KR101029652B1

KR101029652B1 - 브라운 가스 발생장치

Info

Publication number: KR101029652B1
Application number: KR1020080072910A
Authority: KR
Inventors: 이양운
Original assignee: 이양운
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2011-04-15
Also published as: KR20100011619A

Abstract

본 발명은 브라운 가스 발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 직립형 원통으로 형성되어 있는 전극외관, 상기 전극외관의 내부에 설치된 전극내관, 그리고 상기 전극외관과 상기 전극내관의 사이에 배치되어 상기 전극외관과 상기 전극내관 상호 간을 절연하는 절연부재를 포함하며, 상기 전극외관과 전극내관 및 절연부재에는 공기가 유통될 수 있는 관통공이 형성되어 있는 전극유니트, 상기 전극유니트가 삽입됨과 아울러 전해액이 저장되는 내부공간이 형성되어 있으며 적어도 일측에 형성되어 공기가 유입되는 전해조 공기유입공 및 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스를 배출하는 가스배출공이 형성되어 있는 전해조, 상기 전해조로 상기 전해액을 공급하는 전해액 공급탱크, 상기 전극외관 및 전극내관에 전원을 인가하는 전원장치, 그리고 상기 전해조 공기유입공에 연결되어 상기 전극유니트 내부로 공기를 불어넣어 상기 전극외관 및 전극내관의 분극현상을 제거하는 공기공급장치를 포함한다. 이에 의하여 다수 개의 전극유니트가 배치된 전해조에 의해 단면적이 확대되어 브라운 가스를 대량으로 생산할 수 있고, 공기공급장치에 의한 분극현상을 제거하여 브라운 가스의 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

브라운 가스, 전극유니트, 전해조, 공기, 분극, 스테인레스, 카본

Description

브라운 가스 발생장치{BROWN GAS GENERATOR}

본 발명은 브라운 가스 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극유니트가 원통관 또는 주름관의 형상을 하면서 에어를 불어넣어 냉각효과 및 분극현상을 억제하고, 전극유니트가 반복결합된 전해조에 의해 양질의 브라운 가스를 대량생산하도록 하는 브라운 가스 발생장치에 관한 것이다

물의 전기분해로 생산되는 브라운 가스는, 수소와 산소가 2:1의 화학당량비를 이루며 밀폐용기 내에서 연소시키면 폭발 현상을 보이지 않고, 체적감소가 일어나면서 주변의 체적을 진공상태로 만드는 응폭(implosion) 현상을 보이며, 연소생성물로 물을 생성한다.

상기와 같은 브라운 가스의 연소를 이용하면, 텅스텐을 승화시킬 정도의 초고온도 얻을 수 있으며, 연소생성물이 물이므로 환경공해의 염려가 없으므로, 브라운 가스는 활용가치가 무궁무진한 기체인 것이다.

도 1은 종래의 플랜트에 적용가능한 브라운 가스 발생장치의 전해조를 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하여 종래 브라운 가스 발생장치의 전해조를 설명하면 다음과 같다. 국내실용신안공보(등록번호 : 20-0203926(등록일자 2000.09.08))에 따르면 종래의 브라운 가스 발생장치의 전해조의 각 구성요소는 도 1에 도시된 바와 같이, 외통(320) 내부에 다수개의 내통(330a)이 절연체로 된 상하 고정판(310a, 310b)에 고정되어 있다. 이 때 내통(330a)은 전극으로 기능하는 것이며, 바람직하게는 연강표면에 무전해방법으로 니켈도금시켜 제작하고, 그 형상을 원통, 사각원통 또는 다각원통 등으로 다양하게 할 수 있다. 상기 전해조에 물 및 전해질(수산화칼륨(KOH))을 혼합하여 제조한 전해액을 충진한다. 중심봉(330), 직립형원통(330a)들 및 최외각원통 본체(320)는 상기 절연재질의 상하 고정판(310a,310b)에 연결되어 있어 서로 절연상태에 있으나, 각 구성부재 사이에는 전해액이 충진되어 있으므로 중심봉(330)과 최외각 직립형원통(320)에 전류를 인가하여 상기의 직립형원통(330a)은 교대로 양극(+)과 음극(-)으로 설정된다.

