KR20230034795A - 수 처리 장치 - Google Patents

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KR20230034795A
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김연수
오병수
정명희
장명수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 정수기와 같은 수 처리 장치에 관한 것이고, 특히, 살균수를 생성할 수 있는 수 처리 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 살균수 생성 기능을 가지는 수 처리 장치에 있어서, 서로 반대 극성을 가지는 제1 전극 및 제2 전극이 서로 이웃하여 다수개 구비되어 원수를 전기분해하여 살균수를 생성하는 살균수 생성 모듈을 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성이 정전위 및 역전위 사이에서 전환 가능하여, 상기 살균수 생성 모듈은 정전위 구동 및 역전위 구동이 반복되어 구동되고, 상기 역전위 구동시의 전압 또는 전류는 상기 정전위 구동시의 전압 또는 전류보다 작을 수 있다.

Description

수 처리 장치 {Water treatment apparatus}
본 발명은 정수기와 같은 수 처리 장치에 관한 것이고, 특히, 살균수를 생성할 수 있는 수 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정수기와 같이 원수를 처리하여 정수를 생성하는 수 처리 장치는 현대 다양한 형태로 개시되고 있다. 그런데 수 처리 장치에 적용되는 방식 중 최근 각광을 받고 있는 방식은 EDI(Electro Deionization), CEDI(Continuous Electro Deionization), CDI(Capacitive Deionization)와 같은 탈이온 방식이다. 이 중에서도 최근 가장 각광을 받고 있는 것은 바로 CDI 방식의 수 처리 장치이다.
CDI 방식은 전기적인 힘에 의해 전극의 표면에서 이온이 흡착되고 탈착되는 원리를 이용하여 수중의 이온(스케일)을 제거하는 방식을 의미한다.
전극에 전압을 인가시킨 채로 이온을 포함한 처리수를 전극(양극과 음극)의 사이로 통과시키면, 음이온은 양극으로 이동하고, 양이온은 음극으로 이동한다. 즉, 흡착이 일어난다. 이와 같은 흡착으로 처리수 내의 이온들이 제거될 수 있다.
그러나, 이와 같은 흡착이 계속되며, 전극은 더 이상 이온을 흡착할 수 없는 상태에 이른다. 이와 같은 상태에 이르면, 전극에 흡착된 이온들을 분리시켜 전극을 재생시킨다. 이때, 전극에서 분리된 이온들을 포함하는 세척수는 외부로 배출된다. 이와 같은 재생은 전극에 전압을 인가하지 않거나, 또는 흡착할 때와는 반대로 전압을 인가하는 것으로 달성될 수 있다.
이와 같이 전극 극전환 구동을 통하여 스케일 형성을 방지할 수 있지만, 이러한 극전환 구동 과정은 고전위가 반복적으로 전환되는 과정에 의하여 전극 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 전극을 이루는 금속의 수명이 짧아질 수 있다.
즉, 스케일의 제거를 위하여 극전환 구동을 수행하면 전극 금속층의 산화와 환원이 반복되어 손상을 유발하여 촉매 전극의 수명이 짧아질 수 있다.
또한, 이러한 스케일 제거 과정에서 스케일 물질이 반대 전극에 다시 흡착되어 스케일 제거의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 살균수 생성하고자 공급수의 전기분해를 진행 시에 스케일이 쌓이는 현상을 방지할 수 있는 수 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 살균수 생성하고자 공급수의 전기분해를 진행 시에 스케일을 제거할 수 있고, 동시에 전극의 수명 저하를 방지할 수 있는 수 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 살균수를 이루는 차아염소산의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 수 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 살균수 생성 기능을 가지는 수 처리 장치에 있어서, 스케일 형성을 방지할 수 있고, 동시에 전극의 수명이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 극전환 전류 또는 전압의 크기와 빈도, 지속시간을 조절함으로써 전극의 극전환을 통하여 스케일 유발 물질인 칼슘 및 마그네슘등의 경도 물질의 음극 표면 탈착을 유도하여 전극 표면에서의 스케일 형성을 방지하고, 극전환에 의해 유발되는 전극의 손상(높은 수준의 산화 환원의 반복)을 방지할 수 있다.
이를 위한 일 관점으로서, 본 발명은, 살균수 생성 기능을 가지는 수 처리 장치에 있어서, 서로 반대 극성을 가지는 제1 전극 및 제2 전극이 서로 이웃하여 다수개 구비되어 원수를 전기분해하여 살균수를 생성하는 살균수 생성 모듈을 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성이 정전위 및 역전위 사이에서 전환 가능하여, 상기 살균수 생성 모듈은 정전위 구동 및 역전위 구동이 반복되어 구동되고, 상기 역전위 구동시의 전압 또는 전류는 상기 정전위 구동시의 전압 또는 전류보다 작을 수 있다.
