KR101447642B1 - 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수기 등의 처리 용량에 따라서 달라지는 전해조의 전해 용량에 맞게 블럭 형태로 제작된 확장셋트를 적층하여 전해조를 모듈 형태로 조립할 수 있게 함으로써, 정수기의 정수 용량에 따라 달라지는 전해조를 별도로 제작하지 않고도 필요한 만큼 확장셋트를 적층 조립하여 원하는 처리 용량을 얻을 수 있도록 한 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인가되는 전원의 극성에 따라 산화수나 환원수를 얻을 수 있도록 한 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.

Description

확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈{EXTENDABLE ELECTROLYTIC BATH MODULE FOR MANUFACTURING HYDROGEN WATER}

본 발명은 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정수기 등의 크기에 따라 요구되는 수소수의 요구량에 맞게 전해조의 용량을 모듈 형태로 조립하여 사용할 수 있게 함으로써, 원하는 수소수의 용량에 맞게 전해조의 용량을 확장하여 사용할 수 있는 수소수 전해조 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 정수기는 외부로부터 원수(예를 들어서, 수도물)을 공급받아 이를 여과기 등에서 여과시킨 다음 음용하도록 구성된다. 최근 들어서는 수요자의 요구에 따라 다양한 기능을 갖는 기능수를 제공하는 정수기도 등장하고 있다.

특허문헌1에는 이러한 기능수로서 알카리성 환원수를 얻기 위한 전해조가 게시되어 있다. 이러한 알카리성 환원수 생성 전해조는, 전해액에 접하는 캐소드 전극의 면적은 전해액에 접하는 애노드 전극의 면적보다 더 크게 형성되며, 상기 애노드 전극은 상부가 개방된 애노드실에 안착되고, 상기 캐소드 전극이 안착되는 캐소드실은 상기 애노드실의 측면에 연속적으로 배치되고 상기 애노드실에 형성된 출구는 인접한 상기 캐소드실의 입구와 연통되게 형성되고, 연속적으로 배치되는 n-1번째의 상기 캐소드실의 출구는 인접한 n번째의 상기 캐소드실의 입구와 연통되는 구성이다. 이와 같은 발명에 의해 화학약품의 첨가 없이 액성의 변화가 가능하게 된다.

이렇게 생성된 알칼리성 환원수는 반도체웨이퍼나 포토마스크등의 표면 미립자 세정에 유용하며 초순수 또는 순수만을 원료수로 사용했기 때문에 패턴의 데미지 및 표면의 산화방지를 해결할 수 있는 효과가 있고, 특히 배수된 물을 저비용으로 재사용할 수 있어 환경문제를 경감할 수 있는 효과가 발생된다.

하지만, 기존의 전해조는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

(1) 기존의 전해조를 정수기 등에 장착하는 경우 정화수의 용량에 따라서 전해조의 크기도 커져야 한다. 이에 요구되는 용량에 따라 전해조를 별도로 제작하여 공급해야 하는 번거로움이 있었다.

(2) 이러한 번거로움으로 정수기 등의 제작에 따른 공정수의 증가로 인하여 제조 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 제조단가를 높이는 요인으로 작용하였다.

한국등록특허 제10-0660609호(2006년 12월 15일)

