KR20190067281A - 전해 나노 이온수의 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해 나노 이온수의 생성 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명은 음극 전해조, 양극 전해조, 이온 교환막, 직류 전원 공급 모듈, 및 조절 모듈을 포함하는 전해 나노 이온수 생성 장치를 개시한다. 음극 전해조는 전해반응 전의 물을 수용하고 전해 음극판을 구비하며, 전해 음극판이 내측에 인접하게 설치된다. 양극 전해조는 전해질 수용액을 수용하고 전해 양극판을 구비하며, 전해 양극판이 내측에 인접하게 설치된다. 이온교환막은 음극 전해조와 양극 전해조 사이에 위치한다. 직류전원 공급모듈은 전해 음극판에 음극이 연결되고 전해 양극판에 양극이 연결되며, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에 직류전원을 공급하여 전해반응 전의 물 및 전해질 수용액을 전기분해함으로써, 양극 전해조에서 전기분해된 양이온이 이온교환막을 투과하여 음극 전해조로 이동하여 전해 나노 이온수가 생성된다. 조절모듈은 2개의 트랙을 포함하며 2개의 트랙에는 각각 전해 나노 이온수 생성 장치의 양쪽 단부가 설치되고, 각 트랙은 전해 음극판의 일단을 조이는 홀더 및 전해 양극판의 일단을 조이는 또 다른 홀더를 구비하며, 각 홀더는 해당 트랙을 따라 선택적으로 변위된다.

Description

전해 나노 이온수의 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING NANO ELECTROLYTIC IONIZED WATER}
본 발명은 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기분해를 통해 전해 나노 이온수를 생성하는 전해 나노 이온수의 생성 장치에 관한 것이다.
종래의 전해 나노 이온수는 양호한 세정 효과가 있으며, 음용수로도 사용 가능할 뿐만 아니라 배출 후에는 환경오염을 발생시키지 않는다.
그러나 상기 전해 나노 이온수를 생성하는 과정 중에, 양극 측에 산소가 발생되어, 상기 산소는 전해질 수용액에 기포로 수용되고, 상기 기포가 전기 분해를 방해하여 상기 전기 분해의 효율이 저하된다. 한편, 음극 측에 수소가 발생하여, 상기 수소는 양극 측의 산소와 동일하게 전기 분해를 방해하여 상기 전기 분해의 효율이 저하된다.
이에, 종래의 전해 나노 이온수의 생성 장치는 개선의 여지가 있어 관련 산업에서의 연구 및 개발이 매우 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래 기술상의 문제를 해결하기 위한 전해 나노 이온수의 생성 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 음극 전해조, 양극 전해조, 이온 교환막, 직류 전원 공급 모듈, 및 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 나노 이온수의 생성 장치가 제공된다.
음극 전해조는 전해 반응 전의 물을 수용하는 기능을 하고, 아울러, 전해 음극판을 구비하며, 전해 음극판은 음극 전해조 내측에 인접하게 설치될 수 있다.
양극 전해조는 전해질 수용액을 수용하고 전해 양극판을 구비하며, 전해 양극판이 양극 전해조 내측에 인접하게 설치될 수 있다.
이온교환막은 음극 전해조와 양극 전해조 사이에 위치할 수 있다.
직류전원 공급모듈은 전해 음극판에 음극이 연결되고 전해 양극판에 양극이 연결되며, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에 직류전원을 제공하여 전해반응 전의 물 및 전해질 수용액을 전기분해함으로써, 양극 전해조에서 전기분해된 양이온이 이온교환막을 투과하여 음극 전해조로 이동하여 전해 나노 이온수가 생성될 수 있다.
조절모듈은 2개의 트랙을 포함하며 2개의 트랙에는 각각 전해 나노 이온수의 생성 장치의 양쪽 단부가 설치되고, 각 트랙은 전해 음극판의 일단을 조이는 홀더 및 전해 양극판의 일단을 조이는 또 다른 홀더를 구비하고, 각 홀더는 해당 트랙을 따라 선택적으로 변위된다.
