KR20000061955A

KR20000061955A - 수소산소 혼합가스 발생장치

Info

Publication number: KR20000061955A
Application number: KR1019990011351A
Authority: KR
Inventors: 김석춘; 유리류드빅
Original assignee: 천성필; 주식회사 은광에너지
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-25
Also published as: KR100296495B1

Abstract

본 발명은 전해수단으로부터 발생되는 수소산소혼합가스 중에 포함된 수증기를 전기분해 방식에 의해 제거시켜 순수한 수소산소혼합가스가 발생되도록하고 또한 수소산소가스에 탄소가 포함된 휘발성 물질을 첨가시킴으로써, 양질의 수소산소혼합가스를 이용하여 다양한 작업을 할수 있도록한 수소산소혼합가스 발생장치에 관한 것으로서, 특히 전해액을 전기분해하여 수소와 산소로 전기분해하는 전해수단, 상기 전해수단에서 발생된 수소산소혼합가스를 냉각시키는 냉각수단, 그리고 상기 수소산소혼합가스중에 포함된 전해액의 수증기를 걸러주어 순수한 수소와 산소로 만드는 건조수단을 갖는 수소산소혼합가스 발생장치에 있어서, 상기 건조수단은 절연체에 의해 일정간격 떨어지도록 양측의 커버에 의해 고정된 다수개의 전극판이 구비되고 상기 각 전극판의 사이사이에 마련되어 수분이 달라붙도록 하는 다수개의 필터가 구비되며, 상기 어느한 전극판과 다른 전극판에 각각 연결되어 상기 필터에 붙은 수분이 대전에 의해 전기분해되도록하는 전극이 구비되도록 구성되어 있다.

Description

수소산소혼합가스 발생장치{Occurrence apparatus for hydrogen oxygen mixing gas}

본 발명은 물(전해액)을 전기분해하여 수소와 산소가스를 발생시키는 수소산소혼합가스 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해수단으로부터 발생되는 수소산소혼합가스에서 전해액의 수증기를 제거하여 양질의 수소산소혼합가스가 생산되도록 하고 또한 수소산소혼합가스에 탄소가 포함된 휘발성물질을 첨가시킴으로써, 납땜, 용접, 용해, 용사코팅 등의 열처리가 가능하도록 하고 다양한 분야에서 양질의 수소산소혼합가스를 사용할수 있도록한 수소산소혼합가스 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소산소혼합가스 발생장치는 전해액을 전기분해 하여 수소와 산소가스를 발생시키는 것으로 이는 일본 실개소60-181371호에 개시되 있다. 이는 쌍극의 전극판을 내포하는 필터.프레스타입(Filter.Press)의 전해실, 전해액용 용기, 및 이들과 호스를 통하여 연결된 펌프와 토치 등으로 구성되어 있다.

종래의 발생장치는 직류전류가 전해실을 통해서 통과할 때 전해액은 수소와 산소로 분해하며 수소산소혼합가스가 토치로 흘러나간다. 그리고 토치에서 가스를 연소시키면 불꽃이 발생된다. 그러나 종래의 발생장치는 몇가지 본질적인 단점이 있기 때문에 여러 가지의 방법으로 처리하기위한 이용의 제한이 있다. 특히 용접, 땜, 용해등을 할 경우이다. 또한 가스불꽃을 소화시키기 위해 전원장치를 차단할때에 불꽃이 발생장치의 내부로 스며들어가지 못하게 하는 안전장치가 없고 가스 정화장치와 가스 건조기 등도 구비되어 있지 않다. 그리고 혼합가스의 작동압력을 체크하고 자동적으로 이 압력을 유지시킬수 있는 장치도 구비되어 있지 않다.

또한 발생장치를 냉가시키는 시스템이 발생장치를 장기적으로 작동시킬 때 질이 좋은 혼합가스를 발생시킬수 없다. 왜냐하면 전해하는 동안 전해실내에 있는 전해액의 온도가 계속적으로 올라가고 전해액의 온도가 60 ∼ 65℃ 이상으로 오르면 안된다. 온도가 계속 올라가면 전해액이 증발되어 수증기로 변한 뒤 수소산소혼합가스와 함께 토치로 스며들어가고 불꽃속에서 이 전해액 수증기의 일부분이 산소와 수소로 분해할때에 불꽃 온도를 낮추어 결과적으로 많은 에너지가 소모된다. 화학에서 알게되는 것처럼 2g의 물(H₂O)분자를 분해시키기 위해서 136.8Kkal의 에너지가 필요하게된다. 불꽃속에 수증기가 있게되면 용접접합점과 용해재에서 기공이 많이 생기며 이는 치명적인 결함을 일으키게된다.

