KR100816098B1 - 워터가스 발생장치의 전해조 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 워터가스 발생장치의 전해조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 전해판 및 전극부재와, 상기 전해판 및 전극부재의 사이에 개재되는 절연부재의 결합력을 증대시켜 내부압력에 의해 절연부재가 늘어나거나 결합면의 틈새에 공간이 발생되는 것을 방지하는 워터가스 발생장치의 전해조에 관한 것이다.
이러한 워터가스 발생장치의 전해조는 워터가스 발생장치의 전해조에 있어서, 내측에 수용공간을 형성한 케이스;와, 판면에 전해액 연결관을 형성하여 상기 케이스의 양단에 설치되며 양극의 전원이 각각 인가되는 전극부재;와, 중앙부에 전해액 순환공을 형성하여 상기 전극부재의 사이에 다수 배치되는 전해판;과, 중앙에 공간부를 형성하여 상기 전해판 및 전극부재의 사이에 배치되는 절연부재; 및, 상기 케이스와 전극부재와 전해판과 절연부재를 관통하여 체결하는 연결봉을 포함하며, 절연부재의 내측공간으로 전해판의 순환공에 의해 연통되는 전해액 수용공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070008551
워터가스, 전해, 절연, 냉각유체

Description

워터가스 발생장치의 전해조{Electrolyzer of Water gas generator}
도 1은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 사시도,
도 2는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 분해사시도,
도 3은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 조립과정을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 결합단면도,
도 5a 내지 5c는 본 발명의 전해판들의 다양한 실시예들을 나타낸 사시도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110:케이스, 112:관체, 114:커버, 114a:전극삽입공, 114b:연결관삽입공,
114c:연결봉삽입공, 114d:유입구, 114e:유출구, 120:전극부재, 122:전극봉,
124:전해액 연결관, 126:삽입공, 128:안착홈, 130:전해판, 132:안착홈,
134:순환공, 136:삽입공, 140:절연부재, 142:체결공, 144:삽입돌기,
150:연결봉, 152:너트
본 발명은 다수의 전극부재와 전해판들의 사이에 개재되는 절연부재의 결합 력을 증대시켜 내부압력에 의해 절연부재가 늘어나거나 결합면의 틈새에 공간이 발생되는 것을 방지하는 워터가스 발생장치의 전해조에 관한 것이다.
일반적으로 워터가스는 물의 전기분해를 얻어지는 산소와 수소의 혼합가스로, 이러한 워터가스를 발생시키는 장치들의 전해조는 단순한 결합구조로 이루어져 내부압력에 의해 전해판들 사이의 고무패킹이 압력을 견디지 못하고 변형되면서 부재간의 결합면에 틈새가 발생되어 전해액이 누출되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 상기한 바와 전해판 및 전극부재에 절연부재가 안착되는 안착홈을 형성하여 상기 안착홈에 절연부재의 외측단이 걸려지도록 함으로써 내부 압력에 의해 고무재질의 절연부재가 늘어나거나 결합면의 틈새에 공간이 발생되는 것을 방지한 워터가스 발생장치의 전해조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 연결봉에 의해 결속되는 각 부재들 사이로 각각 개재된 절연부재를 신축성 있는 고무재질로 구성하여 상기 절연부재가 각 부재들 사이에서 압착되어 밀폐력이 증대되도록 한 워터가스 발생장치의 전해조를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 절연부재의 외측으로 냉각유체가 순환하도록 하여 냉각유체가 전해판의 외측단에 접촉되면서 전해액의 전기분해 과정에서 발생되는 열을 냉각시키는 워터가스 발생장치의 전해조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기의 냉각유체를 절연유로 구성하여 누전에 따른 안전사고의 발생을 방지하는 효과도 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 워터가스 발생장치의 전해조에 있어서, 내측에 수용공간을 형성한 케이스;와, 판면에 전해액 연결관을 형성하여 상기 케이스의 양단에 설치되며 양극의 전원이 각각 인가되는 전극부재;와, 중앙부에 전해액 순환공을 형성하여 상기 전극부재의 사이에 다수 배치되는 전해판;과, 중앙에 공간부를 형성하여 상기 전해판 및 전극부재의 사이에 배치되는 절연부재; 및, 상기 케이스와 전극부재와 전해판과 절연부재를 관통하여 체결하는 연결봉을 포함하며, 절연부재의 내측공간으로 전해판의 순환공에 의해 연통되는 전해액 수용공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조를 제공함으로써 달성된다.
