KR102250773B1

KR102250773B1 - 산화제 생성 시스템

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Publication number: KR102250773B1
Application number: KR1020200185944A
Authority: KR
Inventors: 한문조; 홍성오; 이성우; 박민철; 강신욱; 손두정; 엄세준
Original assignee: 주식회사 우진이엔지
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-05-11

Abstract

산화제 생성 시스템이 개시된다. 개시되는 산화제 생성 시스템은, 소금을 저장하며 시수를 공급받아 포화 소금물을 생성하여 저장하는 소금수 탱크와, 상기 소금수 탱크로부터 제공되는 소금수와 상기 시수가 혼합되어 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성하는 전해조 - 상기 전해조는 서로 독립적으로 작동가능한 제1 전해조 및 제2 전해조를 포함함 - 와, 상기 전해조에서 생성된 산화제를 저장하는 산화제 저장조와, 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제의 농도 조절을 위해 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하기 위한 전해조 펌프를 포함하며, 상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조 모두에서 상기 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성한 후 상기 산화제 저장조에 저장하는 산화제 충전 공정과, 상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조가 직렬로 연결되어 산화제를 순환시킴으로써 산화제의 농도를 높이기 위한 연속식 공급 공정과, 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 상기 전해조 펌프로 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하는 순환 공정을 갖도록 동작하는 것을 특징으로 한다.

Description

산화제 생성 시스템{SYSTEM FOR GENERATING OXIDIZERS}

본 발명은 산화제 생성 시스템에 관한 것이며, 구체적으로는 산화제 생성 시스템에서 산화제 생성을 위한 전해조 내의 전극들의 수명을 증가시키고 고농도의 염소를 연속적으로 발생시키는 기술과 관련된다.

일반적으로, 소금수를 전기분해하여 전해염소(ClO-, HClO, NaClO, NaClO2)를 생성하는 장치는 널리 알려져 있다. 이렇게 생성된 전해염소는 산화제로서 정수장, 하수처리장, 수영장의 살균소독장치나 급식소 음식물의 살균장치 등에서 많이 사용되고 있다.

전해염소가 생성되는 전기분해 반응을 간략히 살펴보면, 전기분해조 내에서 양극반응을 통해 염소이온(Cl-)이 염소기체(Cl2)로 전환된다. 양극반응은 물(H2) 분해에 의해 산소(O2) 발생 반응과 경쟁 반응으로서, 양극 전극의 특성, 소금물의 농도 및 전기 분해 방식에 따라서 그 효율이 결정된다. 한편, 양극반응이 일어나는 동안에 음극에서는 물(H2O) 분해를 통해 수소(H2)와 수산화이온(OH-)이 생성되고 수산화이온(OH-)은 나트륨이온(Na+)과 만나서 가성소다(NaOH)를 생성하는 반응이 일어나게 된다. 전극반응으로 생성된 염소가스(Cl2)와 가성소다(NaOH)가 반응하여 차아염소산나트륨(NaClO) 등이 생성된다.

한편, 스크러버(scrubber)로 알려져 있는 악취 처리 장치는, 기체-액체 접촉형 집진 장치의 하나로서 세정 집진기로도 일컬어지며, 가스 중에 액적을 분무하여 가스와 액적 간에 큰 속도차를 부여하면 가스 중에 부유하는 입자는 관성력으로 액적에 충돌하여 포착되는 원리를 이용하는 것으로서, 입자뿐만 아니라 특정 가스 성분도 액에 흡수 제거할 수 있으므로, 가스 내 악취의 처리를 위해 일반적으로 사용되고 있다. 스크러버에서 악취 처리를 위해 전해 산화수로서 전해염소를 많이 사용하기도 한다.

