KR102413307B1

KR102413307B1 - Hydrogen genrating apparatus

Info

Publication number: KR102413307B1
Application number: KR1020220032888A
Authority: KR
Inventors: 박수진; 이성윤; 장성광; 김택영; 정성훈
Original assignee: 주식회사 휴라이트
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-06-27

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생시에 함께 나오는 물을 회수하여 재사용을 하는 수소 발생 장치는 물을 보관하는 물통, 상기 물통과 연결되고 상기 물통으로부터 유입된 물의 유속을 증가시키는 펌프 모듈, 일측이 상기 펌프 모듈과 연결되고, 상기 펌프 모듈에 의해서 유속이 증가된 물의 유량을 제어하는 물 유량 제어 밸브, 상기 물 유량 제어 밸브와 연결되고, 상기 유량 제어 밸브에 의해서 유량이 제어된 물을 전기 분해하는 분해 셀, 상기 분해 셀로부터 발생되는 산소 및 물을 포집하는 제1 실린더, 상기 분해 셀로부터 발생되는 수소 및 물을 포집하는 제2 실린더, 상기 제1 실린더 상측으로부터 연장되어 상기 제1 실린더의 내부와 연결되고, 상기 제1 실린더 내부의 상측 부분에 포집되어 있는 산소를 토출량을 제어하며 이동시키는 산소 토출량 제어 밸브, 및 상기 산소 토출량 제어 밸브를 통해서 이동된 산소를 발생시키는 산소 배출부를 포함한다.A hydrogen generating device that recovers and reuses water that comes out when generating hydrogen according to an embodiment of the present invention is a water tank for storing water, a pump module connected to the water tank and increasing the flow rate of water introduced from the water tank, one side is A water flow control valve that is connected to the pump module and controls the flow rate of water whose flow rate is increased by the pump module, is connected to the water flow control valve, and electrolyzes water whose flow rate is controlled by the flow control valve A decomposition cell, a first cylinder for collecting oxygen and water generated from the decomposition cell, a second cylinder for collecting hydrogen and water generated from the decomposition cell, and extending from the upper side of the first cylinder to the interior of the first cylinder It is connected and includes an oxygen discharge amount control valve for controlling the discharge amount and moving the oxygen collected in the upper portion inside the first cylinder, and an oxygen discharge unit for generating the oxygen moved through the oxygen discharge amount control valve.

Description

Hydrogen generator {HYDROGEN GENRATING APPARATUS}

본 발명은 수소 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산소 발생시 및 수소 발생시에 함께 나오는 물을 회수하여 재사용을 할 수 있도록 구성된 수소 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen generating device, and more particularly, to a hydrogen generating device configured to recover and reuse water that comes out together when oxygen is generated and when hydrogen is generated.

환경 오염의 심각성이 가중됨에 따라 대체 에너지 개발의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다. 연료전지는 화석연료와 비교하여 환경오염 물질이 생성되지 않고, 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되는 과정에서 중간 손실이 발생되지 않는 장점이 있어 대체 에너지로서 연료 전지가 주목 받고 있으며, 수소 발생 장치는 연로 전지로 수소를 공급하기 위한 것으로 그 중요도가 매우 높다.As the severity of environmental pollution increases, the need for alternative energy development is continuously being raised. Compared to fossil fuels, fuel cells do not generate environmental pollutants and do not generate intermediate losses in the process of converting chemical energy into electrical energy, so fuel cells are attracting attention as an alternative energy. It is for supplying hydrogen to the battery, and its importance is very high.

다만 이러한 수소 발생 장치는 물을 원료로 하여 전기 분해를 통해서 수소와 산소를 발생시키는데, 산소와 수소의 발생량이 많아지면서 물 주입구 입구에 간헐적으로 저항이 발생되고 이러한 저항은 전기 분해를 수행하는 셀 내부에 유입되는 물의 양을 불규칙하게 만들며, 이는 곧 불규칙적인 출력과 효율의 문제를 발생시킨다.However, such a hydrogen generator uses water as a raw material to generate hydrogen and oxygen through electrolysis. As the amount of oxygen and hydrogen generated increases, intermittent resistance is generated at the water inlet inlet, and this resistance is generated inside the cell where the electrolysis is performed. It makes the amount of water flowing into the system irregular, which in turn causes irregular output and efficiency problems.

본 명세서에서는 이러한 문제점을 보완하기 위한 구성들을 포함하는 수소 발생 장치에 대해서 설명하고자 한다.In the present specification, it will be described with respect to a hydrogen generator including components for supplementing these problems.

