KR20090128956A - 휴대용전해수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작고 가벼우며, 구조가 간단하고 사용이 편리하여 휴대하고 일상생활을 하면서 필요시에 수돗물을 촌초에 전해수로 만들어서 음용수, 살균수 등으로 이용할 수 있는 전해수기로서, 티타늄전극(10)이 건전지(13)의 양극(+)단자(15)에 접속되어 있고, 은전극(11)은 음(-)극단자(16)에 접속되어 있는 몸체(7)와 전극보호대(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용전해수기이다.

전해수기. 전기분해. NaCl 수용액.

Description

휴대용전해수기 {Pocket Electro-Analysised Water Apparatus}

화학분야

본 발명은 휴대하는 전해수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건전지(13)의 양(+)극에는 티타늄전극(10)을, 음(-)극에는 은전극(11)을 접속하여 NaCl 수용액을 촌초에 전해수로 만드는 휴대용전해수기에 관한 것이다.

전해환원수의 생성과정은 원수가 고성능의 두 개의 필터를 거치면서 탁도. 염소. 녹. 콜로이드부유물과 각종오염물질이 제거되면서 파이워터로 생성된 파이워터는 다시 환원수의 전해조로 통과함. 전원 공급 장치의 직류전류를 공급받는 전해조내부에는 양극과 음극판이 번갈아 나열되어 있으며, 그 사이에 격막이 놓여 있는데 물이 전기분해 되면서 격막을 사이에 두고 알칼리전해환원수와 산성수로 분리되어 나오게 된다. 이온 선택성 격막을 사용하지 않고 전기분해를 하면 생성되는 수질의 특성은 중성이거나 약알칼리성 이다.

상기한바와 같이 전해수기는 입수관이 수도관과 연결되어 있고, 또한 전선이 콘센트에 접속되어 있어 반영구적으로 고정되어 있다.

일반적으로 전해수기는 필터. 전해조. 전극 판 등으로 구성되어 있어서 크고 무거워서 휴대할 수가 없다. 대한민국 특허공개 10-2006-0056079호의 「정수살균장치를 구비하는 정수기 및 이에 사용되는 정수살균장치」는 NaCl 수용액을 전해하여 살균 물질을 정수탱크에 공급하여 정수탱크내의 정수된 물을 살균·소독하는 정수살균장치를 구비하는 정수기이므로 이 또한 휴대할 수 없는 정수기이다. 상기한 바와 같이 많은 부품으로 구성되어 있고, 크기 때문에 휴대할 수가 없어서 필요할 때에 어디서나 전해수를 만들어 아용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기위한 것으로, 전해수기를 사용자가 휴대하고 일상생활을 하면서 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하고자 하는데 주된 목적이 있다.

따라서 작고 가벼우며, 구조가 간단하고 사용이 편리한 실용적인 휴대용전해수기를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적달성을 위하여 아래와 같이 수단을 강구한다.

1.몸체(7)와 전극보호케이스(8)는 가볍고 심미적인 색상을 나타낼 수 있는 플라스틱을 소재로 사용한다. (SiNHO표 리모콘을 개조하여 사용한다.)

2. 전기저항이 적고, 독극물의 유무를 확인할 수 있으며, 사용 중에 전극에 흡착된 색소정도를 판단하여 세척·교환할 수 있도록 순은(Ag)을 지름이 작은 봉 모양으로 하여 음(-)전극으로 사용한다.

은은 전기저항이 1.59μΩ/cm(20℃)으로 전기저항이 금속 중 가장 낮아 전기 전도성이 우수 하고, 유황. 유화수소 등에는 검은색으로 변하며, 강산에 침식하는, 특히 독극물인 비소에 민감하다. [문헌 1] 「조정웅. 금속 귀금속 재료. 선학출판사. 2003.1.10. 619쪽 5줄」

현재 의학에서는 소위 은솜. 은붕대를 상처나 궤양. 피부병 등의 치료와 침구치료에 쓰이고 있으며, 은단도 만든다.

3. 티타늄(Ti)을 양(+)전극으로 사용한다. 백금을 도금한 티타늄은 더욱 바람직하다.

티타늄은 내식성이 우수하고 응력부식과 점식과 저항력도 크며, 고유저항이 80μΩ^-/cm이다. [문헌 2] 조정웅. 금속 귀금속재료. 선학출판사. 2003.1.10. 619쪽 7줄. 490쪽 표4-1.티탄의 물리적 성질」

현재 정수기기 및 전해수기의 전극 판으로 사용하고 있다.

4. 티타늄전극(10)과 은전극(11)의 하단부분을 U자 모양으로 만든다.

