KR102215869B1 - 분리격판과 틸팅판을 적용하여 희석염수를 단계적으로 주입함에 따라 효율이 향상된 차아염소산나트륨 발생장치 및 이를 포함하는 차아염소산나트륨 발생시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극판과 염수와의 접촉면적을 높일 수 있고, 수소가스, 압력, 반응열을 저감시켜 차염의 농도를 높이고 소독제 부산물을 줄이며 전력 소비량을 줄 일 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치 및 이를 포함하는 차아염소산나트륨 발생시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의한 차아염소산나트륨 발생장치에 의하면 분리격판의 구성을 통해 길게 형성되며, 다수개로 형성되는 음극판 및 양극판을 안정적으로 지지 및 이격시킬 수 있는 효과가 있으며, 전극판 삽입홀을 통해 희석 염수가 유통 가능하도록 형성되고 수소가스의 배출 속도를 높임으로 전해면적을 넓힘, 전해조내 압력, 반응열 저감효과와 전해조내 희석염수 단계적인 주입으로 희석염수 온도낮춤, 농도저하방지로 생산차아염소산나트륨 농도를 높여 전기분해 효과를 높이는 차아염소산나트륨 발생장치가 개시된다.

Description

분리격판과 틸팅판을 적용하여 희석염수를 단계적으로 주입함에 따라 효율이 향상된 차아염소산나트륨 발생장치 및 이를 포함하는 차아염소산나트륨 발생시스템 {A system for generating sodium hypochlorite and containing sodium hypochlorite that improves efficiency through the step-by-step injection of dilute saline through the application of separation plates and tilting plates.}

본 발명은 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차아염소산나트륨의 차염(차아염소산 나트륨, 이하 차염으로 표시)의 농도를 높일 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치에 관한 것이다.

차아염소산 나트륨은 정수장 및 하수처리장의 조류, 소형동물, 철박테리아등 또는 대장균, 병원성미생물의 제거를 위한 살균제로 사용되는 것으로, 살균 소독제, 표백제, 산화제로서 사용된다.

이러한 차아염소산나트륨은 티타늄 소재로 이루어지며 음극의 전원이 연결된 음극판과, 루테늄(Ru) 또는 이리듐(lr)으로 코팅되며 양극의 전원이 연결된 양극판이 마련된 전해조 내에 희석된 염수를 공급하고, 상기 전극판에 직류전류를 통과시켜 얻어진다.

상세히, 염수(NaCl)에 포함된 나트륨이 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨(NaOCl) 수용액과 수소가스(H_2)로 변화하는 것이다.

한편, 차아염소산나트륨의 발생효율을 높이기 위해서는 전극판과 염수와의 접촉면적을 넓히는 것이 좋으며, 통전이 원활히 이루어지는 것이 중요한데, 산화-환원반응으로 전극판에서 발생되는 수소가스는 전극판과 염수와의 접촉면적을 줄여 전기분해 효율을 저해하는 문제가 있었으며, 이 과정에서 발생되는 반응열 역시 전극판의 저항을 높임으로써 전기분해 효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

따라서 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 차아염소산나트륨 발생장치의 개발이 필요한 실정이다.

1. 한국등록특허 제10-2009942호(“마이크로버블을 이용한 차아염소산나트륨 제조 설비”) 2. 한국공개특허공보 제10-2020-0001254호(“브롬이온을 제거하는 차아염소산나트륨 생성장치”) 3. 한국등록특허 제10-1969585호(“차아염소산나트륨 발생장치”)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 전극판과 염수와의 접촉면적을 높일 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치를 제공함에 있다.