바람직하게는, 전해 나노 이온수의 생성 장치는 음극 전해조 일측의 음극 전해조 유입구 및 음극 전해조 배출구에 연결되고 양극 전해조 일측의 양극 전해조 유입구 및 양극 전해조 배출구에 연결되는 유량 조절장치를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 음극 전해조는 생성된 전해 나노 이온수의 산-염기도를 검측하는 산-염기 검측 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 양극 전해조는 전해질 수용액의 농도를 검측하는 농도 검측 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 직류전원 공급모듈은 직류전원의 전류량을 검측하는 전류 검측 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 전해 나노 이온수의 생성 장치는 전기분해 과정이 일어나는 중에 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에서 서로 다른 기체가 발생하게 되는데, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이의 거리를 조절함으로써 기체가 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에서 정체되어 전기분해를 방해하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전기분해 과정 중에 발생할 수 있는 유해 가스, 가연성 가스 및 폭발성 가스를 효과적이고 안전하게 배출하도록 안전 배기 장치를 보완적으로 제공한다. 또한, 음극 전해조 및 양극 전해조 외측에 음극 전해조 및 양극 전해조 내의 출입 유량을 조절하는 유량 조절 장치가 설치된다. 이를 통하여, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이의 거리 및 전해질 수용액의 농도를 적절히 조절하고, 산-염기도 및 이온 농도가 상이한 전해 나노 이온수를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기 분해를 방해하는 기체의 발생을 억제하고, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이의 거리 및 전해질 수용액의 농도를 적절히 조절하여 산-염기도 및 이온 농도가 상이한 전해 나노 이온수가 생성되는 전해 나노 이온수의 생성 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치에 적용된 순서도이다.
본 발명의 특징, 내용, 장점 및 달성하고자 하는 효과에 관한 이해를 위하여 본 발명을 도면과 실시예에 의거하여 다음과 같이 상세히 설명한다. 이 때, 도면은 그 요지를 보조하여 설명하기 위한 것일 뿐이고 본 발명의 실시 후의 실질적인 예 및 구성 자체인 것은 아니다. 따라서, 그 해석에 있어서 본 발명의 실질적인 권리범위는 첨부된 도면의 구성 및 배치에 제한되어서는 안된다.
본 발명의 장점, 특징 및 달성하고자 하는 기술상의 방법을 예시로서 제공되는 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 보다 자세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 상이한 형식으로 구현될 수도 있으므로, 본 명세서의 실시예에 제한되어 해석되어서는 안 된다. 한편, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖춘 자에게 있어서, 본 발명의 범위는 실시예를 통하여 전면적이고 완전하게 또한 더욱 분명히 개시되고 있다. 본 발명은 청구범위가 정의하는 바에 따른다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)를 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)는 음극 전해조(110), 양극 전해조(120), 이온 교환막(130), 직류 전원 공급 모듈(140) 및 조절 모듈을 포함할 수 있다.
음극 전해조(110)는 전해 반응 전의 물을 수용할 수 있으며, 전해 반응 전의 물은 순수(純水), 탈이온수 및 나노 이온수일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 음극 전해조(110)는 전해 음극판(111)을 구비할 수 있고, 전해 음극판(111)은 음극 전해조(110) 내측에 인접하게 설치되고 이온 교환막(130)에 인접할 수 있다.
양극 전해조(120)는 전해질 수용액을 수용할 수 있으며, 전해질 수용액은 탄산칼륨 수용액 및 탄산나트륨 수용액 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 양극 전해조(120)는 전해 양극판(121)을 구비할 수 있고, 전해 양극판(121)은 양극 전해조(120) 내측에 인접하게 설치되고 이온 교환막(130)에 인접할 수 있다.
이온 교환막(130)은 음극 전해조(110)와 양극 전해조(120) 사이에 위치하여 전해 반응 전의 물 및 전해질 수용액을 구획할 수 있다.
