KR20170119053A - Capacitive deionization apparatus using electrification electric charging phenomenon - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 간 전원 인가를 위한 접점부를 최소화할 수 있도록 전극의 배치 및 적층 구조를 개선함으로써 조립이 용이하고 작업효율성을 향상시키며, 전극에 전원을 공급하는 외부급전장치의 단순화 및 다양성을 확보하고, 전류 효율을 높일 수 있는 대전원리를 이용한 CDI장치에 관한 것으로, 복수의 전극이 상하방향으로 적층 구성되는 단위 축전탈이온 모듈이 둘 이상 나란히 배치되며, 상기 단위 축전탈이온 모듈로 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 CDI장치에 있어서, 최외측에 위치하는 각 단위 축전탈이온 모듈은, 하나의 전극으로 구성되며 상기 전원부로부터 전원이 인가되는 제1전극부 및 두 개의 전극이 그라파이트접속부에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 타 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제2전극부가 교번으로 적층 구성되어 상호 상하 또는 좌우로 대면하는 전극 간에 전하가 교번으로 대전되는 것이 특징이다.The present invention improves the arrangement and stacking structure of the electrodes so as to minimize contact points for applying power between electrodes, thereby facilitating assembly, improving work efficiency, securing simplicity and diversity of an external power supply device for supplying power to the electrodes The present invention relates to a CDI apparatus using a charging principle capable of increasing current efficiency, in which two or more unit storage deionization modules in which a plurality of electrodes are stacked in a vertical direction are arranged side by side, In the CDI device including the power supply unit, each outermost unit storage deionization module is composed of one electrode, and the first electrode part and the two electrodes, to which power is supplied from the power supply part, are separated by the graphite connection part So that one electrode is interposed between the electrodes of the adjacent other unit storage deionization modules The second electrode portions to be disposed are alternately stacked so that electric charges are alternately charged between the electrodes facing each other in the upper, lower, left, and right directions.
Description
본 발명은 전극 간 전원 인가를 위한 접점부를 최소화할 수 있도록 전극의 배치 및 적층 구조를 개선함으로써 조립이 용이하고 작업효율성을 향상시키며, 전극에 전원을 공급하는 외부급전장치의 단순화 및 다양성을 확보하고, 전류 효율을 높일 수 있는 대전원리를 이용한 CDI장치에 관한 것이다.
The present invention improves the arrangement and stacking structure of the electrodes so as to minimize contact points for applying power between electrodes, thereby facilitating assembly, improving work efficiency, securing simplicity and diversity of an external power supply device for supplying power to the electrodes , And a CDI device using a charging principle capable of increasing current efficiency.
우리나라의 경우 용수 부족 현상이 심각하여 가용 수자원의 의존도를 줄여 나가면서 하, 폐수 처리수와 같은 고도처리 방류수를 다양한 용도로 재이용하고 지하염수 및 해수의 탈염을 통한 양질의 음용수 확보, 중금속을 포함한 다양한 이온성 오염물에 의해 오염된 지하수의 처리를 통한 깨끗한 수자원의 확보를 위한 노력을 꾸준히 진행하고 있다. 이를 위해서는 수중의 유기물 뿐만 아니라, 부유성 고형물, 바이러스, 용존 고형물, 난분해성 물질, 냄새, 색도 등을 제거해야 한다.In Korea, the shortage of water is serious and the dependence of available water resources is reduced. Therefore, it is possible to reuse highly treated wastewater such as wastewater treated wastewater for various purposes, secure drinking water of high quality through desalination of underground brine and seawater, And efforts are being made to secure clean water resources through the treatment of groundwater contaminated with ionic pollutants. To do this, it is necessary to remove not only organics in the water, but also suspended solids, viruses, dissolved solids, refractory materials, odor, and color.
