KR100511149B1 - 브라운가스 혼합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산수소 혼성가스(브라운 가스)를 혼합하는 기구에 관련된다. 구성의 특징으로서, 산수소 혼성가스의 수분을 제거하여 일시 저장하며, 정압계(14)와 유량계(15)를 통하여 배출하는 혼성가스 공급부; 역류방지 기능의 체크밸브(21)(22)와 유로단면적 가변 기능의 레귤레이터(20)를 구비하는 LPG 공급부; 상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부의 혼합비를 제어하는 동시에 제어 상태를 표시하는 제어판넬부; 및 상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부에서 배출되는 가스를 혼합 저장하고 다수의 역화방지기(41)(42)를 통하여 공급하는 혼합가스부;를 포함하여 이루어진다.

이러한 구성에 의하면, 산소ㆍ수소가 혼합된 혼성가스에 적량의 LPG를 재차 혼합함에 따라 폭발성을 억제하여 사용상의 안전성을 증대하는 효과가 있다.

Description

브라운가스 혼합장치{Apparatus for mixing Brown gas}

본 발명은 브라운가스 혼합기구에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 산소ㆍ수소가 혼합된 혼성가스의 폭발성을 억제하여 사용상의 안전성을 증대하기 위한 브라운가스 혼합기구에 관한 것이다.

통칭 산수소 혼성가스, 아쿠아 가스, 물가스 등으로 불리는 브라운 가스는 물을 전기 분해하여 얻은 수소와 산소를 분리하지 않고 함량비 2:1로 섞어 둔 혼합기체이다. 브라운 가스는 연소시 불꽃을 모으는 응폭(implosion)현상을 유발하여 초고온을 발생하므로 에너지 효율이 우수할 뿐 아니라 연소 후에 수증기만 발생하므로 환경오염이 없는 청정한 에너지원으로 인식되고 있다.

그런데 종래에는 산수소 혼성가스만을 사용하기 때문에 가스발생기의 저장탱크나 전기분해조 내에서 내부의 스파크나 외부로부터의 역화에 의한 폭발이 자주 발생하여 혼성가스의 사용상 많은 제약이 따랐다.

이에 일찍이 산수소 혼성가스 발생장치가 개발되고서도 각종 산업현장에서 적극적으로 활용되지 못하는 근본적인 이유 중의 하나로 되고 있다.

그러므로 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산소ㆍ수소가 혼합된 혼성가스의 폭발성을 억제하여 사용상의 안전성을 증대하기 위한 브라운가스 혼합기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 산수소 혼성가스(브라운 가스)를 혼합하는 기구에 있어서: 산수소 혼성가스의 수분을 제거하여 일시 저장하며, 정압계(14)와 유량계(15)를 통하여 배출하는 혼성가스 공급부; 역류방지 기능의 체크밸브(21)(22)와 유로단면적 가변 기능의 레귤레이터(20)를 구비하는 LPG 공급부; 상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부의 혼합비를 제어하는 동시에 제어 상태를 표시하는 제어판넬부; 및 상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부에서 배출되는 가스를 혼합 저장하고 다수의 역화방지기(41)(42)를 통하여 공급하는 혼합가스부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제어판넬부는 유량계(15)의 입력에 대응하여 레귤레이터(20)의 출력을 조절하는 제어기(30)를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 혼합장치의 외관을 나타내는 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 혼합장치의 내부를 나타내는 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 혼합장치를 종단하여 나타내는 측면도이다.

본 발명은 산수소 혼성가스(일명 브라운 가스)를 혼합하는 기구에 관련되며, 도 1 내지 도 3에서 이해의 편의를 위해 파이프, 호스 등의 배관자재를 생략한다. 본 발명의 혼합기구는 적어도 전면이 개폐되는 상자형의 캐비닛에 설치되며, 이동이 편리하도록 저면에는 캐스터(도시 생략)를 부착할 수도 있다. 도 1은 전면의 도어를 닫은 상태의 정면 외관을 나타내는 반면, 도 2는 도어를 개방한 상태에서 정면 내부를 나타낸다.

