KR101060727B1 - 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부를 구비하고 상기 돌출부의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간과 상기 돌출부의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 센터바디를 형성하고, 상기 센터바디의 하부측 제 1 내부공간에 방수패드, 상기 방수패드의 하부에 이온막, 상기 이온막의 하부에 제 1 전극, 상기 제 1 전극의 하부에 제 1 바디를 적층하여 상기 제 1 바디와 상기 센터바디를 체결하며, 상기 센터바디의 벽면 상부면의 홈부에 방수링을 안착시키고 상기 센터바디의 상부측 제 2 내부공간에 이온수지, 상기 이온수지의 상부에 제 2 전극, 상기 제 2 전극의 상부에 메쉬, 상기 메쉬의 상부에 제 2 바디를 적층하여 상기 제 2 바디와 상기 센터바디를 체결하여 이루어지는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 전기분해조 내부에 이온수지의 삽입이 용이하고 방수 패드 및 방수링을 사용하여 방수 성능이 우수하며 센터바디의 제 1 및 제 2 내부공간에 각 구성요소들을 삽입하여 적층한 후 센터바디, 제 1 바디 및 제 2 바디를 체결함으로써 제품의 생산성이 향상되고 안정된 품질을 보장할 수 있다.

전기분해조, 수소수, 산소수, 이온수지, 이온막

Description

이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법{Structure of electrolyzer using Ion resin and manufacturing method thereof}

본 발명은 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기분해 성능을 만족하면서 제품 생산성을 향상시키기 위한 구조로 형성되는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산화력이란 단단한 쇠가 녹스는 것, 깍아놓은 사과가 갈변하는 것, 사람이 늙고 병드는 것을 예로 들 수 있다. 이와 같은 산화 상태를 원래의 상태로 회복시키는 것을 ‘환원’이라고 한다.

이와 같이 환원력이 있는 물 특히‘수소수’는 체내에서 발생되는 유해산소(활성산소)와 결합하여 유해산소를 체외로 배출시킬 뿐만 아니라 체내의 각종 산성 노폐물을 끌어당기는 에너지가 있어 자연 면역력을 높일 수 있다.

이와 같은 수소가 용해되어 있는 수소수나, 혹은 산소가 용해되어 있는 산소수는 물을 전기분해하여 얻을 수 있다.

물을 전기분해하는 방법들 중 하나는, 음극 전극이 배치된 음극실과 양극 전극이 배치된 양극실 사이에 이온막을 배치하고 이온수지(이온교환수지; Ion Exchange Resin)를 충전한 후 물을 통과시켜서 전기분해를 수행하는 것이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 이온수지를 사용하는 종래의 전기분해조는, 음극 전극(3)이 구비된 음극실(1)과 양극 전극(4)이 구비된 양극실(2)의 사이에 이온막(6)을 배치하며 이온수지(5)를 충전하여 형성된다.

이와 같이 형성된 종래의 이온수지를 사용하는 전기분해조의 입구(7)에 물을 급수하면, 급수된 물은 이온수지(5) 및 음극 전극(3)을 통과하여 음극실(1)의 출구(8)로 배수되어, 음극실(1)의 출구(8)에서는 수소수를 획득하게 된다.

상기 이온수지(5)는 음극실(1)과 양극실(2)의 사이에서 전도성을 향상시켜서 전류 효율을 높이기 위하여 사용되며, 따라서 소정 압력이 유지되도록 충전되어야 한다.

그러나, 이와 같은 종래의 이온수지를 사용하는 전기분해조는, 매우 작은 입자인 이온수지를 소정의 압력이 유지되도록 충전해야 하기 때문에 이온수지를 음극실과 양극실 사이의 내부공간으로 주입할 경우에 주입 압력에 의하여 이온수지가 깨지게 되는 등 이온수지를 충전하는 것이 매우 어려운 문제가 있었다.

