KR101476097B1 - 실시간 농도 측정이 가능한 차아염소산나트륨 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차아염소산나트륨 발생기에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 발명으로서, 차아염소산나트륨 발생기를 포함하는 차아염소산나트륨 발생장치로서, 상기 차아염소산나트륨 발생기는, 셀; 및 상기 셀과 유체소통하며, 상기 셀에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 농도 측정부;를 포함하며, 상기 농도 측정부는 전기전도도를 이용하여 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 발명이다.

Description

실시간 농도 측정이 가능한 차아염소산나트륨 발생장치{A sodium hypochlorite generator capable of the real time measurement of the concentration}

본 발명은 차아염소산나트륨 발생기에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 발명이다.

구체적으로, 전기전도도를 이용하여 차아염소산나트륨의 농도를 실시간으로 측정하여 차아염소산나트륨 발생기 내에 포함된 셀(cell)의 세정 주기나 교체 주기를 판단하고, 또는 차아염소산나트륨 생성 및 유출을 제어하는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 발명이다.

일반적으로 차아염소산나트륨(NaOCl)은 정수장, 하수처리장의 살균장치, 보일러, 담수화 공정 처리수, 발전소의 냉각수 처리, 음용수 처리, 식물 및 채소, 육류 가공, 가정용 표백제로 사용되는 강한 염소취를 갖는 무색투명 액체 형태의 염소계 소독제이다.

이와 같은 차아염소산나트륨은, 차아염소산나트륨 발생기에서 소금물과 물이 혼합되어 희석된 희석수가 셀(cell)을 통과하는 과정 중에 셀 양측에 부과된 직류 전압에 의해 차아염소산나트륨 용액과 수소가스로 전기분해되면서 생성된다.

이하 차아염소산나트륨 생성 화학 반응식이다.

NaCl + H₂O + 2e- → NaOCl + H₂

상술한 바와 같이 정수장 또는 하수처리장 등 차아염소산나트륨 사용 공정에 소독제로 공급되는 차아염소산나트륨의 농도는 일정하게 유지되어야 한다. 종래에는 차아염소산나트륨 용액의 농도를 측정하기 위해 차아염소산나트륨을 채수하여 실험실에서 요오드 적정법을 사용하여 농도를 측정하고 있다. 이때 측정된 농도는 측정자의 주관적 입장으로 측정될 수 있고, 농도 또한 용액의 시료를 채취하는 순간부터 차아염소산나트륨은 대기 중에 노출되어 정확한 농도를 측정하기 어려우며, 농도를 측정하는 시간 또한 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 차아염소산나트륨 발생기에서 생성된 차아염소산나트륨의 농도를 측정한다고 하더라도 차아염소산나트륨 농도 조정은 차아염소산나트륨 발생기에 공급되는 소금물의 농도를 조절함으로써 이루어져 왔다.

종래 기술인 대한민국 특허등록번호 제10-0897069호를 살펴본다.

상술한 종래기술은 차아염소산나트륨 발생기에서 발생되는 차아염소산나트륨 용액의 농도를 실시간으로 모니터링하여 차아염소산나트륨 발생기에 공급되는 소금물의 양을 제어하는 발명에 관한 것이다.

그러나, 종래 기술에서는 차아염소산나트륨 농도센서에 의해 농도를 측정한다고 기재되어 있을 뿐 구체적으로 어떠한 수단을 이용하여 농도를 측정한다는 구체적인 개시가 없다.

또한, 농도가 측정된 후에 농도 조정을 위하여 차아염소산나트륨 발생기에 공급되는 소금물의 양을 조절함에 그치고 있다. 하지만, 셀에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도에 영향을 미치는 또 다른 요인으로 셀의 산화를 고려할 수 있는데, 셀의 오랫동안 사용으로 인하여 셀이 산화되고, 이에 따라 차아염소산나트륨의 생성 효율성이 낮아질 수 있기 때문이다. 이러한 경우, 셀을 세정하거나 정도가 심한 경우 셀을 교체할 필요가 있는데 종래의 기술에서는 이러한 셀의 세정이나 교체를 고려하고 있지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생 장치에서 차아염소산나트륨 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 수단을 제공하고자 한다.

또한, 차아염소산나트륨 발생기의 최적화된 셀 세정 시점 또는 교체 시점을 선정하여 안정적인 운영이 가능한 차아염소산나트륨 발생장치를 제공하고자 한다.

또한, 차아염소산나트륨 발생기의 셀 세정 시점에 따라 셀을 자동적으로 세정할 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치를 제공하고자 한다.

