로 할 수 있다.
일반적으로 Cl-이온 농도는 음용수의 기준으로 250ppm 이하로 포함할 것을 규정하고 있으며, 지하수 또는 수돗물의 경우에는 Cl- 이온이 10~30ppm 정도 포함되어 있다.
한편, 이러한 지하수 또는 수돗물은 내부에 포함되어 있는 Cl- 이온은 전기분해를 통하여 OCl-이온으로 전환시킬 수 있는데, 이렇게 전환된 OCl-이온은 살균물질로서 미생물 등에 대해 살균력을 갖기 때문에 지하수 또는 수돗물만으로 살균수를 자체적으로 제조할 수 있다.
상기한 살균물질의 발생에 대하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 Cl- 이온이 양전극으로 끌려와 Cl2 가스로 변환되는데, 이때, Cl2 가스는 물에 잘 녹기 때문에 물에 용해되어 pH에 따라 산성분위기의 화학식 1과 같이 HOCl이 얻어지고, 또한 HOCl 은 OH- 와 반응하여 알칼리 분위기의 화학식 2와 같이 OCl-이 얻어진다.
Cl2 ＋ H2O = HOCl ＋ HCl
OH- ＋ HOCl = OCl- ＋ H2O
여기서, 물속의 염소농도는 미생물의 번식을 억제할 수 있도록 적정량을 유지해야 하는데, 저농도로 생성할 경우에는 지하수 등의 물에 자체적으로 포함되어 있는 Cl- 이온 이용하여 OCl-이온을 제조하며, 고농도로 생성할 경우에는 NaCl을 첨가하여 고농도의 OCl-이온을 형성시켜 제조할 수 있다.
상기한 바에 따라, 본 발명은 상기한 지하수 또는 수돗물에 포함되어 있는 Cl- 이온을 전기분해를 통하여 OCl-이온으로 전환시키면 이 OCl-이온은 미생물 등에 대해 살균력을 갖기 때문에 별도의 살균제 첨가 없이도 지하수 또는 수돗물만으로 살균수를 자체적으로 제조할 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 수돗물이나 지하수를 전기분해하여 살균기능을 갖는 OCl-이온을 생성시킴으로써 유입되는 지하수 또는 수돗물을 살균처리할 수 있는 살균수를 자체적으로 제조하는 장치로서, 유입되는 지하수 또는 수돗물을 별도의 살균제 첨가없이 자체적으로 살균할 수 있으며, 살균물질의 농도를 조절할 수 있어 학교급식용의 음용수 또는 간이 상수도 정화용 등으로 폭넓게 사용될 수 있다.
(실시예)
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살균수 제조장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전해조에서 전극의 구조를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 세라믹 대전전극의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
그리고, 도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균수 제조장치를 설명하기 위한 구성도이다.
먼저, 본 발명은 전기분해를 통해 유입수에 포함된 염소이온(Cl-)을 살균물질인 차아염소산이온(OCl-)으로 변환시킴에 의해 살균물질로 전환시키고, 이를 이용하여 유입수를 살균하는 살균수 제조장치로서, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 살균수 제조장치는 유입과 유출을 수도 직결식의 원리로 이루어진 것으로 유입수를 공급받아 전기분해하여 염소이온을 차아염소산이온으로 변환시키는 전해조(10)와, 전해조(10)로 공급되는 유입수의 유량을 제어하는 유량조절부(30)와, 전해조(10)와 유량조절부(30) 사이에서 전해조(10)의 차아염소산이온의 농도를 조절하기 위한 NaCl조(20)와, 제어부(40)를 포함한다.
여기서, 상기 전해조(10)는 도 2에 나타난 바와 같이 바이폴러(bipolar)방식 으로 전원을 공급받아 직류전류가 각각 인가되고 DSA(Dimensionally Stable Anode)전극으로 플레이트(plate) 또는 메쉬(mesh)형태의 양전극(12) 및 음전극(11)과, 이러한 양전극(12)과 음전극(11) 사이에 대전전극으로서 배치되는 다수의 세라믹 대전전극(13)으로 이루어져 있다.