또한, 종래 이온수지를 사용하는 전기분해조는 음극실, 양극실, 이온수지가 충전되어 있는 이온수지부, 이온막 등과 같은 많은 층이 서로 독립적으로 형성되기 때문에 장시간 방수가 유지되도록 견고하게 서로 체결하는 것이 난해하여 전기분해조의 품질이 저하되고 제품 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 이온수지의 충전이 용이하고 전기분해조를 이루는 구성요소들 간의 체결이 용이하며 체결이 견고하게 이루어져 제품 성능이 양호하고 제품 양산성이 증대되는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조는, 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부를 구비하고 상기 돌출부의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간과 상기 돌출부의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디와, 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 방수를 위하여 상기 돌출부의 하부에 적층되는 방수패드와, 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 상기 방수패드의 하부에 적층되는 이온막과, 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 상기 이온막의 하부에 적층되는 제 1 전극과, 상기 방수패드, 이온막 및 제 1 전극이 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 고정되도록 상기 제 1 전극의 하부에 적층되어 상기 센터바디와 체결되는 제 1 바디와, 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 방수를 위하여 상기 센터바디의 벽면 상부면에 형성된 홈부에 안착되는 방수링과, 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 상기 돌출부의 상부에 삽입되는 이온수지와, 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 상기 이온수지의 상부에 적 층되는 제 2 전극과, 상기 제 2 전극의 상부에 적층되어 상기 방수링, 이온수지 및 제 2 전극이 고정되도록 상기 센터바디와 체결되는 제 2 바디로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법은, 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부를 구비하고 상기 돌출부의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간과 상기 돌출부의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디를 준비하는 단계와, 상기 센터바디의 돌출부의 하부측 상기 제 1 내부공간에 방수패드, 상기 방수패드의 하부에 이온막을 적층하는 단계와, 제 1 바디의 제 1 요철부에 제 1 전극을 체결한 후, 상기 이온막과 상기 제 1 전극이 접촉되도록 상기 제 1 바디를 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 삽입하는 단계와, 상기 센터바디와 상기 제 1 바디를 체결하는 단계와, 상기 센터바디의 벽면 상부면의 홈부에 방수링을 안착시키는 단계와, 상기 센터바디의 돌출부의 상부측 상기 제 2 내부공간에 이온수지를 삽입하는 단계와, 제 2 바디의 제 2 요철부에 제 2 전극을 체결한 후, 상기 제 2 전극이 상기 이온수지의 상부에 적층되도록 상기 제 2 바디를 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 삽입하는 단계, 및 상기 센터바디와 상기 제 2 바디를 체결하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 센터바디에 형성되는 내부 공간에 전기분해조를 구성하는 각 구성요소들을 삽입하여 적층한 후 센터바디와 제 1 및 제 2 바디를 체결함으로써 체결 이 용이하고 제품 생산성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 센터바디에 형성된 하부측 제 1 내부공간에 방수 패드와 이온막을 삽입하고 제 1 바디와 제 1 전극을 체결한 후 상기 이온막의 하부에 상기 제 1 전극이 적층되도록 제 1 바디를 센터바디의 제 1 내부공간에 삽입하여 센터바디와 제 1 바디를 체결함으로써 형성되는 오목한 공간에 이온수지를 삽입한 후 이온수지의 상부에 제 2 전극이 체결된 제 2 바디를 적층하고 제 2 바디와 센터바디를 체결하기 때문에 이온 수지 충전이 용이한 효과가 있다.

본 발명은 센터바디에 하부측으로 형성된 제 1 내부공간에 방수 패드를 삽입하고 이온막 및 제 1 전극을 적층함으로써 제 1 전극을 중심으로 센터바디와 제 1 바디 사이에 방수 패드에 의하여 방수를 유지하고, 센터바디의 상부측 홈부에 방수링을 안착시킨 후 센터바디와 제 2 바디를 체결함으로써 센터바디와 제 2 바디 사이에는 전극에 상관없이 방수링에 의하여 방수가 유지되어, 방수 성능이 우수한 효과가 있다.

