KR20190135747A - 살균수 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 살균수 생성장치는 내부에 물을 수용하도록 구성된 저장부; 상기 저장부의 내부에 제공되고, 서로 이격되어 중력의 방향에 평행하게 배열된 적어도 한 쌍의 전극판들을 포함하는 담수식 전기분해모듈; 상기 담수식 전기분해모듈을 구동하도록 구성된 구동회로부; 및 상기 구동회로부에 전력을 공급하도록 구성된 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 전기분해모듈에서 발생하는 HOCl, OCl^- 등의 살균용 염소계 이온들에 의해 상기 저장부 내의 물이 살균될 수 있다. 살균된 물은 스프레이형 분사부 또는 볼형 분사부에 의해 외부로 토출될 수 있다.

Description

살균수 생성장치{Sterilized water generating device}

본 발명의 기술적 사상은 살균수 생성에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소금을 투입할 필요가 없고 쉽게 얻을 수 있는 물을 이용하여 적은 전력으로 짧은 시간 내에 살균수를 생성하는 장치에 관한 것이다.

종래에 살균용으로 사용되는 손 세정제는 소정 농도의 알코올을 함유하고 있는데, 사용 중에 자주 용기를 열었다 닫았다 하면 알코올의 농도가 떨어지면서 살균 능력도 함께 감소하는 단점이 있었다.

또한, 통상적으로 고농도의 알코올이 함유된 리필용 세정제를 유통하지 않을 뿐 아니라, 설령 리필용 세정제가 있더라도 사용자가 세정제 용기에 재충전하는 것이 쉽지 않고 비용 면에서도 부담될 수 있다.

한편, 물을 전기 분해를 이용하여 살균수를 생성하는 종래의 살균수 생성장치는 전기 분해 및 살균을 동시에 달성하기 위해 소금과 같이 염소를 포함하는 물에 잘 녹는 물질을 필수적으로 필요로 한다. 따라서, 종래의 전기 분해를 이용한 살균수 생성장치를 휴대용으로 소지하면서 살균수를 얻으려면, 반드시 소금도 가지고 다녀야 하는 불편함이 있다.

또한 종래의 살균수 생성 장치는 전기 분해에 많은 전기 에너지가 필요하다는 문제점이 있었다. 일반적인 살균수 생성장치는 전기분해에 전압 5V, 전류 2.2A 정도의 전기 에너지가 필요한데, 일반적인 알칼라인 건전지 하나가 1500mAh의 전기 에너지 용량을 갖고 1.5V의 전압과 1A 정도의 전류를 생성할 수 있으므로, 상기 살균수 생성장치를 3개의 알칼라인 건전지를 직렬로 연결하여 1회에 2분씩만 사용한다 하더라도 약 30회 정도 밖에 사용하지 못한다.

나아가, 소금물을 전기 분해한 살균수는 너무 강한 염소가스가 발생하여, 염소 가스의 냄새 때문에 세안이나 구강 세정용으로는 적합하지 않을 수 있다.

따라서 종래의 살균수 생성장치는 살균의 목적을 달성할 수는 있겠지만, 경제적이지 못하고 휴대나 세정의 목적으로는 부적합하다고 할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수돗물, 식염수 등과 같이 쉽게 얻을 수 있는 물을 소금을 투입할 필요 없이 적은 전력을 공급하여 물을 살균하여 살균수를 만들 수 있고, 상처 소독뿐 아니라 세수, 세안, 구강 세정, 기구 외부면 청정 등에 사용할 수 있는 살균수 생성장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 살균수 생성장치는 내부에 물을 수용하도록 구성된 저장부; 상기 저장부의 내부에 제공되고, 서로 이격되어 중력의 방향에 평행하게 배열된 적어도 한 쌍의 전극판들을 포함하는 담수식 전기분해모듈; 상기 담수식 전기분해모듈을 구동하도록 구성된 구동회로부; 및 상기 구동회로부에 전력을 공급하도록 구성된 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 적어도 한 쌍의 전극판들에 직류 전계가 인가되어 물의 전기분해가 일어나면 물 안에 용존해 있는 염소 음이온(Cl^-)의 화학적 반응으로 인해 염소계 살균제로써 HOCl, OCl^- 등이 생성될 수 있다. 상기 화학적으로 생산된 염소계 살균제들의 강력한 산화 작용에 의해 수중의 세균, 박테리아 등이 살균되고, 질소화합물, 황산화물, 기타 VOC 등이 제거되며, 중금속, 독극물 등이 중화될 수 있다.

일 실시예에 따라, 살균수 생성장치의 적어도 한 쌍의 전극판들은 망형(mesh)구조인 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따라, 살균수 생성장치의 적어도 한 쌍의 전극판들은 티타늄 표면에 이리듐이 코팅된 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따라, 살균수 생성장치는 구동회로부와 전기적으로 연결되어 있는 누름 스위치를 더 포함하고, 상기 누름스위치에 압력이 가해져 눌러질 때만 상기 구동회로부가 전기적으로 작동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따라, 살균수 생성장치는 저장부의 상부 측면에 위치하여 스프링 구조로 형성되어 상기 저장부 내부의 압력을 조절하는 체크 벨브부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 살균수 생성장치는 수돗물이나, 식염수 등과 같이 쉽게 얻을 수 있는 물을 이용할 수 있고, 소금을 투입할 필요가 없으며, 적은 전력으로 짧은 시간 내에 투입된 물을 살균할 수 있다. 본 발명인 살균수 생성장치로 만들어진 살균수는 상처 소독뿐 아니라 구강 세정, 세수, 세안, 기구 소독, 실내 청정 등에 사용될 수 있다.

