KR101360079B1

KR101360079B1 - 무격막 전해조

Info

Publication number: KR101360079B1
Application number: KR1020130026349A
Authority: KR
Inventors: 박시춘
Original assignee: (주)미라클린
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-02-21
Also published as: AU2013232938B2; AU2013232938A1; JP2015510029A; WO2013137624A1; EP2826888B1; KR20130105466A; CN104080954A; KR20130108234A; SG11201405653TA; US20150027880A1; DK2826888T3; JP5817071B2; KR101363346B1; EP2826888A1; EP2826888A4; CN104080954B; ES2641370T3; EP2826888B8

Abstract

본 발명은 희석염산을 전기분해하여 미산성 차아염소산수 제조용 염소가스를 생산하는 무격막 전해조에 관한 것으로, 특히 염산의 전기분해반응이 일어나는 전극을 희석수의 공급에 의하여 냉각시키는 무격막 전해조에 관한 것이다.

Description

무격막 전해조 {NON-DIAPHRAGM ELECTROLYTIC CELL}

본 발명은 희석염산을 전기분해하여 미산성 차아염소산수 제조용 염소가스를 생산하는 무격막 전해조에 관한 것으로, 특히 염산의 전기분해반응이 일어나는 전극을 희석수의 공급에 의하여 냉각시키며, 미산성 차아염소산수를 효과적으로 생산할 수 있는 무격막 전해조에 관한 것이다.

일반적으로 미산성 차아염소산수는 희석염산(2~6%)을 전기분해장치(즉, 무격막 전해조)로 전기분해하여 염소가스를 생성한 후, 이를 물과 희석하여 제조된다.

이러한 미산성 차아염소산수의 제조를 위하여 사용되는 일반적으로 잘 알려진 전해조는 2개의 전극과 사각형의 전해공간을 형성하는 사각 프레임으로 구성된다. 관련된 국내 선행기술로는 예를 들어 국내특허 제0592331호(2006. 6. 15 등록), 국내특허 제0634889호(2006. 10. 10 등록) 등이 개시되어 있다.

이러한 전해조의 상기 사각프레임 하부에는 염산이 투입되는 투입구가 형성되고, 상부에는 염산이 전기분해되어 생성되는 염소가스를 포함하는 전해물질이 배출되는 배출구가 형성된다. 그리고, 상기 전해조에서 배출되는 전해물질(즉, 염소가스, 수소가스, 염산기체 등)은 후처리과정에서 공급되는 물에 희석되고, 이때 염소가스가 물에 용해되어 미산성 차아염소산수가 제조된다.

한편, 전술한 바와 같이, 미산성 차아염소산의 제조시에 2~6% 정도의 희석염산을 사용하기 때문에, 염산을 효과적으로 전기분해하기 위해서는 전극에 높은 전류를 인가시켜야 한다. 그런데, 전극에 높은 전류가 인가되면, 전극이 과열되어 전극의 수명이 단축된다.

뿐만 아니라 발생되는 염소가스의 온도가 높기 때문에 전극과 더불어 염소가스의 의해 전해조가 가열된다. 그런데 일반적으로 전해조의 케이스는 가격이 저렴하고 가공성도 용이하다는 이유로 내열성이 낮은 PVC로 제조된다. 따라서 전해조의 케이스가 염소가스와 전극의 열에 의해 쉽게 변형되고, 이에 따라 염소가스가 외부로 누출되는 안전사고가 발생된다.