또한, 반응열을 저감시켜 전기분해효율을 높일 수 있는 차아염소산나트륨 발생장치를 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 차아염소산나트륨 발생장치는 중공형으로 일방으로 길게 형성되며, 일단부에 염수 유입구가 형성되고, 타단부 상측에 수소가스 배출구가 형성된 전해조; 판상으로 중앙에 다수개의 전극판 삽입홀이 일방으로 배열 형성되고, 상기 전해조 내부에 상기 전해조의 연장방향으로 다수개가 이격 배치되어 전해조 내부공간을 분리하되, 상단은 상기 전해조 상단과 이격되어 전해조 내 상부 공간이 서로 연통할 수 있도록 하는 분리격판; 전원의 음극이 연결되는 음극판 연결부와, 상기 연결부로부터 연장 형성되는 다수의 음극판을 포함하며, 상기 음극판은 상기 전해조의 일단과 상기 전극판의 일부 삽입홀을 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되는 음극부; 전원의 양극이 연결되는 양극판 연결부와, 상기 연결부로부터 연장 형성되는 다수의 양극판을 포함하며, 상기 양극판은 상기 전해조의 타단과 상기 음극판이 관통되지 않은 상기 삽입홀을 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되는 양극부; 및 각각의 상기 분리격판 일면 상부에 마련되며, 상기 전해조 타단을 향해 상방경사진 형태로 형성되어 상기 음극판과 양극판에서 발생되는 수소가스를 상기 전해조 타단으로 안내하는 틸팅판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 상기 염수 유입구를 통해 희석 염수가 유입되며, 유입된 희석 염수는 상기 전극판 삽입홀을 통해 구분된 각 공간으로 유통되고, 상기 틸팅판은 적어도 일부가 희석 염수에 잠기고, 상기 희석 염수가 상기 음극판과 양극판 접촉할 시 발생되는 수소가스는 상기 틸팅판과 충돌 및 포집되어 전해조 상부로 안내되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 상기 수소가스 배출구에 설치되며, 상기 수소가스 배출구를 통해 배출되는 기체로부터 수소가스와 차아염소산나트륨 수용액을 분리하는 약액분리기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 약액분리기는, 원통 형상으로 형성되며, 일측에 수소가스 유입구가 형성되는 사이클론부와, 상기 사이클론부 상단을 관통하여 하부가 상기 사이클론부 내부로 삽입되도록 마련되는 수소분리관과, 상기 수소가스 배출구와 상기 수소가스 유입구를 서로 연결하는 수소가스 유통관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 중공으로 형성되며, 상기 수소분리관이 연결된 흡인실과, 끝단이 상기 흡인실 일측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽입되며, 상기 흡인실 내부로 압축공기를 공급하는 노즐과, 관 형태이되, 중앙부에서 양단으로 갈수록 직경이 점차 크게 형성되며, 일단이 상기 흡인실 타측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽입된 형태의 디퓨저를 포함하는 이젝터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 분리격판은, 일측에 분배관 관통홀이 형성되고, 상기 차아염소산나트륨 발생장치는, 관 형태이되 상기 분배관 관통홀을 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되며, 일단은 상기 염수 유입구에 연결되고, 외주면에는 분배공이 형성되며, 타단은 폐구된 형태의 분배관;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분배관은, 상기 분리격판에 의해 구간이 나누어지며, 각 구간에 형성된 분배공의 개수는 일단에서 타단으로 진행될수록 형성 개수가 줄어드는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전해조는, 타단부 상측에 차아염소산나트륨 수용액 배출구가 더 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극판과 양극판은 상기 전극판 삽입홀에 삽입될 시 교번적으로 배치되어 삽입되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 차아염소산나트륨 발생시스템은 연수를 공급하는 연수공급부; 상기 연수공급부로부터 공급되는 연수와 희석된 염수가 저장되는 염수저장부; 상기 염수저장부로부터 염수를 공급받아 전기분해하여 차아염소산나트륨 수용액을 발생시키는 상기 제5항에 따른 차아염소산나트륨 발생장치; 상기 차아염소산나트륨 발생장치의 전극판에 전기를 공급 및 조절하는 전원공급부; 상기 연수 공급부로부터 연수를 공급받아 공급받은 연수가 일정온도로 되도록 가열하는 수온조절부; 상기 최적연수공급부를 통하여 일정온도가 된 연수를 상기 염수 유입구를 통해 상기 전해조 내부로 공급되도록 하는 최적연수공급부; 상기 염수저장부에 저장된 염수를 상기 염수 유입구를 통해 상기 전해조 내부로 공급되도록 하는 최적염수공급부; 상기 차아염소산나트륨 발생장치에서 발생된 차아염소산나트륨 수용액을 저장하는 수용액 저장부; 상기 수용액 저정부에 공기를 공급하여 수소 가스를 희석 배출하는 공기공급부; 및 상기 디퓨저 타단부와 연결되어 상기 디퓨저로부터 배출되는 수소가스를 외부로 배출하는 수소가스 배출관;을 포함한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차아염소산나트륨 발생장치는 분리격판의 구성을 통해 길게 형성되며, 다수개로 형성되는 음극판 및 양극판을 안정적으로 지지 및 이격시켜 생산 차염의 농도를 높이고 소독제 부산물을 줄이며 전력소비량도 줄이는 효과가 있으며, 전극판 삽입홀을 통해 희석 염수가 유동 가능하도록 형성되어 전열면적을 넓히는 효과 및 단계적인 전기분해를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 틸팅판의 구성을 통하여 음극판 및 양극판에서 발생되는 미세 수소가스방울이 포집되어 수소가스의 배출 속도를 높임으로써 전극판과 희석 염수와의 접촉면적을 높여 전력소비량을 줄이고 염소생산량을 향상시키는 효과가 있다

또한, 약액분리기의 구성을 통하여 수소가스배출, 차아염소산나트륨 수용액의 포집효율을 높이는 효과가 있다.

또한, 수소가스 배출구와 차아염소산나트륨 수용액 배출구가 별도로 형성된 구조와 이젝터의 구성을 통하여 전해조 내 압력 저감 및 반응열 제거 효과를 통해 소독제 부산물을 줄이며 전기분해 효율을 높이는 효과가 있다.

또한, 희석염수 분배관과 분배공의 구성을 통해 전해조내 희석염수 온도낮춤,농도 저하방지 효과를 통해 염소생산량 향상, 생산 차염농도를 농도를 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 평단면도이다.
도 3은 분리격판의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 약액분리기와 이젝터의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생시스템의 보다 상세한 개념도이다.

