KR101347905B1 - Electrolyzed-chlorine generator and electrolyzed-chlorine generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전해염소 발생 장치 및 그 발생 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 희석염수 또는, 희염산과 같은 전해질을 전기분해하여 전해염소인 차아염소산나트륨 및 차아염소산을 발생시키는 장치 및 발생 시스템에 관한 것이다. 전해효율을 향상시키기 위하여 직병렬 혼합구조의 전극정렬방식의 전해조와, 충전물을 구비한 기액분리반응부와, U자형의 전해질 공급관과, 전극 단자부에 방열구조를 갖는 전해염소 제조장치 및 그 발생 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrochlorine generating device and a generating system thereof, and more particularly, to an apparatus and a generating system for generating electrolytic chlorine sodium hypochlorite and hypochlorous acid by electrolysis of an electrolyte such as dilute brine or dilute hydrochloric acid. . Electrolytic chlorine manufacturing apparatus having a heat dissipation structure and a generating system having a heat dissipation structure at an electrode terminal part with a gas-liquid separation reaction part equipped with an electrode-aligned electrolytic cell having a parallel-parallel mixed structure, a filler, and a U-shaped electrolyte supply pipe to improve the electrolytic efficiency It is about.
전해염소란 차아염소산나트륨 및 차아염소산을 의미하며, 전해염소는 정수장의 소독 처리, 하수 처리장의 살균 장치, 담수화 공정 처리수, 발전소의 냉각수 처리, 음용수 처리, 수영장 및 제지, 가정용 등에서 살균소독 및 표백제로 사용되는 강한 염소취를 가지는 액체로서, 염수용액 또는 희석염산과 같은 전해질을 치수안정전극을 적용한 무격막 전해조에서 전해하여 생산한다.Electrochlorine refers to sodium hypochlorite and hypochlorous acid, and electrochlorine is a disinfectant and bleach agent for disinfection treatment in water purification plants, sterilization equipment in sewage treatment plants, desalination process water, cooling water treatment in power plants, drinking water treatment, swimming pools and papermaking, and household use. As a liquid with strong chlorine odor, it is produced by electrolyzing an electrolyte such as saline solution or dilute hydrochloric acid in a membrane-free electrolytic cell to which a dimensionally stable electrode is applied.
도 1은 종래의 전해염소 발생 장치 중 하나인 치아염소산나트륨 발생 장치에 대한 일반적인 구조를 나타낸다. 차아염소산나트륨을 생산하기 위하여 치수안정전극을 적용한 전해조는 I자 형태의 유로를 가지는 전해조의 형태가 일반적이다. I자형 유로를 적용 할 경우 전해질이 전극을 통과하며 전해반응 시간이 짧은 단점이 있다. 전해반응시간이 짧으면 전해질과 전극이 반응하는 시간이 짧아지게 되고 미처 반응하지 못하는 전해질의 발생되어 결과적으로 전해질이 차아염소산나트륨으로 전환되는 전환율이 저하되는 문제점이 있다. 전해질의 전해반응시간, 즉, 전극을 통과하며 전해 반응하는 시간을 증대시키려면 유로의 길이를 증가시켜야 한다. 다시 말하자면, 전극을 길이 방향으로 증가시키고 폭 방향으로 좁게 하거나, 복수 개의 전해조를 연결하면 유로의 길이가 증가하게 되어 결과적으로 전해반응시간을 증가시킬 수 있으나, 전해조의 크기가 커지며 장치 자체의 구성이 복잡한 문제가 있다.1 shows a general structure of a sodium hypochlorite generating device which is one of the conventional electrolytic chlorine generating device. The electrolytic cell in which the dimensional stabilizing electrode is applied to produce sodium hypochlorite is generally in the form of an electrolytic cell having an I-shaped flow path. When the I-shaped flow path is applied, the electrolyte passes through the electrode and has a disadvantage in that the reaction time is short. If the electrolysis reaction time is short, the reaction time between the electrolyte and the electrode is shortened, and there is a problem in that the conversion rate at which the electrolyte is converted to sodium hypochlorite is reduced as a result of the generation of an electrolyte that does not react. In order to increase the electrolytic reaction time of the electrolyte, that is, the time of electrolytic reaction through the electrode, the length of the flow path must be increased. In other words, if the electrode is increased in the longitudinal direction and narrowed in the width direction, or if a plurality of electrolyzers are connected, the length of the flow path may be increased, thereby increasing the electrolytic reaction time, but the size of the electrolyzer may be increased and the configuration of the apparatus itself may be increased. There is a complicated problem.
