KR102105415B1 - 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법 - Google Patents

미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법 Download PDF

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Abstract

염소 기체 및 수소 기체를 포함하는 전해수가 제공되며, 여기서 전해수는 개선된 저장 안정성을 가지며 만족스러운 세정 효율을 제공한다.
미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법에서, 양극 전극을 구비한 양극 챔버(1), 음극 전극을 구비한 음극 챔버(2), 중간 챔버(3) 및 중간 챔버와 양극 챔버 및 음극 챔버의 각각 사이에 제공된 격막(4 및 5)을 포함하는 3개 챔버 구조를 가진 전해 장치가 제공된다. 산성 전해수 저장 탱크(10) 및 알칼리성 전해수 저장 탱크(11)가 장치에 인접하게 제공된다. 개별 저장 탱크는 파이프를 통해 양극 챔버 및 음극 챔버와 연결된다. 개별 저장 탱크는 나노기포 생성기(14)와 연결된다. 생성기는 양극 챔버에 생산된 염소 기체 및 산성 전해수로 염소 나노기포 전해수를 생성하며 음극 챔버에서 생산된 수소 기체 및 알칼리성 전해수로 수소 나노기포 전해수를 생산한다.

Description

미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법{Fine Bubble Electrolyzed Water Generating Apparatus and Method for Generating Fine Bubble Electrolyzed Water}
본 발명은 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 전해에 의해 생성된 전해수 및 전해 기체가 전반적 세정 분야, 특히 산업용 부품의 세정에 사용하는데 가장 적합한 알칼리성 전해 나노기포수 및 상업용 세정에 사용하는데 적합한 산성 전해 나노기포수를 제공하는데 사용되는 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법에 관한 것이다.
염수의 통상적인 전해는 양극쪽(anode side)(양극 챔버)에서 다음 반응(1) 및 음극쪽(cathode side)(음극 챔버)에서 다음 반응(2), (3) 및 (4)를 포함한다.
(1) 2Cl- - 2e- → Cl2
(2) 2Na+ + 2e- → 2Na
(3) 2Na + 2H2O → 2Na+ + H2 + 2OH-
(4) 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
따라서 알칼리성 환원 음극 전해수는 음극 챔버에서 얻어진다.
수소 기체는 이 음극 전해수와 함께 생산된다. 그러나, 낮은 용해도를 가진 수소 기체는 음극 전해수에 용해되지 않고 공기 속에 방출되었다. 산성 양극 전해수 및 염소 기체가 또한 양극 챔버에 얻어진다.
특허 문헌 1은 양극 전해수와 함께 생산된 염소 기체를 효과적으로 사용하는 기술로서 공지되어 있다.
특허 문헌 1은 전해질, 가성 소다 및 테이블 소금의 혼합물의 수용액이 전해되었고 얻은 전해 용액은 세척과 세정을 위한 물로 사용하였다는 것을 개시하였다.
인용 목록
특허 문헌
특허 문헌 1: JP2003-251353
그러나, 특허 문헌 1의 방법에서, 얻은 전해수에 포함된 염소 기체는 쉽게 증발하여, 낮은 저장 안정성을 유발한다. 전해수가 세척과 세정을 위한 물로 사용되었을 때, 따라서 만족할만한 세정 효과를 얻지 못했다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 만족할만한 세정 효과를 얻는 전해수를 제공한다.
본 발명자들은 성실하게 연구하였고 그 결과, 상기 문제는 염화나트륨의 수용액의 전해에 의해 생산된 기체의 나노기포를 형성함으로써 해결될 수 있다는 것을 발견하였고, 이에 의해 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수 생성 방법에 관한 것으로, 상기 장치는
양극 전극을 구비한 양극 챔버, 음극 전극을 구비한 음극 챔버 및 양극 챔버와 음극 챔버 사이에 제공된 격막을 포함하는 2개 챔버 구조를 가진 전해 장치 또는 양극 전극을 구비한 양극 챔버, 음극 전극을 구비한 음극 챔버, 이런 챔버들 사이에 제공된 중간 챔버, 양극 챔버와 중간 챔버 사이에 제공된 격막 및 음극 챔버와 중간 챔버 사이에 제공된 격막을 포함하는 3개 챔버 구조를 가진 전해 장치;
전해 장치에 인접하게 제공된 산성 전해수를 저장하기 위한 산성 전해수 저장 탱크 및 알칼리성 전해수를 저장하기 위한 알칼리성 전해수 저장 탱크;
이런 전해수 저장 탱크가 각각 양극 챔버 및 음극 챔버와 연결되는 파이프; 및
각각 이런 전해수 저장 탱크와 연결되어 있고, 기체와 액체로 나노기포를 생성시키기 위한 나노기포 생성기를 포함하며,
이런 나노기포 생성기는 양극 챔버에서 생산된 염소 기체 및 산성 전해수로 염소 나노기포 전해수를 생성시키며, 음극 챔버에서 생산된 수소 기체 및 알칼리성 전해수로 수소 나노기포 전해수를 생성시킨다.