또한, 상기 살균수 생성 모듈의 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전압 또는 전류를 인가하여 구동하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 살균수 생성 모듈을 바이패스 할 수 있는 바이패스 경로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 역전위 구동시간은 정전위 구동시간보다 짧을 수 있다.
또한, 상기 정전위 구동시 상기 살균수가 생성되고, 상기 역전위 구동시 스케일 제거 및 세척 중 적어도 하나의 동작이 수행될 수 있다.
또한, 상기 역전위 구동시 펄스 형태로 구동될 수 있다.
또한, 상기 정전위 구동과 상기 역전위 구동 사이에 휴지기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 휴지기는 상기 역전위 구동 전후에 위치할 수 있다.
또한, 상기 휴지기에 상기 제1 전극 및 제2 전극의 세척이 수행될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나는, 기판 금속층; 및 촉매 금속층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매 금속층은 Ru, Ir, Pt, Pd, Rh 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매 금속층은 Ta, Pt, Sn, Ti 중 적어도 어느 하나 및 그 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 금속층은, Ti, Ta 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함하거나 또는 SUS, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 기판 금속층만으로 이루어질 수 있다.
이를 위한 다른 관점으로서, 본 발명은, 수 처리 장치에 있어서, 서로 반대 극성을 가지는 제1 전극 및 제2 전극이 서로 이웃하여 다수개 구비되어 원수를 전기분해하여 살균수를 생성하는 살균수 생성 모듈; 상기 살균수 생성 모듈을 바이패스 할 수 있는 바이패스 경로; 및 상기 살균수 생성 모듈을 구동하는 구동 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성을 정전위 및 역전위 사이에서 전환하여, 상기 살균수 생성 모듈을 정전위 구동 및 역전위 구동으로 반복적으로 구동하고, 상기 정전위 구동시 상기 살균수가 생성되고, 상기 역전위 구동시 스케일 제거 및 세척 중 적어도 하나의 동작이 수행될 수 있다.
또한, 상기 역전위 구동시의 전압 또는 전류는 상기 정전위 구동시의 전압 또는 전류보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 극성 전환 시에 구동 전류 또는 전압의 세기, 주기, 지속 시간을 조절함으로써 극성 전환에 의한 촉매 전극의 손상을 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 살균수 생성하고자 공급수의 전기분해를 진행 시에 스케일을 방지하며, 촉매 전극의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 약한 역전위 및 짧은 지속 시간으로 인해 전극 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 역전위 구동 시, 펄스 구동 시에는 음극 표면에 탈착된 이온의 상대 전극으로 이동하게 되는 전기장이 펄스로 작동하기 때문에 유수에 의해 제거되는 이온의 양이 증대될 수 있다.
또한, 펄스 구동 시 작동과 실제 인가의 시간 지연으로 인해 총 인가 전위 량이 감소하게 된다. 이로 인해 역전 구동의 총 구동 시간 및 크기가 감소하여 전극 손상을 감소시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치에 구비되는 살균수 생성 모듈을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장의 전극 구조를 나타내는 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다.
도 7은 일반적인 극성전환에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동에 따른 효과를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동에 따른 효과를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제1 구동예를 나타내는 파형도이다.
도 10은 도 9의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제2 구동예를 나타내는 파형도이다.
도 12는 도 11의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제3 구동예를 나타내는 파형도이다.
도 14는 도 13의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제4 구동예를 나타내는 파형도이다.
도 16은 도 15의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치를 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치에 구비되는 살균수 생성 모듈을 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 수 처리 장치는 정수기, 연수기 등과 같은 다양한 정화 장치가 해당될 수 있다. 또한, 세탁기, 식기세척기, 냉장고 등에 설치되는 정화 수단이 해당될 수도 있다. 이러한 수 처리 장치는 살균수를 생성할 수 있다.
이하, 수 처리 장치에 대해 정수기를 일례로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 수 처리 장치는 외부에서 유입된 원수에 포함된 이온을 전기 흡착시킨 뒤 배출하는 범위에서는 다양한 실시예가 발생할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수 처리 장치는 일례로, 정수기일 수 있다.
정수기(100)는 외부 급수원으로부터 직접 공급되는 물(원수)을 정수한 후 취출시키기 위한 것일 수 있다.
이러한 정수기(100)는 살균수 생성 모듈(150)을 포함할 수 있다. 이러한 살균수 생성 모듈(150)은 원수를 전기분해하여 살균수를 생성할 수 있다. 즉, 원수를 전기분해하면 차아염소산이 생성되고 HOCl과 OCl- 형태로 존재할 수 있다.
도 2를 참조하면, 살균수 생성을 위하여 살균수 생성 모듈(150)은 서로 반대 극성을 가지는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)이 서로 이웃하여 다수개 구비될 수 있다.