본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[분리격판과 틸팅판 적용으로 희석염수 단계적인 주입을 통한 효율을 향상시킨 차아염소산나트륨 발생장치]

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차아염소산나트륨 발생장치는, 전해조(100), 분리격판(200), 음극부(300), 양극부(400), 틸팅판(500), 약액분리기(600) 및 이젝터(700) 를 포함할 수 있다.

전해조(100)는 상술한 바와 같은 전기분해반응을 통해 차아염소산나트륨의 분리가 일어나는 장소로, 일종의 챔버(chamber)라고 할 수 있다. 전해조(100)는 중공형으로 일방으로 길게 형성될 수 있으며, 일단부에는 내부에 수용되는 염수가 주입되는 염수 유입구(110)가 형성될 수 있고, 타단부 상측에는 수소가스 배출구(120)와, 차아염소산나트륨 수용액 배출구(130)가 형성될 수 있다.

염수 유입구(110)로는 전해조(100) 내부에서 전기분해반응을 일으킬 희석 염수가 주입될 수 있는데, 염수 유입구(110)로 주입되는 염수는 약 3%의 염도를 띄도록 연수에 나트륨이 희석된 형태로 제공된다. 여기서 희석 염수를 상기와 같은 염도로 제공하는 것은 염도가 3%일 때 전기분해 효율이 가장 높기 때문이다. 염수 유입구(110)에는 분배관(111)이 연결되는데, 이에 대해서는 이하에서 상세히 후술하도록 하겠다.

수소가스 배출구(120)는 전해조(100) 내부에서 전기분해반응을 통해 발생하는 수소가스가 배출되는 부분이다. 수소가스 자체는 공기보다 비중이 낮기 때문에 공기중에서 상측으로 이송되어 배출된다. 수소가스 배출구(120)가 전해조(100)의 타단부에 상측에 형성되는 것은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치는 후술할 분리격판에 의해 전기분해가 단계적으로 이루어지는데, 이를 위해 수소가스의 제거가 방향성이 있게 제거되도록 하기 위함이다.

차아염소산나트륨 수용액 배출구(130)는 전기분해가 완료되어 최종적으로 생성된 차아염소산나트륨 수용액을 전해조로부터 배출시키기 위한 구성이다. 경우에 따라 차아염소산나트륨 수용액 배출구(130)에는 개폐밸브가 마련되어 전기분해가 충분히 이루어진 이후에 개방되도록 할 수 있다.

참고로 종래의 차아염소산나트륨 발생시스템의 경우 전해조에 수소가스 배출구와 차아염소산나트륨 수용액 배출구가 별도로 형성되지 않고, 단일 홀을 통해 배출되도록 하여 수소가스가 원활히 빠져나가지 않음에 따라 전해조 내부의 압력 및 온도가 높아져 전기분해 효율을 저해하였다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치(3000)의 경우 수소가스 배출구(120)와 차아염소산나트륨 수용액 배출구(130)가 별도로 형성됨으로써 상기와 같은 문제를 해소하는 효과가 발휘된다.

분리격판(200)은 전해조(100) 내부에 전해조(100)의 연장방향으로 다수개가 이격 배치되어 전해조(100) 내부공간을 구획하는 역할을 함과 동시에 후술할 음극판(320)과 양극판(420)을 지지하기 위한 구성이다.

이러한 분리격판(200)은 판상으로 중앙에 다수개의 전극판 삽입홀(210)이 일방으로 배열 형성된 형태이며, 이때 분리격판(200)의 상단은 전해조(100)의 상단과 이격되어 각각의 분리격판(200)을 통해 구획된 공간의 상측은 서로 연통 가능하도록 형성된다. 이는 서로 이웃한 분리격판(200)들 사이 공간에서 발생하는 수소가스가 서로 연통된 전해조(100) 내측의 상측 공간을 통해 상술한 수소가스 배출구(120)로 배출되도록 하기 위함이다.

도시된 바와 같이 전해조(100)의 단면형상이 원통형상이라 한다면, 분리격판(200)의 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 전해조(100) 내경에 대응되는 직경을 가진 판상으로 형성되되, 상단이 절개된 형태일 수 있다. 그리고 중앙부에는 앞서 설명한 바와 같이 음극판 또는 양극판이 삽입될 수 있는 전극판 삽입홀(210)이 일방으로 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.

또한, 분리격판(200) 하단부에는 전해조(100)의 하단과 이격되어 각각의 분리격판(200)을 통해 구획된 공간의 하측은 서로 연통 가능하도록 형성된다. 이는 서로 이웃한 분리격판(200)들 사이 공간에서 공급된 희석염수가 서로 연통된 전해조(100) 내측의 하측 공간을 통해 분배관 관통홀(220)이 형성되는데, 분배관 관통홀(220)의 역할에 대해서는 분배관의 설명 시 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 평단면도이다.

