KR20120028515A - 살균제 생성 장치 및 생성 방법 - Google Patents

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강동원
문상봉
이태임
최윤기
김은수
이준앙
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희성금속 주식회사
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Abstract

본 발명에서는, 소금 용해조, 물 저장조, 펌프, 전기분해셀, 직류전원전류공급기, 유량제어수단, 유량센서, 혼합기, 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터, 및 제어유닛을 포함하는, 살균제 생성 장치 및 살균제 생성 방법이 제공되며, 생성된 살균제의 농도 제어가 용이하며, 살균제의 발생효율이 우수하여 소금 및 전력 소비량을 줄일 수 있고, 일정한 농도의 살균제의 제공이 가능하다.

Description

살균제 생성 장치 및 생성 방법{DEVICE AND METHOD FOR GENERATING STERILIZER}
본 발명은 소금 용해조, 물 저장조, 펌프, 전기분해셀, 직류전원전류공급기, 유량제어수단, 유량센서, 혼합기, 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터, 및 제어유닛을 포함하는, 살균제 생성 장치에 관한 것이다.
또한, (a)상기 소금 용해조와 상기 물 저장조에 제 1 공급수를 공급하는 단계, (b)상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합하여 제 1 혼합액을 생성하는 단계, (c)상기 제 1 혼합액을 상기 전기분해셀에 공급하는 단계, (d)상기 직류전원전류공급기에서 상기 전기분해셀에 전류를 공급하여 상기 전기분해셀 내의 상기 제 1 혼합액을 전기분해하여 살균제를 생성하는 단계, (e)상기 유량제어수단과 상기 유량센서를 이용하여 제 2 공급수의 유량을 조절하여 인입수를 형성하는 단계, (f)상기 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 인입수를 상기 혼합기에서 혼합하여 제 2 혼합액을 생성하는 단계, (g)상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터를 이용하여 상기 제 2 혼합액의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 상기 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하는 단계, 및 (h)상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하도록 하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하도록 하는 단계를 포함하는, 살균제 생성 방법에 관한 것이다.
전기화학적 간접 살균방법은 소금물을 전기분해하여 살균제인 차아염소산 나트륨(염소계 살균제)을 제조하는 것으로, 소금, 물, 전기만으로 많은 양의 살균제를 쉽게 생산하는 장점이 있어 산업적으로 많은 활용이 되고 있다.
일반적으로 차아염소산나트륨은 정수장, 하수처리장, 화학 공장의 냉각용수 보일러, 담수화 공정 처리수, 발전소의 냉각수 처리, 음용수 처리, 식물 및 채소, 육류가공, 수영장외 세탁 및 제지, 가정용 표백제로 사용되는 강한 염소취를 갖는 무색투명 액체형태의 염소계 소독제이다.
이러한 차아염소산나트륨을 생성하기 위한 비격막식 차아염소산나트륨 발생장치는, 일정량 및 압력의 인입수와 물속에 소금을 용해시켜 28 내지 30 % 의 포화 소금물을 만든 후 다시, 이를 물과 혼합시켜 약 3.0 % 내외의 희석염수를 만든 후, 비격막(이온교환막 없는 시스템) 구조의 양극 및 음극을 갖는 전기분해조를 통과시키면서 전극에 직류 전원을 공급하면 소금의 전기분해에 의하여 차아염소산나트륨이 생성된다.
상기와 같이 전기분해에 의해 생성된 차아염소산나트륨은 염소의 안전한 형태로서 소독이나 산화가 필요한 현장에 염소소독이나 산화제로 사용되고, 차아염소산나트륨의 생산량과 함유농도는 인입되는 소금물의 농도, 유량, 전류 등에 의해 결정된다.
이 분야의 종래기술로는, 대한민국 특허출원 번호 제20-2002-0027285호(비격막식 차아염소산나트륨 발생장치, 동우워터텍), 대한민국 특허출원 번호 제20-2003-0000677호(전기분해장치, 동우워터텍), 대한민국 특허출원 번호 제20-2002-0027286호(비격막식 차아염소산나트륨 발생장차의 희석염수온도조절장치, 동우워터텍), 대한민국 특허출원 번호 제10-2006-0088730호(차아염소산나트륨 발생장치용 염수 저장조의 물 보충 장치, 표수길), 대한민국 특허출원 번호 제20-2006-0024680호(차아염소산나트륨 발생장치용 염수 저장조의 소금량표시장치, 표수길), 대한민국 특허출원 번호 제10-2007-0086472호(전기분해조의 자동 세척장치, 표수길), 대한민국 특허출원 번호 제10-2006-0135446호(차아염소산나트륨 발생장치, 씨제이 푸드 시스템 주식회사), 대한민국 특허출원 번호 제10-2006-0090436호(염소소독수 생성장치, 표수길) 등이 있다.
