KR20100067829A - 전극살균모듈을 구비한 살균장치 - Google Patents

전극살균모듈을 구비한 살균장치 Download PDF

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Abstract

전극살균모듈을 구비한 살균장치가 제공된다. 개시된 전극살균모듈을 구비한 살균장치는 살균액이 수용되는 본체, 및 음극 또는 양극으로 된 전원부에 교차로 번갈아가며 접속되며 상기 본체 내에 배치되는 적어도 하나 이상의 전극살균모듈을 포함하며, 상기 전극살균모듈은 전도성 모체에 촉매수단이 피복되는 것을 특징으로 한다.
상기 전극살균모듈을 구비한 살균장치는 루테늄 등이 피복된 전극살균모듈을 이용하여 전기분해함으로써 용기 내에 격막이 없는 상태에서도 고농도의 살균수가 생성될 수 있게 하여 높은 수준의 안전한 살균을 요하는 유아용품들에 적절히 사용될 수 있다.
전극살균모듈, 살균장치, 살균액, 촉매, 류테늄

Description

전극살균모듈을 구비한 살균장치{Sterilization Apparatus using Electrode Sterilization Module}
본 발명은 살균 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극모듈에 일정 전압을 인가하여 원수를 전해수로 변환하여 열을 제공할 필요없이 살균을 필요로 하는 대상물에 대해서 안전하고 신속하게 살균을 진행할 수 있는 전극살균모듈을 구비한 살균장치에 관한 것이다.
일반적으로 영유아들은 면역성이 약하므로 이들에 사용하는 유아용품들 즉, 젖꼭지, 노리개, 치아발육기, 및 각종의 완구들에 대해서는 사용 후 항상 소독 과정이 뒤따라야 한다. 소독 과정을 진행하는 데에 있어서 종래에는 상기의 유아용품들을 열탕이나 수증기 등으로 끓여서 살균하는 방식이 일반적으로 행해지고 있었으나 이러한 경우에는 열에 약한 플라스틱 재질의 경우에는 용기 변형 등의 문제가 발생할 수 있다.
종래의 열탕 방식을 대체하는 방법으로 전기촉매반응을 이용한 방식이 시도 되고 있는데, 대부분 백금 도금된 작은 전극에 전원을 인가하여 산화물을 발생하도록 하거나, 격막을 적용해 pH가 일반적인 물보다 낮게 하여 세균을 제어하는 정도의 살균시스템이라 할 수 있다. 상기와 같이 백금을 이용한 전기분해 방식은 격막이 있는 용기에서 물을 산성 및 알칼리 수로 분리하여 제공하게 된다.
이와 같은 구조를 갖는 종래의 살균 시스템은 다량의 스케일이 발생되어 장시간 운전이 어렵고, 살균력이 완벽하지 아니하다는 문제 때문에 상용화되기 어려운 실정이다. 또한, 백금 전극으로 인한 가격 상승, 고전압 운전, 및 항균력 등에서 경쟁력이 떨어져 실제로 제품에 적용하여 사용하기는 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 공급되는 원수를 루테늄 등이 피복된 전극살균모듈을 이용한 전기촉매반응을 거치게 하여 용기 내에 격막이 없는 상태에서도 고농도의 살균수가 생성될 수 있도록 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 전극살균모듈을 구비한 살균장치는 살균수가 수용되는 본체, 및 음극 또는 양극으로 된 전원부에 교차로 번갈아가며 접속되며 상기 본체 내에 배치되는 적어도 하나 이상의 전극살 균모듈을 포함하며, 상기 전극살균모듈은 전도성 모체에 촉매수단이 피복되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 촉매수단은 금속물질이 용해된 상태에서 상기 전도성 모체에 피복되어진후, 일정 온도에서 가열되어 산화됨으로써 상기 전극살균모듈의 외부면을 구성할 수 있다.
또한, 상기 전극살균모듈은 일정한 이격 간격을 유지함으로써 상기 살균액에 대한 균일한 전기분해작용이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 촉매수단은 루테늄(Ru), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 프라세오디윰(Pr) 또는 납(Pb) 중 어느 하나일 수 있다.
더불어, 상기 전도성 모체는 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 스테인레스 강(SUS) 중 어느 하나일 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 본체에는 유아를 위한 제품이 수용되어 살균이 되어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 전극살균모듈을 구비한 살균장치는 루테늄 등이 피복된 전극살균모듈을 이용하여 전기촉매반응을 시킴으로써 용기 내에 격막이 없는 상태에서도 고농도의 살균수가 생성될 수 있게 하여 높은 수준의 안전한 살균을 요하는 유아용품들에 적절히 사용될 수 있는 환경을 제공해주는 이점이 있다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전극살균모듈을 구비한 살균장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전극살균모듈을 구비한 살균장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에서 사용되는 전극살균모듈의 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 살균장치(100)는 용기 형상의 본체(101)와, 본체(101) 내에 장착되는 적어도 하나 이상의 전극살균모듈(110)을 구비한다. 본체(101)는 그 내부와 연통할 수 있도록 일측면에 입수유로(132)가 연결되고, 본체의 다른 측면에는 출수유로(136)가 연통되도록 연결될 수 있다.
