KR20180111772A - 전해수 생성장치 - Google Patents
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Abstract
전해수 생성장치(1)는 고체 고분자막 등의 격막(43)에 의해서 제1급전체(41)가 배치된 제1극실(40A)과 제2급전체(42)가 배치된 제2극실(40B)로 나뉘어지고, 물을 전기 분해함으로써 전해수를 생성하는 전해실(40)과, 제1극실(40A)에 접속되고 제1극실(40A)에 전기 분해될 물을 공급하는 제1급수로(11a)와, 제1극실(40A)에 접속되고 전기 분해된 전해수를 제1극실(40A)로부터 송출하는 제1출수로(12)와, 제2극실(40B)에 접속되고 제2극실(40B)에 전기 분해될 물을 공급하는 제2급수로(11b)와, 제2극실(40B)에 접속되고 전기 분해된 전해수를 제2극실(40B)로부터 송출하는 제2출수로(13)를 구비한다. 제2출수로(13)에는 제2출수로(13) 내의 수위를 검출하는 수위 검출수단(26)이 설치되어 있다.
Description
본 발명은 전기 분해에 의해 전해수를 생성하는 전해수 생성장치에 관한 것이다.
종래, 전기 분해에 의해 수소가 녹아든 전해수를 생성하는 전해수 생성장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 상기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 전해수 생성장치에서는, 통상 제1극실에서 생성된 전해수가 이용되는 경우, 제2극실에서 부차적으로 생성되는 전해수는, 버리는 물로서 하수 등에 폐기되었다.
그런데, 어떤 사정에 의해, 제2극실에 전기 분해될 물을 공급하는 급수로 또는 제2극실로부터 전해수를 송출하는 출수로에 막힘이 생긴 경우, 제2극실(40B)을 이동하는 수류가 없어지므로, 제2극실에서 전기 분해에 의해 생성되는 기체가 제2극실에 체류한다. 이 경우, 제2급전체의 표면에 공급되는 물이 감소되기 때문에, 전해실에서의 전기 분해가 현저하게 억제될 우려가 있다.
또한, 제1극실 및 제2극실에 공급되는 물은 격막을 냉각하는 작용을 갖고 있다. 그런데, 제2극실에 접속되어 있는 급수로에 막힘이 생긴 경우, 상기 급수로에서 제2극실로의 급수는 중단된다. 이 상태에서 전기 분해가 진행되면, 제2극실 내의 물이 서서히 소비되어, 제2극실 내의 수위가 저하된다. 그 결과, 격막의 제2극실 측의 표면에 공급되는 물이 감소되기 때문에, 격막이 과열에 의해 손상을 입을 우려가 있다.
한편, 제2극실에 접속되어 있는 출수로에 막힘이 생긴 경우에는, 생성된 기체가 출수로에서 배출되지 않게 되므로, 곧바로 출수로의 막힌 곳부터 제2극실에 걸쳐서 상기 기체가 충만되고, 더 나아가서는 제2극실 내의 수위가 저하된다. 그 결과, 급수로에 막힘이 생긴 경우와 마찬가지로, 격막의 제2극실 측의 표면으로 공급되는 물이 감소되기 때문에, 격막이 과열에 의해 손상을 입을 우려가 있다. 이미 언급한 바와 같이, 제2극실에서 생성된 전해수는 폐기되는 일이 많으므로, 제2극실 측의 급수로 또는 출수로의 막힘을 사용자가 발견하기 어렵고, 그 때문에, 상술한 문제가 발생하기 쉬운 경향이 있다.
