KR19990043068A

KR19990043068A - 정수 및 살균수 제조장치

Info

Publication number: KR19990043068A
Application number: KR1019970064048A
Authority: KR
Inventors: 이창소; 한상범
Original assignee: 이규철; 한국정수공업 주식회사
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR100258722B1

Abstract

본 발명은 하나의 장치에 의해 음용수 및 살균수를 각각 생산할 수 있도록 한 정수 및 살균수 제조장치에 관한 것이다.

종래의 장치들은 각각 음용수는 음용수 전용 정수장치를 통해서 음용수를 얻고, 살균수는 살균수 전용장치에서 살균수만을 얻을 수밖에 없었다.

본 발명은 하나의 장치구성을 통하여 3가지 각기 다른 성질의 물을 제조 사용할 수 있도록 하는 것으로 밸브A(101)에 의해 제어되며, 공급수중의 부유물질과 유기질 및 잔류염소성분을 제거하도록 하는 1차필터(102)와 박테리아와 미생물들을 제거하도록 하는 한외여과장치인 2차필터(103)로 구성된 여과장치부와; 직류전원공급장치(111)와 전해조(112) 내부에 양극(113)과 음극(114) 및 불균질 이온교환막(115)이 적층 구성된 전해장치부와; 상기 전해장치부에 공급되는 0.05% - 0.1% 농도의 소금물을 공급하기 위한 고농도 소금물저장조(122)와 소금물주입장치로 된 소금물공급부와; 상기 전해장치부로 부터 배출되는 처리수를 다수의 개별관로로 배출하도록 하며 이를 각각 제어하도록 밸브D(131)와 밸브E(132)와 밸브F(133)와 밸브G(14)를 구비한 배출부로 구성되어 단일장치모듈을 이용하여 세균을 살균하는 살균수와 음료용 알칼리수 및 음료용 정수기능을 가지는 것을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치임.

Description

정수 및 살균수 제조장치.

본 발명은 정수장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 하나의 장치에 의해 음용수 및 살균수를 각각 생산할 수 있도록 한 정수 및 살균수 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 음용수 장치는 전처리 필터, 활성탄 필터로 여과한 물을 직접 음용수로 사용하는 경우와 이를 다시 역삼투막이나 한외여과막을 이용하여 2차 처리하여 음용수로 사용하는 경우가 대부분이며 적용처에 따라 후단에 살균용 자외선 살균기를 둔다.

그리고 살균수는 백금, 이리듐, 루세늄과 같은 귀금속이 코팅된 양극과 음극 및 특수한 격리막으로 구성된 전해용셀(CELL)사이에 저농도의 소금물을 통과시키면서 직류전원을 공급하여 양극에서는 강산성의 살균수를 음극에서는 강알칼리성의 전해수를 얻는다.

따라서 종래의 장치들은 음용수는 음용수 전용 정수장치를 통해서 음용수를 얻고, 살균수는 살균수 전용장치에서 살균수만을 얻는 장치구성을 가지고 있다.

그리고 살균수 제조장치에서 전해셀(CELL)에는 약 0.05% - 0.1% 정도의 소금물을 주입하는데 장시간 사용하기 위하여 약 15% - 20% 정도의 소금물을 소금물 저장용기에 저장한 후 정량주입펌프(Pump)를 이용하여 일정량을 주입 수도수 또는 지하수와 혼합하여 0.05 - 0.1% 정도의 농도로 되게 한 후 전해셀(CELL)내로 주입하고 있다.

하지만 이러한 정량주입펌프(Pump)를 이용하는 경우에는 정량주입펌프의 가격이 매우 고가일 뿐 아니라 공기가 유입되는 경우 주입배관에 미세한 공기방울(Bubble)이 형성되어 펌프작동이 어려워 자주 벤트(Vent)를 시켜 주어야 하는 등 그 운전과 보수가 매우 어려운 단점이 있다.

기존의 장치에서 소금물을 정량적으로 주입하기 위하여 사용하는 정량주입펌프는 가격이 고가일 뿐만 아니라 잦은 고장의 원인이 된다.

본 발명의 목적은 하나의 장치구성을 통하여 3가지 각기 다른 성질의 물을 제조 사용할 수 있도록 하며, 상기와 같이 정량주입펌프를 사용하는 경우와 같은 성능을 가지는 것과 더불어 상기에서 지적한 정량주입펌프를 사용하는 경우의 단점을 보완하고 가격을 저감할 수 있도록 한 정수 및 살균수 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 구성도.

