KR20180059126A - 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 세정수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조에 관한 것이다.

Description

기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조 {Water excretion module structure of cleaning apparatus using liquid mixed with gas}

본 발명은 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 살균수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조에 관한 것이다.

선박 송유관, 오폐수 슬러지 처리 시설의 배관, 건설 플랜트 설비의 내부 배관, 맥주 등의 식음료 장비에서의 음료 공급관 등의 산업 설비에서 광범위하게 사용되는 액체 공급관들은 내부의 액체의 특성과 설치 장소의 환경적 요인으로 인해 내부 벽면에 스케일 등의 이물질 및 세균 등이 침착하게 된다.

구체적으로, 식음료 등의 다양한 액체가 장시간에 걸쳐 도관을 따라 흐르게 되면, 도관의 내면에 부식이 발생하게 된다. 부식이란 금속이 주위의 액체나 기체와 접촉하여 화학적 또는 전기화학적으로 반응하는 것이다. 또 다른 부식의 정의는 다음과 같이 표현할 수 있다.

가) 용수를 운반하는 도관에 외부의 물리적 영향에 의하여 변화를 갖는 것

나) 어떤 물질에 화학적으로 안정되지 못한 물질이 접근하여 전기적인 변화를 일으켜 그 부위에 화학적 변화를 일으키는 것

다) 모든 물질은 자기만의 전위를 갖고 있는데, 이러한 전위(electric potential)가 다른 전위의 물질이 접근했을 때 자기반응을 일으켜 이물질을 생성하는 것

라) 어떤 물질에 산소가 작용하여 변화하는 것(산화작용)

한편, 포괄적으로 표현한다면, 부식이란 환경에 의하여 재료가 열화되는 현상이라고 정의할 수 있다.

또한, 도관의 내면에는 소위 물때라고 불리는 슬라임이 침착되게 된다. 이와 같이 도관 내면에 침착되는 슬라임은 음용 액체의 풍미를 변질시킬 뿐만 아니라 세균 등의 증식처가 되어 해당 액체를 오염시키는 원인이 된다.

구체적으로 일반 수도관 등에서는 도관 내부에 부식으로 침착된 스케일의 형태로 슬라임이 발생되며, 식음료 인출을 위한 도관 등에서는 또 다른 형태의 슬라임 형태로 스케일이 침착된다.

한편, 국내 등록특허 제10-0588047호에서와 같이 종래에는 도관 내부에 슬라임 제거용 약제를 주입하거나 고압의 세척수를 주입하여 스케일 등의 슬라임을 제거하려는 시도가 있었다.

그러나 종래 기술에 따른 슬라임 제거 방법은 슬라임의 제거 효율이 낮을 뿐만 아니라, 슬라임 제거용 약제를 사용하는 경우에는 약제의 화학 성분으로 인해 인체에 유해한 결과를 초래하고 환경 오염을 유발할 수 있다는 문제점이 있었다.

한편, 생맥주는 완전히 밀폐된 생맥주통에 생맥주 인출장치의 도관을 연결하여 생맥주 인출장치의 콕크밸브를 조작하여 맥주잔에 담아서 소비자에게 제공되는 것이 일반적이다.

이와 같이 생맥주통과 생맥주 인출장치를 연결하는 기술이나, 생맥주 인출장치 자체에 대해서는 국내 등록특허 제10-0557418호, 국내 등록특허 제10-0557424호 등에 개시되어 있다.

그런데 생맥주통에서 도관을 통해 생맥주 인출장치를 통해 배출되는 과정에서 도관이나 생맥주 인출장치의 내면에 소위 "비어스톤(beer stone)"이 침착되는데, 이러한 비어스톤은 맥주를 변질시켜 맛을 저하시키고 맥주를 오염시키는 원인이 된다. 종래에는 약제를 주입하려는 노력이 있었으나, 비어스톤 제거 효율이 떨어질 뿐만 아니라 비어스톤 제거 약제를 식용으로 사용하기 어렵다는 문제가 있었다.

아울러, 생맥주통에서 생맥주 인출장치를 연결하는 도관을 포함하는 생맥주 공급 라인과 생맥주 인출장치의 내부 구조는 위생관리를 위해 정기적인 살균 및 세정 관리가 필요한 것임에도 불구하고, 종래에는 이와 같은 생맥주 공급 장비의 내부 구조에 대한 정기적인 세정 관리할 수 있는 방법이 없었다.

또한, 전술한 문제를 해결하기 위해 제안되는 제품 및 방법을 기존의 제품 및 방법과 다른 것으로 사용자가 익숙하지 않은 별도의 과정을 통해 세척을 수행해야 한다는 문제점 등도 존재하였다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 특허청 등록특허 제10-1564594호 대한민국 특허청 등록특허 제10-0557418호

본 발명의 목적은 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 사용자에게 제공하는 것이다.

구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 세정수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 제안하고자 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조는, 전해질의 이온을 교환하는 격막 없이 인접하게 배치된 (+) 전극 및 (-) 전극을 포함하는 전기분해부; 상기 전기분해부를 통과한 액체가 유입되는 케비테이션 발생부; 상기 유입된 액체가 이송되는 튜브관; 및 기체가 유입되고, 상기 유입된 기체와 상기 이송된 액체가 혼합되어 기체 혼합 액체가 생성되는 가스 교환부;를 포함하되, 상기 전기분해부를 통과한 액체는, 물이 상기 (+) 전극 및 (-) 전극에 의해 전기 분해되어 발생된 살균수이고, 상기 케비테이션 발생부로 유입된 액체는, 케비테이션 현상을 통해 발생된 버블 기체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케비테이션 발생부는, 상기 유입된 액체의 스핀 회전을 유도하는 스핀 유도 부재;를 더 포함하고, 상기 스핀 유도 부재와 상기 튜브관 사이의 공간에서 상기 스핀 유도 부재를 통과한 액체에 의한 와류가 발생됨에 따라 상기 버블 기체가 발생될 수 있다.

또한, 상기 튜브관으로 유입되는 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출되고, 상기 가스 교환부에서 생성된 기체 혼합 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출될 수 있다.

또한, 케비테이션 발생부의 말단에는 상기 전기분해부를 통과한 액체가 유입되는 것을 지원하는 집중 튜브관;를 더 포함하고, 상기 집중 튜브관은, 상기 케비테이션 발생부의 말단에 가까워질수록 관로가 좁아지는 형태일 수 있다.

또한, 상기 튜브관은 상기 가스 교환부에 가까워질수록 관로가 좁아지는 형태이고, 상기 좁아지는 관로 형태를 이용하여, 상기 튜브관을 통해 이송되는 액체에 대한 압력이 증가될 수 있다.

또한, 상기 기체가 유입되는 상기 가스 교환부의 가스 유입 관로의 형태에 따라 상기 맥동 현상에 의해 발생되는 펄스 주기가 결정되고, 상기 유입 관로의 형태에 대응하여 상기 유입되는 기체의 각도가 커지는 것에 따라 상기 펄스가 짧은 주기로 발생될 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조는, 액체가 유입되고, 전해질의 이온을 교환하는 격막 없이 인접하게 배치된 (+) 전극 및 (-) 전극을 포함하는 전기분해부; 상기 전기분해부를 통과한 액체를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 액체가 유입되는 제 1 유입구; 기체가 유입되는 제 2 유입구; 상기 제 1 유입구로부터 유입된 액체와 상기 제 2 유입구로부터 유입된 기체가 혼합되는 혼합구; 및 상기 유입된 액체와 상기 유입된 기체가 혼합된 기체 혼합 액체가 배출되는 배출구;를 포함하고, 상기 전기분해부를 통과한 액체는, 물이 상기 (+) 전극 및 (-) 전극에 의해 전기 분해되어 발생된 살균수일 수 있다.

