KR100965353B1 - Brown gas auto supply apparatus using an air cooling electrolyzer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치에 관한 것으로, 공냉식 전해조 상부에 상부 전해액탱크와 알루미늄 방열판을 부착한 전해액 냉각탱크를 일체로 형성하여 설치하고, 공냉식 전해조 하부에 하부 전해액탱크를 설치하며, 공냉식 전해조와 상부 전해액탱크와의 사이를 가스상승관으로 연결하고, 냉각탱크와 하부 전해액탱크와의 사이는 전해액 하강관으로 연결하며, 하부 전해액탱크와 전해조 사이는 전해액 상승관으로 연결하여 전해조에서 발생되는 브라운가스가 일부 전해액과 함께 상부 전해액탱크로 올라가 배출되도록 하고, 상부 전해액탱크에 모아진 전해액이 냉각탱크를 거치면서 냉각되어 하부 전해액탱크로 인입되고 다시 전해조 내부로 충진되도록 구성한 것으로 자연순환방식에 의해 전해액이 빠르게 순환하면서 공기에 의한 냉각만으로 충분히 냉각되도록 구성한 것이다.The present invention relates to an automatic brown gas supply device using an air-cooled electrolytic cell, which is formed by integrally forming an electrolyte cooling tank with an upper electrolyte tank and an aluminum heat dissipation plate on the upper part of the air-cooled electrolytic cell, and installing a lower electrolyte tank under the air-cooled electrolytic cell. , Connect between the air-cooled electrolytic cell and the upper electrolyte tank with a gas riser pipe, connect the cooling tank and the lower electrolyte tank with an electrolyte drop down pipe, and connect the lower electrolyte tank and the electrolytic cell with an electrolyte riser pipe in the electrolytic cell. Brown gas generated is raised to the upper electrolyte tank together with some electrolyte and discharged, and the electrolyte collected in the upper electrolyte tank is cooled through the cooling tank, introduced into the lower electrolyte tank, and filled back into the electrolytic cell. If the electrolyte circulates quickly It is configured to be sufficiently cooled by the air cooling only.
따라서 본 발명은 공냉식 전해조의 냉각문제를 해결하여 24시간 연속 가동할 수 있는 중대형급 모델의 브라운가스 자동공급장치를 제공할 수 있게 한 아주 유용한 발명이다. Therefore, the present invention solves the cooling problem of the air-cooled electrolytic cell is a very useful invention that can provide a brown gas automatic supply device of medium and large models that can be operated continuously for 24 hours.
공냉식 전해조, 브라운가스 자동공급장치 Air-Cooled Electrolyzer, Brown Gas Automatic Feeder
Description
본 발명은 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치에 관한 것으로 브라운가스 자동공급장치를 구성함에 있어 전해액 자연순환방식에 의한 공냉식 전해조의 장점을 살리는 한편 공냉식이기 때문에 부족하기 쉬운 냉각효과를 크게 높여주기 위한 것이다.The present invention relates to an automatic brown gas supply device using an air-cooled electrolytic cell, in order to greatly enhance the cooling effect that is easily lacked because it is air-cooled while taking advantage of the air-cooled electrolytic cell by the natural circulation method of the electrolyte in configuring the brown gas automatic supply device. will be.
전해액 냉각장치로는 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허 제10-0630803호 "전해액 자동온도조절장치"가 있다. 본 전해액 자동온도조절장치는 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허 제10-0497873호 "브라운가스 자동공급시스템(일명 브라운가스플랜트)"의 일구성요소로 실용화되어 이미 사용되고 있다.An electrolytic solution cooling device is Patent No. 10-0630803, "Electrolyte Automatic Temperature Controller," which is filed and filed by the present applicant. The electrolytic solution thermostat is practically used as a component of Patent No. 10-0497873 "Brown Gas Automatic Supply System (aka Brown Gas Plant)" registered and filed by the present applicant.
상기 전해액 자동온도조절장치는 냉동 싸이클에 의한 강제냉각방식을 채택한 냉각장치로 전해액 순환펌프에 의해 전해액을 강제순환시켜 전기분해장치가 아무리 장시간 운전하여도 전해액의 온도를 일정하게 유지시켜 브라운가스를 안정적으로 공급할 수 있도록 구성한 것이다.The automatic temperature control device of the electrolyte is a cooling device adopting a forced cooling method by a refrigeration cycle by forced circulation of the electrolyte by the electrolyte circulation pump, so that the temperature of the electrolyte is kept constant no matter how long the electrolysis apparatus is operated, so that the brown gas is stable. It is configured to be supplied with.
따라서 상기 전해액 자동온도조절장치는 냉동방식에 의한 가장 효율적인 냉 각방식이므로 대형모델의 브라운가스 자동공급장치에 이미 실용화되어 사용되고 있고 특히 20,000ℓ/h급을 초과하는 브라운가스플랜트에는 필수적으로 사용된다. 그러나 6,000∼8,000ℓ/h급의 중대형 모델이 필요한 소비자는 제품의 크기와 가격부담으로 냉동방식의 대형모델을 쓸 수 없는 것이 문제이다.Therefore, since the electrolyte thermostat is the most efficient cooling method by the refrigeration method, it is already practically used in the brown gas automatic supply device of the large model, and is especially used for the brown gas plant exceeding 20,000 l / h class. However, it is a problem that consumers who need medium to large models of 6,000 to 8,000 l / h cannot use the large-size refrigeration model due to the size and cost of the product.
다시 말하면 브라운가스발생장치는 용도별로 소비자가 각기 다르기 때문에 필요에 따라 그 크기를 달리할 수밖에 없다는 점을 고려하여야 한다. 다음 표는 현재 시판중인 가스발생장치의 용도별 모델을 보여주는 것이다.In other words, it is necessary to consider that Brown gas generators have different sizes according to their needs because consumers vary from application to application. The following table shows the application-specific models of gas generators currently on the market.
