KR101198630B1

KR101198630B1 - 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조

Info

Publication number: KR101198630B1
Application number: KR1020100076582A
Authority: KR
Inventors: 신기하; 서일경; 신윤석
Original assignee: 유니테크 주식회사
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-11-07
Also published as: KR20120014478A

Abstract

본 발명은 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 소금물이나 바닷물 등 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 제조하는 전해조(電解槽)에 있어서, 중공형 하우징의 내부에 일정한 간격으로 나란히 배치된 전극판의 단부를 용접판의 일면에 용접하고, 상기 용접판의 타면을 상기 하우징의 덮개판에 나사결합하므로서, 상기 전극판의 단부를 덮개판에 견고하게 고정시켜 주도록 구성된 전극판 지지구조에 관한 것이다.

Description

차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조{Supporting structure of electrode plates in electrolytic cell for preparing sodium hypochlorite}

차아염소산나트륨(NaOCl; Sodium Hypochlorite)은 무색 혹은 엷은 녹황색의 액체로서 강력한 소독, 방취 및 표백작용과 높은 안전성을 갖추고 있어서 채소나 과일 등 음식물이나 식기나 조리용구 등 생활용품 세척용은 물론, 폐수 및 하수 처리용, 보일러나 발전소의 냉각수 소독용 등으로도 널리 사용되고 있다.

이러한 차아염소산나트륨은 주로 소금물이나 바닷물 또는 염화나트륨을 포함하는 천연 또는 합성용액(이하, '염수'로 통칭한다)을 전기분해하여 생산된다. 즉, 전기분해장치를 이용하여 염수(鹽水)를 전기분해 하면, 양극(Anode)에서는 산화반응에 의하여 염소(Cl₂)가 발생하고 음극(Cathode)에서는 환원반응에 의하여 수산화나트륨(NaOH)과 수소(H₂) 가스가 발생하며, 상기 수산화나트륨(NaOH)과 염소(Cl₂)가 다시 반응하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성한다.

상기와 같은 전해반응을 이용하여 산업적으로 차아염소산나트륨을 생산하는 장치들은 대체로 염수공급장치와 상기 염수를 전기분해하는 전해조(電解槽)로 이루어지는데, 그동안 전해반응의 효율을 보다 향상시키기 위하여 여러가지 형태의 전해조가 개발되어 있다.

예컨대, 미국특허 제4,372,827호(등록일자; 1983.02.08.)에는 첨부 도 1과 같은 구조의 차아염소산나트륨 제조용 전해조가 소개되어 있다. 상기 전해조에서는 원통형 PVC 하우징(1)의 양단에 덮개판(2)이 설치되고, 그 내부에는 다수개의 티타늄 전극판(4)이 나란히 배치되어 있다. 그리고, 상기 전극판(4)들은 상하로 배치된 두개의 PVC 지지판(3)에 의해서 하우징(1)의 내벽에 지지되며, 상기 전극판(4)의 단부(9)는 티타늄 시트(18)와 터미널(21)에 의해서 외부전원과 연결되어 있다.

상기 전해조가 전기분해 작업을 수행하면, 하우징(1) 내부에서는 다량의 수소가스가 발생하고, 상기 전극판(4) 사이로는 계속 염수가 통과하게 된다. 그래서 상기 전극판(4)은 부식을 방지하기 위하여 티타늄 재질로 된 것을 사용하고, 상기 전극판(4)과 전극판 사이에는 염수가 통과할수 있도록 일정한 간격을 유지시켜 주는 이격판(10)이 삽입되어 있다.

그러나, 상기와 같은 구조의 전해조에서는 상기 전극판(4)의 단부가 단지 티타늄 시트(18)에 의해서 터미널(21)과 연결되어 있기 때문에 전극판(4) 단부의 지지구조가 매우 취약하고, 나아가 상기 이격판(10)이 염수의 흐름을 저해하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 이격판(10)이 너무 적으면, 상기 수소가스와 염수의 압력에 의해서 전극판(4)과 전극판(4) 사이의 간격이 뒤틀리거나, 상기 티타늄 시트(18)가 파손되어 단전 사고가 발생하는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차아염소산나트륨 제조용 전해조에 있어서 각 전극판 사이에 이격판을 삽입할 필요가 없고, 나아가 전극판의 단부를 하우징의 덮개판 내측에 견고히 고정시켜 줄수 있도록 구성된 전극판 지지구조를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전극판 지지구조는, 양단에 플랜지부가 형성된 원통형 하우징과, 상기 하우징의 플랜지부에 결합되는 덮개판과, 상기 하우징 내부에 길이방향으로 나란히 배치되는 티타늄 전극판과, 상기 전극판에다 외부 전원을 공급하는 터미널을 포함하여 이루어지는 차아염소산나트륨 제조용 전해조에 있어서, 일면 중앙에는 용접슬롯(Welding slot)이 나란히 형성되어 있고 타면에는 주변부를 따라 용접홀(Welding hole)이 형성되어 있는 티타늄 재질의 용접판이 구비되고, 상기 용접판의 용접슬롯에는 각각 상기 전극판의 일측 단부가 삽입 및 용접되며, 상기 용접판의 용접홀에는 각각 체결볼트의 일측 단부가 삽입 및 용접되고, 상기 용접판의 타면 중심부에는 상기 터미널의 일측 단부가 용접되며, 상기 덮개판에는 터미널 관통공과 볼트공이 관통되어 있어서, 상기 덮개판을 상기 하우징의 플랜지부에 결합하면, 상기 터미널과 체결볼트의 단부가 각각 터미널 관통공과 볼트공을 통과하여 덮개판 밖으로 노출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전극판 지지구조를 갖는 차아염소산나트륨 제조용 전해조는 각 전극판 사이에 이격판이 없기 때문에 염수의 흐름이 원할하여 결과적으로 전해효율이 우수하고, 나아가 전극판의 단부가 하우징의 덮개판 내측에 견고히 고정되어 있어서 단전 등의 사고가 발생할 우려가 거의 없는 효과가 있다.

