KR20030067109A - 다기능 전해수 생성 장치 - Google Patents

Abstract

첨가통을 바꾸는 것에 의해 알칼리 이온수와 강산성수를 얻는다.

서로 호환성을 갖는 알칼리 이온수를 얻는 전해시에 약제를 첨가하는 제 1 첨가통(8-1)과 강산성수를 얻는 전해 시에 식염을 첨가하는 제 2 첨가통(8-2)이 첨가통을 좌우 방향으로 가압함으로써 삽입되고, 약액이 흐르는 유로가 배관(4)으로부터 배관(7) 또는 배관(6)으로 바뀌는 동시에 약액량이 선택적으로 변한다. 첨가통 삽입부 근방에는 어느 한 첨가통을 인식하는 스위치 수단(25)이 설치되어 있다. 수단(25)의 신호에 기초하여 첨가통(8-1)으로부터 첨가통(8-2)으로 바꿀 때, 전압 인가 방향은 반전되고, 알칼리 이온수와 강산성수도 동일 토출구로부터 토수된다.

Description

다기능 전해수 생성 장치{Multi-functional electrolyzed water generator}

본 발명은 수도물을 원수로서 사용하여 전기 분해하는 전해수 생성 장치에관한 것이다. 더욱 상세하게 기술하면, 소망에 따라서, 음료에 제공하는 음극수(알칼리 이온수)를 주로 토수하는 것과, 소독이나 살균 세정용수 등에 제공하는 강한 양극수(강산성수)를 주로 토수하는 것을 자유롭게 전환하여 생성하는 다기능 전해수 생성 장치에 관한 것이다.

알칼리 이온수를 주로 토수하는 장치에 있어서는 전해조 공급전의 원수 중에 포함되는 음료에 부적합한 성분, 예를 들면, 악취나 칼크(kalk), 오염 성분 등의 미세 불순물이나 세균을 제거하기 위해서, 전해조의 유입 전에 정수기를 부착하여, 수도물 등의 원수를 정수기에 공급하여 여과하는 동시에, 여과한 원수가 양극실에 도달하는 유로에 미네랄 성분으로서 칼슘 등의 알칼리 토류 금속 유기염을 첨가한 후, 전해조에 유입하도록 구성하고 있다. 전해조는 전해조 내를 이온 투과성 격막에 의해서 음극실과 양극실로 영역 구분하고, 각각의 실 내에 양전극과 음전극을 설치하여, 음양극실 내에 공급한 원수를 전극간에 인가한 직류 전류의 통전에 의해서 전기 분해한다. 전기 분해된 원수는 음극실로부터 pH가 높은 음극수를, 양극실로부터 pH가 낮은 양극수를 토수한다.

이렇게 하여 토수한 음극수는 인체에 부족하기 쉬운 물질을 보충하기 위해서 건강에 바람직한 작용을 하는 물로서 알칼리 이온수의 명칭으로 주로 음료수로서 사용되는 한편, 양극수는 아스트린젠트(astringent)수 등으로서 사용되어 왔다. 양극수는 상기 음극수의 사용에 비하면 그 사용량이 적고, 양극수는 그대로 배수되는 경우도 있다.

그런데, 수도물에 포함되는 염소 및 염소 이온 자체를 이용하거나, 또한, 전해조 공급전의 원수 중에 전해질로서 NaCl, KCl 등의 할로겐 화합물을 일정한 비율로 첨가하고, 전해조에서 전기 분해하면, 양극실로부터 차아염소산 등을 포함한 낮은 pH의 양극수가 얻어진다. 이 물에는 강력한 소독 및 살균 효과가 있기 때문에, 강산성수의 명칭으로 소독이나 살균 세정용수로서 중요하다.

알칼리 이온수를 토수하는 장치와 강산성수를 토수하는 장치는 전해조 그 자체의 구성은 거의 동일하므로, 전해조로 공급하는 원수의 용해 성분을 바꾸는 것에의해서 양쪽 기능을 얻을 수 있다. 즉, 전해조를 동일하게 하고, 배관이나 첨가하는 약액, 전해조로의 인가 전압 등을 적절하게 바꾸는 것에 의해, 어떤 때는 알칼리 이온수를 주로 생성하기 위한 장치로서, 또한, 어떤 때는 강산성수를 주로 생성하기 위한 장치로서 사용할 수 있는 다기능 전해수 생성 장치로 할 수 있다.

