KR20180052609A - 전기 분해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 분해 장치를 제공하며, 전기 분해 탱크 및 복수의 전극들을 포함한다. 전기 분해 탱크는 액상의 물을 수용하는 케이스를 포함한다. 케이스의 내벽은 복수의 체결 구조물을 갖는다. 복수의 전극들은 각각 케이스 내에 간격을 두고 배열되도록 체결 구조물들에 설치되고, 여기서 케이스는 사출 성형에 의해 복수의 전극들에 연결되어 있다.

Description

전기 분해 장치
본 발명은 전기 분해 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 액상의 물(liquid water)을 전기 분해하여 수소-산소 가스를 발생시키는 전기 분해 장치에 관한 것이다.
사람들은 항상 건강 증진에 많은 관심을 기울이고 있다. 다수의 의료 기술 개발은 종종 질병을 치료하고 인간의 삶을 연장시키는데 목표를 두고 있다. 과거에 있어서의 치료법의 대부분은 수동적이었으며, 이것은 질병이 발생할 경우에만 치료된다는 것을 의미한다. 의학적 치료는 수술, 약물 치료, 방사선 치료 또는 심지어 암 치료를 포함한다. 그러나 최근에는, 의학 전문가들의 연구의 대부분이 건강 식품, 유전적 질병의 선별 및 예방에 대한 연구와 같은 예방 의학적 방법으로 점차 옮겨가고 있으며, 이것은 향후에 질병이 발생하는 것을 적극적으로 예방한다. 이것은 인간의 삶의 연장에 초점을 맞춘 것이기 때문에, 스킨 케어 제품 및 항산화 식품/의약품을 비롯한 다수의 노화 방지 및 항산화 기술들이 점차 개발되고 있으며, 대중에게 점점 인기를 얻고 있다.
연구에 따르면 인체에는 자유 라디칼(free radicals)이라고도 알려진 불안정한 산소 종(O+)이 있음이 밝혀졌다. 이 자유 라디칼은 일반적으로 질병, 식이, 환경 및 생활 방식으로 인해 생성되지만, 흡입된 수소와 반응함으로써 물의 형태로 배설될 수 있다. 이 방법을 통해, 인체의 자유 라디칼 양을 감소시킴으로써, 몸 상태를 산성 상태에서 알칼리성 상태로 회복시켜, 항산화, 노화 방지 및 뷰티 헬스 효과를 얻을 수 있으며 만성 질환을 제거할 수도 있다. 또한, 장기간 높은 농도의 산소를 흡입해야 하는 환자는 폐 손상을 경험하게 되는데, 수소 흡입에 의해서 이러한 폐 손상을 완화시킬 수 있다는 임상 실험도 존재한다. 결론적으로, 수소 함유 가스는 일종의 건강 가스로 간주될 수 있으며, 액상의 물에 의해 생성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 7은 종래의 수소-산소 전기 분해 장치(700)의 구조의 개략도를 도시한다. 전기 분해 장치(700)는 전기 분해 탱크(702)를 포함한다. 전기 분해 탱크(702)는 전극들(706A 및 706B)을 포함한다. 전극들(706A 및 706B)은 물을 전기 분해하기 위한 전력을 공급하는 전원(도 7에 도시되지 않음)에 연결된 각각의 음의 전극 및 양의 전극이다. 전기 분해 탱크(702) 내의 전해수(704)는 통전되는 전극들(706A 및 706B)을 통과할 때 전기 분해될 것이다. 그러면 음극이 수소를 생성하게 되고, 양극이 산소를 생성하게 된다. 생성된 수소 및 산소는 전기 분해 탱크(702)의 상단으로부터 방출된 후에, 수소-산소 혼합 가스(708)를 형성하게 된다. 수소-산소 혼합 가스(708)는 전기 분해 탱크(702)의 배출 튜브로부터 배출되어 결과적으로 사용된다. 그러나, 이러한 종류의 전기 분해 장치로부터 발생되는 수소-산소 가스의 양은 일반적으로 전기 분해 탱크의 형상 및 구조에 의해서 제한된다.
본 발명의 목적은 전기 분해 탱크 및 복수의 전극들을 포함하는 전기 분해 장치를 제공하는 것이다. 전기 분해 탱크는 케이스를 포함한다. 케이스는 액상의 물을 수용하는데 사용된다. 케이스의 내벽은 복수의 체결 구조물(engagement structure)들을 갖는다. 복수의 전극들은 케이스 내에 간격을 두고 배열되도록 체결 구조에 각각 설치된다. 케이스는 사출 성형에 의해 복수의 전극들에 연결되어 있다.
