KR101868493B1 - 차아염소산나트륨 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 염수가 저장되는 염수저장탱크; 상기 염수저장탱크로부터 제공받은 염수를 전기분해하여, 차아염소산나트륨 수용액과, 수소가스와 염소가스를 포함하는 혼합가스를 생성하는 전해조; 상기 전해조에서 생성된 차아염소산나트륨 수용액과 혼합가스를 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 혼합가스의 흐름을 안내하는 가스유로; 상기 가스유로를 통해 혼합가스를 전달받은 후, 염소가스를 제거하는 염소제거부; 전해질을 사이에 두고 배열되는 연료극과 공기극을 구비하되, 상기 염소제거부에서 염소가스가 제거된 혼합가스가 상기 연료극에 접촉되고 외기가 상기 공기극에 접촉되었을 때 전류를 발생시키는 수소중화부;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치를 이용하면, 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있고, 염수를 전기분해하는 과정에서 발생되는 수소를 안전하면서 효과적으로 중화시킬 수 있으며, 버려지는 수소를 이용하여 전력을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

Description

차아염소산나트륨 발생장치 {Sodium hypochlorite generation apparatus}

본 발명은 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 부산물로 발생되는 수소를 간편하고 효과적으로 처리할 수 있도록 구성되는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 차아염소산나트륨 발생장치는 해수 등과 같은 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite;NaOCl)을 발생시키는 장치로서, 이때 발생되는 차아염소산나트륨은 정수장이나 하수처리장 및 수영장의 살균처리, 발전소의 냉각수 또는 선박의 밸러스트수 처리 등에 사용될 수 있다.

차아염소산나트륨 발생장치 가동시 전해모듈에서 해수 또는 염수를 전기분해시키면 염소, 수소 및 산소가스가 발생되며, 염소가스는 바로 물(H2O)에 용해되거나 OH-와 반응하여 차아염소산나트륨으로 전환된다. 그리고 용해되지 않는 수소와 산소가스는 기액분리기를 통하여 대기중으로 방출된다.

즉, 해수나 희석염수(적정농도의 소금물(NaCl))를 격막(이온교환막)이 없는 일련의 전극을 통과시키는 과정에서 전극 양단에 부가된 직류전류(DC)를 이용해서 소금을 전기분해하고, 이를 물과 반응시켜 소량의 수소가스와 차아염소산나트륨(NaOCl)을 만들어 낼 수 있으며, 상기와 같은 방법에 의해 만들어진 차아염소산나트륨은 염소의 안전한 형태로서 소독이 필요한 현장의 염소소독을 위하여 최종 사용된다.

이러한 비격막식 차아염소산나트륨 발생방법에 의해 차아염소산나트륨을 발생시킬 때, 전기분해조에서의 전기분해공식은, "NaCl + H2O → NaOCl + H2 + 소량의 열"과 같은 공식으로 이루어진다. 즉, 전기분해법에 의한 해수 및 염수의 처리시 음극 반응의 부산물로서 수소 가스가 발생하게 되는데, 이러한 수소 가스는 통상 폭발 한계가 공기에 대해서는 4% ~ 75% 이고, 산소(O2)에 대해서는 3.4% ~ 95%가 된다.

따라서, 전기분해시 발생되는 수소가스를 폭발한계의 미만으로 희석하거나, 또는 폭발한계를 초과하도록 처리하여 배출함으로써 폭발위험으로부터 안전하게 처리할 필요가 있다. 수소가스의 경우는 농도가 4% 이상이 되면 폭발 위험성이 있기 때문에 배출시 송풍기로 공기를 강제 공급하여 수소가스의 농도가 4% 이상이 되지 않도록 희석하여 배출시키는 방법이나, 수소가스를 연소시키는 방법 등이 사용되고 있다.

이때, 수소가스를 연소시키는 방법은 수소가스의 폭발 우려가 매우 크므로, 수소가스에 다량의 공기를 공급하여 수소가스의 농도를 낮추는 방법이 많이 사용되고 있다. 그러나 상기와 같이 수소가스의 농도를 4% 미만으로 희석하기 위해서는 많은 장치들이 필요하게 되므로, 차아염소산나트륨 발생장치의 전체 규격이 매우 커지는 문제점이 있다. 특히, 선박의 평형수를 소독하기 위해 차아염소산나트륨 발생장치를 선박에 설치하는 경우, 선박의 적재공간이 크게 감소하게 된다는 문제가 발생된다.