[선행문헌][Prior literature]

등록특허 10-1584522Registered Patent 10-1584522

본 발명의 일 실시예 따른 수소 발생시에 함께 나오는 물을 회수하여 재사용을 하는 수소 발생 장치는 물을 보관하는 물통, 상기 물통과 연결되고 상기 물통으로부터 유입된 물의 유속을 증가시키는 펌프 모듈, 일측이 상기 펌프 모듈과 연결되고, 상기 펌프 모듈에 의해서 유속이 증가된 물의 유량을 제어하는 물 유량 제어 밸브, 상기 물 유량 제어 밸브와 연결되고, 상기 유량 제어 밸브에 의해서 유량이 제어된 물을 전기 분해하는 분해 셀, 상기 분해 셀로부터 발생되는 산소 및 물을 포집하는 제1 실린더, 상기 분해 셀로부터 발생되는 수소 및 물을 포집하는 제2 실린더, 상기 제1 실린더 상측으로부터 연장되어 상기 제1 실린더의 내부와 연결되고, 상기 제1 실린더 내부의 상측 부분에 포집되어 있는 산소를 토출량을 제어하며 이동시키는 산소 토출량 제어 밸브, 및 상기 산소 토출량 제어 밸브를 통해서 이동된 산소를 배출시키는 산소 배출부를 포함한다.A hydrogen generating device that recovers and reuses water that comes out together when generating hydrogen according to an embodiment of the present invention is a water tank for storing water, a pump module connected to the water tank and increasing the flow rate of water introduced from the water tank, one side is the above A water flow control valve connected to a pump module and controlling the flow rate of water whose flow rate is increased by the pump module, and connected to the water flow control valve, and electrolyzing water whose flow rate is controlled by the flow control valve Cell, a first cylinder for collecting oxygen and water generated from the decomposition cell, a second cylinder for collecting hydrogen and water generated from the decomposition cell, extending from the upper side of the first cylinder and connected to the inside of the first cylinder and an oxygen discharge amount control valve for controlling the discharge amount and moving the oxygen collected in the upper portion of the first cylinder, and an oxygen discharge unit for discharging the oxygen moved through the oxygen discharge amount control valve.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는 상기 제1 실린더 하측으로부터 연장되어 상기 제1 실린더의 내부와 연결되는 제1 물 회수 밸브 및 일측이 상기 제1 물 회수 밸브와 연결되고 타측이 상기 물통과 연결되어 상기 제1 물 회수 밸브를 통해서 회수되는 물의 양을 조절하는 산소 라인 물 유량 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 산소 토출량 제어 밸브에 의해서 토출량이 제어되어 상기 제1 실린더에 잔존하는 산소의 압력을 통해서 상기 제1 실런더 내부에 포집된 물이 상기 물 회수 밸브로 이동하고, 상기 산소 라인 물 유량 제어 밸브를 통해서 상기 물통으로 회수되는 물의 양이 조절된다.In the hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention, a first water recovery valve extending from a lower side of the first cylinder and connected to the inside of the first cylinder, one side is connected to the first water recovery valve, and the other side is the water container and an oxygen line water flow control valve connected to and regulating the amount of water recovered through the first water recovery valve, wherein the discharge amount is controlled by the oxygen discharge amount control valve to control the pressure of oxygen remaining in the first cylinder The water collected inside the first cylinder moves to the water recovery valve through , and the amount of water recovered to the water tank through the oxygen line water flow control valve is controlled.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는 상기 제2 실린더 내부의 하부에 구비되는 부력 밸브 및 상기 제2 실린더 하측으로부터 연장되어 일측이 상기 제2 실린더의 내부와 연결되고 타측이 상기 물통과 연결되는 제2 물 회수 밸브를 더 포함하고, 상기 제2 실린더에 일정 수준의 물이 포집되는 경우, 상기 부력 밸브가 부상하여 상기 제2 실린터 하측의 구비되어 있는 노즐이 오픈되고, 오픈된 노즐을 통해서 포집된 물이 상기 제2 물 회수 밸브로 이동되어 상기 물통으로 회수된다.The hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention extends from the lower side of the buoyancy valve and the second cylinder provided in the lower part of the inside of the second cylinder, one side is connected to the inside of the second cylinder and the other side is connected to the water tank and a second water recovery valve that becomes The collected water is moved to the second water recovery valve and is recovered to the water tank.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는 상기 제2 실린더 상측으로부터 연장되어 상기 제2 실린더의 내부와 연결되는 역류 방지 밸브 및 상기 역류 방지 밸브를 통해서 이동된 수소를 배출시키는 수소 배출부를 더 포함하고, 상기 역류 방지 밸브는 수소가 상기 제2 실린더 측으로 역류하는 것을 방지한다.The hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention further includes a non-return valve extending from the upper side of the second cylinder and connected to the inside of the second cylinder, and a hydrogen discharge unit for discharging hydrogen moved through the non-return valve and the non-return valve prevents hydrogen from flowing back into the second cylinder.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는 상기 제1 실린더의 하측과 연결되어 상기 분해 셀로부터 발생되는 산소 및 물을 상기 제1 실린더의 내부로 공급하는 제1 라인 밸브 및 상기 제2 실린더의 상측과 연결되어 상기 분해 셀로부터 발생되는 수소 및 물을 상기 제2 실린더의 내부로 공급하는 제2 라인 밸브를 더 포함한다.Hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention is connected to the lower side of the first cylinder a first line valve and the second cylinder for supplying oxygen and water generated from the decomposition cell to the inside of the first cylinder It further includes a second line valve connected to the upper side for supplying hydrogen and water generated from the decomposition cell to the inside of the second cylinder.