음극부(300)는 티타늄 소재로 이루어지며, 전원의 음극이 연결되는 음극판 연결부(310)와, 음극판 연결부로부터 연장 형성되는 다수의 음극판(320)을 포함한다. 음극판 연결부(310)는 외면이 절연처리 될 수 있으며, 음극판(320)은 상기 음극판 연결부(310)로부터 사각판상으로 길게 연장된 형태로 형성된다. 이때, 각각의 음극판(320)은 일방으로 서로 이격되어 형성될 수 있고, 이때 서로 이웃하게 배치된 음극판(320)들 사이의 간격은 앞서 설명한 전극판 삽입홀(210)이 이웃한 전극판 삽입홀(210)과 이루는 간격의 두 배가 됨이 바람직하다. 이는 음극판(320)들이 전극판 삽입홀(210)에 교번적으로 통과되도록 하기 위함이다.

양극부(400)는 루테늄 또는 이리듐으로 코팅된 것으로, 전원의 양극이 연결되며, 양극판 연결부(410)와 양극판(420)을 포함한다. 양극부(400)는 음극부(300)와 같은 형태로 형성되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

음극부(300)는 전해조(100)의 일단에 연결되고, 양극부(400)는 전해조(100) 타단에 연결된다. 상세히, 음극부(300)의 음극판 연결부(310)는 전해조(100) 일단에 배치되며, 음극판(320)은 전해조의 일단을 관통하여 전해조(100) 내부를 가로지르도록 배치된다. 마찬가지로 양극부(400)의 양극판 연결부(410)는 전해조(100) 타단에 배치되며, 양극판(420)은 전해조의 타단을 관통하여 전해조(100) 내부를 가로지르도록 배치된다. 이때, 음극판(320)과 양극판(420)은 서로 교번적으로 배치되어, 각각의 음극판(320)과 양극판(420)은 서로 이웃하도록 배치된다.

도 3은 분리격판의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 측면도이다.

또한, 음극판(320)과 양극판(420)은 앞서 설명한 바와 같이 전극판 삽입홀(210)을 관통하도록 배치되는데, 음극판(320)과 양극판(420)은 각각의 분리격판(200)에 형성된 전극판 삽입홀(210)에 삽입되어 지지됨으로써, 휨이 없고, 음극판(320)과 양극판(420)이 서로 접촉되지 않도록 이격된 형태를 유지할 수 있다. 이때, 각각의 분리격판(200)에 형성된 전극판 삽입홀(210) 각각에는 음극판(320)과 양극판(420)이 교번적으로 관통됨은 물론이다.

그리고 전극판 삽입홀(210)은 음극판(320)과 양극판(420)보다 크게 형성되는데, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 염수 유입구를 통해 희석 염수가 전해조 내부로 유입될 시 유입된 희석 염수가 첫 번째 분리격판(200) 이전 구간에만 머무르지 않고 전해조(100)전반에 걸쳐 유통되도록 하기 위함이다. 하지만 전극판 삽입홀(210)의 크기가 크지 않음에 따라 전해조(100) 내부로 유입된 희석염수는 단계적인 전기분해가 가능하다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치(3000)는 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 전해조(100) 내부에서 각각의 분리격판(200)형성된 분배관 관통홀(220)을 관통하여 전해조(100) 내부를 가로지르도록 배치되는 관 형태의 분배관(111)이 마련된다. 분배관(111)은 일단은 상기 염수 유입구(110)에 연결되고 타단은 폐구된 형태로 형성되며, 외주면에 다수의 분배공(112)이 형성된 형태이다. 이때, 분배관(111)은 각각의 분리격판(200)에 의해 구간이 나누어지는데, 분배관(111)의 일단에서 타단으로 진행될수록 각 구간에 형성된 분배공의 개수가 줄어들도록 형성된다.

예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 분리격판(200)이 세 개가 마련되어 분배관(111)이 네 구간으로 구분되는 경우라면, 분배관(111)의 일단 측인 첫 번째 구간에는 네 개의 분배공(112)이 형성되고, 다음 구간에는 세 개의 분배공(112)이 형성되고, 다시 다음 구간에는 두 개의 분배공(112)이 형성되고, 마지막 구간에는 한 개의 분배공(112)이 형성된다.

분배관(111)과 분배공(112)은 염수 유입구(110)를 통해 분배관(111)내부로 유입된 희석염수를 각 구간별로 차등분배하기 위한 구성으로, 염수 유입구를 통해 분배관(111) 내부로 유입된 3% 염도의 희석 염수는 분배공(112)를 통해 전해조(100)의 각 구간에 분배된다. 분배관(111)의 일단에서 타단으로 진행할수록 분배공(112)의 개수는 적어지므로, 타단 측의 구간에는 더욱 적은 양의 희석 염수가 공급됨은 물론이다.

이에 따라, 첫 번째 구간에서는 염도가 3%인 희석염수만이 수용되어 전기분해 효율이 최고 효율로 발휘하고 첫 번째 구간을 통해 어느 정도 전기분해가 완료된 희석 염수는 전극판 삽입홀(210)을 통해 다음 구간으로 유통되어 다시 한 번 전기분해가 된다. 이런 식으로 전해조(100) 내부로 유입된 희석 염수는 단계적으로 전기분해 된다.

이때, 전해조(100) 내부에 유입된 희석 염수는 일단에서 타단으로 진행할수록 단계적으로 전기분해 됨에 따라 전기분해 효율이 가장 높은 염도인 3%에서 점차 낮아져 전기분해 효율은 저하될 수 있다. 그런데 각 구간에 형성된 분배공(112)을 통해 희석 염수가 추가 유입됨에 따라 전기분해 효율은 일정 수준 이하로 떨어지지 않도록 할 수 있다.