본 발명인 살균수 생성장치는 상용으로 구매할 수 있는 알칼리 건전지를 이용할 수도 있어 경제적이다. 또한 본 발명은 적은 전력으로 살균수를 만들 수 있으므로, 알칼리 건전지를 이용하지 않고 컴퓨터 장치, 핸드폰 충전 장치 등과 같은 외부전력에서 아답터를 이용하여 전력을 공급받아 살균수를 생성할 수 있어 더욱 경제적이다. 따라서 본 발명인 살균수 생성장치는 작고 가볍게 휴대할 수 있게 제조될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 살균수 생성장치의 유수식 전기분해모듈을 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유수식 전기분해모듈을 케이스를 통해 덮은 살균수 생성장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유수식 전기분해모듈을 케이스를 통해 덮은 살균수 생성장치의 하부면을 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 살균수 생성장치의 담수식 전기분해모듈을 나타내는 사시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 판형전극판을 도시한다.
도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따른 망형전극판을 도시한다.
도 4d는 본 개시의 일 실시예에 따른 전극판들의 전기분해 실험에 사용될 수 있는 구멍이 뚫린 틀의 평면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수식 전기분해 모듈에 하우징이 결합된 살균수 생성장치를 나타내는 사시도이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동회로부의 상부면을 도시한다.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동회로부의 하부면을 도시한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 물이 저장되는 저장부를 도시한다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 물이 저장되는 저장부의 상부를 도시한다.
도 8b 및 도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따른 체크밸브부를 도시한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수식 전기분해모듈, 저장부 및 하우징이 결합된 살균수 생성장치의 정면도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 스프레이형 분사부의 정면도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 볼형 분사부의 정면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수 생성장치의 유수식 전기분해모듈을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 도 1의 유수식 전기분해모듈을 케이스를 통해 덮은 살균수 생성장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 살균수 생성장치의 하부면을 도시한다.

도 1을 참조하면, 살균수 생성장치의 유수식 전기분해모듈(100)은 전극 볼트(101a, 101b), 단락방지용 금속링(102), 누수 방지용 오링(103), 복수의 전극판들(104a, 104b) 및 연결 단자(105)를 포함하며, 도 2를 참조할 때 상기 유수식 전기분해 모듈(100)은 상부 하우징(106) 및 하부 하우징(107)을 통해 덮일 수 있다.

상기 유수식 전기분해모듈(100)에 있어서, 복수의 전극판들(104a, 104b)은 전극 볼트(101a, 101b)및 단락방지용 금속링(102)에 의해 고정 장착될 수 있다. 상기 전극 볼트(101a, 101b) 각각에 연결되어 고정되는 상기 전극판들(104a, 104b)은 적어도 하나 이상일 수 있다.

상기 전극 볼트(101a, 101b)는 상호 소정거리 이격되어 있으며, 상기 복수의 전극판들(104a, 104b) 중 하나에는 접촉하지만 다른 하나에는 접촉되지 않는 것을 특징으로 하여 전극판들(104a, 104b)을 고정 장착할 수 있다. 또한 상기 전극 볼트(101a, 101b)는 도 3을 참조할 때, 하부 하우징(107)을 관통하여 상기 하부 하우징(107)의 표면에서 연결부재(105)와 결합될 수 있다. 상기 전극 볼트(101a, 101b)는 티타늄소재로 이루어 질 수 있다. 다만 티타늄 소재에 한정되지 않고 다른 금속소재를 포함할 수 있다.

상기 하부 하우징(107)의 표면에서 돌출된 상기 전극 볼트(101a, 101b) 또는 상기 연결 부재(105)에 전력이 인가될 수 있다. 이 때, 이격된 각각의 상기 전극볼트(101a, 101b) 또는 상기 연결 부재(105)에 인가되는 전류의 극성은 서로 반대되지만 주기를 가지고 극성이 바뀔 수 있다.

상기 유수식 전기분해모듈(100)의 단락을 방지하기 위해, 상기 전극 볼트(101a, 101b)에 의해 결합된 상기 복수의 전극판들(104a, 104b)은 상호 이격되어있다. 상기 복수의 전극판들(104a, 104b)은 물의 전기분해 효율을 높이기 위해 유로(flow-channel)를 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전극판들(104a, 104b)의 끝 단에서는 상기 전극판에 수직인 방향으로 물이 흐를 수 있고, 상기 전극판(104a, 104b)의 중앙부에서는 상기 전극판에 수평인 방향으로 물이 흐를 수 있다. 따라서 상기 유수식 전기분해모듈 안의 물은 전극판(104a, 104b)들이 형성하는 유로(flow-channel)를 따라 하부에서 상부로 또는 상부에서 하부로 흐를 수 있다.

상기 전극판(104a, 104b) 사이에서는 전기장(E)이 생성될 수 있다. 상기 생성되는 전기장(E)의 세기는 상기 전극판들(104a, 104b) 사이의 거리에 반비례한다. 따라서 상기 전극판(104a, 104b)들의 이격거리를 조절하면서 전기장(E)의 세기를 조절할 수 있으며, 전기분해의 속도를 조절할 수 있다.

