KR100439998B1 - 다단식 유격막 전해수 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 다단식 유격막 전해수 생성장치는, 적어도 한쌍 이상의 양극판과 음극판을 내포하며, 상기 양극판과 음극판의 사이에 격막이 있는 유격막 전해조가 적어도 둘 이상 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 직렬로 연결된 전해조와 전해조의 사이에는 전해수를 저수하는 저수조가 개재되어 있는 것을 특징으로 하기도 하며, 상기 저수조는 직전 전해조에서 발생한 양극전해수와 음극전해수를 분리하여 저수하며, 상기 양극전해수는 직후 전해조의 양극셀로 인입되며, 상기 음극전해수는 직후전해조의 음극셀로 인입되는 것을 특징으로 하기도 하며, 상기 저수조는 직전 전해조에서 발생한 양극전해수와 음극전해수를 분리하여 저수하며, 상기 양극전해수는 직후 전해조의 음극셀로 인입되며, 상기 음극전해수는 직후전해조의 양극셀로 인입되는 것을 특징으로 하기도 하며, 상기 저수조의 상부에는 전해수에 포함된 기체를 제거하는 기체제거장치가 추가로 부착되어 있는 것을 특징으로 하기도 한다. 이러한 본 발명은 원수에 포함된 모든 이온들을 전기분해하여 양극과 음극의 pH차이를 증대시키고, 극판의 수명을 연장하며, 특히 양극에서 발생하는 염소기를 함유한 이온들을 보다 많이 수화되도록 하는 효과가 있다.

Description

다단식 유격막 전해수 생성장치{APPARATUS CREATING ELECTROLYSED-WATER BY MULTI-STEP AND DIAPHRAM}

본 발명은 다단식 유격막 전해수 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유격막으로 전해수를 생성하되, 전해조를 다단으로 설치하므로써 원수에 포함된 모든 이온들을 전기분해하여 양극과 음극의 pH차이를 증대시키고, 극판의 수명을 연장하며, 특히 양극에서 발생하는 염소기를 함유한 이온들을 보다 많이 수화되도록 하는 효과가 있는 전해수 생성장치에 관한 것이다.

통상적인 유격막 전해장치를 이용한 전해방법들은 전압과 전류를 높이고 극판의 면적을 넓히면 생성되는 전해수의 양을 늘릴 수 있었으나, 산화수와 환원수의 pH의 차이를 크게 하기는 어려운 문제점이 있었다. 통상적인 종래의 유격막 전해장치에 의하여 생성되는 전해수는 양극수가 pH3정도이며, 음극수가 pH9정도이다.

이를 극복하기 위하여, 대한민국 공개특허 제1994-19610호(출원번호 10-1994-3119호)에는 원수와 전해수의 전기전도도를 측정하여 전해도에 따라 전해작용을 제어하는 방법이 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 제1994-19610호(출원번호 10-1994-3119호)에서는 양극에서 pH2.6의 산성수가 얻어졌다는 실험결과를 제시하고 있다(음극:미제시).

또한 대한민국 공개특허 제1998-41673호(출원번호 10-1997-3424호)에는 원수에 HCl을 첨가하여 산성전해수만을 생성하는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우에는 원수에 유해물질인 HCl을 첨가하고 있으며, 이렇게 하더라도 pH3미만의 전해수만이 생성되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유격막으로 전해수를 생성하되, 전해조를 다단으로 설치하므로써 원수에 포함된 모든 이온들을 전기분해하여 양극과 음극의 pH차이를 증대시키고, 극판의 수명을 연장하며, 특히 양극에서 발생하는 염소기를 함유한 이온들을 보다 많이 수화되도록 하는전해수 생성장치를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 시스템 개략도.

도2는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 전해조의 분해사시도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ***

10. 원수탱크 12. 펌프 14. 필터

20. 첨가액탱크 22. 첨가액펌프 30. 혼합조

40. 1차전해조 42. 2차전해조 50. 양극수저수조

52. 음극수저수조 54, 56. 기체제거장치 60. 전해수저수탱크

400. 하우징 402. 양극판 404. 음극판

406. 스페이스 408. 격막

본 발명에 의한 다단식 유격막 전해수 생성장치는,

원수를 전해하여 전해수를 생성하는 전해수 생성장치에 있어서,

적어도 한쌍 이상의 양극판과 음극판을 내포하며, 상기 양극판과 음극판의 사이에 격막이 있는 유격막 전해조가 적어도 둘 이상 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 직렬로 연결된 전해조와 전해조의 사이에는 전해수를 저수하는 저수조가 개재되어 있는 것을 특징으로 하기도 하며,

