KR200428787Y1 - 살균 및 세척을 위한 라디칼 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 내부에 소정의 공간이 마련되고 유체의 출입이 가능하도록 복수의 관통공이 형성되는 하우징과, 상기 공간에 위치되고 전원 인가 시 라디칼을 발생시키는 촉매를 포함하되, 상기 촉매는 팔라듐이 도금된 티타늄이고, 그 표면에는 로듐이 코팅되어 물의 살균, 소독 및 정화효과가 우수한 라디칼 발생장치를 제공한다.

라디칼, 정수기, 이온수기, 티타늄, 팔라듐, 로듐

Description

살균 및 세척을 위한 라디칼 발생장치{Radical Generator}

도 1은 종래 기술에 따른 정수기용 필터를 도시하는 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 라디칼 발생장치를 도시하는 사시도.

도 3은 도 2의 분해사시도.

도 4는 본 고안에 따른 라디칼 발생장치의 설치 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 라디칼 발생장치 110 : 하우징

120 : 촉매 200 : 정수기 또는 이온수기

300 : 전해조

본 고안은 라디칼 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팔라듐이 도금된 티타늄 촉매를 사용하여 물의 살균, 소독 및 정화효과가 우수한 라디칼 발생장치에 관한 것이다.

라디칼(Radical)이란, 하나 이상의 짝지어지지 않은(Unpaired) 전자를 가진 원자 또는 복합화합물로서, 독자적인 이온은 될 수 있으나 독립적인 물질은 될 수 없으며, 큰 반응성으로 인하여 화학 반응 시 중간 생성물로 존재하되 그 상태가 불안정하여 매우 짧은 시간 동안만 존재한다.

이러한 라디칼 중 본 고안과 관련된 OH라디칼은 산소(O₂) 또는 오존(O₃)과 물(H₂O) 반응 시 발생되며 일명 수산기라고도 하고, 거의 모든 오염물질의 살균, 소독에 사용된다. 특히, OH라디칼의 산화력(살균, 소독, 분해하는 능력)은 현존하는 물질 중에서 불소(F) 다음으로 강력하지만, 불소와는 달리 인체에 독성이 있거나 유해하지 아니한 천연물질이다.

따라서 최근에는 상기와 같은 OH라디칼을 이용하여 원수에 포함된 이물질 또는 유해물질을 여과시켜 마실 수 있도록 하는 정수기가 많이 생산되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 정수기용 필터를 도시하는 단면도로, 소정 길이를 갖는 원통형의 카본(12) 및 상기 카본(12)의 상하에 위치되는 제 1 및 제 2 부직포(14, 16)가 내장되는 필터하우징(10)과, 상기 필터하우징(10)의 하부에 결합되고 원수가 유입되는 유입구(22)를 포함하는 하부캡(20)과, 상기 필터하우징(10)의 상부에 결합되고 정수가 배출되는 토출구(32)를 포함하는 상부캡(30)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 상부캡(30) 내부 공간(34), 즉 상기 제 2 부직포(16)의 외측 공간(34)에는 한 쌍의 전극봉(40)이 마련된다.

상기와 같이 구성된 종래의 정수기용 필터에 의해 정수과정을 살펴보면, 상기 하부캡(20)의 유입구(22)를 통해 유입된 원수는 제 1 부직포(14)를 통과하며 먼지 또는 찌꺼기 등이 제거된다. 그 후, 상기 카본(12)을 거쳐 상기 상부캡(30)으 로 이송되는데, 카본(12)은 원수가 가지고 있던 나쁜 냄새, 맛, 휘발성 유기물질, 트리할로메탄 및 할로겐화합물을 비롯한 다종의 유기물을 흡수하게 된다. 이렇게 정수된 물은 제 2 부직포(16)를 한 번 더 거치며 상기 상부캡(30)으로 이송된다.

이때, 정수된 물은 음료수 등으로 사용되어 유출구(32)를 통해 외부로 배출되기 전까지 상기 상부캡(30)에 저장되는 바, 그로 인하여 상부캡(30) 내부에 저장된 물속에는 대장을 비롯한 미생물과 유기물 및 부유물 등이 다시 발생 번식하게 된다. 이와 같이 미생물과 유기물 및 부유물이 발생 번식된 물이 바로 배출되는 것을 방지하기 위하여 상부캡(30)의 내부에는 상술한 바와 같이 전극봉(40)이 마련되고, 이를 이용하여 물을 다시 한 번 정화하게 된다.

