KR101450522B1 - 정류기 일체형 전기분해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박평형수 처리장치의 정류기 냉각구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전극을 구비하는 하우징 형태의 전극 모듈; 상기 전극 모듈을 하나 이상 구비하고, 양단에 유입구 및 유출구를 각각 구비함으로써 선박평형수를 전기분해 처리하는 전해조; 및, 상기 전해조의 일측에 위치하고, 상기 전극 모듈에 일대일 대응되도록 구비되며, 상기 전극 모듈에 전원을 공급하는 정류기 모듈;으로 구성되고, 상기 정류기 모듈이 상기 전해조에 설치되는 정류기 모듈의 일측면에 방열판;을 구비하고, 상기 전극 모듈은 상기 전해조에 수평 방향으로 결합되고, 상기 정류기 모듈은 상기 전해조에 수직 방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 정류기 일체형 전기분해장치에 관한 것이다.

Description

정류기 일체형 전기분해장치{ELECTROLYSIS APPARATUS WITH RECTIFIER}

본 발명은 선박평형수 처리장치의 정류기 냉각구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박평형수를 살균하는 전기분해장치에 전원 공급을 위한 정류기의 냉각에 있어서, 선박 평형수를 활용하는 선박평형수 처리장치의 정류기 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로 선박 평형수 처리장치의 정류기는 많은 양의 선박 평형수를 빠르게 살균처리 하기 위해 용량이 큰 전기분해장치를 사용한다. 선박 평형수 처리장치의 정류기는 단위시간 당 많은 양의 전류를 출력하므로, 전류량 증가로 인한 온도상승에 따라 정류기의 부품이 손상될 수 있다는 단점이 있었다.

상기와 같이, 정류기 사용에 따른 온도 상승으로 인한 정류기 부품 파손이 발생하지 않도록 하기 위하여, 정류기에는 냉각장치를 설치하여 정류기를 냉각하였다.

정류기에 설치되는 냉각장치의 냉각 방식으로는 수랭식과 공랭식으로 크게 분류 가능하다. 여기서, 공랭식의 경우 냉각효율이 낮고, 부피가 커서, 선박과 같이 공간을 효율적으로 사용해야 하는 제한적인 곳에는 설치공간을 많이 차지한다는 단점이 있었다.

또한, 공랭식 냉각 방법은 냉각팬의 고장이 자주 발생하고, 설치 환경에 따라 외부의 먼지가 쌓이거나 주위 온도가 높을 때 냉각성능이 떨어지는 등의 단점으로 인해 선박 평형수 전기분해장치의 정류기 냉각용으로는 거의 사용되지 않는다.

그리고, 수랭식 냉각방법은 전술한 공랭 방식 냉각장치의 문제를 대부분 해결하고 있으나, 열교환 장치와 냉각수를 순환시키는 외부 장치를 추가적으로 필요로 한다. 또한, 냉각수 배관에 누수 발생 시 장치에 심각한 문제로 이어지게 되고 정류기 설치 시 냉각수 배관을 같이 설치하게 때문에 설치 및 유지보수가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 기술한 단점을 보완하기 위하여 수랭식 냉각장치의 복잡한 구조를 공랭식 냉각장치처럼 단순화 시키면서도, 수랭식 냉각장치의 높은 냉각효율을 유지할 수 있도록 하는 선박 평형수 처리장치의 정류기 냉각구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 종래 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정류기 일체형 전기분해장치는,

다수의 전극을 구비하는 하우징 형태의 전극 모듈; 상기 전극 모듈을 하나 이상 구비하고, 양단에 유입구 및 유출구를 각각 구비함으로써 선박평형수를 전기분해 처리하는 전해조; 및, 상기 전해조의 일측에 위치하고, 상기 전극 모듈에 일대일 대응되도록 구비되며, 상기 전극 모듈에 전원을 공급하는 정류기 모듈;으로 구성되고, 상기 정류기 모듈이 상기 전해조에 설치되는 정류기 모듈의 일측면에 방열판;을 구비하고, 상기 전극 모듈은 상기 전해조에 수평 방향으로 결합되고, 상기 정류기 모듈은 상기 전해조에 수직 방향으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정류기 모듈의 하단에 형성되는 상기 방열판은 하나 이상의 돌출부로 구성되고, 상기 돌출부는 정류기 모듈의 일측면에서 다른 일측면으로 뻗도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 방열판은 알루미늄, 스테인레스 합금(Sus) 또는 테프론 코팅된 금속으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 정류기 일체형 전기분해장치에 있어서, 상기 전극 모듈을 구성하는 하우징 외부에 전극을 돌출되도록 구성하고, 상기 정류기 모듈의 외부면 일측에도 전극을 돌출되도록 구성하며, 부스바를 이용하여 상기 전극 모듈의 전극과, 상기 정류기 모듈의 전극을 연결할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 정류기 모듈의 내부에 형성되는 소자들 중 열이 발생하는 소자를 상기 방열판에 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 선박 평형수 처리장치 정류기 냉각구조는 설치 및 유지보수의 편의성이 높고, 높은 수준의 냉각 성능을 구현하면서도 구조가 단순하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 정류기 일체형 전기분해장치는 전극 모듈(10), 정류기 모듈(20) 및 전해조(30)로 구성된다.

