WO2019045275A1 - 살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 전기분해 장치 및 그것을 위한 전기분해 방법 - Google Patents

살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 전기분해 장치 및 그것을 위한 전기분해 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic apparatus capable of producing a sterilizing agent or a cleaning agent and an electrolysis method thereof, and more particularly, to an apparatus and a method capable of producing a sterilizing agent or a cleaning agent based on an additive added to electrolysis.
  • Sterilization is a kind of physical and chemical stimulation of microorganisms to kill them in a short time. Sterilization, which makes the subject completely sterile, and disinfection, which makes it almost sterile.
  • Sterilization is due to mechanical breakdown of the cells, strong denaturation of the protein, inactivation of the enzyme (deactivation), and the methods are both physical and chemical.
  • Physical sterilization provides a physical environment in which bacteria are sterilized using drying, sunlight, ultraviolet light, and radiation to the object.
  • Chemical sterilization provides a chemical environment in which bacteria can be sterilized using a sterilizing agent, a sterilizing gas, and the like.
  • the sterilization is mainly to remove harmful bacteria that harm the human body, and in the case of food, it is removed by washing.
  • the washing water that can easily wash various cooking equipment is replaced with sterilized water, and sterilization is performed at the same time as washing, thereby increasing sterilization efficiency.
  • the sanitizing disinfectant is currently designated as a subject to be controlled by the Food Sanitation Act.
  • the chlorine (Cl 2 ) disinfection method is used for the sterilization of the water supply which is routinely supplied and used for the washing. Chlorine sterilizes or inactivates microorganisms by altering the permeability of microbial membranes. Chlorine disinfection is widely used as a water disinfectant because of its excellent persistence and economy of disinfection function.
  • trihalomethane which is a carcinogen
  • THM trihalomethane
  • the amount of trihalomethane increases as the amount of chlorine supplied increases.
  • chlorine has a characteristic odor and remains after disinfection. Therefore, the amount of chlorine used for disinfection is reduced in order to suppress odor while minimizing the generation of carcinogen.
  • sterilized water containing a substance to be sterilized is used. Disinfected water disinfects bacteria in cooking utensils and food materials used for contaminated materials or foods, and improves stability by sterilizing bacteria that cause food poisoning or water-borne diseases.
  • Conventional disinfection water mainly uses sterilization method using sodium hypochlorite.
  • Sodium Hypochlorite is used as a disinfectant to kill food spoilage and pathogens, and is used in beverages, vegetables and fruits, containers, utensils, tableware and the like.
  • Sodium hypochlorite dissolves well in water, and aqueous solution decomposes during storage and generates chlorine gas, so if stored for a long period, it becomes ineffective as a disinfectant.
  • the sterilizing power is influenced by the hydrogen ion concentration (pH) and the effective chlorine amount, and the sterilization power is stronger as the hydrogen ion concentration (pH) is lower.
  • Sodium hypochlorite disinfection method is a method of injecting commercially available sodium hypochlorite (NaOCl) and direct generation by electrolysis in the field.
  • NaOCl sodium hypochlorite
  • a large amount of sodium hypochlorite must be used, thereby increasing facilities for producing sterilized water.
  • the sterilized water produced by the large production facility can reduce the production cost by producing a large amount of sterilized water in a single operation. Therefore, there was a need for a device for storing and transferring sterilized water produced in large quantities.
  • a sterilizing device (U.S. Patent No. 789,325, U.S. Patent Publication No. 2004-013707) using hypochlorous acid having a high sterilizing power while being produced in a small amount in electrolysis for producing sodium hypochlorite is used have.
  • hypochlorous acid is produced with hydrogen (H) and hypochlorite ion (OCL - ) in the electrolysis process to produce sodium hypochlorite (NaOCL).
  • Hypochlorous acid has about 70 times more germicidal power than sodium hypochlorite.
  • hypochlorous acid has a great difference in sterilization power depending on pH (pH) and has the maximum sterilization power when pH is 4.3 ⁇ 5.9.
  • the sterilizing water having a high sterilizing power is produced with a small amount of hypochlorous acid.
  • the size of the sterilizing water producing apparatus is reduced, and a small amount of sterilized water is easily produced. It is possible to manufacture without an apparatus according to the present invention.
  • hypochlorous acid is not only produced in a small amount but also mixed with a large amount of sodium hypochlorite, it is difficult to separate it.
  • hypochlorous acid has a large difference in sterilizing power depending on the hydrogen ion concentration. That is, if the hydrogen ion concentration is out of the range of 4.3 ⁇ 5.9, which has the maximum sterilizing power, there is a problem that the sterilizing power can not be used because it is not suitable for sterilization water.
  • a method capable of producing hypochlorous acid directly from a sterilizing agent such as a home, and adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to a range capable of achieving the maximum sterilizing power can be produced by separating from sodium hypochlorite Research is needed.