본 발명에 따라, 음극에서 생성된 음극 전해수 및 과량의 수소 기체가 장치에 있는 나노기포 생성기에 공급된다. 이것이 음극 전해수에 수소 나노기포를 생산하여 음극 전해수의 산화-환원 전위(ORP)를 증가시킨다.
또한, 양극에서 생성된 양극 전해수 및 과량의 염소 기체가 장치에 있는 나노기포 생성기에 공급된다. 이것이 양극 전해수에 염소 나노기포를 생산하여 양극 전해수에서 염소 농도의 증가와 같은 현저하게 유리한 효과를 제공한다.
게다가, 염소 나노기포가 양극 전해수에 생산되고 나노기포가 얻어진 양극 전해수에 생성된다. 이것이 뛰어난 살균 효과를 가진 미세 기포 전해수를 제공한다.
도 1은 본 발명에 사용된 전해 장치의 한 실시태양을 예시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 미세 기포 전해수 생성 장치의 사용 조건을 예시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 사용된 미세 기포 전해수 생성 장치의 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명에서 얻은 미세 기포 전해수를 사용하는 세정 효과를 예시하는, 도면을 대체한 사진을 도시하며, 도 9(a)는 분석물로서 보스톤 상추를 도시하며; 도 9(b)는 100배 희석의 경우에 처리되지 않은 분석물에 대한 박테리아의 수를 도시하며; 도 9(c)는 100배 희석의 경우에 수돗물로 처리된 분석물에 대한 박테리아의 수를 도시하며; 도 9(d)는 10배 희석의 경우에 산성 전해수로 처리된 분석물에 대한 박테리아의 수를 도시하며; 도 9(e)는 10배 희석의 경우에 나노기포(NB) 산성 전해수로 처리된 분석물에 대한 박테리아의 수를 도시한다.
본 발명은 이하에서 상세하게 기술될 것이다. 본 발명은 다음 설명에 제한되지 않으며 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 적절하게 변형될 수 있다.
본 발명의 미세 기포 전해수 생성 장치의 한 실시태양은 도 1, 2 및 3을 참조하여 기술될 것이다. 장치의 일부를 구성하는 전해 장치(X)는 3개 챔버 구조를 가지며, 3개 챔버 구조는 양극 전극(6)을 구비한 양극 챔버(1), 음극 전극(7)을 구비한 음극 챔버(2), 양극 챔버(1)와 음극 챔버(2) 사이에 제공된 중간 챔버(3)를 포함한다. 3개 챔버 구조는 양극 챔버(1)와 중간 챔버(3) 사이에 제공된 격막(4) 및 음극 챔버(2)와 중간 챔버(3) 사이에 제공된 격막(5)을 더 포함한다.
본 발명에서, 전해 장치(X)에 산성 전해수를 저장하기 위한 산성 전해수 저장 탱크(10) 및 알칼리성 전해수를 저장하기 위한 음극 전해수 저장 탱크(11)가 제공되며, 둘 다 각각 장치의 양극 챔버(1)과 음극 챔버(2)에 인접하게 제공되며, 각각 양극 챔버(1) 및 음극 챔버(2) 상에 나노기포 생성기(14 및 14)가 제공된다. 또한, 챔버(1, 2), 저장 탱크(10 및 11) 및 나노기포 생성기(14 및 14)를 연결하기 위한 파이프(8, 9, 12, 13, 15 및 16), 및 저장 탱크(10 및 11)로부터 방출하기 위한 파이프(17 및 18)가 제공된다. 2개 염수 탱크가 또한 제공되어 양극 챔버(1), 음극 챔버(2) 및 중간 챔버(3)에 염수를 공급한다.
따라서, 전해 장치(X)의 양극 챔버(10)에 생성된 산성 전해수는 산성 전해수 연결 파이프(8)를 통해 산성 전해수 저장 탱크(10)와 연결된다.
산정 전해수 저장 탱크(10)는 산성 전해수 도관(12)을 통해 나노기포 생성기(14)와 연결된다.
또한, 나노기포 생성기(14)는 산성 나노기포 전해수 파이프(15)를 통해 산성 전해수 저장 탱크(10)와 연결된다.
산성 전해수 저장 탱크(10)는 산성 나노기포 전해수가 산성 나노기포 전해수 방출 파이프(17)를 통해 방출되도록 구성된다.
전해 장치(X)의 음극 챔버(2)에 생성된 알칼리성 전해수는 알칼리성 전해수 연결 파이프(9)를 통해 알칼리성 전해수 저장 탱크(11)와 연결된다.
알칼리성 전해수 저장 탱크(11)는 알칼리성 전해수 도관(13)을 통해 나노기포 생성기(14')와 연결된다.
또한, 나노기포 생성기(14')는 알칼리성 나노기포 전해수 파이프(16)를 통해 알칼리성 전해수 저장 탱크(11)와 연결된다.
알칼리성 전해수 저장 탱크(11)는 알칼리성 나노기포 전해수가 알칼리성 나노기포 전해수 방출 파이프(18)를 통해 방출되도록 구성된다.