상기 표1과 같이 가스발생장치는 용도에 따라 가스생산량이 다른 제품을 필요로 하기 때문에 소형, 중형, 중대형, 대형모델을 만들어야 하고 또 가스플랜트를 엔지니어링하지 않으면 안 된다.As shown in Table 1, the gas generator requires a product having a different gas production amount according to the use, so a small, medium, medium and large model must be made and the gas plant must be engineered.
따라서 본 출원자는 상기 모델별로 모두 개발할 수밖에 없었다. 이렇게 가스생산량에 따른 용량별로 모델을 정하고 각 모델을 개발하는 과정에서 알게 된 것은 모델을 달리할 때마다 가스생산량에 영향을 미치고 냉각방법도 그때마다 달리해야 한다는 것을 알게 되었다.Therefore, the applicant had no choice but to develop all of the models. What was learned in the process of developing models for each capacity and developing each model according to the gas production amount was found that the different models affect the gas production and the cooling method should be different each time.
다시 말하면 전기분해장치는 같은 형식이라도 용량을 크게 할 경우 파라데이 법칙에 따라 전기 투입량에 비례해서 커지는 것이 아니고 그때마다 달라지기 때문에 대용량화가 어려울 뿐만 아니라 전해액 냉각장치도 모델마다 달리 개발하지 않으면 안 되기 때문에 제품개발이 쉽지 않은 것이 문제이다.In other words, even if the capacity of the same type of electrolysis device is increased, the capacity of the electrolysis device does not increase in proportion to the amount of electricity input by Faraday's law. The problem is that product development is not easy.
따라서 새로운 모델을 개발할 때마다 현장에서 실제 크기로 실험해보지 않으면 성능을 알 수 없는 것이므로 그때마다 새로운 기술을 창안하지 않으면 안 된다. 이렇게 전기분해기술이 어렵다는 것은 지난 50∼60년 동안 아무런 기술적 진전이 없었다는 것을 보면 알 수 있고 아무도 물을 연료로 쓸 생각을 못했던 것을 보면 알 수 있다.Therefore, every time a new model is developed, performance is not known unless it is tested at the actual size in the field, and a new technology must be created each time. This difficulty of electrolysis can be seen by the fact that no technological progress has been made in the last 50 to 60 years, and that no one has thought of using water as a fuel.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 공냉식 전해조 상부에 상부 전해액탱크와 알루미늄 방열판을 부착한 냉각탱크를 일체로 형성하여 설치하고 전해조 하부에 하부 전해액탱크를 설치하며 공냉식 전해조 양측에 형성된 가스 배출 닛불과 상부 전해액탱크의 가스 인입 닛불과의 사이를 가스상승관으로 연결하고 냉 각탱크와 하부 전해액탱크와의 사이에는 전해액 하강관으로 연결하고 또 하부 전해액탱크 상부에 형성한 닛불과 공냉식 전해조 양측에 형성된 전해액 인입 닛불 사이를 전해액 상승관으로 연결하여 공냉식 전해조에서 발생하는 브라운가스와 함께 올라가 상부 전해액탱크에 모아진 전해액이 자연순환하여 다시 공냉식 전해조 내부로 충진되도록 구성한 것이다.The present invention is to solve this problem is to install the cooling tank attached to the upper electrolyte tank and the aluminum heat sink in the upper part of the air-cooled electrolytic cell, and to install the lower electrolyte tank in the lower part of the electrolytic cell, and the gas exhaust nibble formed on both sides of the air-cooled electrolytic cell Connect the gas inlet nibble of the upper electrolyte tank with a gas riser, and connect the electrolyte down pipe between the cooling tank and the lower electrolyte tank, and the electrolytes formed on both sides of the nitrogen and air-cooled electrolytic tanks formed on the lower electrolyte tank. It is configured to connect with the inlet nibble through the electrolyte riser tube and rise with Brown gas generated from the air-cooled electrolyzer, so that the electrolyte collected in the upper electrolyte tank is naturally circulated and refilled into the air-cooled electrolyzer.
본 발명은 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치에 관한 것으로 본 발명의 목적은 전해액 냉각방식을 냉동방식이 아닌 공냉식으로 하면서도 냉각효과를 크게 증대시키는 방법을 창안하여 중대형 모델의 브라운가스 자동공급장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a brown gas automatic supply apparatus using an air-cooled electrolytic cell, and an object of the present invention is to create a method for greatly increasing the cooling effect while the electrolyte cooling method is not a refrigeration method but an air cooling system. To provide.
일반적으로 전해조의 용량이 커지면 그만큼 열이 많이 발생하므로 공냉식으로는 한계가 있을 수밖에 없으나 공냉식을 채택하면 제품이 콤팩트하여 설치장소를 작게 차지하고 제품의 가격이 싸지므로 가능한 공냉식을 채택할 필요가 있다.In general, when the capacity of the electrolyzer is increased, heat is generated so much that there is no limit to air cooling, but if air cooling is adopted, the product is compact, occupies a small place of installation, and the price of the product is low, so it is necessary to adopt air cooling as much as possible.
이러한 공냉식을 채택한 모델로는 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허 제10-0780515호 "공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치"(이하 선행특허라 칭한다)가 있다.The model adopting such an air-cooled type is Patent No. 10-0780515, entitled "Brown Gas Automatic Feeding Device Using an Air-Cooled Electrolyzer" (hereinafter, referred to as a prior patent), filed and filed by the present applicant.
