KR102222625B1

KR102222625B1 - 수돗물 연속 전기분해장치

Info

Publication number: KR102222625B1
Application number: KR1020190051456A
Authority: KR
Inventors: 이정용
Original assignee: 주식회사 새안; 이정용
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2021-03-04
Also published as: KR20200127407A

Abstract

본 발명은 수돗물 연속 전기분해장치에 관한 것이다. 이는, 급수관을 통해 공급되는 수돗물을 수용하는 물탱크와; 상기 물탱크의 내부에 배치되며, 외부로부터 공급된 전력을 수돗물에 인가하여 수돗물을 전기분해하는 전극부와; 상기 전극부를 제어하는 제어부와; 상기 물탱크 내부의 수돗물의 수온을 감지하고, 감지한 내용을 상기 제어부로 전달하는 다수의 수온센서와; 상기 물탱크 내부의 수온이 설정치보다 높은 경우, 상기 제어부에 의해 동작하여 수돗물을 물탱크 외부로 순환시키며 냉각하는 냉각수단과; 상기 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소 혼합가스를 압축하는 콤프레셔와; 상기 콤프레셔에 의해 압축된 혼합가스를 수용하는 포집부가 포함된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수돗물 연속 전기분해장치는, 별도의 냉각부를 이용해 물탱크 내부의 온도를 설정범위 내에 안정적으로 유지하므로 과열의 염려가 없다. 또한, 연속적으로 공급되는 수돗물의 수질의 변화에 따른 저항값을 실시간 감지하여, 전극에 인가되는 전압을 최적 제어함으로써 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고 안정적인 전기분해가 가능하다.

Description

수돗물 연속 전기분해장치{Tap water continuous electrolysis device}

본 발명은 급수관을 통해 공급되는 수돗물을 전기분해하여 수소와 산소를 연속 생산하는 전기분해장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수돗물 자체의 저항값에 대응하여 전극의 간격을 자동 조절할 수 있음은 물론 수온이 일정 범위 내에 유지되므로 안정적 작동이 가능한 수돗물 연속 전기분해장치에 관한 것이다.

여러 가지 신재생 에너지, 가령, 태양열, 태양광, 풍력, 해양, 지열 에너지 등은 청정하고 고갈의 염려가 없다는 장점이 있지만, 에너지 밀도가 낮아 소규모 발전시설에서는 실용성을 기대할 수 없고, 더욱이 기후 영향을 많이 받아, 결과적으로, 효율성과 경제성이 적다는 단점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 단점을 해결하기 위한 다양한 연구가 계속적으로 진행되고 있다.

한편, 신재생 에너지의 하나로서, 물을 전기분해하여 수소와 산소를 발생하고, 발생한 수소와 산소를 혼합한 상태의 혼합기체를 에너지원으로 사용하기도 한다. 소위 브라운가스라고 하는 상기 혼합기체는 수소와 산소가 2:1의 비율로 혼합되어 완전연소가 가능하고, 연소 후에는 수증기 정도만 배출하여 친환경적이다.

하지만, 이러한 물 전기분해 가스는, 물을 전기분해 하는데 소요되는 에너지가 전기분해 후 얻는 에너지보다 오히려 크다는 단점을 갖는다. 이에 따라, 입력된 에너지에 비해 출력 에너지를 확대하여 경제성을 높이기 위한 다양한 연구도 진행되고 있다. 그 하나로서 물 전기분해 가스(수소와 산소의 혼합가스)에 다른 연소가스(가령, LPG)를 혼합하여 전체적인 열효율 향상을 도모한 보일러도 제안된 바 있다.

가령 국내등록실용신안공보 제20-0431302호(물을 전기분해 한 산소수소가스의 화력을 부드럽고 강력하게 하는 장치)에는, 물을 전기분해하는 전기분해조와, 전기분해조에서 생산된 산소수소가스에 가솔린에너지를 융합시키는 융합탱크와, 융합가스를 연소시켜 열을 발생하는 보일러를 개시하고 있다.

그런데 상기한 종래의 장치는, 전기분해조의 과열에 대한 대책이 없고, 또한 물 자체의 저항을 고려한 전압의 조절이 불가능하다는 단점을 갖는다. 이를테면, 물의 전기 저항값이 높은 경우와 낮은 경우에 가해지는 전압을 조절할 수 없어, 설계된 이상의 전기분해가 일어나거나 전기분해가 미약하게 진행될 수 있는 것이다.