본 발명의 수소 발생 장치는 분해 셀을 통해서 발생된 산소 및 수소를 일정하게 안정적으로 배출할 수 있도록 하고, 나아가 분해 셀을 통해서 분해되지 않아 실린더에 잔존하는 물을 안정적으로 일정하게 물통으로 회수하여 산소 및 수소를 발생시키는 데에 재사용할 수 있게 하여 산소 및 수소의 발생에 있어서 안전성 및 효율성을 증대시킬 수 있다. The hydrogen generating device of the present invention enables constant and stable discharge of oxygen and hydrogen generated through the decomposition cell, and further stably and constantly recovers the water remaining in the cylinder because it is not decomposed through the decomposition cell into a water tank to provide oxygen And it can be reused to generate hydrogen, thereby increasing safety and efficiency in the generation of oxygen and hydrogen.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분해 셀까지 물이 이동하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소가 포집되는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가 포집되는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.1 is a perspective view showing an internal structure of a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view for explaining a process of moving water to the decomposition cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view for explaining a process in which oxygen is collected according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view for explaining a process in which hydrogen is collected according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. Thus, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치(1000)의 내부 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분해 셀(105)까지 물이 이동하는 과정을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소가 포집되는 과정을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가 포집되는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.1 is a perspective view showing the internal structure of a hydrogen generating device 1000 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is to explain the process of moving water to the decomposition cell 105 according to an embodiment of the present invention 3 is a perspective view for explaining a process for collecting oxygen according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view for explaining a process for collecting hydrogen according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치(1000)는 물통(101), 펌프 모듈(102), DI 필터(104), 분해 셀(105), 물 유량 제어 밸브(103), 제1 실린더(106), 제2 실린더(107), 산소 토출량 제어 밸브(201), 제1 물 회수 밸브(203), 제2 물 회수 밸브(403), 부력 밸브(401), 산소 라인 물 유량 제어 밸브(203), 산소 배출부(202), 역류 방지 밸브(301), 수소 배출부(302), 제1 라인 밸브(L1), 및 제2 라인 밸브(L2)를 포함할 수 있다.1 to 4, the hydrogen generating device 1000 according to an embodiment of the present invention is a bucket 101, a pump module 102, a DI filter 104, a decomposition cell 105, water flow control Valve 103 , first cylinder 106 , second cylinder 107 , oxygen discharge amount control valve 201 , first water recovery valve 203 , second water recovery valve 403 , buoyancy valve 401 . , including an oxygen line water flow control valve 203 , an oxygen outlet 202 , a non-return valve 301 , a hydrogen outlet 302 , a first line valve L1 , and a second line valve L2 . can do.

