KR19990072981A - 전해수생성장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 전해생성수의 pH와 유효염소농도의 콘트롤이 각기 따로따로 제어가능하고, 필요로 하는 pH와 유효염소농도의 전해살균수를 자재로 생성할 수 있도록 연구한 전해수 생성장치를 제공한다.

(해결수단) 전해조(1)를 구성하는 양극실(1A)에, 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하는 펌프(5P)를 접속하여, 음극실(1B)에는 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하는 펌프(9P)를 접속하고, 각 수용액의 공급량을 조절자재로 구성함과 동시에, 각 양극실(1A)와 음극실(1B)에 설치된 전극(1X,1Y)에 대한 전기의 공급량을, 양극실(1A)에 대한 상기 각 수용액의 공급량의 증감에 비례시켜 증감한다.

Description

전해수 생성장치{APPARATUS FOR PRODUCING ELECTROLYTIC SOLUTION}

본 발명은, 수돗물 등을 전기분해하여 산성수와 알칼리수를 생성하는 전해수 생성장치의 기술분야에 속하는 것으로, 구체적으로는, 목적에 맞춘 pH 및 유효염소농도의 전해생성수를 생성할 수 있는 전해수 생성장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

식염 등의 수용액을 피전해수로서 전기분해한 전해생성수는, 세균 등의 살균수로서 유효하지만, 그 살균기구는, 전해생성수에 포함되는 차아염소산등의 유효염소가 그 살균의 주요인이라고 하고 있다. 또한, 전해생성수는 pH에 따라서 그 살균효과가 다르고, pH를 낮게 하는 것에 의해 살균력을 증대시킬 수 있지만, 반면, 유효염소가 기화하기 쉽고, 살균유효시간이 비교적 짧기때문에, 사용상 불편한 경우가 있었다. 한편, 중성수는 살균력에 있어서 산성수에는 뒤떨어지지만, 반대로 보존성에 있어서는 능가하여, 사용목적이나 사용상황 등에 따라서는 중성수가 요망되는 일이 있었다.

그래서, 예컨대 일본국 특공평 4-42077호 공보, 혹은, 특개평 5-237478호 공보(특허 제2619756호)등에 나타내고 있는 것 같은 살균수제조장치 및 살균수제조방법이 생각할 수 있었다.

상기 전자의 공보에는, 염화나트륨을 원수(原水)에 혼합하여 만든 피전해수를, 격막으로 양극실과 음극실로 구획한 전해조에 넣어 전기분해함으로써, 양극실에 산성수를 생성하고, 음극실에 알칼리수를 생성하도록 구성함과 동시에, 양극실에서 생성한 산성수를 원수 또는 음극실에서 생성된 알칼리수에 의해서 희석 혼합생성하여, 적정한 pH, 및, 적정한 유효염소농도의 전해생성수(살균수)로 하고, 이것과 동시에 그 공급량도 증가할 수 있도록 연구한 전해수 생성장치가 개시되었다.

한편, 상기 후자의 공보에는, 염화나트륨을 첨가한 물과, 염산을 첨가한 물을 혼합하여, 이 혼합한 수용액을 피전해수로서 무격막전해조에서 전기분해함으로써, pH 3∼7의 살균수를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그렇지만, 상기 전자의 공보에 기재되어 있는 종래의 전해수 생성장치에서는, 생성수량을 크게 바꾼 경우, 설정한 pH와 염소농도의 관계를 유지할 수 없고, 목적하는 수질을 얻는 것이 곤란하였다.

또한, 상기 전자의 공보에 기재되어 있는 전해수 생성장치의 생성능력은 전원 등에 의하여 미리 정해지고 있어, 소정의 pH, 및, 소정의 유효염소농도의 전해생성수를 소정 시간 안에 생성할 수 있는 양은 자연히 한계가 있기때문에, 통상의 경우는, 사용자의 사용량에 맞춰서 이것에 알맞는 능력의 장치를 사용했었지만, 예컨대, 날마다의 사용량에 분산이 있게 되어 전해생성수의 공급량이 부족한 경우에는, 미리 전해생성수를 여분으로 생성하여 이것을 탱크 등에 저류하거나, 따로 장치를 증설하거나 부족분을 보충할 필요가 있어, 그 조정작업이 매우 번잡하고, 또한, 경제적부담도 커지는 문제가 있었다.

더하여, 산성수만을 필요로 하는 사용자에게는, 상기 음극실에서 생성되는 알칼리수는 불필요한 물이고, 결국 버리는 처지가 되어 전혀 쓸모없고, 또, 원수의 상황(수질)에 의해, 전해반응이 좌우되어, 그 결과, pH의 분산, 및, 유효염소농도의 분산이 되기 쉬운 문제도 있었다.

또한, 상기 후자의 공보에 기재되어 있는 살균수 제조방법의 경우는, 피전해수는 전해질로서 식염과 염산을 사용하고, 차아염소산의 발생과 동시에 염산에 의한 pH 조정을 하는 것으로, 전자의 공보에 기재되어 있는 생성장치와 같이 생성한 알칼리수를 버리는 낭비를 없앨 수 있지만, 반면, 상술한 전자의 공보에 기재한 전해수 생성장치가 갖는 것과 마찬가지로, 생성수량을 변화시키면, 설정한 pH와 유효염소농도를 조정하는데 번잡한 조정작업이 필요하게 된다라는 각종의 문제점을 구비하고 있었다.

