KR102521636B1 - 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양변기와 비데에 사용되는 물을 전해위생수 및 수소수를 제공할 수 있도록 한 것으로서, 더욱 상세하게는 양변기의 물탱크 내에 설치되어 공급되는 원수를 전기분해하여 전해위생수를 제조 및 상기 양변기에 공급되는 원수라인 일측에 설치되며 사용자가 비데 기능을 조작시에 공급되는 원수를 전기분해하여 유해한 잔류염소(Cl2) 와 미생물(바이러스, 세균, 곰팡이)등을 제거한 상기 전해위생수 및 수소수를 제조하는 각 전기분해모듈를 전기적으로 컨트롤하여 작동 및 제어할 수 있는 전원 공급부 및 제어부를 포함하는 구성으로서, 양변기의 물 탱크 내부에 증식 및 서식하는 각종 바이러스, 세균, 곰팡이균 등의 유해한 미생물을 제거하는 전해위생수와 비데에 사용되는 수소수를 제공하여 청결과 건강한 삶을 유지할 수 있도록 한 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양변기(좌변기)와 비데에 사용되는 물을 위생수(살균수) 및 수소수를 제공할 수 있도록 한 것으로서 더욱 상세하게는 좌변기의 저수탱크에 증식 및 서식하는 각종 바이러스, 세균, 곰팡이균 등의 유해한 미생물을 살균하는 전해위생수와 비데에 사용되는 수소수에 관한 것이다.
특히 양변기의 물탱크 내에 전기분해모듈을 내장시켜 배변 수세물을 전해위생수로 생성시켜 사용함으로 미생물의 증식과 암모니아 냄새을 억제하고, 비데의 전처리필터와 원수 공급부 사이에 전기분해장치를 설치하여 비데를 이용시 인체 특별부위로 노즐에 의해 뿌려지는 물을 수소수로 이용할 수 있도록 함으로 위생적이고 건강한 화장실 문화를 제공할 수 있도록 한 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치에 관한 것이다.
통상 사람이 일생동안 살아가면서 약 7년을 욕실과 양변기를 사용한다고 한다. 화장실은 인간의 기본 욕구중 하나인 배변을 해결하는 곳으로 우리 삶에 없어서는 안 될 공간이다. 하지만 우리가 이용하는 가정 화장실이나 공중화장실과 같은 편의를 위한 공간이 다양한 세균들로 인해 건강을 위협하고 있다.
유엔세계보건자료에 따르면 위생 불량 화장실로 인해 세계적으로 연간 200만 명이 사망한다고 전했다. 이중 면역력이 약한 5세 미만 어린이가 대부분이고, 특히 여성 자궁암의 80%가 화장실 등을 통한 2차 감염에 의해 발생한다는데 문제의 심각성이 있다고 지적했다.
우리나라에서도 서울대 미생물연구소가 서울 시내 공중화장실의 좌변기(서양식) 변기시트에 상존하는 병원균의 서식정도와 오염도를 측정한 결과, 화장실 변기 1개에는 평균 71만 마리의 세균이 검출됐고, 평균 10㎠에는 3,800마리의 세균이 서식한다고 밝혔다.
이는 지하철 손잡이 속 세균의 44배, 화장실 손잡이의 11배에 해당하는 수치다.
이와 같이 검출된 세균은 총 31종으로 8종은 면역력이 낮은 환자나 노약자, 어린이 등에게 질병을 일으킬 수 있는 '기회감염 균'으로 패혈증을 유발할 수 있는 아시네토박터와 포도상구균, 살모넬라균이 각각 검출됐으며, 오염된 대변에서 발견되는 대장균 균이 검출되기도 했다.
이러한 세균들은 쉽게 번식하는 세균들로 요로감염, 신우신염, 방광염 등의 질병을 발병시킬 수 있다.
또한 세균이 인체에 영향을 끼칠수 있는 이유는 양변기의 구조를 그 원인으로 들 수 있다.
즉 용변 후 물을 내릴 때 수조 물과 변기물이 충돌하면서 물이 튀어 오르게 되는데, 배변물 속의 황색포도상구균, 연쇄상구균, 대장균 등 인체에 치명적인 질병을 일으키는 무서운 기회 감염균이 퍼져나가게 된다.
따라서 다수의 사람들이 사용해 이용 횟수가 증가하고 그에 따라 공기 중에 퍼져있는 세균들이 좌변기 좌대에 묻어 접촉하게 되면 감염으로 이어질 수 있는 것이다.
특히 여성은 생식기의 구조상 남성보다 요도가 짧고 굵어 세균의 침입이 쉽고, 배변을 보면서 수시로 물을 내리는 습관 때문에 더 큰 위험대상이 되고 있으며, 생리 시 감염 위험이 더욱 높다.
그러나 세균이 두려워 용변을 참는다면 더 큰 질병이 발생할 수 있다. 정체된 소변이 세균의 먹이가 될 수 있기 때문에 방광염에 걸릴 가능성이 높은 것이다.