구체적으로, 상기 다수의 세라믹 대전전극(13)은 세라믹 모재와, 상기 세라믹 모재(15)의 표면에, 이리듐(Ir)화합물, 루테늄(Ru)화합물 및 주석(Sn)화합물을 주성분으로 하고, 여기에 티타늄(Ti)화합물, 몰리브덴(Mo)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 및 지르코늄(Zr)화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 화합물로 형성된 코팅층으로 형성되어 있다.
이때, 상기 세라믹 대전전극(13) 코팅층의 각 원소 화합물은 염화물인 것이 바람직하며, 코팅층의 두께는 박리가 일어나지 않고 전류를 전달할 수 있는 3~10㎛으로 하는 것이 좋은데, 이는 코팅층의 두께가 3㎛ 미만인 경우에는 마찰 또는 수소기포에 의해 코팅층이 손상될 우려가 있기 때문이며, 두께가 10㎛ 초과시에는 화합물의 열분해 과정 중 소결화에 의한 조대한 결정립 또는 비정상적인 결정립이 형성되어 박리될 수 있는 여지가 있기 때문이다.
한편, 상기 세라믹 대전전극(13)의 형태는 플레이트(plate)형상으로도 가능할 뿐만 아니라 도 3에 도시된 세라믹 전극구성체(14)의 형태로도 가능하다.
도면을 참조하면, 세라믹 대전전극(13)의 다른 실시예인 세라믹 전극구성체(14)는 뛰어난 전도도를 갖기 위해 표면에 염화물인 코팅액에 의해 형성된 코팅층이 형성된 비드 형상의 다수의 세라믹 모재(15)를, 프레임(16)을 통해 단층형식 으로 장입하고, 고정메쉬(17)를 통해 고정되어 이루어졌다.
이때, 상기 세라믹 전극구성체(14)는 세라믹 모재(15)가 비드형상이기 때문에 세라믹 모재(15) 사이에 형성된 공극(A)을 통해 폐수가 통과하도록 되어 있어, 세라믹 전극구성체(14) 다수개를 병렬결합하여도 폐수의 유동에 어려움이 없으며, 전해조(10) 내에 음전극(11)과 양전극(12) 사이에 지그재그로 배치시키지 않아도 상기 공극(A)을 통해 폐수를 통과시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 프레임(16)과 고정메쉬(17)의 재질은 고분자 물질로 내화학성과 절연성을 갖고 있는 폴리카보네이트(Polycarbonate) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 ABS수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) 등으로 하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 본 발명에 따른 세라믹 대전전극(13)은 세라믹 모재(15)를 사용하였기 때문에 전극의 내구성이 증대되며, 바이폴러(Bipolar)방식으로 전극을 구성함에 따라 전력비 감소의 효과를 얻을 수 있으며, 전극 표면의 활성점(Active Site) 증가로 효율을 향상시키고, 세라믹 대전전극(13)의 각 입자 사이 공극(A)으로 유로(流路) 형성이 용이하다.
또한, 상기한 세라믹 대전전극(13)은 전해조(10) 구조에 대해 제약이 없는 장점을 지니고 있으며, 공간 사용의 효율성을 극대화 시킬 수 있다.
또한, 상기 양전극(12)과 음전극(11)에는 정/역이 가능한 정류기(41)를 연결하여 정/역 반응에 의한 음극 전착 물질의 탈착이 용이하다.
상기 유량조절부(30)는 상기 전해조(10)로 공급되는 유입수의 유량을 제어하 기 위한 것으로서 유입수의 공급라인(50)에 형성된 유량센서(31)와 유량계(32)로 이루어져 있다.
한편, 상기 NaCl조(20)는 상기 유량조절부(30)의 유량계(32)와 전해조(10) 사이에 위치하여, 전해조(10)로 유입되는 유입수의 차아염소산이온의 농도를 조절하기 위해 미리지정된 양의 NaCl을 첨가하는 역할을 하며 NaCl조(20)의 NaCl은 NaCl정량펌프(21)를 통해 유입수에 공급되며, 상기 NaCl조(20)에는 레벨센서(22)가 형성되어 있다.
이때 상기 유입수에 NaCl을 첨가하는 목적은 유입수의 전기전도도 및 Cl-이온의 증가를 통하여 전기분해시 염소발생량을 증가시키기 위한 것이며, 투입량은 대략 20%농도의 용액을 제조하여 설계기준에 적합하도록 미리 지정된 범위 내에서 0.01~3.5wt%로 투입한다.
