KR20070118402A - 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로, 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법으로서, 약산성 내지 중성의 물을 준비하는 단계와; 상기 물에 소금을 혼합하여 염수를 만드는 단계와; 상기 염수 내에 음전극판과 양전극판이 서로 마주보도록 배치시킨 상태에서 직류 전원을 인가하여 상기 염수를 전기 분해하여 산화체를 발생시킴으로써 상기 염수를 멸균시키는 멸균 단계를; 포함하여, pH 5.0 내지 pH 7.5인 약산성 내지 중성의 물로 제조된 염수를 전기 분해시킴으로써, 전기 분해에 의해서 발생되는 산화체 가운데 소금물의 염화 나트륨으로부터 살균력이 뛰어나면서 인체에 무해한 차아염소산(HOCl, hypochlorous acid)의 발생량을 극대화시킨 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법 및 이를 이용한 휴대용 살균수 제조 장치를 제공한다.

살균수, 차아염소산, 산화체, 음극 돌기, 양극 돌기, 휴대용 제조 장치

Description

차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법 및 휴대성이 향상된 그 제조 장치{MANUFACTURING METHOD OF STERILIZED WATER WITH HIGH PORTION OF HYPOCHLOROUS ACID AND MOBILE APPARATUS USING SAME}

도1은 종래의 생리 식염수의 제조 공정을 도시한 순서도

도2는 20℃, 용존물질 100mg/ℓ에서의 수중 유리 염소의 형태와 pH의 관계를 도시한 그래프

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수의 제조 방법을 도시한 순서도

도4는 도3의 방법을 이용한 본 발명의 따른 일 실시예에 따른 살균수의 제조 장치를 도시한 분해 사시도

도5는 도4의 전극판 및 제어부를 도시한 분해 사시도

도6은 도4의 조립된 사시도

도7은 도4의 격벽에 고정된 전극부를 도시한 사시도

도8은 도4의 전극판의 촬영 사진

도9는 도7의 작동 원리를 설명하기 위하여 도시된 도면

도10은 도7의 전극판의 구성을 도시한 사시도

도11은 도10의 분리 사시도

도12는 도10의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도

도13은 도4의 제조 장치의 전극에 전원을 공급하는 배선도

도14는 도4의 전극판의 다른 실시예의 구성을 도시한 단면도

도15는 도4의 전극판의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 단면도

도16은 염수의 농도에 따른 저항값의 변화에 따라 일정한 전류를 전극에 인가하기 위한 회로부의 구성을 도시한 도면

도17은 작동 시간별 잔여 염소의 측정 데이터를 표시한 그래프

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

S10: 염수 제조 단계 S20: 멸균 단계

100: 휴대용살균수 제조장치 110: 용기부

111: 용기 112: 밀폐링

120: 분사부 121: 분사 케이스

122: 분사관 123: 분사기

130: 본체 케이스 131: 제1챔버

132: 제2챔버 133: 작동 스위치

134: 표시기 140: 전극판

141: 음전극판 141a: 음극 돌기

142: 양전극판 142a: 양극 돌기

143: 지지대 1431: 음전극판 접속 슬롯

1432: 양전극판 접속 슬롯 144: 고정 나사

148: 격벽 148a: 고무 패킹판

150: 제어부 151: 제어 회로 안착판

151a: 측벽 152: 제어 회로

153: 배터리 수용부 154: 저판

155: 배터리 커버 156: 고정 볼트

151b, 155b : 고정공 160: 전원 공급부(배터리)

161: 음극전원선 162: 양극전원선

181: 제1접점 182: 제2접점

241: 음전극판 2411: 양전극 분기판

2411a: 양극 돌기 242: 양전극판

2421: 음전극 분기판 2421a: 양극 돌기

본 발명은 살균수의 제조 방법 및 이를 이용한 제조 장치에 관한 것으로, 상세하게는 인체에 무해하면서 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 성분비를 높힌 살균수의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

최근 대기나 토양의 오염이 심해짐에 따라 알러지나 아토피와 같은 환경성 질환이 늘어나고 있으며, 이에 발맞추어 웰빙의 대한 관심이 높아짐에 따라 건강에 대한 관심도가 나날이 증가하고 있다. 따라서, 인체에 부작용을 유발하지 않는 화학 약품으로 각종 질환을 치료하거나 소독하고 예방하는 방법에 대한 연구가 그동 안 진행되어 왔다.

예를 들어, 시중에 시판되는 생리 식염수를 이용하여 콘택트 렌즈를 보관하고 세척하기도 하며, 이를 소독 용도로 사용하기도 하였다. 그러나, 이와 같은 생리 식염수는, 도1에 도시된 공정에 따라 복잡하고 고가의 대형 장비에 의해서만 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 제조후 시일이 경과됨에 따라 오염됨에 따라 오염된 생리 식염수를 사용하여 오히려 인체에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.

구체적으로는, 도1에 도시된 바와 같이, 최근에 콘택트 렌즈의 세척 등 용도의 생리 식염수는, 약 121℃의 고온에서 고압으로 약30분간 가열하여 대용량의 증류수를 멸균하는 멸균 단계(S1)와, 멸균된 증류수에 삼투압 조절제로 염화나트륨(NaCl)을 투여하여 사람의 체액과 동일한 삼투압을 갖는 염수를 제조하는 단계(S2)와, 산도 pH 6.5 내지 8.0 정도를 맞추도록 pH 완충제를 투여하는 단계(S3)와, 염수 내의 세균이 일정 범위 이상으로 번식되는 것을 방지하도록 방부제를 투여하는 단계(S4)와, 불순물을 제거하기 위하여 필터로 여과하는 여과 단계(S5)와, 여과된 식염수를 포장 용기에 충진하여 보관하는 단계(S6)로 구성된다.

여기서, 상기 멸균 단계(S1)는 고온 고압으로 증류수를 가열하여야 하므로, 대용량의 용기에 증류수를 담아두고, 이를 가열하고 높은 압력을 가함으로써 이루어지며, 상기 염수 제조 단계(S2)는 삼투압 조절제로 약용 염화나트륨(NaCl)이 사용되는 대신 약용 염화칼륨(KCl)이 사용될 수도 있으며, 체액과 동일한 농도인 약 0.9%로 맞추기 위한 것이다. 그리고, 상기 pH 완충제 투여 단계(S3)는 붕산, 구연산, 인산 등의 pH완충제를 염수에 투여하여 체액과 유사한 pH 범위로 맞추기 위한 것이며, 상기 방부제 투여 단계(S4)는, 고온 고압으로 멸균된 증류수를 활용하여 생리 식염수를 제조하므로 제조 당시에는 멸균 상태를 유지하지만, 장기간동안 보관하는 과정에서 식염수 내에 세균이 번식하는 것을 방지하기 위하여 솔베이트, 치메로살, 폴리퀴드, 다이메드 등의 방부제가 투여된다.

상기와 같은 종래의 생리 식염수 내의 균을 제거하기 위한 멸균 단계는 고온, 고압의 상태에서 이루어지므로 고압에도 견딜 수 있는 압력 용기를 구비하여야 하는 데, 고압에 견딜 수 있는 압력 용기를 갖추는 것은 현실적으로 생리 식염수를 전문적으로 제조하는 제조업자에 한하여 가능할 뿐이며, 일반 사용자나 소비자가 고압의 압력 용기를 갖춘다는 것은 불가능하므로, 종래의 고온, 고압 방식에 따른 생리 식염수의 멸균 방식은 일반 사용자나 소비자가 생리 식염수를 직접 제조하여 바로 사용할 수 있도록 하는 것을 불가능하게 하였다.

즉, 종래에는 전문적인 제조 업자에 한하여 생리 식염수를 제조할 수 있으므로, 커다란 압력 용기에 넣어 대규모로 생리 식염수를 제조하였고, 이와 같이 제조된 생리 식염수는 일정한 포장 용기에 충진(S6)되어 시판되는데, 사용자의 구매의 편의와 포장 용기의 비용의 제약으로 인하여 약 1ℓ이상의 큰 포장 용기에 담아 판매되는 추세에 있다. 그런데, 포장 용기에 충진(S6)되어 시판되는 생리 식염수는 포장 용기를 개봉한 후에 3~4일이 경과하면 대기에 노출됨에 따라 오염되므로, 오염되기 이전에 한하여 사용하여야 하는 사용상 제약이 있었다. 그럼에도 불구하고, 시판되는 생리 식염수를 구입하여 사용하는 사용자는 개봉한 후에 3~4일이 경과하면 폐기하여야 하는데, 폐기하지 않고 계속 사용하게 되는 경우가 빈번하므로, 오 염된 생리 식염수의 사용을 방치시키게 되는 결과를 야기하였다.

또한, 포장 용기가 개봉되기까지 장시간동안 생리 식염수를 보관하기 위하여 방부제 투여 단계(S4)를 포함하고 있는데, 생리 식염수에 투여된 방부제는 일부 사용자에게는 알러지 등의 부작용을 야기하는 문제점도 역시 갖고 있었다.

이와 같은 이유로 인하여, 종래에는 대규모의 생산 설비를 갖춘 상태에서 다량의 염소를 물속에 풀어놓은 살균수를 시판하는 실정이었다. 그러나 염소를 다량으로 풀면 염소(Cl₂) 자체의 역겨운 냄새가 발생되어 사용 용도에 크게 제한될 뿐만 아니라, 염소(Cl₂)와 함께 다량으로 첨가되는 화학 제품이 다량 함유됨에 따라 인체에 악영향을 미치는 문제점이 야기되었다.

따라서, 염소의 양을 최소화할 수 있는 방안이 모색되기 시작하였다. 이와 같은 일환으로, Alcavis International 이라는 회사에서 시판되는 살균된 생리 식염수(제품명: Exsept plus)는 낮은 농도의 염소(1.1%, 즉 1100ppm)만을 함유한 것을 제품의 특징으로 내세워 판매하고 있다. 이 제품은, 홈페이지 http://www.alcavis.com 에 개시되어 있는 바와 같이, 공장에서 대규모 설비로 염소를 이용하여 살균수를 제조하여 용기에 담아 판매되고 있다. 이와 같은 제품이 개발되기 까지의 배경에 대하여 위 홈페이지에 기재된 바로는, 염소(chlorine)은 살균이나 소독으로 널리 사용되고 있었지만, 염소의 성분 중에 존재하는 차아염소산(HOCl, Sodium hypochlorite)이 인체에 무해하고 신속히 반응함에도 불구하고 이를 충분히 사용되고 있지는 않았는 데, 그 이유는, 염소에 기초한 살균 소독에 있 어서 pH 수는 염소 중 차아염소산의 비율에 큰 영향을 미치기 때문이었다. 보다 구체적으로는, 도2에 도시된 바와 같이, pH의 수가 낮아지면 차아염소산(HOCl) 이온과 ORP(oxidation reduction potential)은 증가하는 장점을 갖지만, 차아염소산은 강력한 알칼리화되려는 성향이 있으므로 pH수가 낮은 산성 상태에서는 안정성(stability)이 현격히 감소하는 문제점을 갖는다. 즉, pH수가 낮은 산성 상태에서는 다음의 화학식에 의한 반응에 의하여, 염화나트륨과 물이 반응하는 경우에 생성되는 차아염소산(HOCl)이 나트륨 이온과 결합하려는 성질이 매우 커서 수중의 차아염소산(HOCl)은 현격히 줄어들게 된다.