본 발명은 이온수지를 전기분해조 내부의 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 밀도있게 충전하여 이온 성분들이 쉽게 이동할 수 있도록 도와주기 때문에 전도성을 확보하여 전류의 효율을 증가시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 상면 사시도이고 도 2b는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 하면 사시도이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조는, 외관상 크게 센터바디(20), 제 1 바디(30) 및 제 2 바디(40)로 이루어진다. 상기 센터바디(20)와 제 1 바디(30), 상기 센터바디(20)와 상기 제 2 바디(40)는 서로 체결됨으로써 상기 센터바디(20)와 제 1 바디(30) 사이에 삽입되는 모듈들(도 2a 및 도 2b에는 도시되어 있지 않음)과 상기 센터바디(20)와 제 2 바디(40) 사이에 삽입되는 모듈들을 각각 고정시키고 한 개의 블록으로서 보호하게 된다.

상기 제 1 바디(30)에는 공기가 주입되는 제 1 입구(32a), 및 전기분해로 생성된 산소나 수소가 배출되는 제 1 출구(34)가 형성되고, 상기 제 2 바디(40)에는 물이 급수되는 제 2 입구(42a), 및 전기분해로 생성된 수소수나 산소수가 배수되는 제 2 출구(44)가 형성되어 있다.

상기 제 1 바디(30)에는 제 1 전극(도 2a에는 도시되어 있지 않음)에 연결하기 위한 제 1 전극 연결단자(31)가 배치되고 상기 제 2 바디(40)에는 제2 전극(도 2b에는 도시되어 있지 않음)에 연결하기 위한 제 2 전극 연결단자(41)가 배치된다.

또한, 상기 센터 바디(20)와 제 1 바디(30)는 다수개의 체결홀(35) 및 체결단자를 통하여 서로 체결되며, 상기 센터 바디(20)와 제 2 바디(40)는 다수개의 체결홀(45) 및 체결단자를 통하여 서로 체결된다.

도 3은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 조립 분해 사시도를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기 분해조는, 센터 바디(20)와 제 1 바디(30) 사이에 형성되는 내부 공간에 방수 패드(21), 이온막(22), 제 1 전극(23)이 배치되며, 센터바디(20)와 제 2 바디(40) 사이에 형성되는 내부 공간에 제 2 전극(25) 및 메쉬(mesh)(26)가 배치된다. 또한 도 3에는 도시되어 있지 않지만 제 2 전극(25)이 배치되기 전에 센터바디(20)에 형성된 오목한 용기 형태의 내부공간에 이온수지가 삽입된 후 이온수지 상부에 제 2 전극(25)이 배치되는 것이다.

도 4a는 본 발명에 의한 센터바디(20)의 상부면의 사시도를 나타내고, 도 4b는 센터바디(20)의 하부면의 사시도를 나타낸다. 센터바디(20)는 중심부측이 개구된 사각 도넛 형상으로 형성되고 사각 내주면의 중앙부로부터 소정 폭의 돌출부(20a)가 소정 높이로 수직 방향으로 연장되어 형성된다. 따라서, 센터바디(20)의 돌출부(20a)의 하부측으로는 제 1 내부공간(오목부)이 형성되고 상부측으로는 제 2 내부공간이 형성되며 제 1 및 제 2 내부공간은 서로 연결되어 있는 것이며, 다만 돌출부(20a)에 의하여 구분하는 것이다. 따라서 센터바디(20)는 전체적으로 중심부측이 개구된 사각 도넛 형상을 이루게 된다.

참조번호 28은 후술될 방수링이 안착될 홈부를 나타낸다. 홈부(28)는 센터바디(20)의 벽면 상부면에 방수링의 형태에 대응되어 형성된다. 또한 홈부(28)는 센터바디(20)의 벽면의 상부면 뿐만 아니라 도 4b에 도시된 바와 같이 벽면의 하부면에도 함께 형성될 수도 있다.

도 5a는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조에 이온수지 충전 상태를 보여주기 위한 조립 분해 단면도를 나타내고, 도 5b는 본 발명에 의한 이온 수지를 사용하는 전기분해조가 조립된 상태의 단면도를 나타내며, 도 5c는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조가 조립된 상태의 개략적인 단면 사시도를 나타낸다.

