KR101027063B1

KR101027063B1 - 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치

Info

Publication number: KR101027063B1
Application number: KR1020090029858A
Authority: KR
Inventors: 박상일
Original assignee: 수상개발(주)
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2011-04-11
Also published as: KR20100111428A

Abstract

본 발명은 소금물을 전기분해하여 전해 살균제를 생성하되 소금물의 농도와 상관없이 일정한 농도의 전해 살균제를 생성하게 되는 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 연수를 공급하는 연수 공급부와, 소금물을 공급하는 소금물 공급부와, 상기 연수 공급부로부터 공급되는 연수를 상기 소금물 공급부로부터 공급되는 소금물과 혼합하여 전기분해함으로써 전해 살균제를 생성하는 전해 살균제 생성부 및, 상기 전해 살균제의 농도가 일정하게 유지되도록 정전류 제어 회로에 의해 교류전류를 전류량이 일정한 직류전류로 변환하여 상기 전해 살균제 생성부에 통전시키는 전류 공급부를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 전류 공급부의 정전류 제어 회로에 의해 전해 살균제 생성부에 일정한 전류값이 투입되므로, 투입되는 소금물의 농도와 상관없이 전해 살균제의 사용 현장에서 필요로 하는 농도의 전해 살균제를 일정한 농도로 공급할 수가 있다.

정전류, 전해 살균제, 생성, 농도, 일정

Description

정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치{Electrolytic sterilizer generator using constant current}

본 발명은 전해 살균제 생성장치에 관한 것으로, 특히 소금물을 전기분해하여 전해 살균제를 생성하되 소금물의 농도와 상관없이 일정한 농도의 전해 살균제를 생성하게 되는 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치에 관한 것이다.

전해 살균제는 정수장이나 하수처리장의 살균장치, 발전소의 냉각수 처리장치, 수영장의 살균소독장치, 급식소의 음식물 살균장치 등에 널리 사용되고 있다.

통상적으로 이러한 전해 살균제는 소금물을 전기분해함으로써 얻게 되는데, 소금물을 전기분해하면 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산(HOCl), 오존(O₃) 등의 살균제가 생성된다. 이때 생성되는 전해 살균제의 농도는 소금물의 농도와 전류값에 의해 결정이 된다.

한편, 종래의 전해 살균제를 생성하기 위한 장치들은 출력 전압값이 고정되 고 전류의 값이 변화하는 정전압 방식을 취하고 있다. 그런데, 정전압 방식의 전해 살균제 생성장치는, 전압값이 고정되어 있는 상태이기 때문에 소금물의 농도가 일정하지 않으면 전류값이 변화하게 되어 사실상 일정한 농도의 전해 살균제를 얻을 수가 없다. 특히, 전해 살균제의 농도가 소금물의 농도와 전류값에 의해 결정이 되는데, 정전압 방식에서는 소금물의 농도에 따른 전류값의 변화가 심할 뿐만 아니라 소금물의 농도가 진할수록 전기적인 부하가 커지기 때문에 전류값이 급상승하게 되어 일정한 농도의 전해 살균제를 얻을 수가 없다.

예를 들어, 소금물의 농도가 3%인 조건에서, 전류값이 160A일 때 생성되는 전해 살균제의 농도는 8000PPM, 전류값이 80A일 때 생성되는 전해 살균제의 농도는 4000PPM, 전류값이 20A일 때 생성되는 전해 살균제의 농도는 1000PPM, 전류값이 4A일 때 생성되는 전해 살균제의 농도는 200PPM로서, 전류값에 따라 생성되는 전해 살균제의 농도차가 매우 크게 나타난다. 그런데, 종래의 정전압 방식에 따른 전해 살균제 생성장치에서는 소금물의 농도에 따라 전류값이 수시로 변화하기 때문에 일정한 농도의 전해 살균제를 생성하는 것은 사실상 불가능하다. 만일 정전압 회로로 일정한 농도의 전해 살균제를 생성하고자 한다면 소금물의 농도를 조절해야 하지만, 소금물의 농도를 직접 맞추는 것은 매우 곤란하고, 시간도 오래 걸리게 되는 문제가 있다.