양변기로 인한 감염균등을 억제 및 제거하기 위하여 용해성 세정제 등을 사용하고 있으나 이는 물탱크에 담수된 물에 세정제를 용해시킨 후, 사용자의 조작에 의해 물탱크 내부에 저장된 담수를 변기로 배출할 때 용해된 일정량의 세정액과 함께 자연적으로 변기로 배출하도록 하므로 살균하게 된다. 그러나 세정제가 변기의 사용빈도에 따라 물에 희석되는 세정제의 용해량이 각기 달라 변기 내부로 투입되는 세정액의 양이 일정하지 않은 문제점이 있었다.
즉, 변기를 장시간 사용하지 않아 물을 배수시키지 않을 경우 물탱크 내부의 담수에 세정제가 필요 이상으로 포화 상태까지 용해되어 세정제의 낭비를 초래하여 세정제의 사용기간을 단축시키는 문제점이 있었다.
더불어, 농도가 짙은 세정액을 한꺼번에 배수할 경우 환경오염을 부추기는 심각한 문제점이 있으며 더욱이 세정제의 교체주기도 물탱크의 뚜껑을 열어서 확인하지 않으면 알 수 없는 문제점이 있다.
또한 비데에 사용되는 물은 대부분 온수를 사용하고 변좌도 온도을 조절하는 기능과 온풍조절 기능이 있어 세균들이 서식하는데 좋은 환경을 제공하므로 특정 신체부위에 미생물이 함유된 물로 인하여 가려움 및 각종 질병이 우려된다.
최근에는 가정에서 사용하는 양변기는 시대에 따라 투피스와 원피스에서 비데 일체형 양변기는 위생적으로 고급화되고 있으며 이밖에도 호텔이나 사업용 및 공공시설에 주로 설치되는 벽 배수형과 플러쉬밸브형 양변기가 있다.
수세식 양변기는 재질은 대부분 세라믹이며 변기 레버를 내리면 뒤에 있는 물탱크의 물이 내려와서 변기 안의 오물을 떠내려 보낸다. 추가로 대부분 가정에서 비데를 장착하고 있다.
양변기는 갈수록 편리함과 첨단기능이 부가된 고급화가 대세이나 화장실은 습도가 높아 세균이 증식하기 좋은 환경으로 인하여 사용자의 건강에 대한 예방 기능은 전무하다고 할 수 있다.
이 분야의 선행기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-1399575호(등록일자: 2014. 05. 20.)의 전해살균수 제조장치는 도1에 도시된 바와 같이 상호 평행하게 배치되는 양전극판 및 음전극판을 포함하되, 상기 양전극판과 음전극판 사이를 통과하는 물을 전기분해하는 전극부; 상면이 개구되며 물의 유입구 및 유출구가 각각 양측단부에 형성되고, 내측에 상기 전극부가 수용되는 전해공간이 형성되며, 상기 전극부 내측면 사이에 형성된 집중유로로 유입되는 물의 유동을 집중시키기 위하여 상기 전해공간 내벽면과 상기 전극부 외측면 사이의 유로를 협소화하도록 상기 전해공간 내벽면으로부터 상기 전극부의 외측면 측으로 각각 돌출되는 복수개의 돌출리브를 포함하는 전해케이스; 및 상기 양전극판 및 음전극판에서 각각 돌출된 단자가 통과되는 관통홀이 형성되며, 상기 전해케이스의 상면부를 커버하는 케이스커버를 포함하는 구성이 개시되었다.
또한 기존의 선행기술중 일부는 물을 가열하여 공급된 온수를 노즐을 통하여 가압된 상태로 분사하여 항문 부위와 질 세척이 가능한 비데 라인의 수도관과 노즐 사이의 유입관 일측에 무격막 전극이 형성된 전해조를 설치하고, 전해조의 전극은 비데의 전자 제어장치에 연결되는 구성들이 개시되었다.
상기 도1 및 기존의 전기분해장치들은 모두 양변기의 물탱크에 침전시켜 사용할 수 없는 구성으로서 전해위생수를 생성할 수 없다는 단점이 있으며, 특히 도1을 비롯한 기존의 전기분해장치는 현재 사용되는 양변기에 적용시 효율적이지 못한 문제점이 있다.
