KR20030064640A - 전해수 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대에 편리하고, 전력소비가 적으며, 임의의 시에, 임의의 장소에서, 임의의 양의 양극측 전해수 또는 음극측 전해수를 공급하는 전해수 생성장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 전해질 수용액 탱크(8)와, 축동력부를 구비하여 이루어지고, 상기 탱크(8)내의 전해질 수용액을 전해조(18)에 압송하는 펌프(14)와, 전해질 수용액을 전기분해하여 양극측 전해수와 음극측 전해수를 생성하는 전해조(18)와, 생성한 양극측 전해수 또는 음극측 전해수의 어느 한쪽을 토출하는 노즐(26)과, 상기 생성한 다른쪽의 전해수를 수납하는 폐액탱크(30)와, 축동력부와 연동하는 스위치(36)와, 상기 스위치가 온일 때에 전해조에 급전하는 정전류 회로(34)를 가지는 전해수 생성장치가 제공된다.

Description

전해수 생성장치{ELECTROLYZED WATER PRODUCTION APPARATUS}

본 발명은 전해질 수용액을 전해하여 얻어지는 양극측 전해수, 또는 음극측 전해수를 분무하여, 휴대에 편리한 전해수 생성장치에 관한 것이다.

격막으로서 이온교환수지를 막형상으로 한 하전막이나, 미세공(micro porous)구조를 가지는 비하전(荷電)막을 거쳐, 백금 또는 백금합금 등으로 이루어지는 불활성 전극을 배치한 전해조를 사용하여 알칼리금속의 염화물의 희박 전해질 수용액을 전해하여 양극측에서 전해 생성되는 pH가 낮은 양극측 전해수(산성수)를 추출하여 이것을 살균이나 소독에 이용하는 기술은 이미 잘 알려져 있다(일본국 특개평11-90442). 또 격막을 가지지 않은 전해조를 사용하여 전해수를 제조하는 기술도 알려져 있다(일본국 특개평6-246272).

양극측에서 생성하는 양극측 전해수는 그 속에 차아염소산이 포함되어 있기 때문에 차아염소산의 강력한 산화작용과 염소화작용을 살균이나 소독에 이용하는 것으로, 이와 같은 이용방법은 의료기관 등에서 보급되고 있다. 또 양극측 전해수 중에 미량으로 포함되는 오존이나 용존산소는 육아생성촉진작용을 가지기 때문에 외과치료의 보조로서의 이용도 연구되고 있다. 또 전해수는 제조후 시간이 경과함에 따라 유익한 작용이 감소하는 것이 알려져 있다. 따라서 전해수는 제조 직후의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이들 전해수의 제조장치는 전해조, 펌프 등을 장비하여 병원 등에 구비된 비교적 대형이 것이다. 이 때문에 상기 전해수의 제조장치는 생성한 직후의 신선한 전해수를 임의의 시에 필요한 양만큼 공급하는 것을 목적으로 하는 개인적 용도에는 적합하지 않다.

일본국 특개2001-276826에는 휴대 가능하고, 일반가정에서 무리없이 사용할 수 있는 소형의 전해수 생성장치가 기재되어 있다. 이 전해수 생성장치는 스위치가 온으로 되어 있는 기간 동안, 송액펌프가 작동하여 전해조에 전해질 수용액을 공급함과 동시에, 전극에 전압을 인가하여 전기분해하여 생성되는 양극측 전해수와 음극측 전해수를 분리하지 않고 함께 노즐로부터 분무하는 구조로 되어 있다.

그러나 이 장치의 경우는 전기분해에 요하는 전력 이외에 펌프의 구동에 요하는 전력을 필요로 하고, 이것을 전지로부터 공급하는 경우는 전지의 소모는 매우커진다.

