WO2020106006A1 - 살균 전극 및 그 제작 방법 및 이를 이용한 살균 장치 - Google Patents

살균 전극 및 그 제작 방법 및 이를 이용한 살균 장치

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WO2020106006A1
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Definitions

  • the present invention relates to a sterilizing electrode and a method for manufacturing the same, and a sterilizing device manufactured thereby, more specifically, a sterilizing electrode for manufacturing sterilizing water capable of sterilizing a house by manufacturing a large amount of sterilizing water by continuously high-current for a long time, and the manufacturing thereof Method and a sterilizing device using the same.
  • the livestock raised in the barn has a problem in that, when a large number of individuals live in comparison with the receiving area, when some livestock or poultry are infected with pathogens, other livestock or poultry inside the barn are easily infected.
  • a filter is used to pass air in order to suppress the inflow of contaminants into the house, and a configuration for controlling the temperature for humidity control is disclosed. .
  • the roof 20 is connected to only the pillar 16 by a predetermined height H between the side wall 10 ′, and an open type in which a space in which outside air is easily introduced is provided. Since the house is also widely used, the open house 9 'has a limitation that the above technique cannot be applied.
  • the open barn 9 ' in rainy or cold weather, spreads the plastic film rolled from the roof 20 downwards to block the empty space between the columns 16, so that the inside and outside of the open barn 9' is Although it may be blocked, it is difficult to completely block the inside and the outside by spreading a vinyl film.
  • the closed house 9 has a limited inflow of outside air, so that contamination by livestock or poultry feces inside may cause a bigger problem.
  • tooth cleaners for example, watermarks
  • watermarks in which water is injected at high pressure to remove foreign substances interposed between teeth
  • tube contamination in a path through which high pressure water passes has been discussed as a hygiene problem.
  • an object of the present invention is to provide a sterilizing electrode for manufacturing a large amount of sterilizing water in a short time and a method for manufacturing the sterilizing device using the same.
  • the present invention is to produce reliable sterilized water by constantly maintaining the concentration of sterilizing components such as hypochlorous acid of sterilized water for several tens of hours or more, even if electrolytic water including electrolytic water is electrolyzed to produce sterilized water.
  • sterilizing components such as hypochlorous acid of sterilized water for several tens of hours or more
  • the present invention is to produce a sterilizing component having a high sterilizing ability while minimizing the consumption of electrode catalysts such as power and platinum through electrolysis of liquid more efficiently by forming a plurality of current paths in which negative and positive electrodes facing each other form more efficient electrolysis. The purpose.
  • the sterilizing electrode has a structure in which a thick platinum catalyst layer is formed by a simple manufacturing method compared to a plating layer, a large amount of sterilizing water can be continuously generated by electrolysis without replacement of the electrode for a long time, such as a barn. It aims at making it possible and securing economic feasibility.
  • the present invention aims to easily and simply manufacture a sterilizing electrode having a thick electrode catalyst layer.
  • an object of the present invention is to continuously produce a large amount of sterilized water for a long time.
  • an object of the present invention is to improve economic efficiency by allowing reuse of unused and expensive electrode catalyst such as platinum.
  • An object of the present invention is to provide a sterilizing device that can be applied to both a closed house and an open house using a sterilizing electrode manufactured as described above.
  • An object of the present invention is to effectively sterilize the inside of a house while ventilation is well performed.
  • the present invention is for the purpose of sterilizing various objects such as tooth cleaners, bidets, water supply pipes of shower facilities, kitchen utensils, etc., using sterilized water produced in a large amount in a short time by using the sterilizing electrodes manufactured as described above. do.
  • the present invention includes a first electrode and a second electrode disposed to face each other, and the first electrode and the second electrode are supplied with power, so that the first electrode And a sterilizing electrode for generating a sterilizing component in the chlorine-containing liquid located between the second electrode, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is formed of an electrically conductive material and connected to the power source.
  • the first region of the electrode is formed by the through portion of the insulator covering the electrode catalyst layer, and the first region is formed so as to include the first electric path between the opposing electrodes. To make it possible.
  • the electrode catalyst layer can be formed by laminating an electrode catalyst thin plate on the opposite surface.
  • the electrode catalyst thin plate is formed to a thickness of 20 ⁇ m to 3 mm, so that it can be molded to a much thicker thickness than 3 ⁇ m, which is a typical platinum plating layer.
  • the conventional electrode is formed on the electrode with a thin plating layer of about 3 ⁇ m of platinum (Pt), it can no longer be electrolyzed if it is operated for 30 minutes for 15 minutes a day when a low current of approximately 300 to 500 mA is applied. Not only was there a problem, but when applying a high current of 10 A or more, there was a serious problem that electrolysis could not be continued for 1 hour.
  • the present invention can reliably perform electrolysis for 10 days or more even when a high current (for example, 30A to 40A) of 10A or more is applied as a platinum body of sufficiently thick thickness is stacked on the first region 120A in a lump form. You can get the effect.
  • the thickness of the electrode catalyst layer can be formed much thicker than that formed by plating, and even if a much higher current is applied for a long time, sterilized water can be produced while reliably maintaining electrolysis for a long time. Advantageous effects can be obtained.
  • the electrode catalyst thin plate is not attached to the opposite surface of the conductor and is placed in a stacked form, when the platinum in the first region that is exposed to the outside and forms a conduction path is exhausted, the insulator is separated from the conductor. Platinum in areas other than the first area can be easily collected and the platinum can be reused. Platinum is very ductile, so platinum can be added to form a thin electrode catalyst plate of the original thickness or a thinner electrode catalyst plate to be used again for sterilizing electrodes.
  • the insulator is detachably coupled when coupled to the conductor, and it is preferable that the electrode catalyst thin plate is detachably mounted from the conductor.
  • the insulator may be assembled by sandwiching the electrode catalyst thin plate between the conductors and assembled into a conductor by bolting or the like. That is, the insulator serves to position the electrode catalyst thin plate and to expose only the first region forming the conduction path by the through portion to the outside.
  • the insulator may be formed of any one of plastic, resin, polyurethane, and rubber.
  • the electrode catalyst layer is made of a layer plated with platinum on the opposite surface of the electrode, and the insulator is provided with a surface formed in a lattice shape, so that the first region where the through portion formed between the lattices forms a conduction path. It can also form.
  • the electrode catalyst layer is separated from the conductor to form a reusable side and a sufficiently thick thickness, but it is not necessary to form the conductor in a complicated shape in order to form a plurality of conduction paths, thereby forming a plurality of conduction paths. It is possible to obtain an advantage that the first region can be easily formed by a lattice-shaped insulator.
  • the conductor may be formed of titanium, copper, and carbon having excellent electrical conductivity.
  • the insulator is formed to be replaceable in a form in which through portions are formed at different positions, and when the first region of the electrode catalyst thin plate is consumed above a reference value by electrolysis, it can be replaced with a new electrode catalyst thin plate.
  • the first electrode and the second electrode are formed including the conductor, the insulator, and the electrode catalyst thin plate, and the first region of the first electrode and the second region of the second electrode face each other. Aligned to the position, it is possible to increase the reliability of forming a plurality of current paths spaced apart from each other connecting the first region of the first electrode and the first region of the second electrode.
  • the charge of the current is the first region of the electrode catalyst thin plates of the sterilizing electrode.
  • electric charges move between the first regions facing each other to form a conduction path and generate electrolysis.
  • the amount of sterilizing components such as oxidizer and hypochlorous acid, can be increased and the amount of sterilizing components can be more precisely controlled.
  • the sterilizing electrode can be used for the production of sterilizing water supplied to the house.
  • a method of manufacturing a sterile electrode comprising: a conductor preparation step of preparing a conductor formed of an electrically conductive material and having an opposite surface; An electrode catalyst thin plate mounting step of preparing an electrode catalyst thin plate having a predetermined thickness and stacking it on the opposite surface; Preparing an insulator made of an insulating material having a plurality of through parts and fixing the insulator to the conductor in a state in which the electrode catalyst thin plate is interposed between the conductors; It is configured to include, to provide a method for manufacturing a sterilizing electrode, characterized in that to expose and manufacture a first region that is a part of the electrode catalyst thin plate through the through portion.
  • the fixing of the insulator it is preferable to fix the insulator to the conductor so as to be detachable from the conductor.
  • the electrode catalyst thin plate can be replaced, and the electrolysis can be continued to the unused region of the used electrode catalyst thin plate by replacing it with an insulator having a different through position.
  • the insulator is formed in a lattice shape, and the through portion formed between the lattices forms the first region, thereby forming a plurality of conduction paths between the first electrode and the second electrode to be uniformly spaced from each other, and hypochlorous acid. It is possible to further increase the production amount of sterilizing components such as.
  • the present invention provides a sterilization device that applies a power from a power supply to a sterilizing electrode having the above-described configuration, and generates a sterilizing component of a liquid containing an electrolyte by the sterilizing electrode as sterilizing water.
  • hypochlorous acid HOCl
  • OH hypochlorous acid
  • the liquid is prepared as sterilizing water.
  • the liquid contains a chlorine (Cl) component.
  • hypochlorous acid is harmless to the human body and has a high sterilizing power. Therefore, in order to increase the amount of hypochlorous acid, the pH value of the liquid is preferably in the range of 3.0 to 8.0.
  • the first electrode and the second electrode are formed including the conductor, the insulator, and the electrode catalyst thin plate, and the first electrode and the second electrode have a first region formed by a through portion of the insulator. It can be configured to face each other.
  • a sterilizing water supply unit for supplying sterilizing water containing sterilizing components generated by supplying power to the sterilizing electrode;
  • sterilized water can be supplied to various objects to be sterilized.
  • the sterilizing water supply unit is provided with a plurality of spray holes is provided in a number of rows in the ceiling of the house, it can be utilized for sterilization inside the house.
  • the sterilizing electrode for generating an oxidizing body is installed in the deceased liquid
  • a sterilizing component may be generated in the deceased liquid
  • the present invention is not limited thereto. That is, in the present invention, a sterilizing electrode having a pair of first and second electrodes can be installed in a liquid flow field in which liquid is flowing.
  • the receiving portion is disposed in the middle of the supply pipe for supplying the liquid, and the sterilizing component is generated in real time in the liquid supplied through the supply pipe by the sterilizing electrode accommodated in the receiving portion, and the sterilizing component is contained.
  • the sterilizing water may be supplied to an object to be sterilized, for example, a tooth cleaner, a water pipe, a bidet, and a water purifier.
  • the receiving portion in which the sterilizing electrode is disposed is disposed in a larger ST region in which the flow cross-section of the liquid flow field is larger than in other regions, and thus the flow rate of the liquid passing through the sterilizing electrode is induced in a lower state, and thus is generated in the sterilizing electrode.
  • the sterilized ingredients can be induced to be contained in a larger amount in the liquid.
  • the ST region is disposed between the bent portion from the pipe through which the liquid flows, and the liquid flow path is bent to reduce the flow rate due to friction due to the change in the flow direction, thereby disinfecting the sterilizing electrode.
  • the platinum body can be maintained for a long time even when a high current is applied. Therefore, a high current of 10 A or more can be applied to the current applied to the sterilizing electrode, and a high current of 10 A (ampere) to 50 A can be supplied.
  • the sterilizing device configured as described above can be applied in various ways. That is, in the sterilizing apparatus configured as described above, a plurality of first regions of the sterilizing electrode are disposed to face each other, and the amount of production per unit time of sterilizing water generated by the current (charge) that is energized between the first regions is constantly adjusted. Since there is an advantage, it can be utilized for various purposes by producing a large amount of sterilized water containing a uniform sterilizing component in a short time.
  • the sterilized water produced by the sterilizing device of the above-described configuration can be supplied to the house by the sterilizing water supply unit. Since the sterilizing device can manufacture a large amount of sterilizing water while maintaining a reliable range of concentration for a long period of time, the sterilizing water can be continuously supplied to a wide barn to kill pathogens in the barn to maintain a hygienic barn.
  • the sterilizing water supply unit for supplying sterilizing water to the inside of the barn is provided with a plurality of spray holes, and a supply bar is disposed at a plurality of rows at the ceiling of the barn to distribute the sterilizing water evenly in the interior space of the barn. Spraying can maintain a clean and hygienic environment.
  • the sterilizing device configured as described above may be utilized for the purpose of sterilizing and cleaning the liquid transport pipe supplying the liquid. That is, the inside of the liquid transfer pipe can be sterilized by passing through the liquid transfer pipe of the object to be sterilized while manufacturing the sterilized water produced by the sterilizing apparatus configured as described above.
  • a tooth cleaner such as a water pick or a water pipe, bidet, or water purifier.
  • the sterilizing device according to the present invention can be manufactured for a long period of time while maintaining the proportion of sterilizing components in a reliable range of concentration of a large amount of sterilizing water in a short time, so sensitive to the human eye, nose, mucous membrane, etc. It can be used in a wide range except for parts.
  • a sterilizing electrode in which a plurality of first regions for a plurality of energizing paths are spaced apart from each other by using an insulator that exposes only a part of the electrode catalyst layer.
  • the present invention makes it possible to form the thickness of the electrode catalyst layer much thicker than that of the plating layer, so even if electrolytic water containing brine is electrolyzed to produce sterilized water, electrolysis can be continuously continued for a long time. It is possible to obtain an advantageous effect of reliably producing sterilized water, which maintains the concentration of hypochlorous acid in the sterilized water constantly for at least tens of hours or more.
  • the present invention is to produce a sterilizing component having a high sterilizing ability while minimizing the consumption of electrode catalysts such as power and platinum through electrolysis of liquid more efficiently by forming a plurality of current paths in which negative and positive electrodes facing each other form more efficient electrolysis. The purpose.
  • the present invention has the effect of uniformly generating a sterilizing component by electrolysis on an energizing path by forming a plurality of energizing paths spaced apart at predetermined intervals by the first region of the electrode catalyst layer exposed by the penetration of the insulator. Can be obtained.