즉, 상기에서 설명한 바와 같이 양변기 물탱크에 저수된 물은 일정시간 보관되고 물탱크 내부를 수시로 청소하지 않는 관계로 물때와 세균이 서식하고 있는 물을 그대로 사용해야 하는 문제점이 있으며, 특히 기존의 전해조는 대부분탱크의 전단에 설치하여 물탱크와 연통시키는 구조이므로 구성이 복잡하고 전해조는 물탱크의 전단에 설치하기 위한 별도의 공간부를 확보해야 하나, 현재의 화장실에 설치된 양변기는 좁은 공간에 설치되어 있는 관계로 별도의 전해조를 부가적으로 설치할 수 있는 공간이 없으며 설치한다 하더라도 일측으로 돌출되는 관계로 미관상 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 양변기의 물탱크 내부에 용이하게 설치할 수 있는 전기분해모듈을 설치하여 미생물이 제거된 전해위생수로 배변을 제거하고 변기 내에 전해위생수가 잔존함으로 암모니아와 같은 냄새 제거와 세균 미생물 증식을 억제하고, 더불어 전처리필터 전방의 원수라인에 전기분해모듈을 설치하여 비데 사용시 수소수로 인체 특정 부위를 세정할 수 있도록 한 것으로 본 발명은 전해위생수와 수소수를 동시에 함께 사용할 수 있도록 한 전해위생수 및 수소수 제조 및 공급 장치을 제공할 수 있도록 함을 목적으로 한양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단으로서, 양변기의 물탱크 내에 설치되어 공급되는 원수(수돗물, 지하수 등)를 전기분해하여 전해위생수를 제조하는 제1 전기분해모듈;및
상기 양변기에 공급되는 원수라인 일측에 설치되며 사용자가 비데 기능을 조작시에 공급되는 원수를 전기분해하여 유해한 잔류염소(Cl2) 와 미생물 파편(Debris)등을 제거하는 제2 전기분해모듈과;
상기 전해위생수를 생성하는 제1 전기분해모듈과 수소수를 제조하는 제2 전기분해모듈을 전기적으로 컨트롤하여 작동 및 제어할 수 있는 전원 공급부 및 제어부를 포함하는 양변기용 전해위생수 및 수소수 제조 및 공급 장치를 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 전기분해모듈은,
케이스와 커버의 결합으로 이루어지되 케이스 내부에는 전극(음극과 양극)이 설치되고, 상기 제1 및 제2 전기분해모듈은 무격막방식의 전극이 설치되어 전기분해에 의한 전해위생수 또는 수소수를 제조하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 된 본 발명은 제1 전기분해모듈에 의해 생성된 전해위생수가 양변기 물탱크에 채워져 물 내림시 미생물이 제거된 전해위생수로 배변을 제거하고, 변기 내에 전해위생수가 잔존함으로 암모니아와 같은 냄새 제거와 세균 미생물 증식을 억제하는 동시에, 전처리필터 전방의 원수라인에 제2 전기분해모듈을 설치하여 비데 사용시 유해염소제거와 무균 수소수로 인체 특정 부위를 세정할 수 있도록 함으로 청결한 세정과 건강한 화장실 문화를 제공할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 양변기의 물탱크에 저장된 물을 제1 전기분해모듈을 이용하여 전해위생수로 제조하여 배변물을 배수하는 데 사용하므로서 각종 바이러스, 세균, 곰팡이균 등 미생물의 증식을 억제하는 효과와, 또한 변기 내에 전해위생수가 잔존함으로서 암모니아와 같은 냄새를 제거하여 화장실을 청결하게 유지하는 효과와, 비데 원수라인에 제2 전기분해모듈을 설치하여 수소수를 비데노즐을 통하여 인체 특정 부위을 세정하므로 깨끗한 환경과 건강한 삶의 질을 향상시키는 효과가 있다.
도1은 종래의 전해살균수 제조장치를 나타낸 분해 사시도이며,
도2는 본 발명에 따른 실시 예로서 양변기 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하여 제조한 전해위생수를 저수한 상태를 나타낸 예시도이며,
도3은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하고, 일측의 비데에 수소수를 공급하기 위해 제2 전기분해모듈을 설치한 전체 시스템을 블럭화로 나타낸 것이며,
도4는 상기 도2에 따른 제1 전기분해모듈을 양변기에 설치하여 전해위생수의 제조 및 공급라인을 블럭화로 나타낸 것이며,
도5는 본 발명에 따른 비데 사용시 수소수를 다양하게 사용할 수 있도록 한 실시예를 블럭화로 나타낸 것이며,
도6은 본 발명의 다른 실시 예로서 비데용 온수세정조 내에 제3 전기분해모듈을 설치한 상태를 나타낸 수소수의 공급라인을 나타낸 것이며,
도7은 본 발명의 또다른 실시 예로서 비데용으로 전처리필터 전방에 제2 전기분해모듈을 설치하고 온수세정조 내에 제3 전기분해 모듈을 설치하여 수소수의 공급라인을 나타낸 것이며,
도8은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 설치되어 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 분해사시도 이며,
도9는 본 발명에 따른 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 전극을 나타낸 도면 대용 사진이며,
도10은 본 발명에 따른 실시 예로서 제1 전기분해모듈을 가정용 물탱크와 공공시설용 양변기의 물탱크에 설치한 상태를 나타낸 실시 예의 사진이다.
도2는 본 발명에 따른 실시 예로서 양변기 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하여 제조한 전해위생수를 저수한 상태를 나타낸 예시도이며,
도3은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하고, 일측의 비데에 수소수를 공급하기 위해 제2 전기분해모듈을 설치한 전체 시스템을 블럭화로 나타낸 것이며,
도4는 상기 도2에 따른 제1 전기분해모듈을 양변기에 설치하여 전해위생수의 제조 및 공급라인을 블럭화로 나타낸 것이며,
도5는 본 발명에 따른 비데 사용시 수소수를 다양하게 사용할 수 있도록 한 실시예를 블럭화로 나타낸 것이며,
도6은 본 발명의 다른 실시 예로서 비데용 온수세정조 내에 제3 전기분해모듈을 설치한 상태를 나타낸 수소수의 공급라인을 나타낸 것이며,
도7은 본 발명의 또다른 실시 예로서 비데용으로 전처리필터 전방에 제2 전기분해모듈을 설치하고 온수세정조 내에 제3 전기분해 모듈을 설치하여 수소수의 공급라인을 나타낸 것이며,
도8은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 설치되어 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 분해사시도 이며,
도9는 본 발명에 따른 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 전극을 나타낸 도면 대용 사진이며,
도10은 본 발명에 따른 실시 예로서 제1 전기분해모듈을 가정용 물탱크와 공공시설용 양변기의 물탱크에 설치한 상태를 나타낸 실시 예의 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 실시 예로서 양변기 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하여 제조된 전해위생수를 저수한 상태를 나타낸 예시도로서, 양변기(40)의 물탱크(41) 내에 제1 전기분해모듈(20)을 설치하여 전해위생수를 형성하고 상기 제1 전기분해모듈(20)은 어뎁터, PCB 등이 전기전제어를 수행할 수 있도록 된 제어부(31)와 연결되고, 상기 제어부(31)는 어뎁터를 통하여 외부전원과 연결된다.