물통(101)은 물을 보관하는 공간이 구비될 수 있다. 이용자는 전기 분해를 할 물을 물통(101)에 넣어 전기 분해를 통해서 수소 및 산소 포집을 수행할 수 있다. 이용자는 투입구(503)를 통해서 물통(101)에 물을 채워 넣을 수 있다. 수소 발생 장치(1000)에는 이용자가 본 발명의 수소 발생 장치(1000)의 구동 상황 체크 및 구동 신호 전송 등을 할 수 있는 디스플레이부(501)가 구비될 수 있다.The bucket 101 may be provided with a space for storing water. A user may put water to be electrolyzed into the bucket 101 to perform hydrogen and oxygen capture through electrolysis. A user may fill water into the bucket 101 through the inlet 503 . The hydrogen generator 1000 may include a display 501 that allows a user to check the driving status of the hydrogen generator 1000 of the present invention and transmit a driving signal.

펌프 모듈(102)은 물통(101)과 연결되어 물통(101)으로부터 유입된 물의 유속을 증가시킬 수 있다. 펌프 모듈(102)은 물통(101)의 하측으로 연결되어 물통(101)으로부터 유입된 물의 유속을 증가시킬 수 있다.The pump module 102 may be connected to the water tank 101 to increase the flow rate of water introduced from the water tank 101 . The pump module 102 may be connected to the lower side of the bucket 101 to increase the flow rate of water introduced from the bucket 101 .

물 유량 제어 밸브(103)는 일측이 펌프 모듈(102)과 연결될 수 있다. 물 유량 제어 밸브(103)는 펌프 모듈(102)에 의해서 유속이 증가된 물의 유량을 제어할 수 있다. 구체적으로 물 유량 제어 밸브(103)는 스피드 컨트롤 밸브, 역삼투 유량 제어 밸브, 디지털 유량 조절 밸브가 포함되어 있고, 이를 통해서 유속이 증가된 물의 유량을 제어할 수 있다. 그 외에 물 유량 제어 밸브(103)는 서보 펌프, 스텝 모터 펌프, PWM 제어 펌프로 구성되어 물의 유량을 제어할 수도 있다. 예시한 유량 제어 방식들은 공지된 방식으로서 자세한 설명은 생략하도록 한다.One side of the water flow control valve 103 may be connected to the pump module 102 . The water flow control valve 103 may control the flow rate of water whose flow rate is increased by the pump module 102 . Specifically, the water flow control valve 103 includes a speed control valve, a reverse osmosis flow control valve, and a digital flow control valve, and through this, the flow rate of water having an increased flow rate can be controlled. In addition, the water flow control valve 103 may include a servo pump, a step motor pump, and a PWM control pump to control the flow rate of water. The exemplified flow control methods are known methods, and detailed descriptions thereof will be omitted.

물 유량 제어 밸브(103)의 타측은 DI 필터(104)와 연결될 수 있다. DI 필터(104)가 연결됨으로서, Ca, Mg 등 물통(101)의 물에 용존된 이온 물질들을 최대한 제거한 초순수가 후술할 분해 셀(105)에 공급될 수 있다.The other side of the water flow control valve 103 may be connected to the DI filter 104 . As the DI filter 104 is connected, ultrapure water from which ionic substances dissolved in the water of the bucket 101 such as Ca and Mg are removed as much as possible may be supplied to the decomposition cell 105 to be described later.

DI 필터(104)는 분해 셀(105)과 연결될 수 있다. The DI filter 104 may be connected to the decomposition cell 105 .

본 발명의 일 예로 분해 셀(105)은 PEM(Polymer Electrolyte Membrane) 셀일 수 있다. 분해 셀(105)은 물 유량 제어 밸브(103)에 의해서 유량이 제어되고 DI 필터(104)를 통해서 필터링된 물을 공급받아 전기 분해를 수행할 수 있다. 분해 셀(105)의 인접한 부분에는 분해 셀(105)로부터 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 순환팬(502)이 구비될 수 있다. As an example of the present invention, the decomposition cell 105 may be a PEM (Polymer Electrolyte Membrane) cell. The decomposition cell 105 may perform electrolysis by receiving filtered water through the DI filter 104 and the flow rate is controlled by the water flow control valve 103 . An adjacent portion of the decomposition cell 105 may be provided with a circulation fan 502 capable of discharging heat generated from the decomposition cell 105 to the outside.