상기 복수의 전극판들(104a, 104b)은 평판전극판(401a)일 수 있고, 그물망 형태의 망형(mesh) 전극판(401b)일 수 있다. 망형(mesh) 전극판(401b)을 사용할 경우, 물은 상기 복수의 전극판들이 형성하는 유로를 따라 흐를 뿐만 아니라, 상기 망형(mesh) 전극판(401b)들의 망(mesh)을 통과하여 상기 전극판들의 수직 방향으로도 흐를 수 있다. 따라서, 망형(mesh)전극판(401b)을 사용했을 경우, 물과 접촉하여 전기분해가 일어나는 전극판의 표면적이 넓어지고, 상기 망형(mesh)전극판(401b)의 망(mesh)사이에서 수직 방향의 물의 유동이 상기 망형(mesh)전극판(401b)에 달라붙는 전기분해로 생성된 기체를 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 전기 분해의 효율이 좋아질 수 있다.

도 1의 누수 방지용 오링(O-ring)(103)은 상기 복수의 전극판들(104a, 104b)을 단락 방지용 금속링(102)과 상기 누수 방지용 오링(103)사이에서 고정시킬 수 있다. 상기 누수 방지용 오링(103)의 전체 또는 일부는 하부하우징(107)의 내부 공동(미도시)에서 상기 하부하우징(107)과 결합될 수 있으며, 상기 하부하우징의 외부(특히 연결단자(105)와 하부하우징(107) 사이의 공간)로 물이 누수 되는 것을 방지하는 역할을 한다. 보다 효율적인 누수 방지를 위해 상기 누수 방지용 오링(103)의 측면에는 돌기가 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 1의 유수식 전기분해모듈(100)은 도 2의 상부하우징(106)및 하부하우징(107)에 의해 감싸질 수 있고, 상기 상부하우징(106)과 상기 하부하우징(107)은 볼트와 너트와 같은 체결구(108)에 의해 기계적으로 결합될 수 있다. 상기 상부하우징(106) 및 상기 하부하우징(107)은 물이 유입되거나 배출될 수 있는 유입구 또는 배출구(106a, 107a)를 더 포함할 수 있다. 물은 상기 하부하우징의 유입구(107a)에서 투입되어 상기 상부하우징의 배출구(106a)로 배출 될 수 있으며, 그 반대로도 물은 흐를 수 있다.

도 1 내지 도 3에 나타난 유수식 전기분해 모듈(100)을 탑재한 살균수 생성장치의 작동원리를 소개하면, 상기 하부하우징(107)에 노출되어 있는 전극 볼트(101a, 101b) 또는 연결단자(105)에 전력이 공급되어, 전류가 전극판들(104a, 104b)에 흐를 수 있다. 이 때, 상기 상부하우징(106) 또는 상기 하부하우징(107)의 유입구를 통해 물이 유입되고, 상기 유입된 물이 상기 전극판들(104a, 104b)에 접촉될 때, 물의 전기분해 현상이 일어난다.

상기 유수식 전기분해모듈(100)은 상기 상부 또는 하부하우징(106, 107)의 내부에서 물에 잠겨서 수중 전기분해 현상에 의해 물 분자를 분해한다. 이 과정에서 상기 유수식 전기분해모듈(100)의 전기적 에너지를 통해 물의 전기분해가 일어나면 물 안에 용존해 있는 염소 음이온(Cl^-)의 화학적 반응으로 인해 염소계 살균제로써 HOCl, OCl^- 등이 생성될 수 있다. 상기 화학적으로 생산된 염소계 살균제들의 강력한 산화 작용에 의해 수중의 세균, 박테리아 등이 살균되고, 질소화합물, 황산화물, 기타 VOC 등이 제거되며, 중금속, 독극물 등이 중화될 수 있다.

상기 생성된 HOCl, OCl^- 의 염소계 살균제는 종래 살균수 생성장치가 생성하는 라디칼 및 오존 기반의 살균제보다 낮은 전압에서 전기분해에 의해 발생될 수 있다. 또한 오존 기반의 종래의 살균수 생성장치는 오존이 과하게 생성되면 공기 중으로 빠져나가 살균력이 떨어지는 문제가 있었는데, 본 발명은 염소계 살균제를 주요 살균제로 발생시킴으로써, 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

이에 따라, 상기 하우징(106, 107)에 유입된 물은 정화된 상태를 유지하여, 외부로 배출될 수 있고, 상기 수중 전기분해 현상에 의해 발생된 살균제가 하우징(106, 107)내의 물에 유효한 수준 이상 함유되어 있는 동안에, 외부에 토출되어 살균수로써 피부, 구강 등 인체에 세정용으로 작용할 수 있고, 물건의 표면을 살균하는 세정용으로 작용할 수도 있다.

상기 복수의 전극판들(104a, 104b)이 망형(mesh) 전극판(401b)일 경우에도, 이격된 두 전극판들에 소정의 전압과 전류가 인가되어, 두 망형(mesh) 전극판들 사이에서 방전이 일어나 염소계 살균제들이 생성될 수 있다. 또한 상기 망형전극판(401b)과 결합되는 상기 전극볼트(101a, 101b) 및 연결단자(105)의 극성은 실시예에 따라 주기를 가지면서 극성이 바뀔 수 있다.

상기 전극판들(104a, 104b)은 티타늄 또는 티타늄 합금 소재를 이용하여 제조될 수 있고, 플라스틱 수지에 금속 소재를 코팅하여 제조될 수도 있어 제조 비용이 절감될 수 있다.