  • the present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing a bactericide or a cleaning agent by using an apparatus for producing hypochlorous acid.
  • an additive vessel for adding an additive to be used for electrolysis; And comprising a non-diaphragm electrolytic cell wherein the electrolyte comprises the electrolyte, the chloride ions (Cl -) to the water, sodium chloride (NaCl), and aqueous hydrochloric acid (HCl) containing a the electrolysis takes place within non-diaphragm electrolyzer
  • the electrolytic apparatus is provided with an electrolytic apparatus.
  • hypochlorous acid can be produced directly at home.
  • FIG. 1 is a diagram showing a conceptual diagram of an electrolytic apparatus 101 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of an electrolysis method according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of the metering container of the present invention
  • Fig. 4 is a sectional view of a modified cup portion in the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of one side of a modified cup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a detailed sectional view of the portion A of FIG.
  • Sodium Hypochlorite is a colorless or pale greenish-yellow liquid with a chlorine odor.
  • the formula is NaClO. It dissolves well in water and the aqueous solution decomposes during storage and generates chlorine gas, so if stored for a long period, it becomes ineffective as a disinfectant.
  • the sterilization power is influenced by the pH and the effective chlorine level. The sterilization power is stronger as the pH is lower, and the sterilizing power is decreased by amino acid, protein, sugar and the like. The sterilization power was the one that diluted to 100ppm concentration and adjusted to pH 8-9 has the highest sterilizing power. It is highly corrosive and should not come into contact with metal containers. When used for disinfecting dishes, it must be cleaned before using. Store in a shaded glass container.
  • Hypochlorous acid is used as a disinfectant in water, fruits, tableware, tofu and so on.
  • the bleaching powder can be distilled in a carbon dioxide gas stream, the carbon tetrachloride solution of chlorine dioxide can be shaken at the same time with water, or made into an aqueous solution of sodium bicarbonate (sodium bicarbonate) at a low temperature through chlorine gas, and exists only as an aqueous solution.
  • the concentrated solution with a maximum concentration of 25% is greenish yellow, and the dilute solution is colorless. It produces a scent resembling a whitening powder.
  • hypochlorous acid is produced with hydrogen (H) and hypochlorite ion (OCL - ) in the electrolysis process to produce sodium hypochlorite (NaOCL).
  • Hypochlorous acid has about 70 times more germicidal power than sodium hypochlorite.
  • hypochlorous acid has a great difference in sterilization power depending on pH (pH) and has the maximum sterilization power when pH is 4.3 ⁇ 5.9.
  • hypochlorous acid is easily produced (manufactured) at home through electrolysis, and the hypochlorous acid can be used immediately. Even if it is not easy to store hypochlorous acid, it will be easy to use.
  • hypochlorous acid or sodium hypochlorite which is a disinfectant, or potassium hydroxide as a cleaning agent, depending on the kind of additive added to the electrolytic apparatus.
  • a non-diaphragm electrolytic cell having an electrode, a non-membrane chloride ion (Cl -) on the electrolytic cell of water, sodium chloride (NaCl), and aqueous hydrochloric acid (HCl) electrical containing Can be decomposed.
  • a non-diaphragm electrolytic cell having an electrode, a non-membrane chloride ion (Cl -) on the electrolytic cell of water, sodium chloride (NaCl), and aqueous hydrochloric acid (HCl) electrical containing Can be decomposed.
  • an additive container for adding an additive to the electrolysis may be further provided.
  • the additive vessel will be described later in detail.
  • an optional product can be obtained depending on the type of additive, and the experimental results are attached as follows.
  • the additive was added with the amount of raw water (500 ml, 1000 ml) different from the amount of water (tap water, chloride ion-containing water), and the pH of the product was measured
  • hypochlorous acid water HOCl
  • potassium hydroxide KOH
  • hypochlorous acid is produced in the following (+) and (-) electrodes.
  • hypochlorous acid water can be utilized as a bactericide having extremely high sterilizing power as described above, and potassium hydroxide can be used for various purposes as a natural detergent.
  • the present invention proposes an apparatus and a method capable of generating a cleaning agent or a bactericide based on the above experimental results.
  • 1 is a diagram showing a conceptual diagram of an electrolytic apparatus 101 according to one embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram showing a flowchart of an electrolysis method according to one embodiment of the present invention.
  • the non-septum electrolytic bath 103 and the vessel 102 may be included.
  • a liquid container 10 and a liquid container 20 are integrally provided in a container main body 30 formed of a synthetic resin material and a capacity graduation is displayed on the side wall of the container main body 30,
  • the pumping tubes 11 and 21 are provided on both sides of the container body 30 to pump the substances stored in the A liquid storage portion 10 and the B liquid storage portion 20 to the improvement cup 40,
  • an opening / closing lid 50 is detachably mounted on the upper part of the reforming cup 40 in a sash.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of the metering container of the present invention
  • Fig. 4 is a sectional view of a modified cup portion in the present invention.