또한, 측정된 차아염소산나트륨 농도에 따라 차아염소산나트륨 발생장치의 작동을 제어할 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생장치는, 차아염소산나트륨 발생기(100)를 포함하는 차아염소산나트륨 발생장치로서, 상기 차아염소산나트륨 발생기(100)는, 셀(cell)(140); 및 상기 셀(140)과 유체소통하며, 상기 셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 농도 측정부(180);를 포함하며, 상기 농도 측정부(180)는 전기전도도를 이용하여 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 상기 셀(140) 및 상기 농도 측정부(180)와 전기적으로 연결되는 제어부(400);를 더 포함하며, 상기 제어부(400)는 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 상기 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 시점을 상기 셀(140)의 세정 시점 또는 교체 시점으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는 상기 셀과 유체소통하는 셀 세정부(160)를 더 포함하며, 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 상기 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 경우, 상기 제어부(400)가 상기 셀 세정부(160)를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 상기 농도 측정부(180)와 유체소통하는 차아염소산나트륨 저장탱크(300); 및 상기 차아염소산나트륨 저장탱크(300)와 유체소통하는 차아염소산나트륨 주입펌프(320);를 더 포함하며, 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 차아염소산나트륨 농도가 기설정된 농도 에서 벗어나는 경우, 상기 제어부(400)는 상기 차아염소산나트륨 주입펌프(320)의 작동을 제어하여 차아염소산나트륨 저장탱크(300)에 저장된 차아염소산나트륨의 투입양을 조절하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기설정된 농도가 0.72질량%인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 셀(140)의 세정 시점으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기설정된 농도가 0.68질량%인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 셀(140)의 교체 시점으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 셀 세정부(160)가 작동되는 경우, 상기 제어부(400)가 상기 염수희석장치(120)로의 소금물 및 물 중 어느 하나 이상의 유입을 중단시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 염수희석장치(120)와 유체소통하는 소금저장탱크(220); 및 상기 염수희석장치(120) 및 상기 소금저장탱크(220) 중 어느 하나 이상과 연통되는 물 공급부(240); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 차아염소산나트륨의 농도는, Y=73.5X + 1.23에 의해 계산되며, 여기에서 Y는 전기전도도(ms/cm), X는 차아염소산나트륨 농도(질량%)인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 해결 수단으로, 안정적인 차아염소산나트륨 발생장치의 관리를 통해 안정적인 차아염소산나트륨 발생 효율을 높일 수 있다.

또한, 차아염소산나트륨 농도의 연속적인 모니터링을 통한 차염 사용 공정의 소독단계의 효율 제고 및 소독 부산물 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 차아염소산나트륨 발생장치의 최적화된 셀 세정 시점 또는 교체 시점을 선정할 수 있고, 선정된 세정 시점 또는 교체 시점에 세정하거나 교체하여 차아염소산나트륨 발생장치를 안정적으로 운영할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 전기전도도와 차아염소산나트륨 농도와의 상관관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생장치는 차아염소산나트륨 발생기(100), 소금저장탱크(220), 물 공급부(240), 차아염소산나트륨 저장탱크(300), 차아염소산나트륨 주입펌프(320), 및 제어부(400)를 포함한다.

차아염소산나트륨 발생기(100)는 소금물 및 물을 공급받아 차아염소산나트륨을 생성하는 셀(cell)(140), 셀(140)과 유체소통하면서 셀(140)에서 생성된 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 농도 측정부(180), 셀(140)을 세정하는 셀 세정부(160), 소금물과 물을 공급받아 셀(140)에 소정 농도의 소금물을 공급하는 염수희석장치(120), 및 발생기 내부의 제어부(190)를 포함한다.

농도 측정부(180)에서는 셀(140)에서 생성된 차아염소산나트륨 농도를 측정하는데, 본 발명에서는 전기전도도를 이용하여 농도를 측정한다. 즉, 셀(140)에서 생성된 차아염소산나트륨에 전류를 통과시켜 얻어지는 전기전도도를 차아염소산나트륨 농도로 환산하여 농도를 측정한다.

이러한 전기전도도를 이용하면 차아염소산나트륨이 생성되는 실시간으로 농도 측정이 가능하며, 실시간으로 측정된 농도는 차아염소산나트륨 발생장치의 운영, 구체적으로 차아염소산나트륨 사용 공정에 공급되는 차아염소산나트륨의 농도를 일정하게 유지 관리하는데 효율적으로 이용될 수 있다.

전기전도도를 차아염소산나트륨 농도로 환산하는 방식은 실험 데이터에 근거한다. 특히, 본 발명에 따른 환산식은 Y=73.5X +1.23이다. 여기에서 Y는 전기전도도(ms/cm)이고, X는 차아염소산나트륨 농도(질량%)이다.

