KR20080059533A - An apparatus for producing hydrogen and oxygen - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 물을 전기분해하여 자동차 연료용 수소 및 산소를 발생하는 수소 및 산소 발생장치에 관한 것으로, 특히 전기분해된 수소 및 산소를 효과적으로 포집할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진속에서 수소 및 산소가 급격하게 연소되지 않게 하여 엔진을 보호할 수 있게 한 자동차 연료용 수소 및 산소 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen and oxygen generator that generates hydrogen and oxygen for automobile fuels by electrolyzing water, and in particular, it is possible not only to effectively collect the electrolyzed hydrogen and oxygen, but also to rapidly hydrogen and oxygen in the engine. The present invention relates to a hydrogen and oxygen generator for an automobile fuel, which can protect an engine by preventing combustion.
일반적으로 자동차의 엔진은 지하 매설 연료인 원유를 정제하여 만든 석유계통의 광물성 연료를 주로 사용하고 있는데, 원유의 매장량이 점점 줄어듦에 따라 그 가격이 엄청나게 상승하고 있고, 또 석유가 연소할 때 발생하는 질소산화물과 이산화탄소 등과 같은 여러가지 유해물질이 발생함으로 인해 그 대체 연료의 개발에 많은 연구를 투자하고 있다.In general, engines of automobiles mainly use mineral fuels of petroleum system made by refining crude oil, which is underground fuel, and the price is enormously rising as crude oil reserves decrease, Due to the generation of various harmful substances such as nitrogen oxides and carbon dioxide, much research has been invested in the development of alternative fuels.
대체 연료 중의 하나로 축전지를 사용하는 것과 수소연료를 사용하는 등의 방안이 제안되어 있는데, 각각 장단점이 있고 아직까지 완전한 실용단계에 있지는 못하다.As alternative fuels, the use of batteries and hydrogen fuels has been proposed. Each has advantages and disadvantages and is not yet in full practical use.
그 중에서 수소를 연료로 사용하는 엔진에서는 수소를 발생하는 가장 효과적인 방 안으로서 물을 전기분해하는 방법이라 하겠는데, 이와 같이 물을 전기분해 하는 과정에서 요구되는 전력량에 비하여 생산되는 수소의 양이 너무 적기 때문에 그 효율성에 문제가 있다.Among the engines using hydrogen as a fuel, the most effective way of generating hydrogen is to electrolyze water. Thus, the amount of hydrogen produced is too small compared to the amount of power required to electrolyze water. There is a problem with that efficiency.
즉, 물을 전기분해하여 수소를 발생하는데 전력이 너무 많이 필요하다는 문제가 있는 것이다.In other words, there is a problem that requires too much power to generate hydrogen by electrolysis of water.
이러한 문제를 해결하기 위해 국내에도 여러 건의 특허가 제안되어 등록된 바가 있기는 하나, 이들 발명에 따른 장치 역시 완전한 자동차용 수소발생장치를 제공하고 있지 못하다.In order to solve this problem, although several patents have been proposed and registered in Korea, the apparatus according to the present invention also does not provide a complete hydrogen generator for automobiles.
기존의 발명에 따른 수소발생장치에서 완전하게 해결하지 못하는 문제점 중의 하나로서, 발생된 수소를 전용 엔진에 주입하여 연소시킬 때, 점화점이 높은 수소가 한꺼번에 연소하면서 폭발을 일으키는 현상이 발생하므로, 엔진에 무리가 간다는 문제가 있다.As one of the problems that cannot be completely solved in the hydrogen generating apparatus according to the present invention, when the generated hydrogen is injected into a dedicated engine and combusted, hydrogen having a high ignition point burns at the same time, causing an explosion. There is a problem that the crowd goes.
또, 물을 전기분해하여 발생된 수소를 효과적으로 포집하기가 곤란하여 수소의 포집효과가 떨어지는 문제가 있었다.In addition, it is difficult to effectively collect hydrogen generated by electrolysis of water, and thus there is a problem in that the collection effect of hydrogen is inferior.