상기와 같이 다수의 직립형원통(330a)에 교대로 양극(+)과 음극(-)으로 유도되는 전류를 발생시키고 이에 의해 산소와 수소가 생성되어 산소와 수소가 혼합됨으로써 브라운 가스가 생성된다. 이러한 상기 전해조에서 전기분해에 의한 브라운 가스 생성시 필연적으로 전류에 의한 열이 발생하게 되는데, 전해조 내의 온도가 섭씨 50 내지 60℃일 때 브라운 가스 생성량을 최대로 얻을 수 있고, 그 이상의 온도 일 때에는 브라운 가스 생성량이 현저히 감소된다. 따라서 브라운 가스 생성시 전해조 내의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하면 전해조 내의 전해액 온도를 냉각시켜야 한다.

상기 전해조 내의 전해액 온도를 냉각시키기 위해서 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 외통(320)의 외주면에 접하면서 넓은 열방산 면적을 갖는 핀을 형성하 고, 상기 핀에 팬을 이용하여 차가운 공기를 접촉시켜 외통(320)을 냉각시킴으로써 냉각된 외통(320)과 접하는 전해액이 냉각되었다.

그러나, 상기한 바와 같이 전해조를 공냉식으로 냉각하는 경우 먼저 차가운 공기에 의해 핀과 접한 외통(320)이 냉각되고 냉각된 외통(320)의 내주면에 전해액이 계면 접촉함으로써 냉각되므로 냉각 시간 지연에 따른 냉각성능이 저하되며, 이에 따른 냉각성능의 저하는 전해조 내의 온도를 최적의 브라운 가스 생성온도인 50 ~ 60℃로 유지하기 어렵기 때문에 브라운 가스 생산능력을 저하시킨다.

또한, 상기 전해조에 배치되는 직립형원통의 경우에도 표면에 침착되는 슬러지 등의 이물질을 주기적으로 제거해주어야 하는데, 일반적으로 반응 후 가동중지한 상태에서 3시간 정도 유지시켜 전해액에 포함된 불순물이 침전되도록 하여 제거시켜 주어야 하므로 브라운 가스 발생장치의 가동 시간 중단에 따른 브라운 가스 생산효율이 저하되는 문제점이 있으며, 다른 방법으로는 상기 직립형원통 일체를 완전히 분해하여 청소한 다음, 재조립해야 하는 등의 비효율적인 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주름관 형태의 전극유니트가 반복결합된 전해조에 의해 전해조의 컴팩트화를 도모하면서 공기에 의해 전해조를 냉각시키고, 전해시 양질의 브라운 가스를 대량생산하도록 한 브라운 가스 발생장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전극유니트의 슬러지 제거를 용이하게 하는 브라운 가스 발생장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치는, 직립형 원통으로 형성되어 있는 전극외관, 상기 전극외관의 내부에 설치된 전극내관, 그리고 상기 전극외관과 상기 전극내관의 사이에 배치되어 상기 전극외관과 상기 전극내관 상호 간을 절연하는 절연부재를 포함하며, 상기 전극외관과 전극내관 및 절연부재에는 공기가 유통될 수 있는 관통공이 형성되어 있는 전극유니트, 상기 전극유니트가 삽입됨과 아울러 전해액이 저장되는 내부공간이 형성되어 있으며, 적어도 일측에 형성되어 공기가 유입되는 전해조 공기유입공 및 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스를 배출하는 가스배출공이 형성되어 있는 전 해조, 상기 전해조로 상기 전해액을 공급하는 전해액 공급탱크, 상기 전극외관 및 전극내관에 전원을 인가하는 전원장치, 그리고 상기 전해조 공기유입공에 연결되어 상기 전극유니트 내부로 공기를 불어넣어 상기 전극외관 및 전극내관의 분극현상을 제거하는 공기공급장치를 포함한다.

상기 전극외관, 전극내관 및 절연부재 중 적어도 어느 하나는 다수개의 주름마디 부재를 엮음 결합시켜 원통형의 호스 구조가 되도록 하는 주름관으로 형성되어 있을 수 있다.

상기 전극내관 및 전극외관은 스테인레스 또는 카본 재질로 형성되어 있을 수 있다.

상기 전극유니트는 상기 전극외관 및 전극내관의 상단을 연결고정시키고, 상측으로 공기가 유입되는 전극유니트 공기유입공이 형성되어 있는 상부 고정판, 그리고 상기 전극외관 및 상기 전극내관의 하단을 연결고정시키는 하부 고정판을 더 포함할 수 있다.