염수희석장치(120)는 물 공급부(240)로부터의 물과 소금저장탱크(220)로부터의 소금물을 공급받아 이들을 희석하고, 희석된 소정 농도의 소금물을 셀(140)에 공급한다. 물 공급부(240)는 염수희석장치(120) 또는 소금저장탱크(220)에 물을 공급한다.

차아염소산나트륨 저장탱크(300)는 셀(140)에서 생성된 차아염소산나트륨을 저장하며, 저장된 차아염소산나트륨은 필요에 따라 차아염소산나트륨 주입펌프(320)에 의해 차염 사용 공정에 공급된다.

저장되는 차아염소산나트륨은 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 농도 측정부(180)를 거치고, 측정된 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도를 벗어나는 경우에 후술할 제어부(400)의 제어의 의해 차아염소산나트륨의 생성 및 유입 등이 제어되기 때문에, 기설정된 범위 내의 농도의 차아염소산나트륨이 저장된다.

제어부(400)는 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생 장치의 구성요소들과 전기적으로 연결되어 차아염소산나트륨 생성 및 유동을 제어한다.

제어부(400)는 농도 측정부(180)에서 측정된 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 시점을 인식하고, 이 시점을 셀(140)의 세정 시점 또는 교체 시점으로 판단한다.

셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도는 시간이 지남에 따라 변경되는 셀(140)의 효율성에 따라 달라질 수 있다. 즉, 일정 기간이 경과하면 셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도는 최초의 농도보다 낮아질 수 있다.

이에 따라, 기설정된 농도 이하로 낮아진 경우 셀(140)은 세정되거나 교체될 필요가 있다. 이러한 셀(140)의 세정 시점 또는 교체 시점을 농도 측정부(180)에서 측정된 차아염소산나트륨 농도를 측정하고 이를 이용하여 제어부(400)에서 판단한다.

셀 세정부(160)는 셀(140)과 유체소통한다. 제어부(400)가 농도 측정부(180)에서 측정된 농도가 기설정된 농도 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 시점을 셀(140) 세정시점으로 판단하고, 이에 따라 셀 세정부(160)를 작동시킨다. 이에 따라, 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 경우 자동적으로 셀(140)의 세척이 이루어진다.

제어부(400)는 농도 측정부(180)에서 측정된 농도가 0.72질량% 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 시점을 셀(140) 세정 시점으로 인식하고 셀 세정부(160)를 작동시킨다.

차아염소산나트륨은 셀(140)을 통과하는 소금물이 전기분해되면서 발생되는 것으로, 전기분해되는 과정 중에 이물질이 셀(140)의 표면에 적층되는 현상이 발생한다. 이러한 이물질로 인하여 동일한 전류값이라도 셀(140)의 차아염소산나트륨 생산 효율이 떨어지게 마련이다. 따라서, 적정 시점에 셀(140)을 세정할 필요가 있다.

제어부(140)가 셀 세정부(160)를 작동시키는 경우, 셀(140)로 유입되는 소금물 공급이 중단되어야 하기 때문에, 셀(140)에 소금물을 공급하는 염수희석장치(120)의 작동 중단되거나 염수희석장치(120)로의 소금물 및 물 중 어느 하나 이상의 유입이 중단된다.

제어부(400)는 농도 측정부(180)에서 측정된 농도가 0.68질량% 이하인 상태에서 기설정된 시간이 경과된 시점을 셀(140)의 교체 시점으로 판단한다. 이에 따라, 사용자는 셀(140)을 교체할 수 있다.

장기간 동안 셀(140)을 사용한 경우에는 셀(140)의 피복이 벗겨지는 문제점이 발생한다. 이러한 경우에는 동일한 전류값을 통과시키더라도 적정 농도의 차아염소산나트륨을 생성하지 못하며, 적정 농도의 차아염소산나트륨을 생산하기 위하여 더 많은 전류를 공급해야 하는 문제점이 발생한다.

일반적으로, 생성되는 차아염소산나트륨의 농도가 0.68질량% 이하인 경우에는 셀(140)에 적층된 이물질에 의한 문제점이기보다는 피복이 벗겨짐으로써 발생할 수 있는 문제점이다. 따라서, 이러한 경우에는 비용을 고려한 효율성 측면에서 셀(140)을 교체하는 것이 바람직하다.

셀(140)이 교체되는 시점에 염수희석장치(120)의 작동은 중단된다.

본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생장치는 차아염소산나트륨 발생기(100)와 유체소통하는 차아염소산나트륨 주입펌프(320)를 포함한다.