도 2는 본 발명의 정수 제조 공정 유체 흐름도.

도 3은 본 발명의 알칼리수 제조공정 유체흐름도.

도 4는 본 발명의 살균수 제조공정 유체 흐름도.

도 5는 본 발명의 에젝터와 흡입필터 단면도.

도 6은 살균수 및 알칼리수 제조원리도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

101: 밸브 A 102: 1차 필터

103: 2차 필터 111: 직류전원공급장치

112: 전해조 113: 양극

114: 음극 115: 불균질 이온교환막

122: 소금물저장조 123: 에젝터 흡입필터

124: 흡입배관 125: 에젝터

126: 밸브 B 127: 밸브 C

131: 밸브 D 132: 밸브 E

133: 밸브 F 134: 밸브 G

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 밸브A에 의해 제어되며, 공급수중의 부유물질과 유기질 및 잔류염소성분을 제거하도록 하는 1차필터와 박테리아와 미생물들을 제거하도록 하는 한외여과장치인 2차필터로 구성된 여과장치부와; 직류전원공급장치와 전해조 내부에 양극과 음극 및 불균질 이온교환막이 적층 구성된 전해장치부와; 상기 전해장치부에 공급되는 0.05% - 0.1% 농도의 소금물을 공급하기 위한 고농도 소금물저장조와 소금물주입장치로 된 소금물공급부와; 상기 전해장치부로 부터 배출되는 처리수를 다수의 개별관로로 배출하도록 하며 이를 각각 제어하도록 밸브D와 밸브E와 밸브F와 밸브G를 구비한 배출부로 구성되어 단일장치모듈을 이용하여 세균을 살균하는 살균수와 음료용 알칼리수 및 음료용 정수기능을 가지는 것을 특징으로 하는 것으로 소금물 정량주입펌프 대신 에젝터(Ejector)와 에젝터 흡입필터(Filter)를 적용하여 설치공간의 축소 및 장치 비용 절감으로 효율적인 정수 및 살균수 제조하도록 함을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 공정유체 흐름을 도시한 전체 구성도로서 밸브A(101)에 의해 제어되며, 공급수중의 부유물질과 유기질 및 잔류염소성분을 제거하도록 하는 1차필터(102)와 박테리아와 미생물들을 제거하도록 하는 한외여과장치인 2차필터(103)로 구성된 여과장치부와; 직류전원공급장치(111)와 전해조(112) 내부에 양극(113)과 음극(114) 및 불균질 이온교환막(115)이 적층 구성된 전해장치부와; 상기 전해장치부에 공급되는 0.05% - 0.1% 농도의 소금물을 공급하기 위한 고농도 소금물저장조(122)와 소금물주입장치로 된 소금물공급부와; 상기 전해장치부로 부터 배출되는 처리수를 다수의 개별관로로 배출하도록 하며 이를 각각 제어하도록 밸브D(131)와 밸브E(132)와 밸브F(133)와 밸브G(14)를 구비한 배출부로 구성된 것이다.

상기 소금물공급부는 0.05 - 0.1%의 묽은 소금물을 만들기 위해 비교적 고농도의 소금물을 저장하는 소금물 저장조(122)와; 상기 소금물 저장조(122)의 소금물을 관로상에 주입하도록 하는 소금주입장치인 에젝터(125)와; 상기 소금물 저장조(122)에 설치되어 에젝터(125)에 소금물을 공급하도록 하는 에젝터 흡입필터(123)와; 상기 에젝터(125)가 연결된 관로를 제어하도록 하는 밸브B(126)와 밸브C(127)로 구비하고 있다.

소금물공급부의 에젝터흡입필터(123)는 흡입배관(124)에 부직포와 같은 모세관을 구성할 수 있는 물질을 충진하여 모세관현상에 의해 소금물이 일정높이까지 상승하도록 하여 에젝터(125)에 공급하도록 한다.

상기 에젝터흡입필터(123)는 단면적을 감소시켜 소금물의 미량 조절에 의한 소금물주입이 이루어 지도록 한다.

상기 전해장치부의 이온교환막은 음이온교환수지 또는 양이온교환수지분말을 원료로 한 불균질이온교환막(115)을 적용한다.

상기 전해장치부는 1암페어(A)미만의 전류공급에 의해 pH 9이하의 약알칼리성 음료수를 제조할 때 30%이하의 음(양)이온을 제거하도록 한다.