도 5a에 도시된 전기분해조의 형상은, 도 2a에 도시된 전기분해조의 A-A 방향에서 보여지는 단면에서 이온수지 충전 상태를 나타내는 것이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조는, 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부(20a)를 구비하고 상기 돌출부(20a)의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간(29a)과 상기 돌출부(20a)의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간(29b)이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디(20)와, 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 방수를 위하여 상기 돌출부(20a)의 하부에 적층되는 방수패드(21)와, 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 상기 방수패드(21)의 하부에 적층되는 이온막(22)과, 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 상기 이온막(22)의 하부에 적층되는 제 1 전극(23)과, 상기 방수패드(21), 이온막(22) 및 제 1 전극(23)이 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 고정되도록 상기 제 1 전극(23)의 하부에 적층되어 상기 센터바디(20)와 체결되는 제 1 바디(30)와, 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 방수를 위하여 상기 센터바디(20)의 벽면 상부면에 형성된 홈부(28)에 안착되는 방수링(27)과, 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 상기 돌출부(20a)의 상부에 삽입되는 이온수지(24)와, 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 상기 이온수지(24)의 상부에 적층되는 제 2 전극(25)과, 상기 제 2 전극(25)의 상부에 적층되 어 상기 방수링(27), 이온수지(24) 및 제 2 전극(25)이 고정되도록 상기 센터바디(20)와 체결되는 제 2 바디(40)로 이루어진다.

상기 사각 도넛 형상의 센터바디(20)에는 도 4a 및 도 4b와 같이 한 개의 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 센터바디(20)의 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부(20a)가 구비되어 있는데, 이 돌출부(20a)를 기준으로 하측 내부 공간은 제 1 내부공간(29a)이라고 칭하고 상측 내부 공간은 제 2 내부공간(29b)이라고 칭하여 설명하기로 한다.

상기 제 1 바디(30)는, 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 삽입되는 제1 요철부(36)를 구비하며, 상기 제 1 요철부(36)가 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 삽입된 상태로 상기 제 1 바디(30)와 센터바디(20)가 서로 체결된다.

또한, 상기 제 1 바디(30)는, 공기가 유입되는 제 1 입구(도 5a에는 도시되어 있지 않음)와, 유입된 공기가 흐르는 통로(32)(33), 및 상기 통로(33)와 연결되어 전기분해로 발생된 기체 즉, 산소나 수소가 배출되는 제 1 출구(34)를 구비한다.

상기 제 2 바디(40)는, 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 삽입되는 제 2 요철부(46)를 구비하며, 상기 제 2 요철부(46)가 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 삽입된 상태로 상기 제 2 바디(40)와 센터바디(20)가 서로 체결된다.

또한, 상기 제 2 바디(40)는, 물이 급수되는 제 2 입구(도 5a에는 도시되어 있지 않음)와, 급수된 물 및 전기분해된 물이 흐르는 수로(42)(43), 및 상기 수로(43)와 연결되어 전기분해된 물, 즉, 수소수 또는 산소수가 배수되는 제 2 출구(44)를 구비한다.

상기 제 1 바디(30)는, 상기 제 1 전극(23)에 접촉되는 제 1 전극 연결단자(31)를 구비하고, 상기 제 2 바디(40)는 상기 제 2 전극(25)에 접촉되는 제 2 전극 연결단자(41)를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 연결단자(31)(41)의 극성을 서로 변경하는 경우에 수소수와 산소수가 선택적으로 생성되어 제 2 출구(44)에서는 수소수와 산소수를 선택적으로 획득 가능하게 된다.