본 선행특허는 가스생산량 3,000ℓ/h∼4,000ℓ/h급으로 상기 표1의 중형모델에 해당하는 것으로 발명의 상세한 설명에서 기술하기를This prior patent corresponds to the medium model of Table 1 in the gas production amount of 3,000ℓ / h ~ 4,000ℓ / h described in the detailed description of the invention
『또한,인용특허 2는 가스생산량 300ℓ/h ~ 2000ℓ/h급의 중소형 브라운가스 발생기에 적합한 것으로 전해조 상면에 클로스플로우 팬을 설치하여 냉각효과를 높인 것을 알 수 있고 이러한 중소형 브라운가스발생기는 금은보석세공, 유리가공, 브레이징, 가스용접 등에 널리 쓰이고 있는 것으로 물을 많이 소모하지 않기 때문에 보충수 자동공급장치를 필요로 하지 않는다.`` In addition, the cited patent 2 is suitable for small and medium-sized brown gas generators of 300 l / h to 2000 l / h gas production rate, and it can be seen that the cloth flow fan is installed on the upper surface of the electrolytic cell to increase the cooling effect. It is widely used in jewelry processing, glass processing, brazing, gas welding, etc., and it does not consume much water, so it does not need automatic supply of supplemental water.
그러나 본 발명은 요즈음 수요가 급증하고 있는 가스생산량 3000ℓ/h ~ 4000ℓ/h급의 중대형 브라운가스발생기에 관한 것으로 연속 가동을 위해 자동급수장치를 연동시킨 브라운가스 자동공급장치를 제안하기 위한 것이다.However, the present invention relates to a medium-to-large brown gas generator of 3000 l / h ~ 4000 l / h class gas production is increasing rapidly these days to propose an automatic brown gas automatic feeder interlocked with an automatic water supply device for continuous operation.
이러한 중대형 브라운가스발생기의 경우 인용특허 2와 달리 다수개의 전해조를 구성하여 용량을 키워야하므로 풍량이 적은 클로스플로우 팬으로는 전해조 크기가 제한적이어서 용량을 키우기 곤란할 뿐만 아니라 전체적으로 구조가 복잡해지므로 24시간 연속가동하기 위한 충분한 냉각효과를 기대할 수 없다.In the case of such a medium-large brown gas generator, unlike the cited patent 2, a large number of electrolyzers must be configured to increase the capacity, so the flow volume of the cloth flow fan has a limited electrolyzer size, which makes it difficult to increase the capacity, and the overall structure becomes complicated. Sufficient cooling effect can not be expected.
본 발명은 중대형 모델의 브라운가스 자동공급장치를 연속공정으로 자동화된 첨단기술의 공정에 투입하기 위한 것이다. 예를 들면 삼성/LG전자 등의 PDP/LCD 패널라인의 공정에 필수적인 진공유리관 절단용으로 사용하는 브라운가스를 이용한 진공유리관 자동절단장치의 연료공급용으로 제공하기 위한 것이다.The present invention is to put the Brown gas automatic feeding device of the medium and large model into a high-tech process automated in a continuous process. For example, it aims to provide fuel supply for vacuum glass tube automatic cutting device using brown gas, which is used for cutting vacuum glass tube, which is essential for PDP / LCD panel line process such as Samsung / LG Electronics.
또 하나의 예를 들면 브라운가스를 이용하여 일체 양념하지 않고도 맛있는 바베큐를 하루 300마리씩 자동생산하는 브라운가스 발열장치를 이용한 급속바베큐기의 연료공급장치로 사용하기 위한 것이다.Another example is to use a brown barbecue fuel supply device using a brown gas heating device that automatically produces 300 delicious barbecues a day without any seasoning using brown gas.
상기와 같은 여러 가지 사정을 고려한 본 발명은 가스발생기 본체를 큰 용량의 배풍기와 돌출식 전해조를 내설한 전기분해실과 보충수 급수장치를 내설한 급수 장치실을 일체로 구성하여 냉동식이 아닌 공냉식 방법으로 전해액을 충분히 냉각시킬 수 있는 브라운가스 자동공급장치를 제공하기 위한 것이다.』라고 기술하고 있고, 또한 발명의 구성에서The present invention in consideration of the various circumstances as described above is composed of an electrolysis chamber incorporating a large-capacity blower and a protruding electrolytic cell, and a water supply unit chamber incorporating a supplemental water supply device, in an air-cooled method rather than refrigeration. It is an object of the present invention to provide an automatic brown gas supply device capable of sufficiently cooling the electrolyte solution.