상기 입출수유로(132,136)에는 조절 밸브(133,137)가 각각 구비되어 유로(132,136)에 흐르는 원수의 공급을 적절히 조절한다. 원수는 일반적인 수돗물을 사용할 수도 있고 TDS(total dissolved solid,총용존고용량)의 비율이 높은 물을 별도로 사용할 수도 있다. 본 발명에서는 전기분해를 통해 원수 속에 산화성 혼합물질을 생성시킴으로써 원수 속에 잔류하는 미생물 또는 세균을 살균 또는 소멸시키기 위함인데, 본체(101) 내로 공급되는 원수는 전극살균모듈(110)의 전기분해 작용에 의해 전해수(120)로 변하게 되어 살균 작용을 하게 된다.
조절 밸브(133,137)는 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있고, 제어부는 본 체(101)에서의 살균진행시간이나 오염도를 자동으로 체크하여 조절 밸브(133,137)의 개폐를 제어함으로써 본체(101) 내의 전해수(102)의 상태가 살균을 위한 적정 상태를 유지하도록 한다.
상기 전극살균모듈(110)은 본체(101) 내의 거치수단(미도시)에 거치될 수 있다. 전극살균모듈(110)은 복수개가 일정한 간격을 유지한 채 일렬로 배열될 수도 있고 격자형으로 배열될 수도 있다. 상기의 배열은 본체(101)의 용적, 형상 또는 사용용도에 따라 다양하게 할 수 있음은 물론이다.
전극살균모듈(110)은 본체(101) 외부의 전원부(120)에 전기적으로 접속되어지는데, 양극 또는 음극의 전극에 교번적으로 만날 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 전극살균모듈(110)이 복수개로 배열되고 각 전극살균모듈(110)은 배열 순서대로 차례로 음극 또는 양극에 접속되는 전기선(122,124)과 연결된다.
전극살균모듈(110)은 양극살균모듈(110a)과 음극살균모듈(110b)의 간격을 최소화함으로써 낮은 전압으로도 충분한 양의 산화성 혼합물질을 생성할 수 있게 하는데, 상기의 간격은 본체(101)의 용적 및 살균을 필요로 하는 대상의 오염도를 고려하여 적절하게 조절할 수 있다. 전극살균모듈(110)은 본체(101)로부터 다소 돌출되도록 구성될 수 있는데, 이와 같이 함으로써 작업자는 전원부(120)로부터 전기선(122,124)을 전극살균모듈(110)에 어려움 없이 연결할 수 있다는 이점이 있다.
도 2를 참조하여, 전극살균모듈(110)의 제조 과정을 간략하게 살핀다.
먼저, 전도성 모체(112)를 옥살산 등의 세척물질(113)로 세척을 진행하게 되는데, 전도성 모체(112)에 부착되어 있는 산화피막 등을 제거하고, 전극 표면의 면 적을 넓히는 효과가 있게 된다. 따라서, 가해지는 전류가 불필요한 저항에 의해 방해되는 것을 방지하므로 전극살균모듈(110)에서 순도 높은 전기분해과정이 진행될 수 있는 기반을 마련한다.
그 다음으로 용기(115a)에 담겨있는 용매(115)에 촉매 역할을 하는 금속물질(114)을 용해시킨 다음 별도로 분산용매에 혼합할 수 있다. 상기 용매(115)로는 염산을 사용할 수 있고, 분산용매는 알코올, 물, 이소프로필 알콜이 쓰일 수 있다. 상기의 용해 과정을 거침에 의해서 피복물질(116)이 형성된다. 상기의 과정은 금속물질(114)이 전도성 모체(112)에 원활하게 피막되도록 하기 위한 것으로서, 즉 전도성 모체(112)에 용해된 금속물질(114)이 균일하게 도포되도록 할 수 있다. 상기의 도포과정은 동일한 목적을 이룰 수 있다면 다른 방안이 사용될 수 있음은 물론이다.
다음에는 상기 피복물질(116)에 전도성 모체(112)를 담지하는 과정을 거쳐서 전도성 모체(112)에 피복물질(116)이 코팅될 수 있다. 또한, 피복물질(116)은 스프레이 방식으로도 코팅이 이루어질 수 있고 생산 과정에서 다양한 방법으로 적용이 가능하다.
이후, 고온의 건조로(138)에 코팅된 전도성 모체(112)를 위치시켜 가열함으로써 소결하는 과정을 거친다. 가열 과정에서 금속물질(114)은 산화되어 전도성 모체(112)에 강하게 부착되어진다. 결과적으로는 전도성 모체(112)에 금속물질(114)이 산화된 촉매수단(117)이 피막을 형성하게 된다.
상기 전도성 모체(112)는 전원부(120)에 직접 연결되어져야 하므로 전기저항 이 작은 소재가 바람직하게 된다. 일반적으로는 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 스테인레스 강(SUS) 중 어느 하나가 될 수 있는데, 바람직하게는 티타늄(Ti)이 사용될 수 있다. 티타늄은 강도ㆍ내식성이 크고 가벼우므로 항공기ㆍ선박을 비롯하여 많은 구조용 재료로 사용되고 화학공업에서 내식성 용기 재료로도 사용되고 있다. 상기 티타늄은 은백색 금속으로서 전성ㆍ연성이 있고 가열에 의해서 단련할 수 있으며, 내식성이 있기 때문에 공업상 중요한 금속이다. 강도는 탄소강과 거의 같고, 자중에 대한 강도비는 철의 약 2배, 알루미늄의 약 6배이다.