국내 등록실용신안공보 제20-0431302호 (물을 전기분해 한 산소수소가스의 화력을 부드럽고 강력하게 하는 가스융합장치) 국내 공개특허공보 제10-2014-0013326호 (수도수 전기분해용 금속 산화물 전극 및 그 제조방법) 국내 등록특허공보 제10-1752292호 (휘발화한 증기상태의 화석연료와 물 전기분해가스를 혼합한 조성 연료 및 이를 이용한 연소방법 및 이를 이용한 내연기관)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 물탱크 내부의 온도를 설정범위 내에 안정적으로 유지하므로 과열의 염려가 없고, 전극에 인가되는 전압을 최적 제어함으로써 불필요한 전력소모를 줄일 수 있으며 안정적인 전기분해 성능을 갖는 수돗물 연속 전기분해장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 수돗물 연속 전기분해장치는, 급수관을 통해 공급되는 수돗물을 수용하는 물탱크와; 상기 물탱크의 내부에 배치되며, 외부로부터 공급된 전력을 수돗물에 인가하여 수돗물을 전기분해하는 전극부와; 상기 전극부를 제어하는 제어부와; 상기 물탱크 내부의 수돗물의 수온을 감지하고, 감지한 내용을 상기 제어부로 전달하는 다수의 수온센서와; 상기 물탱크 내부의 수온이 설정치보다 높은 경우, 상기 제어부에 의해 동작하여 수돗물을 물탱크 외부로 순환시키며 냉각하는 냉각수단과; 상기 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소 혼합가스를 압축하는 콤프레셔와; 상기 콤프레셔에 의해 압축된 혼합가스를 수용하는 포집부가 포함된다.

또한, 상기 전극부는; 길이방향으로 연장되고 외부로부터 인가된 직류전력을 전달받는 고정전극홀더, 상기 고정전극홀더에 장착되며 고정전극홀더의 길이방향으로 일정간격을 이루는 다수의 고정전극판, 상기 고정전극홀더에 평행하게 대응 배치된 상태로 위치 이동 가능하고, 길이방향으로 연장되며 외부로부터 인가된 직류전력을 전달받는 이동전극홀더, 상기 이동전극홀더에 고정되며 이동전극홀더의 길이방향으로 일정 간격을 이루고, 상기 각 고정전극판의 사이에 개재되는 다수의 이동전극판을 포함하고, 상기 물탱크의 외부에는; 상기 이동전극홀더에 연결되며, 이동전극홀더의 위치를 변경시킴으로써 고정전극판에 대한 이동전극판의 간격을 조절시키는 전극위치조절부가 구비된다.

아울러, 상기 이동전극홀더는, 일정폭을 갖는 플레이트형 부재로서 물탱크의 내부에 수평으로 배치되고, 상기 물탱크의 외벽면에는, 암나사부를 갖는 지지브라켓이 고정되며, 상기 전극위치조절부는; 상기 이동전극홀더의 일단부에 고정되며 물탱크의 외부로 연장된 수평로드와, 상기 수평로드의 연장단부에 고정되는 커넥터와, 상기 지지브라켓의 암나사부에 나사 결합하는 수나사부, 수나사부에 일체를 이루며 상기 커넥터에 축회전 가능하게 지지되는 회전축부, 회전축부의 단부에 고정되고 작업자에 의해 조작되어 상기 회전축부를 축회전 시켜 상기 수평로드가 반작용력을 받아 길이방향으로 이동되게 하는 조절손잡이가 포함된다.

또한, 상기 이동전극홀더는, 일정폭을 갖는 플레이트형 부재로서 물탱크의 내부에 수평으로 배치되며, 상기 물탱크의 내부에는, 수용되어 있는 수돗물의 저항값을 센싱하고 센싱값을 상기 제어부로 전달하는 저항센서가 구비되고, 상기 전극위치조절부는; 상기 이동전극홀더의 일단부에 연결되며 물탱크 외부에서 수평으로 유지되는 랙기어와, 상기 랙기어에 치합하는 피니언기어를 구비하며 상기 제어부에 의해 작동하여 랙기어를 통해 이동전극홀더의 위치를 조절하는 모터를 구비한다.