또한, 상기 배출구를 통해 배출되는 기체 혼합 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출될 수 있다.

또한, 상기 전기분해부의 전기 분해 과정에서 발생된 제 1 기체가 상기 저장부로 유입되는 경우, 상기 제 1 기체는, 상기 저장부 내부의 적어도 일부에 구비된 제 1 공간을 통해 외부로 배출될 수 있다.

또한, 상기 제 1 기체의 외부 배출을 통해 상기 저장부에 저장되는 살균수의 부피가 증가하는 경우, 상기 부피 증가에 의해 발생된 미는 힘에 의해 위치가 변경되는 에어벤트;를 더 포함하고, 상기 위치가 변경된 에어벤트가 상기 제 1 공간에 밀착되는 경우, 상기 제 1 공간을 통한 상기 제 1 기체의 외부 배출이 차단될 수 있다.

또한, 상기 에어벤트가 상기 제 1 공간에 밀착된 상태에서 상기 저장부에 저장된 액체의 부피가 감소하는 경우, 상기 에어벤트의 위치가 아래로 이동되어 상기 제 1 공간에 밀착하지 않게 되고, 상기 전기분해부의 전기 분해 과정에서 새롭게 발생된 제 2 기체는 상기 제 1 공간을 통해 다시 외부 배출될 수 있다.

본 발명은 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 사용자에게 제공할 수 있다..

구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 세정수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명과 관련하여, 가수분해를 통해 산성 이온수 및 알칼리 이온수가 생성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 유격막 전해조를 이용하여 산성 이온수 및 알칼리 이온수가 생성되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 전극의 개수를 늘려줌으로써 전해 효율이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 유격막 전해조 내에 NaCl을 첨가하여 강알칼리 및 강 산성수를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명과 관련하여, 무격막 전해조 내에 NaCl 혹은 HCl을 첨가하여 살균수를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 제안하는 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 이용되는 출수 모듈 구조의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 케비테이션(cavitation) 발생부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 케비테이션 발생부의 구조를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 9는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 가스 교환부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 5의 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 이용되는 살균수 집중부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 5의 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 구조에 의해 발생되는 케비테이션 현상에 따른 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명이 제안하는 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 13은 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 살균수 생성부의 구조를 도시한 것이다.
도 14는 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 혼합부의 구조를 도시한 것이다.
도 15는 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 에어벤트 구조를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 것과 같이, 생맥주통에서 도관을 통해 생맥주 인출장치를 통해 배출되는 과정에서 도관이나 생맥주 인출장치의 내면에 소위 "비어스톤(beer stone)"이 침착되는데, 이러한 비어스톤은 맥주를 변질시켜 맛을 저하시키고 맥주를 오염시키는 원인이 된다. 종래에는 약제를 주입하려는 노력이 있었으나, 비어스톤 제거 효율이 떨어질 뿐만 아니라 비어스톤 제거 약제를 식용으로 사용하기 어렵다는 문제가 있었다.

아울러, 생맥주통에서 생맥주 인출장치를 연결하는 도관을 포함하는 생맥주 공급 라인과 생맥주 인출장치의 내부 구조는 위생관리를 위해 정기적인 살균 및 세정 관리가 필요한 것임에도 불구하고, 종래에는 이와 같은 생맥주 공급 장비의 내부 구조에 대한 정기적인 세정 관리할 수 있는 방법이 없었다.

또한, 전술한 문제를 해결하기 위해 제안되는 제품 및 방법을 기존의 제품 및 방법과 다른 것으로 사용자가 익숙하지 않은 별도의 과정을 통해 세척을 수행해야 한다는 문제점 등도 존재하였다.

따라서 본 발명에서는 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명의 구체적인 구조 및 효과의 설명에 앞서, 물의 전기분해 및 살균수를 생성하는 과정에 대해 도면을 참조하여 선결적으로 설명한다.

일반적으로 이온수기는 이온수 생성기 또는 환원수기라 부르고 있으며 이온수기는 정수기와 전해조를 구비하여 산성 이온수와 알칼리 이온수가 전기분해에 의해 생성된다.

이렇게 생성된 알칼리 이온수는 주로 음료용으로 사용되고, 산성 이온수는 피부 미용수 또는 소독수, 세척수로 사용된다.

하지만 대부분의 식음용 알칼리수를 생성하는 과정에서 함께 생산되는 산성수는 폐수되는 실정이다.

또한 소독수, 세척수 등으로 사용하기 위해서 일반적인 이온수기에서 생성되는 산성수는 그 살균력이 낮고, 일반적인 알칼리 이온수기에서 생성되는 산성수는 일반 정수를 전기분해하여 양극방에서 생성되는 이온수로 pH농도가 약 4.0 ~ 6.5 사이로 생성된다.

한편, 강산성 이온수는 일반 알칼리 이온수기에서 생산하는 과정이 동일하지만 희석소금용액(0.2%이하)를 정량펌프를 통해 공급하여 전기분해 과정을 거치면 강한 살균력을 갖는 강산성 차아염소산수가 생성된다.

이에 강한 살균력을 갖는 강산성 차아염소산수를 생성하기 위해서는 상기와 같이 별도의 용매(NaCl 또는 HCl 등)를 혼합한 정수에 전기분해하여 강산성 또는 강알칼리성 이온수를 생성하기 위하여 많은 개발이 이루어지고 있는 바, 현재 동일한 전해조에서 알칼리수와 강산성수가 생성되는 이온수기가 개발되고 있으나 강산성수 생성 후 알칼리수 생성 사용 시 사용자에게 냄새를 유발하는 한편 음용하였을 경우 인체에 무해하다는 검증 결과가 없는 실정이다.

도 1a는 본 발명과 관련하여, 가수분해를 통해 산성 이온수 및 알칼리 이온수가 생성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a를 참조하면, 격막을 기준으로 (+)극과 (-)극이 존재하고 전해질에서 음이온은 (+)극으로 이동하고, 양이온은 (-)극으로 이동함으로써, 가수분해가 수행된다.

또한, 도 1b를 참조하면, 수돗물을 전해질로 하여 음이온으로 분류되는 요소들이 (+)극으로 이동하고, 양이온으로 분류되는 요소들이 (-)극으로 이동하는 과정이 도시되어 있다.

결국 (+)극에서는 산성 이온수가 생성되어 출력가능하고, (-)극에서는 알칼리 이온수가 생성되어 출력 가능하다.

도 1a 및 도 1b의 경우에는 격막을 이용하여 산성 이온수 및 알칼리 이온수를 생성하였다.

격막을 이용하지 않는 전기분해를 무격막전기분해이라고 한다.