도 1 내지 도 3의 유수식 전기분해 모듈을 탑재한 살균수 생성 장치는 물의 흐름을 인위적으로 만들어내서 살균수를 생성하였지만, 이하 도 4 내지 도 12가 나타내는 담수식 살균수 생성장치는 물을 인위적으로 유동시키지 않고, 상기 장치에 고여있는 물(이하 담수)을 전기분해하여 살균수를 생성한다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균수 생성장치의 담수식 전기분해 모듈(400)을 개략적으로 나타낸다. 상기 담수식 전기 분해 모듈(400)은 적어도 한쌍의 전극판들(401), 두개의 전극볼트(402), 누수방지용 오링(403), LED 조명부(404), 구동회로부(405), 전력공급부(408), 지지부(406)를 포함하며, 상기 구동회로부(405)와 지지부(406)를 기계적으로 결합하는 체결기구(407)를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 상기 전극 볼트(402) 및 도 5에 도시된 하우징(501)의 전극 고정부(501a)에 의해 기계적으로 고정될 수 있다. 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 담수식 전기분해 모듈(400)의 전기적 단락을 방지하기 위해 상호 이격되어있다. 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)에 전력이 공급될 경우 상기 전극판들 사이에서는 전기장(E)이 생성될 수 있다. 상기 생성되는 전기장(E)의 세기는 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401) 사이의 거리에 반비례한다. 따라서 상기 전극판(104a, 104b)들의 이격거리를 조절하면서 전기장(E)의 세기를 조절할 수 있으며, 전기분해의 속도를 조절할 수 있다.

상기 적어도 한 쌍의 전극판(401)들은 평판전극판(401a)일 수 있고, 그물망 형태의 망형(mesh)전극판(401b)일 수 있다. 망형(mesh)전극판(401b)을 사용할 경우 전극판에서 전기분해에 의해 생성되어 전극판에 달라붙는 기체를 망(mesh)사이로 흐르는 물을 통해 효율적으로 제거할 수 있어 전기 분해의 효율이 좋아질 수 있다.

상기 전극판들이(401) 평판전극판(401a)일 때 보다, 망형(mesh)전극판(401b)인 경우, 물 안의 유리염소(free chlorine)의 생성 효율이 높아져 보다 좋은 살균수를 만들 수 있다. 유리염소(free chlorine)는 염소처리나 염소소독을 위해서 사용되는 염소제가 유리형으로 수중에 용존하여 있는 것을 말한다. 상기 유리염소의 산화 작용에 의해 수중의 세균, 박테리아 등이 살균 될 수 있다.

도 4b는 판형전극판(401a), 도 4c는 망형전극판(401b)을 도시한다. 본 실험에서 도 4d에 도시된 한 쌍의 구멍이 뚫린 틀(450)에 한 쌍의 판형전극판(401a) 또는 한 쌍의 망형전극판(401b)을 넣고, 상기 구멍이 뚫린 틀(450)을 이용하여 실험에 사용될 전극 모듈을 완성할 수 있다. 상기 전극판들(401a, 401b)은 상기 틀에 형성된 구멍(451)에 결합되는 체결부를 통해 소정거리를 가지면서 고정될 수 있다. 본 실험은 상기 전극 모듈을 물 속에 넣은 후, 상기 전극판의 전극귀에 전선을 연결하여 전력을 공급한 후 전기분해로 발생되는 유리 염소의 평균농도를 측정한다.

상기 실험에서 전극판(401)은 티타늄소재의 표면에 이리듐소재가 코팅된 것을 사용하였고, 이 때 상기 전극판의 두께는 5T, 가로길이는 35mm, 세로길이는 75mm로 동일하다. 이 때, 1L의 수돗물을 12V의 전압을 가해 5분 동안 전기분해를 진행한 후 유리 염소의 농도의 평균값을 측정하였다.

다음의 표 1은 상기 서술한 조건에서 판형전극판(401a)과 망형(mesh)전극판(401b)을 사용했을 때, 생성되는 유리염소의 농도를 비교한 표이다.

코팅재료	전극매수	전극두께	전극형태	전극의 설치 모양	유리 염소 평균 농도(mg/L)/표준편차
이리듐	2중	0.5T	망형	눕힘	1.8/0.14
				세움	6.5/0.30
			판형	눕힘	0.3/0.13
				세움	4.1/0.25

실험결과를 통해, 전극 판(401)의 코팅재료, 매수, 두께, 설치 모양이 같을 때, 전극판을 눕혔을 때(즉, 전극판이 중력의 방향과 수직인 방향일 때)는 망형전극판(401b)이 판형전극판(401a) 보다 유리 염소의 생성 농도가 약 6배정도 높고, 전극을 세웠을 때(즉, 중력의 방향과 수평인 방향일 때)는 망형전극판(401b)이 판형전극판(401a) 보다 유리 염소의 생성 농도가 약 1.6배 정도 높게 나왔다. 이는 망형전극판(401b)이 공극을 가지고 있어 전극판의 표면적이 증가하고, 공극을 통해 물이 잘 공급될 뿐만 아니라, 전극판에 달라붙는 전기분해로 생성된 기포를 공극 사이의 물의 유동을 통해 제거할 수 있기 때문인 것으로 추정된다.

도 4a에 도시된 담수식 전기분해모듈(400)에서 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 중력방향에 수평인 방향으로 배치된다. 다시 말해, 담수식 전기분해모듈을 바닥면에 세웠을 경우, 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 전극 볼트(402)의 중심 수직선에 평행한 방향으로 배치된다.