본 발명에 따라, 염소 기체가 양극 전극에서 생성되고, 염소 기체의 나노기포가 형성되며 염소 기체의 나노기포를 포함하는 산성 전해수가 산성 전해수 탱크에 공급된다. 게다가, 본 발명에 따라, 수소 기체가 음극 전극에 생성되고, 수소 기체의 나노기포가 형성되며 수소 기체의 나노기포를 포함하는 알칼리성 전해수가 알칼리성 전해수 저장 탱크에 공급된다.
상기한 대로, 미세 기포 전해수 생성 장치에 사용된 전해 장치는 양극 챔버, 중간 챔버 및 음극 챔버를 포함하는 3개 챔버 구조를 가진다. 이런 전해 장치는 양극 전극을 구비한 양극 챔버, 음극 전극을 구비한 음극 챔버 및 이런 챔버 사이에 제공된 격막을 포함하는 2개 챔버 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 전해 장치는 양극 전극 및 음극 전극을 포함하며 이들 전극 사이에 격막이 없는 1개 챔버 구조를 가질 수 있다.
3개 챔버 타입 전해 전지에 생성된 전해수는 약간의 해리되지 않은 전해질(예를 들어, 염)을 포함한다. 따라서 전해수는 작동 환경에 적은 영향을 미쳐서 3개 챔버 타입 전해 전지가 2개 챔버 타입 전해 전지보다 더욱 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 미세 기포 전해수를 생성시키는 방법의 한 실시태양이 도 1 및 2를 참조하여 기술될 것이다.
먼저, 염화나트륨의 수용액이 전해된다. 전해 장치에 있는 양극 전극에서 생성된 염소 기체 및 산성 전해수는 나노기포 생성기에 의해 처리된다. 이것이 염소 나노기포 전해수를 생산한다. 전해 장치에 있는 음극 전극에서 생성된 수소 기체 및 알칼리성 전해수는 나노기포 생성기에 의해 처리된다. 이것이 수소 나노기포 전해수를 생산한다.
본 발명의 미세 기포 전해수의 원료로서 사용된 염화나트륨의 수용액에서, 염화나트륨의 농도는 2개 챔버 타입 전해 전지가 사용될 때 0.05 내지 0.2중량%의 범위가 바람직하다. 0.05중량% 미만의 염화나트륨의 수용액은 바람직하지 않은데 이는 전해 효율이 현저하게 감소하기 때문이다. 0.2중량% 초과의 염화나트륨의 수용액은 바람직하지 않은데 이는 해리되지 않은 전해질이 전해수에 남아있기 때문이다.
3개 챔버 타입 전해 전지에서, 중간 챔버에 있는 염화나트륨의 수용액은 격막을 통해 음극수와 양극수로 분리된다. 따라서, 양쪽 전극으로의 염화나트륨의 이동은 없다. 따라서 염화나트륨의 수용액의 농도는 포화 염수를 순환시킴으로써 제어될 수 있고 1%의 십 분의 몇 범위 수준에서 엄격한 제어를 필요로 하지 않는다.
통상적인 전해수 및 살균제는 잔여 박테리아의 수를 전혀 감소시키거나 세정 효과를 제공하지 못했다. 그러나, 본 발명의 미세 기포 전해수는 잔여 박테리아의 수를 감소시키며 세정 효과를 제공할 수 있다. 본 발명의 미세 기포 전해수는, 예를 들어, 채소 등을 절단하기 위한 식품 처리 공장 및 세정 산업 또는 다른 산업에서 헹굼수 및 살균수로 사용될 수 있다.
실시예
다음으로, 이런 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수를 생성시키는 방법에 의해 생성된 미세 기포 전해수(이하에서 나노 전해수로 불림)의 세정 효과에 대한 입증을 실시할 것이다.
실시예 1:
[테스트의 내용]
산성 및 알칼리성 전해수가 4L/min에서 생성되는 조건하에서 3개 챔버 구조를 가진 전해 전지를 사용하여 포화 염수를 전해하고 다음 샘플을 제조하였다.
- 나노 전해수 1: 전해수의 생성 동안 생산된 기체(수소, 염소)의 나노기포를 형성하고 나노기포를 전해수에 첨가함으로써 얻은 전해수(알칼리성 전해수 + 수소 나노기포, 산성 전해수 + 염소 나노기포)에 대한 일반적인 용어
- 나노 전해수 2: 대기의 나노기포를 형성하고 나노기포를 전해수에 첨가함으로써 얻은 전해수(알칼리성 전해수 + 대기 나노기포, 산성 전해수 + 대기 나노기포)에 대한 일반적인 용어
- 나노 알칼리성 전해수 1: 알칼리성 전해수의 생성 동안 생산된 수소 기체의 나노기포를 형성하고 나노기포를 알칼리성 전해수에 첨가함으로써 얻은 알칼리성 전해수
- 나노 알칼리성 전해수 2: 대기의 나노기포를 형성하고 나노기포를 알칼리성 전해수에 첨가함으로써 얻은 알칼리성 전해수
- 나노 산성 전해수 1: 산성 전해수의 생성 동안 생산된 염소 기체의 나노기포를 형성하고 나노기포를 산성 전해수에 첨가함으로써 얻은 산성 전해수
- 나노 산성 전해수 2: 대기의 나노기포를 형성하고 나노기포를 산성 전해수에 첨가함으로써 얻은 산성 전해수
- 전해수: 전해를 위한 3개 챔버 타입 전해 전지의 중간 챔버에 있는 포화 염수를 순환시킴으로써 양극 및 음극 챔버에서 얻은 물에 대한 일반적인 용어
인공적으로 얼룩진 직물(EMPA Co.에 의해 생산)을 나노 전해수로 세척하여 세정 효율을 계산하였다.
