KR200386869Y1 - 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기분해를 이용하여 발전소의 해수를 처리하는 해수 전해장치에 관한 것으로, 해수 전해장치에 유입되는 해수가 나권형전극을 통과하면서 전기분해에 의해 차아염소산소다를 발생시켜 처리되도록 한 것이다.

본 고안은 몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과; 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20); 하우징(10)에 수용되면서 스페이서(31)를 사이에 두고 대치되게 양극(32)과 음극(33)이 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30)로 구성된다.

효과로는 해수 전해장치에 사용전극의 수가 줄어들기 때문에 전극 교체가 쉬울 뿐만 아니라 금속선을 이용하여 나권형 형태로 전극을 만들기 때문에 전극 및 장치 제작이 쉬워져 장치비용과 유지 보수비용이 절감된다.

Description

나권형 전극을 이용한 해수 전해장치 {Apparatus for seawater electroiysis with spiral wound electrode}

본 고안은 발전소에서 발생하는 해수를 전기분해하여 처리하는 해수전해장치에 관한 것으로, 특히 해수전해장치에 유입되는 해수가 나권형전극을 통과되게하여 전기분해에 의해 차아염소산소다를 발생시켜 처리되도록 한 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소의 발전과정에서 발생하는 폐증기를 복수시키기 위하여 주로 해수를 냉각수로 사용하는 바, 이 복수장치에 사용되는 냉각수는 해수생물 즉 해조류나 조개류 등의 알 또는 포자를 살균처리 하기 위하여 해수를 전기분해하여 차아염소산소다를 발생시켜 처리하는 해수전해조가 사용된다.

예컨대, 해수전해장치는, 평판형태의 전극이나 또는 격자형태의 사각형 전극을 적층하여 다각형의 하우징(등록번호: 20-0191822호)이나 또는 원형의 하우징에 삽입하여 장치를 구성하게 되는 것이다.

그런데, 해수전해장치는 평판형태의 전극 또는 격자형태의 사각전극을 일정 간격으로 적층하는 구조로서, 장치구조가 복잡하여 제작비용이 고가이며, 특히 다각형의 하우징은 다수개의 부재가 상호 결합되어 구성된 상태이므로 이를 적용하는 경우 압력에 약한 단점을 가지고 있다.

그리고, 해수전해장치는 일정시간이 경과하게 되면 전극의 코팅면이 소모되어 교체해야 하지만 다수의 전극판으로 구성되어 있어 전극의 교체에 따른 작업하중이나 시간 및 비용이 많이 요구되며, 전기효율과 처리효율을 높이기 위하여 전극의 면적을 최대로 적용해야 하지만 한정된 하우징내에 다수의 전극판을 장착하기에는 어려움이 많은 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 해수전해장치에 유입되는 해수가 나권형전극의 양극과 음극을 통과하면서 전기분해에 의해 차아염소산소다를 발생시켜 처리되도록 한 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 몸체내에 유로분배구멍이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구와 유입구가 각각 형성된 하우징과; 상기 하우징의 상단부에 맞대어져 보울트로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공이 형성된 상부커버; 상기 하우징에 수용되면서 스페이서를 사이에 두고 대치되게 양극과 음극이 각각 배치됨은 물론 이 양/음극의 선단부가 고정대를 통해 관통공에 돌출되게 고정된 전극부;로 구성된다.

이하, 본 고안에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 해수 전해장치를 도시한 정단면도이며, 도 2는 본 고안에 따른 해수 전해장치를 도시한 평단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 해수 전해장치의 전극을 도시한 부분확대도로서, 해수 중에 포함된 불순물을 전기분해에 의해 차아염소산소다가 발생되게 하여 처리하는 해수전해장치를 구성함에 있어서, 몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20); 상기 하우징(10)에 수용되면서 스페이서(31)를 사이에 두고 대치되게 양극(32)과 음극(33)이 각각 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30);로 이루어진 것을 특징적 구성으로 한다.

먼저, 본 고안에 따른 해수전해장치(1)는 하우징(10)의 상단부에 상부커버(20)가 장착되면서 이 하우징(10)의 내부공간에 전극부(30)가 수용되며, 특히 전극부(30)의 양극(32)과 음극(33) 사이를 통과하는 해수를 전기분해하여 차아염소산소다를 배출시키는 구성임을 첨언한다.