즉, 무격막전기분해는 (+)전극과 (-)전극의 사이에 격막을 사용하지 않는 전기분해를 의미하고, 작은 힘으로 전기분해를 하므로 전기의 저항이 작아서 유격막보다 약한 열이 발생된다.

유격막은 도 1a 및 도 1b와 같이, 격막을 이용하는 것으로 (+)전극과 (-)전극의 사이에 이온만 통과되고 물은 통과하지 않게 하기 위해 격막을 사용하는 방식이다.

유격막전기분해는 무격막전기분해에 비해 단위시간당 최대의 효율을 얻게 되고, 격막이 있는 이유는 ph를 원하는 수치에 매핑하기 위함이다.

무격막은 양쪽 전극에 물의 흐름이 없게 되므로 전기의 힘이 많이 필요하므로 열이 발생되고, 결국 전기의 저항이 그만큼 크다는 것을 의미한다.

단, 무격막방식이라도 가동 시간이 길어지면 유격막방식과 마찬가지 현상이 발생할 수 있다.

유격막 방식의 경우 (-)극쪽, 즉 알칼리 이온수가 생성되는 쪽의 극실에 미량의 잔류물들이 남는데 이것은 전기분해 하면서 (-)전극 쪽에 있는 백금족 금속 이온들이 떨어져 나오게 된다.

이것을 지속적으로 농축을 시키게 되면 육안으로 보이는 정도의 불순물이 형성된다.

이온수기의 경우 한쪽의 극성만 쓰게 되면 어느 순간 스케일이 과도하게 전극의 표면에 끼게 되어 급격한 효율의 감소현상이 나타나게 되므로 이러한 현상을 방지하기 위하여 일정 단위 시간별로 아주 짧은 순간 동안에 전기의 극성을 바꿔서 스케일을 인위적으로 떨어지게 하는 방식을 채택될 수 있다.

담수 된(즉, 일정한 용기에 저장된) 물을 가지고 전기분해를 할 경우 전극의 극성을 바꾸게 되면 오히려 전극의 수명에 영향을 미치게 되고 효율을 낮출 수도 있다.

도 2a는 유격막 전해조를 이용하여 산성 이온수 및 알칼리 이온수가 생성되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 전극의 개수를 늘려줌으로써 전해 효율이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a는 가장 일반적으로 사용하는 형태의 유격막 전해조를 나타낸 것으로, 수도수를 원수로 유격막 전해조를 통과 시키면 (-)극쪽으로는 환원력을 갖는 알칼리수가 생성되고 (+)극쪽으로는 산화력을 갖는 산성이온수가 생성된다.

이때, 이온 격막의 선택에 따라 알칼리수쪽의 용존 수소의 포화도를 높일 수 있고, 기존의 이온수기에 비해 수소분자의 용존량을 높인 물을 수소수라 칭할 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 물량을 늘리거나 좀더 강한 물성을 얻기 위해 전극의 개수를 늘려 이용한 일례를 도시하고 있다.

도 2b와 같이 복수의 전극을 이용하는 경우, 소비전력이 높아지나 전해 효율은 높아질 수 있다.

또한, 별도의 첨가물을 추가함으로써, 산성 이온수와 알칼리 이온수의 강도를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명과 관련하여, 유격막 전해조 내에 NaCl을 첨가하여 강알칼리 및 강 산성수를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 유격막 전해조 내에 NaCl을 첨가하여 강알칼리 및 강 산성수를 생성하고, 용도에 따라 두가지의 물성을 적절하게 혼합하여 사용하는 방식을 도시한 것이다.

한편, 전술한 산성 이온수 및 알칼리 이온수 이외에도 차아염소산수 등의 살균수를 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명과 관련하여, 무격막 전해조 내에 NaCl 혹은 HCl을 첨가하여 살균수를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 무격막 전해조 내에 NaCl 혹은 HCl을 첨가하여 차아염소산수를 생성하여 살균수로 활용하는 방법의 구체적인 일례가 도시되어 있다.

단, NaCl 혹은 HCl을 첨가하여 살균수를 만드는 방법 이외에 첨가물 없이 살균수를 만드는 방법도 적용 가능하다.

즉, 수돗물속에는 미량의 잔류염소가 존재하며 미량의 물속 미네랄과 잔류염소가 전해질 역할을 하므로 전극의 소재에 따라 고효율의 전해 살균수를 얻을 수 있다.

또한, 별도의 첨가물 없이 수돗물속에 존재하는 미량의 잔류염소를 통해, 미량의 물속 미네랄과 잔류염소가 전해질 역할을 하고, 최종적으로 전해살균기능수가 생성되는 것도 가능하다.

전술한 것과 같이, 무격막 또는 격막을 통해 산성수, 알칼리수 및 살균수가 제조될 수 있고, 전극의 개수 및 첨가물의 유무에 따라 제조되는 산성수, 알칼리수 및 살균수의 pH 등을 조절할 수 있다.

격막을 이용한 전해조에서 산성수, 알칼리수, 살균수 등이 제조되는 과정에서 다음과 같은 표 1의 과정이 양극과 음극에서 진행된다.

표 1

격막을 이용하지 않은 무격막 전해조에서 산성수, 알칼리수, 살균수 등이 제조되는 과정에서 다음과 같은 표 2의 과정이 양극과 음극에서 진행된다.

표 2

무격막에서 살균수를 제조하는 구체적인 과정에서, 다음과 같은 표 3의 과정이 양극과 음극에서 진행된다.

표 3

결론적으로, 무격막 또는 격막을 통해 산성수, 알칼리수 및 살균수가 제조될 수 있고, 전극의 개수 및 첨가물의 유무에 따라 제조되는 산성수, 알칼리수 및 살균수의 pH 등을 조절하는 과정은 다음의 표 4와 같이 정리될 수 있다. 단, 본 발명의 내용이 다음의 표 4에 제한되는 것은 아니고 보다 다양한 형태로 적용 가능하다.

표 4

또한, 본 발명과 관련하여, 생성된 알칼리 이온수, 산성 이온수 및 살균수가 이용될 수 있는 효과에 대해 설명한다.

우선적으로 알칼리 이온수는 물 입자가 작아 체내에 흡수가 빠르며, 활성산소를 제거하는 항산화 기능을 가진다.

밥 지을 때, 커피, 홍차, 녹차 등 차를 끓일 때, 과음이나 숙취 후, 야채나 과일을 씻을 때, 요리할 때, 술 또는 칵테일을 만들 때 사용할 수 있다.

또한, 알칼리이온수의 경우 몸에 이로운 미네랄(무기염류)이 일반적인 물보다 많고, 물 분자를 작게 만들기 때문에 미네랄 등의 흡수력이 높아져 설사, 변비의 개선, 위의 작용을 도와줄 수 있다.

또한, 산성 이온수는 살균 및 표백 작용이 있다. 목욕이나 세수 등을 할 때, 도마, 식기, 행주 등을 세척할 때, 벌레 물린 곳이나 피부에 상처 난 곳에 사용할 수 있다.

산성이온수의 경우 수렴작용이 있어 피부를 수축시키므로, 약산성인 피부를 보호하여 미용에 뛰어난 효과가 있다.

또한, 살균, 소독제, 세정제, 세제, 왁스, 농약 등의 화학물질 대용으로도 사용될 수 있다.