이와 같이 설치된 제1 전기분해모듈(20)은 전해위생수를 생성하여 양변기 물탱크 내의 물을 전해위생수로 채워지게 됨으로 미생물이 제거된 전해위생수로 배변을 제거하고 변기 내에 전해위생수가 잔존함으로 암모니아와 같은 냄새 제거와 세균 미생물 증식을 억제할수 있게 된다.
도3은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 제1 전기분해모듈을 설치하고, 일측의 비데에 수소수를 공급하기 위해 제2 전기분해모듈을 설치한 전체 시스템을 블럭화로 타낸 것으로서, 전해위생수를 이용한 양변기(40)의 물 내림과 수소수를 이용한 비데(80)를 사용함에 있어 전해위생수 및 수소수 제조 및 공급라인을 나타낸 것이다.
도3에 도시된 일점쇄선 100은 전해위생수 제조 및 공급부를 나타낸 것이며, 일점쇄선 200은 수소수제조 및 공급부를 나타낸 것이다.
본 발명은 양변기(40)를 사용함에 있어서 비데(80) 사용 후 물탱크(41) 내의 물을 내려 배수처리하게 된다.
이때 양변기(40) 사용자가 배변 또는 소변을 처리시 어느 한 부분만 청결하게 하기 위함이 아니라 배변의 물 내림 물을 전해위생수로 사용하고, 비데를 이용한 국부 세척은 수소수를 이용하도록 하여 살균과 청결을 함께할 수 있도록 함으로 건강한 삶을 유지할 수 있도록한 것이다.
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도4는 상기 도2에 따른 제1 전기분해모듈을 양변기에 설치하여 전해위생수의 제조 및 공급라인을 블럭화로 나타낸 것이다.
즉 양변기(40)를 사용시 양변기(40)의 물탱크(41) 내에 제1 전기분해모듈(20)을 설치하여 물탱크(41) 내의 물은 전해위생수로 제조된 상태이므로 배변을 처리하기 위해 물 내림을 실시하면 전해위생수가 배수되어 처리하게 된다.
또한 양변기(40)의 물탱크(41)에 저수되어 사용되는 원수(10)는 수돗물이나, 지하수 등의 물에는 유기물질과 무기물질(예 NaCl등)등이 함유되어 있어 이들 중 염화물은 전기분해 반응에서 염소이온(Cl-)은 산화하여 염소(Cl2)가 발생과 함께 수돗물의 경우 소독제로 사용하는 유리잔류염소(Cl2)로 용해된다.
따라서 원수를 전기분해 하면
양극에서는,
염소이온은 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + O2 + 4e 이 발생하고
음극에서는,
Na+ + OH- → NaOH
2H2O + 2e → 2OH- + H2가 발생하여
전체반응으로는 아래와 같이 된다
NaOH + Cl2 → NaOCl + NaCl + H2O
2H2O → 2H2 + O2 로 된다
상기에서 차아염소산 나트륨(NaOCl)은 낮은 pH에서는 NaOCl + H2O → 차아염소산(HOCl) + Na+ + OH- 로 되고, HOCl은 물의 pH가 높아지면 다음과 같이 이온화 한다.
HOCl → H+ + 차아염소산이온(OCl-)으로 된다.
즉 알카리이온수기와 같은 격막식 전기분해나 고체 고분자전해질막(SPE) 전기분해에서는 전극간에 절연성 격막이나 이온교환막이 부여되어 전기분해시 물속에 함유된 전해질 즉 무기염(칼슘, 마그네슘등)에 의해 전기분해 효율이 떨어지게 되는 데 이를 예방하기 위해 무격막전기분해 방식에서는 원수의 총 용해성 고형물질의 농도를 측정하여 직류 전원의 플러스 (+)극성과 마이너스 (-)극성을 주기적으로 교번하는 데 시간을 조절하여 극성의 주기적인 교번 시에, 전극(+) 과 전극(-)에 대해 수초 동안 직류 전원의 공급을 차단하여 스위칭에 의해서 인가되는 직류 전원의 극성이 주기적으로 교번되면, 무기물질(중탄산칼슘등)과 같은 불순물이 전극 표면에 부착(deposit)되는 것이 방지될 수 있고, 이에 의해 전해 효율이 향상될 수 있다
여기서 전기분해를 시행할 때 사용하는 물의 총 용해성 고형 물질(TDS:Total Dissolved Solid)의 농도을 측정 및 고려하여 진폭과 주기를 설정하여 전기분해를 실시한다.