본 발명의 장치를 전체적으로 보면 가스발생기로부터 나오는 산수소 혼성가스를 제어하는 혼성가스 공급부와, 상기 산수소 혼성가스에 혼합하기 위한 LPG를 제어하는 LPG 공급부와, 각 지시계나 계기의 작동여부와 지시치를 제어하고 표시하기 위한 제어판넬부와, 상기 양측의 가스를 혼합한 혼합가스를 제어하는 혼합가스부 등 4개의 기능부로 구분된다.

본 발명의 혼성가스 공급부는 혼성가스의 수분을 제거하여 일시 저장하며, 정압계(14)와 유량계(15)를 통하여 다음 공정으로 이송한다. 배관의 상류측에 기수분리기(11)와 드레인트랩(16)이 설치되어 혼성가스의 수분을 제거한 후 외부로 배출한다. 기수분리기(11)의 하류측으로 저장탱크(12)가 설치되어 혼성가스를 저장하고, 저장탱크(12)의 하류측에 정압기(14)와 유량계(15)가 직렬로 설치된다. 정압기(14)는 중ㆍ고압에서 필요한 특정압력으로 정압하기 위한 용도로서 수동식 레귤레이터 또는 정압계 등을 사용할 수 있다. 유량계(15)는 내마모성에 좋고 압력손실이 적은 전자유량계 방식이 바람직하며, 일본 야마다케사(Yamatake)의 전자 유량계 또는 동등 이상의 제품을 사용할 수 있다.

본 발명의 LPG 공급부는 역류방지 기능의 체크밸브(21)(22)와 유로단면적 가변 기능의 레귤레이터(20)를 구비한다. LPG 공급부는 산수소 혼성가스에 혼합하기 위한 LPG를 저장하는 부분으로 산수소 가스량의 정보를 받아 LPG 유입량을 조절하는 레귤레이터(20)가 설치되고, 레귤레이터(20)의 상류 및 하류측으로 가스의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(21)(22)가 각각 설치된다. LPG 유입량은 후술하는 제어판넬부의 프로그래밍에 의해 제어되고 표시된다.

LPG는 산수소 혼성가스가 가지는 높은 인화성을 억제하고 낮은 압력을 보완하며 아울러 산수소 혼성가스의 높은 연소온도를 저감하는 역할을 한다. LPG는 탄화수소를 액화한 것으로 프로판(C3H8), 부탄(C4H10) 등의 주성분에 소량의 프로필렌, 부틸렌 등이 포함되어 있으며 산수소 혼성가스와 혼합하면 상대적으로 폭발위험이 줄어든 안정한 상태가 된다.

LPG 대신에 핵산, 아세틸렌 등의 가스를 사용할 수도 있으며, 무색ㆍ무취 보다는 유색ㆍ유취를 사용하면 누출사고를 예방하는데 유리하다. 또한 산수소 혼성가스만 사용하면 불꽃의 식별력이 떨어지나 LPG가 혼합되면 불꽃 색상이 명확하여 용접 등의 작업시 안전사고를 방지할 수 있다.

본 발명의 제어판넬부는 상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부의 혼합비를 제어하는 동시에 제어 상태를 표시한다. 제어판넬부는 도 2의 전원(31)을 제외하고는 도 1처럼 캐비닛의 도어에 노출되도록 설치된다. 전원(31)은 AC전원을 DC전원으로 변환하여 제어기(30)에 공급한다. 일측의 지시계(34)는 정압기(14)의 하류측에서 압력을 검출하여 표시하고, 타측의 지시계(36)는 체크밸브(21)의 상류측에서 압력을 검출하여 표시한다. 디스플레이(32)는 제어상태를 표시하도록 제어기(30)의 출력단에 연결하는데, 표시형태를 다양화하는 측면에서 LCD 패널을 사용하는 것이 좋다. 제어기(30)를 중심으로 하는 주요부의 회로 연결 및 그에 따른 작동은 후술하는 도 4를 참조한다.

