KR20170048264A - 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조에 관한 것으로서, 특히 더욱 상세하게는 이온교환막을 사이에 두고 양극전극과 음극전극이 밀착되고, 상기 양극전극과 음극전극의 바깥쪽으로 형성된 평면형태의 케이스가 밀착된 형태를 이루며, 상기 케이스의 평면 형태와 양극전극과 음극전극의 다수개의 구멍이 형성된 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나인 형태의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되는 밀착형 구조로 되어 있음으로써, Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있고, 전극의 구멍(hole)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 구멍의 내부에서 전기분해가 효율적으로 일어날 수 있는 형상의 전극을 갖으며, 전극과 이온교환막과의 간격이 좁은 밀착형이므로 일정한 전류를 흘릴 수 있어 효율성이 우수한 효과가 있다.

Description

용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조{The electrolyzer having structure for increasing dissolved hydrogen}
본 발명은 이온교환막을 사이에 두고 양극전극과 음극전극이 밀착되고, 상기 양극전극과 음극전극의 바깥쪽으로 형성된 평면형태의 케이스가 밀착된 형태를 이루며, 상기 케이스의 평면 형태와 양극전극과 음극전극의 다수개의 구멍이 형성된 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나인 형태의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되는 밀착형 구조로 되어 있음으로써, Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있고, 전극의 구멍(hole)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 구멍의 내부에서 전기분해가 효율적으로 일어날 수 있는 형상의 전극을 갖으며, 전극과 이온교환막과의 간격이 좁은 밀착형이므로 일정한 전류를 흘릴 수 있어 효율성이 우수한 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조에 관한 기술이다.
깨끗한 물을 이용하고자 하는 노력의 일환으로 개발된 것 중에 하나가 살균 및 세정 효과를 얻을 수 있도록 전기분해를 통해 이온수를 생성시키기 위한 전해 수 생성장치이다.
물은 H+와 OH-로 이온으로 구성되며 여러 종류의 미네랄 성분을 함유하고 있다. 이 미네랄은 전기적인 성질을 띠고 있어 전기를 통해주면 양극과 음극으로 나뉘게 된다. 이와 같은 원리를 이용하여 전극간에 격막이 형성된 전해조에 전압을 가하여 전기분해하면 음극(-)에는 알칼리성 이온이, 양극(+)에는 산성 이온이 생성된다.
물이 전기분해가 되면 산화, 환원을 하는데 이때 전위수치를 ORP(Oxidation Reduction Potential; 산화환원 전위)로 표시한다. 상기 ORP는 물이 산화수인지, 환원수인지 알아보는 기준치라 할 수 있다. 상기 ORP 수치가 +값이면 산화수이고, ORP 수치가 - 값이면 환원수가 된다.
도 1은 종래의 전해수를 생성하는 양극전극과 음극전극을 도시한다.
전해수를 생성하는 종래의 장치는 통상적으로 전해조 내를 이온 투과성 격막(3)으로 분할한 음극실(1)과 양극실(2)에 음극전극(4)과 양극전극(5)을 충전시켰으며 순수를 전해실내에 넣은 상태로 양전극간(4,5)에 전류를 넣으면 격막(3)을 사이에 놓고 전기 분해되며 음극실내의 물의 pH 수치가 높아져서 알카리수가 되고 양극실내의 물의 pH 수치가 낮아져 산성수가 형성된다.
상기 도면에서 보듯이, 종래에는 양극과 음극이 각각 한 장으로 제작되어 있다. 이와 같이 형성할 경우, 수압에 따라 전류량이 다르기 때문에 수압이 높은 부분(a)은 전류가 적게 흐르고, 수압이 낮은 부분(b)은 전류가 많이 흐른다. 즉, 전해조의 전류는 수압과 반비례 관계인 것이다. 따라서, (a) 부분은 전해효율이 낮고, (b)부분은 전해효율이 높으나 과전기분해될 수도 있다.
상기와 같이 종래에는 수압에 따라 전해효율이 영향을 받기 때문에 항상 안정적인 전해조 공급이 어려웠다. 전해효율을 항상 일정하게 좋게 하기 위해서는 수압에 상관없이 일정한 전류가 흐르도록 하여야 하는 어려움이 있다.
한편, 종래의 전해조는 양극전극과 이온교환막 및 음극전극과 이온교환막 사이의 간격이 넓어서 50V 이상의 고전압을 인가시켜 주어야만 전기분해가 일어나므로 효율성이 떨어지고 또한 전해질이 거의 없는 RO water 및 DI water의 경우에는 전기분해가 잘 일어나지 않는 문제점이 있다.