상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)을 중력 방향에 수직이 되도록 눕혀서 설치하면 전기분해에 의해 생성되는 기체가 부력에 의해 물의 표면으로 떠올라야 하지만, 상기 전극판들의 표면에 막혀 물의 표면으로 떠오르지 못하고 전극판들에 맺힐 수 있다. 전극판들의 표면에 기체가 맺히는 현상으로 인해, 상기 전극판들이 물과 접촉하는 면적이 줄어들어 전기분해 효율이 나빠질 수 있다. 하지만 전극판들(401)을 중력방향에 평행하도록 세운다면 상기 문제점을 해결할 수 있을 것이고, 이에 대해 하기에서 자세히 서술한다.

다음의 표 2는 상기 전극판들(401)을 눕혔을 때(중력방향과 수직일 때)와 세웠을 때(중력방향과 수평일 때)의 전기분해로 생성되는 유리염소의 농도를 비교한 표이다. 유리염소의 살균 기능은 위에서 기재한 바와 내용을 같이한다. 상기 실험에서는 망형전극판(401b)을 사용하였고, 망형전극판(401b)의 가로길이는 35mm, 세로길이는 75mm, 두께는 0.5T이다. 1L의 수돗물을 12V의 전압을 가해 5분 동안 전기분해를 진행한 후 유리 염소의 농도의 평균값을 측정하였다.

상기 실험에서 망형전극판(401b)은 티타늄소재를 바탕으로 이리듐소재가 코팅된 것을 사용하였다. 또한 상기 망형전극판(401b)의 공극의 크기를 3가지로 나눠 상기 망형전극판(401b)을 눕혔을 때와 세웠을 때의 전기분해를 통해 생성되는 유리염소의 농도를 측정하였다.

코팅재료	전극매수	전극두께	망형전극 공극크기	전극의 설치 모양	유리염소 평균 농도(mg/L)/표준편차
이리듐	2중	0.5T	2P	눕힘	1.8/0.14
				세움	6.5/0.30
			3P	눕힘	3.3/0.30
				세움	5.5/0.17
			4P	눕힘	3.9/0.74
				세움	5.4/0.12

상기 실험결과를 통해, 망형전극판(401b)의 경우 전극을 중력방향과 평행인 방향으로 세웠을 경우에는, 상기 전극판에 형성된 공극을 통해 물이 잘 공급되고, 전기분해에 의해 생성되는 기포가 물의 유동을 통해 잘 배출되어 상기 전극판에 맺히지 않아 중력방향과 수직인 방향으로 전극판을 눕혀졌을 때 보다 유리염소의 생성 농도가 높은 것을 알 수 있다.

또한, 망형전극판(401b)의 공극의 크기는 2P, 3P, 4P로 실험을 했는데, 공극의 크기는 2P< 3P< 4P이며, 대문자 P의 앞에 적힌 아라비아 숫자가 클수록 공극의 크기가 큰 것을 의미한다. 위 실험결과, 망형전극판(401b)을 중력방향과 평행인 방향으로 새웠을 경우, 실험에 사용된 공극의 크기에 한하여 공극의 크기가 작을수록 유리염소의 생성농도가 높은 것으로 나타났다. 이는 공극이 적을수록 상기 망형전극판(401b)의 표면적이 증가하고, 전기분해로 생성된 기체들이 공극을 통과하는 물의 유동으로 인해 공극을 통해 쉽게 배출될 수 있기 때문인 것으로 추정된다. 망형전극판(401b)을 중력방향과 평행이 되도록 세웠을 경우, 상기 망형전극판(401b)에 전기분해로 발생하는 기체가 맺혀 전기분해의 효율이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.

상기 실험결과와 같이, 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)을 망형전극판(401b)으로 대체하고, 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)을 중력방향에 평행하도록 세우고, 상기 망형전극판(401b)의 공극의 크기를 줄임으로써, 유리염소가 효율적으로 생성되는 전기분해 장치가 만들어질 수 있다. 이를 통해, 적은 전력으로 살균수가 생성되어 살균수 생성장치의 전기적 효율을 높여 상기 살균수 생성장치는 내장 배터리를 필요로 하지 않을 수 있고, 그로 인해 상기 살균수 생성장치의 크기 및 무게가 작아져 휴대가 간편해질 수 있다.

상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 티타늄 또는 티타늄 합금 소재를 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 소재에 한정되지 않으며, 백금 이리듐 등의 다양한 소재를 사용할 수 있다. 또한 제조비용의 절감을 위해 플라스틱 수지에 금속 소재를 코팅하여 제조될 수도 있다.

도 4a의 전극 볼트(402)는 적어도 한 쌍의 전극판들(401) 중 하나에는 접촉하지만 다른 하나에는 접촉되지 않는 것을 특징으로 하며, 상기 전극판들(401)을 도 5의 하우징(501)에 고정하며, 전극 볼트(402)의 하부는 구동회로부(405)를 관통하여, 구동회로부(405)의 하부면에서 도 6b의 도전성 연결부재(601)와 결합될 수 있다. 또한 전극 볼트(402)와 하우징(501) 사이에서 물의 누수를 막아 구동회로부(405)를 보호하기 위해, 상기 전극 볼트(402)는 누수방지용 오링(403)과 결합될 수 있다. 상기 누수방지용 오링(403)은 측면부에 돌기를 가질 수 있다. 상기 전극 볼트(402)는 티타늄소재로 이루어 질 수 있지만, 이 소재에 한정되지 않고 다른 금속재료로 이루어질 수도 있다. 상기 구동회로부(405)의 하부면에서 돌출된 전극 볼트(402) 또는 도전성 연결 부재(601)에 외부 전원 또는 내장 배터리로부터 전력이 인가될 수 있다. 이 때, 각각의 전극볼트(402)에 인가되는 전류의 극성은 서로 반대되지만, 주기적으로 극성이 바뀔 수 있다.

