KR102201588B1 - 전기분해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용매투입부 및 전해조의 내부 구조를 개선하여 투입된 용매에 와류가 발생되도록 하여 전해 효율을 향상시키고 정전 등의 비상 상황에서도 용매가 전해조의 내부로 역류하지 않도록 고안된 전기분해 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기분해장치는, 몸체와 상판 및 하판을 구비하며 용매가 통과하면서 전해산물과 반응하는 반응공간을 형성하는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터 전해공간에 투입되는 전해질을 전기분해하여 상기 전해산물을 생성하는 양전극과 음전극을 구비한 전해조;를 포함하되, 상기 하우징은, 외부로부터 상기 하우징의 상판을 통해 상기 하우징의 내부로 용매를 공급하도록 형성된 용매 투입부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해 장치{ELECTROLYSIS APPARATUS}
본 발명은 전기분해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용매투입부 및 전해조의 내부 구조를 개선하여 투입된 용매에 와류가 발생되도록 하여 전해 효율을 향상시키고 정전 등의 비상 상황에서도 용매가 전해조의 내부로 역류하지 않도록 고안된 전기분해 장치에 관한 것이다.
전기분해(electrolysis) 장치란 수용액 상태에서 자연적으로 음이온과 양이온으로 분리되지 않는 물질을 전기적인 힘을 이용하여 강제적으로 음이온과 양이온으로 분리시키는 장치를 의미한다. 전기분해 장치는 각종 화학 제품의 생산이나 분해 또는 석출 및 도금 등의 공정에 널리 적용되고 있다. 대표적인 예로써, 물을 전기분해하여 산소와 수소를 발생한 후 이들을 각각 활용할 수 있도록 하거나, 다시 환원하여 정제된 물을 얻을 수 있도록 한다. 이와 같은 전기분해 장치의 응용 예로써, 양전극과 음전극이 설치된 전해조에 HCL, NaCl 등의 전해질을 투입하고 전기분해하여 기체를 발생시킨 후 발생된 기체를 물, 유기용매, 무기용매 등의 용매에 용해시켜 추출한 후 다양한 용도로 활용할 수 있도록 한다. 전기분해 장치의 다른 응용 예로써, 전해조에 염소(HCl)를 투입하고 이를 전기분해하여 활성 염소를 갖는 차아염소산(HOCl)을 얻을 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 전기분해 장치의 측면 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면 투시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 전기분해 장치는 용매 투입구(11)와 최종산물 배출구(12)가 구비된 하우징(10), 상기 하우징(10)의 내부에 형성되어 투입된 전해질의 전기분해가 일어나는 전해 공간을 구비한 전해조(20) 및 전기분해 장치의 냉각을 위해 전해조(20)와 하우징(10)의 일측 외벽에 각기 설치된 열전소자(30a,30b)를 포함한다.
하우징(10)의 내부에서 투입된 용매가 지나가는 용매공간과 투입된 전해질의 전기분해가 일어나는 전해공간인 전해조(20)는 물리적으로 분리된다. 전해조(20)는 양(+)전극(21)과 음(-)전극(22)으로 구획된 상자 형태의 전해 공간을 구비하며, 이 양전극(21)과 음전극(22)은 서로 접촉되지 않는 구조를 갖는다. 전해질이 투입되는 전해질 투입구(23)도 하우징(10)과 분리된다. 전해조(20)의 상부에는 내부의 전해작용에 의한 전해산물이 방출되는 전해산물 방출구(24)가 형성된다. 하우징(10)과 전해조(20)는 전해산물 방출구(24)를 통해 교통할 뿐 그 이외의 부분은 서로 물리적으로 분리된다. 하우징(10)은 전해조(20)를 완전히 덮는 형태로 설치된다.
전해조(20)에서 전기분해가 완료되어 방출된 전해산물은 용매 투입구(11)를 통해 하우징(10)의 내부에 투입된 용매와 전해조(20)의 밖에서 만나게 되므로, 구조적으로 전해조(20)의 내부에서 전해질의 농도 저하가 일어나지 않게 된다.
하우징(10)의 일측에 펌프 등에 의해 용매가 투입되는 용매 투입구(11)가 설치되고, 이의 반대측에는 전해조(20)에서 방출된 전해산물과 용매가 혼합된 후 외부로 배출되는 최종산물 배출구(12)가 형성되어 있다. 열전소자(30a,30b)는 전기분해 장치의 냉각을 위한 것으로, 이들 중 하나는 전해조(20)의 일측 외벽에 설치되고, 다른 하나는 하우징(10)의 일측 외벽에 설치되어 있다.