일례로, 제1 전극(153)과 제2 전극(154)는 다수의 쌍으로 구비될 수 있다. 경우에 따라 적어도 어느 일부분은 쌍을 이루지 않을 수도 있다.
살균수 생성 모듈(150)의 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)의 극성은 정전위 및 역전위 사이에서 전환 가능할 수 있다. 일례로, 살균수 생성 모듈(150)의 구동 중 제1 사이클에서는 제1 전극(153)이 음극이 되고 제2 전극(154)이 양극이 될 수 있다. 이후에 이루어지는 제2 사이클에서는 제1 전극(153)이 양극이 되고 제2 전극(154)이 음극이 될 수 있다.
일례로, 제1 전극(153)이 음극이 되고 제2 전극(154)이 양극이 되는 전위 상태를 정전위 구동이라고 칭할 수 있다. 반대로 제1 전극(153)이 양극이 되고 제2 전극(154)이 음극이 되는 전위 상태를 역전위 구동이라고 칭할 수 있다. 그러나 본 발명은 여기에 제한되지 않으며 그 반대로 칭할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 살균수 생성 모듈(150)은 정전위 구동 및 역전위 구동이 반복되어 구동될 수 있다. 이때, 일례로 정전위 구동시 및 역전위 구동시 모두 살균수가 생성될 수 있다. 이를 대칭적 전위 구동이라고 칭할 수 있다. 도 2에서 (A) 부분은 이러한 대칭적 전위 구동의 상태를 나타내고 있다.
이러한 대칭적 전위 구동시에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)이 동일한 구조를 가질 수 있다. 일례로 제1 전극(153) 및 제2 전극(154) 모두 살균수 생성을 위한 촉매층을 가질 수 있다.
한편, 다른 예로, 정전위 구동시 및 역전위 구동시 중 어느 한 구동시에만 살균수가 생성될 수 있다. 이를 비대칭적 전위 구동이라고 칭할 수 있다. 도 2에서 (B) 부분은 이러한 비대칭적 전위 구동의 상태를 나타내고 있다.
이러한 비대칭적 전위 구동시에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)이 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 일례로 제1 전극(153) 및 제2 전극(154) 중 어느 한 전극은 살균수 생성을 위한 촉매층을 포함하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장의 전극 구조를 나타내는 단면 개략도이다.
도 3을 참조하면 제1 전극(153) 및 제2 전극(154) 중 적어도 어느 하나는 기판 금속층(156) 및 촉매 금속층(155)을 포함할 수 있다.
일례로, 촉매 금속층(155)은 Ru, Ir, Pt, Pd, Rh 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함할 수 있다.
다른 예로, 촉매 금속층(155)은 Ta, Pt, Sn, Ti 중 적어도 어느 하나 및 그 산화물을 포함할 수 있다.
이러한 두 가지 예는 서로 혼용될 수도 있음은 물론이다.
또한, 기판 금속층(156)은, Ti, Ta 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함하거나 또는 SUS, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 기판 금속층(156)과 촉매 금속층(155) 사이에는 보호층(157)이 구비될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 비대칭적 전위 구동시에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)이 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 일례로 제1 전극(153)은 도 3에서 도시하는 전극 구조를 가질 수 있고 제2 전극(154)은 기판 금속층(156)만으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 비대칭적 전극 구조를 가질 경우, 역전위 구동 시에는 살균수 생성을 위한 염소 발생량이 적을 수 있다. 즉, 역전위 구동 시 음극에서는 미량의 염소만이 발생할 수 있다. 이러한 역전위 구동 시에는 스케일 제거를 위한 구동이 주요 목적일 수 있다. 또한, 역전위 구동 시 인가되는 전압 또는 전류의 크기는 정전위 구동 시의 전압 또는 전류의 크기보다 작을 수 있다.
이러한 대칭적 전위 구동 시의 양극과 음극에서 발생하는 동작은 표 1과 같다. 또한 비대칭적 전위 구동 시의 양극과 음극에서 발생하는 동작은 표 2와 같다.
정전위 역전위
음극 수소발생 스케일 흡착 살균수 생성 스케일 탈착
양극 살균수 생성 스케일 탈착 수소발생 스케일 흡착
정전위 역전위
음극 수소발생 스케일 흡착 염소 미량 발생 스케일 탈착
양극 살균수 생성 스케일 탈착 수소발생 스케일 흡착
일례로, 살균수 생성 시 전기분해는 제1 전극(153)과 제2 전극(154) 사이에서 이루어질 수 있다. 이때, 제1 전극(153)에서는 산화 과정이 일어나고 제2 전극(154)에서는 환원 과정이 일어날 수 있다.
이때, 제1 전극(153)이 음극 상태일 때는 "2Cl- →Cl2 + 2e-"와 같은 반응이 일어날 수 있고, 제1 전극(153)이 음극 상태일 때는 "2H2O + 2e- →H2 + 2OH-"와 같은 반응이 일어날 수 있다.
