KR101828598B1

KR101828598B1 - 무 산세정식 해수 전해조

Info

Publication number: KR101828598B1
Application number: KR1020170159225A
Authority: KR
Inventors: 임한귀
Original assignee: 임한귀
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-02-12

Abstract

본 발명은 음극판에 부착된 수산화마그네슘을 산세정 없이 효과적으로 제거하여 산세정에 의한 양극판의 손상을 방지할 수 있는 무 산세정식 해수 전해조에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 전해조 프레임; 상기 전해조 프레임의 일단에 조립되는 애노드 전극부; 상기 전해조 프레임의 타단에 조립되면서 서로 소정 간격 이격되어 설치되는 제1, 2 캐소드 전극부; 일단이 상기 애노드 전극부에 연결되는 복수 개의 양극판; 일단이 상기 제1 캐소드 전극부와 상기 제2 캐소드 전극부에 교대로 연결되는 복수 개의 음극판; 및 플러스 전극이 제1 전원선에 의해 상기 애노드 전극부에 연결되고, 마이너스 전극이 제2, 3 전원선에 의해 상기 제1, 2 캐소드 전극부에 각각 연결되며, 상기 제1 전원선과 상기 제2, 3 전원선은 제4 전원선에 의해 연결되면서 교류를 직류로 변환하여 전류를 공급하는 정류기; 및 상기 정류기에 의해 상기 애노드 전극부와 상기 제1, 2 캐소드 전극부 중에서 선택하여 전류를 공급하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무 산세정식 해수 전해조{Seawater Electrolyer not using Acid Cleaning}

본 발명은 무 산세정식 해수 전해조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박이나 발전소 등에서 해수를 냉각수로 사용할 때, 해수 내에 포함된 해양생물들이 냉각수로, 복수기, 열교환기 등(이하 '냉각계통'이라 한다.)에 부착되는 것을 방지하기 위해 해수를 전기분해하여 차아염소산 나트륨을 생성하는 무 산세정식 해수 전해조에 관한 것이다.

일반적으로 해안에 위치된 발전소나 선박 등에서는 주요 장치들을 냉각하기 위한 냉각수로 해수가 사용되고 있다.

그러나 해수에는 해양생물인 담치류 및 해조류가 포함되어 있고, 이러한 해양생물이 해수 취수구나 복수기 내부에 부착되어 유로 저항증가, 유량감소 및 전열면의 열전달을 방해하여 열교환기의 효율이 저하되거나 냉각수로 등의 부식을 촉진하는 문제가 있다.

따라서 선박이나 발전소에서 해수를 냉각수로 사용할 때에는, 해수를 전기분해하여 차아염소산소다(NaOCl)를 생성하는 해수 전해설비(이하 '해수 전해조'라 한다.)가 설치되고 있다.

이러한 해수 전해조에서 생성되는 차아염소산소다는 강한 살충력과 살균력이 있는 물질로 소량이 사용되더라도 해수 냉각계통에 해양생물이 부착되는 것이 효과적으로 방지된다.

상기와 같은 종래의 해수 전해조는 해수 전기분해 시 화학반응으로 애노드(Anode, +극) 전극의 양극판에서 염소(Cl₂)가 발생되고, 캐소드(Cathode, -극) 전극의 음극판에서 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)과 수산화나트륨(NaOH)이 생성되는데, 이중 수산화나트륨이 염소와 반응하여 차아염소산소다(NaOCl)가 생성되고, 불용성인 수산화마그네슘은 음극판에 부착되게 된다.

이에 의해 해수 전해조를 장기간 운용하면 음극판에 많은 양의 수산화마그네슘이 부착되면서 전해효율이 크게 저하되고, 결과적으로 캐소드 전극이 파손되는 등의 여러 문제를 유발한다.

따라서 수산화마그네슘이 부착된 음극판을 주기적으로 산세정하여 음극판에 부착된 수산화마그네슘을 제거하고 있다.

그러나 수산화마그네슘을 제거하기 위해 산세정을 자주 실시하면 양극판의 표면에 코팅된 백금족 화합물(이하 '백금족 금속'이라 한다.)이 손상되고, 이에 의해 애노드 전극의 수명이 크게 단축되면서 전해효율이 저하되며, 또한 운전유지비가 증가되 문제가 있다.