더하여, 상기 후자의 공보에 기재되어 있는 살균수제조방법에 있어서, 염산은 pH 조정제로서 주로 작용하지만, 동시에 저절로 가지고 있는 염소이온도 공급하게 되기때문에, 그 결과, 차아염소산도 동시에 생성해버리게 되고, pH와 차아염소산의 농도를 각기 따로따로 제어할 수 없는 문제도 있었다.

따라서 본 발명의 기술적과제는, 전해생성수의 pH와 유효염소농도의 콘트롤이 각기 따로따로 제어가능하고, 필요로 하는 pH와 유효염소농도의 전해살균수를 자재로 생성할 수 있도록 연구한 전해수 생성장치를 제공하는 것이다.

또 본 발명의 다른 기술적과제는, 1대의 생성장치로, 그 때의 필요량에 맞춰서 자재로 그 생성량을 조정할 수 있도록 연구한 전해수 생성장치를 제공하는 것이다.

도 1는 본 발명에 관한 전해수 생성장치의 전체를 설명한 구성도이다.

도 2는 본 발명을 구성하는 제어장치의 전기적구성을 설명한 블록도이다.

도 3은 정전류시의 펌프의 스트로크수와 전해조내의 염소발생량과의 관계를 설명한 그래프이다.

도 4는 양극실내의 단위시간당 유효염소발생량과 펌프의 스트로크수의 관계를 설명한 그래프이다.

도 5은 pH를 일정하게 한 경우의 수도 꼭지로부터 뽑아내게 되는 생성수의 양과 펌프의 스트로크수의 관계를 설명한 그래프이다.

도 6는 음극실내에 발생하는 수소이온의 농도와 펌프의 스트로크수(단위시간 당 첨가량)와의 관계를 설명한 그래프이다.

도 7은 유효염소농도를 일정하게 한 경우의 수도 꼭지로부터 뽑아내게 되는 각 pH에서의 생성수의 양과 펌프의 스트로크수(단위시간당 첨가량)와의 관계를 설명한 그래프이다.

도 8은 식염수의 첨가량과 전극이 온하는 단위시간당 퍼센트와 생성량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 9는 50 ppm 설정시의 염산첨가량과 pH의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10은 pH 6.5로 조절하기위한 50 ppm 설정시의 염산의 첨가량과 생성량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 11는 본 발명의 처리순서를 설명한 플로우 챠트이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 전해조 1T: 격막 1A: 양극실

1A': 토출구 1B: 음극실 1B': 토출구

4: 식염용해장치 또는 식염수탱크 5P: 펌프

7: 염산용해조 9P: 펌프 10: 원수급수관

13: 유량계 16: 제어장치 21Z, 23Z, 24Z: 희석혼합부

22: 교반조 34: 펄스전류제어장치

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서 강구한 수단은 아래와 같다.

전해조를 격막에 의해서 양극실과 음극실의 2실로 구획하고, 이들 각 실에 설치된 전극 사이에 전류를 흘리고, 또한, 각 실에 피전해수를 보내줌으로써, 양극실내에서, 양극수를 생성하고, 음극실내에서 음극수를 생성하여, 이들 전해생성수를 각 실에 설치된 토출구에서 토출하도록 구성한 전해수 생성장치로서,

(1) 상기의 양극실에, 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급할 수 있고, 또한, 그 공급량을 가감조절할 수 있는 양극측 피전해수 공급수단을 접속하는 한편, 상기의 음극실에는, 피전해수로서 염산 또는 희염산의 수용액을 공급할 수 있고, 또한, 그 공급량을 가감조절할 수 있는 음극측 피전해수 공급수단을 접속하는 것. (청구항1)

(2) 양극실에서 생성되어 토출되는 양극수와, 음극실에서 생성되어 토출되는 음극수를, 각기 임의의 비율로 혼합하여 혼합수로 할 수 있는 전해생성수 혼합수단을 구비하는 것. (청구항2)

(3) 양극실에서 생성되는 양극수, 혹은, 음극실에서 생성되는 음극수, 또는, 이들 혼합수를, 수도물등의 원수에 대하여 임의의 비율로써 혼합하여 혼합수로 할 수 있는 희석혼합수단을 구비하는 것. (청구항3)

(4) 양극측 및 음극측의 각 피전해수 공급수단으로서 펌프를 사용하는 한편, 수도관 등의 원수공급유로에 유량검지용의 유량계를 설치하여, 이 유량계가 계측한 원수의 유량에 따라 상기의 양극측 혹은 음극측의 각 펌프를 제어작동하고, 생성된 양극수 또는 음극수, 혹은, 그 혼합수를 필요량만 상기의 원수에 혼합할 수 있도록 구성하는 것. (청구항4)

(5) 유량계에 의해서 계측된 원수의 적산유량에 따라서, 피전해액의 사용량, 및, 이 사용량을 기준으로 산출되는 피전해액의 잔량을 연산출력할 수 있는 피전해액사용·잔량연산수단을 구비하는 것. (청구항5)

(6) 양극실에 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하는 양극측 피전해수 공급수단을 접속하는 한편, 음극실에는 피전해수로서, 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하는 음극측 피전해수 공급수단을 접속함과 동시에, 상기 양극실과 음극실의 각 전극에 대한 전기의 공급량을, 상기 양극실에 대한 피전해수의 공급량을 증가시키는 경우는 증가에 비례하여 늘리고, 반대로 감소시키는 경우는 감소에 비례하여 줄이도록 제어하는 전해전류 제어수단을 설치하는 것. (청구항6)