이렇듯, 살균 소독 등의 처리에 널리 사용되고 있는 전해염소를 포함하는 전해산화수(산화제)를 생성하고 이를 저장하는 장치나 시스템은 많이 알려져 있으나, 이러한 종래의 전해산화수 생성 장치 또는 시스템에 있어서는 산화제를 생성하여 산화제 저장조에 충전하는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 산화제 저장조 내의 산화제의 농도를 높이거나 일정하게 유지하는 것이 쉽지 않은 단점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 산화제 생성 장치 또는 시스템에서 산화제 생성 시간이 오래 걸리고, 산화제 저장조 내의 산화제의 농도를 높이거나 일정하게 유지하는 것이 어려운 문제를 해결하기 위한 개선된 산화제 생성 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 산화제 생성 시스템은, 소금을 저장하며 시수를 공급받아 포화 소금수를 생성하여 저장하는 소금수 탱크; 상기 소금수 탱크로부터 제공되는 포화 소금수와 상기 시수가 혼합되어 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성하는 전해조 - 상기 전해조는 서로 독립적으로 작동가능한 제1 전해조 및 제2 전해조를 포함함 - ; 상기 전해조에서 생성된 산화제를 저장하는 산화제 저장조; 및 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제의 농도 조절을 위해 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하기 위한 전해조 펌프;를 포함하며, 상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조 모두에서 상기 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성한 후 상기 산화제 저장조에 저장하는 산화제 충전 공정과, 상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조가 직렬로 연결되어 산화제를 순환시킴으로써 산화제의 농도를 높이기 위한 연속식 공급 공정과, 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 상기 전해조 펌프로 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하는 순환 공정을 갖도록 동작하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 소금수 탱크의 전단에 배치되어 상기 소금수 탱크로 제공되는 시수를 공급 또는 차단하기 위한 제1 밸브; 상기 소금수 탱크의 소금수를 펌핑하기 위한 소금수 펌프; 상기 소금수 펌프에 의해 펌핑되어 상기 농도 조절된 소금수를 위해 제공되는 소금수의 양을 조절하기 위한 제1 유량계; 상기 전해조의 전단에 배치되어 상기 농도 조절된 소금수를 생성하기 위해 상기 소금수 탱크로부터 제공되는 소금수와 혼합되기 위한 시수를 공급 또는 차단하기 위한 제3 밸브; 상기 전해조와 상기 제3 밸브 사이에 배치되어 상기 전해조로 제공되는 상기 농도 조절된 소금수의 양을 조절하기 위한 제2 유량계; 상기 제2 유량계와 상기 전해조 사이에 배치되는 제4 밸브 - 상기 제4 밸브는 상기 제1 전해조의 전단에 배치된 제4-1 밸브와 상기 제2 전해조의 전단에 배치된 제4-2 밸브를 포함하고, 상기 제4-1 밸브는 상기 농도 조절된 소금수만을 상기 제1 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제1 상태, 상기 농도 조절된 소금수와 상기 제4-2 밸브를 통해서 제공되는 상기 제2 전해조로부터의 산화제를 함께 상기 제1 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제2 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 농도 조절된 소금수만을 상기 제2 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제3 상태, 상기 제2 전해조로부터의 산화제를 상기 제4-1 밸브로 공급하는 유로를 제공하는 제4 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환됨 - ; 상기 전해조 펌프와 상기 제3 유량계 사이에 배치되어 상기 전해조 펌프에 의해 펌핑되어 상기 제2 전해조에 공급되는 산화제의 양을 조절하기 위한 제3 유량계;를 더 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 제1 전해조와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 제1 전해조에 의해 생성된 산화제의 전부를 상기 산화제 저장조에 저장하는 유로를 제공하는 제5 상태, 상기 제1 전해조에 의해 생성된 산화제의 일부를 하기 순환 펌프를 통해 펌핑하여 상기 제2 전해조로 공급하고 나머지를 상기 산화제 저장조에 저장하는 유로를 제공하는 제6 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환되는 제7 밸브; 상기 제2 전해조와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 제2 전해조에 의해 생성된 산화제를 상기 산화제 저장조로 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제8 밸브; 상기 제1 전해조에 의해 성생된 산화제의 일부를 펌핑하여 상기 제2 전해조로 공급하기 위한 순환 펌프; 및 상기 전해조 펌프와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 상기 전해조 펌프에 의해 펌핑하여 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제6 밸브;를 더 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 산화제 충전 공정시, 상기 제4-1 밸브는 상기 제1 상태로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 제3 상태로 전환되며, 상기 제7 밸브는 상기 제5 상태로 전환되며, 상기 제8 밸브는 개방되고 상기 제6 밸브는 폐쇄된다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 연속식 공급 공정시, 상기 제4-1 밸브는 상기 제2 상태로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 제4 상태로 전환되며, 상기 제7 밸브는 상기 제6 상태로 전환되며, 상기 제8 밸브 및 상기 제6 밸브는 폐쇄된다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 순환 공정시, 상기 제4-1 밸브, 상기 제4-2 밸브 및 상기 제7 밸브는 폐쇄되고, 상기 제8 밸브 및 상기 제6 밸브는 개방된다.