특히, 물속에 존재하는 다양한 이온성 물질들을 제거하는 탈염(Desalination or Deionization) 기술은 고도 수처리 기술 개발을 위한 필수 요소기술로 그 중요성이 점차 강조되고 있는 실정이다. 현재 상업적으로 개발, 이용되고 있는 탈염 기술로는 종래의 증발법(Distillation), 역삼투법(RO: Revers Osmosis), 전기투석법(ED: Electrodialysis), 이온교환법(IEX: Ion exchange) 등이 있으며, 이들 공정들은 기술적으로 검증되어 실제 탈염 시설에 많이 적용되고 있다.In particular, the desalination or deionization technique for removing various ionic substances present in the water has been emphasized as an essential technology for development of advanced water treatment technology. The conventional desalination techniques that are currently being developed and used include conventional distillation, reverse osmosis (RO), electrodialysis (ED), and ion exchange (IEX) The processes have been technically verified and applied to practical desalination facilities.
그러나 이들 공정은 탈염 과정에서 에너지 비용이 높고 막 오염으로 인한 효율 저하 등의 문제점으로 점차 효과적이고 에너지 비용을 줄일 수 있는 새로운 탈염 기술에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다. However, these processes are increasingly demanding for new desalination technologies that are effective and reduce energy costs due to problems such as high energy cost in desalting process and deterioration of efficiency due to membrane contamination.
이러한 종래 탈염 기술들의 문제점에 기해 새로운 탈염 기술로 축전탈이온 반응장치(CDI, Capacitive Deionization)가 제시되는데, 축전탈이온 반응장치는 다공성 탄소전극에 물분해 반응을 유발시키지 않는 미량의 전류(0.1 내지 1.2볼트)를 공급하여 전기적으로 대전된 전극표면에 이온을 흡착, 제거하는 수처리 장치(공정)이다. 상기 축전탈이온 반응장치에서, 음이온은 양전극으로 이동하며, 양이온은 음전극으로 이동하여 흡착된다. Due to the problems of the conventional desalination techniques, a new de-ionization technique (CDI, Capacitive Deionization) is proposed. The dehydrogenation dehydrogenation device has a small amount of current 1.2 volts) is supplied to the surface of the electrode to adsorb and remove ions on the surface of the electrically charged electrode. In the above-described capacitor deionization reactor, the anion moves to the positive electrode, and the positive ion moves to the negative electrode and is adsorbed.
종래기술로서 대한민국 특허등록 제10-1022257호 등에서는 집전체와 일체로 된 탄소전극이 적층되도록 하되 각각의 집전체에 교번으로 양극 및 음극이 형성되도록 각각 전원을 병렬접지 연결하도록 하여 장치의 작동을 수행하도록 하는 기술을 제시한다. Korean Patent Registration No. 10-1022257 discloses a technique in which a carbon electrode integrated with a current collector is laminated so that an anode and a cathode are alternately formed in each current collector, And the like.
그런데 복수의 집전체에 교번으로 모든 전극을 병렬식으로 전기적 연결을 하는 단극접속은 접지구조가 복잡하여 작업이 용이하지 않을뿐더러 접점의 과다로 인해 조립오차, 부적절 접지 등 기기고장으로 유도될 수 있는 문제가 있다. However, the single-pole connection in which all the electrodes are alternately connected in parallel to one another in a plurality of collectors is complicated due to the complicated grounding structure, and it is not easy to work, and it is possible to induce an equipment failure such as an assembly error, there is a problem.
또한 예를 들어 이러한 장치를 운용하는데 있어 각각의 집전체에 1.2 볼트(V)의 전압이 인가되도록 모든 전극을 전기적으로 단극 병렬 연결하여 외부 전원공급장치에 연결토록 함에 따라 축전되는 이온농도가 높고 전극의 적층수가 늘어날수록 외부 전원공급장치 용량을 저전압-고전류 사양으로 가져가야 하므로 지속적으로 전극에 낮은 전압을 일정하게 유지하는 것이 용이하지 않고 다수 전극의 병렬연결로 인한 고전류 발생으로 전원공급장치 고장의 원인과 기기효율 및 전류효율을 저하시키는 등 장치의 안정성에 문제가 있다.Also, for example, when operating such a device, all the electrodes are electrically connected in a single-pole parallel connection so that a voltage of 1.2 volts (V) is applied to each current collector, It is not easy to constantly maintain a low voltage on the electrode continuously. As a result of high current generation due to the parallel connection of a large number of electrodes, the cause of the failure of the power supply device And there is a problem in the stability of the device, such as lowering device efficiency and current efficiency.