따라서 수산화마그네슘을 제거하기 위한 산세정을 실시하지 않고도 음극판에 부착된 수산화마그네슘을 제거할 수 있어 양극판을 보호할 수 있고, 이에 의해 캐소드 전극의 수명 단축을 방지함과 동시에 전해효율을 담보할 수 있는 무 산세정식 해수 전해조의 개발이 요구된다.

KR 10-0663332 B1 (2006. 12. 22.) KR 10-1280537 B1 (2013. 05. 16.) KR 10-2009-0012482 A (2009. 02. 04.) KR 10-2015-0112283 A (2015. 10. 07.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 해수 전해조가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 음극판에 부착된 수산화마그네슘을 산세정 없이 효과적으로 제거하여 산세정에 의한 양극판의 손상을 방지하고, 이에 의해 전극의 수명 단축을 방지함과 동시에 전해효율을 담보할 수 있는 무 산세정식 해수 전해조를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 무 산세정식 해수 전해조는, 사각 틀 모양으로 조립되는 전해조 프레임; 상기 전해조 프레임의 일단을 수직으로 관통하여 조립되는 애노드 전극부; 상기 전해조 프레임의 타단을 수직으로 관통하여 조립되면서 서로 소정 간격 이격되어 설치되는 제1, 2 캐소드 전극부; 일단이 상기 애노드 전극부에 연결되면서 서로 소정 간격 이격되어 복수 개가 설치되는 양극판; 일단이 상기 제1 캐소드 전극부와 상기 제2 캐소드 전극부에 교대로 연결되면서 서로 소정 간격 이격되어 복수 개가 설치되는 음극판; 및 플러스 전극이 제1 전원선에 의해 상기 애노드 전극부에 연결되고, 마이너스 전극이 제2, 3 전원선에 의해 상기 제1, 2 캐소드 전극부에 각각 연결되며, 상기 제1 전원선과 상기 제2, 3 전원선은 제4 전원선에 의해 연결되면서 교류를 직류로 변환하여 전류를 공급하는 정류기; 및 상기 정류기에 의해 상기 애노드 전극부와 상기 제1, 2 캐소드 전극부 중에서 선택하여 전류를 공급하는 제어기; 를 포함하고, 상기 제2, 3 전원선은 제1 스위치에 의해 선택적으로 마이너스 전류가 흐르도록 상기 정류기와 연결되며, 상기 제1, 2, 3, 4 전원선은 제2, 3 스위치에 의해 상기 정류기로부터 선택적으로 플러스 전류가 흐르도록 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 양극판이 티타늄 재질의 판재의 표면에 백금족 금속을 코팅하여 형성되고, 상기 음극판이 하스텔로이, 스테인리스, 티타늄 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어기가, 상기 제1, 2, 3 스위치를 자동 제어하여 제1, 2 전원선을 통해 전류가 흐르도록 소정 시간 제어한 다음, 상기 제1, 2, 3 스위치를 제어하여 상기 제1, 3 전원선을 통해 전류가 흐르도록 소정 시간 제어하고, 그런 다음 상기 제1, 2 캐소드 전극부의 탈리 모드가 진행되도록 순차 제어하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 탈리 모드가, 상기 제1, 2, 3 스위치를 제어하여 상기 제4 전원선과 상기 제2 전원선을 통해 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 상기 제3 전원선을 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결되어 상기 제1 캐소드 전극부와 연결된 상기 음극판에 부착된 수산화마그네슘을 소정 시간 탈리시킨 다음, 상기 제1, 2, 3 스위치를 제어하여 상기 제4 전원선과 상기 제3 전원선을 통해 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 상기 제2 전원선을 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결되어 상기 제2 캐소드 전극부에 연결된 또 다른 상기 음극판에 부착된 수산화마그네슘이 소정 시간 탈리되도록 제어하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 애노드 전극부와 상기 제1, 2 캐소드 전극부에 상기 양극판과 상기 음극판의 자유단을 지지함과 동시에 상기 양극판과 상기 음극판의 간격을 조절하는 고정구가 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 해수를 전기분해하여 차아염소산소다를 생산함에 있어서 필연적으로 음극판에 부착되는 수산화마그네슘을 제거하기 위해 제1, 2 캐소드 전극부를 교대로 애노드 전극부로 전환하는 탈리 모드가 주기적으로 운용되고, 이에 의해 양극판의 코팅막이 보호되어 해수 전해조의 사용 수명이 연장된다.