일본 실개평 6-69273에는 다른 실시예의 수소산소혼합가스 발생장치가 개시되 있다. 이는 전해액으로 채운 밀폐된 용기 중간부위에서 배치된 2개의 전극판을 가진 단일극의 전해실을 내포한다. 전해실의 몸체는 냉각기로 제공되고 잇으며 양측면이 냉각팬의 공기로 냉각된다. 그리고 전원장치, 안전장치, 기체를 건조시키는 필터식의 건조기, 등으로 구성된다.

그러나 종래 다른 실시예의 발생장치는 단일극의 전극판이 2개밖에 없고 전해실내에 있는 전해액의 용량이 제한되고 순환성이 없다. 알려진 바와 같이 전기분해과정의 생산력은 전해액을 통해서 통과하는 전류의 용량 및 전극판의 수량에 관해 정비례한다. 전극판이 두 개만 있을때에 용량이 많은 기체를 발생시키기 위해서 200 ∼ 300A의 전류량이 필요하고 전압이 1.8 ∼ 2.9V로 낮다. 또한 전해실의 전원장치는 부피가 크고 변압기를 포함하며 용량이 많은 전류가 전해액을 강하게 가열시키니까 전해액의 온도는 계속적으로 올라간다. 따라서 냉각기가 있음에도 불구하고 전해액을 공냉으로 냉각시키는 것은 효과적이지 못하다. 이는 전해실 몸체의 하부와 상부는 냉각팬으로 냉각되지 않으니까 전해액의 온도가 올라가게 되며 전해실의 냉각되지 않은 양측면이 전해실의 중간부위에서 멀리 떨어져 있고 전해액의 순환성이 없어서 발생장치를 오랜시간 동안 작동시킬 경우 공냉식 냉각은 전해액의 온도를 낮출수 없는 등의 단점이 있다.

또한 종래 다른 실시예의 발생장치는 기체를 건조하기위해 틈이 많은 필터를 이용하는 것이다. 이런 필터는 수증기를 완전히 건조시키지 못하고 발생장치가 장기간 동안 작동할때에 수분이 토치에 스며들어간다. 그리고 깨끗한 수소산소혼합가스가 연소할때에 불꽃속은 산소가 많아진다. 따라서 용융중인 금속면의 산화가 생기기 때문에 이런 불꽃으로 용접, 땜, 용해와 같은 작업을 할수 없게된다. 또한 혼합가스의 성분을 조절하고 혼합가스를 농축시키며 너무많은 산소를 제거하는 장치가 구비되어 있지 않은 등의 단점이 있다.

대한민국 실개 96-37441호에는 또 다른 수소산소혼합가스 발생장치가 개시되있다. 이는 단일의 전극과 다수개의 전극판이 스테이볼트, 너트, 볼트하우징을 가진 스페이서와 0-링 고무로 씰링 결합하여 전해액으로 중전되고 밀폐시킨 전해실 구조를 가지고 있다.

이런 타입의 전해실구조는 직류전류가 전원으로부터 단일 전극에 전류연결 볼트를 통해서 연결되고 각 전극판에 전해액을 통해서 연결된다. 전해액은 각 전극판에 전류를 전달시킴으로 각 전극판의 양쪽면이 (+)와 (-)로 대전된다. 그리고 (+)쪽에서 산소가 생기고 (-)쪽에서 수소가 각각 생성된다.

그러나 종래 또다른 실시예의 발생장치는 다음과 같은 문제점이 있다. 직류전류가 전류 연결볼트를 통하여 단일 전극의 전해조 마감판에 연결되면 전류가 저항을 가진 전해액을 통해서 통과하는 것이 아니라 전해조 마감판에 고정된 스테이볼트와 잘 결합된 너트를 통해서 통과한다. 이때 스테이볼트의 저항이 없기 때문에 달락이 생기고 전류의 용량이 많아져서 전원장치를 못쓰게 되는 문제점이 발생된다.