전기 분해 탱크는 전극들의 각 상단에 구성되는 상부 플레이트를 선택적으로 포함할 수 있고, 상부 플레이트는 두 개의 대응하는 전극들 사이의 갭에 구성된 복수의 돌출부들을 포함하며, 여기서 상부 플레이트는 절연 물질로 이루어진다.
상부 플레이트는 두 개의 전극들 사이의 갭에 대응되는 복수의 홀들을 선택적으로 포함할 수 있다. 절연 물질은 선택적으로 고무일 수 있다.
전기 분해 탱크는 전극들의 각각의 바닥에 구성되는 하부 플레이트를 선택적으로 포함할 수 있고, 이 하부 플레이트는 절연 물질로 이루어진다.
케이스의 바닥과 전극들 사이의 간격은 1cm 이상이다.
케이스의 바닥과 전극들 사이의 간격은 선택적으로 3cm 내지 4cm일 수 있다.
전기 분해 탱크는 복수의 상부 홀들을 선택적으로 포함할 수 있고, 전극 채널이 두 개의 인접한 전극들 사이에 형성되며, 여기서 전극 채널은 상부 홀들 중 적어도 하나에 각각 대응되고, 전극 채널은 대응하는 상부 홀들을 통해 외부로 각각 연결된다.
전기 분해 탱크는 복수의 하부 홀들을 선택적으로 포함할 수 있으며, 전극 채널이 두 개의 인접한 전극들 사이에 형성되며, 여기서 전극 채널은 하부 홀들 중의 적어도 하나에 각각 대응되고, 전극 채널은 대응하는 하부 홀들을 통해 외부로 각각 연결된다.
복수의 전극들은 음극, 양극 및 복수의 바이폴라 전극들을 선택적으로 포함할 수 있다. 복수의 바이폴라 전극들은 음극과 양극 사이에 간격을 두고 구성된다.
두 개의 인접한 바이폴라 전극들에 의해 구성된 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V이다.
음극 및 양극은 각각 거친 표면을 갖는다.
음극 및 양극은 각각 금-도금 벌지(bulge)를 포함할 수 있고, 음극 및 양극은 이 벌지를 통해 전원에 각각 연결된다.
두 개의 인접한 전극들 사이의 거리는 선택적으로 2mm 내지 4mm일 수 있다.
두 개의 인접한 전극들 사이의 거리는 선택적으로 3mm일 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 목적은 전기 분해 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 전기 분해 장치는, 케이스 내에 간격을 두고 배열되도록 체결 구조물에 복수의 전극들을 각각 설치함으로써 소비 전력 및 케이스의 체적을 줄일 수 있고, 두 개의 인접한 전극들 사이의 거리는 2mm 내지 4mm가 된다. 케이스의 바닥과 전극들 사이의 간격은 전기 분해 탱크 내에서의 전극 점 방전(electrodes point discharging)을 피하기 위해 1cm 이상이다. 사출 성형에 의해 복수의 전극들을 몰드 내에 구성하고 케이스를 형성하는 것을 통해, 케이스가 복수의 전극들과 인접하게 결합됨으로써 케이스의 체적을 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에 대해 다음의 도면들을 참조하여 상세하게 설명할 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 개략도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 전기 분해 장치의 평면도 및 도 1a의 실시예에서의 전기 분해 장치의 평면도에서 A-A 라인을 따라 절취한 단면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 체결 구조물들을 갖는 케이스의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 전극들의 일부가 설치된 케이스의 개략도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 상부 플레이트를 갖는 전기 분해 탱크의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 양극 및 음극으로 구성된 전기 분해 장치의 케이스의 개략도를 도시한다.
도 7은 종래의 전기 분해 장치의 구조에 대한 개략도를 도시한다.
이하에 기술되는 본 발명의 장치 및 방법에 대한 실시예들의 상세한 설명은 도면들을 참조하여 한정이 아닌 예시에 의해서 제공되는 것이다. 비록 특정 실시예가 상세하게 도시 및 기술되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 범위는 구성 요소의 수, 그 재료, 그 형상 및 그 상대 배치 등에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 실시예들의 일례로서 간단하게 개시된다.