본 발명에 있어서는 종래의 이와 같은 점을 감안하여 창안한 것으로, 미산성 차아염소산을 제조하기 위한 무격막 전해조의 전극이 희석수에 의해 냉각되기 때문에 전해조의 전극을 비롯한 구성부품들의 손상을 방지할 수 있고, 미산성의 차아염소산수를 효과적으로 생산할 수 있는 무격막 전해조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 염산을 전기분해하기 위한 무격막 전해조에 있어서,

밀폐된 내부공간을 가지는 외장케이스(22);

상기 외장케이스(22)의 내부에 서로 대향되도록 이격배치되는 한 쌍의 전극판(10,10');

상기 한 쌍의 전극판(10,10') 사이에 배치되어 상기 외장케이스(22)의 내부공간을 전해공간(16)과, 희석공간(24)으로 구획하는 구획부재(12);를 포함하여 이루어지며,

상기 전해공간(16)의 일측에는 염산이 투입되는 염산투입구(18)가 형성되고;

상기 구획부재(12)에는 상기 염산이 전해분해되어 발생되는 염소가스를 포함하는 전해물질을 상기 희석공간(24)으로 배출시키는 통공(20)이 형성되고;

상기 희석공간(24)의 일측에는 상기 염소가스를 포함하는 전해물질을 용해 및 희석시키기 위한 희석수가 공급되는 희석수공급구(26)가 형성되고. 타측에는 상기 염소가스가 희석수에 용해되어 생성된 차아염소산수를 외부로 배출시키는 차아염소산수배출구(28)가 형성되;,

상기 전극판(10,10')에는 상기 희석공간(24)으로 연장되는 연장부(10a,10'a)가 형성되어,

상기 희석공간(24)으로 유입되는 희석수가 상기 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)와 접촉되어 전극판(10,10')이 냉각되는 것을 특징으로 하는 무격막 전해조가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)는 상기 외장케이스(22)의 내측면에서 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 무격막 전해조가 제공된다.

삭제

도 1은 본 발명의 제1실시예를 보인 정단면도
도 2는 본 발명의 제1실시예의 측단면도
도 3은 본 발명의 제2실시예를 보인 정면도
도 4는 본 발명의 제3실시예를 보이 정면도
도 5는 본 발명의 제4실시예를 보인 정면도
도 6은 본 발명의 제5실시예를 보인 정면도
도 7은 본 발명의 제5실시예의 측단면도
도 8은 본 발명의 제5실시예의 평단면도
도 9는 본 발명의 제6실시예의 정면도
도 10은 본 발명의 제6실시예의 측단면도

이하에서, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 2는 본 발명의 제1실시예를 보인 것이다.

도 1과 2를 참조하면, 내부에 밀폐된 공간을 가지는 외장케이스(22)와, 외장케이스(22) 내부에 서로 대향되도록 이격배치되는 한 쌍의 전극판(10,10')과, 이들 전극판(10,10') 사이에 배치되어 상기 케이스(22)의 내부공간을 전해공간(16)과, 희석공간(24)으로 구획하는 구획부재(12)를 포함하여 이루어진다.

상기 외장케이스(22)는 상하로 긴 직사각형상으로 되어 내부에 밀폐된 공간을 가진다. 이러한 외장케이스(22)의 하단부에는 전기분해할 염산이 투입되는 염산투입구(18)가 형성되고, 외장케이스(22)의 상단부에는 희석수가 공급되는 희석수공급구(26)와 희석수에 의해 생성된 차아염소산수가 배출되는 차아염소산수배출구(28)가 서로 대향되는 측면에 형성된다.

상기 전극판(10,10')은 상기 외장케이스(22)의 서로 대향되는 내측면에 배치된다. 바람직하게는 전극판(10,10')은 상기 희석수공급구(26)와 차아염소산수배출구(28)가 형성된 면에 이웃되는 내측면에 각각 밀착되게 고정된다, 이들 전극판(10, 10')에는 통상적인 방식으로 외부전원이 연결된다.

그리고 상기 구획부재(12)는 전극판(10,10') 사이에 수평방향으로 배치되며, 외장케이스(22)의 내부공간은 상하로 구획한다. 외장케이스(22)의 상하로 구획된 공간 중 상기 염산투입구(18)가 형성된 하부공간은 투입되는 염산이 전기분해되는 전해공간(16)을 이룬다. 그리고 상부공간은 희석수공급구(26)와 차아염소산수배출구(28)가 형성되어 희석수가 공급되는 희석공간(24)을 이룬다.