이 밖에도 다양한 산업분야에 활용되기 때문에 각종 오염물질을 감소시켜 수질오염과 대기오염 등을 예방할 수 있으며, 보건환경적인 면에서 해로운 요소를 줄일 수 있다.

다음의 표 5는 산화전위수인 산성 이온수를 통해 획득될 수 있는 살균력 데이터에 관한 자료이다.

표 5

또한, 무격막 전기분해를 하면 생성되는 살균수의 특성은 pH가 7∼8.5로 중성이거나 알카리성이고, ORP가 +100 ∼ -300mV 일 수 있다.

또한, 살균수는 인체에 무해, 무독성이고, 햇빛이나 공기와의 오랜 접촉 시 일반 물로 환원되며, NaOCl(차염소산 나트륨)이 생성되어 강력한 살균·소독력과 NaOH가 다량 함유되어 있어 높은 세정력을 동시에 지닌다.

전기분해에 의하여 생성된 전해수는 전기분해하는 방식에 따라 그 기능을 달리하고, 전해질의 첨가 유·무와 이온 선택성 격막의 유·무에 따라 살균, 세정, 동·식물의 생육촉진, 인체의 건강증진 등의 기능을 가지게 된다.

인체에 무해, 무독한 전해수는 살균·소독제, 세정제, 세제, 왁스, 농약 등의 화학물질 대용으로 사용되며 다양한 산업분야에 활용함으로써 각종 오염물질을 저감시켜 수질오염과 대기오염 등을 예방할 수 있으며, 보건환경상의 위해 요소를 경감할 수 있다.

전술한 내용과 같이, 복수의 전극을 무격막으로 배치하는 경우, 물의 전기분해 과정을 통해 살균수를 생성하는 것이 가능하고, 본 발명에서는 이와 같이 생성된 살균수를 이용하여 세척장치로 활용하는 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

즉, 본 발명의 목적은 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 사용자에게 제공하는 것이다.

구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 세정수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 제안하고자 한다.

본 발명이 제안하는 기체 혼합 살균수 액체를 이용한 세정 장치는 내장형과 외장형으로 구분될 수 있다.

이하에서는 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치와 외장형 기체 혼합 살균수 액체를 이용한 세정 장치를 구분하여 구체적으로 설명한다.

제 1 실시예 (내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치)

도 5는 본 발명이 제안하는 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 5에서의 세정 장치는 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관을 살균하고 세정 관리하는 용도로 사용될 수 있다. 단, 본 발명의 목적이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 본 발명이 제안하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치는 살균수를 살균수 보관통(600)의 외부로 배출시키는 출수 모듈 구조(10), 상부 덮개 구조체(500), 살균수를 생성하는 전기분해부(400), 살균수가 내부에 담긴 살균수 보관통(600) 및 살균수 보관통(600)의 상부에서 이산화 탄소 등의 기체가 공급되는 기체 유입구(610)를 포함한다.

살균수 보관통(600)의 내부에는 복수의 전극(410, 420)이 무격막으로 배치되고, 무격막으로 배치된 + 전극(420)과 - 전극(410)을 이용하여 물을 전기분해하고, 이를 통해 살균수가 생성된다.

즉, 생성하는 전기분해부(400)의 + 단자(420)와 제 2 - 단자(410) 사이에는 격막이 구비되어 있지 않고, 도 1a 내지 도 4에서 설명한 것과 같이, 무격막 환경에서 원수에 존재하는 미량의 물속 미네랄과 잔류염소가 전해질 역할을 하므로 전극의 소재에 따라 고효율의 전해 살균수를 얻을 수 있다.

또한, 살균수 보관통(600)의 내부에는 살균수를 상부로 이송시키는 출수 모듈 구조(10)가 설치되고, 기체 유입구(610)를 통해 살균수 보관통(600)의 내부로 공급되는 기체가 살균수의 수면을 가압함에 따라 살균수는 출수 모듈 구조(10)의 하단부에 구비된 유입구를 통해 유입되고, 유입구를 통해 유입된 살균수는 출수 모듈 구조(10)를 통해 살균수 보관통(600)의 외부로 공급된다.

본 발명을 실시함에 있어서는, 살균수를 외부로 배출시키는 출수 모듈 구조(10)를 상부 덮개 구조체(500)의 중앙부에 형성하고, 살균수에 균등한 압력을 가하기 위해서 기체 유입구(610)는 상부 덮개 구조체(500)에 형성하되, 출수 모듈 구조(10)의 주변을 따라 원형으로 배치함이 바람직할 것이다. 다만, 기체 유입구(610)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는 출수 모듈 구조(10)를 통한 케비테이션(cavitation) 현상과 맥동 현상을 통해 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거하고, 도관에서의 살균 및 세정 관리를 용이하게 할 수 있는 장치를 제안하고자 한다.

여기서 케비테이션(cavitation) 현상은 액체가 유동하고 있을 때, 어느 점의 압력이 그때의 액온의 증기압보다 내려가 액속의 공기와 수증기가 분리되어 기포를 발생시키고, 공동을 만드는 현상을 말한다.

이러한 케비테이션 현상은 출수 모듈 구조(10)의 케비테이션 발생부(100)를 통해 발생할 수 있고, 이에 대한 구체적인 내용을 후술한다.

또한, 본 발명에서의 맥동 현상이란 배관 내에서의 자유 수면이 없는 액체의 흐름에 있어서, 액체의 압력과 토출량이 주기적으로 변동하는 현상으로서, 이는 배관에서의 주기적인 진동을 발생시킨다.

이와 같은 맥동 현상의 발생 원인은 여러가지가 있으나, 배관의 토출 관로가 길고, 배관의 내부에 에어 포켓 등의 공기가 괴어 있는 부분이 존재하는 경우에 발생하는 것으로 알려져 있다.

맥동 현상은 관내 유체의 원할한 흐름을 저해하는 요인으로서 일반적으로는 배관 내의 공기를 제거하거나, 관의 단면적, 유속, 유량을 조절하는 등과 같은 맥동 현상을 방지하기 위한 방법 등이 연구되고 있으나, 본 발명에서는 맥동 현상에 의해 발생되는 관내 진동과 관내 벽면에 가해지는 충격량을 통해 관내부를 세척 및 세정하는 방법을 제안하고 있다.

이하에서는, 케비테이션 현상과 맥동 현상을 통해 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거하고, 도관에서의 살균 및 세정 관리를 용이하게 할 수 있는 본 발명의 출수 모듈 구조(10)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 6은 도 5의 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 이용되는 출수 모듈 구조의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 6에서 설명하는 출수 모듈 구조는 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리에 이용될 수 있다. 단, 본 발명의 목적이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6을 참조하면 본 발명이 제안하는 출수 모듈 구조(10)는 기본적으로 케비테이션 발생부(100), 튜브관(200), 가스 교환부(300)를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명이 제안하는 출수 모듈 구조를 구성하는 요소들에 대해 구체적으로 설명한다.

가장 먼저, 케비테이션 발생부(100)는 스핀 유도부재(110), 흡입구(120) 및 케비테이션 유도 공간(130)을 포함할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 케비테이션(cavitation) 발생부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 케비테이션 발생부의 구조를 설명하기 위한 다른 도면이다.

