KR101031906B1 - 해수 전해용 모노폴라형 전해조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해조에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 전해부를 통한 해수의 전해가 진행되는 도중 발생되는 각종 양이온 물질(스케일)이 전해판 및 체결볼트에 침착됨을 방지하여 상기 원활한 전해가 이루어질 수 있도록 함과 더불어 유지보수를 위한 비용을 최소화할 수 있도록 한 새로운 형태의 해수 전해용 모노폴라형 전해조에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 해수의 유입을 위한 유입구 및 해수의 유출을 위한 유출구를 갖는 몸체부; 상기 몸체부의 상면에 구비되면서 해수의 전해를 수행하는 전해부; 그리고, 상기 전해부를 외부 환경으로부터 구획하는 케이스부:를 포함하여 구성되며, 상기 전해부는 상대되는 극끼리 교차되면서 상하 이격되게 배치되는 복수의 양극측 전해판 및 복수의 음극측 전해판과, 상기 각 전해판을 상기 몸체부에 고정하는 복수의 체결볼트와, 상기 각 체결볼트의 둘레 부위를 감싸면서 상기 각 전해판 간의 사이에 삽입되는 복수의 스케일 방지부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 제공한다.
모노폴라형 전해조, 양이온 물질, 스케일 방지
Description
본 발명은 전해조에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 전해부를 통한 해수의 전해가 진행되는 도중 발생되는 각종 양이온 물질(스케일)이 전해판 및 체결볼트에 침착됨을 방지하여 상기 원활한 전해가 이루어질 수 있도록 함과 더불어 유지보수를 위한 비용을 최소화할 수 있도록 한 새로운 형태의 해수 전해용 모노폴라형 전해조에 관한 것이다.
일반적으로 발전소에서는 발전장치의 발전과정에서 발생되는 폐증기를 복수 시키기 위하여 바닷물을 냉각수로 사용하고 있다.
이러한 복수 장치에 사용되는 냉각수는 해서생물, 생작물 즉 해조류, 조개류 등의 알 또는 포자를 살균처리하기 위하여 해수 전해조로써 바닷물을 전기분해한 후 치아염소산나트륨을 발생시켜 처리하고 있다.
상기한 해수 전해조는 하나의 전해판에 두 극이 동시에 존재하도록 배치한 바이폴라형(bipolar type) 전해조와, 하나의 전해판에 하나의 극만을 제공하여 서로 다른 극이 교대로 배치되도록 한 모노폴라형(monopolar type)으로 구분된다.
상기 모노폴라형 해수 전해조의 구조에 대하여는 국내 등록실용신안공보 제 20-0191822와, 제20-0247573호 및 제20-0248133호 등에서 소개되고 있으며, 이를 토대로 알 수 있듯이 해수의 유출을 위한 유입구 및 유출구를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 상면에 구비되는 전해부와, 상기 전해부를 외부 환경으로부터 구획하는 둘레 케이스 및 상부 커버를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 전해부는 서로 다른 극을 제공받는 복수의 전해판이 상하 이격된 상태로 서로 교차되도록 설치되며, 상기한 각 전해판은 복수의 체결 볼트에 의해 상기 몸체부에 고정된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래 구조에 따른 모노폴라형 해수 전해조는 해수에 대한 전해 작업이 진행되는 도중 칼슘과 마그네슘 이온 등의 스케일(sclae)(양이온 물질)이 음극 표면에 침착되는 문제점이 발생된다.
이때, 상기한 스케일은 침착이 과도하게 이루어질 경우 상대극을 이루는 두 전해판 간의 전기적인 단락이 발생되어 상기 각 전극을 손상시킴과 더불어 두 상대극을 이루는 전해판 사이의 간격이 좁아짐에 따라 해수의 흐름이 방해되어 충분한 전해질의 공급이 이루어지지 못하였고, 이로 인해 차아염소산나트륨의 생성 농도가 낮아졌던 문제점을 가진다.
따라서, 종래에는 수시적으로 상기한 스케일의 제거를 위한 세척 작업을 수행하였는데, 상기한 세척작업은 염산 혹은, 초산 등을 이용한 산 세정으로 수행됨을 고려할 때 상기 산 세정에 의한 전해판의 손상이 발생될 수밖에 없고, 이로 인해 전해판의 수명이 줄어들었던 문제점이 추가로 야기되었다.