분해 셀(105)에서 허용 전류까지 전류량을 늘리게 되면 분해 셀(105)이 물을 분해하여 발생시키는 산소와 수소의 양이 늘어날 수 있다. 이렇게 산소와 수소의 양이 늘어나게 되는 경우, 이로 인하여 분해 셀(105)의 물이 유입되는 부분에 간헐적인 저항이 발생되게 되고 발생된 저항에 의해서 유입되는 물의 양이 불규칙해질 수 있다. 불규칙해진 물의 유입량에 의해서 산소와 수소의 발생량이 일정하지 않게 되는 문제점이 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 분해 셀(105)에 물을 강제적으로 유입할 필요성이 있으며, 이는 앞서 설명한 펌프 모듈(102)을 통해서 진행될 수 있다. 다만 펌프 모듈(102)을 사용함에 따라 분해 셀(105)에서 분해할 수 있는 물의 양 이상으로 물이 주입되는 경우 수소 및 산소로 분해되지 않은 물이 잔존하게 되므로, 분해 셀(105)에 물이 과유입되지 않게 하기 위해서 앞서 설명한 물 유량 제어 밸브(103)가 구비될 수 있고, 이로 인하여 잔존된 물을 감소시킬 수 있다.When the amount of current is increased from the decomposition cell 105 to the allowable current, the amount of oxygen and hydrogen generated by the decomposition cell 105 decomposing water may increase. When the amounts of oxygen and hydrogen are increased in this way, intermittent resistance is generated in the portion where water is introduced into the decomposition cell 105 due to this, and the amount of water introduced by the generated resistance may be irregular. Due to the irregular inflow of water, there may be a problem in that the amounts of oxygen and hydrogen are not constant. In order to improve this problem, there is a need to forcibly introduce water into the decomposition cell 105 , which may be performed through the pump module 102 described above. However, when water is injected more than the amount of water that can be decomposed in the decomposition cell 105 as the pump module 102 is used, water that has not been decomposed into hydrogen and oxygen remains, so the water in the decomposition cell 105 is The water flow control valve 103 described above may be provided in order to prevent excessive inflow, thereby reducing the remaining water.

다만 위와 같은 구성에도 불구하고 여전히 잔존하는 물이 분해 셀(105)로부터 소량 발생되는데, 이를 처리하는 본 발명에 대해서 이하 자세히 설명하도록 한다.However, in spite of the above configuration, a small amount of water still remaining is generated from the decomposition cell 105, and the present invention for treating it will be described in detail below.

제1 실린더(106)는 분해 셀(105)로부터 발생되는 산소 및 물을 포집할 수 있다. 구체적으로 제1 실린더(106)의 하측과 연결된 제1 라인 밸브(L1)를 통해서 분해 셀(105)의 산소 발생부(OG)에서 발생되는 산소 및 전기 분해가 이루어지지 않은 물이 제1 실린더(106)의 내부로 공급될 수 있다. 분해 셀(105)로부터 유입되어 제1 실린더(106)에 포집된 물은 앞서 언급한 잔존하는 물일 수 있다.The first cylinder 106 may collect oxygen and water generated from the decomposition cell 105 . Specifically, the oxygen generated in the oxygen generating unit OG of the decomposition cell 105 through the first line valve L1 connected to the lower side of the first cylinder 106 and the water that has not been electrolyzed is transferred to the first cylinder ( 106) may be supplied to the inside. The water introduced from the decomposition cell 105 and collected in the first cylinder 106 may be the aforementioned remaining water.

산소 토출량 제어 밸브(201)는 제1 실린더(106) 상측으로부터 연장되어 제1 실린더(106)의 내부와 연결되고, 제1 실린더(106) 내부의 상측 부분에 포집되어 있는 산소를 토출량을 제어하며 이동시킬 수 있다.The oxygen discharge amount control valve 201 extends from the upper side of the first cylinder 106 and is connected to the inside of the first cylinder 106, and controls the discharge amount of oxygen collected in the upper part of the inside of the first cylinder 106, can be moved

분해 셀(105)로부터 발생되는 산소와 물은 제1 실린더(106)에 포집될 수 있고, 밀도에 의해서 실린더 상부에는 산소 하부에는 물이 위치하게 된다. 실린더에 포집된 산소는 산소 토출량 제어 밸브(201)를 통해서 배출될 수 있다. 산소 토출량 제어 밸브(201)는 스피드 컨트롤 밸브, 디지털 유량 제어 밸브, 및 솔레노이브 밸브를 포함할 수 있다. 산소 토출량 제어 밸브(201)를 통해서 산소의 토출량은 일정하게 유지되고, 산소 토출량 제어 밸브(201)를 통해서 이동된 산소는 산소 배출부(202)를 통해서 배출될 수 있다.Oxygen and water generated from the decomposition cell 105 may be collected in the first cylinder 106, and water is located in the upper part of the cylinder by the density and oxygen in the lower part. The oxygen collected in the cylinder may be discharged through the oxygen discharge amount control valve 201 . The oxygen discharge amount control valve 201 may include a speed control valve, a digital flow control valve, and a solenoid valve. A discharge amount of oxygen may be kept constant through the oxygen discharge amount control valve 201 , and oxygen moved through the oxygen discharge amount control valve 201 may be discharged through the oxygen discharge unit 202 .