도 7a 내지 도 8b를 참조하면, 케비테이션 발생부(100)의 하단에 구비된 흡입구(120)는 스핀 유도부재(110)를 둘러싸는 형태로 포함될 수 있다.

즉, 기체 유입구(610)를 통해 살균수 보관통(600)의 내부로 공급되는 기체가 살균수의 수면을 가압함에 따라 살균수는 흡입구(120)를 통해 유입된다.

흡입구(120)는 유입된 살균수가 상승할 수 있도록 튜브관(200)과 연결된다.

또한, 흡입구(120)의 내부에는 스핀 유도부재(110)가 구비된다.

즉, 스핀 유도부재(110)는 원통형 부재와 원통형 부재의 외주면에 나사산 부재를 포함함으로써, 유입된 살균수의 스핀을 유도할 수 있다.

이때, 스핀 유도부재(110)는 흡입구(120)의 내부에 구비되지만 스핀 유도부재(110)의 끝단에 연결된 튜브관(200)과 일정 공간을 두고 이격되어 구비된다.

즉, 도 7a 및 도 8a에 도시된 것과 같이, 흡입구(120)의 내부에는 튜브관(200)과 스핀 유도부재(110) 사이의 케비테이션 유도 공간(130)이 형성된다.

전술한 것과 같이, 케비테이션 현상은 액체가 유동하고 있을 때, 어느 점의 압력이 그때의 액온의 증기압보다 내려가 액속의 공기와 수증기가 분리되어 기포를 발생시키고, 공동을 만드는 현상을 말한다.

구체적으로 케비테이션 발생부(100) 내부에 1개 이상의 회전 유도 관로를 배치한 스핀 유도부재(110)를 통해 세척수가 유입될 때, 스핀 유도부재(110)가 끝나는 쪽과 튜브관(200) 시작지점의 케비테이션 유도 공간(130)에서 와류가 발생하여 버블이 유도된다.

즉, 와류에 의한 케비테이션(cavitation) 현상을 통해 기체가 일정하게 발생될 수 있다.

본 발명의 구조에 따른 케비테이션 현상에 의해 세척수와 기체는 매우 짧은 주기의 큰 진폭을 갖는 파동으로 발현될 수 있다.

또한, 상기 짧은 주기의 큰 진폭, 즉, 세척에 효과적인 강한 파당을 동반한 펄스가 군집의 형태로 발생될 수 있다.

이에 대한 효과는 후술하는 도 11a 및 도 11b를 이용하여 구체적으로 설명한다.

이때, 케비테이션 유도 공간(130) 또는 튜브관(200)이 점점 좁아지는 형태로 관로를 형성하면 압력이 증가되는 효과를 볼 수도 있다.

또한, 스핀 유도부재(110)는 흡입구(120)의 내부에 복수로 장착될 수 있고, 이로 인해 버블에 의한 부피 팽창과 회전가속도를 증가시킬 수 있다.

부피 팽창과 회전 가속도가 증가되면, 관로 내부의 기체와 액체가 미세하게 충돌하거나 서로 결합하는 과정을 반복적으로 거치면서 세척력이 우수한 미세 버블 발생된다.

흡입구(120)를 통해 유입되는 살균수는 스핀 유도부재(110)에 의해 나사산 방향으로의 스핀 회전을 하며 튜브관(200)으로 배출된다.

또한, 케비테이션(cavitation) 현상을 통해 나사 방향으로 함께 회전하며 공급되는 기체는 살균수의 맥동 주기(후술)를 더욱 단축시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 본 발명과 같이, 케비테이션 현상을 통해 발생된 버블(기체)의 회전 방향과 동일한 방향으로 살균수가 배출되는 경우에는 맥동 주기를 추가적으로 단축시킬 수 있게 된다.

다음으로, 튜브관(200)에 대해 설명한다.

튜브관(200)은 가스 교환부(300)에 삽입되어 연결되는데, 이때, 튜브관(200)을 점점 좁아지는 형태로 관로를 형성할 수 있다.

즉, 가스 교환부(300)에 삽입되는 튜브관(200)은 면적이 점점 좁아지는 형태로 관로가 형성되고, 이를 통해 압력이 증가되는 효과를 볼 수 있다.

즉, 스핀 회전하는 살균수와 케비테이션 현상을 통해 나사 방향으로 함께 회전하며 공급되는 기체를 이용함과 동시에 살균수와 기체가 공급되는 압력을 높임으로써, 본 발명에 따른 세척 효과를 더 극대화시킬 수 있게 된다.

다음으로, 가스 교환부(300)에 대해 설명한다.

기체 유입구(610)를 통해 살균수 보관통(600)의 내부로 공급되는 기체는 살균수의 수면을 가압함과 동시에 가스 교환부(300)를 통해 유입될 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 것과 같이, 가수 교환부(300)의 상측과 하측이 적어도 일부 공간을 통해 기체는 유입된다.

구체적으로 살균수 보관통(600)에 물을 담고 세척모드로 개방시키면 살균수 보관통(600) 상부에는 CO2 가스층이 생긴다.

이러한 가스(Gas)는 사이펀 상부의 가스 교환부(300)로 이동한다.

결국, 튜브관(200)을 통해 올라오는 세척수, 케비테이션 발생부(100)를 통해 발생된 기체와 상기 가스 교환부(300)를 통해 유입된 가스가 서로 교반되며 펄스가 발생된다.

가스 교환부(300)의 내부에는 살균수의 이송 경로가 수직 관통 형성되어 있으며, 세살균수 보관통(600)의 내부로 공급된 이산화탄소 등의 기체와 튜브관(200)의 단부로부터 배출된 살균수가 혼합되는 혼합 공간이 형성된다.

도시되지는 않았지만 가스 교환부(300)의 하단은 결합면보다 소정의 깊이(약, 0.1mm 이상)만큼 외측으로 확장 형성됨으로써 기체를 공급받을 수도 있다.

결국, 본 발명에서는 튜브관(200)을 통해 올라오는 세척수, 케비테이션 발생부(100)를 통해 발생된 기체와 상기 가스 교환부(300)를 통해 유입된 가스가 동시에 공급됨으로써, 튜브관(200)을 통해 배출되는 살균수는 맥동 현상(SURGING)을 수반하며, 세척 대상 관의 내부로 배출되게 된다.

본 발명에서의 맥동 현상이란 배관 내에서의 자유 수면이 없는 액체의 흐름에 있어서, 액체의 압력과 토출량이 주기적으로 변동하는 현상으로서, 이는 배관에서의 주기적인 진동을 발생시킨다.

이와 같은 맥동 현상의 발생 원인은 여러가지가 있으나, 배관의 토출 관로가 길고, 배관의 내부에 에어 포켓 등의 공기가 괴어 있는 부분이 존재하는 경우에 발생하는 것으로 알려져 있다.

한편, 이와 같은 맥동 현상은 관내 유체의 원할한 흐름을 저해하는 요인으로서 일반적으로는 배관 내의 공기를 제거하거나, 관의 단면적, 유속, 유량을 조절하는 등과 같은 맥동 현상을 방지하기 위한 방법 등이 연구되고 있으나, 본 발명에서는 맥동 현상에 의해 발생되는 관내 진동과 관내 벽면에 가해지는 충격량을 통해 관내부를 세척 및 세정하는 방법을 제안하고 있다.