본 발명은 이상과 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 전해실에서의 전기 분해를 효율적으로 수행하여 용존 수소의 농도를 높이면서, 격막의 손상을 억제할 수 있는 전해수 생성장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제1발명에 따른 전해수 생성장치는, 격막에 의해서 제1급전체가 배치된 제1극실과 제2급전체가 배치된 제2극실로 나뉘어지고, 또 물을 전기 분해함으로써 전해수를 생성하는 전해실과, 상기 제1극실에 접속되고 상기 제1극실에 전기 분해될 물을 공급하는 제1급수로와, 상기 제1극실에 접속되고 전기 분해된 전해수를 상기 제1극실로부터 송출하는 제1출수로와, 상기 제2극실에 접속되고 상기 제2극실에 전기 분해될 물을 공급하는 제2급수로와, 상기 제2극실에 접속되고 전기 분해된 전해수를 상기 제2극실로부터 송출하는 제2출수로를 구비하며, 상기 제2출수로에는 상기 제2출수로 내의 수위를 검출하는 수위 검출수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 수위 검출수단은, 광을 조사하는 조사부와, 상기 조사부로부터 조사되고, 상기 제2출수로를 투과한 광을 검출하여 전기 신호를 출력하는 수광부를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 수위 검출수단은, 상기 수광부로부터 출력된 전기 신호에 의거하여, 상기 제2급수로 및 상기 제2출수로의 막힘을 판정하는 판정수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제2출수로는 상기 제2극실의 상단부로부터 상방으로 연장되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 전해수 생성장치에 있어서, 상기 제2급수로에는 상기 제2극실로의 급수를 제한하는 급수 제한수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 전해수 생성장치에서는, 격막, 제1극실 및 제2극실을 갖는 전해실과, 제1극실에 접속된 제1급수로 및 제1출수로와, 제2극실에 접속된 제1급수로 및 제1출수로를 구비한다. 제1극실에서의 전기 분해에 의해 생성된 기체는 전해수에 녹아들어, 전해수와 함께 제1출수로를 개재하여 제1극실로부터 송출되며, 사용자는 기체가 용존된 전해수를 이용할 수 있다.
한편, 제2극실에서 전기 분해에 의해 생성된 기체는 제2출수로를 개재하여 제2극실로부터 송출된다. 만일, 상기 제2급수로 또는 제2출수로에 막힘이 생긴 상태에서 전해수 생성장치가 계속 사용되는 경우, 곧바로 제2출수로에서는 제2극실에서 생성된 기체가 충만되어, 제2출수로 내의 수위가 저하된다. 본 발명에서는, 제2출수로에 설치되어 있는 수위 검출수단에 의해서 제2출수로의 수위가 검출되므로, 제2급수로 또는 제2출수로의 막힘을 알 수 있다. 이로 인해, 전해실에서의 전기 분해를 효율적으로 수행하여 용존 수소의 농도를 높이면서, 제2극실 내의 전해수에 의해서 격막을 냉각하여, 격막의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1발명에 따른 전해수 생성장치의 일 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전해수 생성장치의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 수위 검출수단의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 액면 센서에서 출력되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 전해수 생성장치의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 수위 검출수단의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 액면 센서에서 출력되는 신호를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예인 전해수 생성장치(1)의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 전해수 생성장치(1)는, 음용 또는 요리용 등의 물로서, 또는 투석 치료에 사용되는 전해 수소수를 생성한다. 전해수 생성장치(1)는, 전해조(4)와, 급수로(11)와, 출수로(12 및 13)를 구비한다.
전해조(4)는 공급된 물을 전기 분해함으로써 전해 수소수를 생성한다. 전해조(4)는 전해실(40)과, 제1급전체(41)와, 제2급전체(42)와, 격막(43)을 갖고 있다. 전해실(40)은 격막(43)에 의해서, 제1급전체(41) 측의 제1극실(40A)과, 제2급전체(42) 측의 제2극실(40B)로 나뉘어진다.
제1급전체(41) 및 제2급전체(42)에는, 예를 들어, 티타늄 등으로 이루어지는 익스팬드(expand) 메탈 등의 망형상 금속의 표면에 백금 도금층이 형성된 것이 적용되어 있다. 이러한 망형상의 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)는, 격막(43)을 협지하면서, 격막(43)의 표면에 물을 확산시킬 수 있어, 전해실(40) 내에서의 전기 분해를 촉진한다.
