KR20190054754A - 3-room type electrolyzed water producing apparatus - Google Patents

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Abstract

Provided is a three-chamber electrolytic water producing apparatus, which efficiently adjusts and maintains the concentration of an electrolyte to produce high-quality electrolytic water. The three-chamber electrolytic water producing apparatus of the present invention comprises: an electrolysis bath including a positive electrode chamber disposed with a positive electrode therein, a negative electrode chamber disposed with a negative electrode therein, an electrolyte chamber for supplying electrolyte to the positive and negative electrode chambers, a first ion permeable diaphragm for passing ions of the electrolyte between the positive electrode chamber and the electrolyte chamber, and a second ion permeable diaphragm for passing the ions of the electrolyte between the negative electrode chamber and the electrolyte chamber; an electrolyte supply tank including an electrolyte layer including an electrolyte crystal and an electrolyte saturated solution layer including a saturated solution in which the electrolyte crystal of the electrolyte layer is dissolved, and supplying the electrolyte saturated solution to the electrolyte chamber; and an electrolyte recovery pipe having one end connected to the electrolyte chamber and the other end inserted into the electrolyte layer of the electrolyte supply tank to recover the electrolyte solution of the electrolyte chamber to the electrolyte supply tank.

Description

3실형 전해수 생성장치{3-room type electrolyzed water producing apparatus}(3-room type electrolyzed water producing apparatus)
본 발명은 3실형 전해수 생성장치에 관한 것이며 더욱 상세하게는, 전해질 농도를 효율적으로 조정 및 유지하여 양질의 전해수를 생성하는 3실형 전해수 생성장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-chamber type electrolytic water producing apparatus, and more particularly, to a three-chamber electrolytic water producing apparatus that efficiently regulates and maintains an electrolyte concentration to produce electrolytic water of good quality.
전해수(electrolyzed water)는 전기분해 과정을 통해서 수중에 특정 이온이나 화학물질이 첨가된 것이다. 전기분해란 전극에 직류를 인가하여 전극표면과 용액의 계면에서 발생하는 전기적 작용으로 용질과 용매가 원래의 성분원소로 분해되고 해당 성분원소는 전극표면에서 산화 및 환원되는 과정을 말한다. 이러한 전기분해 과정을 통해서 새로운 물질인 전해수를 생성할 수 있다.Electrolyzed water is an electrolytic process in which certain ions or chemicals are added to water. Electrolysis refers to a process in which a solute and a solvent are decomposed into an original constituent element by an electric action occurring at an interface between the electrode surface and a solution by applying a direct current to the electrode, and the corresponding constituent element is oxidized and reduced at the electrode surface. Through this electrolysis process, electrolytic water, which is a new material, can be produced.
전해수는 산성 또는 염기성의 화학적 성질을 가질 수 있으며 전기분해 시 사용하는 전해질의 종류에 따라서 수중에 첨가된 이온이나 화학물질의 종류도 달라질 수 있다. 전해수는 전해질 이온과 물이 분해되어 생성된 수소, 수산화이온, 산소 등이 반응하여 생성된 물질을 포함한다.The electrolytic water may have acidic or basic chemical properties and the kinds of ions and chemicals added to the water may vary depending on the type of electrolytes used in electrolysis. Electrolytic water contains substances generated by the reaction of electrolytic ions and hydrogen, hydroxide ions, and oxygen generated by decomposition of water.
이러한 물질 중에는 차아염소산(HOCl)이나 차아염소산나트륨(NaOCl) 등 이 포함된다. 이들은 살균, 소독, 악취제거 등의 효과를 가져 이를 함유한 전해수를 살균, 소독, 등의 용도로 용이하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 산성 전해수 외에도 전기분해 과정을 통해서 가성소다(NaOH) 등 염기성 물질을 포함하는 염기성 전해수를 생성할 수 있으며 염기성 전해수는 단백질, 유지, 바이오필름 등의 유기물 용해제거에 유용하게 사용할 수 있다.These include hypochlorous acid (HOCl), sodium hypochlorite (NaOCl), and the like. They have effects such as disinfection, disinfection and odor removal, and the electrolytic water containing the electrolytic water can be easily used for sterilization, disinfection, and the like. In addition to the acidic electrolytic water, basic electrolytic water including basic substances such as caustic soda (NaOH) can be produced through electrolysis, and basic electrolytic water can be effectively used for removing organic matter such as protein, oil, biofilm and the like.
특히, 음전극과 양전극을 이온 교환이 가능하게 서로 다른 전극실 내 배치한 3실형의 전해수 장치를 통해서 피전해 물질을 중간에 공급하고 각 전극실에 물을 주입하여 전기분해를 진행할 수 있으며 이를 통해 음전극 측에서는 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 함유한 pH 11.0 이상의 강알칼리성전해수를 생성하고, 양전극 측에서는 차아염소산과 염산 등을 함유한 pH 2.7 이하의 강산성전해수를 생성할 수 있다.In particular, electrolytic materials can be supplied in the middle through a three-cell type electrolytic water device in which a negative electrode and a positive electrode are disposed in different electrode chambers so that ions can be exchanged, and water can be injected into each electrode chamber, Strong alkaline electrolytic water having a pH of 11.0 or more containing sodium hydroxide or potassium hydroxide can be produced on the side of the positive electrode and strongly acidic electrolytic water having a pH of 2.7 or less and containing hypochlorous acid and hydrochloric acid can be produced on the side of the positive electrode.
이러한 3실형의 전해수 장치는 전극실 내 전해질을 직접 주입하지 않아도 되므로 잔류 피전해질의 양이 크게 감소하고 불순물의 함유량도 최소화되어 전해수의 성능이 향상되며 저장기간도 크게 연장된다. 또한, 이러한 전해수를 작물재배에도 유용하게 사용할 수 있는데, 음전극 측에서 생성된 전해수를 토양에 살포하면 화학비료에 의한 토양산성도를 개선할 수 있고, 양전극 측에서 생성된 전해수는 살균력이 강한 반면 생물에 해가 없어 작물에 살포하면 엽채류나 과채류의 흰가루병, 회색곰팡이병, 노균병 등의 병해도 예방 가능한 친환경 농자재로 사용할 수 있다.Since the electrolytic water system of the three-chamber type does not need to directly inject the electrolyte in the electrode chamber, the amount of residual electrolyte greatly decreases and the content of impurities is minimized, thereby improving electrolytic water performance and prolonging the storage period. In addition, such electrolytic water can be usefully used for cultivation of crops. When electrolytic water produced on the cathode electrode side is sprayed on the soil, the acidity of soil by chemical fertilizer can be improved. On the other hand, electrolytic water produced on the anode side has high sterilizing power, If there is no harm, it can be used as an eco-friendly farming material which can prevent diseases such as leafy vegetables, foliar diseases of gray vegetables, gray fungi,
즉, 전기분해를 통해 산성 또는 염기성의 전해수를 생성하여 여러 가지 다양한 용도로 용이하게 사용이 가능하다. 그러나 종래의 경우, 전해수 생성과정에서 변동하는 전해질의 농도를 적절하게 유지하거나 조정하기가 쉽지 않아 양질의 전해수를 제조하기 어려운 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 불필요하게 복잡한 구조가 추가되거나 장치 구성이 비효율적이 되는 경우도 있어 보다 효과적인 해결방안이 요구되고 있다. 또한, 특히 3실형 전해수 장치는 상술한 것처럼 고품질의 산성 및 염기성 전해수를 생성하여 산업적으로 이용가치가 매우 높은 것임에도 불구하고 역시 동일한 이유로 이러한 기능들을 원활하게 구현하기 어려운 문제가 있어 이에 대한 효과적인 해결방안이 요구되고 있다. 또한, 전기분해 시 전극 표면에 발생하는 스케일 등 부착물질이 원활한 전기분해가 이루어지지 못하도록 방해하는 등의 문제도 있어 이러한 여러 가지 문제에 대한 개선이 필요하였다.That is, electrolytic water is produced by electrolysis to produce acidic or basic electrolytic water, which can be easily used for various purposes. However, in the conventional case, it is difficult to appropriately maintain or adjust the concentration of the electrolyte that fluctuates during the electrolytic water production process, and thus it is difficult to produce electrolytic water of good quality. In order to solve this problem, a complicated structure is added unnecessarily, or a device configuration becomes inefficient. Thus, a more effective solution is required. In particular, although the three-chamber type electrolytic water generating apparatus generates high quality acidic and basic electrolytic water as described above, it is difficult to implement these functions smoothly for the same reason, . In addition, there is a problem that the adhesion substance such as scale generated on the surface of the electrode during the electrolysis prevents the electrolysis from being performed smoothly.
대한민국공개특허공보 제10-1994-0019610호 (1994. 09. 14)Korean Patent Publication No. 10-1994-0019610 (September 14, 1994)
본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전해수 생성시 전해질 농도를 효율적으로 조정 및 유지하여 양질의 전해수를 생성하는 3실형 전해수 생성장치를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a three-chamber type electrolytic water producing apparatus which efficiently regulates and maintains electrolyte concentration during electrolytic water production to produce electrolytic water of good quality.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the above-mentioned problems and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 의한 3실형 전해수 생성장치는, 양극이 배치된 양극실, 음극이 배치된 음극실, 상기 양극실과 상기 음극실 사이에서 상기 양극실 및 상기 음극실로 전해질을 공급하는 전해질실과, 상기 양극실과 상기 전해질실 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제1이온투과성격막, 및 상기 음극실과 상기 전해질실 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제2이온투과성격막을 포함하여, 상기 양극실에서는 산성 전해수를 생성하고 상기 음극실에서는 염기성 전해수를 생성하는 전기분해조; 내부에 전해질 결정으로 이루어진 전해질층, 및 상기 전해질층의 전해질 결정이 용해되어 생성된 포화용액으로 이루어진 전해질포화용액층을 포함하여 상기 전해질포화용액층의 전해질 포화용액을 상기 전해질실로 공급하는 전해질공급조; 및 일단부는 상기 전해질실에 연결되고 타단부는 상기 전해질공급조의 상기 전해질층 내부로 삽입되어, 상기 전해질실의 전해질용액을 상기 전해질공급조로 회수하는 전해질회수관을 포함한다.A three-chamber type electrolytic water producing apparatus according to the present invention comprises an anode chamber in which an anode is disposed, a cathode chamber in which a cathode is disposed, an electrolyte chamber for supplying an electrolyte between the anode chamber and the cathode chamber into the anode chamber and the cathode chamber, A first ion permeable diaphragm interposed between the electrolyte chambers and passing ions of an electrolyte therethrough and a second ion permeable diaphragm interposed between the cathode chamber and the electrolyte chamber for passing ions of an electrolyte therethrough, An electrolysis tank for generating electrolytic water and generating basic electrolytic water in the cathode chamber; And an electrolyte saturated solution layer formed by dissolving electrolyte crystals of the electrolyte layer in the electrolyte layer, the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer is supplied to the electrolyte chamber ; And an electrolyte recovery pipe connected at one end to the electrolyte chamber and at the other end to be inserted into the electrolyte layer of the electrolyte supply tank to recover the electrolyte solution of the electrolyte chamber into the electrolyte supply tank.
