KR100869574B1

KR100869574B1 - 역인화 제어장치

Info

Publication number: KR100869574B1
Application number: KR1020070057963A
Authority: KR
Inventors: 박종진; 박진원
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-11-21

Abstract

본 발명은 일정공간을 갖고 그 내부에 역인화차단용액(16)이 채워져 있는 본체(2); 상기 본체(2)의 내부에 채워져 있는 역인화차단용액(16)에 접촉하지 않는 높이에 상기 본체(2)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되어 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판(18); 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구(4); 상기 가스 유입구(4)에 연결설치되어 유입된 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로를 제공하는 가스 이동경로(14); 상기 본체(2)의 상부 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 본체(2)의 내부에서 발생하는 충격을 흡수하는 충격완화부재(8); 및 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 본체(2) 내부의 수소 및 산소 혼합가스가 외부로 유출되는 가스 유출구(12) 및 본체(2)의 일측에 연결설치되어 본체(2) 내부의 제어변수 값을 측정한 후 측정된 제어변수 값이 미리 설정된 제어변수 값을 초과 또는 미달할 경우, 본체(2)의 가스 유입구(4)로 유입되는 가스 흐름을 차단하도록 하는 가스발생차단부재(10)를 포함하는 역인화 제어장치에 관한 것이다.

역인화, 수소, 산소, 압력, 다공성 소결판

Description

역인화 제어장치{A Back-Flash Control Apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 역인화 제어장치를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 충격완화부재를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 역인화 차단수단을 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 역인화 차단수단의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 본체 4 : 가스 유입구

6 : 역인화 차단수단 8 : 충격완화부재

10 : 가스발생차단부재 12 : 가스 유출구

14 : 가스 이동경로 16 : 역인화차단용액

18, 18' : 다공성 소결판 20 : 피스톤

22 : 피스톤링 24 : 스프링

26 : 로드 28 : 압력릴리프판

30 : 역인화가스 유입구 32 : 고정커버

34 : 공기 배출구 36 : 구멍

40 : 몸체 42 : 다층관

본 발명은 역인화(逆引火) 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소 및 산소 혼합가스를 열원으로 사용할 경우 발생되는 역인화를 제어하는 역인화 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

수소 및 산소 혼합가스는 통상적으로 물을 전기분해하여 얻어지며, 일부에서는 이를 브라운 가스라고 지칭하기도 하기도 한다. 여기서, 브라운 가스는 수소와 산소의 함량비가 2:1인 혼합기체를 의미한다.

통상 물을 전기분해하면 음극에서는 수소가 얻어지고, 양극에서는 산소가 얻어지는데, 이들 가스를 분리채집하지 않고 한꺼번에 포집하는 것이 수소 및 산소 혼합가스이다.

전술한 수소 및 산소 혼합가스는 일반적인 기체와 달리 연소시 응폭 현상을 유발하는 독특한 성질을 갖는바, 연소시 폭발현상이 발생하지 않으며, 오히려 불꽃이 내부로 모여들면서 초점을 형성하고, 주변을 진공화한다. 그 결과, 수소 및 산소 혼합가스를 연소시키면 융점이 가장 높은 텅스텐마저도 용융시킬 수 있을 정도의 초고온을 얻을 수 있다.

또한, 열선이 외부로 방출되지 않아 복사열로 인한 에너지 손실이 없으므로 우수한 에너지 효율을 가지며 그 자체에 산소를 포함하고 있으므로 연소시 별도의 산소공급이 필요 없고, 연소생성물로서 물만이 생성되므로 공해를 발생시키지 않는다.

이러한 장점으로 인하여 수소 및 산소 혼합가스 발생장치는 성능 및 안전성을 지속적으로 개선시켜 산업 일반에 널리 사용되고 있지만, 상기 수소 및 산소 혼합가스의 화염 전달속도가 매우 빠르기 때문에 사용 중, 특히 용접 중에 화염이 역류하는 역인화가 발생되며, 상기 화염의 역인화로 인해 수소 및 산소 혼합가스를 사용하는 장치에 결함을 발생시키게 된다.

특히, 상기 수소 및 산소 혼합가스의 역인화 속도는 통상적으로 탄화수소의 역인화 속도 60 내지 330ft/sec(George Wiseman, Brown's Gas, Book 1, 2002) 및 액화천연가스의 역인화 속도 약 8,160ft/sec 보다 수십, 수백 배 더 빠르다.

