KR102475480B1

KR102475480B1 - 전해수 생성장치

Info

Publication number: KR102475480B1
Application number: KR1020197006090A
Authority: KR
Inventors: 다카히토 다치바나
Original assignee: 가부시키가이샤니혼트림
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2022-12-07
Also published as: TW201813931A; JP6825871B2; JP2018061929A; TWI732958B; WO2018070230A1; CN109661375A; KR20190058464A

Abstract

전해수 생성장치(1)는 물을 전기 분해하기 위한 복수의 전해실(30, 40, ...)을 구비한다. 각 전해실(30, 40, ...)에는 서로 대향하여 배치된 제 1급전체(31, 41, ...) 및 제 2급전체(32, 42, ...)와, 전해실(30, 40, ...)을 제 1극실(30A, 40A, ...)과 제 2극실(30B, 40B, ...)로 구분하는 격막(33, 43, ...)이 배치된다. 격막(33)에는 고체 고분자막이 적용된다. 각 전해실(30, 40, ...)은, 각 제 1극실(30A, 40A, ...)을 직렬 또는 병렬로 연통시키는 제 1수로(51)와, 각 제 2극실(30B, 40B)을 직렬로 연통시키는 제 2수로(52)에 의해 연결된다. 제 2수로(52)의 상류 측의 제 2극실(30B)에서는 중성 전해수가 생성되며, 하류 측의 제 2극실(40B)에서는 알칼리성 전해수가 생성된다.

Description

전해수 생성장치

본 발명은 물을 전기 분해하여 전해수를 생성하는 전해수 생성장치에 관한 것이다.

종래, 격막으로 나누어진 전해실을 갖는 전해조를 구비하고, 전해실에 공급되는 수돗물 등을 전기 분해하여 수소가 녹아든 전해 수소수를 생성하는 전해수 생성장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는 용존 수소의 농도를 높이기 위해, 직렬로 연결된 2개의 전해조를 구비한 전해수 생성장치가 개시되어 있다.

상기 전해수 생성장치는, 음극과 양극을 대향하여 배치한 제 1전해부와, 제 1전해부의 음극 측에서 생성된 알칼리성 물의 용존 수소 농도를 높이는 제 2전해부를 구비한다. 따라서, 마시기에 적합한 pH 값으로 용존 수소의 농도가 높은 전해수가 용이하게 생성된다.

특허 문헌 1: 일본 특허 제4417707호 공보 그러나, 특허 문헌 1에 기재된 전해수 생성장치에서, 제 1전해부의 음극실에서는 물이 전기 분해됨에 따라서 칼슘 등의 스케일이 석출된다. 그리고, 제 1전해부의 음극실에서 석출된 스케일은 제 1전해부에서의 음극실 하류 측의 수로에 부착되어, 원활한 물의 흐름을 저해한다. 즉, 제 2전해부의 음극실 뿐만 아니라, 제 1전해부의 음극실과 제 2전해부의 음극실을 연통시키는 수로에도 스케일이 부착되어, 상기 알칼리성 물의 원활한 흐름이 저해될 우려가 있다.

본 발명은 이상과 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 스케일의 부착을 억제하면서, 마시기에 적합한 pH 값으로 용존 수소의 농도가 높은 전해수를 생성하는 것이 가능한 전해수 생성장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.

본 발명은 물을 전기 분해하기 위한 복수의 전해실을 구비한 전해수 생성장치로서, 각 전해실에는 서로 대향하여 배치된 제 1급전체 및 제 2급전체와, 상기 전해실을 상기 제 1급전체 측의 제 1극실과, 상기 제 2급전체 측의 제 2극실로 구분하는 격막이 배치되고, 각 전해실은 각 제 1극실을 직렬 또는 병렬로 연통시키는 제 1수로와, 각 제 2극실을 직렬로 연통시키는 제 2수로에 의해 연결되고, 상기 제 2수로의 상류 측에 있는 상기 제 2극실에서는 중성 전해수가 생성되고, 상기 제 2수로의 하류 측에 있는 상기 제 2극실에서는 알칼리성 전해수가 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 각 제 2극실 내에서의 수류의 방향은 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 각 전해실은 상기 수류의 방향에 수직인 방향으로 나란히 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제 2수로의 상류 측에 있는 전해실은 제 1전해조의 제 1측벽에 의해 구획되고, 상기 제 2수로의 적어도 일부는 상기 제 1측벽의 내부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제 1수로는 각 제 1극실을 직렬로 연통시키고, 상기 제 1수로의 적어도 일부는 상기 제 1측벽의 내부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제 2수로의 하류 측에 있는 전해실은 제 2전해조의 제 2측벽에 의해 구획되고, 상기 제 2수로의 적어도 일부는 상기 제 2측벽의 내부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제 1수로는 각 제 1극실을 직렬로 연통시키고, 상기 제 1수로의 적어도 일부는 상기 제 2측벽의 내부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제 2수로의 상류 측에 있는 상기 전해실에 배치되는 상기 격막은 고체 고분자막인 것이 바람직하다.

