KR20220105790A - 미산성 차아염소산수 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해수 제조장치 중 염산을 전해질로 하여 차아염소산을 함유한 차아염소산수를 생성하는 전해수 제조장치에 관한 것으로, 전해질로서 염산을 수용하는 염산통; 상기 염산통과 연결되고, 전극을 구비하며, 염산의 전기분해에 의해 고농도 염소용액을 함유하는 미산성 차아염소산수를 생성하는 무격막 전해조; 상기 염산통과 상기 전해조 사이에 설치되어 전해조에 염산을 공급하는 염산공급펌프; 상기 염산공급펌프에 연결되어 염산의 공급을 제어하는 제어장치; 상기 제어장치와 연결되어 조작하는 운전 조작반; 및 상기 운전 조작반과 연결되어 염산 공급 정보 및 각종 정보를 표시하는 액정표시판을 구비하는 미산성 차아염소산수 생성장치를 제공한다.

Description

미산성 차아염소산수 생성장치{APPARATUS FOR PRODUCING SLIGHT ACIDIC HYPOCHLOROUS ACID WATER}

본 발명은 전해수 제조장치 중 염산을 전해질로 하여 차아염소산을 함유한 차아염소산수를 생성하는 전해수 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무격막의 전해조에 희염산을 송입시키어 전기분해하고 이에 의하여 생성된 고농도의 염소용액을 물로 희석 반응시키어 미산성 차아염소산수를 생성하는 제조장치에 관한 것이다.

차아염소산수는 일가염화물의 전해에 의하여 생성된 염소이온이 양극면에서 산화되어 생성되는 차아염소산(HOCl)을 10 내지 80ppm 함유하고, pH가 2.2 이상 6.5 이하의 수용액으로서, pH가 2.2이상 2.7 이하의 차아염소산수를 강산성차아염소산수, 2.7 이상 5.0 미만의 것을 약산성차아염소산수, 5.0 이상 6.5 이하의 것을 미산성차아염소산수라고 칭하며, 어느 것이라도 살균소독제로 사용될 수 있다. 차아염소산수의 종류에 따라 유효염소 성분인 용존염소(Cl2 aq)와 차아염소산의 구성 비율이 상이한 바, 강산성차아염소산수는 용존염소 15 내지 20%, 차아염소산 80 내지 85%로 구성되고, 약산성차아염소산은 각각 2 내지 15%, 85 내지 98%로 구성되고, 미산성차아염소산수(slightly weak acidic hypochlorous acid water)는 차아염소산이온(OCl-) 0 내지 15%, 차아염소산 85 내지 100%로 구성된다. 그리고 강산성차아염소산수는 소금을 전해질로 하여 유격막전해조 생성장치를 사용하여 제조되고, 약산성 및 미산성차아염소산수는 염산, 혹은 소금과 염산의 혼합물의 용액을 전해질로 하여 무격막전해조생성장치를 사용하여 제조된다. 동일한 유효염소농도 하에서는 강산성차아염산수가 낮은 pH, 높은 산화전위 등으로 다른 것보다 높은 살균력을 보이고 있으나, 유효염소의 안정성에서는 미산성차아염소산수가 우수하다.

차아염소산수는 기존에 보편적으로 사용되고 있는 차아염소산나트륨(NaOCl)에 비하여 생체독성이 낮으면서 살균력은 실용적으로 5 내지 10배 강하며, 살균저항성이 큰 고초균(Bacillus), 크로스트리디움(Clostridium) 등 아포형성균에 대한 살균력이 높고, 소독 시, 발암성물질인 트리할로메탄과 같은 부생물의 생성이 매우 적은 점, 용이하게 분해되어 식품재료에 이미ㅇ이취를 남기지 않으며 환경부하가 적고, 작업자의 피부 등에 위해를 주지 않는 점 등으로 인해 금후 식품위생관리에 있어 효율적이고 환경친화적인 살균소독제로서 큰 기여를 할 수 있는 제품이다.

미산성 차아염소산수(slightly weak acidic hypochlorous acid water)는 2 내지 6%의 희석 염산용액을 음극과 양극이 대면한 무격막 전해조에 정량펌프로 송입시키고 전극에 전하를 인가하여 제조된다.

상세하게 설명하면, 음전극에서는 수소발생 반응이 일어나고, 양전극에서는 산소발생 반응이 일어난다. 동시에 양전극에서는 염산용액의 염소이온이 산화된다. 또한, 양전극에서 생성된 Cl2의 일부는 물과 반응하여 차아염소산이 생성된다.