NaCl + H₂O + e- --> HOCl + Na⁺ + OH^-

HOCl + Na⁺ + OH^- --> NaOCl + H₂

따라서, 알카비스 인터네셔널(Alcavis international)의 제품 가운데 엑셉트 플러스(Exsept Plus) 제품은, 차아염소산의 비율이 전체 염소의 5%정도에 불과하더라도, 차아염소산의 안정성을 확보하기 위하여 pH 9 내지 10정도의 알칼리수로 제조할 수 밖에 없고, 이를 위해, (비록 홈페이지 상에서는 낮은 농도라고 표현되어 있지만) 1100ppm의 높은 염소 농도를 가질 수 밖에 없는 한계를 갖고 있다. 즉, 1100ppm의 염소 중에 실질적으로 살균 소독을 행할 수 있는 차아염소산의 양은 55ppm보다 작은 양만을 함유하고 있을 뿐이며, 그 이외의 대부분인 1000ppm이상의 염소는 살균 소독의 기능이 1/80정도 밖에 안되는 차아염소산이온(OCl^-)로 잔류하게 된다. 따라서, 위 제품은 인체에 적용하는 경우에는 과다한 염소(Chlorine)이 함유되어 있지만, 함유된 염소의 양에 비하여 실질적인 살균 소독 능력은 크게 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 배경으로부터, 살균 소독 기능을 행하는 차아염소산(HOCl)은 인체 내의 혈액 내에 침입한 세균을 퇴치하기 위하여 활성산소가 변화되는 형태이므로 인체에서 무해할 뿐만 아니라, 차아염소산이온(OCl^-)에 비하여 약 80배의 살균력을 가지고 있으므로, 인체에 직접적으로 적용하거나 인체에 섭취 또는 흡수될 음식물 등을 살균 소독하는 데 있어서, 차아염소산(HOCl)의 비율을 극대화할 수 있는 살균수의 제조 방법 및 이를 구현하는 제조 장치의 필요성이 크게 대두되고 있다.

본 발명은, 염소를 이용한 살균 소독 방법 가운데 인체에 부작용을 유발할 가능성이 있는 염소(Chlorine)의 양을 최소화하며, 살균 소독의 효능이 낮은 차아염소산이온(OCl-)의 양을 가능한 줄임과 동시에, 살균 소독의 효과가 매우 높으면서 인체에 무해한 차아염소산(HOCl)의 성분비가 높은 살균수를 제조할 수 있는 방법 및 그 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 제조 업자에 국한되지 않고 사용자나 소비자 레벨에서도 차아염소산 성분비가 높은 살균수를 간편하게 제조하여 곧바로 원하는 부위에 도포할 수 있도록 하여 소독 및 살균 성능을 극대화 하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 살균에 필요한 최소한의 산화체만을 즉석에서 생 성하여 인체에 적용할 수 있도록 함으로써, 과다하게 많은 산화체를 생성하기 위하여 많은 전력을 소비하지 않도록 하여, 휴대용 생리 식염수의 제조 장치를 제공하도록 하는 것이다.

특히, 본 발명은 살균력이 뛰어난 차아염소산(HOCl)의 발생량을 높이기 위하여 중성 내지 약산성의 물을 이용하여 전기 분해시킴으로써, 최소한의 산화체만으로 뛰어난 살균된 생리 식염수를 제조할 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명은, 사용자가 생리 식염수와 동일한 염도를 갖는 살균수를 제조하여 곧바로 사용하도록 함으로써, 생리 식염수를 장기간 보관하여야 함에 따라 요구되는 방부제 사용을 억제할 수 있으며, 사용자가 오염된 생리 식염수를 사용함에 따라 발생되는 제반 문제점을 미연에 제거하는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 이와 같이 제조된 살균된 생리 식염수를 제조한 이후 곧바로 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 무좀 등의 균이 번식하는 곳이나 아토피, 비염 환자들의 코나 피부 등을 세척하는 데 사용하도록 하여, 상처의 회복을 촉진시키는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 보다 격렬한 전기 분해로 산화체를 짧은 시간에 다량으로 생성함에 따라 세균이나 박테리아를 단시간 내에 살균할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 서로 다른 농도의 염수를 전기분해하더라도 필요한 일정양의 산화체가 발생되도록 전극부에 인가되는 전류를 일정하게 제어하는 살균수 제조 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법으로서, 약산성 내지 중성의 물을 준비하는 단계와; 상기 물에 소금을 혼합하여 염수를 만드는 단계와; 상기 염수 내에 음전극부와 양전극부가 서로 마주보도록 배치시킨 상태에서 직류 전원을 인가하여 상기 염수를 전기 분해하여 산화체를 발생시킴으로써 상기 염수를 멸균시키는 멸균 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법을 제공한다.

이는, pH 5.0 내지 pH 7.5인 약산성 내지 중성의 물로 제조된 염수를 전기 분해시킴으로써, 전기 분해에 의해서 발생되는 산화체 가운데 소금물의 염화 나트륨으로부터 살균력이 뛰어나면서 인체에 무해한 차아염소산(HOCl, hypochlorous acid)의 발생량을 극대화시키기 위함이다.

보다 구체적으로는, 일반적으로 염소는 미생물을 제거하는 데 효과적이어서 살균제로서 널리 사용되지만, pH가 7.5 이상에서는 염소 중 매우 적은 양만이 활성 차아염소산(HOCl)을 발생시킬 뿐 나머지는 살균력이 매우 떨어지는 비활성 차아염소산(OCl^- 등)으로 발생시키므로, 물의 pH값을 5.0 내지 7.5의 약산성 내지 중성의 물을 이용하는 것에 의하여, 살균력이 우수한 차아염소산(HOCl)의 발생량을 극대화시키고, 기타의 모든 염소 형태들을 최소화시킬 수 있다.

즉, 도2에 도시된 바와 같이, 염소가 물에 첨가될 때 생산되는 가장 효율적 인 병원균 구제제(驅除劑)인 차아염소산은, 염소가 pH 6.5인 물에서는 염소 중 90%가 차아염소산 형태로 생성되며, pH 7.5인 물에서는 염소의 50%만이 차아염소산 형태로 생성되며, pH 8.0인 물에서는 염소의 20%미만이 차아염소산 형태로 된다.또한, 아울러, pH값이 4.0 내지 5.0 의 영역에서는 차아염소산의 비율은 높아지지만, 인체에 도포하기에는 높은 산성수가 되므로, 염수를 제조하는 물은 pH값이 5.0보다 크게 유지하는 것이 좋다. 따라서, 약알카리수인 증류수보다는 약산성 내지 중성(가장 바람직하게는 약 pH 6.5의 물)인 수돗물이나 지하수가 이에 적합하다. 약 pH 6.5인 물에서 염소가 발생하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 제조된 살균수는 약산성 내지 중성의 소금물을 전기분해하는 것에 의하여 제조됨으로써, 소독 및 살균 효과가 높은 차아염소산의 성분비를 50%이상으로, 바람직하게는 95%이상으로 유지할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 살균수의 제조 방법은, 염수를 수용하는 용기와, 용기 내에 배열된 음전극부와 양전극부와, 이들 전극판에 직류 전류를 공급하는 전원만 있으면 되므로, 그 장치의 구성 부품의 수와 장치의 무게가 종래의 장치보다 현격히 줄어들어, 살균수를 제조하는 데 필요한 장치를 용이하게 휴대할 수 있도록 한다. 따라서, 사용자나 소비자 레벨에서 상기와 같은 살균수의 제조 방법으로 인체에 무해하면서도 높은 살균력을 가진 차아염소산의 성분비가 높은 살균수를 직접 제조하여, 곧바로 사용하고자 하는 용도대로 사용할 수 있게 된다.

이에 따라, 알카리수를 이용하여 제조함에 따라 차아염소산의 성분비도 5%이하로 낮아지고, 인체에 부작용을 일으킬 가능성이 있는 염소를 다량으로 함유한 상 태의 종래의 살균수를 사용하는 경우에 비하여, 사용량이 적더라도 보다 높은 살균 소독 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 부작용을 현저히 줄이고, 인체에 완전 무해한 살균수를 제조할 수 있게 된다는 점에 있어서 큰 장점이 있다. 무엇보다도, 본 발명에 따른 살균수의 제조 방법은 염소의 함유량이 5ppm 내지 100ppm으로 작은 양의 염소를 포함하고 있더라도, 대부분의 염소가 살균력이 우수한 차아염소산의 형태로 존재하므로, 높은 소독 및 살균력을 확보할 수 있게 된다.

특히, 어느 곳에서든 쉽게 얻을 수 있는 수돗물이나 지하수는 pH값이 6.0 내지 7.0 정도의 범위이어서 약산성 내지 중성의 물에 해당한다. 따라서, 별도의 수고를 하지 않고서도 살균수 제조에 사용될 약산성 내지 중성의 물을 수돗물이나 지하수로 구하여, 어느 곳에서도 간편하게 높은 차아염소산의 성분비를 갖는 살균수를 제조하여 곧바로 사용할 수 있게 된다.

한편, 인체의 체액의 pH값이 6.5 내지 7.5의 범위에 속하므로, 살균수를 체내에 주입하거나 또는 인체와 직접적으로 접촉하는 콘택트 렌즈의 살균 용도로 사용하고자 하는 경우에는, 상기 물의 pH 값은 6.5 내지 7.5로 인체의 체액의 pH값과 동일하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 살균수의 제조 방법은 뛰어난 휴대성을 갖는다는 장점이 있으므로, 전극판에 공급되는 전류는 휴대용 배터리로부터 공급된다.

한편, 전극 사이의 염수의 염도에 따라 동일한 전원에서 인가되는 전류의 크기가 달라지므로, 상기 염소의 농도의 변화에 따른 보상이 이루어져야 한다. 따라서, 상기 염수의 농도에 의해 발생되는 상기 전극 사이의 저항값의 변화를 감지하 여, 이에 따라 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 전극에 인가되는 전류의 값이 일정한 범위로 항상 유지될 수 있게 되며, 미리 정해진 시간 동안 작동하더라도 균일한 양의 산화체(오존, 과산화수소, HOCl, OH라디칼 등이며, 이중 가장 큰 비중을 차지하는 것이 차아염소산[HOCl]임)가 생성되도록 한다. 이는, 전원 공급 회로에는 스위칭 역할을 하는 트랜지스터(TR)를 이용하여, 염도에 따른 저항값의 변화에 따라 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 조정함으로써, 트랜지스터를 통과하는 데 소정의 저항이 발생되는 것과 같은 효과를 유도하여, 전극판에 공급되는 전류값을 일정하게 조정할 수 있다.