상기 제1이온투과성격막은 음이온만을 투과시키는 음이온교환막 및 이온을 투과시키는 세공을 갖는 중성의 친수성 고분자막 중에서 선택된 적어도 어느하나로 이루어지고, 상기 제2이온투과성격막은 양이온만을 투과시키는 양이온교환막 및 이온을 투과시키는 세공을 갖는 중성의 친수성 고분자막 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.Wherein the first ion permeable diaphragm is made of at least one selected from an anion exchange membrane which permeates only anions and a neutral hydrophilic polymer membrane which has pores which transmit ions, and the second ion permeable diaphragm comprises a cation exchange membrane for permeating only cations, And a neutral hydrophilic polymer membrane having pores for allowing the hydrophilic polymer membrane to permeate through the membrane.
상기 3실형 전해수 생성장치는, 일단부는 상기 전해질포화용액층에 연결되고 타단부는 상기 전해질층 내부로 삽입되어, 상기 전해질포화용액층으로부터 상기 전해질층으로 전해질포화용액을 순환시키는 제1농도조절관을 더 포함할 수 있다.The three-chamber type electrolytic water producing apparatus has a first concentration adjusting pipe for circulating the electrolyte saturated solution from the electrolyte saturated solution layer to the electrolyte layer, one end of which is connected to the electrolyte saturated solution layer and the other end is inserted into the electrolyte layer, As shown in FIG.
상기 3실형 전해수 생성장치는, 상기 제1농도조절관의 일단부와 타단부 사이로 물을 공급하여 상기 전해질층의 전해질을 용해시키는 제2농도조절관을 더 포함할 수 있다.The three-chamber electrolytic water producing apparatus may further include a second concentration adjusting pipe for supplying water between one end and the other end of the first concentration adjusting pipe to dissolve the electrolyte in the electrolyte layer.
상기 제2농도조절관으로 공급되는 물의 공급속도는 상기 전해질공급조에서 상기 전해질실로 공급되는 전해질포화용액의 공급속도보다 느릴 수 있다.The supply rate of the water supplied to the second concentration control pipe may be slower than the supply rate of the electrolyte saturated solution supplied to the electrolyte chamber in the electrolyte supply tank.
상기 전해질회수관 및 상기 제1농도조절관은, 상기 전해질층으로 삽입된 단부에 각각 상기 전해질층의 전해질 결정 사이로 개구된 복수 개의 노즐을 포함할 수 있다.The electrolyte return pipe and the first concentration control pipe may include a plurality of nozzles which are respectively opened to the electrolyte crystals of the electrolyte layer at the ends inserted into the electrolyte layer.
상기 전해질층을 이루는 전해질 결정은 염소이온과 알칼리금속의 화합물일 수 있다.The electrolyte crystal forming the electrolyte layer may be a compound of chlorine ions and an alkali metal.
상기 3실형 전해수 생성장치는, 상기 양극실에서 생성된 산성 전해수 및 상기 음극실에서 생성된 염기성 전해수를 서로 분리하여 각각 저장하는 제1저장조 및 제2저장조를 더 포함할 수 있다.The three-chamber type electrolytic water producing apparatus may further include a first reservoir and a second reservoir for separately storing the acidic electrolytic water generated in the anode chamber and the basic electrolyzed water generated in the cathode chamber.
상기 3실형 전해수 생성장치는, 상기 제1저장조의 상기 산성 전해수를 상기 음극실로 공급하는 재공급관을 더 포함하되, 상기 산성 전해수의 성상은 pH 3.0 이하, 염산(HCl) 함유량 1밀리몰(mM) 이상일 수 있다.Wherein the acid electrolytic water has a pH of 3.0 or less, a hydrochloric acid (HCl) content of 1 mmol or more (mM) or more, and the electrolytic water .
상기 3실형 전해수 생성장치는, 상기 음극실에서 상기 산성 전해수와 반응하여 분리된 이물질을 외부로 배출하는 드레인관을 더 포함할 수 있다.The three-chamber type electrolytic water producing apparatus may further include a drain pipe for discharging foreign substances separated from the cathode chamber by reacting with the acid electrolytic water.
본 발명에 의하면, 3실형 전해수 생성장치의 전해질 농도를 매우 효율적으로 조정하고 유지할 수 있다. 따라서 음극 또는 양극에서 전해질 이온과 반응하여 생성되는 생성물질의 농도 또한 원하는 수준으로 조정 및 유지하고 양질의 전해수를 원활하게 생성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 이러한 양질의 전해수를 산성 및 염기성의 서로 다른 성질을 갖는 전해수로 구분하여 동시에 생성하고 제조할 수 있다. 또한, 생성된 전해수를 활용하여 장치 내 스케일 등을 자연스럽게 제거함으로써 전해수 생성과정이 문제 없이 원활하게 진행되도록 할 수 있다.According to the present invention, the electrolyte concentration of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus can be adjusted and maintained very efficiently. Therefore, the concentration of the product material generated by the reaction with the electrolyte ion in the cathode or the anode can be adjusted and maintained to a desired level, and the electrolytic water of good quality can be smoothly produced. In addition, according to the present invention, such high-quality electrolytic water can be produced and produced simultaneously by dividing the electrolytic water into acidic and basic electrolytic water having different properties. In addition, the generated electrolytic water can be used to smoothly remove the scale and the like in the apparatus, thereby allowing the electrolytic water generation process to proceed smoothly without problems.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3실형 전해수 생성장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 3실형 전해수 생성장치의 전해질공급조를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 3실형 전해수 생성장치의 작동도이다.
1 is a configuration diagram of a three-chamber type electrolytic water producing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view showing more specifically the electrolyte supply tank of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus of Fig. 1;
3 and 4 are operation diagrams of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus of FIG.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 3실형 전해수 생성장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a three-chamber type electrolytic water producing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3실형 전해수 생성장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a three-chamber type electrolytic water producing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 3실형 전해수 생성장치(1)는 전기분해조(10), 전해질공급조(20) 및 전기분해조(10)에서 생성된 전해수의 저장조의 제1저장조(30)와 제2저장조(40)로 구성된다. 이 중 전기분해조(10)는 양극실(11)과 음극실(12)이 서로 분리되어 있는 구조로서 그 사이에 전해질실(13)이 위치한 3실형의 구조로 되어 있다. 전해질실(13)과 양극실(11)의 사이 및 전해질실(13)과 음극실(12)의 사이에는 각각 제1이온투과성격막(14) 및 제2이온투과성격막(15)이 배치되어 있어 전해질실(13)로 공급된 전해질포화용액의 이온들이 각각 양극실(11)과 음극실(12)로 분리되어 주입된다. 따라서 양극실(11)과 음극실(12)에서 각각 독자적인 화학반응을 통해 산성 전해수와 염기성 전해수를 분리하여 생성할 수 있다.1, a three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes electrolytic baths 10, an electrolytic water supply tank 20, and electrolytic baths 10, A first storage tank 30 and a second storage tank 40. The electrolytic bath 10 has a three-chamber structure in which the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 are separated from each other and an electrolyte chamber 13 is disposed therebetween. A first ion permeable diaphragm 14 and a second ion permeable diaphragm 15 are disposed between the electrolyte chamber 13 and the anode chamber 11 and between the electrolyte chamber 13 and the cathode chamber 12 The ions of the electrolyte saturated solution supplied to the electrolyte chamber 13 are separately injected into the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, respectively. Therefore, the acidic electrolytic water and the basic electrolytic water can be separated and produced through independent chemical reactions in the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, respectively.
이러한 전해수 생성시 필요한 전해질 용액은 전해질공급조(20)에서 생성되고 공급된다. 특히, 전해질공급조(20)는 전해질 결정과 전해질 용액의 동적 평형을 유도하여 지속적으로 전해질포화용액을 생성하고 공급할 수 있다. 또한, 전해질공급조(20)와 전해질실(13)에 적용된 다양한 유체 순환구조로 공급되는 전해질의 농도를 매우 효과적으로 조정하고 유지할 수 있다. 따라서 전해질 농도를 최적의 수준으로 제어하며 전기분해를 진행할 수 있어 양질의 전해수를 매우 원활하게 생성할 수 있다.The electrolytic solution necessary for electrolytic water production is generated and supplied in the electrolyte supply tank 20. In particular, the electrolyte feed tank 20 can generate and supply an electrolyte saturated solution continuously by inducing dynamic equilibrium between the electrolyte crystals and the electrolyte solution. Also, the concentration of the electrolyte supplied to the electrolyte feed tank 20 and the electrolyte chamber 13 can be adjusted and maintained very effectively. Therefore, it is possible to control the concentration of the electrolyte to the optimum level and proceed with the electrolysis, so that the electrolytic water of high quality can be produced very smoothly.
또한, 생성된 전해수 중 산성 전해수는 필요에 따라 음극실(12) 내로 순환시켜 배출하는 것이 가능하다. 따라서 음극실(12) 내 전극[음극(12a)] 및 제2이온투과성격막(15)에 부착된 이물질 등을 별도의 세척기구 등을 이용하지 않고도 생성된 전해수를 활용하여 수시로 제거할 수 있다. 이러한 이물질들은 전해를 저해하고 전극이나 격막 등을 파손시키는 원인이 될 염려가 있는 것이나 이를 통해 이러한 원인을 효과적으로 제거하여 염려를 없애고 역시 양질의 전해수를 원활하게 생성할 수 있다.In addition, the acidic electrolytic water in the generated electrolytic water can be circulated and discharged into the cathode chamber 12 as occasion demands. Therefore, foreign substances adhered to the electrodes (the cathode 12a) and the second ion-permeable diaphragm 15 in the cathode chamber 12 can be removed at any time using the generated electrolytic water without using a separate cleaning mechanism or the like. Such foreign substances may cause electrolytic deterioration and breakage of the electrode or diaphragm, but through this, it is possible to effectively remove the cause, thereby eliminating anxiety and also to smoothly produce high-quality electrolytic water.
전기분해조(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 양극(11a)이 배치된 양극실(11), 음극(12a)이 배치된 음극실(12), 양극실(11)과 음극실(12) 사이에서 양극실(11) 및 음극실(12)로 전해질을 공급하는 전해질실(13)과, 양극실(11)과 전해질실(13) 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제1이온투과성격막(14), 및 음극실(12)과 전해질실(13) 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제2이온투과성격막(15)을 포함한다. 제1이온투과성격막(14) 및 제2이온투과성격막(15)을 이용하여 전해질실(13)로 공급된 전해질 용액의 이온을 음극실(12)과 양극실(11)로 분리하여 주입할 수 있다. 양극(陽極)(11a) 및 음극(陰極)(12a)은 각각 전원의 양단자 및 음단자에 연결된 도체로 형성될 수 있다. 이로 인해 둘 사이에는 전위차가 유도된다. 양극(11a)과 음극(12a) 사이의 전위차는 전원의 용량 내에서 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 양극(11a)과 음극(12a) 사이의 전위차에 의해 전기분해조(10) 내부에 채워진 유체 내 통전이 발생하며 양극(11a)과 음극(12a) 양 극에서는 전기분해가 진행된다. 전기분해와 관련한 통전구조는 이미 알려진 것이므로 도면에서 전원 및 전력선 등의 연결구조는 생략하였다.1, the electrolytic bath 10 includes an anode chamber 11 in which an anode 11a is disposed, a cathode chamber 12 in which a cathode 12a is disposed, an anode chamber 11 and a cathode chamber 12 An electrolyte chamber 13 for supplying an electrolyte between the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 between the anode chamber 11 and the electrolyte chamber 13 and a first ion interposed between the anode chamber 11 and the electrolyte chamber 13, Permeable diaphragm 14 and a second ion-permeable diaphragm 15 interposed between the cathode chamber 12 and the electrolyte chamber 13 for passing ions of the electrolyte therethrough. Ions of the electrolyte solution supplied to the electrolyte chamber 13 can be separated into the cathode chamber 12 and the anode chamber 11 by using the first ion permeable diaphragm 14 and the second ion permeable diaphragm 15 have. The anode 11a and the cathode 12a may be formed of conductors connected to the positive and negative terminals of the power source, respectively. This causes a potential difference between them. The potential difference between the anode 11a and the cathode 12a can be appropriately changed within the capacity of the power source as necessary. The electric current in the fluid filled in the electrolytic bath 10 is generated by the potential difference between the anode 11a and the cathode 12a and the electrolysis proceeds at both the anode 11a and the cathode 12a. Since the electric connection structure related to electrolysis is already known, the connection structure of power supply and power line is omitted in the drawing.