또한, 종래 기술에 의한 전기분해 장치는 하우징의 하부에서 공급되어 전해산물을 향해 진행하는 용매가 활성화되지 않은 상태로 전해산물과 반응하게 되어공급되어 전해조에서 전기분해된 전해산물을 원활하게 용해시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 의한 전기분해 장치는 정전 등의 비상 상황에서 전해조의 동작이 정지된 경우 하우징의 내부에 투입된 용매가 전해산물 배출구를 통해 전해조의 내부로 유입되어 전해조 내부에서 전해질의 농도 저하가 일어나는 문제가 있다.
특허문헌 1 : 국내 등록특허 제10-1706124호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하우징 내부에 구비된 용매 투입부에 나선형 홈을 형성하여 용매 투입부에 투입된 용매에 와류 현상이 발생하도록 하여 전해조에서 배출된 전해산물과 용매가 잘 혼합되어 전해산물을 원활하게 용해시킬 수 있는 전기분해장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전해조의 전해산물이 배출되는 부분에 체크볼을 구비하여 정전 등의 비상 상황에서 용매가 전해조의 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있는 전기분해장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 전기분해장치는, 몸체와 상판 및 하판을 구비하며 용매가 통과하면서 전해산물과 반응하는 반응공간을 형성하는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터 전해공간에 투입되는 전해질을 전기분해하여 상기 전해산물을 생성하는 양전극과 음전극을 구비한 전해조;를 포함하되, 상기 하우징은, 외부로부터 상기 하우징의 상판을 통해 상기 하우징의 내부로 용매를 공급하도록 형성된 용매 투입부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용매투입부는, 상기 용매가 투입되는 용매 투입구; 상기 용매 투입구에 투입된 용매가 통과하면서 외주면에 구비된 다수의 제1 통공을 통해 상기 하우징 내부의 공간으로 전달되도록 형성된 제1 용매 투입관; 및 상기 제1 용매 투입관으로부터 전달된 상기 용매와 상기 전해조로부터 배출된 전해산물이 결합하여 반응하는 반응공간을 형성하는 제2 용매 투입관;을 포함한다.
이때, 상기 제1 용매 투입관은 내부에 나선형 홈이 형성된 것이 바람직하다.
상기 제2 용매 투입관은 상기 용매와 상기 전해산물이 결합하여 반응한 최종산물이 상기 반응공간으로부터 하우징 내부로 빠져나올 수 있도록 외주면에 다수의 제2 통공이 형성된 것이 바람직하다.
상기 하우징은 상기 반응공간으로부터 상기 하우징 내부로 빠져나온 상기 최종산물이 상기 하우징의 외부로 배출될 수 있도록 형성된 최종산물 배출부를 더 포함한다.
상기 최종산물 배출부는, 외주면에 구비된 다수의 제3 통공을 통해 상기 최종산물이 내부로 전달되도록 형성된 최종산물 배출관; 및 상기 최종산물 배출관으로부터 전달된 최종산물이 상기 하우징의 외부로 전달되도록 형성된 최종산물 배출구;를 포함한다.
상기 최종산물 배출구는 상기 상판의 상부 또는 상기 몸체의 상부 측면부에 형성된 것이 바람직하다.
상기 전해조는 상기 전해공간에서 전기분해된 전해산물을 외부로 배출하도록 형성된 전해산물 배출부를 포함하되, 상기 전해산물 배출부는 상기 용매가 상기 전해조 내부로 역류하는 것을 방지하기 위한 체크볼을 더 포함한다.