또 양극측 전해수와 음극측 전해수는 성상이 다르고, 용도도 다르다. 상기 전해수 생성장치는 양극측 전해수와 음극측 전해수를 분리하지 않고 함께 분무하기때문에 양극측 전해수와 음극측 전해수의 각각의 성상에 따른 최적의 용도로 사용할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 휴대에 편리하고, 전력소비가 적어 임의의 시에, 임의의 장소에서 임의의 양의 양극측 전해수 또는 음극측 전해수를 공급할 수 있는 전해수 생성장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명 전해수 생성장치의 일례를 나타내는 개념도,

도 2는 본 발명 전해수 생성장치의 구성의 일례를 나타내는 플로우도,

도 3은 본 발명에 사용하는 축동력부를 구비한 펌프의 일례를 나타내는 개략단면도,

도 4a는 본 발명에 사용하는 축동력부를 구비한 펌프의 다른예를 나타내는 개략 단면도,

도 4b는 그 행정 프로필을 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 사용하는 축동력부를 구비한 펌프의 또 다른예를 나타내는 개략 단면도,

도 6은 본 발명에 사용하는 축동력부를 구비한 펌프의 또 다른예를 나타내는 개략 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200 : 전해수 생성장치 2 : 합성수지제 박스부

4 : 파지부 6 : 기초부

8 : 전해질 수용액 탱크 10 : 전해질 수용액

12 : 제 1 공급관 14 : 펌프

16 : 레버 18 : 전해조

20 : 제 2 공급관 22 : 양극

24 : 음극 26 : 전해수 토출 노즐

28 : 폐액관 30 : 폐액탱크

32 : 전지 34 : 정전류장치

36 : 전원 스위치 38 : 폐액

40 : 하우징 42 : 폐쇄판

44 : 유출구멍 46 : 스핀들축

48 : 다이어프램 50 : 펌프실

52 : 축동력 스프링 54 : 랙

56 : 제 1 레버 58 : 제 2 레버

60 : 핀 62 : 핀

64 : 스프링 66 : 접점

68 : 접점 80 : 실린더

82 : 유출구멍 84 : 폐쇄판

86 : 피스톤 88 : 피스톤축

90 : 회전캡 92 : 돌기

94 : 나선홈 96 : 축동력 스프링

98 : 피스톤 팩킹 100 : 전해질 수용액

102 : 펌프실 120 : 펌프

121 : 레버 122 : 제 1 공급관

124 : 제 2 공급관 126, 128 : 체크밸브

130 : 스로틀 밸브 132 : 분기관

134 : 어큐뮬레이터 136 : 액 밀봉용기

138 : 다이어프램 140 : 축동력 스프링

160 : 실린더 162 : 피스톤

164 : 피스톤축 166 : 축동력 스프링

168 : 제 2 공급관 170 : 스로틀밸브

172 : 수동레버 174 : 전해질 수용액

176 : 체크밸브 186 : 체크밸브

상기 목적을 달성하는 본 발명은 이하에 기재하는 것이다.

〔1〕전해질 수용액을 저류하는 전해질 수용액 탱크와, 축동력부를 구비하여 이루어지고, 상기 전해질 수용액 탱크내의 전해질 수용액을 전해조로 압송하는 펌프와, 압송된 전해질 수용액을 전기분해하여 양극측 전해수와 음극측 전해수를 생성하는 전해조와, 생성한 양극측 전해수 또는 음극측 전해수의 어느 한쪽을 토출하는 노즐과, 상기 생성한 다른쪽의 전해수를 수납하는 폐액탱크와, 축동력부와 연동하는 스위치와, 상기 스위치가 온일 때에 전해조에 급전하는 정전류회로를 가지는 전해수 생성장치.

〔2〕펌프가 축동력부에 축적한 에너지에 의하여 전해질 수용액의 소정량을압송하는 〔1〕에 기재된 전해수 생성장치.

〔3〕축동력부가 스프링의 변형에 의하여 축적하는 에너지를 사용하는〔1〕에 기재된 전해수 생성장치.