여기서, 하우징(10)은, 펌프(미도시)로부터 압송되는 해수를 수용하여 차아염소산소다를 만드는 원통형상의 함체로서, 그 내부공간에 유입구(13)로부터 유입되는 해수를 분배시키는 유로분배구멍(11)이 형성되며, 그 둘레면에 차아염소산소다가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있다.

이때, 유로분배구멍(11)은, 하우징(10)의 하부측에 다수개의 구멍들이 형성된 별도의 부재를 개재하여 구성함이 바람직하며, 특히 전기가 통전하지 않는 절연재료를 이용하여 성형함이 바람직하다.

그리고, 상부커버(20)는, 하우징(10)의 상단부에 덮혀씌워져 보울트(21)와 너트를 통해 고정되는 것으로서, 그 몸체에 이후에 설명하는 전극부(30)가 외측방향으로 돌출되게 설치되는 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성되며, 특히 전기가 통전되지 않는 절연재료로 성형함이 바람직하다.

그리고, 전극부(30)는, 하우징(10)내에 수용되어 수용된 해수를 전기분해하는 것으로서, 스페이서(31)를 사이에 두고 상호 대치되는 방향으로 나란하게 배치되는 양극(32)과 음극(33)이 구비되어 있다.

또한, 양극(32)과 음극(33)의 선단부가 고정대(35)와 오링(34)을 통해 관통공(22)과 관통공(23)에 각각 삽입되어 고정된다.

물론, 양극(32)과 음극(33)의 선단부는 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있음은 당연하다.

또한, 전극부(30)에서 상기 양극(32)을 티타늄선에 백금 또는 이리듐 또는 루세늄을 코팅하여 형성함과 더불어 상기 음극(33)을 스테인레스스틸 316L 또는 하스텔로이 스테인레스스틸의 금속선을 사용하며, 특히 양/음극(32,33)을 가공하여 2∼10mm 직경으로 성형함이 바람직하다.

또한, 도 3에서와 같이, 전극부(30)는 금속선을 일정크기로 서로 연결되게 굽혀 평판형태로 양극(32)과 음극(33)을 만들고, 양극(32)과 음극(33)의 사이에 전극이 서로 접촉하지 않도록 플라스틱 재질의 망사 모양의 스페이서(31)를 두고, 양극(32)의 외곽측에 동일한 스페이서(31)를 두고 원통형으로 말아서 나권형태의 전극으로 성형함이 바람직하다.

이하, 본 고안에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에 따른 해수 전해장치(1)를 이용하여 해수를 처리시키려는 경우, 일단 펌프(미도시)를 가동하여 하우징(10)의 하부에 위치한 유입구(13)로 해수를 유입시키는 과정이 선결되어야 한다.

이렇게 하면, 하우징(10)내로 유입된 해수는 양극(32)과 음극(33)의 사이를 통과하는 동안 전극과 접촉하면서 전기분해되어 차아염소산소다가 생성되어 하우징(10)의 상부에 위치한 배출구(12)로 배출된다.

이때, 전원공급부(미도시)를 작동하여 양극(32)과 음극(33)에 전원을 인가시키면, 양극(32)에 접촉하는 물은 전기분해되어 산소와 수소이온들 생성하고, 해수속의 염소이온은 염소가스로 생성된다.

또한, 음극(33)으로 인가되는 전극에서는 물이 분해되어 수소가스와 OH-이온을 생성하고 해수속의 Na이온과 반응하여 NaOH가 되어 생성된 염소가스와 반응하여 NaOCl 즉, 차아염소산소다를 생성시킨다.

본 고안의 장치에서 생성된 차아염소산소다의 요구 성상에 따라 연속적으로 여러번 순환시키도록 구성되며, 또한 해수 전해장치를 한 개 또는 여러개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용할 수도 있다.

한편, 해수전해장치(1)의 운전시간 경과에 따라 전극의 코팅이 소모되면, 해수 전해장치(10)에 구성된 상부커버(20)를 열고 새로운 전극으로 교체하게 된다. 이때, 전극 교체시 전극의 수가 적기 때문에 교체에 따른 시간이 단축됨은 물론 교체작업이 용이해지는 것이다.