이에, 통상적으로 상기 수소 및 산소 혼합가스의 역인화를 제어 및 방지하기 위해 역인화시 발생되는 온도와 압력 변화를 감지하여 수소 및 산소 혼합가스의 공급을 차단하는 물리적인 방법이 사용되고 있다.

한편, 전술한 수소 및 산소 혼합가스의 역인화를 제어하기 위한 방법의 일례로서, 대한민국특허공개 제2001-0037336호에는 물, 헥산 또는 알코올 등의 액체를 단위 유닛에 충진시켜 역인화를 방지하는 브라운 가스 역인화방지 장치가 개시되어 있는바, 이는 상기 역인화를 방지하기 위해 탄화수소로서 헥산 등을 공급하여 연소 속도를 감소시키지만, 추가로 혼합되는 탄화수소가 역인화와 함께 연소되면서 역인화 속도를 감소시킨다.

다른 일례로서, 대한민국특허공개 제2002-0068578호에는 브라운 가스 발생장치에 의해 생산된 브라운 가스를 저장하고 있는 브라운 가스 저장탱크, 화염조절재가 혼합될 수 있도록 액상의 화염조절재가 충진된 화염조절탱크 및 에어콤프레서 등으로 이루어진 브라운 가스 역화 제거장치가 개시되어 있는바, 이는 역인화시 발생되는 물리적 변화를 센서로 감지하고 이를 제어기에서 전자신호로 송출하여 화염조절재 또는 에어콤프레서의 작동을 조절함으로써 역인화를 방지하는 것이다. 그러나, 전술한 방법은 역인화를 감지하는 센서 및 이를 제어하는 제어기의 구동회로 작동속도가 역인화의 화염속도보다 늦을 수 있다는 문제점이 있다.

또 다른 일례로서, 미국특허 제4,374,649호에는 압력용기, 액체가 담긴 용기를 통해 배출되는 가스를 차폐시키는 수단, 도관, 배플 플레이트(baffle plate), 버블러, 지지판 등을 포함하는 역인화 장치가 개시되어 있는바, 이는 물이나 비가연성 액체가 담긴 압력용기에 가연성 가스가 용기하부에서 상부로 통과하면서 가스 차폐밸브 기능을 하여 역인화를 제어하는 장치에 관한 것이다.

그러나 전술한 종래의 방법은 수소 및 산소 혼합가스에 대한 역인화 제어방법이 불안정하여 역인화 제어를 위한 이중, 삼중의 추가적인 안정장치를 필요로 하고, 특히 대용량의 수소 및 산소 혼합가스에 적용하기 위해서는 보다 확실한 역인화 제어를 위한 안전장치를 필요로 하게 된다.

이에, 본 발명자들은 전술한 문제점을 극복하기 위하여 연구를 거듭하던 중 이중 구조의 화염 차단기능을 갖는 동시에 폭발시 압력증가를 일정부분 해소시켜 화염이 가스 발생원으로부터 역인화가스가 격리될 수 있다는 점을 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위하여 도출된 것으로서, 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로에 역인화차단용액, 충격완화부재 및 다공성 소결판 등을 구비시켜 수소 및 산소 혼합가스의 역인화를 제어할 수 있도록 하는 역인화 제어장치를 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명은 전술한 역인화 제어장치에 별도로 역인화 차단수단을 구비시켜 보다 안정적으로 수소 및 산소 혼합가스의 역인화를 제어할 수 있도록 하는 역인화 제어장치를 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.

한 가지 관점에서, 본 발명은 일정공간을 갖고 그 내부에 인화차단용액이 채워져 있는 본체; 상기 본체의 내부에 채워져 있는 역인화차단용액에 접촉하지 않는 높이에 상기 본체를 횡방향으로 가로지르도록 설치되어 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구; 상기 가스 유입구에 연결설치되어 유입된 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로를 제공하는 가스 이동경로; 상기 본체의 상부 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 본체의 내부에서 발생하는 충격을 흡수하는 충격완화부재; 및 상기 본체의 일측에 연결설치되어 본체 내부의 수소 및 산소 혼합가스가 외부로 유출되는 가스 유출구 및 본체의 일측에 연결설치되어 본체 내부의 제어변수 값을 측정한 후 측정된 제어변수 값이 미리 설정된 제어변수 값을 초과 또는 미달할 경우, 본체의 가스 유입구로 유입되는 가스 흐름을 차단하도록 하는 가스발생차단부재를 포함하는 역인화 제어장치를 제공한다.