그러므로 Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있고, 전극의 구멍(hole)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 구멍의 내부에서 전기분해가 효율적으로 일어날 수 있는 형상의 전극을 갖으며, 전극과 이온교환막과의 간격이 좁은 밀착형이므로 일정한 전류를 흘릴 수 있어 효율성이 우수한 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-2008-0116030(2008. 11. 21)
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 이온교환막을 사이에 두고 양극전극과 음극전극이 밀착되고, 상기 양극전극과 음극전극의 바깥쪽으로 형성된 평면형태의 케이스가 밀착된 형태를 이루며, 상기 케이스의 평면 형태와 양극전극과 음극전극의 다수개의 구멍이 형성된 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나인 형태의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되는 밀착형 구조로 되어 있음으로써, Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있는 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전극의 구멍(hole)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 구멍의 내부에서 전기분해가 효율적으로 일어날 수 있는 형상의 전극을 갖는 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전극과 이온교환막과의 간격이 좁은 밀착형이므로 일정한 전류를 흘릴 수 있어 효율성이 우수한 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조는 (+), (-)극 밀착형의 경우, 양이온과 음이온을 선택해서 한 쪽으로만 통과시키며, 환원수를 얻고자 할 때에는 양이온교환막을 사용하고, 산성수를 얻고자 할 때에는 음이온교환막을 사용하는 이온교환막과; 상기 이온교환막의 한쪽 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 양극전극과; 상기 양극전극과 대응되는 위치인 이온교환막의 한쪽 면에 대응되는 다른 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀의 모양이 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 음극전극과; Tap water(수돗물), RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)가 유입되는 양극전극과 음극전극 측의 유입구와, 전해조를 통과한 물이 전해수로 배출되는 양극전극과 음극전극 측의 배출구가 있는 유로가 형성될 수 있도록 양극전극과 음극전극의 바깥쪽에 밀착되어 있는 평면형태의 케이스와; 상기 양극전극과 음극전극이 전선에 의해 서로 연결되며, 상기 양극전극과 음극전극에 전압을 인가하는 외부전원과; 상기 양극전극과 음극전극에는 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나의 형태의 구멍이 복수개가 형성되어 있거나 또는 상기 양극전극과 음극전극은 각각 한 장으로 된 전극으로서, 상기 전극들에 형성된 구멍이 관통되지 않고 일부분이 우묵하게 파인 형태인 것이며, 양극전극 및 음극전극과 이온교환막과의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되면서 전해되는 것을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 이온교환막을 사이에 두고 양극전극과 음극전극이 밀착되고, 상기 양극전극과 음극전극의 바깥쪽으로 형성된 평면형태의 케이스가 밀착된 형태를 이루며, 상기 케이스의 평면 형태와 양극전극과 음극전극의 다수개의 구멍이 형성된 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나인 형태의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되는 밀착형 구조로 되어 있음으로써, Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있다.
둘째, 본 발명은 전극의 구멍(hole)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 구멍의 내부에서 전기분해가 효율적으로 일어날 수 있는 형상의 전극을 갖는다.
셋째, 본 발명은 전극과 이온교환막과의 간격이 좁은 밀착형이므로 일정한 전류를 흘릴 수 있어 효율성이 우수하다.
도 1은 종래의 전해수를 생성하는 양극전극과 음극전극을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조의 형태인 (+), (-)극 밀착형 전해조의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 구조에서 이온교환막을 사이에 두고 다수개의 구멍이 형성되어 있는 양극전극과 음극전극의 형태를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 4는 발명의 다른 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조의 형태인 (+), (-)극 밀착형 전해조의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조가 장착되어 적용되는 수소수의 제조 장치를 블록으로 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조의 형태인 (+), (-)극 밀착형 전해조의 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 구조에서 이온교환막을 사이에 두고 다수개의 구멍이 형성되어 있는 양극전극과 음극전극의 형태를 설명하기 위해 나타낸 도면이며, 도 4는 발명의 다른 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조의 형태인 (+), (-)극 밀착형 전해조의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조는 (+), (-)극 밀착형의 경우, 양이온과 음이온을 선택해서 한 쪽으로만 통과시키는 이온교환막(30)과; 상기 이온교환막(30)의 한쪽 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성된 양극전극(10)과; 상기 양극전극(10)과 대응되는 위치인 이온교환막(30)의 한쪽 면에 대응되는 다른 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성된 음극전극(20)과; Tap water(수돗물), 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)가 유입되는 양극전극(10)과 음극전극(20) 측의 유입구와, 전해조를 통과한 물이 전해수로 배출되는 양극전극(10)과 음극전극(20) 측의 배출구가 있는 유로가 형성될 수 있도록 양극전극(10)과 음극전극(20)의 바깥쪽에 밀착되어 있는 블록형태의 제1 케이스(40); 을 구비하는 것이다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조는 (+), (-)극 밀착형의 경우, 양이온과 음이온을 선택해서 한 쪽으로만 통과시키는 이온교환막(30)과; 상기 이온교환막(30)의 한쪽 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀(11)의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀(11)의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀(11)의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 양극전극(10)과; 상기 양극전극(10)과 대응되는 위치인 이온교환막(30)의 한쪽 면에 대응되는 다른 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀(21)의 모양이 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀(21)의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀(21)의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 음극전(20)극과; Tap water(수돗물), 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)가 유입되는 양극전극(10)과 음극전극(20) 측의 유입구와, 전해조를 통과한 물이 전해수로 배출되는 양극전극(10)과 음극전극(20) 측의 배출구가 있는 유로가 형성될 수 있도록 양극전극(10)과 음극전극(20)의 바깥쪽에 밀착되어 있는 평면형태의 케이스(42)를 구비하는 것이다.
