KR100947847B1

KR100947847B1 - 복합 살균수 제조 장치

Info

Publication number: KR100947847B1
Application number: KR1020090038612A
Authority: KR
Inventors: 박영환
Original assignee: 주식회사 덕영엔지니어링
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2010-03-18

Abstract

본 발명은 복합 살균수 제조 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원수에 포함되는 용존고형물, 및 불순물 등을 제거하여 순도가 높은 복합 살균수를 높은 생산 효율로 제조할 수 있고, pH 조절이 매우 편리하며, 동시에 비료 및 세척수로 사용 가능한 부산 물질의 생산 및 복합 살균수에 염성분이 잔존하지 않는 것이 가능한 복합 살균수 제조 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 복합 살균수 제조 장치는, 원수를 공급받아 저장하기 위한 원수저장부; 상기 원수저장부로부터 배출되는 원수의 일부인 제1 공급수에 염소계 물질을 용해시켜 염소계 물질 수용액을 제조하기 위한 용해부; 및 상기 용해부로부터 배출되는 상기 염소계 물질 수용액, 및 상기 원수저장부로부터 배출되는 상기 원수의 일부인 제2 공급수를 전기분해시키기 위한 제1 전해조를 포함 할 수 있고, 상기 제1 전해조는, 그 내부가 양이온만 통과할 수 있는 제1 양이온 교환막에 의하여 분리되고, 상기 제1 양이온 교환막을 사이에 두고 마주하여 위치하는 제1 양극판과 제1 음극판이 구성되며, 상기 제1 양극판 측에는 상기 염소계 물질 수용액이, 그리고 상기 제1 음극판 측에는 상기 제2 공급수가 각각 공급될 수 있다.

차아염소산, 복합, 살균, 소독, 전해, 염화나트륨, 염화칼륨

Description

복합 살균수 제조 장치{DEVICE FOR PRODUCING COMPLEX STERILIZING WATER}

본 발명은 복합 살균수 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차아염소산을 주성분으로 하는 복합 살균수를 생산하기 위한 복합 살균수 제조 장치에 관한 것이다.

최근 대기나 토양의 오염이 심해짐에 따라 알러지나 아토피와 같은 환경성 질환이 늘어나고 있으며, 이에 발맞추어 웰빙의 대한 관심이 높아짐에 따라 건강에 대한 관심도가 나날이 증가하고 있다. 따라서, 인체에 부작용을 유발하지 않는 화학 약품으로 각종 질환을 치료하거나 소독하고 예방하는 방법에 대한 연구가 그동안 진행되어 왔다.

일반적으로 대부분의 상수도 혹은 수영장 시설에는 물을 소독하기 위하여 오존이나, 자외선, 차아염소산나트륨(NaOCl), 액화염소, 염소가스 등이 사용되어왔다. 하지만, 액화염소나, 염소가스, 차아염소산나트륨(NaOCl) 등으로 살균할 경우 물에서 냄새가 나며 각종 피부질환을 일으킬 우려가 있고, 더욱이 수영장에서 소독제로서 사용되는 염소는 폐질환, 피부질환, 결막염 등의 질병을 일으키는 심각한 문제점이 있었다. 또한, 일반적으로 수돗물을 비롯한 각종 식수, 음료수, 식품 등은 살균 처리를 위한 방법으로는 소금을 전기분해하여 생성한 염소(Cl₂)외에 하이포아염소산칼슘(Ca(ClO)₂)의 형태로 염소소독 방법 등을 사용하였다. 차아염소산나트륨(NaOCl) 또한 소독 살균제로 사용되나 알러지(Allergy), 안구 충혈, 옷감의 탈색 등을 유발하며, 사용후 하수로 버려지면 메탄(CH₄)과 반응하여 발암물질인 트로할로메탄(THM)을 발생시킨다.