전극 모듈(10) 및 정류기 모듈(20)은 하나 이상 구비되며, 전극 모듈(10)과 정류기 모듈(20)은 각각 일대일 대응되도록 구비된다.

전극 모듈(10)들은 전해조(30)에 설치된다. 전해조(30)의 양 끝에는 각각 유입구(31)와 유출구(32)가 구성된다. 유입구(31)를 통해 유입된 전기분해 처리 대상 선박평형수는, 전해조(30) 내부를 흘러 전극 모듈(10)들로부터 전기분해 처리되고, 전기분해 처리 된 선박평형수는 유출구(32)를 통해 전해조(30) 외부로 배출된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도로, 두 개의 정류기 모듈(20)을 전해조(30)에서 분리시켜 위로 들어올리고, 하나의 전극 모듈(10)을 전해조(30)에서 분리시켜 앞으로 빼낸 상태이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 유입구(31)를 통해 유입된 선박평형수가 전극 모듈(10)을 통과하게 된다.

본 발명의 정류기 일체형 전기분해장치는, 전해조(30)의 본체는 4면으로 이루어진다. 이하에서, 정류기 모듈(20)이 설치되는 면을 전해조(30)의 윗면(33)이라 하고, 전극 모듈(10)이 설치되는 면을 전해조(30)의 앞면(34)이라고 가정하여 설명하도록 한다.

정류기 모듈(20)은 전해조(30)의 윗면(33)에 수직하도록 결합되고, 전극 모듈(10)은 전해조(30)의 앞면(34)에 수평하도록 결합됨으로써, 전해조(30)에 장착된 정류기 모듈(20)과 전극 모듈(10)은 각각 수직한 방향으로 위치하게 된다.

여기서, 윗면(33) 및 앞면(34)은 각각 정류기 모듈(20) 및 전극 모듈(10)이 설치되도록, 사각 형태로 뚫려 있게 된다. 따라서, 도 2와 같이 전극 모듈(10)의 하우징 형태의 케이스가 앞면(34)의 뚫린 면에 관통 결합하고, 정류기 모듈(20)의 방열판이 윗면(33)의 뚫린 면에 관통 결합하게 된다.

도 2를 참조하여 전극 모듈(10)을 자세하게 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전극 모듈(10)은 하우징 케이스(12)에 하나 이상의 전극(11)이 구비되도록 형성된다. 하우징 케이스(12)는 앞면(34)에 형성된 뚫린 면에 삽입 가능한 크기로 제작되어야 함은 자명하다.

그리고, 전해조(30)에 결합된 전극 모듈(10)이 이격 되는 것을 방지하기 위하여, 전극 모듈 앞판(15)이 형성된다. 전극 모듈 앞판(15)의 크기는 하우징 케이스(12)보다 크게 형성됨으로써, 하우징 케이스(12)가 전해조(30) 내부로 삽입될 때, 전극 모듈 앞판(15)은 전해조(30) 외부면(341; 제 2 전극 고정용 홀이 형성된 면)에 걸려 더 이상 삽입되지 않게 된다.

또한, 전극 모듈 앞판(15)에는 하나 이상의 제 1 전극 고정용 홀(14)이 형성되어 있고, 전해조(30) 앞면(34)에는 하나 이상의 제 2 전극 고정용 홀(341)이 형성된다. 전극 모듈(10)이 전해조(30) 내부로 완전히 삽입되게 되면, 제 1 전극 고정용 홀(14)과 제 2 전극 고정용 홀(341)이 동일 선상에 위치하게 되므로, 나사(16)를 이용하여 전극 모듈(10)을 전해조(30)에 고정 결합시킬 수 있다.

전극 모듈(10)의 하우징 케이스(12) 외부면에는 돌출 전극(13)이 돌출되도록 구성된다.