〔4〕축동력부가 기체의 압축에 의하여 축적하는 에너지를 사용하는〔1〕에 기재된 전해수 생성장치.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 전해수 생성장치의 일례를 나타내는 개략 설명도이다. 도 1에 있어서 200은 전해수 생성장치이고, 합성수지제 박스부(2)의 하부에는 파지부 (4) 및 기초부(6)를 일체로 형성하고 있다.

상기 박스부(2)내에는 전해질 수용액 탱크(8)가 설치되어 있고, 그 내부에 전해질 수용액(10)을 저류하고 있다. 전해질 수용액은 물에 알칼리금속염, 알칼리토류 염 등의 무기 전해질이나 아스코르빈산 등의 유기 전해질을 용해한 것이다. 전해질 농도로서는 0.1 내지 2 질량% 정도가 바람직하다.

12는 제 1 공급관이고, 상기 전해질 수용액 탱크(8)와 펌프(14)의 흡입측을 연결하고 있고, 이 제 1 공급관(12)을 통하여 수용액 탱크(8)내의 전해질 수용액 (10)을 펌프(14)에 공급하고 있다.

상기 펌프(14)는 뒤에서 설명하는 축동력부(도시 생략)를 구비하고 있고, 펌프(14)에 설치한 레버(16)를 수동으로 화살표 A 방향으로 조작함으로써, 축동력부에 펌프구동 에너지를 축적하고, 이 에너지에 의하여 상기 전해수용액(10)의 소정량을 뒤에서 설명하는 전해조(18)로 압송한다.

20은 제 2 공급관으로, 상기 펌프(14)의 토출측과 상기 전해조(18)의 입구측을 연결하고 있다. 상기 전해조(18)는 편평한 전해조 박스체내에 평행하게 배치된 양극(22) 및 음극(24)을 가진다. 상기 양극(22)의 위쪽에는 전해수 토출 노즐(26)이 연결되어 있고, 또 음극(24)의 위쪽에는 폐액관(28)의 한쪽 끝이 연결되어 있다. 또한 30은 폐액관의 다른쪽 끝에 연결한 폐액탱크이다.

32는 전지로서 이 전력을 정전류장치(34)에 보내어 제어된 정전류를 상기 양극 (22), 음극(24)에 공급한다. 또한 36은 축동력부와 연동하는 전원 스위치이고, 상기 레버(16)를 화살표 A 방향으로 당김으로써 레버(16)와 전원 스위치(36)가 맞닿아 스위치(36)가 온상태가 된다.

상기 전해수 생성장치의 레버(16)를 화살표 A방향으로 당기면, 펌프(10)에 구비된 축동력부에 에너지가 축적됨과 동시에, 스위치(36)가 온이 되어 정전류를 전해조(18)의 양극(22), 음극(24)에 공급한다. 한편 상기 축동력부에 축적한 에너지는 펌프(14)를 작동시켜 이에 의하여 전해질 수용액 탱크(8)내의 전해질 수용액 (10)을 제 1 공급관(12), 펌프(14), 제 2 공급관(20)을 경유시켜 전해조(18)에 보낸다.

전해조(18)의 하부로부터 전해조내로 유입한 전해질 수용액은 층류상태를 유지하면서 전해조(18)내를 위쪽으로 이동함과 동시에 양극(22), 음극(24) 사이에 인가되어 있는 전압에 의하여 정전류 전기분해되어 양극(22) 근방에는 양극측 전해수 (산성수)가 생성하고, 음극(24) 근방에는 음극측 전해수(알칼리수)가 생성한다.

전해조(18)내의 전해수는 층류상태로 흐르고 있기 때문에, 생성한 양극측 전해수는 양극(22)의 표면을 따라 위쪽으로 흐르고, 양극측 전해수만이 전해조(18)의 상부측에 형성된 노즐(26)을 통하여 외부로 분무된다.