따라서 전기분해가 진행됨에 따라 양극실(11)에서는 전해질의 음이온과 양극(11a) 주변에서 물의 산화반응으로 생성된 수소이온이 결합하고, 음극실(12)에서는 전해질의 양이온과 음극(12a) 주변에서 물의 환원반응으로 생성된 수산화이온이 결합하여, 각각 산성 및 염기성 물질을 생성한다. 이를 통해 양극실(11)에서는 산성 물질이 함유된 산성 전해수가 생성되고 음극실(12)에서는 염기성 물질이 함유된 염기성 전해수가 생성될 수 있다. 전해수의 구체적인 생성과정에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.Therefore, as the electrolysis progresses, the anion of the electrolyte and the hydrogen ions generated by the oxidation reaction of water around the anode 11a are combined in the anode chamber 11 and the cathode of the electrolyte and the cathode 12a The hydroxide ions generated by the reduction reaction of water are combined to produce acidic and basic substances, respectively. Acidic electrolytic water containing an acidic substance is generated in the anode chamber 11 and basic electrolytic water containing a basic substance is generated in the cathode chamber 12. The concrete production process of the electrolytic water will be described later in more detail.
제1이온투과성격막(14) 및 제2이온투과성격막(15)은 양극(11a) 측과 음극(12a) 측에서 생성된 물질이 혼합되지 않도록 분리하는 역할을 할 수 있다. 각 이온투과성격막은 이온은 투과하나 물이나 분자는 투과하지 못하는 세공을 갖는 막으로 폴리에스테르 부직포와 같은 친수성고분자막일 수 있다. 해리된 전해질의 이온은 극성에 따라 음이온은 양극(11a) 쪽으로, 양이온은 음극(12a) 쪽으로 이동하며 각각의 전극으로 이동한 음이온과 양이온은 전극 표면에서 산화 및 환원 반응을 일으켜 새로운 물질을 형성하게 된다.The first ion permeable diaphragm 14 and the second ion permeable diaphragm 15 may serve to separate substances generated on the anode 11a side and the cathode 12a side so as not to be mixed. Each ion-permeable diaphragm may be a hydrophilic polymer membrane such as a polyester nonwoven fabric membrane having pores that transmit ions but not water or molecules. According to the polarity of the dissociated electrolyte, the negative ions move toward the positive electrode 11a and the positive ions move toward the negative electrode 12a. Anions and cations migrating to the respective electrodes cause oxidation and reduction reactions at the electrode surface to form a new material do.
3실형 전해수 생성장치(1)에 있어서 이온투과성격막은 음극실(12) 측의 제2이온투과성격막(15)의 경우 슬폰기(-SO3H)를 막 내에 가지며 양이온은 투과하나 음이온은 투과하지 않는 양이온교환막을 사용하고, 양극실(11) 측의 제1이온투과성격막(14)의 경우 암모니움염기(-NR3OH)를 막 내에 가지며 음이온은 투과하나 양이온은 투과하지 않는 음이온교환막을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 양이온교환막 중 듀퐁사의 나피온(Nafion)은 상대적으로 가격이 비싸고, 접촉되는 원수(공급되는 물)나 전해질에 존재하는 불순물의 허용한도가 칼슘, 마그네슘의 30ppb이하이며 이를 초과하면 통전률 저하, 전압상승 등의 문제가 발생하고 막이 훼손되기 쉬운 단점이 있으며, 음이온교환막은 강산이나 산화성 물질에 매우 취약하여 강산성인 염산이나 산화성 물질인 차아염소산이 생성되는 양극실에 사용하는 경우 쉽게 훼손되므로 산업적으로 이용하기에는 수명이 짧은 문제가 있다. 따라서, 전기투석에 의한 유기물의 탈염이나 염의 농축이 아닌, 전해질 해리에 의하여 양이온은 음극실(12)로 음이온은 양극실(11)로 영동(泳動)되어 각각의 전극표면에서 새로운 물질을 생성하는 전해수 생성장치에 있어서는, 설계된 작용기를 갖지 않는 이온만을 통과할 수 있는 세공이 형성된 폴리에스테르 부직포막과 같은 친수성고분자막으로 이온투과성격막을 형성하는 것이 보다 바람직하다.In the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1, the ion-permeable diaphragm has a sphering unit (-SO 3 H) in the membrane in the case of the second ion-permeable diaphragm 15 on the cathode chamber 12 side, And the first ion-permeable diaphragm 14 on the side of the anode chamber 11 is made of an anion-exchange membrane having an ammonium base (-NR 3 OH) in the membrane and permeable to anions but not cations Is preferably used. However, the Nafion of the cation exchange membrane of DuPont is relatively expensive and the allowable limit of the impurities present in the raw water (water to be supplied) or the electrolyte to be contacted is less than 30 ppb of calcium and magnesium, , An increase in voltage and the like, and the membrane is easily damaged. The anion exchange membrane is very vulnerable to strong acids and oxidizing substances, so it is easily damaged when used in a cathode chamber in which hydrochloric acid with strong acidity or hypochlorous acid, There is a problem that the lifetime is short. Therefore, not only the desalination of organic substances by electrodialysis or the concentration of salt but also the dissociation of electrolytes results in the cation being migrated to the cathode chamber 12 and the anion being migrated to the anode chamber 11, In the electrolytic water producing apparatus, it is more preferable to form the ion-permeable diaphragm with a hydrophilic polymer membrane such as a polyester non-woven fabric film having pores capable of passing only ions having no designed functional group.
전기분해조(10)는 이와 같은 양극실(11), 음극실(12), 및 전해질실(13)로 구분된 3실을 포함하는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 전해질을 저장하는 하나의 수조(즉, 전해질저장조) 내에 제1이온투과성격막(14)과 제2이온투과성격막(15)을 개재하여 3실로 구획된 전기분해조(10)를 형성할 수 있으며, 서로 다른 3개의 수조를 관로 등으로 연결하여 통로를 형성하고 통로 내 각각 제1이온투과성격막(14)과 제2이온투과성격막(15)을 개재하여 3실로 구획된 전기분해조(10)를 형성할 수 있다. 그러나 이러한 예에 한정될 필요 없이 그 밖에도 여러 가지 다양한 형태로 전기분해조(10)를 변형하여 형성할 수 있다.The electrolytic bath 10 can be modified into various forms within the limits including three chambers divided into the anode chamber 11, the cathode chamber 12, and the electrolyte chamber 13. For example, an electrolytic bath 10 partitioned into three chambers is formed through a first ion-permeable diaphragm 14 and a second ion-permeable diaphragm 15 in one water tank (that is, an electrolyte storage tank) for storing an electrolyte And three water tanks which are different from each other are connected to each other by a pipe or the like to form a passageway and the electrolytic cell is divided into three chambers by way of the first ion permeable diaphragm 14 and the second ion permeable diaphragm 15 in the passage 10) can be formed. However, the electrolytic bath 10 may be modified in various other forms without being limited thereto.
전해질공급조(20)는 내부에 전해질 결정으로 이루어진 전해질층(20a), 및 전해질층(20a)의 전해질 결정이 용해되어 생성된 포화용액으로 이루어진 전해질포화용액층(20b)을 포함한다. 즉, 전해질공급조(20)는 결정층과 용액층이 분리되어 층을 이루고 있으며 이들이 동적 평형상태를 유지하며 전해질포화용액을 생성한다. 전해질공급조(20)는 전해질포화용액층(20b)과 전기분해조(10)의 전해질실(13) 사이에 연결된 전해질공급관(140)을 통해 전해질포화용액층(20b)의 전해질 포화용액을 전해질실(13)로 공급할 수 있다.The electrolyte supply tank 20 includes an electrolyte saturated solution layer 20b composed of an electrolyte layer 20a made of electrolyte crystals and a saturated solution formed by dissolving electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a. That is, the electrolyte supply tank 20 separates the crystal layer and the solution layer to form a layer, which maintains a dynamic equilibrium state and produces an electrolyte saturated solution. The electrolyte supply tank 20 is configured to electrolyze the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer 20b through the electrolyte supply pipe 140 connected between the electrolyte saturated solution layer 20b and the electrolyte chamber 13 of the electrolytic bath 10, Can be supplied to the chamber (13).
포화용액은 일정량의 용매에 용질이 최대로 녹아있는 용액을 말하며 포화용액에서 용해속도와 석출속도는 동일하다. 즉, 겉보기에는 전해질 결정이 더 이상 녹지 않고 반응을 중지한 것처럼 보이나, 용해와 석출의 속도가 같은 용해 평형 상태에 도달하여 포화용액이 형성된다. 본 발명에서의 전해질 포화용액은 전해질층(20a)의 전해질 결정이 용해되어 전해질포화용액을 생성하고, 전해질포화용액층(20b)으로부터 다시 전해질 결정이 침전되어 전해질층(20a)을 이루는 두 현상이 모두 활발한 동적 평형 상태에 있는 포화용액을 의미한다.A saturated solution is a solution in which a solute is dissolved in a certain amount of solvent. In a saturated solution, the dissolution rate and the deposition rate are the same. That is, apparently, the electrolyte crystals seem to stop melting and stop reacting, but the solubility equilibrium state at the same rate of dissolution and precipitation reaches a saturated solution. The electrolyte saturated solution in the present invention is formed by dissolving the electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a to generate an electrolyte saturated solution and precipitating the electrolyte crystals from the electrolyte saturated solution layer 20b to form the electrolyte layer 20a Means a saturated solution that is all in active dynamic equilibrium.
즉 일정량 이상의 물이 공급되고 전해질포화용액을 형성하게 되면, 전해질 포화용액과 전해질 결정은 용해 평형에 이르러 전해질포화용액 속에 전해질 결정이 침전된 형태를 이루게 된다. 이 과정 중 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b)이 자연스럽게 분리되어 도 1에 도시된 바와 같이 전해질공급조(20)에 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b)이 형성된다. That is, when a certain amount of water is supplied and an electrolyte saturated solution is formed, the electrolyte saturated solution and the electrolyte crystals reach the equilibrium of dissolution, and the electrolyte crystals are precipitated in the electrolyte saturated solution. The electrolyte layer 20a and the electrolyte saturated solution layer 20b are separated naturally so that the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturated solution layer 20b are formed in the electrolyte supply tank 20 as shown in FIG. .