『본 발명의 전체적인 구성은 도3 내지 도6에 도시한 바와 같이 전기분해실(A)과 급수장치실(B)을 형성한 본체(110)의 전기분해실(A) 하면에 형성한 일정개수의 공기유입구(112)와, 공기유입구(112) 마다 그 위에 설치한 공냉식 전해조(120)와, 전해액 유입호스(123) 및 가스배출호스(124)로 연결하여 전해조(120) 상부에 설치한 전해액탱크(130)와, (+)(-)직류전원을 공급하는 전원인가장치(140)와, 전기분해실(A) 상면에 배풍기(150)을 설치하여 상기 공기유입구(112)로부터 유입되는 외부공기가 공냉식 전해조(120)의 돌출극판(121) 사이를 빠른 속도로 통과하면서 효과적으로 냉각시키도록 구성한 전기분해장치(101)와; 상기 전해액탱크(130)에 내설한 수위센서(131)의 지시에 의해 보충수를 공급할 수 있도록 수도관에 연결된 정수기(160)와, 정수된 물을 저장하는 물탱크(170)와, 저장된 물을 가압하여 공급하기 위해 앵글시트(183)에 조립한 가압펌프(181) 및 가압탱크(182)로 이루어지는 보충수 자동급수장치(102)를 급수장치실(B)에 설치하여 전기분해실(A)과 일체를 이루도록 구성한 것이다.The overall configuration of the present invention is a predetermined number formed on the lower surface of the electrolysis chamber A of the
도7에 도시한 바와 같이 본 발명의 공냉식 전해조(120)의 전극판(121)은 오링(122a)과 함께 스페이셔(122)가 스테이볼트로 조립되었을 때 스페이셔(122) 밖으로 돌출되는 부분이 위로는 아주 적게 돌출되고 아래로는 약간 크게 돌출되고 좌우옆으로는 크게 돌출되도록 장방향으로 형성하여 냉각효율을 높인 것이다.As shown in FIG. 7, the electrode plate 121 of the air-cooled
상기 전해조(120)는 전기분해실(A)의 하면에 형성된 공기유입구(112) 위에 일정높이에 설치되는 것으로 각각의 전해조(120)에 절연 브라켓트(114)를 조립한 후 앵글시트(113)에 조립설치하고 전해조(120)의 상부에 전해액탱크(130)을 설치하되 전해조(120)의 좌우의 어느 한쪽에 형성하는 (+)극과 (-)극을 구분하여 설치하고 전해액탱크(130) 역시 (+)극 탱크와 (-)극 탱크로 구분하여 설치한 후 같은 극끼리의 전해조(120)와 전해액탱크(130) 사이를 전해액 유입호스(123)와 가스배출호스(124)로 각각 연결하여 전해액이 전해조(120) 내부를 자연순환하도록 한 것이다. 이때 전해액은 전해조(120)의 전극판(121)에 형성된 전해액 유통공(121b)를 통과하여 내부로 충진된 후 전원인가장치(140)로부터 전원이 인가되면 (+)극과 (-)극의 전극판(121) 사이에서 물의 전기분해가 일어나고 이때 발생한 브라운가스는 일부 전해액과 함께 전극판(121) 상부에 형성한 가스유통공(121c)를 통해 가스배출호스(124)를 통과한 후 전해조탱크(130)의 상부에 모아진다. The
상기 전해조(120) 내부에서 발생하는 브라운가스는 일부 전해액과 함께 가스배출호스(124)를 통해 전해액탱크(130)로 계속 배출되므로 전해액은 전해액 유입호스(123)를 통해 전해조(120) 속으로 계속 충진된다.』라고 기술하고 있다.Brown gas generated in the
상기 선행특허에서도 모델별로 냉각방식이 각각 다른 것을 알 수 있듯이 가스생산량 300∼2,000ℓ/h급의 중소형 모델은 크로스플로우 팬을 사용하고 있고 횡렬식 전해조에 의한 대형모델과 플랜트에는 냉동방식을 채택하고 있음을 알 수 있다.As can be seen from the above patents, the cooling methods are different for each model, the small and medium-sized models with gas production capacity of 300 to 2,000 l / h use a crossflow fan, and the refrigeration method is adopted for the large model and the plant by the column type electrolyzer. It can be seen that.
상기 선행특허에서는 3,000∼4,000ℓ/h급을 중대형 모델로 호칭하고 있으나 본 발명의 새로운 모델이 나옴으로써 표1과 같이 중형으로 호칭하게 되었다.In the preceding patent, the 3,000 to 4,000 L / h class is referred to as a medium-large model, but the new model of the present invention is referred to as a mid-size as shown in Table 1.
본 발명의 6,000∼8,000ℓ/h급의 중대형 모델은 중공업현장이나 포스코 같은 큰 공장의 수요를 충족하기 위한 것으로 3,000∼4,000ℓ/h급의 중형모델은 가스생산량이 적어 용도에 맞지 않고 냉동방식은 부피가 큰 것이 문제점으로 지적되었다.Medium to large models of the 6,000 ~ 8,000ℓ / h class of the present invention is to meet the needs of large factories such as heavy industry sites and POSCO, 3,000 ~ 4,000 l / h medium models are small, the gas production is not suitable for use, and the freezing method is Bulk is pointed out as a problem.
왜냐하면 중공업현장이나 포스코 같은 공장은 기존설비로 이미 Lay-out이 되어 있어 신규설비를 설치할 장소가 마땅치 않으므로 가능한 작은 사이즈가 요구되는 것이다.Because factories such as heavy industry sites and POSCO are already laid out with existing facilities, there is no place to install new facilities, so the smallest possible size is required.
이러한 필요에 따라 중대형 모델을 개발하기 위해 우선 선행특허방식으로 전해조 용량을 6,000ℓ/h급으로 크게 설계하여 시제품을 만들어 실험을 하였다. 시험결과 선행특허방식으로 용량을 키웠을 때 나타난 문제점은 전해액 흐름이 좋지 않아 전해조가 과열되면서 전해액 온도가 80℃를 넘어 계속 상승되었다.In order to develop a medium-to-large model according to this need, the prototype was first experimented with a large electrolytic cell capacity of 6,000ℓ / h in the prior patent method. As a result of the test, the problem that appeared when the capacity was increased by the prior patent method was that the electrolyte flowed poorly and the temperature of the electrolyte continued to rise beyond 80 ° C due to overheating of the electrolyte.
이렇게 전해액 흐름이 좋지 않을 경우 장기간 사용후에 전해액 침전물이 전해조의 전극판 사이에 침전되는 경향이 생기므로 전해조를 소손시킬 수도 있어 큰 문제가 발생한다.In this case, if the electrolyte flow is not good, the electrolyte precipitate tends to precipitate between the electrode plates of the electrolytic cell after prolonged use.
이와 같이 선행특허방식으로 중대형 모델로 개발할 수 없다는 결론이 나왔으므로 새로운 구성에 의한 자동공급장치를 창안하지 않으면 안 되었다.As such, it was concluded that the medium-to-large model could not be developed by the prior patent method. Therefore, the automatic supply device based on the new configuration had to be created.
따라서 본 발명은 선행특허의 장점을 그대로 이용하면서 공냉방식에 의한 문제점을 해결하여 중대형 브라운가스 자동공급장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention solves the problems caused by the air-cooling method while using the advantages of the prior patent as it is to provide a medium-large Brown gas automatic supply device.
