KR100793931B1 - 수평복사식 전기분해장치 - Google Patents

Abstract

수평복사식전기분해장치로 덮개부분과 밑판부분의 내면에 두 장의 전극판을 배치한다. 밑판부분에 배치된 전극판 중심에는 입수구가 있어 물이 유입구를 통해 직접 유입된 후 수평방향 바깥쪽으로 복사형태로 확산되어 나간다. 전기분해 진행 시 양극과 음극전극판에 평행으로 산성수 층과 알카리수 층이 형성된다. 양극과 음극전극판에는 산성수와 알카리수의 유동통로가 있다. 덮개부분에 배치되어 있는 전극판과 밑판부분의 중앙에는 서로 맞물리는 전기전도연결도관과 전기전도도관이 있어 해당 전극판의 전기전도와 물 배출에 사용된다. 이는 수평복사전기분해장치의 하나의 특징이다.

Description

수평복사식 전기분해장치{Horizontal Radiating Electrolysis Installation}

도 1 : 본 발명의 전기분해수조의 전류표시도,

도 2 : 본 발명의 전기분해수조의 유속표시도,

도 3 : 본 발명의 실시예 1의 입체조합단면도,

도 4 : 본 발명의 실시예 1의 입체분해도,

도 5 : 본 발명의 실시예 1의 단면조합도,

도 6 : 도 5의 D부분확대도,

도 7 : 본 발명의 실시예 1의 사용상태표시도,

도 8 : 도 7의 Ｍ－Ｍ단면조합도,

도 9 : 도 7의 Ｆ－Ｆ단면조합도,

도 10 : 본 발명의 실시예 1의 분해상태표시도,

도 11 : 본 발명의 실시예 2의 입체조합단면도,

도 12 : 본 발명의 실시예 2의 입체분해도,

도 13 : 본 발명의 실시예 2의 단면조합도,

도 14 : 본 발명의 실시예 2의 사용상태표시도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

１０　덮개 １１　나사구멍기둥

１２　나사 １３　격판

１４　내부 계단형 테두리 1５　산성수출수구꼭지

１６　바깥쪽 나선홈

２０　양극전극판 ２１　보강리브

２２　보강리브 ２３　산성수출수구

２４　구멍　　　　　　

３０　전기전도연결도관 ３１　나선홈

３２　홈 ３３　전기전도단편

４０　전기전도도관 ４１　나사구멍

４２　외부 돌출 테두리 ４３　홈

４４　홈　　　　　　

５０　입출수연결부 ５１　지지대

５２　내부 돌출 테두리 ５３　입수구연결꼭지

５４　알칼리수 출수구꼭지　

６０　밑판 ６１　연결부

６２　홈 ６３　홈

６４　격판 ６５　구멍

６６　입출수 분류도관 ６７　격판

６８　산성수출수구　　　　　　　　

７０　음극전극판 ７１　입수구

７２　보강리브 ７３　보강리브

７４　전기전도단편

８０　분류원반 ８１　홈

８２　칼날모양의 분류판 ８３　안쪽 나선홈

Ｑ１　개스킷 Ｑ２　개스킷

Ｑ３　개스킷 Ｑ４　개스킷

Ｑ５　개스킷 Ｑ６　개스킷

본 발명은 수평복사식 전기분해장치에 관한 것으로 특히 물 흐름의 안정적인 확산 기술에 응용되는 수평복사식 전기분해장치에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 직립식 전기분해수조의 문제점은:

1. 직립식전기분해수조의 산성수, 알카리수의 출수구는 대부분 위쪽으로부터 물이 유입되도록 설계되어 있어, 전기분해 후 수조에 물이 남아있을 수 있으므로 별도의 배수장치가 필요하다. 이로 인해 원가가 높아질 수 있으며 만약 배수 장치가 없으면 남아 있는 물에서 세균이 발생하고 칼슘입자의 침전으로 전기분해수조 내에 칼슘이 쌓이는 속도를 가속시키게 된다. 그리고 전기분해 시 남아 있던 물이 완전한 전기 분해가 되지 않고 먼저 흘러나오게 되어 산화환원전위의 표준치에 도 달할 수 없게 된다.

2. 직립식전기분해수조는 입수구와 출수구의 단위면적이 같고 전기분해전류도 비슷하다. 출수구의 전극간의 거리를 증가시키려고 할 때 상대적으로 출수구의 전기저항을 증가시켜야 함으로 출수구 부분의 총 전기분해전류가 감소되어 중성수 층의 범위가 감소되며, 음, 양이온의 분류가 상대적으로 어렵게 된다.