따라서 양변기(40) 물탱크(41)의 물 내림 횟수에 따라 전극의 크기와 전기분해 시간과 횟수에 의해 프로그램을 설정하고 양변기를 장시간 사용하지 않을 경우 전기분해를 대기모드로 하여 물탱크(41)의 제1 전기분해모듈(20)에 냄새제거와 미생물이 번식되지 않게 설정한다.
또한 제1 전기분해모듈(20)의 작동은 물탱크(41) 내에 설치되어 물 내림과 함께 도2에 도시된 바와 같이 레벨센서(스위치)(90)에 의해 연동으로 실행되게 한다.
또한 물탱크(41) 내의 제1 전기분해모듈(20) 작동은 양변기(40)를 일정시간 사용을 하지 않아도 컨트롤부(31)의 제어부(도시없음)에서 자동으로 냄새제거 및 미생물 증식을 억제하게 작동시간을 설정한다.
도5는 본 발명에 따른 비데 사용시 수소수를 다양하게 사용할 수 있도록 한 실시예를 블럭화로 나타낸 것으로서, 양변기(40) 사용시 물 내림후 비데를 사용시 수돗물 또는 지하수로 된 원수(10)가 제2 전기분해모듈(30)에서 전기분해된 후 전처리필터(50), 막여과(60), 온수세정조(70)를 거쳐 비데(80)로 수소수가 공급되어 국부를 세정하게 된다.
이때 제2 전기분해모듈(30)에서 제조된 전해위생수 및 수소수는 별도의 라인을 통하여 사용될 수 있다.
본 발명은 필요에 따라서 제2 전기분해모듈(30)에서 제조된 수소수에 함유된 염소(Cl2)는 전처리필터(50)에서 제거된 후 막여과(60)를 통과하여 비데(80) 수소수공급 라인과 분기된 라인으로 공급되어 세면대에 연결하면 수소수를 비데(80) 이외의 별도로 사용할 수 있다.
본 발명의 도5에 설치된 제2 전기분해모듈(30)은 일측에 자동벤트를 설치하여 제2 전기분해모듈(30)에서 제조된 수소(H2)와 산소(O2)가 포화되면 자동벤트를 통하여 대기로 방출되도록 한다.
본 발명은 세정 건조식 양변기(40)의 비데(80)로 공급을 위한 수소수제조 및 공급 장치는 원수(10)가 공급되는 용기 재질이 스텐레스 스틸 또는 플라스틱 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르등)으로 사각 또는 원통형으로 용량이 0.5리터~10리터의 용기의 내부 바닥면에 설치된 전기분해모듈(30)이 전기분해시 발생하는 각종 기체(수소, 산소, 염소등)가 일정 압력이 되면 자동으로 대기로 배출되게 자동벤트를 설치한다.
상기 제2 전기분해모듈(30)은 지름이 0.3cm ~ 5.0cm인 전극을 원수의 용기 내부 바닥 또는 측면에 설치하고 제2 전기분해모듈(30)은 양변기 측면에 설치하여 전기 분해로 생성된 수소수를 입상, 분말 또는 섬유상 활성탄 외부를 부직포로 마감한 전처리필터(50)로 통수시켜 수돗물에 함유된 부유 물질, 이미, 이취 그리고 유리잔류염소(Cl2)을 제거한 후 이어 기공(Pore Size)이 0.01~10 ㎛의 셀룰로오스, 폴리아크릴로니크릴, 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르의 재질로 중공사형, 판형, 나권형으로 된 정밀여과 (Microfiltration) 또는 한외여과(Ultrafiltration)막을 통과시켜 유기물질과 미립자 등을 제거한 수소수를 온수세정조(70)로 보내어 언제든지 비데(80)에서 사용할 수 있도록 한다.
또한 제2 전기분해모듈(30)에서 생성된 전해위생수를 분무기에 넣어서 전해위생수로 사용할 수도 있고 막여과(60)을 통과한 수소수를 기존 세면대나 변기수조 상부 뚜껑 부위에 세면용 수소수 수전을 설치하여 사용할 수도 있다.
도6은 본 발명의 다른 실시 예로서 비데용 온수세정조 내에 제3 전기분해모듈을 설치한 상태를 나타낸 수소수의 공급라인을 나타낸 것으로, 원수(10)를 직접 전처리필터(50)에 이어 막여과(60)을 통수한 온수세정조(70) 내부 바닥에 설치된 제2 전기분해모듈(30)과 자동벤트를 설치하여 수소수을 비데(80)에서 사용토록 한 것이다.
즉, 본 발명의 도6은 다른 실시 예로서 원수라인과 전처리필터(50) 사이에 제2 전기분해모듈(30)을 설치하지 않고 상기 제3 전기분해모듈(30-1)을 온수세정조(70)에 설치하여 수소수를 비데에 공급할 수 있도록 한 것이다.
상기 온수세정조(70) 내부 설치된 제3 전기분해모듈(30-1)은 전기분해시에 양극(+) 전극을, 원형 또는 사각형으로 규소(Si)나, 탄화규소(SiC) 또는 탄소(C) 재질로 구성하여 원수에 함유된 염소이온(Cl-)이 잔류염소(Cl2)로 반응을 억제하고, 음극(-) 전극은 티타늄에 백금도금한 원형 또는 사각형으로 형성하되 동일한 크기의 전극 두 개를 설치하여 전류을 교번으로 인가하여 전극 표면에 무기물질이 부착되는 것을 최소화하여 스케일을 억제한다.
