KR100433132B1 - 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체속에 용해되어 있는 이온상태의 염성분을 제거하여주는 탈염 장치에 관한 것으로, 상부몸체(110)와 하부몸체(120)가 보울트(160)로 결합되어 수용공간(130)을 형성함과 더불어 상/하부몸체(110,120)에 기체배출구(111)와 유체배출구(112) 및 유체유입구(121)와 배수구(122)를 각각 형성한 하우징(100)과; 하우징(100)내에 수용되되, 그 내부공간에 다공성카본전극(220,230)의 사이로 내부전극 (210)이 개재되어 압착된 전극부(200)가 연속으로 적층됨과 더불어 전극부(200)의 사이에 각각의 다공성절연막(320)이 삽입된 전극모듈(300)로 이루어져, 탈염장치의 교환 및 수리에 따른 작업공수가 절감됨은 물론 전극모듈의 제작에 따른 제작공수 및 부대경비가 절감될 뿐만 아니라 전극모듈의 오염이 최소화되어 유체의 정화효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치 {Desalinization device using porosity carbon electrode and porosity insulator}

본 발명은 유체속에 용해되어진 이온상태의 염성분을 제거하는 탈염 장치에 관한 것으로, 특히 탈염 장치의 정화구조를 변경하여 직류전기와 카본전극과 절연막의 상호 작용을 통해 이온성분을 제거시킬 수 있도록 된 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 탈염 장치는, 유체속에 용해되어 있는 이온상태의 염성분을 전기 화학적인 방법을 이용하여 제거하는 장치로서, 이러한 탈염 장치로는 양/음이온을 적층하는 방법과, 전도성 다공질막과 다공질 절연막을 적층하는 방법과, 카본전극을 적층하는 방법 들이 보고된 바 있다.

이때, 도 1에서와 같이, 카본전극을 이용한 탈염 장치(1)는, 전방몸체(11)와 후방몸체(12)가 보울트(13)와 너트(14)로 결합됨과 더불어 몸체에 유입구(15)와 유출구(16)가 각각 형성된 하우징(10)과; 하우징(10)내에 수용된 상태에서 양극(21)에 연결되는 카본전극(22)과 음극(23)에 연결되는 카본전극(24)이 연속적층되어 직/병렬로 연결된 전극부(20)로 구성되어 있다.

그리고, 도 1내지 도 3에서와 같이, 카본전극(22,24)은, 양/음극(21,23)에 전도성접착제를 통해 각각 부착되는 것으로서, 양/음극(21,23)의 사이공간에 단락을 방지하기 위한 가스킷(25)이 개재된다.

그리고, 도 3에서와 같이, 카본전극(22,24)의 몸체중심부에 양/음극(21,23)이 삽입되는 끼움공이 형성된 상태에서, 그 둘레면에 보울트(13)가 체결되는 다수개의 삽입공(13a)이 형성되어 있다. 물론, 가스킷(25)은 카본전극(22,24)와 대응하는 크기 및 형상으로 형성되어 있다.

그런데, 탈염 장치(1)는, 카본전극(22,24)이 티타늄과 같은 금속재질로 성형된 상태이므로 무게가 매우 무거움은 물론 제작과정이 복잡하여 제조단가가 증대될 뿐만 아니라, 카본전극(22,24)과 가스킷(25)이 연속으로 적층되어 압력에 취약하므로 유체의 누수사고가 발생하는 문제점이 있었다.

그리고, 탈염 장치(1)는, 카본전극(22,24)과 양/음극(21,23)이 전도성접착제에 의해 부착된 상태로서, 예컨대 카본전극(22,24)이 손상되거나 수명이 다하여 교체하려는 경우 교체 작업이 실질적으로 불가능하므로, 염제거에 따른 작업공수 및 제반 부대비용이 증대되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 탈염 장치의 내부구조를 변경하여 유체중에 포함되는 염성분을 직류전기와 카본전극과 절연막의 상호 작용을 통해 제거시킬 수 있도록 된 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부몸체와 하부몸체가 상호 보울트로 결합되어 수용공간을 형성함과 더불어 상/하부몸체에 기체배출구와 유체배출구 및 유체유입구와 배수구를 각각 형성한 하우징과; 하우징내에 수용되되, 그 내부공간에 다공성카본전극의 사이로 내부전극이 개재되어 압착된 전극부가 연속으로 적층됨과 더불어 전극부의 사이에 각각의 다공성절연막이 삽입된 전극모듈로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 탈염장치의 측단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 탈염장치의 평면도,