계속해서, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 정류기 일체형 전기분해장치에서, 정류기 모듈(20)은 전해조(30)의 윗면(33)에 설치된다. 정류기 모듈(20)은 전해조(30) 내부에 설치될 전극 모듈(10)에 전원을 공급하는 장치이고, 하우징 형태로 구성된다.

정류기 모듈(20)의 윗면(정류기 모듈(20)에 있어서 전해조(30)의 윗면(33)에 수평하는 면)에 손잡이(21) 및 LED 표시등(22)이 형성된다. 그리고, 정류기 모듈(20)의 앞면(정류기 모듈(20)에 있어서 전해조(30)의 앞면(34)에 수평하는 면)에는 돌출 전극(23)이 구비된다.

정류기 모듈(20)에 구비되는 돌출 전극(23)과 전극 모듈(10)에 구비되는 돌출 전극(13)이 부스바(미도시)를 통해 연결 할 수 있다.

또한, 정류기 모듈(20)이 전해조(30)의 윗면(33)에 장착되었을 때 이격되는 것을 방지하기 위하여, 정류기 모듈 앞판(25)의 크기는 전해조(30)의 윗면(33)에 형성되는 뚫린 면보다 크게 형성된다. 전극 모듈 앞판(15), 제 1 전극 고정용 홀(14), 제 2 전극 고정용 홀(341) 및 나사(16)를 이용하여 전극 모듈(10)이 전해조(30)에 고정 결합되는 것과 같이, 정류기 모듈(20)에도 각각 대응되는 구성이 형성됨으로써 정류기 모듈(20)이 전해조(30)에 고정 결합하게 된다.

더욱 상세하게는, 정류기 모듈 앞판(25)에 형성된 다수개의 제 1 정류기 고정용 홀(24)이 형성되고, 전해조(30) 윗면(33)에는 다수개의 제 2 정류기 고정용 홀(241)이 형성되며, 정류기 모듈(20)이 전해조(30)에 장착되었을 때, 각각의 홀들이 대응되도록 위치하여 나사(26)를 이용해 결합하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도로, 두 개의 정류기 모듈(20)을 전해조(30)로부터 분리시켜 위로 들어올린 상태이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 정류기 모듈(20)의 하부면에 방열판(40)이 구비된다.

정류기 모듈(20)은 전극 모듈(10)에 전원을 공급하므로, 전원 공급으로 인한 열이 발생하는데, 정류기 모듈(20)의 발열을 방지하기 위하여 방열판(40)이 구비된다.

방열판(40)의 크기는 전해조(30)의 윗면(33)의 뚫린 면에 관통 결합되도록 크기가 형성됨으로써, 정류기 모듈 앞판(25)보다 그 크기가 작아야 함은 자명하다. 더욱 바람직하게, 방열판(40)은 알루미늄, 스테인레스 합금(Sus) 또는 테프론 코팅된 금속으로 구성되며, 이외에 부식방지 코팅된 금속으로 구성 가능하다.

방열판(40)을 포함하는 정류기 모듈(20)이 전해조(30)에 설치되면, 전해조(30) 내부를 흐르며 전극 모듈(20)을 통과하는 선박평형수가 방열판을 스치게 된다. 이는, 앞서 참조한 도 2를 통해 이해될 것이다.

따라서, 전극 모듈(20)을 통과하며 전기분해되는 선박평형수가 전해조(30) 내부를 흐르며 방열판(40)에 닿게 되므로, 정류기 모듈(20)에서 발생한 열을 식히고, 따라서 정류기 모듈(20)을 냉각할 수 있는 효과가 있다.

또한, 별도의 냉각장치를 구비 하지 않고 선박평형수 자체로 정류기 모듈(20)에서 발생한 열을 식힐 수 있으므로, 구조의 간소화 및 별도 냉각장치 구비에 따른 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.

여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 방열판(40)은 두 가지 형태로 구성 가능하다. 두 번째 정류기 모듈(20)에 구비되는 방열판(41)은 판의 형태로 구성되고, 첫 번째 정류기 모듈(20)에 구비되는 방열판(40)은 이하에서 도 4를 참조하여 자세하게 설명하도록 한다.

도 4는 정류기 모듈(20)에 방열판(40)이 설치된 모습을 나타낸 측면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 정류기 모듈(20)의 하단 즉, 정류기 앞판(25)의 밑면에 설치되는 방열판(40)은 하나 이상의 돌출부(401)로 구성된다. 여기서, 돌출부(401)는 정류기 모듈(20)의 일측면에서 다른 일측면으로 뻗도록 형성된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 전해조(30)의 유입구(31)에서 유출구(32)에 이르도록 방열판(40)의 돌출부(401)가 뻗어 있다. 그러나, 방열판(40)에 설치되는 돌출부(401)의 구성방향을 한정하지는 않는다.