비교 대상으로서, 수돗물, 세제 및 전해수를 사용하여 동일한 테스트를 실행하였다.
결과는 도 3 내지 6의 그래프에 도시되었다.
나노 전해수(1)(각 표와 도면에서, 동그라미로 둘러싸인 수 1)를 알칼리성 전해수의 생성 동안 생산된 수소 기체가 알칼리성 전해수로 다시 되돌아가는(15분 동안 0.2L/min) 방법으로 제조하였다. 직물을 나노 전해수(1)로 세척한 후, 사용된 알칼리성 전해수를 제거하고 직물을 산성 전해수(생산된 염소 기체는 알칼리성 전해수로 다시 되돌아갔다(15분 동안 0.2L/min))로 추가로 세척하였다.
뒤이어, 직물을 수돗물로 세척하였다. 나노 전해수(2)(각 표와 도면에서, 동그라미로 둘러싸인 수 2)는 각 전해수에서 생산된 기체 대신에 공기를 보내는 방법(15분 동안 0.2L/min)으로 제조된 알칼리성 전해수 또는 산성 전해수이었다. 이것을 사용하여, 직물을 순서대로 알칼리성 전해수와 산성 전해수로 세척하고 마지막으로 수돗물로 헹궜다.
[테스트 방법]
15cm 정사각형의 크기를 가진 인공적으로 얼룩진 직물(얼룩지지 않은 직물, 카본블랙/미네랄 오일, 혈액, 코코아 및 레드 와인을 포함하는 5가지 종류)을 각각 타올에 꿰매어 붙이고(64cm 폭 x 27cm 길이) 다음 단계에 따라 세척하였다.
욕조에서 세탁 조각들 사이에 마찰을 재생하기 위해서, 9개 욕조 타올(128cm 폭 x 60cm 길이)과 함께 직물을 세척하였다.
A. 수돗물과 세제에 의한 세척 방법의 순서(1. → 4.)
(사용된 세제) 합성 세탁 세제, 어택 바이오 EX(Kao Corporation 생산)
1. 15분 동안 세척(수온: 8℃)
[조건] 물 높이: 낮음, 세제로 세척하는 동안 60g의 세제 첨가
1분 동안 일시적 탈수
2. 10분 동안 헹굼(수온: 8℃)
[조건] 물 높이: 낮음
1분 동안 일시적 탈수
3. 15분 동안 헹굼 2(수온: 8℃)
[조건] 물 높이: 낮음
4. 15분 동안 탈수
B. 전해수에 의한 세척 방법의 순서(백색을 위한 설정)(1. → 4.)
1. 15분 동안 알칼리성 전해수(수온: 7℃)에 의한 세척
[조건] 물 높이: 낮음, pH: 10.80, ORP: -192, 염소 농도: 19ppm
1분 동안 일시적 탈수
2. 10분 동안 산성 전해수(수온: 7℃)에 의한 세척
[조건] 물 높이: 낮음, pH: 4.05, 염소 농도: 19ppm
1분 동안 일시적 탈수
3. 3분 동안 헹굼 2(수온: 6℃)
[조건] 물 높이: 낮음
4. 5분 동안 탈수
C. 나노 전해수에 의한 세척 방법[(1) 및 (2)에 공통, 순서 (1. → 4.)]
1. 15분 동안 나노 알칼리성 전해수(수온: 7℃)에 의한 세척
[조건] 물 높이: 낮음, pH(1): 12.17, ORP(1): -596,
pH(2): 11.78, ORP(2): -202
1분 동안 일시적 탈수
2. 10분 동안 나노 산성 전해수(수온: 6℃)에 의한 세척
[조건] 물 높이: 낮음, pH(1): 4.41, 염소 농도(1): 18ppm
pH(2): 4.40, 염소 농도(2): 18ppm
1분 동안 일시적 탈수
3. 3분 동안 헹굼(수온: 7℃)
[조건] 물 높이: 낮음
4. 5분 동안 탈수
[사용된 장치]
- 분광 광도계: CM-600d(Konica Minolta Sensing, Inc 생산)
- 휴대용 전기 전도도/pH 측정기: WM-32EP(DKK-TOA CORPORATION 생산)
- ORP 복합 전극: PST-2739C(DKK-TOA CORPORATION 생산)
- 염소 측정기: RC-2Z(Kasahara Chemical Instruments Co., Ltd 생산)
- 상업용 세척 기계 22 kg 타입: WN220(Yamamoto Manufacturing Co., Ltd 생산)
[테스트 결과]
테스트에서 나노 전해수의 pH, ORP 및 염소 농도는 표 1과 2에 도시된다.
