KR890009372Y1 - 수산화 가스 발생 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수산화 가스 발생 장치

제1도는 본 고안 장치의 전체 구성을 보인 개요도.

제2도는 본 고안 장치의 일 실시예에 따른 극판조립체의 구성을 보인 부분 절결 분해 사시도.

제3도는 동상의 극판조립체가 설치된 수산화가스 발생기의 종 단면도.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도.

제5도는 제4도의 B-B선 단면도.

제6도는 본 고안 장치에 의한 가스세정기의 구성을 보인 확대 종 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 극판 2, 2' : 양극복

2-1 : 중심극판 3 : 음극케이싱

4, 4' : 상, 하 고정판 4a, 4a' : 경사유통공

10 : 가스발생기 10' : 극판조립체

C, C' : 원호부 L, L' : 직선부

20 : 가스처리 장치부 21 : 가스집합기

22 : 가스세정기 24 : 가스분배관

24a : 가스분배공 25 : 수위조절관

26 : 여과망 30 : 보충수 공급장치부

본 고안은 물을 전기분해하여 수소 및 산소가스를 발생시키는 수산화가스 발생장치에 관한 것으로, 특히 대용량의 수산화 가스 발생장치에 적합하게 채용되어 요구되는 가스발생 효율을 월등히 증대시킴과 아울러, 가스중에 포함된 이물질을 완벽히 제거하여 양질의 순수가스를 얻을 수 있게한 수산화가스 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 종래의 수산화가스 발생장치에는 다수개의 평면상 극판을 이용한 이른바 필터프레스타임(Fillter press type)의 가스발생기와, 다수의 원통형 극판이 동심원주상에 배치된 복극식(bipolar)회전음극식(Cylindical electrolyte cell type)가스 발생기가 알려져 있다.

그러나, 이와같은 종래의 수산화 발생장치에 있어서는 그 전극과 극판이 단순평판 또는 원통형으로 구성되어 있어 장치의 용량을 키우고자할 경우에는 극판의 매수를 증가시키거나 단위극판 자쳉듸 크기를 확장시켜야만 하므로, 상대적으로 소요전압이 높아지고 전력의 소모량이 많아지게 될 뿐만 아니라, 장치 전체의 규격이 대형화되고 발생된 가스의 정체 현상이 발생되는 등의 단점과 문제점이 있었다.

즉, 원통형 극판을 이용한 종래장치의 경우 소요극판의 매수를 증가시키는 데에는 한계가 있으므로, 동심원주상에 수직방향으로 배치되는 각 원통형 극판을 그 길이방향(수직방향)으로 확장시켜야만 하는 바, 이와같이 각 극판의 길이를 수직방향으로 연장시킬 경우, 일정간격을 가지는 각 극판 사이에서 발생된 수소 및 산소가스가 그 극판 사이의 간격부를 따라 상승되는 과정에서 저항을 받게되어 극판의 상층부에 이르러 원활히 배출되지 못하고 정체되는 문제점이 발생됨으로써 오히려 가스발생 효율을 저하시키는 결과를 갖게 되었다.

또한, 상기와 같은 과정을 거쳐 발생되는 가스는 단순히 기포상으로 발생되는 가스 즉, 기포가스 자체의 부상력으로 상승되어 전해액의 액면위로 배출되고 이에따라 각 그판 사이에는 기포가스의 부상에 따른 전해액의 순환작용이 이루어지게 되는바, 종래의 원통형 극판의 경우에는 각 극판의 하부에 배치된 소정개수의 통공을 통해 유입되는 전해액이 기포가스의 부상방향을 따라 수직방향으로 상승되므로, 각 극판의 전역에 걸쳐 달라붙은 기포가스 전체가 균일하고 신속하게 액면으로 부상 배출되지 않음으로써 가스의 발생효율이 현저히 저하되는 단점이 있었다.