제1 물 회수 밸브(203)는 제1 실린더(106)에 잔존하는 물을 회수할 수 있다. 제1 물 회수 밸브(203)는 제1 실린더(106) 하측으로부터 연장되어 제1 실린더(106)의 내부와 연결될 수 있다. The first water recovery valve 203 may recover water remaining in the first cylinder 106 . The first water recovery valve 203 may extend from a lower side of the first cylinder 106 to be connected to the inside of the first cylinder 106 .

산소 라인 물 유량 제어 밸브(203)는 일측이 제1 물 회수 밸브(203)와 연결되고 타측이 물통(101)과 연결되어 제1 물 회수 밸브(203)를 통해서 회수되는 물의 양을 조절할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 산소 라인 물 유량 제어 밸브(203)는 스피드 컨트롤 밸브, 디지털 유량 제어 밸브, 및 솔레노이브 밸브를 포함할 수 있다.The oxygen line water flow control valve 203 has one side connected to the first water recovery valve 203 and the other side connected to the water tank 101 to adjust the amount of water recovered through the first water recovery valve 203 . . As an example of the present invention, the oxygen line water flow control valve 203 may include a speed control valve, a digital flow control valve, and a solenoid valve.

앞서 설명한 바와 같이 산소 토출량 제어 밸브(201)에 의해서 토출되는 산소는 일정하게 유지될 수 있고, 이에 따라 제1 실린더(106)에는 일정량의 산소가 남아있게 되고 남은 산소에 의해서 제1 실린더(106) 내부는 적정 압력을 발생되며 해당 압력에 의해서 제1 실린더(106) 내부에 잔존하던 물은 제1 물 회수 밸브(203)를 통해서 물통(101)으로 회수될 수 있다. 다만, 물의 압력이 제1 실린더(106) 내부에 잔존하는 산소의 압력보다 크게 낮아지게 되면 산소가 물통(101)으로 흘러갈 수 있고, 반대의 경우에는 물이 산소 배출부(202) 측으로 토출될 수 있는데, 산소 라인 물 유량 제어 밸브(203)는 물의 회수량을 적절하게 조절하여 제1 실린더(106) 내부에 잔존 산소와 물의 평형을 유지하는 기능을 할 수 있다.As described above, the oxygen discharged by the oxygen discharge amount control valve 201 can be kept constant, and accordingly, a certain amount of oxygen remains in the first cylinder 106 and the first cylinder 106 is formed by the remaining oxygen. An appropriate pressure is generated inside, and the water remaining in the first cylinder 106 by the corresponding pressure may be recovered to the bucket 101 through the first water recovery valve 203 . However, when the pressure of water becomes significantly lower than the pressure of oxygen remaining inside the first cylinder 106 , oxygen may flow into the bucket 101 , and in the opposite case, water may be discharged toward the oxygen discharge unit 202 . In this case, the oxygen line water flow control valve 203 may function to maintain an equilibrium between residual oxygen and water in the first cylinder 106 by appropriately adjusting the amount of water recovery.

결론적으로 제1 실린더(106) 내부에 잔존하는 산소와 물의 평형이 이루어짐에 따라 지속적으로 균일한 양의 산소가 산소 배출부(202)를 통해서 배출되어 이용자가 배출된 산소를 이용할 수 있고, 물은 계속적으로 물통(101)으로 회수되어 재사용될 수 있다.As a result, as the oxygen and water remaining in the first cylinder 106 are balanced, a uniform amount of oxygen is continuously discharged through the oxygen discharge unit 202 so that the user can use the discharged oxygen, and the water It can be continuously recovered to the bucket 101 and reused.

이상 산소의 배출 과정에 대해서 설명하였고, 이하 수소의 배출 과정에 대해서 설명하도록 한다.The process of discharging oxygen has been described above, and the process of discharging hydrogen will be described below.

