KR100592331B1 - 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극을 포함하는 전기분해조 내 각 전극실 간의 격리를 충분하게 함으로써 전극실간에 흐르는 바이패스 전류를 최소화시켜 전기에너지 소모는 적으면서 농도는 높은 차아염소산나트륨을 생성하여 차아염소산나트륨 단위 발생량을 증대시키는 것은 물론, 전기분해조에 발생된 차아염소산나트륨과 수소가스를 전기분해조 내 전극 상부높이의 위치에서 측면으로 배출관을 연결하여 배출함으로써 수소가스의 배출이 원활하게 되며 전극에 걸리는 전압을 낮추어 주고 결과적으로는 전기에너지 소모를 줄여주는 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조에 관한 것이다.

전기분해조, 소금물 전기분해, 차아염소산나트륨, 전극실 격리판, 수소가스

Description

차아염소산나트륨 발생용 전기분해조{The Electrolyzor for Sodium Hypochlorite Generation}

도 1은 종래의 소금물 전기분해에 의한 차아염소산나트륨 발생장치의 전해조 내부 차아염소산나트륨 수용액의 흐름 경로를 나타내는 설명도이고,

도 2는 종래의 소금물 전기분해에 의한 차아염소산나트륨 발생장치를 나타낸 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조 내부 차아염소산나트륨 수용액의 흐름경로를 나타내는 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 희석소금물 공급관 2: 케이스

3: 전극 4: 전극실 격리판

5: 전극실 6: 배출관

7: 전기분해조 8: 유동로

본 발명은 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극을 포함하는 전기분해조 내 각 전극실 간의 격리를 충분하게 함으로써 전극실간에 흐르는 바이패스 전류를 최소화시켜 전기에너지 소모는 적으면서 농도는 높은 차아염소산나트륨을 생성하여 차아염소산나트륨 단위 발생량을 증대시키는 것은 물론, 전기분해조에 발생된 차아염소산나트륨과 수소가스를 전기분해조 내 전극 상부높이의 위치에서 측면으로 배출관을 연결하여 배출함으로써 수소가스의 배출이 원활하게 되며 전극에 걸리는 전압을 낮추어 주고 결과적으로는 전기에너지 소모를 줄여주는 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조에 관한 것이다.

종래의 차아염소산나트륨 발생장치는 도 1 내지 도 2 에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 종래의 소금물 전기분해에 의한 차아염소산 발생장치의 전기분해조는 전기를 흘려보내기 위한 양극과 음극으로 조합된 각 전극실(15)을 나누어 놓은 전극 격리판(14)과, 전극(13)과 전극격리판(14)이 들어가 있는 케이스(12)로 구성돼 있다. 이때 상기 전기분해조(17)의 하부 쪽에 희석 소금물 공급관(14)이 연결되고 상부 쪽에는 전기분해에 의해 발생된 차아염소산나트륨을 배출하는 차아염소산나트륨 배출관(16)이 연결된다.

도 1에 나타난 바와 같이 종래의 소금물 전기분해 차아염소산나트륨 발생장치의 전해조(17)는 희석 소금물이 전기분해조의 한쪽 하부 희석 소금물 공급관(11)을 통해 공급되고 전극격리판(14) 아래쪽에 관통되어 있는 구멍을 통해 각 전극실(15)로 들어가 아래쪽에서 위쪽으로 흐르면서 전기분해되어 차아염소산나트륨이 생성되며 이때 전기분해 과정에 발생된 수소가스와 함께 전극격리판(14) 위쪽에 관통 되어 있는 구멍을 통해서 차아염소산 배출관(16) 쪽으로 흘러들어가 차아염소산나트륨 저장조에 배출되어 저장되어 진다.

상기의 이러한 구성으로 이루어진 종래의 차아염소산 발생장치의 전기분해조내의 전극실 격리판(14)은 상하에 관통하는 구멍이 생성돼있고, 그 구멍을 통해 각 전극실(15)이 연결되어 있어 전기분해조 내에 생성돼있는 하부 쪽 구멍을 통해 희석소금물이나 해수가 각 전극실(15)로 흘러들어가 상부의 전극을 통과하면서 전기분해가 된다.

이 과정에서 발생된 차아염소산나트륨과 수소가스는 전극실 격리판(14)의 상부에 형성된 구멍을 통과한 후 각 전극실(15)을 통해 배출관(16)으로 배출된다.