KR 10-1732850 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있고, 염수를 전기분해하는 과정에서 발생되는 수소를 안전하면서 효과적으로 중화시킬 수 있도록 구성되는 차아염소산나트륨 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 염수가 저장되는 염수저장탱크; 상기 염수저장탱크로부터 제공받은 염수를 전기분해하여, 차아염소산나트륨 수용액과, 수소가스와 염소가스를 포함하는 혼합가스를 생성하는 전해조; 상기 전해조에서 생성된 차아염소산나트륨 수용액과 혼합가스를 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 혼합가스의 흐름을 안내하는 가스유로; 상기 가스유로를 통해 혼합가스를 전달받은 후, 염소가스를 제거하는 염소제거부; 전해질을 사이에 두고 배열되는 연료극과 공기극을 구비하되, 상기 염소제거부에서 염소가스가 제거된 혼합가스가 상기 연료극에 접촉되고 외기가 상기 공기극에 접촉되었을 때 전류를 발생시키는 수소중화부;를 포함하여 구성된다.

상기 염소제거부는, 내부에 물이 채워지는 챔버와, 상기 챔버 내부로 물을 공급하는 급수관과, 상기 챔버 내의 수위가 일정하게 유지되도록 급수관을 개폐시키는 플로팅밸브를 포함하고,

상기 가스유로는 출구측이 상기 챔버 내의 물에 잠기도록 배치된다.

상기 챔버 내의 물을 상기 전해조로 전달하는 회송관과, 상기 회송관의 유로를 개폐시키는 회송관 개폐밸브와, 상기 챔버 내부에 채워지는 물의 염소농도를 측정하는 농도계를 더 포함하고,

상기 챔버 내의 물의 염소농도가 사전에 설정된 기준치 이상이 되었을 때, 상기 회송관 개폐밸브는 상기 회송관의 유로를 개방시키도록 작동된다.

상기 염수저장탱크 내의 염수를 상기 전해조로 공급하는 공급펌프와, 상기 공급펌프로부터 제공된 염수를 상기 전해조로 전달하는 염수공급관을 더 포함하되,

상기 염수공급관의 내부에는 염수의 유속이 증가하는 이젝터부가 형성되고,

상기 회송관은 상기 챔버 내의 물을 상기 염수공급관 중 상기 이젝터부가 형성된 지점으로 전달하도록 구성된다.

상기 챔버 내의 혼합가스를 상기 수소중화부로 전달하는 가스공급관과, 상기 가스공급관의 유로를 개폐시키는 가스공급관 개폐밸브와, 상기 챔버 내부의 가스압력을 측정하는 압력계를 더 포함하고,

상기 챔버 내의 가스 압력이 사전에 설정된 기준치 이상이 되었을 때, 상기 가스공급관 개폐밸브는 상기 가스공급관의 유로를 개방시키도록 작동된다.

상기 가스유로의 출구측에는, 상기 혼합가스가 분사되는 분사노즐이 다수 개 구비된다.

상기 가스유로의 출구측에는, 상기 혼합가스를 미세기포로 발산시키는 기포블록이 구비된다.

상기 가스유로의 출구측은 상기 챔버의 바닥에 배치되고,

상기 챔버의 내부공간 중 상기 가스유로의 상부에는 수평방향으로 배열되는 수중격벽이 구비된다.

상기 수중격벽은 지그재그 패턴으로 배열되도록 복수 개 구비된다.

상기 염수저장탱크 내의 염수를 상기 전해조로 공급하는 공급펌프와, 상기 전해조로 전해전류를 공급하는 전류공급부를 구비하여,

상기 공급펌프의 염수 공급량과, 상기 전류공급부의 전해전류 공급량에 따라 차아염소산나트륨 수용액의 생성량이 증감되도록 구성된다.

상기 공급펌프와 전류공급부는, 사용자가 설정한 차아염소산나트륨 수용액 생성량에 따라 염수 공급량과 전해전류 공급량을 자동 조절하도록 구성된다.

본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치를 이용하면, 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있고, 염수를 전기분해하는 과정에서 발생되는 수소를 안전하면서 효과적으로 중화시킬 수 있으며, 버려지는 수소를 이용하여 전력을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부를 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부 제2 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부 제3 실시예를 도시한다.
도 5는 회송관이 염수공급관에 연결되는 구조를 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부를 도시한다.