용도에 따라서 알칼리 이온수와 강산성수를 동일한 장치에서 생성하는 장치로서, 예를 들면, 일본 특개평9-285789호 공보에 개시된 도 4에 도시하는 장치가 있다. 이 장치에서는 정수기(2)를 통과한 원수에 대하여 식염 첨가 유로(20)를 설치하는 동시에, 식염 첨가 유로를 개폐하는 전환 수단(21)을 설치하여, 알칼리 이온수를 토출하는 경우에는 정수기를 통과한 원수를 그대로, 또한, 강산성수를 얻는 경우에는 전환 수단(21)을 전환하여 염수 탱크(22)로부터 반송 펌프(23)로 식염량을 일정하게 하고, 식염 첨가 유로(20)를 통하여 정수기(2)를 통과한 원수에 식염을 첨가하여, 정수기로 여과된 정수의 전기 전도도를 높이는 것에 의해 강산성수를 얻고 있다.

즉, 상기 장치에 있어서는 염수 탱크가 불가결한 동시에, 전환 수단을 바꿀필요가 있다. 또한, 염수 탱크로부터 정수 유로에 염수를 소정량 첨가하기 위해서 반송 펌프 등의 첨가를 제어하는 기구가 필요하여 복잡하게 되며, 복잡하게 되는 동시에 오동작을 시킬 우려도 있어, 가정용의 간이한 알칼리 이온수/강산성수 생성 장치로서는 경제적인 면으로부터도 바람직하지 않다.

알칼리 이온수를 토수하는 전해수 생성 장치에는 칼슘을 첨가하기 위한 첨가통이 있지만, 강산성수를 토수하는 경우에는 상기 첨가통은 불필요하다. 한편, 원수에 식염 등의 할로겐 화합물을 첨가하면 원수의 전해도가 상승하여 전해조의 양극실로부터 차아염소산 등을 포함하는 강산성수가 토수된다. 따라서, 첨가통을 칼슘의 첨가용과 식염의 첨가용으로 나눠, 알칼리 이온수를 생성할 때와 강산성수를 생성할 때는 교환하는 동시에, 각각이 최적 농도의 첨가를 하도록 첨가통 위치를 설정하는 동시에, 첨가통으로부터 용해 배출하는 약제량을 제어함으로써, 경제적인 다기능 전해수 생성 장치를 얻을 수 있다.

동시에, 음료수로서 사용되는 전해수와 살균 세정용 전해수가 서로 섞이지 않도록, 각각의 전해 상황을 명확하게 사용자에게 알리는 기능을 부가함으로써, 안전한 다기능 전해수 생성 장치가 얻어진다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 다기능수 생성 장치의 구성과 그 동작을 설명하는 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 첨가통과 제 2 첨가통의 구조를 도시하는 부분 절단 단면도.

도 3은 본 발명의 스위치 수단의 신호와 전해 전류의 변화로부터 사용 상태가 된 것을 명시하는 기구를 도시하는 회로 블록도.

도 4는 종래의 다기능 전해수 생성 장치를 도시하는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3: 정수기의 토수 배관8-1: 제 1 첨가통

8-2: 제 2 첨가통6: 배관

7: 배관10: 전해조

16: 음극실 토수구17: 양극실 토수구

본 발명의 청구항 1의 다기능 전해수 생성 장치는 원수를 전해조에 유입하는 것에 앞서서 전해질 첨가통으로부터 원수에 전해질을 첨가함으로써, 공급수의 성질을 바꾸는 다기능 전해수 생성 장치로서, 제 1 첨가통과 제 2 첨가통은 동일 개소에서 호환 가능하게 삽입되고, 제 1 첨가통을 삽입하였을 때 제 1 전해질이 공급되고, 제 2 첨가통을 삽입하였을 때 제 2 전해질이 공급되는 것에 있어서, 전해조의 최상부로부터 하방에 설치되어 첨가통의 근방에 스위치 수단이 설치되고, 상기 스위치 수단은 제 1 과 제 2 첨가통의 차이를 식별하여, 각각의 첨가통은 전해질의 배출 용해량을 특정치로 바꾸는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2의 다기능 전해수 생성 장치는 제 1 첨가통과 제 2 첨가통을 교체할 때, 스위치 수단의 신호와 함께, 전해 전류의 변화로써 알칼리 이온수와 강산성수가 각각 사용 가능 상태가 된 것을 명시하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3의 다기능 전해수 생성 장치는 상기 제 1 과 제 2 첨가통을 교환하였을 때 첨가통의 근방에 설치된 스위치 수단에 의해서 음양 전극에 인가하는 전압의 극성이 반전하는 것을 특징으로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 다기능수 생성 장치의 구성과 그 동작을 설명하는 도면이다. 도 1a는 전해질 첨가통을 제 1 첨가통으로 한 경우의 일실시예이고, 도 1b는 전해질 첨가통을 제 2 첨가통으로 한 경우의 일 실시예이다. 도 4와 동일한 작용·기구를 도시하는 부재에는 같은 부호를 표시한다. 이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시예에 기초하여 설명한다.

