KR20070013758A - 이온화의 자동조절기능을 가진 금속이온 살균장치 - Google Patents

Abstract

물의 살균을 위한 금속이온 살균장치가 개시된다. 개시된 살균장치는 물이 통과하는 수로가 마련된 챔버와, 챔버 내의 수로 상에 설치되며 상호 대칭되게 인접설치되고 양극과 음극의 전압이 각각 인가되는 원추형의 제1,2전극과, 제1,2전극 중 하나를 하중방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 원추형 홀더 및, 제1,2전극을 회전시키는 수류회전형 프로펠러를 포함한다. 이와 같은 살균장치는 화학약품을 사용하는 종래의 방식과 달리 효소를 무력화시키는 무미, 무취, 무독성의 금속이온을 이용하므로 정화 후 물에서 냄새가 나지 않고, 햇빛이나 열에 반응하지 않으므로 살균력이 오래 지속될 뿐만 아니라, 전극이 거의 다 소모될 때까지 전극 간 갭이 일정하게 유지되므로 사용수명도 길어지며, 금속이온의 농도를 균일하게 발생시키는 특징을 가진다.

금속이온, 살균, 음용수

Description

이온화의 자동조절기능을 가진 금속이온 살균장치{Water cleaning apparatus using metal ion providing ionization automatic control function}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이온살균장치의 내부 구조를 보인 정면도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 1에 도시된 금속이온살균장치 중 전극의 구조를 발췌하여 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속이온살균장치를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속이온살균장치를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110...챔버 121,122...제1,2전극

130...홀더 140...수류회전형 프로펠러

150...샤프트 200...컨트롤러

본 발명은 용수의 수질 개선을 위한 살균장치에 관한 것으로서, 특히 금속이 온을 이용하여 살균 작용을 진행하는 금속이온 살균장치에 관한 것이다.

일반적으로 음용수나 식품가공용수, 빌딩, 수영장 등에 사용되는 상업용수, 농축수산업에 사용되는 용수 등은 모두 소정의 살균처리과정을 거쳐서 사용된다. 지금까지의 살균방식은 주로 염소나 브롬을 투입하는 소독차원의 방식이 주류를 이루고 있었다. 그런데, 이와 같이 화학적인 약품을 이용하는 방식에서는 약품이 햇빛이나 열을 받을 경우 증발해버리기 때문에, 충분한 살균 소독이 진행되지 못하여 세균이 재증식하게 되는 문제가 빈발한다. 특히, 노후된 배관이나 옥상에 있는 탱크 등은 햇빛과 열에 노출된 상태이기 때문에 이러한 문제가 더욱 심각하게 대두되고 있다.

한편, 이러한 화약약품 투입방식에 문제를 해결하기 위해 1970년대 NASA(미항공우주국)에서는 우주선의 식수 정수방법으로 금속이온을 이용하는 살균법이 제안되었다. 이것은 정수 대상인 물속에 금속이온을 녹아들게 함으로써, 금속이온이 가진 살균 능력을 발휘하게 한 것이다. 금속으로는 은(Ag)이나 동(Cu)이 많이 사용되며, 병원성 세균류나 곰팡이 등 650여종을 완벽하게 살균하면서도 세균에 내성을 주지 않고, 열에도 증발되지 않는 등의 특징을 가지고 있다. 그런데, 이와 같은 금속이온을 이용하는 장치는, 금속으로 (+)와 (-)의 전극을 만들어서 전류를 흘려줌으로써 금속이온이 물속에 녹아들게 하는 원리이기 때문에, 살균이 진행됨에 따라 전극이 점차 닳게 되고, 결국 (+)와 (-)전극 사이가 점점 멀어지게 되어 얼마 안 가서 수명이 끝나게 되는 단점과 이온농도가 점차 줄어들어 인위적으로 이를 보상해 주어야 하며, 이온의 불균형에 따른 살균력저하현상이 발생한다.