한편, 전해조(18)내에서 생성한 음극측 전해수는 음극(24)을 따라 위쪽으로 이동하고, 폐액관(28)을 통하여 전해조(18)의 아래쪽에 설치된 폐액탱크(30)에 보내져 폐액(38)으로서 일시 축적되고, 그 후 폐기된다.

도 2에 본 발명 전해수 생성장치의 액체(전해질 수용액, 전해수 등) 및 전기의 흐름을 나타낸다.

(제 1 축동력부를 구비한 펌프예)

도 3은 상기 전해수 생성장치에 채용될 수 있는 펌프 및 펌프에 구비한 축동력부의 일례를 나타내는 것이다.

도 3에 있어서, 40은 대략 실린더형상으로 형성한 하우징이고, 그 선단은 폐쇄판(42)으로 액 기밀하게 폐쇄하고 있다. 44는 상기 폐쇄판(40)에 형성한 유출구멍이다. 상기 하우징(40)내에는 후단측으로부터 스핀들축(46)이 삽입되어 있고, 그 선단에는 다이어프램(48)을 설치함과 동시에 다이어프램(48)의 둘레 가장자리를 하우징(40)에 고정함으로써 펌프실(50)을 형성하고 있다.

52는 하우징내에 구비한 축동력 스프링으로서, 상기 스핀들축(46)을 하우징 (40) 선단방향(화살표 B방향)으로 가세하고 있다. 또한 상기 스핀들축(46)에는 축방향을 따라 랙(54)이 형성되어 있다.

제 1 레버(56) 및 제 2 레버(58)는 핀(60)을 피폿점으로 하여 하우징(40)에 독립하여 회동 자유롭게 설치함과 함께, 상기 제 2 레버(58)는 상기 스핀들축(46)에 형성한 랙(54)과 걸어맞추어 래칫기구를 구성하고 있다.

상기 구성에 있어서 우선 스핀들축(46)을 수동으로 하우징 후단측(화살표 C 방향)으로 당김으로써 전해질 수용액을 유출구멍(44)으로부터 흡인하여 펌프실 (50)내를 전해질 수용액으로 채운다. 이 상태에서는 스핀들축(46)은 축동력 스프링 (52)에 의하여 화살표 B 방향으로 가세되어 있으나, 상기 랙(54)과 걸어 맞춰져 있는 제 2 레버(58)의 핀(62)에 제 1 레버(56)가 맞닿아 제 1 레버(56)와 하우징(40)사이에 삽입된 스프링(64)의 반발력과 균형상태가 유지되어 스핀들축 (46)이 화살표 B 방향으로 이동하는 것을 정지시키고 있다.

다음에 이 구성의 펌프로 전해질 수용액의 소정량을 송액하는 경우에 대하여 설명한다. 먼저 제 1 레버(56)를 화살표 D 방향으로 수동으로 가압함으로써 제 2 레버(58)의 핀(62)이 눌러져 제 2 레버(58)와 랙(54)의 걸어맞춤이 해제된다. 그 결과 스핀들축(46)은 화살표 B 방향으로, 제 1 레버(56)를 화살표 D 방향으로 가압한 시간분만큼 이동하여 소정량의 전해질 수용액을 송액한다.

한편, 제 1 레버(56)를 화살표 D 방향으로 누르는 상기 수동조작에 의하여 하우징(40)에 형성한 접점(66)과, 제 1 레버(56)에 형성한 접점(68)으로 이루어지는 스위치가 온상태가 되어 상기한 바와 같이 전해조에 정전류가 공급되어 전해가 행하여진다.