상기 전해조의 양전극은 다수의 보조 양전극을 포함하고, 상기 전해조의 음전극은 다수의 보조 음전극을 포함하며, 상기 다수의 보조 양전극과 상기 다수의 보조 음전극은 소정의 각도로 기울어진 채 서로 중첩하여 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전기분해장치는, 몸체와 상판 및 하판을 구비하며 용매가 통과하면서 전해산물과 반응하는 반응공간을 형성하되, 상기 몸체의 하부에는 상기 용매가 투입되는 용매 투입구가 구비되고, 상기 상판의 상부에는 상기 용매와 상기 전해산물이 반응하여 생성된 최종산물이 배출되는 최종산물 배출구가 구비된 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터 전해공간에 투입되는 전해질을 전기분해하여 상기 전해산물을 생성하는 양전극과 음전극 및 상기 전해산물을 외부로 배출하는 전해산물 배출부를 구비하는 전해조;를 포함하되, 상기 전해산물 배출부는, 상기 용매가 상기 전해조 내부로 역류하는 것을 방지하기 위한 체크볼을 더 포함하며, 상기 용매 투입구는, 상기 용매가 상기 하우징의 내부로 소정의 각도로 상방으로 유입될 수 있도록 상기 몸체의 하부에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기분해장치에 의하면 용매투입부 내부에 형성된 나선형 홈으로 인해 하우징 내부의 용매 투입부에 투입된 용매에 와류 현상이 발생하여 전해조에서 배출된 전해산물과 용매가 잘 혼합되어 전해산물을 원활하게 용해시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 전기분해장치에 의하면 전해조의 전해산물이 배출되는 전해산물이 배출부에 구비된 체크볼로 인해 정전 등의 비상 상황에서도 용매가 전해조 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 전기분해 장치의 측면 단면도.
도 2는 도 1의 평면 투시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도.
도 4는 도 3의 A-A 단면도.
도 5는 도 4의 A 부분의 확대도.
도 6는 도 4의 A 부분의 다른 실시예에 따른 확대도.
도 7은 도 4의 A 부분의 또 다른 실시예에 따른 확대도.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도.
도 9는 도 8의 B-B 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도.
도 11은 도 10의 C-C 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분의 확대도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 장치(1000)는 하우징(100) 및 전해조(200)를 포함한다.
하우징(100)은 원통형의 몸체(110), 상판(120), 하판(130), 용매투입부(140) 및 최종산물 배출부(150)를 포함하며, 전기분해를 위한 밀폐된 공간을 형성한다. 본 실시예에서 하우징(100)은 원통형으로 구현한 것을 예로 하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 다각형의 형상으로 구현될 수 있다.
몸체(110)는 전기분해를 위한 공간을 형성한다. 상판(120)은 몸체(110)의 상부와 결합되어 그 상부를 외부와 격리시키고 그 상태로 고정하는 역할을 한다. 마찬가지로 하판(130)은 몸체(110)의 하부와 결합되어 그 하부를 외부와 격리시키고 그 상태로 고정하는 역할을 한다.
하우징(100)의 내부에는 용매(예: H2O)를 투입하기 위한 용매 투입부(140)가 형성된다. 용매 투입부(140)는 용매 투입구(141)와, 제1 용매 투입관(142) 및 제2 용매 투입관(143)을 포함하여 구성된다.
용매는 상판(120)에 형성된 용매 투입구(141)를 통해 투입된다.
제1 용매 투입관(142)은 상기 용매 투입구(141)에 투입된 용매가 하우징 내부의 공간으로 전달되도록 한다. 이때 제1 용매 투입관(142)의 외주면에는 용매가 하우징 내부로 전달될 수 있도록 다수의 제1 통공(142a)이 형성되어 있다. 한편, 제1 용매 투입관(142)의 내부에는 나선형 홈(144)이 형성되어 있다. 따라서, 나선형 홈(144)에 의해 제1 용매 투입관(142)의 내부에서 용매의 와류 현상이 발생된다. 즉, 용매 투입구(141)를 통해 제1 용매 투입관(142)의 내부로 유입된 용매가 제1 용매 투입관(142)의 내부에서 와류가 형성된 후 제1 통공(142a)을 통해 배출되어 전해산물과 혼합될 때 상기 와류 현상에 의해 잘 혼합되어 최종산물의 생성이 촉진된다.
제2 용매 투입관(143)의 내부에서는 제1 통공(142a)을 통해 제1 용매 투입관(142)에서 배출된 용매와 전해산물 배출부(250)를 통해 전해조(200)에서 배출된 전해산물이 반응하여 혼합된다. 이후 용매와 전해산물이 반응하여 결합된 최종산물은 제2 용매 투입관(143)의 외주면에 형성된 제2 통공(143a)을 통해 외부로 빠져나와 하우징(100)의 하부로 이동된다.