상기 전해판은 판면에 절연부재가 안착되는 안착홈을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 절연부재는 고무재질로 이루어져 신축성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 전기분해과정에서 전해판으로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 냉각수단은 절연부재의 외측으로 형성되는 냉각유체 수용공간과, 냉각유체가 순환하도록 케이스에 각각 형성되는 유입구 및 유출구로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉각유체는 절연유로 이루어져 냉각과 더불어 절연되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 상기 전해판은 외측단에 표면적을 증대시키는 열교환부를 형성하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부도면중 도 1은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 사시도이고, 도 2는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 분해사시도이다.
먼저 도 1에서와 같이 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조(100)는 탱크(T)로부터 공급되는 전해액을 전기분해하여 워터가스를 발생시켜 탱크내에서 밸브(V)를 통해 포집하고, 전기분해과정에서 발생되는 열은 순환펌프(P)를 통해 순환되는 냉각유체로 냉각하는 것이다.
이러한 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 케이스(110)와, 전극부재(120)와, 다수의 전해판(130)들과, 상기 전해판(130)들 사이에 개재되는 절연부재(140)와, 상기 부재들을 체결시키는 연결봉과, 상기 전해판(130)에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각수단을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(110)는 중공 관체(112)와, 상기 관체(112)의 양단을 마감하는 커버(114)로 구성되며, 상기 커버(114)의 판면에는 중앙에 전극 삽입공(114a)이 형성되고, 전극 삽입공(114a)의 상하로 전해액 연결관 삽입공(114b)이 형성되며, 전해액 연결관 삽입공(114b)의 외측으로 삽입공(114c)이 다수 형성된다.
상기 전극부재(120)는 상기 케이스(110)의 내측 양단에 각각 설치되어 양극의 전원이 각각 인가되는 것으로 상기 커버(114)의 전극 삽입공(114a)를 관통하는 전극봉(122)과 전해액이 유입/유출되는 전해액 연결관(124)이 돌출형성되고, 판면에는 삽입공(126)과, 절연부재(140)가 안착되는 안착홈(128)이 형성된다.
상기 전해판(130)은 판체의 중앙이 함몰되어 안착홈(132)을 형성하고, 판면의 중앙부 양측으로 전해액이 순환하는 순환공(134)을 형성하고, 상기 안착홈(132)의 외측으로는 삽입공(136)을 형성한다.
상기 절연부재(140)는 중앙에 중공부를 갖는 테두리부재로 이루어지며 절연 및 밀폐공간을 형성하도록 고무재질로 구성된다. 그리고 상기 연결봉(150)이 관통하는 체결공(142)을 형성하고, 상기 체결공(142)의 일측으로는 링형의 삽입돌기(144)를 돌출형성한다.
상기 연결봉(150)은 양단에 나사부를 형성하고, 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)과 절연부재(140)를 관통체결한 뒤 양단의 나사부가 너트(152)로 체결됨에 의해 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)과 절연부재(140)들을 결속시킨다.
상기 냉각수단은 상기 케이스(110)의 양측 커버(114)에 유입구(114d)와 유출구(114e)를 각각 형성하여, 냉각유체가 상기 유입구(114d)와 유출구(114e)를 통해 케이스 내부를 순환하면서 전해과정에서 발생되는 열을 냉각하도록 한다. 상기의 냉각유체로는 절연유가 사용된다.
이하, 상기의 구성을 갖는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 결합 및 작용을 설명한다.
첨부도면중 도 3은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 조립과정을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 결합단면도이다.
상기 도면들에서 도시하는 바와 같이 케이스(110)의 중공 관체(112)의 개구부를 마감하고 있는 양측 커버(114)의 내측으로 전극부재(120)가 각각 배치되고, 양측에 배치된 전극부재(120)의 사이공간으로 다수의 전해판(130)들이 배치되며, 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)들의 사이에는 절연부재(140)가 각각 개재된다.