그러나, 상기 종래기술들은 일반적으로 약 3 %의 소금물을 전기분해하여 8,000 ppm의 차아염소산을 제조하는 방법에 관한 것으로 공중위생상 문제가 되는 음식점, 병원 등에서 일반적으로 야채와 같은 각종 식품재료나 식기구류, 주방 기구류 등의 살균소독 및 위생이 요구되는 장소에서 적용이 매우 어렵다. 즉, 음식점 등에서의 식품재료 소독은 약 100 ppm, 기구 소독은 약 200 ppm, 일반 청소용은 50 ppm내외 등 대상물에 따라 요구되는 염소 농도 수준이 다르다는 문제가 있다.
본 발명자들은 식품 및 기구 소독용 살균제 생성 장치에 있어서, 첫째, 차아염소산나트륨 농도의 제어가 쉽고, 둘째, 차아염소산나트륨 발생 효율이 우수해서 소금 및 전력 소비량이 적으며, 셋째, 인입수의 압력을 일정하게 유지하여 차아염소산나트륨 농도의 변동이 적은 살균제 생성 장치 및 살균제 생성 방법을 제시하고자 한다.
이에, 본 발명은, 소금 용해조, 물 저장조, 펌프, 전기분해셀, 직류전원전류공급기, 유량제어수단, 유량센서, 혼합기, 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터, 및 제어유닛을 포함하는, 살균제 생성 장치 및 생성 방법을 제공한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들도 포함함은 물론이고 모두 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 소금 용해조, 물 저장조, 펌프, 전기분해셀, 직류전원전류공급기, 유량제어수단, 유량센서, 혼합기, 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터, 및 제어유닛을 포함하는, 살균제 생성 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, (a)상기 소금 용해조와 상기 물 저장조에 제 1 공급수를 공급하는 단계, (b)상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합하여 제 1 혼합액을 생성하는 단계, (c)상기 제 1 혼합액을 상기 전기분해셀에 공급하는 단계, (d)상기 직류전원전류공급기에서 상기 전기분해셀에 전류를 공급하여 상기 전기분해셀 내의 상기 제 1 혼합액을 전기분해하여 살균제를 생성하는 단계, (e)상기 유량제어수단과 상기 유량센서를 이용하여 제 2 공급수의 유량을 조절하여 인입수를 형성하는 단계, (f)상기 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 인입수를 상기 혼합기에서 혼합하여 제 2 혼합액을 생성하는 단계, (g)상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터를 이용하여 상기 제 2 혼합액의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 상기 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하는 단계, 및 (h)상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하도록 하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하도록 하는 단계를 포함하는, 살균제 생성 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 생성된 살균제의 농도 제어가 용이하며, 살균제의 발생효율이 우수하여 소금 및 전력 소비량을 줄일 수 있고, 일정한 농도의 살균제의 제공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 발생 장치의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~ (하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 도 1을 참조하여, 살균제 생성 장치 및 생성 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 일 측면은, 소금 용해조(110), 물 저장조(120), 펌프(130), 전기분해셀(140), 직류전원전류공급기(150), 유량제어수단(160), 유량센서(170), 혼합기(180), 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터(190), 및 제어유닛(102)을 포함하는, 살균제 생성 장치을 제공한다.
