KR20090060136A - 막-전극 어셈블리, 이를 채택하는 전해 셀, 전해수 분무기 및, 살균 방법 - Google Patents

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KR20090060136A
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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극; 상기 전극의 외주부 주위에 배치되는 관상의 격막; 및 상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 선 형상의 상대 전극(counter electrode)을 포함하며, 상기 격막이, 상기 선 형상의 상대 전극에 의해 상기 봉 형상 또는 관상의 전극에 고정됨으로써, 상기 격막과 상기 봉 형상 또는 관상의 전극 사이에 기액(氣液) 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 막-전극 어셈블리를 제공한다.
격막, 기액 통로, 전극 챔버

Description

막-전극 어셈블리, 이를 채택하는 전해 셀, 전해수 분무기 및, 살균 방법{MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY, ELECTROLYTIC CELL EMPLOYING THE SAME, ELECTROLYTIC-WATER SPRAYER, AND METHOD STERILIZATION}
본 발명은 살균, 클리닝 등에 사용될 전해수를 산출하는 막-전극 어셈블리, 이러한 어셈블리를 채택하는 전해 셀, 이러한 전해 셀을 포함하는 전해수 분무기 및, 이를 사용한 살균 방법에 관한 것이다.
살균제/소독제 용액:
나트륨 하이포아염소산염(hypochlorite), 칼슘 하이포아염소산염 및, 나트륨 디클로로이소시아누레이트와 같은 염소 화합물 살균제는 넓은 범위의 환경에서 살균제/소독제로서 널리 사용되어 왔다. 이들 중에서, 가격 및 효과의 관점에서, 나트륨 하이포아염소산염을 포함하는 하이포아염소산염이 일반적으로 사용된다. 그러나, 임상 분야 및 식품 산업을 포함한 다양한 분야에서 요구되는 살균/소독 효과에 있어서의 향상을 위한 많은 제안이 있어 왔다(예를 들어, 일본특허공개공보 2001-253803호, 일본특허공개공보 2001-342496호 및, 일본특허공개공보 2002-145710호).
통상적으로, 그러한 살균제/소독제는, 조성을 이루는 각각의 성분을 물에 첨가하거나, 각각의 성분을 포함하는 수용액을 혼합함으로써 제작된다.
대체물로서 전해수를 사용:
그러나, 많은 양의 염소 화합물 살균제를 사용하는 것은 문제를 발생시킨다. 예를 들어, 식재료가 대량으로 취급되는 공장 및 소매상에서, 100ppm을 초과하는 농도를 갖는 나트륨 하이포아염소산염 용액으로 클리닝이 행해진다. 그러나, 이러한 클리닝은 식재료의 풍미를 망칠 뿐만 아니라 위험을 발생(THM의 증가)시키기 때문에, 문제가 있는 것으로 간주된다.
주로 이러한 문제점을 제거할 목적으로, 농업, 식품, 임상 및 다른 분야에서 전해수, 즉 전기분해에 의해 산출된 물의 유용성에 대해 꾸준한 연구가 행해져 왔다. 전해수 또는 오존수(ozonized water)로의 대체는 주로 일본에서 진행되고 있다. 청정 에너지인 전기 에너지를 사용하여, 반응을 조절하면서도 전극 표면에서의 화학적 반응을 통해, 수소, 산소, 오존, 수소 과산화물 등을 합성할 수 있다. 특히 양극(anode)에서의 산화 반응은 수(水)처리에 효율적인 산화제(유효 염소 및, 오존과 같은 과산화물)를 산출하며, 어떤 경우에는 OH 라디칼과 같은 활성종(active species)을 발생시킨다(오옴샤 주식회사가 출간한 '강산성 전해수의 기초 지식(Fundamental Knowledge of Strongly Acidic Electrolytic Water)').
전해수의 우수한 살균/소독 활성에 대해 주목이 집중되고 있으며, 임상 활동 및 가정에서의 물의 사용에 대해 연구가 행해지고 있다. 연구되고 있는 사용의 예로서, 상처입은 부위, 절개된 부위, 정적 카테터를 위한 경피적 개구 등의 살균/ 소독; 주방 기구, 유아용 물품, 가구와 같은 가정 기구 또는 물품; 그리고, 화장실 설비 및 욕조와 같은 가정용 설비 등이 있다. 그러한 전해수는, 용해되어 이온을 발생시키는 용질(solute), 예를 들어 염화나트륨이 pH 조절을 위한 산과 함께 선택적으로 추가되어 있는 전해수(전기분해될 물)에 의해 얻어진다.
전해수의 종류:
식품 첨가제로 사용되는 것 외에, 전해수는 다른 용도에도 사용될 수 있다. 물만을 포함하는 전해 셀에서, 다음의 양극 반응은 식 (1)에 따라 산소를 발생시킨다. 그러나, 촉매 및 전기분해 조건에 의존하여, 식 (2)에 따라 오존이 산출되고, 용해된 오존을 포함하는 오존수가 합성될 수 있다.
2H2O = O2 + 4H+ + 4e (1)
3H2O = O3 + 6H+ + 6e (2)
물이 염산 또는 염화물 이온을 포함하는 경우, 식 (3) 및 (4)에 따라 염산이 산출된다. 물이 황산을 포함하는 경우, 식 (5)로 표현되는 반응이 진행되어 과황산을 산출한다.
Cl- = Cl2 + 2e (3)
Cl2 + H2O = HCl + HClO (4)
2SO4 2- = S2O8 2- + 2e (5)
탄소 이온이 존재할 때, 식 (6)으로 표현되는 반응이 진행되어 과탄산을 산출한다.
2CO3 2- = C2O6 2- + 2e (6)
음극(cathode) 반응을 통해, 식 (7) 및 (8)에 따라, 여분의 수소가 용해되어 포함된 물인 수소수(hydrogeneous water), 알칼리 이온수 등을 합성하는 것이 가능하다.
2H+ + 2e = H2 (7)
2H2O + 2e = H2 + 2OH- (8)
또한, 과산화수소 등이 합성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 식품 첨가제로 승인된 산성 수 외에도, 적절히 선택된 전해질에 의해, 2 이상의 과산화물을 포함하는 전해수가 생산될 수 있다.
전해수의 특성(참조: 물의 특성과 새로운 이용 기술(Characteristics of Water And Novel Application Technology), 2004년, NTS Inc.):
식품 첨가제로서 승인된 다음의 3종의 전해수가 있다.
a) 약알칼리 전해 하이포아염소산염 수(첨가제명, 전해 하이포아염소산나트륨 수; 20~200ppm; pH>7.5; 격막(diaphragm)을 이용하지 않는 0.2~2% 수성 염화나트륨 용액으로부터 산출됨)
b) 약산성의 전해수(첨가제명, 약산성 하이포아염소산 수, 10~30ppm, pH=5~6.5, 격막을 이용하지 않고 2~6% 염산으로부터 산출됨)
c) 강산 전해수(첨가제명, 강산 하이포아염소산 수, 20~60ppm, pH<2.7; 격막 타입 셀에서 0.2% 이하의 낮은 수성 염화나트륨 용액으로부터 양극액(anolyte water)으로서 산출됨)
이러한 종류의 전해수 중의 산성수는, 예를 들어, 다음의 장점을 지닌다.
(1) 산성 조건에서는 THM이 발생할 확률이 작기 때문에 산성수는 안정성 면에서 우수하다.
(2) 저항성 박테리아가 발생할 확률이 적고 현장 관리가 용이하다.
(3) 이 물은 알칼리 전해수와의 조합 처리에 이용될 수 있다.
(4) 이 물은 수돗물처럼 이용될 수 있고 손이나 손가락에 잔존 냄새를 남기지 않는다.
(5) 바로 직전에 이 물을 사용하기에 충분하다(살균 시간이 짧다)
하이포아염소산나트륨 용액을 이용하는 통상적인 처리에서는, 식품첨가제로서 당해 화합물을 200ppm 농도까지 사용하는 것이 허용되어 왔다. 그러나, 이 화합물은 식품의 풍미를 훼손시키고 잔존감(residual tendency)을 남긴다. 한편, 비록 사용하는데 장치의 초기 투자를 필요로 하기는 하지만, 그러한 종류의 전해수는 저농도로도 높은 살균 효과를 가져 유익하다.
오존수의 특성:
하이포아염소산염을 장기적으로 사용하면, 이러한 화합물에 내성을 갖는 박테리아를 생기게 하여, 그 살균 효과에 관해서는 의심되는 바가 있다. 한편, 오존수는 식품 첨가제 목록에 있어 왔으며 식품 저장/생산 공정에서 살균제로서의 이용에 대하여 미국 FDA의 승인(2001)을 얻었다. 오존수는 식품 공장의 살균 및 식품 자체의 살균용으로 많이 적용되어 왔다. 최근에, 오존수가 피부의학, 안과학, 및 치과학과 같은 임상 분야에서 지금까지 사용된 살균수에 비해 효과면에서 동등하거나 그 이상이며 생체에 부과하는 부담을 줄이는 효과가 있다는 사실에 관심이 집중되고 있다.
오존수는, 예를 들어, 다음의 장점을 갖는다.
(1) 오존의 살균 효과(OH 라디칼)는 세포벽을 산화적으로 파괴하는데 기초한 것이며 이는 이러한 무차별적 활성은 저항성 박테리아를 생성하지 않는 것으로 생각된다.