전해질층(20a)은 고체상의 전해질 결정으로 전해질포화용액층(20b)의 하부에 위치하며 전해질포화용액층(20b)은 용액 상태로 전해질층(20a)의 상부에 위치한다. 이러한 층상구조를 활용하여 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b)사이를 순환하는 유체 순환구조와, 전해질포화용액층(20b)을 교란하지 않고 전해질층(20a)으로 직접 유체를 유입하는 구조와, 반대로 전해질층(20a)을 교란하지 않고 전해질포화용액층(20b)의 용액만을 전해질실(13)로 공급하는 유동구조 등을 매우 효과적으로 형성할 수 있다.The electrolyte layer 20a is a solid electrolyte crystal and is positioned below the electrolyte saturating solution layer 20b and the electrolyte saturation solution layer 20b is located at the top of the electrolyte layer 20a in a solution state. A fluid circulation structure that circulates between the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturation solution layer 20b by utilizing such a layered structure and a fluid circulation structure that circulates the fluid directly into the electrolyte layer 20a without disturbing the electrolyte saturation solution layer 20b And a flow structure in which only the solution of the electrolyte saturated solution layer 20b is supplied to the electrolyte chamber 13 without disturbing the electrolyte layer 20a can be formed very effectively.
이러한 유동구조는 일단부는 전해질실(13)에 연결되고 타단부는 전해질공급조(20)의 전해질층(20a) 내부로 삽입된 전해질회수관(150)을 포함한다. 전해질회수관(150)을 통해 전해질실(13)의 전해질 용액을 전해질공급조(20)로 회수할 수 있으며 전술한 전해질공급관(140)을 통해 전해질공급조(20)에서 농도를 조정하여 재공급할 수 있다. 또한, 일단부는 전해질포화용액층(20b)에 연결되고 타단부는 전해질층(20a) 내부로 삽입되어 전해질포화용액층(20b)으로부터 전해질층(20a)으로 전해질포화용액을 순환시키는 제1농도조절관(130)을 포함할 수 있다.This flow structure includes an electrolyte recovery pipe 150 having one end connected to the electrolyte chamber 13 and the other end inserted into the electrolyte layer 20a of the electrolyte supply tank 20. [ The electrolyte solution in the electrolyte chamber 13 can be recovered to the electrolyte supply tank 20 through the electrolyte recovery pipe 150 and the concentration can be adjusted in the electrolyte supply tank 20 through the electrolyte supply pipe 140 to be re- . One end is connected to the electrolyte saturated solution layer 20b and the other end is inserted into the electrolyte layer 20a to control the first concentration control for circulating the electrolyte saturated solution from the electrolyte saturated solution layer 20b to the electrolyte layer 20a. And may include a tube 130.
이를 통해 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b) 사이에서 용액을 순환시키며 전해질공급조(20) 내 전체 용액 농도를 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 제1농도조절관(130)의 일단부와 타단부 사이로 물을 공급하여 전해질층(20a)의 전해질을 용해시키는 제2농도조절관(120)을 포함할 수 있다. 이를 통해 전해질공급조(20) 내 전해질용액의 농도를 적절하게 조정할 수도 있다. 이러한 구조는 도 1 및 도 2를 통해서 명확하게 확인할 수 있다. 이에 관해서는 후술하여 좀 더 구체적으로 설명한다.The solution can be circulated between the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturation solution layer 20b to keep the concentration of the whole solution in the electrolyte supply tank 20 uniform. The second concentration adjusting pipe 120 may supply water between one end and the other end of the first concentration adjusting pipe 130 to dissolve the electrolyte in the electrolyte layer 20a. Whereby the concentration of the electrolyte solution in the electrolyte supply tank 20 can be appropriately adjusted. Such a structure can be clearly seen from FIG. 1 and FIG. This will be described later in more detail.
3실형 전해수 생성장치(1)는 물공급관(110)을 통해서 전해수 제조에 사용되는 물을 공급받는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물공급관(110)은 제2농도조절관(120)을 통해서 전해질공급조(20)와 연결되고, 일 측이 분기되어 전기분해조(10)와도 직접 연결된다. 물공급관(110)의 전기분해조(10)와 연결된 측에는 양극실(11) 및 음극실(12) 각각에 연결된 분기관(111)이 형성되어 있어 양극실(11)과 음극실(12) 각각에 물을 공급할 수 있다. 물공급관(110)의 일 측에는 유체를 유동시키기 위한 펌프(112)가 설치될 수 있다.The three-piece electrolytic water producing apparatus 1 receives water used for electrolytic water production through a water supply pipe 110. 1, the water supply pipe 110 is connected to the electrolyte supply tank 20 through the second concentration control pipe 120, and is directly connected to the electrolytic bath 10 on one side. A branch pipe 111 connected to the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 is formed on the side of the water supply pipe 110 connected to the electrolytic bath 10 so that the anode chamber 11 and the cathode chamber 12 Water can be supplied. A pump 112 for flowing the fluid may be installed on one side of the water supply pipe 110.
전기분해조(10)와 전해질공급조(20) 사이에는 전술한 전해질공급관(140) 및 전해질회수관(150)으로 이루어진 유체 순환구조가 형성된다. 전해질공급관(140)의 일단부는 전해질공급조(20)의 전해질포화용액층(20b)과 연결되고 타단부는 전해질실(13)의 일 측에 연결된다. 또한, 전해질회수관(150)의 일단부는 전해질공급조(20)의 전해질층(20a) 내부로 삽입되고 타단부는 전해질실(13)의 타 측에 연결된다. 따라서, 전해질공급조(20)의 전해질포화용액은 전해질공급관(140)을 통해 전해질실(13)로 공급하고, 전해질 농도가 감소한 전해질실(13) 내 용액은 전해질회수관(150)을 통해 전해질공급조(20)로 즉시 회수할 수 있다. 이로 인해 전해질실(13)의 전해질 농도를 감소시키지 않고 최적 수준으로 유지하며 전해수를 생성할 수 있다. 이에 대해서도 후술하여 보다 상세히 설명한다.A fluid circulation structure including the above-described electrolyte supply pipe 140 and the electrolyte return pipe 150 is formed between the electrolytic bath 10 and the electrolyte supply tank 20. [ One end of the electrolyte supply pipe 140 is connected to the electrolyte saturated solution layer 20b of the electrolyte supply tank 20 and the other end is connected to one side of the electrolyte chamber 13. One end of the electrolyte return pipe 150 is inserted into the electrolyte layer 20a of the electrolyte feed tank 20 and the other end is connected to the other side of the electrolyte chamber 13. [ Therefore, the electrolyte saturated solution in the electrolyte supply tank 20 is supplied to the electrolyte chamber 13 through the electrolyte supply pipe 140, and the solution in the electrolyte chamber 13 in which the electrolyte concentration is decreased flows through the electrolyte return pipe 150 It can be recovered to the feed tank 20 immediately. Thus, the electrolytic water can be generated while maintaining the optimum level without decreasing the electrolyte concentration in the electrolyte chamber (13). This will be described later in more detail.
전기분해조(10)에서 생성된 전해수는 서로 분리된 제1저장조(30) 및 제2저장조(40)에 나누어 저장된다. 즉, 3실형 전해수 생성장치(1)는 양극실(11)에서 생성된 산성 전해수 및 음극실(12)에서 생성된 염기성 전해수를 서로 분리하여 각각 저장하는 제1저장조(30) 및 제2저장조(40)를 포함한다. 제1저장조(30)는 양극실(11)과 연결된 제1전해수관(160)을 통해 양극실(11)에서 생성된 산성 전해수(A)를 공급받을 수 있고, 제2저장조(40)는 음극실(12)과 연결된 제2전해수관(170)을 통해 음극실(12)에서 생성된 염기성 전해수(B)를 공급받을 수 있다. 제1저장조(30) 및 제2저장조(40)는 각각 밸브(311, 411)가 설치된 외부공급관(31, 41)을 이용하여 산성 전해수 및 염기성 전해수를 원하는 사용처로 공급할 수 있다.The electrolytic water generated in the electrolytic bath 10 is stored in the first storage tank 30 and the second storage tank 40 which are separated from each other. That is, the three-chamber electrolytic water producing apparatus 1 includes a first reservoir 30 and a second reservoir 30 for separating and storing the acid electrolytic water generated in the anode chamber 11 and the basic electrolytic water generated in the cathode chamber 12, 40). The first storage tank 30 can receive the acid electrolytic water A generated in the anode chamber 11 through the first electrolytic water pipe 160 connected to the anode chamber 11, The basic electrolytic water B generated in the cathode chamber 12 can be supplied through the second electrolytic water pipe 170 connected to the chamber 12. The first storage tank 30 and the second storage tank 40 can supply the acidic electrolytic water and the basic electrolytic water to the desired destination using the external supply pipes 31 and 41 provided with the valves 311 and 411, respectively.
한편, 제1저장조(30)와 음극실(12)의 사이에는 재공급관(180)이 형성되어 제1저장조(30)의 산성 전해수를 음극실(12)로 공급할 수 있다. 재공급관(180)은 음극실(12)에 연결된 물공급관(110)의 단부 즉, 분기관(111)의 일 측과 제1저장조(30)의 외부공급관(31) 사이에 설치될 수 있다. 또한, 재공급관(180)에는 관로를 개폐할 수 있는 밸브(182)와 유체 유동방향을 변경할 수 있는 펌프(181)가 연결되어 필요에 따라 산성 전해수를 음극실(12)로 공급할 수 있다. 또한, 분기관(111)에는 유체 역류를 방지하는 체크밸브(111a)(즉, 역지밸브)를 설치하여 유체 역류를 막고 음극실(12) 방향으로 유체가 원활히 주입되도록 구성할 수 있다. 이러한 구조를 통해 음극실(12)에 산성 전해수를 제공하여 음극실(12)의 음극(12a) 및 격막 등 그 주변부에 부착된 이물질들을 효과적으로 제공할 수 있다.A re-supply pipe 180 may be formed between the first reservoir 30 and the cathode chamber 12 to supply the acidic electrolytic water of the first reservoir 30 to the cathode chamber 12. The re-supply pipe 180 may be installed between the end of the water supply pipe 110 connected to the cathode chamber 12, that is, between one side of the branch pipe 111 and the external supply pipe 31 of the first reservoir 30. A valve 182 capable of opening and closing the channel and a pump 181 capable of changing the fluid flow direction are connected to the re-supply pipe 180 so that acidic electrolytic water can be supplied to the cathode chamber 12 as needed. In addition, a check valve 111a (that is, a check valve) for preventing back flow of the fluid may be installed in the branch pipe 111 to prevent backflow of the fluid and smoothly inject the fluid in the direction of the cathode chamber 12. With this structure, acidic electrolytic water can be supplied to the cathode chamber 12 to effectively provide foreign substances adhered to the cathode 12a and the periphery of the cathode 12a and the diaphragm.