상기 살균제 생성 장치(100) 내의 상기 소금 용해조(110)는 소금을 공급하여 물에 소금을 녹여 포화상태의 소금물로 만드는 기능을 한다. 상기 물 저장조(120)는 스트림(stream) ℓ4에서의 압력 변동을 제로화하여 일정 농도의 소금물이 제조될 수 있도록 한다. 상기 펌프(130)는 소금 용해조(110)와 물 저장조(120)에서 일정한 유량을 흡입하여, 이를 상기 펌프(130)에서 혼합하여 약 3 %의 소금물을 상기 전기분해셀(140)로 공급하는 기능을 한다. 상기 전기분해셀(140)은 상기 직류전원전류공급기(150)에서 공급받은 전기를 이용하여 전극에서 소금물을 분해하고, 차아염소산나트륨을 발생시키는 역할을 한다. 상기 혼합기(180)는 상기 전기분해셀(140)에서 발생한 고농도 차아염소산나트륨과 물을 혼합하여 차아염소산나트륨의 농도를 적정한 수준까지 희석하는 역할을 한다. 상기 제어유닛(102)은 상기 구성요소로부터 원하는 살균제 농도를 제조하기 위하여 신호 해석 및 제어 신호를 제공한다. 상기 유량센서(170) 및 상기 유량제어수단(160)은 스트림 ℓ9의 유량제어를 수행하고, 상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터(190)는 최종 스트림 ℓ10의 차아염소산나트륨 농도를 측정하는 기능을 한다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합한 후 상기 전기분해셀에 공급하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 소금농도는 2 % 내지 5 % 이외의 범위에서도 가능하며, 일반적으로 3 % 수준의 소금농도가 유지되도록 하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 전기분해셀은 제 1 터미널 전극, 제 2 터미널 전극, 및 전기화학 촉매를 가지는 복극 전극을 구비하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전기분해셀에 전기화학 촉매를 가지는 복극 전극을 구비하는 이유는 차아염소산나트륨의 발생효율을 높게 유지하기 위한 것이며, 상기 전기화학적 촉매를 가지는 복극 전극을 구비하지 않을 수도 있다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 전기분해셀은 상기 직류전원전류공급기로부터 전류를 공급받으며, 소금물을 전기분해하여 살균제를 생성시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 직류전원전류공급기는 상기 전기분해셀에 공급되는 전류를 제어하는 역할을 동시에 수행하며, 이로써 상기 전기분해셀 내에서의 소금물의 전기분해속도, 전기분해 비율, 생성되는 살균제의 양 등을 조절할 수 있게 된다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 유량제어 수단과 상기 유량센서는 공급되는 물의 유량을 조절하며, 상기 혼합기는 상기 전기분해셀에서 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 물을 혼합하여 살균제의 농도를 조절하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 살균제 발생장치(100)내에서의 제어과정은 다음과 같다.
본 발명의 살균제 생성 장치(100)의 주요 제어 요소는 유량과 전기분해셀(140)에 공급하는 전류 값으로서 유량제어와 정류기제어를 이용하여 조절하는 것이 바람직하다. 살균제 생성 장치(100)를 유량제어, 또는 전기분해셀(140)에 공급하는 전류 값 제어로 제어 가능하지만, 두 가지를 병행하는 것이 바람직하다. 살균제 생성 장치(100)를 유량제어만으로 제어하는 것은 정밀한 제어가 이루어지기가 어렵고, 정밀한 제어를 위해서는 고가의 정밀한 제어 밸브 및 유량계 등이 요구되어 설치비가 상승하는 단점이 있다. 또한 전기분해셀(140)에 공급하는 전류 값 제어만으로 제어를 하는 경우, 정밀한 제어가 가능하지만 직류전원 공급장치의 공급변동폭이 커져야 하고, 이는 장치의 크기, 가격 등이 커지는 단점이 있다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터는 상기 혼합기에서 나온 살균제의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하며, 상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하여, 살균제의 농도를 조절하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 살균제 발생장치(100)는 다음과 같은 방법에 의해 제어한다.
스트림 ℓ10에서 상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터(190)를 이용하여 살균제 농도를 측정하고, 스트림 ℓ9에서 상기 유량센서(170)를 이용하여 살균제 발생 유량을 측정하고, 측정된 신호 s3(제 1 신호)와 s1(제 2 신호)을 상기 제어유닛(102)로 전송한다. 상기 제어유닛(102)는 원하는 살균제 목표값과 유량 목표값를 비교하여 다음과 같이 제어한다.
첫째로, 5 % 내외의 오차범위 내에서 유량의 목표값과 실측값을 유지하도록 스트림 ℓ9의 상기 유량제어수단(160), 예를 들어, 전기 및 공기식 제어밸브을 이용하여 최종 스트림 ℓ10의 유량 및 농도를 조절한다.
둘째로, 목표값과 실측값이 오차범위 0.5% 내에서 유지되도록 상기 직류전원전류공급기(150)에서 전류를 제어하여 상기 전기분해셀(140)에 공급하여 최종적으로 농도를 조절한다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 소금 용해조와 상기 물 저장조에 제 1 공급수를 공급하는 단계; 상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합하여 제 1 혼합액을 생성하는 단계; 상기 제 1 혼합액을 상기 전기분해셀에 공급하는 단계; 상기 직류전원전류공급기에서 상기 전기분해셀에 전류를 공급하여 상기 전기분해셀 내의 상기 제 1 혼합액을 전기분해하여 살균제를 생성하는 단계; 상기 유량제어수단과 상기 유량센서를 이용하여 제 2 공급수의 유량을 조절하여 인입수를 형성하는 단계; 상기 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 인입수를 상기 혼합기에서 혼합하여 제 2 혼합액을 생성하는 단계; 상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터를 이용하여 상기 제 2 혼합액의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 상기 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하는 단계; 및 상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하도록 하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하도록 하는 단계를 포함하는, 살균제 생성 방법을 제공한다.