본 발명의 전해수 생성장치는 물을 전기 분해하기 위한 복수의 전해실을 구비하고, 제 2수로의 상류 측에 있는 제 2극실에서는 중성 전해수가 생성된다. 이 상류 측의 제 2극실에서는 스케일의 석출이 생기지 않기 때문에, 상류 측의 제 2극실 및 제 2수로에서는 스케일의 부착이 억제된다. 또, 상류 측의 제 2극실에서는 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소 가스가 녹아든 중성 전해수가 생성된다.

한편, 제 2수로의 하류 측에 있는 제 2극실에서는 물의 전기 분해에 의해 용존 수소의 농도가 높아짐과 동시에, 환원된 알칼리성 전해수가 생성된다. 이에 따라, 하류 측의 제 2극실에서는 스케일이 석출되지만, 이 스케일이 부착되는 영역은 하류 측의 제 2극실보다도 더 하류의 수로로 한정되며, 그에 대한 대책도 용이해진다. 이것에 의해, 스케일의 부착을 억제하면서, 마시기에 적합한 pH 값으로 용존 수소의 농도가 높은 전해수를 생성하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 전해수 생성장치의 유로의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 전해조의 제 1극실 및 제 1수로를 포함한 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 전해조의 제 2극실 및 제 2수로를 포함한 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 전해조 및 제 1수로의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 전해조 및 제 2수로의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 전해수 생성장치의 변형예의 유로의 개략적인 구성을 나타내는 도면

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예인 전해수 생성장치(1)의 유로의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 전해수 생성장치(1)는, 예를 들어 가정에서 음용수의 생성에 사용된다.

전해수 생성장치(1)는 복수의 전해조(3, 4, ...)를 구비한다. 도 1에는 한 쌍의 전해조(3, 4)를 구비한 전해수 생성장치(1)가 도시되어 있다. 전해수 생성장치(1)는 3개 이상의 전해조(3, 4, ...)를 구비해도 된다.

전해조(3, 4)는 직렬로 연결되어 있다. 전해조(3)는 전해조(4)에 비해 상류 측에 설치되어 있다.

전해조(3)는 물을 전기 분해하기 위한 전해실(30)과, 전해실(30) 내에서 서로 대향하여 배치된 제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32)와, 전해실(30)을 제 1급전체(31) 측의 제 1극실(30A)과 제 2급전체(32) 측의 제 2극실(30B)로 구분하는 격막(33)을 갖는다.

제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32) 중 하나는 양극 급전체로서 적용되고, 다른 하나는 음극 급전체로서 적용된다. 전해실(30)의 제 1극실(30A) 및 제 2극실(30B) 모두에 물이 공급되고, 제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32)에 직류 전압이 인가됨으로써, 전해실(30) 내에서 물의 전기 분해가 발생한다.

상류측 전해실(30)의 격막(33)에는, 예를 들어 술폰산기를 갖는 불소계 수지로 이루어지는 고체 고분자막이 사용되고 있다. 격막(33)의 양면에는 백금으로 이루어지는 도금층이 형성되어 있다. 한편, 제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32)에는, 예를 들어 티타늄 등으로 이루어지는 익스팬드 메탈 등의 망형상 금속의 표면에 백금 도금층이 형성된 것이 적용되어 있다. 이러한 망형상의 제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32)는 격막(33)을 협지하면서, 격막(33)의 표면에 물을 골고루 분산시킬 수 있으며, 전해실(30) 내에서의 전기 분해를 촉진한다.