도 1a 및 도 1b를 참조한다. 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 상이한 시야각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치(1)의 개략도를 도시한다. 도 1a 및 도 1b는 전기 분해 장치의 전체 외관을 도시한다. 전기 분해 장치(1)는 전기 분해 탱크(2) 및 복수의 전극들(6)을 포함한다. 복수의 전극들(6)은 음극(60) 및 양극(62)을 포함한다. 적용 시에 있어서, 음극(60) 및 양극(62)은 각각 외부 전원(도시되지 않음)에 연결되며, 음극은 캐소드(cathode)에 연결되고 양극은 애노드(anode)에 연결된다. 복수의 전극들(6)은 복수의 전극들(6)과 전기 분해 탱크(2) 사이에서 액상의 물을 전기 분해하여, 수소-산소 가스를 발생시킨다. 다음의 기재는 본 발명의 각 유닛의 설계에 대하여 각각 설명할 것이다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 전기 분해 장치의 평면도 및 도 1a의 실시예의 전기 분해 장치의 평면도에서 A-A 라인을 따라 절취한 단면도를 도시한다. 전기 분해 탱크(2)는 액상의 물을 수용하는데 사용되는 케이스(20)를 포함한다. 복수의 전극(6)들이 케이스(20) 내에 간격을 두고 배열되어 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조한다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 체결 구조물들을 갖는 케이스의 개략도를 도시한다. 케이스(20)는 사출 성형에 의해 복수의 전극들(6)에 연결되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 케이스(20)는 복수의 전극들(6)을 몰드 내에 구성한 다음 사출 성형을 진행함으로써 형성될 수 있다. 즉, 전극들과 인접하게 접촉하는 몰드에 고무와 같은 설계자가 필요로 하는 케이스 재료를 사출하여 하나 또는 복수의 전극들과 인접하게 결합된 케이스(20)를 형성함으로써, 케이스의 수용 공간 내에 한 조각씩 전극들을 삽입함으로 인해 시간 소모적이고 노동력 소모적이었던 문제점을 해결하였다. 동시에, 더 작은 전극 간격의 요구조건 때문에 케이스 내에 한 조각씩 전극들을 삽입하기 어려웠던 문제점 또한 해결된다. 따라서, 전기 분해 장치의 조립 및 제조가 보다 편리하고, 저비용 대량 생산이 용이하며, 또한 전극 배치가 더욱 용이하게 정확한 위치에 있게 되도록 하는 전극 간격이 제공된다. 또한, 소비 전력의 감소는 전극 간격이 감소될 경우의 체적을 감소시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조한다. 케이스(20)의 내벽은 체결 구조물들(200)을 포함하며, 여기서 복수의 전극들(6)이 케이스(20) 내에 간격을 두고서 배열되도록 체결 구조물들(200) 내에 각각 설치됨으로써 복수의 전극 채널들(S1)을 형성한다. 인접한 두 전극들 사이의 간격은 3mm이므로, 소비 전력뿐만 아니라 케이스의 부피도 줄일 수 있으며, 또한 전기 분해 효율을 높일 수 있다. 그러나 적용에 있어서, 상기한 설명에 국한되지 않으며, 인접한 두 개의 전극들 사이의 간격은 또한 2mm 내지 4mm일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 체결 구조물들(200)은 사출 성형에 의해 케이스(20)와 일체로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 전극들의 일부가 설치된 케이스의 개략도를 도시한다. 도 2a 및 도 2b를 도 4a 및 도 4b와 비교하면, 전극들이 없는 체결 구조물들의 전체 외관을 관찰하는 것이 더 쉽다. 그러나, 체결 구조물들의 수 또는 외관은 도 4a 및 도 4b에 한정되지 않는다. 적용에 있어서, 체결 구조물들의 수는 전극들의 수에 따라 조정될 수 있거나, 또는 설계자는 실제 요구 조건에 따라 체결 구조물들의 수 또는 외관을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 체결 구조물들(200)은 범프(bump) 또는 그루브(groove)일 수 있다. 범프는 케이스(20)의 내벽으로부터 외부로 연장하여 형성된다. 그루브는 케이스(20)의 내벽으로부터의 인덴팅(indenting, 압입)에 의해 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 전극들(6)은 복수의 전극 채널들(S1)을 형성하도록 케이스 내에 간격을 두고 배열됨으로써, 케이스의 내벽의 양 측면에 있는 두 개의 범프들 사이에 각각 설치될 수 있다. 범프의 직경은 2mm 내지 4mm이며, 즉, 인접한 두 개의 전극들 사이의 간격이 2mm 내지 4mm이다. 본 발명의 보다 양호한 실시예에서, 범프의 직경은 3mm이며, 즉, 인접한 두 개의 전극들 사이의 간격은 3mm이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 복수의 전극들(6)은 복수의 전극 채널들(S1)을 형성하도록 케이스 내에 간격을 두고 배열됨으로써, 케이스의 내벽의 양 측면에 있는 두 개의 그루브들 사이에 각각 설치될 수 있다. 두 개의 그루브들 사이의 거리는 2mm 내지 4mm이며, 즉, 인접한 두 개의 전극들 사이의 간격이 2mm 내지 4mm이다. 본 발명의 보다 양호한 실시예에서, 두 개의 그루브들 사이의 거리는 3mm이며, 즉, 인접한 두 개의 전극들 사이의 간격은 3mm이다.