나노 알칼리성 전해수가 생성할 때 다양한 값
테스트 물 나노 알칼리성 전해수① 나노 알칼리성 전해수 ②
원료 물 나노기포 생산 후 원료 물 나포기포 생산 후
pH
ORP(mV)		 12.04 12.17 11.89 11.78
-346 -596 -324 -202
나노 알칼리성 전해수를 생성하는데 다양한 값이 표 1에 나열된다.
나노 산성 전해수가 생성할 때 다양한 값
테스트 물 나노 산성 전해수① 나노 산성 전해수 ②
원료 물 나노기포 생산 후 원료 물 나포기포 생산 후
pH
염소농도(ppm)		 3.73 3.77 3.73 3.75
34 51 51 44
* 나노 산성 전해수에 의한 방법에 사용하기 위해, 나노 산성 전해수를 전해수에 의한 세척에서의 염소 농도와 동일한 염소 농도를 갖도록 수돗물로 희석하였다.
나노 산성 전해수를 생성하는데 다양한 값이 표 2에 나열된다.
표 2에서, 나노 산성 전해수에 의한 방법에 사용하기 위해서, 나노 산성 전해수를 전해수에 의한 세척에서의 염소 농도와 동일한 염소 농도를 갖도록 수돗물로 희석하였다.
직물을 세척한 후, 520nm에서 반사율(R)을 분광 광도계로 측정하였다. K/S 값 및 세정 효율(%)을 다음 식에 따라 계산하였다.
[식]
1. 식은 K/S 값 = [1 - 반사율(R)]2 / 2 / 반사율(R)
2. 세정 효율(%) = [(세척될 직물의 K/S) - (세척된 얼룩진 직물의 K/S)] / [(얼룩진 직물의 K/S) - (얼룩지지 않은 직물의 K/S)] x 100
얼룩지지 않은 직물
테스트 물 반사율(R) K/S
얼룩지지 않은 직물(원료 직물) 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.7913 0.0275
0.7932 0.0270
0.7429 0.0445
0.7920 0.0273
0.7913 0.0275
* 반사율(R)은 각 얼룩진 직물의 양면에 대한 전체 10회 측정의 평균이었다.
표 3은 얼룩지지 않은 직물의 결과를 도시한다. 반사율(R)은 각 얼룩진 직물의 양면에 대한 전체 10회 측정의 평균이다.
카본 블랙/미네랄 오일(세척 전)
테스트 물(세척 후) 반사율(R) K/S 세정 효율(%)
카본블랙/미네랄 오일 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.3320 0.6720 37.32
0.3810 0.5028 54.15
0.3525 0.5947 47.87
0.3690 0.5395 50.70
0.3519 0.5968 45.97
표 4는 (세척 전) 카본 블랙/미네랄 오일의 결과를 도시한다.
카본 블랙/미네랄 오일(세척 후)
테스트 물(세척 전) K/S
카본블랙/미네랄 오일 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.2596 1.0558
0.2583 1.0649
0.2534 1.0999
0.2581 1.0663
0.2560 1.0811
* 세정 효율(%)은 순서대로 적색, 오렌지색 및 녹색으로 표시되었다.
표 5는 (세척 후) 카본 블랙/미네랄 오일의 결과를 도시한다.
혈액(세척 전)
테스트 물(세척 전) 반사율(R) K/S


혈액		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.1634 2.1417
0.1644 2.1236
0.1651 2.1110
0.1643 2.1254
0.1634 2.1417
* 반사율(R)은 각 얼룩진 직물의 양면에 대한 전체 10회 측정의 평균이었다.
표 6은 혈액(세척 전)의 결과를 도시하며, 반사율(R)은 각 얼룩진 직물의 양면에 대한 전체 10회 측정의 평균이다.
혈액(세척 후)
테스트 물(세척 후) 반사율(R) K/S 세정 효율(%)


혈액		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.2764 0.9472 56.50
0.5093 0.2364 90.01
0.3136 0.7512 65.80
0.6643 0.0848 97.25
0.6280 0.1102 96.09
* 반사율(R)은 각 얼룩진 직물의 양면에 대한 전체 10회 측정의 평균이었다.
* 세정 효율(%)은 순서대로 적색, 오렌지색 및 녹색으로 표시되었다.
표 7은 (세척 후) 혈액의 결과를 도시한다.
코코아(세척 전)
테스트 물(세척 전) 반사율(R) K/S


코코아		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.3213 0.7168
0.3224 0.7121
0.3162 0.7394
0.3226 0.7112
0.3176 0.7331
표 8은 (세척 전) 코코아의 결과를 도시한다.