또한 각 전극판에 형성된 전해액 유통장공들이 하부에 나란히 위치하고 있다. 따라서 전해조가 작동할 때 전류가 제일 짧은 전로(電路) 또는 최소의 저항으로 전해액 유통장공을 통해서 바로 통전하기 때문에 전극판 들의 표면에 전체적으로 통전하지 않는다. 페러디(Faraday)의 전기분해법에 의하면 전해로 말미암아 발생된 수소와 산소의 량은 전류와 시간에 정비례하기 때문에 종래의 발생장치는 같은 전류량에 비해 수소산소혼합가스의 발생량이 저하된다.

수산혼합가스의 생산량을 확대시키기 위해서 전극판들의 사용하는 전체면에서 전압을 증가시켜야 되고 전해조 충전실을 전해액으로 최대한 충전해야 된다. 그러나 종래 또 다른 발생장치는 이것을 충족시키지 못한다. 왜냐하면 전해실의 압력이 증가할 때 전해액이 전해액유통장공과 전해액연결니플을 통해서 전해조의 내부에서 밀어내게 되고 전해액 수주(水柱)와 가스생산성이 떨어진다.

또한 종래 또 다른 발생장치는 방열기 역할을 하는 전극판들의 표면 사이즈가 크기 때문에 재료의 낭비가 심하고 중량이 많이 나가는 단점이 있다. 또한 수소산소혼합가스의 생산력을 높이기 위해서는 전해실을 장시간 사용해야 하는데 이때 전해실의 온도가 많이 올라가기 때문에 공냉으로는 이를 방열하는데는 한계가 있다. 전해조가 작동하는 최상의 조건은 전해액의 온도가 60 ∼ 70℃ 이다. 조건의 온도가 올라갈 경우에 수소산소혼합가스는 전해액의 수증기로 가득하며 가스질이 나빠지는 등의 문제가 생긴다. 또한 0-링 고무씰을 정착시키는 역할을 하는 볼트하우징을 가진 스페이서는 전극판들 사이에 배열되어 각 전극판들 전체를 달락시키나 이 스페이서들 때문에 전해조의 중량성이 높아지는 등의 문제가 있다.

본 발명자는 종래의 문제점을 감안하여 수소산소혼합가스 발생장치를 선출원하여 러시아특허 제1589676호로 선등록한바 있다. 이는 전원장치, 전기분해기 및 상, 하케이싱으로 구성된 가스와 거품처리 장치, 건조기, 가스혼합조절기 등을 포함하며 가스혼합조절기는 토치에서 나오는 불꽃성능을 변화시키는 휘발 첨가제의 용기로 되어 있다. 그러나 본 발명자에 의해 선등록된 이 장치는 첨가제 섞인 혼합가스가 이물질(거품, 물, 전해액)과 함께 거품처리장치에서 집합하게되며, 이러한 장치는 전해액 순환과 냉각장치 및 휘발첨가제 소비에 대한 구성이 미비하였다.

본 발명은 종래의 여러 가지 문제점을 개선하고 또한 본 발명자에 의해 선등록된 수소산소혼합가스 발생장치의 보완에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 전해수단으로부터 발생되는 수소산소혼합가스 중에 포함된 수증기를 전기분해 방식에 의해 제거시켜 순수한 수소산소혼합가스가 발생되도록하고 또한 수소산소혼합가스에 탄소가 포함된 휘발성 물질을 첨가시킴으로써, 양질의 수소산소혼합가스를 이용하여 다양한 작업을 할수 있도록한 수소산소혼합가스 발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명 수소산소혼합가스 발생장치의 계통도