격막(33)의 도금층과 제 1급전체(31) 및 제 2급전체(32)는 맞닿아 전기적으로 연결된다. 격막(33)은 전기 분해로 생긴 이온을 통과시킨다. 격막(33)을 통해서 제 1급전체(31)와 제 2급전체(32)가 전기적으로 연결된다. 고체 고분자 재료로 이루어지는 격막(33)이 적용되는 전해실(30)에서는 전해 수소수의 pH 값이 상승하지 않고, 즉 전해실(30) 내의 물이 중성으로 유지되면서, 전기 분해가 진행된다.

전해실(30) 내에서 물이 전기 분해됨으로써, 수소 가스 및 산소 가스가 발생한다. 예를 들어, 제 1급전체(31)가 양극 급전체로서 적용되는 경우, 제 1극실(30A)에서는 산소 가스가 발생하여 산소 가스가 녹아든 중성 전해 산소수가 생성된다. 한편, 제 2극실(30B)에서는 수소 가스가 발생하여 수소 가스가 녹아든 중성 전해 수소수가 생성된다. 제 1급전체(31)가 음극 급전체로서 적용되는 경우, 제 1극실(30A)에서는 수소 가스가 발생하여 수소 가스가 녹아든 중성 전해 수소수가 생성된다. 한편, 제 2극실(30B)에서는 산소 가스가 발생하여 산소 가스가 녹아든 중성 전해 산소수가 생성된다.

전해조(4)는 물을 전기 분해하기 위한 전해실(40) 내에 서로 대향하여 배치된 제 1급전체(41) 및 제 2급전체(42)와, 전해실(40)을 제 1급전체(41) 측의 제 1극실(40A)과 제 2급전체(42) 측의 제 2극실(40B)로 구분하는 격막(43)을 갖는다.

제 1급전체(41) 및 제 2급전체(42) 중 하나는 양극 급전체로서 적용되고, 다른 하나는 음극 급전체로서 적용된다. 전해실(40)의 제 1극실(40A) 및 제 2극실(40B) 모두에 물이 공급되고, 제 1급전체(41) 및 제 2급전체(42)에 직류 전압이 인가됨으로써, 전해실(40) 내에서 물의 전기 분해가 발생한다.

격막(43)은 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)의 친수성 막에 의해 구성되어 있다. 격막(43)을 끼고서 대향하여 배치되는 제 1급전체(41) 및 제 2급전체(42)에는, 예를 들어 티타늄 등의 금속판이 적용된다. 제 1급전체(41) 및 제 2급전체(42)는 격막(43)로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.

상기 구성의 전해조(4)에서는 전해 수소수의 pH 값이 상승하면서, 즉 음극실 내의 물의 알칼리 강도가 높아지면서, 전기 분해가 진행된다.

제 1급전체(41)가 양극 급전체로서 적용되는 경우, 제 1극실(40A)에서는 산소 가스가 발생하여 산소 가스가 녹아든 산성 전해 산소수가 생성된다. 한편, 제 2극실(40B)에서는 수소 가스가 발생하여 수소 가스가 녹아든 알칼리성 전해 수소수가 생성된다. 제 1급전체(41)가 음극 급전체로서 적용되는 경우, 제 1극실(40A)에서는 수소 가스가 발생하여 수소 가스가 녹아든 알칼리성 전해 수소수가 생성된다. 한편, 제 2극실(40B)에서는 산소 가스가 발생하여 산소 가스가 녹아든 산성 전해 산소수가 생성된다.

전해수 생성장치(1)는 전해실(30, 40)에 전기 분해되는 물을 공급하기 위한 급수로(20)와, 전해실(30, 40)에서 전해수를 토출하기 위한 토수로(61, 62)를 갖고 있다.

전해수 생성장치(1)에는 급수로(20)를 통해 원수가 공급된다. 원수로는 일반적으로 수돗물이 이용되지만, 그 밖에, 예를 들어 우물물, 지하수 등을 이용할 수 있다. 전해수 생성장치(1)가 마시는 전해 수소수의 생성에 이용되는 등의 경우에는, 원수를 정화하는 정수 카트리지 등이 급수로(20)에 적절히 설치된다.

급수로(20)는 급수로(21) 및 급수로(22)로 분기된다. 급수로(21)는 제 1극실(30A)의 하단부에 연결되어 있다. 급수로(22)는 제 2극실(30B)의 하단부에 연결되어 있다. 급수로(20)에 유입된 물은 급수로(21, 22)를 통과하여 제 1극실(30A)과 제 2극실(30B)로 흘러 들어간다.