상기 저수조는 직전 전해조에서 발생한 양극전해수와 음극전해수를 분리하여 저수하며, 상기 양극전해수는 직후 전해조의 양극셀로 인입되며, 상기 음극전해수는 직후전해조의 음극셀로 인입되는 것을 특징으로 하기도 하며,

상기 저수조는 직전 전해조에서 발생한 양극전해수와 음극전해수를 분리하여 저수하며, 상기 양극전해수는 직후 전해조의 음극셀로 인입되며, 상기 음극전해수는 직후전해조의 양극셀로 인입되는 것을 특징으로 하기도 하며,

상기 저수조의 상부에는 전해수에 포함된 기체를 제거하는 기체제거장치가 추가로 부착되어 있는 것을 특징으로 하기도 한다.

이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도1은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 시스템 개략도이다.

도1을 살펴보면, 본 발명에 따른 다단식 유격막 전해수 생성장치는 원수탱크(10)와 펌프(12)와 필터(14)와 첨가액탱크(20)와 첨가액펌프(22)와 혼합조(30)와 1차전해조(40)와 2차전해조(42)와 양극수저수조(50)와 음극수저수조(52)와 기체제거장치(54,56)와 전해수저수탱크(60)와 이들을 연결하는 배관(도면부호 미표시) 및 상기 배관에 부착된 밸브로 구성된다.

상기 원수탱크(10)는 전해를 하려는 물(원수)을 저장하는 탱크이다. 상기 원수는 수돗물, 담수, 해수, 지하수 등을 사용할 수 있다. 상기 원수탱크(10)는 본 발명에 의한 다단식 유격막 전해수 생성장치가 수도에 직접 연결되는 등의 경우에는 필요가 없을 수도 있다.

상기 펌프(12)는 상기 원수탱크(10)의 원수를 이송하는 장치이다. 상기 펌프(12)는 정량펌프인 것이 바람직하다.

상기 펌프(12)를 통과한 원수는 필터(14)를 경유한다. 상기 필터(14)는 원수에 포함된 각종 이온이나 불순물들을 여과한다. 상기 필터(14)를 통과한 원수는 상기 혼합조(30)로 유입된다.

상기 펌프(12)가 정량펌프가 아니거나, 정량펌프이더라도 정량펌프의 기능이 저하될 경우를 대비하여 상기 필터(14)와 혼합조(30)의 사이에 감압변(미도시)을 설치하고, 상기 필터(14)와 상기 감압변의 사이에서 분지되어 상기 원수탱크(10)로 향하는 바이패스관(미도시)을 설치할 수도 있다.

본 발명에 따른 다단식 유격막 전해수 생성장치에는 상기 원수탱크(10)와는별도로 첨가액탱크(20)가 위치하며, 상기 첨가액탱크(20)에는 첨가액 즉, 염화나트륨용액, 염화칼륨용액, 염화칼슘용액 등 물을 전기분해하기 위하여 첨가되어야하는 용액들이 저장된다.

상기 첨가액탱크(20)와 상기 혼합조(30)는 배관으로 연결되며, 중간에 첨가액펌프(22)가 개재된다. 상기 첨가액탱크(20)로부터 상기 혼합조(30)으로 연결되는 배관은 상기 필터(14)에서 상기 혼합조(30)으로 연결되는 배관에 직결되거나, 근접한 곳에 연결되는 것이 상기 원수와 상기 첨가액의 혼합에 유리하다.

상기 첨가액탱크(20)와 상기 첨가액펌프(22)는 상기 원수를 첨가액없이 전해하는 경우에는 생략할 수도 있다.

상기 혼합조(30)의 상부에서 인출된 배관이 1차전해조(40)의 하부로 인입된다. 본 발명에 의한 전해는 양극과 음극의 사이에 격막을 개재시켜 양극셀과 음극셀에서 전해를 하는 유격막식 전해이므로, 상기 혼합조(30)에서 1차전해조(40)로 인입되는 배관은 양극과 음극이 분리되어 하며, 따라서 도면에서는 상기 혼합조(30)에서 1차전해조(40)로 인입되는 배관을 2개로 분리하여 도시하였다. 상기 배관은 하나로 하고, 상기 1차전해조(40)의 내부에서 양극셀과 음극셀로 분리되어 원수가 인입되도록 할 수도 있다.