또한, 상기 콤프레셔와 포집부는 배출관을 통해 연결되고, 상기 배출관에는, 배출관을 통한 혼합기체의 유동 사실을 시각적으로 알려주기 위한 것으로서, 상기 배출관에 연결되는 가스유도세관과, 상기 가스유도세관의 중간에 설치되는 체크밸브와, 상기 가스유도세관의 단부에 고정되며, 감시창을 갖는 도어에 의해 개폐되는 내열케이스와, 상기 체크밸브를 통과한 후 가스유도세관으로부터 배출되는 혼합가스를 점화시켜 화염을 형성하는 점화기와, 상기 내열케이스의 내부에 위치하며 상기 화염을 그 내부에 수용하는 화염유지다공박스를 구비한 미세연소부가 더 설치된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수돗물 연속 전기분해장치는, 별도의 냉각부를 이용해 물탱크 내부의 온도를 설정범위 내에 안정적으로 유지하므로 과열의 염려가 없다.

또한, 연속적으로 공급되는 수돗물의 수질의 변화에 따른 저항값을 실시간 감지하여, 전극에 인가되는 전압을 최적 제어함으로써 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고 안정적인 전기분해가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수돗물 연속 전기분해장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수돗물 연속 전기분해장치의 변형 예를 나타내 보인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 전극위치조절부의 구성을 설명하기 위한 절제 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 전극위치조절부의 평단면도이다.
도 5a 및 5b는 도 2에 도시한 전극위치조절부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 미세연소부의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 미세연소부의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수돗물 연속 전기분해장치(10)의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 수돗물 연속 전기분해장치(10)는, 물탱크(13), 전극부, 제어부(21), 수온센서, 냉각수단(23), 콤프레셔(25), 포집부(27)를 구비한다.

물탱크(13)는 전기분해가 진행되는 내부공간(13a)을 제공하며 급수관(11)을 통해 공급된 수돗물(w)을 수용한다. 상기 급수관(11)은 외부의 수도관(미도시)과 직결된 파이프로서 수돗물을 물탱크(13)로 유도한다. 물탱크(13)의 내부에는 수위센서(미도시)가 설치되어 수돗물의 수위는 일정 범위내에서 유지된다.

상기 전극부는 내부공간(13a)의 하측에 설치되어 항상 수돗물(w) 속에 잠겨 있다. 특히 전극부는 고정형전극부(15)로서, 수평의 상부전극홀더(15a), 상부전극판(15b), 하부전극홀더(15c), 하부전극판(15d)의 기본 구성을 갖는다.

상부전극홀더(15a)는 일정 폭 및 두께를 가지며 길이방향으로 연장된 플레이트형 부재로서 물탱크(13) 내에서 수평으로 고정된다. 상부전극홀더(15a)가 전도성금속으로 제작됨은 물론이다. 또한, 상부전극홀더(15a)를 지지할 수 있도록 별도의 비전도성 지지수단이 적용될 수 있다.

상부전극판(15b)은 일정두께를 갖는 금속판으로서 그 상단부가 상부전극홀더(15a)에 고정된 상태로 수직을 이루며, 다수 개가 일정간격으로 이격된다. 상부전극판(15b)의 간격은 달라질 수 있다.

하부전극홀더(15c)는 상부전극홀더(15a)의 연직 하부에 수평으로 고정된 플레이트형 부재이다. 하부전극홀더(15c)는 상부전극홀더(15a)와 평행을 이룬다.

하부전극판(15d)은 일정두께를 갖는 금속판으로서 그 하단부가 하부전극홀더(15c)에 고정되며 수직을 유지한다. 하부전극판(15d)은 상부전극판(15b)과 동일한 간격을 이루며, 상부전극판(15b) 사이의 중앙에 개재된다.

상부전극판(15b)과 하부전극판(15d)은 서로의 사이에 개재된 상태로 일정간격을 유지하며, 그 사이에 위치한 수돗물에 전류를 가하여 전기분해 시킨다.

상기 고정형전극부(15)는 외부의 전력공급부(31)와 전기적으로 접속되며 전력공급부(31)로부터 전력을 전달받아 수돗물을 전기분해 시킨다. 전력공급부(31)는 상부전극홀더(15a)와 하부전극홀더(15c)에 양극과 음극의 전류를 각각 인가한다.