이때, 상기 NaCl은 정량펌프(21) 또는 중력식 방법으로하여 유입수에 투입하는데, 바람직하게는 정량 펌프(21)를 이용하는 것이 좋다.
이렇게 발생된 상기 염소는 각 사용목적이 다르나 주로 살균목적으로 이용되며, 염소발생농도와 NaCl 주입량과의 관계를 살펴보면 표 1과 같다.
염소발생농도 사용 대상 NaCl 사용량 비고
200ppm 이하 살균 소독용 (단체급식소 등) 0~0.2% - 고농도의 염소발생보다 NaCl의 투입이 많으나, 이는 전기비 등 운영비를 줄일 수 있음. - 일반적으로 식품 등의 식중독을 유발하는 세균을 살균하기 위한 농도로 약 100~200ppm범위에서 사용함.
4,000ppm 폐수처리 1.5~2.0% - 암모니아, 유기물 제거 - 암모니아 1ppm을 염소 7~8ppm으로 제거하는 이론을 적용
8,000ppm 정수장 3.0~3.5% - 정수장에서의 소독용으로 1ppm으로 희석하여 사용 - 폐수처리에도 가능
부가하여, 본 발명은 상기 전해조(10)와 연결되어 과열을 방지하고 안정적인 전기분해가 가능하게 하기 위해 안전장치(미도시)를 더 포함한다.
상기 안전장치는 상기 유입수 내에 설치되어 유입수의 흐름을 감지함으로써 상기 전해조(10)의 작동을 제어하는 실린더센서(90,90a)와, 전해조(10)와 연결되어 일정범위의 전압과 전류에 따라 시스템을 온/오프(on/off)시키는 정류기(41)를 포함한다.
상기 실린더센서(90,90a)는 유입수가 흐르는 곳 즉, 공급라인(50)의 유입관 등에 설치되는 것이 바람직하며, 전해조(10)와 연결된 정류기(41)와 연결되어 물이 흐르는 경우에만 정류기(41)가 작동할 수 있도록 하는 역할을 하며, 반면 물이 흐르지 않을 경우에는 실린더센서가 이를 감지하여 정류기(41)의 작동을 정지시켜 전해조(10)의 과열에 따른 작동이상을 방지할 수 있다.
다시 말해, 상기 실린더센서(90,90a)는 물의 흐름을 감지하여 운전 중 어떠한 원인에 의해 유입수의 공급이 없는 경우의 안전사고와 관련하여, 장치와 관련된 펌프, 자동밸브, 정류기(41) 등의 작동을 제어하기 위한 것으로서, 설치 위치는 유입수의 펌프 구동방식 및 수도직결방식의 경우 전해조(10) 전단부에 설치하는 것이 좋다.
이러한 실린더센서(90,90a)의 작동에 대하여 상세히 살펴보면, 본 발명은 제어부(40)에서의 운전 시작시 실린더센서(90,90a)에서 물의 흐름이 감지되면서 전해조(10)에 유입수가 공급되고, 동시에 정류기(41)가 운전을 시작하여 살균수가 얻어지며, 반대로 실린더센서(90,90a)가 정지시 제어부(40)에 의해 정류기(41) 및 각 펌프는 정지되어 대기상태로 전환되며, 다시 물의 흐름이 감지되면 자동으로 운전을 시작한다.
또한, 상기 실린더센서(90,90a)와 유입수 유량의 흐름관계를 살펴보면, 본 발명은 유입쪽의 수도를 잠그는 경우, 펌프의 운전이 정지되거나 유출구의 밸브를 닫을 때는 실린더센서(90,90a)에 의해 장치의 운전이 정지되고, 운전 중 단수 및 유입수 공급 펌프의 고장 같은 문제상황이 발생할 경우에도 실린더센서(90,90a)에 물의 흐름이 정지되어 정류기 등의 운전이 정지된다.
한편, 상기 정류기(41)는 정상 운전조건의 전압/전류를 바탕으로 일정범위로 전압과 전류가 바뀔 경우 그것을 인식함으로써 시스템의 이상유무를 판단하여 시스템을 온/오프시킬 수 있는 기능을 가지고 있다.