도 1a에 있어서, 1은 원수의 공급을 행하는 전자 밸브 등의 개폐 밸브이고, 2는 원수의 여과를 행하는 정수기에서 화살표 방향으로 원수가 흘러 정화되어 정수가 된다. 3은 정수기의 토수 배관이고, 그 도중에서 제 1 첨가통(8-1)으로 분기하는 배관(4)과 전해조에 유입하는 배관(5)으로 나눠지고, 정수는 전해조(12)의 하방부 관구부(11a, 11b)로부터 이온 투과성 격막(13)으로써 분역한 음극(15)을 설치한 음극실(14)과 양극(17)을 설치한 양극실(16)로 전기 분해되고, 각각의 극실의 토수구(18, 19)로부터 음극수 및 양극수를 토수한다. 또, 10은 정수기로부터 토수한 정수의 압력을 측정하는 센서이고, 9는 토수량을 계측하는 유량계이며, 38은 압력제어 수단이다.

채수(採水)하는 알칼리 이온수와 산성수의 토수구를 동일하게 할 때, 동일한 토수구로부터 알칼리 이온수와 산성수가 토수하기 때문에 사용성이 좋다. 이 때문에, 도 1b의 제 2 첨가통(8-2)을 삽입한 경우에는 전해조의 전극으로의 전압 인가 방향을 자동적으로 반전하는 스위치 수단(25)이 첨가통 삽입부 근방에 설치되어 있다. 이 스위치 수단(25)의 신호에 기초하여 제 1 첨가통(8-1)으로부터 제 2 첨가통(8-2)으로 바꿀 때, 전압 인가 방향은 반전하고, 도 1a에 도시한 음극실은 양극실, 양극실은 음극실로 된다. 유량계는 어떠한 토수의 경우라도 토수량을 계측하는 유량계로서 동작한다.

첨가통(8)은 알칼리 이온수 또는 산성수의 토수에 적합한, 호환성이 있는 제 1 첨가통(8-1)과 제 2 첨가통(8-2)의 어느 하나를 사용한다. 각각의 첨가통(8-1, 8-2)은 소망의 토수를 얻기에 앞서서 교환한다. 즉, 제 1 첨가통에 칼슘제를 넣은 경우에는 토수구(18)로부터 pH가 높고, 칼슘을 많이 포함하는 알칼리 이온수가 토수된다. 또한, 제 2 첨가통(8-2)에 식염을 넣은 경우에는 토수구(18)로부터는 pH가 낮게 차아염소산 등을 포함하는 강산성수가 토수된다.

수압이 일정한 하에서, 첨가통(8)으로부터 소요의 양 및 소정의 전해질로의 약액의 첨가를 행하기 때문에, 제 1 첨가통(8-1)과 제 2 첨가통(8-2)의 어느 하나를 사용한 경우, 약액이 흐르는 유로 및 양이 선택적으로 변한다. 도 1a의 실선으로 나타나는 바와 같이, 제 1 첨가통(8-1)을 삽입한 경우, 전해조의 토출구(18,19)는 첨가통(8-1)의 높이 위치보다 높은 위치에 있기 때문에, 정수기(2)로부터 배관(3)을 나온 정수의 일부는 배관(4)을 통하여 첨가통(8-1)에서 칼슘제를 용해한 후, 배관(7)을 통하여 전해조의 양극실로 흘러 정수와 함께 전해된다. 이 경우, 쇄선으로 나타나는 배관(6)은 폐쇄되어 있기 때문에 실질적으로 동작에는 관계하지 않고 있다. 다른 쪽, 제 2 첨가통(8-2)이 삽입된 경우, 도 1b의 실선으로 나타내는 바와 같이, 정수기(2)로부터 배관(3)을 나온 정수의 일부는 첨가통(8-2)에서 식염을 용해한 후, 배관(6)을 통하여 배관(5)으로 되돌려지고, 관구부(11a, 11b)로부터 전해조의 음양 양극실로 분기되어 전해된다. 이 경우, 도 1b의 쇄선으로 도시하는 바와 같이 배관(7)은 폐쇄되어 있기 때문에 실질적으로 동작에는 관계하지 않고 있다.