음극실(12)에서 산성 전해수와 반응하여 분리된 이물질들은 드레인관(171)을 통해서 용이하게 배출할 수 있다. 드레인관(171)은 음극실(12)에 연결된 제2전해수관(170)에서 분기될 수 있다. 드레인관(171)과 제2전해수관(170)의 분기점에 유동경로를 변경할 수 있는 밸브(172)를 설치하여 필요에 따라 유동경로를 변경하고 드레인관(171)을 통해 이물질을 배출할 수 있다. 이때 밸브(172)는 유로 변경이 용이한 삼방밸브(3way valve)를 사용할 수 있다.Foreign substances separated and reacted with the acid electrolytic water in the cathode chamber 12 can be easily discharged through the drain pipe 171. The drain pipe 171 may be branched from the second electrolytic water pipe 170 connected to the cathode chamber 12. A valve 172 capable of changing a flow path may be provided at a branch point between the drain pipe 171 and the second electrolytic water pipe 170 to change the flow path as necessary and to discharge foreign matter through the drain pipe 171 . At this time, the valve 172 can use a 3-way valve which is easy to change the flow path.
즉, 3실형 전해수 생성장치(1)는 양극실(11) 및 음극실(12)에서 양질의 전해수를 생성하고 생성된 산성 전해수 및 염기성 전해수를 서로 다른 저장조에 저장하였다가 필요에 따라 사용할 수 있다. 특히, 저장조에 저장된 전해수의 일부(산성 전해수)를 음극실(12)로 순환시켜 이물질을 세척하고 드레인관(171) 등으로 배출하여 전극의 표면을 깨끗하게 유지할 수 있다. 이를 통해 보다 원활하게 전기분해 과정을 진행하고 양질의 전해수도 용이하게 생성할 수 있다. 재공급관(180) 및 드레인관(171)의 배치는 도 1에 도시된 바와 같이 한정될 필요는 없으며, 재공급관(180)의 경우 제1저장조(30)와 음극실(12) 사이에 연결된 또 다른 형태의 관로로, 드레인관(171)의 경우 음극실(12)에 연결되어 이물질을 배출할 수 있는 또 다른 형태로 관로로 다양하게 변형할 수 있다.That is, in the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1, high-quality electrolytic water is produced in the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, and the generated electrolytic water and basic electrolytic water are stored in different storage tanks, . Particularly, a part of electrolytic water (acidic electrolytic water) stored in the storage tank is circulated to the cathode chamber 12 to clean the foreign matter and discharge it to the drain pipe 171 or the like to keep the surface of the electrode clean. As a result, the electrolysis process can be performed more smoothly and high quality electrolytic water can be easily produced. The arrangement of the re-supply pipe 180 and the drain pipe 171 need not be limited as shown in FIG. 1, and in the case of the re-supply pipe 180, the connection between the first reservoir 30 and the cathode chamber 12 In the case of the drain pipe 171, the pipe may be connected to the cathode chamber 12 and may be modified into a pipe in a different form that can discharge foreign matter.
이하, 도 2를 참조하여 전해질포화용액의 생성 및 공급 구조와 과정을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the construction and supply structure and process of producing the electrolyte saturated solution will be described in more detail with reference to FIG.
도 2는 도 1의 3실형 전해수 생성장치의 전해질공급조를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.Fig. 2 is a view showing more specifically the electrolyte supply tank of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus of Fig. 1;
도 2에 도시된 바와 같이 전해질공급조(20)는 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b)이 서로 구분되어 층상의 구조를 이루고 있다. 전해질은 수중에서 이온화되어 전기 전도도를 증가시키는 물질로 전해질층(20a)의 전해질 결정은 고체상태의 전해질로 이루어질 수 있다. 전해질층(20a)을 이루는 전해질 결정은 예를 들어 염소이온(Cl-)과 알칼리금속의 화합물일 수 있으며, 바람직하게는, 염화나트륨(NaCl) 및 염화칼륨(KCl) 중 적어도 하나일 수 있다.As shown in FIG. 2, the electrolyte supply tank 20 has a layered structure in which the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturated solution layer 20b are separated from each other. The electrolyte is ionized in water to increase the electric conductivity. The electrolyte crystal of the electrolyte layer 20a may be a solid electrolyte. Electrolyte crystal forming the electrolyte layer (20a), for example, chlorine ion may be at least one and may be a compound of an alkali metal, preferably, sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) (Cl).
전해질층(20a)은 전해질 결정들 사이에 형성된 공간을 포함하며 전해질 포화용액은 액상이므로 전해질층(20a)을 이루는 전해질 결정 사이의 공간에 전해질용액이 일부 채워질 수도 있다. 즉, 전해질층(20a)은 전해질 결정과 결정 사이의 공간에 전해질 포화용액이 일부 혼재된 것일 수 있다. 물이 지속적으로 공급되면 전해질 포화용액이 전해질 결정의 높이를 초과하며 전해질포화용액층(20b)이 상부에 형성된다. 물은 전술한 물공급관(도 1의 110참조)에 연결된 제2농도조절관(120)과 제2농도조절관(120)에 연결된 제1농도조절관(130)을 연속적으로 통과하여 전해질층(20a)에 공급될 수 있다. Since the electrolyte layer 20a includes a space formed between the electrolyte crystals and the electrolyte saturated solution is a liquid phase, the electrolyte solution may be partially filled in the space between the electrolyte crystals constituting the electrolyte layer 20a. That is, the electrolyte layer 20a may be one in which the electrolyte saturation solution is partially mixed in the space between the electrolyte crystals and the crystal. When water is continuously supplied, the electrolyte saturated solution exceeds the height of the electrolyte crystals and the electrolyte saturated solution layer 20b is formed on the upper part. The water is continuously passed through the second concentration control pipe 120 connected to the water supply pipe 110 (see FIG. 1) and the first concentration control pipe 130 connected to the second concentration control pipe 120, 20a.
제1농도조절관(130)은 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b) 사이에서 유체를 순환시키는 일종의 교반기와 같은 역할을 한다. 즉, 전해질포화용액층(20b)의 전해질포화용액을 다시 전해질층(20a) 내부로 반복 순환시켜 전해질의 용해와 침전을 통한 동적 평형이 유지되도록 하고 전해질공급조(20) 내 전지점에서 균일한 포화 농도를 유지하게 할 수 있다. 제1농도조절관(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 일단부는 전해질포화용액층(20b)에 개방된 상태로 놓일 수 있으며 타단부는 전해질층(20a)의 내부로 삽입되어 일단부로부터 타단부로 전해질포화용액을 순환시킬 수 있다. 이때 제1농도조절관(130)에 연결된 펌프(132)를 동작시켜 유체의 순환방향을 전해질포화용액층(20b)으로부터 전해질층(20a)을 향하는 방향으로 유지하고, 유체의 순환속도 도 적절히 조절할 수 있다.The first concentration adjusting pipe 130 serves as a kind of stirrer for circulating the fluid between the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturated solution layer 20b. That is, the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer 20b is repeatedly circulated to the inside of the electrolyte layer 20a to maintain the dynamic equilibrium through dissolution and precipitation of the electrolyte, and uniform saturation Concentration can be maintained. 2, one end of the first concentration-adjusting pipe 130 may be opened in the electrolyte saturated solution layer 20b, and the other end thereof may be inserted into the electrolyte layer 20a, The electrolyte saturated solution can be circulated to the end. At this time, the pump 132 connected to the first concentration control pipe 130 is operated to keep the circulation direction of the fluid from the electrolyte saturated solution layer 20b toward the electrolyte layer 20a, .
전해질층(20a)에 삽입된 제1농도조절관(130)의 단부에는 제1노즐부(131)가 형성된다. 제1노즐부(131)는 전해질층(20a)의 전해질 결정 사이로 삽입된 단부에 전해질층(20a)의 전해질 결정 사이로 개구된 복수 개의 노즐을 포함한다. 제1노즐부(131)는 복수 개의 노즐로 전해질포화용액을 분무하는 역할을 하며 전해질층(20a)의 전해질 결정 사이에 삽입되어 있으므로 유체 교란을 최소화할 수 있다. 따라서 전해질 포화용액 토출 시 전해질 결정 등이 부상하여 전해질포화용액층(20b) 상에서 부유하는 등의 역효과를 효과적으로 방지할 수 있다. The first nozzle portion 131 is formed at the end of the first concentration control tube 130 inserted into the electrolyte layer 20a. The first nozzle portion 131 includes a plurality of nozzles which are opened between the electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a at the end inserted between the electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a. The first nozzle unit 131 serves to spray the electrolyte saturated solution to the plurality of nozzles and is inserted between the electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a, so that fluid disturbance can be minimized. Therefore, it is possible to effectively prevent adverse effects such as floating of the electrolyte crystals and the like on the electrolyte saturated solution layer 20b during the discharge of the electrolyte saturated solution.
특히, 제1노즐부(131)는 복수 개의 미세노즐이 관체 상에 배열되어 있는 형태로 다수의 구멍을 통해 토출압을 분산시킬 수 있고 토출 속도도 감소시킬 수 있다. 따라서 전해질포화용액이 다지점으로 분산되므로 특정 지점에 유체의 압력이 집중되지 않도록 전해질포화용액을 분산시킬 수 있는 이점이 있다. 이러한 제1노즐부(131)의 구조를 이용하면 전해질층(20a) 사이로 전해질포화용액을 분사하더라도 전해질 결정 등의 교란을 막을 수 있어 보다 안정적으로 유체를 순환시킬 수 있다. 이러한 제1노즐부(131)의 구조는 후술하는 전해질회수관(150)의 제2노즐부(151)에도 동일하게 적용되므로 제2노즐부(151)의 반복적인 설명은 생략한다.Particularly, the first nozzle unit 131 can disperse the discharge pressure through a plurality of holes in the form of a plurality of fine nozzles arranged on the tube body, and can also reduce the discharge speed. Therefore, since the electrolyte saturated solution is dispersed at multiple points, there is an advantage that the electrolyte saturated solution can be dispersed so that the pressure of the fluid is not concentrated at a specific point. By using the structure of the first nozzle unit 131, disturbance of electrolyte crystals and the like can be prevented even when the electrolyte saturated solution is injected between the electrolyte layers 20a, and the fluid can be stably circulated. The structure of the first nozzle unit 131 is the same as that of the second nozzle unit 151 of the electrolyte return pipe 150 described later, so that the repetitive description of the second nozzle unit 151 is omitted.
제2농도조절관(120)은 제1농도조절관(130)의 일단부와 타단부 사이에 연결되어 제1농도조절관(130)에 물을 공급한다. 전술한 바와 같이 제2농도조절관(120)은 펌프(132) 구동에 의해 전해질포화용액층(20b)으로부터 전해질층(20a)으로 유체를 순환시키므로 제2농도조절관(120)을 통해 공급된 물 역시 이와 합류되어 전해질층(20a)의 제1노즐부(131)로 분사된다. 따라서 물이 전해질층(20a)의 전해질 결정과 접촉하여 전해질을 용해시키고 새로운 포화용액을 생성할 수 있다. 즉, 전해수 제조 시 전기분해를 위해 전해질포화용액이 전기분해조(도 1의 10참조)로 공급되면 제2농도조절관(120)으로 전해질층(20a)에 물을 공급하고 새로운 포화용액을 생성하여, 포화용액의 농도를 적절히 유지할 수 있다.The second concentration control pipe 120 is connected between the first end and the second end of the first concentration control pipe 130 to supply water to the first concentration control pipe 130. The second concentration control pipe 120 circulates the fluid from the electrolyte saturation solution layer 20b to the electrolyte layer 20a by driving the pump 132 and the second concentration control pipe 120 is supplied through the second concentration control pipe 120 Water is also joined to the first nozzle portion 131 of the electrolyte layer 20a. Thus, water may contact the electrolyte crystals of the electrolyte layer 20a to dissolve the electrolyte and create a new saturated solution. That is, when the electrolytic saturated solution is supplied to the electrolytic bath (see 10 in FIG. 1) for electrolysis in electrolytic water production, water is supplied to the electrolyte layer 20a by the second concentration control pipe 120 and a new saturated solution is produced So that the concentration of the saturated solution can be appropriately maintained.