또한, 도 3 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 전극(23)(25)에는 물 또는 기체(공기)가 잘 흐를수 있도록 다수개의 홀이 배치된다. 상기 다수개의 홀이 상기 이온수지(24)의 입자보다 클 경우에는, 상기 제 2 전극(25)에 구비된 다수개의 홀을 통하여 상기 이온수지(24)가 누출되는 것을 방지하기 위하여 메쉬(26)를 더 구비하게 된다. 상기 메쉬(26)는 상기 센터바디(20)의 사각 내벽의 형상과 대응되도록 사각형으로 형성된다. 또한 상기 메쉬(26)는 스테인레스 재질의 그물망 형태로 형성된다. 아울러 상기 메쉬(26)는 도 3 및 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 제 2 전극(25)과 상기 제 2 바디(40) 사이에 배치될 수도 있고, 상기 이온수지(24)와 제 2 전극(25)의 사이에 배치될 수도 있다. 또한 상기 다수개의 홀이 상기 이온수지(24)의 입자보다 크지 않을 경우에는 메쉬(26)를 구비하지 않아도 된다. 한편, 상기 제 2 전극(25) 뿐만 아니라 제 1 전극(23)에는 다수개의 홀이 배치되어 있지 않을 수 있으며, 이와 같은 경우에도 메쉬(26)는 필요하지 않다.

상기 방수패드(21)는 실리콘 재질로 형성되어 방수용으로 사용되며 도 3에 도시된 바와 같이 사각 도넛 패드 형상으로 형성되어 센터바디(20)의 돌출부(20a) 하부측에 배치된다.

상기 이온막(22)은 이온의 전기이동을 가능케 하고 급수된 물이 제 1 바디(30) 측으로 유입되지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 이온수지(24)는 제 2 전극(25)과 이온막(22) 사이에 삽입되어 이온교환 작용을 하여, 급수된 물이 전기분해된 후 수소 이온 또는 산소 이온의 전도가 용이하게 해준다.

상기 이온수지(24)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 센터바디(20)와 제1 바디(30)가 체결된 상태에서 제1 바디(30)와 센터바디(20)에 의하여 형성된 오목한 공간(오목부), 즉, 센터바디(20)의 돌출부(20a) 상측 방향으로 개구된 제 2 내부공간(29b)을 통하여 주입된다. 이온수지(24)는 센터바디(20)에 설정된 높이보다 일정 양을 더 많이 주입한다. 따라서 도 5b에 도시된 바와 같이 제 2 바디(40)가 상기 설정된 높이까지 센터바디(20)에 삽입되어 센터바디(20)와 체결될 경우에 제 2 전극(25)과 이온막(22) 사이에 소정 압력을 유지하면서 충전된 상태가 되는 것이다. 이와 같은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조에서, 제 1 바디(30)에는 센터바디(20)의 하부측 사각 내벽의 형상과 대응되는 사각형 요철부(36)가 구비되어 있는데, 이 제1 바디(30)의 요철부(36)가 센터바디(20)의 하부측 사각 내벽에 삽입 및 체결되어 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)을 폐쇄함으로써 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)만이 개방된 사각 형상의 그릇 모양 구조가 형성되며, 센터바디(20)의 사각 내벽에 의한 입구가 넓은 제 2 내부공간(29b)을 통하여 이온수지(24)를 삽입하는 것이기 때문에, 기존의 좁은 홀을 통하여 이온수지를 주입하는 경우에 비하여 이온수지(24)의 충전이 현저히 용이하게 되는 것이다.

도 6은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조에서 물의 흐름을 나타내는 것이다. 제 1 전극(23)에는 양전극을 제 2 전극(25)에는 음전극을 인가했을 경우에, 제 2 입구(42a)로 물이 급수되면, 급수된 물은 제 2 전극(25) 및 이온수지(24)를 통하여 흐른 후 제 2 출구(44)로 배수되며, 제 2 출구(44)에서는 수소수를 얻을 수 있다. 또한 제 1 출구(34)에서는 전기분해로 인하여 생성된 산소가 배출된다.

한편, 제 1 전극(23) 및 제 2 전극(25)의 극성을 서로 바꾸어 인가할 경우에는 제 2 출구(44)에서는 산소수가 배수되고 제 1 출구(34)에서는 수소가 배출된다.