(제 2 축동력부를 구비한 펌프예)

도 4a는 제 2 축동력부를 구비한 펌프예를 나타내는 것이다. 이 예에 있어서는 실린더(80)의 선단을 전해질 수용액 유출구멍(82)을 가지는 폐쇄판(84)으로폐쇄하고 있다. 실린더(80)내에 설치한 피스톤(86)의 피스톤축(88)은 실린더(80)의 뒤쪽에 설치한 회전캡(90)과 연결되어 있음과 동시에 캡(90)의 안 둘레면에 형성한 돌기(92)가 실린더(80)의 바깥 둘레면에 설치산 나선홈(94)에 끼워 맞춰져 있다. 96은 실린더(80)내에 설치한 축동력 스프링이고, 이에 의하여 피스톤(86)을 실린더 (80) 선단방향(화살표 E 방향)으로 가세하고 있다. 또한 98은 피스톤 패킹, 100은 펌프실(102)내에 저류하고 있는 전해질 용액이다.

이 펌프에 전해질 수용액을 채울 때는 먼저 캡(90)을 회전시켜 상기 돌기 (92)를 나선홈(94)의 최선단측으로 이동시킨다. 이에 의하여 피스톤(86)은 실린더 (80)의 선단측으로 이동한다. 이 상태에서 캡(90)을 회전시켜 나선홈(94)의 후단에 돌기(92)를 이동시킴으로써, 피스톤(86)이 후퇴하여 펌프실(102)내에 전해질 수용액 (100)이 유출구멍(82)을 통하여 유입함과 동시에, 축동력 스프링(96)이 압축변형되어 스프링(96)에 토출 에너지가 축적된다.

전해질 수용액(100)을 전해조에 압송할 때에는, 상기 캡(90)을 수동으로 회전시켜 돌기(92)를 나선홈(94)의 선단으로 이동시킨다. 이에 의하여 축동력 스프링 (96)의 가압력에 의하여 피스톤(86)이 선단측으로 이동하여 펌프실(102)내의 전해질 수용액을 유출구멍(82)을 통하여 전해조에 보낸다. 이 경우, 축동력 스프링(96)의 가압력은 그 스프링 고유의 일정값이기 때문에, 전해질 수용액의 송액속도 및 총송액량은 항상 일정하게 된다. 이 스트로크 프로파일을 도 4b에 나타낸다.

또한 이 펌프와 전해조를 연결하는 제 2 공급관에는 압력 스위치(도시 생략)를 설치하고 있고, 전해질 수용액의 압송시에 펌프의 구동압력을 검출하여 전해용 정전류회로를 온으로 하고, 이에 의하여 전해조에 급전하도록 되어 있다.

(제 3 축동력부를 구비한 펌프예)

이 예에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 사용하는 펌프(120)는 피스톤 펌프 등의 일정량을 토출하는 펌프가 바람직하다. 펌프의 레버(121)를 수동으로 작동시킴으로써, 전해질 수용액이 제 1 공급관(122)을 통하여 펌프(120)에 유입하여 제 2 공급관(124)으로 유출한다. 또한 126, 128은 제 1, 제 2 공급관(122, 124)에 설치한 체크밸브, 130은 스로틀밸브이다.

상기 제 2 공급관(124)은 스로틀밸브(130)와 체크밸브(128) 사이에서 분기되어 있고, 이 분기관(132)에 어큐뮬레이터(134)를 연결하고 있다. 상기 어큐뮬레이터(134)는 액 기밀용기(136)내에 다이어프램(138) 및 이것을 가압하는 축동력 스프링(140)을 구비하고 있다. 펌프(120)로 전해질 수용액을 제 2 공급관(124)에 공급하면, 유로저항으로서 작용하는 스로틀 밸브(130)에 의하여 생기는 역압(逆壓)에 의하여 전해질 수용액은 분기관(132)을 통과하여, 어큐뮬레이터(134)내로 유입하고, 다시 축동력 스프링(140)의 가압력에 저항하여 다이어프램(138)을 밀어 올린다. 이에 의하여 축동력 스프링(140)에는 토출 에너지가 축적된다.