제2 실린더(107)에는 분해 셀(105)로부터 발생된 수소가 포집되고, 분해되지 않은 물이 잔존할 수 있다. 구체적으로 수소의 경우에는 공기보다 가볍기 때문에 후술할 바와 같이 수소의 배출을 원활하게 하고자, 제2 실린더(107)의 상측과 연결된 제2 라인 밸브(L2)를 통해서 분해 셀(105)의 수소 발생부(HG)로부터 발생되는 수소 및 전기 분해가 이루어지지 않은 물이 제2 실린더(107)의 내부로 공급될 수 있다. 분해 셀(105)로부터 유입되어 제2 실린더(107)에 포집된 물은 앞서 언급한 잔존하는 물일 수 있다.Hydrogen generated from the decomposition cell 105 is collected in the second cylinder 107 , and undecomposed water may remain. Specifically, in the case of hydrogen, since it is lighter than air, in order to facilitate the discharge of hydrogen as will be described later, the hydrogen generating unit of the decomposition cell 105 through the second line valve L2 connected to the upper side of the second cylinder 107 Hydrogen generated from (HG) and water without electrolysis may be supplied to the inside of the second cylinder 107 . Water introduced from the decomposition cell 105 and collected in the second cylinder 107 may be the aforementioned remaining water.

부력 밸브(401)는 제2 실린더(107) 내부의 하부에 구비될 수 있다.The buoyancy valve 401 may be provided at a lower portion inside the second cylinder 107 .

제2 물 회수 밸브(403)는 제2 실린더(107) 하측으로부터 연장되어 일측이 제2 실린더(107)의 내부와 연결되고 타측이 물통(101)과 연결될 수 있다.The second water recovery valve 403 may extend from the lower side of the second cylinder 107 so that one side is connected to the inside of the second cylinder 107 and the other side is connected to the water container 101 .

즉, 수소는 공기에 비해 가벼우므로 제2 실린더(107) 상측으로 유입된 수소는 실린더 상부에 위치하고, 물은 중력에 의해서 아래쪽으로 낙하할 수 있는데, 제2 실린더(107)에 일정 수준의 물이 포집되는 경우, 부력 밸브(401)가 부상할 수 있다. 이 때 제2 실린더(107) 하측의 구비되어 있는 노즐(402)은 부력 밸브(401)의 부상으로 인해 오픈될 수 있고, 오픈된 노즐(402)을 통해서 포집된 물이 제2 물 회수 밸브(403)로 이동되어 물통(101)으로 회수될 수 있다. 그리고 물이 제2 물 회수 밸브(403)로 일정량 회수가 되게 되면, 제2 실린더(107) 내부의 수위가 낮아져 부력 밸브(401)는 하강할 수 있고, 부력 밸브(401)에 의해서 노즐(402)이 닫힐 때까지 제2 실린더(107) 내부의 물은 제2 물 회수 밸브(403)를 통해서 회수되어 물통(101)으로 이동될 수 있고, 이 때 수소는 물의 밀도보다 낮기 때문에 노즐(402)이 오픈되어 있는 동안에도 노즐(402)을 통해서 유출되지 않는다.That is, since hydrogen is lighter than air, the hydrogen introduced to the upper side of the second cylinder 107 is located at the upper part of the cylinder, and water can fall downward by gravity. When trapped, the buoyancy valve 401 may float. At this time, the nozzle 402 provided at the lower side of the second cylinder 107 may be opened due to the levitation of the buoyancy valve 401, and the water collected through the opened nozzle 402 is transferred to the second water recovery valve ( 403) and may be recovered to the bucket 101. And when a certain amount of water is recovered by the second water recovery valve 403 , the water level inside the second cylinder 107 is lowered and the buoyancy valve 401 can descend, and the nozzle 402 by the buoyancy valve 401 . ) is closed, the water inside the second cylinder 107 may be recovered through the second water recovery valve 403 and moved to the bucket 101, and at this time, since hydrogen is lower than the density of water, the nozzle 402 It does not flow out through the nozzle 402 even while it is open.

역류 방지 밸브(301)는 제2 실린더(107) 상측으로부터 연장되어 제2 실린더(107)의 내부와 연결될 수 있다. 역류 방지 밸브(301)는 수소가 제2 실린더(107) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 수소 배출부(302)는 역류 방지 밸브(301)를 통해서 이동된 수소를 배출시킬 수 있고, 이용자는 배출된 수소를 이용할 수 있다.The non-return valve 301 may extend from an upper side of the second cylinder 107 to be connected to the inside of the second cylinder 107 . The non-return valve 301 may prevent hydrogen from flowing back to the second cylinder 107 , and the hydrogen discharge unit 302 may discharge the hydrogen moved through the non-return valve 301 , and the user The discharged hydrogen can be used.