상기 수온센서는 수돗물의 온도를 체크하여 제어부(21)로 전달하는 감지수단으로서, 상부수온센서(17)와 하부수온센서(19)를 포함한다. 상부 수온센서(17)는 고정형전극부(15) 보다 높은 고도에 위치하고, 하부수온센서(19)는 고정형전극부(15) 보다 낮게 배치된다. 특히 상부수온센서(17)와 하부수온센서(19)는 물탱크(13)의 내벽면에 수직방향 위아래에 배치되어, 내벽면을 따라 상향 유동하는 열의 흐름 속도까지 감지한다. 열의 흐름속도가 빠를수록 고정형전극부(15)가 뜨거운 것으로 판단한다.

상기 냉각수단은, 물탱크(13) 내부의 수온을 40℃ 내지 60℃ 이하로 유지시키는 역할을 한다. 이러한 냉각수단은, 순환파이프(23a), 펌프(23b), 방열부(23c), 냉각팬(23d)을 포함한다. 순환파이프(23a)는 그 양단부가 물탱크(13)에 인입된 파이프로서 펌프(23b)의 작동 시 물을 순환시킨다.

방열부(23c)는 다수의 방열용 핀(fin)을 구비하며, 순환하는 수돗물을 주변의 공기와 열교환시켜 냉각을 유도한다. 방열부(23c)의 측부에는 냉각팬(23d)이 설치되는데, 냉각팬(23d)은 방열부(23c)를 향하여 냉각용 공기를 송풍하여 보다 신속한 방열을 도모한다. 냉각팬(23d)은 방열부(23c)의 온도가 80℃이상 올라갈 때 작동할 수 있다.

상기 콤프레셔(25)는, 전기분해가 진행됨에 따라 내부공간(13a)에 모이는 산소와 수소의 혼합가스(이하, 혼합가스)를 배출관(24)을 통해 빨아내며 압축하는 동작을 한다. 콤프레셔(25)를 통해 일정 압력 이상의 혼합가스를 얻을 수 있다.

상기 콤프레셔(25)를 통해 압축된 혼합가스는 배출관(24)을 통과해 포집부(27)에 모인다. 포집부(27)는 혼합가스를 일단 수용하며, 외부의 필요처, 가령, 가스보일러(50) 측으로 공급한다. 가스보일러(50)로 공급되는 혼합가스는 외부가스공급부(29)로부터 공급된 외부가스와 섞인다. 상기 외부가스는 가령 LPG일 수 있다. 혼합가스와 LPG가 섞인 상태로 가스보일러(50)로 공급되는 것이다.

한편, 제어부(21)는, 상부수온센서(17) 및 하부수온센서(19)로부터 전달받은 수온정보를 기초로 냉각수단(23)을 구동하여 수돗물을 적절한 온도로 유지시킨다. 아울러 전력공급부(31)와도 접속되어 전력공급부(31)의 출력전압을 조절함은 물론 전력공급부(31)를 온오프시킨다. 또한 콤프레셔(25)도 제어부(21)에 의해 제어되어 혼합가스의 압축정도를 조절한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수돗물 연속 전기분해장치(10)의 변형 예를 나타내 보인 구성도이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며, 그와 관련된 반복 설명은 가급적 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 변형 예에 따른 전기분해장치(10)는, 상기한 고정형전극부(15)를 대신하여 조절형절극부(33)가 설치되어 있고, 조절형전극부(33)를 작동시키기 위한 전극위치조절부(34,35)와 저항센서(37)가 더 포함되어 있고, 포집부(27)의 측부에 미세연소부(41)를 더 갖는다.

상기 조절형전극부(33)는, 도 3 및 도 5a에 도시한 바와 같이, 고정전극홀더(33a), 고정전극판(33b), 이동전극홀더(33c), 이동전극판(33d)으로 구성된다.