뿐만 아니라, 가스 교환부(300)로 공급되는 이산화 탄소 등의 기체의 압력은 유입된 살균수의 외부로의 배출에 대한 장애 요인으로 작용함으로써, 살균수의 외부 배출을 일시적으로 지연시키게 되는데, 튜브관(200)으로부터의 살균수의 지속적인 공급에 따른 압력이 기체의 압력을 상회하게 되면 살균수는 기체의 압력을 극복하고 튜브관(200)을 통해 펌핑되며, 이와 같은 살균수의 일시적인 펌핑으로 인해 혼합 공간 내에서의 살균수의 압력이 낮아지게 되면 다시 기체의 압력에 의해 살균수의 배출이 지연되는 상태가 발생하게 된다.

튜브관(200)으로부터의 살균수의 공급에 따른 압력이 기체의 압력을 상회하게 되면 살균수는 기체의 압력을 극복하고 튜브관(200)을 통해 다시 펌핑되며, 이와 같은 반복적 작용에 의해 살균수는 펄스파와 같은 일정 주기의 맥동 현상을 나타내며 외부로 배출된다.

즉, 본 발명자는 튜브관(200)을 통해 물 등의 살균수가 공급되는 상태에서, 가스 교환부(300)를 이용한 기체의 가압 이송 경로를 통해 이산화탄소 기체를 주입하는 경우, 튜브관(200)을 통해 배출되는 살균수는 맥동 현상(SURGING)을 수반하며, 세척 대상 관의 내부로 배출됨을 실험적으로 확인하였다.

도 9는 본 발명의 출수 모듈 구조에 적용되는 가스 교환부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 9에 도시된 것과 같이, 가스 교환부(300)의 가스 유입을 위한 구조는 360˚ 노출 구조, 회전 유도 구조, 1개 이상의 관통 유입 구조 등으로 구현될 수 있다.

이때, 가스를 유입하는 방법과 유입하는 각도 및 유입 간격 등을 통해 펄스의 형태를 조절하는 것이 가능하다.

즉, 유입되는 관로의 각도가 직각에 가깝게 경사가 지면 펄스가 짧게 자주 발생하게 되고, 경사가 완만하면 길게 펄스가 발생하게 된다.

또한, 전술한 것과 같이, 이러한 효과는 가스 교환부(300)에 삽입되는 튜브관(200)의 면적을 점점 좁아지는 형태로 형성하여 압력을 증가시킴으로써, 더 극대화시킬 수도 있다.

한편, 가스 교환부(300)로 유입되는 가스의 유입 관로의 너비에 따라 발생되는 펄스는 조절될 수 있다.

구체적으로 상기 유입관로가 일정구간 넓을수록 가스(Gas) 유입이 많아져 펄스가 강해진다.

또한, 가스(gas)를 유입하는 유입 관로의 형상에 의해서도 펄스 형태가 바뀔수도 있다.

결국, 적어도 한개의 관통형 가스 유도 관로에서는 납작하고 얇게 할수록 하부 관로에서 올라오는 세척수가 가스를 짧은 시간동안 자주 충돌하여 펄스가 짧고 자주 발생하게 된다.

따라서 가스 교환부(300)의 가스 유입 관로의 너비 및 형상을 이용하여 발생되는 펄스 형태를 조절할 수도 있다.

한편, 전기분해부(400)를 통해 발생된 살균수가 케비테이션 발생부(100)으로 흡입되어 들어가면서 외부로 배출되고, 전기분해되지 않은 물이 저장부(500)에 남겨져야 하는데, 전기분해된 살균수가 케비테이션 발생부(100)로 흡입되지 않고 전기분해되지 않은 물이 흡입되어 외부로 방출되는 문제가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 살균수 집중부(700)를 케비테이션 발생부(100)의 말단에 배치시키는 방법을 통해, 상기 문제점을 해소하고자 한다.

도 10a 및 도 10b는 도 5의 내장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 이용되는 살균수 집중부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 10a을 참조하면, 본 발명이 제안하는 살균수 집중부(700)의 형태가 도시되어 있다.

도 10a에서 본 발명이 제안하는 살균수 집중부(700)는 하단이 넓고, 상단으로 갈수록 좁아지는 면적을 갖도록 구성된다.

또한, 살균수 집중부(700)는 살균수가 생성되는 전기분해부(400)와 이러한 살균수가 흡입되는 케비테이션 발생부(100) 사이에 배치되므로, 결국, 발생된 살균수를 다이렉트로 케비테이션 발생부(100)의 내부로 밀어 넣는 기능을 제공할 수 있다.

도 10b를 참조하면, 케비테이션 발생부(100)의 말단에 살균수 집중부(700)가 결합된 구체적인 형태가 도시되어 있다.

도 10b에서는 본 발명에 따른 살균수 집중부(700)의 모양을 삿갓 모양으로 하였으나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고 상부로 가면서 면적이 좁아지는 보다 다양한 형태로 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 구성이 적용되는 경우, 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 살균수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 케비테이션 현상을 통해 세척의 효과를 극대화 시키고 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 구조에 의해 발생되는 케비테이션 현상에 따른 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

도 11a는 본 발명이 제안하는 케비테이션 발생부(100)를 이용하지 않고, 물과 가스만을 이용하여 발생된 맥동현상을 그래프로 도시한 것이다.

또한, 도 11b는 본 발명이 제안하는 케비테이션 발생부(100)를 적용하여 발생된 맥동현상을 그래프로 도시한 것이다.

도 11a 및 도 11b에 도시된 것과 같이, 도 11b에 도시된 파동이 훨씬 주기가 짧고(예를 들어, 1초에 10 - 30회) 큰 진폭을 가지며, 군집의 형태로 발생된다는 사실을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 구조에 따른 케비테이션 현상에 의해 세척수와 기체는 매우 짧은 주기의 큰 진폭을 갖는 파동으로 발현되고, 상기 짧은 주기의 큰 진폭, 즉, 세척에 효과적인 강한 파당을 동반한 펄스가 군집의 형태로 발생될 수 있다.

따라서 기존의 세척 효과를 극대화 시킬 수 있다는 장점이 보장된다.

제 2 실시예 (외장형 기체 혼합 살균수 액체를 이용한 세정 장치)

도 12는 본 발명이 제안하는 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 12를 참조하면, 본 발명이 제안하는 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치는 물 공급부(1800), 혼합부(1100), 살균수 생성부(1200), 저장부(1300), 살균수 배출부(1600) 및 에어벤트(1500)를 포함할 수 있다.

먼저, 도 12에 도시된 것과 같이, 물 공급부(1800)를 통해 외부의 물과 같은 액체가 유입될 수 있다.

또한, 살균수 생성부(1200)는 저장부(1300)와의 견고한 결합을 위해 제 1 결합부(1410) 및 제 2 결합부(1420)를 포함할 수 있다.

도 12에서는 제 1 결합부(1410) 및 제 2 결합부(1420)는 수직의 긴 공간에 고정기구를 박아 고정하는 구조를 갖는다.

또한, 도시하지는 않았지만 도 12의 살균수 생성부(1200)는 무격막의 복수의 전극을 포함한다.

예를 들어, 무격막의 2개의 (+) 전극과 (-) 전극을 포함할 수 있다.