이에 본 발명을 상기한 바와 같은 종래의 일반적인 물의 전기분해를 이용한 수소발생장치에 따른 문제점을 해결하여, 전기분해된 수소 및 산소를 효과적으로 포집할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진속에서 수소 및 산소가 급격하게 연소되지 않게 하여 엔 진을 보호할 수 있게 하고, 전력소모량도 줄일 수 있게 한 자동차 연료용 수소 및 산소 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention solves the problems caused by the conventional hydrogen generating apparatus using the electrolysis of the general water as described above, and can effectively collect the electrolyzed hydrogen and oxygen, as well as the hydrogen and oxygen rapidly in the engine It is an object of the present invention to provide a hydrogen and oxygen generator for automobile fuels that prevents combustion and thus protects the engine and reduces power consumption.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수소 및 산소 발생장치는, 물이 채워진 전해조의 내부에 다수개의 전극이 설치되고, 상기 전극에 배터리의 전원이 연결되며, 상기 배터리의 전원과 전극 사이에 펄스발생기가 설치되어 배터리의 전류가 펄스상태로 전극에 전달되게 함으로써, 상기 전해조의 내부에 채워진 물이 각각의 전극 사이에서 전기분해되어 수소 및 산소를 발생하게 하고, 발생된 수소 및 산소를 포집하여 자동차의 엔진에 공급하는 자동차 연료용 수소 및 산소 발생장치에 있어서, 상기 전해조의 내부에 공기를 공급하기 위한 공기 공급관과 초음파 진동을 발생하는 초음파 진동자가 각각 설치되어, 전기분해된 수소 및 산소와 공기가 혼합배출되게 함과 더불어, 초음자 진동자가 수소 및 산소와 공기가 균일하게 혼합되게 하면서 수소 및 산소의 방울이 크게 뭉쳐져 수면위로 부상되게 하여 수소 및 산소의 포집효과를 증대시키며, 전원에서 전류를 공급하는 회로의 중간에 토로이달 코일을 설치하여 전력 소모량을 줄일 수 있게 되어 있다. In the hydrogen and oxygen generator of the present invention for achieving the above object, a plurality of electrodes are installed in the electrolyzer filled with water, the power of the battery is connected to the electrode, between the power of the battery and the electrode The pulse generator is installed in the cell so that the current of the battery is transmitted to the electrodes in a pulsed state, so that the water filled in the electrolytic cell is electrolyzed between the electrodes to generate hydrogen and oxygen, and the generated hydrogen and oxygen are collected. In the hydrogen and oxygen generator for automobile fuel to supply to the engine of the automobile, an air supply pipe for supplying air to the interior of the electrolytic cell and an ultrasonic vibrator for generating ultrasonic vibration, respectively, electrolytic hydrogen and oxygen and In addition to allowing air to be mixed and discharged, the supersonic vibrator ensures that the hydrogen and oxygen and air are And bubbles of oxygen to be significant injury to the surface increase US mungchyeojyeo the collecting effect of the hydrogen and oxygen, and in the middle of the toroidal circuit for supplying a current from the power source is able to reduce power consumption by installing two months coil.
이러한 구조로 이루어진 본 발명의 수소 및 산소 발생장치는 전해조에서 발생한 수소 및 산소가스에 공기가 일정비율로 혼합되어 들어가게 함으로써, 차량의 엔진내 부에서 수소 및 산소가스가 급격하게 반응하여 엔진이 과열되는 문제를 해결할 수 있다.In the hydrogen and oxygen generator of the present invention having such a structure, air is mixed into hydrogen and oxygen gas generated in an electrolytic cell at a predetermined ratio, so that hydrogen and oxygen gas react rapidly in the engine of the vehicle, causing the engine to overheat. You can solve the problem.
또한, 본 발명에 따른 수소 및 산소발생장치는 토로이달 코일을 사용함으로써 적은 전력으로 수소 및 산소가스의 포집율을 높여 효과적인 수소 및 산소발생장치를 제공할 수가 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention can obtain the effect of providing an effective hydrogen and oxygen generating apparatus by increasing the collection rate of hydrogen and oxygen gas with a small power by using a toroidal coil.
이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a specific embodiment according to the present invention will be described in detail.