본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 전해부를 통한 해수의 전해가 진행되는 도중 발생되는 각종 양이온 물질(스케일)이 전해판 및 체결볼트에 침착됨을 방지하여 상기 원활한 전해가 이루어질 수 있도록 함과 더불어 유지보수를 위한 비용을 최소화할 수 있도록 한 새로운 형태의 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 제공하고자 한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해수 전해용 전해조는 해수의 유입을 위한 유입구 및 해수의 유출을 위한 유출구를 갖는 몸체부; 상기 몸체부의 상면에 구비되면서 해수의 전해를 수행하는 전해부; 그리고, 상기 전해부를 외부 환경으로부터 구획하는 케이스부:를 포함하여 구성되며, 상기 전해부는 상대되는 극끼리 교차되면서 상하 이격되게 배치되는 복수의 양극측 전해판 및 복수의 음극측 전해판과, 상기 각 전해판을 상기 몸체부에 고정하는 복수의 체결볼트와, 상기 각 체결볼트의 둘레 부위를 감싸면서 상기 각 전해판 간의 사이에 삽입되는 복수의 스케일 방지부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 체결볼트는 음극에 연결된 상태로 상기 몸체부의 어느 일측편을 따라 구비된 복수의 음극측 체결볼트와, 양극에 연결된 상태로 상기 몸체부의 타측편을 따라 구비된 복수의 양극측 체결볼트를 포함하여 구성되며, 상기 각 스케일 방지부는 상기 복수의 음극측 체결볼트가 구비된 부위를 따라 설치됨을 특 징으로 한다.
또한, 상기 각 스케일 방지부는 내부 식별이 가능한 투명 재질로 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 체결 볼트의 상단인 케이스부 내로 노출되는 부위는 너트에 의해 체결 고정되고, 상기 너트에는 상기 너트의 둘레 부위 및 상면 부위를 감싸는 스케일 방지캡이 더 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 스케일 방지캡은 내벽면에 상기 너트가 요입 안착되는 안착홈이 형성되어 이루어지고, 상기 너트와의 끼움 결합 혹은, 상기 체결볼트와의 체결 결합 중 어느 한 방식에 의해 결합됨을 특징으로 한다.
이상에서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조는 해수의 전기 분해 과정에서 발생되는 양이온 물질로 인한 스케일 발생을 방지함으로써 상기한 스케일에 의해 야기될 수 있는 전극의 손상 및 차아염소산나트륨 생성 농도의 저하를 미연에 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 해수 전해용 모노폴라형 전해조에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
첨부된 도 1 내지 도 3 및 도 5와 같이 본 발명의 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조는 크게 몸체부(100)와, 전해부(200) 및 케이스부(300)를 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 몸체부(100)는 전해조의 몸체를 이루는 부위로써, 양측편에는 해수의 유입을 위한 유입구(110) 및 전해 작업이 완료된 해수의 유출을 위한 유출구(120)가 각각 상하로 관통 형성된다.
또한, 상기 몸체부(100)의 저면 중 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 부위는 첨부된 도 3과 같이 상부로 오목하게 성형되어 이루어진다.
다음으로, 상기 전해부(200)는 상기 몸체부(100)의 상면에 구비되면서 상기 몸체부(100)의 유입구(110)를 통해 유입된 해수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키는 일련의 구성이다.
상기한 전해부(200)는 복수의 양극측 전해판(210)와, 복수의 음극측 전해판(220)과, 복수의 체결볼트(230,240) 및 복수의 스케일 방지부(250)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 복수의 양극측 전해판(210)과 복수의 음극측 전해판(220)은 서로 상대되는 극끼리 교차되면서 상하 이격되게 배치된다. 즉, 첨부된 도 3 내지 도 7과와 같이 어느 한 양극측 전해판(210)의 직하방에는 어느 한 음극측 전해판(220)이 구비되고, 상기 음극측 전해판(220)의 직하방에는 다른 한 양극측 전해판(210)이 구비되며, 상기 다른 한 양극측 전해판(210)의 직하방에는 또 다른 한 음극측 전해판(220)이 각각 순차적으로 이격되게 구비되는 것이다.