고정전극홀더(33a) 및 고정전극판(33b)은 도 1을 통해 설명한 상부전극홀더(15a) 및 상부전극판(15b)과 동일한 구조를 갖는다. 즉, 고정전극홀더(33a)는, 일정폭을 가지며 수평을 유지하는 플레이트의 형태를 취하며, 전력공급부(31)를 통해 양극 또는 음극의 직류 전류를 인가받는다. 고정전극홀더(33a)를 수평으로 유지하기 위해, 도시하지 않은 비전도성 지지브라켓을 적용한다.

고정전극판(33b)은 사각판의 형태를 취하는 전도성부재로서 그 상단부가 고정전극홀더(33a)에 고정된다. 고정전극판(33b)은 고정전극홀더(33a)를 통해 인가된 전류를 수돗물에 가하는 전기분해용 전극이다.

이동전극홀더(33c)는, 상기 고정전극홀더(33a)의 연직 하부에 수평으로 배치된 플레이트형 부재로서, 고정전극홀더(33a)와 동일한 사이즈를 가질 수 있다. 특히 이동전극홀더(33c)는 수평을 유지한 상태로 도 5a의 화살표 a방향 및 그 반대방향으로 이동이 가능하다. 최대 이동 거리는 고정전극판(33b) 사이의 최소 간격의 1/2이다.

이를 위해 이동전극홀더(33c)의 하부에는 받침수단이 구비된다. 상기 받침수단은, 받침대(33e)와 가이드롤러(33f)를 포함한다. 가이드롤러(33f)는 받침대(33e)의 상부에 구름운동 가능하도록 설치된 부재로서 이동전극홀더(33c)를 수평으로 유지한다. 이동전극홀더(33c)를 수평으로 유지시키며 왕복운동 시킬 수 있는 한 받침수단의 구조는 얼마든지 달라질 수 있다.

상기 이동전극홀더(33c)의 상부에는 다수의 이동전극판(33d)이 고정된다. 이동전극판(33d)은 고정전극판(33b)과 동일한 간격을 갖는 사각판으로서, 고정전극판(33b)이 사이에 개재된다. 이동전극판(33d)은 이동전극홀더(33c)의 이동에 의해 고정전극판(33b)과의 간격이 조절된다. 말하자면, 한정된 범위내에서, 고정전극판(33b)과 가까워질 수 있고 멀어질 수 있는 것이다.

이동전극판(33d)이 고정전극판(33b)과 가까워지면 전극의 간격이 좁아지는 것이므로 보다 활발한 전기분해가 진행되고, 반대로 멀어지면 전기분해 속도가 상대적으로 느려진다.

이와 같이 고정전극판(33b)에 대해 이동전극판(33d)의 간격을 조절할 수 있게 구성한 이유는, 수돗물의 수질에 따라 수돗물 자체의 저항 값이 달라질 수 있기 때문이다. 즉, 물탱크(13)의 내부에 공급된 수돗물의 저항이 커지면 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)을 간격을 좁히고, 반대로 저항이 작아지면 간격을 넓힘으로써, 전기분해 속도를 일정하게 유지시키기 위해서이다.

이러한 고정전극판(33b)의 조절은, 제어부(21)와, 전극위치조절부(34,35)와 저항센서(37)에 의해 구현된다. 상기 저항센서(37)는 현재 물탱크(13) 내부에 수용되어 있는 수돗물(W)의 저항값을 계측하는 센서로서 감지한 내용을 제어부(21)로 보낸다. 또한 전극위치조절부(34,35)는 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)의 간격을 조절하는 역할을 한다.

제어부(21)는 저항센서(37)로부터 전달받은 정보를 기초로, 현재 수용되어 있는 수돗물의 저항값에 대비한, 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)의 간격의 적절성을 판단하여 디스플레이부(20a)를 통해 나타냄과 아울러, 필요시 모터(35a)를 동작시켜 상기 간격을 조절한다.

상기 디스플레이부(20a)를 통해 디스플레이 되는 내용은, 현재 고정전극판에 대한 이동전극판의 간격이, 최적간격에 비해 가깝다거나 멀다는 것을 알려주는 문자나 숫자나 도형이다.

특히 본 실시예에서의 전극위치조절부(34,35)는 수동식과 자동식으로 구현할 수 있다. 수동식은 작업자가 수동으로 조작하는 타입이고, 자동식은 모터(35a)에 의해 조작되는 타입이다.

도 3 및 도 4를 통해 수동식 전극위치조절부(34)의 구성 및 작동방식을 먼저 설명하기로 한다.