  • the discharge metering container of the present invention may contain a different substance in the A liquid storage portion 10 and the B liquid storage portion 20.
  • Additive 1 of the liquid A storage part (10) The additive 2 of the liquid B storage part 20
  • First example Salt (15%) Aqueous solution of hydrochloric acid (2.5%)
  • Example 2 Salt (15%)
  • Example 3 Salt water (15%) + hydrochloric acid (2.5%) aqueous solution
  • Example 4 Salt (15%) + citric acid solution
  • Example 5 Salt (15%) vinegar
  • the user can selectively add the desired additives, and the two additives are mixed in an exact ratio to be electrolyzed It will be possible.
  • the mixing ratio of the additives according to an embodiment of the present invention is important. This is because the desired degree of pH may vary from user to user. For example, if the user considers that the germicide at low pH is effective and meets his or her usage criteria, the amount of the second additive stored in the B liquid storage part 20 in the first or second example is increased It can be added in a large amount.
  • the A liquid storage portion 10 and the B liquid storage portion 20 of the container 102 can be easily added by accurately weighing the additives individually stored in the container.
  • the first additive is pumped through the pumping tube 11 to be contained in the modified cup 40 by a predetermined amount when the A solution storage portion 10 is pressed and pressed.
  • Each of the additives may be used individually or independently. However, by pumping the second additive by pressing the B liquid storage part 20, the first and second additives may be used in a mixed state at a certain ratio.
  • the dispensable metering container 50 of the present invention can store various kinds of materials at the same time, selectively use only specific materials, or mix two or more materials at a certain ratio, Thereby maximizing the convenience.
  • FIG. 5 and 6 illustrate a reverse flow prevention structure according to another embodiment of the present invention.
  • a reverse flow prevention part 60 is provided at a connection part with the pumping tubes 11 and 21
  • a fine mesh 61 is provided on a sidewall of the modified cup 40 in order to prevent the detraining of the countercurrent flow region 60 and prevent the inflow of foreign matter.
  • An inclined surface 62 downward toward the pumping tubes 11 and 21 is formed so that the earth 60 can maintain contact with the outlet portions of the pumping tubes 11 and 21.
  • the lubricant layer 62a is coated on the inclined surface 62 so as to prevent adhesion of the countercurrent flow region 60 and to prevent foreign matter from being adsorbed.
  • the lubricant layer 62a contains 20 to 40% by weight of Teflon, 10 to 20% by weight of methyl methacrylate (MMA), 10 to 20% by weight of silica glass, 5 to 10% by weight of Unsaturated Polyester Resin and 1 to 5% by weight of fine oyster shell powder It is preferable to make a mixed composition.
  • the reverse flow passage region 60 is normally closed by the inclined surface 62 at the inlet of the pumping tubes 11 and 21, and is opened only by the pressure action at the time of pumping .
  • the lubricant layer 62a is formed on the inclined surface 62, the flow of the backward flow prevention region 60 can be smoothly performed, and the problem caused by foreign matter adhesion can be improved.
  • the rate and the silica glass are added together, the durability of the lubricating layer 62a is increased, and cracking of the lubricating layer 62a due to the contact of the backflow prevention region 60 can be prevented.
  • the unsaturated polyester resin shows an advantage that partial gravity of the lubricant layer 62a is prevented by increasing the bonding force between the fine oily shell powder and the silica glass.
  • chloride-ion-containing water, sodium chloride, and hydrochloric acid aqueous solution may be added to the seawater electrolytic bath 103 (Step S201).
  • step S202 the above-mentioned additive can be added (step S202).
  • the pH value of the product and its product by electrolysis may vary depending on the additive, as described above.
  • step S203 electric power is supplied to the electrodes of the no-seepage electrolytic bath 103 to perform electrolysis.

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Abstract

본 발명은, 첨가제에 따라서 살균제 또는 세정제를 제조할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 전기분해에 사용될 첨가제를 넣기 위한 첨가제 용기, 및 상기 전기분해가 이루어지는 무격막 전해조를 포함하되, 상기 전기분해는, 염화이온(Cl-)을 함유하는 물, 염화나트륨(NaCl) 및 염산수용액(HCl)이 무격막 전해조 내에서 이루어지는 전기분해인 것을 특징으로 하는, 전기분해 장치.

Description

살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 전기분해 장치 및 그것을 위한 전기분해 방법
본 발명은 살균제 또는 세정제를 생산할 수 있는 전기분해 장치 및 그것의 전기분해 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 전기분해에 첨가되는 첨가제에 기초하여 살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
살균(殺菌, sterilization)은 미생물에 물리적, 화학적 자극을 가하여 이를 단시간 내에 멸살(滅殺)시키는 일이다. 정도에 따라, 대상을 완전히 무균상태로 하는 멸균과 거의 무균상태에 이르도록 하는 소독으로 구별한다.
