KR100424665B1 - 가변형 전해조에 의한 대용량 산소, 수소 혼성 가스 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 크기의 전해조를 병렬로 연결시켜 산소와 수소의 혼성가스를 발생시키는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전해조에 음극과 양극판을 구비하고, 전해액을 전기분해시켜 수소와 산소가스를 얻는 장치에 있어서, 받침판과; 요홈을 갖는 각각의 절연받침과; 전해액을 보관할 수 있는 공간부로 전극판을 이용하여 전기분해가 가능하도록 구비된 전해조와; 전해조의 하단 양측으로 상기 절연받침이 끼워져 받침판 위에 다수개가 병렬로 놓여지도록 하고, 전해조 사이로 전기분해시 발생된 가스를 외부로 배출시키는 가스배출부와; 전기분해시 필요한 전해액을 공급하는 전해액 유입구와; 전기분해시 발생되는 열을 냉각시키기 위해 병렬로 연결된 전해조의 정면에 구비된 블로워로 구성되어져 단위 시간당 가스발생율을 증가시키도록 한 것이다.

Description

가변형 전해조에 의한 대용량 산소, 수소 혼성 가스 발생 장치{great volume oxygen and hydrogen mixture gas generation equipment of variable an electrolytic cell}

본 발명은 가변형 전해조에 의한 대용량 산소 ·수소 혼성가스 발생장치에 관한 것으로서 특히 다수의 전해조를 병렬로 연결시키고 양측에서 직류전원이 인가되도록 함으로써 단위 시간당 많은 량의 가스를 발생시키도록 한 것이다.

최초에 물을 전기분해 할 때는 전해조내에 격막을 설치하고, 각각의 전해조내에 +, - 전극을 연결하여 산소와 수소가 분리되도록 하였으나 최근 새로운 에너지원을 찾으려는 연구와 함께 산소와 수소가 혼합된 가스를 발생시키는 전해조의 개발이 이루어지고 있다.

그러나 이론상의 물을 전기분해하는 방식에 있어서 그 주된 장치인 전해조의 구조가 잘못되어 있음으로써 대량 발생장치의 제작이 어렵고, 전해조의 밀폐에 문제가 있어 전해액이 누출되며 발열반응에 의한 냉각등의 문제가 있었다.

그 예로 +와 -의 전극이 서로 교차되게 배치된 전극뭉치를 전해액이 들어있는 통속에 담근 상태에서 전해를 시킴으로써 발열반응에 의해 전해조의 온도가 상승하게 되는 문제가 있었다. 이로 인해 산소와 수소 가스 외에 수증기가 발생하여 가스와 함께 토출되어 배관라인에 응축수가 생김으로써 간혹 토치를 통해 물이 쏟아져 나오기도 한다.

또한 각각의 전극에 긴 볼트로 연결한 공냉식 방식은 전해액을 충진할 공간을 마련하고 절연을 위하여 각 전극판 사이를 고무등의 절연재로 밀폐시켜야 함으로 수십개에서 100여개가 넘는 전극판 사이 중에서 1개소라도 누출되면 전체 발생기의 가동이 중단되는 문제점이 있었다.

그리고 조합된 전극 사이로 바람을 불어주어 냉각을 하지만 각 전극 전체가 긴 볼트로 조여져 있으므로 실제로는 하나의 전해조 뭉치가 됨으로써 장시간 가동이 어렵고 대량의 가스발생장치가 될 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서 일정한 크기를 갖는 얇고 넓은 형태를 갖는 다수의 전해조를 소정 간격으로 병렬로 연결시키고 조합된 그 양 끝단에 직류전원이 인가되도록 함으로써 전해조의 온도 상승을 억제 하고, 같은 전기 에너지로서 가스발생량은 단면적에 비례함으로 시간당 가스발생율을 증가시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하고 아울러 그 안전율을 높인 개별 공냉식 산소 ·수소 혼성가스 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전해조에 음극과 양극판을 구비하고, 전해액을 전기분해시켜 수소와 산소가스를 얻는 장치에 있어서, 받침판과; 요홈을 갖는 각각의 절연받침과; 전해액을 보관할 수 있는 공간내부로 전극판을 이용하여 전기분해가 가능하도록 구비된 전해조와; 전해조의 하단 양측에 상기 절연받침이 끼워져 받침판 위에 소정의 개수가 병렬로 놓여지도록 하고, 전해조 사이로 전기분해를 통해 발생된 가스를 외부로 배출시키는 가스배출부와; 전기분해시 필요한 전해액을 공급하는 전해액 유입구와; 전기분해시 발생되는 열을 냉각시키기 위해 병렬로 연결된 전해조의 정면에 구비된 블로워로 구성된 것을 특징으로 하는 가변형 전해조에 의한 대용량 산소 ·수소 혼성가스 발생장치를 제공함에 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 혼성가스 발생장치의 요부 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 혼성가스 발생장치의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 혼성가스 발생장치의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2:받침판 3:절연받침