토수로(61)는 제 1극실(40A)의 상단부에 연결되어 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 전해조(4)에서, 토수로(61)는 전해조(4)의 제 2측벽(4W)에 형성되어 있는 수로(53)를 통해서 제 1극실(40A)과 연결되어 있다. 이것에 의해, 제 1극실(40A)에서 흘러나온 물은 토수로(61)에 흘러 들어간다.

토수로(62)는 제 2극실(40B)의 상단부에 연결되어 있다. 도 3 및 도 5에 도시된 전해조(4)에서, 토수로(62)는 전해조(4)의 제 2측벽(4W)에 형성되어 있는 수로(54)를 통해서 제 2극실(40B)과 연결되어 있다. 따라서, 제 2극실(40B)에서 흘러나온 물은 토수로(62)에 흘러 들어간다.

급전체(31, 32) 및 급전체(41, 42)에 공급되는 전해 전류는 제어부(미도시)에 의해 제어된다. 제어부는 급전체(31, 32) 및 급전체(41, 42) 등의 각부의 제어를 담당한다. 제어부는, 예를 들어 각종 연산 처리, 정보 처리 등을 실행하는 CPU (Central Processing Unit) 및 CPU의 동작을 담당하는 프로그램 및 각종 정보를 기억하는 메모리 등을 갖고 있다.

제어부는, 예를 들어 제 1급전체(31, 41) 및 제 2급전체(32, 42)의 극성을 제어한다.

제 1급전체(31, 41) 및 제 2급전체(32, 42)의 극성을 상호 변경함으로써, 전해 수소수 또는 전해 산소수 중 원하는 전해수가 토수로(62)에서 토수되고, 불필요한 전해수는 토수로(61)에서 배출될 수 있다. 또한, 제 1급전체(31, 41) 및 제 2급전체(32, 42)가 양극 급전체 또는 음극 급전체로서 기능하는 시간을 균일화하여, 전해실(30) 및 전해실(40)에서 스케일이 부착되는 것을 억제할 수 있다.

이하, 특별히 언급하지 않는 한, 제 1급전체(31, 41)가 양극 급전체로서 적용되는 경우에 대해서 설명하지만, 제 1급전체(31, 41)가 음극 급전체로서 적용되는 경우에 대해서도 동일하다.

제어부는, 예를 들어 미리 설정된 용존 수소의 농도에 따라서 전해 전류가 원하는 값이 되도록, 급전체(31, 32) 및 급전체(41, 42)에 인가되는 직류 전압을 피드백 제어한다. 예를 들어, 전해 전류가 너무 큰 경우, 제어부는 상기 전압을 감소시키고, 전해 전류가 너무 작은 경우, 제어부는 상기 전압을 증가시킨다. 이로 인해, 급전체(31, 32) 및 급전체(41, 42)에 공급되는 전해 전류가 적절하게 제어된다.

전해실(30)의 제 1극실(30A)과 전해실(40)의 제 1극실(40A)은 제 1수로(51)에 의해 직렬로 연통되어 있다. 또한, 전해실(30)의 제 2극실(30B)과 전해실(40)의 제 2극실(40B)은 제 2수로(52)에 의해 직렬로 연통되어 있다. 이와 같이, 중성 전해수를 생성하는 제 2극실(30B)과 알칼리성 전해수를 생성하는 제 2극실(40B)이 제 2수로(52)에 의해 직렬로 연통되어 있으므로, 용존 수소의 농도를 높이기 위해서 전해 전류를 증가시키는 경우에도, 전해수의 pH 값이 과도하게 상승하는 것이 억제된다. 이것에 의해, 마시기에 적합한 pH 값으로 용존 수소의 농도가 높은 전해수를 생성하는 것이 가능하게 된다.

또, 제 1급전체(31, 41)가 양극 급전체로서 적용되는 경우, 즉 제 1극실(30A, 40A)이 양극실로서 적용되는 경우, 제 1극실(30A)과 제 1극실(40A)이 제 1수로(51)에 의해 병렬로 연통되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 제 1극실(30A)에서 생성된 산소 가스가 제 1극실(40A)에 유입될 수 없으므로, 제 1급전체(41)의 표면에도 물이 충분히 공급된다. 따라서, 전해실(40)에서 효율적으로 전기 분해가 이루어져 용존 수소의 농도를 높이는 것이 가능하게 된다.