살균은 균체의 기계적 파괴, 단백질의 강한 변성(變性), 효소의 비활성화(非活性化) 등에 의하며, 방법으로는 물리적인 것과 화학적인 것이 있다. 물리적인 살균은 대상 물체에 건조, 일광조사, 자외선, 및 방사선 등을 사용하여 균이 멸균되는 물리적 환경을 제공한다. 화학적인 살균은 살균제, 살균 가스 등을 사용하여 균을 멸균 시킬 수 있는 화학적 환경을 제공한다.
살균은 주로 인체에 해를 주는 유해균을 제거하는 것으로, 음식물의 경우에는 세척을 통해서 제거하고 있다.
유해 세균이 남아 있으면, 식중독, 수인성 질병 등의 원인이 될 수 있다. 즉, 수인성 질병을 일으키는 균과 식중독을 일으키는 균이 식기, 식품 가공기구, 조리기구, 식품공장 제조기기, 집단 급식 시설 등에 남게 되면 식중독이나 수인성 질병이 발병된다. 따라서, 식중독과 수인성 질병을 방지하기 위해서는 식기, 식품 가공기구, 조리기구, 식품공장 제조기기, 집단 급식 시설 등에 균을 멸살하여야 한다. 상기와 같은 멸균은 물리적, 화학적 방법이 주로 사용되고 있으나, 이는 살균에 따른 장치와 설비가 필요하고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
이에 따라 최근에는 각종 조리 설비를 용이하게 세척시킬 수 있는 세척수를 살균수로 대체하여 세척과 동시에 살균을 실시함으로써, 살균 효율을 높인다. 식품의 경우에도 안전성 확보에 따른 살균소독이 필요하기 때문에 현재 살균 소독제는 식품 위생법상 관리 대상으로 지정하고 있다.
일상적으로 공급되어 세척에 사용되는 상수도의 살균은 염소(Cl2) 소독 방법이 사용되고 있다. 염소는 미생물 세포막의 투과성을 변화시킴으로써 미생물을 살균하거나 불활성화 시킨다. 염소 소독은 소독 기능의 잔류성과 경제성이 우수하여 물 소독제로 널리 사용되고 있다.
그러나, 염소로 소독되는 원수의 유기 화합물과 염소의 반응에 의해 발암 물질인 트리할로메탄(Trihalomethane; THM)이 생성되는 것이 알려졌다. 특히, 트리할로메탄은 염소의 공급량이 증대될수록 그 량이 증대된다. 또한, 염소는 특유의 냄새를 가지고 있어, 소독 후에도 남아 있다. 따라서, 발암 물질의 생성을 최소화 하면서 냄새가 억제되기 위해서 소독에 사용되는 염소의 사용량을 줄이고 있는 실정이다.
이에 따라, 염소의 사용량의 축소로 인해 소독 효과가 감소되고, 잔류되는 염소량이 줄어들어 상수도의 이송 중의 배관에서 남아있는 균이 살균되지 않고 오염될 위험성이 높아진다. 따라서, 살균 효과를 높이기 위해서는 살균시키는 물질이 포함된 살균수를 사용하게 된다. 살균수는 오염된 물질이나 식품에 사용되는 조리 기구 및 음식물 재료에 있는 균을 소독하여 식중독이나 수인성 질병을 유발시키는 균을 살균하여 안정성을 향상시킨다.
종래의 살균수는 차아염소산나트륨을 이용한 소독법을 주로 사용하고 있다. 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite)은 식품의 부패균이나 병원균의을 사멸하기 위한 살균제로 사용되는 것으로, 음료수, 채소 및 과일, 용기, 기구, 식기 등에 사용된다. 차아염소산나트륨음 물에 잘 녹으며, 수용액은 저장 중 분해되어 염소가스를 발생하므로 장기간 보관하게 되면 살균제로서 효력이 없어진다. 살균력은 수소 이온 농도(pH)와 유효염소량에 영향을 받는데, 비해리 상태이며, 수소 이온 농도(pH)가 낮을수록 살균력이 강하다.
차아염소산나트륨 소독법은 시판되는 차아염소산나트륨(NaOCl)을 주입하는 방법과 현장에서 전기분해로 직접 발생시켜 사용하는 방법이 있다. 살균력을 높이기 위해서는 다량의 차아염소산나트륨을 사용하여야 함으로써, 살균수를 생산시키는 설비가 커진다. 큰 생산 설비에 따라 생산되는 살균수는 한번의 가동으로 많은 량의 살균수가 제조되어야 생산비를 줄일 수 있다. 따라서, 많은 량으로 제조된 살균수를 저장 및 이동시키는 장치가 필요하였다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 차아염소산나트륨을 생산하기 위한 전기 분해 시에 소량으로 생산되면서 살균력이 높은 차아염소산을 이용하는 살균 장치(미국 등록특허 제789,325호, 미국 특허공개 제2004-013707호)가사용되고 있다.