또한, 상기 정류기(41)는 전압이 고정된 정전압모드로 설정되어 가동될 경우에는 반응기의 저항 즉, 전극상태, 전기전도도, 물의 온도 등에 따라 전류가 변하게 되는데, 만약 전류가 급격히 올라가는 경우에는 저항이 줄어든 것이므로 전극이 단락되었을 경우이며, 또한 예를 들어 정상운전 조건이 100V~100A라고 했을 때 전류가 정상운전조건보다 예를 들어 약 110A정도로 올라가는 경우에는, 전기전도도가 증가했거나 반응기로 유입되는 물의 유량이 감소한 경우로 볼 수 있다.
반대로, 전류가 내려가는 경우에는, 예를 들어 정상운전 조건이 100V~100A라고 했을 때 전류가 90A정도로 내려가는 경우에는, 이는 전도도가 떨어진 상태이거나 유량이 많아진 상태로 볼 수 있다.
나아가, 만약 전류가 80A 미만으로 정상보다 상당 수준으로 전류가 낮아진 경우에는 전극에 이상이 발생되었거나 전극의 음극에 Ca2+, Mg2 등과 같은 경도성 물질이 증착하여 스케일(Scale)이 형성되어 전극의 저항이 증가한 상태로 추측할 수 있다.
덧붙여, 상기 정류기(41)는 자동과 수동 기능이 있어서, 자동의 경우 제어부(40)의 통제를 받으며, 수동일 경우 제어부(40)에 통합되어 온/오프할 수 있으며, 전압/전류에 대해서도 Low, High를 설정할 수 있어, 이 경우 정류기(41)가 자체적으로 정지되며, 제어부(40)에 신호를 줄 수 있다.
예를 들어, 전류 Low 설정값에 30A일 경우에 운전 중 29A를 나타내면 정류기(41)가 정지하고, 전류 High 설정값이 100A일 경우에 운전 중 101A를 나타나면 정류기가 정지하며, 반면 전류값이 30A~100A 사이로 운전되는 경우 정상작동한다. 단, Low, High 전류값 지시 후 제어부(40)에 5~60분간 시간 차이를 두고 정류기가 정지한다.
또한, 상기 정류기(41)는 정류기(41)의 과온 및 냉각장치 고장시 제어부(40)에 경보장치 등 신호를 주므로 운용자가 쉽게 인지할 수 있으며, 정역 기능을 갖추고 있으며, 수동/자동 모두 가능하다.
그리고, 상기 정류기(41)에는 정류기(41)에서 발생하는 과도한 전압 및 전류로 인한 손상을 미연에 방지할 수 있는 장치가 내장되어 있다.
한편, 상기 전해조(10)의 양전극(12), 음전극(11), 세라믹 대전전극(13)은 대용량일 경우 바이폴러(bipolar) 방식으로 대전시키고, 소용량일 경우에는 모노폴러(monopolar) 방식으로 배열할 수 있으며, 여기서 바이폴러 방식일 때에는 전압이 높고 전류가 낮은 결과를 초래할 수 있으며, 모노폴러 방식일 때에는 병렬로 전극을 연결하여 전압은 5~10볼트(volt)정도로 낮고 전류는 2.5A 정도로 높은 결과를 초래한다.
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어동작을 설명하기 위한 흐름도로서, 도면을 참조하면, 상기 제어부(40)는 상기 전해조(10)와, 유량조절부(30)와, NaCl조(20) 및 안전장치와 연결되어 안정적인 시스템의 작동을 할 수 있게 하는 역할을 하는 것으로, 운전 시작시 유입수 공급 펌프(72)가 작동되고, NaCl 정량펌프(21)가 가동되어 유입수에 NaCl을 공급한다.
이에, 유입수 공급 펌프(72)의 가동에 의해 실린더 센서에 유량의 흐름이 감지되면 정류기(41)가 가동되는 순서에 따라 시스템이 운전된다.