즉, 일반적으로는 서로 다른 음극판과 양극판을 마련하고 희석 염수의 농도에 따라 전류를 조절하여 전기분해효율을 높이지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 경우 단일 음극판과 양극판을 사용하며 동일한 전류를 가짐에도 분배관과 분배공의 구성을 통해 일정 수준 이상의 전기분해 효율을 발휘할 수 있는 것이다.

틸팅판(500)은 각각의 분리격판 일면 상부에 마련된다. 여기서 일면이라 함은 전해조(100)의 타단부와 동일한 방향의 면을 지칭하며, 틸팅판(500)은 전해조(100) 타단을 향해 상방 경사진 형태로 형성되어, 음극판과 양극판에서 발생되는 수소가스를 전해조(100) 타단으로 안내하는 역할을 한다. 상세히, 상기 음극판과 양극판(420)은 희석 염수와의 접촉 시 수소가스가 미세기포 형태로 폭발적으로 발생되는데, 이때 발생하는 수소가스는 미세기포 형태로 그 직경이 작음에 따라 천천히 상승 및 천천히 파열된다. 그런데 이러한 미세기포 형태의 수소가스가 틸팅판(500)과 충돌할 시 서로 일체로 되면서 하나의 큰 기포를 이룸으로써 상측으로 빠르게 상승하여 배출되는 것이다.

참고로 틸팅판(500)은 하측에서 상측으로 연장된 가상의 수직선을 기준으로, 전해조의 타단측으로 5 내지 80도 만큼 기울어져있을 수 있으며, 상기와 같은 효과를 발휘하기 위해 전해조 내부에 수용된 희석 염수는 틸팅판(500)이 적어도 일부가 잠길 수 있는 수위임이 바람직하다.

한편, 전기분해 및 산화-환원반응이 일어날 때는 반응열이 발생되는데, 이로 인해 수소가스 배출구(120)를 통해 배출되는 기체는 수소가스뿐만이 아니라, 차아염소산나트륨 수용액이 습증기 형태로 함께 배출될 수 있다. 차아염소산나트륨 수용액과 수소가스를 분리하기 위해, 수소가스 배출구(120)에는 약액분리기(600)가 연결된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차아염소산나트륨 발생장치의 약액분리기와 이젝터의 개념도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 약액분리기(600)는 수소가스 배출구(120)에 설치되며, 수소가스 배출구(120)를 통해 배출되는 기체로부터 수소가스와 차아염소산나트륨 수용액을 분리한다. 이를 위해, 약액분리기(600)는 사이클론부(610), 수소분리관(620) 및 수소가스 유통관(630)을 포함할 수 있다.

사이클론부(610)는 원통 형상으로 형성되며, 일측에 수소가스 유입구(611)가 형성된다. 수소분리관(620)은 사이클론부(610) 상단을 관통하여 하부가 사이클론부(610) 내부로 삽입되도록 마련되며, 수소가스 유통관(630)은 수소가스 배출구(120)와 수소가스 유입구(611)를 서로 연결하도록 마련된다.

사이클론부(610)의 수소가스 유입구(611)는 그 형성방향이 사이클론부(610) 내경의 접선 방향으로 형성되며, 수소가스 유입구(611)가 형성된 부분은 그 직경이 더 크게 형성되되 점진적으로 작아져 사이클론부(610)의 타부분 직경과 점차 동일하도록 형성된다. 이에 따라 상기 수소가스 유통관(630)을 통해 유입된 기체는 사이클론부(610)의 내주면을 따라 회전하며 사이클론부(610)의 내주면과 마찰한다. 이 과정에서 기체 내에 습증기 형태로 포함되어있던 차아염소산나트륨 수용액은 사이클론부(610)의 내주연에 응축되어 사이클론부(610) 하측으로 모이게 되고, 수소가스는 수소분리관(620)을 통해 외부로 이송된다.

이젝터(700)는 흡인실(710), 노즐(720) 및 디퓨저(730)를 포함할 수 있다. 흡인실(710)은 중공으로 형성되며, 상기 수소분리관(620)이 연결된다. 노즐(720)은 끝단이 상기 흡인실 일측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽입되며, 상기 흡인실 내부로 압축공기를 공급한다. 디퓨저(730)는 관 형태이되, 중앙부에서 양단으로 갈수록 직경이 점차 크게 형성되며, 일단이 상기 흡인실 타측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽입된 형태일 수 있다. 그리고 노즐(720)과 디퓨저(730)는 서로 동일선상에 형성될 수 있다.

노즐(720)과 디퓨저(730)에 의해 흡인실과 사이클론부(610) 내부 공간 사이에는 기압차가 생기는데, 이에 의해 사이클론부(610) 내부의 수소가스는 자동으로 수소분리관(620)을 통해 흡인된다. 그리고 이러한 기압차는 전해조 내부까지 영향을 미쳐, 전해조(100) 내부의 기체가 약액분리기(600)로 원활하게 이송되도록 한다. 이에 따라, 전해조 내부 전극표면접촉방해방지와 압력과 온도를 낮추어줄 수 있으며, 이는 곧 음극부와 양극부에 가해지는 저항을 낮추어주어 전기분해가 더욱 원활하게 일어나도록 하는 효과가 있다.