차아염소산(HOCL)은 차아염소산나트륨(NaOCL)을 생성하기 위한 전기 분해 과정에서 수소(H) 및 차아염소산이온(OCL-)과 함께 생성된다. 차아염소산은 차아염소산나트륨에 비해서 약 70배의 살균력을 가지고 있다. 또한, 차아염소산은 수소이온농도(pH)에 따라 살균력의 차이가 크며, pH를 4.3 ~ 5.9 일 때 최대의 살균력을 가진다.
따라서, 차아염소산을 사용하여 살균수를 제조하게 되면 적은 량의 차아염소산으로 살균력이 높은 살균수가 제조됨에 따라 살균수 제조 장치의 크기가 축소되고, 소량의 살균수의 제작이 용이함에 따라 이동 및 저장에 따른 장치 없이 제조가 가능하다.
그러나, 차아염소산은 소량으로 생성될 뿐만 아니라, 대량으로 생산되는 차아염소산나트륨과 혼합됨에 따라 이를 분리하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 차아염소산은 수소이온 농도에 따라 살균력의 차이가 커진다. 즉, 수소 이온 농도가 최대의 살균력을 가진 4.3 ~ 5.9의 범위를 벗어나면 살균수에 적합하지 못할 정도로 살균력이 떨어져 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 따라서, 가정 등의 살균제 사용하는 곳에서 직접 차아염소산을 제조할 수 있고, 수소 이온 농도(pH)가 최대의 살균력을 가질 수 있는 범위에 맞추며, 차아염소산나트륨으로부터 분리하여 생성할 수 있는 방법에 대한 연구가 요구되는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 차아염소산을 생성하는 장치를 이용하여, 살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 전기분해에 사용될 첨가제를 넣기 위한 첨가제 용기; 및 상기 전기분해가 이루어지는 무격막 전해조를 포함하되, 상기 전기분해는, 염화이온(Cl-)을 함유하는 물, 염화나트륨(NaCl) 및 염산수용액(HCl)이 무격막 전해조 내에서 이루어지는 전기분해인 것을 특징으로 하는, 전기분해 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전기분해 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 차아염소산을 가정에서도 직접 생산할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전기분해에 사용되는 여러 종류의 첨가재를 개별적으로 혹은 정확하게 혼합하여 첨가재로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 전기분해 장치(101)의 개념도를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 전기 분해 방법의 순서도를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 계량용기 단면 구조도이고, 도 4는 본 발명에서 개량컵 부분 단면 구조도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개량컵의 일측 확대도이다.
도 6은 도 5의 A부 상세 단면도이다.
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 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 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 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
차아염소산나트륨 [Sodium Hypochlorite]은 무색 혹은 엷은 녹황색의 액체로서 염소 냄새가 있다. 화학식은 NaClO이다. 물에 잘 녹으며, 수용액은 저장 중 분해되어 염소가스를 발생하므로 장기간 보관하게 되면 살균제로서 효력이 없어진다. 살균력은 pH와 유효염소량에 영향을 받는데, 비해리 상태이며, pH가 낮을수록 살균력이 강하며, 아미노산, 단백질, 당분 등에 의해 살균력이 감소한다. 살균력은 100ppm농도로 희석한 것을 pH 8-9로 조정한 것이 살균력이 가장 크다. 부식성이 강하여 금속용기와 접촉하지 않도록 해야 하며, 식기 소독에 사용 시 식기를 깨끗이 세척 후에 사용하여야 살균력이 크다. 보관은 차광한 유리용기에 한다.
차아염소산(HClO)은 살균제로서 물, 과일, 식기, 두부 등에 사용된다. 표백분을 이산화탄소 기류 속에서 증류하거나, 이산화염소의 사염화탄소 용액을 물과 동시에 흔들거나 탄산수소나트륨(중조)의 수용액에 저온으로 염소 가스를 통하여 만들 수 있으며, 수용액으로서만 존재하는 특징을 갖는다. 최고농도 25%의 농후용액은 녹황색, 묽은 용액은 무색. 표백분과 닮은 자극취를 낸다. 아세트산보다 약한 산이며, 수용액은 불안정하고 산소를 방출하여 분해하고 염산 및 염소산을 생성하여 강한 산화작용을 보인다. -20℃로 저장하면, 수일간 저장할 수 있으나, 상온에서의 보관은 차아염소산나트륨보다 쉽지 않다.