더욱이, 상기와 같은 수산화가스 발생장치로부터 발생된 가스에는 순수수소가스 및 산소가스 이외에 수증기 및 전해액(KOH)과 같은 비가연성 물질이 혼합되어 있으나, 종래의 수산화가스 발생장치에는 상기 비가연성 물질을 걸러내어 정화하는 장치가 구비되어 있지 않음으로 인하여, 이와같은 혼합가스를 그대로 용접기둥에 사용할 경우 가스의 순도가 낮아 불꽃이 불안정할 뿐만아니라, 가스중에 포함된 전해액에 의해 장치 전체가 쉽게 부식되는 등의 또 다른 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 주목적은 상기와 같은 제반단점과 문제점을 갖지 않는 수산화가스 발생장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 가스발생기내에 배치되는 극판 조립체의 각 극판을 장원형 통체로 형성하여 각 극판의 직선부 길이만을 증대시키는 것에 의해 가스의 발생 용량을 대폭 증대시킬 수 있는 수산화가스 발생장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 발생가스의 압력에 의해 유통되는 가스발생기내의 전해액이 극판조립체의 상, 하 고정판에 형성된 경사 유통공을 통해 유토되게 하여 극판조립체의 극판 사이를 통과하는 전해액을 회류시킴으로써, 극판 표면 전역에 걸쳐 발생되는 기포가스를 신속히 분리시키어 가스발생 효율을 월등히 증대시킬 수 있는 수산화가스 발생 장치를 제공함에 있다.

본 고안의 그 이외의 목적은 가스 발생기에서 발생된 가스를 여과장치가 구비된 가스집합기와 가스세정기를 통과시키어 발생가스중에 포함된 수증기나 전해액등과 같은 비가연성 물질을 제거함으로써 양질의 순수 수산화 가스를 얻을 수 있는 수산화가스 발생장치를 제공함에 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 수산화가스 발생장치를 첨부 도면에 의해 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내보인 개요도이고, 제2도는 본 고안에 의한 전극조립체의 구성을 보인 부분 절결 분해 사시도이며, 제3도는 동상의 전극조립체가 설치된 가스발생기의 종단면도로서 이에 도시한 바와같이, 본 고안의 수산화가스 발생장치는 다수매의 장원통체상 극판(1)이 두개의 양극봉(2)(2')을 중심으로 배치된 극판조립체(10')를 극판(1)과 동일한 형태의 음극 케이싱(3)내부에 구비하고 전류의 공급에 따라 수소 및 산소가스를 발생시키는 가스발생기(10)와, 그 가스발생기(10)로부터 발생된 수산화가스를 가스집합기(21)및 가스세정기(22)를 통과시키어 가스중에 포함된 수증기나 전해액 등과 같은 비가연성 물질을 제거하는 가스처리 장치부(20)와, 상기 가스세정기(22)에 순수한 정수를 보충 공급하는 보충수공급 장치부(30)와, 상기 가스발생기(10)에 안정된 직류 전원을 공급하는 전력공급 장치부(40)및, 상기 가스발생기(10)내의 온도 및 압력 변화에 따라 공급 전류를 단속 또는 증감 조정함과 아울러 가스발생기(10)의 수위를 감지하여 보충수를 공급하도록 제어하는 작동감지 및 제어장치부((50)로 구성된다.

사익 가스발생기(10)의 극판 조립체(10')는 상기 제2도 내지 제4도에 도시된 바와 같이 원봉상으로된 2개의 양극봉(2)(2')이 일정폭을 가지는 평판상 중심극판(2-1)으로 연결되어 있고, 그 양극봉(2)(2')및 중심극판(2-1)의 외주연에는 흑색닉켈(KUNS 함유)이 도금된 연장판을 장원통체상으로 형성한 제2양극판(1-1)과 다수매의 중간극판(1-2, 1-3, 1-4, …1-7)이 일정간격을 두고 수직방향으로 배치되어 있는 바, 상기 각 극판(1 :1-1, 1-2, 1-3,…1-7)은 각기 일정크기의 비율로 확장된 반경을 가지는 양측 원호부(C)(C')와 일정길이를 가지는 직선부(L)(L')로 이루어져 있어, 각 극판(1)의 전체 크기가 증대되더라도 동일한 곡률을 가지는 양측 원호부(C)(C')의 길이만 증대되고 직선부(L)(L')의 길이변화는 일어나지 않게 되어 있다.

이와같이된 각 극판(1)의 상, 하에는 상기 각 극판(1)의 단부가 끼워지는 장원형 합성수지제 상, 하 고정판(4)(4')이 설치되고, 이들 각 고정판(4)(4')에는 제5도에 도시된 바와 같이 소정방향으로 경사진 다수개의 유통공(4a)(4'a)(이하, 경사유통공이라 칭함)이 그 중심으로부터 대략 방사상으로 배치되어 있으며, 상, 하 고정판(4)(4')의 중앙부에 배치되는 상기 제2양극판(1-1)의 상, 하 단부는 제4도에 도시된 바와 같은 별도의 도전판(5)(5')에 의해 상기 양극봉(2)(2')과 연결 접속되어 있다.