상기 전해조는 내부 공간을 구획하여 외부로부터 유입된 공기는 내부의 전해액과 차단시키고 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스는 내부로 유입된 공기와 차단시켜 외부로 배출하는 격판을 더 포함하며, 상기 격판은 상기 전극유니트를 고정하도록 형성될 수 있다.

상기 격판은 상기 공기공급장치로부터 유입된 공기를 상기 전극유니트로 통과시키는 격판 공기유입공, 상기 전원장치로부터 공급된 전류를 상기 전극외관 및 전극내관에 인가하는 전원연결단자, 그리고 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스를 외부로 배출시키는 가스배출관을 더 포함할 수 있다.

상기 전해조는 적어도 두 개로 배열되어 있으며, 하나의 전해조에서 발생된 브라운 가스를 다른 전해조로 이송하기 위한 적어도 하나의 연결관을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 브라운 가스 발생장치는 플러스 전극의 전극내관과 마이너스 전극의 전극외관이 원통관 또는 주름관의 형상으로 배치된 전극유니트가 반복결합된 전해조를 채택하여 단면적이 확대되어 브라운 가스를 안정된 상태로 대량으로 생성할 수 있어 강력한 에너지 가스로서 이용할 수 있는 전해조를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 브라운 가스 발생장치는 전극유니트에 공기를 불어넣음으로써 전해조 내를 냉각시킬 수 있어 별도의 냉각수단이 불필요하며, 전극내관과 전극외관의 분극현상을 제거하여 이물질 제거를 위해 번거로운 분해 및 조립의 작업이 필요없이 유지 및 보수가 간편하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 브라운 가스 발생장치는 전극유니트의 간단한 구성으로 전해조의 대폭적인 축소가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 브라운 가스 발생장치는 스테인리스 또는 카본 재질의 전극을 사용함으로써 종래 전극손상에 따른 문제점이 해결되어 장치의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치를 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극유니트를 나타낸 사시도, 도 4는 도 3의 전극유니트의 단면도를 각각 나타낸 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치의 전체적인 구성은 적어도 하나의 전극유니트(100)를 포함하는 전해조(200), 전해액 공급탱크(300), 상기 전극유니트(100)에 전원을 공급하는 전원장치(400) 및 공기를 불어넣는 공기공급장치(500)가 일체를 이루도록 구성한 것이다.

먼저, 전극유니트(100)를 설명한다.

상기 전극유니트(100)의 각 구성요소는 도 3에서 보는 바와 같으며, 구체적 으로, 전극외관(110)과 전극내관(120)의 사이에 절연부재(130)에 의해 절연되고 상부 고정판(140) 및 하부 고정판(150)에 의해 연결고정되어 있다.

이때, 전극외관(110) 및 전극내관(120)은 전극으로 기능하는 것이며, 바람직하게는 스테인리스 또는 카본(흑연) 재질과 같이 전기내화학성이 강한 재질로 제작되어 전극이 물이나 전해질에 닿아 손상되는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 상기 전극외관(110) 및 전극내관(120)은 원통, 사각원통 또는 다각원통 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이 직립형 원통으로 제작되는 것이 적합하다. 상기 전극내관(120)의 상측에는 공기가 유입되도록 뚫려있다.

상기 전극외관(110) 및 전극내관(120)을 이루는 각각의 외주면에는 적어도 하나의 관통공(112,122)이 형성되어 있어 후술되는 공기공급장치(500)로부터 유입된 공기가 상기 전극내관(120)의 상측으로 유입되어 관통공(112,122)을 통하여 이물질과 함께 빠져나갈 수 있도록 구성되어 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극유니트를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극유니트가 설치된 브라운 가스 발생장치를 나타낸 개략도를 각각 나타낸 것이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전극외관(110') 및 전극내관(120')은 다수 개의 주름마디 부재를 엮음 결합시켜 원통형의 호스 구조가 되도록 하는 주름관의 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 구조로 인해 상기 전극유니트(100')를 쉽게 구부리거나 꼬아서 넣을 수 있게 되어 전해조(200)의 좁은 공간에서도 전극을 보다 많이 넣을 수 있게 되어 단면적이 넓어지는 효과가 있다. 또한, 후술되는 공기공급장치(500)로부터 유입된 공기가 전극외관(110') 및 전극내관(120')의 주름관 틈새 사이로 쉽게 빠져나갈 수도 있게 된다.