또한, 본 발명은 양극판과 음극판의 자유단이 고정구에 의해 안정적으로 지지되면서 해수의 유속에 따른 양극판과 음극판의 변형과 손상이 방지된다.

그리고 본 발명은 양극판의 상, 하면에 각각 간격유지부재가 장착되고, 이러한 간격유지부재를 통해 양극판과 음극판의 간격이 일정하게 유지됨과 동시에 간격유지부재에 형성된 메인돌기와 보조돌기를 이용하여 양극판과 음극판 사이를 통과하는 해수의 와류를 형성시킴으로써 해수를 전기분해하여 차아염소산소다를 생산하는 효율이 더욱 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 무 산세정식 해수 전해조의 제1 실시예를 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고정구의 예를 보인 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 고정구의 예를 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 고정구의 다른 실시예를 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 무 산세정식 해수 전해조의 제2 실시예를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 간격유지부재의 예를 보인 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 애노드 전극부와 제1 캐소드 전극부를 통해 차아염소산소다가 생산되는 예를 보인 사용 상태도.
도 8은 본 발명에 따른 애노드 전극부와 제2 캐소드 전극부를 통해 차아염소산소다가 생산되는 예를 보인 사용 상태도.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제1 캐소드 전극부와 제2 캐소드 전극부로 전원이 인가되어 전극에 부착된 수산화마그네슘이 제거되는 예를 보인 사용 상태도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 캐소드 전극에 부착된 수산화마그네슘을 산세정(acid cleaning) 없이 효과적으로 제거하여 산세정에 의한 양극판의 손상을 방지하고, 이에 의해 전극의 수명 단축을 방지함과 동시에 전해효율을 담보할 수 있는 무 산세정식 해수 전해조를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 전해조 프레임(10), 애노드 전극부(20), 제1 캐소드 전극부(30A), 제2 캐소드 전극부(30B), 양극판(40), 음극판(50), 정류기(60) 및 제어기(70)를 포함한다.

전해조 프레임(10)은 후술하는 애노드 전극부(20)와 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)가 양측에 설치되면서 그 사이에 복수 개의 양극판(40)과 음극판(50)이 서로 소정 간격 이격되어 교대로 설치되기 위한 프레임이다.

이러한 전해조 프레임(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 수평의 길이를 가지면서 서로 소정 간격 이격되어 상하로 위치되는 상, 하부프레임(11, 12)과, 상, 하부프레임(11, 12)의 양단에 수직으로 설치되는 한 쌍의 측면프레임(13, 14)을 포함한다.

그리고 한 쌍의 측면프레임(13, 14)에는 관통조립체(15)가 내부를 수직으로 관통하여 설치되고, 이 관통조립체(15)의 상, 하단이 상, 하부프레임(11, 12)을 각각 관통하여 삽입된 다음, 관통조립체(15)의 상하단에 조립볼트(16)가 나사 결합되어 상, 하부프레임(11, 12)과 한 쌍의 측면프레임(13, 14)이 서로 강건하게 조립된다.

전해조 프레임(10)의 일단에는 애노드 전극부(20)가 설치되고, 이러한 애노드 전극부(20)에 의해 후술하는 정류기(60)로부터 플러스 전류가 흐르면서 애노드 전극부(20)에 조립된 복수 개의 양극판(40)으로 플러스 전류가 흐르게 된다.

상기와 같은 애노드 전극부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이 하부프레임(12)을 관통하도록 설치되는 수직의 길이를 가지고, 그 하부 외측면에는 너트(도면부호 없음)가 조립되기 위한 나사산이 형성된다.

그리고 상부프레임(11)과 하부프레임(12) 사이의 애노드 전극부(20)에는 후술하는 복수 개의 양극판(40)의 일단이 관통 설치되면서, 각각의 양극판(40) 사이의 설치 간격을 조절하기 위한 스페이서가 설치된다.

이때 스페이서(spacer)는 양극판(40)과 양극판(40) 또는 음극판(50)과 음극판(50) 사이에 설치되는 메인스페이서(21)와, 상부프레임(11)과 양극판(40) 사이 및 하부프레임(12)과 음극판(50) 사이에 설치되는 보조스페이서(21A, 21B)를 포함한다.

또한, 애노드 전극부(20)에는 필요에 따라 메인스페이서(21)와 같이 양극판(40)과 양극판(40) 사이 또는 음극판(50)과 음극판(50) 사이의 설치 간격을 유지시킴과 동시에 양극판(40)과 음극판(50)의 자유단을 고정하는 고정구(80)가 설치된다.

