KR200493174Y1 - 무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치에 관한 것으로서, 전해조 내부 전극판의 배열 및 전압 제어를 통하여 pH 조절(약산성, 약알칼리성)이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고 이에 따른 보다 신속하게 이온수의 생성이 가능한 효과를 나타내게 된다.
이를 실현하기 위한 본 고안은, 이온수의 생성이 이루어지는 전해조 본체(10)와; 상기 전해조 본체(10)의 일측에 연결되어 원수의 유입이 이루어지는 유입유로(30)와; 상기 전해조 본체(10)의 타측에 연결되어 생성된 이온수의 배출이 이루어지는 배출유로(40)와; 상기 전해조 본체(10) 내부에 구비되되, 다수개가 일정 간격으로 이루어 적층 형태로 구성되는 전극판(20)과; 상기 전극판(20)의 양단부에 각각 연결 구성되는 전극단자(50,60)와; 상기 전극단자(50,60)로 전원을 공급하는 전원부(70)와; 상기 전해조 본체(10)의 내부에 돌출 구비되어 유속의 제어가 이루어지는 유속방지턱(80);을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치{ELECTROLYZED ION WATER GENERATOR USING A DIAPHRAM ELECTROLYZER}

본 고안은 전해 이온수 생성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무격막 전해조에서 pH 조절이 보다 용이하게 이루어지고, 전기분해과정에서 발생되는 스케일을 안전하게 제거되는 전극판의 구조를 이루는 전해 이온수 생성장치에 관한 것이다.

종래의 일반적으로 사용되는 격막을 이용한 전기분해 방식은 전극의 전기분해 효율을 저하시키고 극판의 역전시 침전물 형태로 발생되는 문제점을 야기시킨다.

또한 기존의 유격막이던 무격막이던 이러한 전기분해방식은 얻고자 하는 PH(수소이온농도)의 수치를 만들어내지 못했다.

그리하여 격막 형태의 전해조에서의 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 최근에는 무격막식 전해조의 개발이 이루어지고 있다.

그러나 이러한 무격막식 전해수 장치는 양극(+) 측에서 생성된 산성전해수와 음극(-) 측에서 생성된 알칼리성 전해수를 분리하는 격막이 없으므로 양극(+)과 음극(-)의 전극에서 생성된 각각의 전해수가 서로 혼합된 상태의 전해수로 생성된다.

그래서 상기의 혼합된 전해수는 그 효용이 저하되고 혹자들은 생성과정에서생성된 전해수 물질에 분리를 유도하기 위하여 많은 노력을 해왔다.

무격막 전해조를 포함한 기존의 전해수 시스템에서는 이러한 생성자체가 혼합전해수로 형성되어 산성도, 알카리도 아닌 혼합전해수를 생성하게 된 바, 물을 전기분해하여 얻고자 하는 목적물을 만들기 위해서는 과다한 촉매제(염산, 탄산, 염화나트륨, 차아염소산나트륨 등)을 희석해서 사용하였다.

그러나, 이러한 과다한 촉매제 사용은 환경에 악영향을 미치게 되고 많은 문제점이 있었다.

또한, 종래 무격막 전해조는 수소이온농도(pH)의 조절에 어려움이 있는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제654321호(2006.11.29.등록) 대한민국 특허등록 제2018911호(2019.08.30.등록)

본 고안은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 촉매제의 사용량을 최소화 하는 가운데 무격막 전해조에서 수소이온농도(pH)의 조절이 용이하게 이루어질 수 있는 전해 이온수 생성장치를 제공하여 전해 이온수 생성 효율을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 고안의 전해 이온수 생성장치는, 이온수의 생성이 이루어지는 전해조 본체와; 상기 전해조 본체의 일측에 연결되어 원수의 유입이 이루어지는 유입유로와; 상기 전해조 본체의 타측에 연결되어 생성된 이온수의 배출이 이루어지는 배출유로와; 상기 전해조 본체 내부에 구비되되, 다수개가 일정 간격으로 이루어 적층 형태로 구성되는 전극판과; 상기 전극판의 양단부에 각각 연결 구성되는 전극단자와; 상기 전극단자로 전원을 공급하는 전원부(정류기)와; 상기 전해조 본체의 내부에 돌출 구비되어 유속의 제어가 이루어지는 유속방지턱;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극판은 제1전극판과 제2전극판이 교번하는 형태로 적층 연결되되, 상기 제1전극판은 사각형상을 이루는 가운데 일측에 전극단자와 접속을 위한 돌기부가 일체로 돌출 구비되고, 상기 제2전극판은 일측에 절개부가 형성된 가운데 타측에는 전극단자와 접속을 위한 돌기부가 일체로 돌출 구비된 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극판은 체결볼트에 의한 적층 체결이 이루어지되, 각 전극판 사이는 스페이서에 의해 일정 간격이 유지되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 고안의 전해 이온수 생성장치는, 다수개가 적층 형태로 조립된 구조를 이루는 전극판의 배열 및 전압 제어를 통하여 pH 조절(약산성, 약알칼리성)이 용이하게 이루어질 수 있게 되어 보다 효율적인 이온수의 생성이 가능한 효과를 나타낸다.