도면 1은 본 발명에 따른 수소 및 산소발생장치의 구성을 나타낸 개념도로서, 이들 도면에 도시하여 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 및 산소발생장치는 물이 채워진 전해조(10)의 내부에 다수개의 전극(20)이 배치되고, 상기 전극(20)의 양쪽 선단에 배터리(30)의 양극(+)과 음극(-)이 연결되며, 상기 배터리(30)와 전극(20) 사이에 펄스발생기(40)가 설치되어 배터리(30)의 전류가 도면 4에 도시된 펄스상태로 전극(20)에 전달되게 함으로써, 상기 전해조(10)의 내부에 채워진 물이 각각의 전극(20) 사이에서 전기분해되어 수소 및 산소를 발생하게 되어 있다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of the hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention, as shown in these figures, the hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention is a plurality of inside the
그리고, 상기 전해조(10)에서 발생된 수소 및 산소는 포집관(11)을 통하여 자동차의 엔진(50)으로 전달하게 되어 있다.The hydrogen and oxygen generated in the
또한, 상기 전해조(10)의 내부에 산소와 질소가 혼합된 공기를 공급하기 위한 공기 공급관(12)과 초음자 진동자(13) 및 물 공급관(14)이 각각 설치되어 있는데, 상기 공기 공급관(12)은 물이 전기분해되어 생성된 수소 및 산소에 산소와 질소가 함유된 공기를 혼합해 주고, 상기 초음파 진동자(13)는 전기분해에 의해 생성된 수소 및 산소의 방울이 함께 모아져 큰 방울로 뭉쳐지게 함으로써 수소 및 산소의 포집효과를 증대시킬 수 있게 하며, 상기 물공급관(14)은 전해조(10)의 내부에 물을 보충해 주는 통로를 이룬다.In addition, an
한편, 필요에 따라 상기 전해조(10)에 압력계(15)를 설치하여 전해조(10)의 내부 압력을 체크하게 할 수가 있다.On the other hand, if necessary, a
상기 전극(20)에 전류를 공급하는 회로의 중간에 트로이달 코일(60)을 설치하여 사용할 수가 있는데, 이와 같이 트로이달 코일(60)을 설치하여 사용하면 소요 전류를 줄일 수가 있다. The Troydal Coil 60 may be installed and used in the middle of a circuit for supplying current to the
그리고, 상기 전해조(10)에서 발생된 수소 및 산소를 엔진(50)으로 전달하는 포집관(11)의 중간에 수소 및 산소가 역류하여 연소하는 것을 방지하는 역화방지기(70)를 설치하여 사용할 수가 있는데, 상기 역화방지기(70)는 도면 1에 도시하여 나타낸 바와 같이, 용기(71) 내부에 물(72)이 채워지고 용기(71)의 상단에 배출관(73)이 구비된 뚜껑(74)이 설치된 구조로 이루어져, 상기 포집관(11)의 선단이 용기(71)의 물(72)속으로 삽입되고, 상기 배출관(73)의 수면 위에 설치된 구조로 되어 있다.In addition, in the middle of the
따라서, 상기 포집관(11)을 통하여 역화방지기(70)로 유입되어 들어온 수소 및 산소는 일단 용기(71) 속의 물속으로 들어가서 물(72)속에서 기포 상태로 올라온 다음 다시 배출관(73)을 통하여 엔진(50)으로 공급되게 함으로써, 엔진(50)에서 이상 현상으로 인하여 공급되는 수소 및 산소가 역방향으로 연소되어 들어와도 역화방지기(70)의 물(72)에 의해 수소 및 산소의 연속적인 공급이 중단되어지게 되므로 화염이 전해조(10)까지 역류하는 현상이 발생되지 않게 할 수가 있다.Therefore, the hydrogen and oxygen introduced into the
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 장치는 상기 배터리(30)의 12 - 24볼트의 직류 전원이 펄스발생기(40)를 거치면서 펄스화되고, 이어 트로이달 코일(60)을 거치면서 저주파 전류의 흐름으로 만들어져 전극(20)에 인가된다.In the device according to the present invention having such a structure, a 12-24 volt DC power source of the
상기 전극(20)은 도면 1에 도시하여 나타낸 바와 같이 전극판 타입으로 이루어진 것을 사용할 수도 있고, 도면 2에 도시하여 나타낸 바와 같이 튜브형의 전극봉 형태로 이루어진 것을 사용할 수도 있다.As shown in FIG. 1, the
상기 전극(20)에 펄스발생기(40)와 트로이달 코일(60)을 거치면서 펄스화된 전류가 인가되면 다수개의 전극(20)에서 물의 전기분해가 일어나면서 물을 수소가스와 산소가스로 만들게 된다.When the pulsed current is applied to the
실험결과 트로이달 코일(60)을 사용하지 않았을 경우에는 8khz ~ 260khz의 고주파를 필요한데 트로이달 코일(60)을 사용하면 7hz ~ 25hz의 저주파를 사용해도 충분한 수소 및 산소발생효과를 얻을 수 있었다.Experimental results when the Troydal
특히, 트로이달 코일(60)을 사용하면 소요 전류의 암페어를 50%이상 줄일 수가 있으며, 본 발명에 따른 수소 및 산소발생기를 장시간 사용하여도 물의 온도 변화가 크게 변하지 않고 그대로 유지된다.In particular, the use of the Troydal
따라서, 본 발명에 따른 장치는 전류의 소모량을 크게 줄일 수 있는 것이다.Therefore, the device according to the present invention can greatly reduce the current consumption.