도 4a의 LED 조명부(404)는 전력공급부(408)에서 전력이 공급되어 구동회로부(405)가 작동할 때 역시 작동될 수 있다. 예를 들어, 살균수 생성 장치의 동작 상태를 알 수 있도록 적어도 하나의 LED 조명부(404)가 구비될 수 있다. 적어도 하나의 LED 조명부(404)는 도 6a에 도시된 LED 거울(404b), LED(미도시), LED 마개(404a)로 구성될 수 있다. LED(미도시)가 작동될 때, LED에서 발생되는 빛은 LED 거울(404b)을 통해 외부로 비춰질 수 있다. LED 조명부(404)는 색, 깜빡임 등의 발광 상태로써 살균수 생성의 동작상태, 예를 들어 살균수를 만드는 준비 중이라든가, 사용 가능한 상태라든가, 물이 부족한 상태라든가 하는 정보 등을 표시할 수 있다.

도 4a의 구동회로부(405)는 전원공급부(408) 또는 내장 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받아, 담수식 전기분해 모듈(400) 및 LED 조명부(404)를 구동할 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 살균수 생성장치가 내장 배터리를 포함한다면, 구동회로부(405)는 상기 내장배터리를 충전할 수 있다.

도 4a에 도시되지 않았지만, 상기 구동회로부(405)는 AC 전원을 받아 DC로 변환하는 AC-DC 컨버터를 내장할 수 있다. 또한, 상기 담수식 전기분해 모듈(400)을 원활히 작동시키기 위하여 승압회로부(예를 들어 3 내지 5 볼트의 입력전압을 12 볼트로 승압)를 더 포함할 수 있다.

도 4a의 전력공급부(408)는 다양한 전력 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 재생이 불가능한 1차 전지, 충전 및 재사용이 가능한 2차 전지, 외부 전원 아답터를 통한 외부 전원 등이 상기 전력공급부(408)를 통해 구동회로부(405)로 공급될 수 있다. 만약, 1차 전지 또는 2차 전지가 포함되는 경우에는 상기 하우징(501)은 상기 전지가 위치할 내부 공간을 제공한다. 전지가 포함되지 않고, 외부의 전원으로부터 전력이 공급되는 경우에는 전원 아답터 커넥터를 위한 개구가 형성될 수 있다.

상기 담수식 전기분해 모듈(400)을 통해 물속에 있는 Cl^- 이온이 양극에서 산화되어 Cl₂가 형성될 수 있고, 상기 형성된 Cl₂는 적어도 한 쌍의 전극판들(401) 사이에서 물과 반응하여 HOCl, OCl^- 과 같은 살균용 염소계 이온들을 생성할 수 있다. 상기 생성된 이온(HOCl, OCl^- 등)들은 기존의 라디칼 및 오존 기반의 살균용 이온들 보다 낮은 전압에서 생성될 수 있고, 또한 물 속에서 오랜 기간 지속될 수 있으므로, 반복적인 전기 분해가 필요 없어 본 발명은 내장배터리를 함유하고 있지 않아도 된다. 따라서 외부의 작은 전력만으로도 충분한 살균수 생성이 가능하며, 이를 통해 살균수 생성장치를 소형화시킬 수 있다.

도 4a에 도시된 지지부(406)는 구동회로부(405)를 보호하고, 살균수 생성장치를 지지하는 역할을 한다. 또한 도 6b의 누름 스위치(602)를 감싸며 보호할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수식 전기분해 모듈에 하우징이 결합된 살균수 생성장치를 나타내는 사시도이다.

도 4a 및 도 5를 참조하면, 하우징(501)은 전극 고정부(501a)를 통해 전극판(401)을 고정시킬 수 있다. 또한 상기 하우징(501)의 바닥평면은 전극볼트(402)와 누수방지용 오링(403)사이에 위치되고, 상기 저장부(도 7의 700) 내의 물이 구동회로부로 누수되지 않고 저장부 내에 고이게 할 수 있다. 상기 하우징(501)의 바닥평면의 상부에서 상기 전극볼트(402)의 머리부분 및 상기 전극판들(401)이 노출될 수 있다. 또한 상기 LED 조명부(404)의 상부가 상기 하우징(501)의 바닥평면의 상부에 노출될 수 있어, 상기 하우징(501) 또는 상기 저장부(700)의 외부로 상기 LED조명부(404)에서 발생하는 빛이 노출될 수 있다. 또한 상기 하우징(501)은 전력공급부(408)가 위치할 공간을 제공할 수 있다. 도 5에서는 전력 공급부(408)의 일 실시예로 외부 전원으로부터 전력을 공급받기 위한 전원 아답터 커넥터를 도시하였다.