상기의 반응으로 무격막 전해조 내에는 고 농도의 염소용액과 차아염소산 용액이 생성되고, 생성된 상기 혼합액을 물로 적절히 희석하여 염소용액을 물과 반응시킴으로써 더욱 차아염소산이 생성되게 하고, 생성용액의 pH를 5.0 내지 5.5에 맞춤으로써 생성수의 함유 염소성분이 차아염소산(HOCl)만으로 구성된 미산성 차아염소산수를 제조하게 되는 것이다.

차아염소산은 염소계 살균소독제인 염소(Cl2), 차아염소산나트륨(NaOCl) 등에 비하여, 살균력이 80배 이상 강하고, 자극취가 미미하며, 인축에 대한 독성은 1/100 이하이면서, 세균, 진균, 바이러스 등 모든 미생물에 순시적으로 살균력을 발휘하고, 무해한 물질로 분해되기 때문에 환경부하가 매우 적은 것을 특성으로 하는 살균소독제이다.

상기의 특성으로 인하여 차아염소산수를 함유한 미산성 차아염소산수는 식품위생, 즉 식품 및 식품의 원부재료의 소독, 식품용 기구, 용기와 설비 등의 살균소독에 사용되고, 또한 농작물 재배 및 축산업에 있어서 살균 농약제 및 기타 소독제의 대체용으로 사용되며, 의료용 기구의 소독, 창상과 욕창 등의 피부 치료, 원내 감염 방지, 공기 중 분무에 의한 공기 살균 및 악취 제거 등의 공중 방역용으로 광범위하게 사용될 수 있으므로, 미산성 차아염소산수 제조장치는 산업적으로 매우 유효한 장치 중의 하나이다.

그러나 종래의 미산성 차아염소산수 생성장치는 안정적으로 미산성 차아염소산수를 생성시키지 못하고, 제조원가가 비싸다는 문제점이 있다. 이에 따라 안정적으로 미산성 차아염소산수를 생성할 수 있고 제조원가를 저감시킬 수 있는 미산성 차아염소산수 제조장치의 수요가 크게 부각되고 있다.

따라서 본 발명의 미산성 차아염소산수 생성장치는 무격막 전해조로 유입되는 염산의 농도를 일정하게 유지하고, 이에 따라 미산성 차아염소산수의 생성에 있어 연속적으로 높은 효율을 유지하면서 전해수를 전기 분해할 수 있는 구조를 가지는 미산성 차아염소산수 생성장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 전해질로서 염산을 수용하는 염산통; 상기 염산통과 연결되고, 전극을 구비하며, 염산의 전기분해에 의해 고농도 염소용액을 함유하는 미산성 차아염소산수를 생성하는 무격막 전해조; 상기 염산통과 상기 전해조 사이에 설치되어 전해조에 염산을 공급하는 염산공급펌프; 상기 염산공급펌프에 연결되어 염산의 공급을 제어하는 제어장치; 상기 제어장치와 연결되어 조작하는 운전 조작반; 및 상기 운전 조작반과 연결되어 염산 공급 정보 및 각종 정보를 표시하는 액정표시판을 구비하는 미산성 차아염소산수 생성장치를 제공한다.

상기 염산공급펌프의 작동불량으로 무격막 전해조 내에 염산공급이 적어지는 경우, 이를 감지하여 제어장치로 하여금 염산공급이 높아지게 하고, 일정 경과시간 이상이 되어도 염산 공급이 상승되지 않을 경우, 염산부족 메시지를 액정표시판에 표시하도록 하는 미산성 차아염소산수 생성장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 생성장치는 전해조의 전극에 전원을 공급하는 전원장치; 및 전해조의 전극과 연결되어 전류치를 측정하는 전류센서를 추가로 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 생성장치는 염산공급펌프, 전자변, 정압변, 전원장치 및 전류센서와 신호선을 통해 연결되어 이들을 제어하는 제어장치를 추가로 구비할 수 있다.

본 발명에서 염산공급펌프는 토출용량 1 내지 25 mL/min, 최대 토출압 10 내지 30 kPa, 10 내지 30 V 기어드모터, 롤러수 1 내지 5, 분당 최저 스트로크 1 내지 5, 스트로크당 토출량 0.1 내지 1 mL의 튜브 펌프인 것이 바람직하다.

본 발명의 미산성 차아염소산수 생성장치는 염산의 공급을 일정하게 하여 미산성 차아염소산수를 안정적으로 생성할 수 있다. 이에 따라 제조원가를 저감시키고 유지 보수 비용을 절감할 수 있어 상품성을 높이게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미산선 차아염소산수 제조장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치의 구성 및 공정흐름을 나타낸 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치의 사시도이다.