그리고, 연결봉(150)이 상기 커버(114)의 삽입공(114c)과 전극부재(120)의 삽입공(126)과 전해판(130)의 삽입공(136) 및 절연부재(140)의 체결공(142)을 관통한 뒤 상기 연결봉(150)의 양단에 너트(152)가 체결됨으로써 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)과 절연부재(140)들을 결속하게 된다.
상기의 절연부재(140)는 신축성을 갖는 고무재질로 구성되므로 상기와 같이 연결봉(150)에 의해 결속되는 경우 전해판(130) 및 전극부재(120)의 사이에서 탄력적으로 압축되어 전해판(130) 및 전극부재(120)에 밀착되면서 밀폐력이 증대된다.
그리고, 상기 절연부재(140)의 체결공(142) 일측면에 형성된 삽입돌기(144)가 커버(114)와 전극부재(120) 및 전해판(130)의 삽입공(114a,126,136)으로 삽입되면서 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)이 연결봉(150)과 직접 접촉하는 것을 방지하므로 전극부재(120)의 전극봉(122)으로 인가되는 전원으로부터 상기 커버(114)와 전극부재(120)와 전해판(130)이 절연된다.
상기 전극부재(120)의 판면으로부터 돌출형성된 전극봉(122)은 커버(114)의 전극삽입공(114b)을 관통하여 커버(114)의 외측으로 노출되고, 전극부재(120)의 판면에 설치된 전해액 연결관(124)은 커버(114)의 전해액 연결관 삽입공(114c)을 관통하여 커버(114)의 외측으로 노출된다.
특히, 상기 전해판(130)과 전극부재(120)의 판면에 오목하게 형성된 안착홈(132,128)으로 절연부재(140)가 삽입되는 결합구조를 가지므로, 견고하게 조립되어 전해액의 전기분해시 발생되는 내부압력에 의해 전해판(130)과 절연부재(140) 또는 전극부재(120)의 조립면에 틈이 발생되는 것이 방지된다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 상기와 같이 조립됨에 따라서 상기 절연부재(140)의 내측에는 전해액이 수용되는 전해액수용공간(a1)이 마련되고, 절연부재(140)의 외측으로는 냉각유체가 수용되는 냉각유체수용공간(a2)이 마련된다.
전해액 보관탱크의 전해액은 일측 커버(114)를 관통하여 노출된 전극부재(120)의 전해액 연결관(124)으로 주입되어 케이스(100)내의 전해액 수용공간(a1)을 채우게 되고, 양측 전극부재(120)의 전극봉에 (+)(-)극이 각각 인가되면 전해액 수용공간(a1)의 전해판(130) 사이에서 전해액이 전기분해되면서 워터가스가 기포형태로 발생하게 된다.
상기와 같이 전해액 수용공간(a1)내에서 전기분해되어 워터가스를 기포형태로 포함한 전해액은 전해판(130)의 순환공(134)을 통해 타측 커버(114)로 노출된 전극부재(120)의 전해액 연결관(124)으로 배출되어 다시 탱크(T)로 이송되며, 탱크(T)내에서 상단에 마련된 밸브(V)를 통해 별도로 포집된다.
한편, 상기의 전해과정에서 열이 발생하게 되는데, 케이스(100)의 양측 커버(114)에 형성된 냉각유체 유입공(114d)으로 유입되어 냉각유체 수용공간(a2)에 수용되었다가 전해판(130)의 외측판면에 접촉하면서 전해과정에서 발생되는 열을 흡수하여 냉각유체 유출공(114e)으로 배출되는 냉각유체를 통해 냉각된다.
상기의 냉각유체는 상기 냉각유체 유입공(114d) 및 유출공(114e)에 접속되는 순환펌프(P)를 통해 강제순환되며, 냉각유체로는 절연유가 사용되어 전극부재(120) 및 전해판(130)으로부터의 전기가 냉각유체를 통해 누전되는 것을 방지한다.