이러한 문제를 해소하는 살균 방법으로서 차아염소산(HOCl) 또는 아염소산(HClO₂)에 의한 살균이 알려져 있다. 이 살균 방법은 살균 대상의 범위가 넓고, 즉각적인 살균 효과를 발휘하는 여러 가지의 이점이 있으며, 차아염소산(HOCl)의 살균력은 차아염소산나트륨(NaOCl)의 약 20배에 달하는 것으로 나타났다. 특히, 차아염소산(HOCl) 또는 아염소산(HClO₂)을 함유한 살균수는 약산성 영역으로 조정되면 피부염이나 알레르기 반응을 일으키지 않는 우수한 이점을 갖는다. 또한, 여러 실험 등을 통하여 독성이 전혀 없는 것으로 알려져 상수도 등 식수를 비롯하여 식품, 의약에 이르기까지 위생적으로 대상물을 효과적으로 살균할 수 있으므로 현재 살균제로 사용되고 있는 에탄올, 크레졸, 페놀 등에 비해 독성이 없고 안전성이 높다. 따라서, 차아염소산(HOCl)에 의한 살균은 살균 능력 및 인체에 대한 무해성의 관점에서 현재 알려져 있는 여러 가지의 살균방법 중에서 가장 바람직한 방법이라고 생각할 수 있다.

일반적으로 염소(Cl₂)는 소금 등의 주성분인 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하 여 제조하는데, 소금물을 전해조에서 전해하게 되면, (2NaCl + 2H₂O 전기분해 → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂ ↑)로 되고, 여기에서 생성된 염소(Cl₂)를 물과 반응시키면, Cl₂, HOCl, OCl 의 형태로 존재하게 되는데, pH에 따라서 Cl₂, HOCl, OCl의 존재비율이 달라진다. 즉, pH가 낮아질수록 염소(Cl₂)의 비율이 높아지고, 약산성 영역 및 중성 영역에서는 차아염소산(HOCl)의 비율이 높아지며, 알칼리 영역에서는 차아염소산(HOCl)이 H⁺이온과 OCl^-이온으로 분해되어 OCl^-이온의 비율이 높아진다.

도1에 따르면 pH = 9 에서는 HOCl 형태가 4%, OCl 형태가 96%정도로 존재하고, pH가 5.5 내지 6.5일 때 가장 차아염소산(HOCl)의 비율이 높으며, 특히 pH = 6 근방에서는 거의 100%를 차지한다. 즉, 악취나고, 유해한 염소(Cl₂)가스가 적고, OCl^-이온 발생이 적으면서도 살균제인 차아염소산(HOCl)이 많아지는 pH범위는 대략 5.5 내지 6.5(특히 pH 약 6에서 HOCl 발생율 정상치)의 범위에 있다. 실질적으로는 pH5 근방에서 차아염소산(HOCl)의 비율이 극대화 되나 약간의 산성화에도 염소(Cl₂)가스가 발생할 가능성이 있으므로 pH5.5 내지 pH6.5사이가 안전하면서 가장 안정된 pH 범위인 것으로 알려져 있다.

차아염소산(HOCl)은 상기한 바와 같이 인체에 무해할 뿐만 아니라, 차아염소산나트륨(NaOCl)의 약 20배, 차아염소산이온(OCl^-)에 비하여 약 80배의 살균력을 가 지고 있으므로, 인체에 직접적으로 적용하거나 인체에 섭취 또는 흡수될 과일, 채소, 어류, 가공식품 등의 음식물 살균 소독, 농장, 수경재배장, 양계장, 축사, 연못, 하수 및 오폐수 처리장, 정수장, 수영장 등의 살균 소독, 및 기계류, 배관, 냉각탑, 의료기기 등의 살균 소독에 있어서, 차아염소산(HOCl)의 비율을 극대화할 수 있는 살균수의 제조 방법 및 이를 구현하는 제조 장치의 필요성이 크게 대두되고 있다. 또한, 차아염소산 뿐 아니라 다른 살균력을 가진 성분들을 복합적으로 생성하는 것이 가능하다면 보다 우수한 살균 소독제로 사용할 수 있을 것이다.