상기 절연부재(130)는 상기 전극외관(110) 및 전극내관(120) 사이의 외주 전체에 걸쳐 배치되고 이들 상호를 절연시키는 것으로 내화학성, 내절연성이 강한 재질로 이루어진다. 또한, 상기 절연부재(130)도 역시 도 3에 도시된 바와 마찬가지로 전극외관(110) 및 전극내관(120)과 마찬가지로 다수 개의 관통공(132)이 형성되어 있어 공기가 통과될 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 절연부재(130')의 다른 실시예에 의하면 도 5에 도시된 바와 같이 다수 개의 주름마디 부재를 엮음 결합시켜 원통형의 호스 구조를 이루도록 한 주름관 형태로 제작됨으로써 상기 전극내관(120')의 상측으로 유입된 공기가 전극외관(110') 및 전극내관(120') 그리고 절연부재(130')의 주름관 틈새들을 거쳐 통과되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전극외관(110) 및 전극내관(120)은 상부 고정판(140) 및 하부 고정판(150)에 의해 연결고정된다.

상기 상부 고정판(140)에는 공기유입공(142)과 전원단자(144a,144b)가 형성되어 있어 외부로부터 공급되는 공기는 공기유입공(142)을 통해 전극내관(120)으로 이송시키고, 외부로부터 전달되는 전류를 전원단자(144a,144b)를 통해 전극외관(110) 및 전극내관(120)에 인가시킨다. 상기 하부 고정판(150)은 상기 전극외관(110) 및 전극내관(120)의 하단을 연결고정시킨다. 이러한 상부 고정판(140) 및 하부 고정판(150)은 절연재질로 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 전해조(200)를 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전해조(200)는 외부에 일정한 공간부를 확보하여 적어도 하나의 상기 전극유니트(100)가 전해조(200) 내부의 격판(210)에 고정설치된다.

상기 격판(210)은 전해조(200)의 내부에 고정설치되어 내부 공간을 구획하여 외부로부터 유입된 공기는 내부의 전해액과 차단시키고, 상기 전극유니트(100)에 의해 생성된 브라운 가스는 내부로 유입된 공기와 차단시켜 외부로 배출하기 위한 것이다. 이를 위하여 상기 격판(210)은 전극유니트(100)의 설치 개수만큼의 형성되는 격판 공기유통공(212)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 격판 공기유통공(212)은 후술되는 하나의 공기공급장치(500)에 의해서도 격판(210)에 고정설치된 다수 개의 전극유니트(100) 각각에 공기가 공급될 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 격판(210)은 전원연결단자(214a,214b)가 형성되어 있어 외부로부터 공급된 전류를 상기 상부 고정판(140)의 전원단자(144a,144b)를 거쳐 전극외관(110) 및 전극내관(120)에 인가한다.

또한, 상기 격판(210)에는 가스배출관(216)이 더 구비되어 상기 전극유니트(100)에 의해 생성된 브라운 가스를 외부로 배출시킨다.

한편, 상기 전해조(200)의 내부에는 전해액으로서의 수산화칼륨(KOH)을 혼합하여 제조한 비중 1.25의 전해액을 충진한다. 상기 전해액은 전해조(200)의 일측에 마련된 전해액 공급탱크(300)로부터 공급되고, 상기 전극유니트(100)에 의해 생성 된 브라운 가스는 격판(210)의 가스배출관(216)과 전해조(200)의 가스배출공(204)을 통하여 배출되어 연결관(220)에 의해 브라운가스 저장탱크(230)에 저장된다.

따라서, 상기 전해조(200)에는 전극유니트(100)가 설치되고, 상기 전극유니트(100)는 전극외관(110)과 전극내관(120)이 절연부재(130)와 상부 고정판(140) 및 하부 고정판(150)으로 연결되어 있어 서로 절연상태이나 각 구성부재 사이에는 전해액이 충진되어 있으므로 전극외관(110)과 전극내관(120)에 전류를 인가하면 상기 전극유니트(100)는 (+)전극과 (-)전극으로 설정된다.