수압이 변동할 때, 압력 센서(10)가 소정치를 넘는 경우, 개폐 밸브(1)의 개폐도를 바꾸는 것에 의해, 원수의 유입량을 제어하여 토수 배관(3)에 흐르는 정수의 수압을 자동적으로 일정하게 할 수 있다. 예를 들면, 압력 센서(10)가 정수의 동작 수압으로부터 원수의 정지 수압을 환산하여 1.5kgf/cm 이상이라고 판단하면 압력 제어 수단(38)이 작동하고, 개폐 밸브(1)를 폐쇄 방향으로 움직여 토수 배관(3)에 흐르는 정수의 수압을 1.0 내지 1.2kgf/cm 정도로 한다. 압력 센서(10)가 원수의 정지 수압으로 환산하여 1.5 kgf/cm 이하라고 판단할 때 개폐 밸브(1)의 개폐도를 지속한다. 이렇게 하여 원수의 정지 수압에 관계 없이 토수 배관(3)에 흐르는 정수의 수압은 거의 일정하게 된다. 이 때문에, 배관(4)을 지나서 첨가통(8)에 흐르는 정수는 일정량이 되어 첨가통(8)으로부터 용해 유출되는 약액의 양이 일정하게 된다.

도 2a, 도 2b는 제 1 첨가통(8-1)과 제 2 첨가통(8-2)의 구조를 도시하는 일부 절단 단면도이다.

첨가통(8-1, 8-2)은 형상을 거의 동일하게 형성한 통형 수납 용기로 배관(4), 배관(6), 배관(7)의 단부와 삽입하는 대상 관구부(24, 26, 27)를 갖고, 배관(4), 배관(6), 배관(7)에 대하여 도면 횡방향의 이동으로써 패킹(28)을 개재하고 착탈 자유롭게 구성되어 있다. 첨가통(8-1)에 있어서는 관구부(26a)의 구멍은 폐쇄되고, 배관(4)로부터 유입하는 정수는 관구부(24a)로부터 관구부(27a)로 흐른다. 따라서, 캡(30)을 열어 첨가통 내에 칼슘을 포함하는 약제를 충전할 때, 약제는 정수에 용해되어 약제를 포함하는 정수가 관구부(27a)로부터 배출된다. 마찬가지로, 첨가통(8-2)에 있어서는 관구부(27b)의 구멍은 폐쇄되어, 배관(4)으로부터 유입되는 정수는 관구부(24b)로부터 관구부(26b)로 흐른다. 따라서, 첨가통(8-2) 내에 식염을 삽입할 때, 식염은 정수에 용해되어 식염수로 되어 관구부(26b)로부터 배출된다. 또, 약제, 식염이 고형 상태에서 전해조에 보내지는 것을 막기 위해서, 관구부(27a), 관구부(26b)에는 고형물 저지용의 필터를 설치하여도 좋다.

첨가통(8-1, 8-2)의 관구부는 약제, 식염의 최적 용해도를 규정하도록 개공되지만, 일반적으로는 약제에 비하여 식염용은 소 직경으로 설정된다. 이 직경은 전해조의 허용 전류 용량 및 소망하는 산성수의 강도(예를 들면, ORP) 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다.

도 2b에 도시되어 있는 관구부(29)는 첨가통(8-2)을 감지하기 위한 것으로, 첨가통을 도면 좌측 방향으로 삽입할 때 스위치 수단(25)에 접촉하는 것에 의해 첨가통이 식염을 삽입한 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 제 1 첨가통과 제 2 첨가통을 교체할 때 스위치 수단(25)이 작동하여, 전해조로의 전극으로의 인가 전압은 반전한다. 그러나 반전과 동시에 알칼리 이온수가 산성수로 변한 것으로서 사용하는 것은 위험하다. 제 2 첨가통으로부터 용해한 식염수가 배관(5)을 통과하여 전해될 때까지는 시차(time lag)가 있다. 다른 한편, 정수에 식염수가 포함되면 정수의 전도도는 상승하여 음양극간에 흐르는 전류는 급격하게 증가한다. 반대로, 제 2 첨가통과 제 1 첨가통을 교체할 때 스위치 수단(25)이 작동하여, 전해조로의 전극으로의 인가 전압은 반전된다. 그러나 반전과 동시에 산성수가 알칼리 이온수로 변하는 것으로서 사용하는 것은 위험하다. 제 1 첨가통으로부터 용해한 약액이 전해될 때까지는 시차가 있다. 이 위험을 피하기 위해서, 스위치 수단(25)의 작동과 동시에, 정수의 전도도의 변화로부터 토수하는 전해수가 참된 알칼리 이온수인지 산성수인지를 표시함으로써, 장치 사용자는 안전성을 확인할 수 있다.