한편, 종래에 염화나트륨을 이용하여 차아염소산을 제조하는 경우 염화나트륨을 소금에 직접 전기분해하여 사용하므로 염화나트륨이 일부 존재한다. 따라서, 농작물 등에 장시간 사용하는 경우 염화나트륨이 토양에 축적되어 농작물 재배에 영향을 줄 수 있으며, 기계류 및 배관 등에 사용하는 경우 부식을 일으킬 수 있어 염화나트륨 성분을 최소화 하는 것이 필요하다.

본 발명은 살균 소독력이 우수한 복합 살균수를 제조할 수 있는 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생산 효율을 높일 수 있는 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생산되는 복합 살균수의 pH 제어가 용이한 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생산되는 복합 살균수의 pH 제어를 통하여 살균력을 최적화 할 수 있는 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 잔류 염성분을 최소화 할 수 있는 복합 살균수를 제조할 수 있는 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전력 소모를 줄일 수 있는 복합 살균수 제조 장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 복합 살균수 제조 장치에 따르면, 차아염소산 외에 여러가지 살균 성분이 복합적으로 혼합된 복합 살균수를 제조할 수 있고, 잔류 염성분을 최소화 할 수 있으며, 직류 펄스 파형의 전류를 이용함으로써 전력 소모를 줄일 수 있으고, 공급되는 원수와 염화나트륨 또는 염화칼륨 수용액에서 경도 유발 물질을 제거함으로써 복합 살균수 생산 효율, 및 순도를 높이면서 복합 살균수에 잔류할 수 있는 살균에 악영향을 미치는 성분의 형성을 방지하며, 유량제어를 통하여 전해조에서 최적의 반응 조건을 제공하고, 복합 살균수 생산 과정에서 발생하는 알칼리성 물질을 이용하여 복합 살균수의 pH를 최적으로 제어할 수 있어 우수한 복합 살균수를 저렴한 비용으로 간편하게 생산할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙 에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 살균수 제조 장치의 계통도, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 전해조(400)의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 복합 살균수 제조 장치는 연수기(100), 용해부(200), 제1 및 제2 유량제어기(300, 310), 전해조(400), 및 리액터(Reactor)(740)를 포함한다.

연수기(100)는 원수를 투석하여 연수를 생산하기 위한 것으로, 일실시예에 따르면 전기 투석 연수기일 수 있으며, 원수에 함유되어 있는 칼슘 이온(Ca²⁺)과 마그네슘 이온(Mg²⁺)등의 미네랄 성분, 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등을 제거하기 위한 것이다.

용해부(200)는 연수기(100)로부터 공급되는 연수(H₂O)에 염화나트륨(NaCl)을 용해시키기 위한 것이고, 알칼리 저장조(510)의 물질을 공급받을 수 있도록 알칼리 저장조(510)와 연결된다.

전해조(400) 내의 양측에는 도3과 같이 양극판(404) 및 음극판(403)이 각각 구성되고, 중간에는 양이온만 통과할 수 있는 양이온 교환막(405)이 위치하여 내부가 양극측(402)과 음극측(401)으로 나누어진다.

제1 및 제2 유량제어기(300, 310)는 각각 음극측(401)과 양극측(402)으로 공급되는 용액의 유량을 제어하기 위한 것이다.

압력제어기(700)는 연수기(100)로부터 배출되어 제1 및 제2 밸브(610, 620) 측으로 공급되는 연수(H₂O)의 압력을 제어하기 위한 것으로, 연수기(100)로부터 배출되는 연수(H₂O)의 압력이 너무 높은 경우 이를 제어하여 일정 압력으로 낮추어주거나, 연수(H₂O)의 압력이 너무 낮은 경우 일정 압력 이상이 되면 연수(H₂O)를 통과시키도록 제어할 수 있다.

산 저장조(520)는 산성 물질을 저장하기 위한 것이고, 산 공급 펌프(710)는 산 저장조(520)로부터 연수(H₂O)에 산성 물질을 공급하기 위한 것으로, 피스톤펌프, 빌지(Bilge)펌프, 래디얼피스톤펌프, 기어펌프, 원심펌프, 연동펌프, 미터링(Metering)펌프, 다이어프램(Diaphragm)펌프, 플런저(Plunger)펌프, 및 도징(Dosing)펌프 중 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 연수(H₂O)의 유량에 따른 산성 물질 공급량 제어가 용이한 도징(Dosing)펌프일 수 있다.