(7) 양극실에 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하는 양극측 피전해수 공급수단을 접속하는 한편, 음극실에는 피전해수로서 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하는 음극측 피전해수 공급수단을 접속함과 동시에, 상기 양극실과 음극실의 각 전극 사이에 온/오프 듀티비를 가변으로 하는 펄스전류를 흘리도록 구성하고, 또한, 이 온/오프 듀티비를, 상기 양극실에 대한 피전해수의 공급량을 증가시키는 경우는 온 시간 비율에 비례하여 늘리고, 반대로 감소시키는 경우는 감소에 비례하여 온 시간 비율을 감소시키도록 제어하는 전해전류제어수단을 설치하는 것. (청구항7)

(8) 음극측 피전해수 공급수단에 의한 피전해수의 공급량을, 양극측과는 따로 단독으로 가변조절할 수 있도록 구성하는 것. (청구항8)

(9) 양극측 및 음극측의 각 피전해수 공급수단으로서 펌프를 사용하는 한편, 수도관 등의 원수공급유로에 유량검지용의 유량계를 설치하여, 이 유량계가 계측한 원수의 유량에 따라 상기의 양극측 혹은 음극측의 각 펌프를 제어작동하고, 생성된 양극수 또는 음극수, 혹은, 그 혼합수를 필요량만 상기의 원수에 혼합할 수 있도록 구성하는 것. (청구항9)

(10) 각 유효염소농도의 전해생성수를 소정유량 생성하는 경우에 음극실측에 공급하는 피전해수의 공급량과, 그 결과 생성되는 전해생성수가 나타내는 pH 값과의 관련데이터를 기억하는 기억수단과, 이 기억수단에 기억되어 있는 관련데이터에 의거하여 설정되는 각 pH 값, 및, 각 유효염소농도에서 음극실측으로의 피전해수의 공급량과 전해생성수의 생성량과의 관련을 기초로 산출해 내는 유량값로부터 음극실에 대한 피전해수의 공급량을 결정하고, 또한, 이 결정된 공급량에 따라서 음극측 피전해수 공급수단을 제어하여 피전해수를 정량공급하는 음극실측 공급량제어수단을 설치하는 것. (청구항10)

(작용)

상기 (1)에 기술한 청구항1에 관한 수단에 의하면, 양극실측에 일정농도의 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하여, 음극실측으로 일정농도의 염산 또는 희염산을 공급하는 것에 의해, 양극실내에서 양극수를 생성하고, 음극실내에서 음극수를 생성할 수 있음과 동시에, 양극실 및 음극실에 대한 각 피전해수의 공급량을 조절함으로써, 각 실에서 생성되는 양극수 및 음극수의 생성량을 자유롭게 조절할 수 있고, 또한, 그 pH와 유효염소농도도 따로따로 콘트롤할 수 있기때문에, 필요로 하는 pH와 유효염소농도의 양극수와 음극수를 필요로 하는 양만 자유자재로 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (2)에 기술한 청구항2에 관한 수단에 의하면, 양극실과 음극실에서 생성되는 양극수와 음극수의 pH와 유효염소농도, 및, 그 생성량을 자재로 콘트롤할 수 있기때문에, 이들 각 전해생성수를 혼합하는 것에 의해 자재인 pH와 유효염소농도의 전해생성수, 즉, 살균수를 자유롭게 생성할 수 있는 것으로서, 1대의 생성장치로 그 때의 필요량에 맞춰서 자재로 그 생성량을 조정할 수 있음과 동시에, 생성량을 크게 바꾸었다고 해도 설정한 pH와 유효염소농도의 관계를 유지하여, 목적의 수질을 얻는 것을 가능하게 한다.

또한, 음극실측에서 생성되는 전해생성수의 pH를 중성에서 산성영역으로 하는 경우는, 종래 버리고 있던 알칼리수를 그대로 이용할 수 있기때문에, 애써 생성한 알칼리수를 버려버리는 낭비를 없앨 수 있음과 동시에, 음극실측을 산성영역으로 조정한 경우는, 음극으로의 스케일의 부착을 방지할 수 있기때문에, 전극의 역세(逆洗) 수고를 불필요하게 하는 것을 가능하게 한다.

상기 (3)에 기술한 청구항3에 관한 수단에 의하면, 양극실 혹은 음극실에서 전해생성된 양극수 및 음극수를, 수돗물 등의 원수에 희석혼합할 수 있기때문에, 희석배율을 대폭 늘릴 수 있는 것으로서, 필요한 수질의 전해생성수를 필요한 양만 생성하는 것을 가능하게 함과 동시에, 전해조로 원수를 직접 통하지않기때문에, 전해량이 적고 온도상승이 용이하기때문에, 전해효율을 올리는 것을 가능하게 한다.