전해실(30)은 제 2수로(52)의 상류 측에 배치되고, 전해실(40)은 제 2수로(52)의 하류 측에 배치되어 있다. 즉, 중성 전해수를 생성하는 제 2극실(30B)은 제 2수로(52)의 상류 측에 배치되고, 알칼리성 전해수를 생성하는 제 2극실(40B)은 제 2수로(52)의 하류 측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 상류 측에 있는 제 2극실(30B)에서는 스케일의 석출이 생기지 않으므로, 제 2극실(30B) 및 제 2수로(52)에서는 스케일의 부착이 억제된다. 또, 상류 측의 제 2극실에서는 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소 가스가 녹아든 중성 전해수가 생성된다.

한편, 제 2수로(52)의 하류 측에 있는 제 2극실(40B)에서는 물의 전기 분해에 의해 용존 수소의 농도가 높아짐과 동시에, 환원된 알칼리성 전해수가 생성된다. 이에 따라, 하류 측의 제 2극실에서는 전기 분해에 따라 스케일이 석출되지만, 이 스케일이 부착되는 영역은 제 2극실(40B)보다도 더 하류의 수로로 제한되며, 그에 대한 대책도 용이해진다. 예를 들어, 제 2극실(40B)보다도 더 하류 측의 수로의 단면적을 크게 설정하는 등으로 인해, 스케일에 대한 대책을 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 스케일의 부착을 억제하면서, 마시기에 적합한 pH 값으로 용존 수소의 농도가 높은 "전해 수소수"를 생성하는 것이 가능하게 된다.

각 제 1극실(30A, 40A)내서의 수류의 방향은 화살표(30X, 40X)로 나타낸 바와 같이, 동일하다. 본 실시예에서, 제 1극실(30A, 40A) 내에서의 수류의 방향(30X, 40X)은 제 1극실(30A, 40A)의 하단부에서 상단부를 향하는 연직 방향이다. 이 때문에, 제 1극실(30A, 40A)에서의 수류의 방향(30X, 40X)과 제 1극실(30A, 40A)에서 생성되는 산소 가스의 이동 방향이 일치하므로, 산소 가스가 효율적으로 제 1극실(30A, 40A)에서 배출된다. 이것에 의해, 제 1극실(30A, 40A)에서 발생하는 산소 가스가 제 1급전체(31, 41)의 표면에 체류하는 것이 억제된다. 따라서, 제 1급전체(31, 41)의 표면에도 물이 충분히 공급되고, 전해실(30, 40)에서 효율적으로 전기 분해가 이루어져 용존 수소의 농도를 높이는 것이 가능하게 된다.

각 제 2극실(30B, 40B) 내에서의 수류의 방향은 화살표(30Y, 40Y)로 나타낸 바와 같이, 동일하다. 본 실시예에서, 제 2극실(30B, 40B) 내에서의 수류의 방향(30Y, 40Y)은 제 2극실(30B, 40B)의 하단부에서 상단부를 향하는 연직 방향이다. 이 때문에, 제 2극실(30B, 40B)의 수류의 방향(30Y, 40Y)과 제 2극실(30B, 40B)에서 생성되는 수소 가스의 이동 방향이 일치하므로, 수소 가스가 효율적으로 제 2극실(30B, 40B)에서 배출된다. 이것에 의해, 제 2극실(30B, 40B)에서 발생하는 수소 가스가 제 2급전체(32, 42)의 표면에 체류하는 것이 억제된다. 따라서, 제 2급전체(32, 42)의 표면에도 물이 충분히 공급되고, 전해실(30, 40)에서 효율적으로 전기 분해가 이루어져 용존 수소의 농도를 높이는 것이 가능하게 된다.

전해실(30, 40)은 수류의 방향(30X, 40X, 30Y, 40Y)에 수직인 방향으로 나란히 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태에서는, 전해수 생성장치(1)의 높이를 억제하여 키를 낮게 하는 것이 용이해진다.