즉, 제1농도조절관(130)과 제2농도조절관(120)을 이용하여 전해질공급조(20)내 전해질포화용액을 지속적으로 생성하고 전체 농도도 균일하게 유지할 수 있다. 제1농도조절관(130)은 전해질포화용액층(20b)의 전해질포화용액을 전해질층(20a)으로 순환시키며 교반하는 역할을 하며 제2농도조절관(120)은 제1농도조절관(130)의 순환경로를 통해 물을 공급하여 전해질포화용액의 양이 줄지 않도록 유지한다. 이들의 복합작용으로 전해질공급조(20) 내 전체적으로 균일한 농도로 유지되는 전해질포화용액층(20b)을 지속적으로 형성할 수 있다.That is, by using the first concentration control pipe 130 and the second concentration control pipe 120, the electrolyte saturated solution in the electrolyte supply tank 20 can be continuously produced and the entire concentration can be maintained uniformly. The first concentration adjusting pipe 130 serves to circulate and stir the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer 20b to the electrolyte layer 20a while the second concentration adjusting pipe 120 serves to circulate the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer 20b, ) To keep the amount of the electrolyte saturated solution from decreasing. The electrolyte saturation solution layer 20b can be formed continuously by the combined action of the electrolyte solution supply tank 20 and the electrolyte solution supply tank 20 as a whole.
제2농도조절관(120)은 제1농도조절관(130)으로 순환되는 전해질포화용액에 물을 혼합하여 간접적으로 물을 공급하므로 제2농도조절관(120)으로 물이 공급되더라도 전체 전해질포화용액의 농도는 원래 농도에서 미세하게 변화된다. 또한, 제2농도조절관(120)으로 공급되는 물의 공급속도를 전해질공급조(20)에서 전해질실(도 1의 13참조)로 공급되는 전해질포화용액의 공급속도보다 느리게 설정하여 전해질포화용액의 소비량이 증가하더라도 급격한 전해질 포화용액의 농도 변화는 막을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 제1농도조절관(130)의 순환작용에 의해 전체 전해질포화용액이 교반되어 농도 차이는 지속적으로 감소되므로, 전해질공급조(20) 내 전해질포화용액의 농도는 최적 상태를 지속적으로 유지할 수 있다. 이와 같이, 전해질포화용액의 농도를 유지하고 전해질실(13)에 전해질용액을 원활하게 공급할 수 있다.The second concentration adjusting pipe 120 mixes water with the electrolyte saturated solution circulated in the first concentration adjusting pipe 130 to indirectly supply water, so that even if water is supplied to the second concentration adjusting pipe 120, The concentration of the solution varies finely at its original concentration. The supply rate of the water supplied to the second concentration adjusting pipe 120 is set to be slower than the supply rate of the electrolyte saturated solution supplied to the electrolyte chamber (refer to 13 in FIG. 1) in the electrolyte supply tank 20, Even when the consumption amount increases, abrupt change in the concentration of the electrolyte saturated solution can be prevented. In addition, as described above, the concentration difference of the electrolyte is continuously decreased by the circulation of the first concentration control tube 130, so that the concentration of the electrolyte saturated solution in the electrolyte supply tank 20 is optimized It can be maintained continuously. Thus, the electrolyte solution can be supplied smoothly to the electrolyte chamber 13 while maintaining the concentration of the electrolyte saturated solution.
이와 같이 전해질공급조(20) 내에서 전해질포화용액을 지속적으로 생성하며 공급할 수 있다. 전해질포화용액은 전해질공급관(140)을 통해서 전해질실(13)로 공급되며 전해질공급관(140)에는 밸브(142)와 펌프(141)가 설치되어 있어 유체 유동속도와 유동량 등을 적절하게 조절할 수 있다. 이와 같이 전해질공급관(140)을 통해서 지속적으로 전해질포화용액을 공급하는 한편, 전해질회수관(150)을 통해서는 전해질실(13) 내 유체를 전해질공급조(20)로 회수하여 다시 전해질공급조(20)와 전기분해조(10) 사이에 전해질용액의 순환구조를 형성할 수 있다.Thus, the electrolyte saturated solution can be constantly generated and supplied in the electrolyte supply tank 20. The electrolyte saturated solution is supplied to the electrolyte chamber 13 through the electrolyte supply pipe 140 and the electrolyte supply pipe 140 is provided with the valve 142 and the pump 141 so that the fluid flow rate and the flow rate can be appropriately adjusted . The electrolyte in the electrolyte chamber 13 is recovered into the electrolyte supply tank 20 through the electrolyte return pipe 150 while supplying the electrolyte saturated solution continuously through the electrolyte supply pipe 140, 20) and the electrolytic bath (10).
즉, 전해질실(13)에서 전해질 농도가 감소된 전해질 용액은 전해질회수관(150)을 통해서 전해질공급조(20)로 즉각 회수할 수 있다. 전해질회수관(150)의 일단부는 전해질실(13)에 연결되고 타단부는 전해질공급조(20)의 전해질층(20a) 내부로 삽입되며 전해질회수관(150)의 단부에도 제1노즐부(131)와 동일한 제2노즐부(151)가 형성된다. 따라서 회수된 전해질 용액 역시 전해질층(20a) 내부에서 유체 등을 교란하지 않으면서 전해질 결정과 접촉하고 전해질 결정을 용해시킬 수 있다. 이를 통해 회수된 전해질 용액의 농도를 상승시키고 전해질공급조(20) 내 전해질포화용액과 혼합할 수 있다. 혼합된 전해질포화용액은 다시 전술한 제1농도조절관(130)의 순환구조를 통해 지속적으로 순환하며 농도가 균일하게 조정되므로 전해질공급조(20) 전체의 전해질포화용액은 전술한 바와 같이 최적상태를 용이하게 유지할 수 있다.That is, the electrolyte solution having a reduced electrolyte concentration in the electrolyte chamber 13 can be immediately recovered to the electrolyte supply tank 20 through the electrolyte recovery pipe 150. One end of the electrolyte return pipe 150 is connected to the electrolyte chamber 13 and the other end is inserted into the electrolyte layer 20a of the electrolyte supply tank 20 and the end of the electrolyte return pipe 150 is also connected to the first nozzle unit The second nozzle unit 151 is formed. Therefore, the recovered electrolyte solution can also contact the electrolyte crystals and dissolve the electrolyte crystals without disturbing the fluid or the like inside the electrolyte layer 20a. Whereby the concentration of the recovered electrolyte solution can be increased and mixed with the electrolyte saturated solution in the electrolyte supply tank 20. [ Since the mixed electrolyte saturated solution is continuously circulated through the circulation structure of the first concentration control tube 130 and the concentration is uniformly adjusted, the electrolyte saturated solution of the entire electrolyte supply tank 20 is maintained at the optimum state Can be easily maintained.
이와 같이 다양한 순환구조를 통해서 전해질포화용액의 농도를 최적 상태로 유지하며 생성 및 공급할 수 있고 이를 통해 전기분해를 진행하여 양질의 전해수를 생성할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 3실형 전해수 생성장치 전체의 작동과정을 설명한다.Thus, it is possible to generate and supply the electrolytic saturated solution in an optimum state through various circulation structures, and electrolysis can be performed through the electrolytic solution, thereby producing high quality electrolytic water. Hereinafter, the operation of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus as a whole will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
우선, 도 3에 도시된 바와 같이 물공급관(110)을 통해 전해질공급조(20) 및 전기분해조(10)로 물이 공급되고, 전해질공급조(20)에서 전해질층(20a)과 전해질포화용액층(20b)이 층상으로 구분되어 형성되고, 생성된 전해질포화용액이 전기분해조(10)의 전해질실(13)로 공급되며 전기분해가 진행된다. 전해질층(20a)을 이루는 전해질 결정은 전술한 바와 같이 염소이온과 알칼리금속의 화합물일 수 있으며, 바람직하게는, 염화나트륨(NaCl) 및 염화칼륨(KCl) 중 적어도 하나일 수 있다. 이 중 염화나트륨인 경우를 예시로 하면 다음과 같은 반응이 진행된다.3, water is supplied to the electrolyte supply tank 20 and the electrolytic bath 10 through the water supply pipe 110, and the electrolyte layer 20a and the electrolyte saturation The solution layer 20b is formed in a layered manner, and the produced electrolyte saturated solution is supplied to the electrolyte chamber 13 of the electrolytic bath 10 and electrolysis proceeds. The electrolyte crystal forming the electrolyte layer 20a may be a compound of a chlorine ion and an alkali metal as described above, and may preferably be at least one of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl). In the case of sodium chloride, for example, the following reaction proceeds.
양극실(11)의 반응은 다음과 같다.The reaction of the anode chamber 11 is as follows.
2Cl- → Cl2 + 2e- 2Cl - ? Cl 2 + 2e -
Cl2 + H20 → HOCl + HClCl 2 + H 2 O → HOCl + HCl
즉, 양극실(11)에서는 산화반응을 통해 차아염소산(HOCl)을 포함하는 산성 전해수가 생성된다.That is, in the anode chamber 11, acidic electrolytic water containing hypochlorous acid (HOCl) is produced through the oxidation reaction.
또한, 음극실(12)의 반응은 다음과 같다.The reaction of the cathode chamber 12 is as follows.
2Na+ + H2O + 2e- → 2NaOH + H2 2Na + + H 2 O + 2e - ? 2NaOH + H 2
즉, 음극실(12)에서는 환원반응을 통해 수산화나트륨(NaOH)를 포함하는 염기성 전해수가 생성된다.That is, in the cathode chamber 12, basic electrolytic water containing sodium hydroxide (NaOH) is produced through a reduction reaction.
즉, 염화나트륨의 염소 이온은 제1이온투과성격막(14)을 통해 양극실(11)로 이동되고 나트륨 이온은 제2이온투과성격막(15)을 통해 음극실(12)로 이동되어 양극실(11)과 음극실(12)에서 산화 및 환원반응이 진행된다. 각 반응은 양극실(11) 및 음극실(12)에서 독자적으로 진행되므로 양극실(11)과 음극실(12) 각각에서 산성물질을 포함하는 산성 전해수(A)와 염기성물질을 포함하는 염기성 전해수(B)가 생성된다. 이러한 전해수는 각각 제1전해수관(160) 및 제2전해수관(170)을 통해 각각 제1저장조(30) 및 제2저장조(40)로 이동되어 저장된다.That is, the chloride ion of sodium chloride is moved to the anode chamber 11 through the first ion permeable membrane 14 and the sodium ion is moved to the cathode chamber 12 through the second ion permeable membrane 15, And the cathode chamber 12, the oxidation and reduction reactions proceed. Since each reaction progresses independently in the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, the acidic electrolytic water (A) containing an acidic substance and the basic electrolytic water (A) containing a basic substance in the anode chamber 11 and the cathode chamber 12, (B) is generated. These electrolytic water are respectively transferred to the first storage tank 30 and the second storage tank 40 through the first electrolytic water pipe 160 and the second electrolytic water pipe 170 and stored.