용매와 전해산물이 혼합되어 하우징(100)의 하부로 이동된 최종산물은 제3 통공(152a)을 통해 최종산물 배출관(152)의 내부로 유입되고, 하우징의 상부로 이동한 후 최종산물 배출구(151)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출된다.
전해조(200)는 상기 하우징(100)의 내부에 설치되어 외부로부터 투입되는 전해질을 전기분해하는 역할을 한다. 전해조(200)는 내부에 양(+)전극(211)이 형성된 제1측벽(210), 내부에 음(-)전극(221)이 형성된 제2측벽(220), 상기 제1측벽(210)과 제2측벽(220)의 사이에 위치하여 그들을 절연 상태로 결합하고 전기분해 공간인 전해채널(270)을 형성하는 상부 절연부재(230) 및 하부 절연부재(240)를 포함한다.
여기서, 상기 양전극(211)은 전해조(200)의 내부에 형성된 전해채널(270)을 통과하는 전해질에 양전압을 가하는 고유 기능을 수행함과 아울러, 전해채널(270)에서 전해 작용에 의해 발생되는 열을 용매를 이용하여 방열하는 기능을 갖는다. 마찬가지로, 음전극(221)은 전해조(200)의 내부에 형성된 전해채널(270)을 통과하는 전해질에 음전압을 가하는 고유 기능을 수행함과 아울러, 전해채널(270)에서 전해 작용에 의해 발생되는 열을 용매를 이용하여 방열하는 기능을 갖는다.
한편, 상기 양전극(211)과 음전극(221)은 판 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양전극(211)과 음전극(221)은 전기전도율과 열전도율이 우수한 재질(예: 구리, 알루미늄)로 제조되는 것이 바람직하다.
양전압선로(212)는 양전극(211)에 양전압을 공급하는 역할을 수행하고, 음전압선로(222)는 음전극(221)에 음전압을 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 양전압선로(212)의 일측 종단을 양전극(211)에 연결하고 타측 종단은 하우징(100)의 하판(130)을 관통하여 외부와 연결되도록 하였다. 마찬가지로, 음전압선로(222)의 일측 종단을 음전극(221)에 연결하고 타측 종단은 하우징(100)의 하판(130)을 관통하여 외부와 연결되도록 하였다.
전해질 투입구(260)는 전해조(200)의 내부에 전해질을 투입하기 위한 것으로, 하우징(100)의 하판(130) 및 전해조(200)의 하부 절연부재(240)를 관통하여 전해채널(270)에 연결되는 구조로 설치된다.
전해산물 배출부(250)는 전해산물 유입구(251), 체크볼(252) 및 전해산물 배출구(253)를 포함하여 이루어진다.
전해산물 배출부(250)는 전해조(200)의 상부에 설치되어 전해조(200) 내부에서 발생되는 전해산물을 전해조(200)의 외부로 배출하는 역할을 수행한다.
전해조(200) 내부에서 발생된 전해산물은 전해산물 유입구(251)로 유입되며, 개스의 압력에 의해 체크볼(252)을 밀어올린 후 전해산물 배출구(253)를 통해 전해조(200)의 외부로 배출된다.
체크볼(252)은 전해조(200)가 정상적으로 작동하는 경우에는 전해조(200) 내부에서 발생된 전해산물 개스의 압력에 의해 밀려 올라가서 전해산물 유입구(251)와 전해산물 배출구(253)가 서로 소통되도록 한다.
그러나 정전 등의 비상 상황에서 전해조(200)가 동작하지 않는 경우에는 체크볼(252)이 아래로 내려와 전해산물 유입구(251)를 폐쇄시키며, 이로 인해 하우징(100) 내부의 용매가 전해조(200)의 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
도 6는 도 4의 A 부분의 다른 실시예에 따른 확대도이다.
도 6에 도시된 전해조(200)는 도 4에 도시된 전해조(200)와 비교하여, 양(+)전극(211)이 복수 개의 보조양전극(211a)을 포함하며, 음(-)전극(221)이 복수 개의 보조음전극(221a)을 포함하는 점에서 차이가 있다.
즉 도 6을 참고하면, 복수 개의 보조양전극(211a)과 복수 개의 보조음전극(221a)이 교대로 층을 이루며 형성되어 전해질이 지나갈 수 있는 통로가 형성됨을 알 수 있다. 전해질 투입구(260)를 통해 전해조 내부로 투입된 전해질이 지그재그로 형성된 전해질 통로를 통과하면서 전기분해 되도록 함으로써 전기분해 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 4의 A 부분의 또 다른 실시예에 따른 확대도이다.