상기 전극봉(40)은 물을 전기분해하고, 이때 발생되는 수소 라디칼(H)과 하이드록실 라디칼(OH) 및 하이드퍼옥시 라디칼(HOO)은 짧은 시간에 존재하는 불안정한 상태이지만 이온반응을 통해 물속에 포함된 대장균을 비롯한 각종의 일반세균을 순간적으로 살균한다. 예를 들면 하이드록실 라디칼(OH)에 의해서 생성되는 과산화수소는 강력한 산화제로 오염물질을 산화 분해시키고, 음이온인 수산화이온(OH^-)과 양이온인 수소이온(H⁺)은 간접 산화환원반응을 통해서 유기물을 제거하며, 이때 발생되는 기포는 잔존 부유물도 제거하게 된다.

그러나 상기와 같이 일반 전극봉(40)에서 발생되는 각종 라디칼은 상술한 바와 같이 짧은 시간 존재하기 때문에 세정 및 살균효과가 떨어지고, 유량이나 유속의 변화에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 발생되고 있다.

본 고안은 전술한 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서 팔라듐이 도금된 티타늄 촉매를 사용하여 물의 살균, 소독 및 정화효과가 우수한 라디칼 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 물속의 철분을 제거함과 동시에 입자가 조밀한 자화수로 변형시킬 수 있는 라디칼 발생장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 촉매를 이용한 전기분해 시 환원수의 양이 산화수의 양보다 더 많이 생성되도록 하는 라디칼 발생장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 라디칼 발생장치는, 내부에 소정의 공간이 마련되고 유체의 출입이 가능하도록 복수의 관통공이 형성되는 하우징과, 상기 공간에 위치되고 전원 인가 시 라디칼을 발생시키는 촉매를 포함하되, 상기 촉매는 팔라듐이 도금된 티타늄인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 팔라듐이 도금된 티타늄의 표면에는 로듐이 코팅되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 고안에 따른 라디칼 발생장치를 도시하는 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 라디칼 발생장치(100)는 정수기 또는 이온수기(도 4의 200)의 외부에 별도로 마련된 전해조(도 4의 300)에 직접 담가 라디칼을 발생시키는 장치로 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 마련되는 촉매(120)를 포함하여 구성된다.

상기 각 구성요소를 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 하우징(110)은 전후방향으로 소정 두께를 갖는 직육면체 형상으로 형성되고, 그 내부에는 상술한 바와 같이 촉매(120)가 내장될 수 있도록 소정의 공간(112)이 형성된다. 또한, 상기 하우징(110)이 이루는 외측면의 일부에는 유체의 출입이 가능하도록 복수의 관통공(114)이 형성된다. 이때, 상기 하우징(110)의 내측면 중 그 면적이 가장 넓은 한 쌍의 내측면에는 복수의 자석(116)이 부착되며, 각 내측면에 부착된 상기 복수의 자석(116)은 서로 대향하는 방향으로 N극이 향하도록 배치된다. 여기서 상기 복수의 자석(116)은 상기 관통공(114)을 통해 하우징(110)의 내부로 유입되는 물에 포함된 철분을 제거함과 동시에 유입된 물의 입자를 조밀하에 하여 자화수(육각수)로 만들기 위한 것이다.

상기 촉매(120)는 외부 전원과 전기적으로 연결되어 전원 인가 시 물을 전기 분해하여 라디칼을 발생시키기 위한 것이다.

그 형상을 살펴보면, 표면은 망사형태로서 다수의 통공(122)이 형성되며 얇은 두께를 가지는 박판으로 구성된다. 이때, 상기 촉매는 팔라듐(Palladium, Pd)이 도금된 티타늄(Titanium, Ti) 또는 팔라듐이 도금된 이산화티타늄(TiO₂) 이며, 그 표면에는 소정 두께의 로듐(Rhodium, Rh)이 코팅된다. 이 중에서 상기 티타늄 또는 이산화티타늄은 전기 분해 시 하이드록실 라디칼(OH)을 발생시켜 상기 하이드록실 라디칼(OH)의 강한 산화력으로 물을 살균, 소독 및 정화시키기 위한 것이다. 또한, 상기 팔라듐은 백금보다 값이 싸고 가벼우며 전기 분해 시 발생되는 수소를 흡수하여 하이드록실 라디칼(OH)의 발생율을 극대화하기 위한 것이다. 또한, 상기 로듐은 전기 분해 시 상기 팔라듐이 산화하는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기와 같은 촉매(120)는 총 3장이 구비되고 상기 하우징(110)의 내부에서 등간격 이격되게 위치된다. 이 중에서 외측에 위치된 두 장의 촉매는 (-)전원과 연결되고 나머지 한 장의 촉매는 (+)전원과 연결된다. 이때, (-)전원과 연결된 두 장의 촉매에서는 환원수가 생성되고, (+)전원과 연결된 한 장의 촉매에서는 산화수가 생성된다. 따라서 환원수의 양은 산화수의 양보다 2배가량 많이 생성되는데, 이는 본 고안 라디칼 발생장치(100)가 담긴 전해조(300)의 물이 환원수의 성질을 갖도록 하기 위한 것이다.