4:전해조 7:블로워

8:요홈 9:방폭소음기

10:요홈부 11:체결공

12:커플러 13:함체부

14:+ 입력단자 16:+ 전극판

17: 커버 18:절연부재

19:체결부재

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 혼성가스 발생장치(1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 가스발생장치(1)가 설치되는 바닥에 놓여지는 받침판(2)과, 받침판(2) 윗면에 놓여진 다수의 절연받침(3)과, 절연받침(3) 위로 내부에 전해액을 저장하여 전기분해가 가능하도록 구비된 전해조(4)(4a)와, 전해조(4)(4a)의 내부에서 발생된 산소와 수소의 혼성가스를 외부로 배출시키면서 전기분해에 필요한 전해액을 공급하도록 전해조(4)(4a) 사이의 상하단부에 구비된 가스배출구(5)와 전해액 유입구(6)로 구성되고, 상기 전해조(4)(4a) 사이로 외부의 공기를 강제 송풍시키도록 구비된 블로워 (7)로 구성된다.

여기에서 상기 받침판(2)은 그 위로 설치되는 전해조(4)의 갯수에 따라 길이를 조절하여 사용할 수 있도록 구비되어 있다.

상기 절연받침(3)은 전해조(4)로 인가되는 전류가 외부로 누전되는 것을 방지하도록 하는 것으로서 전해조(4)의 하단으로 돌출된 가장자리에 삽입되도록 하는 요홈(8)이 형성되어 있다.

상기 전해조(4)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일측면에 내부 역화 등에 의한 역압력을 조절하는 방폭소음기(9)가 구비되어 있고, 방폭소음기(9)와 대향되는 방향에 소정 공간을 갖는 요홈부(10) 가장자리로 다수의 체결공(11)이 형성된 커플러(12)를 갖는 함체부 (13)가 구비되어 있다.

또한 함체부(13)의 외측면에는 미도시한 파워 서플리에 접속된 + 입력단자 (14)가 구비되어 있고, + 입력단자(14)의 자유단부가 위치하는 함체부(13)의 내측면에 절연부시(15)가 끼워진 + 전극판(16)이 구비되어 있다.

여기에서 상기 전극판(16)은 면적을 최대한 넓게 하기 위해 요홈부(10)의 면적과 거의 동일하거나 작게 하도록 하는 것이 바람직하고, 전기 분해과정에서 발생되는 부식을 방지하면서 전류밀도를 높이기 위해 표면에 니켈도금을 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 입력단자(14)가 구비된 함체부(13)의 상하부에는 전기분해시 발생되는 압력에 의해 함체부(13)가 변형되는 것을 방지하는 복수개의 보강부(13a)(13b)가 구비되어 있고, 윗면에는 전해열의 온도를 측정하는 온도감지센서(13c)가 설치되어 있다. 그리고 밑면에는 전해액의 교환 및 전해조의 청소를 용이하도록 하기 위한 드레인 밸브(13d)가 구비되있다.

상기 커플러(12)에 닿을 수 있는 커버(17)가 절연부재(18)를 사이에 두고 다수의 체결부재(19)에 의해 기밀이 유지되도록 고정되어 있다.

상기 커버(17)은 함체부(13)의 가장자리에 구비된 커플러(12)에 그 끝단부가 맞닿도록 구비하는 것이 바람직하고, 외측면에 상기 가스배출구(5)와 전해액 유입구(6)가 연결되도록 구비되어 있다. 그리고 커버(17)와 절연부재(18) 내측면 사이에 소정의 간격을 갖는 - 전극판(16a)이 구비되어 있다.

상기 함체부(13)의 하단에 구비된 드레인 밸브(13d)는 이웃한 다른 드레인 밸브에 파이프(30)로 연결되어 있어 여러곳으로 부터 배출된 전해액을 한 곳으로 모을 수 있도록 구비되어 있다.

본 발명에서 사용된 블로워(7)의 방열팬 크기는 전극판과 동일한 크기로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 본발명에서 사용된 전해액은 수산화 칼슘용액 또는 수산화 칼슘용액에 순수한 물을 희석시켜 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용은 다음과 같다.

먼저 미도시한 파워 서플리를 통해 직류인 전류가 인가됨과 동시에 전해조 (4)의 + 입력단자(14)와 연결된 + 전극판(16)과 - 전극판(16a)에 의해 전해액에서 전기분해가 일어나면서 산소와 수소가스가 발생한다.