이와같은 구성으로 된 본 발명은 단일장치모듈을 이용하여 세균을 살균하는 살균수와 음료용 알칼리수 및 음료용 정수기능을 가지도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이 공급수 중의 부유물질과 유기물질 및 잔류염소 성분 등을 제거하기 위하여 정밀 여과물질과 활성탄이 충진되어 있는 1차필터(102)를 사용하고 박테리아와 미생물들을 제거하기 위하여 2차필터(103)로 하는 여과장치를 두었다.

또한 살균수와 음료용 알칼리수를 제조하기 위하여 양극(113) 음극(114) 및 불균질 이온교환막(115)으로 적층 구성된 전해장치를 두었다.

살균수를 만들기 위해서는 직류전원 공급장치와 0.05 - 0.1% 사이의 묽은 소금물을 사용하는데 이때 이 묽은 소금물을 만들기 위하여 고농도의 소금물저장조(122)와 소금물 주입장치가 필요하다.

기존의 장치는 소금물을 정량적으로 주입하기 위하여 정량주입펌프를 사용하고 있다.

그러나 이 펌프는 가격이 고가일 뿐만 아니라 잦은 고장의 원인이 될 수 있어 본 고안에서는 에젝터(Ejector)(125)를 사용하여 비용을 저감시키고 기계적인 고장의 원인제공 요인을 크게 감소시켰다.

도 2는 음용수로 사용하는 정수공정을 도시한 것으로서 밸브B,C,D,F,G (126),(127),(131),(133),(134)가 닫힌 상태이고, 밸브A(101)와 밸브E(132)만 열린 상태이다.

공급되는 수도수는 상기 밸브A(101)를 통하여 1차필터(102)에서 1차 여과 정수하고, 2차필터(103)에서 2차 처리한 후 전해장치인 전해조(112)를 통과하도록 한다.

이때 전해장치에는 직류전기가 흐르지 않으며 전수된 물은 단지 전해장치만 통과하여 밸브E(132)를 통하여 배출되게 된다.

따라서 수돗물을 정수만 하여 음용수로 사용할 수 있다.

도 3은 음용수로 사용하는 약알칼리수를 얻는 공정으로서 밸브B,C,D,F (126),(127),(131),(133),가 닫힌 상태이고, 밸브A(101)와 밸브E(132) 및 밸브F(133)만 열린 상태이다.

정수공정과 동일한 공정을 통해 물이 처리되며 단지 전해장치에 1암페어 미만의 약한 직류전류를 공급하여 통과하는 물을 pH 9이하의 약알칼리수를 제조하여 음료용으로 사용할 수 있게 하였다.

전해장치에 사용하는 불균질이온교환막(115)은 이온교환수지 분말을 원료로 만들어진 막으로 전해장치에는 양이온교환막이나 음이온교환막을 사용하며 둘을 병용하여 사용할 수 있다.

양이온교환막은 양이온교환수지 분말을 원료로 하며, 음이온교환막은 음이온 교환수지분말을 원료로 하여 만들어진다.

이온교환수지 분말을 원료로 만든 이온교환막은 전류를 공급하지 않는 경우 이온교환수지와 같은 역할을 하게 되어 양이온교환막에서는 물 속의 일부 양이온들을 교환하여 제거하며, 음이온교환막에서는 물 속의 일부 음이온들을 포착하여 제거시키면, 전류를 공급하는 경우 양이온교환막은 양이온만을 음극쪽으로 통과시키며 음극쪽 부분의 음이온을 양극쪽으로 통과하지 못하게 한다.

또한 음이온교환막 사용할 때 음이온만을 통과시키며 양이온은 통과하지 못한다.

이러한 이유로 전해장치에 음이온 교환막을 쓰는 경우 전수공정에서 일부 미량의 음이온이 제거되며, 알칼리수공정에서는 약 30%의 음이온이 제거된다.

도 4는 살균수를 얻는 공정도로서 밸브A,E,G(101),(132),(134)가 닫힌 상태이고, 밸브B,C,D,F(126),(127),(131),(134)가 열린 상태이고, 전해장치에는 전원이 공급되는 상태이다.

상기 공정으로 얻은 살균수는 음료용으로 사용하는 것이 아니며, 식기, 도마, 행주 등의 살균용으로 사용한다.

따라서 살균수 생산공정은 정수공정과는 달리 수도수를 직접 에젝터에 연결 에젝터를 통과한 물이 0.05 - 0.1%이하의 소금물이 되도록 소금을 첨가한 후 전해장치에 공급된다.