도 2는 전해실(30, 40)을 구획하는 전해조(제 1전해조)(3) 및 전해조(제 2전해조)(4)의 단면을 나타내고 있다. 도 2에는 제 1극실(30A, 40A) 및 제 1수로(51)를 포함한 단면이 도시되어 있다. 전해조(3, 4)는, 예를 들어 수지 성형에 의해 형성되어 있다. 제 1수로(51)의 상류 측에 있는 전해실(30)은 전해조(3)의 제 1측벽(3W)에 의해 구획되어 있다. 제 1수로(51)는 수로(51a, 51b)를 포함하고 있다. 수로(51a)는 제 1극실(30A)과 연통되도록, 제 1측벽(3W)의 내부에 형성되어 있다. 즉, 제 1수로(51)의 적어도 일부는 제 1측벽(3W)의 내부에 형성되어 있다. 이것에 의해, 전해수 생성장치(1)의 구성이 간소화되고, 비용 절감을 도모하는 것이 가능하게 된다. 수로(51b)는 수로(51a)와 제 1극실(40A)를 연결한다. 수로(51b)는, 예를 들어 고무제의 튜브 등으로 구성되며, 전해조(3, 4)의 외측에 배치된다.

도 3에는 전해조(3) 및 전해조(4)의 제 2극실(30B, 40B) 및 제 2수로(52)를 포함한 단면이 도시되어 있다. 제 2수로(52)의 상류 측에 있는 전해실(30)은 전해조(3)의 제 1측벽(3W)에 의해 구획되어 있다. 제 2수로(52)는 수로(52a, 52b)를 포함하고 있다. 수로(52a)는 제 2극실(30B)과 연통되도록, 제 1측벽(3W)의 내부에 형성되어 있다. 즉, 제 2수로(52)의 적어도 일부는 제 1측벽(3W)의 내부에 형성되어 있다. 이것에 의해, 전해수 생성장치(1)의 구성이 간소화되고, 비용 절감을 도모하는 것이 가능하게 된다. 수로(52b)는 수로(52a)와 제 2극실(40B)을 연결한다. 수로(52b)는, 예를 들어 고무제의 튜브 등으로 구성되며, 전해조(3, 4)의 외측에 배치된다.

도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 전해조(3, 4)의 변형예를 나타내고 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 전해조(3, 4)는 제 1수로(51) 및 제 2수로(52)의 적어도 일부가 제 2측벽(4W)의 내부에 형성되어 있는 점에서, 도 2 및 도 3에 도시된 전해조(3, 4)와 다르다.

도 4에는 전해조(3) 및 전해조(4)의 제 1극실(30A, 40A) 및 제 1수로(51)를 포함한 단면이 도시되어 있다. 제 1수로(51)의 하류 측에 있는 전해실(40)은 전해조(4)의 제 2측벽(4W)에 의해 구획되어 있다. 제 1수로(51)는 수로(51c, 51d)를 포함하고 있다. 수로(51c)는 제 1극실(30A)과 수로(51d)를 연결한다. 수로(51c)는, 예를 들어 고무제의 튜브 등으로 구성되며, 전해조(3, 4)의 외측에 배치된다. 수로(51d)는 제 1극실(40A)과 연통되도록, 제 2측벽(4W)의 내부에 형성되어 있다. 즉, 제 1수로(51)의 적어도 일부는 제 2측벽(4W)의 내부에 형성되어 있다. 이것에 의해, 전해수 생성장치(1)의 구성이 간소화되고, 비용 절감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

도 5에는 전해조(3) 및 전해조(4)의 제 2극실(30B, 40B) 및 제 2수로(52)를 포함한 단면이 도시되어 있다. 제 2수로(52)의 상류 측에 있는 전해실(30)은 전해조(3)의 제 1측벽(3W)에 의해 구획되어 있다. 제 2수로(52)는 수로(52c, 52d)를 포함하고 있다. 수로(52c)는 제 2극실(30B)과 수로(52d)를 연결한다. 수로(52c)는, 예를 들어 고무제의 튜브 등으로 구성되며, 전해조(3, 4)의 외측에 배치된다. 수로(52d)는 제 2극실(40B)과 연통되도록 제 2측벽(4W)의 내부에 형성되어 있다. 즉, 제 2수로(52)의 적어도 일부는 제 2측벽(4W)의 내부에 형성되어 있다. 이것에 의해, 전해수 생성장치(1)의 구성이 간소화되고, 비용 절감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 급수로(21, 22)의 경로 중에는 유량 조정밸브(23)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 유량 조정밸브(23)는 급수로(21, 22)를 흐르는 물의 양을 조절한다. 유량 조정밸브(23)에 의해 제 1극실(30A) 및 제 2극실(30B)에 흘러 들어가는 물의 양이 조정된다.