또한 1.2 V의 낮은 전압임에도 불구하고 고전류의 사용으로 인해 각종 전원 케이블 및 제어기기 등 부속기기의 사양이 커져야 하며 처리용량에 따라 고전류 사양에 적합한 별도의 전원공급장치 제작으로 인한 장치제작 비용증가의 원인이 되기도 한다. In addition, despite the low voltage of 1.2 V, due to the use of high current, the specification of the accessories such as various power cables and control devices must be enlarged. Due to the processing capacity, .
이러한 종래 기술을 해결하기 위한 방법으로, 각 축전탈이온 모듈에 배치된 전극들은 병렬 연결시키고, 복수의 축전탈이온 모듈들을 상호 직렬 연결시켜 전원공급장치에 연결시키도록 하는 방법이 제시되었다.As a method for solving this conventional technique, there has been proposed a method in which electrodes disposed in each of the storage deionization modules are connected in parallel and a plurality of storage deionization modules are connected in series to each other and connected to a power supply.
그러나 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 축전탈이온 모듈에 적층되는 복수의 전극들에 있어 동일 극성 예를 들면 양전극은 양전극끼리 음전극은 음전극끼리 전원 연결봉을 통해 일괄적으로 연결시키도록 하는데, 동일 극성을 갖는 전극 간은 상호 일정 거리가 이격되어야 하는 바, 상기 이격된 공간에서 연결봉 또는 전극의 미세한 유동으로도 접점 불량이 발생하게 전극의 정상적인 이온 흡착 공정을 수행하는데 많은 어려움이 있었다.However, in this case, as shown in FIG. 1, in the plurality of electrodes stacked on the capacitor deionization module, the same polarity, for example, the positive electrode, the positive electrode and the negative electrode are collectively connected to each other through the power connection rod. The polarities of the electrodes must be spaced apart from each other by a certain distance. In addition, even in the case of minute flow of the connecting rod or the electrode in the spaced space, contact failure occurs.
이에 전극의 불안정한 접속 구조를 개선하기 위하여 이격된 공간에서 전극 간에 안정적인 지지 및 접속하기 위한 도체 재질의 이격 수단을 개재하였으나 이 역시 반복적인 이온의 흡탈착 과정 내지 노후화에 내구성이 저하되는 등 근본적인 접속 불량 문제를 해결하기에는 어려움이 있다는 문제점이 있다.
In order to improve the unstable connection structure of the electrode, a conductor separating means for stable support and connection between the electrodes is provided in the spaced apart space. However, this also causes deterioration in durability due to repetitive ion adsorption / There is a problem that it is difficult to solve the problem.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 축전탈이온 모듈들을 직렬 연결함에 있어 전원 인가를 위한 접점부를 최소화할 수 있도록 전극의 배치 및 적층 구조를 개선함으로써 조립이 용이하고 작업 효율성을 향상시킬 수 있어 결과적으로 경제적인 이점을 도모할 수 있는 대전원리를 이용한 CDI장치를 제공하고자 함이다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to improve the arrangement and lamination structure of electrodes to minimize the contact points for power supply in series connection of a plurality of capacitor deionization modules, So as to provide a CDI device using the principle of competition which can be economically advantageous.