도 7에 도시된 전해조(200)는 도 4에 도시된 전해조(200)와 비교하여, 제1측벽(210)과 제2측벽(220)이 전해조의 상부 및 하부까지 연장된 점에서 차이가 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 전기분해 장치(1000)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
용매 투입구(141)를 통해 하우징(100)의 내부에 용매(예: H2O)가 투입되고, 전해질 투입구(260)를 통해서는 전해조(200)에 전해질, 예를 들어 2 내지 6%의 전해질(HCl)이 투입된다. 이와 같은 상태에서, 양전압선로(212)를 통해 양전극(211)에 양전압이 공급되고, 음전압선로(222)를 통해서는 음전극(221)에 음전압이 공급된다.
따라서, 상기 전해질(HCl)이 전해채널(270)을 통과하면서 전해산물(Cl)이 분해되어 전해산물 배출구(253)로 방출된다. 그리고, 용매 투입구(141)를 통해 투입된 용매(H2O)와 전해산물 배출구(253)를 통해 배출된 전해산물(Cl)이 화학반응하여 최종산물(HOCl)이 생성되고, 이렇게 생성된 최종산물(HOCl)이 최종산물 배출구(151)를 통해 외부로 배출된다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8의 B-B 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치(8000)는 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해 장치(1000)와 비교하여, 용매 투입부(840)가 하우징(800)의 몸체(810)에 위치하고, 최종산물 배출부(850)가 하우징(800)의 상판(820)에 위치하는 점에서 차이가 있다. 이하에서는 도 3 및 도 4와 비교하여 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
하우징(800)은 원통형의 몸체(810), 상판(820), 하판(830), 용매투입부(840) 및 최종산물 배출부(850)를 포함하며, 전기분해를 위한 밀폐된 공간을 형성한다.
용매(예: H2O)는 몸체(820)에 형성된 용매 투입부(840)의 용매 투입구(841)를 통해 투입된 후 하우징(800) 내부에서 상부로 이동된다. 한편, 상기 용매 투입구(841)는 몸체(820)의 수직 방향에 대해 소정의 각도로 상부 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 용매 투입구(841)를 소정의 각도로 상부 방향을 향하도록 형성함으로써 용매가 하우징 내부에서 와류를 형성하여 전해산물과 결합시 전해산물을 보다 효과적으로 용해시킬 수 있는 장점이 있다. 이때 상기 용매 투입구(841)는 상기 용매가 상기 하우징의 내부로 30ㅀ 내지 60ㅀ 상방으로 유입될 수 있도록 상기 몸체의 하부에 형성되는 것이 바람직하며, 45ㅀ 상방으로 유입될 수 있도록 형성되는 것이 가장 바람직하다.
하우징(800)의 내부에는 용매와 전해산물이 결합된 최종산물이 배출되는 최종산물 배출부(850)가 형성된다. 최종산물 배출부(850)는 최종산물 배출구(851)와, 제1 배출관(852) 및 제2 배출관(853)을 포함하여 구성된다.
상기 용매 투입구(841)에 투입된 용매는 제1 배출관(852)의 외주면에 형성된 다수의 제1 배출 통공(852a)을 통해 제1 배출관(852) 내부의 공간으로 전달된다. 제1 배출관(852)의 내부로 전달된 용매는 전해조로부터 배출된 전해산물과 결합되어 최종산물이 형성된다.
상기 최종산물은 제2 배출관(853)의 외주면에 형성된 다수의 제2 배출 통공(853a)을 통해 제2 배출관(853)의 내부로 전달된다. 한편, 제2 배출관(853)의 내부에는 나선형 홈(854)이 형성되어 있다. 따라서, 나선형 홈(854)에 의해 제2 배출관(853)의 내부에 와류 현상이 발생된다. 즉, 제2 배출 통공(853a)을 통해 제2 배출관(853)의 내부로 유입된 최종산물은 제2 배출관(853)의 내부에서 와류를 형성한 후 전해산물 배출구(851)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치의 사시도이고, 도 11은 도 10의 C-C 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기분해 장치(1000)는 하우징(100) 및 전해조(200)를 포함한다.