도7은 본 발명의 또다른 실시 예로서 비데용으로 전처리필터 전방에 제2 전기분해모듈을 설치하고 온수세정조 내에 제3 전기분해 모듈을 설치하여 수소수의 공급라인을 나타낸 것으로서, 비데(80)에 수소수를 사용하기 위해 원수(10), 제2 전기분해모듈(30), 전처리필터(50), 막여과(60), 온수세정조(70)에 제3 전기분해모듈(30-1)을 설치하여 비데(80)에 수소수를 공급할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 도시된 도7은 한 라인에 제2 전기분해 모듈(30)과 제3 전기분해모듈(30-1) 설치한 것으로서, 용기와 원수(10)를 제2 전기분해조(30) 용기에 넣어서 전처리필터(50), 막여과(60), 온수세정조(70)에 제3 전기분해모듈(30-1)을 각각 설치하여 전해위생수를 공급하기도 하고 온수세정조(70)의 제3 전기분해모듈(30-1)에서 수소수를 비데에 제공할 수 있도록 한 것이다.
도8은 본 발명에 따른 양변기의 물탱크 내에 설치되어 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 분해사시도 이며, 도9는 본 발명에 따른 전해위생수를 제조하는 전기분해모듈의 전극을 나타낸 도면 대용 사진을 나타낸 것이다.
본 발명의 양변기에 설치되는 제1 전기분해모듈(20)은 크기를 가정용과 공공시설용으로 달리하여 양변기용 케이스(21)와 커버(22)의 결합으로 이루어지되 케이스(21) 내부에는 +전극(24)과 -전극(25)으로 된 전극모듈(23)이 설치되고, 무격막방식의 전기분해에 의한 전해위생수를 제조하게 된다.
상기 제1, 제2, 제3 전기분해모듈(20),(30),(30-1)을 구성하는 전극모듈(23)은 상면에 +전극(24)과 -음극(25) 전극이 동일한 규격으로 소정의 간격을 두고 전극 보호 상부판(27)에 이어 커버(22)를 설치한다.
상기 전극모듈(23) 하부에는 PCB(26)가 위치되거나 외부에 PCB(26)을 설치하여 전원리드선이 연결되도록 한 전기분해모듈을 양면기 또는 온수세정조 내부 바닥면에 설치한다.
상기 PCB(26) 하부에는 PCB보호판(28)과 쿠션루버(29-1)와 중력부재(29)가 케이스(21) 바닥에 설치된 제1 전기분해모듈(20)은 양변기(40) 물탱크(41) 내부에 설치시 오뚜기와 같이 하중이 바닥으로 집중되도록 하여 세워진 상태가 유지하도록 한 것이다.
이하 전기분해를 위한 제1, 제2, 제3 전기분해모듈(20),(30),(30-1)의 전기 및 회로 구성과 케이스(21)와 커버(22)를 결합하기 위한 수단 등은 통상의 전기분해장치와 동일함으로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 양변기 물탱크(41) 내에 설치되는 제1 전기분해 모듈(20)은 전원공급 및 전기회로판(PCB)을 함께 장착할 경우 방수처리하여 설치된다.
또한 본 발명의 다른 실시 예로서 양변기 물탱크의 외부 원수라인에 양변기 물탱크(41) 내부바닥 또는 외면 하부 일측면에 무격막 전기분해용 제1 전기분해모듈(20)을 설치하거나 또는 전극과 인쇄회로기판(PCB)(26) 및 어뎁터등을 플라스틱 재질로 된 원형, 사각형 또는 타원형 형태의 케이스에 내장하여 설치하여 전기분해된 전해위생수를 물탱크 내부에 공급할 수도 있다.
본 발명의 무격막 전기분해 모듈은 전극의 재질을 티타늄 또는 스텐레스 스틸 재질에 이리듐이나 백금도금(코팅)을 하여 양극과 음극에 간극을 형성하여 전기분해 효율이 극대화할 수 있도록 설치한다.
상기 양극(+)(24)과 음극(-)(25)은 그물형태로 형성하되 사각형 또는 원형으로 형성하고 양극과 음극으로 이루진 전극판 사이에 불연재를 삽입(전기적short방지) 또는 무삽입 상태로 전극 측면 사이에 뜸새을 주어 설치하며 음극(-)과 양극(+)용 전극 소재는 티타늄+ 백금, 티타늄+이리듐, 티타늄, 탄소, 규소, 탄화규소의 재질을 동일 또는 서로 다르게 선택 한다.
본 발명의 전기분해모듈의 전극의 지름은 0.3cm~7.5cm의 크기로 하며 작동은 별도로 구비된 컨트롤부에서 제어하도록 한다.
또한 본 발명의 전원 플러그와 어뎁터 그리고 전기 및 작동 프로그램제어를 하는 기능의 인쇄회로기판(PCB)(26)와 결합하여 양변기 물탱크(41) 내의 제1 전기분해모듈(20)로 전류을 인가 및 제어 상태을 확인하기 위해 스위치와 LED을 설치한다.
따라서 작동은 전원 플러그와 제1 전기분해모듈 사이에 전기 및 제어장치을 설치하여 컨트롤하게 된다.