제1급전체(41) 및 제2급전체(42) 중 하나는 양극 급전체로서 적용되고, 다른 하나는 음극 급전체로서 적용된다. 전해실(40)의 제1극실(40A) 및 제2극실(40B) 모두에 물이 공급되고, 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)에 직류 전압이 인가됨으로써, 전해실(40) 내에서 물의 전기 분해가 일어난다.
격막(43)에는 예를 들어, 술폰산기를 갖는 불소계 수지로 이루어지는 고체 고분자막 등이 적절하게 이용되고 있다. 격막(43)의 양면에는 백금으로 이루어지는 도금층이 형성되어 있다. 격막(43)의 도금층과 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)는, 맞닿아서 전기적으로 접속된다. 격막(43)은 전기 분해로 발생한 이온을 통과시킨다. 격막(43)을 개재하여 제1급전체(41)와 제2급전체(42)가 전기적으로 접속된다. 고체 고분자 재료로 이루어지는 격막(43)이 적용되는 경우, 전해 수소수의 pH값을 상승시키지 않고, 용존 수소의 농도를 높일 수 있다. 이러한 전해 수소수는, 예를 들어, 투석 치료에서 환자의 산화 스트레스를 저감시키는데 적합하다고 되어 있다.
전해실(40) 내에서 물이 전기 분해됨으로써, 수소 가스 및 산소 가스가 발생한다. 예를 들어, 제1급전체(41)가 음극 급전체로서 적용되는 경우, 제1극실(40A)에서는 수소 가스가 발생하여, 수소 가스가 녹아든 전해 수소수가 생성된다. 한편, 제2극실(40B)에서는 산소 가스가 발생하여, 산소 가스가 녹아든 전해 산소수가 생성된다. 제1급전체(41)가 양극 급전체로서 적용되는 경우, 제1극실(40A)에서는 산소 가스가 발생하여, 산소 가스가 녹아든 전해 산소수가 생성된다. 한편, 제2극실(40B)에서는 수소 가스가 발생하여, 수소 가스가 녹아든 전해 수소수가 생성된다.
급수로(11)에는 전기 분해되는 원수가 공급된다. 급수로(11)의 상류에는 원수를 정화하는 정수 카트리지(미도시)가 적절하게 설치되어 있다.
급수로(11)는 제1급수로(11a) 및 제2급수로(11b)로 분기되어, 전해조(4)에 접속되어 있다. 제1급수로(11a)는 제1극실(40A)에 접속되어 있다. 제1급수로(11a)는 제1극실(40A)에 전기 분해될 물을 공급한다. 제2급수로(11b)는 제2극실(40B)에 접속되어 있다. 제2급수로(11b)는 제2극실(40B)에 전기 분해될 물을 공급한다.
제1출수로(12)는 제1극실(40A)에 접속되어 있다. 제1출수로(12)는 제1극실 (40A)에서 전기 분해된 전해수를 제1극실(40A)로부터 송출한다.
본 실시예에서는, 제1급수로(11a)가 제1극실(40A)의 하단부와 연통되고, 제1출수로(12)는 제1극실(40A)의 상단부와 연통되어 있다. 이로 인해, 제1극실(40A)의 하부로부터 상부로 대국적인 물의 흐름이 생긴다. 그리고, 제1극실(40A)에서 전기 분해에 의해 발생한 기체는 미세한 기포로 되어 제1극실(40A)의 상부로 이동한다. 따라서, 제1극실(40A)에서 기체의 이동 방향과 대국적으로 물이 흐르는 방향이 일치하므로, 기체가 물에 녹아들기 쉽고, 용존 가스의 농도가 쉽게 높아진다.
제2출수로(13)는 제2극실(40B)에 접속되어 있다. 제2출수로(13)는 제2극실(40B)에서 전기 분해된 전해수를 제2극실(40B)로부터 송출한다.