전극살균모듈(110)에서 사용되는 금속물질은 루테늄(Ru), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 프라세오디윰(Pr) 또는 납(Pb) 중 어느 하나가 될 수 있는데, 바람직하게는 루테늄(Ru)이 사용될 수 있다. 상기 루테늄은 백금족의 한 종류인데 전도성 모체(112)에 피복된 상태에서 고온에서 구워지면 루테늄옥사이드(RuOx)화 되어 전도성 모체(112) 표면에 잔존하게 된다.
상기 루테늄옥사이드는 살균액 중의 염소이온(Cl-)을 염소가스(Cl2)로 변화시키는데 촉매역활을 하게 된다. 여기에서 발생된 염소가스는 용해도에 의해 순간적으로 물에 용해되어 잔류 염소(OCl-,HOCl- 등)를 구성하게 된다. 잔류 염소(OCl-,HOCl-)는 대표적인 소독물질로서 일반적으로 수도수의 살균에 사용되고 있는 물질이다.
본 발명에 루테늄이 사용됨으로써 발생하는 효과를 구체적인 데이터를 토대 로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 전극살균모듈(110)의 크기, 전극살균모듈(110) 간의 이격거리, 및 인가된 전압의 세기 등 실험에 적용되는 변수를 동일하게 하여 측정 상태를 유지하여 실험을 진행한다.
상기 상태에서 12V의 전압을 인가하여 실험을 진행한 결과를 보면, 잔류염소 농도를 기준으로 백금(Pt) 전극은 0.03ppm, 이리듐(Ir)은 0.05ppm, 루테늄(Ru)은 0.1ppm 정도의 수치를 나타내고 있으므로 루테늄이 가장 잔류염소를 증가시키는데 효과적인 것을 보여준다.
본 발명에 적용되는 전극살균모듈(110)을 이용하여 전기분해 과정을 진행하게 되면 본체(101) 내에 종래와 같은 격막을 설치하여 전해를 진행할 필요가 없게 되고, pH 변화도 없는 안정된 상태를 유지하는 효과가 있게 된다.
본원 발명의 전극살균모듈을 구비한 살균장치(100)는 특히 영·유아들에게 사용되는 각종 식기 및 완구 등의 제품들을 안전하게 소독하는데 유용하게 이용될 수 있다. 영·유아들은 면역성이 약하므로 일반적으로 자주 사용되는 젖꼭지, 치아발육기 또는 각종의 완구들은 사용하기 전 또는 사용 후 필히 소독이 이뤄져야 한다. 아울러, 유아용품들의 소독은 종래에는 끓는 물에 유아용품들을 일정 시간 동안 담가 멸균처리한 후 이를 자연 건조하는 방식으로 소독처리하였으나, 고온의 물을 이용한 살균 방법은 안전상의 문제를 내포하고 있으므로 본 발명은 이러한 문제점을 해결하여 안전하고 위생적인 소독 및 살균이 이루어질 수 있다는 장점이 있게 된다. 상기의 본원발명은 기타 정수기, 비데, 가습기 및 식기세척기 등 살균을 필요로 하는 제품들에 응용할 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전극살균모듈을 구비한 살균장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면, 및
도 2는 본 발명에서 사용되는 전극살균모듈의 제조과정을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전극살균모듈을 구비한 살균장치 101 : 본체
102 : 전해수 110 : 전극살균모듈
112 : 전도성 모체 113 : 세척물질
114 : 금속물질 115 : 용매
116 : 피복물질 117 : 촉매수단
120 : 전원부 122,124 : 전기선
132 : 입수유로 133 : 입수측 조절밸브
136 : 출수유로 137 : 출수측 조절밸브
138 : 건조로

Claims (6)

  1. 살균액이 수용되는 본체; 및
    음극 또는 양극으로 된 전원부에 교차로 번갈아가며 접속되며 상기 본체 내에 배치되는 적어도 하나 이상의 전극살균모듈;을 포함하며,
    상기 전극살균모듈은 전도성 모체에 촉매수단이 피복되는 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매수단은 금속물질이 용해된 상태에서 상기 전도성 모체에 피복되어진후, 일정 온도에서 가열되어 산화됨으로써 상기 전극살균모듈의 외부면을 구성하게 되는 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전극살균모듈은 일정한 이격 간격을 유지함으로써 상기 살균액에 대한 균일한 전기분해작용이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 촉매수단은 루테늄(Ru), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 프라세오디윰(Pr) 또는 납(Pb) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전도성 모체는 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 스테인레스 강(SUS) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체에는 유아를 위한 제품이 수용되어 살균이 되는 것을 특징으로 하는 전극살균모듈을 구비한 살균장치.
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