도1에서 보이는 바와 같이 상기 선행특허의 전기분해실(A)의 전체적인 구성을 보면 밀폐형 구조의 본체(110)의 하단에 공기유입구(112)를 형성하고 상기 공기유입구(112) 바로 위에 공냉식 전해조(120)을 일정개수 설치하고 상기 전해조(120) 상부에 전해액탱크(130)를 (+)극과 (-)극 쪽에 각각 2개씩 입식으로 세워서 설치하고 본체(110)의 상면에 대형 배풍기(150)를 설치한 것으로 상기 배풍기(150)의 작동에 따라 공기유입구(112)로부터 유입되는 외부공기가 공냉식 전해조(120)의 전극판 사이사이를 통과하면서 전해액을 냉각시키도록 구성한 것이다.As shown in FIG. 1, when the overall configuration of the electrolytic chamber A of the prior patent is viewed, an air inlet 112 is formed at a lower end of the
이와 같이 선행특허는 전해조 상부에만 전해액탱크를 설치하여 전해액 흐름이 좋지 않은 것이 문제로 지적되었고 가스발생기를 장시간 사용할 경우 전해조 내부 극판들의 사이 사이에 이물질이 침전되는 현상이 발생하여 결국 전해조가 과열되는 문제점이 발생하였다.Thus, the prior patent pointed out the problem that the electrolyte flow is not good by installing the electrolyte tank only in the upper part of the electrolyzer, and when the gas generator is used for a long time, foreign matters are precipitated between the inner plates of the electrolyzer, resulting in overheating of the electrolyzer. This occurred.
따라서 이러한 구성으로 가스생산량 6,000ℓ/h 이상의 중대형 모델로 용량을 키웠을 경우 전해액 온도상승으로 인하여 연속가동이 불가능하므로 중대형 모델을 개발하기 위한 본 발명의 목적을 달성할 수 없는 것이다. 결국 전해액 흐름을 더 좋게 하고 전해조 내부에 침전물이 쌓이지 않도록 침전탱크를 새로 구성하는 것이 바람직하다.Therefore, if the capacity is increased to a medium-large model of 6,000 l / h or more gas production in such a configuration it is impossible to achieve the object of the present invention for developing a medium-large model because the continuous operation is not possible due to the rise in electrolyte temperature. As a result, it is desirable to newly configure the precipitation tank so as to improve the flow of the electrolyte and prevent the deposits from accumulating inside the electrolyzer.
본 발명의 목적은 공냉식에 의한 전해액 자동순환방식으로 6,000ℓ/h 이상의 중대형 모델을 개발하기 위한 것이므로 무엇보다 전해액탱크의 형상과 배치를 전해 액 순환이 잘 되도록 구성하고 또한 침전물이 전해조 내부에 쌓이지 않도록 구성하는 것이 해결해야 할 과제로 떠올랐다. The purpose of the present invention is to develop a medium-large model of 6,000 l / h or more by the automatic circulation of the electrolyte solution by air-cooling, and above all, configure the shape and arrangement of the electrolyte tank so that the electrolyte is well circulated and the deposits do not accumulate inside the electrolytic cell. Configuring has emerged as a challenge to be solved.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 전해액탱크를 전해조의 상부와 하부에 각각 상부 전해액탱크와 하부 전해액탱크를 수평으로 각각 구성하고 또한 상부 전해액탱크의 하단에 직육면체의 냉각탱크를 연결구성하여 냉각탱크 전후면에 접착설치한 알루미늄 방열판에 의해 공냉식으로 냉각효과를 높이도록 구성한다. 따라서 전해조 내부에서 브라운가스를 생산하면서 더워진 전해액은 브라운가스와 함께 상부탱크와 연결된 연결관을 통해 상부로 올라가 상부탱크의 수면 위로 낙하하고 상부탱크에 모여진 전해액은 냉각탱크를 거쳐 냉각되면서 전해액 하강관을 통해 하부 전해액탱크로 이동하고 하부 전해액탱크에 모아진 전해액은 브라운가스를 발생시키는 공냉식 전해조 내부로 계속 충진되도록 구성한 것이다.The present invention is configured to horizontally configure the upper electrolyte tank and the lower electrolyte tank, respectively, in the upper and lower portions of the electrolytic cell as a means for solving the above problems, and connected to the cooling tank of the rectangular parallelepiped to the lower end of the upper electrolyte tank cooling It is configured to increase cooling effect by air cooling by aluminum heat sink attached to front and back of tank. Therefore, the warmed electrolyte during the production of brown gas inside the electrolyzer rises through the connection pipe connected with the upper tank to the upper tank and falls on the surface of the upper tank, and the electrolyte collected in the upper tank cools down through the cooling tank. The electrolyte is moved to the lower electrolyte tank and the electrolyte collected in the lower electrolyte tank is configured to be continuously filled into the air-cooled electrolytic cell that generates Brown gas.
이렇게 구성하면 전해조에서 발생하는 브라운가스는 전해액과 함께 상부 전해액탱크 수면위 공간으로 쉽게 배출되므로 전해조가 마치 펌프역할을 하듯이 대단히 빠른 속도로 전해액을 상부탱크와 하부탱크로 순환하게 만든다.In this configuration, brown gas generated in the electrolytic cell is easily discharged along with the electrolyte into the space above the surface of the upper electrolyte tank, so that the electrolyte circulates to the upper tank and the lower tank at a very high speed as if it were acting as a pump.
특히 냉각탱크의 방열판은 직접 제작하지 않고 시중구입품인 알루미늄 방열판을 구입하여 냉각탱크 전후면에 부착시키도록 하고 배풍량이 많고 유속이 빠른 상부공간에 구성하여 방열효과를 높임으로써 전해조 속으로 유입되는 전해액이 충분히 냉각 되도록 구성한다.In particular, the heat sink of the cooling tank is not manufactured directly, but the aluminum heat sink, which is a commercially available product, can be purchased and attached to the front and rear surfaces of the cooling tank. It is configured to cool sufficiently.