본 실시예에서는, 제2급수로(11b)가 제2극실(40B)의 하단부와 연통되고, 제2출수로(13)는 제2극실(40B)의 상단부와 연통되어 있다. 이로 인해, 제2극실(40B)의 하부로부터 상부로 대국적인 물의 흐름이 생긴다. 그리고, 제2극실(40B)에서 전기 분해에 의해 발생한 기체는 미세한 기포로 되어 제2극실(40B)의 상부로 이동한다. 따라서, 제2극실(40B)에서 기체의 이동 방향과 대국적으로 물이 흐르는 방향이 일치하므로, 기체가 제2극실(40B)로부터 송출되기 쉬워진다. 이로 인해, 제2급전체(42)의 표면에 가스가 체류하는 것이 억제되어, 제2급전체(42)의 표면에 충분한 물이 공급되고, 전해실(40)에서의 전기 분해가 촉진되므로, 용존 수소의 농도가 쉽게 높아진다.
도 2는 급전체(41, 42)에 전해 전류를 공급하기 위한 전기 회로를 나타내고 있다. 급전체(41, 42)에 공급되는 전해 전류(I)는 제어부(6)에 의해서 제어된다.
제어부(6)는 급전체(41, 42) 등의 각부의 제어를 담당한다. 제어부(6)는 예를 들어, 각종 연산 처리, 정보 처리 등을 실행하는 CPU(Central Processing Unit), 및 CPU의 동작을 담당하는 프로그램과 각종 정보를 기억하는 메모리 등을 갖고 있다.
제어부(6)는 예를 들어, 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)의 극성을 제어한다. 제어부(6)가 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)의 극성을 서로 변경함으로써, 전해 수소수 또는 전해 산소수 중 원하는 전해수가 제1극실(40A)로부터 제1출수로(12)을 개재하여 전달되어, 이용 가능하게 된다.
이하, 특히 명시하지 않는 한, 제1급전체(41)가 음극 급전체로서 적용되는 경우에 대해서 설명하지만, 제1급전체(41)가 양극 급전체로서 적용되는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
제1급전체(41)와 제어부(6) 사이의 전류 공급 라인에는 전류 검출수단(44)이 설치되어 있다. 전류 검출수단(44)은 제2급전체(42)와 제어부(6) 사이의 전류 공급 라인에 설치되어 있어도 된다. 전류 검출수단(44)은 급전체(41, 42)에 공급 전해 전류(I)를 검출하고, 그 값에 상당하는 전기 신호를 제어부(6)에 출력한다.
제어부(6)는 예를 들어, 전류 검출수단(44)에서 출력된 전기 신호에 의거하여, 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)에 인가되는 직류 전압을 제어한다. 보다 구체적으로는, 제어부(6)는 미리 설정된 용존 수소의 농도에 따라서 전류 검출수단(44)에 의해 검출되는 전해 전류(I)가 원하는 값이 되도록, 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)에 인가되는 직류 전압을 피드백 제어한다. 예를 들어, 전해 전류(I)가 너무 큰 경우, 제어부(6)는 상기 전압을 감소시키고, 전해 전류(I)가 너무 작은 경우, 제어부(6)는 상기 전압을 증가시킨다. 이로 인해, 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)에 공급되는 전해 전류(I)가 적절하게 제어된다.
제2급수로(11b)에는 제2극실(40B)로의 급수를 제한하는 급수 제한수단(25)이 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 급수 제한수단(25)으로서 예를 들어, 유량 제어 밸브가 적용되어 있다. 급수 제한수단(25)은 일부 또는 전체의 유로 단면적이 작게 설정된 제2급수로(11b)에 의해 구성되어 있어도 된다. 제2급수로(11b)에 급수 제한수단(25)이 설치됨으로써, 제2극실(40B)에서 부차적으로 생성되는 전해수를 줄여서, 물을 유효하게 이용할 수 있다. 또, 급수 제한수단(25)에 의해서 제2극실(40B)로의 급수가 현저하게 제한된 경우, 제2극실(40B)에서 생성된 산소 가스(O)의 일부는 제2극실(40B) 내의 전해수에 녹아들지 않고, 미세한 기포 상태로 전해수와 함께 제2출수로(13)로부터 송출된다.