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 정수기 등의 처리 용량에 따라서 달라지는 전해조의 전해 용량에 맞게 블럭 형태로 제작된 확장셋트를 적층하여 전해조를 모듈 형태로 조립할 수 있게 함으로써, 정수기의 정수 용량에 따라 달라지는 전해조를 별도로 제작하지 않고도 필요한 만큼 확장셋트를 적층 조립하여 원하는 처리 용량을 얻을 수 있도록 한 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 인가되는 전원의 극성에 따라 산화수나 환원수를 얻을 수 있도록 한 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈은, 양측면에 각각 반응실이 형성되며, 각 반응실에는 각각 입출수용 포트가 구비되고, 어느 하나의 반응실에는 제2전극이 구비된 반응실 블럭; 각 반응실과 마주보는 면에 제3전극이 구비되고, 각 반응실이 구획되도록 반응실 블럭의 양측을 마감시켜 주는 한 쌍의 마감블럭; 및 제2전극과 어느 하나의 제3전극 사이에 위치하도록 반응실 블럭과 마감블럭 사이에 장착되는 이온 교환막;을 포함하고;, 이온 교환막을 기준으로 마주보는 상기 제2전극 및 상기 제3전극은 서로 다른 극성으로 인가되고, 나머지 제3전극은 상기 제2전극과 같은 극성으로 인가되는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈은, 양측면에 각각 반응실이 형성되며, 각 반응실에는 각각 입출수용 포트가 구비되고, 어느 하나의 반응실에는 제2전극이 구비된 반응실 블럭; 및 각 반응실과 마주보는 면에 제3전극이 구비되고, 각 반응실이 구획되도록 반응실 블럭의 양측을 마감시켜 주는 한 쌍의 마감블럭;을 포함하되;, 상기 반응실 블럭과 어느 하나의 마감블럭 사이에는, 양측면에 각각 제1전극을 갖는 구분 블럭과 반응실 블럭으로 이루어진 적어도 하나의 확장셋트가 더 장착되고;, 상기 제1전극과 제2전극 사이에는 각각 이온 교환막이 구비되며;, 상기 제1전극, 제2전극 그리고 제3전극에는, 각각 이온 교환막을 기준으로 양측에 배치된 전극에는 서로 다른 극성이 인가되고, 이온 교환막이 없이 마주보게 배치된 전극에는 동일 극성이 인가되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제1전극은 양극이 인가되고, 상기 제2전극 및 제3전극은 음극이 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1전극은 음극이 인가되고, 상기 제2전극 및 제3전극은 양극이 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 요구되는 전해조의 용량에 따라 블럭 형태로 이루어진 확장셋트만을 추가하여 조립함으로써, 구조가 간단하면서도 요구되는 용량에 맞게 쉽고 신속하게 조립하여 사용할 수 있기 때문에 전해조의 처리 용량에 따라 쉽게 확장하여 사용할 수 있다.

(2) 구성요소들이 블럭 형태로 제작되어 조립하여 사용하기 때문에 비숙련자라도 쉽고 신속하게 조립하여 원하는 전해조의 용량을 조립하여 사용할 수 있다.

(3) 전해조 모듈에 인가되는 전원의 극성을 통해 산화수를 얻거나 환원수를 쉽게 얻을 수 있게 된다.

(4) 사용중 고장이 발생하더라도 고장난 블럭만을 교체하여 사용하면 되기 때문에 유지보수면에서 전해조 전체를 교체해야 하는 기존의 전해조에 비하여 유리하다.

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 수소수 전해조 모듈의 전체 구성을 보여주기 위하여 분해한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 수소수 전해조 모듈의 결합된 상태를 보여주기 위한 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예1에 따른 도 2의 수소수 전해조 모듈에 전원이 인가되는 상태를 예시적으로 보여주기 위한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 수소수 전해조 모듈의 결합된 상태를 보여주기 위한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예3에 따른 수소수 전해조 모듈의 결합된 상태를 보여주기 위한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예1에 따른 수소수 전해조 모듈(M)은, 도 1 내지 도 4와 같이, 양측면에 각각 반응실(210a,210b)이 구성되어 외부로부터 급수와 배수가 이루어지고 어느 하나의 반응실(210b)에는 제2전극(240)이 구비된 반응실 블럭(200), 이 반응실 블럭(200)과 적층되게 설치되는 확장셋트(ES), 그리고 각각 제3전극(310)이 구비되며 상기 반응실(210a)과 확장셋트(ES)를 마감하기 위한 한 쌍의 마감블럭(300)을 포함하여 구성된다.

특히, 상기 확장셋트(ES)는, 양면에 각각 제1전극(120)이 구비된 구분 블럭(100)과 반응실 블럭(200')을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제1전극(120)과 제2전극(240) 사이에는 각각 이온 교환막(220)이 구비된다.

또한, 본 발명은 수소수를 얻기 위하여 이들 블럭에 인가되는 전원의 극성을 통해 산화수 또는 환원수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

반응실 블럭(200)은 양측면에 각각 반응실(210a,210b)이 개방된 형태로 형성되며, 각 반응실(210a,210b)에는 외부로부터 원수를 공급받고 반응후 다시 외부로 배출할 수 있도록 입출수용 포트(211)가 구비된다. 도 1에서, 입출수용 포트(211)는 반응실 블럭(200)의 양단부에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 1에서 반응실 블럭(200)의 윗면과 아랫면에 형성하거나, 어느 일면에만 형성할 수도 있다.

