KR200441246Y1 - 살균수 생성장치 - Google Patents

Abstract

살균수 생성장치에 관하여 개시한다. 본 고안의 장치는, 적어도 두 개의 순환구가 형성되며 물이 담겨지는 용기와; 용기로부터 물이 유입되는 케이스와, 케이스 내부에 설치되어 물과 접촉되어 지는 음극 셀 및 양극 셀을 포함하여 이루어지는 전극셀과; 음극 셀 및 양극 셀에 교호적으로 전원을 공급하는 극성 반전 장치와; 극성 반전 장치 및 작동장치들이 설치되는 본체가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 살균수 생성 장치가 작동 하는 동안 생성된 이온화된 여러 종류의 옥시던트에 의하여 산화 및 살균 작용이 이루어지며 작동 이후에는 잔류성이 높은 HOCl 및 잔류하는 음이온에 의하여 높은 소독력이 일정시간 유지되므로 구강질환 및 피부질환 등을 예방할 수 있다.

살균수, 전극셀, 극성 반전 장치, 옥시던트, 구강질환, 피부질환

Description

살균수 생성장치{Apparatus for creating sterilized water}

도 1a는 본 고안의 실시예에 따른 살균수 생성장치의 외관 형상을 나타낸 개략도;

도 1b는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 본체를 설명하기 위한 개략도;

도 1c 내지 도 1e는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 용기 및 전극셀을 설명하기 위한 개략도;

도 1f는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 내부 구성을 나타낸 개략도; 및

도 1g는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 극성 반전 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

[도면번호의 설명]

100: 본체 110: 본체에 형성된 받침대

120: 전원 스위치 130: 작동 스위치

140: 표시창 150: 램프

160: 스프링 단자 170: 인쇄회로기판

200: 용기 210: 토출구

220: 입수구 230: 뚜껑

300: 전극셀 310: 케이스

320: 전극셀 프레임 321: 음극 셀

322: 양극 셀 400: 극성 반전 장치

본 고안은 살균수 생성장치에 관한 것으로서, 특히 극성 반전 장치를 이용한 살균수 생성 장치에 관한 것이다.

구강청결을 위한 세정의 경우 일반적으로 양치질을 하고 치약을 사용한 후 수돗물로 헹구며, 구취 제거를 목적으로 구강 청정제 등을 사용하고 있다. 하지만 이것은 일시적인 효과만 있을 뿐 세균이 원천적으로 제거되지 않기 때문에 양호하지 못한 물을 사용하는 경우에는 오히려 세균 및 박테리아에 의해 구강위생을 해칠 수 있고 장기간 구강 청정제 사용으로 인한 부작용을 초래하기도 한다. 또한 잇몸질환이나 충치를 예방하기 위해서는 실생활에서 주의 깊게 치아관리를 해야 하는 데 이를 등한시 하여 주로 질환이 발생한 후 치과 진료에 의존하고 있으나 병원에서의 치료는 이미 치아상태가 원상태로 회복할 수 없는 상태에서 이루어진다. 따라 서 예방의학 차원에서 일상생활 중 보다 손쉽게 치아관리를 해야 할 필요성이 절실히 요구되고 있다. 구강 내 세균으로 인한 구강질환의 통계에 의하면, 충치의 경우 일반인 86%가 크고 작게 보유하고 있으며 치주염의 경우 18세 이상 50% 이며, 30대가 60%, 40대 70%, 50대 80% 이상이 질환을 가지고 있는 것으로 나타나고 있다.

한편, 피부질환의 경우에는 수질 및 대기오염으로 아토피성 피부질환자가 날로 증가 추세이고 특히, 영유아의 질환이 사회문제가 되고 있으나 원인을 모른 채 주로 약품에 의존하고 있다. 이러한 피부질환을 예방하기 위하여 과일, 야채 및 식기 등의 세척 분야에서는 주로 초음파 세척을 이용하고 있으나, 원천적으로 화학반응에 의한 농약 및 중금속의 무해화나 세균 및 박테리아의 살균이 완벽히 이루지 못하는 상태에서 표면의 것을 털어내는 정도로 그 역할이 한정되고 있다.