  • the present invention can obtain the effect of generating a sterilizing component having a high sterilizing ability while minimizing power consumption and platinum consumption through more efficient electrolysis of liquid by forming a plurality of current paths in which the negative and positive electrodes facing each other form a more efficient electrolysis. .
  • the electrode catalyst layer is formed by laminating an electrode catalyst thin plate on an opposite surface of a conductor
  • the electrode catalyst layer is freely formed to have a large thickness that cannot be formed by plating, resulting in high current and voltage. Even if applied, it is possible to obtain an effect of continuously producing a large amount of sterilizing components per unit time for a long time.
  • the electrode catalyst thin plates are stacked on top of each other without being attached to or adhered to a conductor, when the first regions of the electrode catalyst thin plates forming spaced apart energizing paths are consumed, they are simply replaced with new electrode catalyst thin plates.
  • the used electrode catalyst thin plate can be reused and reused, it is possible to increase the economic efficiency by fundamentally removing the loss by using all expensive platinum.
  • the arrangement of the penetrating portions forming the first region forming the energizing path is replaceable with another insulator, so that the platinum layered on the conductor can be used as a whole, thereby improving the economic efficiency.
  • a thickness of the electrode catalyst layer is freely formed, and a large amount is obtained by electrolysis without replacement of the electrode for a long time, such as a house. It is possible to obtain the effect of continuously manufacturing sterilized water.
  • the present invention can obtain an effect of easily and simply manufacturing a sterilizing electrode having a thick electrode catalyst layer.
  • the present invention can obtain an advantageous effect generated even in a liquid flow field flowing through a sterilizing component having a constant concentration range.
  • the present invention can obtain an effect of maintaining a hygienic and clean environment for not only a closed house but also an open house using sterilized water produced in large quantities within a short time.
  • the present invention can obtain an advantageous effect of being able to cleanly sterilize and clean the inside of a pipeline of various devices such as a bidet, a tooth cleaner, a water purifier for supplying a liquid.
  • 1 is a perspective view showing the outer shape of a closed house.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the outer shape of an open house.
  • FIG. 3 is a flowchart sequentially showing a method of manufacturing a sterilizing electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the sterilizing electrode.
  • FIG. 5 is a perspective view of the combination of the sterilizing electrode of Figure 4.
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of a sterilizing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 6;
  • FIG. 8 is a view showing the configuration of a sterilization device according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 9A is a plan view of Fig. 5;
  • FIG. 9B is a plan view of a configuration in which the insulator is removed while platinum in the first region of the sterilizing electrode of FIG. 9A is consumed.
  • 9C is a plan view of a sterilizing electrode replaced with another insulator formed with through portions of different arrangements.
  • FIG. 10 is a view showing the configuration of a sterilizing device using a sterilizing electrode manufactured according to the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the sterilizing electrode accommodating part ST of FIG. 10.
  • FIG. 12 is an exploded view showing a configuration of an electrode of a sterilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view for explaining the operation of the sterilizing device using the electrode of FIG.
  • FIG. 14 is a comparison graph of the results of the test for the production of sterilization components using the electrodes of FIG. 13 and the results of the test for the production of sterilization components using the existing electrodes.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of a livestock sterilizing device utilizing the sterilizing device of FIG. 10 for sterilizing a livestock house.
  • the sterilization apparatus As shown in the figure, the sterilization apparatus according to the present invention, as shown in Figure 6, the liquid 55 in the receiving portion 300 containing a liquid 55 containing an electrolyte such as salt, chlorine, etc. ), And a sterilizing electrode including the first electrode 100 and the second electrode 100 ′ disposed opposite to each other in a locked state.
  • the sterilizing electrode is supplied with power from the power supply 200 to the first electrode 100 and the second electrode 100 'to generate sterilizing components such as hypochlorous acid in the liquid 55.
  • the first electrode 100 is connected to the anode from the power supply 200
  • the second electrode 200 is connected to the cathode of the power supply 200
  • power is applied to the sterilizing electrode.
  • At least one of the first electrode 100 and the second electrode 100 'forming the sterilizing electrode is formed of a conductor 110, an electrode layer 120, and an insulator 130.
  • the first electrode 100 is shown in FIG. 4 for convenience, the second electrode 100 'shown in FIG. 6 is configured in the same way as the first electrode, so the description of the second electrode 100' is the first. It will be replaced with a description of the electrode 100.
  • the conductor 110 is formed of an electrically conductive material having excellent electrical conductivity, such as titanium, copper, and the like, and facing surfaces 110s are provided. Then, a power supply line 112 connected to the power supply unit 200 is connected.
  • the opposite surface 110s refers to a surface facing the electrode catalyst layer 120 ′ of another electrode, and may be formed as a flat surface or a curved surface as shown in the drawing.
  • the electrode catalyst layer 120 is preferably made of platinum in the form of a plate, may be formed of iridium (Ir), an oxygen reaction catalyst, or may be formed of cobalt or nickel. That is, the material forming the electrode catalyst layer 120 may include any one of platinum, cobalt, iridium, and nickel.
  • the molecular structure of the electrode catalyst may be formed in a structure in which any one of platinum, cobalt, iridium and nickel is disposed in the center and graphene is coated on the surface.
  • an electrode catalyst layer 120 made of a platinum material, which is easy to mold in a thin plate form due to its high ductility, will be described.
  • the electrode catalyst layer 120 includes that formed on the opposite surface 110s of the conductor 110 by plating, but the thickness of the electrode catalyst layer by plating is very thin and used for a long time. There are limitations that are difficult to do. However, even when the electrode catalyst layer 120 is formed by plating, as described later, the first region 120A forming a plurality of energization paths p by the through portion 132 of the insulator 130 is formed. The advantage of making it easy is obtained.
  • the electrode catalyst layer 120 is formed of a thin electrode catalyst plate having a sufficient thickness t.
  • the electrode catalyst thin plate may be formed to a thickness of 20 ⁇ m to 3 mm, which is sufficiently thick to be difficult to form by plating.
  • the electrode catalyst thin plate may be adhered or attached to the opposite surface 110s of the conductor 110, and the electrode catalyst thin plate may be installed to be stacked in a stacked form without being attached or attached to the opposite surface 110s of the conductor 110. Can be. Since the electrode catalyst thin plate is laminated without being attached to the conductor 110, the electrode catalyst thin plate can be easily separated from the conductor 110 and used for reuse.
  • the electrode catalyst thin plate is formed to have a uniform thickness as a whole, but the present invention is not limited thereto. Since platinum is excellent in ductility, it can be easily made into a thin electrode catalyst plate by rolling.
  • the insulator 130 is formed of a material that is not electrically conductive, and may be formed of any one of plastic, resin, polyurethane, and rubber.
  • a plurality of through parts 132 are formed on the insulator 130, and are coupled or fixed to the conductor 110 with the electrode catalyst layer 120 interposed therebetween. As shown in FIG. 5, the electrode catalyst layer 120 is exposed to the outside through the through portion 132 of the insulator 130, and regions other than the through portion 132 are not exposed to the outside by the insulator 130. .
  • the insulator 130 serves to position the electrode catalyst thin plate and to expose only the first region 120A of the electrode catalyst layer 120 that forms a conduction path by the through portion 132 to the outside.
  • the through portion 120A of the insulator 130 may be formed in various shapes, for example, may be formed in a lattice shape as illustrated in the drawings.
  • the insulator 130 is formed in a lattice shape, and a first region 120A in which the electrode catalyst layer 120 forming a plurality of energization paths is exposed by the through portion 132 formed between the lattices may be formed. .
  • the first region 120A is accurately disposed at a predetermined interval, thereby maintaining a constant interval between the plurality of energization paths p so that the first electrode 100 and the first The efficiency of uniformly generating a sterilizing component by electrolysis between the two electrodes 100 'can be maximized.
  • the through portion 132 of the insulator 130 is formed of any one of circular, elliptical, and polygonal shapes, or a combination thereof. It may be formed.
  • the insulator 130 is configured such that the outer extension 134 is wrapped around the outer surface of the conductor 110, so that the insulator 130 can be separated from the conductor 110. It is joined by a tight fit.
  • a configuration in which the insulator 130 and the conductor 110 are coupled by fitting is illustrated, but according to another embodiment of the present invention, a through hole is formed in the insulator 130 to the female threaded hole of the conductor 110. It can also be joined by bolting or screwing (not shown in the figure).
  • the insulator 130 is preferably assembled to be in close contact with the surface of the conductor 110.
  • the insulator 130 and the conductor 110 may be formed in various shapes and formed in various forms separable from each other, and are not limited to the shapes shown in the drawings.
  • the electrode catalyst thin plate is not attached to the opposite surface 110s of the conductor 110 but is placed in a stacked form, all of the platinum in the first region 120A exposed to the outside and forming a conduction path p is formed.
  • the insulator 130 can be separated from the conductor 110 to collect the electrode catalyst thin plate in a region other than the consumed first region, and use platinum again.
  • Platinum is very ductile, so new platinum can be added to the collected electrode catalyst thin plate to form a roll with the original thickness of the electrode catalyst thin plate, or a thinner thickness filled with the first region without adding platinum by rolling molding. It can also be molded into a thin electrode catalyst.
  • the reshaped electrode catalyst thin plate is used again for the sterilizing electrode.
  • the sterilizing electrode 100 according to the present invention configured as described above may be manufactured according to the flow chart shown in FIG. 3.
  • a conductor 110 formed of an electrically conductive material such as titanium and having an opposite surface 110s formed thereon, and an electrode catalyst thin plate having a predetermined thickness are prepared (S110).
  • an electrode catalyst thin plate mounting step of laminating and mounting the electrode catalyst thin plate in a non-adhesive form on the opposite surface 110s of the conductor 110 is performed (S120).
  • the insulator 130 is placed in such a way that the electrode catalyst thin plate is interposed with the electrode catalyst layer 120 between the conductors 110.
  • An insulator fixing step for fixing to the conductor 110 is performed (S130). Accordingly, as illustrated in FIG. 5, the first region 120A, which is a part of the thin electrode catalyst plate, is exposed through the through portion 132 of the insulator 130.
  • the external power source 200 is connected to the conductors of the first electrode 100 and the second electrode 100 ′, and the first electrode 100 and the second electrode 100 ′ are connected. After aligning the first region 120A of) to face each other, power is applied to the first electrode 100 and the second electrode 100 '.
  • the present invention is not limited to the arrangement in which the first electrode 100 and the second electrode 100 'are aligned, and the first regions 120A and 120A of the first electrode 100 and the second electrode 100' are arranged. ') May be arranged in a form that is not completely opposed to each other with a certain height difference.
  • the first electrode 100 and the second electrode 100 ′ are energized paths (p) in which charge moves only between the first region 120A exposed by the through portion 132 of the insulator 130. Is formed.
  • the energization path (p) is formed to maintain a predetermined distance from each other according to the arrangement of the through portions 132 of the lattice-shaped insulator 130.
  • the electrolysis on the energization path is made uniform, producing oxidants such as hypochlorous acid (HOCl), OH radical, and hydrogen peroxide in the liquid 55 as a sterilizing component, thereby preparing the liquid as sterilizing water, It is possible to obtain an effect of generating a sterilizing component having a high sterilizing ability while minimizing power consumption and platinum consumption.
  • oxidants such as hypochlorous acid (HOCl), OH radical, and hydrogen peroxide
  • the liquid contains a chlorine (Cl) component.
  • hypochlorous acid is harmless to the human body and has a high sterilizing power. Therefore, in order to increase the amount of hypochlorous acid, the pH value of the liquid is preferably in the range of 3.0 to 8.0.
  • the sterilization device 1 shown in FIG. 6 is made of a sufficiently thick electrode catalyst thin plate and is provided with sterilizing electrodes 100 and 100 'that form the energization path p only in the first region 120A, and the sterilizing electrode ( 100, 100 '), even if a high current is applied, it is possible to efficiently generate a sterilizing component on a plurality of energizing paths and to continue the process of manufacturing sterilizing water for a long time.
  • the electrode catalyst layer 120 of the first region 120A exposed by the through portion 132 of the insulator 130 is consumed, and when the reference value is consumed, the insulator 130 B Replace the electrode catalyst thin plate (S150).
  • the first electrode 100 forming the sterilization electrode is formed with a first region 120A in which platinum is exposed by the through portion 132 of the insulator 130.
  • the use time of the sterilizing electrode has passed and reaches the reference value, it is inevitable that the platinum in the first region 120A is consumed. Therefore, when the insulator 130 is separated from the conductor 110, as shown in FIG. 9B, almost all of the platinum that was the first region 120A is consumed, and platinum of the regions other than the first region 120A is Maintains the initial thickness.
  • FIG. 9C when another insulator 130x having a through portion 132x arranged in a different arrangement from the through portion 132 of the insulator 130 of FIG. 9A is coupled to the conductor 110, FIG.
  • the first region is formed at a position indicated by '120B' different from the first region 120A of 9a. Therefore, the first electrode 100 can be reused as the electrode 100x of FIG. 9C with the insulator 130 replaced.
  • the electrode catalyst layer 120 illustrated in FIG. 9B consumes a large amount of the first region 120A, and the new first region 120B of the electrode 100x illustrated in FIG. 9C also consumes when the usage time elapses. This increases and the thickness becomes thinner.
  • the electrode catalyst thin plate since the electrode catalyst thin plate is not adhered to the opposite surface 110s of the conductor 110 and is not plated but is stacked in a stacked state, after separating the insulator 130 from the conductor 110, the electrode catalyst thin plate It is very easy to separate from the conductor 110. Therefore, the electrode catalyst thin plate in which the first region is consumed is reused to manufacture a new electrode catalyst thin plate, and it is possible to reuse all of the expensive platinum without discarding any amount, thereby obtaining an advantage of increasing economic efficiency.
  • the electrode catalyst thin plate or the insulator can be replaced, so that the sterilizing electrode can be used semi-permanently.