펌프(720)는 용해부(200)로부터 염화나트륨(NaCl) 수용액을 배출하기 위한 것으로, 피스톤펌프, 빌지(Bilge)펌프, 래디얼피스톤펌프, 기어펌프, 원심펌프, 연동펌프, 도징(Dosing)펌프, 다이어프램(Diaphragm)펌프, 플런저(Plunger)펌프, 및 미터링(Metering)펌프 중 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 공급 유량비 조절이 용이한 미터링(Metering)펌프일 수 있다.

교반기(730)는 연수(H₂O)와 염화나트륨(NaCl) 수용액을 잘 혼합하기 위한 것으로, 프로펠러형 교반기, 오어형 교반기, 터빈형 교반기, 나선축형 교반기, 및 인라인 믹서(Inline Mixer) 중 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 다른 종류의 액체 또는 액체와 가스의 혼합이 용이한 인라인 믹서(Inline Mixer)일 수 있다.

리액터(740)는 전해조의 양극측(402) 및 음극측(401)으로부터 각각 배출되는 용액의 혼합 및 상호 반응을 원활히 하기 위한 것으로 프로펠러형 교반기, 오어형 교반기, 터빈형 교반기, 나선축형 교반기, 및 인라인 믹서(Inline Mixer) 중 어느 하나일 수 있다.

전원 공급을 위한 연결상태는 도시되지 않았으나, 전원 공급 장치(800)는 전해조(400), 산 공급 펌프(710), 및 펌프(720)에 전원을 공급할 수 있고, 연수기(100)가 전기 투석 연수기로 구성되는 경우 전기 투석 연수기에도 전원을 공급한다.

한편, 연수기(100), 용해부(200), 산 공급 펌프(710), 펌프(720), 제1 및 제2 유량제어기(300, 310), 리액터(740), 및 교반기(730)의 구성은 이미 널리 주지된 관용기술에 불과하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 복합 살균수 제조 장치의 복합 살균수 제조 과정 은 다음과 같다.

연수기(100)는 원수를 공급받아 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등을 제거하여 순수한 연수(H₂O)를 생산한다. 연수기(100)로부터 배출되는 연수(H₂O)는 압력제어기(700)에 의해 공급 압력이 조절되며, 제1 및 제2 밸브(610, 620)를 통하여 유동한다. 제1 밸브(610)를 통과한 연수(H₂O)의 일부는 제1 유량제어기(300)를 통하여 전해조의 음극측(401)으로 공급되고, 일부는 교반기(730) 측으로 유동한다. 제2 밸브(720)를 통과한 연수(H₂O)는 용해부(200)로 공급되고, 염화나트륨(NaCl)이 첨가되어 생성되는 고농도의 염화나트륨(NaCl) 수용액은 펌프(720)에 의해 배출되며, 제1 밸브(610)를 통과하여 교반기(730) 측으로 유동하는 연수(H₂O)와 혼합되어 희석된다. 염화나트륨(NaCl) 수용액은 교반기(730)를 통과하면서 더욱 원활히 혼합되고, 제2 유량제어기(310)를 통하여 양극측(402)으로 공급된다. 여기서, 제1 및 제2 유량제어기(300, 310)를 통하여, 각각 음극측(401)으로 공급되는 연수(H₂O)와 양극측(402)으로 공급되는 염화나트륨(NaCl) 수용액의 공급량 비율을 제어할 수 있는데, 이는 전해조(400)에 연수(H₂O)와 염화나트륨(NaCl) 수용액을 동일한 비율로 공급하여 복합 살균수를 제조하는 경우 복합 살균수에 염성분(Na⁺)이 과다하게 잔존할 수 있기 때문이며, 복합 살균수 제조 목적에 따라 연수(H₂O)와 염화나트륨(NaCl) 수용액의 비율을 제어할 수 있다. 또한, 음극측(401)으로 연수(H₂O)가 공급되는 초 기에, 제4 밸브(640)를 통하여 알칼리 저장조(510)의 수산화나트륨(NaOH)을 연수(H₂O)에 공급할 수 있는데, 이는 연수기(100)에서 연수화된 연수(H₂O)는 전해물질이 모두 제거되어 전해조(400)에서 전류 흐름이 잘 일어나지 않아 전해반응이 원활하지 않을 수 있으므로, 수산화나트륨(NaOH)을 혼합함으로써 활발한 초기 전해반응을 유도하기 위한 것이다. 또한, 초기 전해반응 이후에는 전해반응이 원활히 일어나므로 연수(H₂O)의 공급 초기에만 수산화나트륨(NaOH)을 공급하여주면 된다.