도 2는 본 발명 전해수단의 단면도

도 3은 도 2의 A - A선 단면도

도 4a,b는 본 발명 첨가수단의 단면도

도 5는 본 발명 건조수단의 단면도

도 6은 도 5의 B - B선 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

100 : 전해수단 200 : 전원장치

300 : 냉각수단 800 : 건조수단

801 : 전극판 802 : 절연체

803 : 필 터 804 : 커버

805 : 구멍 806 : 입구

807 : 출구 808 : 전극

900 : 첨가수단 901 : 내통

902 : 외통 904 : 입구

905 : 구멍 906 : 출구

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전해액을 전기분해하여 수소와 산소로 전기분해하는 전해수단, 상기 전해수단에서 발생된 수소산소혼합가스를 냉각시키는 냉각수단, 그리고 상기 수소산소혼합가스중에 포함된 전해액의 수증기를 걸러주어 순수한 수소와 산소로 만드는 건조수단을 갖는 수소산소혼합가스 발생장치에 있어서, 상기 건조수단은 절연체에 의해 일정간격 떨어지도록 양측의 커버에 의해 고정된 다수개의 전극판이 구비되고 상기 각 전극판의 사이사이에 마련되어 수분이 달라붙도록 하는 다수개의 필터가 구비되며, 상기 어느한 전극판과 다른 전극판에 각각 연결되어 상기 필터에 붙은 수분이 대전에 의해 전기분해되도록하는 전극을 구비하도록 구성되어 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 수소산소혼합가스 발생장치의 개략도 이다. 본 발명은 단일전극판과 다수개의 대전판 들을 가진 필터.프레스 타입의 전해수단(100), 가스압을 체크하는 전기접촉 압력계(P)와 함께 전해실 내부로 전기를 공급하는 전원장치(200), 냉각수공급탱크(600)로 부터 공급되는 냉각수에 의해 전해수단의 전해액(물(H₂O)과 수산화나트륨(NaOH)이 혼합된 것)을 냉각시키는 냉각수단(300,500)이 구비된다. 그리고 냉각수단(500)은 전해액을 침전시키는 침전수단(400)에 잠겨있다. 침전수단(400)은 전해수단(100)보다 높은 수주를 갖도록 위치되며 일정한 수주압으로 전해수단을 가압한다. 냉각수단(300)은 2중관으로 구성되어 있으며 내측관으로 전해액이 통과하고 내측관을 감싸는 상태로 냉각수가 순환되도록 구성된다. 그리고 냉각수단(500)은 전해액이 충진된 침전수단(400) 내부에 잠겨 있다.

또한 전해수단(100)을 통하여 발생되는 수소산소혼합가스 중에서 수증기를 걸러내는 분리수단(700), 물을 보충하는 물보충탱크(100a), 혼합가스 중의 수분을 걸러주는 건조수단(800)으로 구성된다. 그리고 혼합가스에 휘발성 물질을 첨가시켜 불꽃의 성질을 변화시키는 첨가수단(900)과 토치(T)로 구성된다. 모든 장치는 호스와 도관으로 연결되어 있으며 첨가수단(900)과 건조수단(800)에는 각각 제어밸브(V3)(V4)가 구비되고 이들 제어밸브(V3)(V4)를 거쳐 혼합비가 조절된 가스가 전자제어밸브(V5)와 토치(T)에 있는 버튼(B)에 의해 외부로 분사된다.

이처럼 구성된 가스발생장치는 다음과 같이 동작된다. 먼저 작동하기전에 작업자는 전기접촉 압력계(P)에서 작동에 필요한 압력을 설정하고 전원장치(200)를 켜 전기분해에 적당한 조건을 만들어 준다.

전해수단(100)의 전해실에 있는 단일전극판에 직류전류의 전압을 공급해주면 양음극 대전판은 전해액에 의해서 전류로 충전되고 전해액을 수소와 산소로 전기분해하는 과정이 시작된다. 발생되는 수소산소혼합가스는 팽창압력에 의해 전해실에 있는 전해액의 일부를 전해실 안에서 밀어내고 그 전해액과 함께 냉각수단(300)을 거쳐서 침전수단(400) 상부로 들어간다. 이과정에서 전해액은 냉각수단(300)와 침전수단(400) 내부에 있는 냉각수단(500)에 의해 냉각된 뒤 호스를 타고 전해수단(100)으로 순환된다.

전해액이 침전된 침전수단(400)의 상부에서 전해액의 수증기와 혼합된 수소산소혼합가스는 전해실에 물을 공급하는 물보충탱크(1OOa)에 있는 물층을 통해서 통과한다. 이과정에서 수소산소혼합가스 중에 포함된 전해액의 수증기가 제거된다. 침전수단과 물보충탱크를 거친 혼합가스는 분리수단(700)으로 들어간다. 분리수단은 계단식으로 구성된 다수개의 원추형 호퍼와 공냉파이프로 구성되어 있으며 이들 호퍼와 공냉파이프를 통과하면서 혼합가스중의 습기가 걸러진다.