(2) 오존은 잔존감을 남기지 않는다.
오존수가 필요에 따라 잔존감을 갖는 산화제(예를 들어 하이포아염소산염, 과황산염, 또는 과탄산염)과 조합하여 이용되는 경우, 더 효율적인 살균 처리가 가능하다.
오존수를 생산하기 위한 통상의 프로세스:
일반적으로, 오존수는 방전 타입 오존 가스 생성기를 이용하여 통상적으로 생산되어 왔다. 수 ppm의 농도를 갖는 오존수는 이 프로세스에 의해서 용이하게 생산될 수 있으며, 물 정화 처리 및 식품 클리닝의 분야에서 이용되고 있다. 그러나, 이 장치는 다음의 이유로, 우수한 순간 반응성을 갖고, 고농도 오존수를 생성하는 간편형 오존수 생산 장치로서 이용하기에는 적합하지 않았다.
(1) 오존수 생산은 두 단계, 즉 먼저 가스로서 오존을 생성하고 다음에 그 가스를 물에 용해시키는 단계를 필요로 한다.
(2) 오존수는 후술할 전해 프로세스에 의해 생산되는 것보다 낮은 농도를 가지며, 따라서 물에 고압 주입하여 용해시켜 생산되어야 한다.
(3) 오존 생성을 위한 전원은 고압 및 고주파이어서 사이즈 감소가 힘들다.
(4) 방전에 기초한 오존수 생산 장치에서, 오존 가스 생성 능력이 안정화되기에 특정 기간(몇분의 대기 시간)이 요구되어 소정 농도를 갖는 오존수를 순간적으로 제조하는 것은 힘들다.
전해 오존 생산 프로세스:
전해 프로세스는 전력소비율 면에서 방전 프로세스에 비해 열등하다. 그러나, 전해 프로세스의 특징은 고농도 오존 가스 및 오존수가 용이하게 얻어진다는데에 있다. 따라서 전해 프로세스는 예를 들어 전자 부품의 클리닝과 같은 특별한 분야에서 일반적으로 이용된다. 이 프로세스의 원리에 기인하여 직류 저전압 전원이 채택되기 때문에, 이 장치는 순간 반응성 및 안정성 면에서 우수하고 소형 오존 가스 생성기 또는 소형 오존수 생산 장치로서 이용될 것이 예상된다. 용도에 따라, 구동 모드는 배터리 구동, 전력 생성 구동, 및 AC-DC 변환 구동 중에서 선택될 수 있다.
오존 가스를 효율적으로 생성하기 위하여, 적절한 촉매 및 전해질을 선택하는 것이 필수적이다. 공지의 전극 재료는 백금, α-납 이산화물, β-납 이산화물, 탄화플루오르가 주입된, 유리질 카본, 및 다이아몬드 등과 같은 귀금속을 포함 한다. 전해질로서, 황산, 인산, 플루오르화 족(group) 등을 포함하는 수용액이 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 전해질은 취급성이 좋지 않아 광범위하게 이용되고 있지 않다. 강성의 폴리머 전해질을 격막으로서 채택하며 순수한 물이 원재료로 사용되는 물 전해 셀은, 그러한 관점에서 관리하기가 용이하여 일반적으로 이용된다[J. Electrochem. Soc., 132,367(1985)]. 촉매로서 채택되어 온 납 이산화물이 이용될 때, 12% 이상의 농도를 갖는 오존 가스가 얻어진다.
직접 합성 시스템(direct synthesis system)이라 불리우는 시스템에서, 전극 주변에 위치된 용액은 충분한 속도로 흐르게 되어 기화하기 전에 오존을 오존수로서 얻는다(일본공개특허공보 평8-134677호). 또한, 순수한 물 외의 원수(raw water)가 전해 시스템에 공급되는 경우에, 귀금속 전극 촉매 자체의 활성은 물의 성질에 의해 영향받는다. 수명 및 효율성과 같은 전해 성능은 변화한다는 사실에 주목할 필요가 있다. 일본공개특허공보 평9-268395호는 도전성 다이아몬드가 기능수(오존 포함)를 생산하기 위한 전극으로서 유용함을 개시하고 있다.
소형 장치의 개발:
임상 활동이나 가정에서 살균/소독을 용이하게 수행하도록 하기 위해 휴대형 또는 소형의 전해수 생산/분출 장치가 제안되어 왔다(특허문헌 1 내지 3 참조). 그러한 소형 장치는 가정 또는 사업적 목적 또는 예컨대 손이나 손가락과 같은 인체의 살균이나 소독을 위해서, 탈취, 살균, 또는 내부설비나 물 관련 설비나 식기류나 의복의 표백 등에 광범위하게 이용될 수 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2000-79393호
[특허문헌 2] 일본공개특허공보 2000-197889호
[특허문헌 3] 일본공개특허공보 2001-276826호
이 외에도: 일본공개특허공보 2004-129954호(전기분해에 필요한 전력을 생성하는 디바이스를 갖는 장치); 일본공개특허공보 2004-130263호(셀 실린더 부분의 부피와 피스톤 용량의 비율, 단면 등이 특정의 값인 장치); 일본공개특허공보 2004-130264호(pH 조절기, 계면활성제, 염소 화합물 및 물을 포함하는 전해용 원수가 이용되어 3~8.5의 pH를 갖는 전해수를 획득하는 장치); 일본공개특허공보 2004-130265호(일본공개특허공보 2004-130264호에 따른 전해수가 거품 상태에서 이용됨); 일본공개특허공보 2004-130266호(전극에 대한 전압 적용의 방향이 교대로 바뀜); 일본공개특허공보 2004-148108호(전압에 인가될 전압이 가변임); 일본공개특허공보 2004-148109호(흡입 통로에 전극을 갖는 장치); 일본공개특허공보 2003-93479호 및 일본공개특허공보 2002-346564호(분무부에서 원통형 전극을 갖는 분리 타입); 및 일본공개특허공보 2001-47048호(분무를 하지 않는 기간 동안에 막힘이 방지되며 모터를 구비하는 건(gun) 타입)이 공지되어 있다.
오존수를 합성하기 위한 공지의 기술은 다음을 포함한다. 일본공개특허공보 2000-169989호는, 고형체의 원통형 축으로 구성된 어셈블리, 그 축에 감겨진, 금속거즈형(metal-gauze-like)의 양극(백금), 이온 교환막, 및 금속거즈형의 음극을 포함하는 구성을 가지며, 수(水)채널에 배치되고, 축은 얕은 홈을 갖는 소형 전해 오존 발생기를 개시한다. 일본공개특허공보 2001-198574호는 강성의 원통형 축, 그 축에 고정되는 다공성 양극, 강성의 폴리머 전해질(이온 교환막), 및 다공 성 음극을 포함하며, 양극에서 합성될 오존수와 음극에서 합성될 수소/수소 가스를 개별적으로 방출하는 것이 가능한 파이핑 연결용 모듈을 개시한다. 일본공개특허공보 2002-143851호는 관통공을 갖는 지지 원통형 부재, 그 원통형 부재에 감겨진 음극, 막, 및 양극을 포함하는 이중파이프 구조에 의한 수처리 방법을 개시한다. 이 방법에서, 음극 챔버로서 기능하는 원통을 통해 염화나트륨의 희석 수용액을 통과시킴으로써 원수로서의 수돗물로부터 센물(hard-water) 성분이 퇴적되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 자외선 처리도 동시에 행해질 수 있다. 일본공개특허공보 2004-60010호 및 일본공개특허공보 2004-60011호는, 음극액과 일본공개특허공보 2000-169989호에 기재된 것에 상응하는 전해 셀을 분리할 수 있으며, 채널 내에 배치된 기전력 측정 디바이스에 의해 오존의 농도를 측정할 수 있는 오존수 생산 장치를 개시한다. 일본공개특허공보 2006-346203호는 전극으로 도전성 다이아몬드를 사용하는 것을 개시하고 있으며, 특히, 봉 형태의 도전성 다이아몬드 전극, 전극의 주위에 배치된 스트립 형태의 격막 부재, 및 격막 부재에 배치된 선 형태의 상대 전극을 포함하는 전해 셀을 개시한다. 또한, 일본공개특허공보 2007-136356호는, 원통 방향으로 연장하는 홈을 갖는 원통형 코어 부재, 및 다음의 순서대로 코어 부재에 감긴, 음극, 막, 및 양극을 포함하는 구조체를 개시한다.
발명의 개요
통상의 소형 전극 어셈블리 및 그 어셈블리를 채택하는 전해 셀은 다음의 문제점을 갖는다.
(1) 이온 교환막 등의 사용이 이온 전도성을 향상시키며, 이러한 점이 전기분해 반응을 효율적으로 증가시킬 것으로 기대되지만, 막 등을 전극과 결합시키는 것이 어려웠다.
(2) 막은 통상적으로 비다공성(nonporous)이며, 전해액의 감각(feeling) 및 생산물의 제거를 촉진하기 위하여 다공성의 전극과 결합하여 사용된다. 따라서, 전극 어셈블리의 형상은 복잡하다.
(3) 어셈블리가 장치에 부착될 때, 파이핑 막은 종종 원통형이고, 따라서, 바람직하게는, 전극은 파이핑 부재에 적합한 형상, 예를 들어, 봉 형상 또는 원통 형상을 갖는다. 형상에 적합한 장치를 채택할 필요가 있었다.