상기 (4)에 기술한 청구항4에 관한 수단에 의하면, 양극실측과 음극실측의 각 펌프를 각기 제어작동하는 것에 의해, 양극수 및 음극수의 생성량을 콘트롤할 수 있고, 또한, 원수에 대한 이들 양극수 및 음극수의 혼합량을 콘트롤할 수 있기때문에, 미리 필요한 양의 전해생성수를 모아놓을 필요가 없어져, 필요한 수질의 전해생성수(살균수)를 필요한 때에 필요한 양만 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (5)에 기술한 청구항5에 관한 수단에 의하면, 원수의 유량에 맞춰서 일정비율의 양극수 및 음극수를 혼합하도록 구성되어 있기때문에, 원수의 적산유량에서 피전해질(피전해액)의 사용량이 계산되어, 그 잔량을 산출할 수 있기때문에, 피전해질의 보충 타이밍 등의 메인터넌스(maintenance)를 용이하게 하는 것을 가능하게 함과 동시에, 종래와 같이 생성된 전해수를 pH 계 등의 각종 센서로 계측하여, 전해질 등의 첨가물을 조정하거나, 전류를 조작하거나 할 필요가 없고, 원수의 유량을 계측하여 수량에 적당한 몫의 전해질을 가하는 것만으로, 필요한 수질의 전해생성수를 용이하게 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (6)에 기술한 청구항6에 관한 수단에 의하면, 양극실측에 일정농도의 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하고, 음극실측에 일정농도의 염산 또는 희염산을 공급하는 것에 의해, 양극실내에서 양극수를 생성하고, 음극실내에서 음극수를 생성할 수 있지만, 이 전기분해에 있어서, 양극실에 대한 피전해수의 공급량의 증감에 따라, 각 전극 사이에 공급하는 전기량을 비례적으로 증감하도록 제어하기때문에, 양극실측에서 토출되는 전해생성수(양극수)의 생성량의 다소에 관계없이, 설정된 대로 일정한 유효염소농도를 가진 전해생성수를 생성할 수 있고, 또한, 설정을 바꾸는 것으로 소정 염소농도의 생성수를 만들 수 있는 것으로서, 필요로 하는 유효염소농도의 전해생성수를 필요로 하는 양만 자재로 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (7)에 기술한 청구항7에 관한 수단에 의하면, 전기분해에 있어서, 양극실에 대한 피전해수의 공급량의 증감에 따라서, 각 전극 사이에 공급하는 펄스전류의 온/오프 각각의 시간을 바꾸게 되어, 요컨대, 피전해수가 늘어나는 경우는 온 시간을 늘리고, 반대로 줄이는 경우는 온 시간을 짧게 하도록 제어하기때문에, 양극실측에서 토출되는 전해생성수의 다소에 관계되지 않고, 설정한 대로 일정한 유효염소농도의 전해생성수를 생성할 수 있고, 또한, 설정을 바꾸는 것으로 소정 염소농도의 생성수를 만들 수 있는 것으로서, 필요로 하는 유효염소농도의 전해생성수를, 필요로 하는 양만 자재로 생성할 수 있음과 동시에, 짧은 펄스의 온/오프에 의해서 제어하는 것이기 때문에, 이 짧은 시간적인 간격 안에서 균일한 전해수를 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (8)에 기술한 청구항8에 관한 수단에 의하면, 양극실측에서의 피전해수의 공급량이나, 전해조건 등에 관계없이, 음극실측의 피전해수의 공급량을 단독으로 가변조절할 수 있는 것이고, 따라서, 유효염소농도는 양극실측에서 제어되어 소정량이 생성되고, 음극실측에서는 주로 pH를 제어할 수 있기 때문에, 각각의 극실(極室)에서 희망되는 유효염소농도를 포함하고, 또한, 희망하는 pH를 가진 전해생성수를 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (9)에 기술한 청구항9에 관한 수단에 의하면, 양극실측과 음극실측의 각 펌프를 각기 제어작동하는 것에 의해, 양극수 및 음극수의 생성량을 콘트롤할 수 있고, 또한, 원수에 대한 이들 양극수 및 음극수의 혼합량을 콘트롤할 수 있음과 동시에, 원수유량의 변화에 따라서 양전극에 대한 전기의 공급량을 콘트롤하여, 적정한 유효염소농도로 pH에 희석된 전해생성수를 얻을 수 있기때문에, 미리 필요한 양의 전해생성수를 모아놓을 필요가 없어져, 필요한 수질의 전해생성수 (살균수)를 필요한 때에 필요한 양만 생성하는 것을 가능하게 한다.

상기 (10)에 기술한 청구항10에 관한 수단에 의하면, 각 유효염소농도 및 pH 값에서의 음극실측에 대한 피전해수 (염산 또는 희염산)의 공급 (첨가량)과, 그 생성량과의 관련데이터가 미리 기억되어 있기때문에, 그 유효염소농도와 pH 값를 지정하는 것만으로, 필요로 하는 양의 피전해수를 음극실측에 자동적으로 공급하여, 필요로 하는 수질의 전해생성수를 필요로 하는 양만 자재로 생성하는 것을 가능하게 한다.

(발명의 실시 형태)

이하에, 본 발명에 관한 전해수 생성장치의 실시 형태를 도면과 함께 설명하면, 도 1은 본 발명의 전체를 설명한 구성도로, 도면중, ST는 전해수 생성장치, 1은 전해조, 1T는 전해조(1)의 내부를 양극실(1A)(애노드실)과 음극실(1B)(카소드실)의 2실로 나누는 격막 (이온변환막, 중성격막 등), 1X와 1Y는 이들 양극실(1A)과 음극실(1B)에 설치된 전극으로, 각 전극(1X,1Y)는 배선(18A,18B) 및 전원스위치(18S)를 통하여 직류전원(18)에 접속되어 있다.