분리수단(700)에서 나온 가스는 두방향으로 나뉘어 건조수단(800)과 첨가수단(900) 쪽으로 각각 흐른다. 첨가수단(900)에는 휘발성 물질인 아세톤, 가솔린, 알콜 등이 들어 있다. 수소산소혼합가스가 이들 휘발성 물질을 통과하는 과정에서 휘발성 물질이 증발하여 수소산소혼합가스에 첨가된다. 또한 건조수단은 다수개의 전극판과 부직포 등의 필터가 번갈아가며 적층된 것으로서 이들 사이로 혼합가스가 통과할때 혼합가스에 포합된 수증기가 필터에 뭍어 응축된다. 이처럼 수증기가 응축되면 각 전극판의 전기분해가 시작되어 수증기가 수소와 산소로 분리되고 수증기가 제거된다.

작업자가 토치(T)에 있는 버튼(B)을 누르면 전자제어밸브(V5)가 개방되면서 첨가수단(900)과 건조수단(800)으로부터의 혼합가스가 토치(T)로 공급된다. 토치로 공급되는 가스를 연소시키면 원하는 작업을 할수 있다. 금속자제를 처리하는 분야 예컨데 열처리, 절단, 용접 등에 따라 밸브(V3)(V4)들을 조절하면 첨가제가 들어간 가스와 그렇지 않은 가스량을 조절할수 있다. 또한 작업이 끝나면 버튼(B)을 누른다. 이때 전자제어밸브(V5)가 자동으로 닫히면서 토치 쪽으로의 가스공급이 중지된다.

또한 작업하는 도중에 압력계(P)의 설정압력 보다 올라갈 경우 전기접촉 압력계(P)에 의해 전해수단(100) 쪽으로의 전기공급이 중지된다. 전기접촉 압력계는 일정압이 넘어서면 그 압력을 지시하는 바늘이 압력계에 내장된 스위치를 건드리게 되고 이때 전원장치(200)의 전원공급이 중지된다. 이와동시에 전자석으로 구성된 밸브(V1)가 열려지고 분리수단(700)에 쌓여있는 전해액이 침전수단(400)으로 흘러내린다. 또한 전해수단이 가동되는 동안 전해액에 용해되 있는 물이 가열되어 수증기로 증발되면 전해액침전수단(400)의 수주(水柱)가 떨어지게 되며 이때 밸브(V2)를 수동으로 열고 물보충탱크(100a)의 물을 전해액침전수단(400)으로 보충시킨다.

도 2는 본 발명 전해수단의 단면도 이고 도 3은 도 2의 A - A선 단면도 이다. 내부에 전해실이 마련된 원통형의 전해통(101)이 구비된다. 전해통(101)은 비금속의 절연재로 구성되며 전해통(101)의 양측 개방부는 커버(102)에 의해 밀폐된다. 커버(102)는 절연재로 구성되며 각 커버(102)의 내측면에는 전해통(101)의 외주면과 접하여 이의 누수를 차단하는 패킹(115)이 구비된다. 또한 양측 커버(102)는 외주연으로 다수개의 스테이볼트(114)와 너트(114a)가 방사상으로 체결되어 전해통의 개방된 양단부가 임의로 개방되지 않도록 구성된다.

전해통(101)의 내부에는 전해통의 내주면에 그 외주면이 접하는 원판형의 대전판(103)이 다수개 구비된다. 이들 대전판(103)은 얇은 금속판으로 구성되며 대전면적을 넓히기 위해 다수개의 요철부(106)가 수직으로 형성되어 가스 등이 원활히 상승되도록 구성되며 이들에는 니켈 등의 도금층이 형성된다. 또한 이들 대전판이 일정한 간격을 유지하며 절연되도록 이들 사이사이에 절연링(116)이 설치되고 양측 커버(102)의 내측면에는 각 대전판(103)을 가압하여 이들을 고정시키는 가압부(117)가 구비된다. 가압부(117)는 스테이볼트(114)를 체결하여 커버(102)가 전해통(101)에 결합되도록 할 때 함께 가압되며 이과정에서 각 대전판(103)이 고정된다.