다른 관점에서, 본 발명은 상기 역인화 제어장치의 가스 이동경로에 연결설치되되 본체의 역인화차단용액에 잠기도록 구비된 역인화 차단수단을 더 포함하는 역인화 제어장치를 제공한다.

본 발명에 따른 역인화 제어장치는 수소 및 산소 혼합가스를 열원으로 사용하는 장치에 적용되어 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로에 설치됨으로써 역인화를 방지 및 제거하는 장치를 의미한다.

한편, 상기 제어변수 값은 온도, 압력 또는 온도 및 압력 값을 의미한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 역인화 제어장치를 나타내는 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 충격완화부재를 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따 른 역인화 제어장치의 역인화 차단수단을 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 역인화 차단수단의 단면도로서 함께 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 역인화 제어장치는 일정공간을 갖고 그 내부에 역인화차단용액(16)이 채워져 있는 본체(2); 상기 본체(2)의 내부에 채워져 있는 역인화차단용액(16)에 접촉하지 않는 높이에 상기 본체(2)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되어 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판(18); 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구(4); 상기 가스 유입구(4)에 연결설치되어 유입된 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로를 제공하는 가스 이동경로(14); 상기 본체(2)의 상부 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 본체(2)의 내부에서 발생하는 충격을 흡수하는 충격완화부재(8); 및 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 본체(2) 내부의 수소 및 산소 혼합가스가 외부로 유출되는 가스 유출구(12) 및 본체(2)의 일측에 연결설치되어 본체(2) 내부의 제어변수 값을 측정한 후 측정된 제어변수 값이 미리 설정된 제어변수 값을 초과 또는 미달할 경우, 본체(2)의 가스 유입구(4)로 유입되는 가스 흐름을 차단하도록 하는 가스발생차단부재(10)로 구성된다.

필요에 따라, 본 발명에 따른 역인화 제어장치는 상기 역인화 제어장치의 가스 이동경로(14)에 연결설치하되 본체(2)의 역인화차단용액(16)에 잠기도록 구비된 역인화 차단수단(6)을 더 포함한다.

본 발명에 따른 본체(2)는 역인화차단용액(16)이 채워질 수 있는 일정공간을 제공하는 동시에 수소 및 산소 혼합가스가 통과하는 공간을 제공하는 것으로서, 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시에 발생하는 고온 및 고압에 견딜 수 있는 재질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 저탄소강, 크롬, 니켈, 몰리브덴 또는 이들의 합금강 또는 KS D 4123 규격을 만족하는 재질인 것이 좋다.

이때, 상기 본체(2)의 일측에는 수소 및 산소 혼합가스의 발생원(미도시)에 연결설치되어 상기 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구(4)가 설치되어 있고, 다른 일측으로는 본체(2)로 유입된 수소 및 산소 혼합가스가 유출되는 가스 유출구(12)가 구비된다.

한편, 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 본체(2)에 채워지는 역인화차단용액(16)은 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시에 발생되는 화염이 가스 유입구(4)를 통해 수소 및 산소 혼합가스 발생원으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 역인화차단용액이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 비점이 낮은 액체, 보다 바람직하게는 물, 콩기름 또는 탄화수소 용액을 사용할 수 있고, 추천하기로는 물 또는 콩기름을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 가스 이동경로(14)는 본체(2)의 가스 유입구(4)에 연결설치되어 가스 유입구(4)로 유입된 수소 및 산소 혼합가스가 이동하는 경로를 제공하는 것으로서, 상기 가스 이동경로(14)의 말단은 상기 역인화차단용액(16)에 잠기도록 위치하여 역인화시 발생되는 화염이 역인화차단용액(16)에 의해 가스 이동경로(14)로 유입되는 것을 방지하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 충격완화부재(8)는 본체(2)의 일측 바람직하게는 상부 일측에 연결설치되어, 수소 및 산소 혼합가스의 역인화로 발생하는 본체(2)의 압력증가, 즉 충격을 완화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 충격완화부재(8)라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 중공을 갖는 원통형관 형상의 하우징(40); 상기 하우징(40) 내부에 구비되어 역인화시 본체(2)의 내부에서 발생하는 압력변화에 따라 상하로 이동하는 피스톤(20); 상기 피스톤(20)에 연결설치되어 피스톤(20)의 상하 이동시 탄성을 제공하는 스프링(24); 상기 하우징(40)의 길이방향에 대하여 일측 말단에 구비되고 그 일측이 본체(2)의 내부에 삽입되도록 위치하여 충격에 의해 팽창하는 역인화가스가 유입되어 피스톤(20)을 이동시키도록 하는 역인화가스 유입구(30); 및 상기 역인화가스 유입구(30)의 말단에 구비되어 역인화가스 유입구(30)를 밀봉하며, 역인화가스 발생시 파쇄되어 개방됨으로써 역인화가스가 역인화가스 유입구(30)로 유입될 수 있도록 하는 압력릴리프판(28)으로 구성된 것이 좋다.