전해조(400)의 양극판(404)과 음극판(403)에 전류가 흐르면 전해조(400)의 양극측(402)에 공급되는 염화나트륨(NaCl) 수용액의 H₂O는 H⁺와 OH^-로, 그리고 NaCl은 Na⁺와 Cl^-로 이온화되며, 음극측(401)에 공급되는 연수(H₂O)는 H⁺와 OH^-로 이온화된다. 양극측(402)의 이온 중에서 양이온인 H⁺와 Na⁺는 양이온 교환막(405)을 통과하여 음극측(401)으로 이동하지만, OH^-와 Cl^-는 양이온 교환막(405)을 통과하지 못하므로 양극측(402)에 머무른다. 양극측(402)의 Cl^-는 전자를 내놓아 염소(Cl₂)가스가 생성되고, 음극측(401)으로 이동하지 못한 H⁺ 은 Cl^-와 결합하여 염산(HCl)이 생성되며, Cl^-, O₃, O₂등의 강력한 산성 물질이 함께 생성되어 배출된다. 이때, Cl₂는 OH^-와 결합하여 차아염소산(HOCl)이 생성되어야 하지만 양극측(402)은 강한 산성 영 역으로서, 차아염소산(HOCl)으로 존재하는 비율은 매우 낮다. 또한, 음극측(401)의 H⁺ 이온은 서로 결합하여 H₂가 생성되고, Na⁺와 OH^-는 서로 결합하여 수산화나트륨(NaOH)이 생성되며, H₂O₂등의 강력한 알칼리 물질이 함께 생성되어 배출된다. 강한 산성 영역인 양극측(402) 및 강한 알칼리성 영역인 음극측(401)으로부터 배출되는 용액은 서로 혼합 반응하여 HOCl, ClO₂, O₃, O₂, H₂O₂, HClO₃, OH^-, ClO^-, Cl^-등의 분자 및 이온을 생성하여 강력한 산화력(살균력)을 가지는 복합 살균수가 생산된다. 이때, 차아염소산(HOCl)의 비율을 높이기 위하여 복합 살균수의 pH를 5.5 내지 6.5로 제어할 수 있는데, pH 제어 밸브(650)를 이용하여 음극측(401)으로부터 배출되는 용액을 알칼리 저장조(510)로 배출함으로써 양극측(402)으로부터 배출되는 용액과의 혼합량을 제어하여 복합 살균수의 pH를 조절할 수 있다. 생성되는 pH 5.5 내지 6.5의 복합 살균수는 리액터(740)를 통과하며 확실하게 혼합 반응하여 복합 살균수 저장조(500)에 저장되며, 생성되는 H₂ 등의 가스는 상부로 배출된다. 또한, 알칼리 저장조(510)에 저장되는 알칼리 용액은 주 성분이 수산화나트륨(NaOH)이며 세척제 등의 용도로 사용될 수 있다.