도 3 내지 도 4와 같이, 방열판(40)을 다수개의 돌출부(401)로 형성함으로써, 전해조(30)를 흐르는 선박평형수가 방열판(40)에 닿는 면적을 넓힐 수 있고, 따라서 정류기 모듈(20)로부터 방열판(40)에 전달된 열을 더욱 빨리 식힐 수 있다는 효과가 있다.

이 때, 정류기 모듈(20) 내부에 구성되는 전기 부품들의 배치에 있어서, 발열이 많은 소자들을 방열판(40, 41)에 인접하도록 배치하여, 정류기 모듈(20)에서 발생하는 열을 별도의 냉각장치 없이 선박평형수 및 방열판(40, 41)으로 냉각 가능하다.

도 5는 정류기 모듈(20)에 전기 부품들이 배치되는 모습을 도시한 측면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 정류기 모듈(20)과 방열판(41)과 접하도록 구성된다. 이 때, 정류기 모듈(20) 내부에는 PCB 기판(27)이 있고, PCB 기판(27)에 전원 발생을 위한 전기 부품들이 배치된다.

PCB 기판(27)에 배치되는 전기 부품들 중, 다이오드(271), 트랜스포머(273) 및 IGBT(272)가 특히 열을 많이 발생한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 발열이 많은 소자들을 도 5의 구성과 같이 방열판(40, 41)에 인접하도록 배치함으로써 소자에서 발생한 열을 방열판(40, 41)으로 전달한다.

다이오드(271) 및 IGBT(272)는 방열판(41)에 직접 닿도록 PCB 기판(27)에 배치된다. 그리고, 트랜스포머(273)의 3면을 감싸는 트랜스포머 방열판(274)을 따로 구비함으로써, 트랜스포머(273)에서 발생한 열을 트랜스포머 방열판(274)에 전달한다. 도 5에 도시한 바와 같이 트랜스포머 방열판(274)은 방열판(41)에 접하도록 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 전극 모듈 11 : 전극
12 하우징 케이스 13 : 돌출 전극
14 : 제 1 전극 고정용 홀 15 : 전극 모듈 앞판
16 : 나사 20 : 정류기 모듈
21 : 손잡이 22 : LED 표시등
23 : 돌출 전극 24 : 제 1 정류기 고정용 홀
241 : 제 2 정류기 고정용 홀 25 : 정류기 모듈 앞판
26 : 나사 27 : PCB 기판
271 : 다이오드 272 : IGBT
273 : 트랜스포머 274 : 트랜스포머 방열판
30 : 전해조 31 : 유입구
32 : 유출구 33 : 전해조 윗면
34 : 전해조 앞면 341 : 제 2 전극 고정용 홀
40, 41 : 방열판 401 : 돌출부

Claims (5)

1. 다수의 전극을 구비하는 하우징 형태의 전극 모듈,
   상기 전극 모듈을 적어도 하나 구비하고, 양단에 유입구 및 유출구를 각각 구비함으로써 선박평형수를 전기분해 처리하는 전해조,
   상기 전해조의 일측에 위치하고, 상기 전극 모듈에 일대일 대응되도록 구비되어 상기 전극 모듈에 전원을 공급하며, 내부에 트랜스포머를 구비하는 정류기 모듈,
   상기 정류기 모듈의 일측면에 위치하고, 상기 정류기 모듈 내부에 위치하는 소자 중 열이 발생하는 소자에 접하도록 배치되어 상기 열이 발생하는 소자를 방열하는 방열판, 그리고
   상기 정류기 모듈 내부에 위치하는 상기 트랜스포머를 감싸고, 상기 방열판에 접하여 상기 트랜스포머를 방열하는 트랜스포머 방열판을 포함하는 정류기 일체형 전기분해장치.
2. 제1항에서,
   상기 방열판은 상기 정류기 모듈의 일측면에서 다른 일측면으로 뻗도록 형성되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 정류기 일체형 전기분해장치.
3. 제1항에서,
   상기 방열판은 알루미늄, 스테인레스 합금(Sus) 또는 테프론 코팅된 금속으로 구성되는 정류기 일체형 전기분해장치.
4. 제1항에서,
   상기 전극 모듈의 상기 하우징 외부, 그리고 상기 정류기 모듈의 외부면 일측에 각각 돌출되도록 위치하는 전극, 그리고
   상기 전극 모듈에 돌출된 상기 전극과 상기 정류기 모듈의 상기 전극을 연결하는 부스바를 더 포함하는 정류기 일체형 전기분해장치.
5. 삭제

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