본 실시예에서, 제 1극실(40A) 및 제 2극실(40B)과 토수로(61 및 62) 사이에는 유로 전환밸브(63)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 유로 전환밸브(63)는 제 1극실(40A) 및 제 2극실(40B)과 토수로(61, 62) 간의 연결을 선택적으로 전환한다.

제 1급전체(31, 41) 및 제 2급전체(32, 42)의 극성 전환과 유로 전환밸브(63)에 의한 유로의 전환을 동기화시킴으로써, 사용자가 선택한 전해수(도 1에서는 전해 수소수)는 항상 하나의 토수로(가령, 토수로(62))에서 토출될 수 있다.

제 1급전체(31, 41) 및 제 2급전체(32, 42)의 극성 전환시에는, 제어부가 유량 조정밸브(23)와 유로 전환밸브(63)를 연동하여 동작시키는 형태가 바람직하다. 이것에 의해, 극성의 전환 전후에는, 토수로(62)에 연결되어 있는 극실로의 물의 공급량을 충분히 확보하면서, 토수로(61)에 연결되어 있는 극실로의 물의 공급량을 억제하여, 물을 효율적으로 이용하는 것이 가능하게 된다. 유량 조정밸브(23)와 유로 전환밸브(63)는, 예를 들어 일본 특허 제5809208호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 일체로 형성되고, 단일 모터에 의해 연동되어 구동되는 형태가 바람직하다. 즉, 유량 조정밸브(23) 및 유로 전환밸브(63)는 원통형상의 외통체와 내통체 등으로 구성된다. 내통체의 내측 및 외측에는 유량 조정밸브(23) 및 유로 전환밸브(63)를 구성하는 유로가 형성되며, 각 유로는 유량 조정밸브(23) 및 유로 전환밸브(63)의 동작 상태에 따라서 적절히 교차하도록 구성되어 있다. 이러한 밸브장치는 "더블 오토체인지 크로스 라인 밸브"라고 칭하며, 전해수 생성장치(1)의 구성 및 제어의 간소화에 기여하며, 전해수 생성장치(1)의 상품 가치를 더 한층 높인다. 본 전해수 생성장치(1)에 있어서는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전해조(3)의 제 1측벽(3W) 및 전해조(4)의 제 2측벽(4W)에 수로(53, 54)가 설치됨으로써, 유량 조정밸브(23)와 유로 전환밸브(63)를 전해조(3) 및 전해조(4)의 하방에 인접하게 배치할 수 있으며, 전해수 생성장치(1)의 구성이 더한층 간소화될 수 있다.

도 6은 전해수 생성장치(1)의 변형예인 전해수 생성장치(1A)를 나타내고 있다. 전해수 생성장치(1A)에서는 전해실(30, 40)이 수류의 방향(30X, 40X, 30Y, 40Y), 즉 연직 방향으로 늘어서서 배치되어 있는 점에서, 전해수 생성장치(1)과는 다르다. 전해수 생성장치(1A) 중, 아래에서 설명하지 않은 구성에 관해서는, 전해수 생성장치(1)와 동일하다.

전해수 생성장치(1A)에서는 전해실(30, 40)이 연직 방향으로 늘어서서 배치되어 있으므로, 전해수 생성장치(1A)의 접지 면적을 억제하는 것이 가능하게 되며, 협소한 주방 등에서의 설치의 자유도가 높아진다.

이상으로 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기의 구체적인 실시예로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있다. 즉, 전해수 생성장치(1)는 적어도 물을 전기 분해하기 위한 복수의 전해실(30, 40, ...)을 구비하고, 각 전해실(30, 40, ...)에는 서로 대향하여 배치된 제 1급전체(31, 41, ...) 및 제 2급전체(32, 42, ...)와, 전해실(30, 40, ...)을 제 1급전체(31, 41) 측의 제 1극실(30A, 40A, ...)과, 제 2급전체(32, 42, ...) 측의 제 2극실(30B, 40B, ...)로 구분하는 격막(33, 43, ...)이 배치되며, 각 전해실(30, 40, ...)은, 각 제 1극실(30A, 40A, ...)을 직렬 또는 병렬로 연통시키는 제 1수로(51)와, 각 제 2극실(30B, 40B)을 직렬로 연통시키는 제 2수로(52)에 의해 연결되고, 제 2수로(52)의 상류 측에 있는 제 2극실(30B)에서는 중성 전해수가 생성되며, 제 2수로(52)의 하류 측에 있는 제 2극실(40B)에서는 알칼리성 전해수가 생성되도록 구성해도 된다.