일 실시예에 따라, 상기 산화제 생성 시스템은, 상기 산화제 저장조로 시수를 직접 공급하여 산화제 저장조에 저장된 산화제의 농도를 조절하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제2 밸브; 및 상기 제2 유량계를 통해 상기 농도 조절된 소금수를 상기 산화제 저장조로 직접 공급하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제5 밸브;를 더 포함한다.

본 발명은 개선된 산화제 생성 시스템을 제공함으로써, 산화제 충전 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 산화제 저장조 내에 저장된 산화제의 농도를 쉽게 높이거나 일정한 수준으로 유지할 수 있는 효과를 갖는다. 뿐만 아니라, 본 발명은 전해조 내의 전극들의 수명을 증가시키고 고농도의 염소를 연속적으로 발생시킬 수있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템의 전체 구조를 설명하기 위한 블록도이고,
도 2는 도 1의 산화제 생성 시스템에서 전해조(140)와 산화제 저장조(150) 간의 관계를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이고,
도 3은 도 2에서 산화제 충전 동작을 설명하기 위한 블록도이고,
도 4는 도 2에서 고농도 차염소산 발생을 위한 연속식 공급 공정을 설명하기 위한 블록도이고,
도 5는 도 2에서 농도 유지를 위한 순환 공정을 설명하기 위한 블록도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템에서 전해조(140)의 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 쉽게 하도록 하기 위해 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다. 본 명세서 내에서 어느 하나의 구성요소와 다른 하나의 구성 요소 사이에 어떤 구성요소가 배치된다는 것은 물리적인 위치라기보다는 유체의 흐름 상에서의 위치를 의미하는 것으로 사용된다.

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은, 소금수 탱크(110), 전해조(140), 산화제 저장조(150) 및 전해조 펌프(160)를 포함한다.

소금수 탱크(110)는, 소금을 저장하며 시수(1)를 공급받아 포화 소금수를 생성하여 저장한다. 시수(1)는 시수 공급 라인(L1)을 따라 제공되는 것으로서 예컨대 일반적인 수돗물일 수 있다. 소금수 탱크(110)는 외부로부터 입상 소금을 제공받아 저장하고 제1 밸브(V1)의 개방에 따라 시수(1)를 공급받아 포화 소금물을 생성하여 저장하는 탱크이다. 저장된 포화 소금물은 소금수 펌프(120)에 의해 펌핑되어 유로 L21로 공급된다.

전해조(140)는, 소금수 탱크(110)로부터 제공되는 소금수와 상기 시수(1)가 혼합되어 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성한다. 전해조는 도 2에 도시된 바와 같이, 공정에 따라 서로 독립적으로 작동가능한 제1 전해조(140a; 도 2)와 제2 전해조(140b)를 포함한다.

산화제 저장조(150)는, 전해조(140)에서 생성된 산화제를 저장한다.

전해조 펌프(160)는 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제의 농도 조절을 위해 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제를 펌핑하여 전해조(140) 중 특히 제2 전해조(140b, 도 2)로 제공한다. 전해조 펌프(160)는, 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제가 자연적으로 농도가 낮아지거나 오염이 되었을 때 전해조(140)로 다시 순환시키기 위한 펌프이다. 이후에 설명되는 순환 공정(도 5 참조)을 통해, 산화제는 전해조(140)를 통과하여 일정 농도를 유지하여 산화제 저장조(150)에 유지되게 된다. 예를 들어, 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제가 스크러버(미도시)에 사용된 경우 산화제의 농도가 낮아지거나 오염된 상태일 수 있으므로, 순환 공정에서 전해조 펌프(160)를 이용하여 전해조(140) 측으로 재차 순환시킴으로써 산화제 저장도(150) 내에서 일정 농도의 순수한 산화제가 계속해서 유지될 수 있도록 해준다.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은 이러한 구성을 통해, 빠르게 산화제를 충전할 수 있도록 제1 전해조(140a)와 제2 전해조(140b) 모두에서 상기 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성한 후 산화제 저장조(150)에 저장하는 산화제 충전 공정(도 3 참조)과, 제1 전해조(140a)와 제2 전해조(140b)가 직렬로 연결되어 산화제를 순환시킴으로써 산화제의 농도를 높이기 위한 연속식 공급 공정(도 4 참조)과, 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제를 전해조 펌프(160)를 이용하여 펌핑함으로써 제2 전해조(140b)로 제공하여 산화제의 농도를 일정 수준으로 유지하여 순환시키기 위한 순환 공정을 갖도록 동작한다. 본 명세서 내에서 농도 조절된 소금수는 제1 유량계(M1)를 통해 제공되는 포화 소금수를 제3 밸브(V3)를 통해서 제공되는 시수와 혼합하여 희석한 유체를 의미하는 것으로서 도 1에서 유로 L21, L22, L23, L25 상에서의 유체이다.