한편, 본 발명에 따른 장치에서는 상기 전해조(10)의 내부에 초음파 진동자(13)가 설치되어 있기 때문에, 물이 전기분해되면서 수소 및 산소를 발생할 때 초음자 진동자(13)의 진동에 의해 수소 및 산소의 입자가 서로 뭉쳐져 커지면서 수면위로 부상하기 쉽게 한다. On the other hand, in the apparatus according to the present invention, since the
따라서, 상기 초음자 진동자(13)를 설치함으로써 생성된 수소 및 산소가스의 포집효과를 증대시킬 수 있는 것이다.Therefore, the collection effect of the generated hydrogen and oxygen gas can be increased by providing the
이렇게 발생된 수소 및 산소가스는 포집관(11)에 모여서 엔진(50)으로 전달되는데, 상기에서 설명한 바와 같이 전해조(10)에는 공기 공급관(12)을 통하여 산소와 질소가 혼합된 공기가 공급되어 발생한 수소 및 산소와 일정한 비율로 혼합되게 한다.The generated hydrogen and oxygen gas are collected in the
여기서 수소 및 산소와 공기의 혼합은 10 : 1 의 비율로 혼합하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable to mix hydrogen, oxygen, and air in the ratio of 10: 1 here.
공기와 일정한 비율로 혼합된 수소 및 산소가스는 역화방지기(70)를 거쳐서 엔진(50)으로 공급되어 연소되게 함으로써 효과적인 연료로 사용되게 한다.Hydrogen and oxygen gas mixed at a constant ratio with air are supplied to the
이와 같이 공기와 수소 및 산소가스를 일정한 비율로 혼합시킴으로써, 엔진(50)에서 급격한 연소에 의해 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.In this way, by mixing air, hydrogen, and oxygen gas at a constant ratio, there is an effect of preventing overheating due to rapid combustion in the
도면 1에는 전극판 타입의 전극(20)을 사용한 경우를 나타내었으나, 필요에 따라서는 도면 2에 도시한 바와 같은 튜브 타입의 전극(20)을 사용할 수도 있는데, 이렇게 튜브 타입의 전극을 사용하는 경우에는 내부관(21)과 외부관(22)의 2중으로 이루어진 다발을 함께 묶어 사용하고, 전해조(10)도 원형인 것을 사용할 수가 있다.1 shows a case where an electrode
상기한 바와 같이 2중 튜브형 전극을 사용하는 경우에는 외부관(22)에 전원의 음극을 연결하고, 내부관(21)에 전원의 양극을 연결한다.In the case of using the double tube type electrode as described above, the cathode of the power source is connected to the
그리고, 도면 3에 도시하여 나타낸 바와 같이 상기 내부관(21)과 외부관(22) 사이는 1~2mm 정도의 간격이 유지되게 하여, 이들 내부관(21)과 외부관(22) 사이에서 전해조(10)의 물이 전기분해되게 한다.As shown in FIG. 3, an interval of about 1 to 2 mm is maintained between the
이러한 튜브 타입의 전극을 사용하면 교체와 유지관리가 편리하다는 이점이 있다.The use of these tube-type electrodes has the advantage of ease of replacement and maintenance.
이와 같이 본 발명에 따른 수소 및 산소발생장치는 인턱터 코일을 사용함으로써 필요한 전류를 크게 낮출 수가 있고, 전해조(10)의 내부에 초음파 진동자(13)를 설치하여 사용함으로써, 물의 전기분해에 의해 생성된 수소 및 산소가스의 포집효과를 증대시킬 수가 있을 뿐만 아니라, 전해조(10)에 공기를 공급함으로써, 수소 및 산소가스의 농도를 줄여 엔진에서 과열 연소하는 현상을 줄일 수가 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the hydrogen and oxygen generator according to the present invention can greatly reduce the required current by using the inductor coil, and by installing and using the
도 1은 본 발명에 따른 자동차 연료용 수소 및 산소발생장치의 개략적 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen and oxygen generator for automobile fuel according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 자동차 연료용 수소 및 산소발생장치의 전극에 대한 다른 일예를 나타낸 사시도,Figure 2 is a perspective view showing another example of the electrode of the hydrogen and oxygen generator for automobile fuel according to the present invention,
도 3은 도면 2에 나타낸 튜브형 전극의 세부 구성을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the detailed configuration of the tubular electrode shown in FIG.
도 4는 펄스 발생기로부터 발생되는 직류 펄스 전원의 파형을 보인 도.4 shows waveforms of a DC pulse power supply generated from a pulse generator.
* 도면의 참조부호에 대한 설명** Explanation of Reference Symbols in Drawings *
10 - 전해조 11 - 포집관10-Electrolyzer 11-Collection Tube
12 - 공기 공급관 13 - 초음자 진동자12-air supply line 13-supersonic vibrator
14 - 물공급관 20 - 전극14-water supply pipe 20-electrode
30 - 배터리 40 - 펄스발생기30-Battery 40-Pulse Generator
50 - 엔진 60 - 트로이달 코일50-Engine 60-Troydal Coil
70 - 역화방지기70-Flashback Arrestor
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