상기 1차전해조(40)는 인입된 원수를 전기분해하며, 전기분해된 1차전해수는 상기 1차전해조(40)의 상부로 인출된다. 상기 1차전해수는 원수가 인입되는 것과 마찬가지로 2개의 라인으로 인출된다. 상기 1차전해수 중 음극셀에서 생성된 음극수에는 상기 1차전해조(40)의 내부에서 발생한 기체(주로 수소가스)가 포함되어 있으며, 상기 기체가 상기 1차전해조(40)에 잔류하는 것을 방지하기 위해서는 상기 1차전해수가 상기 1차전해조(40)의 상부로 인출되는 것이 바람직하다.

상기 1차전해조(40)에서 인출된 1차전해수인 양극수와 음극수는 각각 상기 양극수저수조(50)와 음극수저수조(52)로 인입된다. 상기 저수조들(50, 52)는 상기 1차전해조(40)과 2차전해조(42)의 사이에서 1차전해수의 흐름에 완충역할을 하기도 한다. 특히 상기 1차전해조(40)로부터 1차전해수 중 음극수와 함께 이송된 기체(주로 수소가스)가 상기 음극수저수조(52)의 상부에 포집되므로 상기 음극수저수조(52)의 상부에 기체제거장치(56)를 설치하여 상기 기체를 제거할 수도 있다. 또한 상기 1차전해조의 양극과 음극은 수시로 전극에 부착되는 스케일을 제거하기 위하여 역전압을 인가하므로 상기 양극수저수조(50)로도 일정한 역전압이 인가되면 음극수가 인입되므로 상부에 기체제거장치(54)를 설치할 수도 있다. 상기 기체제거장치(54, 56)는 기체만을 통과시키고 물은 통과시키지 않는 공지된 부품들을 이용할 수 있으며, 상기 저수조들(50, 52)에 포집된 기체의 양을 체크하여 기체의 양이 일정한도를 초과하면 열리는 다양한 기체제거장치(54, 56)를 사용할 수 있다.

도면에서는 상기 양극수저수조(50)와 음극수저수조(52)가 분리된 것으로 도시되어 있으나, 상기 양극수저수조(50)와 음극수저수조(52)를 하나로 형성하고 내부가 격벽으로 분리되도록 구성할 수도 있다.

상기 저수조들(50, 52)에 기체제거장치(54, 56)가 설치되지 않은 경우에는,상기 1차전해조(40)으로부터 인출된 1차전해수는 상기 저수조들(50, 52)의 하부로 인입되어 상기 저수조들(50, 52)의 상부로 인출되는 것이 바람직하다.

상기 저수조들(50, 52)에 기체제거장치(54, 56)가 설치된 경우에는, 상기 1차전해조(40)으로부터 인출된 1차전해수는 상기 저수조들(50, 52)의 중간 또는 상부로 인입되어 상기 저수조들(50, 52)의 하부로 인출되는 것이 바람직하다.

상기 저수조들(50, 52)에서 인출된 1차전해수는 상기 2차전해조(42)의 하부로 인입된다. 마찬가지로, 양극수저수조(50)에서 인출된 양극수는 상기 2차전해조(42)의 양극셀로, 음극수저수조(52)에서 인출된 음극수는 상기 2차전해조(42)의 음극셀로 인입된다. 상기 2차전해조(42)로 인입된 1차전해수는 1차전해조(40)에서와 마찬가지로 전기분해된다. 상기 2차전해조(42)에서는 상기 1차전해조(40)에서 미처 전기분해되지 못한 것들이 추가로 전기분해된다. 1차전해조(40)에서와 마찬가지로 2차전해조(42)의 음극셀에서도 기체(주로 수소가스)가 발생하므로 전해된 2차전해수는 상기 2차전해조(42)의 상부로 인출되는 것이 바람직하다.

상기 2차전해조(42)에서 인출된 2차전해수는 상기 전해수저수탱크(60)으로 이동하여 저장된다. 상기 전해수저수탱크(60)는 양극수와 음극수를 분리하여 수용할 수 있도록 되어 있으며, 경우에 따라서는 양극수저수탱크와 음극수저수탱크로 분리하여 형성할 수도 있다.

상기 2차전해조(42)와 전해수저수탱크(60)의 사이에는 배수밸브가 개재되어, 본 발명에 따른 다단식 유격막 전해수 생성장치를 가동하지 않다가 가동하는 경우에 최초에 생성되는 전해수를 배출시키도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 다단식 유격막 전해수 생성장치는, 펌프(12)와 필터(14)와 첨가액탱크(20)와 첨가액펌프(22)와 혼합조(30)와 1차전해조(40)와 2차전해조(42)와 저수조들(50, 52)과 기체제거장치(54, 56)와 전해수저수탱크(60)와 이들을 연결하는 배관(도면부호 미표시) 및 상기 배관에 부착된 밸브 등에는 각종 센서(미도시)가 연결되며, 상기 센서에서 수집된 데이터를 이용하여 상기 펌프(12)와 첨가액펌프(22)와 1차전해조(40)와 2차전해조(42)와 기체제거장치(54, 56)와 전해수저수탱크(60) 및 각종 밸브를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 갖는다.