계속해서 도 1과 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은, 제1 밸브(V1), 소금수 펌프(120), 제1 유량계(M1), 제3 밸브(V3), 제2 유량계(M2), 제4 밸브(V4) 및 제3 유량계(M3)를 포함한다.

제1 밸브(V1)는 소금수 탱크(110)의 전단에 배치되어 소금수 탱크(110)로 제공되는 시수(1)를 공급하거나 이를 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 밸브이다.

소금수 펌프(120)는 농도 조절된 소금수를 전해조(140)로 공급하기 전에 소금수 탱크(110)의 포화 소금수를 펌핑하여 라인 L21에 주입하기 위한 펌프이다.

제1 유량계(M1)는 소금수 펌프(120)에 의해 펌핑되어 시수(1)와 혼합된 후 농도 조절된 소금수를 제공하기 위해 소금수의 양을 조절하기 위한 유량계(flow meter)이다. 제1 유량계(M1)는 소금수 펌프(120)의 후단에 배치되며 소금수 펌프(120)와 연계되어 동작한다.

제3 밸브(V3)는 전해조(140)의 전단에 배치되어 농도 조절된 소금수를 생성하기 위해 소금수 탱크(110)로부터 제공되는 소금수, 즉 포화 소금수와 혼합되기 위한 시수(1)를 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 밸브이다.

제2 유량계(M2)는 전해조(140)와 제3 밸브(V3) 사이에 배치되어 전해조(140)로 제공되는 농도 조절된 소금수의 양을 조절하기 위한 유량계이다. 제2 유량계(M2)는 제3 밸브(V3)를 통과한 시수와 제1 유량계(M1)에 의해 주입량이 조절된 소금수가 섞인 혼합수, 즉 농도 조절된 소금수의 유량을 조절하기 위한 유량계로서, 제3 밸브(V3)를 통과한 시수와 제1 유량계(M1)를 통과한 포화 소금수의 합류점 이후 즉, 라인 L21과 라인 L22 사이에 배치된다.

제4 밸브(V4)는 제2 유량계(M2)와 전해조(140) 사이에 배치되어, 전해조(V4)로 제공되는 농도 조절된 소금수의 공급 또는 차단 기능을 수행한다. 뿐만 아니라 제4 밸브는 도 2에 도시된 바와 같이, 제4 밸브(V4)는 제1 전해조(140a)의 전단에 배치된 제4-1 밸브(V4a)와 제2 전해조(140b)의 전단에 배치된 제4-2 밸브(V4b)를 포함한다.

제4-1 밸브(V4a)는 농도 조절된 소금수만을 유로 L23a를 통해 제1 전해조(140a)로 공급하도록 유로를 제공하는 제1 상태, 농도 조절된 소금수와 제4-2 밸브(V4b)를 통해 제공되는 제2 전해조(140b)로부터의 산화제를 함께 유로 L23a를 통해 제공하는 제2 상태, 그리고 완전히 폐쇄되는 폐쇄 상태 중 어느 하나를 갖도록 전환될 수 있다.

제4-2 밸브(V4b)는 농도 조절된 소금수만을 유로 L23b를 통해 제2 전해조(140b)로 공급하도록 유로를 제공하는 제3 상태, 제2 전해조(140b)로부터의 산화제를 제4-1 밸브로 공급하는 유로를 제공하는 제4 상태, 그리고 완전히 폐쇄되는 폐쇄 상태 중 어느 하나를 갖도록 전환될 수 있다.

제4-1 밸브(V4a) 및 제4-2 밸브(V4b)는 위와 같은 상태를 구현할 수 있도록 3-웨이(way) 밸브인 것이 바람직하다.

제3 유량계(M3)는 전해조 펌프(160)와 제2 전해조(140b) 사이에 배치되어 전해조 펌프(160)에 의해 펌핑되어 제2 전해조(140b)에 공급되는 산화제의 양을 조절하기 위한 유량계이다.

계속해서 도 2를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은, 제7 밸브(V7), 제8 밸브(V8), 순환 펌프(P1), 및 제6 밸브(V6)를 포함한다.