도 3은 수동식 전극위치조절부(34)의 구성을 설명하기 위한 절제 사시도이고, 도 4는 전극위치조절부의 평단면도이다.

도시한 바와 같이, 전극위치조절부(34)는, 한 쌍의 수평로드(33k), 수평로드 단부의 커넥터(33m), 커넥터(33m)에 지지되며 지지브라켓(13b)에 나사 결합하는 조작스크류(34f), 지지브라켓(13b)를 포함한다.

상기 수평로드(33k)는 이동전극홀더(33c)의 일단부에 고정되며 물탱크(13)의 외부로 수평 연장된 환봉이다. 수평로드(33k)가 통과한 물탱크(13)의 벽면은 별도의 실링 처리가 된다.

커넥터(33m)는 양측 수평로드(33k)의 연장단부에 고정되는 부재로서 내부에 지지홈(33q)을 갖는다. 지지홈은 조작스크류(34f)의 걸림디스크부(34c)를 회전 가능하게 지지한다.

또한 지지브라켓(13b)는 물탱크(13)의 외벽면에 고정된 부재로서 암나사부(13c)를 갖는다. 암나사부(13c)는 조작스크류(13f)의 수나사부(34a)가 나사 결합하는 부분이다.

상기 조작스크류(34f)는, 수나사부(34a), 회전축부(34b), 걸림디스크부(34c), 조절손잡이(34d)를 갖는다. 수나사부(34a)는 위에 언급한 바와 같이 지지브라켓(13b)의 암나사부(13c)에 나사 결합하는 부분이다. 또한 회전축부(34b)는 수나사부(34a)에 일체를 이루며 수평연장된 환봉형 부분이고, 걸림디스크부(34c)는 일정직경을 갖는 디스크형 부분으로서 지지홈(33q)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 부분이다. 조절손잡이(34d)는 작업자에 의해 조작되는 다이얼형 손잡이이다.

상기 수나사부(34a)가 지지브라켓(13b)에 나사 결합하고 있으므로, 조절손잡이(34d)를 시계방향이나 반시계방향으로 회전시키면, 조작스크류(34f) 자체가 좌우방향으로 이동하게 된다. 그런데 조작스크류(34f)는 걸림디스크부(34c)를 통해 커넥터(33m)에 지지되어 있고, 커넥터(33m)는 수평로드(33k)와 결합하고 있으므로, 결국 조작스크류(34f)를 통해 이동전극홀더(33c)를 화살표 b방향이나 그 반대 방향으로 움직일 수 있다.

이동전극홀더(33c)가 움직임에 따라, 상기 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)의 간격이 조절됨은 물론이다. 상기 간격이 좁아지면 고정전극판(33b)과 이동전극판(33d) 사이의 물에 전달되는 전력량이 커지고, 반대로 간격이 넓어지면 전력량이 작아진다. 물에 전달되는 전력량에 따라 전기분해 정도가 달라짐은 물론이다.

작업자는, 제어부(21)의 디스플레이부(21a)를 통해, 현재 수용되어 있는 수돗물의 저항값에 대비한, 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)의 간격의 적절성을 이해하고, 필요할 경우, 조절손잡이(34d)를 돌려 간격을 맞춘다.

도 5a 및 5b는 도 2에 도시한 전극위치조절부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5a에 도시한 전극위치조절부(35)는, 랙기어(35c), 피니언기어(35b), 모터(35a)를 포함한다. 랙기어(35c)는 상기 이동전극홀더(33c)의 일단부에 연결되며 물탱크(13) 외부에서 수평으로 유지되는 기어이다. 또한 피니언기어(35b)는 모터(35a)의 구동축에 고정된 기어로서 랙기어(35c)와 치합한 상태를 유지한다. 모터(35a)의 구동에 의해 피니언기어(35b)가 작동하며 랙기어(35c)가 수평방향 직선운동하고, 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)의 간격이 자동으로 조절된다.