  • both the first electrode (positive electrode) and the second electrode (negative electrode) constituting the sterilization device 1 are conductors 110 and 110 'and an electrode catalyst.
  • the path of conduction by the electrode catalyst layer 120 of the thin layered electrode catalyst layer 120 and the insulator 130 and exposed to the outside through the through portion 132 of the insulator 130 is exposed outside the first regions 120A and 120A '. (p) is formed.
  • the first electrode 100 constituting the sterilization device 2 is configured in FIGS. 4 and 5, but as shown in FIG. 8, the second electrode 101 'is It may be configured without an insulator.
  • a current-carrying path p 'in which electric charges move is formed in a form dispersed from the first region 120A of the first electrode 100 to the second electrode 101', in this case,
  • the conduction paths p ' are formed from positions separated from each other by the insulator 130 of the first electrode 100. Compared to the configuration formed only with a flat plate, it is possible to obtain an advantage of high production efficiency of the sterilizing component.
  • the electrode catalyst layer may not be formed on the second electrode 101'.
  • the positive electrode forms the first electrode 100 of FIGS. 4 and 5 and the negative electrode is an electrode 101 'without an insulator
  • the configuration of the negative electrode according to another embodiment of the present invention is illustrated.
  • the first electrode 100 of FIGS. 4 and 5 may be formed, and the positive electrode may be an electrode 101 'without an insulator.
  • the sterilization apparatus 3 using the sterilization electrode 100 manufactured as described above, as shown in FIG. 10, sterilization installed in the ST area ST partially submerged in the liquid Electrodes (100, 100 '), a liquid supply unit (1002) for supplying liquid to the sterilization electrodes (100, 100'), and a liquid supply pipe (1003) serving as a pipe through which liquid is transferred from the liquid supply unit (1002), It comprises a sterilizing water supply unit 500 for supplying the sterilizing water containing the sterilizing component in the ST area (ST) according to the intended use.
  • the sterilizing electrodes 100 and 100 ' the electrodes illustrated in FIG. 5 may be used.
  • the liquid supply unit 1002 may be formed of a liquid storage tank or the like, and transfers the liquid to the sterilizing water supply unit 500 through the ST region ST using a pump P disposed in the liquid supply pipe 1003. .
  • the liquid supplied from the liquid supply unit 1002 preferably contains a chlorine component, and may be applied as water that is separately controlled by adding salt, or water that is generally used, such as tap water.
  • the liquid is supplied to the ST area ST, and the sterilization component is generated by the sterilization electrodes 100 and 100 'while the flow of the liquid is stopped, and the sterilized water filled in the ST area ST is sterilized. It is also possible to control the flow of the liquid to be transferred to the water supply unit 500.
  • the sterilizing electrodes 100 and 100 ' according to the present invention, as the electrode catalyst layer 120 is formed to have a thickness of several tens to several thousand times as compared to the prior art, hypochlorous acid per unit time is applied in a state where high voltage and current are applied. Since more sterilizing components can be generated, sterilized water can be produced and supplied in real time even when the liquid is continuously supplied.
  • the electrode receiving portion 300 ' on which the sterilizing electrodes 100, 100' are located, is a portion bent downward from the liquid supply pipe 1003 arranged horizontally in a straight or curved form, as shown in FIG. Interposed therebetween, it may be defined as the ST region ST having a wider flow cross-section than the flow cross-section within the pipe of the liquid supply pipe 1003.
  • the flow rate of the liquid passing through the sterilizing electrodes 100 and 100' is lowered in the ST area ST, and sterilization is performed.
  • Sterilization components such as OH radicals and hypochlorous acid generated in the sterilization electrodes 100 and 100 ', while a flow in which the surrounding flow of the electrodes 100 and 100' contacts more with the sterilization electrodes 100 and 100 '
  • the sterilized water containing more may be supplied to the sterilized water supply unit 500.
  • the sterilizing electrodes 100 and 100 ' are the first electrode 100 to which the positive current ip is supplied from the power supply 200, and the negative current from the power supply 200. in) is made of a second electrode 100 'to be supplied.
  • the first electrode 100 and the second electrode 100 ' form a pair, and the electrode catalyst layers 120 of the first region 120A exposed by each through portion 132 face each other. It is arranged in a posture.
  • the external power source 200 is made of DC power, and the current supplied to the first electrode 100 and the second electrode 100 'is determined to be approximately 10 A or more, for example, 30 A to 40 A. It can be done.
  • the supply voltage can be variously determined, for example, it is possible to maintain a high voltage of 3V to 500V.
  • the electrode catalyst layer 120 is much thicker than that formed by the conventional plating layer. As it is formed to a thickness of 20 ⁇ m to 3 mm, it is possible to produce sterile water having a high sterilizing power by generating a large amount of sterilizing components per unit time for a long time.
  • the insulator 130 does not block the electric charge so that only the electric charge passes through it.
  • the electrolysis is performed while electricity is applied between the opposing first regions 120A and 120A'.
  • a configuration in which the sterilizing electrode is installed in the ST area ST where the flow of liquid is slow is illustrated, but a separate ST area is not provided, and the sterilizing electrode is arranged along the supply pipe to form the first electrode and
  • the liquid may flow between the second electrodes, and a sterilizing component may be generated in real time.
  • a sterilizing component may be generated in real time.
  • it may be configured to supply the sterilized water produced while the sterilizing component is generated in real time to an object to be sterilized or to be supplied in a separate storage container.
  • any one of the sterilizing electrodes 100 and 100 ' may be formed of an electrode surface made of a flat surface without the first region 120A.
  • the ST region ST in which the sterilizing electrodes 100 and 100 ′ are disposed may be in a state where the liquid is accumulated or may be in a state in which the liquid is flowing. That is, even though the liquid supplied from the liquid supply unit 1002 through the liquid supply pipe 1003 is flowing in the ST region ST, the current applied to the sterilizing electrodes 100 and 100 'in the liquid flow field is, for example, Since it can be set higher than 10A to generate a larger amount of sterilizing component in a unit time, sterilization water can be produced in real time even in a flowing liquid flow field, so that a large amount of sterilizing water such as livestock can be supplied directly to a target object in a short time. You can get the advantage.
  • the sterilizing water supply unit 500 is an object to be sterilized washing or sterilizing sterilizing the sterilizing water 77 containing sterilizing components generated by the sterilizing electrodes 100 and 100 'disposed on the electrode receiving unit 300'. It is supplied in various forms such as spraying or spraying in a jet form.
  • the electrode catalyst layer 120 is consumed little by little and the gap between the electrode catalyst layers 120 in the first regions 120A and 120A 'increases, Depending on the intensity of the applied current, even if a current is applied to the sterilizing electrodes 100 and 100 ', a predetermined amount of sterilizing components is not generated.
  • the present invention operates by dividing the first mode and the second mode in which the intensity of the current applied by the power supply unit 200 is differently adjusted.
  • a high first current of 10A to 50A is applied from the power supply 200 as described above, hypochlorous acid per unit time, OH Sterilizing water is produced by producing a large amount of sterilizing components such as radicals.
  • a second current lower than the first current is applied from the power supply unit 200 to indirectly detect the amount of use of the electrode catalyst layer 120. That is, when the consumption amount of the electrode catalyst layer 120 is increased, the distance between the electrode catalyst layer of the first electrode 100 and the electrode catalyst layer of the second electrode 100 'is increased.
  • the second current in the second mode is preferably set to 1/10 or less compared to the first current in the first mode.
  • the present invention is determined by the gap between the electrode catalyst layer 120 located in the first region 120A of the first sterilizing electrode 100 and the second electrode 100 '. Accordingly, since an energizing path between the electrodes 100 and 100 'is formed only between the electrode catalyst layers 120, it is possible to obtain an advantageous effect of greatly improving the accuracy of detecting the amount of the electrode catalyst layer 120 used in the second mode. .
  • the present invention provides the electric charge concentrated in the first regions 120A and 120A 'of the sterilizing electrode. Since the amount is always constant, it is possible to accurately detect the residual amount of the platinum body according to whether the first electrode and the second electrode are energized in the state in which the second current is applied in the second mode.
  • the size of the second current is considered in consideration of the intensity of the first current applied in the first mode, the type of liquid, and the distance between the sterilizing electrodes, and so on, while the electrode catalyst layer 120 is used for a lifetime and consumed.
  • the electrode catalyst layer 120 is used for less than its lifetime, and is consumed in a consumed state, and is determined by the current level of the energized threshold.
  • the second mode in which the second current having a low threshold is applied to the first electrode and the second electrode is executed, so that the residual amount of the electrode catalyst layer 120 is By checking whether or not it is suitable to perform the first mode, an advantageous effect of ensuring the production of a reliable sterilizing component can be obtained.
  • the electrode is immersed in a liquid in which the electrolytic material is dissolved, and does not generate a sterilizing component by electrolysis, and the first electrode 102 and Between the two electrodes (102 '), a flow path (98) through which a liquid such as chlorine is dissolved is formed, and the liquid passing through the flow path (98) between the electrodes (102, 102') is electrolyzed. It is configured to produce a certain amount of sterile ingredients.
  • each electrode 102, 102 'supplied with direct current power from a power source includes a conductor 110, 110', and an electrode catalyst layer stacked on opposite surfaces of the conductors 110, 110 '( 120, 120 ') and insulators 130 formed on the electrode catalyst layers 120, 120' so that the through portions 132, 132 'are formed so that a portion of the electrode catalyst layers 120, 120' is exposed in the flow path 98. , 130 '), and a spacer 140 stacked on the insulators 130, 130' to form a meandering flow path 98 between the electrode catalyst layers 120, 120 ', and FIG.
  • Each electrode 120, 120 ' is fabricated by superimposing the center line 88 in the direction indicated by 89.
  • the spacing member 140 by forming a gap between the insulator (130, 130 '), the electrode catalyst layer (120, 120') of the gap (s) is determined The gaps are maintained, and a zigzag flow path 98 is formed between the insulators 130 and 130 '.
  • the gap member 140 may be formed of an electrically conductive material, or may be formed of an insulator.
  • the spacing member 140 is illustrated as a structure formed of a member separate from the insulators 130 and 130 ', but according to another embodiment of the present invention, the spacing member 140 is insulated with the insulators 130 and 130'. It may be formed of an integral member.
  • the spacing members 140 of the electrodes 102 and 102 'facing each other fasten the through hole 151 of the flange portion with a bolt, thereby coupling the first electrode 102 and the second electrode 102' to each other.
  • the power supplied from a power source alternately supplies positive and negative power to the first electrode 102 and the second electrode 102 '.
  • an inlet 102i through which the liquid flows is formed at one end of the passage 98 formed by the spacing member 140, and a liquid is discharged at the other end of the passage 98 formed by the spacing member 140.
  • the inlet 102o is formed, and the liquid introduced through the inlet 102i passes through the flow path 98 and is discharged to the outlet 102o in the state in which power is applied to the conductors 110 and 110 ', in the liquid
  • the predetermined sterilization component may be discharged to the generated sterilization water and supplied to the sterilization water supply unit 500.
  • 110e which is not described, shows the edge boundaries of the conductors 110 and 110, the electrode catalyst layers 120 and 120 ', and the insulators 130 and 130' stacked on the rear surface of the spacer 140.
  • the conductors 110 and 110, the electrode catalyst layers 120 and 120 ', and the insulators 130 and 130' are disposed at a predetermined distance from each other, and form a flow path therebetween. It can be configured in various forms.
  • the insulator ( The portions exposed by the through portions 132 and 132 ′ of 130 and 130 ′) form the first region 120A, so that a plurality of energization paths p are provided between the first regions 120A, and the first electrode ( The sterilizing component is uniformly formed in the liquid passing through the flow path 98 between the 102 and the second electrode 102 'through the defined zigzag path 99.
  • After flowing at a flow rate of ml / sec and applying a current of 100 mA After a positive power is supplied to the first electrode 102 for 4.9 seconds and a negative power is supplied to the second electrode 102 ', it passes through a pause of 0.1 second. Repeatedly, negative power is supplied to the first electrode 102 and positive power is supplied to the second electrode 102 'for 4.9 seconds, the hypochlorous acid of the liquid discharged from the outlet 120o in units of hours is repeated. Concentration was measured.
  • the concentration of hypochlorous acid contained in the liquid discharged through the flow path 98 between the electrodes 102 and 102 ' as shown in the lower measurement value (square form) of the experimental data graph shown in FIG. was measured in the range of 1.6ppm to 2.4ppm regardless of the passage of time, and the dispersion was not large based on approximately 2.0ppm.
  • the dimensions of the first electrode 102 and the second electrode 102 ' are made equal to 88.5mm * 46mm, and the electrode catalyst layer in the first region exposed by the through portions 132 and 132' Platinum (Pt) is used as (120, 120 '), and the spacing s between the electrode catalyst layers 120 and 120' of the first electrode 102 and the second electrode 102 'is equal to 4 mm.
  • the concentration of hypochlorous acid contained in the liquid discharged through the flow path 98 between the electrodes 102 and 102 ' has a high value of 5.8ppm ⁇ 12.3ppm in the initial stage and gradually decreases with time, and tends to decrease to a value of 2.4ppm ⁇ 6.1ppm after approximately 24 hours.
  • the concentration variation of hypochlorous acid was also large.
  • the electrolysis is irregularly performed for each region by the flat electrode without the through portion 132, the amount of sterilization components is irregular, and when used for a long time, the electrode in the form of a plate, even if it is electrolysis for flowing liquid This means that there are more foreign substances on the surface, and the concentration of the sterilizing component gradually decreases.
  • the consumption amount of the electrode catalyst is irregular, it shows that there is a problem that the electrode catalyst needs to be replaced even if it is not sufficiently consumed.