발생된 산소와 수소가스는 혼합된 상태로 전해조(4)(4a)사이에 구비된 가스배출구(5)를 통해 배출되며 배출된 혼합가스는 공지의 수분제거장치를 통과시켜 수분이 제거된 상태에서 토오치로 연소시켜 사용하면 된다.

그리고 가스가 발생되면서 줄어든 물은 유입구를 통해 전해액 유입구(6)를 통해 적당량이 유입됨으로써 항상 일정한 량을 유지할 수 있게 된다.

한편 전해액이 전기분해되면서 발생되는 전해열은 전해액을 둘러싸고 있는 전해조(4)에 전달되고, 전해조(4)로 전달된 열은 일측에 설치된 블로워(7)로 부터 토출되는 외기에 의해 냉각이 된다.

본 발명에서 사용된 전해조는 필요한 가스량에 따라 직렬이나 병렬로 사용하여 충족시킬 수 있고, 또한 그 형태를 사각형 뿐만 아니라 내부에 공간을 갖도록 하는 원형이나 타원형 및 다각형으로 변경시켜 사용할 수 있다.

또한 파워 서플리에서 공급되는 전원을 통상의 가변저항기를 경유하도록 할 경우에는 가스의 발생량을 조절할 수 있다.

그리고 전해조의 일측에 상하한 압력자동 제어기를 부착할 경우에는 전해조내부의 압력을 일정하게 유지되도록 하여 더욱 안전하게 사용할 수 있다.

또한 전해액 농도측정 센서를 이용할 경우에는 전해질의 농도가 최상이 되도록 유지시켜 불필요한 전력소모를 줄여 보다 효율적으로 사용할 수 도 있고, 다수의 필터를 갖는 자동급수장치를 설치할 경우에는 증류수와 초순수 등을 용이하게 공급할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 여러개의 전해조를 병렬로 연결시킨 상태에서 파워 서플리로 부터 직류 전원이 인가되도록 하여 전해액을 전기분해시켜 산소와 수소 가스를 발생되도록 하는 과정에서 외부에 설치된 블로워를 통해 전해조에서 발생되는 열을 용이하게 냉각시킬 수 있도록 함으로써 많은 가스를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 24시간 연속가동이 가능하고, 3년 이상 전해조의 부품교체 없이 사용할 수 있도록 안전도와 안전율을 높인 것이다.

Claims (2)

1. 전해조에 음극과 양극판을 구비하고, 전해액을 전기분해시켜 수소와 산소가스를 얻는 장치에 있어서,

   받침판(2)과;

   요홈(8)을 갖는 각각의 절연받침(3)과;

   전해액을 보관할 수 있는 공간에 한쌍의 전극판을 이용하여 전기분해가 가능하도록 구비된 전해조(4)(4a)와;

   상기 전해조(4)(4a)에 연결되어 전기분해시 필요한 전해액을 공급하는 전해액 유입구(6)와;

   상기 전해조(4)(4a)의 상단에 연결되어 전기분해 과정중에 발생된 가스를 외부로 배출시키는 가스배출부(5)와;

   전기분해시 발생된 열을 냉각시키기 위해 병렬로 연결된 전해조(4)(4a)의 정면에 구비된 블로워(7);로 구성되며, 상기 전해조를 기본 단위로 하여 필요한 가스 용량에 따라 선택적으로 전해조의 하단 양측에 상기 절연받침(3)을 끼워 받침판(2) 위에 다수개의 전해조를 병렬로 연결시키는 것을 특징으로 하는 가변형 전해조에 의한 대용량 산소 ·수소 혼성가스 발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전해조(4)(4a)는 요홈부(10)의 가장 자리로 체결공 (11)을 갖는 커플러(12)를 구비하며 외측면으로 방폭소음기(9) 및 보강부(13a) (13b)를 구비하고 상하단에 온도센서(13c)와 드레인 밸브(13d)가 구비된 함체부 (13)와;

   함체부(13)의 외측에 구비된 + 입력단자(14)와 연결된 상태로 내측면에 구비된 + 전극판(16)과;

   함체부(13)의 면적과 같은 면적을 갖도록 구비된 커버(17)와;

   커플러(12)와 커버(17)의 가장자리 사이에 구비된 절연부재(18)와;

   커버(17)와 절연부재(18)의 내측으로 + 전극판(16)과 동일한 형태를 갖도록 구비된 - 전극판(16a)과;

   커플러(12)와 커버전극(17)이 다수의 체결부재(19)에 의해 기밀이 유지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변형 전해조에 의한 대용량 산소 ·수소 혼성가스 발생장치.