따라서, 서로 간의 사이를 통과하게 되는 해수는 상기 양극측 전해판(210)을 통해 제공되는 양극의 직류 전류와 상기 음극측 전해판(220)을 통해 제공되는 음극의 직류 전류에 의한 영향을 제공받아 전기 분해되어 차아염소산나트륨을 발생시키 게 되는 것이다.
이때, 상기한 양극측 전해판(210)과 음극측 전해판(220) 서로 간의 사이에는 서로 간의 접촉을 방지하면서 서로 간의 이격 거리를 유지하기 위한 복수의 절연 스페이서(280)가 더 포함되어 구성된다.
그리고, 상기 복수의 체결볼트(230,240)는 상기 각 양극측 전해판(210) 및 각 음극측 전해판(220)을 상기 몸체부(100)에 체결 고정함과 동시에 각 극의 직류 전류를 상기 각 전해판(210,220)으로 제공하는 일련의 구성이다.
이러한 각 체결볼트(230,240)는 양극의 직류 전류를 제공받도록 연결된 상태로 상기 몸체부(100)의 일측편(유입구 및 유출구가 형성된 부위와는 수직한 어느 한 측편)을 따라 구비되는 복수의 양극측 체결볼트(230)와, 음극의 직류 전류를 제공받도록 연결된 상태로 상기 몸체부(100)의 타측편(유입구 및 유출구가 형성된 부위와는 수직한 다른 한 측편)을 따라 구비되는 복수의 음극측 체결볼트(240)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 각 양극측 체결볼트(230)는 상기 각 양극측 전해판(210)의 일측편 및 몸체부(100)의 일측편을 상하로 관통하면서 하단이 상기 몸체부(100)의 저면 중 오목하게 성형된 부위의 내측에 위치된 상태로 양극의 직류 전류를 전달받도록 전원 연결되고, 상기 각 음극측 체결볼트(240)는 상기 각 음극측 전해판(220)의 타측편 및 몸체부(100)의 타측편을 상하로 관통하면서 하단이 상기 몸체부(100)의 저면 중 오목하게 성형된 부위의 내측에 위치된 상태로 음극의 직류 전류를 전달받도록 전원 연결된다.
이와 함께, 상기한 각 양극측 체결볼트(230) 및 각 음극측 체결볼트(240)의 상측 끝단 부위에는 첨부된 도 4와 도 6 및 도 7과 같이 너트(231,241)가 체결됨으로써 상기 각 전해판(210,220)을 안정적으로 고정할 수 있게 된다.
또한, 상기한 각 체결볼트(230,240)의 둘레면에는 상기 각 체결볼트(230,240)를 통해 제공되는 각 극의 전류를 해당 전해판(210,220)에 통전시킴과 더불어 각 전해판(210,220) 간의 적층 높이를 결정하기 위한 통전링(260)이 더 포함되어 구성된다.
그리고, 상기 복수의 스케일 방지부(250)는 상기 각 체결볼트(230,240) 및 전해판(210,220)에 양이온 물질이 침착되어 스케일(scale)이 형성됨을 방지하는 일련의 구성으로써, 상기 각 체결볼트(230,240)의 둘레 부위(바람직하게는 통전링의 둘레)를 감싸면서 상기 각 전해판(210,220) 간의 사이에 삽입되도록 형성된다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 각 스케일 방지부(250)가 상기 복수의 음극측 체결볼트(240)가 구비된 부위 및 복수의 양극측 체결볼트(230)가 구비된 부위를 따라 설치됨을 제시한다.
물론, 상기한 스케일 방지부(250)는 복수의 음극측 체결볼트(240)가 구비된 부위를 따라서만 설치될 수도 있다. 이는, 상기 스케일이 칼슘과 마그네슘 이온 등의 양이온 물질임을 고려할 때 상기한 음극측 체결볼트(240)에서 상기한 스케일이 주로 발생되기 때문이다. 하지만, 상기한 양극측 체결볼트(230)가 구비된 부위에도 상기 음극측 체결볼트(240)에 연결된 음극측 전해판(220)의 끝단이 위치되어 스케일이 발생될 수 있기 때문에 상기 양극측 체결볼트(230)가 구비된 부위에도 상기 스케일 방지부(250)를 함께 설치함이 가장 바람직하다.