본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생성시키는 장치로서, 부산물로 발생되는 수소를 보다 안전하고 효과적으로 중화처리할 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 염수가 저장되는 염수저장탱크(100)와, 상기 염수저장탱크(100)로부터 제공받은 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 수용액을 생성하는 전해조(200)와, 상기 전해조(200)에서 생성된 차아염소산나트륨 수용액과 부산물로 발생된 혼합가스를 분리하는 기액분리기(300)와, 상기 기액분리기(300)에서 분리된 혼합가스의 흐름을 안내하는 가스유로(400)와, 전해질(610)을 사이에 두고 배열되는 연료극(620)과 공기극(630)을 구비하되 상기 혼합가스가 상기 연료극(620)에 접촉되고 외기가 상기 공기극(630)에 접촉되었을 때 전류를 발생시키는 수소중화부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 염수저장탱크(100)는 공급펌프(110) 가동 시 염수공급관(112)을 통해 상기 전해조(200)로 염수를 공급하며, 공급펌프(110)로 유입되는 염수를 염수저장탱크(100)로 회송시키는 순환펌프(120)가 설치된다. 또한 상기 전해조(200)에서 공급펌프(110)로부터 전달받은 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 수용액을 생성하는 과정에는, 수소가스와 염소가스와 산소가스 등이 포함된 혼합가스가 생성되는데, 상기 혼합가스는 수소가스가 대부분이고 염소가스와 산소가스는 미량으로 포함되어 있다. 이때, 상기 염수저장탱크(100)와 전해조(200)는 종래의 차아염소산나트륨 발생장치에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, 상기 염수저장탱크(100)와 전해조(200)의 내부구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 전해조(200)에서 발생된 상기 혼합가스에는 다량의 수소가 포함되어 있고 공기에는 다량의 산소가 포함되어 있는바, 상기 연료극(620)에 혼합가스가 접촉되고 상기 공기극(630)에 공기가 접촉되면, 전해질(610)을 통해 수소이온이 이동하면서 전류가 발생되고, 수소는 산소와 결합되어 순수한 물로 배출된다.

본 발명에 포함되는 수소중화부(600)는 수소가스에 다량의 공기를 혼합시켜 희석시키는 종래의 수소처리장치에 비해 규격이 매우 작으므로, 차아염소산나트륨 발생장치의 소형화가 가능해진다는 장점이 있다. 또한, 버려지는 수소가스를 이용하여 전류를 발생시키므로, 에너지 활용성이 높아진다는 장점도 있다. 특히, 외부로부터 전류를 공급받지 못하는 선박의 경우에는, 상기 수소중화부(600)에서 발생되는 전류를 매우 요긴하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 종래의 수소처리장치와 같이 부산물로 발생된 수소에 다량의 공기를 불어 넣어 희석시키는 방법으로 수소가스를 처리하는 경우에는, 수소가스가 제거되는 것이 아니라 단순히 희석되는 것이므로 수소 폭발의 우려가 여전히 존재한다는 문제점이 있다. 그러나 본 발명에 포함되는 수소중화부(600)는 전해조(200)에서 부산물로 발생된 수소를 산소와 결합시켜 순수한 물로 배출시키므로, 수소폭발 사고 우려를 현저히 낮출 수 있다는 장점이 있다. 이때, 상기 수소중화부(600)는 수소와 산소를 공급받아 전류를 발생시키는 수소연료전지와 실질적으로 동일하므로, 상기 수소중화부(600)의 내부구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 언급한 바와 같이 전해조(200)에서 발생되어 기액분리기(300)의 자동공기변(310)을 통해 유출되는 혼합가스에는 순수하게 수소가스만 포함되어 있는 것이 아니라 일정량의 염소가스도 포함되어 있는데, 상기 염소가스가 수소중화부(600)로 유입되는 경우 수소중화부(600)의 각 구성요소들이 부식시키고, 상기 염소가스가 대기중으로 방출될 때 환경오염을 야기한다는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 혼합가스에 포함되어 있는 염소가스를 제거한 후 수소중화부(600)로 전달하는 염소제거부(500)를 추가로 구비한다는 점에 또 다른 특징이 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 염소제거부(500)는, 내부에 물이 채워지는 챔버(510)와, 상기 챔버(510) 내부로 물을 공급하는 급수관(520)과, 상기 챔버(510) 내의 수위가 일정하게 유지되도록 급수관(520)을 개폐시키는 플로팅밸브(530)를 포함하여 구성된다. 기액분리기(300)에 의해 차아염소산나트륨 수용액과 분리된 혼합가스는 가스유로(400)를 통해 염소제거부(500)로 제공되는데, 상기 가스유로(400)는 출구측이 상기 챔버(510) 내의 물에 잠기도록 배치되는바, 상기 가스유로(400)에서 배출된 혼합가스는 챔버(510) 내에 채워진 물을 통과한 후 챔버(510) 외부로 인출된다.