직류 전원 공급 모듈(140)은 직류 전원을 제공하고, 전해 음극판(111)에 음극이 연결되고 전해 양극판(121)에 양극이 연결될 수 있다. 직류 전원 공급 모듈(140)은 전해 음극판(111) 및 전해 양극판(121) 사이에 직류 전원을 제공할 수 있다. 전해 음극판(111)을 통하여 전해 음극 전해조(110)에 수용된 전해 반응 전의 물을 전기 분해하고 전해 양극판(121)을 통하여 전해 양극 전해조(120)에 수용된 전해질 수용액을 전기 분해할 수 있다. 이후, 양극 전해조(120)에서 전기 분해된 양이온이 이온교환막(130)을 투과하여 음극 전해조(110)로 이동함으로써 전해 나노 이온수를 생성할 수 있다.
조절 모듈은 2개의 트랙(151)을 포함하고 2개의 트랙(151)에는 각각 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)의 양쪽 단부가 설치될 수 있다. 하나의 트랙(151)은 음극 전해조(110) 및 양극 전해조(120)에 인접한 선단부에 위치할 수 있고, 다른 하나의 트랙(151)은 음극 전해조(110) 및 양극 전해조(120)에 인접한 저단부에 위치할 수 있다. 각 트랙(151)은 전해 음극판(111)의 일단을 조이는 홀더(152) 및 전해 양극판(121)의 일단을 조이는 또 다른 홀더(152)를 구비할 수 있고, 각 홀더(152)는 해당 트랙(151)을 따라 선택적으로 변위될 수 있다. 즉, 전해 음극판(111)의 양쪽 단부는 각각 홀더(152)에 의하여 조여질 수 있고, 전해 양극판(121도 동일하게 적용될 수 있다. 홀더(152)가 트랙(151)을 따라 변위될 때, 전해 음극판(111) 및 전해 양극판(121)이 이온 교환막(130)에 대하여 상대적으로 변위되도록 구동될 수 있다. 이로써, 전해 음극판(111)과 이온 교환막(130) 사이의 거리가 조정되거나 전해 양극판(121)과 이온 교환막(130) 사이의 거리가 조정될 수 있다.
일 실시예에서는, 이온 교환막(130)의 양쪽 외측은 음극 전해조(120) 및 양극 전해조(120)에 의하여 고정될 수 있으며, 전해 음극판(111)은 이온 교환막(130)의 음극면쪽으로 대면하고 전해 양극판(121)은 이온 교환막(130)의 양극면쪽으로 대면할 수 있다. 전기 분해 시, 음극 전해조(110) 내의 전해 반응 전의 물 및 양극 전해조(120) 내의 전해질 수용액이 음극 전해조(110) 및 양극 전해조(120) 사이에서 전기 분해되어 이온을 생성함에 따라, 이온교환막(130)에서 이온이 교환될 수 있다.
전해 나노 이온수의 생성 장치(100)는 유량 조절 장치를 포함할 수 있고(미도시), 상기 유량 조절 장치는 음극 전해조(110) 일측의 음극 전해조 유입구(112) 및 음극 전해조 배출구(113)에 연결될 수 있으며 양극 전해조(120) 일측의 양극 전해조 유입구(122) 및 양극 전해조 배출구(123)에 연결될 수 있다. 상기 유량 제어 장치를 통하여, 음극 전해조 유입구(112)로부터 음극 전해조(110) 안으로 전해 반응 전의 물이 주입되며 생성된 전해 나노 이온수가 음극 전해조 배출구(113)로 배출될 수 있다. 양극 전해조 유입구(122)로부터 양극 전해조(120) 내부로 전해질 수용액이 주입되며, 지속적으로 음극 전해조(110) 및 양극 전해조(120) 내의 유량이 검측될 수 있다.