이러한 살균수 생성에 대한 자세한 사항은 후술한다.
다시 도 1을 참조하면, 정수기(100)는, 급수원으로부터 공급되는 물(원수 입수)에 포함된 이물질을 걸러주는 필터를 포함할 수 있다. 이러한 필터는 필터 어셈블리(120) 형태로 구비될 수 있다. 필터 어셈블리(120)는 카본 필터(carbon filter)를 포함할 수 있다.
원수는 필터 어셈블리(120)를 통하여 살균수 생성 모듈(150)로 입수될 수 있다. 살균수 생성을 위해서는 필터 어셈블리(120)가 선택적으로 구비될 수 있다. 이러한 필터 어셈블리(120)는 전처리 필터라고 일컬을 수 있다.
이러한 필터 어셈블리(120)는 특히, 본 발명의 실시예가 정수기로 구현될 경우에 구비될 수 있다.
일례로, 필터 어셈블리(120)는 침전필터(세디먼트 필터), 전처리 카본필터(프리카본 필터), 중공사막 필터(UF 멤브레인 필터), 및 역삼투압 필터(R/O 멤브레인 필터) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 침전필터는 녹이나 흙, 모래, 먼지를 불순물을 제거하는 초기 단계 필터일 수 있다. 전처리 카본필터는 활성탄의 흡착방식을 이용하여 화합물질과 냄새를 흡착, 제거하는 필터일 수 있다. 중공사막 필터는 세균과 나쁜 물질은 걸러내고, 미네랄 성분이 함유된 물을 통과시키는 필터일 수 있다. 역삼투압 필터는 불순물과 미네랄을 제거할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 경우에 따라, 살균수 생성 모듈(150)의 후단이나 바이패스 측(181, 182)에는 후처리 필터가 더 구비될 수 있다. 이러한 후처리 필터는 선택적으로 구비될 수 있다. 후처리 필터는 특히, 본 발명의 실시예가 정수기로 구현될 경우에 구비될 수 있다.
이러한 후처리 필터는 후처리 카본필터(포스트카본)를 포함할 수 있다. 이러한 후처리 카본필터는 세균 번식을 방지하고, 물에 스며든 냄새를 제거해주는 역할을 수행할 수 있다.
원수 입수 측과 필터 어셈블리(120) 사이에는 원수 입수의 수압을 감압시켜 필터 어셈블리(120)로 공급하기 위한 감압밸브(110)가 위치할 수 있다.
필터 어셈블리(120) 이후에는 급수밸브(130)가 위치하여 이 급수밸브(130)의 동작에 의하여 원수가 유입될 수 있다. 급수밸브(130) 옆에는 유량센서(140)가 구비되어 급수밸브(130)를 통과하는 물의 양이 감지될 수 있다.
살균수 생성 모듈(150)은 급수밸브(130) 후단에 제1 지점(151)과 제2 지점(152) 사이에 연결될 수 있다.
필터 어셈블리(120)를 통과한 냉수/정수는 바이패스 경로(181, 182)로 입수 및 출수될 수 있다. 이러한 바이패스 경로(181, 182)에 의하여 필터 어셈블리(120)를 통과한 냉수/정수는 살균수 생성 모듈을 바이패스 할 수 있다.
이때, 도시되지 않았으나 바이패스 경로(181, 182)에는 별도의 저수조가 위치할 수도 있다.
이와 같이 바이패스된 냉수/정수는 별도의 출수부(183, 184)에서 출수될 수 있다.
한편, 바이패스 경로(181, 182)에는 드레인 밸브(170)가 구비되어 제1 전극(153)과 제2 전극(154)에 흡착되었던 스케일 유발 물질(이온)이 배수될 수 있다.
살균수 생성 모듈(150) 후단에는 살균수 출수를 위한 출수 밸브(160)가 구비될 수 있다.
이와 같은 밸브들(110, 130, 160, 170), 유량센서(140) 및 살균수 생성 모듈(150) 중 적어도 어느 하나는 제어부(200)에 의하여 제어될 수 있다.
특히, 살균수 생성 모듈(150)의 제1 전극(153)과 제2 전극(154)을 통한 전압 및 전류의 인가에 의한 구동은 제어부(200)에 의하여 이루어질 수 있다.
즉, 제어부(200)는 살균수 생성 모듈(150)의 제1 전극(153)과 제2 전극(154)에 전압 또는 전류를 인가하여 정전위 구동 및 역전위 구동 시킬 수 있다.
살균수 생성 모듈(150)의 동작 시 원수에 다량 포함된 스케일 유발물질(Ca2+, Mg2+ 등)이 제1 전극(153)과 제2 전극(154)에 흡착될 수 있다. 이때, 역전위 구동에 의하여 흡착된 이온들은 드레인 밸브(170)를 통하여 배출될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동상태 나타내는 파형도이다.