3. 직립식전기분해수조는 입수구와 출수구의 단위면적이 같아 전극판 입구로 유입되는 유속과 전극판출구로 배출되는 유속이 같으므로 출수구의 유속을 감소시킬 수 없어 난류현상이 나타나기 쉽다.

4. 직립식전기분해수조는 대부분 다수의 나사로 고정되어 분해와 조립이 불편하고 원가가 높아진다.

5. 직립식전기분해수조는 음수기수조 아래의 좁은 공간에 설치할 수 없고 음수기 내부에 설치하여야 함으로 공간을 차지하고 외부에 연결하는 도관이 있어야 물을 전기분해수조의 입수구로 유입할 수 있다.

6. 직립식전기분해수조는 전극간의 거리가 고정되어 연수지역과 경수지역에 따라 전극간의 거리를 적절하게 조절할 수 없으므로 사용범위가 제한되어 있다. 예를 들면 연수지역에서는 전극간의 거리를 보통 경수지역보다 가깝게 설계하고, 반대로 경수지역에서는 전극간의 거리를 연수지역에 비해 멀게 설계한다. 그러므로 전극간의 거리가 고정되어 있으면 사용에 일정한 한계가 있다.

본 발명인은 현재 관련상품의 제조와 설계에 종사하고 있으며 다년간의 축적 된 실무경험과 노하우를 바탕으로 상기 직립식전기분해수조의 문제점과 결점에 대해 개선의지 및 창의정신을 가지고 본 수평복사식전기분해장치를 완성하였다.

본 발명이 해결한 문제점 1. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율 및 기능은: 수평복사식전기분해장치에서 산성수 및 알카리수의 출수구 중 하나가 아래쪽에서 물을 유입하면 해당 출수구를 통해 전기분해수조에 남아있는 물을 배출할 수 있어 별도의 남아있는 물 배출장치가 필요하지 않기에 원가를 절감할 수 있고 남아있는 물에서의 세균번식과 칼슘침전이 가속되는 문제점을 효율적으로 해결할 수 있다.

본 발명이 해결한 문제점 2. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율 및 기능은: 도 1과 같이 수평복사식전기 분해장치를 안쪽으로부터 바깥쪽으로 a, b, c, d, e 5등분 하였을 때 해당구역의 총 전류는 Ｉa＜Ｉb＜Ｉc＜Ｉd＜Ｉe 이다. e부분은 제일 바깥쪽 구역으로 총 전기분해전류가 가장 크고 따라서 만약 출수구의 음, 양극전극판의 전극간의 거리를 크게 하면 전기분해전류가 조금 저하될 수 있으나 정상적인 전기분해의 진행에는 영향을 주지 않는다. 그러므로 효율적으로 중성수 층의 범위를 확대할 수 있고 음, 양이온의 분류가 더욱 쉽게 이루어질 수 있다.

본 발명이 해결한 문제점 3. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율 및 기능 은: 수평복사식전기 분해 장치를 안쪽으로부터 바깥쪽으로 a, b, c, d, e 5등분 하였을 때 해당 구역의 유속은 Ｓa＞Ｓb＞Ｓc＞Ｓd＞Ｓe이다. 물이 안쪽에서 바깥쪽으로 확산될 때 유속이 안쪽에서 바깥쪽으로 점차 느려져 효율적으로 출수구의 유속을 줄일 수 있으므로 안정적인 물 흐름에 도움이 되고 난류현상의 발생을 감소시 킬 수 있다.

본 발명이 해결한 문제점 4. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율 및 기능은: 수평복사식전기분해장치는 상하 두 개의 원반형 몸체로 설계할 수 있다. 몸체에 서로 맞물릴 수 있는 안쪽, 바깥쪽 나선홈을 배치하여 별도의 나사로 고정할 필요가 없어 분해와 조립이 매우 편리하다.

본 발명이 해결한 문제점 5. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율및 기능은: 수평복사식전기분해장치는 납작한 편평형 구조로 음수기 물저장수조 아래의 좁은 공간에 설치할 수 있어 공간을 절약할 수 있으며 직접 음수기 물저장수조 내의 물을 전기분해수조에 유입시킬 수 있어 외부에 별도의 물유입 도관을 설치할 필요가 없고 원가를 절감할 수 있다.