제2출수로(13)에는 제2출수로(13) 내의 수위를 검출하는 수위 검출수단(26)이 설치되어 있다. 수위 검출수단(26)은 예를 들어, 광학식 액면 센서(28)(도 2 참조)를 포함한다.
도 3은 액면 센서(28)를 나타내고 있다. 액면 센서(28)는 광을 조사하는 조사부(28a)와, 조사부(28a)에서 조사된 광을 수신하는 수광부(28b)를 갖는다.
조사부(28a)는 예를 들어, 발광 다이오드 등으로 구성되어 있다. 조사부(28a)는 제어부(6)에 의해 제어되고, 수광부(28b)를 향해 적외선광을 조사한다. 수광부(28b)는 예를 들어, 광 검출기(photodetector) 같은 수광 소자 등으로 구성되어 있다. 수광부(28b)는 제2출수로(13)를 투과한 적외선광을 광전 변환하고, 그 값에 상당하는 전기 신호를 제어부(6)에 출력한다. 액면 센서(28)는 조사부(28a)와 수광부(28b) 사이의 광로에 제2출수로(13)가 위치하도록, 배치된다. 적어도 액면 센서(28)와 대향하는 곳에서 제2출수로(13)는 투광성을 갖는다.
도 3(a)는 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다 저하되어 있는(즉, 액면 센서(28)의 검출 영역에 대응하는 제2출수로(13) 내에 물이 없는) 경우를 나타내고, 도 3(b)는 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다 높은(즉, 액면 센서(28)의 검출 영역에 대응하는 제2출수로(13)에 물이 채워져 있는) 경우를 나타내고 있다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다 저하되어 있는 경우, 조사부(28a)에서 조사된 광은 제2출수로(13)의 내면에서 굴절되고, 수광부(28b)에 입사되어 검출된다. 이 경우, 광을 수신한 취지의 신호(하이 신호)가 수광부(28b)에서 제어부(6)로 출력된다.
한편, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다 높은 경우, 조사부(28a)에서 조사된 광은 제2출수로(13)의 내면을 진진하며, 그 결과, 수광부(28b)에는 광이 입사되지 않아 검출되지 않는다. 이 경우, 광을 수신하지 않은 취지의 신호(로우 신호)가 수광부(28b)에서 제어부(6)로 출력된다.
제어부(6)는 수광부(28b)에서 출력된 전기 신호에 의거하여, 전해조(4)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다도 저하된 경우, 제어부(6)는 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)로의 전해 전류(I)의 공급을 정지시킨다. 이로 인해, 전해실(40)에서의 전기 분해가 정지되고, 제2출수로(13) 내의 수위의 추가적인 저하가 억제되어, 격막(43)의 손상이 억제될 수 있다. 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역보다도 저하된 경우, 제어부(6)가 전해수 생성장치(1)의 점검 및 수리를 촉구하는 경고를 내도록 구성되어 있어도 된다.
도 4는 수광부(28b)에서 제어부(6)로 출력되는 신호의 추이를 나타내고 있다. 도 4(a)는 전해수 생성장치(1)의 각부가 정상으로 작동하고 있는(즉, 전해조(4)에 공급된 물을 전기 분해하여 전해 수소수와 전해 산소수를 생성하고 있는) 경우에 수광부(28b)에서 출력되는 신호이다. 도 4(b)는 제2급수로(11b) 또는 제2출수로(13)에 막힘이 생긴 이상시에 수광부(28b)에서 출력되는 신호이다.