마찬가지로 도 1에서, 2는 수도물등의 원수공급원, 4는 급수관(3)을 통하여 원수공급원(2)에 접속한 식염용해장치 또는 식염수 탱크이고, 이 장치 또는 탱크(4)내에서 일정한 농도로 만들어진 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액은, 공급량을 가감조절자재로 구성한 급수펌프(5P)에 의해서 공급관(5)을 통하여 상기의 양극실(1A)에 유입시켜, 전기분해되는 구조로 이루어지고 있다.

7은 상기의 원수공급원(2)에 대하여 급수관(6)을 통하여 접속된 염산용해조, 8은 이 용해조(7)에 대하여 염산을 공급하는 염산탱크이고, 염산용해조(7)에서 일정한 농도로 만들어진 염산 또는 희염산의 수용액은, 공급량을 가감조절자재로 구성한 급수펌프(9P)에 의해서 공급관(9)을 통하여 상기의 음극실(1B)에 유입시켜, 전기분해되는 구조로 이루어지고 있다.

또한, 10은 상술한 원수공급원(2)에 접속한 원수공급관, 10V와 10X와 10Z는 이 원수공급관(10)의 도중에 설치된 원래 마개와 감압밸브 및 전자밸브 (안전 장치), 11은 마찬가지로 삼방향 전환밸브이고, 이 전환밸브(11)의 한 쪽과 다른쪽에는 원수급수본관(10')과 기관(枝管)(12)이 각기 접속되고, 또 이 기관(12)의 선단은 분기부(12X)에서 2개의 분기관(12A,12B)으로 분기됨과 동시에, 각 분기관(12A,12B)의 선단은 상술한 공급관(5와 9)의 도중에 설치된 주입부(12Y,12Z)에 접속되어 있고, 필요시에 원수를 각 양극실(1A)과 음극실(1B)에 유입시켜 세정할 수 있도록 구성되어 있다.

13과 14는 상술한 원수급수본관(10')의 도중에 설치된 유량 센서와 압력센서, 15는 안전밸브, 16은 입력설정장치(17)에서 입력된 설정데이터에 따라서, 통신선(16A,16B)를 통해서 상기의 각 급수펌프(5P,9P)를 콘트롤하여, 양극실(1A) 및 음극실(1B)에 대한 각 피전해수(수용액)의 공급량을 가감조절하거나, 상기 압력센서에 14로부터 보내져 오는 신호에 따라서 상술한 직류전원(18)의 전원스위치(18S)를 온/오프 제어하거나, 또, 유량센서(13)가 계측한 원수의 적산유량에 따라서, 이 원수에 일정한 비율로 혼합되는 전해생성수의 양으로부터, 각 피전해액 (염화나트륨, 염화칼륨, 염산)의 사용량, 및 그 잔량을 산출하는 연산기능을 구비한 제어장치이고, 이 제어장치(16)에는 마이크로컴퓨터가 탑재되어 있지만, 그 상세한 구성은 후술한다.

또한, 1A'와 1B'는 양극실(1A)과 음극실(1B)내에서 생성된 각 전해생성수, 즉, 양극수와 음극수를 토출하는 토출구, 19A와 19B는 이들 각 토출구(1A',1B')에 접속된 토출관, 20과 21은 각 토출관(19A,19B)의 선단에 접속된 삼방향 전환밸브이고, 이들 각 전환밸브(20,21)의 한 쪽은 접속관(20A,21A)을 통하여 교반조(22)에 접속되고, 다른 쪽에는 급수관(20B,21B)이 접속되어 있고, 양극실(1A)측의 급수관(20B)은 분기부(20X)에서 둘로 다시 분기되어, 그 한 쪽에는 수도 꼭지(20V)가 설치되고, 다른 쪽은 기관(24)을 통하여 상술한 원수급수본관(10')의 도중에 설치된 희석혼합부(24Z)에 접속되어 있고, 상기의 수도 꼭지(20V)를 여는 것에 따라 양극실(1A)에서 생성된 양극수를 단독으로 꺼낼 수 있고, 또한, 수도 꼭지(20V)를 열지 않을 때는 양극수를 원수급수본관(10')내를 흐르는 원수에 대하여 희석혼합할 수 있는 구조로 이루어지고 있다.

또, 상기 음극실(1B)측의 급수관(21B)에는, 그 도중에 음극실(1B)에서 생성된 음극수를 단독으로 꺼내기위한 수도 꼭지(21V)를 분기접속하는 한편, 그 선단부를 상술한 원수급수본관(10')의 도중에 설치된 희석혼합부(21Z)에 접속하여, 음극실(1B)에서 생성한 음극수를 원수에 대하여 희석혼합할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 23은 상술된 교반조(22)와 원수급수본관(101)의 도중에 설치된 희석혼합부(23Z) 사이를 잇는 급수관으로, 교반조(22)의 내부에서 교반혼합된 양극수와 음극수의 혼합수를, 원수에 대하여 희석혼합할 수 있고, 또한, 이 혼합된 생성수를 상기 급수관(23)의 도중에 분기한 분기관(23A)의 수도꼭지(23V)를 여는 것에 의해, 단독으로 꺼내는 것도 가능하게 이루어지고 있다.