여기서, 상기 피스톤(20)은 하우징(40)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 판상을 갖고, 그 판상 외주면에 피스톤링(22)이 구비되어 하우징(40)의 길이방향으로 상하 이동하고, 그 내부 중심에 길이방향으로 확장된 로드(26)가 하우징(40) 상단에 연결설치되어 구비된다.

이때, 상기 로드(26)의 외곽에는 로드(26)의 일측으로 스프링(24)이 구비되 고, 로드(26)가 구비된 피스톤(20)이 상하로 이동할 경우 상기 스프링(24)이 피스톤(20)에 탄성을 제공한다.

또한, 상기 충격완화부재(8)의 하우징(40) 길이방향에 대한 일측 말단에는 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 발생하는 역인화가스가 유입되는 역인화가스 유입구(30)가 구비되고, 상기 역인화가스 유입구(30)가 설치된 일측에 대향되는 타측 말단에는 피스톤(20)의 상부에 채워져 있는 공기가 피스톤(20)의 상방향 이동에 따라 외부로 배출될 수 있는 공기 유출구(34)가 구비된다.

이때, 상기 공기 유출구(34)는 피스톤(20)의 상부에 구비되는 로드(26)의 외경에 대응되는 내경으로 이루어질 수 있는바, 이러한 경우 상기 공기의 용이한 배출을 위해 별도로 충격완화부재(8)의 하우징(40) 상단 벽면을 관통하는 구멍(36)이 구비될 수 있다.

한편, 상기 역인화가스 유입구(30)의 내경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 발생되는 고압의 역인화가스가 상기 역인화가스 유입구(30)로 유입되어 용이하게 피스톤(20)을 밀어올림으로써 상기 피스톤(20) 상방향으로 이동될 수 있을 정도의 내경을 갖는 것이 좋다.

본 발명에 따른 충격완화부재(8)의 압력릴리프판(28)은 상기 역인화가스 유입구(30)의 말단 일측에 역인화가스 유입구(30)를 밀봉하도록 설치되는 것으로서, 역인화가 발생하지 않는 평상시에는 본체(2)에 채워져 있는 수소 및 산소 혼합가스가 충격완화부재(8)의 역인화가스 유입구(30)로 유입되는 것을 방지하지만, 상기 수소 및 산소 혼합가스가 역인화될 경우 본체(2)에서 발생하는 고온 및/또는 고압 에 의하여 스스로 파괴되며 역인화가스가 충격완화부재(8)의 역인화가스 유입구(30)로 유입되도록 한다.

이와 같은 충격완화부재(8)의 압력릴리프판(28)은 본체(2)에 채워져 있는 수소 및 산소 혼합가스의 압력, 예컨대 상온에서 5Kgf/㎠ 이내의 압력을 견딜 수 있을 정도의 인장강도를 갖지만, 역인화시 발생하는 고온 및 고압, 예를 들면 200 내지 1000℃의 온도 및 5Kgf/㎠를 초과하는 압력, 바람직하게는 6 내지 20Kgf/㎠의 압력하에서 용융되거나 찢어져 파괴되는 것으로서, 이러한 목적을 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 플라스틱판, 고무판, 예를 들면 PE판을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 충격완화부재(8)의 압력릴리프판(28)은 필요에 따라, 그 외부의 모서리에 상기 압력릴리프판(28)을 고정시키기 위한 고정커버(32)에 의해 고정될 수 있다. 이때, 상기 고정커버(32)는 중공으로 설치되어 고정커버(32)에 의해서 고정된 압력릴리프판(28)에 본체(2)의 압력 및 온도가 전달될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 역인화 제어장치의 가스발생차단부재(10)는 본체(2) 일측에 연결설치되어 본체(2) 내부의 제어변수 값, 예를 들면 온도 및/또는 압력 등의 제어변수 값을 측정한 후 측정된 제어변수 값이 미리 설정된 제어변수 값을 초과 또는 미달할 경우, 본체(2)의 가스 유입구(4)로 유입되는 가스 흐름을 차단하도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 좋다.