제7 밸브(V7)는 제1 전해조(140a)와 산화제 저장조(150) 사이에 배치되어 제1 전해조(140a)에 의해 생성된 산화제의 전부를 유로 L24a를 통해 산화제 저장조(150)에 저장하는 유로를 제공하는 제5 상태, 제1 전해조(140a)에 의해 생성된 산화제의 일부를 순환 펌프(P1)를 통해 펌핑하여 제2 전해조(140b)로 공급하고 나머지를 유로 L24a를 통해 산화제 저장조(150)에 저장하는 유로를 제공하는 제6 상태, 및 완전히 폐쇄되는 폐쇄 상태 중 어느 하나를 갖도록 전환될 수 있다.

제8 밸브(V8)는 제2 전해조(140b)와 산화제 저장조(150) 사이에 배치되어 제2 전해조(140b)에 의해 생성된 산화제를 유로 L24b를 통해 산화제 저장조(150)로 공급하여 저장하거나 또는 공급을 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 밸브이다. 제8 밸브(V8)의 폐쇄는 고농도 산화제 생성을 위한 연속식 순환 공정에 이용된다.

순환 펌프(P1)는 제1 전해조(140a)에 의해 생성된 산화제를 펌핑하여 제2 전해조(140b)로 공급하기 위한 펌프이다. 순환 펌프(P1)는 고농도 산화제 생성을 위한 연속식 순환 공정에서 작동한다.

제6 밸브(V6)는 전해조 펌프(140)와 산화제 저장조(150) 사이에 배치되어 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제를 전해조 펌프(160)로 펌핑하여 제2 전해조(140b)로 공급하거나 이를 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 밸브이다. 제6 밸브(V6)는 전해조 펌프(160)와 연계되어 동작한다.

계속해서 도 3을 도 1과 함께 참조하여 본 발명의 산화제 생성 시스템에 있어서 산화제 충전 공정을 설명한다. 산화제 충전 공정에 있어서는, 제4-1 밸브(V4a)는 제1 상태로 전환되고, 제4-2 밸브(V4b)는 제3 상태로 전환되며, 제7 밸브(V7)는 제5 상태로 전환되고, 제8 밸브(V8)는 개방되고 제6 밸브(V6)는 폐쇄된다. 제4 밸브(V4a, V4b) 및 제7 밸브(V7)의 동작과 관련하여 도 3에서는 ON으로 표시하였는데, 이는 개방 상태를 의미하는 것이며 개방 상태 중에서 특히, 각각 제1 상태, 제3 상태, 및 제5 상태를 갖는 것을 의미한다. 또한, 제6 밸브(V6)의 폐쇄 상태는 OFF로 표시하였다. 본 발명의 산화제 생성 시스템에 있어서 산화제 충전 공정에서는, 2개의 전해조들(140a, 140b)이 각각 유로 L23a, L23b를 통해 농도 조절된 소금수를 제공받아 전기분해를 통해 산화제를 생성하여 각각 유로 L24a, L24b를 통해 산화제 저장조(150)로 생성된 산화제를 충전하는 과정이다 두 개의 전해조가 독립적으로 전기분해를 통해 산화제를 생성해내는 결과 산화제를 빠르게 충전할 수 있게 된다.

계속해서 도 4를 도 1과 함께 참조하여 본 발명의 산화제 생성 시스템에 있어서 연속식 공급 공정을 설명한다. 연속식 공급 공정에 있어서는 제4-1 밸브(V4a)는 제2 상태로 전환되고 제4-2 밸브(V4b)는 제4 상태로 전환되며, 제7 밸브(V7)는 제6 상태로 전환되며, 제8 밸브(V8) 및 제6 밸브(V6)는 폐쇄된다. 마찬가지로, 제4 밸브(V4a, V4b) 및 제7 밸브(V7)의 동작과 관련하여 도 4에서는 ON으로 표시하였는데, 이는 개방 상태를 의미하는 것이며 개방 상태 중에서 특히, 각각 제2 상태, 제4 상태, 및 제6 상태를 갖는 것을 의미한다. 또한, 제8 밸브(V8)와 제6 밸브(V6)의 폐쇄 상태는 OFF로 표시하였다. 먼저, 제4-1 밸브(V4a)를 통과한 소금수(F3 및 F8)는 제1 전해조(140a) 내에서 전기분해되어 산화제가 생성되고 제1 전해조(140a)에서 생성된 산화제는 제7 밸브(V7)를 통과하여(F4) 산화제 저장조(150)에 저장된다. 또한, 이와 함께 제1 전해조(140a)에서 생성된 산화제 중 일부는 3-웨이 밸브인 제7 밸브(V7)를 통과하여 순환 펌프(P1)에 의해 펌핑되어 제2 전해조(140b)로 공급되어(F6) 제2 전해조(140b) 내에서 다시 전기분해되어 고농도의 산화제가 생성된다. 생성된 고농도의 산화제를 포함한 유체는 제4-2 밸브(V4b)를 통과하여 제4-1 밸브(V4a)로 이송되어(F7), 다시 제1 전해조(140a)로 제공된다(F8). 결과적으로 고농도의 산화제가 산화제 저장조(150)에 저장되게 된다(F4). 이와 같이, 밸브들(V4a, V4b, V7, V8)의 적절한 개방 또는 폐쇄를 통해 유로를 전환함으로써 2개의 전해조들(140a, 140b)을 직렬로 통과하도록 하여 고농도의 산화제를 생성하여 산화제 저장조(150) 내에 충전시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 산화제 생성 시스템에 있어서 연속식 공급 공정을 통해, 2개의 전해조를 직렬로 연결하여 전기분해가 계속적으로 이루어지도록 유로를 전환함으로써 산화제 저장도에 저장되는 산화제의 농도를 높일 수 있다.