또한, 전해반응에 의해 차아염소산나트륨을 발생시키려면 전원장치로부터 직류전기를 양극 및 음극 단자부를 통하여 내부 전극으로 인가하여야 하며 직류전원 공급 시 단자부에서는 접촉 저항 및 내부 저항에 의해 발열이 발생한다. 단자부에 발열이 발생하면 발열에 의해 저항이 증가하게 되고 이에 따라 필요이상의 전기에너지가 소모되어 결과적으로 전해효율이 저하되는 문제가 있다.In addition, in order to generate sodium hypochlorite by the electrolytic reaction, direct current is applied from the power supply device to the internal electrode through the positive and negative terminal parts. When DC power is supplied, heat is generated by the contact resistance and the internal resistance. When heat is generated in the terminal portion, resistance increases due to heat generation, and thus, more electrical energy is consumed than necessary, resulting in a decrease in electrolytic efficiency.
특히, 대용량의 차아염소산나트륨을 생성하려면 대전류가 필요하므로, 전해조에 직류전기에너지를 공급하기 위한 양극 및 음극 단자부의 크기가 대형화되어야 하며, 단자부에 연결하는 직류전기를 공급하는 전선의 단면적도 증가하여야 하여, 결국은 차아염소산나트륨 생성장치의 크기가 증가하게 된다.In particular, since a large current is required to generate a large amount of sodium hypochlorite, the size of the positive and negative terminal portions for supplying the direct current electrical energy to the electrolytic cell must be enlarged, and the cross-sectional area of the electric wires supplying the direct current connected to the terminal portion must also be increased. As a result, the size of the sodium hypochlorite generating device is increased.
치수안정성전극을 적용한 전해조에서 차아염소산나트륨 생성 시 전해조내 음전극측에서는 수소기체가 발생하며, 발생된 수소와 차아염소산나트륨은 전해조의 출수부를 통하여 배출되며 기액분리과정을 거쳐 차아염소산나트륨은 저장탱크에 저장되고, 수소는 외부로 배출된다. 이러한 과정에서 전해반응에 의하여 생성된 염소(Cl2(g)) 중 미 반응된 부분이 존재하며, 이 역시 수소와 더불어 외부로 배출되어, 결과적으로 전해조에서의 전해반응 효율이 저하되는 문제점이 있다.
When sodium hypochlorite is produced in the electrolytic cell with dimensional stability electrode, hydrogen gas is generated on the negative electrode side of the electrolytic cell. The generated hydrogen and sodium hypochlorite are discharged through the outlet of the electrolytic cell, and sodium hypochlorite is stored in the storage tank through gas-liquid separation. Hydrogen is discharged to the outside. In this process, an unreacted portion of chlorine (Cl 2 (g)) produced by the electrolytic reaction exists, which is also discharged to the outside with hydrogen, resulting in a decrease in the electrolytic reaction efficiency in the electrolytic cell. .
한편, 국내등록특허 제10-0736155호("차아염소산나트륨 발생장치", 이하 선행문헌 1)에서는 인입수와 포화 염수를 일정비율로 혼합시킨 희석염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 제조하는 장치에 있어서, 직수관과 전기분해조의 희석염수 공급공에 연결된 공급관 사이에 플로우트 밸브를 구비한 인입수 공급 탱크를 설치하되, 상기 인입수 공급 탱크는 전기분해조의 높이보다 일정높이 이상의 위치에 설치하고, 상기 인입수 공급 탱크의 물 배출공과 공급관의 유량계 사이에는 전기의 공급시 개방되고 전기의 공급이 없으면 자동 폐쇄되는 전자변을 설치하는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생장치에 대해서 개시하고 있다.
On the other hand, Korean Patent No. 10-0736155 ("Sodium hypochlorite generating device", hereinafter referred to as prior document 1) in the apparatus for producing sodium hypochlorite by electrolysis of the dilute brine mixed with the incoming water and saturated brine in a certain ratio In the above, the inlet water supply tank having a float valve is installed between the water supply pipe and the supply pipe connected to the dilute brine supply hole of the electrolysis tank, wherein the inlet water supply tank is installed at a position higher than a height of the electrolysis tank, Disclosed is a sodium hypochlorite generator, characterized in that an electronic valve is installed between a water discharge hole of an incoming water supply tank and a flow meter of a supply pipe and is automatically closed when there is no supply of electricity.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전해염소 제조를 위한 전해조를 제1반응부와 제2 반응부의 U자형 유로를 구성하여 전해반응하는 유로의 길이 및 전해반응시간을 증가시키고, 기액접촉면적을 증가시키기 위해 기액분리반응부 안에 충전물을 구비하여 미처 전환되지 못한 염소가 치수안정성전극을 통과하면서 재차 반응할 수 있도록 하며, 전해질 공급관을 제2 반응부를 거쳐 제1반응부에 전해질을 공급하도록 U자형 유로로 형성시킴으로써 전해질의 온도를 상승시키고 전해반응 단자부에 방열구조를 통해 발열을 최소화함으로써 전해효율을 증가시키는 전해염소 발생 장치 및 그 발생 시스템을 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is the flow path for electrolytic reaction by forming a U-shaped flow path of the first reaction unit and the second reaction unit for the electrolytic chlorine production In order to increase the length and the electrolysis reaction time, and to increase the gas-liquid contact area, a packing material is provided in the gas-liquid separation reaction unit so that the chlorine, which is not converted, can be reacted again while passing through the dimensionally stable electrode. Electrolytic chlorine generating device and its generating system to increase the temperature of the electrolyte by forming a U-shaped flow path to supply the electrolyte to the first reaction portion through the reaction portion and to increase the electrolytic efficiency by minimizing heat generation through the heat radiation structure in the electrolytic reaction terminal portion To provide.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 장치는, 전해질 공급관(10)을 통해 유입된 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해염소가 생성되는 제 1 반응부(20), 상기 제 1 반응부(20)를 통해 유입된 전해생성물과 미반응 전해질 중 상기 미반응 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해생성물이 생성되는 제 2 반응부(30) 및 상기 제 2 반응부(30)를 통해 유입된 전해염소와 기체생성물을 기액분리 및 반응시키는 기액분리반응부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Electrolytic chlorine generating apparatus according to an embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 전해염소는 차아염소산나트륨 또는 차아염소산인 것을 특징으로 한다.Here, the electrolytic chlorine is characterized in that sodium hypochlorite or hypochlorous acid.