이때 수소가스는 물에 잘 용해되지 아니하지만 염소가스는 물에 잘 용해되는 특성을 가지므로, 혼합가스가 챔버(510) 내의 물을 통과하는 과정에서 염소가스는 모두 물에 용해되고 수소가스 및 미량의 산소가스만이 가스공급관(502)을 통해 수소중화부(600)로 전달된다. 즉, 염소제거부(500)를 거쳐 수소중화부(600)로 전달되는 혼합가스에는 염소가스가 없으므로, 수소중화부(600)의 부식이 발생하지 아니하게 되고, 환경오염 문제를 야기하지 아니하게 된다는 장점이 있다.

혼합가스가 챔버(510) 내의 물을 통과하는 시간이 지속됨에 따라 물에 용해된 염소가스의 양이 증가하게 되는데, 일정 수준 이상의 염소가스가 물에 용해되면 즉, 물의 염소농도가 일정 수준 이상으로 높아지면, 가스유로(400)를 통해 배출되는 염소가스가 모두 물에 녹지 아니하고 수소중화부(600)로 유입될 우려가 있다.

따라서 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는 챔버(510) 내에 채워진 물의 염소농도가 사전에 설정된 기준치 이상으로 높아졌을 때 챔버(510) 내의 물이 외부로 배출되고 급수관(520)을 통해 새로운 물이 챔버(510)에 채워지도록 구성될 수 있다. 이때 물에 녹아 있는 염소이온은 전해조(200)의 차아염소산나트륨 생성효율을 높이는데 도움이 되는바, 상기 챔버(510) 내의 물은 전해조(200)로 회송됨이 바람직하다.

즉, 상기 염소제거부(500)는, 상기 챔버(510) 내의 물을 상기 전해조(200)로 전달하는 회송관(506)과, 상기 회송관(506)의 유로를 개폐시키는 회송관 개폐밸브(508)와, 상기 챔버(510) 내부에 채워지는 물의 염소농도를 측정하는 농도계(540)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

챔버(510) 내의 물의 염소농도가 사전에 설정된 기준치 이상이 되면, 상기 회송관 개폐밸브(508)는 상기 회송관(506)의 유로를 개방시켜 챔버(510) 내의 물이 전해조(200)로 유입되도록 한다. 챔버(510) 내의 물이 전해조(200)로 유입되면 챔버(510) 내의 수위가 낮아지는바, 플로팅밸브(530)가 수면을 따라 아래로 내려가면서 급수관(520)을 개방시키게 되고, 챔버(510) 내부에는 급수관(520)을 통해 제공된 새로운 물이 채워지게 된다. 챔버(510) 내부에 새로운 물이 공급되면 챔버(510) 내에 채워진 물의 염소농도가 내려가게 되는바, 혼합가스에 함유되어 있던 염소가스가 물에 모두 용해되는 효과 즉, 수소중화부(600)로의 염소가스 유입을 방지할 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 수소중화부(600)에서 전기가 발생되기 위해서는 일정량 이상의 수소가 연료극(620)에 접촉되어야 하는데, 챔버(510) 내의 물을 통과하여 가스공급관(502)을 통해 배출되는 혼합가스의 유량이 적은 경우, 수소중화부(600)에서의 화학반응이 정상적으로 이루어지지 아니할 수 있다. 예를 들어, 에어공급부(660)를 통해 산소유입부(650)로 공급되는 산소의 양이 많더라도 수소유입부(640)로 공급되는 수소의 양이 충분하지 아니하면, 연료극(620)에 접촉되는 수소와 공기극(630)에 접촉되는 산소의 비율이 맞지 아니하여 전류를 효과적으로 발생시킬 수 없는 상태가 될 수 있다. 즉, 에어공급부(660)가 불필요하게 과량의 공기를 산소유입부(650)로 공급하는 현상이 발생된다는 문제점이 있다.