도 1은 종래 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조를 예시한 도면,
도 2은 본 발명에 따른 전극판 지지구조의 구성을 나타낸 분리 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전극판 지지구조의 결합 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 터미널 결합체의 일례를 나타낸 분리 단면도,
도 5는 도 4의 터미널 결합체에 대한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명에 꼭 필요한 구성이라 하더라도 통상적인 기술에 속하거나, 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. 그리고, 선행 특허문헌에 이미 소개된 도 1과 상관없이 본 발명에서는 각 구성요소에 대하여 새로운 명칭과 도면부호를 부여한다. 또한, 서로 대향하는 양면을 갖는 판체 구조에서 양면 중 어느 한면을 '일면'이라 하고, 상기 일면에 대향하는 다른 한면을 '타면'이라 칭한다.

본 발명에 따른 차아염소산나트륨 제조용 전해조는 도 2 및 도 3과 같이, 양단에 플랜지부(11)가 형성된 원통형 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 플랜지부(11)에 각각 결합되는 원판형 덮개판(20)와, 상기 하우징(10) 내부에 길이방향으로 나란히 배치되는 전극판(30)과, 상기 전극판(30)에다 외부 전원을 공급하는 터미널(40)를 포함하고 있다.

이때, 상기 하우징(10) 내부에는 항상 염수가 채워져 있기 때문에 부식을 방지하기 위하여 전기가 통하지 않는 부분, 즉 상기 하우징(10)과 덮개판(20)는 예컨대 PVC 재질로 이루어지고, 전기가 통하는 부분, 즉 상기 전극판(30)과 터미널(40)는 티타늄 재질로 이루어진다.

그리고, 상기 하우징(10)과 덮개판(20) 사이에는 가스켓(23)이 삽입되어 있으며, 상기 덮개판(20)은 결합볼트(24)에 의해서 하우징(10)의 플랜지부(11)에 플랜지 결합되어 있다. 상기 가스켓(23)은 하우징(10)과 덮개판(20) 사이를 밀봉시켜 하우징(10) 내부의 염수가 밖으로 흘러나오지 않도록 방지하는 기능을 한다.

본 발명의 특징 중 하나는 일면 중앙에 용접슬롯(51)이 나란히 형성되어 있고, 타면에는 주변부를 따라 용접홀(52)이 형성되어 있는 티타늄 재질의 용접판(50)이 구비되는 것이다. 그래서 상기 용접판(50)의 용접슬롯(51)에는 각각 상기 전극판(30)의 일측 단부가 삽입 및 용접되며, 상기 용접판(50)의 용접홀(52)에는 각각 체결볼트(53)의 일측 단부가 삽입 및 용접된다.

상기 용접판(50)은 특별한 제한은 없으나, 직사각형 모양인 것이 바람직하고, 상기 체결볼트(53)는 상기 용접판(50)의 장변 안쪽을 따라 양쪽으로 각각 3개씩 모두 6개 설치되는 것이 바람직하다.

상기 용접슬롯(51)의 폭과 길이는 당연히 상기 전극판(30)의 두께 및 길이와 동일하고, 상기 용접홀(52)의 내경은 상기 체결볼트(53)의 외경과 동일하다. 그리고, 상기 용접슬롯(51)의 깊이는 용접판(50) 두께의 1/3 정도의 깊이를 갖는 것이 바람직하고, 용접홀(52)의 깊이는 각각 용접판(50) 두께의 절반 이상의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.

상기 용접판(50)의 타면 중심부, 즉 상기 용접홀(52)의 중앙부에는 상기 터미널(40)의 일측 단부가 용접된다. 상기 전극판(30)과 체결볼트(53)는 강한 하중에 견딜수 있도록 각각 용접판(50)의 용접슬롯(51)과 용접홀(52)에 삽입된 상태에서 용접되는 반면, 상기 터미널(40)에는 별다른 하중이 미치지 않기 때문에 용접판(50)의 표면에 그대로 용접되어도 무방하다.