도 6a 및 도 6b는 구동회로부(405)의 상부면 및 하부면을 도시한다. 도 6a를 참조할 때, 상기 전극볼트(402)와 상기 적어도 한 쌍의 전극판들(401)은 상기 구동회로부(405)의 평면에 수직한 방향으로, 즉 중력방향에 평행한 방향으로 배치된다. 구동회로부(405)는 전력공급부(408)를 통해 외부로부터 전력을 공급받을 수 있고, AC 전원을 받아 DC로 변환하는 AC-DC 컨버터를 내장할 수 있으며, 3 내지 5 볼트의 입력전압을 12 볼트로 승압하는 외부회로를 더 포함할 수 있다. LED조명부(404)는 LED 거울(404b), LED(미도시), LED 마개(404a)로 구성될 수 있는데, 상기 구동회로부(405)에서 LED에 전력을 공급하여 LED에 불이 들어올 수 있고, LED에서 발생하는 빛은 LED 거울(404b)을 통해 빛이 외부로 방출된다. LED 마개(404a)는 LED조명부(404)내부로 물이 누수 되는 것을 방지하며 LED(미도시) 및 상기 구동회로부(405)를 보호한다. 체결부재(407)(예를 들어, 볼트와 너트)는 지지부(406)와 구동회로부(405)를 기계적으로 결합하는 역할을 한다.

도 6b를 참조할 때, 상기 전극볼트(402)는 상기 구동회로부(405)를 관통하여 상기 구동회로부(405)의 하부면에서 도전성 연결부재(601)와 기계적으로 결합될 수 있다. 구동회로부(405)에서 상기 전극볼트(402) 또는 도전성 연결부재(601)에 전력을 공급하여 최종적으로 전극판(401)에 전류가 흘러 물의 전기분해가 일어날 수 있다. 또한 누름스위치(602)가 구동회로부(405)의 하부면에 기계적, 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 누름스위치(602)는 상기 누름스위치(602)에 압력이 가해져 눌러질 때만 구동회로부(405)가 작동하여 전기 분해가 시작될 수 있다. 살균수 생성 장치가 외부전원과 연결되어도, 상기 누름스위치(602)에 압력이 가해지지 않는 한 외부전원으로부터 인가되는 전력은 상기 구동회로부(405)에서 상기 전극판(401)으로 공급될 수 없다. 상기 누름스위치(602)는 지지부(406)의 하부면에서 돌출될 수 있다. 일 실시예로 살균수 생성장치가 외부 전력과 연결되거나 내부 배터리가 상기 구동회로부(405)와 전기적으로 연결된 후 상기 살균수 생성장치가 바닥에 세워짐으로써, 상기 지지부(406)의 하부면에서 돌출된 상기 누름스위치(602)에 압력이 가해져서 눌러져야만, 상기 구동회로부(405)가 작동하여 물의 전기분해가 시작될 수 있다.

다른 실시 예에서, 상기 누름스위치(602)는 광 센서 스위치(미도시)로 대체될 수 있다. 상기 광 센서 스위치는 구동회로부(405)의 하부면에 기계적, 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 광 센서 스위치는 살균수 생성장치가 바닥에 세워져서 광센서 스위치에 도달하는 외부의 빛이 없을 때, 작동할 수 있다. 반대로, 살균수 생성장치가 바닥에 세워져 있지 않아 광센서 스위치에 도달하는 외부의 빛이 있을 때는 외부 전원과 살균수 생성장치가 전기적으로 연결되어 있어도 외부전력이 구동회로부(405)에서 전극판(401)으로 공급되지 않는다.

도 7은 내부에 물을 수용하도록 구성된 저장부(700)를 도시한 것이다. 상기 저장부(700)의 상부에는 물이 투입될 수 있는 개폐부가 있고 상기 개폐부의 측면에는 수나사부(703)가 형성되어 있다. 상기 수나사부(703)는 내부에 암나사부(미도시)가 형성된 스프레이형 분사부(1000) 또는 내부에 암나사부(미도시)가 형성된 볼형 분사부(1100)와 기계적으로 결합될 수 있다. 상기 저장부(700)는 상기 저장부(700)와 하우징(501)의 기계적 결합 시, 물의 누수를 방지하기 위한 누수방지용 오링(701)을 포함한다. 상기 저장부(700)의 하부에는 덮개(702)가 형성될 수 있다. 상기 덮개(702)는 측면 관통홀(702a) 및 중앙 관통홀(702b)을 포함하고 있다. 상기 중앙 관통홀(702b)에는 상기 전극판들이(401) 관통되어 저장부 내부에 위치할 수 있다. 상기 측면 관통홀(702a)은 중력방향과 평행한 방향으로의 물의 유동을 만들어 중력방향에 수평으로 세워진 전극판들에서의 전기분해의 효율을 높일 수 있다. 상기 측면 관통홀(702a)을 통과하여 저장부의 하부로 흐르는 물들은 상기 중앙 관통홀(702b)을 통과하여 저장부의 상부로 흐를 수 있으므로, 전기분해의 효율을 높일 수 있는 것이다. 또한 후술하는 도 10의 스프레이형 분사부(1000)의 흡입관(1014)이 상기 측면 관통홀(702a)로 통과될 수 있어, 상기 흡입관(1014)은 전기분해를 하는 전극판들(401)과 접촉되지 않고, 상기 전극판들(401)에 의해 전기분해 된 살균된 물을 흡입할 수 있다.