계속해서 도 5를 도 1과 함께 참조하여 본 발명의 산화제 생성 시스템에 있어서 순환 공정을 설명한다. 순환 공정에 있어서는, 제4-1 밸브(V4a)와 제4-2 밸브(V4b)는 폐쇄(OFF)된다. 또한 제7 밸브(V7)도 폐쇄(OFF)된다. 제8 밸브(V8)와 제6 밸브(V6) 만이 개방(ON)됨으로써, 전해조 펌프(160)에 의해 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제가 제2 전해조(140b)로 공급된 후 제2 전해조(140b)에서 이를 전기분해하여 유로 L24b를 통해 산화제 저장조(150)로 공급하게 된다. 이렇게 함으로써 산화제 저장조에서 사용 중 불순물로 인해 또는 자연적으로 낮아진 산화제의 농도를 높임으로써 일정한 수준의 농도를 갖도록 유지할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 산화제 저장조(150)에 저장되어 있는 산화제는 자연적으로 농도가 낮아지거나 또는 스크러버(미도시) 등에서 사용된 경우에는 오염되어 농도가 저하되는 경우가 있으므로, 이러한 농도 저하를 해소하기 위한 공정이다. 농도 유지를 위한 순환 공정에 있어서, 먼저, 제6 밸브(V6)의 개방(ON)과 전해조 펌프(160)의 가동을 통해 산화제 저장조(150) 내에 저장된 산화제를 산화제 라인(L41, L42, L43)을 통해 이송시켜(F9), 제4-2 밸브(V4b)를 통해 다시 제2 전해조(140b)로 유입시키고(F10), 제 전해조(140b)에서는 이를 다시 전기분해하여 산화제 저장조(150)에 공급(F11)하는 공정이다. 이러한 순환 공정을 통해 오염되고 희석된 산화제의 농도를 다시 적정한 농도로 높임으로써 산화제 저장조(150) 내에 저장되는 산화제의 농도를 일정하게 유지하게 된다. 또한, 이러한 순환 공정에 있어서는 큰 용량의 전해조가 굳이 필요 없으므로, 제2 전해조(140b)만을 가동시킴으로써, 전해조 내의 부품들(예컨대, 전극들)의 수명도 연장시킬 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은 산화제 저장조(150)로 시수를 직접 공급하여 필요시 수시로 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제의 농도를 조절할 수 있도록 개방 또는 폐쇄되는 제2 밸브(V2)를 더 포함할 수 있다. 제2 밸브(V2)를 개방함으로써 시수를 직접 공급하는 것이므로 산화제 저장조(150) 내의 산화제의 농도를 낮추는 용도로 사용되는 밸브이다.

또한, 제2 유량계(M2)를 통해 농도 조절된 소금수를 산화제 저장조(150)로 직접 공급하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제5 밸브(V5)를 더 포함할 있다. 제5 밸브(V5)를 개방함으로써 산화제 저장조(150) 내에 필요시 농도 조절된 소금수를 보충함으로써 순환 공정이나 연속식 공급 공정에 있어서 염소를 보충할 수 있다.

또한, 도 1에 도시되어 있지는 않으나, 라인 L24 상에 설치되어 유효 염소를 측정함으로써 생성된 산화제의 농도를 확인하기 위한 구성요소로서 염소 센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템에서 전해조(140)의 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 생성 시스템은 도 6에 도시된 것과 같이 구성될 수 있다. 도 6에서는 밸브들(V1, V2, V4, V5, VB6, V7, V8)에 관하여는 구체적으로 표시하지 않았다.