또한 전해액 냉각탱크와 하부 전해액탱크를 수평으로 설치하여 전해액이 넓은 공간을 수평으로 천천히 흐르도록 구성함으로써 전해액 속의 침전물이 자연스럽게 냉각탱크와 하부 전해액탱크 하면에 쌓이도록 하고 쌓인 침전물은 드레인 밸브를 열어 청소할 때 제거하도록 구성한다.In addition, the electrolyte cooling tank and the lower electrolyte tank are installed horizontally so that the electrolyte flows slowly in a wide space horizontally so that deposits in the electrolyte naturally accumulate on the lower surface of the cooling tank and the lower electrolyte tank, and the accumulated deposits are opened when the drain valve is opened and cleaned. Configure to remove.
결과적으로 본 발명은 전해액탱크를 상부와 하부로 나누어 설치하고 알루미늄 방열판에 의한 냉각탱크를 부설함으로써 전해액 흐름을 마치 순환펌프에 의해 순환시키듯이 빠르게 순환시켜 공냉식에 의한 냉각문제를 완전히 해결한 것이다.As a result, the present invention divides the electrolyte tank into upper and lower parts and installs a cooling tank by an aluminum heat sink to quickly circulate the electrolyte flow as if it is circulated by a circulation pump, thereby completely solving the problem of cooling by air cooling.
따라서 본 발명은 공냉식 전해조의 특징인 전극판을 외부로 돌출시켜 전극판 사이 사이를 공기가 통과하도록 하여 방열효과가 좋은 고효율 공냉식 전해조의 장점을 살리면서 전해조의 방열만으로는 부족하기 쉬운 상기 여러 가지 문제점을 해결하여 중대형 모델의 6,000ℓ/h 급 브라운가스 자동공급 장치를 제공할 수 있게 한 것이다.Therefore, the present invention is to protrude the electrode plate, which is a feature of the air-cooled electrolytic cell to the outside to allow the air to pass between the electrode plate while taking advantage of the good heat-dissipating effect of the high efficiency air-cooled electrolytic cell while maintaining the advantages of the above-mentioned various problems that are not enough to be insufficient only in the electrolytic cell It is possible to provide 6,000ℓ / h Brown gas automatic feeding device of medium and large model.
본 발명의 효과를 확인하기 위해 다음과 같이 6,000ℓ/h급 BN-6000모델의 시제품을 만들어 체크하였다.In order to confirm the effect of the present invention, a prototype of 6,000 L / h BN-6000 model was made and checked as follows.
브라운가스 자동공급장치 본체 내부공간의 상하부 중간에 격벽을 설치하여 상하부에 상부공간과 하부공간이 형성하도록 하고 상부공간 하면에는 상부 공기유입구를 형성하여 그 위에 공냉식 전해조를 설치하고 상부공간 상면에 풍량이 큰 배풍기를 설치하여 공기가 대량으로 전해조를 통과하도록 하였다.Install the bulkhead in the middle of the upper and lower part of Brown gas automatic feeding device's inner space so that the upper and lower spaces are formed in the upper and lower parts, and the upper air inlet is formed in the lower part of the upper space. Large ventilators were installed to allow air to pass through the cell in large quantities.
상기 전해조는 3,000ℓ/h급 모델 BB-3000에서 사용하는 전해조를 그대로 사용하되 수량이 두 배로 필요하므로 전부 8개조를 종렬로 설치하였다.The electrolyzer used the electrolyzer used in the 3,000 L / h model BB-3000 as it is, but because the quantity is required twice, all eight tanks were installed in a row.
본 발명의 전해액탱크는 원통형으로 형성하되 수직으로 세우지 않고 수평으로 설치하는 것이 특징이다. 따라서 본체 상부공간에 상부 전해액탱크를 좌우로 설치하고 또 상부 전해액탱크 바로 밑에 직육면체로 형성된 냉각탱크를 형성하여 냉각탱크 외벽에 알루미늄 방열판을 부착시켰다.The electrolyte tank of the present invention is formed in a cylindrical shape but is installed horizontally without standing vertically. Therefore, the upper electrolyte tank was installed left and right in the upper space of the main body, and a cooling tank formed of a rectangular parallelepiped under the upper electrolyte tank was formed to attach an aluminum heat sink to the outer wall of the cooling tank.
또한 하부공간에 하부 전해액탱크를 좌우로 설치한 후 상기 전해조와 연결호스로 (+)극과 (-)극을 구분하여 각각 연결하여 전해액순환시스템을 갖추었다.In addition, after installing the lower electrolyte tank left and right in the lower space, the electrolytic solution circulation system was prepared by separating the (+) and (-) poles by the electrolytic cell and the connection hose.
상기 연결호스의 1개 라인은 투명비닐호스를 사용하여 전해액 흐름 정도를 체크하도록 하였다. One line of the connection hose was to check the flow rate of the electrolyte using a transparent vinyl hose.
이렇게 구성한 시제품에 전원을 인가하여 가동시킨 후 투명비닐호스를 주시하면서 작동상태를 확인한 결과 전해액이 브라운가스와 함께 아주 빠른 속도로 전해조로부터 상부 전해액탱크로 배출되고 있는 것을 확인할 수 있었다.As a result of confirming the operation state by observing the transparent vinyl hose after applying the power to the prototype thus constructed, it was confirmed that the electrolyte was discharged from the electrolyzer to the upper electrolyte tank at a very high speed with Brown gas.