또한 각 커버(102)의 중앙에는 너트(110)에 의해 고정된 전극(109)이 구비되고 각 전극(109)의 단부에 단일전극판(108)이 형성된다. 이들 단일전극판(108)은 물(H₂O)과 수산화나트륨(NaOH)으로 구성된 전해액에 잠겨있다. 또한 일측 커버(102)의 하부에는 전해액이 전해통(101) 내부로 들어가도록 하는 입구(111)가 구비되고 입구(111)에는 역류를 방지하는 체크밸브판(113)이 설치된다. 그리고 타측 커버(804)의 상부에는 전해액 수증기와 수소산소혼합가스가 배출되도록하는 출구(112)가 각각 구비된다. 또한 대전판(103)의 상부에는 전해액(118)에 잠기지 않는 위치로 가스구멍(104)이 형성되고 각 대전판(103)의 하부에는 한 공간에서 다른 공간으로 전해액이 흘러가는 통전구멍(105)이 형성된다. 이들 통전구멍(105)은 전기유로를 형성하는 것으로서 서로에 관해서 90도의 위상차를 가지면서 엇갈리도록 각 대전판(103)에 지그재그 형태로 형성된다. 따라서 대전판 표면의 대전량이 증가되고 동일한 전압일 때 전해수단(100)의 수소산소혼합가스 생산력이 증가되며 전력소모도 줄어든다. 또한 대전판 들이 전해통(101)의 내부에 설치됨으로 전해수단의 크기를 줄일수 있으며 비금속으로 제작되는 커버(102)와 전해통(101) 등은 경량성, 조립편리성과 전기절연성등을 향상시킨다.

도 4는 본 발명 첨가수단의 단면도 이다. 첨가수단(900)은 내통(901)과 외통(902)으로 구성되고 내통(901)과 외통(902)의 용적량이 1 : 1.4의 비율로 구성된다. 그리고 이들 내,외통(901)(902)의 개방된 상부가 커버(903)에 의해 닫힌 상태로 밀폐된다. 내통(901)의 저면에는 중앙에 작은 구멍(905)이 형성되고 내통의 바닥과 외통의 바닥 사이에 구멍(905)이 위치되도록 일정한 공간이 유지된다. 또한 커버(903)의 중앙에는 분리수단(700)으로부터 공급되는 수소산소혼합가스를 내통(901)으로 공급하는 입구(904)가 구비되고 외통(902)과 연통되도록 커버(903)의 상부에 출구(906)가 구비된다. 또한 커버(903)의 상부에는 외통(902)의 내부로 탄소를 포함하는 휘발성 물질(예컨데, 아세톤, 가솔린, 알콜 등)을 공급하는 주입구(908)가 구비되며 외통의 하부에는 휘발성 물질을 교환할 때 사용하는 배출구(909)가 각각 구비된다.

또한 외통의 일측면에는 휘발성 물질의 수주를 육안으로 확인하기 위한 액면계(907)가 구비된다. 이처럼 구성된 본 발명 첨가수단은 주입구(908)를 통하여 탄소를 포함하는 기화가 잘되는 휘발성 물질이 주입된다. 도 4의 a는 전해수단이 작동하기 전의 휘발성 물질의 수주가 도시되 있다. 이때는 휘발성 물질의 수주가 내,외통(901)(902)에서 동일하게 유지되며 전기분해가 시작되면서부터 가스발생장치 내의 압력이 높아지면 입구(904)를 통하여 유입되는 수소산소혼합가스에 의해 휘발성 물질이 내통에 형성된 구멍(905)을 통해 외통(902)으로 흘러들어가게 된다. 이 과정에서 고온의 수소산소혼합가스에 의해 휘발성 물질이 자연 증발(기화)되어 수소산소혼합가스와 혼합된 가스(910)의 상태로 출구(906)를 통해 토치(T) 쪽으로 공급된다.