여기서, 상기 본체(2) 내부의 제어변수 값, 예를 들면 온도 및/또는 압력 값을 측정하는 수단은 당업계의 통상적인 온도 및/또는 압력을 측정하는 수단이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

또한, 상기 가스 유입구(4)로 유입되는 가스 흐름을 차단하는 방법은 당업계의 통상적인 방법, 예를 들면 가스 이동경로에 밸브를 설치하여 이를 작동시키는 등의 통상적인 방법을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 역인화 제어장치는 필요에 따라, 가스 이동경로(14)의 말단에 역인화 차단수단(6)을 연결설치하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 역인화 차단수단(6)은 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 상기 충격완화부재(8) 및 역인화차단용액(16)에 의해 제어되지 않은 화염 등의 역인화 가스가 역인화차단용액(16)을 가스 이동경로(14) 및 가스 유입구(4)로 밀어내어 역류하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 사용되는 당업계의 통상적인 역인화 차단수단(6)라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 상부는 넓고 하부는 좁은 상광하협 구조의 깔때기 형상으로 이루어져 좁은 하부가 가스 이동경로(14)에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 유입되고, 넓은 상부로 수소 및 산소 혼합가스가 배출되도록 구성되는 것이 좋다.

이때, 본 발명에 따른 차단수단(6)은 특정적으로 길이방향에 대하여 일측 말단이 가스 이동경로에 연결설치된 깔때기 형상의 몸체(40); 상기 몸체(40) 내부에 몸체(40)의 길이방향에 대하여 중심으로 근접할수록 직경이 감소하도록 다수의 깔 때기 형상이 순차적으로 설치된 다층관(42); 상기 깔때기 형상의 몸체(40)의 넓게 형성된 깔때기 형상 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 통과하여 외부로 배출되는 동시에 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판(18')으로 구성되는 것이 좋다.

여기서, 본 발명에 따른 역인화 차단수단(6)의 몸체(40)는 역인화차단용액(16) 내에서 부식되지 않는 재질로 이루어진 것이라면 특별히 한정되지 않고, 상기 다공성 소결판(18')은 다층관(42)과 서로 접촉하도록 연결설치될 수도 있지만, 바람직하게는 다공성 소결판(18')과 다층관(42)이 일정 거리 이격되도록 연결설치되는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 따른 역인화 차단수단(6)의 다층관(42)은 몸체(40)의 길이방향에 대하여 중심으로 근접할수록 직경이 감소하도록 다수의 깔때기 형상이 순차적으로 설치되어 가스 이동경로(14)로 유입되는 수소 및 산소 혼합가스가 역인화 차단수단(6)의 다층관(42)을 균일하게 통과할 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 가스 이동경로(14)에 연결설치되는 다층관(42) 일측이 몸체(40)의 내부 중심으로 근접할수록 일정 각도로 경사지도록 단차가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 다공성 소결판(18, 18')은 수소 및 산소 혼합가스가 통과될 수 있는 크기의 공극, 바람직하게는 100 내지 200㎛의 공극이 다수 형성되어, 평상시에는 수소 및 산소 혼합가스가 공극을 통과하며 이동할 수 있지만, 역인화가스 또는 이를 포함하는 화염이 내부로 유입되는 역인화시, 공극이 고열의 역인화 열 원, 즉 역인화가스 또는 이를 포함하는 화염 등의 열원에 의해 용해되어 폐쇄됨으로써 역인화가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 다공성 소결판(18, 18')이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 구리 또는 SUS 재질로 이루어진 다공성 소결판(18, 18')을 사용하는 것이 좋다.