(4) 비록 백금 촉매가 오존 발생을 가속화하는 특성에 있어서 우수하지만, 불안정하며 원수(raw water)에 의해 영향받기 쉽다. 수돗물이 그대로 사용될 때, 단기간 살균을 가능하게 하는 몇 ppm 정도의 농도를 갖는 오존수가 합성될 수 없는 경우도 있다.
(5) 오존수를 산출함에 있어서, 상대 전극(counter electrode)에서 발생한 수소는 분리되어 부분 압력을 증가시키고, 이는 불가피하게 용액 농도의 증가를 초래한다. 그러나, 그에 적합한 구조를 갖는 셀은 없었다.
이러한 문제점들이 극복되면, 가정, 병원, 간호 시설 등에서의 전해수의 사용은 더욱 확산되리라 예측된다.
본 발명의 목적은 이러한 다수의 문제점들을 해소할 수 있으며 용이하게 생산가능하고 높은 성능을 나타내는 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명 의 다른 목적은 상기 어셈블리를 각각 채택하는 전해 셀 및 전해수 분무기(sprayer), 그리고 살균 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 전해수 분무기는 원래의 수용액을 전기분해하고, 그에 따라 산출된 전해수는 즉시 이용될 수 있다.
본 발명은 첫번째로,
적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
상기 전극의 외주부 주위에 배치되는, 바람직하게는 이온 교환막인, 관상의 격막; 및
상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 선 형상의 상대 전극(counter electrode)
을 포함하며,
상기 격막이, 상기 선 형상의 상대 전극에 의해 상기 봉 형상 또는 관상의 전극에 고정됨으로써, 상기 격막과 상기 봉 형상 또는 관상의 전극 사이에 기액(氣液) 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 막-전극 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 두번째로,
적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
상기 전극의 외주부 주위에 배치되는 관상의 격막; 및
상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 다공성의 상대 전극
을 포함하며,
상기 격막이, 상기 다공성의 상대 전극에 의해 상기 봉 형상 또는 관상의 전극에 고정됨으로써, 상기 격막과 상기 봉 형상 또는 관상의 전극 사이에 기액 통로 를 갖는 전극 챔버를 형성하는 막-전극 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 세번째로,
오목부가 형성된, 적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
상기 전극의 외주부 주위에 배치되어, 상기 전극과의 사이에 기액 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 관상의 격막; 및
상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 판상의 상대 전극
을 포함하는 막-전극 어셈블리를 제공한다.
본 발명에 따르면, 막-전극 어셈블리를 각각 갖는 전해 셀 및 전해수 분무기가 구성될 수 있다. 전해수 분무기는, 전해수를 산출하고 살균할 대상물에 전해수를 분출(eject)하기 위하여, 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
봉 형상 또는 관상의 전극, 통상적으로 양극(이하 봉(rod) 양극이라고도 지칭함)의 외주부 주위의 관상 격막, 예를 들어 이온 교환막을 배치하고, 선 형상 또는 다공성의 상대 전극, 통상적으로 선 형상 또는 와이어 전극의 음극을 막의 외주부 주위에 배치하고, 그 막이 양극의 적어도 일부에 접촉하도록 그리고 그 막이 음극의 적어도 일부에 접촉하도록 그 막을 음극에 대해 고정하고, 막과 양극의 사이에 그리고 바람직하게는 복수의 양극의 사이에 기액 통로를 갖는 양금 챔버를 형성하는 것에 의해, 제작되는 것으로서 본 발명의 막-전극 어셈블리가 특징지워진다.
본 발명에서, 격막에 의해 음극 챔버와 분리된 양극 챔버가 형성되어, 적절한 기액(氣液) 통로를 구성한다. 물 공급률 및 전류값을 변경함으로써, 전기분해 로 산출된 전해수 내의 종(species)의 농도는 원하는 값으로 조절될 수 있다.
다음의 설명에서, 봉 전극(rod electrode) 및 상대 전극(counter electrode)은 각각 양극 및 음극으로서 사용된다. 그러나, 본 발명에서, 봉 전극 및 상대 전극은 반대로 음극 및 양극으로 각각 사용될 수도 있다.
이 막-전극 어셈블리는 봉 양극, 관(tube)을 형성하는 방식으로 양극의 외주부 주위에 배치되는 시트(sheet) 형상 막, 및 적절한 피치로 그곳에 나선형으로 감겨진 음극을 포함하는 구성을 갖는다. 이 구성에서, 봉 양극, 막, 및 선(wire) 음극이 서로 부분적으로 접촉할 수 있을 뿐만 아니라, 발생된 액체 및 기체가 그를 통해 나선형으로 움직일 수 있는 양극 챔버가, 봉 양극과 막의 사이에 또는 복수의 봉 양극들의 사이에 형성될 수 있다.
이상적인 통로를 갖는 막-전극 어셈블리는, 봉 양극의 지름 및 갯수, 관상의 막의 지름, 및 선 음극의 재료, 두께 및 감는 피치를 적절히 선택함으로써 획득된다. 특히, 선 음극을 1~10mm의 피치로 나선형으로 감음으로써, 적절한 구조를 갖는 어셈블리가 획득된다. 양극이 다이아몬드로 된 것이 특히 바람직하며, 이는, 이러한 어셈블리가 효율적으로 오존 등을 발생시킬 수 있기 때문이다.
이 막-전극 어셈블리는, 양극 챔버의 개구 중 적어도 하나에 고정된 관, 그리고 양극 및/또는 음극에 연결된 하나 또는 두개의 급전 단자를 포함하는 전해 셀을 구성하는데 사용될 수 있다.
또한, 양극과 격막 사이에 형성된 양극 챔버의 2개의 개구에 관을 고정시키고, 그 발생한 부재를 적어도 2개의 개구를 갖는 제2관에 고정시킴으로써, 음극과 격막 사이에 음극 챔버가 형성될 수 있다. 하나 또는 두개의 급전 단자는 양극 및/또는 음극에 연결된다. 따라서, 양극 챔버의 개구 중 하나에 원수를 공급하고 또한 필요에 따라 음극 챔버의 개구 중 하나에 원수를 공급하면서 전기분해가 행해지도록, 전해 셀이 구성될 수 있다. 격막이 변형되어 그 격막과 양극 사이에 양극 챔버를 형성하게 되고, 음극 챔버도 나선으로 형성된다. 이 때문에, 음극 챔버 내에 음극 근처에 있는 기체 및 액체는 나선형으로 흐르게 될 수 있다. 이러한 셀에서, 산성수 및 알칼리수는 양극 챔버 및 음극 챔버에서 각각 동시에 합성될 수 있다.
전해 셀을 통해 원수가 통과하고 셀에 전압이 인가되면, 원수는 전해 셀의 봉 전극 및 상대 전극에 접촉하게 되고, 전기분해되어 전해수를 산출한다.
이 전해 셀은 원수 및 헤드를 포함하는 용기(vessel)를 갖는 전해수 분출 장치에 실장된다. 원수가 흡수되어 관을 통해 통과하고 전해 셀에 전압이 인가되면, 원수는 전해 셀의 양극 및 음극에 접촉하게 되고 전기분해되어 전해수를 산출한다. 이 전해수는, 예를 들어 펌프와 같이 전력 보조를 선택적으로 갖는 헤드의 노즐을 통해 원자화되거나 또는 액체 상태로서 외부로 방츨된다.
다른 방법으로는, 전해 셀은 물 공급 라인에 직접 연결될 수도 있다. 물 공급 라인에서부터 양극 챔버 또는 음극 챔버로 원수가 공급되고, 공급되고 있는 동안 전기분해되며, 그 후에 활성 전해수가 산출된다.
그러한 전해 셀에서, 오존과 같은 활성종은 고농도로 효율적으로 합성되어 살균/표백 능력을 갖는 전해수를 산출한다. 전해수 내의 오존 또는 다른 종의 농도는 단위시간당 각각의 챔버에 흐르는 원수의 양에 의존한다. 원수가 통과하여 흐르는 단면의 면적은 봉 양극의 지름 및 갯수, 관상 막의 지름, 및 선 음극의 감는 피치를 조절함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 전해수는 효율적으로 생성될 수 있다.
본 발명의 방법 및 본 발명의 전해수 분무기는, 가정 또는 사업 목적으로 실내 설비의 탈취, 살균, 또는 표백, 물 관련 설비, 식기류, 의복 등을 위해서, 또는 예를 들어 손 또는 손가락 등과 같은 인체의 살균 및 소독을 위해서 광범위하게 사용될 수 있다. 전술한 설명으로부터 명확하듯이, 본 발명의 살균 방법에서 "살균"이라는 용어는 살균 외에도 탈취, 표백 및 소독과 같은 행동 중 어떤 것을 의미한다.
본 발명에서, 조건을 조절함으로서 다음과 같은 높은 활성의 전해수가 산출될 수 있다.