도1에서 전해조(40, 42)는 2개만을 도시하였고, 양극수저수조(50)와 음극수저수조(52)는 각각 하나만을 도시하였으나, 본 발명은 상기 전해조(40, 42) 및 저수조들(50, 52)을 다수개 직렬로 연결할 수 있다.

또한 상기 전해조(40, 42) 및 저수조들(50, 52)의 세트는 다수개를 병렬로 연결하여 전해수의 생성량을 증대시킬 수도 있다.

도2에는 상기 전해조(40, 42)의 분해사시도를 도시하였다.

도2를 살펴보면, 상기 전해조(40, 42)는 하우징(400)과 양극판(402)과 음극판(404)과 상기 양극판(402)과 음극판(404)의 사이에 개재되는 2장의 스페이스(406)와 상기 2장의 스페이스(406)의 사이에 개재되는 격막(408) 및 상기 전해조(40, 42)로 물을 인입하거나 인출하는 도관(410)으로 구성된다.

상기 하우징(400)은 상기 양극판(402)과 음극판(404)과 스페이스(406)와 격막(408) 및 상기 도관(410)을 고정하는 기능을 할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 극판(402, 404)은 티타늄판에 이리듐 코팅되어 있는 판이다. 상기 극판(402, 404)은 티타늄판에 백금코팅된 판을 사용하기도 하며, 통상의 철판이나 탄소판을 사용할 수도 있으나, 티타늄판에 이리듐 코팅되어 있는 판이 바람직하다.

상기 스페이스(406)는 상기 극판(402, 404)을 절연시키며, 인입되는 물의 유로를 형성시켜주는 역할을 한다. 상기 스페이스(406)는 물의 유로를 상기 스페이스(406)의 측면에 부착된 극판(402, 404)과 최대로 접촉되도록 설계되어 있다. 상기 스페이스(406)는 다양한 모양으로 변경할 수 있다.

상기 격막(408)은 상기 스페이스(406)에 의해 형성된 공간에 충만한 물이 전기분해될 때 양쪽의 물이 물리적으로 섞이지는 않으며 이온 교환이 일어나도록 하는 역할을 한다.

상기와 같은 구성을 바탕으로 전해수를 생성한 결과 양극수는 pH1.5이하이고, 음극수는 pH13이상인 강산성수와 강알칼리수가 생산된다.

물론 상기와 같은 강산성수와 강알칼리수의 생성은 1단전해로 가능하기도 하지만, 극판에 인가하는 전압과 전류를 높여야 하므로 전력소비가 많아지고, 극판의 수명이 반이상 단축된다.

상기 극판(402, 404)과 스페이스(406)는 필요에 따라 다수개 구비할 수 있으며, 상기 극판(402, 404)과 스페이스(406)의 수가 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.

상기 도관(410)은 상기 스페이스(406)에 의해 형성된 유로로 물을 공급하거나 인출하기 위한 부속품이다.

도2이외에도 상기 전해조(40, 42)는 다양한 모양 및 구조로 설계 가능하며, 상기 전해조(40, 42)의 모양 및 구조가 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전해조를 다단으로 설치하므로써 원수에 포함된 모든 이온들을 전기분해하여 양극과 음극의 pH차이를 증대시키고, 극판의 수명을 연장하며, 특히 양극에서 발생하는 염소기를 함유한 이온들을 보다 많이 수화되도록 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유격막 전해조가 적어도 둘 이상 직렬로 연결된 다단식 유격막 전해수 생성장치에 있어서,

   상대적으로 전단측에 놓인 직전 전해조에서 생성된 양극전해수와 음극전해수가 나뉘어 저수되는 저수조를 상기 전해조 사이에 설치하고,

   상대적으로 후단측에 놓인 직후 전해조의 양극셀로 상기 저수조 내의 양극전해수가 인입되고 상기 음극전해수가 상기 직후전해조의 음극셀로 인입되도록 배관한 것을 특징으로 하는 다단식 유격막 전해수 생성장치.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 저수조의 상부에 기체제거장치가 설치된 것을 특징으로 하는 다단식 유격막 전해수 생성장치.