본 발명의 미산성 차아염소산수 제조장치(1)는 전해질로서 염산을 수용하는 염산통(3); 상기 염산통(3)과 연결되고, 전극을 구비하며, 염산의 전기분해에 의해 고농도 염소용액을 함유하는 미산성 차아염소산수를 생성하는 무격막 전해조(2); 상기 염산통(3)과 상기 무격막 전해조(2) 사이에 설치되어 전해조에 염산을 공급하는 염산공급펌프(4); 상기 염산공급펌프(4)에 연결되어 염산의 공급을 제어하는 제어장치(미도시); 상기 제어장치와 연결되어 조작하는 운전 조작반(5); 및 상기 운전 조작반(5)과 연결되어 염산 공급 정보 및 각종 정보를 표시하는 액정표시판(6)을 구비한다.

액정표시판(6)은 미산성 차아염소산수 제조장치의 외부 측면에 표시되는데, 염산공급펌프(4)의 작동불량으로 무격막 전해조(2) 내에 염산공급이 적어지는 경우, 혹은 염산통(3)에 염산이 없어 염산공급이 중단되는 경우 등에 있어서는, 전극에 흐르는 전류치가 낮아지게 되므로, 전류센서가 이를 감지하여 염산이 낮아진 경우 제어장치로 하여금 염산공급이 높아지게 하고, 일정 경과시간 이상이 되어도 염산 공급이 상승되지 않을 경우, 염산 부족 메시지를 액정표시판(6)에 표시하게 된다. 전류치가 높아진 경우에는 염산공급펌프(4)의 공급을 낮추어 정상운전으로 회복하게 한다.

운전 조작반(5)은 제어장치와 연결되어 제어장치를 조작하며, 액정 표시판(6)은 운전 조작반(5)과 연결되어 각종 정보를 표시하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치의 구성 및 공정 흐름을 나타낸 것이다.

무격막 전해조(2)는 염산의 전기분해에 의해 고농도 염소용액을 함유하는 미산성 차아염소산수를 생성하는 곳으로, 전해조 하우징, 전극 및 전원장치를 필수적으로 구비하고, 바람직하게는 전류센서를 추가로 구비할 수 있다.

또한 무격막 전해조(2)는 염산의 전기분해가 일어나는 반응조로서, 전극 사이에 격막이 없다. 무격막 전해조(2)의 측면에는 염산 공급구가 개구되어 있고, 이 염산 공급구에 염산 공급관이 접속되어 염산통(3)과 연결된다.

무격막 전해조(2)에서의 염산 전기분해 중 양전극에서 일어나는 반응은 아래와 같다.

2Cl- - 2e →Cl2

2H2O - 4e →4H+ + O2

또, 음전극에서는 다음과 같은 반응을 통해 수소가스가 발생한다.

2H+ → H2

혼합반응은 Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl 이며, 전체반응은 2HCl + H2O → HOCl + H2(가스) 이다.

전극은 무격막 전해조(2) 내부에 설치되고 통상의 고정수단에 의해 고정 및 지지될 수 있다. 전극은 음극과 양극으로 구성되고, 음극과 양극은 일정한 간격을 두고 대면하도록 설정되어 있으며, 전극에는 전기를 공급할 수 있는 전극단자가 부착되어 있다.

염산통(3)의 염산은 염산공급펌프(4)의 작동으로 무격막 전해조(2) 내로 공급된다. 무격막 전해조(2) 내로 염산을 공급하여 차아염소산수를 제조할 수도 있지만 염산을 대신하여 염화나트륨(NaOH)을 공급하여 차아염소산수를 제조할 수도 있다. 물론, 염산과 염화나트륨을 함께 공급하여 차아염소산수를 제조할 수도 있다.

염화나트륨을 사용하는 경우 양전극에서 일어나는 반응은 아래와 같으며 차아염소산이 생성된다.

2Cl- - 2e- → Cl2

Cl2 + H2O → HOCl + HCl

음전극에서는 아래와 같은 반응을 통해 수소가스가 발생한다.

2Na+ +2e- → 2Na

2Na + 2H2O → 2NaOH +H2(g)

이와 같이 염소를 대신하여 염화나트륨을 사용하는 경우에는 차휘발되는 염소가스가 포집되어 공급되도록 차아염소산수저장탱크와 전해조(2)를 연결하는 배관을 갖는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

상기한 과정들은 제어장치에 의하여 자동적으로 또는 반자동적으로 수행되도록 구성되고, 차아염소산수는 주로 그 용도가 살균소독과 소취이다.