(1) 알칼리 전해수(수소 가스가 용해되어 포함된 알칼리수)
(2) 산성 전해수(전해질 선택(염화물 외에도, 황산염, 탄산염 등이 사용가능함)에 의해 산출된 2 이상의 과산화물을 포함하는 전해수)
(3) 고농도 오존수(이 물은 잔존 경향이 없고, 하이포아염소산염 시스템의 살균 활성의 10배 이상의 살균 활성을 갖고, 표백 효과를 가짐; 오존 반감기는 일부의 공존하는 물질에 의해 연장되어, 유지성의 향상을 달성함)
(4) 신규한 합성 전해수(살균 활성의 향상을 목적으로 pH 조절을 위한 유기산 또는 계면활성제를 부가하거나, 예를 들어 살균 활성 또는 상쾌감을 향상시킬 목적으로 알콜 등을 부가함으로써 야기되는 신규한 살균 효과를 가짐)
적어도 하나의 봉 전극의 외주부 주위에 시트 형태의 이온 교환막 등을, 관을 형성하는 방식으로 배치하고, 또한 그 주위에 선 형태의 상대 전극 또는 다공성 전극을 배치함으로써, 봉 전극, 막, 및 상대 전극은 서로 결합되었다. 이 때문에, 일단 생성된 어셈블리는 취급이 용이하다. 이 어셈블리는 용이하게 생산될 수 있다.
전극 챔버로서(또는 전극 챔버 및 상대 전극 챔버로서) 사용되기에 적합한 기체/액체 통로는, 봉 전극의 지름, 전극의 단면 형상, 관상 막의 지름, 및 선 형태의 상대 전극의 경우 감는 피치를 조절함으로써, 또는 그러한 부재가 배치되어 상대 전극 챔버를 형성하는 관의 지름을 선택하고 또한 사용될 봉 전극의 수를 적절히 결정함으로써, 형성될 수 있다. 물 공급률 및 전류값을 변경함으로서, 전해수 내에서 전해적으로 산출된 종의 농도는 원하는 값으로 조절될 수 있다.
얻어진 전해수는 살균될 대상물에 대해 분출 또는 분무되며, 이때, 그 대상물은 원하는 농도로 포함된 전해적으로 산출된 종에 의해 살균될 수 있다.
본 발명의 구성요소에 대해 이하 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
양극 및 양극 재료:
산화용 양극 촉매의 예로는 산화납, 산화주석, 백금 등의 귀금속, DSA(주로 귀금속 산화물로 구성된 전극), 카본, 및 도전성 다이아몬드를 들 수 있다. 부식 저항성의 관점에서, 백금이나 이리듐과 같은 귀금속, 그러한 귀금속의 산화물, 또는 도전성 다이아몬드를 전극 촉매로서 이용하는 것이 바람직하다. 전극 베이스로서 이용되는 재료는, 긴 수명을 획득하고 처리될 표면이 오염되는 것을 방지한다는 관점에서, 바람직하게는 부식 저항성을 갖는다. 티타늄 또는 니오븀과 같은 밸브 금속 또는 그들의 합금을 양극 베이스로서 이용하는 것이 바람직하다. 양극 재료는, 파이프 또는 봉(rod)과 같이 지금까지 일반적으로 이용되는 형상을 갖는 그러한 베이스의 표면에 퇴적될 수 있다. 비록 그 단면이 원, 사각형, 타원, 등으로부터 또는 속이 빈 원통, 속이 빈 각기둥 등으로부터 바람직하게 선택되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 봉 형상 또는 원통형의 양극의 표면을 처리하여 오목부 및 돌출부를 부여하는 것, 또는, 속이 빈 재료의 경우에는, 전극 표면에 개구를 형성하는 것이 기액 투과성을 향상시키는데 효율적이다. 또한, 금속 거즈를 관상 형태로 말아서 얻어지는 베이스가 사용가능하다. 오목부 및 돌출부의 높이는 바람직하게는 0.1 내지 5mm이다. 또한, 원통 방향으로 연장하는 나선형 홈을 갖는 베이스도 사용가능하다.
양극의 표면에 오목부 및 돌출부를 형성하는 대신에 복수의 양극을 사용함으로써, 용이하고 확실하게 액체 통로를 형성하고 기액 투과성을 향상시킬 수 있다. 특히, 봉 형상 또는 원통형의 양극이 일렬로 위치한 경우, 인접하는 양극은 한 지점에 밀착하게 되고 또한 양극와 격막의 접촉 면적이 감소하여, 그에 따라 양극들 사이에 및 양극과 격막 사이에 큰 공간을 형성한다. 따라서, 양극의 표면 처리와 같은 번거로운 작업 없이도 액체 통로(양극 챔버)가 형성될 수 있다.
복수의 봉 형상 전극은, 촉매가 형성되어 있지 않은 베이스로 구성되는 부재로 부분적으로 대체될 수도 있다. 이 경우, 이 부재는 액체 통로를 형성하고 다른 봉 형상의 전극(들)에 전류를 흐르게 하는 역할을 한다.
촉매의 존재는 양극의 일부로서 족하고, 베이스는 부분적으로 노출될 수도 있다.
다이아몬드는, 그 전기적 전도성이 도핑에 의해 규제될 수 있기 때문에 어느 정도 유망한 전극 재료로 간주된다. 다이아몬드 전극은 물 분해 반응에 있어 비활성이다. 산화 반응에서 다이아몬드 전극은 산소 외에도 오존 및 과산화수소를 생성하는 것으로 보고되어 왔다. 도전성 다이아몬드가 이용될 때, 전기분해 반응은 더 용이하게 진행하고 전기분해의 산물로서의 그 과산화물은 매우 효율적으로 생산된다. 또한, 다이아몬드 전극에서, 전술한 전기분해적으로 산출된 물질 외에도 OH 라디칼과 산화된 형태의 전해질이 산출된다. 따라서, OH 라디칼과 산화된 형태의 전기분해적으로 산출된 물질의 살균/표백 효과가 상승작용으로 이용될 수 있다.
도전성 다이아몬드가 이용되는 경우, 유용한 베이스의 예로는 Nb, Ta, Zr, Ti, Mo, W, 흑연, 및 다양한 카바이드 및 Si(단결정 및 다결정)을 들 수 있다. 용도에 따라서 적합한 것이 선택될 수 있다.
음극 재료, 음극 급전선:
음극 반응은, 주요한 반응으로서 수소 발생을 포함한다. 따라서, 수소에 의해 부서지지 않는 전극 촉매가 바람직하다. 그러한 바람직한 전극 촉매의 예로 는 백금 족 금속, 니켈, 스테인리스 스틸, 티타늄, 지르코늄, 금, 은, 카본, 및 다이아몬드를 들 수 있다. 음극 베이스로서는, 스테인리스 스틸, 지르코늄, 카본, 니켈, 티타늄 등을 이용하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 그 형상은 선(wire) 형태이다. 선 형태인 것 외에도, 음극은 얇게 잘려진 금속 거즈 또는 호일일 수도 있다. 선 형태의 경우, 음극은 복수의 얇은 필라멘트를 꼬아서 얻어지는 감은 선(winding)일 수 있다. 이 형태도 또한 바람직하다. 선 음극을 사용하는 경우에, 이러한 선 음극이 급전기(feeder)로서 기능하는 경우가 있다. 본 발명에서, 이 급전기는 선 음극에 포함된다.
다공성 금속 거즈 음극은 관상 형태로 말아져서, 이온 교환막 등의 외주부 주위에 퇴적될 수도 있다. 다공성 음극의 예는, 금속 거즈 외에도, 확장된 그물망 및 천공 금속을 포함한다. 이러한 재료를 사용하는 경우, 양극의 표면에 오목부 및 돌출부를 형성하여 이온 교환막과 양극 사이에 양극 챔버를 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 양극 챔버는, 그러한 다공성 음극을 변형하여 양극을 향해 격막을 부분적으로 돌출시키기만 함으로써 형성될 수도 있다.
그 한쪽 면에 사전에 촉매층이 형성되어 있는 격막, 예를 들어 이온 교환막은, 촉매를 갖는 면이 외측을 향하도록 배치될 수도 있다. 전해 셀이 균일한 전류 분포를 가질 수 있고 그에 따라 셀 전압의 감소가 달성될 수 있기 때문에, 이러한 구성은 바람직하다. 촉매층을 형성하기 위하여, 일렉트로리스 도금 및 PVD와 같은 기존의 기술이 사용될 수 있다. 이 경우, 급전기로서도 기능하는 금속 선이 거기에 감겨진다. 급전선 재료의 바람직한 예는, 백금족 금속, 니켈, 철, 구리, 은, 금, 스테인리스 스틸, 티타늄, 및 지르코늄을 포함한다.
격막 재료:
격막으로서, 이온 교환막 또는 중성 막이 사용될 수 있다. 통상적으로, 이온 교환막이 사용된다.
격막은, 양극 또는 음극에서 산출된 물질이 대향 전극에서 소모되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 낮은 전도율을 갖는 액체를 사용할 때라도 전기분해를 빨리 진행할 수 있도록 하는 기능을 갖는다. 따라서, 격막을 사용하는 것은, 순수한 물과 같이 낮은 전도율을 갖는 원재료를 사용하는 경우에 바람직하다. 이온 교환막을 사용하는 경우에, 이는 플루오르화 수지 막 또는 탄화수소 수지 막 중의 하나일 수 있다. 그러나, 오존 및 과산화물에 의한 부식에 대한 저항성이라는 관점에서, 전자의 막이 더 바람직하다. 막의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 1mm이다.
선 음극이 막에 감겨서 나선형 통로를 형성하는 경우에, 강화 섬유를 함유하며 높은 기계적 강도를 갖는 상업적 막을 막으로서 사용하는 것이 바람직하다.