  • the present invention while forming the electrode catalyst layers (120, 120 ') sufficiently thick, a plurality of electrode catalyst layers (120, 120') by the through portions (132, 132 ') of the insulating layer (130, 130')
  • the energization path p is formed to be spaced apart, and while electrolysis is performed, a uniform amount of sterilization component is generated in each energization path p, so that the concentration of the sterilization component can be more precisely controlled, By maintaining a sterilizing component of a uniform concentration for a long time, it is possible to obtain an advantageous effect that can be utilized without any stimulation of the sterilizing water produced by the present invention for more various uses.
  • the sterilizing device 3 configured as described above can be utilized for various purposes.
  • the sterilizing water 77 supplied by the sterilizing water supply unit 500 is installed inside the house in the form of a spray, it is applied as a sterilizing device for livestock as shown in FIG.
  • the supply bar 501 provided with a plurality of spray holes on the ceiling inside the house is arranged in a plurality of rows, so that the house sterilization device can be configured to periodically spray the sterilized water.
  • the closed barn 9 in FIG. 1 As well as the open barn 9 'in FIG. 2, the air and the interior space of the barn are sterilized and sterilized by sterilizing water 77 to spray air from the outside.
  • the pathogens introduced by riding it is possible to implement a clean and hygienic livestock environment.
  • sterilization in the form of passing through a liquid transport pipe of various objects such as a tooth cleaner, water pipe, bidet, water purifier, kitchen utensil, shower facility, etc. to sterilize the sterilizing water containing the sterilizing component by the sterilizing device 3
  • the water supply unit 500 can also be used as a sterilizing device for sterilizing and disinfecting the interior of the liquid transfer pipe.
  • a high current is applied to the sterilizing electrode to produce a large amount of sterilizing water within a unit time for a long time, and as the sterilizing component is manufactured by electrolysis between the first regions 120A facing each other.
  • the production of sterilized water having a sterilizing component in a certain concentration range lasts for a long time, and can be widely used for disinfecting a house using a large amount of sterilized water, disinfecting a liquid transfer pipe, cleaning other devices, and the like.
  • the present invention allows the consumption of a thick platinum body to be detected by a second mode that conducts a lower current than the first mode without additional equipment before use, thereby producing sterilized water having a sterilizing component for a long time. It is possible to obtain the effect of preventing the operation error for the first time.
  • first electrode and the second electrode facing each other have been described as an example in which the first area of the electrode catalyst layer is exposed through the insulator, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. Only one of the first electrode and the second electrode includes a configuration in which the first region of the electrode catalyst layer is exposed through the insulator and the flat surface of the electrode catalyst layer is exposed on the opposite surface.

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Abstract

본 발명은, 살균 전극 및 그 제작 방법 및 이를 이용한 축사 살균 장치 관한 것으로, 전기 전도성 재료로 형성되고 대향면이 구비되며 상기 전원과 연결되는 전도체와; 상기 전도체의 상기 대향면에 적층되는 전극촉매층과; 상기 전도체와의 사이에 상기 전극촉매층을 개재시킨 상태로 상기 전도체에 고정되되, 관통부가 구비되어, 상기 관통부를 통해 상기 전극촉매층의 일부인 제1영역을 다수의 위치에 드러나게 하고, 상기 제1영역 이외의 나머지 영역은 가려진 상태로 상기 전극촉매층의 외표면을 덮어 형성하는 절연 재질의 절연체를; 포함하여 구성되어, 제조가 간단하고 전극촉매층의 교체 및 재활용이 용이하며 살균 성분을 균일하고 효율적으로 생성하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

살균 전극 및 그 제작 방법 및 이를 이용한 살균 장치
본 발명은 살균 전극 및 그 제작 방법 및 이에 의해 제조된 살균 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고전류를 장시간 동안 연속하여 다량의 살균수를 제조하여 축사를 살균할 수 있는 살균수 제조용 살균 전극 및 그 제작 방법 및 이를 이용한 살균 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 병원균이 발생되어 대기 오염과 함께 병원균이 바람을 타고 병원균이 축사로 유입되어, 축사에서 길러지는 소, 양, 돼지, 닭, 오리, 꿩, 말 등의 가축이나 가금류들이 감염되어 폐사되는 심각한 문제가 야기되고 있다. 이 뿐만 아니라, 수질 오염에 따라 축사에서 길러지는 가축이나 가금류 들이 질병에 노출되어 건강한 상태로 사육되지 못하는 한계가 있었다.
더욱이, 축사에서 길러지는 가축은 수용 면적에 비하여 많은 개체수가 서식함에 따라, 일부의 가축이나 가금이 병원균에 감염되면, 축사 내부의 다른 가축이나 가금도 쉽게 감염되는 문제가 있었다.
이에 따라, 축사 내부를 보다 청결한 환경으로 유지하고, 외부에서 병원균이 유입되면 곧바로 병원균을 죽여, 축사 내부의 가축과 가금의 감염을 최소화할 필요성이 절실히 대두되고 있다.
이를 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1612920호에 따르면, 오염 물질이 축사 내부로 유입되는 것을 억제하기 위하여 공기를 통과시키는 데 필터를 사용하고, 습도 조절을 위하여 온도를 조절하는 구성이 개시되어 있다.
이와 같이, 대기 중의 오염 물질이 축사 내부로 유입되는 것을 억제하기 위해서는, 도1에 도시된 바와 같이, 외기와 밀폐된 형태의 축사(9)로 형성된 경우에만 가능하다. 즉, 창문(12)이 개방될 수 있더라도, 벽면(10)에 의해 측면이 밀폐되고, 지붕(20)에 의해 천장이 밀폐되어 있어야 하며, 주로 환풍기(14)에 의해서만 외기의 공기를 강제로 유입하거나 유출시키는 구조의 축사(9)이어야 한다.
그러나, 일반적으로, 도2에 도시된 바와 같이, 지붕(20)과 측벽(10')의 사이에는 소정의 높이(H)만큼 기둥(16)만으로 연결되어 외기가 유입되기 용이한 공간이 마련된 개방형 축사도 널리 사용되고 있으므로, 개방형 축사(9')는 상기 기술이 적용될 수 없는 한계가 있다.
또한, 개방형 축사(9')는, 비가 오거나 추운 날씨에, 지붕(20)으로부터 말려있는 비닐 막을 하방으로 펼쳐 기둥(16) 사이의 빈 공간을 막아, 개방형 축사(9')의 내부와 외부를 차단하기도 하지만, 비닐 막을 펼치는 것에 의해 내부와 외부를 완전히 차단하는 것은 어려운 한계가 있다.
더욱이, 밀폐형 축사(9)는 외기의 유입이 제한적이어서, 내부의 가축이나 가금류의 배설물에 의한 오염이 오히려 더 큰 문제가 야기될 수 있다.
따라서, 밀폐형 축사(9)와 개방형 축사(9')에 무관하게, 축사 내부를 충분히 살균하여 서식하는 가축과 가금류에 구제역이나 조류독감 바이러스 등의 병원균이 감염되는 것을 억제하는 방안의 필요성이 절실히 모색되고 있다.
한편, 일상 생활에서 널리 사용하는 주방 식기나, 비데, 샤워 등의 시설이나 높은 압력으로 물을 분사하여 치아를 세정하는 치아 세정기 등에서도 미생물, 박테리아 등에 의한 오염 문제가 대두되고 있다.
냄비, 칼, 수저, 도마 등의 주방 식기는 음식물과 접촉하고, 충분히 씻어 제거되지 않으면 균이 주방 식기에 오염되어, 오염된 주방 식기로 요리하거나 오염된 주방 식기에 담긴 음식을 섭취하면서 감염의 우려가 있다. 또한, 화장실에 사용되는 비데는 물을 분사하는 튜브의 오염이 널리 알려져 있으며, 샤워 시설도 마찬가지로 샤워기 내부의 오염이 심각한 문제로 되어 왔다.
이와 유사하게, 치아 사이에 끼어 잔류하는 이물질을 제거하기 위하여 고압으로 물을 분사하는 치아 세정기(예를 들어, 워터픽)에서도, 고압의 물이 통과하는 경로의 튜브 오염이 위생 문제로 거론되어 왔다.
이와 같은 오염 문제를 해소하기 위하여, 짧은 시간에 충분한 양의 살균수를 제조하여 균을 제거하는 형태로 사용할 수 있게 하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은, 짧은 시간에 다량의 살균수를 제조하는 살균 전극 및 그 제작 방법과 이를 이용한 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
무엇보다도, 본 발명은, 염수를 포함하여 전해수를 전기분해하여 살균수를 제조하더라도, 살균수의 차아염소산 등의 살균성분의 농도를 수십시간 이상 항상 일정하게 유지하여 신뢰성있는 살균수를 생성하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 서로 대향하는 음전극과 양전극이 다수의 통전경로를 형성하여 보다 효율적인 액체의 전기 분해를 통해 사용 전력과 백금 등의 전극촉매 소모량을 최소화하면서 높은 살균 능력을 갖는 살균 성분을 생성하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은, 살균 전극에 도금층에 비하여 두꺼운 백금촉매층을 간단한 제조 방법으로 형성하는 구조를 가짐에 따라, 축사와 같이 장시간 동안 전극의 교체 없이 전기 분해에 의해 다량의 살균수를 지속적으로 생성할 수 있도록 하고, 경제성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 두꺼운 전극촉매층을 갖는 살균 전극을 쉽고 간단하게 제조하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 장시간 동안 다량의 살균수를 지속적으로 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 미사용된 고가의 백금 등의 전극촉매를 재사용할 수 있도록 하여 경제성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기와 같이 제작된 살균 전극을 이용하여, 폐쇄형 축사와 개방형 축사에 모두 적용할 수 있는 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 환기가 잘 이루어지면서도 축사 내부를 효과적으로 살균하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기와 같이 제작된 살균 전극을 이용하여, 짧은 시간 동안에 다량으로 생성된 살균수를 이용하여 치아 세정기, 비데, 샤워 시설의 물공급 관, 주방 식기 등 다양한 대상물을 살균하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 대향하게 배치된 제1전극 및 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극에 전원이 공급되어, 상기 제1전극과 상기 제2전극의 사이에 위치한 염소가 함유된 액체 내에 살균 성분을 생성하는 살균 전극으로서, 상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나 이상은, 전기 전도성 재료로 형성되고 상기 전원과 연결되는 전도체와; 상기 전도체의 상기 대향면에 전극촉매가 적층되어 형성된 전극촉매층과; 상기 전도체와의 사이에 상기 전극촉매층을 개재시킨 상태로 상기 전도체에 고정되되, 관통부가 구비되어, 상기 관통부를 통해 상기 전극촉매층의 일부인 제1영역을 다수의 위치에 드러나게 하고, 상기 제1영역 이외의 나머지 영역은 가려진 상태로 상기 전극촉매층의 외표면을 덮어 형성하는 절연 재질의 절연체를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 살균 전극을 제공한다.
이는, 전극촉매층을 덮는 절연체의 관통부에 의해 전극의 제1영역이 형성되어, 대향하는 전극 사이에서의 통전 경로를 제1영역이 포함되게 형성함으로써, 다수의 통전 경로를 보다 용이하게 형성할 수 있도록 하기 위함이다.
무엇보다도, 상기 전극촉매층은 전극촉매 박판을 상기 대향면에 적층하는 것에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극촉매 박판은 20㎛ 내지 3mm의 두께로 형성되어, 일반적인 백금 도금층의 두께인 3㎛에 비해 훨씬 두꺼운 두께로 성형하는 것이 가능해진다.
다시 말하면, 종래의 전극은 백금(Pt)이 약 3㎛의 얇은 도금층으로 전극에 형성됨에 따라, 대략 300 ~ 500mA의 낮은 전류가 인가되는 경우에 하루 15분간 30일 작동하면 더이상 전기 분해를 할 수 없는 문제가 있을 뿐만 아니라, 10A 이상의 높은 전류를 인가하는 경우에는 1시간도 전기 분해를 지속하지 못하는 심각한 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은, 충분히 두꺼운 두께의 백금체를 덩어리 형태로 제1영역(120A)에 적층함에 따라 10A 이상의 고전류(예를 들어, 30A~40A)가 인가되더라도 열흘 이상 전기 분해를 신뢰성있게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 전극촉매층의 두께를 도금에 의해 형성하는 것에 비하여 훨씬 더 두껍게 형성할 수 있게 되어, 훨씬 더 높은 전류를 장시간 동안 인가하더라도, 오랜 시간 동안 신뢰성있게 전기 분해를 지속하면서 살균수를 제조할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전극촉매 박판이 전도체의 대향면에 부착되지 아니하고 적층된 형태로 얹혀짐에 따라, 외부에 드러나 통전 경로를 형성하는 제1영역의 백금이 모두 소모된 상태가 되면, 절연체를 전도체로부터 분리하여 제1영역을 제외한 영역의 백금을 쉽게 수거하여 백금을 다시 활용할 수 있다. 백금은 연성이 매우 우수하므로, 백금을 추가하여 원래 두께의 전극촉매 박판으로 성형하거나 보다 얇은 두께의 전극촉매 박판으로 성형하여 살균 전극에 다시 활용할 수도 있다.
이를 위하여, 절연체는 전도체에 결합될 때에 분리 가능하게 결합되고, 전극촉매 박판은 전도체로부터 분리 가능하게 얹혀지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연체는 전극촉매 박판을 사이에 두고 전도체에 끼워 조립될 수도 있고, 전도체에 볼트 체결 등에 의해 조립되는 형태로 결합될 수 있다. 즉, 절연체는 전극촉매 박판을 위치 고정하는 역할과 관통부에 의해 통전 경로를 형성하는 제1영역만을 외부에 드러나게 하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 절연체는 플라스틱, 수지, 폴리우레탄, 고무 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 전극촉매층은 전극의 상기 대향면에 백금 도금된 층으로 이루어지고, 상기 절연체는 격자 형상으로 형성된 면이 구비되어, 격자의 사이에 형성된 상기 관통부가 통전 경로를 형성하는 상기 제1영역을 형성할 수도 있다. 이는, 전극촉매층을 전도체로부터 분리하여 재사용 측면과 충분히 두꺼운 두께로 형성하는 측면에서 불리하지만, 다수의 통전 경로를 형성하기 위하여 복잡한 형상으로 전도체를 성형하지 아니하여도 되므로, 다수의 통전 경로를 형성하는 제1영역을 격자 모양의 절연체에 의해 쉽게 형성할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
한편, 상기 전도체는 전기 전도도가 우수한 티타늄, 구리, 탄소로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 절연체는 서로 다른 위치에 관통부가 형성된 형태로 교체 가능하게 형성되어, 전극촉매 박판의 제1영역이 전기 분해에 의해 기준치 이상 소모되면, 새로운 전극촉매 박판으로 교체할 수 있다.