도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 물이 저장되는 저장부의 상부를 도시한다. 도 8a를 참조하면, 상기 저장부(700)의 상부 측면에는 압력 조절 관통홀(801)이 형성될 수 있다. 상기 압력 조절 관통홀(801)에는 상기 저장부(700)내의 압력을 조절하는 체크밸브부(도 8b 및 도 8c, 800)가 형성될 수 있다. 체크밸브부(800)는 공기배출홀(802), 압력조절마개(803), 압력조절스프링(804)을 포함할 수 있다. 상기 체크밸브부(800)의 작동 원리를 소개하면, 상기 살균수 생성장치가 작동하지 않거나, 작동하지만 전기분해로 인해 충분한 기체가 만들어지지 않아 외부압력과 상기 저장부(700)내의 압력이 실질적으로 동일한 경우에는 상기 압력조절마개(803) 및 압력조절스프링(804)이 움직이지 않아, 상기 저장부(700)에 형성된 공기배출홀(802)이 상기 압력조절마개(803)에 의해 막혀 공기가 배출되지 않는다. 하지만 상기 살균수 생성장치가 충분히 작동하여 많은 양의 기체가 만들어져 상기 저장부(700)내의 압력이 외부 압력보다 높은 경우에는 도 8c에 도시된 바와 같이 압력조절마개(803)에 압력이 가해져 압력조절스프링(804)이 수축된다. 이 때 상기 공기배출홀(802)을 막고 있는 압력조절마개(803)가 상기 압력조절스프링(804)에 의해 스프링의 압축 방향으로 이동하여, 상기 공기배출홀(802)이 열리게 되고 이를 통해 상기 저장부(700)내의 기체가 외부로 배출되어 상기 저장부(700)내의 압력을 외부의 압력과 동일하게 할 수 있다. 이를 통해 살균수 생성장치의 물의 누수를 막을 수 있고, 상기 장치의 내, 외부 압력조절로 인해 안전성을 확보할 수 있다.

도 9에는 전기분해모듈(400), 저장부(700) 및 하우징(501)이 결합된 살균수 생성장치(900)가 도시되어있다. 상기 저장부의 상면에는 수나사부(703)가 형성된 개폐부가 있어, 다양한 살균수 배출 장치들이 기계적으로 결합될 수 있다.

도 10을 참조하면, 살균수의 토출장치로 스프레이형 분사부(1000)가 일 실시예로 사용될 수 있다. 상기 스프레이형 분사부(1000)의 하부면(1013)에는 암나사부가 형성되어, 상기 저장부 상면의 수나사부(703)와 기계적으로 결합될 수 있다. 상기 스프레이형 분사부(100)는 디스펜서 노즐방식으로써, 스프링에 의해 탄성력을 가진 누름버튼(1011)에 압력이 가해지면 상기 저장부(700)내에 위치한 흡입관(1014)을 통해 살균수가 흡입되어 배출구(1012)로 살균수를 토출할 수 있다. 상기 누름버튼(1011)에 압력이 제거되면 탄성 반발력에 의해 누름버튼(1011)이 상승되어 원위치로 복귀될 수 있다.

도 11을 참조하면, 살균수의 토출장치로 볼형 분사부(1100)가 다른 실시예로 사용될 수 있다. 상기 볼형 분사부(1100)의 하부면(1121)에는 암나사부가 형성되어, 상기 저장부 상면의 수나사부(703)와 기계적으로 결합될 수 있다. 상기 볼형 분사부(1100)는 롤-온(roll-on) 타입의 구조를 이용하여 살균수가 사용될 물건 또는 인체에 살균수를 직접 도포할 수 있다.

앞서 살핀 본 개시의 살균수 생성장치의 구조는 수중 전기분해원리를 이용하여 수소수 생성장치로의 기능으로 확장되어 사용될 수도 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들이 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 유수식 전기분해 모듈, 101a, 101b: 전극 볼트,
102: 단락방지용 금속링, 103: 누수방지용 오링
104a, 104b: 전극판 105: 연결단자, 106: 상부 하우징, 107: 하부 하우징
106a, 107a: 유입구/배출구 108: 체결구,
401: 적어도 한 쌍의 전극판, 402: 전극볼트,
403: 누수방지용 오링, 404: LED 조명부
405: 구동회로부, 406: 지지부, 407: 체결기구, 408: 전력공급부
401a: 판형전극판, 401b: 망형전극판, 404a: LED 마개, 404b: LED 거울
450: 틀, 451: 틀에 형성된 구멍
501: 하우징, 501a: 전극고정부
602: 누름스위치, 700: 저장부, 701: 누수방지용 오링
702: 덮개, 702a: 측면 관통홀, 702b: 중앙 관통홀, 703: 수나사부
800: 체크밸브부, 801: 압력 조절 관통홀, 802: 공기배출홀
803: 압력조절마개, 804: 압력조절스프링
900: 살균수 생성장치
1000: 스프레이형 분사부, 1011: 누름 버튼, 1012: 배출구, 1013: 하부면
1014: 흡입관
1100: 볼형 분사부, 1121: 하부면

Claims (5)

1. 내부에 물을 수용하도록 구성된 저장부;
   상기 저장부의 내부에 제공되고, 서로 이격되어 중력의 방향에 평행하게 배열된 적어도 한 쌍의 전극판들을 포함하는 담수식 전기분해모듈;
   상기 담수식 전기분해모듈을 구동하도록 구성된 구동회로부; 및
   상기 구동회로부에 전력을 공급하도록 구성된 전원부;를 포함하는 살균수 생성장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 한 쌍의 전극판들은 망형(mesh)구조인 것을 특징으로 하는 살균수 생성 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 전극판들은 티타늄 표면에 이리듐이 코팅된 것을 특징으로 하는 살균수 생성 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 구동회로부와 전기적으로 연결되어 있는 누름 스위치를 더 포함하고,
   상기 누름 스위치에 압력이 가해져 눌러질 때만 상기 구동회로부가 전기적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 살균수 생성장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 저장부의 상부 측면에 위치하고, 스프링 구조로 형성되어 상기 저장부 내부의 압력을 조절하는 체크 벨브부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균수 생성장치.
   

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