도 6을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 산화제 생성 시스템은, 외부로부터 입상 소금을 제공받아 저장하며 제1 밸브의 개방에 따라 시수(1)를 공급받아 포화 소금물을 생성하여 저장하는 소금수 탱크(110), 일정 농도의 소금수를 전해조(140)로 공급하기 전에 시수와 혼합되도록 펌핑하기 위한 소금수 펌프(120), 소금수 탱크(110)에서 나가는 소금수의 양을 조절하기 위한 제1 유량계(M1), 전해조(140)로 공급되는 혼합수의 양을 조절하기 위한 제2 유량계(M2), 전해조(140)에 인가되는 전압과 전류의 크기를 조절하여 균일한 전력을 인가하기 위한 정류기(130), 전극(142)을 포함하여 전극에서 발생되는 전기 에너지를 이용하여 소금수를 전기분해하여 산화제(차염소산나트륨, 차아염소산나트륨)을 생성하는 전해조(140), 전해조(140)에서 생성된 산화제를 수용하여 저장하는 산화제 저장조(150), 산화제 저장조(150)에 저장된 산화제의 농도 유지를 위해 산화제 저장조(150)의 산화제를 펌핑하여 전해조(140)로 다시 공급하는 전해조 펌프(160), 전해조 펌프(160)로 펌핑되는 산화제의 양을 조절하기 위한 제3 유량계(M3)를 포함한다.

앞서 도 1을 참조하여 설명된 유로들(L1, L11, L31, L21, L22, L23, L25, L26, L12, L13, L14, L24, L41, L42, L43), 그리고 밸브들(V1, V2, V4, V5, V6, V7)의 역할은 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 전해조(140)는 제1 전해조(140a) 및 제2 전해조(140b)로 2단으로 구성될 수 있다. 전해조들(140a, 140b) 각각은 전극과 타공판으로 구성된다. 즉, 제1 전해조(140a)는 전극(142a)과 타공판(144a)을 포함하고, 제2 전해조(140b)는 전극(142b)과 타공판(144b)을 포함한다. 전극(142a, 142b)은 다수의 양극과 음극의 전극이 교차로 배열된 구조일 수 있다. 타공판(144a, 144b)은 혼합되지 않은 소금수를 균일하게 혼합할 수 있도록 해준다.

전해조들(140a, 140b)은 정류기(도 1의 130)에서 공급되는 전압과 전류를 이용하여 소금수를 전기분해하여 차염소산, 차아염소산나트륨과 같은 산화제를 생성한다. 앞서 설명한 바와 같이 두 개의 전해조를 구비함으로써 산화제 충전 공정에서 산화제 생성 시간을 단축시킬 수 있으며, 연속식 공급 공정을 통해 산화제 저장조(150)에 저장되는 산화제의 농도를 높일 수 있고 또한, 순환 공정을 통해 산화제 저장조(150)에 저장되는 산화제의 농도를 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 산화제 생성 시스템이 되었으며, 이러한 본 발명의 산화제 생성 시스템은, 2단의 전해조를 독립적으로 구비하고, 산화제 충전 공정 및 연속식 공급 공정, 및 순환 공정을 갖도록 운용함으로써, 산화제 충전 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 산화제 저장조 내에 저장된 산화제의 농도를 쉽게 높이거나 일정한 수준으로 유지할 수 있으며, 전해조의 수명을 늘리는 효과를 갖는다.

110 : 소금수 탱크
120 : 소금수 펌프
130 : 정류기
140 : 전해조
150 : 산화제 저장조
160 : 전해조 펌프
M1, M2, M3 : 유량계
V1 ~ V8 : 밸브