따라서 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 구강질환 및 피부질환 등을 예방할 수 있는 살균수를 생성할 수 있는 살균수 생성장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안에 따른 살균수 생성장치는: 저면으로부터 상측으로 돌출되도록 형성된 토출구와 상기 토출구보다 낮은 위치에 형성된 입수구로 이루어지는 순환구가 형성되며 물이 담겨지는 용기와; 상기 용기의 하부와 결합되어 상기 용기로부터 물이 유입되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되어 물과 접촉되어 지는 음극 셀 및 양극 셀을 포함하여 이루어지는 전극셀과; 상기 음극 셀 및 양극 셀에 교호적으로 전원을 공급하는 극성 반전 장치와; 상기 극성 반전 장치 및 작동장치들이 설치되는 본체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 음극 셀과 상기 양극 셀은 서로 이격되되 평면상으로는 직각으로 교차되는 형상을 이루도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 음극 셀 및 상기 양극 셀은 직경이 0.1~0.2mm인 백금선으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 극성 반전 장치는 교류 전원입력부와; 상기 교류 전원입력부로부터 입력된 전원을 직류로 변환하여 출력하는 변환 출력부와; 극성 반전부와; 상기 변환 출력부와 상기 극성 반전부 사이에 설치되는 스위치와; 상기 전극셀의 수질정보를 감지하는 부하 감지부와; 상기 스위치로 제어신호를 인가하며, 상기 부하 감지부로부터 감지된 상기 수질정보를 입력받아 출력 제어신호를 인가하는 제어부와; 상기 제어부로부터 상기 출력 제어신호를 입력받아 상기 변환 출력부의 출력을 제어하는 출력 조절부와; 상기 극성 반전부로부터 전원을 공급받아 상기 음극 셀 및 양극 셀에 공급하는 직류 전원 출력부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1a는 본 고안의 실시예에 따른 살균수 생성장치의 외관 형상을 나타낸 개략도이고, 도 1b는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 본체를 설명하기 위한 개략도이며, 도 1c 내지 도 1e는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 용기 및 전극셀을 설명하기 위한 개략도이고, 도 1f는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 내부 구성을 나타낸 개략도이며, 도 1g는 도 1a에 따른 살균수 생성장치에 있어서 극성 반전 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1a 내지 도 1g를 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 살균수 생성장치는 물이 담겨지는 용기(200)와, 그 용기와 통하는 전극셀(300)과, 극성 반전 장치(400)와, 극성 반전 장치(400)를 비롯한 각종 작동 장치들이 설치되어지는 본체(100)를 포함하여 이루어진다.

도 1b 및 도 1f를 참조하면, 본체(100)에는 결합되어진 용기와 전극셀이 안착되는 받침대(110)가 있으며, 극성 반전 장치, 전원 스위치(120), 작동 스위치(130), 표시창(140), 경고음 발생장치로서 부저 및 결합되어진 용기와 전극셀이 본체로부터 이탈되었을 때 작동 상태를 나타내는 램프(150) 등이 설치된다. 그리고 받침대(110) 하부에는 용기 또는 전극셀로부터 물이 넘쳤을 때 그 물을 배수시키기 위한 배수구(111)가 형성된다. 작동 스위치(130)는 수중방전 시간을 설정 및 조정하는 타이머 기능을 가지며, 표시창(140)은 장치 전체의 작동과정을 나타내거나 각부에 고장 발생시 고장부위를 표시하여 준다. 작동 스위치(130)와 표시창(140)은 후술하는 극성 반전 장치의 제어부에 의해 제어된다. 한편, 본체의 받침대(110) 상부에는 결합되어진 용기와 전극셀이 안착되면 눌러지는 스프링 단자(160)가 설치되고, 스프링 단자(160)의 up/down에 따라 극성 반전 장치로부터 전극셀에 전원이 인가되도록 하는 인쇄회로기판(170)이 받침대(110)의 내부에 설치되어 있다. 본체의 받침대(110) 상부에 결합되어진 용기와 전극셀이 안착되면 그 스프링 단자(160)는 후술하는 전극셀에 설치된 평면 단자와 접촉되고 그 단자들을 통하여 극성 반전 장치로부터 전원이 공급된다.