본 발명이 해결한 문제점 6. 사용된 장치 및 기존 기술 대비 효율 및 기능은: 수평복사식전기분해장치는 원반형으로 설계할 수 있다. 상기 2항과 3항에서 말했듯이 격리막이나 격리물체가 없게 설계되었고 입수구는 축의 중심에 위치하고 출수구가 원심주변에 위치하여 안쪽, 바깥쪽 나선홈이 개스킷과 함께 상하전극간의 거리를 조절하는 작용을 하는 동시에 입수구와 출수구간의 위치에 영향을 끼치지 않으므로 사용범위가 넓다.

당업자들이 본 발명장치의 내용과 기능, 효율을 더욱 정확히 이해하도록 하기 위하여 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 소개한다:

도 3 및 도 4는, 본 발명의 실시예 1에 따른 수평복사식 전기분해장치의 입 체조합단면도와 입체 분해도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1의 단면조합도이다. 도 6은 도 5의 D부분 확대도이다. 본 전기분해장치는 주요하게 덮개(10), 음극전극판(20), 전기전도연결도관(30), 전기전도도관(40), 입출수연결부(50), 밑판(60), 양극전극판(70), 분류원반(80), 및 여러 개의 개스킷(Ｑ１-Ｑ６)으로 구성되어 있다; 그 중:

덮개(10)는 원반형태이고 중심주위에 4개의 나사구멍기둥(11)이 있어 동일 수량의 나사(12)로 음극전극판(20)을 고정한다. 덮개(10)의 내면에 여러 개로 나뉘어 진 격판(13)이 나사로 고정시 안정적으로 음극전극판(20)을 지지하는 작용을 하는 동시에 매개 격판(13)들 사이에는 알카리수의 유동통로가 형성된다. 덮개(10)의 가장자리내부에는 내부 계단형 테두리(14)가 배치되어 있어 분류원반(80)을 받쳐주고 음, 양극전극판(20, 70) 사이의 최소간격을 유지해주는 기능을 한다;

음극전극판(20)은 원반형태이고 중심과 가장자리부분에 보강리브(21, 22)가 설치되어 음극전극판(20)이 뒤집히거나 휘어지는 것을 방지한다. 보강리브(21)의 중심에는 알칼리수출수구(23)와 나사구멍기둥(11)에 상응하는 4개의 구멍(24)이 있다. 알칼리수출수구(23)에는 전기전도연결도관(30)이 고정되어 있고 4개의 구멍(24)은 덮개(10)의 나사구멍기둥(11)에 나사(12)로 고정할 수 있다;

전기전도연결도관(30)은 중앙이 비여 있는 도관으로 한쪽은 음극전극관(20)의 알칼리수출수구(23)에 고정되어 있고 다른 한쪽은 나선홈(31)이 배치되어 전기전도도관(40)에 고정할 수 있다. 전기전도연결도관(30)의 중간부분에는 홈(32)이 있어 물흐름 방지개스킷(Ｑ１)을 설치할 수 있다;

전기전도도관(40)은 중앙이 비어 있는 도관으로 알칼리수의 배출 외에 전원음극에 연결하는데 사용된다. 전기전도도관(40)의 한쪽 끝에 나사구멍(41)이 있어 전기전도연결도관(30)의 나선홈(31)에 고정할 수 있다. 다른 한쪽 끝은 외부돌출테두리(42)와 두 개의 홈(43, 44)이 있으며 외부돌출테두리(42)는 입출수연결부(50)에 끼워 고정하는데 사용되고 두 개의 홈(43, 44)에는 두 개의 개스킷(Ｑ２, Ｑ３)을 설치할 수 있다;

입출수 연결부(50)의 내부는 비어 있고 아래쪽에는 지지대(51)가 있어 전기전도도관(40)을 설치할 수 있다. 지지대(51)의 내벽에는 내부돌출테두리(52)가 있어 전기전도도관(40)을 설치할 때 외부돌출테두리(42)와 함께 단단하게 고정할 수 있다. 입출수연결부(50)의 한쪽부분에는 입수구 꼭지(53)가 있고 다른 한쪽 부분에는 산성수출수구꼭지(54)가 있다. 물입출수 연결부(50)의 위쪽에는 같은 축을 가진 밑판(60)이 설치되어 있다;