도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b를 참조한다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 상이한 시야 각들에 따른 일 실시예에서의 전기 분해 장치의 상부 플레이트(24)를 갖는 전기 분해 탱크의 개략도를 도시한다. 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 케이스(20)의 상단은 개구를 포함하며, 전극 채널들은 개구를 통해 외부에 연결될 수 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에, 전기 분해 탱크는 상부 플레이트(24)을 더 포함한다. 이 상부 플레이트는 개구를 폐쇄하기 위해 전극들의 각각의 상부면(F1) 위의 전기 분해 탱크의 상단에 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상부 플레이트는 복수의 돌출부들을 포함하고, 복수의 돌출부들은 전극 채널들에 대하여 상대적으로 상부 플레이트의 표면 상에 형성될 수 있다. 상부 플레이트가 전극들의 각각의 상부면(F1) 위에 구성될 경우, 돌출부들은 두 개의 전극들의 갭 사이에 구성되어, 두 개의 인접한 전극들을 격리시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 두 개의 전극들 사이의 갭은 전극 채널들(S1)이다. 상부 플레이트는 고무 매트일 수 있고, 이에 한정되지 않으며, 적용에 있어서, 상부 플레이트는 절연 물질로 만들어지는 임의의 것일 수 있다. 상부 플레이트(24)는 두 개의 전극들 사이의 갭에 대응하는 복수의 상부 홀(hole)들(240)을 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 두 개의 전극들 사이의 갭은 전극 채널들(S1)이다. 그러나, 상부 홀들(240)의 외형 및 개수는 도 5a 및 도 5b에 한정되지 않는다. 전극 채널들(S1)은 상부 홀들(240) 중 적어도 하나에 대응되며, 전극 채널들(S1)은 대응하는 상부 홀들(240)에 독립적으로 연결된다. 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240)은 외부와 연결되며, 이에 따라 각각의 전극 채널(S1)이 독립적으로 외부와 연결될 수 있다. 따라서, 상부 홀들은 케이스로부터 액상의 물을 전기 분해함으로써 생성되는 수소-산소 가스를 배출할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 홀들(240)은 또한 외부로부터의 액상의 물이 케이스 내부로 들어가서 전극 채널들(S1) 내로 흘러 들어갈 수 있게 한다. 또한, 상부 홀들(240)은 음극 및 양극에 의해 관통될 수 있으며, 이에 따라 음극 및 양극이 전원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 케이스(20)의 바닥은 개구(도 3a 및 도 3b에는 도시되어 있지 않으며, 그 외형은 도 3a 및 도 3b에서의 상단의 개구와 동일함)를 포함하고, 전극 채널들이 이 개구를 통해 외부에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 탱크는 하부 플레이트(도 5a 및 도 5b에는 도시되어 있지 않으며, 그 외형 및 설치 방식은 도 5a 및 도 5b에서의 상부 플레이트와 동일함)를 더 포함한다. 하부 플레이트는 개구를 폐쇄하기 위해(전극들의 하부면에 대해) 전극들의 각각의 하부면 아래의 전기 분해 탱크의 바닥 상에 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 하부 플레이트는 복수의 돌출부들을 포함하며, 이 복수의 돌출부들은 전극 채널들에 대하여 상대적으로 하부 플레이트의 표면 상에 형성될 수 있다. 하부 플레이트가 전극들의 각각의 하부면 아래에 구성될 경우, 이 돌출부들은 두 개의 전극들의 갭 사이에 구성되어 두 개의 인접한 전극들을 격리시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 두 개의 전극들 사이의 갭은 전극 채널들(S1)이다. 