도 4를 참조하면, 살균수 생성 모듈(150)의 구동은 제1 극성 구동에 의한 살균수 제조(a) 및 극성이 전환되어 제2 극성 구동에 의한 스케일 제거 및 세척(c) 과정이 반복될 수 있다. 일례로, 제1 극성 구동은 위에서 설명한 정전위 구동일 수 있고, 제2 극성 구동은 역전위 구동일 수 있다.
이와 같이, 살균수 생성 모듈(150)의 구동시 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)의 극성이 정전위 및 역전위 사이에서 전환 가능하여, 살균수 생성 모듈(150)은 정전위 구동 및 역전위 구동이 반복되어 구동될 수 있다.
이때, 극성전환 사이에는 휴지기(b, d)가 위치할 수 있다. 즉, 이 휴지기(b, d)에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)에 전류 또는 전압이 인가되지 않을 수 있다.
이러한 휴지기(b, d)에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)의 세척 과정이 이루어질 수 있다. 일례로, 휴지기(b, d)에는 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)의 세척 과정과 전류 또는 전압이 인가되지 않는 대기 과정이 함께 이루어질 수도 있다.
일례로 역전위 구동(c) 시간은 정전위 구동(a) 시간보다 짧을 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 살균수 생성 모듈(150)의 구동은 제1 극성 구동에 의한 살균수 제조(a) 및 극성이 전환되어 제2 극성 구동에 의한 스케일 제거 및 세척(c) 과정이 반복될 수 있다. 일례로, 제1 극성 구동은 위에서 설명한 정전위 구동일 수 있고, 제2 극성 구동은 역전위 구동일 수 있다.
이때, 역전위 구동(c) 시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기는 정전위 구동(a) 시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기보다 작을 수 있다.
이러한 역전위 구동(c) 시 살균수 생성을 위한 염소 발생량이 적을 수 있다. 즉, 역전위 구동 시 음극에서는 미량의 염소만이 발생할 수 있다. 이러한 역전위 구동 시에는 스케일 제거를 위한 구동이 주요 목적일 수 있다.
도 6을 참조하면, 역전위 구동(c) 시 펄스 형태로 구동될 수 있다. 즉, 역전위 구동(c) 시에 제1 전극(153) 및 제2 전극(154)에 전압 또는 전류가 펄스 형태로 인가될 수 있다.
또한, 역전위 구동(c) 시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기는 정전위 구동(a) 시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기보다 작을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면 차아염소산수(살균수) 제조를 위한 수도수의 전기분해 시의 음극 표면에 형성되는 스케일의 형성을 방지할 수 있다.
즉, 구동시 극성 전환을 통하여 살균수 제조시 음극에 흡착된 스케일 유발 이온(Ca, Mg등)을 전기적 필드를 역으로 형성하여 탈착 및 유수에 의한 제거가 가능하다.
일반적으로 수도수에는 염소이온과 칼슘과 마그네슘들의 경도 물질을 포함되어 있다. 수도수의 전기분해를 통하여 살균수를 제조할 수 있지만, 동시에 스케일의 석출이 진행되어 촉매 금속층(155)에서의 전기화학 반응이 제한될 수 있다.
전극 극전환 구동을 통하여 스케일 형성을 방지할 수 있지만, 이러한 극전환구동과정은 고전위가 반복적으로 전환되는 과정에 의하여 전극 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 촉매 금속층(155)의 수명이 짧아질 수 있다.
즉, 스케일의 제거를 위하여 극전환 구동을 수행하면 촉매 금속층(155)의 산화와 환원이 반복되어 손상을 유발하여 촉매 전극의 수명이 짧아질 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 의하면 극성 전환 시에 구동 전류 또는 전압의 세기, 주기, 지속 시간을 조절함으로써 극성 전환에 의한 촉매 전극의 손상을 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 살균수 생성하고자 공급수의 전기분해를 진행 시에 스케일을 방지하며, 촉매 전극의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 7은 일반적인 극성전환에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동에 따른 효과를 나타내는 개략도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동에 따른 효과를 나타내는 개략도이다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 효과를 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 7과 같은 일반적인 극성전환에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동의 과정을 설명한다.
살균수 생성 모듈에 정전위 인가 시에 살균수 생성 구동이 이루어질 수 있다.
이때, 경도 물질은 이온상태로 존재하여 구동시의 전위에 의한 전기장에 의해 음극(이 경우, 제2 전극(154)) 표면으로 이동하여 흡착될 수 있다.
음극의 표면에서는 수소가 발생하여 경도 물질(일례로, Ca2+ 이온)의 흡착이 저지될 수 있다.
이때, 전위가 강할 수록 경도 물질의 이동력이 커지나 아울러 수소의 발생이 증가할 수 있다.