밑판(60)의 중심에는 아래방향으로 중앙이 비어 있는 연결부(61)가 있어 입출수연결부(50)를 연결할 수 있다. 연결부(61)의 외부에는 두 개의 홈(62, 63)이 있어 두 개의 개스킷(Ｑ４, Ｑ５)을 설치할 수 있고 밑판(60)의 내부에는 여러 개로 나뉘어 진 격판(64)이 있어 양극전극판(70)을 안정적으로 지지함과 동시에 매개 격판(64)들 사이에는 산성수의 유동통로가 형성된다. 밑판(60)의 내부에는 4개의 구멍(65)이 있어 양극전극판(70)의 4개의 전기전도단편(74)이 돌출되도록 하였다. 연결부(61)의 윗 부분에는 동일한 축을 지닌 입출수 분류도관(66)이 있어 물의 유입통로와 산성수 출수통로를 나누어 놓았다. 입출수 분류도관(66)의 내벽에는 여러 개로 나뉘어진 격판(67)이 있어 전기전도도관(40)을 끼울 때 중심위치에 고정하는 역할을 한다. 입출수 분류도관(66)의 외벽은 산성수 출수 통로를 형성하고 산성수 출수통로의 맨 아래 부분에는 여러 개의 구멍으로 된 산성수출수구(68)가 있다. 입출수 분류도관(66)의 위 부분에는 양극전극관(70)이 고정되어 있다;

양극전극판(70)은 원반형태이고 중심에는 입수구(71)가 있다. 양극전극판(70)의 바깥쪽에는 보강리브(72, 73) 및 4개의 전극연결단편(74)이 설치되어 있다. 보강리브(72, 73)는 양극 전극관이 뒤집어지거나 휘어지는 것을 방지한다. 전극연결단편(74)은 전원양극을 연결하는데 사용된다;

분류원반(80)은 중앙이 비어 있는 원반형태로 덮개(10)와 밑판(60) 사이에 설치하며 외부에는 홈(81)이 있어 하나의 개스킷(Ｑ６)을 설치할 수 있다. 분류원반(80)은 음극전극판(20)과 양극전극판(70) 사이에 칼날모양의 분류판(82)이 배치되어 있어 음극전극판(20)과 양극전극판(70)이 전기분해를 진행할 때 발생되는 산성수와 알칼리수를 분류한다.

상기 각종 장치들로 조합되어 이루어진 본 발명은 수평복사식전기분해장치이다. 도 7은 본 발명의 실시예 1의 사용 상태도이다. 도 8은 도 7의 Ｍ－Ｍ 단면조합도이다. 도 9는 도 7의 Ｆ－Ｆ단면조합도이다. 실제작동과 사용 :

전기분해 시 물이 입출수연결부(50)의 입수구 꼭지 (53)와 입출수 분류도관(66)을 통해 양극전극판(70) 중심의 입수구(71)에 유입되고 음극전극판(20)과 양극전극판(70) 사이의 틈새에서 수평방향 바깥쪽으로 복사형태로 확산되어 음극전극판(20) 및 양극전극판(70)의 양 측면에 알칼리수 층과 산성수 층을 형성한다. 분류원 반(80) 안쪽의 칼날 모양의 분류판(82)을 이용하여 상, 하 알칼리수 층과 산성수 층을 분류한다;

알칼리수 층은 덮개(10)의 격판(13)을 따라 중심에 있는 알칼리수 출수구(23)에 유입된 후 전기전도연결도관(30)과 전기전도도관(40)을 통해 배출된다;

산성수 층은 밑판(60)의 격판(64)을 따라 입출수 분류도관(66)에 유입되고 입출수 분류도관(66)의 산성수출수구(68)를 거쳐 입출수연결부(50)의 산성수출수구꼭지를 통해 배출된다;

본 발명이 제공하는 수평복사식전기분해장치, 도 10: 본 발명의 실시예 1의 분해상태표시도이다. 음극전극판(20)과 양극전극판(70)을 각각 덮개(10)과 밑판(60)에 고정하여 설치하고 음극전극판(20)의 중심에 나선홈(31)을 지닌 전기전도연결도관(30)을 연결하고 입출수연결부(50)의 중심에 나사구멍(41)을 가진 전기전도도관(40)을 연결한다. 그러므로 덮개(10)을 잠그거나 해제하는 것만으로 빠르고 간편하게 조립 및 분해할 수 있다. 그와 함께 실제 사용하는 물의 연, 경도에 따라 원반모양의 음극전극판(20)과 양극전극판(70) 사이의 거리를 조절할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 수평복사식 전기분해장치의 입체조합단면도와 입체 분해도이다. 도 13은 본 발명의 실시예 2의 단면조합도이다. 도 14는 본 발명의 실시예 2의 사용상태 표시도이다. 알칼리수가 전기전도도관(40)을 따라 아래쪽으로 배출되는 형태로 설계하거나 알칼리수가 직접 덮개(10)의 위쪽 부분으로 배출되는 형태로도 설계할 수 있다. 본 전기분해장치는 덮개(10)의 중심에서 위쪽으로 알칼리수출수구꼭지(15)를 설치하고 전기전도도관(30)을 밀봉함과 동시에 덮개(10)과 분류원반(80)에 서로 맞물릴 수 있는 바깥나선홈(16)과 안쪽 나선홈(83)을 설치하고 전기전도연결도관(30)과 전기전도도관(40)의 중심에는 나선홈(31)과 나사구멍(41)을 설치하지 않는다. 그리고 전기전도단편(33)을 이용하여 전기전도도관(40)과의 전기전도를 강화한다; 전기분해 진행 시 알칼리수는 직접 덮개(10) 윗부분에 있는 알칼리수출수구꼭지(15)를 통하여 배출할 수 있다.