[분리격판과 틸팅판 적용으로 희석염수 단계적인 주입을 통한 효율을 향상시킨 차아염소산나트륨 발생장치를 포함하는 차아염소산나트륨 발생시스템]

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차아염소산나트륨 발생시스템(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기한 바와 같은 특징을 가지는 차아염소산나트륨 발생장치(3000), 염수저장부(2000), 수용액 저장부(5000)와, 수소가스 배출관(7000)을 포함할 수 있다.

차아염소산나트륨 발생장치(3000)에 대해서는 기설명되어 있어, 별도의 설명을 생략한다.

염수저장부(2000)는 상기 염수 유입구(110) 및 이에 연결된 분배관(111)을 통해 전해조(100) 내부로 희석 염수를 공급하는 역할을 한다.

수용액 저장부(5000)는 전해조(100) 타단부 상측에 형성된 차아염소산나트륨 수용액 배출구(130) 및 사이클론부(610)의 하단과 연결되어 전해조(100)와 사이클론부(610) 내부에서 얻어진 차아염소산나트륨 수용액이 이송 및 저장된다. 수용액 저장부(30)상부에는 차아염소산나트륨 수용액내에 함유된 수소배출을 위한 수소 배출공과 송풍기가 마련되어 수소가스를 외부로 배출시킬 수 있다.

수소가스 배출관(7000)은 디퓨저(730)의 타단부와 연결되어 디퓨저(730)로부터 배출되는 수소가스를 외부로 배출시킬 수 있다.

보다 상세히, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차아염소산나트륨 발생시스템(10)은 도 7에 도시된 바와 같이 크게 연수를 공급하는 연수공급부(1000), 염수가 저장되는 염수저장부(2000), 염수를 공급받아 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치(3000), 차아염소산나트륨 발생장치의 전극판에 전기를 공급 및 조절하는 전원공급부(3010), 연수 공급부로부터 연수를 공급받아 공급받은 연수가 일정온도로 되도록 가열하는 수온조절부(4100), 최적연수공급부를 통하여 일정온도가 된 연수를 상기 염수 유입구를 통해 상기 전해조 내부로 공급되도록 하는 최적연수공급부(4201), 상기 염수저장부에 저장된 염수를 상기 염수 유입구를 통해 상기 전해조 내부로 공급되도록 하는 최적염수공급부(2021), 상기 차아염소산나트륨 발생장치에서 발생된 차아염소산나트륨 수용액을 저장하는 수용액 저장부(5000), 상기 수용액 저정부에 공기를 공급하여 수소 가스를 희석 배출하는 공기공급부(5100) 및 상기 디퓨저 타단부와 연결되어 상기 디퓨저로부터 배출되는 수소가스를 외부로 배출하는 수소가스 배출관(7000)을 포함한다.

상기 연수공급부(1000)는 염수저장부(2000)로 연수를 공급하며, 연수공급부(1000)는 지하수 또는 상수도로부터 공급되는 연수를 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 차아염소산나트륨 수용액의 발생에 간섭되지 않는다면 다양한 연수의 사용이 가능함은 물론이다.

아울러, 연수공급부(1000)는 지하수 또는 상수도와 연결되는 파이프 형상으로 형성되어 염수를 염수저장부(2000)로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 지하수 또는 상수도로부터 연수를 공급받아 일정기간 저장하고 이를 염수저장부(2000)로 공급할 수 있는 저장탱크 형상으로도 형성 가능하다. 또한, 연수공급부(1000)에 저장된 연수는 후술할 수온조절부(4100)로도 공급될 수 있다. 이에 대해서는 수온조절부(4100)의 설명 시 좀 더 상세히 후술하도록 한다.

상기 염수저장부(2000)는 전기분해되어 차아염소산나트륨 수용액으로 발생되기 위한 염수(소금, 포화소금물)가 저장되며, 염수저장부(2000)는 연수공급부(1000)와 연결되어 형성되는 연수공급라인(1010)을 통해 연수를 공급받아 희석된다.

염수저장부(2000)에 저장된 염수는 최적염수공급부(2021)를 통해 전해조(100) 내부로 공급된다. 여기서 최적염수공급부(2021)는 펌프일 수 있고, 상기 최적염수공급부(2021)를 통해 공급된 염수는 전해조(100)의 염수유입구(110)를 통해 분배관을 통하여 전해조(100) 내부로 공급된다. 참고로, 차아염소산나트륨 발생장치(3000)의 전해조(100)와 염수저장부(2000) 사이, 더욱 정확하게는 염수저장부(200)와 최적염수공급부(2021)사이와 최적염수공급부(2021)와 전해조(100) 사이에는 이들을 서로 연결하도록 형성되는 염수공급라인(2020)을 포함하며, 상기 염수공급라인(2020)을 통해 염수저장부(2000)의 염수가 차아염소산나트륨 발생장치(3000)로 공급되어 전기분해를 통한 차아염소산나트륨 수용액을 발생시킨다.