일 실시예에서는, 음극 전해조(110)는 산-염기 검측 모듈(114)을 포함할 수 있다. 산-염기 검측 모듈(114)은 생성 과정 중에, 생성된 전해 나노 이온수의 산-염기도를 검측할 수 있다. 양극 전해조(120)는 농도 검측 모듈(124)을 포함할 수 있다. 농도 검측 모듈(124)은 전해질 수용액의 농도를 검측하여, 농도가 낮아지는 경우에 유량 조절 모듈 및 전해질 수용액이 저장된 전해질 수용액 용기와 함께 양극 전해조(120)의 전해질 수용액의 농도를 보충 조절함으로써, 전해질 수용액의 농도 안정성을 유지할 수 있다. 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)는 유량 조절 모듈 및 농도 검측 모듈(124)이 검측의 이상 유무를 확인한 후, 직류 전원 공급 모듈(140)이 음극 전해조(111) 및 양극 전해조(121)에 직류 전원을 공급하여 검측을 진행할 수 있다.
일 실시예에서는, 직류 전원 공급 모듈(140)은 직류 전원의 전류량을 검측하는 전류 검측 유닛(141)을 포함할 수 있다. 전해 생성 과정 중에는, 안전 배기 장치를 통하여 전기 분해시 발생하는 가스를 배출할 수 있고, 생성된 전해 나노 이온수는 음극 전해조 배출구(113)로부터 비금속 용기에 주입되어 밀봉 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)는 직렬식 연속 전해법에 사용될 수 있다. 음극 전해조(110)로부터 전해 나노 이온수를 배출하고, 유량 조절 모듈을 경유하여 배출된 전해 나노 이온수를 또 다른 음극 전해조에 주입하여 제 2 차 전기 분해 및 이온화를 진행할 수 있다. 이는 예시적일뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 본 발명의 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)를 설명하는 과정에서, 본 발명의 전해 나노 이온수의 생성 장치(100)의 생성 방법의 개념을 동시에 설명하였지만, 명확함을 기하기 위하여 또 다른 순서도를 도시하여 아래에서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 나노 이온수의 생성 장치에 적용된 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 전해 나노 이온수의 생성 장치의 생성 방법에는 다음의 단계를 포함한다.
단계 S201에서는 음극 전해조에 전해 반응 전의 물이 수용될 수 있고, 양극 전해조에 전해질 수용액이 수용될 수 있다.
단계 S202에서는 전해 반응 전의 물에 접촉되는 전해 음극판이 음극 전해조에 설치될 수 있고, 전해질 수용액에 접촉되는 전해 양극판이 양극 전해조에 설치될 수 있다.
단계 S203에서는 조절 모듈을 통하여 전해 음극판 및 이온 교환막 사이의 거리가 조정될 수 있고, 전해 양극판 및 이온 교환막 사이의 거리가 조정될 수 있다.
단계 S204에서는 직류 전원 공급 모듈의 음극을 전해 음극판에 연결하고, 양극을 전해 양극판에 연결하여, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에 직류 전원을 공급하고 전해 반응 전의 물 및 전해질 수용액을 전기 분해할 수 있다.
단계 S205에서는 양극 전해조 내에서 전해질 수용액을 전기 분해하여 발생된 양이온이 상기 이온 교환막에서 음극 전해조로 투과함으로써 전해 나노 이온수가 생성될 수 있다.