차아염소산(HOCL)은 차아염소산나트륨(NaOCL)을 생성하기 위한 전기 분해 과정에서 수소(H) 및 차아염소산이온(OCL-)과 함께 생성된다. 차아염소산은 차아염소산나트륨에 비해서 약 70배의 살균력을 가지고 있다. 또한, 차아염소산은 수소이온농도(pH)에 따라 살균력의 차이가 크며, pH를 4.3 ~ 5.9 일 때 최대의 살균력을 가진다.
본 발명에서는, 전기분해를 통하여 가정에서 손쉽게 차아염소산을 생성(제조)하고, 이를 바로 사용할 수 있도록 제안하는 것이다. 이를 통하여 차아염소산의 보관이 용이하지 않다고 하더라도, 손쉽게 바로 바로 만들어 사용할 수 있을 것이다.
더 나아가, 본 발명의 일실시예에서는, 전기분해 장치에 첨가되는 첨가제의 종류에 따라서, 살균제인 차아염소산 혹은 차아염소산 나트륨을 제조하거나 세정제인 수산화칼륨을 생성하도록 제안한다.
이를 위하여 본 발명의 일실시예에서는, 전극을 구비하는 무격막 전해조를 구비할 수 있으며, 무격막 전해조 상에서 염화이온(Cl-)을 함유하는 물, 염화나트륨(NaCl) 및 염산수용액(HCl)이 전기분해 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는, 상기 전기분해에 첨가제를 넣기 위한 첨가제 용기를 더 구비할 수 있다.
첨가제 용기에 대해서는 이하 구체적으로 후술하기로 한다.
본 발명의 일실시예에서는 첨가제의 종류에 따라서 선택적인 산물을 얻을 수 있으며, 이에 대한 실험 결과를 아래와 같이 첨부한다.
[실험방법1]
1) 원수(수돗물)500ml(염화이온을 함유한 물)에 첨가제를 넣고, 약 5분 간 무격막 전기분해를 수행한 후, 산물의 pH를 측정
2) 첨가제는, 30%의 소금물(NaCl)과 염산(HCl)의 비율을 달리하여 복수회차 실험 진행
첨가제의 '소금물:염산용액 비율'에 따른 산물의 pH값
비율 2:1 4:1 1:1
5ml:2.5ml 4ml:2ml 5ml:1.25ml 3ml:3ml 2ml:2ml
1회차 3.37 5.37 3.93 2.95 2.96
2회차 3.36 4.30 4.52 2.46 3.01
3 회차 3.67 5.06 4.01 2.56 2.75
4 회차 3.33 5.12 4.83 2.85 3.52
5 회차 3.48 5.62 3.89 2.48 3.12
6 회차 3.63 5.83 4.12 2.49 3.48
[실험방법2]
1) 원수(수돗물, 염화이온을 함유한 물)의 양을 달리(500ml, 1000ml)한 상태에서 첨가제를 넣고, 약 5분 간 무격막 전기분해를 수행한 후, 산물의 pH를 측정
2) 첨가제는, 15%의 소금물(NaCl)과 염산(HCl)의 비율을 1:1(2ml:2ml)로 제조한 후 복수회차 실험 진행
원수 양에 따른 산물의 pH값
원수 양 500ml 1000ml
1회차 3.41 5.82
2회차 3.56 5.76
3 회차 3.45 5.55
4 회차 3.85 5.01
5 회차 5.58 5.80
6 회차 5.97 5.67
[실험방법3]
1) 원수(수돗물)500ml(염화이온을 함유한 물)에 첨가제를 넣고 약 5분 간 무격막 전기분해를 수행한 후, 산물의 pH를 측정
2) 첨가제는, 탄산칼륨(K2CO3) 수용액의 양을 달리하여 복수회차 실험 진행
탄산칼륨 수용액의 양에 따른 산물의 pH값
탄산칼륨 수용액 양 2ml 4ml 6ml
1회차 10.78 10.93 11.04
2회차 10.70 10.90 11.01
3 회차 10.69 10.94 11.02
4 회차 10.65 10.95 11.02
5 회차 10.68 10.91 11.06
6 회차 10.60 10.91 11.05
실험방법 1 및 2에 의한 실험 결과, 산물로는 차아염소산수(HOCl)이 나왔으며, 실험방법 3에 의한 결과 산물로 수산화 칼륨(KOH)가 생성되는 것을 확인하였다.
실험방법1 및 2에 의하면, 각 (+)와 (-) 전극에서는 다음과 같은 반응이 일어나게 되어서, 차아염소산이 생성된다.
(+)극
HCl → H+ + Cl-
2Cl- → Cl2 + 2e-
C2l + H2O → HOCl(차아염소산) +HCl
(-)극
HCl → H+ + Cl-
2H+ + 2e- → H2
차아염소산수는, 상술한 바와 같이 굉장히 높은 살균력을 가지는 살균제로서 활용할 수 있으며, 수산화 칼륨은 천연 세정제로서 다양한 용도로 사용 가능하다는 것은 자명하다.