이 때, 상기 제 1 반응부(20) 및 상기 제 2 반응부(30)는 전원장치로부터 내부 전극으로 직류 전기를 공급하는 양극 및 음극 단자부, 상기 양극 및 음극 단자부에 연결된 하나 이상의 양전극과 음전극 쌍 및 상기 양전극과 음전극 쌍 사이에 배치되는 금속 전극를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the
더불어, 상기 금속 전극은 상기 양극 및 음극 단자부와 연결되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.In addition, the metal electrode is not connected to the positive and negative terminal portions.
또한, 상기 기액분리반응부(40)는 상기 제 1 반응부(20) 및 상기 제 2 반응부(30) 상단에 위치하고, 상기 기액분리반응부(40)의 내부 기액접촉면적을 증가시키는 충전물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gas-liquid
게다가, 상기 전해질 공급관(10)은 U자형 형태로 이루어져 있으며, 전해조 반응열에 의한 열교환이 가능한 것을 특징으로 하며,In addition, the
상기 양극 및 음극 단자부는 공냉식 또는 수냉식 방열수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
The positive and negative terminal portions are characterized in that the air-cooled or water-cooled heat dissipation means is provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 시스템은, 인입 원수를 연수화 시키는 연수기(100), 상기 연수를 저장하는 연수저장탱크(200), 상기 연수저장탱크(200)로부터 연수를 공급하는 연수공급펌프(300), 상기 전해질을 공급하는 전해질저장탱크(400), 상기 전해질저장탱크(400)로부터 전해질을 공급하는 전해질공급펌프(500), 상기 연수공급펌프(300)와 상기 전해질공급펌프(500)로부터 공급되는 연수와 전해질의 유량 및 흐름을 인식할 수 있는 유량검측수단(600), 전극을 수납하여 전해반응하는 반응부(20, 30)와, 상기 반응부(20, 30)에서 발생된 전해염소 및 기체 생성물을 분리하고 반응시키는 기액분리반응부(40)가 일체화되어 있으며, U자형의 형태로 열교환기능이 있는 전해질 공급관(10)을 포함하고 단자부가 방열구조로 구성된 전해조(700), 상기 전해조(700)로부터 생성된 전해염소를 저장하는 저장탱크(800) 및 저장된 전해염소를 필요 장소로 이송하는 전해염소 투입펌프(900)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Electrolytic chlorine generating system according to an embodiment of the present invention, softener 100 for softening the incoming raw water, soft
이 때, 상기 반응부(20, 30)는 상기 전해질 공급관(10)을 통해 유입된 전해질의 전기분해 반응에 의해, 전해염소가 생성되는 제 1 반응부(20)와, 상기 제 1 반응부(20)를 통해 유입된 전해생성물과 미반응 전해질 중 상기 미반응 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해생성물이 생성되는 제 2 반응부(30)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
At this time, the reaction unit (20, 30) is the
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 전해염소 발생 장치 및 그 발생 시스템은 제 1 반응부와 제 2 반응부로 이뤄진 U자형 유로를 구성함으로 전해반응하는 유로의 길이 및 전해반응시간을 증가시켜 전해효율을 향상시킨다.Electrolytic chlorine generating device and the generation system of the present invention by the configuration as described above by forming a U-shaped flow channel consisting of the first reaction portion and the second reaction portion by increasing the length of the electrolytic reaction flow path and the electrolytic reaction time to increase the electrolytic efficiency Improve.