본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 대전원리를 이용한 CDI장치는, 복수의 전극이 상하방향으로 적층 구성되는 단위 축전탈이온 모듈이 둘 이상 나란히 배치되며, 상기 단위 축전탈이온 모듈로 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 CDI장치에 있어서, 최외측에 위치하는 각 단위 축전탈이온 모듈은, 하나의 전극으로 구성되며 상기 전원부로부터 전원이 인가되는 제1전극부 및 두 개의 전극이 그라파이트접속부에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 타 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제2전극부가 교번으로 적층 구성되어 상호 상하 또는 좌우로 대면하는 전극 간에 전하가 교번으로 대전되는 것이 특징이다.A CDI apparatus using a charging principle according to the present invention is characterized in that two or more unit storage deionization modules in which a plurality of electrodes are stacked in a vertical direction are arranged side by side, In the CDI device including the power supply unit, each outermost unit storage deionization module is composed of one electrode, and the first electrode part and the two electrodes, to which power is supplied from the power supply part, are separated by the graphite connection part One of the electrodes is alternately stacked with the second electrode portion disposed between the adjacent electrodes of the other unit storage deionization module so that the charges are alternately charged between the electrodes facing each other to be.
하나의 예로써, 상기 최외측 단위 축전탈이온 모듈 사이에 하나 이상의 내측 단위 축전탈이온 모듈이 배치되는 경우, 상기 내측 단위 축전탈이온 모듈은, 두 개의 전극이 그라파이트접속부에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 일측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되고 다른 하나의 전극은 인접하는 타측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제3전극부가 교번으로 적층되는 것이 특징이다.As an example, when one or more inner unit storage deionization modules are disposed between the outermost unit storage deionization modules, the inner unit storage deionization module may be configured such that two electrodes are separated by a graphite connection and electrically connected One electrode is interposed between the electrodes of one adjacent unit storage deionization module and the other electrode is alternately stacked with a third electrode portion disposed to be interposed between the electrodes of the adjacent unit storage deionization module adjacent to each other to be.
하나의 예로써, 상기 제1전극부는 그라파이트접점부가 외측으로 연장되도록 구성되어 상기 전원부와 연결될 수 있다.As an example, the first electrode portion may be configured to extend outwardly from the graphite contact portion and be connected to the power source portion.
하나의 예로써, 상기 제2전극부 및 제3전극부는, 연결된 두 개의 전극 간의 이격 거리가 상하로 대면하는 타 전극과의 이격 거리보다 상대적으로 길게 구성될 수 있다.
As an example, the second electrode unit and the third electrode unit may be configured such that the distance between the two electrodes connected to each other is longer than the distance between the two electrodes facing up and down.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 대전원리를 이용한 CDI장치는 축전탈이온 모듈을 적층 구성하고 있는 각각의 전극 간 접점부를 최소화하면서도 안정적인 전원공급을 구현함으로써 구성의 간소화 및 조립의 용이성을 도모할 수 있으며 결과적으로 경제적이 이점이 있다.
As described above, the CDI device using the charging principle of the present invention can achieve stable power supply while minimizing the contact points between the electrodes, which are stacked with the capacitor deionization module, thereby simplifying the structure and facilitating the assembly As a result, there are economic advantages.
도 1은 종래 기술에 따른 축전탈이온 전극모듈의 적층 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 내지 도 4는 본 발명의 대전원리를 이용한 CDI장치의 실시 예를 나타내는 개략도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1전극부를 나타내는 사시도.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2전극부 또는 제3전극부를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 간 이격 거리를 나타내는 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a stacked structure of a conventional capacitor electrodeionization module; FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a CDI apparatus using the charging principle of the present invention. FIG.
5A and 5B are perspective views illustrating a first electrode unit according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5C is a perspective view illustrating a second electrode unit or a third electrode unit according to an embodiment of the present invention; FIG.