한편, 지구상에 존재하는 물은 일반적으로 순수한 H₂O만으로 구성되지 않으며 여러가지 미네랄 성분, 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등이 함유되어 있 다. 이러한 일반적인 원수(H₂O)를 이용하여 복합 살균수를 제조하는 경우, 제조 과정에서, 특히 전기분해 과정에서 여러가지 기타 물질이 생성됨으로써 복합 살균수 생산 효율이 떨어지고, 생산되는 복합 살균수의 순도가 낮아지며, 살균 및 소독 목적에 반하는 물질이 생성될 수 있다. 또한, 양이온 교환막(405)에 각종 미네랄 성분, 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등이 점착되어 양이온 교환막(405)의 수명이 단축되고 복합 살균수 생산성이 저하된다. 따라서, 연수기(100)를 통하여 경도유발물질, 용존 고형물, 및 불순물이 제거된 연수(H₂O)를 이용함으로써 복합 살균수 농도와 생산 효율을 높일 수 있는 것이다. 하지만, 용해부(200)에 순수한 연수(H₂O)를 공급하더라도 혼합되는 염화나트륨(NaCl)에 미네랄 성분과 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등이 함유되어 있으며, 특히 천일염과 같은 경우 그 정도가 더하다. 따라서 염화나트륨(NaCl) 수용액으로부터 이러한 물질을 제거할 필요가 있으며, 이를 위하여 음극측(401)으로부터 생성되어 알칼리 저장조(510)에 저장되는 알칼리 용액을 제3 밸브(630)를 통하여 용해부(200)로 공급할 수 있다. 알칼리 용액이 염화나트륨(NaCl) 수용액에 혼합되면 미네랄 성분과 경도유발물질, 용존고형물, 및 불순물 등이 용해부(200) 하부로 침전됨으로써 이들을 최대한 제거할 수 있다.

한편, 전해조(400)를 장시간 사용하면, 미네랄 성분, 경도성 물질, 용존고형물, 각종 오염물, 및 잔류 염화나트륨(NaCl) 등이 양이온 교환막(405)에 침착 및 흡착되는데, 이런 경우 양이온 교환막(405)이 오염되어 전해반응이 원활하지 못하 다. 따라서, 양이온 교환막(405)으로부터 이러한 물질들을 제거할 필요가 있다. 전해조(400)의 양극판(404) 및 음극판(403)의 극성을 전환하면 양이온 교환막(405)으로부터 미네랄 성분, 경도성 물질, 용존고형물, 각종 오염물, 및 잔류 염화나트륨(NaCl) 등이 분리되고, 삼방밸브(660)를 제어함으로써 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 세척력을 높이기 위하여 전해조(400)의 양극측(402) 및 음극측(401) 모두에 순수한 연수(H₂O)만 공급하여 양이온 교환막(305, 315)을 세척할 수도 있다. 또한, 산성 물질을 이용하여 양이온 교환막(405)을 직접적으로 세척할 수 있는데, 산 공급 펌프(710)를 이용하여 산 저장조(520)에 기저장된 염산(HCl)을 연수(H₂O)에 혼합시키고, 이를 양극측(402) 및 음극측(401)에 각각 공급하여 양이온 교환막(405)을 세척할 수 있다.

한편, 전해조(400)와 연수기(100)에 직류 펄스파 전압을 인가함으로써 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 동일한 전류값으로 직류 펄스 파형을 인가하게 되면, 직류 파형을 인가하는 경우에 비하여 소비 전력 감소와 복합 살균수 생산성 향상 효과가 있다. 소비 전력 감소 효과는 복합 살균수 제조량을 증가시키기 위하여 처리 용량을 증가시키거나, 복합 살균수 농도를 높이기 위하여 공급 전원의 전류값을 높이는 경우에 더욱 뚜렷하다. 한편, 도시되지는 않았지만 전원 공급 장치(800)로부터 공급되는 전원의 극성전환과 직류 펄스파 전압 인가 수단은 이미 널리 주지된 관용기술에 불과하므로 생략하기로 한다.