그후 축동력 스프링(140)에 축적한 에너지에 의하여 어큐뮬레이터(134)내의 전해질 수용액을 축동력 스프링(140)의 가압력에 따른 소정의 유량으로 분기관 (132)으로 압출하고, 다시 스로틀 밸브(130)를 경유하여 도시 생략한 전해조에 보낸다.

또한 이 펌프와 전해조를 연결하는 제 2 공급관에는 압력 스위치(도시 생략)를 설치하고 있고, 펌프의 구동압력으로 전해용 정전류회로를 온으로 하여 펌프가 작동하고 있는 기간만 전해조에 급전하도록 되어 있다.

(제 4 축동력부를 구비한 펌프예)

제 4 축동력부를 구비한 펌프의 예를 도 6에 나타낸다. 이 예에 있어서는 펌프의 피스톤을 어큐뮬레이터화하고 있다. 즉, 실린더(160)내의 피스톤(162)에 연결되어 있는 피스톤축(164)에 축동력 스프링(166)을 설치하여 피스톤(162)을 실린더 (160)의 선단측(화살표 F 방향)으로 가세하도록 하고 있다. 수동레버(172)를 화살표 G 방향으로 끌어 당기면 제 2 공급관(168)에 설치하고 있는 스로틀 밸브(170)의 유로저항에 의하여 생기는 역압에 의하여 축동력 스프링(166)이 가압되어 축동력 스프링(166)에 토출 에너지가 축적된다. 이 에너지는 피스톤(162)을 스프링 고유의 가압력으로 가압하고, 이에 의하여 소정의 유량으로 펌프내의 전해질 수용액(174)의 소정량을 제 2 공급관(168)을 통하여 도시 생략한 전해조에 공급한다. 도면 중, 176은 제 1 공급관에 설치한 체크밸브, 186은 제 2 공급관(168)에 설치한 체크밸브이다.

또한 이 펌프와 전해조를 연결하는 제 2 공급관(168)에는 압력 스위치(도시 생략)를 설치하고 있고, 펌프의 구동압력을 검출하여 전해용 정전류회로를 온으로 하여 펌프의 구동기간만 전해조에 급전하도록 되어 있다.

본 발명 전해수 생성장치는, 전해질 수용액의 송액 및 전해수의 분무에 수동펌프를 사용하고 있기 때문에, 이들 송액에 요하는 전력이 불필요하게 되어 그 결과 장치 구성을 소형, 경량화할 수 있어 휴대에 편리하다. 또 본 발명에 있어서 사용하는 펌프는 축동력부를 구비하여 유량의 변동을 적게 하고 있기 때문에, 전해조건을 최적화할 수 있어, 효율 좋게 바람직한 성상(性狀)의 전해생성수를 얻을 수 있다. 또한 송액량도 일정하게 제어할 수 있으므로 과잉으로 전해수를 생성하는 낭비도 피할 수 있다.

Claims (4)

1. 전해질 수용액을 저류하는 전해질 수용액 탱크와;

   축동력부를 구비하여 이루어지고, 상기 전해질 수용액 탱크내의 전해질 수용액을 전해조로 압송하는 펌프와;

   압송된 전해질 수용액을 전기분해하여 양극측 전해수와 음극측 전해수를 생성하는 전해조와;

   생성한 양극측 전해수 또는 음극측 전해수의 어느 한쪽을 토출하는 노즐과;

   상기 생성한 다른쪽의 전해수를 수납하는 폐액탱크와;

   축동력부와 연동하는 스위치와;

   상기 스위치가 온일 때에 전해조에 급전하는 정전류회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
2. 제 1항에 있어서,

   펌프가 축동력부에 축적한 에너지에 의하여 전해질 수용액의 소정량을 압송하는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
3. 제 1항에 있어서,

   축동력부가 스프링의 변형에 의하여 축적하는 에너지를 사용하고 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
4. 제 1항에 있어서,

   축동력부가 기체의 압축에 의하여 축적하는 에너지를 사용하는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.