아울러, 배터리의 사용에 따라 전극에 인가되는 전류값이 변화하므로, 상기 배터리의 전압 강하량을 감지하여 이를 보상하여, 상기 염수 내에 설치된 전극에 공급되는 전류를 일정 범위로 유지한다. 이 역시, 배터리의 전압이 높은 경우에는 트랜지스터에서 일정한 전압이 인가되도록 저항을 높여주고, 배터리의 전압이 낮아질수록 트랜지스터에서 저항을 낮추도록 베이스 전류를 조정하는 것에 의하여 구현된다. 다만, 배터리의 전압이 사용 범위보다 낮아지면, 배터리 교체 신호를 나타나도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 장시간 동안 배터리의 교체 없이 사용할 수 있도록 하기 위하여, 배터리의 사용 전력을 최소화할 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 전극은 서로 이격되어 마주보는 다수의 돌기가 형성된 양전극판과 음전극판으로 형성됨으로써, 좁은 공간에 서로 양전극부와 음전극부를 배열시킬 수 있으며, 전하가 상기 돌기의 끝단에 모이도록 유도하여, 동일한 전류가 인가되더라도 상기 돌기 끝단에서 보다 격렬한 전기 분해가 이루어지도록 하여, 세균이나 박테리아를 단시간 내에 살균시키는 산화체가 짧은 시간에 다량으로 생성되도록 한다.

그리고, 상기 염수 제조 단계에서 제조되는 염수는, 생리 식염수와 마찬가지로, 상기 용기 내에 담겨진 상기 물의 양에 따라, 염도가 0.7% 내지 1.1%가 되도록 하는 소금을 상기 용기 내에 부어 상기 물과 혼합시킴으로써, 인체의 체액과 동일한 염도를 갖도록 하여, 콘택트 렌즈의 세척이나 비염 환자들의 콧속에 도포하는 데에 있어서도 전혀 무리가 없도록 한다. 이를 위하여, 용기 내에 일정한 물을 넣도록 한 상태에서, 그 용기 내의 물의 염도가 0.7% 내지 1.1%가 되는데 필요한 소금의 양을 별도의 캡슐 형태로 보관한 후, 그 캡슐을 개봉하여 용기 내의 물과 혼합하도록 함으로써, 보다 간편하게 생리 식염수에 적합한 농도의 살균수를 제조할 수 있게 된다. 이를 통해, 사용자는 살균수의 제조에 필요한 식염수를 휴대하지 않고 단순히 손톱만한 캡슐이나 앰플을 휴대함으로써, 어느 곳에서든지 간편히 소독에 필요한 살균수를 제조하는 용도로 사용할 수 있게 된다.

상기 멸균 단계는 상기 염수 내에 음전극부와 양전극부를 이격되게 설치하고, 상기 음전극부와 양전극판에 전류를 인가하여 염수를 전기 분해함으로써 생성되는 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂), OH라디칼, 차아염소산(HOCl)과 같은 산화체에 의하여 이루어지는 데, 상기의 전기 분해에 의한 산화체의 생성과 멸균 과정은 다음의 (1) 내지 (5)의 공정에 의하여 이루어진다.

(1) 오존이 생성되는 경로는 물(H₂O)을 전기 분해함으로써 시작되어 최종적 으로 O와 O₂가 결합되는 다음의 공정을 거쳐 오존이 형성된다.

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

(2) 과산화수소는 산소의 전기 분해에 의한 직접적인 경로와, 오존 분해에 의하여 생성된 중간 산물인 OH라디칼의 결합으로 생성되는 간접적인 경로에 의하여 생성된다. 즉,

O₂ + e^- --> O₂ ^·-

O₂ + 2H⁺ + 2e^- --> H₂O₂

와 같은 직접적인 경로와,

OH·+ OH· --> H₂O₂

와 같은 간접적인 경로에 의하여 생성된다.

(3) HOCl은 수중에 존재하는 Cl^- 이온이 Cl₂로 결합한 후에 H₂O와 반응하여 HOCl을 생성하게 된다. 즉,

2Cl^- --> Cl₂ + 2e^-

2H₂O + 2e^- --> H₂ + 2OH^-

Cl₂ + H₂O --> HOCl + H⁺ + Cl^-

(4) OH라디칼은 순간적으로 생성되었다가 사라지기 때문에 직접적으로 측정은 불가능하지만, 오존이 수중에 존재하는 경우에 OH^- 또는 과산화수소의 짝염기인 HO₂ ^-와 반응하여 라디칼 체인 사이클을 형성하며 최종적으로는 OH라디칼을 생성한다.

O₃ + OH --> 라디칼 체인 반응(Radical Chain Reaction) --> OH·

O₃ + HO^{2 -} (H₂O₂의 짝염기) --> 라디칼 체인 반응 --> OH·

(5) 수중에 존재하는 미생물(microorganism, microorganics)은 생성된 산화체(oxidants)에 의하여 불활성화되거나 제거되며, 다음의 microorganism은 전기적 흡착(electrosorption)에 의하여 제거되며, 다음의 microorganics는 e-과의 반응으로 직접적인 전기 분해 반응에 의하여 제거된다.

즉, Microorgainsm에 대해서는,

M(Microorganism) --> Electrosorption --> Inactivation

또한,

M(Microorganism) + O₃ --> Inactivation

M + OH· --> Inactivation

M + HOCl --> Inactivation.

그리고, Microorganics에 대해서는,

M(Microorganics) + e- --> M-

또한,

M(Microorganics) + O₃ --> Product

M + OH· --> Product

M + HOCl --> Product

즉, 전기 분해가 이루어지는 동안에 상기 (1) 내지 (5)의 공정에서 생성된 혼합된 산화체(O3, H2O2, HOCl, OH라디칼)에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어지며, 전기 분해가 이루어진 후에는 잔류성이 높은 차아염소산(HOCl)에 의하여 높은 살균력이 유지된다. 또한, (3)단계에서 생성된 차아염소산(HOCl)은 약산성 내지 중성의 염수에서 생성되므로, 살균력이 상대적으로 작을 뿐만 아니라 인체에 부작용을 유발할 가능성이 있는 염소 이온(Cl^-)이나 차아염소산이온(OCl^-)의 성분비를 줄이고, 소독 및 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 성분비를 크게 높일 수 있게 된다.

또한, 전기 분해가 일어나는 중에 생성되는 과산화수소(H₂O₂)는 자유기(free radical, HO·+ O·)을 생성하는 능력이 있는데, 이 자유기들은 단백질을 낮은 분자 무게의 펩타이드, 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들며, 이중결합 부위로 몰려들어 에폭사이드(epoxide)를 생성한다. (예컨대, C=C-R 구조는 C-C-R 구조가 된다) 보다 구체적으로는, 과산화수소에서 생성된 자유기는 매우 반응성이 큰 데, 자체의 안정을 이루기 위하여 단백질과 같은 다른 유기질 분자를 공격함으로써, 과산화수소의 산화 작용으로 단백질을 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들게 되어, 알러지를 유발하는 원인 물질인 단백질을 효과적으로 제거하게 된다. 즉, 산화체는 조류, 박테리아, 곰팡이, 원충류 및 바이러스를 죽이는 효과 이외에 단백질을 구성하는 아미노산의 탄소와 질소 원자 사이의 이중 결합을 파괴하는 특징을 이용하여 알러지를 유발하는 원인 물질인 단백질을 제거할 수 있다. 이를 통해, 상기와 같이 제조된 산화체를 비염, 아토피 등 알러지 질환에 사용하면, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시킴으로써 알러지 증상의 치료에도 사용할 수 있다. 또한, 이를 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하는 데에도 효과적이다.

특히 적용 피부나 점막 상태에 따라 식염수의 농도를 0.9% 이하, 0.9%의 등장액 또는 0.9% 이상의 고농도 등으로 조절하는 것에 의하여 목적에 맞는 농도의 산화체를 발생시켜 적용하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 음전극판과 상기 양전극판에는 서로 마주보도록 원추형과 같이 끝단이 뾰죡한 돌기가 형성되어, 상기 돌기에 보다 많은 전하가 응집되어 전기 분해 반응이 더욱 촉진된다.

한편, 판형상으로 형성된 상기 음전극판과 상기 양전극판의 판면으로부터 분기된 분기판이 돌출 형성되고, 상기 음전극판로부터 분기된 분기판과 상기 양전극판로부터 분기된 분기판은 하나씩 차례로 서로 마주보도록 배열되고, 마주보는 상기 분기판들에는 각각 음극 돌기와 양극 돌기들이 형성된다. 이를 통해, 최소한의 공간에 전기 분해가 일어나는 영역을 보다 많이 확보할 수 있게 된다. 나아가, 상기 분기판으로부터 또 다른 분기판이 형성되고, 양전극부와 음전극판로부터 연장된 또 다른 분기판들의 마주보는 면에 각각 음극 돌기와 양극 돌기가 형성되도록 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 멸균 단계 이전에 상기 식염수의 불순물을 제거하는 여과 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이를 통하여 전기 분해에 의한 멸균 과정시에 불순물이 전극부에 달라붙는 것 등에 의하여 전극부가 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 전원 공급부는 상기 전극판에 인가하는 전원의 인가 방향을 꺼꾸로 인가하는 것이 가능하게 구성된다. 즉, 상기 음전극부와 상기 양전극부에 공급하는 전원의 (+)(-)를 주기적으로 뒤바꿈으로써, 초기의 음전극부가 음전극부만으로 작용하지 않고 동시에 초기의 양전극부가 양전극부만으로 작용하지 않도록 하고, 하나의 전극부가 음전극부와 양전극부의 역할을 교대로 함에 따라 산화, 환원 반응이 번갈아가면서 일어나도록 하여, 전기 분해 과정 동안에 각각의 전극판에 고 용물이 부착되는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기 일정 기간은 1 내지 10회의 횟수로 설정될 수도 있으며, 2 내지 5일 등의 시간으로도 미리 설정될 수 있다.

상기 상기 염수 제조 단계는, 0.1ℓ 이하의 소용량의 생리 식염수를 제조하고자 할 경우에는, 용기에 물을 담아 놓고, 상기 용기 내에 담겨진 상기 물의 양에 비례하여, 염도가 약 0.9%가 되도록 하는 양의 약용 소금 가루를 넣어 혼합하여 제조할 수 있다.

그리고, 상기 멸균 단계는 상기 염수 내에 음전극부와 양전극부를 이격되게 설치하고, 상기 음전극부와 양전극판부 전류를 인가하여 염수를 전기 분해함으로써 생성되는 산화체에 의하여 이루어지며, 상기 음전극부와 상기 양전극부에는 서로 마주보도록 선단부가 뾰족한 음극 돌기와 양극 돌기가 형성된다. 이는, 일정한 전하를 흘려주더라도 음전극부와 양전극부의 뾰족한 돌기의 선단에 전하가 많이 몰리게 되므로, 보다 전기 분해를 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 동일한 전기 분해를 유도하고자 하는 경우에 보다 낮은 용량의 전원 공급부를 구비할 수 있게 되며, 특히 용량이 작은 배터리도 활용할 수 있게 된다. 여기서, 음극 돌기와 양극 돌기의 선단부는 반드시 뾰족한 형태일 필요는 없으며, 기둥 형태이어도 무방하다.