따라서 상기 염소제거부(500)는, 챔버(510) 내의 혼합가스 압력이 일정 수준 이상으로 높아졌을 때에만 수소유입부(640)로 혼합가스가 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 염소제거부(500)는, 상기 챔버(510) 내의 혼합가스를 상기 수소중화부(600)로 전달하는 가스공급관(502)과, 상기 가스공급관(502)의 유로를 개폐시키는 가스공급관 개폐밸브(504)와, 상기 챔버(510) 내부의 가스압력을 측정하는 압력계(550)를 추가로 구비할 수 있다.

이와 같이 가스공급관 개폐밸브(504)와 압력계(550)가 추가로 구비되면, 상기 챔버(510) 내의 가스 압력이 사전에 설정된 기준치 이상이 되었을 때에만 상기 가스공급관 개폐밸브(504)가 가스공급관(502)의 유로를 개방시키고 에어공급부(660)를 작동시킴으로써, 연료극(620)과 공기극(630)에 각각 충분한 양의 수소와 산소를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 수소유입부(640)로 수소가 공급되지 아니하는 동안에는 에어공급부(660)를 정지시킴으로써, 불필요한 전력낭비를 방지할 수 있다는 장점도 있다.

일반적으로 전해조(200)에서 발생된 차아염소산나트륨 수용액은 별도의 차염탱크에 저장되었다가 사용자의 요청에 따라 배출량이 조절되도록 구성되는데, 선박 등과 같이 설치공간이 협소한 경우에는 상기 차염탱크를 설치하는데 어려움이 있다. 따라서 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는 별도의 차염탱크를 마련하지 아니하더라도 차아염소산나트륨 수용액의 생성량을 자유롭게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 상기 염수저장탱크(100) 내의 염수를 상기 전해조(200)로 공급하는 공급펌프(110)와, 상기 전해조(200)로 전해전류를 공급하는 전류공급부(210)를 구비하되, 사용자의 요청에 따라 상기 공급펌프(110)의 염수 공급량과 상기 전류공급부(210)의 전해전류 공급량이 증감되도록 구성될 수 있다. 일반적으로 전해조(200)에서 생성되는 차아염소산나트륨 수용액은 전해조(200)로 공급되는 염수와 전해전류에 비례하여 생성량이 증가되는바, 공급펌프(110)의 염수 공급량과 전류공급부(210)의 전해전류 공급량을 조절하는 경우 사용자의 요청에 맞춰 차아염소산나트륨 수용액의 생성량을 증감시킬 수 있게 된다.

[실험예]

10000ppm 소금농도의 염수와 1376.6A의 전해전류를 공급받아 전기분해를 하였을 때 염소발생량이 35kg/day인 전해조(200)로 실험을 하였을 때, 염수의 소금농도 및 전해전류 공급량 변화에 따른 염소발생량 및 염소이온농도의 변화량은 다음 [표 1]과 같다. 이때, 차아염소산나트륨 수용액의 생산유량은 4.861ℓ/min으로 동일하게 유지시켰다.

염소발생량	전해전류	소금농도	생산유량	염소이온농도	비고
29kg/day	1140.6A	8285.7ppm	4.861ℓ/min	4142.9ppm
31kg/day	1219.2A	8857.1ppm	4.861ℓ/min	4428.6ppm
33kg/day	1297.9A	9428.6ppm	4.861ℓ/min	4714.3ppm
35kg/day	1376.6A	10000ppm	4.861ℓ/min	5000.0ppm	기준
37kg/day	1455.2A	1 0571.4ppm	4.861ℓ/min	5285.7ppm
39kg/day	1533.9A	11142.9ppm	4.861ℓ/min	5571.4ppm
41kg/day	1612.5A	11714.3ppm	4.861ℓ/min	5857.1ppm

이와 같이 전해조(200)로 전달되는 염수와 전해전류 공급량을 조절하면 기액분리기(300)의 차염인출부(320)로 인출되는 차아염소산나트륨 수용액의 염소발생량과 염소이온농도가 증감되므로, 별도의 차염탱크를 설치하지 아니하고서도 사용자가 원하는 농도와 양의 차아염소산나트륨을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

더 나아가 상기 공급펌프(110)와 전류공급부(210)는, 사용자가 설정한 차아염소산나트륨 수용액 생성량에 따라 염수 공급량과 전해전류 공급량을 자동 조절하도록 자동화될 수도 있다. 이와 같이 공급펌프(110)와 전류공급부(210)의 동작이 자동화되면, 작업자가 일일이 염소와 전해전류 공급량을 조절하지 아니하더라도 정확한 용량의 차아염소산나트륨을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

도 3은 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부 제2 실시예를 도시하고, 도 4는 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 포함되는 염소제거부 제3 실시예를 도시한다.