또한, 제 1 반응부에 전해질이 공급되고 제 1 반응부에서 전해반응된 전해염소와 미 반응된 전해질이 제 2 반응부에서 전해 반응되도록 함으로써, 미반응 전해질을 최대한 전해염소로 전환되도록 하고, 전극 반응부에서 생성된 염소 중 전해염소로 미처 전환되지 못한 염소는 전극반응부 상단의 기액분리반응부를 통과하면서 기액접촉면적을 증가시키는 기액분리반응부 내 충전물을 거쳐가면서 재차 반응, 전해염소로 전환되도록 함으로써 전해효율을 증가시키는 효과가 있다.In addition, the electrolyte is supplied to the first reaction unit and the electrolytic chlorine electrolytically reacted in the first reaction unit and the unreacted electrolyte are electrolytically reacted in the second reaction unit, so that the unreacted electrolyte is converted to the electrolytic chlorine as much as possible, and the electrode Chlorine, which has not been converted into electrolytic chlorine in the reaction part, passes through the gas-liquid separation reaction part at the top of the electrode reaction part and passes through the filling in the gas-liquid separation part that increases the gas-liquid contact area. By doing so, there is an effect of increasing the electrolytic efficiency.
또한, 전해조에 전해질을 공급하는 전해질 공급관을 제 2 반응부를 거쳐 제 1 반응부에 전해질을 공급하도록 U자형 유로를 형성시키고 전해질 공급관의 재질을 열전달이 양호하면서도 전해염소에 대하여 내식성이 있는 재질을 적용하여 전해질의 온도가 낮을 경우 전극 반응부의 반응열에 의해 전해질의 온도가 상승하도록 하고, 전해조 내 2개의 단자부는 방열구조와 연결되도록 하여 단자부에 직류전기 인가, 전해반응 시 단자부에 발생하는 열을 방열구조를 통하여 신속히 외부로 방열되도록 하여 단자부의 열 발생을 최소화하여 전해효율을 향상시키는 효과가 있다.
In addition, a U-shaped flow path is formed to supply electrolyte to the first reaction part through an electrolyte supply pipe for supplying an electrolyte to the electrolytic cell, and a material having good heat transfer to the material of the electrolyte supply pipe and having corrosion resistance to electrolytic chlorine is applied. When the temperature of the electrolyte is low, the temperature of the electrolyte is increased by the reaction heat of the electrode reaction part, and the two terminal parts in the electrolytic cell are connected to the heat dissipation structure so that the direct current is applied to the terminal part and the heat generated in the terminal part during the electrolytic reaction is dissipated. Through the heat dissipation to the outside quickly to minimize the heat generation of the terminal portion has the effect of improving the electrolytic efficiency.
도 1은 종래의 I자형 전해조를 갖는 차아염소산나트륨 발생 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬 혼합 구조의 전극정렬방식을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬 혼합 구조의 확장형 전극정렬방식을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 U자형 유로 형태의 전극 반응부와 기액분리반응부가 일체화된 전해조의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 U자형 유로 형태의 전극 반응부와 기액분리반응부가 일체화된 전해도의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자에 방열구조를 적용한 U자형 유로 형태의 반응부와 기액분리반응부가 일체화된 전해조의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional sodium hypochlorite generator having an I-shaped electrolytic cell.
2 is a block diagram showing an electrode alignment method of a parallel-parallel mixed structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing an extended electrode sorting method of a parallel-parallel mixed structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of an electrolytic cell in which an electrode reaction part and a gas-liquid separation reaction part of a U-shaped flow path form according to an embodiment of the present invention are integrated.
5 is a cross-sectional view of an electrolytic diagram in which an electrode reaction part and a gas-liquid separation reaction part of a U-shaped flow path form according to an exemplary embodiment of the present invention are integrated.
6 is a configuration diagram of an electrolytic cell in which a U-shaped flow path-type reaction part and a gas-liquid separation reaction part are applied to a terminal according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing an electrochlorine chlorine generating system according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 장치 및 그 발생 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, an electrochlorine chlorine generating device and a generating system thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
In this case, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 장치의 전해조(700)는 전극반응실과 기액분리반응부가 일체화된 것으로서, 전극반응실을 2개의 전극반응실로 구획한다.The
즉, 전해질 유입부(10)를 통해 유입된 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해염소가 생성되도록 하는 제 1 반응부(20)와, 상기 제 1 반응부(20)에서 전해반응에 의해 생성된 전해염소와 미 반응 전해질이 전해조 내부 격벽을 통과하여 유입됨으로써 미 반응 전해질의 전해 반응에 의해 전해염소를 생성하는 제 2 반응부(30)로 이뤄진 전해조를 구성한다.That is, the
전해조(700)에 유입된 전해질로 소금(NaCl)을 적용할 경우, 소듐이온(Sodium ion, Na+)과 염소이온(Chloride, Cl-)로 해리되어 양극에서 염소이온은 산화되어 염소가 되고(①식), 음극에서는 소듐이온이 환원되어 소듐이 생성된다(②식).When salt (NaCl) is applied as an electrolyte introduced into the
이 때, 생성된 소듐은 물과 반응하여 수산화나트륨과 수소로 되고(③식), 양극에서 생성된 염소와 수산화나트륨이 반응하여 전해염소 중 하나인 차아염소산나트륨이 생성된다(④식). 이와 같은 차아염소산나트륨의 생성 반응식을 설명하면 아래와 같다.