은전극(11)과 티타늄전극(10)의 끝부분을 U자 모양으로 만들어 전극의 이격 간격을 더욱 좁게 하여 소비전력을 고효율화고, U자 모양의 틈 사이에 대나무 숯(12)을 삽입·고정하며, 전해수기를 가동할 때 전극에서 발생·부상하는 기포의 폭이 넓어서 물의 순환 폭도 크다.

5. U자 모양으로 되어 있는 전극(10(11)하단에 대나무 숯(12)을 삽입·고정하여 전해수내의 색소 등을 흡착·제거하여 전해수를 보다 맑게 한다..

대나무 숯은 황화수소와 같은 유해가스에 대한 탈취력과 납. 아연. 철. 구리 등 중금속에 대한 흡착력이 우수하며, 물을 부드럽게 하고 소독하는 등 수질 정화력이 우수하다. [문헌 3] 박상범. 산림청임업연구소. 대나무 신용도 개발/ 대나무 숯의 흡착성 .학술지 산림과학논문집 통권64(2001.12)(2001.12)pp.103-106」

대나무 숯의 표면적은 1g당 300㎡ 이상에 달하며, 대나무 숯의 일반적인 특성은 다음과 같다.

대나무 숯의 일반적인 성질

[문헌 4] 이게이시마 요우겐 지음. 박성범 옮김. 대나무 숯·축조액의 제조법과 이용법 .한린 저널. 1999.12.27. p 32의 표1.

현재 대나무 숯(18)은 밥을 지을 때. 물을 끓일 때. 술을 담글 때. 과일 야채를 보관할 때. 수족관에 넣어 사용한다. 특히 참이슬(진로) 소주는 대나무 숯으로 4번 걸러 좋은 소주라고 한다.

6. 건전지(13)는 인가되는 12V(23A)를 사용한다. SiNHO표 리모콘에 사용하는 건전지를 사용한다.

7.몸체(7)와 전극보호케이스(8)의 결합과 분리는 영구자석(17)을 이용한다. 몸체(7)의 전면 중앙과 전극보호케이스(8)전면의 자석고정대(18)에 자석(17)의 극 (N.S)다르게 부착하여 결합과 분리할 수 있도록 한다.

8. 건전지(13)의 교환을 위하여 몸체(7)와 몸체뚜껑은 나사로 조립과 분리를 할 수 있도록 한다.

9. NaCl 은 가공하지 않은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

작고 가벼우며 사용이 편리하여 휴대하고 일상생활을 하면서 필요시 촌초에 전해수를 만들어서 마실 수 있어 욕구충족효과 있다.

은전극(11)으로 독극물 유무를 확인할 수 있고, 대나무 숯(12)이 색소와 미세한 부유물 등을 흡착하여 전해수를 보다 맑게 할 수 있다. 특히 NaCl 수용액을 전기분해할 때 ClO^- 이온 등의 발생으로 최적의 살균효과 및 물맛 유지가 가능하여 음용수로 이용하고, 또는 살균 수 등으로 다양하게 사용할 수 있어 건강증진과 질병예방 효과가 있다.

본 발명에 의한 휴대용전해수기는 사용자가 부품을 세척·교환하여 계속 사용할 수 있어 반영구적 사용가치의 효과가 있다.

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본 발명은 휴대하고 일상생활을 하면서 필요시에 전해수를 만들어 음용수로 이용하고, 또는 살균 수 등으로 이용하는 전해수기로, 전극의 끝부분이 U자 모양으 로 굽은 틈 사이에 대나무 숯(12)이 삽입·고정되어 있는 은전극(11)이 건전지 음(-)극단자(16)에 접속되어 있고, 은전극(11)의 크기와 모양을 같게 만든 티타늄전극(10)은 건전지의 양(+)극단자(15)에 접속되어 있는 몸체(7)와 전극보호케이스(8)로 구성된 휴대용전해수기 이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시에를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 전해수기는 도1에 도시한 바와 같이 몸체(7)와 전극보호케이스(8)는 플라스틱으로 만든다. 몸체(7)와 전극보호케이스(8)가 결합되어 있을 때의 크기는 두께2.0mm. 가로3.2cm, 세로7.4cm, 높이1.5cm이다,

몸체(7)뚜껑은 세로 2.5cm이고. 몸체(7)밑면의 세로는3.0cm이며, 전극보호케이스(8)의 윗면 세로의 길이는 4.9cm이고, 밑면세로의 길이는 4.4cm이다. SiNHO 표 리모콘을 개조하여 제작한다.

몸체(7)와 전극보호케이스(8)의 결합과 분리를 위하여 사용되는 영구자석을 몸체(7)전면 중앙에 부착하기 위하여 기판(14)은 몸체(7) 전면에서 밑면보다 2∼3mm 짧게 재단한다. 기판(14)에는 음극(-)과 양극(+)이 표기되어 있고, 전극단자(15)916)가 부착되어 있다.