이 때, 상기 음극 돌기와 양극 돌기는 전기 분해를 가장 활발히 반응시킬 수 있는 백금(Pt), 티타늄(Ti), 흑연 등으로 형성되거나 도금된 것이 좋다. 그리고, 상기 음극 돌기와 양극 돌기의 도금층 두께는 다른 부분의 도금층 두께보다 더욱 더 두껍게 형성되는 것이 반응 수명을 높이는 측면에서 효과적이다. 특히, 휴대용으로 사용되는 경우에는 전극판의 크기를 소형으로 형성하면서 많은 양의 산화체를 생성해야 하므로, 가장 전기 분해를 가장 활발히 반응시킬 수 있는 백금으로 형성되거나 백금 코팅된 것이 바람직하다.

상기와 같이 제조된 살균수를 제조된 후 1분 이내에 비염, 아토피 등 알러지 질환에 도포함으로써, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시켜 비염, 아토피 질환을 치료할 수도 있으며, 인체의 입안의 인후 부근에 도포함으로써 목 부위를 소독하고 입안도 살균시킬 수 있다. 아울러, 상기와 같이 제조된 살균수를 제조된 후 1분 이내에 무좀 질환 부위나 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위에 도포하는 것에 의해서도 무좀균을 효과적으로 제거할 수 있으며, 채소나 야채 등에도 도포하여 신선한 과일과 채소 상태를 유지할 수도 있다. 이 때, 살균수를 제조한 후 1분 이내에 도포하는 것은, 일반적으로 전기 분해 후 30초 내지 1분이 경과한 상태에서 잔여 염소(residual chlorine)의 양이 최대가 되며, 그 이후에는 시간이 경과할 수록 급격히 감소하기 때문이다. 이는 실험 데이터를 그래프로 표시한 첨부된 도면을 통해 확인할 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 약산성 내지 중성의 물에 소금을 혼합하여 만들어진 염수를 수용하는 용기와; 상기 용기 내의 염수를 살균하도록 상기 용기와 연통되는 위치에 형성된 음전극부와, 상기 음전극부와 소정의 거리 이격되도록 배열된 양전극부를 구비한 전극부와; 상기 전극부에 직류 전원을 공급하는 배터리를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치를 제공한다.

이는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 차아염소산의 성분비가 높은 살균수를 제 조하는 제조 장치를 제공하기 위함이다.

여기서, 상기 음전극부와 양전극부는 서로 마주보는 다수의 음극 돌기와 양극 돌기를 구비한 하나 이상의 음전극판과 양전극판으로 구성된다. 보다 좁은 공간에 보다 많은 산화체를 발생시키기 위하여, 상기 음전극판과 상기 양전극판의 일면으로부터 분기부가 돌출 형성되고, 상기 음전극판의 분기부와 상기 양전극판의 분기부는 서로 마주보도록 배열되며, 마주보는 상기 분기부들의 면에 각각 음극 돌기와 양극 돌기가 형성될 수도 있다.

또한, 상기 음전극부를 끼워 고정하는 음극 지지턱과, 상기 양전극부를 끼워 고정하는 양극 지지턱을 구비하고, 상기 전원공급부로부터 공급받은 전원의 음극을 상기 음극 지지턱과 연결하고, 상기 전원공급부로부터 공급받은 전원의 양극을 상기 양극 지지턱과 연결하도록 구성된 지지대를 더 포함하여 구성된다. 이를 통해, 전극부를 상기 용기 내에 용이하게 설치할 수 있으며, 상기 지지대의 지지턱에 전극부를 단순히 착탈시킴으로써 용이하게 교체하는 것이 가능해진다. 또한, 전극판 자체를 교체할 수도 있다.

그리고, 상기 염수의 농도에 따른 저항값을 보상하여, 상기 염수 내에 설치된 전극에 공급되는 전류를 일정 범위로 유지하는 수단과, 상기 배터리로부터 상기 전극부에 공급되는 전류가 일정 범위로 유지되도록 상기 배터리의 전압을 보상하는 보상 수단을 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 물은 수돗물 또는 지하수이어서, 어느곳에서든지 쉽게 구할 수 있는 장점을 갖는다.

그리고, 상기 전극부에 소정의 시간동안 전원을 공급하는 것을 지령하는 스위치가 형성되어, 제조업자에 의하여 최적의 산화체 발생량을 발생하도록 설정된 전기 분해 시간동안만을 작동시키기 위하여, 사용자는 단순히 상기 스위치를 ON시키기만 하면 된다. 이를 통해, 휴대용 살균수 제조 장치의 사용 측면에서 사용자의 편의를 도모한다.

그리고, 상기 용기에 결합되는 분사 케이스와; 상기 용기 내의 살균수를 외부로 분사하도록 끌어올리는 통로인 분사관과; 상기 분사관과 연통되어 상기 분사 케이스의 바깥면에 살균수를 분사시키는 분사기와; 상기 분사관에 살균수를 끌어 올리는 힘을 발생시키기 위하여 체적이 커졌다 작아질 수 있게 형성되는 진공 챔버와; 상기 진공 챔버의 체적이 작아진 상태에서 다시 커지게 복원시키는 힘을 작용하며, 그 표면이 백금 코팅된 스프링을; 구비한 분사부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치를 제공한다. 이를 통해, 사용자는 제품의 수명이 다할 때까지 스프링의 파손없이 제조된 살균수를 원하는 용도와 위치에 정확하게 분사시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도3 내지 도16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수의 제조 방법은, 약산성 내지 중성의 물(111)을 준비하는 단계(S110)와, 준비된 물(111)에 소금 을 혼합하여 약0.9%의 농도를 갖는 염수를 제조하는 단계(S120)와, 염수(111) 내에 설치된 전극부(140)에 전원을 인가하여 염수(111)를 전기분해함으로써 산화체를 발생시켜 염수(111)를 멸균시키는 단계(S130)와, 기준이 되는 염수의 농도와 용기(110)에 담겨진 염수의 농도 차이와, 기준이 되는 배터리 전압과 장치(100)에 설치된 배터리(160)의 실제 전압과의 차이를 보상하여 전극부(140)에 일정한 전류가 인가되도록 조정하는 전류 조정 단계(S140)를 포함하여 구성된다.

상기 물을 준비하는 단계(S110)는, pH 5.0 내지 pH 7.5의 약산성 내지 중성의 물인 수돗물이나 지하수를 준비함으로써, 그 다음 단계인 염수를 전기 분해시키는 공정에서 발생되는 산화체 중 차아염소산의 발생량을 극대화시킬 수 있다. 특히, 제조될 살균수가 인체에 주입하거나 섭취되는 용도로 사용되고자 하는 경우에는, 인체의 체액과 유사한 범위인 pH 6.0 내지 pH 7.5 인 물을 사용하는 것이 좋다. 이 때, 수돗물을 오랫동안 끓이면 pH가 증가하여 알칼리수가 되므로, 수돗물 자체를 사용하여야 약산성 내지 중성의 물을 확보할 수 있다.

상기 염수를 제조하는 단계(S120)는, 체액과 동일한 염도인 약 0.9%의 소금물이 되도록 소금을 넣는다. 이를 위하여, 용기(110) 내에 표시된 눈금(미도시)만큼 물(111)을 넣은 후에, 그 물(111)의 염도를 약 0.9%로 만들 수 있는 양의 소금을 용기(110)에 넣고 잘 흔들어주는 것에 의하여 이루어진다. 이 때, 사용자가 용기(110)내의 물(111)의 염도를 0.9%로 맞추기 위해 필요한 양을 계측하는 저울을 사용자가 가지고 있지 않은 경우가 많으므로, 상온 20℃를 기준으로 염화나트륨 용액의 용해도는 35.8인 것을 감안하여, 1.8g의 염화나트륨을 함유한 5.0㎖의 포화 염화나트륨 용액을 첨가함으로써 적절한 농도를 갖는 염화나트륨 용액을 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 포화된 염화나트륨 용액의 양은 내경이 작은 측정 용기에 매겨진 눈금을 읽음으로서 간편하게 계측하여 혼합함으로써 간편하게 염수를 제조할 수 있다.

상기 멸균 단계(S130)는, 상기 멸균 단계(S30)는 도4 내지 도7에 도시된 살균수 제조 장치(100)의 전극부(140)에 직류 전원을 인가하는 것에 의하여 이루어진다. 여기서, 전극부(140)는 전원 공급부(16)로부터 음극 전원을 공급받도록 연결된 음전극판(141)과, 전원 공급부(160)로부터 양극 전원을 공급받도록 연결된 양전극판(142)과, 이들 전극판(141,142)이 설치된 지지대(143)로 구성된다. 그리고, 서로 마주보는 각각의 음전극판(141)과 양전극판(142)의 면에는, 도11에 도시된 바와 같이, 충분한 두께로 백금 도금된 뾰죡한 원추형의 복수개의 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)가 소정의 거리(d1)가 이격되도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 살균수 제조 장치(100)는, 염수(111) 내 미생물이나 조류, 바이러스 등을 멸균시키기 위하여 멸균 단계(S20)에 이르면, 전원 공급부(160)로부터 전극판(141,142)에 전원이 공급되고, 전원이 공급됨에 따라 각 전극판(141,142)에 형성된 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(141b)에 전하가 집중된다. 따라서, 각 돌기(141a,141b) 사이에서 염수(111)의 전기 분해가 격렬이 일어나게 되며, 불과 30초~3분동안의 전기 분해에 의하여 다량으로 생성되는 산화체(오존, 과산화수소, 차아염소산, OH라디칼 등)가 수돗물 내의 미생물을 제거하여 멸균된 살균수를 제조할 수 있게 된다.

보다 구체적으로는, O-는 강력한 산화와 세균, 바이러스를 살균하고 포자를 제거하며, OH-는 알카리로서 살균하고 중금속을 제거하며, O₂는 수중용존산소를 증대하여 특급수로 만듬과 동시에 O₃는 전기 분해가 일어나는 동안에만 존재하지만 강한 살균력으로 바이러스, 세균, 포자 등을 제거하게 된다. 따라서, 세균의 양이 100개/g 또는 100개/㎖이하이고, 대장균, 녹농균, 황색포도상구균, 살모넬라균이 검출되어서는 안된다는 생리 식염수에 요구되는 미생물 허용치를 만족시킬 수 있다. 동시에, 염소 중 90% 정도는 높은 살균 소독력을 갖는 차아염소산(HOCl)로 되어, 염수(111) 내의 조류, 바이러스, 세균, 미생물 등 각종 유해한 균을 효과적으로 제거하게 된다.

상기 전류 조정 단계(S140)는, 도16에 도시된 회로에 의하여 그 동작이 구현된다. 즉, 전극부(140)에서 발생되는 산화체의 양은 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기에 따라 좌우된다는 것을 발견하고, 전극부(140)에 인가되는 전류값이 배터리(160)의 소모량이나 염수(111)의 염도의 차이에도 불구하고 항상 일정하게 유지되도록 하기 위한 것이다.