또한 제1 전기분해모듈(20)과 전기 및 제어장치를 결합하여 물탱크(41) 내부 바닥에 설치하고 외부에서 전원 플러그를 통하여 전기를 인가할 수 있다.
도10은 본 발명에 따른 실시 예로서 제1 전기분해모듈을 가정용 물탱크와 공공시설용 양변기의 물탱크에 설치한 상태를 나타낸 실시 예의 사진으로서, 본 발명의 시험 실험군을 가정에서 사용하는 양변기 물탱크(41) 내에 전기분해모듈(20)(도면상 좌측에 설치된 사진)를 설치하여 사용한 시험과 공공시설(지하철역)의 양변기 물탱크(41)(도면상 우측에 설치된 사진)에 설치하여 작동 실험한 시험에 대한 제1 전기분해모듈(20)이다.
<
실시예
1>
미생물 제거 시험 및 잔류염소측정
본 시험은 양변기(수조용량: 약 13리터)을 준비하여 제1 전기분해모듈(20)을 설치하여 시험을 하였다
이때 세균이 함유된 시료는 환경부 지정기관에서 의뢰하여 실시하였다.
시험에 사용된 전기분해용 전극판은 공히 티타늄에 백금 도금한 직경
5.0mm와 직경 7.5mm을 준비하여 미생물 시험을 외부기관에 의뢰하여 시험하였고 잔류염소 측정은 모델 RC-31P(일본 DKK-TOA사 제품)로 측정하였다
| 측정항목 |
전기분해전 |
전 기 분 해 후 | |||
| 가정용 | 공공시설용 | ||||
| 5분 | 20분 | 5분 | 20분 | ||
| 일반세균 | 셀수없이 많음(TNTC) | 6CFU | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 대장균군 | 1×107MPN/100㎖ | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 잔류염소 | 0.57PPM | 2.0 | 2.5 | 2.7 | 2.7 |
※ TNTC: too numerous to count ※ CFU : colony forming unit
상기 표1의 시험을 통하여 가정용 전해위생수 공급 및 제조 장치에는 티나늄+백금전극 지름이 5.0mm이하로 설치하는 것이 적합하였으며, 양변기 사용이 빈번한 공공시설용 전해위생수 공급 및 제조장치에는 티나늄+백금전극 지름이 7.5mm을 사용하는 것이 적합하였다.
<
실시예
2>
용존수소농도 와 산화환원전위 측정
비데에서 사용되는 수소수의 수소농도을 측정하였다.
시료: 수돗물 (수온 20℃), 시료: 수돗물 각 2 리터
시험 결과는 아래의 표2와 같다.
| 측정항목 |
전기분해전 |
전기분해후 | |||
| 가정용 | 공공시설 | ||||
| 5분 | 20분 | 5분 | 20분 | ||
| 용존수소 (DH2) |
0 | 0.5 ppm | 0.87ppm | 0.91ppm | 0.95ppm |
| 산화환원전위 (ORP) | + 231 mV | 27 mV | - 98mV | -43 mV | -295mV |
상기 표2와 같이 가정용은 제1 전기분해모듈(20)에 전극(티타늄+백금도금) 지름 5.0mm을 사용하였고 공공시설용의 제1 전기분해모듈(20)에는 전극(티타늄+백금전극) 직경 7.5 mm을 사용하였다.
본 실시에서 공공시설용은 양변기 사용횟수를 3분 작동을 1회 사용한 것으로 하고 대기모드는 5~20분을 대기모드로 하였고 가정용은 양변기 사용횟수가 낮으므로 2분 작동을 1회로 하고 5~30분을 대기모드로하여 시간에 구애됨 없이 쾌적한 양변기 사용을 하는 것이 바람직하였다.
그러나 대기모드 시간에 양변기 물내림을 할 경우 대기모드가 바로 해제되어 정상가동을 하게 하였다.
비데용에 사용되는 전극(티타늄+백금도금)은 지름 0.3cm~50cm으로 용기는 전기분해조 용량은 0.5리터~5리터 그리고 온수세정조는 0.3리터~2리터 하는 것이 용존수소농도 관리에 적합한 것으로 확인하였다.
<
실시예
3>
가정용 양변기에 미생물과 유기물이 갖고 있는 ATP함량을 수치화하여 오염상태를 파악하는 ATP측정기(Lumitester PD-30, Kikkomam Biochemifa Company)를 사용하여 수돗물 사용할 때을 측정하면 3731RLU(Relative Light Units)이 었으나 전해위생수을 사용하여 측정을 한 결과 0 RLU로 물탱크 내에 전기분해 모듈을 설치전과 후의 미생물이 제거가 됨을 확인하였다
<
실시예
4>
가정용 양변기에서 화장실 냄새(암모니아) 측정기(OMX-SRM, SHINYEI Technology Co.,LTD)로 변기 내의 냄새 강도는 7.9로 측정되었으나 전해위생수로 물내림을 한 후에는 “O”으로 측정되어 냄새가 제거 됨을 확인하였다.
이와 같이 본 발명은 양변기의 물탱크 내에 전기분해모듈을 내장하여 배변 수세물을 전해위생수로 생성시켜 사용함으로 미생물의 증식과 암모니아 냄새를 억제하고, 비데의 전처리필터와 원수 공급부 사이에 전기분해장치를 설치하여 비데를 이용시 인체 특별부위로 노즐에 의해 뿌려지는 물을 무균의 수소수을 이용할 수 있도록 함으로 위생적이고 건강한 화장실 문화를 제공할 수 있도록한 이점이 있다.