여기서, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 전도체, 상기 절연체, 상기 전극촉매 박판을 포함하여 형성되고, 상기 제1전극의 상기 제1영역과 상기 제2전극의 상기 제2영역은 서로 대향하는 위치에 정렬되어, 제1전극의 제1영역과 제2전극의 제1영역을 잇는 다수의 통전 경로가 서로 이격되게 형성하는 신뢰성을 높일 수 있다.
즉, 제1전극의 제1영역과 제2전극의 제1영역이 서로 마주보게 형성되어, 각 전극의 전극촉매 박판에 전류가 공급되면, 전류의 전하가 살균 전극의 전극촉매 박판의 제1영역으로 집중되면서, 서로 마주보는 제1영역 사이에서 전하가 이동하면서 통전 경로를 형성하고 전기 분해를 발생시킨다. 이와 같이, 서로 마주보는 제1영역 사이에서 전하가 통전되면서 살균수가 생성됨에 따라, 산화체, 차아염소산 등의 살균 성분의 생성량을 보다 높이면서 살균 성분의 생성량을 보다 정교하게 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 살균 전극은 축사에 공급하는 살균수의 제조에 사용될 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 살균 전극의 제조 방법으로서, 전기 전도성 재료로 형성되고 대향면이 형성된 전도체를 준비하는 전도체 준비단계와; 미리 정해진 두께의 전극촉매 박판을 준비하여 상기 대향면에 얹혀 적층시키는 전극촉매 박판 거치단계와; 다수의 관통부가 형성된 절연 재질의 절연체를 준비하여, 상기 전도체와의 사이에 상기 전극촉매 박판을 개재시킨 상태로 상기 전도체에 고정시키는 절연체 고정단계를; 포함하여 구성되어, 상기 관통부를 통해 상기 전극촉매 박판의 일부인 제1영역을 드러나게 하고 제조하는 것을 특징으로 하는 살균 전극의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 상기 절연체 고정단계는 상기 절연체를 상기 전도체로부터 분리 가능하게 상기 전도체에 고정시키는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제1영역에서의 백금 소모량이 기준치 이상이 되면 전극촉매 박판을 교체할 수 있으며, 관통부의 위치가 다르게 형성된 절연체로 교체하여 사용한 전극촉매 박판의 미사용 영역으로 전기 분해를 지속하게 할 수 있다.
여기서, 상기 절연체는 격자 형상으로 형성되어, 격자의 사이에 형성된 상기 관통부가 상기 제1영역을 형성함으로써, 제1전극과 제2전극 사이의 다수의 통전 경로를 서로 균일하게 이격되게 형성하여 차아염소산 등의 살균 성분의 생성량을 보다 높일 수 있다.
한편, 본 발명은, 전술한 구성의 살균 전극에 전원 공급부로부터 전원을 인가하여, 상기 살균 전극에 의해 전해물질이 함유된 액체를 살균 성분을 살균수로 생성하는 살균 장치를 제공한다.
이와 같이, 충분히 두껍고 분리 가능한 전극촉매 박판의 제1영역에 생성되는 통전 경로에서 전기 분해가 이루어짐에 따라, 제1전극과 제2전극의 사이에서 액체의 전기 분해에 의해 차아염소산(HOCl), OH라디칼, 과산화수소 등의 산화체(oxidants)가 살균 성분으로 생성되면서, 액체를 살균수로 제조하게 된다. 이를 위하여, 액체에는 염소(Cl) 성분을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 그리고, 차아염소산은 인체에 무해하면서도 높은 살균력을 갖고 있으므로, 차아염소산의 생성량을 높이기 위하여, 액체의 pH값은 3.0 내지 8.0의 범위인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 전도체, 상기 절연체, 상기 전극촉매 박판을 포함하여 형성되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 절연체의 관통부에 의해 형성된 제1영역이 서로 마주보게 정렬되게 구성할 수 있다.
그리고, 상기 살균 전극에 전원을 공급하여 생성된 살균 성분을 함유한 살균수를 공급하는 살균수 공급부를; 더 포함하여, 살균하고자 하는 다양한 대상물에 살균수를 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 살균수 공급부는 다수의 분무구가 구비된 공급 바가 상기 축사의 천장부에 다수 열로 배치되어, 축사 내부의 살균에 활용할 수 있다.
그리고, 산화체 생성을 위한 살균 전극은 고인 액체 내에 설치되어, 고인 액체 내에서 살균 성분을 생성할 수도 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명은, 제1전극과 제2전극을 한 쌍으로 하는 살균 전극은 액체가 유동하고 있는 액체 유동장 내에 설치될 수 있다.
즉, 상기 액체를 공급하는 공급 파이프의 중간에 상기 수용부가 배치되어, 상기 수용부에 수용된 상기 살균 전극에 의해 상기 공급 파이프를 통해 공급되는 액체에 살균 성분을 실시간으로 생성하여, 살균 성분이 함유된 살균수를 살균하고자 하는 대상물, 예를 들어, 치아 세정기, 수도관, 비데, 정수기 등에 상기 살균수를 공급할 수도 있다.
여기서, 살균 전극이 배치된 상기 수용부는 액체 유동장의 유동 단면이 다른 영역에 비하여 보다 더 큰 ST영역에 배치되어, 살균 전극을 통과하는 액체의 유속이 보다 낮은 상태로 유도함에 따라, 살균 전극에서 생성된 살균 성분이 액체 내에 보다 다량으로 포함되게 유도할 수 있다.
이와 함께, 상기 ST영역은 상기 액체가 유동하는 관로로부터 절곡된 부분의 사이에 배치되어, 액체의 유동 경로가 굽어져 유동 방향의 변경에 의한 마찰로 인해 유속을 감소시킨 상태에서 살균 전극을 액체가 통과하게 함으로써, 유동 중인 액체 내에 보다 많은 살균 성분이 함유되어 보다 높은 살균수를 실시간으로 제조할 수 있게 된다.
여기서, 제1전극과 제2전극에는 종래에 비하여 매우 두꺼운 전극촉매 박판의 제1영역이 서로 대향하여 전기 분해에 관여하므로, 높은 전류를 인가하더라도 장시간 동안 백금체가 유지될 수 있다. 따라서, 살균 전극에 인가되는 전류는 10A 이상의 높은 전류가 인가될 수 있으며, 10A(암페어) 내지 50A의 높은 전류를 공급할 수 있다.
상기와 같이 구성된 살균 장치는 다양하게 적용될 수 있다. 즉, 상기와 같이 구성된 살균 장치는 살균 전극의 다수의 제1영역이 서로 마주보게 배치되어, 제1영역 사이에서 통전되는 전류(전하)에 의해 생성되는 살균수의 단위 시간당 생성량이 일정하게 조절되는 이점이 있으므로, 전체적으로 균일한 살균 성분을 함유한 살균수를 짧은 시간에 다량으로 생산하여 다양한 용도에 활용될 수 있다.
먼저, 전술한 구성의 살균 장치에 의해 제조된 살균수를 살균수 공급부에 의해 축사에 공급할 수 있다. 상기 살균 장치는 다량의 살균수를 장기간 동안에 신뢰성있는 범위의 농도를 유지하면서 제조할 수 있으므로, 넓은 축사에도 지속적으로 살균수를 공급하여, 축사 내의 병원균을 사멸시켜 위생적인 축사로 유지할 수 있다.
특히, 축사 내부로 유입되는 공기를 멸균시키는 것이 아니므로, 축사 내부에 병원균이 유입되더라도, 충분한 양의 살균수를 공기중에 분무하는 것에 의하여, 축사 내부의 넓은 공간을 살균시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 축사 내부에 살균수를 공급하는 살균수 공급부는 다수의 분무구가 구비된 공급 바가 상기 축사의 천장부에 다수 열로 간격을 두고 배치되어, 축사의 내부 공간에 골고루 살균수를 분무 형태로 스프레이(spray)하여 청결하고 위생적인 환경을 유지할 수 있다.
그리고, 상기와 같이 구성된 살균 장치는 액체를 공급하는 액체 이송관을 살균 세정하는 용도로 활용될 수도 있다. 즉, 상기와 같이 구성된 살균 장치에서 제조된 살균수를 제조하면서 살균하고자 하는 대상물의 액체 이송관에 통과시키는 것에 의해, 상기 액체 이송관의 내부를 살균시킬 수 있다.
예를 들어, 워터 픽과 같은 치아 세정기나, 수도관, 비데, 정수기에 물 등을 공급하는 액체 이송관의 내부 벽면을 살균 세정하는 용도로 활용될 수 있다.
그 밖에, 주방에서 사용하는 주방 식기나 칼, 도마 등을 세정하는 데에도 활용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 살균 장치는 짧은 시간에 다량의 살균수를 신뢰성있는 범위의 농도로 살균 성분의 비율을 유지하면서 지속적으로 장시간동안 제조하는 것이 가능하므로, 인체의 눈, 코, 점막 등과 같이 민감한 부분을 제외하고는 넓은 범위에 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전극촉매층의 일부만 드러나게 하는 절연체를 이용하여 다수의 통전 경로를 위한 다수의 제1영역을 서로 이격되게 형성한 살균 전극을 제공한다.
무엇보다도, 본 발명은, 전극촉매층의 두께를 도금층에 비하여 훨씬 두껍게 형성할 수 있게 되어, 염수를 포함하는 전해수를 전기분해하여 살균수를 제조하더라도, 전기 분해를 연속적으로 장시간동안 지속할 수 있으므로, 살균수의 차아염소산의 농도를 수십시간 이상 항상 일정하게 유지하는 살균수를 신뢰성있게 생성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 대향하는 음전극과 양전극이 다수의 통전경로를 형성하여 보다 효율적인 액체의 전기 분해를 통해 사용 전력과 백금 등의 전극촉매 소모량을 최소화하면서 높은 살균 능력을 갖는 살균 성분을 생성하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 액체의 전기 분해를 위해 다수의 통전 경로를 형성하여 장시간동안 균일한 농도의 차아염소산을 생성하는 살균 전극의 제조를 보다 용이하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 절연체의 관통부에 의해 드러난 전극촉매층의 제1영역에 의해 다수의 통전 경로가 정해진 간격으로 이격되게 형성하여, 통전 경로 상에서의 전기 분해에 의해 살균 성분을 균일하게 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은 서로 대향하는 음전극과 양전극이 다수의 통전경로를 형성하여 보다 효율적인 액체의 전기 분해를 통해 사용 전력과 백금 소모량을 최소화하면서 높은 살균 능력을 갖는 살균 성분을 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명은, 전도체의 대향면에 전극촉매층을 전극촉매 박판을 얹혀 적층하여 형성함에 따라, 도금에 의해 형성할 수 없는 큰 두께가 되도록 전극촉매층을 자유자재로 형성하여, 높은 전류와 전압이 인가되더라도 장시간 동안 지속적으로 신뢰성있게 단위 시간당 살균 성분을 다량으로 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은, 전극촉매 박판이 전도체에 부착되거나 접착되지 아니하고 얹혀 적층 형성됨에 따라, 서로 이격된 통전 경로를 형성하는 전극촉매 박판의 제1영역이 소모되면, 새로운 전극촉매 박판으로 간단히 교체하고 사용한 전극촉매 박판은 재처리 하여 다시 사용할 수 있게 됨에 따라, 고가인 백금을 모두 사용하여 손실되는 것을 원천적으로 제거하여 경제성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 통전 경로를 형성하는 제1영역을 형성하는 관통부의 배치가 다른 절연체로 교체 가능하게 형성되어, 전도체에 적층된 백금을 전체적으로 사용할 수 있게 되어 경제성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 살균 전극에 도금층에 비하여 두꺼운 전극촉매층을 접착이나 부착없이 적층하여 제조함에 따라, 전극촉매층의 두께를 자유 자재로 형성하여 축사와 같이 장시간 동안 전극의 교체 없이 전기 분해에 의해 다량의 살균수를 지속적으로 제조하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 두꺼운 전극촉매층을 갖는 살균 전극을 쉽고 간단하게 제조하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 일정한 농도 범위의 살균 성분을 흐르는 액체 유동장 내에서도 생성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 짧은 시간 내에 다량으로 제조한 살균수를 이용하여 폐쇄형 축사 뿐만 아니라 개방형 축사에 대해서도 위생적이고 청결한 환경을 유지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 액체를 공급하는 비데, 치아 세정기, 정수기 등의 다양한 장치의 관로 내부를 깨끗하게 살균 세정할 수 있게 되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 폐쇄형 축사의 외형을 도시한 사시도이다.
도2는 개방형 축사의 외형을 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 전극의 제작 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도4는 살균 전극의 분해 사시도이다.
도5는 도4의 살균 전극의 결합 사시도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도7은 도6의 'A'부분의 확대도이다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도9a는 도5의 평면도이다.
도9b는 도9a의 살균 전극의 제1영역의 백금이 소모된 상태에서 절연체를 제거한 구성의 평면도이다.
도9c는 다른 배치의 관통부가 형성된 다른 절연체로 교체한 살균 전극의 평면도이다.
도10은 본 발명에 따라 제작된 살균 전극을 이용한 살균 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도11은 도10의 살균 전극 수용부(ST)의 확대도이다.
도12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균 장치의 전극의 구성을 도시한 분해도이다.