At this time, the produced sodium reacts with water to form sodium hydroxide and hydrogen (Formula 3), and chlorine and sodium hydroxide produced at the anode react to form sodium hypochlorite, which is one of electrolytic chlorine (Formula 4). Referring to the reaction scheme of the generation of sodium hypochlorite as follows.
Cl- → Cl2 + e- ①식 Cl - → Cl 2 + e - ① formula
Na+ + e- → Na ②식Na + + e- → Na ②
Na + H20 → NaOH + H2 ③식Na + H 2 0 → NaOH + H 2 ③
NaOH + Cl2 → NaOCl + HCl ④식
NaOH + Cl 2 → NaOCl + HCl ④
또한, 전해조(700)에 유입된 전해질로 희염산(HCI)을 적용할 경우, 수소이온(Hydrogen ion, H+)과 염소이온(Chloride, Cl-)로 해리되어 양극에서 염소이온은 산화되어 염소가 되고(⑤식), 음극에서는 수소이온이 환원되어 수소기체가 생성된다(⑥식).In addition, when applying the diluted hydrochloric acid (HCI) as the electrolyte flowing into the
이 때, 생성된 염소는 물과 반응하여 차아염소산이 생성된다(⑦식). 이와 같은 차아염소산의 생성 반응식을 설명하면 아래와 같다.
At this time, the generated chlorine reacts with water to produce hypochlorous acid (7). Referring to the formation scheme of such hypochlorous acid is as follows.
Cl- → Cl2 + e- ⑤식 Cl - → Cl 2 + e - ⑤ formula
2H+ + e- → H2(g) ⑥식2H + + e- → H 2 (g) ⑥
Cl2 + H20 → HOCl + HCl ⑦식
Cl 2 + H 2 0 → HOCl + HCl ⑦
도 2는 본 발명에서 상기 제 1 반응부(20)와 상기 제 2 반응부(30)로 구성되는 직병렬 혼합구조의 전극정렬방식의 전해조(700)를 나타낸다.FIG. 2 shows an
전극반응실을 2개의 전극반응실로 구획하고 전해반응을 일으키기 위해 전원장치로부터 내부 전극으로 직류 전기를 공급하는 양극 및 음극 단자부를 상기 제 1 반응부(20)와 상기 제 2 반응부(30)에 각각 구비한다.The anode and cathode terminal portions for dividing the electrode reaction chamber into two electrode reaction chambers and supplying the direct current electricity from the power supply device to the internal electrodes in order to cause the electrolytic reaction to the
또한, 상기 제 1 반응부(20)와 상기 제 2 반응부(30)는 내부 격벽을 통해 연결됨으로써 상기 제 1 반응부(20)에서 미 반응된 전해질이 상기 제 2 반응부(30)로 유입되어 전해 반응할 수 있도록 한다. In addition, the
상기 전해조(700)의 상기 제 1 반응부(20)와 상기 제 2 반응부(30)는 직병렬 혼합구조로 이뤄진 전극이 마련된다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 직병렬 혼합구조는 각각 양극 단자부와 음극 단자부에 연결된 양전극, 음전극 쌍과 그 사이에 배치되는 금속 전극으로 구성된다. 금속 전극은 양전극, 음전극과는 달리 양극 단자부나 음극 단자부와 직접 연결되어 있지는 않다.As shown in FIG. 2, the series-parallel mixing structure is composed of a positive electrode, a negative electrode pair, and a metal electrode disposed therebetween, respectively, connected to the positive and negative terminal portions. Unlike the positive electrode and the negative electrode, the metal electrode is not directly connected to the positive terminal portion or the negative terminal portion.
하지만, 금속 전극에서 양극에 가까운 부분은 양극에서 전자를 끌어당기는 힘에 의해 전자를 방출하게 되므로 음극이 되고, 음극에 가까운 부분은 음극에서 전자를 밀어내는 힘에 의해 전자를 받아들이게 되므로 양극이 된다.
However, the portion near the anode in the metal electrode emits electrons by the force of attracting electrons from the anode, and the portion near the cathode receives the electron by the force pushing the electrons out of the cathode.
도 3은 기본적인 직병렬 혼합구조를 확장한 전극정렬형태를 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates an electrode sorting form in which a basic series-parallel mixing structure is extended.