본 발명의 첨가수단(900)으로부터 발생되는 가스(910)는 휘발성 물질이 포함된 상태이다. 따라서 밸브(V3)(V4)를 각각 조절하면 첨가수단(900)으로부터 발생되는 가스(910)와 건조수단(800)에 의해 순수하게 발생되는 수소산소혼합가스와의 혼합비를 조절할수 있으며 이처럼 조절된 가스가 토치(T)에서 연소되면서 원하는 작업을 할수 있게된다. 산소의 잉여가 없는 표준불꽃과, 휘발성 물질이 첨가되어 탄소가 포함된 환원의 불꽃, 그리고 산소의 잉여로 산화되는 산화의 불꽃등을 얻을 수 있음으로 이들 불꽃을 이용하면 여러 가지 종류의 납땜, 용접, 용해, 용사코팅 등의 열처리를 할수 있다.

또한 수소산소혼합가스에 탄소가 포함되면 불꽃은 강한 불꽃이 되고 선명하게 표현된 불꽃 중층의 핵심과 횃불이 생기기 때문에 용접공은 기술적인 일을 편하게 할수 있다. 깨끗한 수소산소혼합가스의 불꽃은 중층 핵심과 횃불이 안보이기 때문에 용접을 자유롭게 할수 없다. 왜냐하면 불꽃 핵심의 끝에서 처리하는 금속면 까지의 거리를 확인하지 못하기 때문이다. 또한 작업도중에 역화가 발생되면 외통(902)의 내부에 있는 휘발성 물질에 의해 소화되며 미처 소화되지 않더라도 내통(901)의 바닥에 형성된 작은 구멍(905)을 통과하지 못하기 때문에 역화를 차단시킬수 있다.

도 5는 본 발명 건조수단의 단면도 이다. 건조수단(800)은 다수개의 전극판(801)이 절연체(802)에 의해 일정한 간격을 유지하며 배열된 상태로 구비되고 각 전극판(801)의 사이사이에는 전해액의 수증기가 통과하면서 물방울로 응축되도록 기공이 많은 부직포 등의 재질로 형성된 필터(803)가 구비된다. 또한 각 전극판(801) 들은 서로 대응되는 커버(804)에 의해 밀폐된 상태로 구비되며 이들 커버(804)는 절연재가 피복된 스테이볼트(809)와 너트(810)에 의해 체결 고정된다.

또한 일측 커버(804)의 하측에는 분리수단(700)으로부터의 혼합가스가 공급되는 입구(806)가 구비되고 다른쪽 커버(804)의 상측에는 각 필터(803)와 전극판(801)을 거치면서 수분이 걸러진 순수한 수소산소혼합가스가 토치(T)쪽으로 배출되는 출구(807)가 각각 형성된다. 그리고 각 전극판(801)의 일측에는 수소산소혼합가스가 통과할수 있는 구멍(805)이 형성된다. 이들 구멍은 서로 엇갈리도록 지그재그 형태로 형성되며 전류가 이들 구멍을 거치면서 전극판(801)의 전체면에서 대전이 발생된다. 또한 양측의 전극판(801)에는 18 ∼ 20V의 직류전류의 전압을 공급하기위한 전극(808)이 연결되도록 구성된다.

이처럼 구성된 본 발명은 전해수단이 작동할 때 각 전극(808)으로 전압을 공급한다. 이때 필터(803)들에 수분이 없음으로 전류가 건조수단(800)의 전극판(801)으로 흐르지 않고 대기상태에 있다. 가스발생수단이 오랜시간 동안 작동되면 분리수단(700)으로 부터의 수소산소혼합가스가 입구(806)를 거쳐 건조수단(800)의 내부로 유입된 뒤 필터(803)와 전극판의 구멍(805)들을 다단계로 거쳐 출구(807)로 배출된다. 이 과정에서 혼합가스에 수증기가 포함되어 있으면 각 필터(803)가 습해지게 되며 이때 전극판(801)들이 수분에 의해 대전되면서 전류가 흐른다. 각 전극판(801)이 대전되는 동안 필터(803)의 수분들은 전기분해되어 산소와 수소로 분리되며 이들은 구멍(805)을 통해 출구(807) 쪽으로 배출되고 필터(803)는 다시 건조한 상태로 되고 전극판(801)은 대전되지 않는다. 위의 과정이 반복되면서 혼합가스 중에 포함된 전해액의 수증기가 최종적으로 걸러진다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 전해수단을 구성하는 각 대전판들이 일정한 간격을 유지하며 전해통의 내부에 잠긴 상태로 구비됨으로 전체적인 크기를 줄일수 있으며 이를 대전판 들에 형성된 통전구멍들이 서로를 향해 일정한 위상차를 가지고 엇갈리게 교대로 형성되어 있어서 전류의 흐르는 면적인 대전면적이 증가되고, 동일한 크기에서 표면적이 증가되도록 대전판들에 요철이 형성되어 가스생산량이 향상된다.