부가하여, 저류조가 설치되었을 경우 각 저류조의 레벨스위치에 의해서도 펌프의 운전이 자동으로 운전된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 도 5는 도 1에 도시된 수도직결식이 아닌 유입과 유출을 펌프로 가동하는 구조로서, 도 1에 도시된 전해조(10), 유량조절부(30), NaCl조(20) 및 제어부(40)와 실질적으로 동일한 구조의 전해조(10a), 유량조절부(30a), NaCl조(20a) 및 제어부(40a)를 가지고 있으며, 이에 부가하여 원수펌프(61)에 의해 공급된 원수를 연수로 만들어주는 연수기(60)와, 연수기(60)를 거쳐 연수로 된 유입수에 NaCl을 첨가하여 혼합된 혼합유입수를 저장하는 혼합조(70)와, 혼합유입수를 전해조(10a)를 거쳐 생성된 살균수를 저장하는 생산수조(80)와, 생산수조(80)의 살균기능수를 배출하기 위한 공급펌프(82)를 더 포함하는 구조로 이루어져 있다.
여기서, 상기 혼합조(70)와 생산수조(80)와 NaCl조(20a)에는 각각 레벨센서(71,81,22a)가 설치되어 있으며, 혼합조(70)와 연수기(60) 사이에서 혼합조(70)로 NaCl을 공급하기 위한 NaCl정량펌프(21a)가 설치되어 있다.
일반적으로 염소발생조절은 전극의 수량, 공급수의 유량, NaCl의 투입량, 전기를 인가하는 전류밀도에 의해 염소발생량을 조절할 수 있다.
먼저, 전극의 수량에 따른 염소발생은 전극의 수량이 많으면 전체적인 전극의 표면적이 증가하기 때문에 염소발생량이 늘어나지만, 전극의 수량이 늘어나면 전력비의 상승을 초래하므로 적정한 수량을 산정하는 것이 바람직하다.
그리고, 공급수의 유량에 따른 염소발생은 동일한 전극 수량, NaCl 투입량, 전류밀도의 운전 조건하에서의 유량의 증가는 전극에 접촉하는 체류시간을 감소하기 때문에 염소발생량을 감소시키지만, 유량의 감소는 전극에 접촉하는 체류시간을 증가시키기 때문에 염소발생량을 증가시킨다.
따라서, 유량의 조절은 펌프구동 및 수도직결시 연결된 배관의 유량조절부(30)를 이용하여 조정하는데, 유량 증가로 인한 염소발생량이 감소하는 경우에는 전류를 높이거나, NaCl 투입량을 늘려주고, 반면 유량 감소로 인하여 염소발생량이 증가하는 경우에는 전류를 낮추거나 NaCl 투입량을 줄이며, 이러한 조절방법은 정류기(41)의 전류 조절스위치, NaCl 정량펌프(21)를 통해 조절한다.
다음으로, NaCl 투입량에 따른 염소발생은 동일한 조건하에서 NaCl 투입량이 증가하면 Cl-이온이 증가하여 전기분해시 염소발생량이 증가하고, 반대로 NaCl 투입량이 감소하면 Cl- 이온이 감소하여 염소발생량이 감소한다.
여기서, NaCl 투입량을 증가할 경우에는 전류값이 증가하여 염소발생량을 증가시키며, 반대로 감소할 경우에는 전류값이 낮아져 염소발생량을 감소시킨다. 이때 전류값이 높거나 낮으면 정류기의 전류조절스위치(42)를 이용하여 적정한 전류값을 유지시켜야 한다.
이때의 NaCl 투입량의 조절은 NaCl 정량펌프(21)에 연결된 유량조절기로 조절한다.
또한, 전류밀도에 따른 염소발생은 동일한 운전 조건에서 전류밀도의 증가는 염소발생량의 증가를 가져오고, 전류밀도의 감소는 염소발생량의 감소를 가져온다. 하지만, 전류밀도의 감소는 불필요한 에너지원을 감소하여 운영비(전기비)를 절감할 수 있으며, 전류밀도의 증가는 정류기(41) 사양이 허용하는 범위 내에서 효율의 증가를 가져온다.
이때의, 전류밀도의 조절은 정류기에 연결된 전류조절스위치(42)를 이용하여 조정하며, 여기서 전류값이 정류기의 최대 사양을 넘기거나 낮아질 경우 정류기에 연동시킨 Low, High 안전장치에 의해 정류기가 자동으로 정지된다.
상기한 구조의 살균수 제조장치의 살균력을 시험한 결과는 다음과 같다.