이때 지금까지 대부분의 살균수 제조장치는 소금물을 주입하기 위하여 정량주입 펌프를 사용하였으나 본 발명에서는 에젝터(125)와 에젝터 흡입휠터(123)를 사용하여 소금물을 주입하고 있다.

살균수 생산시 필요한 소금물의 적정농도는 소금물저장조(122)의 소금물높이와 에젝터(125) 및 에젝터 흡입필터(123)에 의해서 유지된다.

도 6은 살균수 및 알카리수의 제조원리를 도시한 것으로서 양극(113)과 음극(114)의 사이에 불균질 이온교환막(115)이 설치된 상태로서 직류전원공급장치(111)에 의해 전원을 공급하면서 사이에 공급수를 통과시킨다.

이때 양극(113)에서의 반응은

H₂O → H⁺+ OH^-

4OH^--4e^-→ 2H₂O + O₂

H₂O + O₂- 2e^-→ O₃↑+ 2H⁺

2Cl^-- 2e^-→ 2Cl → Cl₂↑

Cl₂+ H₂O → HOCl + H⁺+ Cl^-

또한 음극에서의 반응은

2H₂O + 2e^-→ 2OH^-+ H₂↑

도 5는 에젝터와 에젝터 흡입필터의 구조를 보인 단면도로서 상기 에젝터 흡입필터(123)는 소금물 속의 불순물을 여과하고 또한 소금물이 과량으로 주입되지 않도록 하는 역할을 한다.

에젝터 흡입필터(123)는 에젝터(125)의 소금물 흡입배관에 위치하며 내부에는 모세관을 형성하며 배관의 단면적을 줄이는 부직포 여과재와 같은 물질이 충진되어 있다.

에젝터(125)를 이용하여 소금물을 주입하는 경우 미량의 고농도(10 - 20%)소금물을 주입해야 하기 때문에 주입량 조절이 매우 어렵다.

흡입배관에 조절밸브를 부착하는 경우 밸브 전단에서 음압에 의해 기포가 발생되어 소금물 주입량을 조절하기 어렵게 한다.

이러한 어려운 점을 해결하기 위하여 흡입휠터에 모세관을 형성하여 소금물을 흡입하여 미량의 소금물이 주입되게 하였으며, 소금물 속의 불순물을 여과하여 에젝터의 막힘을 방지하였다.

(실시예)

본 발명에 의해 제조한 살균수의 살균능력시험방법 및 실시예

한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 실험 분석결과 보고서

<실 험 재 료>

1. 실험재료

: 의뢰자 제공의 액상 시료 1점(살균수)

2. 실험 균주

Escherichia coli KCTC 1682(ATCC 25922)

Pseudomonas aeruginosa KCTC 2004(ATCC 27853)

Staphylococcus aureus KCTC 1916(ATCC 6538P)

Vibrio vulnificus KCTC H0338(ATCC 27652)

3. 사용 배지

Nutrient agar(Difco Co. 0001-01-8)

TCBS agar (for Vibrio sp., Difco Co. 065-01-2)

< 실 험 방 법>

1. 균액의 제조

① 실험균을 한천영양배지(Nutrient agar)에서 18 - 24시간 배양한다. (25 - 37℃)

② 멸균생리식염수에 10^8-9/ml 이 되도록 현탁한다.

2. 살균력 측정

① 멸균된 Petri dish를 약간 기울여 놓고 멸균생리식염수에 제조된 균액을 10㎕씩 첨가한다.( 총균수 10^6-7CFU)

② 대조군에는 멸균생리식염수를, 시험군에는 의뢰자 제공의 살균수를 1 ㎖씩 첨가한다.

③ 대조군은 멸균수 첨가 직후와 2분 후에 100㎕를 덜어내어 연속 희석법으로 생존균수를 측정한다.

④ 시험군은 시료 첨가 직후, 20초 후, 1분 후, 2분 후에 100㎕ 씩을 덜어내어 희석하지 않고 바로 선택배지에 도말하여 생존균수를 측정한다.

<실 험 방 법>

실험은 동일하게 9회 반복 시행하였으며, 결과는 9회의 실험을 평균하였다.