도 4는 본 발명에 따른 혼합장치의 주요부 연결을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 혼합가스부는 상기한 혼성가스 공급부와 LPG 공급부에서 배출되는 가스를 혼합 저장하고 다수의 역화방지기(41)(42)를 통하여 공급한다. 유량계(15) 및 체크밸브(22)의 하류단은 혼합탱크(40)의 입력포트에 연결하고, 혼합탱크(40)의 출력포트에는 역화방지기(41)(42)를 설치한다. 역화방지기(41)(42)는 산소아세틸렌 또는 가스집합용접장치에 사용되는 방식에 준하며, 설치의 간편성 측면에서 건식이 바람직하나 수봉식을 사용할 수도 있다.

도 4에서 실선으로 나타낸 것은 가스의 유동경로이고, 점선으로 나타낸 것은 전선을 결선한 부분이다. 본 발명의 제어판넬부는 유량계(15)의 입력에 대응하여 레귤레이터(20)의 출력을 조절하는 제어기(30)를 구비한다. 제어기(30), 디스플레이(32), 지시계(34)(36)는 모두 동일한 전원(31)에 연결된다. 제어기(30)는 CPU, 메모리, 입출력 인테페이스를 구비하는 마이콤 회로를 사용한다.

설치에 있어서, 도 3의 후방으로 노출되는 체크밸브(21)의 니플에 LPG 공급용기를 연결하고, 그 하단의 니플에 산수소 혼성가스 공급용기를 연결하고, 전방으로 노출되는 역화방지기(41)(42)의 니플에 용접 토치를 연결한다.

작동에 있어서, 본 발명의 기구에 산수소 혼성가스가 유입되면 기수분리기(11)를 거쳐 수분이 제거되고, 제거된 수분은 드레인트랩(16)에서 일정량 저장된 후 자동으로 배출된다. 수분이 제거된 가스는 저장탱크(12)에 저장이 되며 정압계(14)를 통해 일정한 압력을 지닌 상태로 이송된다. 일정한 압력의 가스가 유동되는 양은 유량계(15)에서 측정되고, 측정된 가스량의 정보는 제어기(30)에 저장된 후 기 설정된 데이터와 비교된다. 이에 따라 제어기(30)는 레귤레이터(20)에 대한 출력 변동으로 유로상의 개도율을 가변하여 혼합용 LPG의 양을 조절한다. 레귤레이터(20)에 의한 가스량 정보는 디스플레이(32)에 표시된다.

산수소 혼성가스에 대한 LPG의 혼합비는 현장의 작업표준으로 결정하여 제어기(30)에 입력하는데, 그러한 입력은 제어기(30)의 메모리에 저장되고 필요에 따라 갱신될 수도 있다.

상술한 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 산소ㆍ수소가 혼합된 혼성가스에 적량의 LPG를 재차 혼합함에 따라 폭발성을 억제하여 사용상의 안전성을 증대하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 혼합장치의 외관을 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 혼합장치의 내부를 나타내는 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 혼합장치를 종단하여 나타내는 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 혼합장치의 주요부 연결을 나타내는 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11: 기수분리기 12: 저장탱크

14: 정압기 15: 유량계

20: 레귤레이터 21, 22: 체크밸브

30: 제어기 31: 전원

34, 36: 지시계 40: 혼합탱크

41, 42: 역화방지기

Claims (2)

1. 산수소 혼성가스(브라운 가스)를 혼합하는 기구에 있어서:

   산수소 혼성가스의 수분을 제거하여 일시 저장하며, 정압계(14)와 유량계(15)를 통하여 배출하는 혼성가스 공급부;

   역류방지 기능의 체크밸브(21)(22)와 유로단면적 가변 기능의 레귤레이터(20)를 구비하는 LPG 공급부;

   상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부의 혼합비를 제어하는 동시에 제어 상태를 표시하는 제어판넬부; 및

   상기 혼성가스 공급부와 LPG 공급부에서 배출되는 가스를 혼합 저장하고 다수의 역화방지기(41)(42)를 통하여 공급하는 혼합가스부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브라운가스 혼합기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어판넬부는 유량계(15)의 입력에 대응하여 레귤레이터(20)의 출력을 조절하는 제어기(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 브라운가스 혼합기구.