전해 나노 이온수의 생성 장치는, 유량 조절 장치가 음극 전해조 일측의 음극 전해조 유입구와 음극 전해조 배출구 및 양극 전해조 일측의 양극 전해조 유입구와 양극 전해조 배출구에 연결되어, 전해 반응 전의 물, 전해질 수용액 및 전해 나노 이온수의 유출입 유량을 조절할 수 있다. 일 실시예에서는, 전해 나노 이온수의 생성 장치는 생성된 전해 나노 이온수의 산-염기도를 검측하기 위한 음극 전해조의 산-염기 검측 모듈; 전해질 수용액의 농도를 검측하기 위한 양극 전해조의 농도 검측 모듈; 및 직류 전원의 전류량을 검측하기 위한 직류 전원 공급 모듈의 전류 검측 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 본 발명의 전해 나노 이온수의 생성 장치는 전기 분해 과정 중에 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에 서로 다른 기체가 발생할 수 있으나, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이의 거리를 조절함으로써, 기체가 전해 음극판 및 전해 양극판 사이에 정체되어 전기 분해를 방해하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 안전 배기 장치로 보완되어, 전기 분해 과정 중에 발생하는 유해 가스, 가연성 가스 및 폭발성 가스를 효과적이고 안전하게 배출시킬 수 있다. 또한, 음극 전해조 및 양극 전해조 외측에 유량 조절 장치가 설치되어 음극 전해조 및 양극 전해조 내의 출입 유량을 조절함에 따라, 전해 음극판 및 전해 양극판 사이의 거리 및 전해질 수용액의 농도가 적절히 조절되고, 산-염기도 및 이온 농도가 상이한 전해 나노 이온수가 생성될 수 있다.
이상의 상기 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상 및 특징을 설명하기 위한 것이고, 해당 분야의 기술자가 본 발명의 내용 및 그에 따른 실시를 이해하기 위한 목적일 뿐, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에 따른 개시의 변형 및 개량의 양태는 여전히 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것이다.
100： 전해 나노 이온수의 생성 장치 110： 음극 전해조
111： 전해 음극판 112： 음극 전해조 유입구
113： 음극 전해조 배출구 114： 산-염기 검측 모듈
120： 양극 전해조 121： 양극전해판
122： 양극 전해조 유입구 123： 양극 전해조 배출구
124： 농도 검측 모듈 130： 이온 교환막
140： 직류 전원 공급 모듈 141： 전류 검측 유닛
151： 트랙 152： 홀더
S201 내지 S205： 단계

Claims (5)

  1. 전해 반응 전의 물을 수용하고 전해 음극판을 구비하며, 상기 전해 음극판이 내측에 인접하게 설치되는 음극 전해조;
    전해질 수용액을 수용하고 전해 양극판을 구비하며, 상기 전해 양극판이 내측에 인접하게 설치되는 양극 전해조;
    상기 음극 전해조와 상기 양극 전해조 사이에 위치하는 이온 교환막;
    상기 전해 음극판에 음극이 연결되고 상기 전해 양극판에 양극이 연결되며, 상기 전해 음극판과 상기 전해 양극판 사이에 직류 전원을 제공함으로써, 상기 전해 반응 전의 물 및 상기 전해질 수용액이 전기 분해되어 상기 양극 전해조에서 전기 분해된 양이온이 이온교환막을 투과하여 음극 전해조로 이동함으로써 전해 나노 이온수가 생성되게 하는 직류 전원 공급 모듈; 및
    전해 나노 이온수의 생성 장치의 양쪽 단부가 각각 설치되고, 상기 전해 음극판의 일단을 조이는 홀더 및 상기 전해 양극판의 일단을 조이는 또 다른 홀더를 구비하는 2개의 트랙을 포함하며, 상기 홀더 각각은 대응되는 상기 트랙을 따라 선택적으로 변위되는 조절 모듈을 포함하는 전해 나노 이온수의 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극 전해조 일측의 음극 전해조 유입구 및 음극 전해조 배출구에 연결되고 상기 양극 전해조 일측의 양극 전해조 유입구 및 양극 전해조 배출구에 연결되는 유량 조절 장치를 더 포함하는 전해 나노 이온수의 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극 전해조는 생성된 상기 전해 나노 이온수의 산-염기도를 검측하는 산-염기 검측 모듈을 포함하는 전해 나노 이온수의 생성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 전해조는 상기 전해질 수용액의 농도를 검측하는 농도 검측 모듈을 포함하는 전해 나노 이온수의 생성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 전원 공급 모듈은 상기 직류 전원의 전류량을 검측하는 전류 검측 유닛을 포함하는 전해 나노 이온수의 생성 장치.
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