상기 염소제거부(500)는 상기 가스유로(400)를 통해 배출되는 혼합가스와 물의 접촉면적이 넓을수록 염소가스 제거효과가 높아지는바, 가스유로(400)를 따라 챔버(510) 내의 수중으로 전달된 혼합가스는 다수 개의 출구를 통해 분산 배출됨이 바람직하다. 즉, 상기 가스유로(400)의 출구측에는 상기 혼합가스가 분사되는 분사노즐(410)이 다수 개 구비됨이 바람직하다.

이때, 각 분사노즐(410)에서 분사된 혼합가스가 도 2에 도시된 바와 같이 곧바로 수면을 향해 상향 이동하게 되면, 혼합가스와 물의 접촉시간이 짧아지므로 염소가스 제거효율에 한계가 발생된다. 따라서 상기 염소제거부(500)는 염소가스 제거효율을 극대화시킬 수 있도록 즉, 혼합가스와 물의 접촉시간을 증가시킬 수 있도록, 상기 챔버(510)의 내부공간 중 상기 가스유로(400)의 상부에는 수평방향으로 배열되는 수중격벽(512)을 추가로 구비할 수 있다. 이때 상기 가스유로(400)의 출구측은 상기 챔버(510)의 바닥에 배치되는바, 각 분사노즐(410)에서 분사된 혼합가스는 수중격벽(512)의 저면을 타고 수평방향으로 이동하는 과정을 거치게 되고, 이에 따라 혼합가스와 물의 접촉시간이 현저히 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 혼합가스가 수평방향으로 이동하는 경로를 최대한 길게 확보할 수 있도록, 상기 수중격벽(512)은 도 3에 도시된 바와 같이 지그재그 패턴으로 배열되도록 복수 개 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 챔버(510) 내에 2개의 수중격벽(512)이 설치되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 수중격벽(512)의 개수 및 경사각은 설계자의 선택에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는 상기 혼합가스의 기포 크기를 매우 작게 생성하여 혼합가스와 물의 접촉면적을 극대화시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 가스유로(400)의 출구측에는, 상기 혼합가스를 미세기포로 발산시키는 기포블록(420)(일명 '에어스톤')이 구비될 수 있다.

이와 같이 가스유로(400)의 출구측에 기포블록(420)이 구비되면, 상기 가스유로(400)를 통해 배출되는 혼합가스는 매우 작은 크기의 기포로 분출되는바, 혼합가스에 포함되어 있던 염소가스가 더욱 효과적으로 물에 녹을 수 있다는 장점이 있다. 이때, 공급된 가스를 미세화시키는 기포블록(420)은 수족관 등에 상용화되어 있는바, 상기 기포블록(420)의 구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 회송관이 염수공급관에 연결되는 구조를 도시한다.

챔버(510) 내의 물(더 명확하게는 염소가스가 용해된 물)은 회송관(506)을 통해 전해조(200)로 회송되는데, 상기 회송관(506)은 챔버(510) 내의 물이 별도의 동력장치 없이도 전해조(200)로 유입될 수 있도록 설치됨이 바람직하다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 염수공급관(112)의 내부에는 염수의 유속이 증가하는 이젝터부(114)가 형성되고, 상기 회송관(506)은 상기 챔버(510) 내의 물을 상기 염수공급관(112) 중 상기 이젝터부(114)가 형성된 지점으로 전달하도록 설치될 수 있다. 이때 이젝터부(114)를 지나는 염수의 유속은 회송관(506)을 따라 흐르는 물의 유속에 비해 매우 빠르므로, 회송관(506)을 통해 회송되는 물은 매우 빠르고 고르게 염수에 섞인 후 전해조(200)로 유입된다.