또한 전기분해과정에서 발생되는 전극판의 스케일 문제를 간단한 접지(부스바)연결 만 교환 체결해주면, 발생되고 있는 스케일은 단시간(약 5분)에 용해되는 효과가 있다.

뿐만 아니라 전해조내에 일정간격으로 배치되는 원형의 유속완충장치턱은 전해조내에서 유속의 충돌을 야기하여 바로 물질의 교반이 이루지도록 한다.

그리하여 본 발명은 과다한 촉매제 없이 식염(염화나트륨)을 소량(0.5%) 희석하여 만드는 살균, 소독을 위한 미산성치아염소산수는 물론, 동물에 접촉이나 축사에 만연한 분변 및 암모니아 냄새 등을 탈취하기 위한 단순 지하수만을 이용한(촉매제없이) 전해이온수의 대량 생산이 가능한 이점을 나타낸다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전극판 평면 구조도.
도 2는 본 고안에서의 전극판 분리상태 사시도.
도 3은 본 고안에서의 전극판 조립상태 사시도.
도 4는 본 고안의 전극판 조립상태 측면도.
도 5는 본 고안의 전극판 조립상태 평면 구조도.
도 6은 본 고안에서의 전해조 내부 단면도.
도 7은 본 고안에서의 이온수 생성장치 전체 개략 구조도.
도 8은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 전극판 요부 확대 단면도.
도 9는 본 고안의 전해조 본체를 나타낸 사진.

이하, 본 고안의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 고안의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

먼저, 본 고안의 일 실시 예에 따른 무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치의 구성을 도 1 내지 도 7을 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시 예에서의 전해 이온수 생성장치(100)의 전체적인 구성은 도 7에서와 같이, 이온수의 생성이 이루어지는 전해조 본체(10)와, 상기 전해조 본체(10)의 일측에 연결되어 원수의 유입이 이루어지는 유입유로(30)와, 상기 전해조 본체(10)의 타측에 연결되어 생성된 이온수의 배출이 이루어지는 배출유로(40)와, 상기 전해조 본체(10) 내부에 구비되되, 다수개가 일정 간격으로 이루어 적층 형태로 조립 구성되는 전극판(20)과, 상기 전극판(20)의 양단부에 각각 연결되어 +/- 전원을 인가하는 전극단자(50,60)와, 상기 전극단자(50,60)로 전원을 공급하는 전원부(70)와, 상기 전해조 본체(10)의 내부에 돌출 구비되어 유속의 제어가 이루어지는 유속방지턱(80)으로 구성된다.

특히, 상기 전극판(20)은 제1전극판(21)과 제2전극판(22) 6개 내지 10개가 교번하는 형태로 적층 연결되되, 도 1에서와 같이 제1전극판(21)은 사각형상을 이루는 가운데 일측에 전극단자(50)와 접속을 위한 돌기부(21a)가 일체로 돌출 구비되고, 상기 제2전극판(22)은 일측에 절개부(22b)가 형성된 가운데 타측에는 전극단자(60)와 접속을 위한 돌기부(22a)가 일체로 돌출 구비된 구조를 이루는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 조립 구조를 이루게 되면 전원인가 부위가 양단부에 각각 대칭형태로 위치되어지게 되어 안정적인 지지를 통한 구조적 안전성을 확보할 수 있는 이점을 나타낸다.

상기 전극판(20)은 체결볼트(23)에 의한 적층 체결이 이루어지되, 각 전극판(21,22) 사이는 스페이서(24)에 의해 일정 간격이 유지된다.

또한, 유속방지턱(80)은 링형상을 이루는 가운데 3개가 일정 간격을 유지하며 구비됨이 바람직하다.

도면 중 미설명 부호 90은 자동 온도조절장치를 나타낸다.

이와 같은 구성을 이루는 본 고안 전해 이온수 생성장치(100)의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 실시 예에서는 펌프(P) 구동에 의해 외부로 부터 물이 유입유로(30)를 통해 전해조 본체(10)로 유입이 이루어지게 되고, 이때 전극판(20)에는 전원부(70)로 부터 전원이 인가됨으로써 전기분해가 이루어지면서 전해수의 생성이 이루어지게 된다.

즉 이때에는, 일정 간격을 유지하는 가운데 교번하는 형태로 조립된 제1전극판(21) 및 제2전극판(22) 각각에 양전극과 음전극이 전극단자(50,60)를 통해 인가되어지게 된다.