또한, 전해수 생성장치(1)가 3개 이상의 전해실을 포함하는 경우, 가장 상류 측의 전해실에는 전해실(30)이 적용되고, 가장 하류 측의 전해실에는 전해실(40)이 적용된다. 가장 상류 측의 전해실과 가장 하류 측의 전해실 사이에 배치되는 전해실에는 전해실(30) 또는 전해실(40)과 동일한 구성이 적용될 수 있다. 이 경우, 알칼리성 전해수가 생성되는 전해실(40)의 하류 측에는 중성 전해수가 생성되는 전해실(30)이 위치하지 않도록, 각 전해실을 배치하는 것이 바람직하다.

1 전해수 생성장치
3 전해조
3W 제 1측벽
4 전해조
4W 제 2측벽
30 전해실
30A 제 1극실
30B 제 2극실
31 제 1급전체
32 제 2급전체
33 격막
40 전해실
40A 제 1극실
40B 제 2극실
41 제 1급전체
42 제 2급전체
43 격막
51 제 1수로
52 제 2수로

Claims

물을 전기 분해하기 위한 복수의 전해실을 구비한 전해수 생성장치로서,
각 전해실에는 서로 대향하여 배치되어 극성 전환이 가능한 제 1급전체 및 제 2급전체와, 상기 전해실을 상기 제 1급전체 측의 제 1극실과, 상기 제 2급전체 측의 제 2극실로 구분하는 격막이 배치되고,
각 전해실은 각 제 1극실을 직렬 또는 병렬로 연통시키는 제 1수로와, 각 제 2극실을 직렬로 연통시키는 제 2수로에 의해 연결되고,
상기 제 1수로 및 제 2수로의 상류 측에 있는 상기 전해실에서는 중성 전해수가 생성되고, 상기 제1 수로 및 제 2수로의 하류 측에 있는 상기 전해실에서는 알칼리성 또는 산성 전해수가 생성되며,
상기 제 1 수로 및 제2 수로의 상류 측에 있는 상기 전해실의 상류 측에는 상기 제 1극실 및 제 2극실에 흘러 들어가는 수량을 조정하기 위한 유량 조절밸브가 설치되고,
상기 제 1 수로 및 제2 수로의 하류 측에 있는 상기 전해실의 하류 측에는 상기 제 1극실 및 제 2극실의 하류 측의 유로를 전환하기 위한 유로 전환밸브가 설치되고,
복수의 상기 제 1급전체 및 제 2급전체의 극성과, 상기 제 1극실 및 제 2극실의 하류 측의 유로는 동기화하여 전환되며,
상기 유량 조절밸브는 원하는 전해수를 생성하는 극실로의 물의 공급량을 많게 하고, 불필요한 전해수를 생성하는 극실로의 물의 공급량을 억제하며, 상기 유로 전환밸브와 연동하여 동작되는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 1항에 있어서,
상기 각 제 2극실 내에서의 수류의 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 2항에 있어서,
각 전해실은 상기 수류의 방향에 수직인 방향으로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 3항에 있어서,
상기 제 2수로의 상류 측에 있는 전해실은 제 1전해조의 제 1측벽에 의해 구획되고, 상기 제 2수로의 적어도 일부는 상기 제 1측벽의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 4항에 있어서,
상기 제 1수로는 각 제 1극실을 직렬로 연통시키고, 상기 제 1수로의 적어도 일부는 상기 제 1측벽의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 3항에 있어서,
상기 제 2수로의 하류 측에 있는 전해실은 제 2전해조의 제 2측벽에 의해 구획되고, 상기 제 2수로의 적어도 일부는 상기 제 2측벽의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 6항에 있어서,
상기 제 1수로는 각 제 1극실을 직렬로 연통시키고, 상기 제 1수로의 적어도 일부는 상기 제 2측벽의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2수로의 상류 측에 있는 상기 전해실에 배치되는 상기 격막은 고체 고분자막인 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.