도16에 도시된 회로는, 음전극판(141)과 양전극판(142)에 공급되는 전류의 방향이 주기적으로 뒤바뀌도록 함으로써, 최초의 음전극판(141)이 음전극판으로만 작용하지 않고 주기적으로 양전극판으로 작용하며, 마찬가지로, 최초의 양전극판(142)이 양전극판으로만 작용하지 않도록 하고 주기적으로 음전극판으로 작용하도록 하여,전기 분해 과정 동안에 각각의 전극판에 고용물이 부착되는 것을 방지한 다. 이를 위하여, 스위칭 소자 역할을 하는 4개의 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)가 병렬로 2개씩 형성되고, 그 사이의 접점(181,182) 사이에 전극부(140)가 위치하도록 한다. 따라서, TR1과 TR4가 ON이고 TR2와 TR3이 OFF된 경우에는 제1접점(181)으로부터 제2접점(182)으로 전류가 흐르며, TR2와 TR3이 ON이고 TR1과 TR4가 OFF된 경우에는 제2접점(182)으로부터 제1접점(181)으로 전류가 흐르게 된다.

이 때, 음전극판(141)과 양전극판(142)의 사이의 염수(111)는 도16에 도시된 회로의 저항(111a) 역할을 하게 된다. 따라서, 염수(111)를 수용하는 용기(110)에 눈금이 매겨져있다고 하더라도 사용자의 부주의에 의하여 염수(111)의 농도가 조금씩 달라질 수 있으며, 이에 따라, 전극판(141,142) 사이의 저항(111a)은 조금씩 달라지게 되어, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기가 조금씩 차이가 생기게 된다. 이를 보상하기 위하여, 저항을 배터리(160)에 직류로 연결하여 두고, 저항(R)에 흐르는 전류량을 산출한다.

예를 들어, TR1과 TR4가 ON이고 TR2와 TR3이 OFF인 상태이어서 제1접점(181)으로부터 제2접점(182)으로 전류가 흐르는 경우에, 저항(R)에 흐르는 전류값을 측정하여 보니, 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값보다 더 큰 경우에는, 염수(111)의 저항값(111a)은 불변이므로, 트랜지스터(TR1,TR4)의 베이스 전류를 미세하게 높여주면, 트랜지스터(TR1, TR4)에서 일정량의 전압이 소요되므로, 염수(111)에 인가되는 전압값이 작아지고, 이에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기를 더 작게 하여 원하는 값으로 맞출 수 있다. 마찬가지로, 저항(R)에 흐르는 전류값을 측정하여 보니, 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값보다 더 작은 경우에 는, 염수(111)의 저항값(111a)은 불변이므로, 트랜지스터(TR1,TR4)의 베이스 전류를 미세하게 낮추면, 트랜지스터(TR1, TR4)에서 일정량의 소요되는 전압 강하량이 더 작아지므로, 염수(111)에 인가되는 전압값이 커지고, 이에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기를 더 크게 하여 원하는 값으로 맞출 수 있다.

배터리(160)의 사용에 따라 전극부(140)에 인가되는 전압이 줄어듦에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류값이 줄어드는 현상을 해결하기 위하여 마찬가지 원리가 적용된다. 휴대용 살균수 제조 장치(100)의 초기 배터리(160)의 전압은 약 3.3V이지만, 사용에 따라 배터리(160) 전압은 약 2.3V까지 낮아지므로, 초기에 세팅된 살균 시간(전류 인가 시간)동안 전류를 전극부(140)에 인가하더라도 충분히 살균되지 못한 살균수가 제조되거나 과도하게 살균된 살균수가 제조될 가능성이 발생된다. 이를 방지하기 위하여, 배터리(160)와 직렬로 연결된 저항(R)에서의 전압값을 측정하여, 저항(R)에 흐르는 전류값(A)을 계측한다. (도16에서는 저항R에 흐르는 전류와 전극부(140)에 인가되고자 하는 전류값이 같다.) 그리고 나서, 저항(R)에 흐르는 전류값(A)이 전극부(140)에 인가되고자 하는 전류값보다 더 큰 경우에는, 접속이 ON 상태인 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 증대시켜, 이 트랜지스터에서 소정의 전압 강하량이 발생하도록 하여, 전극부(160)에 인가되는 전류값을 일정한 값으로 유지할 수 있게 된다.

이를 통해, 염수(111)의 염도나 배터리(160)의 전압이 일정하지 않더라도, 전극부(140)에 인가되는 전류값을 일정하게 유지할 수 있게 되며, 이를 통해, 전극부(140)에 인가되는 시간을 일정하게 제어하더라도, 세균, 바이러스 등을 충분히 살균한 살균수를 안정적이고 신뢰성있게 확보할 수 있게 된다.

한편, 종래에 정전류 유지 회로로 사용되는 디씨-디씨(DC-DC) 컨버터를 본 발명에 따른 살균수 제조 장치 또는 그 방법에 사용할 수도 있으나, 종래의 디씨-디씨 컨버터는 그 구성이 복잡하여 휴대용 장치에 부적합할 뿐만 아니라, 반도체 소자의 경우에는 약 0.7V 이상이 흘러야 비로소 전류가 흐르게 된다는 성질로 인하여 전압 소모가 크므로, 약 3.0V 내지 4.5V의 정격 전압을 갖는 배터리로 살균시키는 휴대용 장치에 적용하는 것이 불가능하였다. 그러나, 본 발명은, 상기와 같이, 스위칭 소자의 역할을 하는 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 조정하는 것에 의하여 전극부(140)에 인가되는 전류값을 조정함으로써, 약 3.0V의 정격 전압을 갖는 배터리(160)로 휴대용 살균수 제조 장치(100)의 전극부(140)에 일정한 전류를 인가하는 것이 가능하게 되었다.

상기의 공정을 통해 제조되는 살균수는 간편하게 구할 수 있는 약산성 내지 중성의 수돗물로 쉽게 제조할 수 있으며, 음극 돌기와 양극 돌기가 각각 형성된 전극판에 전하를 흘려주어 수돗물의 전기 분해를 유도하여 멸균시키므로 커다란 설비가 없더라도 가정이나 병원과 같은 장소에서도 사용자 규모에서도 간편하게 살균력이 높은 차아염소산의 성분비가 높은 살균수를 제조할 수 있는 장점을 갖는다. 더욱이, 일반 증류수에 비하여 염수는 보다 격렬한 전기 분해가 이루어져, 산화체의 양을 증가시키므로, 배터리(160)의 소모량을 최소화하면서, 다량의 차아염소산을 포함하는 산화체를 생성하여 신속하게 살균수를 제조할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예는 살균수 제조 방법에는 염수 중 불순물을 제거 하는 여과 단계를 선택적으로 추가할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균수 제조 장치(100)의 구성을 상술한다.

도4 내지 도13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균수 제조 장치(100)는, 살균수를 제조하도록 물을 수용하는 용기(110)와, 살균수를 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 코 안쪽 등에 분무하는 분사부(120)와, 용기(110)의 저부에 장착된 본체 케이스(130)와, 본체 케이스(130)의 내부에 용기(110)와 연통된 위치에 설치되어 용기(110)의 물을 멸균하는 전극부(140)와, 전극부(140)를 제어하는 제어부(150)와, 전극부(140)에 전원을 공급하는 전원 공급부(160)를 포함하여 구성된다.

상기 용기(110)는 약산성 내지 중성의 물(111)을 수용하며, 용기(111)의 저부에 외부로 물이 새지 않도록 본체 케이스(130)와 결합되는 부위에 끼워지는 밀폐링(112)을 구비한다. 여기서, 전기 분해를 한 상태에서 차아염소산(HOCl)의 성분비를 높이기 위하여, 상기 물은 pH 5.0 내지 pH 7.5의 수돗물이나 지하수를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 필터를 구비한 별도의 용기를 이용하여, 일반 수돗물이나 지하수의 불순물을 제거한 정제수로 사용할 수도 있다. 이 때, 소금물은 전극판의 반응을 촉진시키는 측면에서도 바람직하지만, 코의 안쪽을 소독하거나 세척하는 데에도 가장 우수한 효능을 갖는다. 이를 위하여, 인체의 체액과 동일한 약 0.9% 염도의 소금물을 사용하는 것이 효과적이다.

상기 분사부(120)는 용기(111)의 상부에 형성된 나사부(111a)에 결합되는 분 사 케이스(121)와, 용기(111) 내의 살균수를 외부로 분사하도록 끌어올리는 통로인 분사관(122)과, 분사 케이스(121)의 외측벽에 분사관(122)과 연통되어 살균수를 분사시키는 분사기(123)와, 분사관(122)에 살균수를 끌어 올리는 힘을 발생시키기 위하여 형성되는 진공 챔버(124)를 포함한다.

여기서, 분사부(120)를 통하여 살균수를 외부로 분사시키기 위해서는, 도4의 화살표 방향으로 사용자가 손가락으로 누르면, 진공 챔버(124) 내의 공간이 좁아졌다가 순간적으로 넓어지는 것에 의하여 분사관(122)을 통해 살균수가 분사부(120)로 끌어 올려지고, 분사기(123)를 통해 미세한 물방울 형태로 분무된다. 이 때, 눌렸다가 다시 넓어지도록 복원되는 것은 진공 챔버(124) 내에 코일 스프링(미도시)이 설치되기 때문이다. 이와 관련하여, 살균수가 약산성을 띄는 경우에 스프링이 부식되는 것을 방지하기 위하여, 스프링은 스프링강에 백금 코팅되어 제작된다. 플라스틱으로 스프링을 제작할 수도 있지만, 플라스틱은 반복 하중에 대하여 내구성이 매우 약하므로 바람직하지 않다.

상기 본체 케이스(130)는 용기(111)의 하부 내주면에 형성된 나사산에 결합되며, 전극부(140)가 설치되는 제1챔버(131)와, 제어부(150)와 전원 공급부(160)가 수용되는 제2챔버(132)와, 전극부(140)의 작동을 위하여 사용자가 누르는 작동 스위치(133)와, 작동 상태를 표시하는 표시부(134)를 포함한다.

여기서, 제1챔버(131)는 용기(111)와 연통되어 용기(110)의 물이 관통공(131a)을 통해 흘러 들어올 수 있도록 형성되며, 제2챔버(132)는 제어부(150)와 전원 공급부(160)에 제1챔버(131)내의 물이 침투하지 못하도록 제1챔버(131)와 격 리되어 형성된다.

그리고, 사용자가 작동 스위치(133)를 누르면, 살균수의 제조에 필요한 미리 저장된 작동 시간동안만 전극부(140)에 전원을 공급하게 된다.

상기 전극부(140)는 제1챔버(131) 내의 격벽(148)에 고정 나사(144)로 고정되며, 제어부(150)로부터 전원을 공급받도록 제어부와 연결된다. 이 때, 제어부(150)의 전원 공급봉(161,162)과 전극부(140) 사이의 연결을 위하여, 전극부(140)가 놓여지는 격벽(148)에는 관통공(미도시)이 형성되고, 그 관통공을 통하여 제1챔버(131)내의 물이 제2챔버(132)로 흘러들어가지 못하도록 지지대(143)의 저면의 모서리 부분에는 고무 패킹(미도시)이 형성된다.