하우징(100)은 원통형의 몸체(110), 상판(120), 하판(130), 용매투입부(140) 및 최종산물 배출부(150)를 포함하며, 전기분해를 위한 밀폐된 공간을 형성한다. 본 실시예에서 하우징(100)은 원통형으로 구현한 것을 예로 하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 다각형의 형상으로 구현될 수 있다.
몸체(110)는 전기분해를 위한 공간을 형성한다. 상판(120)은 몸체(110)의 상부와 결합되어 그 상부를 외부와 격리시키고 그 상태로 고정하는 역할을 한다. 마찬가지로 하판(130)은 몸체(110)의 하부와 결합되어 그 하부를 외부와 격리시키고 그 상태로 고정하는 역할을 한다.
하우징(100)의 내부에는 용매(예: H2O)를 투입하기 위한 용매 투입부(140)가 형성된다. 용매 투입부(140)는 용매 투입구(141)와, 제1 용매 투입관(142) 및 제2 용매 투입관(143)을 포함하여 구성된다.
용매는 상판(120)에 형성된 용매 투입구(141)를 통해 투입된다.
제1 용매 투입관(142)은 상기 용매 투입구(141)에 투입된 용매가 하우징 내부의 공간으로 전달되도록 한다. 이때 제1 용매 투입관(142)의 하부의 외주면에는 용매가 하우징 내부로 전달될 수 있도록 다수의 제1 통공(142a)이 형성되어 있다. 즉, 용매 투입구(141)를 통해 제1 용매 투입관(142)의 내부로 유입된 용매가 제1 용매 투입관(142)의 내부에서 제1 통공(142a)을 통해 배출되어 전해산물과 혼합된다.
제2 용매 투입관(143)의 내부에서는 제1 통공(142a)을 통해 제1 용매 투입관(142)에서 배출된 용매와 전해산물 배출부(240)를 통해 전해조(200)에서 배출된 전해산물이 반응하여 혼합된다. 이후 용매와 전해산물이 반응하여 결합된 최종산물은 제2 용매 투입관(143)의 상부의 외주면에 형성된 제2 통공(143a)을 통해 외부로 빠져나와 하우징(100)의 하부로 이동된다.
제2 통공(143a)을 통해 외부로 빠져나온 용매와 전해산물의 혼합물인 최종산물은 최종산물 배출관(152)의 하부 외주면에 형성된 제3 통공(152a)을 통해 최종산물 배출관(152)의 내부로 유입되고, 하우징의 상부로 이동한 후 최종산물 배출구(151)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출된다.
전해조(200)는 상기 하우징(100)의 내부에 설치되어 외부로부터 투입되는 전해질을 전기분해하는 역할을 한다. 전해조(200)는 원통형의 전해조 케이스(210)와, 상기 전해조 케이스(210)의 내부에 형성된 원통형의 양(+)전극(220)과, 상기 양(+)전극(220)의 중심 부분에 형성된 음(-)전극(230) 및 전해산물이 배출되는 전해산물 배출부(240)를 포함한다.
여기서, 상기 양전극(220)은 전해조(200)의 내부에 형성된 전해채널(250)을 통과하는 전해질에 양전압을 가하는 고유 기능을 수행함과 아울러, 전해채널(250)에서 전해 작용에 의해 발생되는 열을 용매를 이용하여 방열하는 기능을 갖는다. 마찬가지로, 음전극(221)은 전해조(200)의 내부에 형성된 전해채널(250)을 통과하는 전해질에 음전압을 가하는 고유 기능을 수행함과 아울러, 전해채널(250)에서 전해 작용에 의해 발생되는 열을 용매를 이용하여 방열하는 기능을 갖는다.
한편, 상기 양전극(220)과 음전극(230)은 전기전도율과 열전도율이 우수한 재질(예: 구리, 알루미늄)로 제조되는 것이 바람직하다.
양전압선로(220a)는 양전극(220)에 양전압을 공급하는 역할을 수행하고, 음전압선로(230a)는 음전극(230)에 음전압을 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 양전압선로(220a)의 일측 종단을 양전극(220)에 연결하고 타측 종단은 하우징(100)의 하판(130)을 관통하여 외부와 연결되도록 하였다. 마찬가지로, 음전압선로(230a)의 일측 종단을 음전극(230)에 연결하고 타측 종단은 하우징(100)의 하판(130)을 관통하여 외부와 연결되도록 하였다.