참고로, 양이온수지, 음이온 수지 등과 같은 이온수지(24)의 종류에 따라서 전기분해된 물의 수소이온농도(pH)가 산성, 알칼리성, 중성 등으로 결정된다.

초순수 또는 순수를 제 2 입구(42a)를 통하여 급수할 경우에 제 1 및 제 2 전극(23)(25) 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법은, 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부(20a)를 구비하고 상기 돌출부(20a)의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간(29a)과 상기 돌출부(20a)의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간(29b)이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디(20)를 준비하는 단계(S10)와, 상기 센터바디(20)의 돌출부(20a)의 하부측 상기 제 1 내부공간(29a)에 방수패드(21), 상기 방수패드(21)의 하부에 이온막(22)을 적층하는 단계(S12-S14)와, 상기 제 1 바디(30)의 제 1 요철부(36)에 제 1 전극(23)을 체결한 후, 상기 이온막(22)과 상기 제 1 전극(23)이 접촉되도록 상기 제 1 바디(30)를 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 삽입하는 단계(S16-S18)와, 상기 센터바디(20)와 상기 제 1 바디(30)를 체결하는 단계(S20)와, 상기 센터바디(20)의 벽면 상부면의 홈부(28)에 방수링(27)을 안착시키는 단계(S22)와, 상기 센터바디(20)의 돌출부(20a)의 상부측 상기 제 2 내부공간(29b)에 이온수지(24)를 삽입하는 단계(S24)와, 제 2 바디(40)의 제 2 요철 부(46)에 제 2 전극(25)을 체결한 후, 상기 제 2 전극(25)이 상기 이온수지(24)의 상부에 적층되도록 상기 제 2 바디(40)를 상기 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 삽입하는 단계(S28-S30), 및 상기 센터바디(20)와 상기 제 2 바디(40)를 체결하는 단계(S32)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

센터바디(20)는 중심부측에 내부 공간이 형성된 사각 도넛 입체 형상으로 형성되고, 센터바디(20)의 사각 내주면의 중심부에 소정 높이의 돌출부(20a)가 수직방향으로 연장되어 구비된다. 상기 센터바디(20)에 형성된 하나의 내부 공간이 상기 돌출부(20a)에 의하여 제 1 및 제 2 내부공간(29a)(29b)으로 구분되는 것이다. 상기 돌출부(20a)는 상기 센터바디(20)의 사각 내주면에 수직방향으로 배치되어 사각 도넛 패드 형상으로 형성된다(S10).

이와 같이 형성된 센터바디(20)의 돌출부(20a)의 하부측이 상부방향으로 향하도록 센터바디(20)를 배치한 상태에서 돌출부(20a) 상에 방수패드(21)가 적층된다(S12). 상기 방수패드(21)는 상기 돌출부(20a)의 형상과 대응되도록 형성되어, 사각 도넛 패드 형상으로 형성된다.

이온막(22)이 상기 방수패드(21)의 상부에 적층된다(S14). 상기 이온막(22)은 센터바디(20)의 사각 내벽에 수직방향으로 접촉되도록 사각 내벽의 형상과 대응되는 사각형으로 형성된다.

여기서 제 1 바디(30)의 형상에 대하여 설명하기로 한다. 제 1 바디(30)는, 리브와 제 1 요철부(36)로 형성되어 있다. 상기 리브는 외부에서 체결단자에 의하여 상기 제 1 바디(30)가 상기 센터바디(20)와 체결되기 위한 것이다. 상기 제 1 요철부(36)는 상기 센터바디(20)의 돌출부(20a)와 제 1 바디(30) 사이에 방수패드(21), 이온막(22) 및 제 1 전극(23)을 밀착 고정시키기 위하여, 상기 센터바디(20)의 제 1 내부공간(29a)에 삽입되도록 사각형으로 소정 높이로 요철되어 형성된다.

이와 같이 형성된 제 1 바디(30)의 제 1 요철부(36)와 제 1 전극(23)을 체결하고, 제 1 전극(23)과 연결되기 위한 제 1 전극 연결단자(31)를 제 1 바디(30)에 고정한다(S16).