여기서, 격벽(148)의 저면에는 제1챔버(131)의 내주면(미도시)에 끼이면서 격벽(148)의 직경보다 큰 고무 패킹판(148a)이 부착되어, 제1챔버(131) 내의 물이 제2챔버(132)로 흘러들어가는 것을 방지한다. 따라서, 격벽(148)의 직경(d')은 제1챔버(131)의 내주경(d)보다 약간 작게 형성되어, 고무 패킹판(148a)에 의하여 방수를 구현한다. 이 때, 고무 패킹판(148a)은 판(板)형상 대신 링형상으로 격벽(148)의 모서리면을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 그 밖의 전극부(140)는 도 12 내지 도15의 전극판(140, 240, 340) 중 어느 하나로 세워지거나 눕혀진 상태로 설치될 수 있으며, 상세한 구성은 후술하기로 한다.

상기 제어부(150)는, 도5 및 도16에 도시된 바와 같이, 제어회로 안착판(151)과, 제어회로 안착판(151)위에 작동 스위치(133)의 입력에 따라 사전에 설정된 시간동안 전극부(140)에 전원을 공급하고, 표시기(134)에 작동 상태를 표시하 며, 경우에 따라 전극부(140)에 공급하는 전원의 방향을 뒤바꾸도록 제어하는 제어 회로(152, 도16)와, 전극부(140)에 전원을 공급하는 배터리(160)를 수용하는 배터리 수용부(153)와, 제어회로 안착판(151)의 저면에 고정되는 저판(154)과, 저판(154)의 관통공(154a)을 개폐하는 배터리 커버(155)를 구비한다.

여기서, 제어회로 안착판(151)의 외주를 따라 상방으로 측벽(151a)이 돌출 형성되어, 측벽(151a)의 선단면과 제2챔버(132)의 상면(132a)과 접촉된다. 이를 통해, 제어회로 안착판(151)의 바닥면과 제2챔버(132)의 상면(132a)의 사이에는 충분한 공간이 마련되어 제어 회로(152)를 안착할 수 있게 된다.

그리고, 제2챔버(132)의 상면(132a)에는 고정 볼트(156)를 수용하는 나사홈(미도시)이 형성되어, 고정 볼트(156)로 저판(154)의 고정공(154b)과 제어회로 안착판(151)의 고정공(151b)을 관통하여 나사홈에 고정하면, 본체 케이스(130)의 내부에 제어부(150)와 전원 공급부(160)가 설치된다.

도면 중 미설명 부호인 133a는 제어부(150)와 작동 스위치(133) 및 표시기(134)를 연결하는 신호선이며, 155a는 배터리(160)의 전원을 공급하기 위한 금속판이다. 금속판(155a)으로부터 별도의 신호선이 제어부(150)와 연결된다.

전원 공급부(160)는 정격 전압이 3.0V(Volt)인 배터리(160)와, 양극 전원봉(161)과 음극 전원봉(162)을 포함한다. 음극 전원봉(161)과 양극 전원봉(162)을 통하여 배터리(160)로부터의 전원은 전극부(140)에 공급된다. 이와 관련하여, 제1챔버(131)에 전극부(140)를 끼운 상태에서, 제2챔버(132)에 제어회로 안착판(151)과 저판을 고정 볼트(156)로 고정하면, 음극 전원봉(161)과 양극 전원봉(162)은 전 극부(140)와 연결되어, 배터리(160)로부터 전극부(140)에 전원을 공급할 수 있게 된다.

한편, 분무부(120)는 분무 방향을 조절할 수 있는 형태로 형성될 수도 있고, 전방을 향하여 분무하는 형태로 형성될 수 있으며, 오랜 시간동안 사용하지 않고 이동하는 경우에는, 용기(111) 내의 물이나 살균수가 외부로 새지 않도록 마개 역할만을 갖도록 형성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 휴대용 살균수의 제조장치(100)의 조립은 다음과 같다.

플라스틱 재질로 만들어진 용기(121)에 밀폐링(112)을 끼운 상태로 본체 케이스(130)를 조립한다. 그리고 나서, 본체 케이스(130)의 저면 개방단을 통하여 전극부(140)를 제1챔버(131)에 끼운다. 그리고, 제어회로 안착판(151)을 제2챔버(132)에 넣은 상태에서, 저판(154)을 제어회로 안착판(151)의 저면에 포갠 상태에서 고정 볼트(156)로 제어회로 안착판(151)과 저판(154)을 본체 케이스(130)에 고정한다. 이 때, 전극봉(161, 162)은 전극부(140)와 연결되어, 배터리(160)로부터의 전원을 전극부(140)에 공급할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 조립된 휴대용 살균수 제조장치(100)를 오랜 기간 사용하여 전극부(140)의 전극판(141,142)에 형성된 백금 도금이 소모되어 전극부를 교체하고자 하는 경우에는, 조립 순서의 역순서로 휴대용 살균수의 제조장치(100)를 분해하고, 전극부(140)의 지지대(143)를 격벽(148)으로부터 분리하여 교체하는 것에 의하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 일 실시예의 휴대용 살균수의 제조장치(100)의 작동 원리를 상술한다.

제조 업자는 용기(111) 내의 물을 세척하는 데 필요한 최적의 시간을 미리 구하여 제어 회로(152)에 미리 기억을 시킨 상태에서 제조된 휴대용 살균수의 제조장치(100)를 출고시킨다. 이와 같은 제품을 구입하여 사용자가 살균수를 제조하여 코 안이나 상처 부위를 소독하고자 하는 경우에, 용기(111)에 수돗물이나 지하수 등 어느정도 청결한 물을 넣는다. 그리고 나서, 용기(111)에 담겨진 물을 약 0.9%의 농도를 갖는 소금물(식염수)로 만들 수 있는 높은 농도의 소금 용액이나 소금 가루가 담겨진 캡슐(미도시)을 개방하여, 용기(111)에 담겨진 물과 혼합시킨다. 이에 따라, 용기(111)내의 물은 약 0.9%의 식염수가 된다. 한편, 시중에 유통되는 식염수를 직접 용기(111)에 넣을 수도 있다.

그리고 나서, 사용자는 용기(111) 내의 물을 살균하기 위하여 작동 스위치(133)를 누르면, 용기(111) 내의 전극부(140)의 양전극부와 음전극부에 각각 양극 전원과 음극 전원을 미리 설정된 시간 동안만 인가한다. 이 때, 표시부(134)에는 전극부에 전원이 인가 중이라는 것을 알려주는 "작동중"이라는 메세지가 표시된다. 이 때, 용기(111)에 물이 담겨져 있지 않은 경우에는, 양전극부와 음전극부가 서로 이격되어 설치되어 있으므로 전류의 흐름이 자동적으로 차단되며, 용기(111)에 물이 담겨져 있는 경우에만 양전극부와 음전극부 사이의 물이나 소금물을 통해 전류가 흐르게 된다.

미리 설정된 시간동안 전원이 인가되는 동안에는 전극부(140)에서 전기 분해가 활발히 이루어져 많은 산화체가 짧은 시간 동안에 생성되고, 용기(111) 내의 순 환팬(미도시)이 회전하여 용기(111) 내의 물을 제1챔버(131)내로 순환시킨다. 동시에, 전극부(140)에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위하여 전극부(140)의 주위의 송풍팬(미도시)이 회전되어 더운 공기를 본체 케이스(130)의 통풍구(미도시)를 통해 외부로 방출시킨다.

그리고 나서, 미리 설정된 시간동안 전원이 인가되어 전극부(140)로부터 생성된 산화체에 의하여 식염수의 살균 작업이 완료되면, 표시부(134)에는 살균수의 살균 작업이 완료되었다는 "세척 완료"라는 메세지가 표시된다. 살균 소독이 완료된 상태이더라도, 사용자가 곧바로 살균된 살균수를 사용하지 않고 장시간 동안 보관하고자 하는 경우에는, 분무부(120)를 분리하고 마개 역할을 하는 뚜껑으로 닫아 외부의 공기가 용기(111) 내부로 침투하는 것을 방지한다. 이를 통해, 외부의 공기에 의하여 살균수가 오염되지 않고 장시간동안 살균 소독된 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 1회 내지 10회 정도 사용 후에, 휴대용 살균수 제조장치(100)를 이용하여 살균수를 제조하고자 하는 경우에는 전원 공급부(160)로부터 공급되는 전류의 흐름 방향이 꺼꾸로 인가된다. 따라서, 전기 분해를 통해 전극부(140)의 양전극부와 음전극판에 고용물이 부착되는 것을 자동적으로 억제할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균수 제조장치(100)는, 도6에 도시된 바와 같이, 용기(110)내의 물(111)속에 양극부(141)와 음극부(142)를 소정 거리 이격시킨 상태로 두고, 전원 공급부(160)로부터 전원 공급선(161)을 통해 전원을 인가하여 물(111)속에서 전기 분해를 유도하고, 전기 분해의 반응에서 나타나는 오존, OH라디칼, 차아염소산(HOCl) 등의 산화체를 이용하여 세균이나 박테리아를 살균하는 원리를 이용한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 일실시예에 따른 전극부(140)는 도6 내지 도12의 전극판(140, 240, 340) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

이 때, 전극부(140)를 구비한 장치(100)는, 도6에 도시된 바와 같이, 물(111)을 수용하는 용기(110)와, 용기(110)의 바닥면에 고정 설치된 전극부(140)와, 전극부(140)에 전원을 공급하는 전원 공급부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 전원 공급부(140)는 외부의 AC전원일 수도 있으며, AC전원을 변환한 DC 전원일 수도 있고, 배터리로 공급되는 DC전원일 수도 있다. 전원 공급부(140)로부터의 음극 전원선(161)은 음전극판(141)과 연결되며, 전원 공급부(140)로부터의 양극 전원선(162)은 양전극판(142)에 연결된다.

상기 전극부(140)는, 도7 내지 도9에 도시된 바와 같이, 복수의 음극 돌기(141a)가 표면에 형성된 음전극판(141)과, 복수의 양극 돌기(142a)가 표면에 형성된 양전극판(142)과, 음전극판(141)과 양전극판(142)을 끼워 고정하고 용기(110)의 바닥면에 고정되는 지지대(143)와, 지지대(143)의 고정공(143a)을 관통하여 용기(110)의 바닥면에 고정하는 고정 나사(144)를 포함하여 구성된다.

여기서, 음전극판(141)과 양전극판(142)은 소정의 간격(d2)만큼 이격되어 지지대(142)에 고정되고, 소정의 간격(d1)만큼 이격되고 서로 마주보도록 서로 마주보는 면(B)으로부터 돌출 형성된 원추형의 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)를 구비하여, 전극판(141,142)에 인가된 전하가 돌기(141a,142a)의 선단부(B)에 집중 된다. 따라서, 동일한 전원을 인가한 경우에 비하여 음극 돌기(141a) 와 양극 돌기(142) 사이의 물의 전기 분해를 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)에는 두껍게 백금 도금되어 활발한 전기 분해가 일어나도록 한다.