한편, 극성이 전환되어 살균수 생성 모듈에 역전위 인가 시에도 동일하게 살균수 생성 구동이 이루어질 수 있다. 즉, 정전위 인가 시와 동일한 반응이 진행될 수 있다.
기존 음극(제2 전극(154))에서 탈착된 경도 이온이 강한 전기장과 지속 시간으로 인해 반대 전극(제1 전극(153)) 표면으로 이동하는 이동력이 커져서 경도 이온이 반대 전극(제1 전극(153))에 재흡착될 수 있다. 이로 인하여 경도 물질이 제거되지 못하고 축적될 수 있다. 또한 구동에 휴지기가 존재하지 않으므로 경도 물질(일례로, Ca2+ 이온)은 연속적으로 반대 전극(제1 전극(153))으로 이동하여 재흡착될 수 있다.
이때, 역전위시에도 정전위와 크기가 동일하여 강한 역전위로 위한 산화 환원 정도의 증대로 전극 손상이 발생할 수 있다.
다음, 도 8에서 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 살균수 생성 모듈의 구동의 과정을 설명한다.
정전위 인가시에는 일반적인 경우와 동일하게 살균수 생성 구동이 이루어질 수 있다.
즉, 살균수 생성 모듈에 정전위 인가 시에 살균수 생성 구동이 이루어질 수 있다.
이때, 경도 물질은 이온상태로 존재하여 구동시의 전위에 의한 전기장에 의해 음극(이 경우, 제2 전극(154)) 표면으로 이동하여 흡착될 수 있다.
음극(제2 전극(154))의 표면에서는 수소가 발생하여 경도 물질의 흡착이 저지될 수 있다.
이때, 전위가 강할 수록 경도 물질의 이동력이 커지나 아울러 수소의 발생이 증가할 수 있다.
한편, 극성이 전환되어 정전위 인가 시와 동일한 반응은 진행될 수 있다. 그러나 전극 물질에 따라 반응에 의한 살균수 생성은 매우 적을 수 있다.
기존 음극(제2 전극(154))에서 경도 이온이 탈착되고 상대적으로 약한 전위에 의한 약한 전기장 및 짧은 지속 시간으로 인해 상대 전극 표면으로의 이동력이 감소하게 될 수 있다. 따라서 경도 물질(일례로, Ca2+ 이온)의 반대 전극(제1 전극(153))에 재흡착되는 현상이 방지될 수 있다. 이때 휴지기로 인하여 지속 시간은 더욱 짧아질 수 있다. 따라서 경도 이온의 재흡착이 최소화될 수 있다.
이와 같이 약한 역전위 및 짧은 지속 시간으로 인해 전극 손상을 최소화할 수 있다.
역전위 구동 시, 펄스 구동 시에는 음극 표면에 탈착된 이온의 상대 전극으로 이동하게 되는 전기장이 펄스로 작동하기 때문에 유수에 의해 제거되는 이온의 양이 증대될 수 있다.
또한, 펄스 구동 시 작동과 실제 인가의 시간 지연으로 인해 총 인가 전위 량이 감소하게 된다. 이로 인해 역전 구동의 총 구동 시간 및 크기가 감소하여 전극 손상을 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제1 구동예를 나타내는 파형도이고, 도 10은 도 9의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제2 구동예를 나타내는 파형도이고, 도 12는 도 11의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제3 구동예를 나타내는 파형도이고, 도 14는 도 13의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 제4 구동예를 나타내는 파형도이고, 도 16은 도 15의 경우의 차아염소산 농도를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 9 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 각 구동예와 그에 따른 차아염소산 농도, 유량 및 전압의 관계를 간략히 설명한다.
먼저, 도 9를 참조하면, 극전환에 의하여 역전위 구동될 때 전극의 세척이 이루어지나 인가 전류의 크기는 동일한 구동 상태를 나타내고 있다.
일례로, 차아염소산을 생성하는 동작은 1.25A의 전류로 동작하고, 이후 극전환에 의하여 (-)1.25A에서 동작하여 세척이 이루어질 수 있다. 이때, 극전환 전후에는 휴지기가 위치할 수 있다.
각 구간의 동작 시간은 3분 동안 차아염소산을 생성하는 동작이 이루어지고 0A에서 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이후, 10초동안 극전환 세척이 이루어지고, 다음에 25초동안 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이와 같이 휴지 구간은 극전환에 의한 역전위 구동 구간에 대하여 대칭적일 수 있다.
이와 같은 구동 상태에 의한 차아염소산 농도, 유량 및 전압의 관계는 도 10에서 도시하는 바와 같다.
이러한 구동 상태에서 차아염소산의 농도는 대략 63시간 이후 1ppm 미만으로 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 전압은 대략 30시간 이후 점차 증가하여 60시간 이후에는 포화되는 것을 알 수 있다. 이러한 전압의 증가는 경도 물질에 의한 것일 수 있다.