본 발명에서는 상기 용접판(50)에 전극판(30)과 터미널(40) 및 용접볼트(51)가 한몸으로 용접된 상태를 편의상 '터미널 결합체(Terminal assembly)'라 칭한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 용접판(50)은 도 4와 같이, 용접슬롯(51)이 형성되어 있는 내측 용접판(50a)과, 상기 용접홀(52)이 형성되어 있는 외측 용접판(50b)으로 구성될 수도 있다. 그래서 상기 내측 용접판(50a)의 일면에는 전극판(30)의 일단이 용접되고, 상기 외측 용접판(50b)의 일면에는 체결볼트(53)의 일단이 용접된다. 그리고, 상기 내측 용접판(50a)과 외측 용접판(50b)은 도 5와 같이 각각의 타면이 서로 밀착된 상태로 한몸으로 용접된다.

이와 같이, 상기 용접판(50)을 내측 용접판(50a)과 외측 용접판(50b)으로 분리하여 구성하면, 본 발명의 터미널 결합체를 보다 편리하게 형성할 수 있다. 이때, 상기 내측 용접판(50a)은 외측 용접판(50b) 보다 크기를 작게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 도 4와 같이, 내측 용접판(50a)의 양변에는 굳이 용접슬롯(51)을 형성하지 않아도 전극판(30)을 견고하게 용접할 수 있다.

한편, 상기 덮개판(20)에는 상기 터미널(40)가 삽입되는 터미널 관통공(21)과, 상기 체결볼트(53)가 삽입되는 볼트공(22)이 관통되어 있다. 그래서, 하우징(10) 내부에 상기 터미널 결합체를 배치하고, 상기 하우징(10)의 플랜지부(11)에다 가스켓(23)과 덮개판(20)을 결합하면, 상기 터미널(40)과 체결볼트(53)의 단부가 각각 터미널 관통공(21)과 볼트공(22)을 통과하여 덮개판(20) 밖으로 노출된다. 그리고, 상기 터미널(40)의 단부에는 전선(도시하지 않음)이 연결되고, 상기 체결볼트(53)의 단부에는 체결너트(54)가 채워진다.

또한, 상기 덮개판(20)의 외면에는 상기 터미널(40)의 단부와 여기에 연결된 전선, 그리고 상기 체결볼트(53)의 단부와 여기에 채워진 체결너트(54)를 덮어주는 터미널 캡(60)이 설치될 수 있다. 상기 터미널 캡(60)의 재질은 주석으로 된 것이 바람직하고, 상기 덮개판(20)에 터미널 캡(60)을 고정하는 수단은 통상적인 방법에 따른다.

10; 하우징 11; 플랜지(Flange)
20; 덮개판 21; 터미널 관통공
22; 볼트공 23; 가스켓(Gasket)
24; 결합볼트 30; 전극판
40; 터미널(Terminal) 50,50a,50b; 용접판
51; 용접슬롯(Welding slot) 52; 용접홀(Welding hole)
53; 체결볼트 54; 체결너트
60; 터미널 캡(Terminal cap)

Claims

양단에 플랜지부(11)가 형성된 원통형 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 플랜지부(11)에 결합되는 덮개판(20)과, 상기 하우징(10) 내부에 길이방향으로 나란히 배치되는 티타늄 전극판(30)과, 상기 전극판(30)에다 외부 전원을 공급하는 터미널(40)을 포함하여 이루어지는 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 지지구조에 있어서,
일면에 나란히 용접슬롯(51)이 형성되어 있는 내측 용접판(50a)의 타면에다, 상기 내측 용접판(50a) 보다 크기가 크고 일면 주변부에 용접홀(52)이 형성되어 있는 외측 용접판(50b)의 타면을 서로 용접하여 이루어진 티타늄 재질의 용접판(50)이 구비되고, 상기 내측 용접판(50a)의 용접슬롯(51)에는 각각 상기 전극판(30)의 일측 단부가 삽입 및 용접되며, 상기 외측 용접판(50b)의 용접홀(52)에는 각각 체결볼트(53)의 일측 단부가 삽입 및 용접되고, 상기 용접판(50)의 타면 중심부에는 상기 터미널(40)의 일측 단부가 용접되며, 상기 덮개판(20)에는 터미널 관통공(21)과 볼트공(22)이 관통되어 있어서, 상기 덮개판(20)을 하우징(10)의 플랜지부(11)에 결합하면, 상기 터미널(40)과 체결볼트(53)의 단부가 각각 터미널 관통공(21)과 볼트공(22)을 통과하여 덮개판(20) 밖으로 노출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조.
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제1항에 있어서, 상기 덮개판(20)의 외면에는 상기 터미널(40)의 단부와 상기 체결볼트(53)의 단부를 덮어주는 터미널 캡(60)이 설치된 것을 특징으로하는 차아염소산나트륨 제조용 전해조의 전극판 지지구조.