염산공급펌프(3)로는 제조가 비교적 용이하고 저렴한 가격으로 생산이 가능한 튜브(호스)펌프로 정하는 것이 바람직하다.

전원장치(미도시)는 전극단자와 연결되어 전극에 전원을 공급하며, 바람직하게는 직류전원을 공급한다.

전류센서(미도시)는 양극과 전원장치의 연결선에 설치되어 전류를 측정한다.

제어장치(미도시)는 운전조작반(5), 액정표시판(6)은 물론이고 전자변, 정압변, 염산공급펌프, 전원장치 및 전류센서와 신호선을 통해 연결되어 이들을 제어할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 생성유니트의 작동과정을 구체적으로 설명한다.

전원장치의 전원을 ON하게 되면, 전극에 직류전원이 인가되고, 무격막 전해조(2)에서 염산이 전기분해되면서 생성된 고농도의 염소용액이 희석수와 혼합반응하여 미산성 차아염소산수가 생성된다.

이 때, 염산공급펌프의 작동불량으로 무격막 전해조(2) 내에 염산공급이 적어지는 경우, 혹은 염산통(3)에 염산이 없어 염산공급이 중단되는 경우 등에 있어서는, 전극에 흐르는 전류치가 낮아지게 되므로, 이를 감지하여 염산이 낮아진 경우 제어장치로 하여금 염산공급이 높아지게 하고, 일정 경과시간 이상이 되어도 염산 공급이 상승되지 않을 경우, 염산부족 메시지를 액정표시판(6)에 표시하게 된다. 전류치가 높아진 경우에는 염산공급펌프의 공급을 낮추어 정상운전으로 회복하게 한다.

여기에서 차아염소산 생성의 염소공급원으로서는 염산, 소금, 염화칼륨 등의 일가염화물 단독, 혹은 이의 혼합물(예 염산 +소금) 어느 것을 사용하여도 가능하나, 염화물을 순환시키는 본 발명에 있어서는 염소이온과 결합하는 염이 잔류하지 않고 수소가스로 방출되며 전리도가 큰 염산이 바람직하다. 그러나 본 발명은 다른 일가염화물이나 그의 혼합염화물을 배제하는 것은 아니다.

여기서, 생성된 미산성 차아염소산수는 pH가 5.0 내지 6.0으로서, 중성에 가까운 미산성으로 식품용 기구 설비의 부식염려가 없으며, 유효염소구성 성분의 대부분이 염소계 소독제 중에서 가장 살균력이 강한 차아염소산으로 되어 있기 때문에, 저 농도에서도 강한 살균력을 나타내고, 분자상의 염소가 함유되어 있지 않으므로 자극취가 나지 않으며, 보관 안정성이 높다.

본 발명에 있어서의 전해전압은 1.5 내지 4.0V의 범위 이내가 될 수 있다. 이는 염산의 염소이온의 전리와 염소이온의 양극실에서의 산화에 의한 염소발생의 전해전압은 1.5V 이상이면 가능하므로, 물의 전해전압인 4.0V를 넘어가지 않도록 설정하여 물의 전해에 의한 효율성의 저해가 일어나지 않도록 하는 범위로 이해될 수 있다. 그러나 상기 전해전압은 사용되는 일가염화물이나 원수 및 전해조(2)와 전극의 특성 등에 따라 적의 조절될 수 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구 범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 전해질로서 염산을 수용하는 염산통;
   상기 염산통과 연결되고, 전극을 구비하며, 염산의 전기분해에 의해 고농도 염소용액을 함유하는 미산성 차아염소산수를 생성하는 무격막 전해조;
   상기 염산통과 상기 전해조 사이에 설치되어 전해조에 염산을 공급하는 염산공급펌프;
   상기 염산공급펌프에 연결되어 염산의 공급을 제어하는 제어장치;
   상기 제어장치와 연결되어 조작하는 운전 조작반; 및
   상기 운전 조작반과 연결되어 염산 공급 정보 및 각종 정보를 표시하는 액정표시판을 구비하는 미산성 차아염소산수 생성장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 염산공급펌프의 작동불량으로 무격막 전해조 내에 염산공급이 적어지는 경우, 이를 감지하여 제어장치로 하여금 염산공급이 높아지게 하고, 일정 경과시간 이상이 되어도 염산 공급이 상승되지 않을 경우, 염산부족 메시지를 액정표시판에 표시하도록 하는 미산성 차아염소산수 생성장치.

Images