도 3은 종래 기술에 따른 탈염장치의 카본전극과 가스킷의 조립상태도,

도 4는 본 발명에 따른 탈염장치의 측단면도,

도 5는 본 발명에 따른 탈염장치의 전극부를 도시한 실시예,

도 6은 본 발명에 따른 탈염장치의 카본전극과 절연막의 결합상태를 도시한 평단면도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 하우징 110,120 : 상하부몸체

200 : 전극부 210 ; 내부전극

220,230 : 다공성카본전극 300 : 전극모듈

310 : 유체통과공 320 : 다공성절연막

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 탈염 장치의 측단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전극부의 외관을 도시한 실시예들이고, 도 6은 본 발명에 따른 탈염 장치의 카본전극과 절연막의 결합상태를 도시한 평단면도로서, 상부몸체(110)와 하부몸체(120)가 보울트(160)로 결합되어 수용공간(130)을 형성함과 더불어 상/하부몸체(110,120)에 기체배출구(111)와 유체배출구(112) 및 유체유입구(121)와 배수구(122)를 각각 형성한 하우징(100)과; 하우징(100)내에 수용되되, 그 내부공간에 다공성카본전극 (220,230)의 사이로 내부전극(210)이 개재되어 압착된 전극부(200)가 연속으로 적층됨과 더불어 전극부(200)의 사이에 각각의 다공성절연막(320)이 삽입된 전극모듈(300)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 구성요소 중 하우징(100)은 종래 기술의 하우징(10)과 기능상 동일하므로 여기서는 자세한 설명은 생략하고, 다만 하우징(10)내에 수용되는 전극부(20)와 가스킷(25)이 전극모듈(300)의 전극부(200)와 다공성절연막(320)으로 대체된 것에 차이점이 포함됨을 첨언한다.

그리고, 하우징(100)은, 상/하부몸체(110,120)와 좌우벽체(140,150)가 상호보울트(160)를 통해 결합되어 원통형상 또는 다각형상의 수용공간(130)을 형성하는 유체수용함체로서, 상부몸체(110)의 둘레면에 기체배출구(111)와 유체배출구(112)가 각각 형성되면서, 하부몸체(120)의 둘레면에 유체유입구(121)와 배수구(122)가 각각 형성되어 있다.

그리고, 전극모듈(300)은, 하우징(100)의 수용공간(120)과 대응하는 형상 및 크기로 형성된 함체로서, 그 내부공간에 이후에 설명하게 되는 전극부(200)와 다공성절연막(320)이 연속적으로 적층된다.

그리고, 전극부(200)는, 전극모듈(300)의 내부공간에 장착되어 염성분을 제거하는 것으로, 티타늄이나 스테인레스스틸재질의 포일 또는 망사형태로 성형된 내부전극(210)과, 내부전극(210)의 양측부에 압착과정을 통해 부착됨은 물론 활성카본천 또는 카본펠트재질로 성형된 다공성카본전극(220,230)으로 구성된다.

이때, 다공성카본전극(220,230) 중 어느하나에 양극을, 그리고 다른 하나에 음극을 직렬로 연결함은 당연하다.

또한, 내부전극(210)과 다공성카본전극(220,230)은, 도 5에서와 같이, 그 외관이 수용공간(130)과 대응하는 형상 즉, 사각형 또는 원형으로 형성되며, 몸체중심부에 유체통과공(240)이 형성되어 있다.

그리고, 다공성절연막(320)은, 도 4에서와 같이, 전극부(200)의 사이공간에 삽입된 상태에서 다공성카본전극(220,230)의 접촉을 차단하는 절연물질로서, 다공성카본전극(220,230)에 비해 작은 크기로 형성되며, 몸체중심부에 유체통과공(240)에 비해 작은 크기의 유체통과공(310)이 형성되어 있다.

이때, 다공성절연막(320)을 크게 형성하는 이유는 다공성카본전극들의 접촉으로 인한 단락사고를 예방하기 위한 것이며, 유체통과공(310)을 작게 형성하는 이유는 다공성카본전극(220,230)을 통해 유입되는 불순물을 최소화하여 탈염 장치의 내부오염을 줄이기 위한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 탈염 장치를 구성하기 위해서는, 일단 내부전극(210)의 양측부에 다공성카본전극(220,230)을 맞대고 압축장치(미도시)를 작동하여 한 세트의 전극부 (200)로 제조한 다음, 전극부(200)의 사이공간에 다공성절연막(320)을 삽입하여 전극모듈(300)을 완성하는 과정이 선결되어야 한다.