물론, 회송관(506)을 따라 흐르는 물의 유속을 조절하는 별도의 펌프가 설치되는 경우, 상기 회송관(506)의 출구는 염수공급관(112)에 연결되지 아니하고 전해조(200) 입구에 직접 연결될 수도 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 염수저장탱크 110 : 공급펌프
112 : 염수공급관 114 : 이젝터부
120 : 순환펌프 200 : 전해조
210 : 전류공급부 300 : 기액분리기
310 : 자동공기변 320 : 차염인출부
400 : 가스유로 410 : 분사노즐
420 : 기포블록 500 : 염소제거부
502 : 가스공급관 504 : 가스공급관밸브
506 : 회송관 508 : 회송관밸브
510 : 챔버 512 : 수중격벽
520 : 급수관 530 : 플로팅밸브
540 : 농도계 550 : 압력계
600 : 수소중화부 610 : 전해질
620 : 연료극 630 : 공기극
640 : 수소유입부 650 : 산소유입부
660 : 에어공급부

Claims (11)

1. 염수가 저장되는 염수저장탱크;
   상기 염수저장탱크로부터 제공받은 염수를 전기분해하여, 차아염소산나트륨 수용액과, 수소가스와 염소가스를 포함하는 혼합가스를 생성하는 전해조;
   상기 전해조에서 생성된 차아염소산나트륨 수용액과 혼합가스를 분리하는 기액분리기;
   상기 기액분리기에서 분리된 혼합가스의 흐름을 안내하되, 상기 혼합가스를 미세기포로 발산시키는 기포블록이 출구측에 결합되며, 상기 기포블록이 챔버의 바닥에 배치되는 가스유로;
   내부에 물이 채워지는 챔버와, 상기 챔버 내부로 물을 공급하는 급수관과, 상기 챔버 내의 수위가 일정하게 유지되도록 급수관을 개폐시키는 플로팅밸브를 포함하도록 구성되어, 상기 가스유로의 출구측이 상기 챔버 내의 물에 잠기도록 배치되어 상기 가스유로를 통해 전달받은 혼합가스 중 염소가스를 제거하는 염소제거부;
   전해질을 사이에 두고 배열되는 연료극과 공기극을 구비하되, 상기 염소제거부에서 염소가스가 제거된 혼합가스가 상기 연료극에 접촉되고 외기가 상기 공기극에 접촉되었을 때 전류를 발생시키는 수소중화부;
   상기 챔버 내의 물을 상기 전해조로 전달하는 회송관;
   상기 회송관의 유로를 개폐시키도록 설치되어, 상기 챔버 내의 물의 염소농도가 사전에 설정된 기준치 이상이 되었을 때 상기 회송관의 유로를 개방시키는 회송관 개폐밸브;
   상기 챔버 내부에 채워지는 물의 염소농도를 측정하는 농도계;
   상기 염수저장탱크 내의 염수를 상기 전해조로 공급하는 공급펌프;
   상기 공급펌프로부터 제공된 염수를 상기 전해조로 전달하는 염수공급관;
   상기 챔버 내의 혼합가스를 상기 수소중화부로 전달하는 가스공급관;
   상기 가스공급관의 유로를 개폐시키는 가스공급관 개폐밸브;
   상기 챔버 내부의 가스압력을 측정하는 압력계;
   상기 챔버의 내부공간 중 상기 가스유로의 상부에는 수평방향으로 배치되되 지그재그 패턴으로 배열되는 복수 개의 수중격벽;
   상기 염수저장탱크 내의 염수를 상기 전해조로 공급하는 공급펌프;
   상기 전해조로 전해전류를 공급하는 전류공급부;
   을 포함하며,
   상기 염수공급관의 내부에는 염수의 유속이 증가하는 이젝터부가 형성되고,
   상기 회송관은 상기 챔버 내의 물을 상기 염수공급관 중 상기 이젝터부가 형성된 지점으로 전달하며,
   상기 챔버 내의 가스 압력이 사전에 설정된 기준치 이상이 되었을 때, 상기 가스공급관 개폐밸브는 상기 가스공급관의 유로를 개방시키도록 작동되고,
   상기 공급펌프의 염수 공급량과 상기 전류공급부의 전해전류 공급량에 따라 차아염소산나트륨 수용액의 생성량이 증감되며, 상기 공급펌프와 전류공급부는, 사용자가 설정한 차아염소산나트륨 수용액 생성량에 따라 염수 공급량과 전해전류 공급량을 자동 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생장치.
   
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