산화수의 경우 접촉되는 물질을 산화시켜버리는 성질로 인해 살균 소독용으로 사용되곤 하는데, 본원에서는 하이드록실 라디칼(OH)의 강력한 산화력에 의해 살균과 소독이 이루어지므로 물의 성질이 굳이 산화수일 필요가 없으며, 환원수는 산화된 물질을 원래의 상태로 되돌려주는 성질을 가지므로, 상기와 같이 환원수의 양을 증가시켜 전체적인 물의 성질을 환원수로 바꿀 경우 살균 소독과정에서 발생 된 산화를 중화시켜주는 효과가 있다.

여기서 본 실시예의 경우 촉매(120)를 총 3장으로 예시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 촉매(120)의 수를 변경할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 촉매(120)에 연결되는 전원의 극성을 변경하면 산화수와 환원수의 생성량을 사용자의 임의대로 변경할 수 있다.

도 4는 본 고안에 따른 라디칼 발생장치의 설치 상태도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 라디칼 발생장치(110)는 상술한 바와 같이 정수기 또는 이온수기(200)의 외부에 별도로 마련된 전해조(300)에 직접 담가 사용하게 된다. 이때, 상기 라디칼 발생장치(100)는 물을 전기 분해하기 위한 전원을 외부로부터 공급받게 되는데, 촉매(도 3의 120)와 연결되는 전선의 단부에 플러그를 마련하고 일반적인 가정용 콘센트에 꼽아 독립적으로 사용할 수 있다. 또한, 촉매(120)와 연결되는 전선의 단부에 소정의 커넥터(130)를 마련하고, 도면에 도시된 것처럼 전해조(300)와 근접하게 위치된 정수기 또는 이온수기(200)의 리셉터클(210)에 연결하여 정수기 또는 이온수기(200)의 전원을 함께 사용할 수 있다.

이상, 본 고안을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 고안의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 실용신안등록청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 고안이 위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

이상과 같이 본 고안 라디칼 발생장치는, 팔라듐이 도금된 티타늄 촉매를 사용하여 하이드록실 라디칼(OH)의 발생율이 극대화되고, 이에 따라 물의 살균, 소독 및 정화효과가 매우 우수한 장점이 있다.

또한, 하우징의 내부에 복수의 자석을 마련하여 사용함으로써 물속의 철분을 제거함과 동시에 물을 입자가 조밀한 자화수로 변형시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 촉매의 수와 그로 인가되는 전원의 극성을 변경하여 필요에 따라 산화수와 환원수의 양을 조절할 수 있다.

Claims (5)

1. 내부에 소정의 공간이 마련되고 유체의 출입이 가능하도록 복수의 관통공이 형성되는 하우징과, 상기 공간에 위치되고 전원 인가 시 라디칼을 발생시키는 촉매를 포함하되, 상기 촉매는 팔라듐이 도금된 티타늄인 것을 특징으로 하는 라디칼 발생장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 촉매의 표면에는 로듐이 코팅되는 것을 특징으로 하는 라디칼 발생장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 촉매는 등간격 이격된 세 장으로 이루어지되, 이 중에서 외측에 위치된 두 장의 촉매는 (-)전원과 연결되고 나머지 한 장의 촉매는 (+)전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 라디칼 발생장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 하우징의 내부에는 복수의 자석이 마련되고, 상기 복수의 자석은 N극끼리 서로 마주보도록 위치되는 것을 특징으로 하는 라디칼 발생장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   정수기 또는 이온수기에 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 라디칼 발생장치.

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