이러한 구획부재(12)에는 통공(20)이 형성되는데, 이 통공(20)은 전해공간(16)에서 생성된 염산가스를 포함하는 전해물질을 상기 희석공간(24)으로 배출시키기 위한 것이다.

한편, 상기 전극판(10,10')의 상단부에는 상기 희석공간(24)으로 위치되도록 연장된 연장부(10a,10'a)가 형성된다.

삭제

이러한 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같이 작동된다. 상기 전극판(10,10')에 전류를 인가시키고, 상기 염산주입구(18)를 통해 전해공간(16)에 염산을 주입한다. 그리고 상기 희석공간(24)에는 희석수를 공급한다. 상기 희석수는 희석수공급구(26)로 투입되기 이전에 공지된 필터로 여과되거나 이에 미네랄 원소 등이 첨가될 수도 있다.

이와 같이 하면, 상기 전해공간(16)에서는 주입된 염산이 전기분해되어 염소가스를 포함하는 전해물질이 생성된다. 이때 생성되는 전해물질은 염소가스를 비롯하여 수소가스, 비 전해된 염산기체 등을 포함한다.

이와 같이 전해공간(16)에서 생성된 전해물질은 상기 구획부재(12)의 통공(20)을 통해 상측의 희석공간(24)으로 배출된다. 희석공간(24)으로 배출된 전해물질은 희석수에 희석되며, 전해물질 중의 염소가스가 물에 용해되어 미산성 차아염소산수가 생성된다. 생성된 차아염소산수는 차아염소산수배출구(28)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 상기 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)가 전해공간(16)에 위치되기 때문에, 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)가 희석수와 접촉된다. 따라서 전극판(10,10')이 희석수에 의해 냉각되고, 전극판(10,10')의 손상이 방지된다. 전극판(10,10') 뿐만 아니라 외장케이스(22)를 비롯한 다른 부품들의 냉각효과도 얻을 수 있어서 전해조의 전체적인 손상이 방지된다.

한편, 염소가스가 희석수에 용해되어 차아염소산수가 생성되지만, 아래의 화학식과 같이, 염소가스의 일부는 염산으로 재생성되기 때문에, 생성되는 차염소산수의 pH가 낮아진다.

H₂O + Cl₂ → HOCl + HCl

그러나 차아염소산수는 pH 5~6.5 의 미산성 수준에서 가장 우수한 살균력을 갖기 때문에, 살균력이 우수한 미산성의 차아염소산수를 제조하기 위해서는 차아염소산수의 pH를 상승시킬 필요가 있다. 그런데 종래에는 희석수의 공급량을 증가시켜서 차아염소산수의 pH를 상승시켰으나, 희석수의 공급량을 증가시키면, 차아염소산수의 차아염소산 농도가 저하되는 문제가 발생된다.

한편, 본 발명에서는 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)에 의해 희석공간(24)에서도 전류가 인가된다. 전술한 바와 같이, 희석공간(24)으로 유입되는 염소가스의 일부가 염산으로 재 생성되는데, 상기 연장부(10a,10'a)에 의해 희석공간(24)에 전류가 인가되면, 희석공간(24)에서 재 생성된 염산이 전기분해되어 염소가스가 생성되며, 이 염소가스가 희석수에 용해되어 차아염소산이 생성된다. 이와 같이 희석공간(24)에서 염산이 전기분해됨에 따라 희석수의 차아염소산수의 농도는 증가되고, pH도 상승되어 pH 5~6.5 정도의 미산성 차아염소산이 생성된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다, 제1실시예와 동일한 구성요 소와 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예를 보인 것이다. 본 실시예에서는 상기 구획부재(12)의 중앙부에 통공(20)들이 집중되고, 구획부재(12)의 저면 둘레부는 단부로 갈수록 하향으로 돌출되는 경사면(30)이 형성된다.