도13은 도12의 전극을 이용한 살균 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도14는 도13의 전극을 이용한 살균 성분의 생성량 시험 결과와 기존 전극을 이용한 살균 성분의 생성량 시험 결과의 비교 그래프이다.
도15는 도10의 살균 장치를 축사의 살균에 활용한 축사용 살균 장치의 개략 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 살균 장치는, 도6에 도시된 바와 같이, 소금, 염소 등의 전해물질이 함유된 액체(55)를 수용한 수용부(300) 내에서 액체(55)에 일부이상 잠긴 상태로 서로 대향하게 배치된 제1전극(100) 및 제2전극(100')을 포함하는 살균 전극을 포함한다. 여기서, 살균 전극은 제1전극(100)과 제2전극(100')에 전원 공급부(200)로부터 전원이 공급되어 액체(55) 내에서 차아염소산 등의 살균 성분을 생성한다.
여기서, 제1전극(100)은 전원 공급부(200)로부터 양극과 연결되고, 제2전극(200)은 전원 공급부(200)의 음극과 연결되어, 살균 전극에 전원이 인가된다.
여기서, 살균 전극을 형성하는 제1전극(100)과 제2전극(100') 중 어느 하나 이상은, 전도체(110)와, 전극층(120)과, 절연체(130)로 이루어진다. 도4에는 편의상 제1전극(100)이 도시되어 있지만, 도6에 도시된 제2전극(100')은 제1전극과 동일하게 구성되므로, 제2전극(100')에 관한 설명은 제1전극(100)에 관한 설명으로 대체하기로 한다.
상기 전도체(110)는, 티타늄, 구리 등과 같이 전기 전도도가 우수한 전기 전도성 재료로 형성되고, 대향면(110s)이 구비된다. 그리고, 전원 공급부(200)과 연결되는 전원 공급선(112)이 연결된다.
여기서, 대향면(110s)은 다른 전극의 전극 촉매층(120')을 향하는 표면을 지칭하며, 도면에 도시된 바와 같이 평탄면으로 형성될 수도 있고, 곡면으로 형성될 수도 있다.
상기 전극촉매층(120)은 판 형태의 백금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 산소반응촉매인 이리듐(Ir)으로 형성될 수도 있고, 코발트, 니켈로 형성될 수도 있다. 즉, 전극 촉매층(120)을 이루는 재료는 백금, 코발트, 이리듐, 니켈 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극촉매의 분자구조는 백금, 코발트, 이리듐, 니켈 중 어느 하나를 중심부에 배치하고 그 표면에 그래핀이 입혀진 구조로 형성될 수도 있다. 이를 통해, 전극 촉매의 소모량을 줄이면서 전기 분해 효율을 높이는 이점을 얻을 수 있다.
이하에서는, 연성이 높아 박판 형태로 성형이 용이한 백금 재질의 전극 촉매층(120)을 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 전극촉매층(120)이 도금에 의해 전도체(110)의 대향면(110s) 상에 형성되는 것을 포함하지만, 도금에 의한 전극촉매층의 두께는 매우 얇아 오랜 시간동안 사용하기가 곤란한 한계가 있다. 다만, 도금에 의해 전극촉매층(120)이 형성되는 경우에도, 후술하는 바와 같이, 절연체(130)의 관통부(132)에 의해 다수의 통전 경로(p)를 형성하는 제1영역(120A)을 쉽게 만들 수 있는 이점이 얻어진다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 도4에 도시된 바와 같이, 충분한 두께(t)를 갖는 전극촉매 박판으로 전극촉매층(120)이 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극촉매 박판은 도금으로 형성하기 어려운 충분히 두꺼운 두께 20㎛ ~ 3mm로 형성될 수 있다.
전극촉매 박판은 전도체(110)의 대향면(110s)에 접착되거나 부착될 수도 있으며, 전극촉매 박판은 전도체(110)의 대향면(110s)에 접착되거나 부착되지 아니하고 얹혀지는 형태로 적층되게 설치될 수 있다. 전극촉매 박판이 전도체(110)에 부착없이 적층되는 것에 의해, 전극촉매 박판을 전도체(110)로부터 쉽게 분리하여 재사용에 활용할 수 있다.
전극촉매 박판은 전체적으로 균일한 두께로 형성되지만, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 백금은 연성이 우수하므로 롤링에 의해 전극촉매 박판으로 용이하게 만들어질 수 있다.
상기 절연체(130)는 전기가 통하지 않는 재질로 형성되며, 예를 들어 플라스틱, 수지, 폴리우레탄, 고무 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 절연체(130)에는 다수의 관통부(132)가 형성되며, 전극촉매층(120)을 사이에 두고 전도체(110)에 결합되거나 고정된다. 도5에 도시된 바와 같이, 전극촉매층(120)은 절연체(130)의 관통부(132)를 통해 외부로 드러나며, 관통부(132) 이외의 영역은 절연체(130)에 의해 외부로 드러나지 않게 된다.
즉, 절연체(130)는 전극촉매 박판을 위치 고정하는 역할과 관통부(132)에 의해 통전 경로를 형성하는 전극촉매층(120)의 제1영역(120A)만을 외부에 드러나게 하는 역할을 한다.
절연체(130)의 관통부(120A)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 격자 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 절연체(130)는 격자 형상으로 형성되어, 격자의 사이에 형성된 관통부(132)에 의해 다수의 통전 경로를 형성하는 전극촉매층(120)이 드러나는 제1영역(120A)이 형성될 수 있다. 절연체(130)가 격자 형태로 형성됨에 따라, 제1영역(120A)은 정해진 간격으로 정확히 배치되므로, 다수의 통전 경로(p) 간의 사이 간격을 일정하게 유지하여, 제1전극(100)과 제2전극(100') 사이에서의 전기 분해에 의해 살균 성분을 균일하게 생성하는 효율을 극대화할 수 있다.
도면에는, 절연체(130)의 관통부(132)가 사각 격자 형상인 구성이 예시되어 있지만, 절연체(130)의 관통부(132)는 원형, 타원형, 다각형 형상 중 어느 하나로 형성되거나 이들의 조합으로 형성될 수도 있다.
도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 절연체(130)는 외측 연장부(134)가 전도체(110)의 외측면을 감싸면서 끼워지게 구성되어, 절연체(130)는 전도체(110)에 분리 가능하게 끼워 맞춤에 의해 결합된다. 도면에는 절연체(130)와 전도체(110)가 끼워 맞춤에 의해 결합되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 절연체(130)에 관통공이 형성되어 전도체(110)의 암나사공에 볼트 또는 나사 체결에 의해 결합될 수도 있다(도면에 도시되지 않음). 여기서, 절연체(130)는 전도체(110)의 표면에 밀착되도록 조립되는 것이 바람직하다.
즉, 절연체(130)와 전도체(110)는 다양한 형상으로 형성되어 상호 분리 가능한 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도면에 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
따라서, 전극촉매 박판이 전도체(110)의 대향면(110s)에 부착되지 아니하고 적층된 형태로 얹혀짐에 따라, 외부에 드러나 통전 경로(p)를 형성하는 제1영역(120A)의 백금이 모두 소모된 상태가 되면, 절연체(130)를 전도체(110)로부터 분리하여 소모된 제1영역을 제외한 영역의 전극촉매 박판을 간단히 수거하여 백금을 다시 활용할 수 있다. 백금은 연성이 매우 우수하므로, 수거한 전극촉매 박판에 새로운 백금을 추가하여 원래 두께의 전극촉매 박판으로 롤링 성형할 수도 있고, 롤링 성형에 의해 백금을 추가하지 않고 제1영역이 채워진 보다 얇은 두께의 전극촉매 박판으로 성형할 수도 있다. 그리고, 재성형된 전극촉매 박판은 살균 전극에 다시 활용된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 살균 전극(100)은 도3에 도시된 순서도에 따라 제조될 수 있다.
먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 티타늄 등의 전기 전도성 재료로 형성되고 대향면(110s)이 형성된 전도체(110)와, 미리 정해진 두께의 전극촉매 박판을 준비한다(S110).
그리고 나서, 전도체(110)의 대향면(110s)에 전극촉매 박판을 비접착 형태로 적층하여 거치시키는 전극촉매 박판 거치단계를 행한다(S120).
그리고 나서, 다수의 관통부(132)가 형성된 절연 재질의 절연체(130)를 준비하여, 전도체(110)와의 사이에 전극촉매 박판을 전극촉매층(120)으로 개재시킨 상태가 되도록 절연체(130)를 전도체(110)에 고정시키는 절연체 고정단계를 행한다(S130). 이에 따라, 도5에 도시된 바와 같이, 절연체(130)의 관통부(132)를 통해 전극촉매 박판의 일부인 제1영역(120A)을 드러나도록 제조된다. 여기서, 절연체 고정단계는 절연체(130)를 전도체(110)로부터 분리 가능하게 전도체(110)에 고정시키는 것이 바람직하다.
그리고 나서, 도6에 도시된 바와 같이, 제1전극(100)과 제2전극(100')의 전도체에 외부 전원(200)을 연결하고, 제1전극(100)과 제2전극(100')의 제1영역(120A)이 서로 대향하는 위치에 마주보도록 정렬시킨 후, 제1전극(100)과 제2전극(100')에 전원을 인가한다. 다만, 본 발명은 제1전극(100)과 제2전극(100')이 정렬된 구성에 국한되지 아니하며, 제1전극(100)과 제2전극(100')의 제1영역(120A, 120A')가 어느정도 높이 차이를 두고 서로 완전히 대향되지 않는 형태로 배치될 수도 있다.
이에 따라, 제1전극(100)과 제2전극(100')은 절연체(130)의 관통부(132)에 의해 노출된 제1영역(120A)의 사이에서만 전하가 이동하는 통전 경로(p)가 형성된다. 여기서, 통전 경로(p)는 격자 형태의 절연체(130)의 관통부(132) 배치에 따라 서로 정해진 간격이 유지되게 형성된다. 따라서, 통전 경로 상에서의 전기 분해가 균일하게 이루어져, 액체(55) 내에서 차아염소산(HOCl), OH라디칼, 과산화수소 등의 산화체(oxidants)를 살균 성분으로 생성하면서 액체를 살균수로 제조하며, 사용 전력과 백금 소모량을 최소화하면서 높은 살균 능력을 갖는 살균 성분을 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
이를 위하여, 액체에는 염소(Cl) 성분을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 그리고, 차아염소산은 인체에 무해하면서도 높은 살균력을 갖고 있으므로, 차아염소산의 생성량을 높이기 위하여, 액체의 pH값은 3.0 내지 8.0의 범위인 것이 바람직하다.
도6에 도시된 살균 장치(1)는, 충분히 두꺼운 전극촉매 박판으로 이루어지고 제1영역(120A)에서만 통전 경로(p)를 형성하는 살균 전극(100, 100')을 구비하여, 살균 전극(100, 100')에 높은 전류를 인가하더라도, 다수의 통전 경로 상에서 살균 성분을 효율적으로 생성할 수 있으며 장시간 살균수를 제조하는 공정을 지속할 수 있다.
그러나, 장시간 동안의 살균수를 제조하는 공정 중에 절연체(130)의 관통부(132)에 의해 노출된 제1영역(120A)의 전극촉매층(120)은 소모되며, 기준치 이상 소모되면 절연체(130)나 전극촉매 박판을 교체한다(S150).
즉, 도9a에 도시된 바와 같이, 살균 전극을 이루는 제1전극(100)은 절연체(130)의 관통부(132)에 의해 백금이 노출되는 제1영역(120A)이 형성되어 있다. 그러나, 살균 전극의 사용 시간이 경과하여 기준치에 도달하면, 제1영역(120A)의 백금은 소모되는 것이 불가피하다. 따라서, 절연체(130)를 전도체(110)로부터 분리하면, 도9b에 도시된 바와 같이, 제1영역(120A)이었던 백금은 거의 모두 소모된 상태이고, 제1영역(120A) 이외의 영역의 백금은 초기 두께를 그대로 유지하고 있다.
따라서, 도9c에 도시된 바와 같이, 도9a의 절연체(130)의 관통부(132)와 다른 배열로 관통부(132x)가 배열된 다른 절연체(130x)를 전도체(110)에 결합하면, 도9a의 제1영역(120A)과 다른 '120B'로 표시된 위치에 제1영역이 형성되게 된다. 따라서, 제1전극(100)은 절연체(130)를 교체한 도9c의 전극(100x)으로 재사용이 가능해진다.
한편, 도9b에 도시된 전극촉매층(120)은 제1영역(120A)의 소모량이 많으며, 도9c에 도시된 전극(100x)에서의 새로운 제1영역(120B)도 결국 사용 시간이 경과하면 소모량이 많아져 두께가 얇아진다. 그런데, 전극촉매 박판은 전도체(110)의 대향면(110s)에 접착되어 있지 않고 도금된 것도 아니고 얹혀진 상태로 적층되어 있으므로, 절연체(130)를 전도체(110)로부터 분리한 이후에, 전극촉매 박판을 전도체(110)로부터 분리시키는 것이 매우 용이하다. 따라서, 제1영역이 소모된 전극촉매 박판은 새로운 전극촉매 박판을 제조하는 데 재사용되어, 고가인 백금을 조금이라도 버리지 않고 모두 재사용하는 것이 가능하여 경제성이 높아지는 이점을 얻을 수 있다.