제 1 요철부(36)에 제 1 전극(23)이 체결된 제 1 바디(30)를 상기 이온막(22)의 상부에 적층한다(S18). 상기 제 1 전극(23)은 센터바디(20)의 사각 내벽의 형상과 대응되는 사각형으로 형성된다.

그런 다음 제 1 바디(30)와 센터바디(20)가 체결단자에 의하여 체결된다(S20). 제 1 바디(30)와 센터바디(20)가 체결되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 센터바디(20)의 돌출부(20a)의 하부측에 방수패드(21), 이온막(22) 및 제 1 전극(23)이 제 1 바디(30)의 제 1 요철부(36)에 의하여 견고하게 고정되어 방수를 유지하는 상태가 되는 것이다.

그런 다음에는 이온수지를 삽입하기 위하여 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)이 상부방향으로 향하도록 센터바디(20)의 방향을 바꾸어 배치한다.

제 1 바디(30)와 센터바디(20)가 체결된 이후에는, 센터바디(20)의 사각 내 벽 및 돌출부(20a), 방수패드(21), 그리고 이온막(22)에 의하여 이루어지는 오목한 공간이 형성된다. 이온수지(24)가 이 오목한 공간에 삽입된다(S24). 따라서 작은 입자 형상의 이온수지(24)의 삽입이 매우 용이하다.

상기 이온수지(24)를 상기 오목한 공간에 삽입하기 전에 센터바디(20)에 형성된 홈부(28)에 방수링(27)을 안착시킨다(S22). 방수링(27)을 안착시키는 단계(S22)는 상기 단계 S24 이전에 이루어질 수도 있고, 상기 단계 S24 이후에 이루어질 수도 있다.

제 2 바디(40)는 리브 및 제 2 요철부(46)로 형성되며 이것들은 상기 제 1 바디(30)의 경우와 동일하므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

제 2 바디(40)의 제 2 요철부(46)에 제 2 전극(25)을 체결한다. 메쉬(26)가 제 2 바디(40)와 제 2 전극(25) 사이에 배치될 경우에는 제 2 바디(40)의 제 2 요철부(46)에 메쉬(26)를 체결하고 메쉬(26) 상부에 제 2 전극(25)을 적층하여 제 1 바디(30)의 제 1 요철부(36)와 제 1 전극(23)을 체결한다(S26). 그런 다음 제 2 전극(25)과 연결되기 위한 제 2 전극 연결단자(41)를 제 2 바디(40)에 고정한다(S28).

센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 삽입된 이온수지(24)의 상부에 제 2 전극(25)이 위치되도록, 제 2 전극(25)이 체결된 제 2 바디(40)가 센터바디(20)의 제 2 내부공간(29b)에 삽입된다(S30).

센터바디(20)의 돌출부(20a)의 상부측에 삽입된 이온수지(24)가 밀도있게 충전되도록, 제 2 요철부(46)에 제 2 전극(25) 및 메쉬(26)가 체결된 제 2 바디(40) 에 압력을 가하여 제 2 바디(40)와 센터바디(20)를 체결한다(S32).

이와 같이 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조는 이온수지 삽입이 용이하고 전기분해조를 구성하는 각 구성요소들을 조립 및 체결이 용이하기 때문에 전기분해조 생산성이 향상되고 방수패드 및 방수링을 사용하여 우수한 방수 기능을 유지한다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 기술적 사상이나 분야에서 벗어나지 않는 범위내에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 이온수지를 사용하는 전기분해조의 구조도.

도 2a는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 상면 사시도.

도 2b는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 하면 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 조립 분해 사시도.

도 4a는 본 발명에 의한 센터바디의 상부면의 사시도.

도 4b는 본 발명에 의한 센터바디의 하부면의 사시도.

도 5a는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조에 이온수지 충전 상태를 보여주기 위한 조립 분해 단면도.

도 5b는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조가 조립 완료된 상태의 단면도.