코코아(세척 후)
테스트 물(세척 후) 반사율(R) K/S 세정 효율(%)


코코아		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.4347 0.3676 50.67
0.4658 0.3063 59.22
0.4020 0.4448 42.39
0.5426 0.1928 75.80
0.5110 0.2340 70.74
표 9는 (세척 후) 코코아의 결과를 도시한다.
레드 와인(세척 전)
테스트 물(세척 전) 반사율(R) K/S


레드 와인		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.4633 0.3109
0.4629 0.3116
0.4586 0.3196
0.4620 0.3133
0.4615 0.3142
표 10은 (세척 전) 레드 와인의 결과를 도시한다.
레드 와인(세척 후)
테스트 물(세척 후) 반사율(R) K/S 세정 효율(%)


레드 와인		 수돗물
세제
전해수
나노 전해수①
나노 전해수②		 0.5553 0.1781 46.87
0.5569 0.1763 47.54
0.5923 0.1403 65.16
0.5590 0.1740 48.72
0.5693 0.1629 52.77
표 11은 (세척 후) 레드 와인의 결과를 도시한다.
인공적으로 얼룩이 진 직물로서 미네랄 오일에 분산된 카본 블랙이 부착된 직물의 경우, 보통 세제의 세정력과 세정력에 큰 차이가 관찰되지 않았다. 이유는 다음과 같이 고려된다. 미네랄 오일은 세제에서 계면활성제와의 반응에 의한 세척 과정에서 에멀젼화되어 직물로부터 제거된다. 그 시간 동안, 기포가 형성되고 카본 블랙이 입자로서 그 안에 포함된다.
그러나, 나노 전해수는 계면활성제로서 작용하지 않는다. 따라서 유리 카본 블랙이 오일의 일부와 함께 우븐 섬유 속에 포함되어, 세정 효과에 작은 감소를 일으켰다. 이것이 이유라고 생각된다.
다음으로, 혈액이 부착된 직물의 경우, 혈액에 있는 단백질에 포함된 에리스로사이트가 잔존하는 전체 직물은 변색될 수 있다. 직물을 나노 전해수(1) 및 나노 전해수(2)의 방법에 의해 제조된 나노 전해수로 세척할 때, 섬유 속에 포함된 혈액은 나노 효과에 의해 직물로부터 제거될 수 있다. 결과적으로, 예상된 대로 세정 효과를 얻었다.
또한, 코코아는 귀한 식료 품목 중 하나이며 건강 관점에서 주목을 끄는 카카오 폴리페놀을 포함한다. 이들은 항산화제로 불리며 활성 산소의 공격에 대한 자가 방어의 기능을 가진다.
코코아는 또한 지질을 포함하며, 따라서 섬유에 단단히 부착될 수 있다. 따라서, 수돗물, 세제 등이 우븐 섬유 속에 포함된 이런 종류의 지질을 효율적으로 제거하는 것이 어렵다.
섬유 속에 포함된 지질은 직물이 나노 전해수 중에서 방법(1)에 의해 제조된 나노 전해수로 세척될 때 효율적으로 제거되었다는 것을 발견하였다.
마지막으로, 플라보노이드, 안토시아닌, 카테친 및 타닌과 같은 여러 폴리페놀을 포함하는 레드 와인이 부착된 직물을 세척하는 경우, 산소 표백이 레드 와인 얼룩을 제거하는데 통상적으로 사용된다. 그러나, 산소 표백은 모든 직물에 사용될 수 없다.
레드 와인은 약 10% 내지 15%의 알코올을 포함한다. 직물의 섬유 속에 흡수된 알코올에 용해된 폴리페놀을 제거하기 위해서, 전해수의 산화-환원 전위(ORP, 단위: mV)가 반드시 고려돼야 한다.
구체적으로, 더 큰 양의 값의 ORP가 더 큰 산화력(노화)을 일으키고 더 큰 음의 값이 더 큰 환원력(항노화)을 일으켜서, 기능을 증가시킨다.
ORP의 값을 기초로, -192의 ORP 값을 가진 알칼리성 전해수에 의한 세척은 높은 세정 효과를 나타내었다고 생각되었다. 이것은 알칼리성 전해수의 나노기포가 ORP 값을 증가시키고 환원력을 향상시켜서, 세정 효과에서 감소 효과를 일으키도록 거품을 일게 함으로써 생산되었기 때문일 것이다.
이런 테스트에서, 두 종류의 나노 전해수를 사용하여 입증을 실시하였다. 전해수(2)는 공기가 흡입된 나노 전해수이다. 이런 나노 전해수의 ORP 값은 원료수와 비교하여 양의 쪽으로 이동하였다(-596 → -202mV). 그 결과, 나노 전해수(2)의 세정력은 나노 전해수(1)의 세정력보다 약간 낫다.