정상 동작시에는 제2극실(40B)에서의 전기 분해에 의해 발생한 산소 가스가 작은 기포 상태를 유지하면서, 제2극실(40B)을 이동하는 수류를 타고서 제2극실(40B)로부터 송출되어 액면 센서(28)의 검출 영역을 통과한다. 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 제2출수로(13) 내에 물이 채워져 있는 경우, 수광부(28b)는 광을 수신하지 않은 취지의 로우 신호(L1)를 출력하지만, 미세한 거품을 검출한 수광부(28b)는 작은 폭의 하이 신호(H1)를 출력한다. 이 때문에, 정상 동작시에는 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 작은 폭의 펄스 신호(P1)가 랜덤하고 빈번하게 출력된다. 이러한 신호는 정상 동작시의 펄스 신호(P1)이다.
한편, 제2급수로(11b)에 막힘이 생긴 이상 동작시에는 제2극실(40B)을 이동하는 수류가 없어지므로, 전기 분해에 의해 발생한 산소 가스는 제2극실(40B)에 체류한다. 이 때문에, 액면 센서(28)의 검출 영역에서는 작은 기포가 통과하지 않고 물이 채워진 채로 되어 있으므로, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 수광부(28b)에서는 로우 신호(L2)가 계속해서 출력된다. 그리고, 제2극실(40B)에 체류하는 산소 가스의 기포가 덩어리 형상으로 성장하면, 부력에 의해서 제2극실(40B)로부터 상방으로 이동하고, 액면 센서(28)의 검출 영역을 통과한다. 이 때, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 덩어리 형상의 기포를 검출한 수광부(28b)에서는 큰 폭의 하이 신호(H2) 의한 펄스 신호(P2)가 단발적으로 출력된다. 이러한 신호는 이상 동작시의 펄스 신호(P2)이다.
제2극실에 접속되어 있는 제2급수로(11b)에 막힘이 생긴 경우, 제2급수로(11b)에서 제2극실(40B)로의 급수는 중단된다. 이 상태에서 전기 분해가 진행되면, 제2극실(40B) 내의 물이 서서히 소비되어, 상술한 덩어리 형상의 산소 가스의 기포가 상방으로 이동하고, 그에 따라서 제2출수로(13) 내의 수위가 저하된다. 그 결과, 액면 센서(28)의 검출 영역까지 수위가 저하되면, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 수광부(28b)에서는 하이 신호(H3)가 계속해서 출력된다.
한편, 제2출수로(13)에 막힘이 생긴 경우에도, 생성된 기체가 제2출수로(13)에서 배출되어 없어지게 되므로, 곧바로 제2출수로(13)의 막혀 있는 곳으로부터 제2극실(40B)에 걸쳐서 산소 가스가 충만되고, 더 나아가서는 제2극실(40B) 내의 수위가 저하된다. 그 결과, 상술한 제2급수로(11b)에 막힘이 생긴 경우와 마찬가지로, 도 4(b)에 나타낸 신호가 출력된다.
따라서, 제어부(6)는 액면 센서(28)에서 출력되는 신호를 모니터링함으로써, 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 막힘을 검출할 수 있다. 즉, 제어부(6)는 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 막힘의 유무를 판정하는 판정수단으로서의 기능을 갖는다.
예를 들어, 제어부(6)는 미리 정해진 시간(T)(도 4(a) 및(b) 참조) 동안에 액면 센서(28)에서 출력된 펄스 수를 카운트하고, 미리 정해진 제1임계값과 비교한다. 그 결과, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 펄스 수가 제1임계값보다도 큰 경우, 전해조(4)와 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 상태는 정상이라고 판정할 수 있다. 한편, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 펄스 수가 제1임계값보다 작은 경우, 전해조(4)와 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 상태가 이상이라고 판정할 수 있다(제1방법).
또한, 제어부(6)는 액면 센서(28)에서 출력된 펄스의 폭(w)(도 4(a) 및(b) 참조)을 계산하고, 미리 정해진 제2임계값과 비교한다. 그 결과, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 펄스의 폭(w)이 제2임계값보다 작은 경우, 전해조(4)와 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 상태는 정상이라고 판정할 수 있다. 한편, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 펄스의 폭(w)이 제2임계값보다 큰 경우, 전해조(4)와 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 상태가 이상이라고 판정할 수 있다(제2방법).