또한 전해수단으로부터 발생되는 수소산소혼합가스가 분리수단을 거치면서 다단계로 응축되어 전해액의 수증기가 걸러진다. 이처럼 걸러진 혼합가스는 첨가수단을 거치면서 휘발성 물질을 증발시키고 이 휘발성 물질에 있는 탄소가 혼합가스에 첨가되어 토치 쪽으로 토출된다. 따라서 수소산소혼합가스의 성질이 변화됨으로 납땜, 용접, 용해, 용사코팅과 열처리 등의 작업이 가능해지며 또한 탄소에 의해 산화를 방지시킬수 있다. 또한 분리수단에서 나온 가스가 건조수단을 거치면서 혼합가스 중에 포함된 수분이 전기분해되어 수소와 산소로 분해됨으로 수소산소혼합가스의 순도를 보다 높일수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

전해액을 전기분해하여 수소와 산소로 전기분해하는 전해수단, 상기 전해수단에서 발생된 수소산소혼합가스를 냉각시키는 냉각수단, 그리고 상기 수소산소혼합가스중에 포함된 전해액의 수증기를 걸러주어 순수한 수소와 산소로 만드는 건조수단을 갖는 수소산소혼합가스 발생장치에 있어서,

상기 건조수단은

절연체에 의해 일정간격 떨어지도록 양측의 커버로 고정된 다수개의 전극판이 구비되고 상기 각 전극판의 사이사이에 마련되어 수분이 달라붙도록 하는 다수개의 필터가 구비되며, 상기 어느한 전극판과 다른 전극판에 각각 연결되어 상기 필터에 붙은 수분이 대전에 의해 전기분해되도록하는 전극이 구비된 것을 특징으로하는 수소산소혼합가스 발생장치.
제 1 항에 있어서, 상기 건조수단의 일측 커버에는 수소산소혼합가스와 전해액의 수증기 등이 상기 각 필터 쪽으로 향하도록 하는 입구가 구비되고 상기 타측커버에는 수소산소혼합가스가 배출되도록하는 출구가 구비되며 상기 각 전극판에는 수소산소혼합가스가 통과되도록 하는 구멍이 각각 형성된 것을 특징으로하는 수소산소혼합가스 발생장치.
전해액을 전기분해하여 수소와 산소로 전기분해하는 전해수단, 상기 전해수단에서 발생된 수소산소혼합가스를 냉각시키는 냉각수단, 그리고 상기 수소산소혼합가스중에 포함된 전해액의 수증기를 걸러주어 순수한 수소와 산소로 만드는 건조수단을 갖는 수소산소혼합가스 발생장치에 있어서,

수소산소혼합가스에 탄소를 갖는 휘발성 물질이 포함되도록하는 첨가수단이 구비되고,

상기 첨가수단은 수소산소혼합가스가 유입되는 내통이 구비되고, 상기 내통을 감싼 상태로 외통이 구비되며 상기 외통과 내통의 사이에 휘발성 물질이 충진되고 상기 내통의 바닥에는 수소산소혼합가스가 상기 휘발성 물질을 거쳐 상기 외통의 밖으로 배출도록 하는 구멍이 형성된 것을 특징으로하는 수소산소혼합가스 발생장치.
제 3 항에 있어서, 상기 첨가수단에서 토출되는 탄소가 포함된 수소산소혼합가스의 량을 조절하는 밸브와, 상기 건조수단을 거치면서 수분이 제거된 수소산소혼합가스의 량을 조절하는 밸브가 각각 구비되고 상기 각 밸브들의 조절에 따라 탄소가 포함된 수소산소혼합가스와 순수한 수소산소혼합가스의 혼합비가 조절된 상태로 토치에서 연소되도록한 것을 특징으로하는 수소산소혼합가스 발생장치.