그리고, 상기 격판(210)에 설치되는 전극유니트(100)의 개수는 브라운 가스 발생용량이나 사용 용도에 맞춰 적절하게 가변 가능하다. 따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 원통형이나 주름관의 형태로 이루어지는 전극유니트(100,100')를 일정한 전해조(200)의 내부공간에 다수 개를 조밀하게 설치할 수 있어 비례적으로 단면적이 증가되어 브라운 가스 발생량을 극대화할 수 있는 브라운 가스 발생장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

다음으로, 전원장치(400)를 설명하기로 한다.

상기 전원장치(400)는 상기 격판(210)의 전원연결단자(214a,214b)와 상기 상부 고정판의 전원단자(144a,144b)를 통하여 상기 전극외관(110) 및 전극내관(120)에 직류전압을 인가하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 일측의 전원연결단자(214a)에 연결된 전극외관(110)은 마이너스(minus) 전극으로, 타측의 전원연결단자(214b)에 연결된 전극내관(120)은 플러스(plus) 전극으로서 설정될 수 있다. 이때 상기 전원연결단자(214a,214b)에 인가전압의 극성을 바꾸어주면 각 전극외관(110) 및 전 극내관(120)의 반대 극성의 전극특성을 띄게 된다.

위와 같이, 전해조(200)의 내부에 다수의 직립형 원통으로 이루어지는 전극유니트(100)가 동시에 가동되므로 결국 단시간 내에 다량의 산소와 수소가 생성되어 브라운 가스를 발생시켜 격판(210)을 관통하여 전해조(200)의 외부로 연결시킨가스배출공(204)을 통해 브라운가스 저장탱크(230)로 배출된다.

한편, 전기분해시 발생하는 산소가 금속과 반응하여 산화부식을 일으켜 각종 슬러지 등의 이물질이 침착되어 전극유니트(100)의 관통공(112,122)을 막게 되는데 이는 브라운 가스 발생 효율을 극도로 저하시키게 되는 요인이다. 이러한 현상을 방지하기 위해 공기공급장치(500)를 상기 전해조(200)와 연결시켜 격판(210)의 격판 공기유통공(212)을 거쳐 전극유니트(100)의 내부로 연결하는 것이 바람직하다.

다음으로, 공기공급장치(500)를 설명하기로 한다.

상기 공기공급장치(500)는 상기 전해조(200)의 일측에 위치하여 상기 전해조(200)의 내부로 고압의 공기를 불어넣을 수 있도록 구성되어 있다.

상기 공기공급장치(500)에 의해 불어 넣어진 공기는, 도 2에 나타낸 화살표의 이동방향과 같이, 전해조 공기유입공(202)을 거쳐 격판(210)에 의해 전해조(200) 내부의 상측 공간에 쌓이게 된다. 계속해서 유입된 공기는 격판(210)의 격판 공기유통공(212)을 지나 전극유니트 공기유입공(142)으로 들어가서 최종적으로 전극내관(120)에 도달하게 된다. 이때, 유입된 공기는 고압으로 불어넣어지기 때문에 전극내관(120) 및 전극외관(110)의 표면에 침착된 이물질은 각각의 관통공(112,122) 또는 절연부재(130)의 관통공(132)을 통하여 깨끗이 떨어져 나오게 되 므로 전극유니트(100)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 따라서, 단지 공기공급장치(500)를 통하여 주기적으로 공기를 불어넣어 주는 것만으로도 종래와 같이 전해조(200)를 완전 분해하여 전극판을 일일이 청소해야 하는 번거로움을 없앨 수가 있는 이점이 있다.