제어부(6)는 상기 제1방법 또는 제2방법을 이용함으로써, 제2출수로(13) 내의 수위가 액면 센서(28)의 검출 영역까지 저하되기 전에, 제2급수로(11b) 또는 제2출수로(13)의 이상을 검출할 수 있다. 제어부(6)는 상기 제1방법과 제2방법을 조합하여, 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 막힘을 판정해도 된다. 이 경우, 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 막힘을 보다 정확하게 판정하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서는 제2출수로(13)에 설치되어 있는 수위 검출수단(26)에 의해서 제2출수로(13) 내의 수위가 검출되므로, 제2급수로(11b) 또는 제2출수로(13)의 막힘을 알 수 있다. 이로 인해, 전해실(40)에서의 전기 분해를 효율적으로 수행하여 용존 수소의 농도를 높이면서 제2극실(40B)의 전해수에 의해 격막(43)을 냉각하여, 격막(43)의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다. 본 실시예에서는, 제2급수로(11b)의 급수량 이상의 물이 제1급수로(11a)에서 제1극실(40A)로 공급되므로, 제1극실(40A) 및 제2극실(40B) 내의 전해수에 의해서 격막(43) 전체를 양면에서 냉각하여, 격막(43)의 손상을 더 한층 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2출수로(13)를 투과하는 적외선광을 이용하여 제2출수로(13) 내의 수위를 검출하는 광학(비접촉) 액면 센서(28)에서는, 제2출수로(13) 내에 센서 등이 배치되는 일이 없기 때문에, 제2출수로(13) 내에서의 잡균의 발생 및 번식이 억제될 수 있다.
또, 전해수 생성장치(1)에서는, 제2급수로(11b)에서 급수 제한수단(25)을 생략해도 된다. 이 경우, 제2급수로(11b)에서 제2극실(40B)로의 급수량이 증가되므로, 제2극실(40B)에서 생성되는 산소 가스가 제2극실(40B) 내의 전해수에 녹아들기 쉬워진다. 이로 인해, 산소 가스의 기포가 보다 미세하게 되거나, 또는 산소 가스가 모두 전해수에 녹아들게 되어, 정상 동작시에 액면 센서(28)에서 출력되는 신호로부터 도 4(a)에 나타낸 펄스가 검출되지 않을 우려가 있다. 이 경우에도, 제2급수로(11b) 또는 제2출수로(13)에 막힘이 생기면, 도 4(b)에 나타낸 비정상적인 펄스 신호(P2)가 검출된다. 따라서, 제어부(6)는 상기 제2방법을 이용함으로써, 제2급수로(11b) 또는 제2출수로(13)의 이상을 검출할 수 있다.
제2출수로(13)는 제2극실(40B)의 상단부로부터 상방으로 연장되어 있다. 이로 인해, 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13) 등의 상태가 정상일 때, 제2극실(40B)에서의 전기 분해에 의해 발생한 산소 가스가 제2극실(40B)을 이동하는 수류를 타고서 제2극실(40B)로부터 송출되기 쉬워진다. 따라서, 액면 센서(28)에서 출력되는 신호로부터 도 4(a)에 나타낸 정상적인 펄스 신호(P1)가 검출되기 쉬워지며, 제2급수로(11b) 및 제2출수로(13)의 막힘 등의 이상을 더 한층 정확하게 판정할 수 있게 된다.
또, 어떤 사정에 의해 격막(43)이 손상된 경우에는, 제2극실(40B)의 물이 제2극실(40B)로 흘러 들어가서, 제2출수로(13) 내의 수위가 저하된다. 본 실시예에서는, 이러한 문제가 발생한 경우에도, 제2출수로(13) 내의 수위가 저하된 것을 액면 센서(28)가 검출하여, 수위가 제2극실(40B)의 상단부까지 하락하기 전에 제어부(6)가 전해조(4)의 동작을 정지시킨다.