그런데 상기와 같이 희석 소금물과 차아염소산나트륨, 수소가스 등이 흐르는 경로가 전극실 격리판의 상하 관통 구멍을 통해서 이루어지므로 각 전극실 간의 격리가 불충분하여 각 전극실 간에 바이패스 전류가 많이 발생되어 전류의 손실이 생겨나게 되며, 그 손실 전류로 인하여 단위전력당 차아염소산나트륨 발생량이 줄어들고 전기에너지의 소모가 많아지며 손실전류로 인한 발열로 차아염소산나트륨과 전해조의 온도가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 차아염소산나트륨 배출관(16)이 전기분해조(17) 위쪽으로 연결되어 있어 전기분해조(17) 내에서 차아염소산나트륨 수용액과 수소가스가 혼재되어 가득 차 배출되고, 이때 수소가스의 원활한 배출이 되지않아 전극에 걸리는 전압 상승을 초래함과 동시에 전류 효율을 떨어트려 불필요한 전기 에너지의 소모를 가져오는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적으로 하는 바는 전기전해조 내에서 소금물과 차아염소산나트륨은 전극실 격리판 내부 상하로 흐르는 통로를 통하여 각 전극실로 이동하게 하고 수소가스는 전극실 격리판 상부 관통 구멍을 통해서 각 전극실을 거쳐 나가게 함으로써 전극실간에 격리를 충분하게 하여 전극실 간에 흐르는 바이패스 전류를 최소화시켜 전기 에너지 소모가 적고 많은 양의 차아염소산나트륨을 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치의 전기 분해조를 제공하는 데 있다.

또한, 차아염소산나트륨과 수소가스의 배출관의 위치를 전기분해조 상부가 아닌 전기분해조 측면 전극 상부 높이에 두어 전기분해조 내에서 차아염소산나트륨과 수소가스가 혼재하지 않도록 함으로써, 전극에 걸리는 전압을 낮추어 전기에너지 소모량을 적게 해주는 차아염소산나트륨 발생장치의 전기 분해조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 희석 소금물이나 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 및 수소가스를 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치의 전기분해조에 있어서, 전기를 흘려보내기 위해 양극과 음극으로 조합된 각 전극실을 격리시키되, 수소가스만 배출시키는 관통공을 상부에 형성하고, 희석소금물과 차아염소산나트륨을 각 전극실로 이동시키기 위해 상부로부터 하부로 통하는 유동 로를 내부에 형성하는 다수의 전극실 격리판과, 상기 전기분해조 내부에서 수소 및 산소가스와 차아염소산나트륨이 혼재하지 않도록 전기분해조 측면에 전극 상부 높이로 차아염소산나트륨과 수소가스를 배출하기 위한 배출관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 소금물 전기분해에 의한 차아염소산나트륨 발생장치의 전해조 내부 차아염소산나트륨 수용액의 흐름 경로를 나타내는 설명도이고, 도 2는 종래의 소금물 전기분해에 의한 차아염소산나트륨 발생장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조 내부 차아염소산나트륨 수용액의 흐름경로를 나타내는 설명도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조는 휘석소금물이나 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 및 수소가스를 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치의 전기분해조에 있어서, 전극실간에 흐르는 바이패스 전류를 최소화시킴으로써 전기에너지 소모는 적으면서 농도는 높은 차아염소산나트륨을 생성함과 동시에 수소가스의 배출을 원활히 하여 전극에 걸리는 전압을 낮추어 줌으로써 전기에너지 소모를 줄여주기 위한 차아염소산나트륨 발생 전기분해조이며, 전기분해조(9), 전극(3), 전극실(5), 전극실 격리판(4), 배출관(6)을 포함한 다.

상기 전기분해조(9)는 원통형의 케이스(2)를 내부에 형성하며 외주면 하단에는 희석 소금물 및 해수가 유입되는 공급관(1)을 형성하고, 외주면 일측에는 수소가스를 배출하는 배출관(6)이 형성된다.

상기 전극(3)은 전기분해조(9)의 내부에 위치되며, 사각판형의 양극 및 음극 전극(3)을 일정간격 이격되어 형성하되, 양극전극과 음극전극이 교차하며 층을 겹겹이 쌓이는 형태를 갖는다.

상기 전극실(5)은 겹겹이 층을 쌓는 다수개의 상기 전극(3)들이 위치되는 상기 전기분해조(9)의 내부에 형성된다.

상기 전극실 격리판(4)은 원통형의 전기분해조(9) 내부에 형성되는 상기 전극실(5)을 다수개의 공간으로 분활하기 위해 상기 전극실(5) 내부에 일정간격 이격되어 형성되되, 원형판 형상을 가지며 상단에는 수소가스가 배출되는 관통공(7)과, 중단에는 상부로부터 하부로 통하여 희석소금물 및 해수가 상기 각 전극실(5)로 이동되도록 하는 유동로(8)를 형성한다.

상기 유동로(8)를 통해 상기 공급관(1)으로 유입된 희석소금물 및 해수가 각각의 상기 전극실(5)로 이동하게 된다.

즉, 상기 원통형의 전기분해조(9) 내부에 형성된 전극실(5)을 상기 전극실 격리판(4)이 일정간격 이격되어 형성되며 상기 전극실(5)을 분활하고, 상기 전기분해조(9) 외주면 하단에 관통되어 형성된 공급관(1)으로부터 희석소금물 및 해수가 유입되어 상기 분해조(9) 상단으로 차오르되, 양극과 음극을 교차하며 층층히 쌓여 있는 전극(3)을 통과한 후 상기 전극식 격리판(4)의 유동로(8)를 통해 좌측의 전극실(5)로 연속적 이동되는 구성을 갖는다.