앞서 설명한 바와 같이, 연수공급부(1000)에 저장된 연수는 수온조절부(4100)로도 공급된다. 수온조절부(4100)는 연수공급부(1000)로부터 공급받은 연수가 일정 온도로 되도록 가열하는 역할을 한다. 이때 수온조절부(4100)는 히터, 냉각장치 및 이 둘의 복합장치일 수 있다.

수온조절부(4100)를 통해 가열된 연수는 최적연수공급부(4201)를 통해 전해조(100) 내부로 공급된다. 최적염수공급부와(2021) 마찬가지로 최적연수공급부(4201) 또한 펌프일 수 있으며, 전해조(100)의 염수유입구(110)를 통해 분배관을 통하여 전해조(100) 내부로 공급된다. 이때, 수온조절부(4100)와 차아염소산나트륨 발생장치(3000)의 전해조(100) 사이에는 최적연수공급라인(4200)이 마련된다.

상기 최적연수공급부와 최적염수공급부를 통하여 상기 전해조(100)내부로 공급되는 연수 및 염수의 유량을 제어할 수 있다. 또한, 이들 구성은 펌프로 형성되어 전해조(100)로 연수를 공급하거나 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 체크 밸브 등 전해조(100)로 연수 및 염수를 원활하게 공급하거나 제어할 수 있다면 다양한 실시예가 가능하다.

상기 차아염소산나트륨 발생장치(3000)는 앞서 설명한 바와 같이 염수저장부(2000)의 염수를 공급받아 전기분해 함으로써, 차아염소산나트륨 수용액을 발생시키며, 전해조(100)가 적어도 하나 이상 구비되어 형성된다.

전해조(100)로 공급되는 염수는 전기분해과정을 통해 전기발열로 인하여 온도가 상승되며, 이는 고온에서 재 분해되어 차아염소산나트륨 수용액의 농도가 낮아지므로, 요구되는 농도를 가지는 차아염소산나트륨 수용액을 발생시키기 어려운 문제점이 있는데, 최적연수공급부(4201)는 전해조(100)로 연수를 공급하여 전해조(100) 내 염수의 온도를 제어함으로써, 요구되는 농도를 가지는 차아염소산나트륨 수용액을 발생시킬 수 있다.

이는 차아염소산나트륨 발생장치(3000)로 하여금 효율적인 차아염소산나트륨 수용액의 발생을 가능하게 한다.

아울러, 차아염소산나트륨 발생장치(3000)는 각각의 전해조(100)로 전력을 공급하여 염수를 전기 분해하도록 하는 전력공급부(3010)를 포함하며, 상기 전력공급부(3010)는 전해조(100)로 전력을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 수용액저장부(5000)는 차아염소산나트륨 발생장치(3000)에서 전기분해를 통해 발생된 차아염소산나트륨 수용액을 차아염소산나트륨 배출구(130)를 통해 공급받아 저장 가능하도록 형성된다.

수용액저장부(5000)는 저장탱크 형식으로 형성되는 것이 바람직하나, 한정하지 않고 다양한 형상의 실시예가 가능함은 물론이다.

아울러, 수용액저장부(5000)는 공기를 공급하여 가연성 가스인 수소를 폭발한계 이하로 희석하여 배출하는 공기공급부(5100)를 포함할 수 있으며, 수용액저장부(5000)의 차아염소산나트륨 수용액을 외부로 공급하는 수용액배출부(5200)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수용액저장부(5000)에는 수용액저장부(5000) 내부로 유입된 수소가스를 외부로 배출하기 위한 별도의 강제배출라인이 마련될 수 있다.

그리고 디퓨저 타단부와 연결되어 상기 디퓨저로부터 배출되는 수소가스를 외부로 배출하는 수소가스 배출관(7000)이 마련될 수 있으며 수소가스 배출관(7000)은 상기 강제배출라인과 연결된 형태로도 실시 가능할 것이다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

10: 차아염소산나트륨 발생시스템
100: 전해조
110: 염수 유입구
111: 분배관
112: 분배공
120: 수소가스 배출구
130: 차아염소산나트륨 수용액 배출구
200: 분리격판
210: 전극판 삽입홀
220: 분배관 관통홀
300: 음극부
310: 음극판 연결부
320: 음극판
400: 양극판
410: 양극판 연결부
420: 양극판
500: 틸팅판
600: 약액분리기
610: 사이클론부
611: 수소가스 유입구
620: 수소분리관
630: 수소가스 유통관
700: 이젝터
710: 흡인실
720: 노즐
730: 디퓨저
1000: 연수 공급부
2000: 염수저장부
2021: 최적염수공급부
3000: 차아염소산나트륨 발생장치
3010: 전원공급부
4100: 수온조절부
4201: 최적연수공급부
5000: 수용액 저장부
5100: 공기공급부
7000: 수소가스 배출관

Claims (10)