상기 결과에 따라, 제조된 두 종류 나노 전해수를 직물에 얼룩을 들인 식품의 타입에 따라 적절하게 사용한다. 이 방법은 나노 전해수에 의한 세척이 종래의 세제에 의한 세척의 세정 효과보다 더 높은 세정 효과를 가졌다는 것을 효율적으로 학인시켰다.
다음으로, 이런 미세 기포 전해수 생성 장치 및 미세 기포 전해수를 생성시키기 위한 이런 방법에 의해 생성된 나노 전해수의 살균 효과에 대한 입증을 실시할 것이다.
[테스트의 내용]
나노 전해수를 사용하여, (구입할 수 있는) 보스톤 상추로부터 3개의 잎을 무작위로 취하고 1개의 잎을 4부분으로 분할하였고, 이의 각각은 분석물이었다. 분석물은 약 8g이었다. 분석물을 물로 약하게 세척한 후 약 50L 테스트 물을 포함하는 개수대로부터 테스트 물을 욕조 펌프(BP-101K, KOSHIN LTD 생산)로 흡입하여서 분석물을 2분 동안 흐르는 물로 세척하였다. 세척 후, 분석물을 물로 약하게 세척하였다.
분석물을 살균 가방에 놓았다. 10배 희석 용액을 살균 가방에 첨가하고, 1분 동안 균질화하였다. 1ml의 얻은 분석물 용액을 간단한 매질(페트리필름, 전체 생존 박테리아를 위한 플레이트, Sumitomo 3M Limited 생산) 상에 분산하였다.
혼석평판법(pour plate)에 따라 연속 희석을 실행하였다. 배양기에서 48시간 동안 35℃ 환경하에서 배양을 실행하였다. 배지 상의 콜로니의 수를 계수하였고 3개 잎의 평균값을 g 또는 ml당 박테리아의 수로 얻었다.
다음을 테스트 물로 사용하였다:
1) 수돗물;
2) 산성 전해수, pH 3.01, 유리 잔여 염소의 농도: 40ppm; 및
3) 나노기포 산성 전해수, pH 3.05, 유리 잔여 염소의 농도: 40ppm.
생성 조건에 관해서, 본 출원의 출원인에 의해 의한 생산과 판매에 따라 전해수 생성 장치(마모루미쥬: 등록 상표)(제품 번호: ESS-ZERO) 및 미세 기포 생성기(NANOAQUA: 등록 상표)(제품 번호: MN-20)는 수동으로 서로 연결되고 15분 동안 연속적으로 작동된다. 산성 전해수의 유속은 약 3L/min이었다.
[전체 생존 박테리아의 수]
상추를 세척하기 전 및 후 박테리아의 수를 계수하였다. 전체 생존 박테리아를 위한 페트리필름을 배지로서 사용하였다. 약 48시간 동안 배양기에서 배양을 실행하였고 콜로니의 수를 계수하였다. 3개 분석물(n=3)의 평균값을 취해서 평균값이 처리되지 않은 분석물의 평균값보다 100배(two orders) 더 작았을 때, 살균 효과가 얻어질 것이다.
[결과]
미처리와 비교하여, 나노기포 산성 전해수 및 산성 전해수에 의한 처리는 100배 이상 박테리아의 수에 감소를 나타내었고, 현저한 차이를 보였다. 특히, 나노기포 산성 전해수에 의한 처리는 10,000배 이상 박테리아의 수에 감소를 나타내었고, 이것은 최고로 뛰어난 결과였다.
미처리 수돗물 산성 전해수 나노기포 산성 전해수
전체 생존 박테리아의 수(cfu/ml) 5.5x105 1.5x104 8.0x103 5.0x102
[요약]
상기 (표 12) 및 도 8에 도시된 대로, 나노기포 산성 전해수에 의한 처리는 전체 박테리아의 수에 최대 감소를 나타내었다. 이것은 나노기포는 채소 자체의 특징(느슨한 잎들(loose leaves)이 유연하며 이들의 두께는 얇다)에 효과적이었다. 게다가, 재생 및 입증 등이 느슨한 잎에 대해 연속적으로 이루어져야 한다. 용어 "미처리"는 보스톤 상추의 분석물을 구입하였으나 세척 등에 의해 처리하지 않은 것을 의미한다.
[논의]
상기한 대로, 보스톤 상추를 2분 동안 흐르는 나노기포 산성 전해수로 세척하였다. 이것이 탐지가능한 전체 박테리아를 성공적으로 제거하였다. 다른 잎 채소의 경우, 붉은 잎 상추, 양배추 및 다른 채소가 사전 테스트에 사용되었으나 처리 후 박테리아의 수에 변화를 나타내었다. 그러나, 더 긴 처리 시간이 이런 문제를 해결하였다.
또한, 주름이 있는 상추는 실제 위치에 우수한 결과를 제공하였다. 이것은 잎 채소 중에서 머리 잎(head leaf) 채소와 느슨한 잎 채소 사이에 효과의 차이가 있었다는 것을 나타낸다.