단, 본 발명의 내용이 2개의 전극으로 제한되는 것은 아니고 무격막의 한쌍의 (+) 전극과 (-) 전극을 포함하는 경우에는 더 많은 개수의 전극이 포함될 수 있다.

이때, 살균수 생성부(1200) 내에 배치된 적어도 2개의 전극 사이에는 격막이 존재하지 않고, 도 1a 내지 도 4에서 설명한 것과 같이, 무격막 환경에서 원수에 존재하는 미량의 물속 미네랄과 잔류염소가 전해질 역할을 하므로 전극의 소재에 따라 고효율의 전해 살균수를 얻을 수 있다.

또한, 살균수 저장부(1300)는 살균수 생성부(1200)에서 생성된 살균수를 저장하는 기능을 제공한다.

또한, 살균수 저장부(1300)에 저장된 살균수는 살균수 배출부(1600)를 통해 외부로 배출되고, 살균수 배출부(1600)에는 혼합부(1100)가 연결된다.

혼합부(1100)는 분출되는 살균수에 기체를 혼합하여 맥동현상을 유발하기 위한 장치로 도 14를 이용하여 구체적으로 후술한다.

또한, 살균수 생성부(1200)에서 살균수가 생성되는 경우, 수소, 산소 등의 기체가 발생될 수 있다.

발생된 기체가 살균수 배출부(1600)를 통해 살균수와 함께 혼합부(1100)를 통해 배출되는 경우에는 안정적인 살균수 외부 배출이 어렵다는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 상기 문제가 되는 산소, 수소 등과 같은 기체를 제거하기 위해 에어벤트(1500)가 이용된다.

에어벤트(1500)의 구체적인 구조 및 동작은 도 15를 이용하여 후술한다.

한편, 도 13은 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 살균수 생성부의 구조를 도시한 것이다.

도 13을 참조하면, 살균수 생성부(1200)는 제 1 결합부(1410) 및 제 2 결합부(1420)을 통해 저장부(1300)의 하단에 견고하게 연결된다.

물 공급부(1800)를 통해 외부의 물이 유입되면, 살균수 생성부(1200) 내에 배치된 적어도 2개의 무격막의 전극 환경에서 원수에 존재하는 미량의 물속 미네랄과 잔류염소가 전해질 역할을 하므로 전극의 소재에 따라 고효율의 전해 살균수가 생성된다.

여기서 생성된 살균수는 배출부(1600)를 통해 토출되고, 배출부(1600)에 결합된 혼합부를 통해 외부로 배출된다.

혼합부(1100)에 대해 도 14를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 14는 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 혼합부의 구조를 도시한 것이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합부(1100)는 제 1 유입구(1110), 제 2 유입구(1120), 혼합구(1130) 및 배출구(1140)를 포함한다.

제 1 유입구(1110)로는 제 1 유입구(1110)에 체결되는 외부 공급관 등으로부터 공급되는 살균수가 유입되며, 이와 같이 제1 유입구(1110)를 통해 혼합부(1100) 내부로 유입된 액체는 제 2 유입구(1120)로부터 유입된 이산화탄소 가스 또는 질소 가스 등의 특정 기체와 혼합구(1130)에서 혼합되게 된다.

한편, 혼합구(1130)에서 기체와 혼합된 액체는 배출구(1140)를 통해 배출구(1140)에 연결된 배출관(미도시)으로 공급되게 되며, 이와 같이 배출구(1140)를 통해 외부로 배출되는 기체 혼합 액체는 맥동현상을 통해 일반적인 혼합물보다 더 균일하고 더 잘 혼합된 형태로 배출된다.

본 발명의 발명자는 도 14와 같은 형상 및 규격의 혼합구(1130)에 제 1 유입구(1110)를 통해 물 등의 액체가 공급되는 상태에서, 액체의 이동 경로와 수직되는 방향에서 제 2 유입구(1120)를 통해 이산화탄소 가스 등의 기체를 강제 주입하는 경우에 혼합부(1100)의 배출구(1140)를 통해 배출되는 혼합물은 맥동 현상(SURGING)을 수반하며, 종래의 혼합물보다 혼합효율이 높다는 사실을 실험적으로 확인하였다.

또한, 본 발명을 실시함에 있어서는, 혼합되는 효과를 증대시키기 위해 제 2 유입구(1120)를 통해 혼합구(1130)에 공급되어 액체와 혼합되는 기체는 극미세 크기로 버블화된 가스 등의 기체가 됨이 바람직하다.

구체적으로, 제 2 유입구(1120)를 통해 공급되는 이산화탄소 가스 등의 기체는 소결체를 통과하면서 마이크로 크기의 미세 입자로 분리되며, 미세 입자로 분리된 기체는 제1 유입구(1110)를 통해 유입된 액체와 혼합구(1130) 내에서 혼합됨으로써, 배출구(1140)를 통해 배출되는 혼합수는 이산화탄소 가스 등에 의한 마이크로 버블을 함유할 수 있다.

본 발명의 과정에서의 실험에 의하면, 혼합수가 맥동 현상을 수반하며 배출되는 경우에, 혼합수가 맥동 현상을 수반하지 않는 경우에 비해서 혼합효율이 높다는 사실을 확인하였다.

한편, 가스 분배부(미도시)로부터 가스의 회전을 유도하기 위해, 제 2 유입구(1120)는 회전 유도 관로 구조로 형성되거나 회전 유도 부재를 추가적으로 구비할 수도 있다.

이는 맥동 현상에 있어, 회전하며 공급되는 기체는 혼합수의 맥동 주기를 더욱 단축시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 기체의 회전 방향과 동일한 방향으로 혼합수가 배출되는 경우에는 맥동 주기를 추가적으로 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 제 2 유입구(1120)는 1개 이상의 관통 구조로 형성되어 기체의 유입 및 기체의 회전을 증가시키는 효과를 제공할 수도 있다.

또한, 상기 제 2 유입구(1120) 의 가스 유입 관로의 형태에 따라 상기 맥동 현상에 의해 발생되는 펄스 주기가 결정될 수 있다.

특히, 가스 유입 관로의 형태에 대응하여 유입된 가스의 각도가 커지는 것에 따라 펄스가 짧은 주기로 발생될 수 있다.

한편, 도 15는 도 12의 외장형 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치에 적용되는 에어벤트 구조를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 것과 같이, 살균수 생성부(1200)에서 살균수가 생성되는 경우, 수소, 산소 등의 기체가 발생될 수 있고, 여기서 발생된 기체가 살균수 배출부(1600)를 통해 살균수와 함께 혼합부(1100)를 통해 배출되는 경우에는 안정적인 살균수 외부 배출이 어렵다는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 상기 문제가 되는 산소, 수소 등과 같은 기체를 제거하기 위해 에어벤트(1500)가 이용된다.

도 15를 참조하면, 에어벤트(1500)는 저장부(1300) 내부의 상단에 삽입되어 상하로 이동하는 구조를 취하고 있다.

본 발명에 따른 에어벤트(1500)는 부레와 같은 역할을 할 수 있다.

즉, 살균수 생성부(1200)에서 살균수가 생성되는 경우, 수소, 산소 등의 기체가 발생되고, 저장부(1300)의 내부는 살균수와 기체가 혼합하여 채워진다.