한편, 전해조(400)에서 H₂O가 H⁺와 OH^-로 100% 이온화 되거나, 염화나트륨(NaCl)이 Na⁺와 Cl^-로 100% 이온화 되는 것은 아니며, 이온화 된 H⁺와 Na⁺ 또한 모두 음극측(401)으로 이동하는 것은 아니다. 또한, 전해조(400)를 통과하면서 Na⁺ 및 반응을 일으키지 않은 여러 성분 등이 잔존할 수 있다. 따라서, 도시되지 않았으나 하나 이상의 열교환기, 냉각기 및 전해조(400)와 동일한 구성을 가지는 보조 전해조를 추가로 구성할 수 있다. 전해조(400)의 양극측(402) 및 음극측(401)으로부터 배출되는 용액을 열교환기를 이용하여 냉각시키고, 보조 전해조의 양극측 및 음극측에 각각 공급하여 전해반응 과정을 추가로 거침으로써 복합 살균수의 농도 및 생산 효율을 더욱 높이고, 잔류 염성분(Na⁺)을 최소화 할 수 있다. 여기서, 양극측(402) 및 음극측(401)으로부터 배출되는 용액은 전해반응 과정을 거치면서 온도가 상승되고, 이는 보조 전해조의 양이온 교환막 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서 냉각과정을 거침으로써 보조 전해조의 양이온 교환막 수명을 연장시키고, 더불어 복합 살균수의 농도 및 생산 효율을 높일 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같이 염화나트륨(NaCl)을 이용하여 복합 살균수를 제조하는 경우, 전해반응 과정을 복수번 거침으로써 잔류 염성분(Na⁺)을 최소화시킬 수는 있지만 소량의 염성분(Na⁺)이 잔류할 수 있다. 따라서, 염화나트륨(NaCl) 대신 염화칼륨(KCl)을 이용함으로써 염성분(Na⁺)의 생성을 방지할 수 있다. 복합 살균수 생성 과정은 염화나트륨(NaCl)을 이용하는 경우와 동일하나 수산화나트륨(NaOH) 대 신에 수산화칼륨(KOH)이 생성되는 차이점이 있으며, 생성되는 수산화칼륨(KOH)은 비료 등의 용도로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 복합 살균수 제조 장치의 전해조(400) 양극측(402) 및 음극측(401)으로부터 배출되는 이온화된 용액은 물 속의 극소 식물 생물들과의 상호작용으로 인한 병리학적 작용, 유독성 현상, 발암물질을 전혀 유발하지 않는다. 이온화된 용액의 화학적 구성요소는 화학 살균제에서 발견되는 활성성분과 차이가 없으면서 클로라민, 포름알데히드, 요오드와 같은 유독한 성분이 생성되지 않으며, 무독성, 무자극성으로 생태학적으로 매우 안전하다. 또한, 본 발명에 따른 복합 살균수 제조 장치의 양극측(402) 및 음극측(401)으로부터 배출되는 용액이 혼합 반응하여 생성되는 복합 살균수는 pH가 중성 영역에 속하는 고급 살균수이며, 박테리아, 바이오필름, 진균류, 바이러스, 포자 등을 멸균하고, COD와 BOD를 극적으로 감소시킨다. 따라서, 물 살균, 물 때 방지, 식품 장비 세척 및 살균, 병류 또는 캔류의 저온 살균 및 소독, 냉각타워 또는 보일러의 수처리, 농수산물 세척 보관, 축산 또는 양계 물 살균, 온실 살균 및 소독, 수경재배 살균 및 소독, 원예 살균 및 소독, 동물원 또는 골프장 등의 연못 녹조 제거, 의료장비 살균 및 소독, 수영장 살균 및 소독, 하폐수처리, 목욕탕 소독 등에 광범위하게 사용될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

도1은 pH에 따른 차아염소산(HOCl)의 비율 변화를 나타내는 도면,

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 살균수 제조 장치의 계통도, 및

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 전해조의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

100: 연수기 200: 용해부

300: 제1 유량제어기 310: 제2 유량제어기

400: 전해조 500: 복합 살균수 저장조

510: 알칼리 저장조

Claims

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공급되는 원수를 연수화하기 위한 연수기;

상기 연수기로부터 배출되는 연수의 일부인 제1 공급수에 염소계 물질을 용해시켜 염소계 물질 수용액을 제조하기 위한 용해부;