전해수 생성장치(1)에서는, 제1급전체(41)를 양극 급전체로서 적용함으로써, 음극실인 제2극실(40B)에 접속되어 있는 제2출수로(13)의 스케일 등의 부착에 의한 막힘을 검출할 수 있다. 이러한 기능은 제어부(6)가 제1급전체(41) 및 제2급전체(42)의 극성을 서로 바꿈으로써, 용이하게 실현된다. 음극실에 접속되어 있는 제2출수로(13)의 스케일 등의 부착에 의한 막힘 검출은, 격막(43)이 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 친수성 막에 의해서 구성되어 있는 형태에 특히 효과적이다.
이상으로 본 실시예의 전해수 생성장치(1)를 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기의 구체적인 실시예로 한정되지 않고 다양한 형태로 변경하여 실시된다. 즉, 전해수 생성장치(1)는 적어도 격막(43)에 의해서 제1급전체(41)가 배치된 제1극실(40A)과 제2급전체(42)가 배치된 제2극실(40B)로 나뉘어지고, 또 물을 전기 분해함으로써 전해수를 생성하는 전해실(40)과, 제1극실(40A)에 접속되고, 제1극실(40A)에 전기 분해될 물을 공급하는 제1급수로(11a)와, 제1극실(40A)에 접속되고, 전기 분해된 전해수를 제1극실(40A)로부터 송출하는 제1출수로(12)와, 제2극실(40B)에 접속되고, 제2극실(40B)에 전기 분해될 물을 공급하는 제2급수로(11b)와, 제2극실(40B)에 접속되고, 전기 분해된 전해수를 제2극실(40B)로부터 송출하는 제2출수로(13)를 구비하며, 제2출수로(13)에는 제2출수로(13) 내의 수위를 검출하는 수위 검출수단(26)이 설치되어 있어도 된다.
1 전해수 생성장치
4 전해조
6 제어부(판정수단)
11a 제1급수로
11b 제2급수로
12 제1출수로
13 제2출수로
25 급수 제한수단
26 수위 검출수단
40 전해실
40A 제1극실
40B 제2극실
41 제1급전체
42 제2급전체
43 격막
4 전해조
6 제어부(판정수단)
11a 제1급수로
11b 제2급수로
12 제1출수로
13 제2출수로
25 급수 제한수단
26 수위 검출수단
40 전해실
40A 제1극실
40B 제2극실
41 제1급전체
42 제2급전체
43 격막
Claims (5)
- 격막에 의해서 제1급전체가 배치된 제1극실과 제2급전체가 배치된 제2극실로 나뉘어지고, 또 물을 전기 분해함으로써 전해수를 생성하는 전해실과,
상기 제1극실에 접속되고 상기 제1극실에 전기 분해될 물을 공급하는 제1급수로와, 상기 제1극실에 접속되고 전기 분해된 전해수를 상기 제1극실로부터 송출하는 제1출수로와,
상기 제2극실에 접속되고 상기 제2극실에 전기 분해될 물을 공급하는 제2급수로와, 상기 제2극실에 접속되고 전기 분해된 전해수를 상기 제2극실로부터 송출하는 제2출수로를 구비하며,
상기 제2출수로에는 상기 제2출수로의 수위를 검출하는 수위 검출수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치. - 제1항에 있어서,
상기 수위 검출수단은, 광을 조사하는 조사부와, 상기 조사부로부터 조사되고, 상기 제2출수로를 투과한 광을 검출하여 전기 신호를 출력하는 수광부를 갖는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치. - 제2항에 있어서,
상기 수위 검출수단은, 상기 수광부로부터 출력된 전기 신호에 의거하여, 상기 제2급수로 및 상기 제2출수로의 막힘을 판정하는 판정수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2출수로는 상기 제2극실의 상단부로부터 상방으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2급수로에는 상기 제2극실로의 급수를 제한하는 급수 제한수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해수 생성장치.
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