사전에 관 형상으로 격막을 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 열가소성을 갖는 전구체 수지를 이용하여, 공지의 관 형성 처리 기법에 의하여 용이하게 달성될 수 있다. 격막과 관련하여, 강화 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 시트 형태의 막이 관 형상으로 말아지고 그 후에 접착되는 방법을 사용할 수도 있다. 플루오르화 수지 이온 교환막의 경우에, 막의 가장자리 부분이 중첩되고 그 후에 함께 열적으로 융합(fusion-bond)하거나 접착제에 의해 서로 고정되는 방법을 사용할 수도 있다. 열적 융합에 있어서, 처리 온도의 적절한 범위 및 면적 압력은, 각각 200~350℃ 및 2~20kg/cm2이다. 처리 시간의 적절한 범위는 1초 내지 1분이다. 결합(bonding) 강도를 증가시키고 더 완전한 결합을 달성하기 위하여, 강화 섬유를 포함하지 않는 플루오르화 수지 막의 좁은 스트립이 개재하여 이온 교환막을 결합하는 것이 바람직하다.
막 표면에 오목부 및 돌출부를 형성하는 것은, 기액 투과성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
막-전극 어셈블리:
막-전극 어셈블리에서 봉 양극의 길이 및 지름은, 원하는 양에 따라 선택된다. 통상적으로, 그 길이는 10~300mm이 바람직하고, 그 지름은 0.5~10mm이 바람직하다. 어셈블리에서 격막의 지름은 격막에 배치된 봉 양극(통상적으로 원통임)의 지름보다 약 0.1 내지 5mm만큼 크도록 조정된다.
다공성 음극의 개구의 퍼센티지는 바람직하게는 20~80%이며, 그 두께는 바람직하게는 0.1~2mm이다.
선 음극(급전선)을 사용하는 경우에, 그 지름은 바람직하게는 0.1~2mm의 범위이다.
선 음극이 그것보다 더 얇은 경우에는, 전기 저항으로 인하여 전압 손실을 무시할 수 없게 된다. 또한, 그러한 얇은 음극은 그 물리적 강도가 불충분하여, 감기 작업시에 파손되기 쉽다. 선 음극이 너무 두꺼운 경우에, 전기분해의 원재료, 및 양극 챔버로부터의 전기분해의 생성물의 이동이 금지되어, 전압의 증가 및 전류 효율의 감소를 초래한다. 또한, 그러한 두꺼운 음극은 감기 어렵다.
선 음극 또는 급전선이 양극 및 막의 외부면에 나선형으로 감기는 경우, 선 음극 피치는 바람직하게는 0.1~10mm이다.
선 음극이 나선형으로 감길 때, 감는 각도는 봉 전극의 지름 및 갯수, 격막의 폭, 및 격막 갭에 의해 좌우된다.
낮은 전도율을 갖는 원수가 사용될 때라도 전극은 막의 적어도 일부와 나선형으로 접촉하여 전기분해가 원활히 진행되도록 한다는 점, 및 양극과 막에 의해 형성된 양극 챔버는 공급되는 원수 및 발생된 기체 성분이 양극 챔버로 원활히 흐르게 만들 수 있는 용량을 가질 필요가 있다는 점의 관점에서, 전술한 치수가 선택/설계된다.
전해 셀:
막-전극 어셈블리 내에서 양극 및 격막에 의해 형성된 양극 챔버의 개구 중 적어도 하나는, 원수 채널에 연결된 관에 고정되어 있었다. 이 관은 관상 격막과 거의 동일한 지름을 갖는다. 격막 및 관은 접착제로 서로 고정되며, 봉 양극에 대한 급전 단자가 관의 양극에 연결된다.
또한, 어셈블리의 2개의 양극 챔버 개구에 각각 관을 고정하여 얻은 부재가, 적어도 2개의 개구를 가지며 그 부재로부터 분리된 제2관에 배치될 수도 있다. 따라서, 음극 챔버는 제2관과 막 사이에 새롭게 형성될 수 있다. 선 음극에 대한 급전 단자는 제2관 내에서 음극에 연결된다.
원수는 양극 챔버의 개구 중 하나에 공급되고, 원수는 또한, 전기분해를 행 할 필요성에 따라, 음극 챔버의 개구 중 하나에도 공급된다. 원소를 양극 챔버 개구에 공급하고, 선택적으로 물을 음극 챔버 개구에도 공급하면서 전기분해를 행함으로써, 전해수가 산출된다. 따라서, 필요에 따라, 알카리수 및 산성수가 동시에 산출될 수 있다.
음극 챔버를 형성하는 제2관의 내부 지름은, 어셈블리의 막의 지름보다 약 0.1~5mm 만큼 크도록 조정된다. 제2관이 그보다 얇은 경우에, 음극액 내의 물질 이동이 금지되고, 특히, 예를 들어, 수도물로부터의 센물(hard-water) 성분의 퇴적이 가속화될 가능성이 있다. 한편, 제2관이 너무 두꺼운 경우, 음극액은 감소된 흐름률을 가지며 액체 흐름률에 의한 센물 성분의 분리 및 제거가 불가능해진다. 이는 전압의 증가 및 전류 효율의 감소를 초래한다. 또한, 셀에 저장된 물의 양이 증가하여, 알칼리수를 즉시 얻을 수 없게 한다.
제2관의 재료는 바람직하게는 PP, PVC 또는 PE와 같은 탄화수소 수지, 플루오르화 수지, 금속 관 등이다. 전해 셀 부분의 용량이 조절될 수 있기 때문에, 열 수축성을 갖는 관이 바람직하다. 제2관의 벽 두께는, 전해 셀에서 생성된 열을 신속히 제거한다는 관점에서는 작은 것이 바람직하다. 그러나, 기계적 강도 또한 필요하기 때문에, 그 벽 두께는 0.05~2mm까지가 바람직하다.
전해 셀로부터 먼저 방출된 물은, 충분히 전기분해되지 않은 원수를 포함한다. 이러한 관점에서, 전해 셀에 존재하는 물의 양 및 파이핑의 다른 부분의 용량은 바람직하게는 더 작다.
선이 서로 접촉하게 되는 것을 방지하기 위하여, 전극으로부터 연장되는 2개 의 급전선은 절연재로 피복되는 것이 바람직하다. 제2관으로부터 나온 각각의 급전선은 열 수축성을 갖는 피복관에 삽입하고 피복관은 선에 융합되어 그에 따라 선을 유닛의 전해수 채널로부터 분리하는 것이 바람직하다.
오존수를 합성하는 경우에, 전해 셀로부터 장치 출구로 연장하는 제2관의 길이가 너무 작으면, 오존이 충분히 용해되지 않은 원수가 분출되기 때문에, 바람직하지 않다. 기액 접촉 시간이 길수록, 기체 오존이 원수에 더 많이 용해되고, 그 합성의 효율이 더 증가할 수 있다. 따라서, 0.1~10초의 범위의 접촉 시간이 되도록 최적의 길이를 조절하는 것이 바람직하다.
원수를 저장하는 용기의 재료 및 파이핑의 재료는 원수에 의해 손상되지 않는 것으로부터 선택된다. 이 재료는, 특별한 문제가 없는 한, PE일 수도 있다.
전기분해 조건에 관하여, 산출되는 물질의 안정성 및 활성의 관점에서, 온도 및 전류 밀도는 바람직하게는 각각 5~40℃ 및 0.01~1A/cm2이다.
원수 및 산출되는 전해수:
수돗물, 우물물 등이 원수로서 사용될 수 있다. 이 경우, Ca 및 Mg의 퇴적을 막기 위해 음극 챔버를 통해 물을 통과시키는 것이 바람직하다. 또한, 원수를 약한 산성으로 만드는 것이 바람직하다.
그러한 물은 낮은 도전율을 갖기 때문에, 셀 전압의 저항 손실이 무시할 만 하지 않아서 도전율을 증가시키는 것이 바람직한 경우가 존재한다. 이 경우, Na2SO4, K2SO4, NaCl, KCl, 또는 Na2CO3와 같은 염을 전해질로서 용해시키는 것이 바 람직하다. 이러한 염은 전기분해시 과산화물을 산출하고 그에 따라 지속적인 살균 효과를 부여하는 경우가 존재한다. 그 농도는 0.01~10g/L의 범위가 바람직하다. 예를 들어 백금과 같은 전극은 염소 이온이 존재하면 오존 발생 효율을 향상시키는 성질을 갖기 때문에, 그러한 특성을 고려하여 원수를 준비하는 것이 바람직하다.
수돗물, 우물물, 또는 바닷물과 같이 금속 이온을 다량 함유하는 원수를 사용할 때, 수산화물 또는 탄산염이 음극의 표면에 퇴적되어 반응을 막을 가능성이 있다. 또한, 실리카와 같은 산화물은 양극 표면에 퇴적된다. 이러한 문제점을 제거하기 위하여, 캐소드 및 애노드에서 각각 산성화 및 알칼리화가 발생하는 곳에 적절한 시간 간격(1분 내지 1시간)으로 역전류를 흘린다. 그 결과, 가스 방출 및 원수의 흐름에 의해 가속되는 동안 퇴적물을 제거하기 위한 반응은 용이하게 진행된다.