제1저장조(30) 및 제2저장조(40)에 저장된 산성 전해수(A) 및 염기성 전해수(B)는 각각 전술한 외부공급관(31, 41)을 통해서 장치 외부의 사용처로 필요에 따라 공급될 수 있다. 이와 같이 3실형 전해수 생성장치(1)가 작동하고 전해수가 생성된다.The acidic electrolytic water A and the basic electrolytic water B stored in the first storage tank 30 and the second storage tank 40 can be supplied as needed to the outside of the apparatus through the external supply pipes 31 and 41 have. Thus, the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 operates and electrolytic water is generated.
3실형 전해수 생성장치(1)가 지속적으로 가동되면 전해질실(13) 내부에서 음극실(12) 및 양극실(11)로 이동하는 전해질 이온(전술한 염소 이온 및 나트륨 이온일 수 있다, 전해질실 내부의 점선화살표 참조)의 양이 증가하고 전해질실(13) 내부의 전해질 농도가 감소한다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 전해질실(13) 내부의 전해질 용액은 전해질회수관(150)을 통해서 전해질공급조(20)로 회수하며 전해질공급조(20) 내 전해질포화용액을 다시 전해질실(13)로 공급한다. 전해질공급조(20)에서는 전술한 바와 같은 과정을 통해 전해질포화용액이 지속적으로 생성되고 농도가 유지되는바, 이러한 과정을 통해서 전해질실(13)의 전해질 용액 농도 역시 최적의 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 전술한 전기분해 반응이 원활하게 진행되고 산성물질 및 염기성 물질을 충분히 함유한 양질의 산성 전해수(A)와 염기성 전해수(B)가 지속적으로 생성된다.When the three-piece electrolytic water producing apparatus 1 is continuously operated, electrolytic ions (chlorine ion and sodium ion described above) moving from the electrolytic chamber 13 to the cathode chamber 12 and the anode chamber 11 The amount of the electrolyte inside the electrolyte chamber 13 decreases. 3, the electrolyte solution in the electrolyte chamber 13 is recovered into the electrolyte supply tank 20 through the electrolyte return pipe 150, and the electrolyte saturated solution in the electrolyte supply tank 20 is again supplied to the electrolyte chamber (13). In the electrolyte supply tank 20, the electrolyte saturated solution is continuously generated and maintained in the above-described manner, and the electrolyte solution concentration of the electrolyte chamber 13 can be maintained in an optimum state through this process. Therefore, the electrolysis reaction described above proceeds smoothly, and the acidic electrolytic water (A) and the basic electrolytic water (B) of good quality containing the acidic substance and the basic substance are continuously produced.
도시되지 않았지만, 필요에 따라 전해질공급조(20)에 전해질 용액의 농도를 측정할 수 있는 센서를 설치하고 농도 변화를 감지하며 전해질포화용액의 순환을 제어할 수 있다. 예를 들어, 물공급관(110)으로부터의 물 공급이 감소되었으나 전해질공급조(20)의 전해질용액은 포화농도에 이르지 못한 경우, 전해질포화용액의 공급은 중단하고, 제1농도조절관(130)의 펌프(132)를 계속 구동시켜 전해질용액을 반복적으로 순환시킬 수 있다. 이를 통해 용액이 포화상태에 도달하면 다시 전해질포화용액의 공급을 재개할 수 있다. 또한, 전해질공급조(20), 전기분해조(10), 제1저장조(30), 및 제2저장조(40) 등에는 수위를 감지하는 감지센서를 설치하고 물의 공급량이나 생성된 전해수의 양을 모니터하며 3실형 전해수 생성장치(1)의 동작을 적절히 조정할 수 있다.Although not shown, a sensor capable of measuring the concentration of the electrolyte solution can be installed in the electrolyte supply tank 20 as needed, and the circulation of the electrolyte saturated solution can be controlled by sensing the concentration change. For example, when the water supply from the water supply pipe 110 is reduced but the electrolyte solution in the electrolyte supply tank 20 does not reach the saturation concentration, the supply of the electrolyte saturation solution is stopped, The pump 132 may be continuously driven to repeatedly circulate the electrolyte solution. This allows the supply of the electrolyte saturated solution to resume once the solution has reached saturation. A sensing sensor for sensing the water level is installed in the electrolytic water supply tank 20, the electrolytic bath 10, the first storage tank 30, and the second storage tank 40, and the amount of water supplied and the amount of generated electrolytic water And the operation of the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 can be appropriately adjusted.
이와 같이 3실형 전해수 생성장치(1)가 장시간 작동하면 전극 표면에 이물질이 부착되어 스케일 등이 형성될 수 있다. 특히, 음극실(12)에서는 환원반응에 의해 수산화이온이 생성되므로 이와 수중의 칼슘, 마그네슘 등의 알칼리 토금속이 결합하여 음극(12a)과 이온투과성격막 등 그 주변부에 이물질이 다량 퇴적될 수 있다. 이러한 퇴적물은 통전을 방해하여 원활한 장치의 작동을 저해하므로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1저장조(30)의 산성 전해수(A)를 이용하여 이러한 이물질을 매우 효과적으로 제거할 수 있다.When the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 is operated for a long time, a foreign matter may adhere to the surface of the electrode, and scale or the like may be formed. Particularly, in the cathode chamber 12, hydroxide ions are generated by the reduction reaction, and alkaline earth metals such as calcium and magnesium in the water are combined, and a large amount of foreign substances can be deposited on the periphery of the cathode 12a and the ion permeable diaphragm. As shown in FIG. 4, such foreign matter can be very effectively removed by using the acidic electrolytic water (A) of the first storage tank 30 because these deposits interfere with the flow of electricity and hinder the smooth operation of the apparatus.
퇴적물의 효과적인 제거를 위한 산성 전해수(A)의 성상은 다음과 같은 것이 바람직하다. 산성 전해수(A)는 pH가 3.0이하이면서 염산(HCl)의 함량이 1밀리몰(mM) 이상인 것이 바람직하다. pH가 3.0을 초과하거나 염산의 함량이 1밀리몰 미만이 되면 퇴적물의 용해 제거가 어려울 수 있다. 또한, 퇴적물의 효과적인 제거를 위한 산성 전해수(A)의 공급량은 음극실(12) 체적의 100배~500배가 바람직하다. 100배 미만인 경우 퇴적물이 완전히 제거되지 않을 수 있고, 500배를 초과하는 경우 산성 전해수(A)가 과도하게 소모되어 비효율적이고 세정시간도 오래 걸리므로 바람직하지 못하다. The properties of the acidic electrolytic water (A) for effective removal of sediments are preferably as follows. The acid electrolytic water (A) preferably has a pH of 3.0 or less and a hydrochloric acid (HCl) content of 1 millimolar (mM) or more. If the pH exceeds 3.0 or the content of hydrochloric acid becomes less than 1 mmol, dissolution of the sediments may be difficult to remove. The supply amount of the acid electrolytic water (A) for the effective removal of the deposit is preferably 100 to 500 times the volume of the cathode chamber (12). If it is less than 100 times, the sediment may not be completely removed, and if it exceeds 500 times, the acidic electrolytic water (A) is excessively consumed, which is inefficient and takes a long cleaning time.
또한, 퇴적물 제거를 위한 음극실(12)의 세정 간격은 원수(공급되는 물)나 전해질의 순도에 따라 달라질 수 있는바 합리적인 세정 간격의 결정은 전기분해 시 전압 변동에 따라 수행할 수 있다. 즉, 전극에 퇴적물이 부착됨에 따라 전해전압이 상승할 수 있으므로 이를 고려하여 세정할 수 있다. 특히, 전해전압의 변동폭을 감지하여 정상전압보다 20퍼센트 이상 상승이 감지되면 세정을 수행하는 것이 기술적으로, 경제적으로 바람직하다. 이러한 전압 감지 및 세정과정은 예를 들어, 전기적으로 작동 가능한 밸브, 전해전압을 감지하는 감지회로, 감지회로에 따라 밸브를 제어하는 제어회로 등을 이용하여 자동으로 이루어지도록 할 수 있다.In addition, the cleaning interval of the cathode chamber 12 for removing sediments can be changed according to the purity of the raw water (supplied water) or the electrolyte, and the determination of a reasonable cleaning interval can be performed according to the voltage variation during electrolysis. That is, since the electrolytic voltage may increase due to deposition of deposits on the electrode, it can be cleaned in consideration of this. Particularly, it is technically and economically preferable to perform cleaning when a change in the electrolytic voltage is detected and a rise of 20% or more from a normal voltage is detected. Such a voltage sensing and cleaning process can be performed automatically using, for example, an electrically operable valve, a sensing circuit for sensing an electrolytic voltage, a control circuit for controlling the valve according to the sensing circuit, and the like.
산성 전해수(A)는 제1저장조(30)와 음극실(12) 사이에 연결된 재공급관(180)을 통해서 음극실(12)로 공급할 수 있다. 재공급관(180)에 설치된 밸브(182)를 열고 펌프(181)를 동작시켜 산성 전해수(A)가 음극실(12)로 공급되도록 유체 유동방향을 조정할 수 있다. 재공급관(180)을 통해서 음극실(12)로 주입된 산성 전해수(A)는 음극실(12) 내 이물질과 반응하여 이들을 분리하고 이물질과 함께 드레인관(171)으로 배출된다. 전술한 바와 같이 드레인관(171)은 제2전해수관(170)에서 분기될 수 있으며 3방 밸브로 형성된 밸브(172)를 조작하여 유체 유동경로가 제2저장조(40)가 아닌 드레인관(171)을 향하도록 변경할 수 있다. 이와 같이 산성 전해수(A)를 이용한 세정 작업이 이루어지는 동안 재공급관(180)에 설치된 펌프(181)외 나머지 펌프들은 동작을 중지하여 전해수의 생성을 일시적으로 중단할 수 있다. 필요한 경우 물공급관(110) 등의 유입측에 제어밸브(미도시)를 설치하여 세정작업이 이루어지는 동안 원수의 공급을 차단하는 것도 가능하다.The acidic electrolytic water A may be supplied to the cathode chamber 12 through a re-supply pipe 180 connected between the first reservoir 30 and the cathode chamber 12. The valve 182 provided in the re-supply pipe 180 is opened and the pump 181 is operated to adjust the fluid flow direction so that the acidic electrolytic water A is supplied to the cathode chamber 12. [ The acid electrolytic water A injected into the cathode chamber 12 through the re-supply pipe 180 reacts with the foreign substances in the cathode chamber 12 to separate them and is discharged to the drain pipe 171 together with the foreign substances. The drain pipe 171 can be branched at the second electrolytic water pipe 170 and operates the valve 172 formed of the three-way valve so that the fluid flow path is connected to the drain pipe 171 As shown in Fig. During the cleaning operation using the acidic electrolytic water (A), the remaining pumps other than the pump 181 installed in the re-supply pipe 180 can be stopped to temporarily stop the generation of the electrolytic water. If necessary, a control valve (not shown) may be provided on the inflow side of the water supply pipe 110 or the like to shut off the supply of raw water while the cleaning operation is performed.