은전극(11)은 도3의10과 같이 지름이1,0mm이고. 길이가 7.7cm인 봉 모양으로 된 끝부분을 틈 사이 8.0mm .길이 1.3cm로 하여 U자 모양으로 만들어 건전지의 음극단자(16)에 납땜하여 접속한다. 땜납은 특수 땜납을 사용할 수도 있다. 납땜한 부분은 순간 접촉제(록타이트)로 보다 넓게 도포한다.

티타늄전극(10)은 지름1,5mm의 선으로 되어 있는 티타늄전극 판을 도3의 10과 같이 다듬어 은전극(11)과 크기와 모양을 같게 하여 양(+)극단자(15)에 납땜하여 접속하고, 납땜한 부분은 순간 접촉제(록타이트)로 보다 넓게 도포한다.

티타늄전극 (10)과 은전극(11)은 하단부가 U자 모양으로 된 끝부분이 서로를 향하도록 안쪽으로 접속되어 두 전극 끝의 이격거리는 8.0 mm정도이다. 이격거리는 은의 연성에 의해 넓게 또는 좁게도 할 수 있으나 전극보호케이스(8)의 자석 고정대(18)의 두께를 고려하여야 한다.

위와 같이 두 전극(10)(11)이 부착된 기판(14)을 몸체(7)밑면에 순간 접촉제(록타이트)로 부착하고 몸체(7)전면을 플라스틱으로 막는다.

대나무 숯(12)을 가로0.8cm× 세로 2.5cm × 폭 0.7cm내외 정도의 크기(약 0.5g)로 두 개를 재단하여 각각 전극하단(10)(11)의 U자 모양으로 된 틈 사이에 삽입한다.

도3에 도시한 바 와 같이 본 발명에 의한 휴대용 전해수기를 사용할 때와 휴대할 때, 몸체(7)와 전극보호케이스(8)가 결합·분리되도록 몸체(7)전면 중앙부에 세로1.0cm. 가로5mm, 두께1.5mm인 영구자석(17)을 부착하고, 전극보호케이스(8) 중앙에 수직으로 고정되어 있는 가로 1.5cm 세로1.0cm 두께5.0mm의 영구자석고정대(18)에 세로1.0cm. 가로5.0mm, 두께1.5mm인 영구자석을 초강력 순간 접촉제(록타이트)로 부착한다.

건전지(13)는 인가되는 12V(23A)의 TOSHIBA를 사용하고, NaCl 은 가공하지 않은 천일염을 사용한다.

위와 같이 구성된 휴대용전해수기의 기능은 아래와 같다.

=실험1=잔류염소 측청

본 발명의 원통형상의 플라스틱 컵에 담긴 0.2％의 NaCl 수용액 500ml을 휴대용전해수기로 전기분해 했을 때 가동시간에 따른 잔류염소를 측정한 값은 표 1과 같다. (경기도 수원시상수도사업소에서 측정하였음)

[표 1] 잔류염소의 측정값

수질의 잔류염소 기준은 0.2∼4.0mg/l이므로 표1에서와 같이 3∼10초간 가동하면 최적의 살균효과와 물맛 유지가 가능하게 될 것이다. NaCl 수용액을 전기분해 할 때 ClO^-이온 등의 살균물질이 생성된다.

물을 전기분해할 때 양극전극(+)에서는 다음과 같은 반응이 일어난다.

H₂ O → H⁺ + OH^-

4OH^- - 4e^- → O₂

H₂ O + O₂ - 2e^- → O₂ ↑ + 2H⁺

2Cl^- - 2e^- → 2Cl → Cl₂ ↑

Cl₂ + H₂ O → HCLO + H⁺ +Cl^- → ClO^- + 2H⁺ + Cl^-

또한 음극전극(-)에서의 반응은 다음과 같다.

2H₂ O + 2e^- → 2OH^- + H₂ ↑

한편, NaCl 용액을 때의 주반응은 다음과 같이 나타난다.

Cl₂ + H₂ O → HClO + Cl^- + H⁺

HClO ↔ ClO^- + H⁺

2HClO + ClO^- → ClO₃ ^- +2Cl ^- + 2H⁺

양극전극(+)에서의 반응은 다음과 같다.

6Cl^- + 3H₂ O → 2ClO₃ ^- +4Cl^- +6H⁺ +3/2O₃ +6e^- Eo=0.46V

음전극(-)에서의 반응은 다음과 같다.

ClO^- + H₂ O + 2e^- → Cl^- +2OH^-

ClO₃ ^- + 3H₂ O + 6e^- → Cl^- + 6OH^-

용액 중의 물질이 손실되는 과정은 다음과 같다.