Claims

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산화제 생성 시스템으로서,
소금을 저장하며 시수를 공급받아 포화 소금수를 생성하여 저장하는 소금수 탱크;
상기 소금수 탱크로부터 제공되는 포화 소금수와 상기 시수가 혼합되어 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성하는 전해조 - 상기 전해조는 서로 독립적으로 작동가능한 제1 전해조 및 제2 전해조를 포함함 - ;
상기 전해조에서 생성된 산화제를 저장하는 산화제 저장조;
상기 산화제 저장조에 저장된 산화제의 농도 조절을 위해 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하기 위한 전해조 펌프;
상기 소금수 탱크의 전단에 배치되어 상기 소금수 탱크로 제공되는 시수를 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제1 밸브;
상기 소금수 탱크의 포화 소금수를 펌핑하기 위한 소금수 펌프;
상기 소금수 펌프에 의해 펌핑되어 상기 농도 조절된 소금수를 위해 제공되는 소금수의 양을 조절하기 위한 제1 유량계;
상기 전해조의 전단에 배치되어 상기 농도 조절된 소금수를 생성하기 위해 상기 소금수 탱크로부터 제공되는 소금수와 혼합되기 위한 시수를 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제3 밸브;
상기 전해조와 상기 제3 밸브 사이에 배치되어 상기 전해조로 제공되는 상기 농도 조절된 소금수의 양을 조절하기 위한 제2 유량계;
상기 제2 유량계와 상기 전해조 사이에 배치되는 제4 밸브 - 상기 제4 밸브는 상기 제1 전해조의 전단에 배치된 제4-1 밸브와 상기 제2 전해조의 전단에 배치된 제4-2 밸브를 포함하고, 상기 제4-1 밸브는 상기 농도 조절된 소금수만을 상기 제1 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제1 상태, 상기 농도 조절된 소금수와 상기 제4-2 밸브를 통해서 제공되는 상기 제2 전해조로부터의 산화제를 함께 상기 제1 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제2 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 농도 조절된 소금수만을 상기 제2 전해조로 공급하는 유로를 제공하는 제3 상태, 상기 제2 전해조로부터의 산화제를 상기 제4-1 밸브로 공급하는 유로를 제공하는 제4 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환됨 - ;
상기 전해조 펌프와 상기 제2 전해조 사이에 배치되어 상기 전해조 펌프에 의해 펌핑되어 상기 제2 전해조에 공급되는 산화제의 양을 조절하기 위한 제3 유량계;
상기 제1 전해조와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 제1 전해조에 의해 생성된 산화제의 전부를 상기 산화제 저장조에 저장하는 유로를 제공하는 제5 상태, 상기 제1 전해조에 의해 생성된 산화제의 일부를 하기 순환 펌프를 통해 펌핑하여 상기 제2 전해조로 공급하고 나머지를 상기 산화제 저장조에 저장하는 유로를 제공하는 제6 상태, 및 폐쇄 상태 중 어느 하나로 전환되는 제7 밸브;
상기 제2 전해조와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 제2 전해조에 의해 생성된 산화제를 상기 산화제 저장조로 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제8 밸브;
상기 제1 전해조에 의해 생성된 산화제의 일부를 상기 제2 전해조로 공급하기 위해 펌핑하는 순환 펌프; 및
상기 전해조 펌프와 상기 산화제 저장조 사이에 배치되어 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 공급 또는 차단하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제6 밸브;를 포함하며,
상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조 모두에서 상기 농도 조절된 소금수를 유입시켜 전기분해하여 산화제를 생성한 후 상기 산화제 저장조에 저장하는 산화제 충전 공정과, 상기 제1 전해조와 상기 제2 전해조가 직렬로 연결되어 산화제를 순환시킴으로써 산화제의 농도를 높이기 위한 연속식 공급 공정과, 상기 산화제 저장조에 저장된 산화제를 상기 전해조 펌프로 펌핑하여 상기 제2 전해조로 제공하는 순환 공정을 갖도록 동작하는 것을 특징으로 하는 산화제 생성 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 산화제 생성 시스템은,
상기 산화제 충전 공정시, 상기 제4-1 밸브는 상기 제1 상태로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 제3 상태로 전환되며, 상기 제7 밸브는 상기 제5 상태로 전환되며, 상기 제8 밸브는 개방되고 상기 제6 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 산화제 생성 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 산화제 생성 시스템은,
상기 연속식 공급 공정시, 상기 제4-1 밸브는 상기 제2 상태로 전환되고, 상기 제4-2 밸브는 상기 제4 상태로 전환되며, 상기 제7 밸브는 상기 제6 상태로 전환되며, 상기 제8 밸브 및 상기 제6 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 산화제 생성 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 산화제 생성 시스템은,
상기 순환 공정시, 상기 제4-1 밸브, 상기 제4-2 밸브 및 상기 제7 밸브는 폐쇄 상태로 전환되고, 상기 제8 밸브 및 상기 제6 밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 산화제 생성 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 산화제 생성 시스템은,
상기 산화제 저장조로 시수를 직접 공급하여 산화제 저장조에 저장된 산화제의 농도를 조절하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제2 밸브; 및
상기 제2 유량계를 통해 상기 농도 조절된 소금수를 상기 산화제 저장조로 직접 공급하기 위해 개방 또는 폐쇄되는 제5 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화제 생성 시스템.