따라서 전해공간(16)의 상단부는 상향으로 갈수록 폭이 좁아지는 꼬깔형태를 가진다. 이는 전해공간(16)에서 발생된 염소가스를 포함하는 전해물질이 상기 통공(20)을 통해 희석공간(24)으로 원활히 배출되도록 가이드하기 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 제3실시예를 보인 것이다. 본 실시예에서는 구획부재(12)의 일측에 통공(20)이 형성되고, 구획부재(12)의 저면에는 통공(20)으로 전해물질이 원할하게 배출되도록 가이드하기 위한 경사면(30)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 제4실시예를 보인 것이다. 도 5를 참조하면, 전극판 (10, 10')의 연장부(10a,10'a)가 좌우, 전극판 (10, 10')의 폭방향으로 확장된다. 이와 같이 연장부(10a,10'a)가 확장됨에 따라 전극판(10, 10')의 연장부(10a, 10a')와 희석수가 접촉되는 면적이 확대되므로 냉각효과가 향상된다.

도 6은 본 발명의 제5실시예를 보인 것이다.

도 6 내지 8을 참조하면, 외장케이스(22)의 희석공간(24)을 이루는 상단부가 전극판(10,10')의 연장부(10a, 10a')보다 전후좌우로 확장형성되고, 외장케이스(22)의 상면도 연장부(10a, 10a')의 상단보다 높게 형성된다. 따라서 전극판(10,10')의 연장부(10a, 10a')가 외장케이스(22)의 내측면에서 이격된다.

이러한 본 실시예는 상기 연장부(10a, 10a')의 전후면이 모두 희석수에 노출되기 때문에 다른 실시예에 비해 냉각효율이 높다.

도 9와 10은 본 발명의 제6실시예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 외장케이스(22)의 좌우폭이 전극판(10,10')의 좌우폭 보다 넓게 형성되고, 전극판(10,10')은 외장케이스(22)의 전후내측면에서 이격되도록 배치된다. 그리고 구획부재(12)가 사각테형상으로 되어, 이 구획부재(12)의 내측면과 전극판(10,10')의 내측면에 의해 전해공간(16)이 구획형성된다.

또한, 희석수공급구(26)와 차아염소산수배출구(28)가 외장케이스(22)의 하단부에 형성된다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예는 전해공간(16)을 이루는 전극판(10,10')의 외측면이 희석공간(24)으로 노출되기 때문에 전극판(10,10')의 효과적으로 냉각된다.

Claims

염산을 전기분해하기 위한 무격막 전해조에 있어서,
밀폐된 내부공간을 가지는 외장케이스(22);
상기 외장케이스(22)의 내부에 서로 대향되도록 이격배치되는 한 쌍의 전극판(10,10');
상기 한 쌍의 전극판(10,10') 사이에 배치되어 상기 외장케이스(22)의 내부공간을 전해공간(16)과, 희석공간(24)으로 구획하는 구획부재(12);를 포함하여 이루어지며,
상기 전해공간(16)의 일측에는 염산이 투입되는 염산투입구(18)가 형성되고;
상기 구획부재(12)에는 상기 염산이 전해분해되어 발생되는 염소가스를 포함하는 전해질을 상기 희석공간(24)으로 배출시키는 통공(20)이 형성되고;
상기 희석공간(24)의 일측에는 상기 염소가스를 용해 및 희석시키기 위한 희석수가 공급되는 희석수공급구(26)가 형성되고 타측에는 상기 염소가스가 희석수에 용해되어 생성된 차아염소산수를 외부로 배출시키는 차아염소산수배출구(28)가 형성되며;
상기 전극판(10,10')에는 상기 희석공간(24)으로 연장되는 연장부(10a,10'a)가 형성되어;
상기 희석공간(24)으로 유입되는 희석수가 상기 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)와 접촉되어 전극판(10,10')이 냉각되는 것을 특징으로 하는 무격막 전해조.
삭제
제1항에 있어서, 상기 전극판(10,10')의 연장부(10a,10'a)는 상기 외장케이스(22)의 내측면에서 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 무격막 전해조.
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