하부 플레이트는 고무 매트일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 적용에 있어서, 하부 플레이트는 절연 물질로 만들어진 임의의 것일 수 있다. 하부 플레이트는 두 개의 전극들 사이의 갭에 대응하는 복수의 하부 홀들을 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 두 개의 전극들 사이의 갭은 전극 채널들(S1)이다. 전극 채널들(S1)은 하부 홀들 중의 적어도 하나에 대응하며, 전극 채널들(S1)은 대응하는 하부 홀들에 독립적으로 연결된다. 하부 플레이트의 하부 홀들은 외부에 연결되어 있으며, 이에 따라 각 전극 채널(S1)이 외부와 독립적으로 연결될 수 있다. 따라서, 하부의 홀들은 외부로부터의 액상의 물이 케이스(20)의 내부에 들어가서 전극 채널들(S1)로 흘러 들어가게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 전기 분해 장치가 물 탱크 내에 구성될 수 있으며, 심지어 물 탱크에 단단히 매달려 고정될 수 있다. 물 탱크는 액상의 물을 수용하기 위한 빈(hollow) 공간을 포함한다. 물 탱크의 빈 공간은 전기 분해 탱크의 상부 홀들을 통해 전극 채널들에 연결될 수 있으며, 이에 따라 액상의 물을 전기 분해하여 생성되는 수소-산소 가스가 상부 홀들을 통해 케이스로부터 배출될 수 있고, 액상의 물이 케이스에 들어가서 상부 홀들과 물 탱크를 통해 전극 채널들(S1)로 들어갈 수도 있다. 물 탱크의 빈 공간은 하부 홀들에 연결될 수 있으며, 이에 따라 액상의 물이 케이스 내부로 들어가서 하부 홀들 및 물 탱크를 통해 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다.
도 1b 및 도 2b를 다시 참조한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 케이스는 그루브이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 전기 분해 탱크(2)는 복수의 하부 홀들(202)을 더 포함한다. 하부 홀들(202)은 케이스(20)의 내부 표면 및 외부 표면을 관통할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 인접한 두 개의 전극들(6) 사이에 전극 채널(S1)이 형성된다. 전극 채널들(S1)은 각각 하부 홀들(202)에 대응하며, 케이스(20)의 바닥 상의 대응하는 하부 홀들에 독립적으로 연결된다. 그러나, 도 2b에 도시된 하부 홀들 및 상기한 것에 한정되지 않는다. 적용에 있어서, 전극 채널들은 또한 하부 홀들 중 적어도 하나에 각각 대응될 수 있으며, 즉 설계자는 실제 요구에 따라 전극 채널들에 대응되는 하부 홀들의 외형과 개수를 선택할 수 있다. 각각의 전극 채널은 대응하는 하부 홀들(202)을 통해 외부와 독립적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 하부 홀들(202)은 외부로부터의 액상의 물이 케이스(20) 내부로 들어간 후에 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있게 한다.
도 2b를 다시 참조한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 케이스(20)의 바닥과 전극들(6) 사이의 거리는 전기 분해 탱크 내에서의 전극 점 방전을 피하기 위해 3cm 내지 4cm이다. 그러나 상기한 것에 국한되지 않으며, 적용에 있어서, 케이스의 바닥과 전극들 사이의 거리는 1cm보다 클 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부 플레이트(26)는 케이스(20)의 바닥과 전극들(6) 사이에 구성된다. 하부 플레이트(26)는, 전극들(6)과 케이스(20)의 바닥 사이의 거리가 너무 가까워 전극 점 방전을 발생시키는 것을 피하기 위해, 케이스(20)의 바닥의 내부 표면과 전극들(6)의 하부면 사이에 설치된다. 본 발명의 실시예에서, 하부 플레이트의 두께는 이에 한정되는 것은 아니지만 3cm 내지 4cm이며, 따라서 케이스의 바닥과 전극들 사이의 거리는 3cm 내지 4cm이다. 적용에 있어서, 하부 플레이트의 두께는 1cm보다 클 수 있으며, 따라서 케이스의 바닥과 전극들 사이의 거리는 1cm보다 클 수 있다.