또한, 상기 양극전극(10)과 음극전극(20)은 각각 한 장으로 된 전극(10, 20)으로서, 상기 전극들(10, 20)에 형성된 구멍(11, 21)이 관통되지 않고 일부분이 우묵하게 파인 형태도 가능한 것이다.
따라서 이온교환막을 사이에 두고 양극전극과 음극전극이 밀착되어 있어 Tap water(수돗물)는 물론 전해질이 거의 없는 RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)도 전기분해가 가능할 뿐만 아니라 전해조를 통과한 물은 반드시 이온교환막을 거쳐 통과하므로 전기분해가 잘되어 중성 및 약알칼리의 높은 환원력을 갖는 수소수를 얻을 수 있는 것이다.
여기서, 상기 양극전극(10)과 음극전극(20)에는 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나의 형태의 구멍이 복수개가 형성되어 있으며, 양극전극(10) 및 음극전극(20)과 이온교환막(30)과의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되면서 전해되는 것이다.
또한, 상기 이온교환막(30)은 환원수를 얻고자 할 때에는 양이온교환막을 사용하고, 산성수를 얻고자 할 때에는 음이온교환막을 사용하는 것이다.
또한, 상기 양극전극(10)과 음극전극(20)이 전선에 의해 서로 연결되며, 상기 양극전극(10)과 음극전극(20)에 전압을 인가하는 외부전원(미도시)을 포함하는 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조가 장착되어 적용되는 수소수의 제조 장치를 블록으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조가 장착되어 적용되는 수소수의 제조 장치에서, Tap water(수돗물)가 필터(70)를 거쳐 전해조(60)에 들어온 후 전해되어 환원수 또는 산성수를 얻을 수 있는 것이다. 또한, 전해조(60)와 펌프(71)사이에 연결되어 있는 솔레노이드밸브(73)에서 물탱크(72)에 있는 물을 취수하여 전해조(60)를 거친 물이 물탱크(72)와 솔레노이드(73)를 순환되므로 수소수 또는 환원수를 얻을 수 있는 것이다. 그러므로, 전해조(60)를 통해 수소를 pH의 상승 없이도 용해시킬 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은, 본 발명인 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조는 가정용에 적용할 수 있음은 물론 이외에도 의료용, 산업용, 공업용으로도 사용할 수 있어 그 적용범위가 광범위한 것이다.
10 : 양극전극 20 : 음극전극
11, 21 : 구멍(hole) 30 : 이온교환막
40 : 블록형태 제1 케이스 42 : 평면형태 케이스
60 : 전해조 70 : 필터
71 : 펌프 72 : 물탱크
73 : 솔레노이드밸브

Claims (1)

  1. 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조에 있어서,
    (+), (-)극 밀착형의 경우, 양이온과 음이온을 선택해서 한 쪽으로만 통과시키며, 환원수를 얻고자 할 때에는 양이온교환막을 사용하고, 산성수를 얻고자 할 때에는 음이온교환막을 사용하는 이온교환막과; 상기 이온교환막의 한쪽 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀의 모양이 메시 형태, 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 양극전극과; 상기 양극전극과 대응되는 위치인 이온교환막의 한쪽 면에 대응되는 다른 면에 밀착되어 전해조 하부에서부터 수평 또는 수직한 방향으로 형성되며, 전극의 홀의 모양이 원형, 타원형, 사각형, 마름모 중 하나의 형태의 구조를 가지며 서로 교번되어 겹쳐져 형성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하거나 또는 겹쳐지지 않은 한 장으로 구성된 홀의 내부에서 전기분해가 일어나게 하는 음극전극과; Tap water(수돗물), RO water(Reverse osmosis water: 역삼투압으로 처리된 물) 및 DI water(deionized water: 이온이 전혀 없는 순수한 물)가 유입되는 양극전극과 음극전극 측의 유입구와, 전해조를 통과한 물이 전해수로 배출되는 양극전극과 음극전극 측의 배출구가 있는 유로가 형성될 수 있도록 양극전극과 음극전극의 바깥쪽에 밀착되어 있는 평면형태의 케이스와; 상기 양극전극과 음극전극이 전선에 의해 서로 연결되며, 상기 양극전극과 음극전극에 전압을 인가하는 외부전원과; 상기 양극전극과 음극전극에는 원형 형태, 메시 형태, 타원형 형태, 마름모 형태 중 하나의 형태의 구멍이 복수개가 형성되어 있거나 또는 상기 양극전극과 음극전극은 각각 한 장으로 된 전극으로서, 상기 전극들에 형성된 구멍이 관통되지 않고 일부분이 우묵하게 파인 형태인 것이며, 양극전극 및 음극전극과 이온교환막과의 공간 사이의 틈새로 물이 통과되면서 전해되는 것을 포함함을 특징으로 하는 용존수소량의 증가구조를 갖는 전해조.
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