상기와 같은 본 발명의 전해조는 케이스(100) 내부의 전해액 수용공간(a1)과 냉각유체 수용공간(a2)이 절연부재(140)를 통해 구분되어 전해액 수용공간(a1)에서는 전해액의 전기분해가 이루어져 워터가스가 발생되고, 냉각유체 수용공간(a2)에서는 상기 전기분해 과정에서 발생되는 열을 냉각시키는 작용을 한다.
여기서, 고무재질로 이루어진 상기 절연부재(140)가 전해판(130) 및 전극부재(120)의 판면에 형성된 안착홈(132,128)에 결합되고, 연결봉(150)의 체결에 의해 전극부재(120) 및 전해판(130)들의 사이에서 압착되므로 견고한 조립성 및 밀폐성을 갖게 되므로 전해과정에서 발생되는 내부압력에 의해 부재간의 조립면에 틈이 발생되는 것을 방지하게 된다.
첨부도면중 도 5a 내지 5c는 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조의 전해판들의 다양한 실시예들을 나타낸 것으로 도 5a와 같이 전해판(130a)의 외측판면에 돌출리브(138a)를 형성하거나, 도 5b와 같이 전해판(130b)의 외측판면에 통공(138b)을 형성하거나, 도 5c와 같이 전해판(130c)의 판면에 절개편(138c)을 절곡 형성하는 것 등이 가능하다.
이러한 다양한 실시예들은 전해판(130a,130b,130c)의 외측판면에 표면적을 증대시키는 열교환부를 형성함으로써 케이스내의 냉각유체수용공간을 순환하는 냉각유체와의 접촉면적을 증대시키므로 열교환 효율이 향상되는 효과가 발생된다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 도면에서 원형으로 이루어진 것으로 도시되었으나, 이는 사각형이나 다각형 또는 타원등 다양한 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 전해판 및 전극부재에 절연부재가 안착되는 안착홈을 마련하여 절연부재의 내측으로 전해액이 수용되는 밀폐공간을 마련하도록 하며, 상기 안착홈에 절연부재의 외측단이 걸려지게 되므로 내부 압력에 의해 고무재질의 절연부재가 늘어나거나 결합면의 틈새에 공간이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 연결봉에 의해 결속되는 각 부재들 사이로 각각 개재된 절연부재가 신축성 있는 고무재질로 이루어짐에 따라 각 부재들 사이에서 압착되어 밀폐력이 증대되는 효과도 있다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 절연부재의 외측으로 냉각유체가 순환하도록 하여 냉각유체가 전해판의 외측단에 접촉되면서 전해액의 전기분해 과정에서 발생되는 열을 냉각시키는 효과도 있다.
아울러, 상기의 냉각유체를 절연유로 구성함으로써 누전에 따른 안전사고의 발생을 방지하는 효과도 있다.
본 발명 워터가스 발생장치의 전해조는 전해판의 외측판면에 열교환부를 형성하여 냉각유체와의 열교환 면적을 증대시키므로 열교환 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 워터가스 발생장치의 전해조에 있어서,
    내측에 수용공간을 형성한 케이스;
    판면에 전해액 연결관을 형성하여 상기 케이스의 양단에 설치되며 양극의 전원이 각각 인가되는 전극부재;
    중앙부에 전해액 순환공을 형성하여 상기 전극부재의 사이에 다수 배치되는 전해판;
    중앙에 공간부를 형성하여 상기 전해판 및 전극부재의 사이에 배치되는 절연부재; 및,
    상기 케이스와 전극부재와 전해판과 절연부재를 관통하여 체결하는 연결봉을 포함하며,
    절연부재의 내측공간으로 전해판의 순환공에 의해 연통되는 전해액 수용공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전해판은 판면에 절연부재가 안착되는 안착홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
  3. 제 1항에 있어서,
    전기분해과정에서 전해판으로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각수단은 절연부재의 외측으로 형성되는 냉각유체 수용공간과, 냉각유체가 순환하도록 케이스에 각각 형성되는 유입구 및 유출구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉각유체는 절연유인 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해판은 외측단에 표면적을 증대시키는 열교환부를 형성하는 것을 특징으로 하는 워터가스 발생장치의 전해조.
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