또한, 도 1b 및 도 2b를 다시 참조한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(26)는 복수의 하부 홀들(260)을 더 포함한다. 전극 채널들(S1)은 하부 플레이트(26)의 하부 홀들(260)을 통해 케이스(20)의 바닥의 하부 홀들(202)과 연결될 수 있으며, 또한 하부 홀들(260) 및 하부 홀들(202)을 통해 외부와 연결될 수 있다. 따라서, 액상의 물이 케이스(20)의 내부로 유입된 후에 하부 홀들(202) 및 하부 홀들(260)을 통해 외부로부터 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 탱크는 복수의 상부 홀들을 더 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 탱크는 전극들(6)의 각각의 상부면 상에 구성된 상부 플레이트(24)를 더 포함하며, 여기서 상부 플레이트(24)는 복수의 상부 홀들(240)을 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 전극 채널들(S1)은 상부 홀들(240) 중 적어도 하나에 각각 대응되며, 전극 채널들(S1)은 대응하는 상부 홀들(240)에 독립적으로 연결된다. 또한, 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240)은 외부와 연결되며, 이에 따라 각 전극 채널(S1)이 외부와 독립적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상부 홀들은 케이스로부터 액상의 물을 전기 분해함으로써 생성되는 수소-산소 가스를 배출할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 홀들은 또한 외부로부터의 액상의 물이 케이스 내부로 들어가서 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있게도 한다. 또한, 상부 홀들은 음극 및 양극에 의해서 관통될 수 있으며, 이에 따라 음극 및 양극이 전원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 다시 참조한다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 전기 분해 탱크(2)는 커버(22)를 더 포함하며, 여기서 커버(22)는 복수의 상부 홀들(220)을 포함한다. 그러나, 상부 홀들(220)의 개수 및 외형은 도 1a에 한정되지 않는다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 커버(22)는 케이스(20) 및 상부 플레이트(24) 상에 구성되며, 커버(22)의 상부 홀들(220)이 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240)에 연결된다. 전극 채널들(S1)은 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240)을 통해 커버(22)의 상부 홀들(220)에 연결될 수 있으며, 전극 채널들(S1)이 상부 홀들(220)을 통해 외부와 연결됨으로써, 각 전극 채널(S1)이 외부와 독립적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240) 및 커버(22)의 상부 홀들(220)은 액상의 물을 전기 분해함으로써 생성되는 수소-산소 가스를 케이스로부터 배출할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240) 및 커버(22)의 상부 홀들(220)은 또한 외부로부터의 액상의 물이 케이스 내부로 들어가서 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있게 한다. 또한, 상부 플레이트(24)의 상부 홀들(240) 및 커버(22)의 상부 홀들(220)은 음극과 양극에 의해 관통될 수 있으며, 이에 따라 음극과 양극이 전원에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 장치는 물 탱크 내에 구성될 수 있으며, 심지어 물 탱크에 단단히 매달려 고정될 수 있다. 물 탱크는 액상의 물을 수용하기 위한 빈 공간을 포함한다. 물 탱크의 빈 공간은 전기 분해 탱크의 상부 홀들을 통해 전극 채널들에 연결될 수 있고, 이에 따라 액상의 물을 전기 분해하여 생성되는 수소-산소 가스가 상부 홀들을 통해 케이스로부터 배출될 수 있으며, 액상의 물이 케이스에 들어가서 상부 홀들 및 물 탱크를 통해 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다. 물 탱크의 빈 공간은 하부 홀들에 연결될 수 있으며, 액상의 물이 케이스에 들어가서 하부 홀들 및 물 탱크를 통해 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 탱크(2)는 (도 1a에 도시된) 세퍼레이터(28, separator)를 포함할 수 있다. 세퍼레이터(28)는 케이스(20)의 외부로 연장되는 물 탱크에 대응되는 측면으로부터 형성된다. 그러나, 세퍼레이터(28)의 외형은 본 도면들에 한정되지 않으며, 적용에 있어서, 물 탱크의 내부 구조에 따라 외형 형태가 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 세퍼레이터(28)는 이에 한정되는 것은 아니지만, 케이스(20)와 일체로 형성된다. 적용에 있어서, 사용자는 또는 요구에 따라 케이스 외부에 세퍼레이터를 구성할지 여부를 결정할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 케이스 및 세퍼레이터는 세퍼레이터 및 케이스 구성 처리 사출 성형을 갖는 몰드에 의해 일체로 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 전기 분해 탱크가 물 탱크 내에 구성될 경우, 전기 분해 탱크(2)는 세퍼레이터(28)를 통해 물 탱크의 빈 공간을 상부 부분 및 하부 부분으로 분리할 수 있다. 물 탱크의 빈 공간의 상부 부분은 전기 분해 탱크의 상부 홀들에 연결될 수 있고, 액상의 물을 전기 분해하여 생성되는 수소-산소 가스는 이 상부 홀들을 통해 케이스로부터 배출될 수 있으며, 액상의 물이 케이스에 들어가서 상부 홀들 및 물 탱크의 빈 공간의 상부 부분을 통해 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다. 물 탱크의 빈 공간의 하부 부분은 전기 분해 탱크의 하부 홀들에 연결될 수 있으며, 액상의 물이 케이스에 들어가서 하부 홀들 및 물 탱크의 빈 공간의 하부 부분을 통해 전극 채널들(S1)로 흘러 들어갈 수 있다.