(시험1)
1. 미생물 종 : E. Coli
2. 적용 대상 : 실험실 배양 테스트
3. 접촉시간 : 5분
살균농도(ppm) 0(원수) 5 25 50 100
cfu/mL 2.33×08 8.14×106 4.431×106 1.33×103 불검출
사멸율(%) - 96.506 98.099 99.999 100
(cfu: Colony Forming Units)
(시험2)
1. 미생물 종 : Staphylococcus aureus
2. 적용 대상 : 실험실 배양 테스트
3. 접촉시간 : 5분
살균농도(ppm) 0(원수) 5 25 50 100
cfu/mL 2.63×107 7.40×106 6.04×104 5.50×101 불검출
사멸율(%) - 97.190 99.770 99.999 100
상기한 바에 따르면, 본 발명에 의한 살균수 제조장치를 사용하였을 경우 원수에 포함된 E. Coli와 Staphylococcus aureus가 효과적으로 살균됨을 알 수 있었으며, 염소발생의 농도가 증가할수록 그 사멸율이 증가함을 알 수 있다.
따라서, 상기한 구조의 본 발명의 살균수 제조장치에 의하면, 유입수에 전기를 인가하여 통과하는 유량과 가해지는 전류에 따라 유입수 내에 존재하는 Cl- 이온을 OCl-이온으로 변환시켜 살균물질인 OCl-이온 발생량을 조절할 수 있으며, 이에 따라 OCl- 이온의 농도에 따라 살균력과 탈취력을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이폴러방식의 세라믹 대전전극(13)을 포함하는 전해조(10)에 의하여 유입수내에 포함하고 있는 Cl-를 OCl- 이온으로 변환시켜 살균물질을 자체적으로 제조할 수 있어 경제적이며, 유입되는 유량에 따라 발생되는 살균물질을 조절할 수 있어 전력사용의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 살균수 제조장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 전기분해장치를 이용하여 추가 살균제를 별도의 투입 없이 유입수에 포함되어 있는 염소이온을 이용하여 살균물질을 생성시켜 경제적이다.
둘째, 바이폴러형식(bipolar type)의 전극을 이용한 전기분해장치와 전극준위조절장치에 의해 발생되는 살균물질의 농도를 조절하여 사용전력의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 전기분해를 통해 유입수에 포함된 염소이온을 살균물질로 변환시켜 살균수를 제조하는 장치에 있어서,
    바이폴러(bipolar)방식으로서 전원을 공급받아 양극의 직류전류가 인가되는 양전극과, 음극의 직류전류가 인가되는 음전극과, 상기 양전극과 음전극 사이에 대전전극으로서 배치되는 다수의 세라믹 대전전극을 포함하여 상기 유입수를 공급받아 전기분해하여 상기 염소이온을 차아염소산이온으로 변환시키는 전해조와;
    상기 전해조로 공급되는 유입수의 유량을 제어하기 위해 유입수의 공급라인에 형성된 유량조절부와;
    상기 유량조절부와 전해조 사이에 연결되어 NaCl정량펌프를 통해 상기 전해조의 상기 차아염소산이온의 농도를 조절하기 위한 NaCl조와;
    상기 전해조와, 유량조절부와, NaCl조와 연결되어 안정적인 시스템의 작동을 할 수 있게 하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전해조와 연결되어 과열을 방지하고 안정적인 전기분해가 가능하도록 하는 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안전장치는 상기 유입수 배관에 설치되어, 상기 유입 수의 흐름을 감지하여 제어하는 실린더센서인 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 미리 지정된 전류값을 유지하거나 전류밀도를 조절하기 위한 전류조절스위치와, 상기 전기분해장치와 연결되어 일정범위의 전압과 전류에 따라 시스템을 온/오프(on/off)시키는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 대전전극은 세라믹 모재와, 상기 세라믹 모재의 표면에, 이리듐(Ir)화합물, 루테늄(Ru)화합물 및 주석(Sn)화합물을 주성분으로 하고, 여기에 티타늄(Ti)화합물, 몰리브덴(Mo)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 및 지르코늄(Zr)화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 화합물로 형성된 코팅층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전해조로 공급되는 유입수는 연수기와 혼합조를 거친 원수인 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전해조로 공급되는 유입수는 수돗물 또는 지하수 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
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