이러한 고정구(80)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하면에 각각 조립부(81A)가 돌출 형성되면서 일단에 "V"자 모양의 삽입고정홈(81B)이 형성된 메인블록(81)과, 메인블록(81)의 조립부(81A)에 각각 조립되는 상, 하부절연체(82, 83)를 포함한다.

이때 상, 하부절연체(82, 83)에는 메인블록(81)의 조립부(81A)가 조립되는 조립공(82A, 83A)이 상하를 관통하여 형성되고, 메인블록(81)에는 애노드 전극부(20)와 후술하는 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)가 관통 삽입되기 위한 관통공(81C)이 형성된다.

상기와 같은 고정구(80)에 의해 양극판(40) 또는 음극판(50)을 애노드 전극부(20)와 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 소정 간격 이격하여 쉽게 설치할 수 있고, 이에 더해 양극판(40)과 음극판(50)의 자유단이 메인블록(81)의 삽입고정홈(81B)에 형성된 V자 모양의 홈에 삽입되어 지지됨으로써 해수의 유속에 의해 양극판(40)과 음극판(50)이 유동되거나 변형되는 것이 효과적으로 방지된다.

한편, 양극판(40)과 음극판(50)의 자유단을 더욱 강건하게 지지하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 금속 판재를 절곡하여 형성된 삽입고정홈(81B')이 메인블록(81)의 상하면에 서로 대칭을 이루도록 조립되고, 상, 하부절연체(82, 83)가 메인블록(81)의 조립부(81A)와 나사 조립되는 고정구(80')로 구성될 수 있다.

이 경우, 양극판(40)과 음극판(50)의 자유단이 절곡된 삽입고정홈(81B')에 삽입된 다음, 삽입고정홈(81B')에 의해 양극판(40)과 음극판(50)의 상하면이 탄성 밀착된 상태로 고정되고, 아울러 양극판(40)과 음극판(50)의 선단이 역방향으로 쉽게 빠지지 않으면서 삽입고정홈(81B')에 끼움 고정된 상태가 더욱 강건하게 유지된다.

전해조 프레임(10)의 타단에는 상하 수직으로 관통하여 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)가 설치되고, 이러한 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 의해 후술하는 정류기(60)와 마이너스 전류가 흐르도록 연결됨과 동시에 선택적으로 플러스 전류가 흐르도록 전환되면서 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 부착되는 수산화마그네슘이 탈리(제거)된다.

상기와 같은 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 소정 폭과 두께를 가지는 음극판(50)이 상하로 소정 간격 이격되어 설치되고, 이때 음극판(50)과 음극판(50) 사이의 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에는 애노드 전극부(20)와 같이 고정구(80, 80')와 스페이서가 관통 설치된다.

애노드 전극부(20)에는 서로 소정 간격 이격되어 복수 개의 양극판(40)이 설치되고, 이러한 양극판(40)에 의해 정류기(60)로부터 플러스 전류가 애노드 전극부(20)를 통해 인가된다.

이러한 양극판(40)은 티타늄 재질의 판재 표면에 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 백금족 금속이 포함된 혼합용액이 분사되어 코팅된 다음 열처리되고, 이러한 양극판(40)의 재질에 의해 염소가스를 발생시키는 양극판(40)의 염소 과전압이 감소되면서 전해 효율이 향상된다.

상기와 같은 양극판(40)의 상, 하면에는, 도 5에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 메인돌기(41A, 42A)가 돌출 형성되는 간격유지부재(41, 42)가 설치되고, 이러한 간격유지부재(41, 42)에 의해 양극판(40)과 음극판(50)이 쉽게 휘어지거나 변형되는 것이 방지된다.

이러한 간격유지부재(41, 42)에는, 도 6에 도시된 바와 같이 메인돌기(41A, 42A)와 직교하는 방향으로 돌출되는 보조돌기(B)가 형성되고, 이러한 보조돌기(B)에 의해 양극판(40)과 음극판(50) 사이를 통과하는 해수에 와류가 형성되면서 전기분해가 더욱 빠르고 효율적으로 진행된다.