ClO^- → Cl^- + 1/2O₂

Cl₂ (diss) → Cl₂ (gas)

= 실험2= 은전극(11)의 색의 변화와 세척

원통형상의 플라스틱 컵에 담긴 0.2％의 NaCl 수용액 500ml에 강황가루를 티 스픈 으로 한술 넣은 후, 1분 전후에 휴대용전해수기를 가동하면 10초 전 후에 은전극(11) 주위에 적갈색의 물질이 생성된다. 10회 정도 반복하면 은전극(11)은 적갈색으로 된다. 적갈색으로 된 은전극(11)을 면봉과 치약으로 닦으면 은전극(11)은 본연의 은색이 된다. 아울러 대나무 숯(12)과 티타늄전극(10)도 세척 또는 교환 하여 계속 사용할 수 있어서 실용적일 것이다.

=실험3= 대나무 숯의 흡착성

원통형상의 플라스틱 컵에 담긴 0,.2％의 NaCl 수용액 500ml에 만년필의 끝부분을 넣었었다가 꺼내면 잉크가 번지기 시작 한다. 잉크가 번지기 시작할 때 전극의 대나무 숯(12)을 접촉시키면 접촉순간 바로 잉크는 흡착된다. 또한 =실험 2=에서 수면에 떠 있는 미세한 강황가에 대나무 숯(12)을 접촉하면 접촉즉시 흡착되므로 [문헌3] 과 [문헌4] 에 미루어 볼 때 대나무 숯(12)은 잉크와 미세한 강황가루 등을 흡착하여 전해수는 보다 맑게 될 수 있을 것이다.

= 실험 4 = 컵 안에 물의 순환

원통형상의 플라스틱 컵에 담긴 0.2％의 NaCl 수용액 500ml에 가는 고춧가루를 티 스픈 하나를 넣은 후, 1-2분지나면 3/4정도는 가라않고, 1/4정도는 물위에 떠있거나 수중에 부유하고 있을 때 휴대용전해수기를 가동하면 두 전극(10)(11)에 서 지소한 기포가 발생하여 위로 부상하면서 전극(10)(11)에 가까이 있는 가루는 좀 더 가까이 와서 위로 부상하고, 위로 부상하고 있는 가루는 속도가 보다 빠르게 부상한다. 이 현상은 컵 안의 수돗물이 대나무 숯(12)을 중심으로 하여 순환함을 알 수 있다. 이와 같은 순환작용은 대나무 숯(12)의 흡착시간을 보다 빠르게 할 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 휴대용전해기는 작고 가벼우며, 구조가 간단하고 사용이 편리하여 휴대하고 일상생활을 하면서 필요시에 적은전력으로 촌초에 전해수를 만들 수 있다. 만들어진 전해수는 음용수로 이용하고, 또는 살균 수 등으로 다양하게 사용할 수 있어 건강증진과 질병예방 효과가 있으며 .필요시에 사용자가 부품을 임의로 세척·교환하여 반영구적으로 계속 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용전해수기이므로 이용가능성은 매우 크다.

특히, 본래의 마시든 물이 아닌 다른 물을 마셔야하는 사람. 즉 국내·외를 여행하는 사람·야영이나 야외활동을 많이 하는 사람은 더욱 이용가능성이 매우 크다고 사료된다.

도1은 본 발명에 의한 휴대용전해수기의 사시도

도2는 본 발명에 의한 휴대용전해수기의 몸체와 전극보호케이스의 분리도

도3은 본 발명에 의한 휴대용전해수기의 몸체와 전극보호케이스의 횡단면도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

7.몸체 8.전극보호케이스 9.나사 홈 10.티타늄전극 11.은전극

12.대나무 숯 13.건전지 14.기판 15.양극단자 16.음극단자

17.자석 18.자석고정대

Claims (3)

1. 작고 가벼우며 사용이 편리하여 주머니에 넣고 일상생활을 할 수 있는 전해수기로, 은전극(11)은 건전지(13)의 음(-)극단자(16)와 접속 되어 있고, 티타늄전극(10)은 건전지(13)의 양(+)극단자(15)에 접속되어 이루어진 몸체(7)와 전극보호케이스(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용전해수기.
2. 봉 모양의 은전극(11)과 티타늄전극(10)은 끝부분이 위로U자 모양으로 만들어진 틈 사이에 대나무 숯(12)이 삽입되어 서로를 향하여 전극의 끝이 안쪽으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용전해수기.
3. 몸체(7) 전면 중앙부에 부착된 영구자석(17)과 전극보호케이스(8)의 자석 고정대(18) 중앙에 부착된 자석(17)은 서로 극(S. N극)을 달리하여 부착되어 있어 몸체(7)와 전극보호케이스(8)가 결합·분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대용전해수기.

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