이후 5시간 동안 연속가동시키면서 전해액 온도를 체크한 결과 처음 18℃(실험실 현재온도)에서 점차 온도가 상승하여 35분이 지난 시점에서 52℃를 기록한 후 더이상 올라가지 않고 그 온도를 계속 유지하는 것을 확인하였다.After checking the temperature of the electrolyte while continuously operating for 5 hours, the temperature was gradually increased at the first 18 ℃ (current temperature of the laboratory), and after 35 minutes, the temperature was recorded at 52 ℃ and it was confirmed that the temperature was kept no longer rising.
결과적으로 본 실험에 의해 6,000ℓ/h급 중대형 모델의 경우에도 공냉식 전해액 자연순환방식에 의해 효율적으로 냉각시킬 수 있음을 확인하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다. As a result, even in the case of the 6,000 L / h medium-large model, it was confirmed that the present invention can be efficiently cooled by the air-cooled electrolyte natural circulation method, thereby achieving the object of the present invention.
또한 본 발명은 전해액 냉각탱크와 하부 전해액탱크를 수평으로 구성하여 전 해액이 넓은 공간을 수평으로 천천히 흐르도록 구성한 것이 특징이다. 이것은 전해액 속의 침전물을 자연스럽게 냉각탱크와 하부 전해액탱크에 쌓이게 하므로 침전물이 전해조 속으로 들어가지 않게 함으로써 공냉식 전해조 내부 극판사이에 침전물이 쌓여 전해효율을 나쁘게 만드는 문제점을 해결한 것이다.In another aspect, the present invention is characterized by the horizontal configuration of the electrolyte cooling tank and the lower electrolyte tank so that the electrolyte flows slowly through a wide space. This is because the deposits in the electrolyte naturally accumulate in the cooling tank and the lower electrolyte tank, so that the precipitates do not enter the electrolytic cell, thereby resolving the problem of deposits accumulated between the inner plates of the air-cooled electrolytic cell, resulting in poor electrolytic efficiency.
따라서 본 발명은 본체를 상부공간과 하부공간으로 나누어 형성하고 상부공간에 상부 전해액탱크를 수평으로 구성하고 하부공간에 하부 전해액탱크를 수평으로 구성하며 상부 전해액탱크 하부에 알루미늄 방열판에 의해 냉각되는 냉각탱크를 구성하여 냉각효과를 크게 높이면서 전해액을 원활하게 자연순환시킬 수 있는 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치를 제공할 수 있게 한 것이다.Therefore, the present invention is formed by dividing the main body into the upper space and the lower space, the upper electrolyte tank in the upper space horizontal configuration, the lower electrolyte tank in the lower space horizontal configuration and the cooling tank cooled by the aluminum heat sink under the upper electrolyte tank It is possible to provide an automatic brown gas supply device using an air-cooled electrolytic cell that can naturally circulate the electrolyte smoothly while greatly increasing the cooling effect.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, a brown gas automatic supply apparatus using an air-cooled electrolytic cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 선행특허의 조립횡단면도이고, 도2는 본 발명의 전체 외관을 보여주는 전체사시도이며, 도3은 본 발명의 전체구성을 개략적으로 보여주는 조립횡단면도이고, 도4는 도3을 옆에서 본 조립횡단면도이며, 도5는 본 발명의 일구성요소인 상부 전해액탱크와 냉각탱크의 조립사시도이고, 도6은 상부 전해액탱크(우측)의 측면도이며, 도7은 하부 전해액탱크의 측면도이다.Figure 1 is an assembly cross-sectional view of the prior patent, Figure 2 is an overall perspective view showing the overall appearance of the present invention, Figure 3 is an assembly cross-sectional view schematically showing the overall configuration of the present invention, Figure 4 is an assembled side view of Figure 3 viewed from the side 5 is an assembled perspective view of an upper electrolyte tank and a cooling tank as one component of the present invention, FIG. 6 is a side view of an upper electrolyte tank (right side), and FIG. 7 is a side view of a lower electrolyte tank.
도2 내지 도7에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치는 철제 케이스로 본체(10)를 형성하되 중간에 격벽을 설치하여 상부공간(A)과 하부공간(B)으로 구분하여 형성하며 하부공간(B) 하면에 하부공기유입구(42)를 형성하고 상부공간(A) 하면에 상부공기유입구(41)을 형성하여 상부공간(A) 상면에 설치한 대용량 배풍기(40)에 의해 공기가 대량 유통되도록 구성한 것이다.As shown in FIGS. 2 to 7, the Brown Gas automatic supply apparatus using an air-cooled electrolytic cell according to an embodiment of the present invention forms a
또한 본체(10) 전면에 계기판(11)을 설치하고 좌우측면에 장탈착이 가능한 상부커버(12)와 하부커버(13)을 설치하고 전후면 하부에도 전후면커버(14)를 설치한 것이다.In addition, the