결론적으로 부력 밸브(401) 및 역류 방지 밸브(301)를 통해서 물통(101)으로 수소가 유입되는 것을 방지하고, 물통(101)으로 수소가 유입되는 것을 방지하여 본 발명의 수소 발생 장치(1000)가 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.In conclusion, the hydrogen generating device 1000 of the present invention prevents hydrogen from flowing into the bucket 101 through the buoyancy valve 401 and the non-return valve 301 and prevents hydrogen from flowing into the bucket 101 . to operate stably.

이처럼 본 발명의 수소 발생 장치(1000)는 분해 셀(105)을 통해서 발생된 산소 및 수소를 일정하게 안정적으로 배출할 수 있도록 하고, 나아가 분해 셀(105)을 통해서 분해되지 않아 실린더에 잔존하는 물을 안정적으로 일정하게 물통(101)으로 회수하여 산소 및 수소를 발생시키는 데에 재사용할 수 있게 하여 산소 및 수소의 발생에 있어서 안전성 및 효율성을 증대시킬 수 있다. As such, the hydrogen generating device 1000 of the present invention allows the oxygen and hydrogen generated through the decomposition cell 105 to be constantly and stably discharged, and furthermore, the water remaining in the cylinder because it is not decomposed through the decomposition cell 105 . It is possible to stably and constantly recover the bucket 101 and reuse it to generate oxygen and hydrogen, thereby increasing safety and efficiency in the generation of oxygen and hydrogen.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above-described embodiments are for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the above-described embodiments pertain can easily transform into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the above-described embodiments. You will understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The scope to be protected through this specification is indicated by the claims described below rather than the detailed description, and it should be construed to include all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts.

1000: 수소 발생 장치 104: DI 필터
101: 물통 105: 분해 셀
102: 펌프 모듈 106: 제1 실린더
103: 물 유량 제어 밸브 107: 제2 실린더 1000: hydrogen generator 104: DI filter
101: water tank 105: decomposition cell
102: pump module 106: first cylinder
103: water flow control valve 107: second cylinder

Claims

In a hydrogen generating device that recovers and reuses water that comes out when hydrogen is generated,
water tank for storing water;
a pump module connected to the bucket and increasing the flow rate of water introduced from the bucket;
a water flow control valve having one side connected to the pump module and controlling the flow rate of water whose flow rate is increased by the pump module;
a decomposition cell connected to the water flow control valve and electrolyzing water whose flow rate is controlled by the flow control valve;
a first cylinder for collecting oxygen and water generated from the decomposition cell;
a second cylinder for collecting hydrogen and water generated from the decomposition cell;
an oxygen discharge amount control valve extending from the upper side of the first cylinder and connected to the inside of the first cylinder and controlling the discharge amount of oxygen collected in the upper portion of the first cylinder;
an oxygen discharge unit discharging oxygen moved through the oxygen discharge amount control valve;
a first water recovery valve extending from a lower side of the first cylinder and connected to the inside of the first cylinder;
an oxygen line water flow control valve having one side connected to the first water recovery valve and the other side connected to the water tank to control the amount of water recovered through the first water recovery valve;
a buoyancy valve provided at a lower portion inside the second cylinder;
a second water recovery valve extending from a lower side of the second cylinder and having one end connected to the inside of the second cylinder and the other end connected to the water container;
a non-return valve extending from an upper side of the second cylinder and connected to the inside of the second cylinder;
a hydrogen discharge unit for discharging hydrogen moved through the non-return valve;
a first line valve connected to the lower side of the first cylinder to supply oxygen and water generated from the decomposition cell to the inside of the first cylinder; and
and a second line valve connected to the upper side of the second cylinder to supply hydrogen and water generated from the decomposition cell to the inside of the second cylinder,
The discharge amount is controlled by the oxygen discharge amount control valve, and the water collected in the first cylinder moves to the water recovery valve through the pressure of oxygen remaining in the first cylinder, and through the oxygen line water flow control valve The amount of water returned to the bucket is controlled,
When a certain level of water is collected in the second cylinder, the buoyancy valve floats and a nozzle provided under the second cylinder is opened, and the water collected through the open nozzle is transferred to the second water recovery valve. is moved and recovered to the water tank,
The non-return valve is a hydrogen generating device that prevents hydrogen from flowing back into the second cylinder.

delete