또 도면중, 26…은 상술한 원수급수본관(10')의 선단부에 설치된 생성수 꺼내기용의 수도꼭지, 25는 배출밸브이고, 이 수도 꼭지(26…)로부터는, 원수에 대하여 양극수와 음극수의 혼합수를 희석혼합한 전해생성수, 또는, 양극수를 단독으로 희석혼합한 전해생성수, 혹은, 음극수를 단독으로 희석혼합한 전해생성수의 어느 것인가를, 각 삼방향 전환밸브(20,21)의 전환조작에 의해서 얻어지는 구조로 이루어져 있다.

도 2는 상술한 마이크로컴퓨터를 탑재한 제어장치(16)의 전기적구성을 설명한 블록도이고, 도면중, 30은 CPU, 31은 시스템 프로그램을 격납하고, 또한, 설정데이터를 격납하는 메모리, 33은 이들 CPU(30)와 메모리(31) 사이에 버스(32)를 통하여 접속한 인터페이스회로이고, 이 인터페이스회로(33)에 상술한 각 전해질급수용의 펌프(5P,9P)와, 유량센서(13)와, 필요로 하는 유효염소농도와 pH 값를 입력하기위한 입력설정장치(17)와, 각 전극(1X,1Y)과 전원스위치(18S)를 포함한 직류전원(18)이 접속되고, 또, CPU(30)으로부터의 지시에 따라서 소정의 온/오프 듀티비율의 펄스전류를 흘리는 펄스전류제어장치(34)가 접속되어 있고, 각각이 CPU(30)의 감시하에서 메모리(31)에 격납된 프로그램에 따라서 제어작동되는 구조로 이루어지고 있다.

상술한 제어장치(16)에 의하면, CPU(30)의 지시에 따라서 상기 양극실(1A)측과 음극실(1B)측의 급수펌프(5P,9P)를 제어하여, 양극실(1A)과 음극실(1B)에 대한 피전해수의 급수량을 증가하거나 감소시키거나 할 수 있고, 또한, 양극실(1A)에 대한 급수량을 증가한 경우에는, 상술한 펄스전류제어장치(34)를 제어하여, 상기 각 전극(1X,1Y)의 온 시간 비율을 비례하여 늘리고, 반대로 급수량을 감소한 경우는, 온 시간 비율을 비례하여 감소시킴으로써, 양극실(1A)에서 토출되는 전해생성수(양극수)의 다소에 관계되지 않고, 설정된 대로 일정한 유효염소농도의 전해생성수를 생성할 수 있도록 구성되어 있다.

더하여, 상기 제어장치(16)의 메모리(31)에는, 각 유효염소농도의 생성수(살균수)를 소정유량생성하는 경우의 음극실(1B)측으로 공급하는 피전해수(염산 또는 희염산)의 공급량과, 그 결과, 생성수가 나타내는 pH 값와의 관련데이터가 미리 격납되어 있기때문에, 입력설정장치(17)를 사용하여 그 유효염소농도와 pH 값를 입력설정하는 것만으로, 본래 마개(10V)나 수도 꼭지(26…)등의 개도(開度)에 관계없이, 항상 일정한 수질의 생성수를 공급할 수 있다.

도 3은 정전류시에서의 상기 펌프(5P)의 스트로크수(단위시간당 첨가량)와, 양극실(1A)내에서의 염소발생량의 관계를 나타낸 그래프, 도 4는 양극실(1A) 내의 단위시간당 유효염소발생량과 상기 펌프(5P)의 스트로크수와의 관계를 나타낸 그래프, 또한, 도 5는 pH를 일정하게 한 경우의 수도 꼭지(26)로부터 뽑아내게 되는 생성수의 양과 펌프(5P)의 스트로크수와의 관계를 나타낸 그래프(H)이고, 이들 그래프에서 펌프(5P)의 스트로크수를 많게 하고 전해질의 첨가량을 많게 하면, 유효염소농도와 단위시간당 유효염소총량, 및, 단위시간당 수도 꼭지(26)로부터 뽑아낼 수 있는 생성수의 양이 적어지고, 반대로 스트로크수를 적게하여 전해질의 공급량을 줄이면, 모두 많아지는 것을 판명하였다.

또한, 도 4에 나타낸 그래프의 관계를 기준으로 하여, 원수의 유량에 대하여, 각 염소농도에서의 염화나트륨 또는 염화칼륨의 공급량, 즉, 펌프(5P)의 스트로크수를 산출해낼 수 있다.

또 도 6은, 음극실(1B)내에 발생하는 수소이온의 농도와, 상술한 펌프(9P)의 스트로크수(단위시간당 첨가량)와의 관계를 나타낸 그래프, 도 7은 유효염소농도를 일정하게 한 경우의 수도 꼭지(26)로부터 뽑아내게 되는 각 pH에서의 생성수의 양과 펌프(9P)의 스트로크(단위시간당 첨가량)와의 관계를 나타낸 그래프이고, 이 관계를 기준으로 유량의 변동에 대응한 염산공급량의 콘트롤을 행할 수 있다.