또한, 상기 반응실 블럭(200)에는, 도 1 및 도 2와 같이 외주면에 상술한 장착부(110)와 대응하는 위치에 장착부(230)가 구비된다. 그리고, 이 장착부(230)는 상기 장착구멍(111)과 대응하는 위치에 각각 장착구멍(231)이 형성된다. 이와 같이 이루어진 반응실 블럭(200)은 후술하게 될 구분 블럭(100)과 마주보게 설치되며, 이때 상기 장착구멍(111,231)이 서로 중첩되게 적층하여 장착되게 된다.

그리고, 상기 반응실 블럭(200)에는 어느 하나의 반응실(210b)에 제2전극(240)이 구비된다.

확장셋트(ES)는, 양면에 각각 제1전극(120)이 구비된 구분 블럭(100), 그리고 이 구분 블럭(100)의 바깥쪽에 적층되는 반응실 블럭(200')을 포함하여 구성된다. 이러한 확장셋트는 복수 개를 적층하여 처리 용량을 조절할 수 있게 한 것이다. 여기서, 상기 반응실 블럭(200')은 상술한 반응실 블럭(200)의 구성과 동일하기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

구분 블럭(100)은, 후술하게 될 반응실 블럭(200)을 구획하여 반응실을 형성시켜 주기 위한 비전도성 블럭체이다.

특히, 이러한 구분 블럭(100)은 반응실 블럭(200)과 마주보는 양측면에 각각 양측면에 각각 제1전극(120)이 구비된다. 이때, 제1전극(120)은 도 2와 같이 "+"가 인가되거나 도 3과 같이 "-"이 인가되게 된다.

마지막으로, 상기 구분 블럭(100)에는, 도 1과 같이 외주면에 장착부(110)가 돌출형성되고, 이 장착부(110)에는 구분 블럭(100)의 폭방향으로 장착구멍(111)이 관통되게 형성된다.

마감블럭(300)은 구분 블럭(100)에 적층된 각 반응실 블럭(200)의 개방된 반응실(210a,210b)을 마감시켜 주기 위한 블럭이다.

이러한 마감블럭(300)에는 테두리에 상술한 장착부(110)와 동일한 위치에 각각 장착구멍(321)이 관통되게 형성된 복수의 장착부(320)가 형성된다.

또한, 상기 마감블럭(300)에는 상기 반응실 블럭(200)에 인가된 제2전극(240)과 같은 극성과 갖는 제3전극(310)이 구비된다. 특히, 제3전극(310)은 도 2와 같이, 제2전극(240)과 함께 외부로부터 동시에 전원공급을 받을 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이온 교환막(220)은 제1전극(120)과 제2전극(240) 사이에 각각 설치된다. 이러한 이온 교환막(220)은 각 전극에 인가된 전원에 의해 전기분해된 음이온과 양이온을 분리시켜 준다.

이러한 이온 교환막(220)은 구분 블럭(100)과 반응실 블럭(200,200') 사이에 밀착되게 설치할 수도 있고, 도면과 같이 어느 하나의 반응실(210b)에 설치할 수도 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 실시예1에 따른 전해조 모듈(M)은, 각 구성요소들을 적층하여 각 장착구멍(111)을 통해 고정볼트(B)로 고정시킴으로써, 전해조 모듈이 완성된다.

본 발명의 실시예1에 따른 전해조 모듈(M)의 각 전극에 인가되는 극성은, 이온 교환막(220)을 마주보는 전극은 서로 다른 극성을, 그리고 이온 교환막(220)이 없이 마주보는 전극은 동일 극성을 인가하게 된다. 즉, 도 3과 같이 제1전극(120)에 "+"를 인가하고 제2전극(240) 및 제3전극(310)에 "-"을 인가하거나, 반대로 도 4와 같이 제1전극(120)에 "-"를 인가하고 제2전극(240) 및 제3전극(310)에 "+"을 인가함에 따라 산성수 또는 환원수를 얻을 수 있게 된다. 이때, 음극측에서는 환원수를 얻을 수 있고, 양극측에서는 산화수를 얻을 수 있게 되는 것이다. 이러한 전원의 극성 인가는 전해조 모듈(M)로부터 얻고자 하는 수소수의 종류에 따라 선택하여 사용하게 된다.