6 is a perspective view illustrating a distance between electrodes according to an embodiment of the present invention;
이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 내지 도 4는 본 발명의 대전원리를 이용한 CDI장치의 실시 예를 나타내는 개략도이다. 그리고 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1전극부를 나타내는 사시도이며, 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2전극부 또는 제3전극부를 나타내는 사시도이다.2 to 4 are schematic views showing an embodiment of a CDI apparatus using the charging principle of the present invention. 5A and 5B are perspective views illustrating a first electrode unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5C is a perspective view illustrating a second electrode unit or a third electrode unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 대전원리를 이용한 CDI장치(이하 'CDI장치'이라 함)는, 복수의 전극이 적층 구조로 이루어진 단위 축전탈이온 모듈(110, 120) 간을 전기적으로 연결함에 있어 구조적인 제반 문제점들을 해결할 수 있는 전극 간 연결 구조를 제시한다.The CDI device using the charging principle of the present invention (hereinafter, referred to as a CDI device) is used for electrically connecting unit
구체적으로 본 발명의 CDI 장치는 복수의 전극이 상하 방향으로 적층 구성되는 단위 축전탈이온 모듈(110, 120)이 둘 이상 나란히 배치되는 구조에 적용될 수 있으며, 상호 연결된 단위 축전탈이온 모듈(110, 120)들로 전원을 인가하는 전원부(500)를 포함하도록 구성된다.Specifically, the CDI apparatus of the present invention can be applied to a structure in which two or more unit
그리고, 최외측에 위치하는 각각의 단위 축전탈이온 모듈(이하 '최외측 단위 축전탈이온 모듈'이라 함)(110)은, 도 2 등에서 도시된 바와 같이 하나의 전극으로 구성되는 제1전극부(200) 및 두 개의 전극이 그라파이트접속부(310)에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 타 단위 축전탈이온 모듈(110, 120)의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제2전극부(300)가 교번으로 적층되도록 구성되어 있다.Each outermost unit storage deionization module (hereinafter, referred to as 'the outermost unit storage deionization module') 110 includes a
여기서 상기 전극은 종래 기술에 따른 다양한 전극이 사용될 수 있는 바, 예를 들면 한 쌍 탄소 전극과 상기 탄소 전극 사이에 배치되는 그라파이트 재질의 집전체가 일체로 구성된 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 집전체는 메쉬망에 그라파이트 슬러리가 침지 또는 도포된 상태로 양면에 탄소전극을 각각 부착시켜 구성된 것일 수 있다.The electrodes may be various electrodes according to the prior art, for example, a pair of carbon electrodes and a current collector made of a graphite material disposed between the carbon electrodes may be integrally formed. More preferably, The whole may be constituted by attaching carbon electrodes to both surfaces of the mesh net in a state in which the graphite slurry is immersed or applied.
또한, 도면에 도시된 바 없으나, 적층 구성되는 전극에는 이온의 탈착과정에 따라 전원부(500)의 역전원 공급시 발생할 수 있는 전극의 재흡착을 방지하기 위하여 이온교환막이 구비될 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, an ion exchange membrane may be provided on the laminated electrode in order to prevent re-adsorption of the electrode, which may occur when the
한편 본 발명의 CDI 장치에 있어 상기 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)은, 최하부 또는 최상부에 위치하는 제1전극부(200)에 상기 전원부(500)로부터 인가되는 전원이 공급되도록 함으로써 상호 대면하는 전극 간에 전하가 교번으로 대전될 수 있도록 구성됨에 특징이 있다.Meanwhile, in the CDI device of the present invention, the outermost unit