또한, 도 8은 펌프(5P)에 의한 양극실(1A)로의 염화나트륨수용액(식염수)의 첨가량과, 각 전극(1X,1Y)의 단위시간당 온 시간의 퍼센트를 세로축으로 취하고, 수도꼭지(26)로부터 토출되는 생성수의 생성량을 가로축으로 취했을 때의, 각 유효염소농도(30ppm, 50ppm, 80ppm)의 관계를 나타낸 그래프로서, 이 도면에서 펄스전해에 의해서 각 유효염소농도의 생성수량이, 식염수첨가량에 비례적으로 대응하고 있는 것을 알았다.

도 9는, 도 8에 나타내고 있는 유효염소농도 50ppm의 생성수를 생성하기위해서 펄스전해가 행해지고 있는 상태로, 펌프(9P)가 음극실(1B)측에 염산(HCl)을 첨가했을 때의 그 첨가량과, 수도 꼭지(26)로부터 토출되는 생성수의 pH의 변화를 도시한 그래프이다.

또한, 도 10은 유효염소농도가 50ppm에서, pH6.5의 생성수를 생성하는 경우의 염산(HC1)의 첨가량과, 생성수의 생성량과의 관계를 나타낸 그래프로서, 수도 꼭지(26)로부터 토출되는 생성수의 pH를 6.5로 조정할 때는, 상기 도 9에 나타낸 pH 6.5와, 10 (1/min) 생성시, 5.6 (1/min) 생성시, 및, 3 (1/min) 생성시의 각 그래프 교점의 값 (염산첨가량)을 세로축에 취하고, 각 생성량을 횡축에 취하는 것에 의해, 각 생성량에 대한 염산의 첨가량을 구할 수 있는 것으로, 이 도면에서 펄스전해을 행하여 수도 꼭지(26)로부터 토출되는 생성수의 생성량과, 음극실(1B)에 대한 염산의 첨가량이, 비례관계에 있는 것을 알았다.

다음에, 본 발명에 의한 전해수 생성의 처리순서를 도 11에 나타낸 플로우 챠트에 따라서 설명하면, 우선 스텝(S1)에서 원수공급관(10)의 본래 마개(10V)를 열면, 스텝(S2)에서 유량센서(13)가 원수의 흐름을 감지하고, 이어서, 스텝(S3)에 진행하고 유량센서(13)가 유량에 따른 펄스신호를 발진하여 스텝(S4)에 진행한다.

스텝(S4)에서 제어장치(16)가 펄스신호를 수신하면, 다음 스텝(S5)에 진행하여 전원스위치(18S)의 온/오프 간격을 연산하고, 이들의 연산데이터에 따라서 다음 스텝(S6)에서 상술한 펄스전류제어장치(34)가 소정의 온/오프 듀티비율의 펄스전류를 흘려, 전원스위치(18S)를 소정의 비율로 온/오프 제어한다.

다음 스텝(S7)에서는 상기 전원스위치(18S)의 온/오프에 따라서, 각 전극(1X,1Y)이 온/오프 제어되어, 설정된 대로 일정한 유효염소농도와 pH의 전해수를 전해생성할 수 있는 것이지만, 상기의 설정치를 바꿈으로써, 다른 유효염소농도와 pH를 가진 다른 성질의 전해수를 생성할 수 있는 것은 전술한 대로이다.

이어서, 스텝(S8)로 상기의 본래 마개(10V)를 닫으면, 스텝(S9)에 진행하여상기의 유량센서(13)가 오프가 되고, 또 스텝(S10)에 진행하여 제어장치(16)가 유량 제로를 확인하면, 스텝(S11)에 진행하여 전원스위치(18S)가 오프되고, 이어서 스텝(S12)로 전기분해가 정지되어 처리를 끝낸다.

본 발명에 관한 전해수 생성장치는 이상 서술한 것과 같은 구성이기때문에, 펌프(5P,9P)를 작동하여 양극실(1A)측에 일정농도의 염화나트륨 또는 염화칼륨의 수용액을 공급하고, 음극실(1B)측에 일정농도의 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하여 전기분해하는 한편, 제어장치(16)를 사용하여 양극실(1A,1B)로 공급하는 상기 각 전해질의 양을 각기 제어하는 것으로, 양극실(1A)에 pH가 예컨대 0.5∼7의 범위내에서, 유효염소농도가 예컨대 50000∼0ppm의 범위내의 pH가 낮고, 또한, 유효염소농도가 높은 양극수를 생성할 수 있고, 또한, 음극실(1B)측에는, pH가 예컨대 13.5∼0.5의 범위내에서, 유효염소농도가 예컨대 0∼300ppm 범위내의 음극수를 생성할 수 있다.

그리고 이들 양극수와 음극수를 혼합하는 것으로, 예컨대 pH 13.5∼0.5의 범위내, 유효염소농도가 0∼50000ppm의 범위내의 전해생성수를 자재로 혼합생성할 수 있기 때문에, 전해생성수의 pH와 유효염소농도를 자재로, 또한, 각기 독립하여 콘트롤할 수 있음과 동시에, 예컨대 50000ppm의 유효염소농도를 예컨대 30∼80ppm까지 희석할 수 있기때문에, 사용량의 다소에 관계없이, 자재로 대응할 수 있다.

이상 서술한 순서로, 본 발명에 관한 전해수 생성장치에 의하면, 1대로써 필요한 수질의 전해생성수를 필요한 때에 필요한 양만 생성할 수 있기때문에, 종래와 같이 탱크 등을 준비하여 미리 필요한 전해생성수를 모아두거나, 별도의 장치를 증설하거나 할 필요가 없고, 사용상 참으로 편리하고, 또한, 경제성이 풍부하다.