또한, 소금이 용해되는 시간에 따라 소금물의 농도가 변화하게 되고, 소금물의 농도가 변화하는 값만큼 전해 살균제 생성부의 부하값이 커지게 되므로, 전류값도 부하값 만큼 상승하게 된다. 따라서, 소금물의 농도가 진하면 전류값이 수직 상 승하므로, 예컨대 20A에서 전해 살균제를 1000PPM의 농도로 생성하는 것은 불가능하다.

이와 같이, 종래의 정전압 방식에 따른 전해 살균제 생성장치는 소금물의 농도가 일정하지 않으면 전류값이 변화하게 되어 사실상 일정한 농도의 전해 살균제를 얻을 수가 없다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 그 목적은, 투입되는 소금물의 농도와 무관하게 일정한 농도의 전해 살균제를 얻을 수 있는 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연수를 공급하는 연수 공급부와, 소금물을 공급하는 소금물 공급부와, 상기 연수 공급부로부터 공급되는 연수를 상기 소금물 공급부로부터 공급되는 소금물과 혼합하여 전기분해함으로써 전해 살균제를 생성하는 전해 살균제 생성부 및, 상기 전해 살균제의 농도가 일정하게 유지되도록 정전류 제어 회로에 의해 교류전류를 전류량이 일정한 직류전류로 변환하여 상기 전해 살균제 생성부에 통전시키는 전류 공급부를 포함하여 이루어진 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치를 제공한다.

특히, 상기 전류 공급부의 정전류 제어 회로는, 상기 전해 살균제 생성부의 통전을 위해 제공되는 교류전류를 정류하고 평활하여 직류전류로 변환시키는 제1정류 및 평활부와, 상기 제1정류 및 평활부와 연결됨과 아울러 상기 전해 살균제 생성부의 통전에 따른 부하 전류를 제어하기 위해 펄스 폭 변조에 의한 제어 신호를 발생시키는 PWM제어부와, 1차 코일과 2차 코일로 구성된 트랜스포머를 구비하며 상기 1차 코일로부터 2차 코일로 스위칭 전류를 흘려 상기 PWM제어부의 제어 신호를 스위칭하는 스위칭 변환부와, 상기 트랜스포머의 2차 코일 측 전압을 정류하고 평활하여 직류 전압으로 변환시키는 제2정류 및 평활부와, 상기 전해 살균제 생성부의 통전에 따른 부하 전류를 검출함과 아울러 발생하는 전압을 증폭시키는 부하 전류 검출 및 증폭부 및, 상기 부하 전류 검출 및 증폭부로부터 증폭되어 인가된 전압에 따라 상기 PWM제어부로 전류를 인가 또는 차단하여 PWM제어부에 의해 상기 전해 살균제 생성부의 부하 전류가 일정하게 유지되도록 하는 부하 전류 제어부를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 전류 공급부의 정전류 제어 회로에 의해 전해 살균제 생성부에 일정한 전류값이 투입되므로, 투입되는 소금물의 농도와 상관없이 전류값은 고정되고 전압값이 가변함에 따라 전해 살균제의 사용 현장에서 필요로 하는 농도의 전해 살균제를 일정한 농도로 공급할 수가 있다.

따라서, 본 발명의 전해 살균제 생성장치는 정수장이나 하수처리장, 발전소, 수영장, 급식소 등 해당 현장에서 적절한 살균 소독을 통한 위생 환경 조성에 기여하게 되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치가 포함된 전해 살균 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 정전류 제어 회로를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치는, 연수(軟水)를 공급하는 연수 공급부(200)와, 소금물을 공급하는 소금물 공급부(300)와, 상기 연수와 소금물을 혼합하여 전기분해함으로써 전해 살균제를 생성하는 전해 살균제 생성부(400), 그리고 전해 살균제의 농도가 일정하게 유지되도록 정전류 제어 회로(510)에 의해 교류전류를 전류량이 일정한 직류전류로 변환하여 전해 살균제 생성부(400)에 통전시키는 전류 공급부(500)를 구비한 구성으로 이루어져 있다.