상기 용해부로부터 배출되는 상기 염소계 물질 수용액, 및 상기 연수기로부터 배출되는 상기 연수의 일부인 제2 공급수를 전기분해시키기 위한 제1 전해조;

상기 산성 용액과 상기 알칼리성 용액의 혼합 전에 상기 알칼리성 용액의 일부를 분리 배출함으로써, 상기 복합 살균수의 pH를 제어하기 위한 pH 제어밸브; 및

분리 배출되는 상기 알칼리성 용액을 저장하기 위한 알칼리 저장조

를 포함하고,

상기 제1 전해조는, 그 내부가 양이온만 통과할 수 있는 제1 양이온 교환막에 의하여 분리되고, 상기 제1 양이온 교환막을 사이에 두고 마주하여 위치하는 제1 양극판과 제1 음극판이 구성되며, 상기 제1 양극판 측에는 상기 염소계 물질 수용액이, 그리고 상기 제1 음극판 측에는 상기 제2 공급수가 각각 공급되고, 상기 제1 양극판 측으로부터 배출되는 산성 용액과 상기 제1 음극판 측으로부터 배출되는 알칼리성 용액을 혼합하여 복합 살균수를 생성하며, 상기 알칼리 저장조는 상기 용해부 및 상기 제1 음극판 측과 유체 유동이 가능하도록 각각 연결되어 상기 용해부 및 상기 제1 음극판 측으로 상기 알칼리 용액을 각각 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 살균수 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 음극판 측으로 공급되는 상기 제2 공급수의 유량을 제어하기 위한 제1 유량제어기; 및

상기 제1 양극판 측으로 공급되는 상기 염소계 물질 수용액의 유량을 제어하기 위한 제2 유량제어기

를 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 유량제어기의 제어를 통하여 상기 제1 음극판 측 및 상기 제1 양극판 측으로 각각 공급되는 상기 제2 공급수 및 상기 염소계 물질 수용액의 비율을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 살균수 제조 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 양극판 측으로 공급되는 상기 염소계 물질 수용액에, 상기 제2 공급수의 일부를 혼합시킴으로써 상기 염소계 물질 수용액을 희석시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 살균수 제조 장치.
제5항에 있어서,

상기 염소계 물질은, 염화나트륨(NaCl) 또는 염화칼륨(KCl)인 것을 특징으로 하는 복합 살균수 제조 장치.
삭제
제6항에 있어서,

상기 제2 공급수의 일부와 상기 염소계 물질 수용액의 혼합을 원활하게 하기위한 교반기; 및

상기 산성 용액과 상기 알칼리 용액의 혼합을 원활하게 하기위한 리액터

를 더 포함하고,

상기 교반기, 또는 상기 리액터는 프로펠러형 교반기, 오어형 교반기, 터빈형 교반기, 나선축형 교반기, 및 인라인 믹서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 살균수 제조 장치.
제8항에 있어서,

상기 연수기로부터 배출되는 상기 연수의 압력을 제어하기 위한 압력제어기

를 더 포함하는 복합 살균수 제조 장치.
제9항에 있어서,

내부가 양이온만 통과할 수 있는 제2 양이온 교환막에 의하여 분리되고, 상기 제2 양이온 교환막을 사이에 두고 마주하여 위치하는 제2 양극판과 제2 음극판이 구성되며, 상기 제2 양극판 측에는 상기 제1 양극판 측으로부터 배출되는 상기 산성 용액이, 그리고 상기 제2 음극판 측에는 상기 제1 음극판 측으로부터 배출되는 상기 알칼리 용액이 각각 공급되는 제2 전해조

를 더 포함하는 복합 살균수 제조 장치.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2 전해조 사이에 구성되어 상기 제1 양극판 측으로부터 배출되는 상기 산성 용액과 상기 제1 음극판 측으로부터 배출되는 상기 알칼리 용액을 냉각시키기 위한 열교환기를 가지는 냉각부

를 더 포함하는 복합 살균수 제조 장치.