한편, 이러한 본 발명의 실시예1에 따른 구성을 이용하여 수소수의 분해량을 높이기 위하여 본 발명의 실시예1에 따른 전해조 모듈을, 다음의 실시예2 및 실시예3과 같이 확장하거나 축소하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 실시예2에 따른 전해조 모듈(M')은, 실시예1과 비교해 볼 때, 그 분해 용량을 높이기 위하여, 도 5와 같이 확장셋트(ES')를 추가하여 구성한 것이다.

즉, 실시예2에서는, 실시예1에서 설명한 확장셋트(ES)와 마감블럭(300) 사이에 또 다른 확장셋트(ES')를 더 추가한 것이다. 여기서, 추가되는 확장셋트(ES')는 상술한 이미 설명한 확장셋트(ES)와 동일한 구성으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서, 각 전극에 인가되는 극성은, 이온 교환막(220)을 마주보는 전극은 서로 다른 극성을, 그리고 이온 교환막(220)이 없이 마주보는 전극은 동일 극성을 인가하게 된다.

이에, 실시예2의 경우, 실시예1과 비교하여 반응실의 개수가 늘어나게 되어, 결과적으로 늘어난 각 반응실에서의 개수만큼 더 많은 수소수를 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 실시예3에 따른 전해조 모듈(M")은, 도 6과 같이, 실시예1과 비교해 볼 때에 확장셋트(ES)을 삭제한 구성이다. 이 경우, 제2전극(240)과 어느 하나의 제3전극(310)은 동일 극성을 갖게 하고, 이온 교환막(220)을 사이에 두고 배치되는 제2전극(240)과 마주보는 나머지 제3전극(310')은 다른 극성을 갖게 전원을 인가하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 블럭 형태로 형성된 구분 블럭과 반응실 블럭으로 이루어진 확장셋트를 이용하여 전기분해되는 분해능력에 맞게 임의로 쉽고 신속하게 조립하여 사용할 수 있게 된다.

100 : 구분 블럭
110 : 장착부
111 : 장착구멍
120 : 제1전극
200 : 반응실 블럭
210a,210b : 반응실
230 : 장착부
231 : 장착구멍
300 : 마감 블럭

Claims (4)

1. 삭제
2. 양측면에 각각 반응실(210a,210b)이 형성되며, 각 반응실(210a,210b)에는 각각 입출수용 포트(211)가 구비되고, 어느 하나의 반응실(210b)에는 제2전극(240)이 구비된 반응실 블럭(200); 및 각 반응실(210a,210b)과 마주보는 면에 제3전극(310)이 구비되고, 각 반응실(210a,210b)이 구획되도록 반응실 블럭(200)의 양측을 마감시켜 주는 한 쌍의 마감블럭(300);을 포함하되,
   상기 반응실 블럭(200)과 어느 하나의 마감블럭(300) 사이에는, 양측면에 각각 제1전극(120)을 갖는 구분 블럭(100)과 반응실 블럭(200)으로 이루어진 적어도 하나의 확장셋트가 더 장착되고,
   상기 제1전극(120)과 제2전극(240) 사이에는 각각 이온 교환막(220)이 구비되며,
   상기 제1전극(120), 제2전극(240) 그리고 제3전극(310)에는, 각각 이온 교환막(220)을 기준으로 양측에 배치된 전극에는 서로 다른 극성이 인가되고, 이온 교환막(220)이 없이 마주보게 배치된 전극에는 동일 극성이 인가되는 것을 특징으로 하는 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1전극(120)은 양극이 인가되고,
   상기 제2전극(240) 및 제3전극(310)은 음극이 인가되는 것을 특징으로 하는 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1전극(120)은 음극이 인가되고,
   상기 제2전극(240) 및 제3전극(310)은 양극이 인가되는 것을 특징으로 하는 확장성이 용이한 수소수 전해조 모듈.

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