또한, 미리 정해진 농도의 염화나트륨 또는 염화칼륨수용액과, 염산 또는 희염산의 수용액을 피전해질로서 사용하기때문에, 성분이 안정하고 있고, 예컨대 지역에 따라서 수도물(원수)의 합성성분이 다른 것에 의해 생기는 전해반응의 분산 등의 문제가 없고, 항상 안정된 전기분해와 일정한 유효농도와 pH를 가진 전해생성수를 얻을 수 있는 이점을 구비하고 있다.

Claims (10)

1. 전해조를 격막에 의해서 양극실과 음극실의 2실로 구획하여, 이들 각 실에 설치된 전극사이에 전류를 흘리고, 또한, 각 실에 피전해수를 유입시키는 것에 의해, 양극실내에서 양극수를 생성하고, 음극실내에서 음극수를 생성하여, 이들 전해생성수를 각 실에 설치된 토출구에서 토출하도록 구성된 전해수생성장치로서,

   상기 양극실에, 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급할 수 있고, 또한, 이 공급량을 가감조절할 수 있는 양극측피전해수공급수단을 접속하는 한편, 상기 음극실에는, 피전해수로서 염산 또는 희염산의 수용액을 공급할 수 있고, 또한, 이 공급량을 가감조절할 수 있는 음극측 피전해수 공급수단을 접속한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
2. 제 1 항에 있어서, 양극실에서 생성되어 토출되는 양극수와, 음극실에서 생성되어 토출되는 음극수를, 각기 임의의 비율로 혼합하여 혼합수로 할 수 있는 전해생성수 혼합수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
3. 제 1 항에 있어서, 양극실에서 생성되는 양극수, 혹은, 음극실에서 생성되는 음극수, 또는, 이들 혼합수를, 수도물등의 원수에 대하여 임의의 비율로써 혼합하여 혼합수로 할 수 있는 희석혼합수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
4. 제 1 항에 있어서, 양극측 및 음극측의 각 피전해수 공급수단으로서 펌프를 사용하는 한편, 수도관 등의 원수공급유로에 유량검지용의 유량계를 설치하여, 이 유량계가 계측한 원수의 유량에 따라 상기의 양극측 혹은 음극측의 각 펌프를 제어작동하여, 생성된 양극수 또는 음극수, 혹은, 그 혼합수를 필요량만 상기의 원수에 혼합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
5. 제 3 항에 있어서, 유량계에 의해서 계측된 원수의 적산 유량에 따라서, 피전해액의 사용량, 및, 이 사용량을 기준으로 산출되는 피전해액의 잔량을 연산출력할 수 있는 피전해액사용·잔량연산수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
6. 청구항1에 기재된 전해수 생성장치로서,

   양극실에 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하는 양극측 피전해수 공급수단을 접속하는 한편, 음극실에는 피전해수로서 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하는 음극측 피전해수 공급수단을 접속함과 동시에, 상기 양극실과 음극실의 각 전극에 대한 전기의 공급량을, 상기 양극실에 대한 피전해수의 공급량을 증가시키는 경우는 증가에 비례하여 늘리고, 반대로 감소시키는 경우는 감소에 비례하여 줄이도록 제어하는 전해전류제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
7. 청구항1에 기재된 전해수 생성장치로서, 양극실에 피전해수로서 염화나트륨수용액 또는 염화칼륨수용액을 공급하는 양극측 피전해수 공급수단을 접속하는 한편, 음극실에는 피전해수로서 염산 또는 희염산의 수용액을 공급하는 음극측 피전해수 공급수단을 접속함과 동시에, 상기 양극실과 음극실의 각 전극 사이에 온/오프 듀티비를 가변으로 하는 펄스전류가 흐리도록 구성하고, 또한, 이 온/오프 듀티비를, 상기 양극실에 대한 피전해수의 공급량을 증가시키는 경우는 온 시간비율에 비례하여 늘리고, 반대로 감소시키는 경우는 감소에 비례하여 온 시간비율을 감소시키도록 제어하는 전해전류제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 음극측 피전해수 공급수단에 의한 피전해수의 공급량을 양극측과는 따로 단독으로 가변조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 양극측 및 음극측의 각 피전해수 공급수단으로서 펌프를 사용하는 한편, 수도관 등의 원수공급유로에 유량검지용의 유량계를 설치하여, 이 유량계가 계측한 원수의 유량에 따라 상기의 양극측 혹은 음극측의 각 펌프를 제어작동하여, 생성된 양극수 또는 음극수, 혹은, 이 혼합수를 필요량만 상기의 원수에 혼합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 각 유효염소농도의 전해생성수를 소정유량 생성하는 경우에 음극실측에 공급하는 피전해수의 공급량과, 이 결과 생성되는 전해생성수가 나타내는 pH 값과의 관련데이터를 기억하는 기억수단과, 이 기억수단에 기억되어 있는 관련데이터에 따라서 설정되는 각 pH 값, 및 각 유효염소농도에서 음극실측으로의 피전해수의 공급량과 전해생성수의 생성량과의 관련을 기초로 산출해내는 유량값에서 음극실에 대한 피전해수의 공급량을 결정하고, 또한, 이 결정된 공급량에 따라서 음극측 피전해수 공급수단을 제어하여 피전해수를 정량공급하는 음극실측 공급량제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.