특히, 상기 각 스케일 방지부(250)는 절연 재질로 형성되면서 상기 각 음극측 전해판(220)의 일측편 부위 사이 사이에 삽입되어 상기 각 음극측 전해판(220) 간의 상하 이격 거리를 유지하는 역할도 함께 수행하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기한 스케일 방지부(250)가 내부 식별이 가능한 투명 재질로 형성됨을 제시한다. 이는, 상기 스케일 방지부(250)에 의해 가려지는 각 체결볼트(230,240) 및 전해판(210,220) 간의 연결 부위에 대한 작업자의 육안 확인이 가능하도록 하기 위함이다.
다음으로, 상기 케이스부(300)는 상기 전해부(200)가 구비된 공간을 외부 환경으로부터 구획하는 일련의 구성으로써, 상기 몸체부(100)의 상면에 설치되며, 둘레 부위를 이루는 둘레벽면(310)과 상면을 이루는 상부벽면(320)을 포함하여 구성된다.
특히, 상기한 케이스부(300)는 내부의 투시가 가능한 투명 재질로 형성됨이 바람직하다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 일련의 구성에 있어서, 각 체결볼트(230,240)의 상측 끝단 부분 및 이에 체결되는 너트(231,241)는 상기 전해부(200)를 통과하는 해수에 완전히 노출된 상태임을 고려할 때 상기 해수의 전기 분해가 진행되는 도중 발생된 양이온 물질은 상기 각 체결볼트(230,240)의 상단 및 상기 너트(231,241)에 침착되어 스케일을 형성하는 문제점이 야기될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 절연체로 이루어지면서 상기 너 트(231,241)가 체결되는 부위를 감싸는 스케일 방지캡(270)이 더 구비됨을 제시한다.
이때, 상기한 스케일 방지캡(270)은 상기 너트(231,241)의 둘레 부위 및 상면 부위를 감싸는 캡(cap) 형태로 형성되며, 상기 스케일 방지캡(270)의 내벽면에는 상기 너트(231,241)가 요입 안착되는 안착홈(271)이 형성된다.
특히, 상기 스케일 방지캡(270)은 상기 체결볼트(230,240)와의 체결 결합 혹은, 상기 너트(231,241)와의 끼움 결합 어느 한 방식에 의해 결합된다.
즉, 첨부된 도 3 내지 도 7과 같이 별도의 볼트(272)를 이용하여 상기 스케일 방지캡(270)과 상기 각 체결볼트(230,240) 간이 서로 체결 결합되도록 구성할 수도 있고, 첨부하지는 않았지만 상기 스케일 방지캡(270)의 내벽면에 상기 너트(231,241)의 탈거가 방지되도록 걸림턱(도시는 생략됨)을 형성함으로써 서로 간이 간단한 조작에 의해 걸림 결합되도록 구성할 수도 있는 것이다.
하기에서는, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조에 의한 해수 전해 과정에 대하여 설명하도록 한다.
우선, 몸체부(100)에 형성된 유입구(110)를 통해 해수의 유입이 이루어질 경우 상기 해수는 전해부(200)가 구비된 공간인 케이스부(300) 내의 공간으로 유동되면서 상기 전해부(200)의 각 양극측 전해판(210) 및 각 음극측 전해판(220) 사이를 통과하게 되고, 계속해서 상기 몸체부(100)에 형성된 유출구(120)가 위치된 측을 향해 유동된다.
이렇게, 상기한 해수가 전해부(200)를 통과하는 도중 각 양극측 체결 볼 트(230) 및 각 음극측 체결 볼트(240)를 통해 상기 각 양극측 전해판(210)과 상기 각 음극측 전해판(220)으로 부가된 직류 전류에 의해 상기 해수 중의 나트륨은 전기 분해된다.