한편, 전해조(200)에서 전기분해에 의한 브라운 가스 생성시 엄청난 고온의 열이 발생하는데, 이를 공기공급장치(500)에서 불어 넣어주는 고압의 찬 공기에 의해 냉각시킬 수 있어 별도의 냉각장치가 불필요하게 되며 분극현상 제거와 더불어 확실한 냉각효과를 기할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명에 따른 브라운 가스 발생장치는 상기 전해조(200) 내의 다수 개의 전극유니트(100)에서 전기 분해가 발생하여 다량의 산소 및 수소의 혼합가스 즉 브라운 가스가 생성된다. 이 브라운 가스(brown gas)는, 도 6에 나타낸 화살표 방향과 같이, 격판(210)의 가스배출관(216)을 통하여 상기 전해조(200)의 가스배출공(204)으로부터 외부로 꺼내어지고 연결관(220)을 거쳐 브라운가스 저장탱크(230)에 저장되어 에너지 가스로서 이용에 제공될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 전해조가 복수로 설치된 상태를 나타낸 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전해조(200)에서 생성된 브라운 가스는 가스배출공(204)을 통하여 외부로 배출되고, 이 브라운 가스는 적어도 하나의 연결관(220)을 통하여 즉시 이웃하는 전해조(200')로 배출되도록 전해조(200,200')가 둘 이상 배치될 수 있다. 즉, 하나의 전해조(200)에서 생성된 브라운 가스를 공기공급장치(500)에서 공급된 공기와 함께 인접한 다른 전해조(200')로 다시 유입시킴 으로써 복수 개로 이루어진 전해조(200,200')에서 격렬한 전기 분해 반응을 연속적으로 유도하기 위한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

(실시예)

먼저, 브라운 가스 발생량은 단위면적당 흐르는 전류의 세기와 전극유니트(100)의 유효면적에 관계되므로, 일정한 전류(예를 들면, 100A)하에서는 상기 전극유니트(100)의 면적 및 개수를 발생용량이나 용도에 따라 적절하게 가변하도록 하여 브라운 가스 발생량을 조절할 수가 있으나, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 전해조(200) 내부에 설치된 전극유니트(100)를 4개로 하여 제작하였다.

그리고, 상기 주름관 형태의 전극유니트(100)의 직경은 20 mm가 되도록 형성된다.

또한, 전극외관(110)과 전극내관(120) 사이의 간격에 해당하는 상기 절연부재(130)의 두께가 너무 얇으면 인접한 전극외관(110)과 전극내관(120) 사이의 간격이 너무 좁아지게 되어 관끼리 접촉될 위험성이 있으며, 반대로 두꺼우면 상기 관의 간격이 넓어지게 되어 전기분해에 필요한 소비전력이 늘어나게 되므로 매우 비효율적이다. 따라서, 본 발명에서는 이를 감안하여 상기 절연부재(130)의 두께가 1 내지 2mm의 범위 내에서 적절하게 가변되도록 한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 전해조(200) 내부에 전해액이 충전되도록 한 다음, 양단에 교류 230V, 74A의 전원을 연결하게 되면, 전해액에서 물이 전기분해 를 일으키며 다량의 브라운 가스를 발생하게 된다.

즉, 강력한 전력 공급에 의하여 상기 전극유니트(100)의 전극외관(110)과 전극내관(120) 사이의 물이 급격한 반응을 일으킴과 동시에 가스 생산 활동이 활발하게 이루어지는 것이다.

본 발명의 경우 상기와 같은 과정을 통하여 17kw의 소비전력으로 시간당 8,000 내지 9,000ℓ의 브라운 가스가 발생하게 된다.

이는 종래의 브라운 가스 발생장치의 시간당 가스 발생량이 6,000 내지 7,000ℓ인 것과 비교하여 20 내지 25% 정도 증가한 것으로, 주름관 형태로 이루어진 전극유니트(100)에 의해서 단면적이 넓게 됨으로써 시간 경과에 따라서 격렬하게 반응을 일으키는 것으로 볼 수 있다. 또한, 전극유니트(100)의 전극외관(110)과 전극내관(120)에 분극현상이 제거되어 지속적인 브라운 가스 생성에도 정상적으로 동작함을 알 수 있다.

이때, 전해조(200) 내의 온도가 급격히 상승하게 되는데, 본 발명에서는 공기공급장치(500)에 의한 찬 공기에 의해 급격한 온도 상승을 방지하게 된다.