본 발명의 전체적인 구성은 도3과 4에 도시한 바와 같이 본체(10)의 상부공간(A) 하면에 상부공기유입구(41)를 형성하고 상기 공기유입구(41) 바로 위에 공냉식 전해조(20)을 일정개수 설치하며 상기 전해조(20) 상부에는 (+)극과 (-)극을 구분하여 상부 전해액탱크(31)를 좌우로 각각 1개씩 수평으로 설치하되 알루미늄 방열판(33)에 의해 냉각되는 전해액 냉각탱크(32)를 상부 전해액탱크(31)와 연결관(32a)으로 연결하여 일체를 이루도록 설치하고 또한 본체(10) 하부공간(B)에 (+)극과 (-)극을 구분하여 좌우로 각각 1개씩 하부 전해액탱크(34)를 수평으로 설치한 후 상기 전해조(20)와 상부 전해액탱크(31)를 가스상승관(21)으로 각각 연결하고 상기 냉각탱크(32)와 하부 전해액탱크(34)는 전해액 하강관(22)으로 연결하며 상기 하부 전해액탱크(34)와 전해조(20) 사이에는 전해액 상승관(23)으로 각각 연결조립구성하여 전해액이 원활하게 자연순환되도록 구성한 것이다.3 and 4, the overall configuration of the present invention forms an
도5 내지 7에 도시한 바와 같이 상부 전해액탱크(31)와 전해액 냉각탱크(32)는 연결관(32a)에 의해 일체로 형성하여 좌우로 배치되도록 하고 상부 전해액탱 크(31)의 상부에 가스집결관(35)을 형성하고 상기 가스집결관(35) 중앙상부에 가스아웃렛닛불(36)을 형성하여 좌우 가스아웃렛닛불(36)을 연결호스로 연결하여 브라운가스가 연소장치로 공급되도록 한 것이다.5 to 7, the
또한 상부 전해액탱크(31)의 일측에는 공냉식 전해조(20)와 각각 연결되는 가스상승관 닛불(21a)이 전해조(20) 수량만큼 형성되어 있으며 좌우로 설치된 상기 전해액탱크(31)의 우측탱크에는 전해액을 부을 수 있도록 주수구(31b)와 전해액 레벨게이지(31c)가 형성된 것이다.In addition, one side of the
상기 상부 전해액탱크(31)와 연결관(32a)으로 연결되어 형성된 직육면체형태의 전해액 냉각탱크(32)는 탱크 전후면에 부착되어 조립체결된 알루미늄 방열판(33)에 의해 전해액을 냉각시키도록 구성하고 냉각탱크(32)의 좌우측면에는 전해액 하강관 닛불(32b)을 형성하여 전해액 하강관(22)를 연결할 수 있도록 구성한 것이고 또한 하면에 청소용 드레인밸브(32c)가 조립된 것이다.A rectangular parallelepiped
또한 하부공간(B)에 설치되는 하부 전해액탱크(34)는 좌우측면에 상기 전해액 하강관(22)와 연결되는 닛불(34b)이 형성되어 있고 탱크수직선상의 상부에 전해조(20) 수량만큼 형성된 닛불에 전해액 상승관(23)을 연결하여 전해액을 전해조(20)에 공급할 수 있도록 한 것이고 탱크 하면에는 청소용 드레인밸브(34c)가 조립된 것이다.In addition, the
또한 상기 상부 전해액탱크(31) 좌우측면에는 고정용 브라켓트(31a)가 취부되고 하부 전해액탱크(34) 좌우측면에도 고정용 브라켓트(34a)가 취부되어 있어 이것들을 본체(10)에 볼트낫트로 단단히 고정하도록 구성한 것이다.In addition, fixing
본 발명의 본체(10) 하부공간(B)에는 전원인가장치(50)와 TR이 설치되고 급수탱크(61)와 가압탱크/가압펌프(62)로 구성된 자동급수장치(60)가 설치되도록 구성한 것으로 상기 자동급수장치(60)는 상부 전해액탱크(31)에 부설한 수위센서에 의해 작동되어 전기분해하여 소모된 물의 양만큼 24시간 자동급수하도록 구성한 것이다.In the lower space (B) of the
따라서 본 발명의 공냉식 전해조를 이용한 브라운가스 자동공급장치는 전원인가장치(50)에 의해 전원을 인가하면 공냉식 전해조(20) 내부에서 물을 전기분해하여 브라운가스를 발생시키고 전해조(20)에서 발생하는 브라운가스는 일부 전해액과 함께 가스상승관(21)을 따라 상부 전해액탱크(31)의 수면위에서 포집되어 가스집결관(35)을 통과해 가스아웃렛닛불(36)에 연결된 가스호스로 브라운가스 연소장치로 공급된다.Therefore, when the brown gas automatic supply apparatus using the air-cooled electrolytic cell of the present invention is powered by the
상기 상부 전해액탱크(31)에 모아진 전해액은 전해액 냉각탱크(32)에서 알루미늄 방열판(33)에 의해 방열된 후 전해액 하강관(22)를 따라 하부 전해액탱크(34)에 모이고 다시 전해액 상승관(23)를 따라 각각의 전해조(20) 내부로 냉각된 전해액을 공급하는 싸이클을 반복하므로 전해액 순환펌프없이 자연순환방식에 의해 공냉식 전해조의 냉각문제를 해결한다.The electrolyte collected in the
도1은 선행특허의 구성을 보여주는 조립횡단면도.Figure 1 is an assembly cross-sectional view showing the configuration of the prior patent.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전체외관을 개략적으로 보여주는 사시도.Figure 2 is a perspective view schematically showing the overall appearance according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명을 개략적으로 설명하는 조립횡단면도.Figure 3 is an assembly cross-sectional view schematically illustrating the present invention.
도4는 도3을 옆에서 본 조립횡단면도.Fig. 4 is a cross sectional view of the assembly as seen from the side of Fig. 3;
도5는 본 발명의 일구성요소인 상부 전해액탱크와 냉각탱크의 조립사시도.5 is an assembled perspective view of an upper electrolyte tank and a cooling tank of one component of the present invention.
도6은 상부 전해액탱크(우측) 측면도.Figure 6 is a side view of the upper electrolyte tank (right).
도7은 하부 전해액탱크의 측면도.7 is a side view of the lower electrolyte tank.
<도면의 주요부분에 관한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10: 본체 20: 공냉식 전해조10: main body 20: air-cooled electrolytic cell
21: 가스 상승관 22: 전해액 하강관21: gas riser 22: electrolyte lowering pipe
23: 전해액 상승관 31: 상부 전해액탱크23: electrolyte riser 31: upper electrolyte tank
32: 전해액 냉각탱크 33: 알루미늄 방열판32: electrolyte cooling tank 33: aluminum heat sink
34: 하부 전해액탱크 40: 배풍기34: lower electrolyte tank 40: exhaust fan
41: 상부공기유입구 42: 하부공기유입구41: upper air inlet 42: lower air inlet
50: 전원인가장치 60: 자동급수장치50: power supply device 60: automatic water supply device
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