느슨한 잎들은 머리 잎들보다 더욱 유연한 표면, 더 얇은 두께 그리고 표면에 부착된 더 많은 박테리아를 가진다. 따라서, 흐르는 물로 세척하여 교반되면 나노기포가 채소의 깊은 곳에 쉽게 도달하게 할 수 있다.
나노기포 생성기(14)는 미세 나노기포를 포함하는 기체-액체 혼합물을 생성한다. 예를 들어, 생성기(14)는 일본 특허 No. 4563496에 기술된 발명을 이용하여 만들어질 수 있다.
본 발명은 미세 기포 전해수를 생성하는 장치 및 방법의 기술을 확립하고, 확립된 기술을 기초로 장치를 제조하고 판매함으로써 산업적으로 이용될 수 있다.
1 양극 챔버
2 음극 챔버
3 중간 챔버
4,5 격막
6 양극 전극
7 음극 전극
8 산성 전해수 파이프
9 알칼리성 전해수 파이프
10 산성 전해수 저장 탱크
11 알칼리성 전해수 저장 탱크
12 산성 전해수 도관
13 알칼리성 전해수 도관
14 나노기포 생성기
15 산성 나노기포 전해수 파이프
16 알칼리성 나노기포 전해수 파이프
17 산성 나노기포 전해수 방출 파이프
18 알칼리성 나노기포 전해수 방출 파이프
X 전해 장치

Claims (5)

  1. 미세 기포 전해수 생성 장치로서,
    양극 전극을 구비한 양극 챔버, 음극 전극을 구비한 음극 챔버 및 양극 챔버와 음극 챔버 사이에 제공된 격막을 포함하는 2개 챔버 구조를 가진 전해 장치 또는 양극 전극을 구비한 양극 챔버, 음극 전극을 구비한 음극 챔버, 이런 챔버들 사이에 제공된 중간 챔버, 양극 챔버와 중간 챔버 사이에 제공된 격막 및 음극 챔버와 중간 챔버 사이에 제공된 격막을 포함하는 3개 챔버 구조를 가진 전해 장치;
    전해 장치에 인접하게 제공된 산성 전해수를 저장하기 위한 산성 전해수 저장 탱크 및 알칼리성 전해수를 저장하기 위한 알칼리성 전해수 저장 탱크;
    상기 양극 챔버는, 상기 양극 챔버 및 상기 산성 전해수 저장 탱크를 접속하는 파이프와, 상기 산성 전해수 저장 탱크 및 양극 챔버 상의 나노기포 생성기를 접속하는 파이프에 의해서, 상기 산성 전해수 저장 탱크를 통하여 상기 양극 챔버 상의 나노기포 생성기에 접속되고,
    상기 음극 챔버는, 상기 음극 챔버 및 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크를 접속하는 파이프와, 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크 및 음극 챔버 상의 나노기포 생성기를 접속하는 파이프에 의해서, 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크를 통하여 상기 음극 챔버 상의 나노기포 생성기에 접속되며,
    상기 양극 챔버 상의 나노기포 생성기는, 양극 챔버에서 생산된 염소 기체 및 산성 전해수로 염소 나노기포 전해수를 생성시키며, 파이프를 통하여 상기 염소 나노기포 전해수를 상기 산성 전해수 저장 탱크에 공급하고,
    상기 음극 챔버 상의 나노기포 생성기는, 음극 챔버에서 생산된 수소 기체 및 알칼리성 전해수로 수소 나노기포 전해수를 생성시키며, 파이프를 통하여 상기 수소 나노기포 전해수를 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크에 공급하는 미세 기포 전해수 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 염소 나노기포 전해수는 살균에 사용되는 미세 기포 전해수 생성 장치.
  3. 염화나트륨의 수용액을 전해하는 단계; 양극 챔버 및 산성 전해수 저장 탱크를 접속하는 파이프와, 상기 산성 전해수 저장 탱크 및 양극 챔버 상의 나노기포 생성기를 접속하는 파이프에 의하여, 양극 전극에서 생성된 염소 기체 및 산성 전해수를 상기 산성 전해수 저장 탱크를 통하여 상기 양극 챔버 상의 나노기포 생성기에 공급하는 단계;
    상기 양극 챔버 상의 나노기포 생성기에 의하여 처리하여 염소 나노기포 전해수를 생성하고, 파이프를 통하여 상기 염소 나노기포 전해수를 상기 산성 전해수 저장 탱크에 공급하는 단계;
    음극 챔버 및 알칼리성 전해수 저장 탱크를 접속하는 파이프와, 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크 및 음극 챔버 상의 나노기포 생성기를 접속하는 파이프에 의하여, 음극 전극에서 생성된 수소 기체 및 알칼리성 전해수를 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크를 통하여 상기 음극 챔버 상의 나노기포 생성기에 공급하는 단계;
    상기 음극 챔버 상의 나노기포 생성기에 의하여 처리하여 수소 나노기포 전해수를 생성하고, 파이프를 통하여 상기 수소 나노기포 전해수를 상기 알칼리성 전해수 저장 탱크에 공급하는 단계를 포함하는 미세 기포 전해수 생성 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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