이와 같이 전해조(200) 내부에 생성된 브라운 가스는 전해조(200)의 가스배출공(204)을 통하여 배출되고, 배출된 브라운 가스는 연결관(240)에 의해 이웃하는 전해조(200')에 다시 포집되도록 함으로써 이웃하는 전해조(200') 내부에서 다시 한 번 반응시켜 주도록 함으로써 브라운 가스의 농도를 진하게 하는 효과를 도모할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 원통관 또는 주름관 형상으로 배치된 전극유니트(100)가 반복 결합된 전해조(200)에 의해 단면적이 높아짐으로써 브라운 가스의 생산량이 늘게 되고, 전극유니트(100)에 공기를 불어넣어 분극현상을 제거해 줄 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치는 상기 전해조(200)의 가스배출공(204)을 통해 배출된 브라운 가스가 연결관(220)을 따라 이웃하는 전해조(200')로 이송되는데, 이는 일측의 전해조(200) 내부에서 발생된 브라운 가스가 일부 전해액과 함께 이웃하는 전해조(200')로 계속 배출되므로 이웃하는 전해조(200)에서는 생성되는 브라운 가스의 농도가 계속 증진되어 브라운 가스의 생산효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래의 전해조의 구조를 보여주는 전체도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 브라운 가스 발생장치를 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극유니트를 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 전극유니트의 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극유니트를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극유니트가 설치된 브라운 가스 발생장치를 나타낸 개략도, 그리고

도 7은 본 발명에 따른 전해조가 복수로 설치된 상태를 나타낸 개략도를 각각 나타낸 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100,100': 전극유니트 110,110': 전극외관

112,122,132: 관통공 120,120': 전극내관

130,130': 절연부재 140: 상부 고정판

142: 전극유니트 공기유입공 144a,144b: 전원단자

150: 하부 고정판 200,200': 전해조

202: 전해조 공기유입공 204: 가스배출공

210: 격판 212: 격판 공기유입공

214a,214b: 전원연결단자 216: 가스배출관

220: 연결관 230: 브라운 가스 저장탱크

300,300': 전해액 공급탱크 400,400': 전원장치

500: 공기공급장치

Claims

직립형 원통으로 형성되어 있는 전극외관, 상기 전극외관의 내부에 설치된 전극내관, 그리고 상기 전극외관과 상기 전극내관의 사이에 배치되어 상기 전극외관과 상기 전극내관 상호 간을 절연하는 절연부재를 포함하며, 상기 전극외관과 전극내관 및 절연부재에는 공기가 유통될 수 있는 관통공이 형성되어 있는 전극유니트,

상기 전극유니트가 삽입됨과 아울러 전해액이 저장되는 내부공간이 형성되어 있으며, 적어도 일측에 형성되어 공기가 유입되는 전해조 공기유입공 및 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스를 배출하는 가스배출공이 형성되어 있는 전해조,

상기 전해조로 상기 전해액을 공급하는 전해액 공급탱크,

상기 전극외관 및 전극내관에 전원을 인가하는 전원장치, 그리고

상기 전해조 공기유입공에 연결되어 상기 전극유니트 내부로 공기를 불어넣어 상기 전극외관 및 전극내관의 분극현상을 제거하는 공기공급장치를

포함하며,

상기 전극유니트는,

상기 전극외관 및 전극내관의 상단을 연결고정시키고, 상측으로 공기가 유입되는 전극유니트 공기유입공이 형성되어 있는 상부 고정판, 그리고

상기 전극외관 및 상기 전극내관의 하단을 연결고정시키는 하부 고정판을

더 포함하며,

상기 전해조는,

내부 공간을 구획하여 외부로부터 유입된 공기는 내부의 전해액과 차단시키고 상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스는 내부로 유입된 공기와 차단시켜 외부로 배출하는 격판을 더 포함하며,

상기 격판은 상기 전극유니트를 고정시키며,

상기 격판은,

상기 공기공급장치로부터 유입된 공기를 상기 전극유니트로 통과시키는 격판 공기유입공,

상기 전원장치로부터 공급된 전류를 상기 전극외관 및 전극내관에 인가하는 전원연결단자, 그리고

상기 전극유니트에 의해 생성된 브라운 가스를 외부로 배출시키는 가스배출관을

더 포함하는

브라운 가스 발생장치.
제1항에서,

상기 전극외관, 전극내관 및 절연부재 중 적어도 어느 하나는,

다수개의 주름마디 부재를 엮음 결합시켜 원통형의 호스 구조가 되도록 하는 주름관으로 형성되어 있는 브라운 가스 발생장치.
제1항에서,

상기 전극내관 및 전극외관은,

스테인레스 또는 카본 재질로 형성되어 있는 브라운 가스 발생장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에서,

상기 전해조는 적어도 두 개로 배열되어 있으며,

하나의 전해조에서 발생된 브라운 가스를 다른 전해조로 이송하기 위한 적어도 하나의 연결관을

더 포함하는 브라운 가스 발생장치.