상기 모터(35a)의 작동은 제어부(21)에 의해 구현된다. 제어부(21)는, 고정전극판(33b)과 이동전극판(33d)의 최적 간격을 계산하여 디스플레이부(21a)로 출력함과 동시에 모터(35a)를 구동한다. 즉, 고정전극판(33b)에 대한 이동전극판(33d)을 최적으로 맞추는 것이다. 결국 제어부(21)의 작동에 의해 고정전극판(33b)과 이동전극판(33d)의 간격이 자동으로 맞추어지므로, 전기분해는 효율은 항상 최상으로 유지된다.

다시 도 2를 참조하면, 콤프레셔(25)와 포집부(27)의 사이에 미세연소부(41)가 설치되어 있음을 알 수 있다. 미세연소부(41)는 포집부(27)를 향하는 혼합가스의 일부를 취하여 연소시킴으로써, 현재 배출관(24)을 통한 혼합기체의 유동 사실을 시각적으로 알려주기 위한 것이다.

미세연소부(41)는, 배출관(24)에 연결되는 가스유도세관(41a), 가스유도세관의 중간에 설치되는 체크밸브(41m), 가스유도세관의 단부에 고정되는 내열케이스(41b), 체크밸브를 통과한 후 가스유도세관으로부터 배출되는 혼합가스를 점화시켜 화염을 형성하는 점화기(41k), 내열케이스의 내부에 위치하는 화염유지다공박스(도 6의 41e)로 구성된다.

상기 가스유도세관(41a)은 내경이 1mm이하의 가느다란 튜브로서, 배출관(24)을 흐르는 혼합가스의 극히 일부를 내열케이스(41b)로 유도하는 역할을 한다. 또한 체크밸브(41m)는 내열케이스(41b)로 넘어간 혼합가스의 역류를 방지하는 역할을 한다. 상기 체크밸브(41m)를 통과한 후 내열케이스(41b)에서 점화된 화염은 후술할 감시창(41g)을 통해 외부에서 관찰 가능하다. 작업자는 감시창(41g)을 통해 화염을 확인할 수 있다.

도 6은 도 2에 도시한 미세연소부(41)의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 미세연소부의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 상기 내열케이스(41b)는 전방으로 개방된 공간부(41d)를 제공하며 공간부(41d) 내에 화염유지다공박스(41e)를 갖는다. 화염유지다공박스(41e)는 다수의 관통구멍(41f)이 형성되어 있는 육면체형 부재로서 가스유도세관(41a)의 단부를 그 내부에 수용한다.

화염유지다공박스(41e)는 도 7에 도시한 바와 같이, 화염(A)을 그 내부에 수용하며 보호한다. 화염유지박스는 금속이나 도자기로 제작될 수 있다.

또한 내열케이스(41b)의 전방에는 도어(41c)가 구비된다. 도어(41c)는 내열케이스(41b)를 개폐하는 것으로서 투명한 감시창(41g)을 갖는다. 감시창(41g)은 내열유리로서, 내부의 화염(A)이 들여다보이도록 한다. 상기한 바와 같이, 작업자는 미세연소부(41) 내부에 화염이 있는지 여부를 통해 혼합가스가 정상적으로 생산되고 있는지를 육안으로 확인할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:전기분해장치 11:급수관 13:물탱크
13a:내부공간 13b:지지브라켓 13c:암나사부
15:고정형전극부 15a:상부전극홀더 15b:상부전극판
15c:하부전극홀더 15d:하부전극판 17:상부수온센서
19:하부수온센서 21:제어부 21a:디스플레이부
23:냉각수단 23a:순환파이프 23b:펌프
23c:방열부 23d:냉각팬 24:배출관
25:콤프레셔 27:포집부 29:외부가스공급부
31:전력공급부 33:조절형전극부 33a:고정전극홀더
33b:고정전극판 33c:이동전극홀더 33d:이동전극판
33e:받침대 33f:가이드롤러 33k:수평로드
33m:커넥터 33q:지지홈 34:전극위치조절부
34a:수나사부 34b:회전축부 34c:걸림디스크부
34d:조절손잡이 34f:조작스크류 35:전극위치조절부
35a:모터 35b:피니언기어 35c:랙기어
37:저항센서 41:미세연소구 41a:가스유도세관
41b:내열케이스 41c:도어 41d:공간부
41e:화염유지다공박스 41f:관통구멍 41g:감시창
41k:점화기 41m:체크밸브 50:가스보일러