특히, 전극단자(50,60)의 결속위치를 상호 바꿔주는 접지교환을 통해 약산성(pH 4.5) 또는 약알칼리성(pH 8.9)의 물성으로 선택적인 전해 이온수 생성이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 전해조 본체(10) 내부에는 링 형상을 이루는 3개의 유속방지턱(80)이 구비되어 있기 때문에 유입유로(30)를 통해 유입된 물이 배출유로(40)측으로 빠져나가는 과정에서 유속방지턱(80)과의 충돌 작용으로 인해 교반이 이루어지게 되어 이온수 생성효과가 증진될 수 있게 된다.

그리고 이와 같이 생성된 전해 이온수는 배출유로(40)를 통해 외부로 배출되어 별도의 저장부(미도시)에 저장이 이루어지게 된다.

따라서 본 고안의 이온수 생성장치(100)는, 전극판의 배열간격, 전극판 크기 및 전압 제어(+/-)를 통하여 pH 조절이 용이하게 이루어질 수 있게 되어 보다 효율적인 이온수의 생성이 가능한 효과를 나타낸다.

특히, 식염을 적당량 희석하여 만드는 살균, 소독을 위한 치아염소산수는 물론, 동물에 접촉이나 축사에 만연한 분변 및 암모니아 냄새 등을 탈취하기 위한 단순 지하수만을 이용한 전해이온수의 대량 생산이 가능한 이점을 나타낸다.

한편, 도 8은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 전극판(21,22) 상호간의 간격을 유지하는 스페이서(24)는 완충 기능을 갖도록 우레탄 재질로 구비되며, 상기 스페이서(24)에는 양측 전극판(21,22)을 일정 탄성력으로 지지하기 위한 탄성스프링(25)이 외측을 감싸는 형태로 구비된 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 우레탄 재질의 스페이서(24)로 인하여 각각의 전극판(21,22)이 완충 지지될 수 있게 되어 외부 충격 및 진동이 신속하게 흡수될 수 있게 된다.

특히, 탄성스프링(25)에 의한 탄성 지지력이 강화될 수 있게 되어 완충기능을 극대화하는 이점을 나타낸다.

그리고 상기에서 본 고안의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 고안의 전해 이온수 생성장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 전극판이 6개로 조립된 형태가 설명 및 도시되었으나 전극판의 조립 갯수는 필요에 따라 8개, 10개 등과 같이 다양한 갯수로 조립이 이루어질 수 있게 된다.

따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 첨부된 청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 전해조 본체 20 : 전극판
21 : 제1전극판 22 : 제2전극판
23 : 체결볼트 24 : 스페이서
30 : 유입유로 40 : 배출유로
50,60 : 전극단자 70 : 전원부(정류기)
80 : 유속방지턱 90 : 자동 온도조절장치
100 : 전해이온수 생성장치

Claims (5)

1. 이온수의 생성이 이루어지는 전해조 본체(10)와;
   상기 전해조 본체(10)의 일측에 연결되어 원수의 유입이 이루어지는 유입유로(30)와;
   상기 전해조 본체(10)의 타측에 연결되어 생성된 이온수의 배출이 이루어지는 배출유로(40)와;
   상기 전해조 본체(10) 내부에 구비되되, 다수개가 일정 간격으로 이루어 적층 형태로 구성되는 전극판(20)과;
   상기 전극판(20)의 양단부에 각각 연결 구성되는 전극단자(50,60)와;
   상기 전극단자(50,60)로 전원을 공급하는 전원부(70)와;
   상기 전해조 본체(10)의 내부에 돌출 구비되어 유속의 제어가 이루어지는 유속방지턱(80);을 포함하되,
   상기 전극판(20)은 제1전극판(21)과 제2전극판(22)이 교번하는 형태로 적층 연결되되, 상기 제1전극판(21)은 사각형상을 이루는 가운데 일측에 전극단자(50)와 접속을 위한 돌기부(21a)가 일체로 돌출 구비되고, 상기 제2전극판(22)은 일측에 절개부(22b)가 형성된 가운데 타측에는 전극단자(60)와 접속을 위한 돌기부(22a)가 일체로 돌출 구비된 구조를 이루며,
   상기 전극판(20)은 체결볼트(23)에 의한 적층 체결이 이루어지되, 각 전극판(21,22) 사이는 스페이서(24)에 의해 일정 간격이 유지되고,
   상기 스페이서(24)는 완충 기능을 갖는 우레탄 재질로 구비되며, 상기 스페이서(24)에는 양측 전극판(21,22)을 일정 탄성력으로 지지하기 위한 탄성스프링(25)이 외측을 감싸는 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유속방지턱(80)은 링형상을 이루는 가운데 3개가 일정 간격을 유지하며 구비된 것을 특징으로 하는 무격막 전해조를 이용한 전해 이온수 생성장치.
   
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