이와 같이 기본 구조의 직병렬 혼합방식의 전극 정렬 구조를 반복하여 적용하면 전해반응하는 유로의 길이를 더욱 증가시키고 전해반응시간을 보다 증가시켜 미반응 전해질을 최소화함으로써 전해염소의 발생량을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.Repeatedly applying the electrode alignment structure of the parallel structure of the basic structure increases the length of the electrolytic reaction flow path and increases the electrolysis reaction time to minimize the unreacted electrolyte, thereby increasing the amount of electrochlorine generated. You can get it.
한편, 상기 제 1 반응부(20)와 상기 제 2 반응부(30)에서는 전해염소 생성과 동시에 전해반응의 부산물인 수소 역시 생성된다.On the other hand, in the
상기 제 1 반응부(20) 및 상기 제 2 반응부(30)에서 생성된 수소와 전해염소는 상기 제 2 반응부(30)를 거쳐 전해조(700) 내 상단부, 즉, 제 1, 제 2 전극 반응부 상단에 위치한 기액분리반응부(40)를 거쳐 수소는 외부로 배출되고, 전해염소는 저장탱크로 이송되어 저장된다.
Hydrogen and electrolytic chlorine generated in the
도 4는 U자형 유로 형태의 전극반응부와 기액분리반응부가 일체화된 전해조를 도시하고 있으며, 도 5는 U자형 유로 형태의 전극반응부와 기액분리반응부가 일체화된 전해도의 단면도이다.4 illustrates an electrolytic cell in which an electrode reaction part and a gas-liquid separation reaction part of the U-shaped flow path are integrated, and FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrolytic diagram in which the electrode reaction part and the gas-liquid separation reaction part of the U-shaped flow path are integrated.
이 때, 상기 기액분리반응부(40) 내에는 상기 전해조(700)에서 생성되어 미 반응된 전해생성물(Cl2(g))의 기액 접촉면적을 증대시키는 충전물을 충전하여 재차 반응할 수 있도록 하여 전해효율을 증대시킨다.At this time, the gas-liquid
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전해조(700)에 전해질을 공급하는 전해질 공급관(10)을 U형태로 구성하여 전해질이 상기 제 2 반응부(30)를 거쳐 상기 제 1 반응부(20) 말단을 통해 공급되도록 한다.In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, the
이는 상기 전해조(700)에 투입하는 전해질의 온도가 낮을 경우를 대비한 것으로, 낮은 온도의 전해질이 상기 전해조(700)에 공급되면 상기 전해조(700)에서 전해염소 발생효율이 저하되므로, 상기 전해조(700)에 전해질을 이송하는 전해질 공급 관로가 상기 제 2 반응부(30)를 거쳐 상기 제 1 반응부(20)까지 도달하도록 하여 전해질 공급관로의 길이를 증가시키고 전해질 공급관로가 전해조 반응열에 의하여 온도가 상승되도록 하는 것이다.
This is to prepare for the case where the temperature of the electrolyte injected into the
이와 같이, 상기 전해질 공급관(10)의 온도가 상승하면 전해질 공급관로를 통과하는 전해질의 온도 역시 전해조 반응열에 의해 상승하므로 전해반응효율이 증가할 수 있도록 구성하였다.As such, when the temperature of the
이 때, 상기 전해질 공급관(10)은 전해염소에 내식성이 있으며, 열전달이 우수한 티타늄 및 기타 다양한 재료(아크릴, PE, PP 및 PVC 등)를 적용할 수 있다.
At this time, the
도 6은 상기 전해조(700)에서 전해반응에 의해 전해염소를 발생 시 양극 및 음극 전극단자부에 발생하는 열을 최소화하기 위하여 전극단자부에 구성되는 방열구조를 도시하고 있다.
FIG. 6 illustrates a heat dissipation structure configured in the electrode terminal part to minimize heat generated in the positive and negative electrode terminal parts when electrolytic chlorine is generated by the electrolytic reaction in the
본 발명에서는 다수의 전극과 연결된 단자부 외부에 방열구조를 구성하였다.In the present invention, the heat dissipation structure is configured outside the terminal portion connected to the plurality of electrodes.
따라서, 전해반응 시 다수의 전극과 연결된 전극 단자부에서 발생된 열이 전극 단자부 외부와 연결된 넓은 표면적의 방열구조로 신속히 이동하게 되므로 전극 단자부에서 발생하는 열 및 전극 단자부와 연결된 전극의 열을 저하시켜, 전극 단자부 온도상승에 따른 저항의 증가를 최소화하여 결과적으로 전해반응 효율을 증대시킬 수 있다. 방열구조 외부에 냉각효율을 증대시키기 위해 팬과 같은 공냉 냉각 수단 또는 수냉과 같은 냉각수단을 추가하면 단자부에서 발생한 열 및 전극반응부 내 각 전극에서 발생한 열 역시 외부로 방열할 수 있어 더욱 효과적이다.