그리고, 본 발명이 적용된 전해 살균 시스템은 상기와 같은 전해 살균제 생성장치를 포함하면서, 용수를 정수하여 상기 연수 공급부(200)로 제공하는 정수화부(100)와, 상기 전해 살균제 생성부(400)에서 생성된 전해 살균제를 저장하는 전해 살균제 저장부(600) 및, 이 전해 살균제 저장부(600)로부터 전해 살균제를 필요로 하는 정수장이나 하수처리장 또는 수영장과 같은 사용처로 공급하는 전해 살균제를 공급하는 전해 살균제 이송 펌프(700)를 더 포함하고 있다.

상기 정수화부(100)는 물리적, 화학적 또는 생물학적으로 정화하는 통상적인 정수화 수단이 적용되는데, 공급되는 용수 중에 포함된 유기물을 물리적으로 제거하거나 결함 염소를 화학적으로 제거하는 기능을 하게 된다.

상기 연수 공급부(200)는, 정수화부(100)로부터 제공되는 물을 연수로 변환하는 연수화부(210)와, 이 연수화부(210)에서 변환된 연수를 저장하는 연수 저장부(220) 및, 연수 저장부(220)로부터 상기 전해 살균 생성부(400)로 연수를 펌핑하는 연수 펌프(230)로 구성되어 있다.

또, 상기 소금물 공급부(300)는 소금물 저장부(310)와 소금물 펌프(320)로 구성되어 있는데, 소금물은 외부로부터 제조되어 소금물 저장부(310)로 공급될 수도 있지만, 상기 연수화부(210)를 통해 소금물 저장부(310)로 연수를 공급받아 소금을 투입함으로써 소금물이 형성되도록 할 수도 있다.

상기 전해 살균제 생성부(400)는 연수와 소금물을 혼합하여 전기분해함으로써 전해 살균제를 생성하는데, 차아염소산나트륨(NaOCl)과 차아염소산(HOCl) 및 오존(O₃)과 라디컬이 다음과 같은 반응에 의해 생성된다. 먼저, 차아염소산나트륨과 차아염소산은 아래 화학식1과 같이 생성된다.

또, 오존은 아래 화학식2와 같이 생성된다.

또, 라디컬은 아래 화학식3 내지 화학식 6의 과정에 따라 생성된다.

산소 생성 :

산소이온 생성 :

오존 생성 :

라디컬 생성 :

이와 같이 생성된 전해 살균제는 상기 전해 살균제 저장부(600)로 이송되어 저장이 된다. 그리고, 전해 살균제 이송 펌프(700)에 의해 전해 살균제를 필요로 하는 정수장이나 하수처리장 또는 수영장과 같은 사용처로 전해 살균제의 공급이 이루어진다.

한편, 전해 살균제의 농도가 일정하게 유지되도록 하기 위해 교류전류를 전류량이 일정한 직류전류로 변환하는 상기 정전류 제어 회로(510)의 구성에 대해 도 2를 함께 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1정류 및 평활부(511)는 상기 전해 살균제 생성부(400)의 통전을 위해 , 예컨대 220V의 교류전류를 공급받아 브리지 다이오드(BD1)에 의해 정류한 다음, 평활 콘덴서(C1)로 평활하여 350V의 직류전류로 변환시킨다.

또, 제1정류 및 평활부(511)와 연결된 PWM제어부(512)는 PWM(펄스 폭 변조) 전용 집적회로를 사용하여 전해 살균제 생성부(400)의 통전에 따른 부하 전류를 제어하게 되는데, 부하 전류 제어 신호를 포토 커플러(PC1-2)로 입력받아 펄스 폭 변조에 의한 제어 신호를 발생시킨다.

스위칭 변환부(513)는 트랜스포머(T1)와 스위칭 트랜지스터(Q1)를 구비하고 있으며, 트랜스포머(T1)는 1차 코일과 2차 코일로 구성되어 있다. 이 스위칭 변환부(513)는 PWM제어부(512)의 제어 신호를 스위칭 트랜지스터(Q1)로 스위칭하게 되며, 트랜스포머(T1)의 1차 코일로부터 2차 코일로 스위칭 전류를 흘려 PWM제어부(512)의 제어 신호를 스위칭하게 된다.