다음, 도 11을 참조하면, 극전환에 의하여 역전위 구동될 때 전극의 세척이 이루어지고 이러한 역전위 구동시 인가 전류의 크기가 작은 구동 상태를 나타내고 있다.
일례로, 차아염소산을 생성하는 동작은 1.25A의 전류로 동작하고, 이후 극전환에 의하여 이 동작 전류보다 작은 전류, 예를 들어 (-)0.6A에서 동작하여 세척이 이루어질 수 있다. 즉, 비대칭적 구동이 이루어질 수 있다. 이때, 극전환 전후에는 휴지기가 위치할 수 있다.
각 구간의 동작 시간은 3분 동안 차아염소산을 생성하는 동작이 이루어지고 0A에서 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이후, 10초동안 역전위 구동에 의하여 극전환 세척이 이루어지고, 다음에 25초동안 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이와 같이 휴지 구간은 극전환에 의한 역전위 구동 구간에 대하여 대칭적일 수 있다.
이러한 역전위 구동 구간에서는 실제적으로 차아염소산이 미량 생성될 수 있다. 즉, 역전위 구동 구간에서는 주로 세척 작용이 이루어질 수 있다.
이와 같은 구동 상태에 의한 차아염소산 농도, 유량 및 전압의 관계는 도 12에서 도시하는 바와 같다.
이러한 구동 상태에서 차아염소산의 농도가 시간에 따라 저하되지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 전압은 실질적으로 동일한 수준으로 유지될 수 있다.
유량은 미세하게 감소될 수 있다. 이는 스케일에 의한 것으로 이해될 수 있다. 그러나 이러한 비대칭적 구동에 의하여 차아염소산의 농도가 균일하게 유지될 수 있으며, 전극에 스케일 물질은 제거될 수 있고, 전극에 가해지는 손상은 크게 감소할 수 있다.
도 13을 참조하면, 극전환에 의하여 역전위 구동될 때 전극의 세척이 이루어지고 이러한 역전위 구동시 인가 전류의 크기가 작은 구동 상태를 나타내고 있다. 이때, 역전위 구동시의 인가 전류의 크기는 도 11의 경우보다 더 감소한 상태이다.
일례로, 차아염소산을 생성하는 동작은 1.25A의 전류로 동작하고, 이후 극전환에 의하여 이 동작 전류보다 작은 전류, 예를 들어 (-)0.35A에서 동작하여 세척이 이루어질 수 있다. 즉, 비대칭적 구동이 이루어질 수 있다. 이때, 극전환 전후에는 휴지기가 위치할 수 있다.
각 구간의 동작 시간은 3분 동안 차아염소산을 생성하는 동작이 이루어지고 0A에서 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이후, 10초동안 역전위 구동에 의하여 극전환 세척이 이루어지고, 다음에 25초동안 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이와 같이 휴지 구간은 극전환에 의한 역전위 구동 구간에 대하여 대칭적일 수 있다.
이러한 역전위 구동 구간에서는 실제적으로 차아염소산이 미량 생성될 수 있다. 즉, 역전위 구동 구간에서는 주로 세척 작용이 이루어질 수 있다.
이와 같은 구동 상태에 의한 차아염소산 농도, 유량 및 전압의 관계는 도 14에서 도시하는 바와 같다.
이러한 구동 상태에서 차아염소산의 농도가 시간에 따라 저하되지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 160시간 이상 차아염소산의 농도가 1ppm 이상 유지될 수 있다. 또한, 전압은 실질적으로 동일한 수준으로 유지될 수 있다.
유량 또한 실질적으로 동일한 수준으로 유지될 수 있다. 이러한 비대칭적 구동에 의하여, 차아염소산의 농도가 균일하게 유지될 수 있으며, 전극에 스케일 물질은 제거될 수 있고, 전극에 가해지는 손상은 크게 감소할 수 있다.
도 15를 참조하면, 극전환에 의하여 역전위 구동될 때 전극의 세척이 이루어지고 이러한 역전위 구동시 인가 전류의 크기가 작은 상태로 펄스 구동되는 상태를 나타내고 있다. 이때, 역전위 구동시의 인가 전류의 크기는 도 13의 경우와 동일할 수 있다.
일례로, 차아염소산을 생성하는 동작은 1.25A의 전류로 동작하고, 이후 극전환에 의하여 이 동작 전류보다 작은 전류, 예를 들어 (-)0.6A에서 동작하여 세척이 이루어질 수 있다. 즉, 비대칭적 구동이 이루어질 수 있다. 이때, 극전환에 의한 역전위 구동 시 펄스 형태로 전류가 인가될 수 있다. 이러한 펄스 형태는 일례로 1초 단위로 총 10회의 펄스가 인가될 수 있다. 이때, 극전환 전후에는 휴지기가 위치할 수 있다. 이러한 휴지기는 상대적으로 짧아질 수 있다.