이때 보조돌기(B)의 높이(h2)는 메인돌기(41A, 42A)의 높이(h1)를 기준으로 1/3 ~ 1/2 이 되도록 형성됨이 바람직한데, 이는 보조돌기(B)의 높이(h2)가 메인돌기(41A, 42A)의 높이(h1) 대비 1/2 을 초과하여 형성되면 해수의 유속이 크게 저하되기 때문에 오히려 전기분해의 효율이 떨어지게 되고, 반대로 보조돌기(B)의 높이(h2)가 메인돌기(41A, 42A)의 높이(h1) 대비 1/3 미만으로 형성되면 해수에 와류를 형성시키는 작용의 효율이 떨어진다.

또한, 보조돌기(B)에는 소정 간격을 두고 요홈(B')이 형성되고, 이러한 요홈(B')을 따라 해수가 흐르면서 해수의 유속이 적정하게 담보됨과 동시에 요홈(B')을 통과하는 해수로 인해 와류가 더욱 발생되도록 구성된다.

제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에는 서로 소정 간격 이격됨과 동시에 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)를 상하 교대로 관통하여 복수 개의 음극판(50)이 설치되고, 이러한 음극판(50)에 의해 애노드 전극부(20)에 의해 인가된 플러스 전류가 양극판(40)과 음극판(50)을 따라 흐르면서 제1 캐소드 전극부(30A) 또는 제2 캐소드 전극부(30B)를 통해 마이너스 전류가 정류기(60)로 흐르고, 이 과정에서 해수 중의 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생산된다.

이러한 음극판(50)은 하스텔로이(hastelloy C-276), 스테인리스(SUS L316), 티타늄 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지고, 이러한 음극판(50)의 재질에 의해 양극판(40)의 표면에 코팅된 백금족 금속의 탈리가 더욱 방지된다.

이때 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)로는 후술하는 제어기(70)의 제어에 의해 선택적으로 플러스 전류가 흐르고, 이에 의해 산세정 없이도 음극판(50)에 부착된 수산화마그네슘이 제거되며, 이에 대해서는 후술하는 사용예를 통해 상세히 설명한다.

애노드 전극부(20)와 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에는 플러스 및 마이너스 전류가 흐르도록 전원선이 연결된 다음, 상용의 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 제공하는 정류기(60)가 설치되고, 이러한 정류기(60)에 의해 전기분해에 필요한 적정의 직류 전류가 공급된다.

이때 애노드 전극부(20)와 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B) 및 정류기(60)를 연결하는 전원선은, 도 1에 도시된 바와 같이 플러스 전극이 제1 전원선(L1)에 의해 애노드 전극부(20)에 연결되고, 마이너스 전극이 제2, 3 전원선(L2, L3)에 의해 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 각각 연결된다.

그리고 정류기(60)와 제2, 3전원선(L2, L3)은 제1 스위치(S1)에 의해 연결되어 제2, 3전원선(L2, L3) 중에서 선택된 어느 하나의 전원선으로 마이너스 전류가 흐르도록 구성된다.

또한, 제1 전원선(L1)에는 제2 스위치(S2)가 설치되고, 이러한 제2 스위치(S2)에 의해 제4 전원선(L4)의 일단이 연결되며, 제4 전원선(L4)의 타단은 제3 스위치(S3)에 의해 제2 전원선(L2) 또는 제3 전원선(L3) 중에서 선택된 어느 하나의 전원선으로 플러스 전류가 흐르도록 연결된다.

정류기(60)의 일측에는 제어기(70)가 설치되고, 이러한 제어기(70)에 의해 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)의 동작이 자동으로 제어되어 기본 운전모드와 탈리모드가 교대로 전환되어 동작된다.

이러한 제어기(70)는, 도 1에 도시된 바와 같이 기본 운전모드가 지속적으로 가동됨에 따라 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 부착되는 수산화마그네슘에 의해 전압이 상승되는 것을 감지하여 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)의 동작을 제어하고, 이를 위해 제1 전원선(L1)과 제2, 3 전원선(L2, L3)을 연결하여 전압을 감지하는 전압계(71)가 설치된다.

그리고 전압계(71)의 일측에는 타이머(72)가 설치되고, 이러한 타이머(72)에 의해 전압이 설정된 전압 이상으로 상승하지 않더라도 일정 주기로 기본 운전모드와 탈리모드가 교대로 동작된다.

이하에서는 본 발명에 따른 무 산세정식 해수 전해조의 사용예에 따라 더욱 상세히 설명한다.