이때, 기체의 특성상 위쪽으로 이동하고, 하단에는 살균수가 채워진다.

이 경우, 에어벤트(1500)는 살균수와 접하지 않으므로, 저장부(1300)의 상단의 적어도 일부에 구비된 홀을 막지 않고, 아래로 내려와 있는 상태가 된다.

에어벤트(1500)가 내려가 있는 경우에는 저장부(1300) 내부의 상측에 저장된 기체가 홀을 통해 외부로 배출된다.

또한, 기체의 배출에 따라 살균수 생성부(1200)에서 생성된 살균수가 저장부(1300)에 채워지고, 결국 에어벤트(1500)를는 채워지는 살균수의 힘(예를 들어, 부력)에 의해 뜨게 된다.

저장부(1300) 내부에 채워지는 살균수에 의해 상측으로 위치가 변경되는 에어벤트(1500)는 결국 경우에는 저장부(1300) 내부의 상측에 저장된 홀에 밀착되고, 상기 홀을 막아버림으로써, 저장부(1300) 내부의 살균수가 흘러나가지 않도록 할 수 있다.

이후, 살균수 생성부(1200)에서 추가적으로 살균수가 생성되는 경우, 새롭게 발생된 기체는 다시 저장부(1300)의 상측으로 올라가면서 저장되고, 살균수는 다시 저장부(1300) 내부의 하측으로 밀려난다.

이에 따라 에어벤트(1500)는 점점 아래로 내려옴으로써, 홀을 차단하지 못하고, 새롭게 생성된 기체는 상기 다시 오픈(open)된 홀을 통해 외부로 또 다시 배출될 수 있게 된다.

여기서 에어벤트(1500)는 고어텍스가 될 수 있다.

고어텍스는 열이나 약품에 강한 테플론계 수지를 늘려서 가열하여 무수한 작은 구멍을 뚫은 아주 엷은 막을 의미할 수 있다.

따라서 상기 에어벤트(1500)의 구조를 통해, 살균수 생성에 수반되는 기체를 외부로 지속적으로 배출할 수 있고, 결국 안정적으로 살균수만을 배출부(1600)를 통해 출력할 수 있게 된다.

한편, 에어벤트(1500)는 본 발명이 제안하는 외장형 기체 혼합 살균수 액체를 이용한 세정 장치에 필수적인 것은 아니고 선택적으로 이용될 수 있다.

따라서 전술한 구성이 적용되는 경우, 물을 전기 분해하여 생성한 살균수와 기체가 혼합된 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명은 무격막의 복수의 전극을 이용하여 살균수를 생성하고, 생성한 살균수를 이용하여 액체가 흐르는 각종 산업용 도관 내에 발생한 스케일 등의 슬라임 및 각종 도관 내에 침착된 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 맥동 현상을 수반하며 배출되는 세정수를 이용하여 생맥주 인출장치 및 생맥주 인출장치의 도관에서의 살균 및 세정 관리를 할 수 있도록 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 상세한 설명은 당 업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당 업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당 업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시 형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (11)

1. 전해질의 이온을 교환하는 격막 없이 인접하게 배치된 (+) 전극 및 (-) 전극을 포함하는 전기분해부;
   상기 전기분해부를 통과한 액체가 유입되는 케비테이션 발생부;
   상기 유입된 액체가 이송되는 튜브관; 및
   기체가 유입되고, 상기 유입된 기체와 상기 이송된 액체가 혼합되어 기체 혼합 액체가 생성되는 가스 교환부;를 포함하되,
   상기 전기분해부를 통과한 액체는, 물이 상기 (+) 전극 및 (-) 전극에 의해 전기 분해되어 발생된 살균수이고,
   상기 케비테이션 발생부로 유입된 액체는, 케비테이션 현상을 통해 발생된 버블 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 케비테이션 발생부는,
   상기 유입된 액체의 스핀 회전을 유도하는 스핀 유도 부재;를 더 포함하고,
   상기 스핀 유도 부재와 상기 튜브관 사이의 공간에서 상기 스핀 유도 부재를 통과한 액체에 의한 와류가 발생됨에 따라 상기 버블 기체가 발생되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 튜브관으로 유입되는 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출되고,
   상기 가스 교환부에서 생성된 기체 혼합 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 케비테이션 발생부의 말단에는 상기 전기분해부를 통과한 액체가 유입되는 것을 지원하는 집중 튜브관;를 더 포함하고,
   상기 집중 튜브관은,
   상기 케비테이션 발생부의 말단에 가까워질수록 관로가 좁아지는 형태인 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 튜브관은 상기 가스 교환부에 가까워질수록 관로가 좁아지는 형태이고,
   상기 좁아지는 관로 형태를 이용하여, 상기 튜브관을 통해 이송되는 액체에 대한 압력이 증가되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 기체가 유입되는 상기 가스 교환부의 가스 유입 관로의 형태에 따라 상기 맥동 현상에 의해 발생되는 펄스 주기가 결정되고,
   상기 유입 관로의 형태에 대응하여 상기 유입되는 기체의 각도가 커지는 것에 따라 상기 펄스가 짧은 주기로 발생되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
7. 액체가 유입되고, 전해질의 이온을 교환하는 격막 없이 인접하게 배치된 (+) 전극 및 (-) 전극을 포함하는 전기분해부;
   상기 전기분해부와 연결되어 상기 전기분해부를 통과한 액체를 저장하는 저장부;
   상기 저장부에 저장된 액체가 유입되는 제 1 유입구;
   기체가 유입되는 제 2 유입구;
   상기 제 1 유입구로부터 유입된 액체와 상기 제 2 유입구로부터 유입된 기체가 혼합되는 혼합구; 및
   상기 유입된 액체와 상기 유입된 기체가 혼합된 기체 혼합 액체가 배출되는 배출구;를 포함하고,
   상기 전기분해부를 통과한 액체는, 물이 상기 (+) 전극 및 (-) 전극에 의해 전기 분해되어 발생된 살균수인 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 배출구를 통해 배출되는 기체 혼합 액체는 맥동 현상을 수반하며 배출되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 전기분해부의 전기 분해 과정에서 발생된 제 1 기체가 상기 저장부로 유입되는 경우,
   상기 제 1 기체는, 상기 저장부 내부의 적어도 일부에 구비된 제 1 공간을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 기체의 외부 배출을 통해 상기 저장부에 저장되는 살균수의 부피가 증가하는 경우, 상기 부피 증가에 의해 발생된 미는 힘에 의해 위치가 변경되는 에어벤트;를 더 포함하고,
    상기 위치가 변경된 에어벤트가 상기 제 1 공간에 밀착되는 경우, 상기 제 1 공간을 통한 상기 제 1 기체의 외부 배출이 차단되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 에어벤트가 상기 제 1 공간에 밀착된 상태에서 상기 저장부에 저장된 액체의 부피가 감소하는 경우,
    상기 에어벤트의 위치가 아래로 이동되어 상기 제 1 공간에 밀착하지 않게 되고,
    상기 전기분해부의 전기 분해 과정에서 새롭게 발생된 제 2 기체는 상기 제 1 공간을 통해 다시 외부 배출되는 것을 특징으로 하는 기체 혼합 액체를 이용한 세정 장치의 출수 모듈 구조.

Images