Therefore, the heat generated from the electrode terminal portion connected to the plurality of electrodes during the electrolytic reaction is quickly moved to a heat dissipation structure of a large surface area connected to the outside of the electrode terminal portion, thereby reducing the heat generated in the electrode terminal portion and the heat of the electrode connected to the electrode terminal portion, The increase in resistance due to the temperature rise of the electrode terminal portion can be minimized, thereby increasing the electrolytic reaction efficiency. If air cooling means such as a fan or cooling means such as water cooling is added to increase the cooling efficiency outside the heat dissipation structure, the heat generated from the terminal portion and the heat generated from each electrode in the electrode reaction portion can be radiated to the outside.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 시스템을 나타낸다.7 shows an electrochlorine generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해염소 발생 시스템은 인입 원수를 연수화 시키는 연수기(100), 연수를 저장하는 연수저장탱크(200), 상기 연수저장탱크(200)로부터 연수를 공급하는 연수공급펌프(300), 전해질을 공급하는 전해질저장탱크(400), 상기 전해질저장탱크(400)로부터 전해질을 공급하는 전해질공급펌프(500), 상기 연수공급펌프(300)와 상기 전해질공급펌프(500)로부터 공급되는 연수 및 전해질의 유량 및 흐름을 인식할 수 있는 유량검측수단(600), 전극을 수납하여 전해반응하는 반응부(20, 30)와 상기 반응부(20, 30)에서 발생된 전해염소 및 기체 생성물을 분리, 반응시키는 기액분리반응부(40)가 일체화 되어 있으며, U자형의 형태로 열교환기능이 있는 전해질공급관(10)을 포함하고 단자부가 방열구조로 구성된 전해조(700), 상기 전해조(700)로부터 생성된 전해염소를 저장하는 저장탱크(800), 저장된 전해염소를 필요 장소로 이송하는 전해염소 투입펌프(900)를 포함하여 구성된다.
Electrolytic chlorine generating system according to an embodiment of the present invention is a
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한 정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to specific embodiments such as specific components and exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, fall within the scope of the present invention .
10 : 전해질 공급관 20 : 제 1 반응부
30 : 제 2 반응부 40 : 기액분리반응부
100 : 연수기 200 : 연수저장탱크
300 : 연수공급펌프 400 : 전해질저장탱크
500 : 전해질공급펌프 600 : 유량검측수단
700 : 전해조 800 : 저장탱크
900 : 전해염소 투입펌프10: electrolyte supply pipe 20: first reaction part
30: second reaction unit 40: gas-liquid separation reaction unit
100: water softener 200: soft water storage tank
300: soft water supply pump 400: electrolyte storage tank
500: electrolyte supply pump 600: flow rate detection means
700: electrolytic cell 800: storage tank
900: electrolytic chlorine input pump
Claims (9)
상기 제 1 반응부(20)를 통해 유입된 전해생성물과 미반응 전해질 중 상기 미반응 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해생성물이 생성되는 제 2 반응부(30); 및
상기 제 2 반응부(30)를 통해 유입된 전해염소와 기체생성물을 기액분리 및 반응시키는 기액분리반응부(40);
를 포함하여 구성되며,
상기 제 1 반응부(20) 및 상기 제 2 반응부(30)는
전원장치로부터 내부 전극으로 직류 전기를 공급하는 양극 및 음극 단자부와,
상기 양극 및 음극 단자부에 연결된 하나 이상의 양전극과 음전극 쌍과,
상기 양전극과 음전극 쌍 사이에 배치되며, 상기 양극 및 음극 단자부와 연결되어 있지 않은 금속 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 장치.
A first reaction part 20 in which electrolytic chlorine is generated by an electrolysis reaction of the electrolyte introduced through the electrolyte supply pipe 10;
A second reaction part 30 in which an electrolytic product is generated by an electrolysis reaction of the unreacted electrolyte among the electrolyte product and the unreacted electrolyte introduced through the first reaction part 20; And
A gas-liquid separation reaction part 40 for gas-liquid separation and reaction of the electrolytic chlorine and gaseous products introduced through the second reaction part 30;
And,
The first reaction unit 20 and the second reaction unit 30
Positive and negative terminal portions for supplying direct current electricity from the power supply to the internal electrodes;
At least one pair of positive and negative electrodes connected to the positive and negative terminal portions;
Electrolytic chlorine generating device disposed between the positive electrode and the negative electrode pair, characterized in that it comprises a metal electrode which is not connected to the positive and negative terminal portion.
상기 전해염소는
차아염소산나트륨 또는 차아염소산인 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 장치.
The method of claim 1,
The electrochlorine is
Electrolytic chlorine generating device characterized in that the sodium hypochlorite or hypochlorous acid.