이때, 전원부(500)의 전원이 공급되는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(100)의 제1전극부(200)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 모든 제1전극부(200)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.At this time, the
즉, 상호 상하 또는 좌우 방향으로 대면하는 전극 간은 바이폴라 현상에 의한 전위가 형성될 수 있도록, 일측에 위치하는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110) 및 타측에 위치하는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 제1전극부(200)에는 각각 상반되는 극성을 갖는 전원이 인가되는 복극접속 구조를 구축하는 것이다. That is, the outermost unit
도 2는 CDI장치에 있어 단위 축전탈이온 모듈이 2개가 나란히 설치된 예를 도시한 것으로, 이 경우 2개의 단위 축전탈이온 모듈은 모두가 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)에 해당된다. FIG. 2 shows an example in which two unit storage deionization modules are installed side by side in a CDI device. In this case, all of the two unit storage deionization modules correspond to the outermost unit
본 실시 예의 경우 전원부(500)에서 인가되는 양전위 및 음전위는 각각 일측에 위치하는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)과 타측에 위치하는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 제1전극부(200)로 공급될 수 있다.In this embodiment, the positive and negative potentials applied by the
여기서 상기 전원부(500)로부터 전원을 인가받는 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 제1전극부(200)는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 그라파이트접점부(210)가 외측으로 연장되도록 구성되어 상기 전원부(500)의 전원 연결선이 접속될 수 있도록 하거나, 상기 그라파이트접점부(210)에 접속홀(211)을 구성하여 전원 연결봉(600)이 체결될 수 있도록 한다.5A and 5B, the
이에 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)을 포함한 각 단위 축전탈이온 모듈은 양전위 또는 음전위가 인가되는 전극으로부터 상호 상하 또는 좌우로 대면하는 전극 간에 전위차를 형성하게 되어 음전위와 양전위가 교번으로 대전됨으로써 전극 간에 형성되는 각각 유로에서 이온 흡착이 가능하도록 하는 것이다.Each of the unit storage deionization modules including the outermost unit
이때, 본 발명에 있어 제1전극부(200) 및 제2전극부(300)는 물론 이하에서 설명하는 제3전극부(400)를 구성하는 전극은, 상기 유로 즉 처리 대상 공간과 연통하는 유로홀(220, 320, 420)이 구성됨으로써 유로에서 이온 흡착 공정 후 배출되는 처리수가 상기 유로홀(220, 320, 420)를 통해 용이하게 유동할 수 있도록 한다.In the present invention, the electrodes constituting the
결과적으로 본 실시 예에 의하면 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)에 배치된 제1전극부(200)만이 상기 전원부(500)와 전기적으로 연결된다면 CDI장치를 이루는 모든 단위 축전탈이온 모듈을 구성하는 각 전극에 전원이 공급되는 효과가 나타나므로, 모든 양전극은 양전극끼리 음전극은 음전극끼리 접속시키는 종래 기술에 비해 접속 개소를 획기적으로 줄일 수 있어 모듈 구성의 간소화가 가능하고 조립도 용이해지게 되는 것이다.As a result, according to the present embodiment, if only the
이러한 모듈의 간소화 및 조립의 용이에 의해 그만큼 기기 조립, 전극의 접속 불량에 의한 고장을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성을 높일 수 있게 되는 바, 제조 효율은 물론 경제적인 이점이 도출될 수 있는 것이다.By simplifying the module and facilitating assembly, it is possible not only to reduce the number of failures due to the assembly of the device and the connection failure of the electrode, but also to increase the productivity, and the manufacturing efficiency as well as the economical advantage can be obtained.
도 3 및 도 4는 각각 3개 및 4개의 단위 축전탈이온 모듈이 나란히 연결되는 배치 구조를 나타내는 것으로, 상기 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110) 사이에 하나 이상의 내측 단위 축전탈이온 모듈(120)이 배치되는 구조의 예를 나타내고 있다.FIGS. 3 and 4 illustrate an arrangement in which three and four unit storage deionization modules are connected in parallel, wherein one or more inner unit storage deionization modules 120 ) Are arranged in a matrix.