<사용예 1: 기본 운전모드>

기본 운전모드인 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 스위치(S1)를 제어하여 제 2 전원선(L2)과 제1 캐소드 전극부(30A)를 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결되고, 제2 스위치(S2)를 제어하여 제1 전원선(L1)을 통해 플러스 전류가 애노드 전극부(20)로 흐르도록 연결된다.

이 상태에서 정류기(60)의 동작을 제어하여 적정의 전류를 공급하면, 플러스 전류가 애노드 전극부(20)를 통해 양극판(40)으로 흐르고, 양극판(40)과 음극판(50) 사이를 흐르는 해수를 통해 전류가 음극판(50)으로 흐르면서 제1 캐소드 전극부(30A)와 제 2 전원선(L2)을 통해 마이너스 전류가 정류기(60)로 흐르고, 이에 따라 해수가 전기분해되어 차아염소산소다가 생성된다.

위와 같이 소정 시간 제1 캐소드 전극부(30A)로 운전이 지속되고 나면, 제어기(70)에 의해 제1 스위치(S1)가 제어되어, 도 8에 도시된 바와 같이 제3 전원선(L3)과 제2 캐소드 전극부(30A)를 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결된 다음, 정류기(60)를 통해 애노드(20) 전극부(20)로 전류가 공급되면서 해수의 전기분해가 지속된다.

이상과 같이 소정시간 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)가 교대로 연결되어 전기분해가 지속되고 나면, 전압의 상승여부 또는 설정된 시간에 따라 후술하는 탈리모드가 진행된다.

<사용예 2: 탈리모드>

기본 운전모드로 소정 시간 운전이 지속되거나, 또는 전압계(71)를 통해 설정된 전압 이상의 압력이 감지되면, 도 9에 도시된 바와 같이 제어기(70)에 의해 제2 스위치(S2)와 제3 스위치(S3)가 제어되어 제4 전원선(L4)을 통해 제1 캐소드 전극부(30A)로 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 제3 전원선(L3)을 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결된 상태에서 정류기(60)로부터 전류가 공급되어 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 교대로 설치된 음극판(50) 중, 제1 캐소드 전극부(30A)에 연결된 음극판(50)이 양극판 기능을 수행하면서 해수의 전기분해가 진행되며, 이 과정에서 제1 캐소드 전극부(30A)에 설치된 음극판(50)에 부착된 수산화마그네슘이 탈리된다.

그런 다음, 도 10에 도시된 바와 같이 제어기(70)에 의해 제3 스위치(S3)가 전환되어 제3 전원선(L3)과 제2 캐소드 전극부(30B)를 통해 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 제1 스위치(S1)에 의해 제2 전원선(L2)과 제1 캐소드 전극부(30A)를 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결된 상태에서 정류기(60)로부터 전류가 공급되어 제2 캐소드 전극부(30B)에 설치된 음극판(50)이 양극판 기능을 수행하면서 해수의 전기분해가 진행되며, 이 과정에서 제2 캐소드 전극부(30B)에 설치된 또 다른 음극판(50)에 부착된 수산화마그네슘이 탈리된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 해수를 전기분해하여 차아염소산소다를 생성함에 있어서, 제1, 2 캐소드 전극부를 교대로 애노드 전극부로 전환하는 탈리 모드가 주기적으로 운용됨으로써 양극판의 코팅막이 보호되고, 양극판과 음극판의 자유단이 고정구에 의해 안정적으로 지지되면서 해수의 유속에 따른 양극판과 음극판의 변형과 손상이 방지되어 해수 전해조의 사용 수명이 연장된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 당업자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10: 전해조 프레임 11: 상부프레임
12: 하부프레임 13, 14: 측면프레임
15: 관통조립체 16: 조립볼트
20: 애노드 전극부 21: 메인스페이서
21A, 21B: 보조스페이서 30A: 제1 캐소드 전극부
30B: 제2 캐소드 전극부 40: 양극판
41, 42: 간격유지부재 41A, 42A: 메인돌기
50: 음극판 60: 정류기
70: 제어기 71: 전압계
72: 타이머 80, 80': 고정구
81: 메인블록 81A: 조립부
81B, 81B': 삽입고정홈 81C: 관통공
82: 상부절연체 82A: 조립공
83: 하부절연체 83A: 조립공
B: 보조돌기 B': 요홈
S1: 제1 스위치 S2: 제2 스위치
S3: 제3 스위치 h1: 메인돌기높이
h2: 보조돌기높이 L1: 제1 전원선
L2: 제2 전원선 L3: 제3 전원선
L4: 제4 전원선