또한, 상기 극판조립체(10')의 양극봉(2)(2')은 그 상단부가 상기 상부고정판(4)의 외부로 노출되어 고정너트(2a)로 체결된 상태에서 전기의 방출을 방지하기 위한 절연캡(2b)으로 복개되어 있고, 그 하단부는 상기 음극케이싱(3)의 하면에 설치된 절연패드(3a)를 통해 음극케이싱(3)의 하부로 관출되어 고정너트(2c)로 고정되어 있다.

한편, 상기와 같이된 가스발생기(10)의 음극케이싱(3)외부 양측에는 상기 제1도에 도시된 바와 같이 그 내부 전해액의 수위를 나타내는 전해액 수위표시기(6)와 가스발생기(10)의 내부 온도를 적정온도(80-85℃)로 유지시키기 위한 열교환기(7)가 각각 설치되어 있고, 음극케이싱(3)내부 상측 및 외부 상측에는 발생된 가스중에 포함된 이물질을 일차적으로 걸러내기 위한 여과망(8)과 기내의 압력조정을 위한 안전변(9)이 각각 설치되어 있따.

도면중 제1도의 미설명 부호 6a및 6b는 상기 전해액 수위표시기(8)의 상측에 각기 설치된 수위감지기 및 압력 감지기를 보인 것이다.

상기와 같은 가스발생기(10)로부터 발생된 가스가 집합되는 가스처리 장치부(20)의 가스집합기(21)는 그 탱크의 하단 양측에 상기 가스발생기(10)에서 발생된 수산화가스가 공급되는 공급관(21a)의 일단이 연결되어 있고 그 집합기(21)의 내부 상, 하측에는 집합기(21)내에 공급된 가스중의 이물질을 2차적으로 여과하는 여과망(21b)(21c)이 각기 설치되어 있으며, 일단이 가스집합기(21)의 상부에 연결된 가스 배출관(23)은 상기 가스 세정기(22)의 일측 하부에 연결되어 있다.

상기 가스세정기(22)는 제6도에 도시된 바와 같이 그 탱크의 내부 하측에 상기 가스집합기(21)의 배출관(23)과 연결된 가스분배관(24)이 그 가스세정기(22)의 길이방향을 따라 배치되어 있어 그 분배관(24)의 상측에 형성된 다수개의 분배공(24a)을 통해 수산화가스를 상향 분출할 수 있게되어 있고, 그 가스세정기(22)의 일측벽 상측부에는 상기 보충수 공급장치부(30)의 순수(純水)제조기(eeionizer)(31)와 송수펌프(32)를 통해 연결된 보충수 공급관(33)의 일단이 연결되어 있다.

또한, 상기 가스세정기(22)탱크의 하부 일측에는 내부에 공급된 보충수의 최고수위(H.W.L)를 일정하게 유지시킴과 아울러, 그 보충수를 상기 가스발생기(10)의 열교환기(7)를 통해 가스발생기(10)의 내부 하측으로 공급하기 위한 일정높이의 수위조절관(25)이 수직방향으로 배치되어 있고, 이와같이된 가스세정기(10)탱크이 내부 상측에는 상기 분배관(24)으로부터 분출된 후 보충수의 수중을 통과하여 상승된 수산화가스중의 비가연성 물질 최종적으로 여과하기 위한 여과망(26)이 설치되어 있다.

또한, 상기 가스세정기(22)탱크의 상단에는 여과된 순수 수산화가스를 가스분배기(27)로 공급하기 위한 순수가스공급관(28)이 설치되어 있다.

도면중 미설명부호 28a는 상기 가스공급관(28)에 설치된 압력조정기이고, 29는 상기 가스분배기(27)로부터 공급되는 수산화가스가 용접기에 사용되는 경우의 토치를 보인 것이며, 29a는 그 토치(29)의 배관에 설치된 역화방지기를 각기 보인 것이다.