이 경우 상기 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110) 사이에 배치되는 단위 축전탈이온 모듈(이하 '내측 단위 축전탈이온 모듈'이라 함)(120)은, 두 개의 전극이 그라파이트접속부(410)에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 일측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되고 다른 하나의 전극은 인접하는 타측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제3전극부(400)가 교번으로 적층될 수 있다.In this case, a unit storage deionization module (hereinafter referred to as 'inner unit storage deionization module') 120 disposed between the outermost unit
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 내측 단위 축전탈이온 모듈(120)이 구성되는 경우, 상기 제3전극부(400)의 일 전극은 인접하는 일측 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 전극 사이로 배치되는 것이며, 상기 제3전극부(400)의 타 전극은 인접하는 타측 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 전극 사이로 배치되는 구조를 갖는 것이다.3, one electrode of the
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 둘 이상의 내측 단위 축전탈이온 모듈(120)이 구성되는 경우에는, 상기 제3전극부(400)의 일 전극은 인접하는 일측 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110) 또는 인접하는 일측 내측 단위 축전탈이온 모듈(120)의 전극 사이로 배치될 수 있으며, 상기 제3전극부(400)의 타 전극은 인접하는 타측 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110) 또는 타측 내측 단위 축전탈이온 모듈(120)의 전극 사이로 배치되는 것이다.4, one electrode of the
본 실시 예 역시 전원부(500)에 의한 전원 공급은 양 최외측 단위 축전탈이온 모듈(110)의 제1전극부(200)로 상호 상반되는 극성의 전원이 공급됨으로써, 제1전극부(200)의 전극으로부터 대면하는 전극 간에 양전위 또는 음전위의 대전 작용이 이루어질 수 있도록 한다. The power supply by the
이처럼 본 발명에 따른 CDI 장치는 둘 이상의 단위 축전탈이온 모듈이 전기적으로 직렬 연결이 구축함에 있어 전원 공급을 위한 접점부를 최소화할 수 있게 되는 것으로, 이는 앞서 설명한 바와 같이 모듈의 간소화는 물론 종래 병렬 방식에 비해 전원부(500)가 필요에 따라 중전압 및 중전류 또는 고전압 및 저전류를 인가하면 되므로 전원부(500) 선택의 다양성 확보가 가능하다. As described above, in the CDI apparatus according to the present invention, the two or more unit storage deionization modules are electrically connected in series, thereby minimizing the contact points for power supply. This is because, as described above, The
또한 종래와 같이 고전류에 따른 모듈 간 및 전력 연결부의 전기적 부하 문제를 해소하고 전극에 일정한 전압이 인가되도록 하는 것이 용이하여 기기 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다. Also, it is easy to solve the electric load problem between the modules and the power connection part due to the high current and to apply the constant voltage to the electrodes as in the related art, so that the efficiency of the device can be improved.
기존에 적층된 모든 전극에 전원부를 전기적으로 연결하는 경우에는 일 예로 10개의 전극을 적층하여 적층 구조(모듈)를 형성할 시, 각각의 전극에 1.5V의 전류가 공급되고, 이때 각각의 전극은 20A의 전류가 흐른다고 한다면 전원부는 1.5V 및 200A사양이 필요한데 반해, 본 발명의 경우에는 단위 축전탈이온 모듈(110, 120)의 직렬 연결로 15V 및 20A사양이 필요하게 되는 것이다. When a power source is electrically connected to all the electrodes stacked in the prior art, for example, when a laminate structure (module) is formed by laminating 10 electrodes, a current of 1.5 V is supplied to each electrode, 20A is required, the power supply unit requires 1.5V and 200A specifications, whereas in the present invention, the 15V and 20A specifications are required in series connection of the unit
즉 종래 기술을 적용하는 경우 저전압 및 고전류(1.5V 및 200A)의 사양을 가진 전원부가 필요하여 모든 부품들이 고전류량이 맞추어 용량이 증가되고 저전압 고전류 사양에서 각 전극에 일정 전압(1.5V)을 인가하는 것이 미세 조정이 요구되는 바, 그 운용이 어렵고 수십에서 수백 개의 전극으로 구성되는 통상의 단위 축전탈이온 모듈 내 각각의 전극에 일정 전압 인가의 어려움으로 인해 효율이 저하되는 문제가 있는 것이다. That is, when a conventional technology is applied, a power unit having specifications of a low voltage and a high current (1.5 V and 200 A) is required, so that the capacity of all the components increases according to the amount of high current and a constant voltage (1.5 V) is applied to each electrode in a low voltage high current specification There is a problem that efficiency is lowered due to difficulty in applying a constant voltage to each electrode in a conventional unit storage deionization module composed of several tens to several hundreds of electrodes.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 CDI 장치의 적층 및 접속 구조는 중전압 및 중전류 또는 고접압 및 저전류 사양의 전원부의 사용이 가능하게 되므로 고전류량에 따른 부하 등의 문제를 없앨 수 있으며, 각 전극으로 일정 전압의 인가가 용이하여 기기 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다. In order to solve this problem, the lamination and connection structure of the CDI device of the present invention can use the middle-voltage and medium-current or high-voltage and low-current power supplies, It is possible to easily apply a constant voltage to each electrode, thereby improving the efficiency of the device.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 간 이격 거리를 나타내는 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a distance between electrodes according to an embodiment of the present invention.