1. 연수를 공급하는 연수공급부;
   상기 연수공급부로부터 공급되는 연수와 희석된 염수가 저장되는 염수저장부;
   상기 염수저장부로부터 공급받은 염수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 수용액을 발생시키는 차아염소산나트륨 발생장치;
   상기 차아염소산나트륨 발생장치의 전극판에 전기를 공급 및 조절하는 전원공급부;
   상기 연수공급부로부터 공급받은 연수를 일정온도로 조절하는 수온조절부;
   일정온도가 된 연수를 상기 차아염소산나트륨 발생장치로 공급하는 최적연수공급부;
   상기 염수저장부에 저장된 염수를 상기 차아염소산나트륨 발생장치로 공급하는 최적염수공급부;
   상기 차아염소산나트륨 발생장치에서 발생된 차아염소산나트륨 수용액을 저장하는 수용액 저장부;
   수소 가스를 희석 배출되도록 상기 수용액 저장부에 공기를 공급하는 공기공급부; 및
   상기 차아염소산나트륨 발생장치에서 배출되는 수소가스를 외부로 배출하는 수소가스 배출관;
   을 포함하고,
   상기 차아염소산나트륨 발생장치는,
   중공형으로 일방으로 길게 형성되며, 일단부에 염수 유입구가 형성되고, 타단부 상측에 수소가스 배출구가 연결된 전해조;
   판상으로 중앙에 다수개의 전극판 삽입홀이 일방으로 배열 형성되고, 상기 전해조 내부에 상기 전해조의 연장방향으로 다수개가 이격 배치되어 전해조 내부공간을 분리하되, 상단은 상기 전해조 상단과 이격되어 전해조 내 상부 공간이 서로 연통할 수 있도록 하는 분리격판;
   전원의 음극이 연결되는 음극판 연결부와, 상기 연결부로부터 연장 형성되는 다수의 음극판을 포함하며, 상기 음극판은 상기 전해조의 일단과 다수개의 상기 전극판 삽입홀 중 일부를 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되는 음극부;
   전원의 양극이 연결되는 양극판 연결부와, 상기 연결부로부터 연장 형성되는 다수의 양극판을 포함하며, 상기 양극판은 상기 전해조의 타단과 다수개의 상기 전극판 삽입홀 중 다른 일부를 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되는 양극부;
   각각의 상기 분리격판 일면 상부에 마련되며, 상기 전해조 타단을 향해 상방 경사진 형태로 형성되어 상기 음극판과 양극판에서 발생되는 수소가스를 상기 전해조 타단으로 안내하는 틸팅판; 및
   상기 수소가스 배출구에 설치되어 상기 수소가스 배출구를 통해 배출되는 기체로부터 수소가스와 차아염소산나트륨 수용액을 분리하는 약액분리기;
   를 포함하며,
   상기 약액분리기는,
   원통 형상으로 형성되며, 일측에 수소가스 유입구가 형성되는 사이클론부와, 상기 사이클론부 상단을 관통하여 하부가 상기 사이클론부 내부로 삽입되도록 마련되는 수소분리관과, 상기 수소가스 배출구와 상기 수소가스 유입구를 서로 연결하는 수소가스 유통관을 포함하되,
   상기 분리격판에는, 상기 전극판 삽입홀의 일측으로 이격 배치되는 분배관 관통홀이 형성되고,
   상기 차아염소산나트륨 발생장치는,
   중공으로 형성되며, 상기 수소분리관이 연결된 흡인실과, 끝단이 상기 흡인실 일측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽입되며, 상기 흡인실 내부로 압축공기를 공급하는 노즐과, 관 형태이되, 중앙부에서 양단으로 갈수록 직경이 점차 크게 형성되며, 일단이 상기 흡인실 타측면을 관통하여 상기 흡인실 내부로 삽인된 형태의 디퓨저를 포함하는 이젝터; 및
   관 형태이되 상기 분배관 관통홀을 관통하여 상기 전해조 내부를 가로지르도록 배치되며, 일단은 상기 염수 유입구에 연결되고, 외주면에는 분배공이 형성되며, 타단은 폐구된 형태의 분배관;을 더 포함하고,
   상기 분배관은, 상기 분리격판에 의해 구간이 나누어져, 일단 측 구간에서 타단 측 구간으로 갈수록 공급되는 염수의 유량이 적어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 차아염소산나트륨 발생장치는,
   상기 염수 유입구를 통해 희석 염수가 유입되며, 유입된 희석 염수는 상기 전극판 삽입홀을 통해 구분된 각 공간으로 유통되고,
   상기 틸팅판은 적어도 일부가 희석 염수에 잠기고,
   상기 희석 염수가 상기 음극판과 양극판 접촉할 시 발생되는 수소가스는 상기 틸팅판과 충돌 및 포집되어 전해조 상부로 안내되는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 분배관은,
   각 구간에 형성된 분배공의 개수는 일단에서 타단으로 진행될수록 형성 개수가 줄어드는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 전해조는,
   타단부 상측에 차아염소산나트륨 수용액 배출구가 더 형성된 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 음극판과 양극판은 상기 전극판 삽입홀에 삽입될 시 교번적으로 배치되어 삽입되는 것을 특징으로 하는 차아염소산나트륨 발생시스템.
10. 삭제

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