10:원수 20:제1 전기분해모듈
21:케이스 22:커버
23:전극모듈 24:+전극
25:-전극 26:PCB
27:전극보호상부판 28:PCB보호판
29:중력부재 29-1:쿠션부재
30:제2 전기분해모듈 30-1:제3 전기분해모듈
31:제어부 40:양변기
41:물 탱크 50:전처리필터
60:막여과 70:온수세정조
80:비데 90:레벨센서
100:전해위생수제조및 공급부 200:수소수제조 및 공급부
21:케이스 22:커버
23:전극모듈 24:+전극
25:-전극 26:PCB
27:전극보호상부판 28:PCB보호판
29:중력부재 29-1:쿠션부재
30:제2 전기분해모듈 30-1:제3 전기분해모듈
31:제어부 40:양변기
41:물 탱크 50:전처리필터
60:막여과 70:온수세정조
80:비데 90:레벨센서
100:전해위생수제조및 공급부 200:수소수제조 및 공급부
Claims (6)
- 양변기의 물탱크 내에 설치되어 공급되는 원수를 전기분해하여 전해위생수를 제조하는 제1 전기분해모듈;및
상기 양변기에 공급되는 원수라인 일측에 설치되며 사용자가 비데 기능을 조작시에 공급되는 원수를 전기분해하여 유해한 잔류염소(Cl2) 와 미생물 파편(Debris) 등을 제거하는 제2 전기분해모듈과;
상기 전해위생수를 생성하는 제1 전기분해모듈과 수소수를 제조하는 제2 전기분해모듈를 전기적으로 컨트롤하여 작동 및 제어할 수 있는 전원 공급부 및 제어부를 포함하고,
상기 제1 전기분해모듈과 제2 전기분해모듈은,
케이스와 커버의 결합으로 이루어지되 케이스 내부에는 양극과 음극으로 된 전극모듈을 형성하여 무격막전기분해에 의한 전해위생수 또는 수소수를 제조하며, 원수의 총 용해성 고형물질의 농도를 측정하여 직류 전원의 플러스(+)극성과 마이너스(-)극성을 시간을 조절하여 주기적으로 교번하고, 진폭과 주기를 설정하여 전기분해를 실시하며,
상기 전극모듈은 상면에 +전극과 -음극 전극이 그물형태로 형성하되 사각형 또는 원형으로 형성하고 양극과 음극으로 이루어진 전극판 사이에 불연재를 삽입하고 전극 보호 상부판에 이어 커버를 설치하며, 하부에는 PCB가 위치되고,
상기 PCB 하부에는 PCB보호판과 쿠션루버와 중력부재가 케이스 바닥에 설치되며,
상기 양변기의 물탱크 내에 설치되는 제1 전기분해모듈은 전원공급 및 전기화로판(PCB)을 함께 장착하여 방수처리하여 설치되고,
상기 제1 전기분해모듈(20)의 작동은 물탱크(41) 내에 설치되어 물내림과 함께 레벨센서(스위치)(90)에 의해 연동으로 실행되게 하며, 컨트롤부(31)의 제어부에서 작동시간을 설정하고,
상기 제2 전기분해모듈(30)은 일측에 자동벤트를 설치하여 제2 전기분해모듈(30)에서 제조된 수소(H2)와 산소(O2)가 포화되면 자동벤트를 통하여 대기로 방출되도록 된 것을 특징으로 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 비데는, 원수라인에 설치된 제2 전기분해모듈에 의해 생성된 잔류염소를 전처리필터에서 제거와 유기물질과 미립자를 제거하는 막여과에 이어 온수세정조를 거쳐 비데 노즐에 수소수를 공급함으로서 청결한 세정이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 비데는, 원수라인에 설치된 제2 전기분해모듈에 의해 전기분해하여 잔류염소를 전처리필터에서 제거와 유기물질 및 미립자를 제거한 막여과를 통수한 후 온수세정조에 설치된 제3 전기분해모듈를 거쳐 비데 노즐에 수소수를 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020200042736A KR102521636B1 (ko) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200042736A KR102521636B1 (ko) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치 |
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| KR20210125262A KR20210125262A (ko) | 2021-10-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020200042736A KR102521636B1 (ko) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 양변기용 전해위생수 및 비데용 수소수 제조 및 공급장치 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101893186B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2018-10-04 | 수소비전 주식회사 | 융합형 전기분해를 통한 수소의 다목적 용도로 이용 가능한 전기분해장치 |
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| KR101066833B1 (ko) * | 2009-03-06 | 2011-09-26 | 임동원 | 이온수 비데 |
| KR101262046B1 (ko) * | 2011-05-31 | 2013-05-08 | 김수환 | 전기량 제어 시스템 |
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2020
- 2020-04-08 KR KR1020200042736A patent/KR102521636B1/ko active IP Right Grant
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| KR101893186B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2018-10-04 | 수소비전 주식회사 | 융합형 전기분해를 통한 수소의 다목적 용도로 이용 가능한 전기분해장치 |
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|---|---|
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