도 5c는 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조가 조립된 상태의 개략적인 단면 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조에서 물의 흐름을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 의한 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법을 나타내는 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

20: 센터바디 20a: 돌출부

21: 방수패드 22: 이온막

23, 25: 제 1, 제 2 전극 24: 이온수지

26: 메쉬 27: 방수링

28: 홈부 29a, 29b: 제 1, 제 2 내부공간

30, 40: 제 1, 제 2 바디 31, 41: 제 1, 제 2 전극 연결단자

32, 33: 통로 34, 44: 제 1, 제 2 출구

32a, 42a: 제 1, 제 2 입구 35, 45: 체결홈

36, 46: 제 1, 제 2 요철부 42, 43: 수로

Claims (4)

1. 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부를 구비하고 상기 돌출부의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간과 상기 돌출부의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디와,

   상기 센터바디의 제 1 내부공간에 방수를 위하여 상기 돌출부의 하부에 적층되는 방수패드와,

   상기 센터바디의 제 1 내부공간에 상기 방수패드의 하부에 적층되는 이온막과,

   상기 센터바디의 제 1 내부공간에 상기 이온막의 하부에 적층되는 제 1 전극과,

   상기 방수패드, 이온막 및 제 1 전극이 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 고정되도록 상기 제 1 전극의 하부에 적층되어 상기 센터바디와 체결되는 제 1 바디와,

   상기 센터바디의 제 2 내부공간에 방수를 위하여 상기 센터바디의 벽면 상부면에 형성된 홈부에 안착되는 방수링과,

   상기 센터바디의 돌출부의 상부측 제 2 내부공간에 삽입되는 이온수지와,

   상기 센터바디의 제 2 내부공간에 상기 이온수지의 상부에 적층되는 제 2 전극과,

   상기 제 2 전극의 상부에 적층되어 상기 방수링, 이온수지 및 제 2 전극이 고정되도록 상기 센터바디와 체결되는 제 2 바디로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 바디는, 상기 제 1 전극의 하부면과 접촉되며 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 삽입되는 제1 요철부를 구비하고, 상기 제 2 바디는, 상기 제 2 전극의 상부면과 접촉되며 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 삽입되는 제 2 요철부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 바디는, 상기 제 1 전극에 접촉되는 제 1 전극 연결단자를 구비하고, 상기 제 2 바디는 상기 제 2 전극에 접촉되는 제 2 전극 연결단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 연결단자의 극성을 서로 변경하는 경우에 수소수와 산소수가 선택적으로 생성되는 것을 특징으로 하는 이온수지를 사용하는 전기분해조 구조.
4. 내벽에 소정 높이로 직립한 돌출부를 구비하고 상기 돌출부의 하부측 방향으로 개구된 제 1 내부공간과 상기 돌출부의 상부측 방향으로 개구된 제 2 내부공간이 서로 연결되는 사각 도넛 형상으로 형성되는 센터바디를 준비하는 단계와,

   상기 센터바디의 돌출부의 하부측 상기 제 1 내부공간에 방수패드, 상기 방수패드의 하부에 이온막을 적층하는 단계와,

   제 1 바디의 제 1 요철부에 제 1 전극을 체결한 후, 상기 이온막과 상기 제 1 전극이 접촉되도록 상기 제 1 바디를 상기 센터바디의 제 1 내부공간에 삽입하는 단계와,

   상기 센터바디와 상기 제 1 바디를 체결하는 단계와,

   상기 센터바디의 벽면 상부면의 홈부에 방수링을 안착시키는 단계와,

   상기 센터바디의 돌출부의 상부측 상기 제 2 내부공간에 이온수지를 삽입하는 단계와,

   제 2 바디의 제 2 요철부에 제 2 전극을 체결한 후, 상기 제 2 전극이 상기 이온수지의 상부에 적층되도록 상기 제 2 바디를 상기 센터바디의 제 2 내부공간에 삽입하는 단계, 및

   상기 센터바디와 상기 제 2 바디를 체결하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온수지를 사용하는 전기분해조의 제조 방법.

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