각 구간의 동작 시간은 3분 동안 차아염소산을 생성하는 동작이 이루어지고 0A에서 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이후, 10초동안 역전위 구동에 의하여 극전환 세척이 이루어지고, 다음에 20초동안 휴지 구간이 위치할 수 있다. 이와 같이 휴지 구간은 극전환에 의한 역전위 구동 구간에 대하여 대칭적일 수 있다.
이러한 역전위 구동 구간에서는 실제적으로 차아염소산이 미량 생성될 수 있다. 즉, 역전위 구동 구간에서는 주로 세척 작용이 이루어질 수 있다.
이와 같은 구동 상태에 의한 차아염소산 농도, 유량 및 전압의 관계는 도 16에서 도시하는 바와 같다.
이러한 구동 상태에서 차아염소산의 농도가 시간에 따라 저하되지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 160시간 이상 차아염소산의 농도가 1ppm 이상 유지될 수 있다. 또한, 전압은 실질적으로 동일한 수준으로 유지될 수 있다.
유량 또한 실질적으로 동일한 수준으로 유지될 수 있다. 이러한 비대칭적 구동에 의하여, 차아염소산의 농도가 균일하게 유지될 수 있으며, 전극에 스케일 물질은 제거될 수 있고, 전극에 가해지는 손상은 크게 감소할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 정수기
150: 살균수 생성 모듈
153: 제1 전극
154: 제2 전극
155: 촉매 금속층
156: 기판 금속층
200: 제어부

Claims (20)

  1. 살균수 생성 기능을 가지는 수 처리 장치에 있어서,
    서로 반대 극성을 가지는 제1 전극 및 제2 전극이 서로 이웃하여 다수개 구비되어 원수를 전기분해하여 살균수를 생성하는 살균수 생성 모듈을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성이 정전위 및 역전위 사이에서 전환 가능하여, 상기 살균수 생성 모듈은 정전위 구동 및 역전위 구동이 반복되어 구동되고,
    상기 역전위 구동시의 전압 또는 전류는 상기 정전위 구동시의 전압 또는 전류보다 작은 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 살균수 생성 모듈의 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전압 또는 전류를 인가하여 구동하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 살균수 생성 모듈을 바이패스 할 수 있는 바이패스 경로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 역전위 구동시간은 정전위 구동시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정전위 구동시 상기 살균수가 생성되고, 상기 역전위 구동시 스케일 제거 및 세척 중 적어도 하나의 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 역전위 구동시 펄스 형태로 구동되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정전위 구동과 상기 역전위 구동 사이에 휴지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 휴지기는 상기 역전위 구동 전후에 위치하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 휴지기에 상기 제1 전극 및 제2 전극의 세척이 수행되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나는,
    기판 금속층; 및
    촉매 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 촉매 금속층은 Ru, Ir, Pt, Pd, Rh 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 촉매 금속층은 Ta, Pt, Sn, Ti 중 적어도 어느 하나 및 그 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 기판 금속층은,
    Ti, Ta 중 적어도 어느 하나 또는 그 산화물을 포함하거나 또는 SUS, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 기판 금속층만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  15. 살균수 생성 기능을 가지는 수 처리 장치에 있어서,
    서로 반대 극성을 가지는 제1 전극 및 제2 전극이 서로 이웃하여 다수개 구비되어 원수를 전기분해하여 살균수를 생성하는 살균수 생성 모듈;
    상기 살균수 생성 모듈을 바이패스 할 수 있는 바이패스 경로; 및
    상기 살균수 생성 모듈을 구동하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성을 정전위 및 역전위 사이에서 전환하여, 상기 살균수 생성 모듈을 정전위 구동 및 역전위 구동으로 반복적으로 구동하고,
    상기 정전위 구동시 상기 살균수가 생성되고, 상기 역전위 구동시 스케일 제거 및 세척 중 적어도 하나의 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 역전위 구동시의 전압 또는 전류는 상기 정전위 구동시의 전압 또는 전류보다 작은 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 역전위 구동시 펄스 형태로 구동되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 정전위 구동과 상기 역전위 구동 사이에 휴지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 휴지기에 상기 제1 전극 및 제2 전극의 세척이 수행되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나는,
    기판 금속층; 및
    촉매 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
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AUPM498394A0 (en) * 1994-04-12 1994-05-05 Berrett Pty Ltd Electrolytic water treatment
KR101293233B1 (ko) * 2011-07-15 2013-08-05 엘지전자 주식회사 정수기
KR101812008B1 (ko) * 2016-03-15 2017-12-27 (주)엘켐텍 3차원 다공성 단극 전극체를 구비한 전기살균 필터 및 이를 이용한 수처리 방법
US20240083781A1 (en) * 2021-01-28 2024-03-14 De Nora Water Technologies, LLC Tubular reverse polarity self-cleaning cell

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