이때, 상기 다공성 소결판(18, 18')은 특정적으로 역인화 제어장치의 본체(2) 및/또는 역인화 차단수단(6)의 일측에 구비될 수 있는바, 상기 역인화 제어장치의 본체(2)에 구비되는 경우, 본체(2)의 내부에 채워져 있는 역인화차단용액(16)에 접촉하지 않는 높이, 바람직하게는 본체(2)의 높이를 기준으로 바닥면으로부터 약 65% 높이에 위치하는 동시에 본체(2)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되는 것이 좋고, 역인화 차단수단(6)에 구비되는 경우, 가스 이동경로(14)에 연결설치되는 깔때기 형상의 몸체(40) 일측에 대향되는 타측 종단에 설치되는 것이 좋다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 역인화 제어장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 역인화 제어장치를 통과하는 수소 및 산소 혼합가스를 열원으로 사용하던 중 불꽃, 정전기 및/또는 마찰 등의 충격에 의하여 수소 및 산소 혼합가스가 역인화되면, 상기 역인화된 가스가 역인화 제어장치의 본체(2)로 유입되며 폭발하고, 폭발시 발생하는 고압 및/또는 고온으로 인해 충격완화부재(8)의 압력릴리프판(28)이 파쇄된다.

그 다음, 상기 역인화의 발생과 함께 본체(2)의 일측에 연결설치된 가스발생차단부재(10)에 의하여 역인화시 발생하는 제어변수 값의 변화, 예를 들면 압력 및/또는 온도 등의 제어변수 값의 변화를 측정하여 이를 근거로 본체(2)의 가스 유입구(4)로 유입되는 수소 및 산소 혼합가스를 차단한다.

그 다음, 상기 파쇄된 압력릴리프판(28)으로 역인화가스가 유입되어 피스톤(20)을 상승시키고, 상기 상승된 피스톤(20)에 의해 본체(2) 내부의 압력이 완화된다.

그 다음, 상기 역인화에 의해 발생된 화염은 본체(2) 내부에 구비된 다공성 소결판(18)의 공극을 통과하며 공극을 용해시킴으로써 다공성 소결판(18)의 공극이 폐쇄되어 역인화가스가 역류되는 것을 방지한다.

그 다음, 상기 다공성 소결판(18)을 통과한 나머지 화염은 역인화차단용액(16)에 의하여 소화된다.

한편, 전술한 충격완화부재(8), 다공성 소결판(18) 및 역인화차단용액(16) 등을 이용하여 대부분의 역인화를 제어하는 것이 가능하지만, 보다 안정적인 역인화 제어를 위해서 별도로 역인화 차단수단(6)을 더 구비할 수 있는바, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저 전술한 역인화를 상기 충격완화부재(8), 다공성 소결판(18) 및 역인화차단용액(16) 등으로 제어함에도 불구하고, 고온/고압의 역인화가스가 역인화 차단 수단(6)의 다공성 소결판(18')으로 역류하여 유입되면, 상기 역류된 역인화가스가 다공성 소결판(18')의 공극을 용해시켜 다공성 소결판(18)의 공극이 폐쇄됨으로써 역인화가스가 역류되는 것을 방지한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예>

용적 2.0ℓ로서, 내경 11cm, 두께 0.5cm, 높이 21cm의 원통형 구조를 갖는 SUS 재질의 본체[대진정밀, 대한민국]를 구성한 후 그 내부에 물을 전체 용적의 70 내지 80%로 채웠다.

그 다음, 상기 본체 내부의 높이 16.5cm 지점에 외경 11cm로 이루어진 다공성 소결판[(주)선우소결공업, 대한민국]을 본체의 횡방향으로 설치하였다.

그 다음, 상기 본체 내부의 가스 이동경로의 말단에 길이 4.5cm, 직경 6.0cm를 갖는 역인화 차단수단[(주)선우소결공업, 대한민국]을 설치하였다.

그 다음, 상기 본체의 상단 일측에 내경 6.0cm, 두께 0.3cm, 높이 18cm를 갖는 SUS 재질의 충격완화부재[대진정밀, 대한민국]를 설치하였다. 이때, 본체에 채워진 역인화차단용액을 제외한 본체의 체적은 충격완화부재의 내부체적과 비슷하였다.

그 다음, 본체의 일측에 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구 및 유입된 수소 및 산소 혼합가스가 유출되는 유출구를 각각 설치하였는바, 각 가스 유입구와 유출구는 1/8인치의 타이곤 튜브(tygon tube)[Tygon, 미국] 및 SUS 316(1/8인치) 재질을 사용하였고, 상기 가스 유출구의 후단에는 LPG토치[대광, 대한민국]를 연결시켜 도 1에 도시된 장치를 구성하였다.