도 1c, 도 1e 및 도 1f를 참조하면, 용기(200)에는 적어도 두 개의 순환구가 형성되는 데, 일예로서 순환구는 용기(200)의 저면으로부터 상측으로 돌출되도록 형성된 토출구(210)와 토출구보다 낮은 위치에 형성된 입수구(220)로 이루어진다. 그리고 용기(200)는 원통형의 물컵 형상 또는 원형 및 각형의 수조의 형상으로 할 수 있고 용기의 외면에는 이동을 위한 손잡이가 설치될 수 있으며, 상부에는 뚜껑(230)이 설치된다.

도 1c 내지 도 1f를 참조하면, 전극셀(300)은 용기(200)의 하부와 결합되어 용기로부터 물이 유입되는 케이스(310)와, 케이스(310) 내부에 설치되어 물과 접촉되어 지며 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)이 설치된 전극셀 프레임(320)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)은 도선이 감겨진 형상이지만 인가되는 전원의 극성이 다르므로 붙여진 명칭이다. 음극 셀(321)과 양극 셀(322)은 적은 공간 내에서도 출력을 높일 수 있도록 서로 이격되되 평면상으로는 직각으로 교차되는 형상을 이루도록 형성하였다. 그리고 수중에서 변질 또는 용출됨이 없이 반영구적으로 사용할 수 있도록 전기전도성이 우수한 백금선을 사용하여 0.1~0.2mm의 직경으로 형성하였다. 즉, 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)은 직경이 0.1~0.2mm인 백금선 두 가닥을 가로와 세로방향으로 0.5~1.5mm 정도 이격시켜 위에서 내려다 볼 때 직각 교차되도록 권선하였고, 그 두 가닥의 백금선 중에 어느 한 가닥(321)에는 (+) 직류 전원을 공급하고 다른 한 가닥(322)에는 (-) 직류 전원을 공급하며 일정시간을 두고 극성 반전시킴으로써 전기적 효율을 최적화 시켰다. 백금소재가 아닌 경우에도 본 실시예와 같이 도선이 직각으로 이격 교차하는 방식을 이용하여 음극 셀 및 양극 셀의 물성과 전기적 효율을 최적화시킬 수 있음은 자명하다. 전극셀의 프레임(320)은 사각형 또는 원형, 육면체 등 여러 모양의 형태로 할 수 있다. 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)과 극성 반전 장치를 연결하는 접속단자는 본체의 받침대 상부 외측으로 돌출된 스프링 단자(160)들과, 그 스프링 단자(160)들과 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)들을 각각 연결하는 평면 단자(330)들로 이루어져 물이 담긴 용기(200) 및 전극셀(300)을 본체(100)에 올려놓아 스프링 단자(160)들이 눌려지면 음극 셀(321) 및 양극 셀(322)에 전원이 공급되도록 하였다.