따라서, 이러한 문제점들을 해소할 수 있는 새로운 구조의 살균장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 금속이온에 의한 우수한 살균효과를 이용할 수 있으면서도 전극이 소모되어도 자동적으로 금속의 이온화가 균일하게 진행할 수 있는 구조에 의해 살균력저하 현상이 발생하지 않으며, 그 사용수명을 극대화할 수 있도록 개선된 금속이온살균장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속이온 살균장치는, 물이 통과하는 수로가 마련된 챔버; 상기 챔버 내의 수로 상에 설치되는 것으로, 상호 대칭되게 인접설치되며 양극과 음극의 전압이 각각 인가되는 원추형의 제1,2전극; 상기 제1,2전극 중 하나를 하중방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 원추형 홀더; 및, 상기 제1,2전극을 회전시키는 회전수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 회전수단은, 상기 각 전극의 중심에 연결된 샤프트에 설치되어 상기 물의 흐름에 따라 회전되는 수류회전형 프로펠러를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 홀더는 테프론등 매끄러운 재질로서, 상기 제1,2전극이 직접 대면할 수 있도록 슬롯이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2전극은, 어느 한쪽의 전극 한 개를 다른 쪽 전극 다수 개가 둘러싸며 배치된 다수:1의 배열인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2전극의 샤프트에는 회전기기의 전원공급용 단자가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2전극의 샤프트에는 챔버와의 틈새를 통한 누수를 방지하는 메커니컬씰이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2전극은 동(Cu+), 은(Ag+) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나의 금속재인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이온 살균장치의 내부를 정 면과 평면 상태로 각각 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 살균장치는, 입,출구(111)(112)를 포함한 수로가 형성된 챔버(110)와, 이 챔버(110) 내에 회전가능하게 설치된 제1,2전극(121)(122)을 구비하고 있다. 즉, 상기 챔버(110)의 입구(111)로 들어온 물은 상기 제1,2전극(121)(122) 주변을 통과하면서 금속이온을 함유하게 되며, 이후 출구(112)로 빠져나가게 된다.

한편, 상기 제1,2전극(121)(122)은 동(Cu+), 은(Ag+) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속재로서 모두 원추형으로 구성되어 있으며 상호 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 음극이 인가되는 제2전극(122) 하나의 주위를 양극이 인가되는 4개의 제1전극(121)이 둘러싸고 있는 형태이다. 이와 같이 전극들(121)(122)을 배치하면, 제1,2전극(121)(122) 사이의 갭(G)이 전장에 걸쳐서 일정하게 유지된다.

그리고, 상기 제1전극(121)은 테프론 재질의 홀더(130)에 수용되어 지지되는데, 이것은 금속이 이온화가 개시되면서 전극의 소모가 진행되더라도 갭(G)에 거의 변화가 없게 만드는 역할을 한다. 즉, 전극이 소모되어 닳게 되면 테프론등 매끄러운 재질인 홀더(130)의 매끄러운 면을 타고 전극이 하중방향으로 자연스럽게 내려오기 때문에, 상호 대칭을 배치된 원추형 몸체들의 기하학적 특성 상 갭(G)은 계속 일정하게 유지된다.

또한, 전극(121)(122)의 전면에 걸친 고른 마모를 유도할 수 있도록, 이들을 회전시키기 위한 수류회전형 프로펠러(140)가 장착되어 있다. 이 프로펠러(140)는 물의 흐름에 의해 회전하는 것으로, 각 전극(121)(122)의 중심에 연결된 샤프트 (150)에 설치되어 있다. 따라서, 챔버(110) 안에 물이 흐르게 되면, 그 수류에 의해 프로펠러(140)가 돌게 되고, 결국 샤프트(150)와 함께 전극(121)(122)이 회전하게 된다. 따라서, 어느 한쪽 면만 마모되지 않고 전면에 걸쳐 고른 마모가 진행된다.

한편, 상기 홀더(130)에는 도 3에 도시된 바와 같이 슬롯(131)이 형성되어 있는데, 제1,2전극(121)(122)은 이 슬롯(131)을 통해 직접 대면하게 되며, 금속이온의 발생도 이 슬롯(131)을 통해 직접 대면된 영역에서 일어나게 된다. 즉, 제1전극(121)에 (+)가, 제2전극(122)에 (-)가 각각 인가되면, (+)인 제1전극(121)에서 이온화가 진행되며, 이 이온화된 금속이온이 (-)극을 향해 용출되는 과정에서 물에 녹아들게 되는 것이다.

참조부호 200은 각 전극(121)(122)에 적절한 전압을 인가하여 이온의 양을 조절해주는 컨트롤러를 나타낸다. 그리고, 참조부호 151은 상기 제1,2전극(121)(122)의 샤프트(150)에 설치된 회전기기의 전원공급용 단자를 나타내며, 참조부호 152는 상기 사프트(150)와 챔버(110)와의 틈새를 통한 누수를 방지하는 메커니컬씰(mechanical seal)을 나타낸다.

이와 같은 구성의 금속이온살균장치를 가동하게 되면, 먼저 살균 정화 대상인 물이 상기 챔버(110)의 입구(111)를 통해 공급된다. 동시에 컨트롤러(200)는 상기 제1전극(121)에 (+)를, 제2전극(122)에 (-)를 각각 인가한다.