본 고안의 금속선을 이용한 나권형 전극과 종래의 금속판으로 만든 전극에서 유체와 접촉하는 면적을 비교하기 위하여, 직경3mm 금속선과 두께 3mm 금속판을 가지고 각각 직경 10cm 높이 10cm의 나권형 전극을 만들었을 때 면적을 계산하면 직경 3mm 금속선으로 서로 밀착 되게 만든 나권형 전극은 직경 3mm 금속선 길이 10cm 의 금속선이 약 33개로 연결되어 형성됨으로, 이의 면적은 약 300㎠ 이고 두께 3mm 금속판을 가지고 만든 나권형 전극의 면적은 약 200㎠이다.

따라서, 금속선으로 만든 전극의 총면적이 금속판으로 만든 원통형 전극보다 약 50% 넓다. 이는 동일한 크기의 장치 제작시 전극면적을 약50% 증가 시킬수 있고, 유체와 접촉하는 면적이 50% 커지기 때문에 저항도 비례적으로 적어지며, 옴의 법칙[전류(I) = 전압(V)/저항(R)]에 따라 동일 전류를 얻기 위해서는 저항이 낮기 때문에 낮은 전압을 인가해도 가능한 것이다.

따라서, 전기사용량(W)=전류(I) ×전압(V) 식의 결과에 따라서 전기사용량이 감소하게 되어 종래의 장치보다 전기사용량이 줄어들어 운전비용이 적게 든다.

본 고안의 장치를 통해 생성된 차아염소산소다는 배출구(12)를 통해서 배출되어 예컨대, 원자력발전소나 화력발전소나 제철소나 화학공업공장 등과 같은 플랜트에 사용될 수도 있음은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치에 의하면, 해수 전해장치에 한 쌍의 나권형 전극을 장착하여 해수를 전기분해하므로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째: 해수 전해장치에 사용전극의 수가 줄어들기 때문에 전극 교체가 쉬울 뿐만 아니라 금속선을 이용하여 나권형 형태로 전극을 만들기 때문에 전극 및 장치 제작이 쉬워져 장치비용과 유지 보수비용이 절감되는 효과가 있다.

둘째: 종래의 해수 전해장치에 비해 사용되는 전극의 면적이 상대적으로 증가하므로 전류 흐름이 향상되어 효율이 증대됨은 물론 해수의 처리에 따른 효율이 향상될 뿐만 아니라 운전비용도 절감되는 효과가 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 고안은 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 해수 전해장치를 도시한 정단면도,

도 2는 본 고안에 따른 해수 전해장치를 도시한 평단면도,

도 3은 본 고안에 따른 해수 전해장치의 전극을 도시한 부분확대도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 해수 전해장치 10 : 하우징

11 : 유로분배구멍 12 : 배출구

13 : 유입구 20 : 상부커버

21 : 보울트 22,23 : 관통공

30 : 전극부 31 : 스페이서

32,33 : 양/음극 35 : 고정대

Claims (4)

1. 해수 중에 포함된 불순물을 전기분해에 의해 차아염소산소다가 발생되게 하여 처리하는 해수전해장치를 구성함에 있어서,

   몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20) 및;

   상기 하우징(10)에 수용되면서 스페이서(31)를 사이에 두고 양극(32)과 음극(33)이 각각 대치되게 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30);

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전극부(30)는,

   상기 양극(32)과 음극(33)의 금속선을 굽혀서 평판형태로 만들고, 이 양극(32)과 음극(33)의 사이 및 이 양극(32)의 외측에 절연재질의 스페이서(31)를 개재하고 원통형상으로 말아서 나권형상으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전극부(30)는,

   티타늄선에 백금 또는 이리듐 또는 루세늄을 코팅하여 양극(32)을 형성함은 물론 스테인레스스틸 316L 또는 하스텔로이 스테인레스스틸을 금속선으로 성형하여 음극(33)을 형성한 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전극부(30)는,

   상기 양/음극(32,33)의 직경을 2∼10mm의 크기로 성형한 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 해수 전해장치.