도 1g를 참조하면, 극성 반전 장치(400)는 음극 셀 및 양극 셀에 교호적으로 전원을 공급한다. 일예로 극성 반전 장치는 교류 전원입력부(410), 변환 출력부(420), 스위치(430), 극성 반전부(440), 직류 전원 출력부(450), 출력 조절부(460), 부하 감지부(470), 마이크로프로세서 제어부(480) 등을 포함하여 구성할 수 있다. 변환 출력부(420)는 교류 전원입력부(410)로부터 입력된 전원을 직류로 변환하여 출력한다. 스위치(430)는 변환 출력부(420)와 극성 반전부(440) 사이에 설치되어 제어부(480)의 제어 신호에 따라 변환 출력부(420)와 극성 반전부(440)를 연결 또는 차단한다. 직류 전원 출력부(450)는 본체에 설치된 스프링 단자와 전극셀에 설치된 평면 단자의 형태로 접속할 수 있는 knock-out 방식의 구조와 회로기판 또는 케이블 단자로 접속할 수 있는 두 가지 형상으로 구현하여, 극성 반전부로 부터 전원을 공급받아 상기 음극 셀 및 양극 셀에 공급한다. 부하 감지부(470)는 전극셀(300)의 수질정보를 감지한다. 제어부(480)는 전원 스위치가 켜지면 스위치(430)로 제어신호를 인가하여 직류전원을 극성 반전부(440)를 통하여 직류 전원 출력부(450)로 전달함으로써 전극셀(300)에 급전되도록 한다. 그리고 작동 스위치의 타이머 기능을 작동시켜 설정된 작동시간에 따라 급전하고 차단하며 표시부로 램프동작 및 경보음의 발생, 작동과정과 이상발생 상태를 전달한다. 또한 제어부(480)는 부하 감지부(470)로부터 감지된 전극셀(300)의 수질정보를 접수하여 출력 제어신호를 발생시켜 수질변화에 따라 방전전력을 조정하는 기능과, 센서를 통하여 용기(200)에 급수 및 배출을 조절하는 기능을 한다. 이러한 모든 제어 및 표시, 경보 기능을 프로그램이 내장된 마이크로프로세서를 통하여 자동으로 처리하게 하였다. 출력 조절부(460)는 제어부로부터 출력 제어신호를 입력받아 변환 출력부의 출력을 제어한다.

이하에서, 본 고안에 따른 살균수 생성장치의 동작을 간단하게 설명한다.

사용자는 전극셀이 결합된 용기를 본체의 받침대 상에 안착시킨 다음, 극성 반전 장치에 전원을 인가하기 위하여 전원코드의 플러그를 AC 220V 콘센트에 꽂아준다. 용기에 물을 채운 후 전원스위치를 켜면 전원 램프가 켜지면서 대기상태가 되고, 작동스위치를 누르면 기기에 미리 설정된 시간 동안 조명램프 및 작동램프가 켜지고 수중방전이 시작된다. 이후 설정된 시간이 종료되면 종료음이 발생하며 작동램프와 조명램프가 꺼지고 작동은 멈추게 된다. 계속해서 사용하고자 한다면 이 과정을 반복한다. 이 과정은 제품의 편의성을 고려하여 설정하는 프로그램에 따라 여러 가지 방식으로 작동방법을 변화시킬 수 있다.

본 고안에 따른 살균수 생성장치에 의하여 살균수, 즉 e^-, OH^-, O^-, O₃, H₂O₂, HOCl이 혼합된 옥시던트(Oxydant)의 생성과정을 설명한다.

O₃는 H₂O의 전기분해 및 O와 O₂가 결합하여 생성된다.

H₂O₂의 생성은 산소와 극성 반전 형식으로 공급되는 전원에 의한 수중방전과 오존분해에 의해 생성된 중간 산물인 OH 라디칼의 결합으로 간접적인 경로를 통해 생성된다.

HOCl은 수중에 존재하는 Cl^- 이온이 Cl₂로 결합된 후 H₂O와 반응하여 HOCl을 생성한다.

OH 라디칼은 순간적으로 생성 되었다가 사라지지만, 오존이 수중에 존재하는 경우에는 OH^- 또는 과산화수소와 짝염기인 HO₂ ^- 와 반응하여 Radical chain cycle을 형성하며 최종적으로 OH 라디칼이 생성된다.

수중에 존재하는 박테리아와 미생물은 생성된 옥시던트들에 의하여 불활성화 되거나 제거된다. 또한 박테리아는 전기적 흡착(Electrosorption)으로 미생물은 e^-와의 반응으로, 즉 직접적인 전기분해 반응에 의해서도 제거된다.

상술한 내용을 정리하면 다음과 같다.