산출될 전해수의 조성 및 농도는 목적에 따라 조절될 수 있다. 전해수가 식품 처리에 쓰여질 경우에는, 알칼리성 전해 하이포아염소산염 수(水), 약산성 전해수, 또는 오존수로서 생산되어야 한다. 그러나, 전해수가 살균/표백에 쓰여질 경우에는, 처리될 물질에 따라서 과산화물이 적절히 선택될 수도 있다. 하이포아염소산의 경우, 그 농도는 1~100ppm일 수도 있다. 오존수는 1~20ppm의 농도를 가질 수도 있다. 과황산 및 과탄산의 농도는 각각 1~100ppm 및 1~100ppm일 수도 있다.
하이포아염소산이 전해적으로 산출되는 경우, 산성 용액의 전기분해는 하이 포아염소산염보다 많은 양의 하이포아염소산을 산출하며, 알칼리성 수용액의 이용은 하이포아염소산보다 많은 양의 하이포아염소산염을 산출한다. 살균 활성은 용액의 성질에 따라서 변한다. 일반적으로, 산성 용액은 종종 알칼리성 용액보다 높은 살균 활성을 갖는다. 특히, 포자(spores) 등의 제어에서, 산성 용액은 알칼리성 용액보다 높은 포자살균(sporicidal) 활성을 갖는다. 그에 반해, 곰팡이 제거(fungicidal) 활성에 관해서는, 알칼리성 수용액이 산성 수용액보다 활성이 크다. 따라서, 용액의 성질은, 처리될 물질에 따라 산성인지 알칼리성인지 적절히 조정되어, 그에 따라, 향상된 살균 또는 곰팡이 제거 활성을 부여해야 한다.
산도를 과도하게 높이기 위해 강산을 용액에 부가함으로써 용액이 산성화되는 경우에, 하이포아염소산은 분해되어 염소 가스를 생성하고, 그 결과, 하이포아염소산의 살균 활성을 일으키는 산화력이 감소된다. 하이포아염소산의 산화력을 유지하면서 살균 활성을 증가시키기 위해, 용액이 20℃에서 3~7의 pH를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 용액이 그러한 pH를 갖도록 제어하기 위해서, 용액의 pH 조정의 용이성의 관점에서 낮은 해리도를 갖는 수용성 유기 약산을 이용하는 것이 바람직하다. 수용성 유기산의 예는 숙신산, 젖산, 초산, 구연산, 및 타르타르산을 포함한다.
용액을 알칼리화하기 위해서, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산암모늄 등을 이용하는 것이 바람직하다. 그러한 탄산염은 전기분해에 의해 과탄산으로 산화된다.
살균 활성을 더 향상시키기 위해, 계면활성제가 용액에 부가될 수도 있다. 용액에 계면활성제를 부가하는 것은, 전기분해 후 그에 의해 처리될 물질을 적셔 주는 용액의 능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 곰팡이와 세균의 세포막에 대한 용액의 친화성을 개선시킨다. 따라서, 살균 또는 곰팡이 제거 효과는 더 개선된다.
계면활성제의 이용가능한 예로는, 알킬벤젠술포닉산염 및 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 황산염과 같은 음이온 계면활성제, 벤잘코늄 염화물과 같은 양이온 계면활성제, 아민 산화물(예를 들어 알킬디메틸아민 산화물)과 같은 양쪽성 계면활성제, 폴리글리세롤 지방산 에스테르 및 알킬글리코사이드와 같은 비이온 계면활성제를 들 수 있다. 용액 내의 계면활성제의 농도는 바람직하게는 중량으로 0.01~10% 정도가 바람직하다.
이러한 성분 외에도, 예를 들어 살균 또는 곰팡이 제거 활성과 상쾌감을 개선할 목적으로 알콜을 용액에 부가할 수도 있다. 또한, 필요에 따라, 예를 들어 향수, 착색제, 계면활성제 이외의 살균제, 농후제(thickener), 엔자임, 표백제, 킬레이트 시약, 염소 화합물 이외의 전해질, 빌더(builder), 방부제, 및 방청제(rust preventive)가 첨가될 수도 있다. 저장 안정성의 관점에서, 전기분해될 물이 방부제를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
전해수 분무기(트리거 분무):
전해수 분무기는, 원수를 함유하는 용기, 및 용기의 상부 개구에 연결되는 헤드를 포함한다. 비록 용기는 강체이거나 유연체일 수 있지만, 용기는, 예를 들어 다양한 강성의 수지, 금속, 유리, 및 세라믹으로부터 선택되는 강성의 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 용기의 용량은 바람직하게는 약 10~1,000mL이고, 더 바람직하게는 200~500mL이다.
배터리가 하우징될 수 있는 헤드에 트리거 분무기가 고정되어 있다. 이 장치는 전원으로서 배터리를 채택하지 않고, 트리거 동작에 의해 전기분해를 위한 전력을 생성하는 장비를 구비할 수도 있다. 단순한 1차 배터리를 사용하는 대신에, 충전가능한 2차 배터리 또는 커패시터를 사용할 수도 있다. 또한, AC 전력원으로부터 DC 전력을 공급할 수 있는 어댑터를 갖는 장치를 동작시키는 것도 가능하다.
인가될 전압 및 전류의 값은, 탈취, 살균, 또는 기타 처리될 물질에 적합한 소정의 살균 활성을 얻기에 적합한 농도, 및 전기분해될 용액의 부피에 따라, 적절히 결정된다. 한번의 트리거 동작은 0.1~1cc의 분출을 야기하고, 전극 사이에는 약 3~40V의 전압이 인가된다. 전극에 인가될 전압을 변화시키는 장비가 회로 내에 배치될 수도 있다.
전극에 대한 전압 인가를 개시/종결하는 스위치는 트리거 분무기에 배치되어, 장치가 이용 중일 때에만 전압이 인가되도록, 즉, 트리거를 당기면 자동적으로 스위치 온(on) 되고 트리거를 되돌리면 스위치 오프(off)되도록 한다.
전해수 분무기는 생성 동작시에 전기분해를 위한 전력을 생성하는 디바이스를 가질 수도 있다. 이러한 디바이스의 예로는, 트리거와 연동하는 모터를 들 수 있다. 이러한 모터는 통상적으로 트리거 분무기에 배치된다.
전해수 분무기는 전기분해가 행해지는 것을 표시하는 수단을 가질 수 있다. 이러한 수단의 예는, 트리거 동작에 의해 전압 인가 동안에 온(on)으로 되는 LED 램프를 포함한다. 예를 들어 배터리 소진 등의 이유로, 지정된 전류가 흐르지 않 는 때에, LED 램프를 스위치 오프하는 기능이 부가될 수도 있다.
전해수 분무기는 다음의 구조에 의해 작동한다. 분무기는 트리거 동작에 의해 스위치 온 되어, 전류가 회로를 통해 흐르도록 한다. 그 결과, 전극을 통해 전류가 흐른다. 이 동작에서, 관에 존재하는 원수는 거의 순간적으로 전기분해되고 피스톤/실린더 구조에 의해 헤드의 노즐을 통해 외부로 분출 또는 분무된다. 즉, 본 발명의 이러한 분무기에서, 생성 동작(예를 들어, 트리거 동작)과 동시에 전기분해가 행해진다. 전해수는 트리거 동작 개시 후 1초 이내에 전기분해에 의해 산출되기 시작하는 것이 바람직하다.
도면에 나타낸 실시형태 외에도, 트리거 분무를 구비한 전해수 분무기의 다양한 실시형태가 존재한다. 또한, 다양한 구조를 갖는 트리거 분무가 존재한다. 트리거 분무는 그 구조에 따라 내부의 액체 통로, 트리거의 받침점 등이 상이하다. 그러나, 어떠한 소망의 트리거 분무라도 본 발명의 분무기에 채택될 수 있다.
다음으로, 도면에 나타낸 실시형태와 관련하여 본 발명의 전해수 분무기를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태로서의 전해수 분무기를 나타내는 정면도이다. 도 2는 도 1에 나타난 분무기의 중요부의 확대된 전개도이다. 도 3은 도 1 및 2에 타나난 전해 셀의 경사도이다.
도 1에 나타난 전해수 분무기(트리거 분무)(1)는, 원수(2)를 포함하는 용기(3), 및 이 용기(3)의 상부 개구부에 연결된 헤드(4)를 포함한다. 원수(2)는 순수한 물일 수 있으며 또는 거기에 예를 들어 염화나트륨, 염화칼륨, 및 염화마그 네슘 등의 하나 이상의 전해질을 용해시킨 것일 수도 있다.
용기(3)에, 양극, 음극 및 격막으로 구성된 전해 셀(6)이 배치되어 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 이 전해 셀(6)은: 촉매가 퇴적된 금속 봉 전극인 양극(7); 양극(7) 주위에 감겨진 관상의 이온 교환막인 격막(8); 및 격막(8)의 주위에 감겨진 금속선인 선 음극(9)으로 구성된다. 격막(8)은, 위에서 볼 때 원형이 되도록 사각형의 시트를 감고 길이 방향을 따라 2개의 단부를 결합시킴으로써 얻어진다.
격막(8)은 본래적으로 오목부/돌출부를 갖는 것은 아니다. 그러나, 격막(8)에 선 음극(9)을 감음으로써, 선 음극(9)에 접촉한 격막(8)의 부분은 양극(7)에 대하여 강하게 밀려지고, 선 음극(9)에 접촉하지 않은 격막(8)의 부분은 바깥으로 휘어져 양극(7)과 격막(8) 사이에 나선형 양극 챔버(10)를 형성한다.