그리고, 지지대(143)는, 도11에 도시된 바와 같이, 음전극판(141)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 음전극판 접속 슬롯(1431)과, 양전극판(142)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 양전극판 접속 슬롯(1432)이 형성된다. 그리고, 도13에 도시된 바와 같이, 지지대(143)의 내부에는 음극 전원선(161)이 음전극판 접속 슬롯(1431)과 연결되고, 양극 전원선(162)이 양전극판 접속 슬롯(1432)과 연결되도록 구성되어, 지지대(143)의 슬롯(1431, 1432)에 전극판(141,142)을 끼우기만 하면, 해당 전원이 전극판(141,142)에 공급되도록 구성된다. 여기서, 도10은 전원 공급선(161,162)을 측면에 편의상 표시하였지만, 이는 실제로 도5의 전원 공급봉(161, 162)이 전극부(140)에 끼워지면서 전원을 공급하게 된다.

따라서, 전극판(141,142)의 백금이 소모되면, 소모된 전극판(141,142)을 슬롯(1431,1432)으로부터 빼내고 새로운 전극판(141,142)을 슬롯에 끼우기만 하면 교체가 완료된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 휴대용 살균수 제조장치(100)는 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.

이하, 상기 전극부를 포함하는 휴대용 살균수의 제조 장치(100)의 작동 원리를 상술한다.

사용자가 상기 장치(100)를 이용하여 세척, 소독하고자 하는 살균수를 제조 하고자 하는 경우에, 용기(110)에 pH 6.5의 수돗물(111)을 눈금자로 표시된 부분까지 채워 넣고, 용기(110) 내의 물을 약 0.9%의 소금물로 만들 수 있는 양의 소금이 담긴 캡슐 내지는 소용량의 봉지를 개봉하여 소금을 용기(110) 내의 물에 넣고 흔들어 섞는다. 그리고 나서, 전원 공급부인 배터리(160)로부터 전원을 인가하면, 전원 공급부(160)로부터 전원이 지지대(143)의 음전극판 접속 슬롯(1431)과 양전극판 접속 슬롯(1432)으로 공급된다. 이 때, 전술한 바와 같이, 배터리(160)와 직렬로 연결된 저항(R)의 전압을 측정하여 저항(R)에 흐르는 전류값을 산출한다. 그리고, 이를 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값과 대비한 후에, 양 전류값의 차이가 있으면 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)의 베이스 전류값을 조정하여 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값을 일정하게 유지시킨다.

이와 동시에 그리고 전류값의 조정을 거친 후에, 각각의 접속 슬롯(1431,1432)을 통해, 음극 전원은 음전극판(141)에 공급되고 양전 전원은 양전극판(142)에 공급된다. 이 때, 음전극판(141)과 양전극판(142)에 각각의 전원이 인가되지만, 각 전극판(141,142)의 마주보는 표면에 형성된 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)에 전하가 집중된다. 따라서, 각각의 돌기(141a,142a) 사이에서 전기 분해가 격렬히 일어나게 되며, 격렬한 전기 분해를 통해 다량으로 발생되는 오존, 과산화수소, 차아염소산(HOCl), OH라디칼 등의 산화체가 용기 내의 염수에서 발생되며, 특히, 약산성 내지 중성의 염수를 전기 분해함에 따라, 염소의 대부분은 높은 살균 소독력을 갖는 차아염소산(HOCl)으로 변환되어, 염수에 함유된 이물질, 단백질, 세균, 박테리아 등을 단시간 내에 효과적으로 세척, 살균 소독할 수 있게 된다.

상기의 장치(100)는 용기 내에 돌기(141a,142a)가 형성된 전극판(141,142)만을 설치하면 되므로, 휴대용 살균수 제조장치(100)의 크기를 휴대하기 편리할 정도로 작게 구성할 수 있다. 그리고,별도의 제어부가 장착되지 않았으나, 소정의 시간 동안에만 전기 분해가 일어나도록 하는 타이머 등이 장착된다.

이와 같이 제작된 휴대용 살균수 제조 장치(100)의 살균 성능을 시험하기 위하여, 다음과 같은 실험을 행하였다. 즉, 도8에 도시된 바와 같이, 작은 돌기가 36개가 서로 마주보도록 한 쌍의 음전극판과 양전극판을 나란히 배치하고, 배터리(160) 전압이 3.0V를 인가하며, 0.9%의 식염수에 대하여, 10초, 20초, 30초 동안 전기 분해 반응 후, 잔류되어 있는 차아염소산의 양을 측정하였다. 그 결과, 도17에 도시된 바와 같이, 전기 분해 반응 직후, 순간적인 차아염소산의 농도는 높아졌다가 시간이 흐를수록 차아염소산의 농도는 낮아져, 약 5분이 경과하면, 잔류되어 있는 차아염소산(HOCl)의 농도는 10초, 20초, 30초 전기 분해한 살균수에 대하여 각각 0.6mg/L, 0.8mg/L, 0.95mg/L로 나타났다. 다시 말하면, 본 발명에 따라 살균수를 제조하면, 차아염소산의 성분비가 높은 살균수를 얻을 수 있지만, 전기 분해 직후에 비하여 약 1분이 경과되면 차아염소산의 양이 급격히 감소하기 시작하므로, 살균수를 제조한 이후 1분 이내에 원하는 부위에 도포하는 것에 의하여 살균 효과를 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.

아울러, 수중의 미생물의 99%를 제거하기 위하여 필요한 자유 염소(Free chlorine)의 CT값은 0.13mg/L/min로 알려져 있다. 여기서, CT값(concentration * time)은 자유 염소의 농도(mg/L)와 접촉 시간(min)을 곱하여 얻어지는 것으로, 일 정량의 미생물을 제거하기 위해서는, 일정 농도를 갖는 염소(이때, 약산성 내지 중성의 물을 사용하므로 대부분의 자유 염소는 차아염소산을 의미한다)과 일정 시간동안 접촉한 상태를 유지해야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 차아염소산의 농도가 높다면, 이에 따라, 차아염소산과의 접촉시간이 더 짧아져도 무방하다는 것을 의미한다. 위와 같은 조건에 의하여 실험을 행한 결과, 잔류 염소에 대하여 다음의 CT값을 얻었다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수 제조 장치로 전기 분해를 10초, 20초, 30초 동안 행한 살균수에서는, 99%의 미생물을 제거하는 데 소요되는 시간은 모두 10초도 소요되지 않을 정도로 우수한 살균 소독력을 갖는다는 것을 알 수 있다.

마찬가지로, 특정한 미생물에 대하여 본 발명에 따라 제조된 살균수의 살균 소독 성능을 시험한 결과는 다음과 같다. 마찬가지로, 돌기가 형성된 전극판을 1mm간격을 두고 설치한 상태에서, 약 3V의 전원을 0.9%의 30mL의 염수에 인가하였다. 그리고, 전기 분해가 일어나는 동안과, 20초동안 전기 분해를 마친 후 대상 미생물이 불활성화되는 정도를 실험한 결과, 다음 표 2 및 표3에 기재된 결과를 얻었다.

여기서, CFU/mL은 1mL당 살아있는 Escherichia coli.(E.coli) 미생물의 군수를 의미하며, No는 최초의 활성 개체군수, N은 시간 경과에 따라 활성 개체군수를 의미하며, log는 지수가 10인 상용 로그를 의미한다. 표2에 도시된 바와 같이, Escherichia coli.(E.coli) 미생물의 경우에는, 약 30초동안 전기 분해를 하는 것에 의하여, 전체의 1/100도 안되는 양의 미생물만이 활성 상태를 유지하였을 뿐, 나머지 99%이상은 모두 불활성화된 것을 보여주고 있다. (즉, log(N/No)가 -2보다 작아졌으므로 99%이상이 불활성화 된 것임을 확인할 수 있다)

또한, 표3에 도시된 바와 같이, MS2 phage 바이러스의 경우에는, 약 15초 동안의 전기 분해중에 99.9%가 불활성화되었으며, 30초 전기 분해 이후 4분이 경과된 후에는, 99.99% 이상의 바이러스가 불활성화되었음을 알 수 있다.

이렇듯, 각 전극판에 서로 마주보도록 형성된 돌기에서 격렬한 전기 분해를 유도하도록 작은 크기의 한 쌍의 전극판을 나란히 배열시키고, 약 3V의 배터리 용량 수준의 전원을 구비하면, 최대 35초 이내에 99.99%의 미생물 또는 바이러스를 제거할 뿐만 아니라, 높은 살균력을 갖는 살균수를 간편하게 제조할 수 있게 된다. 더욱이, 이와 같이 제조된 살균수는 수돗물이나 지하수와 같이 구하기 쉬운 물을 바로 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 살균력이 뛰어난 차아염소산의 성분비가 종래에 비하여 월등히 높게 된다.

한편, 도14은 도10의 전극판의 다른 실시예의 구성을 도시한 단면도로서, 도14에 도시된 바와 같이, 전극판(241,242)은 하나의 판상(板狀)으로 형성되지 않고, 전극판(241,242)로부터 분기된 분기판(2411,2421)을 포함하여 구성될 수 있고, 크게 이격된 전극판(241,242)에 전극 돌기가 형성되지 않고, 보다 근접한 거리에서 서로 마주보는 분기판(2411,2421)에 각각의 음극 돌기(2411a)와 양극 돌기(2421a)가 형성되도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 단위 체적 내에 전기 분해가 격렬히 일어나는 영역을 보다 많이 확보함으로써, 보다 짧은 시간에 살균수를 제조하여 곧바록 세척 및 살균할 수 있게 되는 잇점을 갖는다.

도15는 도10의 전극판의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 단면도이다. 도15에 도시된 전극부(340)는 도10에 도시된 전극부(140)와 비교할 때, 전원 공급부(420)로부터 음극 전원선(421)을 통해 음극 전원을 공급받는 음전극부(340)와, 전원 공급부(420)로부터 양극 전원선(422)을 통해 양극 전원을 공급받는 양전극부(350)를 포함하여 구성된다는 점에서 특징을 갖는다.

상기 음전극부(340)는 음극 전원선(421)과 연결되고 소정 거리 이격되어 배치된 2개의 음전극 지지봉(431)과, 음전극 지지봉(431) 사이에 복수개의 봉으로 형성된 음전극봉(431)과, 음전하를 집중시키기 위하여 음전극봉(431)의 저면에 원기둥 형상으로 돌출 형성된 음극 돌기(433)와, 양전극부(350)와 미리 정해진 간극을 유지하도록 음전극 지지봉(431)의 단부 저면에 형성된 끼움 돌기(434)를 구비한다.

마찬가지로, 상기 양전극부(350)는 양극 전원선(422)과 연결되고 소정 거리 이격되어 배치된 2개의 양전극 지지봉(351)과, 양전극 지지봉(351) 사이에 복수개의 봉로 형성된 양전극봉(351)과, 양전하를 집중시키기 위하여 양전극봉(351)의 상면에 원기둥 형상으로 돌출 형성된 양극 돌기(353)와, 음전극부(340)와 미리 정해진 간극을 유지하도록 양전극 지지봉(351)의 단부 상면에 형성된 끼움홈(354)을 구비한다.