Claims

해수를 냉각수로 이용하는 설비에 설치되는 해수 전해조에 있어서,
사각 틀 모양으로 조립되는 전해조 프레임(10);
상기 전해조 프레임(10)의 일단을 수직으로 관통하여 조립되는 애노드 전극부(20);
상기 전해조 프레임(10)의 타단을 수직으로 관통하여 조립되면서 서로 소정 간격 이격되어 설치되는 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B);
일단이 상기 애노드 전극부(20)에 연결되면서 서로 소정 간격 이격되어 복수 개가 설치되는 양극판(40);
일단이 상기 제1 캐소드 전극부(30A)와 상기 제2 캐소드 전극부(30B)에 교대로 연결되면서 서로 소정 간격 이격되어 복수 개가 설치되는 음극판(50);
플러스 전극이 제1 전원선(L1)에 의해 상기 애노드 전극부(20)에 연결되고, 마이너스 전극이 제2, 3 전원선(L2, L3)에 의해 상기 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에 각각 연결되며, 상기 제1 전원선(L1)과 상기 제2, 3 전원선(L2, L3)은 제4 전원선(L4)에 의해 연결되면서 교류를 직류로 변환하여 전류를 공급하는 정류기(60); 및
상기 정류기(60)에 의해 상기 애노드 전극부(20)와 상기 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B) 중에서 선택하여 전류를 공급하는 제어기(70);
를 포함하고,
상기 제2, 3 전원선(L2, L3)은 제1 스위치(S1)에 의해 선택적으로 마이너스 전류가 흐르도록 상기 정류기(60)와 연결되며, 상기 제1, 2, 3, 4 전원선(L1, L2, L3, L4)은 제2, 3 스위치(S2, S3)에 의해 상기 정류기(60)로부터 선택적으로 플러스 전류가 흐르도록 연결되고,
상기 애노드 전극부(20)와 상기 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)에는,
상기 양극판(40)과 상기 음극판(50)의 자유단을 지지함과 동시에 상기 양극판(40)과 상기 음극판(50)의 간격을 조절하는 고정구(80)가 설치되며,
상기 고정구(80)는,
상하면에 각각 조립부(81A)가 돌출 형성되면서 일단에 "V"자 모양의 삽입고정홈(81B)이 형성된 메인블록(81); 및
메인블록(81)의 조립부(81A)에 각각 조립되는 상, 하부절연체(82, 83);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 산세정식 해수 전해조.
청구항 1에 있어서,
상기 양극판(40)은,
티타늄 재질의 판재의 표면에 백금족 금속을 코팅하여 형성되고,
상기 음극판(50)은,
하스텔로이, 스테인리스, 티타늄 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무 산세정식 해수 전해조.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제어기(70)는,
상기 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)를 자동 제어하여 제1, 2 전원선(L1, L2)을 통해 전류가 흐르도록 소정 시간 제어한 다음, 상기 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)를 제어하여 상기 제1, 3 전원선(L1, L3)을 통해 전류가 흐르도록 소정 시간 제어하고, 그런 다음 상기 제1, 2 캐소드 전극부(30A, 30B)의 탈리 모드가 진행되도록 순차 제어하는 것을 특징으로 하는 무 산세정식 해수 전해조.
청구항 3에 있어서,
상기 탈리 모드는,
상기 제어기(70)가 상기 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)를 제어하여 상기 제4 전원선(L4)과 상기 제2 전원선(L2)을 통해 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 상기 제3 전원선(L3)을 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결되어 상기 제1 캐소드 전극부(30A)에 설치된 상기 음극판(50)에 부착된 수산화마그네슘을 소정 시간 탈리시킨 다음, 상기 제1, 2, 3 스위치(S1, S2, S3)를 제어하여 상기 제4 전원선(L4)과 상기 제3 전원선(L3)을 통해 플러스 전류가 흐르도록 연결되고, 상기 제2 전원선(L2)을 통해 마이너스 전류가 흐르도록 연결되어 상기 제2 캐소드 전극부(30B)에 설치된 또 다른 상기 음극판(50)에 부착된 수산화마그네슘이 소정 시간 탈리되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무 산세정식 해수 전해조.
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