전해질 투입구(260)는 전해조(200)의 내부에 전해질을 투입하기 위한 것으로, 하우징(100)의 하판(130)을 관통하여 전해채널(250)에 연결되는 구조로 설치된다.
전해산물 배출부(240)는 전해조(200)의 상부에 설치되어 전해조(200) 내부에서 발생되는 전해산물을 전해조(200)의 외부로 배출하는 역할을 수행한다. 전해조(200) 내부의 전해채널(250)에서 발생된 전해산물은 전해산물 배출부(240)를 통해 전해조(200)의 외부로 배출된다.
도 10 및 도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치(2000)는 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해 장치(1000)와 비교하여
제1 용매 투입관(142), 제2 용매 투입관(143) 및 최종산물 배출관(152)에 각각 형성된 제1 통공(142a), 제2 통공(143a) 및 제3 통공(152a)의 위치를 달리한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 도 10 및 도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기분해 장치(2000)는 전해조(200) 내부의 전극(220, 230)을 원통 형태로 구현함으로써 전해질의 전해 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1000 : 전기분해 장치 100 : 하우징
110 : 바디 120 : 상판
130 : 하판 140 : 용매 투입부
150 : 최종산물 배출부 200 : 전해조
210 : 제1 측벽 220 : 제2 측벽
230 : 상부 절연부재 240 : 하부 절연부재
250 : 최종산물 배출부 260 : 전해질 유입구

Claims (12)

  1. 몸체와 상판 및 하판을 구비하며 용매가 통과하면서 전해산물과 반응하는 공간을 형성하는 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터 전해공간에 투입되는 전해질을 전기분해하여 상기 전해산물을 생성하는 양전극과 음전극을 구비한 전해조;를 포함하되,
    상기 하우징은
    외부로부터 상기 하우징의 상판을 통해 상기 하우징의 내부로 용매를 공급하도록 형성된 용매 투입부를 더 포함하되,
    상기 용매투입부는
    상기 용매가 투입되는 용매 투입구;
    상기 용매 투입구에 투입된 용매가 통과하면서 외주면에 구비된 다수의 제1 통공을 통해 상기 하우징 내부의 공간으로 전달되도록 형성된 제1 용매 투입관; 및
    상기 제1 용매 투입관으로부터 전달된 상기 용매와 상기 전해조로부터 배출된 전해산물이 결합하여 반응하는 반응공간을 형성하는 제2 용매 투입관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 용매 투입관은
    내부에 나선형 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2 용매 투입관은
    상기 용매와 상기 전해산물이 결합하여 반응한 최종산물이 상기 반응공간으로부터 하우징 내부로 빠져나올 수 있도록 외주면에 다수의 제2 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 하우징은
    상기 반응공간으로부터 상기 하우징 내부로 빠져나온 상기 최종산물이 상기 하우징의 외부로 배출될 수 있도록 형성된 최종산물 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 최종산물 배출부는
    외주면에 구비된 다수의 제3 통공을 통해 상기 최종산물이 내부로 전달되도록 형성된 최종산물 배출관; 및
    상기 최종산물 배출관으로부터 전달된 최종산물이 상기 하우징의 외부로 전달되도록 형성된 최종산물 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 통공은 상기 제1 용매 투입관의 하부 외주면에 구비되며,
    상기 제2 통공은 상기 제2 용매 투입관의 상부 외주면에 구비되고,
    상기 제3 통공은 상기 최종산물 배출관의 하부 외주면에 구비된 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제3 통공은
    상기 제1 통공보다 위쪽에 위치하고 상기 제2 통공보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전해조의 양전극은 상기 전해조의 내부에 원통형으로 형성되고
    상기 전해조의 음전극은 상기 양전극의 중심 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 전해조는
    상기 전해공간에서 전기분해된 전해산물을 외부로 배출하도록 형성된 전해산물 배출부를 포함하되,
    상기 전해산물 배출부는
    상기 용매가 상기 전해조 내부로 역류하는 것을 방지하기 위한 체크볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 전해조의 양전극은 다수의 보조 양전극을 포함하고
    상기 전해조의 음전극은 다수의 보조 음전극을 포함하며,
    상기 다수의 보조 양전극과 상기 다수의 보조 음전극은 소정의 각도로 기울어진 채 서로 중첩하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  12. 삭제
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