그 다음, 수소 60 내지 66% 및 산소 28 내지 34%를 포함하는 수소 및 산소 혼합가스 50ℓ/hr의 유량으로 하여 가스 유입구로 공급하였다

이때, 상기와 같이 50ℓ/hr의 유량으로 인하여 본체의 내부압은 약 1Kgf/cm² 정도로 유지되었다. 이러한 상태에서 역인화를 간접적으로 만들기 위해서 토치에 불을 붙이고, 본체의 전단에서 밸브를 조절하여 내부의 흐름압력(0.3Kgf/cm²)을 간접적으로 떨어지게 하여 역인화를 유도하였다.

그 결과 본체의 온도는 약 250℃ 이상 상승함을 알 수 있었고 발생원까지의 화염이 도달되지 않고 제어됨을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

발명은 연소속도가 빠른 수소 및 산소 혼합가스의 역인화를 제어하는 효과가 있다.

Claims

일정공간을 갖고 그 내부에 인화차단용액이 채워져 있는 본체; 상기 본체의 내부에 채워져 있는 역인화차단용액에 접촉하지 않는 높이에 상기 본체를 횡방향으로 가로지르도록 설치되어 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 유입되는 가스 유입구; 상기 가스 유입구에 연결설치되어 유입된 수소 및 산소 혼합가스의 이동경로를 제공하는 가스 이동경로; 상기 본체의 상부 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스의 역인화시 본체의 내부에서 발생하는 충격을 흡수하는 충격완화부재; 및 상기 본체의 일측에 연결설치되어 본체 내부의 수소 및 산소 혼합가스가 외부로 유출되는 가스 유출구 및 본체의 일측에 연결설치되어 본체 내부의 제어변수 값을 측정한 후 측정된 제어변수 값이 미리 설정된 제어변수 값을 초과 또는 미달할 경우, 본체의 가스 유입구로 유입되는 가스 흐름을 차단하도록 하는 가스발생차단부재를 포함하는 역인화 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어변수 값이 온도, 압력 또는 온도 및 압력 값인 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 다공성 소결판이 전체 본체 높이 100%를 기준으로 바닥면으로부터 약 65% 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 충격완화부재가 중공을 갖는 원통형관 형상의 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되어 역인화시 본체의 내부에서 발생하는 압력변화에 따라 상하로 이동하는 피스톤; 상기 피스톤에 연결설치되어 피스톤의 상하 이동시 탄성을 제공하는 스프링; 상기 하우징의 길이방향에 대하여 일측 말단에 구비되고 그 일측이 본체의 내부에 삽입되도록 위치하여 충격에 의해 팽창하는 역인화가스가 유입되어 피스톤을 이동시키도록 하는 역인화가스 유입구; 및 상기 역인화가스 유입구의 말단에 구비되어 역인화가스 유입구를 밀봉하며, 역인화가스 발생시 파쇄되어 개방됨으로써 역인화가스가 역인화가스 유입구로 유입될 수 있도록 하는 압력릴리프판을 포함하는 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 다공성 소결판이 구리 또는 SUS 재질인 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 이동경로에 연결설치되되 본체의 역인화차단용액에 잠기도록 구비 된 역인화 차단수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 6항에 있어서,

상기 역인화 차단수단이 길이방향에 대하여 일측 말단이 가스 이동경로에 연결설치된 깔때기 형상의 몸체; 상기 몸체 내부에 몸체 길이방향에 대하여 중심으로 근접할수록 직경이 감소하도록 다수의 깔때기 형상이 순차적으로 설치된 다층관; 상기 깔때기 형상의 몸체의 넓게 형성된 깔때기 형상 일측에 연결설치되어 수소 및 산소 혼합가스가 통과하여 외부로 배출되는 동시에 역인화시 역인화 열원에 의해 공극이 용융되며 폐쇄되는 다공성 소결판을 포함하는 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 7항에 있어서,

상기 다층관 일측이 몸체의 내부 중심으로 근접할수록 일정 각도로 경사지도록 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.
제 7항에 있어서,

상기 다공성 소결판이 구리 또는 SUS 재질인 것을 특징으로 하는 역인화 제어장치.