기설정된 농도 이하인 차아염소산나트륨이 차염 사용 공정 등에 공급되는 것을 방지하기 위하여, 농도 측정부(180)에서 측정된 차아염소산나트륨 농도가 기설정된 농도 이하인 경우, 제어부는 차아염소산나트륨 주입펌프(320)를 통하여 차아염소산나트륨 저장탱크(300) 내의 차아염소산나트륨의 투입양을 증가시켜 차염 사용 공정에 유입되는 차아염소산나트륨 농도를 일정하게 유지시킨다.

염수희석장치(120)에 공급되는 소금물의 양이나 농도 또는 물의 양의 변경에 따라 염수희석장치(120)에 셀(140)로 공급되는 소금물의 농도가 변경될 수 있고, 이에 따라 셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨 농도가 달라질 수 있다.

이러한 경우, 제어부(140)는 염수희석장치(120)로의 소금물 및 물 중 어느 하나 이상의 유입을 제어한다. 즉, 농도가 기설정된 농도보다 낮은 경우 소금물의 양을 증가시켜 공급하거나 물의 양을 감소시키며, 농도가 기설정된 농도보다 높은 경우 그 반대로 작동시킨다.

이에 따라, 셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨 농도가 변경되는 경우, 셀(140)을 세정 또는 교체하거나 셀(140)에 공급되는 소금물의 농도나 양을 조절하여 일정한 농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다,

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 차아염소산나트륨 발생기
120: 염수희석장치
140: 셀
160: 셀 세정부
180: 농도 측정부
190: 발생기 내부 제어부
220: 소금저장탱크
240: 물 공급부
300: 차아염소산나트륨 저장탱크
320: 차아염소산나트륨 주입펌프
400: 제어부

Claims (9)

1. 차아염소산나트륨 발생기(100)를 포함하며, 차염 사용 공정에 차아염소산나트륨을 유입시키는 차아염소산나트륨 발생장치로서,
   상기 차아염소산나트륨 발생기(100)는,
   셀(cell)(140);
   상기 셀(140)에 소금물 및 물 중 어느 하나 이상을 유입시키는 염수희석장치(120); 및
   상기 셀(140)과 유체소통하며, 상기 셀(140)에서 생성되는 차아염소산나트륨의 농도를 측정하는 농도 측정부(180);를 포함하며,
   상기 차아염소산나트륨 발생장치는,
   상기 셀(140) 및 상기 농도 측정부(180)와 전기적으로 연결되는 제어부(400);
   상기 셀(140)과 유체소통하는 셀 세정부(160);
   상기 농도 측정부(180)와 유체소통하는 차아염소산나트륨 저장탱크(300);
   상기 차아염소산나트륨 저장탱크(300)와 유체소통하는 차아염소산나트륨 주입펌프(320);
   상기 염수희석장치(120)와 유체소통하는 소금저장탱크(220); 및
   상기 염수희석장치(120) 및 상기 소금저장탱크(220) 중 어느 하나 이상과 연통되는 물 공급부(240);를 더 포함하며,
   상기 농도 측정부(180)는 다음의 수식을 통하여 차아염소산나트륨의 농도를 측정하며,
   Y=73.5X + 1.23
   여기에서 Y는 전기전도도(ms/cm), X는 차아염소산나트륨 농도(질량%)이며,
   상기 제어부(400)는, 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 상기 차아염소산나트륨의 농도가 기설정된 농도 이하인 경우 상기 차아염소산나트륨 주입펌프(320)를 작동시켜 상기 차아염소산나트륨 저장탱크(300)에 저장된 차아염소산나트륨의 차염 사용 공정에의 투입양을 증가시키며, 그리고,
   상기 제어부(400)는, 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 상기 차아염소산나트륨의 농도가 0.72질량%인 상태로 기 설정된 시간을 경과한 경우 상기 셀(140)의 표면에 이물질 적층 현상이 발생한 것으로 판단하여 상기 셀(140)의 세정 시점으로 인식하고, 상기 셀 세정부(160)를 작동시켜 상기 염수희석장치(120)로의 소금물 및 물 중 어느 하나 이상의 유입을 중단시키며,
   상기 제어부(400)는, 상기 농도 측정부(180)에서 측정된 상기 차아염소산나트륨의 농도가 0.68질량%인 상태로 상기 기 설정된 시간이 경과한 경우 상기 셀(140)의 피복 벗겨짐 현상이 발생한 것으로 판단하여 상기 셀(140)의 교체 시점으로 인식하고 상기 염수희석장치(120)의 작동을 중단시킴으로써,
   상기 농도 측정부(180)가 전기전도도만을 측정하여, 차염 사용 공정에 유입되는 차아염소산나트륨의 농도를 일정하게 유지하며, 상기 셀(140)의 세정 시점 및 교체 시점을 모두 인식하는 것을 특징으로 하는,
   차아염소산나트륨 발생장치.
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