한편 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면 상기 제2전극부(300) 및 제3전극부(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이 연결된 두 개의 전극 간의 이격 거리(a)가 상하로 대면하는 타 전극과의 이격 거리(b)보다 상대적으로 길게 구성되도록 하여 상하로 대면하는 전극 간 작용하는 대전 과정에서 인접하는 타 단위 축전탈이온 모듈에 배치된 전극 간에 작용하는 대전 과정에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
110 : 최외측 단위 축전탈이온 모듈
120 : 내측 단위 축전탈이온 모듈
200 : 제1전극부
210 : 그라파이트접점부
300 : 제2전극부
310 : 그라파이트접속부
400 : 제3전극부
410 : 그라파이트접속부
500 : 전원부110: outermost unit storage deionization module
120: inner unit storage deionization module
200: first electrode portion
210: graphite contact portion
300: second electrode portion
310: Graphite connection
400: third electrode part
410: graphite connection
500:
Claims (4)
최외측에 위치하는 각 단위 축전탈이온 모듈은,
하나의 전극으로 구성되며 상기 전원부로부터 전원이 인가되는 제1전극부 및 두 개의 전극이 그라파이트접속부에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 타 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제2전극부가 교번으로 적층 구성되어 상호 상하 또는 좌우로 대면하는 전극 간에 전하가 교번으로 대전되는 것을 특징으로 하는 대전원리를 이용한 CDI장치.
A CDI apparatus including two or more unit storage deionization modules in which a plurality of electrodes are stacked in a vertical direction, and a power unit for applying power to the unit storage deionization module,
Each unit cell deionization module located at the outermost side,
A first electrode unit including one electrode and being supplied with power from the power unit, and two electrodes electrically separated from each other by the graphite connection unit, wherein one electrode is interposed between the electrodes of the other unit storage deionization module And the second electrode portions to be arranged are alternately stacked so that charges are alternately charged between the electrodes facing each other vertically or horizontally.
상기 최외측 단위 축전탈이온 모듈 사이에 하나 이상의 내측 단위 축전탈이온 모듈이 배치되는 경우,
상기 내측 단위 축전탈이온 모듈은,
두 개의 전극이 그라파이트접속부에 의해 이격되어 전기적으로 연결되되 하나의 전극은 인접하는 일측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되고 다른 하나의 전극은 인접하는 타측 단위 축전탈이온 모듈의 전극 사이에 개재되도록 배치되는 제3전극부가 교번으로 적층되는 것을 특징으로 하는 대전원리를 이용한 CDI장치.
The method according to claim 1,
When one or more inner unit storage deionization modules are disposed between the outermost unit storage deionization modules,
The inner unit storage deionization module comprises:
Two electrodes are electrically separated from each other by the graphite connecting portion, one electrode is interposed between the electrodes of the adjacent unit storage deionization module and the other electrode is interposed between the electrodes of the adjacent unit storage deionization module adjacent thereto And a third electrode portion arranged so as to be alternately stacked.
상기 제1전극부는,
그라파이트접점부가 외측으로 연장되도록 구성되어 상기 전원부와 연결되는 것을 특징으로 하는 대전원리를 이용한 CDI장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first electrode unit comprises:
Wherein the graphite contact portion is configured to extend outwardly and connected to the power source portion.
상기 제2전극부 및 제3전극부는,
연결된 두 개의 전극 간의 이격 거리가 상하로 대면하는 타 전극과의 이격 거리보다 상대적으로 길게 구성되는 것을 특징으로 하는 대전원리를 이용한 CDI장치.3. The method of claim 2,
Wherein the second electrode portion and the third electrode portion are formed on the substrate,
And the distance between the two electrodes connected to each other is longer than the distance from the other electrode facing the upper and lower electrodes.
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