(단위 : CFU/ml)

균주명	KCTC No.	시료	생 균 수
균주명	KCTC No.	시료	실험시작	20 초	1 분	2 분
Escherichia coli	1682	대조군	6.0×10⁸	-	-	6.2×10⁸
Escherichia coli	1682	시료	0	0	0	0
Pseudomonas aeruginosa	2004	대조군	9.2×10⁹	-	-	9.0×10⁹
Pseudomonas aeruginosa	2004	시료	0	0	0	0
Staphylococcus aureus	1916	대조군	8.0×10⁹	-	-	8.1×10⁹
Staphylococcus aureus	1916	시료	0	0	0	0
Vibrio vulnificus	H0338	대조군	8.5×10⁸	-	-	8.1×10⁸
Vibrio vulnificus	H0338	시료	0	0	0	0

본 발명에 의하면

첫째; 하나의 몸체내에 3가지 기능을 할 수 있는 장치를 함께 조립하여 장치가 간단하면서도 효율적으로 이용될 수 있게 고안되었다.

둘째; 살균수 제조를 위한 소금물 주입장치를 에젝터를 사용하여 주입하도록 하여 장치 비용을 절감할 수 있다.

셋째; 에젝터에 의한 미량 소금물 주입량 조절의 어려운 점을 모세관이 형성된 에젝터 흡입 휠터를 적용하여 미량의 소금물 주입량을 조절할 수 있게 하였다.

넷째; 주입되는 소금물속에 포함되어 있는 불순물을 에젝터 흡입휠터를 이용 여과하여 에젝터의 막힘이나 후단의 전해장치에 불순물에 의한 막힘을 제거하였다.

다섯째; 전해장치의 격리막을 상용의 제품과는 다른 이온교환수지 분말을 원료로 한 막을 사용하여 정수공정에서 급수되는 여과수 내의 이온성분들을 이막표면의 분말 이온교환수지와 접촉하게 하여 5% 이하의 이온성분들을 제거하게 하였다.

여섯째; 동일한 전해장치에 2 암페어 이상의 전류를 공급하여 살균수를 만들고 1 암페어 이하의 전류를 공급하여 음료용 알칼리수를 만들 수 있도록 하여 장치비용을 절감하였다.

Claims

밸브A(101)에 의해 제어되며, 공급수중의 부유물질과 유기질 및 잔류염소성분을 제거하도록 하는 1차필터(102)와 박테리아와 미생물들을 제거하도록 하는 한외여과장치인 2차필터(103)로 구성된 여과장치부와;

직류전원공급장치(111)와 전해조(112) 내부에 양극(113)과 음극(114) 및 불균질 이온교환막(115)이 적층 구성된 전해장치부와;

상기 전해장치부에 공급되는 0.05% - 0.1% 농도의 소금물을 공급하기 위한 고농도 소금물저장조(122)와 소금물주입장치로 된 소금물공급부와;

상기 전해장치부로 부터 배출되는 처리수를 다수의 개별관로로 배출하도록 하며 이를 각각 제어하도록 밸브D(131)와 밸브E(132)와 밸브F(133)와 밸브G(14)를 구비한 배출부로 구성되어 단일장치모듈을 이용하여 세균을 살균하는 살균수와 음료용 알칼리수 및 음료용 정수기능을 가지는 것을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소금물공급부는 0.05 - 0.1%의 묽은 소금물을 만들기 위해 비교적 고농도의 소금물을 저장하는 소금물 저장조(122)와 ;

상기 소금물 저장조(122)의 소금물을 관로상에 주입하도록 하는 소금주입장치인 에젝터(125)와;

상기 소금물 저장조(122)에 설치되어 에젝터(125)에 소금물을 공급하도록 하는 에젝터 흡입필터(123)와;

상기 에젝터(125)가 연결된 관로를 제어하도록 하는 밸브B(126)와 밸브C(127)로 구성됨을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전해장치부는 음이온교환수지 또는 양이온교환수지분말을 원료로 한 불균질이온교환막(115)을 적용함을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전해장치부는 1암페어(A)미만의 전류공급에 의해 pH 9이하의 약알칼리성 음료수를 제조할 때 30%이하의 음(양)이온을 제거하도록 함을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.
제 1 항에 있어서,

소금물공급부의 에젝터흡입필터(123)는 흡입배관(124)에 부직포와 같은 모세관을 구성할 수 있는 물질을 충진하여 모세관현상에 의해 소금물이 일정높이까지 상승하도록 하여 에젝터(125)에 공급하도록 함을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.
제 5 항에 있어서,

상기 에젝터흡입필터(123)는 단면적을 감소시켜 소금물의 미량 조절에 의한 소금물주입이 이루어 지도록 함을 특징으로 하는 정수 및 살균수 제조장치.