따라서, 본 발명에서는, 위의 실험 결과를 기초로 하여 세정제 또는 살균제를 생성시킬 수 있는 장치 및 방법에 대해서 제안하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 전기분해 장치(101)의 개념도를 도시하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 전기 분해 방법의 순서도를 도시하는 도면이다.
본 발명의 일실시예에서는, 무격막 전해조(103) 및 용기(102)를 포함할 수 있다.
합성수지 재질로 성형 제작된 용기본체(30)에는 A액 보관부(10)와 B액 보관부(20)가 일체로 구비되며, 용기본체(30) 상부에는 측벽면에 용량 눈금이 표시되어져 있는 개량컵(40)이 구비되고, 용기본체(30) 양측에는 A액 보관부(10)와 B액 보관부(20)에 보관되는 물질을 개량컵(40)으로 펌핑하기 위해 펌핑튜브(11,21)가 연결 구성되며, 개량컵(40) 상부에는 개폐뚜껑(50)이 나사치합 형태로 착탈 가능하게 구성된다.
도 3은 본 발명의 계량용기 단면 구조도이고, 도 4는 본 발명에서 개량컵 부분 단면 구조도를 도시한다.
본 발명의 토출 계량용기는 A액 보관부(10)와 B액 보관부(20)에 각기 상이한 물질이 담겨지게 될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해 장치(101)에 있어서, 첨가제의 종류에 따라서 다른 산물이 발생할 수 있는데, 용기(102)의 A액 보관부(10)와 B액 보관부(20)에 각각 다른 첨가제를 담아 사용 가능하도록 구비되는 것이다. 아래 표 4는 본 발명의 일실시예에 따라 용기(102)에 구분 보관 가능한 첨가제의 예시를 나타낸다.
A액 보관부(10)의제 1 첨가제 B액 보관부(20)의제 2 첨가제
제1예시 소금물(15%) 염산(2.5%) 수용액
제2예시 소금물(15%) 구연산(150ml+30g) 수용액
제3예시 소금물(15%)+염산(2.5%) 수용액 수산화칼륨 수용액
제4예시 소금물(15%)+구연산 수용액 수산화칼륨 수용액
제5예시 소금물(15%) 식초
상기 제1 내지 제4 예시에 따라 각 보관부(10, 20)에 서로 다른 첨가제를 보관할 경우, 사용자는 원하는 첨가제를 선택적으로 넣을 수 있을뿐만 아니라, 두 첨가제를 정확한 비율로 혼합하여 전기분해에 넣을 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 첨가제들의 혼합 비율은 중요하다. 왜냐하면, 사용자별로 원하는 정도의 pH가 다를 수 있기 때문이다. 예를 들어, 사용자가 낮은 pH의 살균제가 효과적이고, 자신의 사용 기준과 맞다고 생각이 들면, 제 1 또는 제 2 예시에서 B액 보관부(20)에 보관되어 있는 제 2 첨가제의 양을 좀 더 많이 첨가하도록 할 수 있다.
용도에 따라서 pH를 달리하고자 하는 경우에도, 첨가제의 혼합 비율을 적정하게 변경할 필요성이 있을 것이다. 예를 들어서, 화장실 살균용으로 사용하고자 하는 경우에는, 보다 강한 살균력을 위하여 pH를 낮도록 첨가제들을 혼합할 수도 있을 것이다. 반대로, 상처 등 인체에 적용하고자 하는 경우, 중성에 가까우면서 효과적인 pH가 되도록 첨가제를 혼합해야 할 것이다.
이렇게 사용자가 용도나 피부 타입 등의 여러 상황에 맞게 변형하여 첨가제를 적용하고자 하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 용기(102)의 A액 보관부(10)와 B액 보관부(20)에 개별적으로 보관되는 첨가제를 정확하게 계량하여 손쉽게 첨가할 수 있을 것이다.
A액 보관부(10)를 가압하여 눌러주면 펌핑튜브(11)를 통해 제 1 첨가제가 펌핑되어 개량컵(40)에 일정 량 담겨지게 된다. 각 첨가제를 개별적, 독립적으로 사용할 수도 있겠지만, B액 보관부(20)를 눌러서 제 2 첨가제를 펌핑시킴으로서 제 1 및 제 2 첨가제를 일정 비율로 혼합시킨 상태에서 사용할 수도 있을 것이다.
즉, 본 발명의 토출 계량 가능한 용기(50)는 다양한 종류의 물질을 동시에 보관하는 가운데 필요에 따라 특정 물질만을 선택적으로 사용하거나, 2가지 이상 물질을 일정 비율로 혼합하여 사용할 수 있게 되어 제품의 이용 편의성을 극대화하는 효과를 나타내게 된다.