이 때, 음전극부(340)와 양전극부(350) 사이에 통전되는 것을 방지하도록, 끼움 돌기(434)와 끼움홈(354) 사이에는 일정한 두께를 갖는 고무 등의 절연체(미도시)가 삽입되거나 절연 코팅된다. 그리고, 끼움 돌기(434)와 끼움홈(354)을 맞춘 상태에서는 음극 돌기(433)의 선단부와 양극 돌기(353)의 선단부 사이는 소정의 간격으로 유지되며, 그 사이에서 격렬한 전기 분해를 유도할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 형태에 따른 휴대용 살균수 제조장치의 전극부(340,350)는, 전하를 모으는 전극 돌기(433,353)가 봉(奉)형상의 전극봉(432,352)에 형성됨으로써, 전극 돌기(433,353)에 모여지지 않는 전하량을 줄이고, 금형으로 간단히 제조할 수 있으며, 높은 비용이 소요되는 전극부의 재료비를 절감할 수 있게 된다.

한편, 소금물에 대해서는 보다 격렬한 전기 분해가 이루어지므로, 보다 신속한 살균 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 더욱이, 도10의 전극판(141,142)에는 전하를 응집시키는 돌기(141a,142a)가 형성되어 있으므로, 더욱 더 격렬한 전기 분해가 이루어져 멸균에 소요되는 시간은 훨씬 단축된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법으로서, 약산성 내지 중성의 물을 준비하는 단계와; 상기 물에 소금을 혼합하여 염수를 만드는 단계와; 상기 염수 내에 음전극판과 양전극판이 서로 마주보도록 배치시킨 상태에서 직류 전원을 인가하여 상기 염수를 전기 분해하여 산화체를 발생시킴으로써 상기 염수를 멸균시키는 멸균 단계를; 포함하여, pH 5.0 내지 pH 7.5인 약산성 내지 중성의 물로 제조된 염수를 전기 분해시킴으로써, 전기 분해에 의해서 발생되는 산화체 가운데 소금물의 염화 나트륨으로부터 살균력이 뛰어나면서 인체에 무해한 차아염소산(HOCl, hypochlorous acid)의 발생량을 극대화시킨 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법 및 이를 이용한 휴대용 살균수 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 제조된 살균수를 제조된 후 살균 성능이 높은 1분 이내에 비염, 아토피 등 알러지 질환에 도포함으로써, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시켜 비염, 아토피 질환을 치료하고, 인체의 입안의 인후 부근에 도포함으로써 목 부위를 소독하고 입안도 살균시키며, 무좀 질환 부위나 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위에 도포하는 것에 의해서도 무좀균을 효과적으로 제거할 수 있는 살균수의 사용 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 인체의 체액과 동일한 염도를 갖는 약 0.9%의 염수로 살균수를 제조하는 경우에, 일반 사용자나 소비자 레벨에서도 식염수를 직접 간편하게 제조할 수 있으며, 제조한 후에 곧바로 사용할 수 있도록 하는 살균수의 제조 방법을 제공한다. 이는, 종래에 멸균에 필요한 고온 고압을 견딜 수 있는 압력 용기를 구비하고 pH완충제나 방부제를 투여하는 대신, 멸균에 필요한 전극부를 구비한 살균 장치만을 구비하여도 되므로, 제조 비용 측면에서도 현저한 절감을 얻을 수 있다. 또한, 이를 통하여, 종래에 생리 식염수를 장기간 보관하여야 함에 따라 요구되는 방부제를 사용하지 않아도 되므로, 방부제에 예민한 반응을 보이는 사람들도 거부감없이 본 발명에 의하여 제조된 생리 식염수를 이용할 수 있게 된다.

그리고, 음극 돌기와 양극 돌기를 구비한 전극판에서 염수를 전기 분해 함에 따라 산화체의 급격한 생성을 유도할 수 있게 되므로, 기준에 맞는 음용수만 구비된다면 불과 30초~3분 내외로 살균수를 제조할 수 있는 제조 방법을 제공한다.

또한, 물의 전기 분해에 돌기부를 구비함으로써, 보다 적은 용량의 전원 공급부를 구비하여도 되므로 소용량의 배터리도 적용 가능하게 된다.

그리고, 본 발명은, 물을 수용하는 용기와; 상기 용기 내의 물을 살균하도록 상기 용기와 연통되는 위치에 형성된 음전극부와, 상기 음전극부와 소정의 거리 이격되도록 배열된 양전극부를 구비한 전극부를 구비하고, 전극부와 양전극부에 전원을 공급하여 그 사이에서 전기 분해를 유도하고, 이를 통해 생성된 산화체가 상기 용기 내의 물을 멸균하여 살균수를 짧은 시간 내에 제조하여 곧바로 상처 부위나 코 안쪽에 분무할 수 있도록 하는 휴대용 살균수 제조장치를 제공한다.

이를 통해, 방부제가 없는 살균수로 상처 부위나 코의 안쪽을 소독하거나 세척할 수 있으며, 살균수를 제조하자마자 곧바로 소독할 수 있으므로 외부 공기에 의하여 오염되지 않은 신선한 살균수로 소독이나 세척을 행할 수 있게 된다.

상기 음전극부와 상기 양전극부에 전원을 공급하는 전원 공급부와; 상기 용기 내의 물을 외부로 분사하는 분무기를 포함하여 구성되어, 종래에 대규모의 설비를 필요로 하였던 고온 고압의 멸균 과정을, 소비자 레벨에서 물의 전기 분해에 의하여 발생되는 산화체로 간단히 물을 멸균시킴으로써, 곧바로 멸균된 살균수를 코안이나 상처난 부위에 분무함으로써 간편하게 소독을 행할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 통해, 방부제가 함유되거나 오염된 살균수로 소독을 행하여 부작용을 겪을 위험을 사전에 제거할 수 있으며, 간단한 구성만으로 휴대용 살균수 제조장치를 구현함에 따라 소형 제작이 가능하여 휴대가 간편하게 된다.

이 때, 음전극부와 양전극부에는 서로 마주보도록 음극 돌기와 전극 돌기가 각각 형성됨으로써, 상기 음극 돌기와 양극 돌기 사이에서 보다 격렬한 전기 분해로 산화체를 짧은 시간에 다량으로 생성함에 따라 세균이나 박테리아를 단시간 내에 살균할 수 있으며, 전하가 각각의 전극 돌기에 모이도록 함으로써, 보다 적은 용량의 전원 공급부를 가지고도 충분한 살균 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 휴대용 살균수 제조장치는 수돗물이나 지하수 등의 음용수를 이용할 수도 있으며, 이들 각종의 물에 적당한 농도를 갖는 소금 용액을 적당량 혼합하여 약 0.9%의 농도를 갖는 식염수를 만들어 사용할 수도 있으므로, 살균수의 도포 부위에 따라 다양한 농도를 갖는 살균 식염수를 제조할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 휴대용 살균수 제조장치는 그 구성이 간단하여 그 크기를 작게 설계하는 것이 가능하므로, 제조 비용이 저렴하고, 휴대용으로도 활용 가능하다.

Claims (22)

1. 차아염소산의 성분비가 높은 살균수의 제조 방법으로서,

   약산성 내지 중성의 물을 준비하는 단계와;

   상기 물에 소금을 혼합하여 염수를 만드는 단계와;

   상기 염수 내에 음전극판과 양전극판이 서로 마주보도록 배치시킨 상태에서 직류 전원을 인가하여 상기 염수를 전기 분해하여 산화체를 발생시킴으로써 상기 염수를 멸균시키는 멸균 단계를;

   포함하는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 염수는 상기 물의 양에 따라, 염도가 0.7% 내지 1.1%가 되도록 하는 양의 소금을 상기 물과 혼합시키는 것에 의하여 염수가 제조되는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 염수의 농도에 따른 저항값을 보상하여, 상기 염수 내에 설치된 전극에 공급되는 전류를 일정 범위로 유지하는 단계를;

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 염소의 농도의 보상은 상기 염수의 농도에 따라 상기 전극 사이의 저항값의 변화를 인지하여, 이에 따라 상기 전극 사이에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 전극에 인가하는 전원은 휴대용 배터리에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 배터리의 전압 강하를 보상하여, 상기 염수 내에 설치된 전극에 공급되는 전류를 일정 범위로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 전극은 서로 이격되어 마주보는 다수의 돌기가 형성된 양전극판과 음전극판으로 형성된 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방 법.
8. 제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 염수는 지하수, 수돗물로 만들어진 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
9. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전극은 서로 이격되어 마주보는 다수의 돌기가 형성된 양전극판과 음전극판으로 형성된 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
10. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 물은 pH 6.5 내지 pH 7.5인 것을 특징으로 하는 차아염소산 성분비가 높은 살균수의 제조 방법.
11. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따라 제조된 살균수를 제조된 후 1분 이내에 비염, 아토피 등 알르레기 질환에 도포하는 것을 특징으로 하는 살균수의 사용 방법.
12. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따라 제조된 살균수를 제조된 후 1분 이내에 인체의 인후 부근에 도포하는 것을 특징으로 하는 살균수의 사용 방법.
13. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따라 제조된 살균수를 제조된 후 1분 이내에 무좀 질환 부위에 도포하는 것을 특징으로 하는 살균수의 사용 방법.
14. 약산성 내지 중성의 물에 소금을 혼합하여 만들어진 염수를 수용하는 용기와;

    상기 용기 내의 염수를 살균하도록 상기 용기와 연통되는 위치에 형성된 음전극부와, 상기 음전극부와 소정의 거리 이격되도록 배열된 양전극부를 구비한 전극부와;

    상기 전극부에 직류 전원을 공급하는 배터리를;

    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 음전극부와 양전극부는 서로 마주보는 다수의 음극 돌기와 양극 돌기를 구비한 하나 이상의 음전극판과 양전극판으로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 음전극판과 상기 양전극판의 일면으로부터 분기부가 돌출 형성되고, 상 기 음전극판의 분기부와 상기 양전극판의 분기부는 서로 마주보도록 배열되며, 마주보는 상기 분기부들의 면에 각각 음극 돌기와 양극 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
17. 제 14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 염수는, 상기 용기 내에 담겨진 상기 물의 양에 따라, 염도가 0.7% 내지 1.1%가 되도록 하는 양의 소금을 상기 물과 혼합시키는 것에 의하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
18. 제 16항에 있어서,

    상기 염수의 농도에 따른 저항값을 보상하여, 상기 염수 내에 설치된 전극에 공급되는 전류를 일정 범위로 유지하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
19. 제 14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 물은 수돗물 또는 지하수인 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
20. 제 14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 배터리로부터 상기 전극부에 공급되는 전류가 일정 범위로 유지되도록 상기 배터리의 전압을 보상하는 보상 수단을;

    더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
21. 제 14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 전극부에 소정의 시간동안 전원을 공급하는 것을 지령하는 스위치가 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.
22. 제 14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 용기에 결합되는 분사 케이스와;

    상기 용기 내의 살균수를 외부로 분사하도록 끌어올리는 통로인 분사관과;

    상기 분사관과 연통되어 상기 분사 케이스의 바깥면에 살균수를 분사시키는 분사기와;

    상기 분사관에 살균수를 끌어 올리는 힘을 발생시키기 위하여 체적이 커졌다 작아질 수 있게 형성되는 진공 챔버와;

    상기 진공 챔버의 체적이 작아진 상태에서 다시 커지게 복원시키는 힘을 작용하며, 그 표면이 백금 코팅된 스프링을;

    구비한 분사부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균수의 제조 장치.

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