또한, 격막(8)의 외측에 있는 용기(3) 내의 공간은 음극 챔버를 구성한다.
급전선 유지부(13)용의 관은, 짧은 길이를 갖는 원통형 연결관(12)을 통해 봉 양극(7)의 위쪽 단부에 연결되었다. 급전선(14)은, 연결관(12)의 내부 표면과 급전선 유지부(13)용 관의 외부 표면 사이에 유지되며, 급전선(14)의 단부는 양극(7)의 위쪽 단부에 연결되었다.
급전선 유지부(13)용의 관의 위쪽 단부는 헤드(4) 내의 수직 파이프라인(15)에 끼워지고, 수직 파이프라인(15)의 위쪽 단부는 헤드(4) 내의 수평 파이프라인(16)에 연통되어 연결된다.
수평 파이프라인(16)의 타단에, 분무 노즐(17)이 배치되어 있다. 트리거 아암(18)의 받침점(19)은 분무 노즐(17)의 약간 안쪽에 배치되어, 트리거 아암(18)이 받침점(19) 주위를 선회하며 움직인다. 트리거 아암(18)은 내부로 연장하는 피스톤 봉(20)에 연결되어, 트리거 아암(18)의 움직임에 따라 피스톤 봉(20)이 실린더(21) 내에서 이동한다.
부호(22)은 트리거 아암(18)과 접촉하도록 배치된 트리거-연관 스위치를 나타내고, 부호(23)은 헤드(4) 내에 배치된 전원 배터리를 나타내며, 부호(24)는 전기분해가 진행 중인 때에만 온(on) 인 LED를 나타낸다.
상기한 구성을 갖는 전해수 분무기(1)를 손에 잡고, 집게손가락과 가운데손가락을 이용하여 트리거 아암(18)에 내측 방향의 힘을 가한다. 그 결과, 트리거 아암(18)은 받침점(19) 주위를 이동하며, 트리거-연관 스위치(22)는 온 되며 전압이 전해 셀(6)에 인가된다. 그와 동시에 실린더(21) 내의 피스톤이 이동하여 용기(3)에 있는 원수(2)를 전해 셀(6)에 접촉하게 하며, 이 원수(2)는 전기분해되어 전해수를 산출한다. 이 전해 셀(6) 내의 양극(7)은, 예를 들어, 그 표면에 퇴적된 전도성 다이아몬드 층과 같은 촉매를 갖는다. 따라서, 높은 농도로 용해된 오존 또는 다른 활성 물질을 함유하는 전해수가 획득된다. 나선형 양극 챔버(10)가 이 전해 셀(6)의 격막(8) 내부에 형성되었기 때문에, 적절한 기액 통로가 양극 챔버에 형성된다. 따라서, 전해적으로 산출된 종의 전해수 내 농도는, 물 공급률 및 전류값을 변경함으로써 원하는 값으로 조절될 수 있다.
산출된 전해수는 수직 파이프라인(15) 및 수평 파이프라인(16)을 통해 순간적으로 통과하며 분무 노즐(17)을 통해, 살균될 물질에 대해, 미도시의 외부 공기 흡입 개구부를 통해 도입되는 공기와 함께 분무된다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 전해 셀을 나타내는 부분 단면도이다. 이 도면은 오목부 및 돌출부가 부여된 다공성 음극 및 양극을 채택하는 실시형태를 나타낸다.
전해 셀(32)은 양극(봉 전극), 음극(상대 전극), 및 격막으로 구성된다. 이 전해 셀(32)은 외주부에 형성된 나선형 홈(33)을 갖는 금속의 봉 전극인 양극(34); 관 형상으로 형성된 이온 교환막이며 양극(34)의 외주부 주위에 배치되는 격막(35); 및 금속 거즈, 확장된 그물망, 또는 천공 금속의 형상을 가지며 격막(35)의 외주부 주위에 배치되는 다공성 음극(36)으로 구성된다.
도 1 내지 3에 나타난 실시형태와 달리, 이 실시형태에는, 다공성 음극(36)에 의해 양극(34)에 대해 격막(35)을 변형시키는 것이 실질적으로 없다. 그러나, 양극(34)은 외주부에 형성된 홈(33)을 갖기 때문에, 이 실시형태는 홈(33)에 대응하는 격막(35)의 일부와 양극(34)과의 사이에 형성된 양극 챔버(37)를 갖는다.
또한 이 실시형태에서는, 적절한 기액 통로가 양극 챔버에 형성되고, 전해수 내에 전해적으로 산출된 종의 농도는, 물 공급률 및 전류값을 변경함으로써 원하는 값으로 조절될 수 있다.
양극이 오목부 및 돌출부를 갖는 실시형태는, 홈을 갖는 것으로 한정되어 간주되어서는 안 된다. 비록 전술한 실시형태가 위에서 보았을 때 원 형상을 갖는 봉 형상 또는 관상의 양극을 채택하지만, 양극의 형상은 그에 한정되지 않는다. 예를 들어, 양극은 도 5 및 6의 정면도에 의해 나타난 바와 같은 형상을 가질 수도 있다.
도 5의 격막(41)은, 사각 시트를 말아서 두 단부의 일부(42)를 서로 중첩시켜 결합하여 얻어진, 수직으로 관상의 형상이다. 봉 양극(43)은, 속이 찬 원통 형상으로 베이스의 여섯 부분에서 각각 바깥으로 돌출된 돌출부(44)를 갖는다. 관상의 격막(41)은 여섯개의 돌출부(44) 상 및 그 주위에 뻗어져 있다. 총 여섯개의 양극 챔버(45)가, 격막(41)과 양극(43) 사이에 그렇게 형성된다.
또한, 도 6의 경우에도, 격막(46)은, 사각 시트를 말고 그 두 단부의 일부(47)를 서로 중첩시켜 결합함으로써 얻어진, 수직으로 관상인 형태를 갖는다. 관상의 양극(48)은, 네개의 코너 각각에서 안쪽으로 눌려진 오목부(49)를 형성함으로써 각기둥 베이스로부터 얻어진 형상을 갖는다. 관상의 격막(46)은 네개의 오목부(49)의 총 여덟개의 베이스 부분 상 또는 그 주위에 뻗어져 있다. 오목부(49)의 형상에 대응하는 양극 챔버(50)는 격막(46)과 양극(48)의 사이에 형성된다.
도 7은 본 발명의 전해 셀의 또다른 실시형태를 나타내는 부분 경사도이고, 도 8은 도 7의 전해 셀의 횡단면도이다. 이 실시형태는 도 1 내지 3에 나타난 실시형태의 개선에 관한 것이며, 동일한 도면부호를 할당함으로써, 공통된 부재에 대한 설명은 생략한다.
도 7 및 8에 나타난 전해 셀(6a)에서, 니오븀으로 만들어지고 표면이 도전성 다이아몬드 촉매로 피복된 두개의 양극 봉은, 관 형태의 2개의 층의 막을 형성하도록 이온 교환막(8a)에 의해 둘러싸여 있으며, 음극(9a)으로서 기능하는 스테인리스 선이, 막에 나선형으로 감겨서 양극-막-음극 어셈블리(전해 셀)을 형성한다.
도 8에 나타난 바와 같은 이 실시형태에 따르면, 양극(7a)은 봉 형태이고, 각각 곡면을 갖는 두개의 양극(7a) 사이에 비교적 큰 공간이 형성된다. 또한, 비교적 큰 공간은 양극(7a)과 이온 교환막(8a) 사이에도 형성된다. 이러한 공간은 양극 챔버(10a)로서 기능하고, 전해수는 이 양극 챔버(10a)를 통해 통과한다.
이 실시형태에 따르면, 도 4 내지 6에 나타난 실시형태와는 달리, 본질적으로 비용 및 시간 소모적인 양극의 처리는 요구되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 본 실시형태는 도 4 내지 6의 실시형태에서보더 동일하거나 다소 큰 부피를 갖는 양극 챔버를 제공한다.
실시예
본 발명에 따른 전해수의 생산에 관한 실시예를 이하 설명한다. 그러나, 본 발명은 다음의 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 각각의 실시예에서의 오존 농도, 하이포아염소산 농도, 과황산 농도, 및 과탄산 농도는 칼륨 요오드를 사용하는 요오드측정법에 의해 자외선 분광광도계를 사용하여 결정되었다.
실시예 1
도전성 다이아몬드 촉매(도펀트 붕소 농도 2,500ppm)가 퇴적되었으며 니오븀으로 만들어진 봉(지름 2mm)이, 양극으로서, 관상의 이온 교환막(Nafion 350, 듀퐁사 제조; 두께 0.35mm, 지름 3mm)에 위치되었다. 시판의 백금 와이어(지름 0.4mm)가 음극으로서 격막에 나선으로 감겨 양극-막-음극 어셈블리를 얻는다. 감 는 피치는 4mm였다. 관(지름 4mm)이 어셈블리의 상부 및 하부에 결합되었으며, DC 전원으로부터의 급전선이 각각의 전극에 연결되어 전해 셀을 얻었다. 40cc/분의 비율로 양극 챔버를 통해 순수한 물이 위로 통과되었다. 0.5A 및 1A의 전류가 개별적으로 흐르도록 하였다. 그 결과, 이러한 작업에서, 셀 전압은 각각 13V 및 19V였으며, 오존수 농도는 각각 8ppm 및 21ppm이었고, 오존 발생 효율은 각각 13% 및 12%였다. 출구에서의 물의 온도는 약 30℃였다.