제2정류 및 평활부(514)는 상기 2차 코일과 연계된 다이오드(D1,D2)와 인덕터(L1) 및 평활 콘덴서(C2)로 구성되어 있으며, 상기 트랜스포머(T1)의 2차 코일 측 전압을 다이오드(D1,D2)로 정류한 후, 인덕터(L1)와 평활 콘덴서(C2)로 평활하 여 직류전압으로 변환시킨다.

부하 전류 검출 및 증폭부(515)는 저항(SR1, R1,R2,R3)과 OP앰프(IC1B)를 구비하고 있으며, 전해 살균제 생성부(400)의 통전에 따른 부하 전류를 검출함과 아울러 발생하는 전압을 증폭시키는 역할을 한다. 즉, 부하 저항(RL)에 전류가 흐르면(이것은 전해 살균제 생성부에 통전하는 상태를 말한다) 저항(SR1)의 양단에 전압(Vsr1)이 발생하게 되며, 이 전압은 OP앰프(IC1B)와 저항(R1,R2,R3)로 증폭되어 후술하는 부하 전류 제어부(516)의 OP앰프(IC1A)의 3번(+) 단자로 인가된다.

부하 전류 제어부(516)는 부하 전류 검출 및 증폭부(515)로부터 증폭되어 인가된 전압에 따라 상기 PWM제어부(512)로 전류를 인가 또는 차단하여 PWM제어부(512)에 의해 전해 살균제 생성부(400)의 부하 전류가 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다. 부하 전류 제어부(516)는 부하 전류 검출 및 증폭부(515)의 OP앰프(IC1B)와 연계된 OP앰프(IC1A)와, PWM제어부(512)의 포토 커플러(PC1-2)와 연계된 포토 커플러(PC1-1) 및, 전류조절 가변저항(VR1)을 구비하고 있다.

위와 같은 구성에 따라, 부하 저항(RL)에 전류가 흐르게 되면 부하 전류 검출 및 증폭부(515)의 OP앰프(IC1B)의 7번 단자에 증폭된 전압이 나타나게 되며, 이 전압은 부하 전류 제어부(516)측 OP앰프(IC1A)의 3번(+) 단자로 인가된다. 부하 전류 제어부(516)측 OP앰프(IC1A)의 3번(+) 단자의 전압이 2번(-) 단자의 전압보다 높을 때 포토 커플러(PC1-1)에 전류가 흐르게 되고, 이 포토 커플러(PC1-1)에 연계된 PWM제어부(512)측 포토 커플러(PC1-2)가 작동함으로써 PWM제어가 되어 부하 전압이 낮추어지는데, 이 부하 전압이 낮아지면 부하 전류가 감소하게 된다.

또, 부하 전류가 낮아지면 부하 전류 검출 신호 레벨이 낮아지게 되며, 부하 전류 제어부(516)측 OP앰프(IC1A)의 3번(+) 단자의 전압이 2번(-) 단자의 전압보다 낮아져서 포토 커플러(PC1-1)에 전류가 흐르지 않게 되고, PWM제어부(512)측 포토 커플러(PC1-2)가 작동하지 않게 됨으로써 PWM제어부(512)에서 부하 전압을 높이게 된다. 그리고, 부하 전압이 높아지면 또다시 부하 전류 검출 전압이 높아지게 되어 부하 전류 제어부(516)측 OP앰프(IC1A)의 3번(+) 단자의 전압이 2번(-) 단자의 전압보다 높아지게 되는데, 이렇게 반복적으로 상기 3번(+) 단자의 전압이 매우 미세하게 2번(-) 단자의 전압보다 높아졌다 낮아졌다 하면서 부하 전류를 일정하게 제어된다.