상기 배출관(6)은 상기 전기분해조(9) 외주면 일측에 내부와 관통되도록 형성된 원통형의 관으로써, 상기 배출관(6)은 전기분해조(9) 측면에 전극(3) 높이의 위치에 연결됨으로써 상기 각각의 전극실(5)에 형성된 양극과 음극의 전극(3)으로부터 전기분해된 희석소금물 및 해수의 차아염소산나트륨과 수소가스가 배출되도록 한다.

이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용 및 원리를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조(9)는 원통형으로 외주면 하단에서 상기 전기분해조(9) 내부와 연통 되는 공급관(1)을 통해 희석소금물 혹은 해수가 유입된다.

상기 전기분해조(9)는 내부에 전극실(5)이 구비되되, 다수개의 원판형 전극실 격리판(4)이 일정간격 이격되어 형성되는데, 상기 전극실 격리판(4)은 차아염소산나트륨 및 수소가스가 이동되는 관통공(7)을 상단에 형성하고, 중단에는 상부로부터 하부로 통하는 유동로(8)를 내부에 형성하여 상기 전극실(5)과 전극실(5) 간에 희석소금물 혹은 해수가 이동되도록 한다.

즉, By-pass 전류가 발생되고, 반응열 및 By-pass 전류에 의한 방열 발생문제를 야기하며, 음극에서 수소와 양극에서 산소가 발생할 시 전극실(5) 내에서 오랫동안 트랩 되어 전압이 상대적으로 높아짐과 더불어 유속이 느리기 때문에 가스 방출이 느림으로 인한 농도 Gradient가 생겨 Cl- 농도가 상대적으로 bulk 3% NaCl 보다 낮기 때문에 생성효율이 떨어지는 것을 전극실 격리판(4) 유동로(8)를 형성함으로 인해 By-pass current가 매우 작고, 발열이 상대적으로 작으며, 유속이 빨라 전극(3)표면의 농도가 기존기술에 비해 높아지게 하는 것이다.

상기 전극실 격리판(4)으로 인하여 분활된 전극실(5) 내부에는 양극과 음극이 일정간격 이격되며 상부로 층층히 겹치는 전극(3)들을 거치면서 상기 양극과 음극 사이에서 해수가 차아염소산나트륨과 수소가스(NaCl + H₂O → NaOCl + H₂)로 전기분해된다.

전기분해되면서 생성된 수소가스는 전기분해조(9) 상단을 향하게 되고, 상기 다수개의 전극실 격리판(4) 상부에 형성된 관통공(7)들을 연속적으로 연통하여 유동하면서 상기 전기분해조(9)의 측면 전극(3) 높이의 위치에 형성된 배출관(6)을 통해 배출이 된다.

또한, 상기 전극실 격리판(4)을 통해 각각의 전극실(5)에 형성된 다수개의 전극(3)을 통과하면서 전기분해로 인해 생성된 차아염소산나트륨도 상기 배출관(6)으로 배출이 되되, 상기 수소가스와 차아염소산나트륨이 혼재되어 배출되는 기존과는 달리 상기 수소가스와 차아염소산나트륨이 혼재되지 않은 상태에서 배출되게 함으로써 전극(3)에 걸리는 전압을 낮게 하여 전기에너지를 적게 사용하면서 많은 차아염소산나트륨의 생성을 가능케 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조는 전기분해조 내 각 전극실 간의 격리를 충분하게 함으로써 전극실간에 흐르는 바이패스 전류를 최소화시킴으로써 전기에너지 소모는 적으면서 농도는 높은 차아염소산나트륨을 생성시키는 효과가 있다.

또한, 전해조에 발생된 차아염소산나트륨과 수소가스를 전해조 내 전극 상부높이의 위치에서 측면으로 배출관을 연결하여 배출함으로써 수소가스의 배출이 원활하게 되며 전극에 걸리는 전압을 낮추어 주고 결과적으로는 전기에너지 소모를 줄여주는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 희석 소금물이나 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 및 수소가스를 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치의 전기분해조에 있어서,

   전기를 흘려보내기 위해 양극과 음극으로 조합된 각 전극실(5)을 격리시키되, 수소가스만 배출시키는 관통공(7)을 상부에 형성하고, 희석소금물과 차아염소산나트륨을 각 전극실(5)로 이동시키기 위해 상부로부터 하부로 통하는 유동로(8)를 내부에 형성하는 다수의 전극실 격리판(4)과;

   상기 전기분해조(9) 내부에서 수소 및 산소가스와 차아염소산나트륨이 혼재하지 않도록 전기분해조 측면에 전극(3) 상부 높이로 차아염소산나트륨과 수소가스를 배출하기 위한 배출관(6);

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생용 전기분해조.

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