상기 보충수 공급장치부(30)는 음이온수지와 양이온수지가 구비된 원수공급관(34)를 통해 공급된 원수가 순수제조기(31)를 거쳐 정화된 후 송수펌프(32)와 보충수 공급관(33)을 통해 상기 가스세정기(22)에 공급하도록 되어 있다.

한편, 상기한 가스발생기(10)에 직류전원을 공급하는 전력공급장치부(40)는 전원으로부터 공급되는 교류전원을 과전류 보호 계전기 스위치(41)가 구비된 변압기(42)를 통해 적정 전압으로 강압하고 이를 직류변화기(43)에서 직류전압으로 변환시킨 후, 가스발생기의 부하에 의해 작동되는 전류제어기(44)및 션트저항(45)을 거쳐 안정된 직류전원을 상기 가스발생기(10)의 양극봉(2)(2')과 음극케이싱(3)에 공급하도록 구성되어 있다.

상기 작동감지 및 제어장치부(5)는 상기 가스발생기(10)내부의 온도와 압력을 감지하는 온도감지기(51)와 상기 압력감지기(6b)가 제어부(50')에 내장된 전류공급조절기(도시되지 않음)와 연계되어 공급전류를 단속시키거나 전류량을 증감시킴으로써 가스발생기(10)의 온도 및 압력을 조절함과 아울러 과열경보기(52)와 저압경보기(53)등을 동작시키고, 또한 상기 수위조절기(6a)에 절단된 신호를 감지하여 상기 보충수 공급용 송수펌프(31)를 작동시키도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 본 고안 장치의 작용효과는 다음과 같다.

본 고안에 의한 수산화가스 발생장치의 가스발생기(10)는 상기한 바와 같이 복극식 종형회전 음극식 전해장치에 기초를 둔 것으로서 각 극판(1)의 중심이 되는 양극봉(2)(2')에 도전편(5)(5')으로 연결된 제2양극판(1-1)과 음극케이싱(3)사이에는 전원이 연결되지 않고 이들 사이에 간접적으로 대전되는 중간극판(1-2, 1-3,…, 1-7)이 일정간격을 두고 배치되어 있어 양(+)으로 대전된 부분에서는 산소가스가, 음(-)으로 대전된 부분에 서는 수소가스가 발생됨은 종래와 같다.

그러나, 본 고안 가스발생기(10)의 극판조립체(10')는 상기 각 극판(1 : 1-1, 1-2, 1-3,…, 1-7)을 비롯한 음극케이싱(3)이 상호 대향되는 원호부(C)(C')와 직선부(L)(L')를 가지는 장원통체상으로 형성되어 있으므로, 대량의 가스발생을 위하여 각 극판(1)의 전체면적을 증대시키고자할 경우에는 각 원호부(C)(C')의 길이는 변화시키지 말고 이들 사이의 직선부(L)(L')의 길이만을 그 길이방향(좌, 우 방향)으로 증대시킴으로써 단위극판(1)당 가스발생 면적을 증대시킬 수 있게 되며, 이에따라 종래 원통형 극판의 경우와 같이 즉, 다시 말하자면 각 극판을 수직방향(상, 하 방향)으로 증대시켜야만 함에 따른 기포가스의 정체요인을 배제할 수 있게 됨과 아울러, 결과적으로 용량의 증대에 따른 가스발생기(10)전체의 크기를 최소화할 수 있게되는 것이다.