유입수 스트림 ℓ1은 분기관 d1에서 분기되어 소금물 용해와 희석을 위한 스트림 ℓ2 (제 1 공급수)와 유량제어용 스트림 ℓ9(제 2 공급수)로 나뉜다. 스트림 ℓ2는 다시 상기 소금 용해조(110)에 공급되어 포화용액이 되도록 소금을 용해시키고, 스트림 ℓ3는 상기 물 저장조(120)에 공급된다. 상기 소금 용해조(110)와 상기 물 저장조(120)와 연결된 스트림 ℓ6, 스트림 ℓ5는 일정비율로 상기 펌프(130)에서 혼합되어 2 % 내지 5 % 수준, 바람직하게는 약 3 % 수준의 소금물 농도를 갖는 스트림 ℓ7(제 1 혼합액)이 상기 전기분해셀(140)에 공급된다, 상기 전기분해셀(140)은 전류인가를 위한 제1 터미널 전극, 제 2 터미널 전극 및 복극전극으로 구성된다. 상기 전기분해셀(140)에 소금물이 공급되면서, 상기 직류전원전류공급기(150)에서 전기를 공급하면, 소금물이 전기분해되면서 차아염소산나트륨이 생성되며, 스트림 ℓ8은 약 8000 ppm의 차아염소산나트륨 농도를 갖는다.
식품 및 식자재 소독을 위하여 스트림 ℓ10(제 2 혼합액)에서의 최종 농도는 100~200 ppm이 되도록 한다. 따라서 분기관 d1에서 분기된 스트림 ℓ9를 상기 유량센서(170) 및 상기 유량제어수단(160)을 이용하여 유량 조절한 후, 스트림 ℓ8과 상기 혼합기(180)에서 혼합하여 최종 스트림 ℓ10의 농도를 원하는 목표값에 맞춘다.
102: 제어유닛 110: 소금 용해조
120: 물 저장조 130: 펌프
140: 전기분해셀 150: 직류전원전류공급기
160: 유량제어수단 170: 유량센서
180: 혼합기 100: 살균제 생성 장치

Claims (7)

  1. 소금 용해조, 물 저장조, 펌프, 전기분해셀, 직류전원전류공급기, 유량제어수단, 유량센서, 혼합기, 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터, 및 제어유닛을 포함하는, 살균제 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합한 후 상기 전기분해셀에 공급하는 것을 특징으로 하는, 살균제 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해셀은 제 1 터미널 전극, 제 2 터미널 전극, 및 전기화학 촉매를 가지는 복극 전극을 구비하는 것인, 살균제 생성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해셀은 상기 직류전원전류공급기로부터 전류를 공급받으며, 소금물을 전기분해하여 살균제를 생성시키는 것인, 살균제 생성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량제어 수단과 상기 유량센서는 공급되는 물의 유량을 조절하며, 상기 혼합기는 상기 전기분해셀에서 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 물을 혼합하여 살균제의 농도를 조절하는 것인, 살균제 생성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터는 상기 혼합기에서 나온 살균제의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하며,
    상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하여, 살균제의 농도를 조절하는 것인, 살균제 생성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소금 용해조와 상기 물 저장조에 제 1 공급수를 공급하는 단계;
    상기 소금 용해조에서 나온 소금물과 상기 물 저장조에서 나온 물을 소금농도 2 % 내지 5 %가 되도록 상기 펌프에서 혼합하여 제 1 혼합액을 생성하는 단계;
    상기 제 1 혼합액을 상기 전기분해셀에 공급하는 단계;
    상기 직류전원전류공급기에서 상기 전기분해셀에 전류를 공급하여 상기 전기분해셀 내의 상기 제 1 혼합액을 전기분해하여 살균제를 생성하는 단계;
    상기 유량제어수단과 상기 유량센서를 이용하여 제 2 공급수의 유량을 조절하여 인입수를 형성하는 단계;
    상기 생성된 살균제와 상기 유량이 조절된 인입수를 상기 혼합기에서 혼합하여 제 2 혼합액을 생성하는 단계;
    상기 살균제 농도측정 센서 및 트랜스미터를 이용하여 상기 제 2 혼합액의 농도를 측정한 후 생성된 제 1 신호와, 상기 유량센서를 이용하여 상기 인입수의 유량을 측정한 후 생성된 제 2 신호를 상기 제어유닛에 전송하는 단계; 및
    상기 제어유닛은, 상기 유량제어수단을 이용하여 유량을 조절하도록 하고, 상기 직류전원전류공급기를 이용하여 전류를 제어하도록 하는 단계를 포함하는, 살균제 생성 방법.
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