이 전해 셀은, 도 1에 나타난 트리거 타입 분무기에서, 흡입부에 부착된 PE 수지 관에 연결되었다. 배터리가 트리거 타입 분무기의 헤드에 장착되었다. 회로 부분에서, 전극 단자는 가변 저항 및 배선을 갖는 스위치에 연결되었다. 용기는 500cc의 순수한 물로 채워져 있다.
트리거가 당겨졌고, 회로는 스위치 온 되며 전류는 배터리와 셀 사이에 흘렀다. 그와 동시에, 순수한 물이 분출되었다. 분출된 순수한 물의 양은 약 0.5cc였으며, 이 동작을 통해 흐른 전기의 양은 0.25C(0.5s×0.5A)이었다. 셀의 단자 전압은 13V였다. 이 동작은 100회 반복적으로 행해졌다. 그 결과, 약 50cc에 달하는 분출된 용액의 오존 농도는 8ppm이었다. 트리거 동작은 2000회 반복되었으며, 그로 인해 얻어지는 오존수의 농도는 약 8ppm이었다.
비교예 1
실시예 1에서와 동일한 재료가 사용되었다. 이온 교환막의 스트립은 양극 상에 나선형으로 감겨졌으며, 백금 선이 격막 상에 감겨져서 양극-막-음극 어셈블리를 얻었다. 40cc/분의 비율로, 막-전극 어셈블리가 실장된 전해 셀을 통해 순 수한 물이 위로 통과되었다. 0.5A 및 1A의 전류가 개별적으로 흐르도록 하였다. 그 결과, 격막이 나선형으로 배치되었기 때문에 양극에서 발생된 산소 및 오존은 음극에서 발생된 수소 기체와 혼합되며, 이러한 기체가 용해되어 함유된 전해수가 산출되었다. 이러한 작업에서, 셀 전압은 각각 10V 및 13V였으며, 오존수 농도는 각각 5ppm 및 9ppm이었고, 오존 발생 효율은 각각 8% 및 5%였다.
실시예 2
양극 챔버의 2개의 개구를 구성하는 실시예 1의 어셈블리에서의 막의 부분이, 4mm의 지름을 갖는 관에 고정되었다. 발생된 부재는 5mm의 내부 지름을 갖는 제2관 내에 배치되어, 제2관과 막 사이에 음극 챔버를 형성하였다. 선 음극에 대한 급전 단자는 제2관 내의 음극에 연결되었다. 2g/L의 염화나트륨 수용액이 40cc/분의 비율로 양극 챔버에 공급되었으며, 물도 음극 챔버에 동일한 방식으로 공급되았다. 1A의 전류가 흐르도록 하였다. 그 결과, 수소를 함유하며 11의 pH를 갖는 알칼리수 및 약 40ppm의 양의 하이포아염소산염 이온을 함유하는 산성수가 동시에 산출되었다.
실시예 3
수돗물이 양극 챔버 및 음극 챔버에 공급된다는 점을 제외하고는 실시예 2에서와 동일한 테스트를 행하였다. 그 결과, 0.5A에서 산출된 오존수는 4.5ppm의 농도를 가졌다(전류 효율 7.3%).
비교예 2
수돗물이 원재료로서 사용된 점을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 테스트 를 행하였다. 그 결과, 0.5A에서 산출된 오존수는 1.5ppm의 농도를 가졌다(전류 효율 2.4%).
실시예 4
티타늄으로 만들어지고 백금층이 그 위에 형성(20g/m2)된 원형의 봉이 양극으로서 사용되어 실시예 1에서와 동일한 어셈블리를 제작하였다. 수돗물을 원재료로서 사용하여, 실시예 3에서와 동일한 테스트를 행하였다. 그 결과, 0.5A에서의 셀 전압은 12V였으며, 오존수는 0.5ppm의 농도를 가졌다.
실시예 5
도전성 다이아몬드 촉매(도펀트 붕소 농도 1,500ppm)가 퇴적되었으며 니오븀으로 만들어진 두개의 봉(지름 2mm)이, 양극으로서, 이온 교환막(Nafion 324, 듀퐁사 제조; 두께 0.35mm, 지름 3mm)에 의해 둘러싸여 관 형태로 된 2층의 막을 형성하며, 음극으로서 기능하는 스테인리스 와이어(지름 0.5mm)가 막에 나선으로 감겨 도 7 및 8에 나타난 양극-막-음극 어셈블리를 얻는다. 감는 피치는 2mm였다.
관(지름 4mm)이 어셈블리의 상부 및 하부에 결합되었으며, DC 전원으로부터의 급전선이 각각의 전극에 연결되어 전해 셀을 얻었다. 40cc/분의 비율로 양극 챔버를 통해 순수한 물이 위로 통과되었다. 0.5A 및 1A의 전류가 개별적으로 흐르도록 하였다. 그 결과, 이러한 작업에서, 셀 전압은 각각 13V 및 19V였으며, 오존수 농도는 각각 15ppm 및 17ppm이었고, 오존 발생 효율은 각각 13% 및 15%였다. 출구에서의 물의 온도는 약 30℃였다. 관상의 막으로부터의 누수는 거의 발생하지 않았다.
본 발명을 특정의 실시형태를 참조하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 본질 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변형 및 개조가 가능함은, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자에게는 자명하다.
본 출원은 일본 특허 출원 2007-296769호(출원일: 2007년 11월 15일) 및 2008-266158(출원일: 2008년 10월 15일)에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
도 1은 본 발명의 일실시형태로서 전해수 분무기를 도시하는 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타난 분무기의 중요 부분의 확대 전개도이다.
도 3은 도 1 및 2에 나타난 전해 셀의 경사도이다.
도 4는 본 발명의 전해 셀의 다른 실시형태를 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 다른 봉 양극의 평면도이다.
도 6은 관상의 양극의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 전해 셀의 또다른 실시형태를 도시하는 부분 경사도이다.
도 8은 도 7의 전해 셀의 횡단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 전해수 분무기
2: 원수
3: 용기
4: 헤드
6, 6a: 전해 셀
7, 7a: 양극
8, 8a: 격막
9, 9a: 선 음극
10, 10a: 양극 챔버
15: 수직 파이프라인
17: 분무 노즐
18: 트리거 아암(Trigger arm)
22: 트리거 연동 스위치
32: 전해 셀
33: 그루브
34: 양극
35: 격막
36: 다공성 음극
37: 양극 챔버
41: 격막
43: 봉 양극(Rod anode)
44: 돌출부
45: 양극 챔버
46: 격막
48: 관상 양극
49: 오목부
50: 양극 챔버

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
    상기 전극의 외주부 주위에 배치되는 관상의 격막; 및
    상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 선 형상의 상대전극(counter electrode)
    을 포함하며,
    상기 격막이, 상기 선 형상의 상대전극에 의해 상기 봉 형상 또는 관상의 전극에 고정됨으로써, 상기 격막과 상기 봉 형상 또는 관상의 전극 사이에 기액(氣液) 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 막-전극 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 봉 형상 또는 관상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선 형상의 상대전극은 1~10mm의 피치로 나선형으로 감겨있는 것을 특징으로 하는 막-전극 어셈블리.
  4. 적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
    상기 전극의 외주부 주위에 배치되는 관상의 격막; 및
    상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 다공성의 상대전극
    을 포함하며,
    상기 격막이, 상기 다공성의 상대전극에 의해 상기 봉 형상 또는 관상의 전극에 고정됨으로써, 상기 격막과 상기 봉 형상 또는 관상의 전극 사이에 기액 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 막-전극 어셈블리.
  5. 오목부가 형성된, 적어도 하나의 봉 형상 또는 관상의 전극;
    상기 전극의 외주부 주위에 배치되어, 상기 전극과의 사이에 기액 통로를 갖는 전극 챔버를 형성하는 관상의 격막; 및
    상기 격막의 외주부 주위에 배치되는 판상의 상대전극
    을 포함하는 막-전극 어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉 형상 또는 관상의 전극은 다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉 형상 또는 관상의 전극은 양극이고, 상기 상대전극은 음극인 것을 특징으로 하는 막-전극 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 막-전극 어셈블리;
    상기 어셈블리의 전극 챔버의 개구 중 적어도 하나에 끼워지는 급전선 고정관; 및
    상기 개구와 상기 급전선 고정관 사이에 고정되는 급전선
    을 포함하는 전해 셀.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 막-전극 어셈블리; 및
    관상의 상대전극 챔버를 형성하며, 상기 전극 챔버 및 상기 상대전극의 주위에 배치되는 관
    을 포함하는 전해 셀.
  10. 제8항에 있어서,
    오존수를 주성분으로 포함하는 전해수를 생성하는 것을 특징으로 하는 전해 셀.
  11. 제9항에 있어서,
    오존수를 주요 성분으로서 포함하는 전해수를 산출하는 것을 특징으로 하는 전해 셀.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전해 셀;
    원수(raw water)를 함유하는 용기; 및
    헤드
    를 포함하며,
    상기 원수는 전해 셀에 의해 전기분해되며, 그에 따라 생성된 전해수가 상기 헤드로부터 분출되는 전해수 분무기.
  13. 제12항의 전해수 분무기에 의해 전해수를 생성하고,
    생성된 전해수를 살균할 대상물에 분출하는
    전해수를 이용한 살균 방법.
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