도 2b 및 도 6을 다시 참조한다. 본 발명의 실시예에서, 복수의 전극들(6)은 음극(60), 양극(62) 및 복수의 바이폴라 전극들(64)이다. 복수의 바이폴라 전극들(64)은 간격을 두고 배열되는 음극(60)과 양극(62) 사이에 구성된다. 음극(60)은 거친 표면(도 6에 도시됨)을 가지며, 양극(62)도 또한 거친 표면(도시되지 않음)을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서, 음극(60) 및 양극(62)의 전기 분해 영역은 브러싱법(brushing method)에 의해 음극 및 양극의 표면을 거칠게 함으로써 증가된다.
도 3a, 도 3b 및 도 6을 참조한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 양극 및 음극으로 구성된 전기 분해 장치의 케이스의 개략도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 음극(60)은 금속 층(600)(도 3b 및 도 6에 도시됨)을 포함하고, 양극(62)은 금속 층(620)(도 3a에 도시됨)을 포함한다. 음극(60) 및 양극(62)은 금속 층을 통해 전원(도시되지 않음)에 각각 연결된다. 그러나, 금속 층의 영역 크기는 도 6에 한정되지 않으며, 실제 적용에 따라 조정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 음극 및 양극은 금-도금 벌지(bulge)(602, 622)(도 3a 및 도 3b에 도시됨)를 각각 포함할 수 있고, 음극(60) 및 양극(62)은 벌지(602, 622)를 통해 전원에 각각 연결된다.
전기 분해 장치가 외부 전원에 연결될 경우에는, 음극(60)이 캐소드에 연결될 수 있고 양극(62)은 애노드에 연결될 수 있으며, 여기서 두 개의 인접한 바이폴라 전극들(64)에 의해 구성되는 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V이다. 음극(60) 및 바이폴라 전극들(64)에 의해 구성되는 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V이다. 바이폴라 전극들(64) 및 바이폴라 전극들(64)에 의해 구성되는 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V이다. 바이폴라 전극들(64) 및 양극(62)에 의해 구성되는 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V이다.
전기 분해 장치가 외부 전원에 연결될 경우, 전원의 출력 전압차는 17V 내지 27V이고, 전원의 출력 전류는 30A 내지 40A이며, 즉, 전기 분해 장치는 분당 1.5L 내지 4.0L의 공기 출력(air output)을 발생시킨다. 사용되는 전기 분해 전극 세트의 전압차(캐소드와 애노드 사이)는 1.5V 내지 3V이며, 예를 들어 사용되는 8개의 전기 분해 전극 세트의 전압차는 12V 내지 24V이다. 그러나 상기한 설명에 국한되지 않는다. 적용에 있어서, 전기 분해 장치가 외부 전원에 연결될 경우, 전원의 출력 전압차는 5V 내지 27V이고, 전원의 출력 전류는 2A 내지 150A이며, 즉 전원의 전력은 10W(5V*2A)와 3600W(24V*150A) 사이이며, 전기 분해 장치는 분당 0.01L 내지 12L의 공기 출력을 생성한다.