부하 전류 제어부(516)에는 OP앰프(IC1A)의 2번(-) 단자와 연계된 가변 저항(VR1)이 구비되어 있기 때문에, 상기 OP앰프(IC1A)의 2번(-) 단자의 전압을 가변시키면 부하 전류가 가변된다. 즉, 기준 전압 5Vref일 때, 상기 가변 저항(VR1)으로 상기 2번(-) 단자의 전압을 설정하여 부하 전류를 가변하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치는, 종래의 정전압 방식에 따른 전해 살균제 생성장치와는 반대로 전류값을 고정시킨다는 데에 의미가 있다. 즉, 출력 전류값을 고정시키고 전압값을 변화시킨다는 점에서 정전압 방식과는 전혀 다른 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치는 전류 공급부(500)의 정전류 제어 회로(510)에 의해 전해 살균제 생성부(400)에 일정한 전류 값을 투입할 수 있기 때문에, 소금물의 농도와 상관없이 전류값은 고정되고 전압값이 가변하므로 일정한 농도의 전해 살균제를 생성할 수 있게 된다.

예를 들어, 출력 전류값을 낮게 설정하면 저농도의 전해 살균제가 생성되므로, 저농도의 전해 살균제가 필요한 사용처에 일정한 저농도의 전해 살균제를 공급할 수 있게 된다. 또, 출력 전류값을 높게 설정하면 고농도의 전해 살균제가 생성되므로, 고농도의 전해 살균제가 필요한 사용처에 일정한 고농도의 전해 살균제를 공급할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명에 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치는 전해 살균제의 사용 현장에서 필요로 하는 농도의 전해 살균제를 일정한 농도로 공급할 수가 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치가 포함된 전해 살균 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 정전류 제어 회로를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 정수화부 200 : 연수 공급부

210 : 연수화부 220 : 연수 저장부

230 : 연수 펌프 300 : 소금물 공급부

310 : 소금물 저장부 320 : 소금물 펌프

400 : 전해 살균제 생성부 500 : 전류 공급부

510 : 정전류 제어 회로 511 : 제1정류 및 평활부

512 : PWM제어부 513 : 스위칭 변환부

514 : 제2정류 및 평활부 515 : 부하 전류 검출 및 증폭부

516 : 부하 전류 제어부

Claims

연수를 공급하는 연수 공급부와, 소금물을 공급하는 소금물 공급부와, 상기 연수 공급부로부터 공급되는 연수를 상기 소금물 공급부로부터 공급되는 소금물과 혼합하여 전기분해함으로써 전해 살균제를 생성하는 전해 살균제 생성부를 포함하는 전해 살균제 생성장치에 있어서,

상기 전해 살균제 생성장치에는 상기 전해 살균제의 농도가 일정하게 유지되도록 정전류 제어 회로에 의해 교류전류를 전류량이 일정한 직류전류로 변환하여 상기 전해 살균제 생성부에 통전시키는 전류 공급부가 더 포함되어 구성되되,

상기 전류 공급부의 정전류 제어 회로는,

상기 전해 살균제 생성부의 통전을 위해 제공되는 교류전류를 정류하고 평활하여 직류전류로 변환시키는 제1정류 및 평활부;

상기 제1정류 및 평활부와 연결됨과 아울러 상기 전해 살균제 생성부의 통전에 따른 부하 전류를 제어하기 위해 펄스 폭 변조에 의한 제어 신호를 발생시키는 PWM제어부;

1차 코일과 2차 코일로 구성된 트랜스포머를 구비하며 상기 1차 코일로부터 2차 코일로 스위칭 전류를 흘려 상기 PWM제어부의 제어 신호를 스위칭하는 스위칭 변환부;

상기 트랜스포머의 2차 코일 측 전압을 정류하고 평활하여 직류 전압으로 변환시키는 제2정류 및 평활부;

상기 전해 살균제 생성부의 통전에 따른 부하 전류를 검출함과 아울러 발생하는 전압을 증폭시키는 부하 전류 검출 및 증폭부; 및

상기 부하 전류 검출 및 증폭부로부터 증폭되어 인가된 전압에 따라 상기 PWM제어부로 전류를 인가 또는 차단하여 PWM제어부에 의해 상기 전해 살균제 생성부의 부하 전류가 일정하게 유지되도록 하는 부하 전류 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정전류를 이용한 전해 살균제 생성장치.
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