이와 같이 3실형 전해수 생성장치(1)에서 생성된 전해수를 이용하여 스케일 등의 이물질을 곧바로 제거함으로써 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다. 우선, 종래 전극을 역전시켜 전해시키는 등의 방법이 알려져 있지만 전극 외 주변부의 부착물을 제거할 수 없는 문제가 있고, 극성의 반전으로 인해 전극에 손상이 일어나는 문제가 있다. 본 발명의 3실형 전해수 생성장치(1)는 전극을 그대로 유지하며 산성 전해수(A)로 이물질을 제거하므로 이러한 문제 없이 음극실(12) 내부의 스케일 등을 매우 효과적으로 처리할 수 있다. 또한, 그 밖에 별도로 산성물질을 투입하는 경우에는 부가설비가 갖춰져야 하므로 장치가 복잡해지고 위험물 취급에 따른 부담도 생길 수 있다. 그러나 본 발명의 3실형 전해수 생성장치(1)는 장치 자체에서 생성된 전해수를 바로 활용하는 것이므로 이러한 문제 또한 효과적으로 해결할 수 있다.The electrolytic water generated in the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 can be used to directly remove foreign substances such as scales, thereby obtaining the following advantages. A method of reversing and electrolyzing a conventional electrode is known. However, there is a problem that deposits on the periphery of the electrode can not be removed, and there is a problem that the electrode is damaged due to the reversal of polarity. In the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 of the present invention, since the electrodes are left intact and the foreign substances are removed by the acidic electrolytic water (A), scales and the like inside the cathode chamber 12 can be processed very effectively. In addition, when the acidic substance is separately supplied, the additional equipment must be provided, which may complicate the apparatus and cause a burden on the handling of dangerous substances. However, since the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 of the present invention directly utilizes the electrolytic water generated in the apparatus itself, such a problem can be effectively solved.
이와 같이 산성 전해수(A)로 이물질 제거하고 나면, 다시 도 3과 같은 상태로 전환하여 3실형 전해수 생성장치(1)를 작동시키고 전해수를 원활히 생성할 수 있다. 따라서 이상과 같이 본 발명에 의한 3실형 전해수 생성장치(1)를 이용하여 매우 효율적인 구조로 장치가 원활하게 동작하도록 할 수 있고, 전해질의 농도도 최적상태로 유지하여 양질의 전해수를 제조할 수 있다. 또한, 서로 다른 성질을 갖는 산성 전해수와 염기성 전해수를 동시에 생성하고 제공할 수 있으므로 본 발명의 3실형 전해수 생성장치(1)를 보다 다양한 방식으로 활용하고 적용할 수 있다.After the foreign matter is removed by the acidic electrolytic water (A), the electrolytic water can be converted into the state as shown in FIG. 3 to operate the three-cell electrolytic water producing apparatus 1 and to produce the electrolytic water smoothly. As described above, the apparatus can be operated with a very efficient structure by using the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 according to the present invention, and the electrolytic water of good quality can be manufactured by keeping the concentration of the electrolytic solution at the optimal state . Further, since the acidic electrolytic water and the basic electrolytic water having different properties can be simultaneously generated and provided, the three-chamber type electrolytic water producing apparatus 1 of the present invention can be utilized and applied in various ways.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
1: 3실형 전해수 생성장치 10: 전기분해조
11: 양극실 11a: 양극
12: 음극실 12a: 음극
13: 전해질실 14: 제1이온투과성격막
15: 제2이온투과성격막 20: 전해질공급조
20a: 전해질층 20b: 전해질포화용액층
30: 제1저장조 31, 41: 외부공급관
110: 물공급관 111: 분기관
111: 체크밸브
120: 제2농도조절관 130: 제1농도조절관
131: 제1노즐부 140: 전해질공급관
150: 전해질회수관 151: 제2노즐부
160: 제1전해수관 170: 제2전해수관
171: 드레인관 180: 재공급관
112, 132, 141, 181: 펌프
142, 172, 182, 311, 411: 밸브
A: 산성 전해수 B: 염기성 전해수
1: 3-type electrolytic water producing apparatus 10: electrolysis tank
11: anode chamber 11a: anode
12: cathode chamber 12a: cathode
13: electrolyte chamber 14: first ion permeable membrane
15: Second ion-permeable diaphragm 20: Electrolyte supply tank
20a: electrolyte layer 20b: electrolyte saturated solution layer
30: first storage tank 31, 41: external supply pipe
110: water supply pipe 111: branch pipe
111: Check valve
120: second concentration control pipe 130: first concentration control pipe
131: first nozzle unit 140: electrolyte supply pipe
150: Electrolyte recovery pipe 151: Second nozzle part
160: First electrolytic water pipe 170: Second electrolytic water pipe
171: drain pipe 180: re-supply pipe
112, 132, 141, 181: pump
142, 172, 182, 311, 411: valves
A: Acid electrolytic water B: Basic electrolytic water

Claims (10)

  1. 양극이 배치된 양극실, 음극이 배치된 음극실, 상기 양극실과 상기 음극실 사이에서 상기 양극실 및 상기 음극실로 전해질을 공급하는 전해질실과, 상기 양극실과 상기 전해질실 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제1이온투과성격막, 및 상기 음극실과 상기 전해질실 사이에 개재되어 전해질의 이온을 통과시키는 제2이온투과성격막을 포함하여, 상기 양극실에서는 산성 전해수를 생성하고 상기 음극실에서는 염기성 전해수를 생성하는 전기분해조;
    내부에 전해질 결정으로 이루어진 전해질층, 및 상기 전해질층의 전해질 결정이 용해되어 생성된 포화용액으로 이루어진 전해질포화용액층을 포함하여 상기 전해질포화용액층의 전해질 포화용액을 상기 전해질실로 공급하는 전해질공급조; 및
    일단부는 상기 전해질실에 연결되고 타단부는 상기 전해질공급조의 상기 전해질층 내부로 삽입되어, 상기 전해질실의 전해질용액을 상기 전해질공급조로 회수하는 전해질회수관을 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    An anode chamber in which a cathode is disposed, a cathode chamber in which a cathode is disposed, an electrolyte chamber for supplying an electrolyte to the anode chamber and the cathode chamber between the anode chamber and the cathode chamber, and an electrolyte chamber interposed between the anode chamber and the electrolyte chamber, And a second ion-permeable diaphragm interposed between the cathode chamber and the electrolyte chamber for allowing ions of the electrolyte to pass therethrough to generate acidic electrolytic water in the anode chamber and basic electrolytic water in the cathode chamber, An electrolytic bath to be produced;
    And an electrolyte saturated solution layer formed by dissolving electrolyte crystals of the electrolyte layer in the electrolyte layer, the electrolyte saturated solution of the electrolyte saturated solution layer is supplied to the electrolyte chamber ; And
    And an electrolyte return pipe connected at one end to the electrolyte chamber and at the other end to be inserted into the electrolyte layer of the electrolyte supply tank to recover the electrolyte solution in the electrolyte chamber into the electrolyte supply tank.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1이온투과성격막은 음이온만을 투과시키는 음이온교환막 및 이온을 투과시키는 세공을 갖는 중성의 친수성 고분자막 중에서 선택된 적어도 어느하나로 이루어지고,
    상기 제2이온투과성격막은 양이온만을 투과시키는 양이온교환막 및 이온을 투과시키는 세공을 갖는 중성의 친수성 고분자막 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어지는 3실형 전해수 생성장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the first ion-permeable diaphragm is made of at least one selected from a neutral hydrophilic polymer membrane having pores for transmitting ions and anion exchange membrane for permeating only anions,
    Wherein the second ion-permeable diaphragm is composed of at least one selected from a cation exchange membrane for permeating only cations and a neutral hydrophilic polymer membrane having pores for transmitting ions.
  3. 제1항에 있어서,
    일단부는 상기 전해질포화용액층에 연결되고 타단부는 상기 전해질층 내부로 삽입되어, 상기 전해질포화용액층으로부터 상기 전해질층으로 전해질포화용액을 순환시키는 제1농도조절관을 더 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    The method according to claim 1,
    And a first concentration control tube connected to the electrolyte saturated solution layer at one end and inserted into the electrolyte layer at the other end to circulate the electrolyte saturated solution from the electrolyte saturated solution layer to the electrolyte layer, Device.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1농도조절관의 일단부와 타단부 사이로 물을 공급하여 상기 전해질층의 전해질을 용해시키는 제2농도조절관을 더 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    The method of claim 3,
    And a second concentration control tube for supplying water between one end and the other end of the first concentration control tube to dissolve the electrolyte in the electrolyte layer.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2농도조절관으로 공급되는 물의 공급속도는 상기 전해질공급조에서 상기 전해질실로 공급되는 전해질포화용액의 공급속도보다 느린 3실형 전해수 생성장치.
    5. The method of claim 4,
    Wherein the supply rate of the water supplied to the second concentration control pipe is slower than the supply rate of the electrolyte saturated solution supplied to the electrolyte chamber in the electrolyte supply tank.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전해질회수관 및 상기 제1농도조절관은, 상기 전해질층으로 삽입된 단부에 각각 상기 전해질층의 전해질 결정 사이로 개구된 복수 개의 노즐을 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    The method of claim 3,
    Wherein the electrolyte recovery pipe and the first concentration control tube each include a plurality of nozzles that are opened between electrolyte crystals of the electrolyte layer at end portions inserted into the electrolyte layer.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해질층을 이루는 전해질 결정은 염소이온과 알칼리금속의 화합물인 3실형 전해수 생성장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the electrolytic crystal forming the electrolyte layer is a compound of chloride ion and alkali metal.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 양극실에서 생성된 산성 전해수 및 상기 음극실에서 생성된 염기성 전해수를 서로 분리하여 각각 저장하는 제1저장조 및 제2저장조를 더 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    The method according to claim 1,
    Further comprising: a first reservoir and a second reservoir for separating and storing the acidic electrolytic water generated in the anode chamber and the basic electrolytic water generated in the cathode chamber, respectively.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1저장조의 상기 산성 전해수를 상기 음극실로 공급하는 재공급관을 더 포함하되,
    상기 산성 전해수의 성상은 pH 3.0 이하, 염산(HCl) 함유량 1밀리몰(mM) 이상인 3실형 전해수 생성장치.
    9. The method of claim 8,
    Further comprising a re-supply pipe for supplying the acid electrolytic water in the first reservoir to the cathode chamber,
    Wherein the characteristics of the acidic electrolytic water have a pH of 3.0 or less and a hydrochloric acid (HCl) content of 1 millimolar (mM) or more.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 음극실에서 상기 산성 전해수와 반응하여 분리된 이물질을 외부로 배출하는 드레인관을 더 포함하는 3실형 전해수 생성장치.
    10. The method of claim 9,
    And a drain pipe for discharging the separated foreign substance to the outside through the reaction with the acid electrolytic water in the cathode chamber.
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