결론적으로, 본 발명의 목적은 전기 분해 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 전기 분해 장치는 케이스 내에 간격을 두고 배열되는 체결 구조물들에 복수의 전극들을 각각 설치함으로써 소비 전력을 감소시키고 케이스의 체적을 감소시키며 전체 효율을 증가시킬 수 있고, 인접한 두 개의 전극들 사이의 거리는 2mm 내지 4mm이다. 케이스의 바닥과 전극들 사이의 간격은 전기 분해 탱크 내에서의 전극 점 방전을 피하기 위해 1cm 이상이다.
사출 성형에 의해 몰드에 복수의 전극들을 구성한 후에 케이스를 구성함으로써 복수의 전극들과 인접하게 결합된 케이스는, 전극들을 한 조각씩 케이스의 수용 공간 내에 삽입함으로 인해 시간 소모적이고 노동 소모적이었던 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 전기 분해 장치의 조립 및 제조가 보다 편리하고, 저비용 대량 생산이 용이하며, 또한 전극 배열이 더욱 용이하게 정확한 위치에 있게 되도록 전극 간격이 제공된다.
전술한 예들 및 설명들에 의해, 본 발명의 특징들 및 정신들이 충분히 잘 설명된다. 보다 중요하게는, 본 발명은 여기에 설명된 실시예에 한정되지 않는다. 당업자는 본 발명의 교시들을 유지하면서 장치에 대한 다수의 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 개시는 첨부된 청구항들의 범위 및 경계에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 물을 전기 분해하여 수소-산소 가스를 생성하는데 사용되는 전기 분해 장치로서,
    물을 수용하기 위한 케이스 및 복수의 체결 구조물(engagement structure)들을 갖는 상기 케이스의 내벽을 포함하는 전기 분해 탱크; 및
    상기 복수의 체결 구조물들에 결합되며 상기 케이스 내에 간격을 두고 각각 배열되는 복수의 전극들을 포함하며,
    상기 복수의 전극들은 사출 성형(injection molding)에 의해 상기 케이스에 고정되는, 전기 분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 분해 탱크는 상기 복수의 전극들 상에 배치되는 상부 플레이트를 더 포함하고, 상기 상부 플레이트는 상기 복수의 전극들 내에 형성된 갭 세트에 배치된 복수의 돌출부들을 포함하며, 상기 상부 플레이트는 절연 물질로 이루어지는, 전기 분해 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 상기 복수의 전극들 내의 상기 갭 세트에 대응하는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하는, 전기 분해 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 절연 물질은 고무인, 전기 분해 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기 분해 탱크는 상기 복수의 전극들 아래에 배치되는 하부 플레이트를 더 포함하며, 상기 하부 플레이트는 절연 물질로 이루어지는, 전기 분해 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 바닥과 상기 전극들 사이의 간격은 1cm 이상인, 전기 분해 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스의 바닥과 상기 전극들 사이의 간격은 3cm 내지 4cm인, 전기 분해 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기 분해 탱크는 복수의 상부 홀들을 더 포함하고, 전극 채널 세트가 상기 복수의 상부 홀들에 대응하고 전극 채널이 상기 대응하는 상부 홀들을 통해 외부로 각각 연결되도록 두 개의 인접한 전극들 사이에 상기 전극 채널이 형성되는, 전기 분해 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기 분해 탱크는 복수의 하부 홀들을 더 포함하고, 전극 채널 세트가 상기 복수의 하부 홀들에 대응하고 전극 채널이 상기 대응하는 하부 홀들을 통해 외부로 각각 연결되도록 두 개의 인접한 전극들 사이에 상기 전극 채널이 형성되는, 전기 분해 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극들은 음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 간격을 두고서 구성되는 복수의 바이폴라(bipolar) 전극들을 포함하는, 전기 분해 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    두 개의 인접한 바이폴라 전극들에 의해 구성되는 전기 분해 전극 세트의 전압차는 1.5V 내지 3V인, 전기 분해 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 음극 및 상기 양극은 각각 거친 표면(rough surface)을갖는, 전기 분해 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 음극 및 상기 양극은 각각 금-도금 벌지(bulge)를 포함하며, 상기 음극 및 상기 양극은 상기 벌지를 통해 전원에 각각 연결되는, 전기 분해 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    두 개의 인접한 전극들 사이의 거리는 2mm 내지 4mm인, 전기 분해 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 두 개의 인접한 전극들 사이의 거리는 3mm인, 전기 분해 장치.
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