Claims

급수관을 통해 공급되는 수돗물을 수용하는 물탱크와; 상기 물탱크의 내부에 배치되며, 외부로부터 공급된 전력을 수돗물에 인가하여 수돗물을 전기분해하는 전극부와; 상기 전극부를 제어하는 제어부와; 상기 물탱크 내부의 수돗물의 수온을 감지하고, 감지한 내용을 상기 제어부로 전달하는 다수의 수온센서와; 상기 물탱크 내부의 수온이 설정치보다 높은 경우, 상기 제어부에 의해 동작하여 수돗물을 물탱크 외부로 순환시키며 냉각하는 냉각수단과; 상기 전기분해에 의해 발생하는 수소와 산소 혼합가스를 압축하는 콤프레셔와; 상기 콤프레셔에 의해 압축된 혼합가스를 수용하는 포집부가 포함되고,
상기 콤프레셔와 포집부는 배출관을 통해 연결되며,
상기 배출관에는, 배출관을 통한 혼합기체의 유동 사실을 시각적으로 알려주기 위한 것으로서, 상기 배출관에 연결되는 가스유도세관과, 상기 가스유도세관의 중간에 설치되는 체크밸브와, 상기 가스유도세관의 단부에 고정되며, 감시창을 갖는 도어에 의해 개폐되는 내열케이스와, 상기 체크밸브를 통과한 후 가스유도세관으로부터 배출되는 혼합가스를 점화시켜 화염을 형성하는 점화기와, 상기 내열케이스의 내부에 위치하며 상기 화염을 그 내부에 수용하는 화염유지다공박스를 구비한 미세연소부가 더 설치된 수돗물 연속 전기분해장치.
제1항에 있어서,
상기 전극부는;
길이방향으로 연장되고 외부로부터 인가된 직류전력을 전달받는 고정전극홀더,
상기 고정전극홀더에 장착되며 고정전극홀더의 길이방향으로 일정간격을 이루는 다수의 고정전극판,
상기 고정전극홀더에 평행하게 대응 배치된 상태로 위치 이동 가능하고, 길이방향으로 연장되며 외부로부터 인가된 직류전력을 전달받는 이동전극홀더,
상기 이동전극홀더에 고정되며 이동전극홀더의 길이방향으로 일정 간격을 이루고, 상기 각 고정전극판의 사이에 개재되는 다수의 이동전극판을 포함하고,
상기 물탱크의 외부에는;
상기 이동전극홀더에 연결되며, 이동전극홀더의 위치를 변경시킴으로써 고정전극판에 대한 이동전극판의 간격을 조절시키는 전극위치조절부가 구비된 수돗물 연속 전기분해장치.
제2항에 있어서,
상기 이동전극홀더는, 일정폭을 갖는 플레이트형 부재로서 물탱크의 내부에 수평으로 배치되고,
상기 물탱크의 외벽면에는, 암나사부를 갖는 지지브라켓이 고정되며,
상기 전극위치조절부는;
상기 이동전극홀더의 일단부에 고정되며 물탱크의 외부로 연장된 수평로드와,
상기 수평로드의 연장단부에 고정되는 커넥터와,
상기 지지브라켓의 암나사부에 나사 결합하는 수나사부, 수나사부에 일체를 이루며 상기 커넥터에 축회전 가능하게 지지되는 회전축부, 회전축부의 단부에 고정되고 작업자에 의해 조작되어 상기 회전축부를 축회전 시켜 상기 수평로드가 반작용력을 받아 길이방향으로 이동되게 하는 조절손잡이를 갖는 수돗물 연속 전기분해장치.
제2항에 있어서,
상기 이동전극홀더는, 일정폭을 갖는 플레이트형 부재로서 물탱크의 내부에 수평으로 배치되며,
상기 물탱크의 내부에는, 수용되어 있는 수돗물의 저항값을 센싱하고 센싱값을 상기 제어부로 전달하는 저항센서가 구비되고,
상기 전극위치조절부는;
상기 이동전극홀더의 일단부에 연결되며 물탱크 외부에서 수평으로 유지되는 랙기어와,
상기 랙기어에 치합하는 피니언기어를 구비하며 상기 제어부에 의해 작동하여 랙기어를 통해 이동전극홀더의 위치를 조절하는 모터를 포함하는 수돗물 연속 전기분해장치.
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