따라서, 제1영역(120A)에서의 백금 소모량이 기준치 이상이 되면 전극촉매 박판이나 절연체를 교체할 수 있으므로, 살균 전극은 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
한편, 도6 및 도7에 도시된 본 발명의 일 실시 형태는, 살균 장치(1)를 이루는 제1전극(양전극)과 제2전극(음전극)이 모두 전도체(110, 110'), 전극촉매 박판으로 이루어진 전극촉매층(120), 절연체(130)로 이루어져, 절연체(130)의 관통부(132)를 통해 외부에 드러난 제1영역(120A, 120A')의 전극촉매층(120)에 의해 통전 경로(p)가 형성되도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 살균 장치(2)를 이루는 제1전극(100)은 도4 및 도5에 도시된 구성이지만, 도8에 도시된 바와 같이, 제2전극(101')은 절연체를 구비하지 않게 구성될 수 있다. 이 경우에는 제1전극(100)의 제1영역(120A)으로부터 제2전극(101')으로 분산되는 형태로 전하가 이동하는 통전 경로(p')가 퍼지는 형태로 형성되어, 이 경우에는 도6 및 도7에 도시된 구성에 비해서는 살균 성분의 생성 효율이 저하되지만, 제1전극(100)의 절연체(130)에 의해 서로 구획된 위치로부터 통전 경로(p')가 형성되므로, 전극이 평판으로만 형성된 구성에 비해서는 살균 성분의 생성 효율이 높은 이점을 얻을 수 있다.
도8에는 제2전극(101')에 전극촉매층이 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2전극(101')에 전극촉매층이 형성되지 않을 수도 있다. 한편, 도8에는 양전극이 도4 및 도5의 제1전극(100)을 형성하고 음전극이 절연체 없는 전극(101')인 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 음전극이 도4 및 도5의 제1전극(100)을 형성하고 양전극이 절연체 없는 전극(101')인 구성일 수도 있다.
한편, 상기와 같이 제작된 살균 전극(100)을 이용한 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 살균 장치(3)는, 도10에 도시된 바와 같이, 액체에 일부 이상 잠기는 ST영역(ST)에 설치된 살균 전극(100, 100')과, 살균 전극(100, 100')으로 액체를 공급하는 액체 공급부(1002)와, 액체 공급부(1002)로부터 액체가 이송되는 관로 역할을 하는 액체 공급관(1003)과, ST영역(ST)에서 살균 성분이 함유된 살균수를 사용 용도에 맞게 공급하는 살균수 공급부(500)를 포함하여 구성된다.
여기서, 살균 전극(100, 100')은 도5에 도시된 전극이 사용될 수 있다.
상기 액체 공급부(1002)는 액체 저장 탱크 등으로 형성될 수 있으며, 액체 공급관(1003)에 배치된 펌프(P)를 이용하여 ST영역(ST)을 거쳐 살균수 공급부(500)로 액체를 이송한다. 액체 공급부(1002)로부터 공급되는 액체는 염소 성분을 함유한 것이 바람직하며, 소금을 투여하여 별도로 염소의 함량이 조절된 물이거나, 수돗물 등 범용적으로 사용되는 물로 적용될 수 있다.
필요에 따라, ST영역(ST)에 액체를 공급하고, 액체의 유동을 중단한 상태에서 살균 전극(100, 100')에 의해 살균 성분을 생성하고, ST영역(ST)에 채워진 살균수를 살균수 공급부(500)로 이송하도록 액체의 유동을 조절할 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 전극(100, 100')은 전극촉매층(120)가 종래에 비하여 수십배~수천배의 두께로 형성됨에 따라, 높은 전압과 전류가 인가된 상태에서 단위 시간당 차아염소산 등의 살균 성분을 보다 많이 생성할 수 있으므로, 액체를 지속적으로 공급하는 상태에서도 실시간으로 살균수를 제조하여 공급할 수 있다.
한편, 살균 전극(100, 100')이 위치하는 전극 수용부(300')는, 도10에 도시된 바와 같이, 직선이나 곡선 형태로 수평으로 배열된 액체 공급관(1003)으로부터 하측으로 절곡된 부분 사이에 배치되고, 액체 공급관(1003)의 관내 유동 단면에 비하여 보다 넓은 유동 단면을 갖는 ST영역(ST)으로 정해질 수 있다.
이에 따라, 살균 전극(100, 100')이 액체 유동장 내에 설치되어 실시간으로 살균수를 제조하더라도, 살균 전극(100, 100')을 통과하는 액체의 유속이 ST영역(ST)에서 낮아지고, 살균 전극(100, 100')의 주변 유동이 살균 전극(100, 100')과 보다 많이 접촉을 하는 유동이 발생되면서, 살균 전극(100, 100')에서 생성되는 OH라디칼, 차아염소산 등의 살균 성분을 보다 많이 함유한 살균수를 살균수 공급부(500)로 공급할 수 있다.
상기 살균 전극(100, 100')은, 도11에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(200)로부터 양전류(ip)가 공급되는 제1전극(100)과, 전원 공급부(200)로부터 음전류(in)가 공급되는 제2전극(100')으로 이루어진다. 제1전극(100)과 제2전극(100')이 하나의 쌍을 형성하며, 각각의 관통부(132)에 의해 노출된 제1영역(120A)의 전극촉매층(120)이 서로를 마주보는 자세로 정렬되어 배치된다.
여기서, 외부 전원(200)은 직류 전원으로 이루어지며, 제1전극(100)과 제2전극(100')으로 공급되는 전류는 대략 10A 이상으로 정해지며, 예를 들어 30A ~ 40A 의 크기로 정해질 수 있다. 여기서, 공급 전압은 다양하게 정해질 수 있으며, 예를 들어 3V 내지 500V의 높은 전압을 유지할 수 있다.
이와 같이 높은 전류를 연속하여 공급하면서 주변의 액체를 전기분해하면서 액체 내에 차아염소산, 과산화수소, 오존 등의 살균 성분을 다량으로 생성하더라도, 전극촉매층(120)가 종래 도금층에 의해 형성되는 것에 비하여 훨썬 두꺼운 20㎛ 내지 3mm의 두께로 형성됨에 따라, 장시간 동안 살균 성분을 단위 시간당 다량으로 생성하여 높은 살균력을 갖는 살균수를 제조할 수 있다.
더욱이, 제1전극(100)과 제2전극(100')의 제1영역(120A, 120A')이 서로 대향하는 자세로 설치됨에 따라, 절연체(130)에 의해 가려지지 않아 전하가 유일하게 통과할 수 있는 제1영역(120A)으로 살균 전극(100, 100')에 인가된 전하가 몰리게 되고, 대향하는 제1영역(120A, 120A')의 사이에서 통전되면서 전기 분해가 이루어짐에 따라, 전기 분해에 관여하지 않고 손실되는 전하의 양을 최소화하여, 공급 전력량에 비하여 보다 많은 전하가 전기 분해에 관여하면서 다량의 살균 성분을 생성하여 전력 사용 효율이 높아지는 이점도 얻을 수 있다.
도10 및 도11에는 살균 전극이 액체의 유동이 느려지는 ST영역(ST)에 설치된 구성이 예시되어 있지만, 별도의 ST영역이 구비되지 아니하고, 공급 파이프를 따라 살균 전극이 배열되어 제1전극과 제2전극의 사이를 액체가 유동하면서 살균 성분이 실시간으로 생성되게 구성될 수 있다. 그리고, 실시간으로 살균성분이 생성되면서 만들어진 살균수를 살균하고자 하는 대상물에 곧바로 공급하거나 별도의 저장통에 담은 상태로 공급하도록 구성될 수도 있다.
한편, 도면에는 제1전극(100)과 제2전극(100')이 모두 제1영역(120A)이 구비된 구성이 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도8에 도시된 바와 같이, 살균 전극(100, 100') 중 어느 하나는 제1영역(120A)이 없는 평탄한 면으로 이루어진 전극면으로 형성될 수도 있다.
한편, 살균 전극(100, 100')이 배치되는 ST영역(ST)에는 액체가 고인 상태로 있을 수도 있고, 액체가 흐르는 상태일 수도 있다. 즉, 액체 공급부(1002)로부터 액체 공급관(1003)을 통해 공급되는 액체가 ST영역(ST)에서 흐르고 있는 상태이더라도, 액체 유동장 내의 살균 전극(100, 100')에 인가되는 전류를, 예를 들어, 10A 이상으로 높게 설정하여 단위 시간에 보다 많은 양의 살균 성분을 생성할 수 있으므로, 흐르는 액체 유동장 내에서도 실시간으로 살균수를 제조하여 축사 등 다량의 살균수를 짧은 시간 내에 필요로 하는 대상물에 곧바로 공급할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
상기 살균수 공급부(500)는, 전극 수용부(300')에 배치된 살균 전극(100, 100')에 의해 생성된 살균 성분을 함유한 살균수(77)를 살균 세정이나 살균 소독하고자 하는 대상물에 분무하거나 제트(jet) 형태로 분사하는 등 다양한 형태로 공급한다.
한편, 상기와 같이 구성된 살균 장치(3)의 사용 기간의 경과에 따라, 전극촉매층(120)은 조금씩 소모되어 제1영역(120A, 120A')의 전극촉매층(120) 사이의 간격이 넓어지면, 인가되는 전류의 세기에 따라 살균 전극(100, 100')에 전류를 인가하더라도 정해진 양의 살균 성분이 생성되지 않는 상태에 도달하게 된다.
이와 같은 상태에서 작동하면, 실제로 공급되는 살균수(77)에 살균 성분이 예정된 농도보다 낮아져서, 축사나 주방 식기 등에 사용하는 살균수의 살균 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 본 발명은, 전원 공급부(200)에 의해 인가되는 전류의 세기를 서로 다르게 조절하는 제1모드와 제2모드로 구분하여 작동한다.
먼저, 살균 전극의 주변 액체에 예정된 농도의 살균 성분을 생성하는 제1모드에서는, 전술한 바와 같이 전원 공급부(200)로부터 10A ~ 50A의 높은 제1전류가 인가되어, 단위 시간 당 차아염소산, OH 라디칼 등의 살균 성분을 다량으로 생성하여 살균수를 제조한다.
그리고, 제1모드를 실행하기에 앞서, 전원 공급부(200)로부터 제1전류보다 낮은 제2전류를 인가하여, 전극촉매층(120)의 사용량을 간접적으로 감지한다. 즉, 전극촉매층(120)의 소모량이 많아지면, 제1전극(100)의 전극촉매층과 제2전극(100')의 전극촉매층 사이의 간격이 멀어진 상태가 된다. 제1전극(100)의 전극촉매층과 제2전극(100')의 전극촉매층 사이의 간격이 멀어지면, 10A 이상의 높은 전류가 인가되더라도 이들 사이에 통전되지만, 50mA 내지 500mA의 낮은 전류가 인가되면 제1전극(100)과 제2전극(100')의 사이에 원활히 통전되지 못하는 상태가 되며, 이를 감지하여 전극촉매층(120)의 잔여량이 살균수의 제조에 적당한 양인지 여부를 감지할 수 있다. 여기서, 제2모드의 제2전류는 제1모드의 제1전류에 비하여 1/10 이하로 정해지는 것이 바람직하다.
특히, 도10에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 제1살균 전극(100)과 제2전극(100')의 제1영역(120A)에 위치한 전극촉매층(120) 사이의 간격에 의해 정해짐에 따라, 전극촉매층(120) 사이에서만 전극(100, 100') 사이의 통전 경로가 형성되므로, 제2모드에서의 전극촉매층(120) 사용량을 감지하는 정확성이 크게 향상되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 살균 전극(100, 100')은 다수의 제1영역(120A)이 형성되어 있고, 제1영역(120A)에 전극촉매층(120)가 노출되어 있으므로, 제2모드에서 인가되는 낮은 제2전류의 전하는 제1영역(120A)의 끝단을 통해 전극촉매층(120)로 집중되는 현상이 나타난다. 따라서, 평판 전극인 경우에는 전하가 분산되므로 제1전극과 제2전극 사이의 통전 상태를 정확하게 감지하기 어려운데 반하여, 본 발명은, 살균 전극의 제1영역(120A, 120A')에 집중되는 전하의 양이 항상 일정하게 정해지므로, 제2모드에서 제2전류가 인가된 상태에서 제1전극과 제2전극의 통전 여부에 따라 백금체의 잔여량을 정확하게 감지할 수 있다.
여기서, 제2전류의 크기는 제1모드에서 인가되는 제1전류의 세기와 액체의 종류와, 살균 전극 사이의 간격 등을 고려하여, 전극촉매층(120)이 수명만큼 사용되어 소모된 상태에서는 통전되지 아니하고, 전극촉매층(120)가 수명보다 적게 사용되어 소모된 상태에서는 통전되는 임계치의 전류 크기로 정해진다.
이를 통해, 액체 내에 살균 성분을 생성하는 제1모드를 실행하기에 앞서, 제1전극과 제2전극에 낮은 임계치의 제2전류를 인가하는 제2모드를 실행하여 전극촉매층(120)의 잔여량이 제1모드를 실행하기에 적합한지 여부를 확인함으로써, 신뢰성있는 살균 성분의 생성을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도12 내지 도13에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전극은 전해물질이 용해된 액체에 잠긴 상태로 전기분해에 의해 살균 성분을 생성하지 아니하고, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 사이에 염소 등의 전해물질이 용해된 액체를 통과하는 유로(98)를 형성하고, 전극(102, 102') 사이의 유로(98)를 통과하는 액체를 전기분해하여 일정한 양의 살균 성분을 생성하도록 구성된다.
보다 구체적으로는, 전원(미도시)로부터 직류 전원이 공급되는 각 전극(102, 102')은 전도체(110, 110')와, 전도체(110, 110')의 대향면에 적층된 전극촉매층(120, 120')과, 관통부(132, 132')가 형성되어 전극 촉매층(120, 120')의 일부가 유로(98)에 드러나도록 전극촉매층(120, 120')에 적층되는 절연체(130, 130')와, 절연체(130, 130')에 적층되어 전극 촉매층(120, 120') 사이에 구불구불한 유로(98)를 형성하는 간격 부재(140)를 포함하여 구성되며, 도12의 각 전극(120, 120')을 중심선(88)을 기준으로 도면부호 89로 표시된 방향으로 포개는 것으로 제작된다.