1. 음이온의 생성

H₂O + E --> H, O (E는 H₂O에 인가된 Electric field의 전기적 에너지)

O + O --> O₂

H --> H⁺

O₂ --> O₂ ^-

H⁺, O₂ ^- + H₂O --> H₂O₂ + OH^-

2. 오존 생성

H₂O --> H⁺ + (OH)_ads + e^-

(OH)_ads --> (O)_ads + H⁺ + e^-

2(OH)_ads --> O₂ + 2H⁺ + 2e^-

2(O)_ads --> O₂

(O)_ads + O₂ --> O₃

3. 과산화수소 생성

O₂ + e^- --> O₂ ^-

O₂ + 2H⁺ +2e^- --> H₂O₂

OH. + OH. --> H₂O₂

4. HOCl 생성

2Cl- ---> Cl₂ + 2e^-

2H₂O + 2e^- --> H₂ + 2OH^-

Cl₂ + H₂O ---> HOCl + H⁺ + Cl^-

5. 수산기 생성

O₃ + OH^- --> Radical chain reaction --> OH.

O₃ + HO₂ ^-(conjugate base of H₂O₂) --> Radical chain reaction --> OH.

6. 박테리아의 제거

박테리아 --> 전기적 흡착 --> 불활성

박테리아 + O₃ --> 불활성

박테리아 + OH. --> 불활성

박테리아 + HOCl --> 불활성

7. 미생물의 제거

전기적 흡착에 의한 제거: 미생물 + e- --> M-

미생물 + O₃ --> Product

미생물 + OH. --> Product

미생물 + HOCl --> Product

전술한 화학식에서 알 수 있듯이 살균수 생성 장치가 작동 하는 동안 생성된 이온화된 여러 종류의 옥시던트에 의하여 산화 및 살균 작용이 이루어지며 작동 이후에는 잔류성이 높은 HOCl 및 잔류하는 음이온에 의하여 높은 소독력이 일정시간 유지된다.

상술한 본 고안에 의하면, 살균수 생성 장치가 작동 하는 동안 생성된 이온화된 여러 종류의 옥시던트에 의하여 산화 및 살균 작용이 이루어지며 작동 이후에는 잔류성이 높은 HOCl 및 잔류하는 음이온에 의하여 높은 소독력이 일정시간 유지되므로 구강질환 및 피부질환 등을 예방할 수 있다.

또한, 음이온이 포함된 이온화된 물로 입 냄새를 제거할 뿐만 아니라 개운한 맛을 오래 유지할 수 있다.

나아가, 발생된 음이온은 살균 작용을 한 후 다시 물로 환원되므로 안전함은 물론 환경오염을 유발하지 않는다.

본 고안은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

1. 저면으로부터 상측으로 돌출되도록 형성된 토출구와 상기 토출구보다 낮은 위치에 형성된 입수구로 이루어지는 순환구가 형성되며 물이 담겨지는 용기와;

   상기 용기의 하부와 결합되어 상기 용기로부터 물이 유입되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되어 물과 접촉되어 지는 음극 셀 및 양극 셀을 포함하여 이루어지는 전극셀과;

   상기 음극 셀 및 양극 셀에 교호적으로 전원을 공급하는 극성 반전 장치와;

   상기 극성 반전 장치 및 작동장치들이 설치되는 본체가 구비되는 살균수 생성장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음극 셀과 상기 양극 셀은 서로 이격되되 평면상으로는 직각으로 교차되는 형상을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 살균수 생성장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 음극 셀 및 상기 양극 셀은 직경이 0.1~0.2mm인 백금선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균수 생성장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 극성 반전 장치는

   교류 전원입력부와;

   상기 교류 전원입력부로부터 입력된 전원을 직류로 변환하여 출력하는 변환 출력부와;

   극성 반전부와;

   상기 변환 출력부와 상기 극성 반전부 사이에 설치되는 스위치와;

   상기 전극셀의 수질정보를 감지하는 부하 감지부와;

   상기 스위치로 제어신호를 인가하며, 상기 부하 감지부로부터 감지된 상기 수질정보를 입력받아 출력 제어신호를 인가하는 제어부와;

   상기 제어부로부터 상기 출력 제어신호를 입력받아 상기 변환 출력부의 출력을 제어하는 출력 조절부와;

   상기 극성 반전부로부터 전원을 공급받아 상기 음극 셀 및 양극 셀에 공급하는 직류 전원 출력부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균수 생성장치.

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