그러면, 입구(111)로 유입된 물은 챔버(110) 내의 수로를 따라 이동하면서 출구(112)로 빠져나가게 되며, 이 과정에서 금속이온화가 진행되는 제1,2전극 (121)(122) 주변을 지나게 된다. 즉, (+)가 인가된 제1전극(121) 표면에서 금속이온화가 진행되면서 (-)극인 제2전극(122) 쪽으로 이온들이 용출되며, 이렇게 용출된 이온들이 주변을 지나는 물속에 휩쓸리면서 녹아들게 된다. 따라서, 출구(112) 측으로 빠져나가는 물속에는 금속의 이온이 다량 함유되며, 이렇게 함유된 금속이온들은 수중 세균의 신진대사 작용을 하는 효소를 무력화시켜 결과적으로 세균을 질식사 또는 아사시킨다. 특히, 동이나 은 이온의 양극전기부하는 세균의 원형질까지 녹여버리는 것으로 알려져 있다.

한편, 이와 같이 금속이온에 의한 살균이 진행되는 동안, 챔버(110)를 지나는 물의 수류에 의해 프로펠러(140)가 돌게 되며, 따라서 각 전극들(121)(122)도 회전하게 된다. 따라서, 특히 이온화가 진행되는 제1전극(121)의 전면에 걸쳐서 고른 마모가 진행되고, 또한 마모가 진행되어도 똑같은 원추형의 홀더(130)를 타고 하중방향으로 미끄러져 내려가기 때문에 갭(G)의 변화가 없게 되어 장기간의 사용이 가능해진다. 실제로 예전에 제안된 금속이온살균장치의 경우 전극 초기부피의 40~50%를 사용하면 수명이 끝났는데, 본 발명의 경우는 85%가 소모될 때까지도 균일한 이온농도를 유지하며 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

따라서, 햇빛이나 열에 영향을 받지 않으면서도 장기간 사용이 가능하고,이온농도를 균일하게 용출시키는 안정적인 살균장치가 구현된 것이다.

한편, 본 실시예에서는 (-)극인 제2전극(122) 하나를 (+)극인 제1전극(121) 4개가 둘러싸고 있는 구조를 예시하였으나, 도 4에 도시된 바와 같이 제2전극(122)을 복수 개 배치하여 제1전극(121)이 각 제2전극(122)을 둘러싸도록 배치할 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 거꾸로 제1전극(121)을 제2전극(122)이 둘러싸도록 배치할 수도 있다. 필요에 따라 적합한 구조를 선택하면 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속이온 살균장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 금속의 이온화가 균일하게 진행됨으로써 용수처리에 있어서 이온농도의 변화에 의한 살균력이 떨어짐을 방지 할 수 있는 특징을 가진다.

둘째, 금속이온화가 진행되는 전극 간의 갭이 그 전극이 거의 다 소모될 때까지 일정하게 유지되므로 안정적인 살균이 가능하고 사용수명도 길어진다.

셋째, 화학약품을 사용하는 종래의 방식과 달리 효소를 무력화시키는 무미, 무취, 무독성의 금속이온을 이용하므로 정화 후 물에서 냄새가 나지 않으며, 햇빛이나 열에 반응하지 않으므로 살균력이 오래 지속된다.

넷째, 화학약품이 아니므로 세균에 내성을 주지도 않고, 배관 등의 설비도 부식될 염려가 없다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (8)

1. 물이 통과하는 수로가 마련된 챔버;

   상기 챔버 내의 수로 상에 설치되는 것으로, 상호 대칭되게 인접 설치되며 양극과 음극의 전압이 각각 인가되는 원추형의 제1,2전극;

   상기 제1,2전극 중 하나를 하중방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 원추형 홀더; 및,

   상기 제1,2전극을 회전시키는 회전수단;을 포함하는 금속이온살균장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전수단은, 상기 각 전극의 중심에 연결된 샤프트에 설치되어 상기 물의 흐름에 따라 회전되는 수류회전형 프로펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 홀더는 테프론등 매끄러운 재질인 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 홀더에는 상기 제1,2전극이 직접 대면할 수 있도록 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극은, 어느 한쪽의 전극 한 개를 다른 쪽 전극 다수 개가 둘러싸며 배치된 다수:1의 배열인 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극의 샤프트에는 회전기기의 전원공급용 단자가 설치된 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극의 샤프트에는 챔버와의 틈새를 통한 누수를 방지하는 메커니컬씰이 설치된 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 제1,2전극은 동(Cu+), 은(Ag+) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나의 금속재인 것을 특징으로 하는 금속이온살균장치.

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