이어서, 전극모듈(300)의 내부공간에 전극부(200)와 다공성절연막(320)을 연속으로 적층하고 내부전극(210)에 직류전원을 연결한다.

그런 다음, 하우징(100)에 전극모듈(300)을 장착한 상태에서, 수용공간(130)을 상부몸체(110)로 밀폐하고 보울트(160)로 체결한 다음, 전원공급장치(미도시)를 작동하여 내부전극(210)으로 직류전원을 공급하고, 유체공급장치(미도시)를 작동하여 규정향의 유체를 공급한다.

이때, 수용공간(130)내에 공급되는 유체가 다공질카본전극(220,230)에 의해 여과되는 과정에서, 양극과 연결되는 다공성카본전극(220)에 칼슘이온과 마그네슘이온과 나트륨이온 등의 양이온이 부착되고, 음극과 연결되는 다공성카본전극(230)에 염소이온과 황산이온 등의 음이온이 부착되는 것이다.

이어서, 다공성카본전극(220,230)에 의해 탈염이 이루어진 유체는, 다공성카본전극(220,230)과 내부전극(210)과 다공성절연막(320)의 유체통과공(240,310)를 경유하여 유체배출구(112)로 배출되고, 이때 발생하는 가스는 기체배출구(111)를 경유하여 청정장치(미도시)에 의해 재처리되는 것이다.

더불어, 전극모듈(300)을 통과하는 유체가 바깥쪽으로부터 안쪽방향으로 흐르고 있는 상태로서, 바깥쪽 다공성카본전극(220,230)과 다공성절연막(320)에 의해 유체중의 큰 입자가 여과되어 모듈내측으로의 유입이 차단되므로, 유체배출구(112)를 통해 정화수가 배출되는 것이다.

만일, 탈염 장치의 각종 구성부품들이 손상되어 수리하거나 수명이 다하여 교체하려는 경우, 예컨대 압축장치에 의해 부착되어 있던 내부전극(210)과 다공성카본전극(220,230)이 손쉽게 분리되므로, 전극모듈(300)의 수리 및 교환에 따른 작업공수 및 작업하중이 절감되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치에 의하면, 탈염 장치의 카본전극과 내부전극이 압착과정을 통해 부착된 상태이므로, 전극부의 장착/분리작업이 손쉽게 이루어져 교체작업에 따른 작업공수 및 작업하중이 절감되는 효과가 있다.

또한, 탈염 장치의 카본전극과 내부전극과 다공성절연막이 포일형태나 망형태로 형성되어 무게가 최소화된 상태이므로, 제작과정이 단순화됨은 물론 제작에따른 작업공수 및 제반 부대경비가 절감되는 효과가 있다.

또한, 탈염 장치내에 전극모듈을 장착하여 사용하므로, 전극부의 설치압력이 증가되어 손상이 최소화됨은 물론 유체의 누수사고가 최소화되어 수명이 연장될 뿐만 아니라 내부오염이 최소화되어 정화효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상부몸체(110)와 하부몸체(120)가 보울트(160)로 결합되어 수용공간(130)을 형성함과 더불어 상/하부몸체(110,120)에 기체배출구(111)와 유체배출구(112) 및 유체유입구(121)와 배수구(122)가 각각 형성된 하우징(100)과; 하우징(100)내에 수용되되, 그 내부공간에 다공성카본전극(220,230)의 사이로 내부전극(210)이 개재되어 압착된 전극부(200)가 연속으로 적층됨과 더불어 전극부(200)의 사이에 각각의 다공성절연막(320)이 삽입된 전극모듈(300); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치.
2. 제 1항에 있어서, 다공성카본전극(220,230)은, 활성카본천 또는 카본펠트재질인 것을 특징으로 하는 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치.
3. 제 1항에 있어서, 내부전극(210)은, 티타늄 또는 스테인레스스틸재질의 포일 또는 망사형태로 성형된 것을 특징으로 하는 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치.
4. 제 1항에 있어서, 다공성절연막(320)은, 다공성카본전극(220,220)에 비해 외관이 크게 형성된 상태에서 그 몸체중심부의 유체통과공(310)은 작게 형성된 것을 특징으로 하는 다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치.