상기 기액분리반응부(40)는
상기 제 1 반응부(20) 및 상기 제 2 반응부(30) 상단에 위치하고,
상기 기액분리반응부(40)의 내부 기액접촉면적을 증가시키는 충전물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 장치.
The method of claim 1,
The gas-liquid separation reaction unit 40
Located at the top of the first reaction unit 20 and the second reaction unit 30,
Electrolytic chlorine generating device further comprises a filler for increasing the internal gas-liquid contact area of the gas-liquid separation reaction portion (40).
상기 전해질 공급관(10)은
U자형 형태로 이루어져 있으며, 전해조 반응열에 의한 열교환이 가능한 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 장치.
The method of claim 1,
The electrolyte supply pipe 10 is
Electrolytic chlorine generating device consisting of a U-shaped form, the heat exchange by the electrolytic cell reaction heat is possible.
상기 양극 및 음극 단자부는
공냉식 또는 수냉식 방열수단이 구비된 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 장치.
The method of claim 1,
The positive and negative terminal portions
Electrolytic chlorine generating device characterized in that the air-cooled or water-cooled heat dissipation means is provided.
상기 연수를 저장하는 연수저장탱크(200);
상기 연수저장탱크(200)로부터 연수를 공급하는 연수공급펌프(300);
전해질을 공급하는 전해질저장탱크(400);
상기 전해질저장탱크(400)로부터 전해질을 공급하는 전해질공급펌프(500);
상기 연수공급펌프(300)와 상기 전해질공급펌프(500)로부터 공급되는 연수와 전해질의 유량 및 흐름을 인식할 수 있는 유량검측수단(600);
전극을 수납하여 전해반응하는 반응부(20, 30)와, 상기 반응부(20, 30)에서 발생된 전해염소 및 기체 생성물을 분리하고 반응시키는 기액분리반응부(40)가 일체화되어 있으며, U자형의 형태로 열교환기능이 있는 전해질 공급관(10)을 포함하고 단자부가 방열구조로 구성된 전해조(700);
상기 전해조(700)로부터 생성된 전해염소를 저장하는 저장탱크(800); 및
저장된 전해염소를 필요 장소로 이송하는 전해염소 투입펌프(900);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 시스템.
Water softener 100 for softening the incoming raw water;
Soft water storage tank for storing the soft water (200);
Soft water supply pump 300 for supplying soft water from the soft water storage tank (200);
An electrolyte storage tank 400 for supplying an electrolyte;
An electrolyte supply pump 500 for supplying an electrolyte from the electrolyte storage tank 400;
Flow rate detecting means (600) capable of recognizing the flow rate and flow of the soft water and the electrolyte supplied from the soft water supply pump (300) and the electrolyte supply pump (500);
The reaction units 20 and 30 for receiving and reacting the electrodes and the gas-liquid separation reaction unit 40 for separating and reacting the electrolytic chlorine and gas products generated in the reaction units 20 and 30 are integrated. An electrolytic cell 700 including an electrolyte supply pipe 10 having a heat exchange function in a shape of a child and having a terminal portion having a heat dissipation structure;
A storage tank 800 for storing the electrolytic chlorine generated from the electrolytic cell 700; And
An electrolytic chlorine input pump 900 for transferring the stored electrolytic chlorine to a required place;
Electrolytic chlorine generation system characterized in that it comprises a.
상기 반응부(20, 30)는
상기 전해질 공급관(10)을 통해 유입된 전해질의 전기분해 반응에 의해,
전해염소가 생성되는 제 1 반응부(20)와,
상기 제 1 반응부(20)를 통해 유입된 전해생성물과 미반응 전해질 중 상기 미반응 전해질의 전기분해 반응에 의해 전해생성물이 생성되는 제 2 반응부(30)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전해염소 발생 시스템.The method of claim 8,
The reaction unit 20, 30
By the electrolysis reaction of the electrolyte introduced through the electrolyte supply pipe 10,
A first reaction unit 20 for generating electrolytic chlorine,
Electrolytic chlorine characterized in that the second reaction portion 30 is formed by the electrolytic reaction of the unreacted electrolyte of the electrolytic product and the unreacted electrolyte introduced through the first reaction unit 20 is formed Generation system.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210015536A (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-10 | 표재민 | Cooling pipe of titanium material equipped in electrolyzer of the Sodium Hypochlorite generation device of undivided type |
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JP3770533B2 (en) * | 2000-09-01 | 2006-04-26 | クロリンエンジニアズ株式会社 | Hypochlorite production equipment |
KR101270520B1 (en) * | 2013-01-31 | 2013-06-04 | (주) 시온텍 | A manufacturing equipment of electrolytic sterilizing water and a manufacturing system of electrolytic sterilizing water |
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2013
- 2013-06-11 KR KR1020130066406A patent/KR101347905B1/en active IP Right Grant
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