도 3은 스위치 수단의 신호와 전해 전류의 변화로부터 사용 상태가 된 것을 명시하는 기구를 도시하는 블록도이다.

도면에 있어서, 31은 전원의 정류 회로(32)와 음양극(15, 17)과의 사이에 설치된 전류 센서이고, 전류 센서는 전류치가 소정치 이상인지 이하인지를 판단하는 비교기(34)를 개재하여 게이트(35)의 일단에 접속되어 있다. 다른 한편, 스위치 수단(25)으로부터의 신호는 플립 플롭(37)을 개재하여 게이트(35)의 타단에 접속되어 있다. 토수 표시 제어기(36)에는 플립 플롭(37)으로부터의 신호와 게이트(35)의 출력 단자 신호가 입력된다. 지금, 플립 플롭(37)으로부터의 신호가 온, 게이트(35)의 출력 단자 신호가 오프일 때 토수 표시 램프(33)는 점멸하고, 플립 플롭(37)으로부터의 신호가 온, 게이트(35)의 출력 단자 신호가 온일 때 완전하게 점등하면, 장치 사용자는 토수가 참된 알칼리 이온수인지 산성수인지를 확인할 수 있다.

본 발명의 다기능 전해수 생성 장치에서는 알칼리 이온수와 강산성수의 토수를 얻기 위한 전해질을 호환성이 있는 각각 전용의 첨가통을 삽입하는 것만으로, 전해질의 적정량을 정수에 공급할 수 있기 때문에, 종래의 강전해수 생성에 필요로 된 반송 펌프 등은 필요로 하지 않는다. 이 때문에 구조가 간단하게 된다. 이 결과, 사용자는 용이하게 알칼리 이온수와 강산성수를 얻을 수 있다. 또한, 비교적 소량의 토수를 사용하는 가정용에 있어서는 경제성이 높은 장치로서 사용할 수 있다.

알칼리 이온수와 강산성수가 서로 섞이지 않도록, 첨가통의 교환을 감지하는 스위치 수단을 설치하는 동시에, 전해질의 전도도의 차이에 의해서 전해수의 변화를 감지하는 기구를 병용하고 있기 때문에, 안정성이 높은 토수를 얻을 수 있다.

제 1 첨가통과 제 2 첨가통을 교환하였을 때 첨가통의 근방에 설치된 스위치 수단에 의해서 음양 전극에 인가하는 전압의 인가 방향을 자동적으로 반전하기 때문에, 제 1 첨가통을 설치하였을 때 주로 채수하는 알칼리 이온수와 제 2 첨가통을 설치하였을 때 주로 채수하는 산성수를 동일한 토수구로부터 채취할 수 있어, 사용성이 좋다.

Claims (3)

1. 원수를 전해조에 유입하기에 앞서서 전해질 첨가통으로부터 원수에 전해질을 첨가하는 것에 의해, 공급수의 성질을 바꾸는 다기능 전해수 생성 장치로서, 제 1 첨가통과 제 2 첨가통은 동일 개소에서 호환 가능하게 삽입되고, 제 1 첨가통을 삽입하였을 때 제 1 전해질이 공급되고, 제 2 첨가통을 삽입하였을 때 제 2 전해질이 공급되는 다기능 전해수 생성 장치에 있어서,

   전해조의 최상부로부터 하방에 설치되고 첨가통의 근방에 스위치 수단이 설치되며, 상기 스위치 수단은 제 1 과 제 2 첨가통의 차이를 식별하고, 각각의 첨가통은 전해질의 배출 용해량을 특정치로 바꾸는 것을 특징으로 하는 다기능 전해수 생성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 첨가통과 제 2 첨가통을 교체할 때, 스위치 수단의 신호와 함께, 전해전류의 변화로써 알칼리 이온수와 강산성수가 각각 사용 가능 상태가 된 것을 명시하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 다기능 전해수 생성 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 과 제 2 첨가통을 교환하였을 때 첨가통의 근방에 설치된 스위치 수단에 의해서 음양 전극에 인가하는 전압의 극성이 반전하는 것을 특징으로 하는 다기능 전해수 생성 장치.