상기 수평복사식전기분해장치는 양극전극판(70) 중심의 입수구(71)의 단면면적이 양극전극판(70)과 음극전극판(20) 바깥쪽의 산성수와 알칼리수의 단면면적보다 훨씬 작다. 다시 말하면 음, 양극전극판(20, 70)의 바깥쪽을 출수구로 설계하면 최대출수단면면적을 얻을 수 있어 출수구의 유속을 느리게 하여 효율적으로 난류현상을 방지하고 물이 수평방향으로 바깥쪽으로 복사형태로 확산되어 나가게 할 수 있어 안정되게 위쪽의 산성수 층과 아래쪽의 알칼리수 층으로 전기분해할 수 있다.

상기 수평복사식전기분해장치는 양극전극판(70) 중심의 입수구(71)의 단면면적이 양극전극판(70)과 음극전극판(20) 바깥쪽의 산성수와 알칼리수의 단면면적보다 훨씬 작다. 그러므로 입수구(71)의 전기분해전류는 산성수와 알칼리수 층의 전기분해전류보다 훨씬 약하고 양극전극판(70)과 음극전극판(20)의 바깥쪽에 표피효과(Skin effect)가 나타나 비교적 강한 전기분해전류가 발생한다. 이 현상을 이용하여 점차적으로 양극전극판(70)과 음극전극판(20)사이의 거리를 늘려 산성수층과 알칼리수층 사이의 중성수층의 범위를 확대하면 난류현상을 감소시킬 수 있고 산성수 층과 알칼리수 층의 분류에 유리하다.

상술한 본 발명에 대한 설명을 종합하면 일종의 수평복사식전기분해장치로 본 발명인이 제작하고 반복적으로 테스트를 진행한 후 예상했던 기능 및 효율에 도달하였음을 증명하였다. 동시에 현재 아직까지 공개된 적 없는 「최초창작」이고 「산업면에서의 이용가치」가 있어 발명 특허의 요구에 부합된다고 판단되어 특허법의 규정에 의거하여 발명 특허를 신청하고자 한다.

본 발명에 따르면, 물 흐름의 안정적인 확산 기술에 응용되는 수평복사식 전기분해장치를 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 수평복사식 전기분해장치에 있어서,

   덮개와 밑판 내면에 두 개의 전극판을 설치하고, 밑판의 전극판 중심에는 입수구를, 덮개의 전극판 중심에는 출수구를 배치하여 물이 직접 입수구를 통하여 유입된 후 수평방향 바깥쪽으로 복사형태로 확산되며, 전기분해 진행 시 두 개의 전극판에 평행으로 산성수 층과 알칼리수 층을 형성하며 밑판의 전극판과 상응하는 위치에 분류원반이 설치되어 알칼리수와 산성수를 각각 출수꼭지를 이용하여 배출하는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밑판과 상기 덮개에 상응하는 두 개의 전극판에는 격판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 덮개의 전극판과 상기 밑판의 중심에는 전기를 전도할 수 있고 물을 배출할 수 있는 전기전도연결도관과 전기전도도관이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 개의 전극판에는 보강리브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 밑판에 배치된 전극판 주위에는 구멍을 통해 바깥쪽으로 돌출된 전기전도단편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 전기전도연결도관과 상기 전기전도도관에는 서로 맞물리는 안쪽 나선홈 및 바깥쪽 나선홈이 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 덮개의 중심에는 출수꼭지가 있고 전기전도연결 도관이 밀봉되어 있으며 동시에 덮개와 분류원반에 서로 맞물리는 안쪽, 바깥쪽 나선홈이 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   전기전도연결도관에는 전기전도단편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평복사식 전기분해장치.

Images