여기서, 간격 부재(140)는, 도12 및 도13에 도시된 바와 같이, 절연체(130, 130') 사이에 간극을 형성하여, 전극 촉매층(120, 120')의 사이 간극(s)을 정해진 간격으로 유지하고, 지그재그 형태의 유로(98)를 절연체(130, 130') 사이에 형성한다. 간격 부재(140)는 전기 전도성 재질로 형성될 수도 있고, 절연체로 형성될 수 있다. 도면에는 간격 부재(140)는 절연체(130, 130')와 별개의 부재로 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 간격 부재(140)는 절연체(130, 130')와 일체의 부재로 형성될 수도 있다.
서로 대향하는 각 전극(102, 102')의 간격 부재(140)는 플랜지부의 관통구멍(151)을 볼트로 체결하여, 제1전극(102)과 제2전극(102')을 상호 결합한다. 여기서, 전원(미도시)로부터 공급되는 전원은 제1전극(102)과 제2전극(102')에 양전원과 음전원을 교대로 공급한다.
그리고, 간격 부재(140)에 의해 형성되는 유로(98)의 일단에는 액체가 유입되는 입구(102i)가 형성되고, 간격 부재(140)에 의해 형성되는 유로(98)의 타단에는 액체가 배출되는 입구(102o)가 형성되어, 전도체(110, 110')에 전원이 인가된 상태에서 입구(102i)를 통해 유입된 액체가 유로(98)를 통과하여 출구(102o)로 배출될 때에는 액체 내에는 미리 정해진 살균 성분이 생성된 살균수로 배출되어 살균수 공급부(500)로 공급될 수 있다.
도면 중 미설명 부호인 110e는 간격 부재(140)의 후면에 적층된 전도체(110, 110), 전극 촉매층(120, 120'), 절연체(130, 130')의 가장자리 경계를 도시한 것이다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 전도체(110, 110), 전극 촉매층(120, 120'), 절연체(130, 130')가 서로 정해진 간격을 두고 배치되고, 이들 사이에 유로를 형성하는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 구성에 의해, 제1전극(102)과 제2전극(102')은 미리 정해진 간격(s)으로 전극 촉매층(120, 120')이 서로 이격되어 있으므로, 전술한 실시예와 마찬가지로, 절연체(130, 130')의 관통부(132, 132')에 의해 드러난 부분이 제1영역(120A)을 형성하여, 제1영역(120A)간에 다수의 통전 경로(p)가 마련되어, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 사이 유로(98)를 정해진 지그재그 경로(99)로 통과하는 액체에 살균 성분을 균일하게 형성한다.
이와 같은 구성 하에서, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 치수를 88.5mm*46mm로 제작하고, 관통부(132, 132')에 의해 드러난 제1영역의 전극촉매층(120, 120')으로 백금(Pt)을 사용하고, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 간격(s)을 4mm로 설정하고, 유로(98)를 통해 0.9% 농도의 식염수를 4.7ml/sec의 유량으로 흐르게 하고, 100mA의 전류를 인가하되, 4.9초동안 제1전극(102)에 양전원이 공급되고 제2전극(102')에 음전원이 공급된 후, 0.1초의 휴지기를 지나 다시 4.9초동안 제1전극(102)에 음전원이 공급되고 제2전극(102')에 양전원이 공급되는 것을 반복하여, 시간(hour) 단위로 출구(120o)에서 배출되는 액체의 차아염소산의 농도를 측정하였다.
그 결과, 도14에 도시된 실험 데이터 그래프의 하측 측정값(네모형태)에 나타난 바와 같이, 전극(102, 102') 사이의 유로(98)를 통과하여 배출되는 액체에 함유된 차아염소산의 농도는 시간의 경과에 무관하게 1.6ppm ~ 2.4ppm의 범위로 측정되었으며, 대략 2.0ppm을 기준으로 분산이 크지 않게 나타났다.
한편, 비교예로서, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 치수를 88.5mm*46mm로 동일하게 제작하고, 관통부(132, 132')에 의해 드러난 제1영역의 전극촉매층(120, 120')으로 백금(Pt)을 동일하게 사용하고, 제1전극(102)과 제2전극(102')의 전극 촉매층(120, 120')의 간격(s)을 4mm로 동일하게 설정하고, 유로(98)를 통해 0.9% 농도의 식염수를 4.7ml/sec의 유량으로 흐르게 하고, 100mA의 전류를 인가하되, 4.9초동안 제1전극(102)에 양전원이 공급되고 제2전극(102')에 음전원이 공급된 후, 0.1초의 휴지기를 지나 다시 4.9초동안 제1전극(102)에 음전원이 공급되고 제2전극(102')에 양전원이 공급되는 것을 반복하여, 시간(hour) 단위로 출구(120o)에서 배출되는 액체의 차아염소산의 농도를 측정하였다.
그 결과, 도14에 도시된 실험 데이터 그래프의 상측 측정값(원형 형태)에 나타난 바와 같이, 전극(102, 102') 사이의 유로(98)를 통과하여 배출되는 액체에 함유된 차아염소산의 농도는 초기 5.8ppm~12.3ppm의 높은 값을 가졌다가 시간의 경과에 따라 점진적으로 감소하여 대략 24시간이 경과한 상태에서는 2.4ppm ~ 6.1ppm의 값으로 낮아지는 경향을 보였으며, 시간의 경과에 따른 차아염소산의 농도 편차도 크게 나타났다. 이는, 관통부(132)가 없는 평판 전극에 의해서는 전기 분해가 영역별로 불규칙하게 이루어짐에 따라, 살균 성분의 생성량이 불규칙적이고, 장시간 동안 사용하면, 흐르는 액체에 대한 전기 분해이더라도, 평판 형태의 전극표면에 이물질이 많아져 점점 살균 성분의 농도가 낮아진다는 것을 의미한다. 또한, 전극촉매의 소모량이 불규칙적이어서, 전극 촉매를 충분히 소모하지 않은 상태에서도 교체해야 하는 문제가 생기는 것을 보여준다.
이에 반하여, 본 발명은 전극촉매층(120, 120')을 충분히 두껍게 형성하면서도, 절연층(130, 130')의 관통부(132, 132')에 의해 전극촉매층(120, 120') 사이에 다수의 통전 경로(p)가 이격되게 형성되어, 전기 분해가 행해지는 동안에 각 통전 경로(p)에서 균일한 양의 살균 성분을 생성하여, 살균 성분의 농도를 보다 정교하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 동안 균일한 농도의 살균 성분을 갖도록 유지하여, 본 발명에 의해 생성된 살균수를 보다 다양한 용도에 자극없이 활용할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성된 살균 장치(3)는 다양한 용도에 활용될 수 있다. 살균수 공급부(500)에 의해 공급되는 살균수(77)가 분무 형태로 축사 내부에 설치되면, 도15에 도시된 바와 같이 축사용 살균 장치로 적용된다.
즉, 축사 내부의 천장에 다수의 분무구가 구비된 공급바(501)가 다수의 열로 배치되어, 주기적으로 살균수를 분무하도록 축사용 살균 장치가 구성될 수 있다. 이를 통해, 도1의 밀폐형 축사(9) 뿐만 아니라 도2의 개방형 축사(9')에 대해서도, 축사 내부의 공기와 내부 공간을 분무되는 살균수(77)에 의하여 살균 소독됨에 따라, 외부로부터 공기를 타고 유입된 병원균을 주기적으로 멸균시킴으로써, 청결하고 위생적인 축사 환경을 구현할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 살균 장치(3)에 의해 살균 성분을 포함하는 살균수를 살균하고자 하는 치아 세정기, 수도관, 비데, 정수기, 주방 식기, 샤워 시설 등의 다양한 대상물의 액체 이송관에 통과시키는 형태로 살균수 공급부(500)가 마련됨으로써, 액체 이송관의 내부를 살균 소독하는 살균 장치로도 활용될 수 있다.
그 밖에, 살균 장치(3)에 의해 제조된 살균수를 주방 식기 등 다양한 대상물에 높은 압력으로 살균수를 분사하여 미생물, 박테리아 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다 그리고, 살균수를 이용하여 주방 식기 등을 세정하는 것에 의해, 일반적인 설겆이와 동일한 작업을 통해, 주방용 칼이나 식기 등에 잔류하는 병원균을 사멸시켜 보다 청결한 주방 식기로 세정할 수도 있다.
이처럼, 본 발명은, 높은 전류를 살균 전극에 인가하여 단위 시간 내에 다량의 살균수를 장시간동안 제조할 수 있으며, 서로 마주보는 제1영역(120A) 사이에서 전기 분해에 의해 살균 성분을 제조함에 따라 일정한 농도 범위의 살균 성분을 갖는 살균수를 제조하는 것을 장시간동안 지속하여, 다량의 살균수를 사용하는 축사 소독, 액체 이송관의 소독, 기타 기기의 세정 등에 널리 활용될 수 있다.
특히, 본 발명은, 두꺼운 백금체의 소모량을 사용전에 미리 별도의 설비 없이 제1모드보다 낮은 전류를 통전시키는 제2모드에 의해 감지할 수 있도록 하여, 오랜 시간 동안 살균 성분을 갖는 살균수 제조를 위한 작동 오류를 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
즉, 도면에는 서로 마주보는 제1전극과 제2전극이 모두 절연체의 관통부를 통해 전극촉매층의 제1영역이 드러나는 형상인 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하고, 서로 마주보는 제1전극과 제2전극 중 어느 하나에 대해서만 절연체의 관통부를 통해 전극촉매층의 제1영역이 드러나고 다른 하나는 전극촉매층의 평탄면이 대향면에 모두 드러나는 형상인 구성을 포함한다.

Claims (26)

  1. 서로 대향하게 배치된 제1전극 및 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극에 전원이 공급되어, 상기 제1전극과 상기 제2전극의 사이에 위치한 염소가 함유된 액체 내에 살균 성분을 생성하는 살균 전극으로서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나 이상은,
    전기 전도성 재료로 형성되고 상기 전원과 연결되는 전도체와;
    상기 전도체의 상기 대향면에 전극촉매가 적층되어 형성된 전극촉매층과;
    상기 전도체와의 사이에 상기 전극촉매층을 개재시킨 상태로 상기 전도체에 고정되되, 관통부가 구비되어, 상기 관통부를 통해 상기 전극촉매층의 일부인 제1영역을 다수의 위치에 드러나게 하고, 상기 제1영역 이외의 나머지 영역은 가려진 상태로 상기 전극촉매층의 외표면을 덮어 형성하는 절연 재질의 절연체를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극촉매층은 전극촉매로 형성된 전극촉매 박판을 상기 대향면에 접착없이 얹혀져 적층되는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전극촉매 박판이 상기 제1영역에서 소모되면, 새로운 전극촉매 박판으로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 전극촉매 박판은 20㎛ 내지 3mm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 절연체는 격자 형상으로 형성되어, 격자의 사이에 형성된 상기 관통부가 상기 제1영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1영역은 원형, 타원형, 다각형 형상 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전극촉매층은 상기 대향면에 전극촉매가 도금된 층으로 이루어지고, 상기 절연체는 격자 형상으로 형성되어, 격자의 사이에 형성된 상기 관통부가 상기 제1영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 전도체에 분리 가능하게 결합되고, 상기 전극촉매 박판은 상기 전도체로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 전도체에 볼트 결합, 끼워맞춤 중 어느 하나 이상으로 결합된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 절연체는 플라스틱, 수지, 폴리우레탄, 고무 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는 서로 다른 위치에 관통부가 형성된 형태로 교체 가능한 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 전도체는 티타늄, 구리 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전극촉매는 백금, 코발트, 이리듐, 니켈 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전극촉매는 백금, 코발트, 이리듐, 니켈 중 어느 하나를 중심부에 배치하고 그 표면에 그래핀이 입혀진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 전도체, 상기 절연체, 상기 전극촉매 박판을 포함하여 형성되고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 절연체의 관통부에 의해 형성된 제1영역이 서로 마주보게 정렬된 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 살균 전극은 축사 살균수를 제조하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 살균 전극.
  17. 살균 전극의 제조 방법으로서,
    전기 전도성 재료로 형성되고 대향면이 형성된 전도체를 준비하는 전도체 준비단계와;
    미리 정해진 두께의 전극촉매로 형성된 전극촉매 박판을 준비하여 상기 대향면에 얹혀 적층시키는 박판 거치단계와;
    다수의 관통부가 형성된 절연 재질의 절연체를 준비하여, 상기 전도체와의 사이에 상기 전극촉매 박판을 개재시킨 상태로 상기 전도체에 고정시키는 절연체 고정단계를;
    포함하여 구성되어, 상기 관통부를 통해 상기 전극촉매 박판의 일부인 제1영역을 드러나게 하고 제조하는 것을 특징으로 하는 살균 전극의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 절연체 고정단계는 상기 절연체를 상기 전도체로부터 분리 가능하게 상기 전도체에 고정시키는 것을 특징으로 하는 살균 전극의 제조 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 절연체는 격자 형상으로 형성되어, 격자의 사이에 형성된 상기 관통부가 상기 제1영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 살균 전극의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 살균 전극과;
    상기 살균 전극에 전원을 인가하는 전원 공급부를;
    포함하여, 상기 살균 전극에 의해 전해물질이 함유된 액체를 살균 성분을 살균수로 생성하는 살균 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 전도체, 상기 절연체, 상기 전극촉매 박판을 포함하여 형성되고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 절연체의 관통부에 의해 형성된 제1영역이 서로 마주보게 정렬된 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 살균수를 공급하는 살균수 공급부를;
    더 포함하는 살균 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 살균수 공급부는 다수의 분무구가 구비된 공급 바가 상기 축사의 천장부에 다수 열로 배치된 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 살균 전극은 액체가 유동하고 있는 유로에 설치되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 액체를 공급하는 공급 파이프에 의해 상기 유로가 형성되어, 상기 살균 전극에 의해 상기 공급 파이프를 통해 공급되는 액체를 살균 성분을 함유한 상기 살균수를 실시간으로 생성하여, 상기 살균수를 대상물에 공급하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 대상물은 치아 세정기, 수도관, 비데, 정수기 중 어느 이상인 것을 특징으로 하는 살균 장치
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