즉, 상기 전해부(200) 내로 유입된 해수는 소듐이온(Sodium ion, Na+)과 염소이온(Chloride, Cl-)로 해리되고, 계속해서 상기 염소이온은 양극(양극측 전해판)에서 산화되어 염소로 됨과 더불어 상기 소듐이온은 음극(음극측 전해판)에서 환원되어 소듐이 생성되며, 상기 생성된 소듐은 물과 반응하여 수산화나트륨(NaOH)과 수소로 된 후, 양극에서 생성된 염소와 상기 수산화나트륨이 반응하여 차아염소산나트륨을 생성하게 되는 것이다.
그리고, 상기와 같이 전기 분해된 해수는 상기 몸체부(100)에 형성된 유출구(120)를 통해 외부로 배수된다.
전술한 해수의 전기 분해가 진행되는 도중 해수에 존재하는 칼슘과 마그네슘 이온과 같은 양이온 물질은 전기 분해 과정에서 음극의 직류 전류가 제공되는 각 음극측 체결 볼트(240)에 침착됨과 더불어 양극과 음극이 서로 만나는 부위인 각 양극측 체결 볼트(230)에도 침착됨으로써 스케일을 형성하게 된다.
하지만, 상기한 양이온 물질은 상기 각 체결 볼트(230,240)의 주변을 감싸는 각 스케일 방지부(250)에 의해 상기 각 체결 볼트(230,240)에 침착됨이 방지되며, 상기 해수의 전기 분해가 진행되는 도중 상기 각 체결볼트(230,240)의 상단 및 상기 너트(231,241)에 각종 양이온 물질이 침착될 수 있는 문제점은 스케일 방지 캡(270)에 의해 방지된다.
이에 따라 상기한 스케일로 인한 전해 성능의 저하 및 차아염소산나트륨의 생성농도 저하가 방지될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 평면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 측면도
도 4는 도 3의 “A”부 확대 단면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 전해용 모노폴라형 전해조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 정면도
도 6은 도 5의 “B”부 확대 단면도
도 7은 도 5의 “C”부 확대 단면도
도 8은 도 5의 “D”부 확대 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100. 몸체부 110. 유입구
120. 유출구 200. 전해부
210. 양극측 전해판 220. 음극측 전해판
230. 양극측 체결볼트 240. 음극측 체결볼트
231,241. 너트 250. 스케일 방지부
260. 통전링 270. 스케일 방지캡
271. 안착홈 272. 볼트
280. 절연 스페이서 300. 케이스부
310. 둘레벽면 320. 상부벽면
Claims (5)
- 해수의 유입을 위한 유입구 및 해수의 유출을 위한 유출구를 갖는 몸체부;상기 몸체부의 상면에 구비되면서 해수의 전해를 수행하는 전해부; 그리고,상기 전해부를 외부 환경으로부터 구획하는 케이스부:를 포함하여 구성되며,상기 전해부는상대되는 극끼리 교차되면서 상하 이격되게 배치되는 복수의 양극측 전해판 및 복수의 음극측 전해판과,상기 각 전해판을 상기 몸체부에 고정하는 복수의 체결볼트와,상기 각 체결볼트의 둘레 부위를 감싸면서 상기 각 전해판 간의 사이에 삽입되는 복수의 스케일 방지부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 체결볼트는 음극에 연결된 상태로 상기 몸체부의 어느 일측편을 따라 구비된 복수의 음극측 체결볼트와, 양극에 연결된 상태로 상기 몸체부의 타측편을 따라 구비된 복수의 양극측 체결볼트를 포함하여 구성되며,상기 각 스케일 방지부는 상기 복수의 음극측 체결볼트가 구비된 부위를 따라 설치됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조.
- 제 1 항에 있어서,상기 각 스케일 방지부는내부 식별이 가능한 투명 재질로 형성됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각 체결 볼트의 상단인 케이스부 내로 노출되는 부위는 너트에 의해 체결 고정되고,상기 너트에는 상기 너트의 둘레 부위 및 상면 부위를 감싸는 스케일 방지캡이 더 구비됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조.
- 제 4 항에 있어서,상기 스케일 방지캡은 내벽면에 상기 너트가 요입 안착되는 안착홈이 형성되어 이루어지고, 상기 너트와의 끼움 결합 혹은, 상기 체결볼트와의 체결 결합 중 어느 한 방식에 의해 결합됨을 특징으로 하는 해수 전해용 모노폴라형 전해조.
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