또한, 제 3 및 제 4 예시에서와 같이, B액 보관부(20)에 보관되어 있는 제 2 첨가제로 수산화 칼륨을 이용할 경우, 제 1 내지 3 실험에서 살펴본 바와 같이, 살균제와 세정제를 선택적으로 생성시킬 수도 있을 것이다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류방지 구조를 나타낸 것으로서, 개량컵(40)에서 펌핑튜브(11,21)와 연결 부위에는 역류방지구(60)가 구비되되, 역류방지구(60)의 이탈을 방지함과 함께 이물질 유입을 방지하기 위해 개량컵(40)의 측벽면에는 미세망(61)이 구비되고, 펌핑튜브(11,21)와의 연결 부위에는 역류방지구(60)가 펌핑튜브(11,21) 출구부와 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 펌핑튜브(11,21)측으로 하향되는 경사면(62)이 형성된다.
또한, 경사면(62)에는 역류방지구(60)의 점착을 방지함과 함께 이물질 흡착이 방지되도록 윤활층(62a)이 코팅 형성되되, 상기 윤활층(62a)은 테프론20~40중량%, 나노은 10~30중량%, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 10~20중량%, 실리카유리 10~20중량%, 불포화 폴리에스터수지(Unsaturated Polyester Resin) 5~10중량%, 굴패각 미분말 1~5중량%의 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 평상시에는 역류방지구(60)가 경사면(62)에 의해 펌핑튜브(11,21) 입구부위를 막고 있는 상태를 이루는 가운데 펌핑시에만 압력작용에 의해 개방이 이루어지게 된다.
따라서, 개량컵(40)에서 혼합이 이루어진 액체가 토출 과정에서 펌핑튜브(11,21)를 통해 다시 역류되는 현상이 역류방지구(60)에 의해 방지되어질 수 있게 된다.
한편, 경사면(62)에는 윤활층(62a)이 형성되어져 있기 때문에 역류방지구(60)의 유동이 원활하게 이루어짐과 함께 이물질 점착으로 인한 문제가 개선되어질 수 있게 되는데, 특히 굴패각 미분말과 메틸메타아크릴레이트 및 실리카유리가 함께 첨가되어져 있기 때문에 윤활층(62a)의 내구성이 증대되어 역류방지구(60)의 접촉으로 인한 윤활층(62a)의 크랙 발생이 방지되어질 수 있게 된다.
또한, 불포화 폴리에스터수지는 굴패각 미분말과 실리카유리의 결합력을 증대시켜줌으로서 부분적인 윤활층(62a) 탈락현상이 방지되는 이점을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해 방법은, 무격막 전해조(103)에 염화이온을 함유한 물, 염화나트륨 및 염산수용액을 넣을 수 있다(S201 단계).
그리고, 이어서, 상술한 첨가제를 넣을 수 있다(S202 단계). 첨가제에 따라서, 전기분해에 의한 산물 및 그 산물의 pH값이 달라질 수 있음은 상술한 바와 같다.
그리고 S203 단계에서는, 무격막 전해조(103)의 전극에 전력을 공급하여, 전기분해를 수행할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 전기분해 방법 및 이를 이용한 전기분해 장치의 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.

Claims (5)

  1. 전기분해에 첨가제를 넣기 위한 첨가제 용기; 및
    상기 전기분해가 이루어지는 무격막 전해조를 포함하되,
    상기 전기분해는,
    염화이온(Cl-)을 함유하는 물, 염화나트륨(NaCl) 및 염산수용액(HCl)이 무격막 전해조 내에서 이루어지는 전기분해인 것을 특징으로 하는,
    전기분해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해는,
    상기 첨가제에 따라 전기분해 산물의 PH값이 달라지는 것을 특징으로 하는,
    전기분해 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해는, 상기 첨가제에 따라
    차아염소산(HOCl)이 생성되거나,
    수산화칼륨(KOH)이 생성되는 것을 특징으로 하는,
    전기분해 장치.
  4. 전기분해를 이용하여 살균제 또는 세정제를 선택적으로 제조하는 전기분해 방법에 있어서,
    무격막 전해조에 염화이온(Cl-)을 함유하는 물, 염화나트륨(NaCl) 및 염산수용액(HCl)를 넣는 단계;
    첨가제를 넣는 단계; 및
    상기 무격막 전해조에 구비된 전극에 전력을 공급하는 단계를 포함하되,
    상기 첨가제에 따라 전기분해 산물의 pH값이 달라지는 것을 특징으로 하는,
    전기분해 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기분해는, 상기 첨가제에 따라
    차아염소산(HOCl)이 생성되거나,
    수산화칼륨(KOH)이 생성되는 것을 특징으로 하는,
    전기분해 방법.
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