또한, 상기와 같은 본 고안 극판조립체(10')의 극판 상, 하에는 다수개의 경사유통공(4a)(4'a)이 형성된 고정판(4)(4')이 설치되어 있으므로, 발생가스의 압력에 따라 그 발생기(10)의 하부에서 상부로 유입, 유출되는 전해액이 상기 하부고정판(4')의 각 유통공(4'a)을 통하여 유입되는 과정에서 각 유통공(4'a)의 경사도를 따라 경사방향으로 유입되면서 각 극판(1)사이의 전해액을 같은 방향으로 회류시키게 되고, 이에따라 각 극판(1)의 표면 전역에서 발생되는 수소 및 산소가스를 신속하고 원활하게 분리 이탈시키게 되는 것이며, 이와같이하여 각 극판(1)의 상부로 이동된 전해액과 기포가스는 다시 상부고정판(4)의 각 유통공(4a)을 통하여 배출되면서 가스발생기(10)내부 상측의 전해액을 회류 교반시키는 작용을 갖게됨으로써 가스발생기를 통한 가스발생 효율을 월등히 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 하여 가스발생기(10)로부터 발생된 수산화가스는 상기 공급관(21a)을 거쳐 가스집합기(21)로 공급되어 여과망(21b)(21c)을 통해 가스중에 포함된 전해액과 수증기등의 비가연성 물질을 걸러 내게 되고, 이어 상기 가스배출관(23)을 통해 가스세정기(22)의 내부로 공급되는 과정에서 그 수중에 배치된 가스분배관(24)을 통해 수중에 고르게 분출된 후 그 수중과 상부여과망(26)을 통과하는 동안 가스중에 포함된 잔여미가연성 물질이 완전히 제거됨으로써 양질의 순수가스만을 가수분배기(27)를 통해 토치(29)로 공급할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 가스세정기(22)가 가지는 또 다른 가능은 상기 가스발생기(10)에 보충수를 공급하는 것으로, 상기 순수제조기(31)가 구비된 부충수 공급장치부(30)의 송수펌프(32)로부터 보충수 공급관(33)을 통해 가스세정기(22)로 공급된 보충수는 그 세정기(22)내의 수위조절관(25)에 의해 일정수위(H.W.L)를 유지하게 되고, 그 수위조절관(25)의 상단을 넘어 하부로 배출되는 여분의 물은 보충수 공급관(25a)을 통해 상기 가스발생기(10)의 열교환기(7)에 공급된 후 적절히 예열되어 가스발생기(10)의 내부로 유입된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 가스발생기의 내부에 배치되는 극판 조립체의 각 극판을 원호부와 직선부로 이루어지는 장원통체상으로 형성하여 필요에 따라 즉, 각 극판의 가스발생 용량을 키우고자 할 경우에는 그 각 극판의 직선부 길이만을 증가시키는 것에 의해 가스의 발생에 필요한 극판의 연면적을 임의로 증대시킬 수 있게 하고 각 극판의 상, 하에 설치되는 고정판에는 경사유통공을 형성하여 각 극판 사이로 상승되는 전해액을 회류되게 함과 아울러, 가스 발생기에서 발생된 가스를 가스집합기와 가스 세정기를 통과시키어 가스중에 포함된 비가연성 물질을 완벽히 재거할 수 있게 구성한 것이므로, 대용량의 가스발생 장치에 적합하게 채용되어 극판의 사용매수 및 가스발생기의 전체 규격을 최소화할 수 있고 그 가스발생기의 가스발생 효율을 극대화할 수 있으며, 보다 양질의 순수가스를 제공할 수 있게되는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 물을 전기 분해하여 산소 및 수소를 발생시키는 수산화가스 발생장치에 있어서, 연강판에 흑색닉켈이 도금된 다수매의 잔원통체상 극판(1)이 두개의 양극봉(2)(2')과 이들 사이에 연결된 중심극판(2-1)을 중심으로 배치되고 그 각 극판(1)의 상, 하단에 설치된 상, 하 고정판(4)(4')에는 전해액을 회류시키기 위한 다수의 경사유통공(4a)(4'a)이 배치된 극판조립체(10')를 극판(1)과 동일한 형태의 음극케이싱(3)내부에 구비하여서 된 가스발생기(10)와, 그 가스발생기(10)로부터 발생된 수산화가스를 가스집합기(21)및 가스세정기(22)를 통과시키어 가스중에 포함된 비가연성 물질을 제거하는 가스처리 장치부(20)와, 상기 세정기(22)에 순수한 정수를 공급하는 보충수 공급장치부(30)로 구성됨을 특징으로 하는 수산화가스 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스발생기(10)의 각 장원통체상 극판(1)및 음극케이싱(3)은 일정곡률을 가지는 양측 원호부(C)(C')와 그 원호부(C)(C')의 곡률을 변화시키지 않고 극판(1)의 전체 표면적을 증가시킬 수 있는 직선부(L)(L')로 이루어진 것을 특징으로 하는 수산화가스 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가스세정기(22)는 그 탱크의 내부 수중에 가스집합기(21)의 배출관(23)과 연결된 가스분배관(24)이 배치되고 그 상측에는 여과망(26)이 배치되며, 그 하부 일측에는 상기 보충수 공급장치부(30)로부터 공급되는 보충수의 수위를 일정하게 유지시키기 위한 수위조절관(25)이 수직 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 수산화 가스 발생장치.