KR960008675B1 - 산소 및 수소 발생장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

산소 및 수소 발생장치

제1도는 본 발명 장치의 기본 구성을 나타낸 분해사시도.

제2도는 제1도의 결합상태를 나타낸 부분단면도.

제3도는 본 발명 장치를 이용한 시스템의 일 실시예를 나타낸 사시도.

제4도는 본 발명 장치를 이용한 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도.

제5도는 다른 실시예에 적용되는 물공급타워의 종단면도.

제6도는 다른 실시예에 적용되는 화염역류방지수단을 나타낸 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 양극부 11 : 음극부

2, 12, 22 : 유체공급통로 21 : 멤브레인

3a, 3b, 13a, 13b, 23a, 23b, 33a, 33b : 분리통로

31 : 가스켓트 51 : 물공급타워

61 : 화염역류방지수단 71 : 전원공급부

82 : 물공급탱크 85 : 펌프

86a, 86b : 저장소 87a, 87b : 제습기

본 발명은 전기분해방법에 의하여 물을 분해하여 산소와 수소를 발생시켜 주는 산소 및 수소 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 물을 전기분해하면 각각의 (+)극과 (-)극에서 산소와 수소가 발생한다는 것은 이미 널리 알려져 있는 주지의 사실이다.

그리하여, 물을 전기분해하여 산소와 수소를 분리하기 위한 여러 장치들이 개발되어 왔으나, 그 장치들은 구조가 매우 복잡하고, 크기가 비교적 커 설치에 따른 점유면적을 많이 차지하게 되므로 용도가 한정될 뿐만 아니라, 발생되는 산소와 수소를 용이하게 이용할 수 있는 것들은 아직 개발되어 있지 못한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점들을 개선하여 간단한 구조로서, 멤브레인의 양측으로 플레이트형의 양극과 음극을 위치하고, 이에 전원을 공급하여 줌에 따라 전기분해현상에 의하여 물이 분해되어 산소와 수소를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 플레이트형상으로 형성되어 하부에 유체공급통로가 형성되고 상부에는 구획된 한쌍의 분리통로가 형성된 양극부와, 상기 양극부와 동일한 형태로 하부에 유체공급통로가 형성되고 상부에는 구획된 한쌍의 분리통로가 형성되어 양극부와 대응된 위치에 설치되는 음극부와, 상기 양극부와 음극부에 형성된 유체공급통로 및 분리통로와 통하여지도록 동일위치에 유체공급통로 및 분리통로가 형성됨과 동시에 일정메시를 갖는 스크린형상으로 형성되어 이들 사이에 설치되는 멤브레인과, 상기 양극부와 멤브레인, 멤브레인과 음극부 사이에 위치되어 이들 사이의 실링역할을 수행하며 상부에는 상기 부품들에 형성된 일측의 분리통로와 어긋나게 통하여지도록 분리통로가 형성된 가스켓트와, 상기 양극부와 음극부에 전원선으로 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부로 ; 구성하여 유체공급통로를 통해 유입된 물이 양극부와 음극부로 인가된 전원에 의해 전기분해되어 발생되는 산소와 수소를 분리통로를 통해 회수하도록 함을 산소 및 수소 발생장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부 도면 제1도 내지 제6도를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제1도는 본 발명 장치의 기본구성을 나타낸 분해사시도로서, 양극부(1)와 음극부(11)의 구성은 거의 동일한 형태로 구성되어 있다.

상기 양극부와 음극부의 하부측에 각각 물을 공급하기 위한 유체공급통로(2)(12)가 형성되어 있고, 상부측에는 전기분해되어 발생된 산소 및 수소를 분리하여 회수하기 위한 상호 분리된 분리통로(3a)(3b)(13a)(13b)가 형성되어 있다.

단지, 양극부(1)측에는 양극을 이루어 주기 위한 아연도금 강판으로 이루어진 복수매의 양극판(4)이 수직형태로 배열되어 있고, 음극부(11)측에는 양극부(1)와 동일 형태로서 양극판(4)과 마주 대향하여 연강판으로 이루어진 복수매의 음극판(14)이 배열 설치되어 있다.

그리고, 이들 사이에는 폴리프로필렌 재질로 조밀하게 짜여진 스크린 형태의 멤브레인(21)이 위치하게 된다.

상기 멤브레인(21)에도, 양, 음극부와 동일한 형태를 갖도록 하부측에는 유체공급통로(22)가, 그리고 상부측에는 한쌍의 분리통로(23a)(23b)가 형성되어 있다.

이때, 멤브레인(21)의 메시(mech)는 여러가지 규격을 설계조건에 따라 선택 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 메시사이즈 공칭번호인 #100을 갖는 것을 선택하였다.

또한, 양음극부(1)(11)와 멤브레인(21) 사이에는 일정 두께를 갖고서, 이들 사이의 간격을 유지하도록 함과 동시에, 이들 사이의 밀폐역할을 수행하는 가스켓트(31)가 설치되어 있다.

이때, 가스켓트(31)는 고저항계수와 고온 저항성을 갖는 에칠렌 프로필렌(EPDM) 고무재질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 멤브레인(21)의 양측에 위치하여 양, 음극부(1)(11) 사이를 실링하는 각 가스켓트(31)의 상부측에는 양, 음극부(1)(11) 및 멤브레인(21)과는 달리 일측으로만 분리통로(33a)(33b)가 각각 형성되어 있는데, 이때 상기 각 가스켓트에 형성되는 분리통로의 위치는 상호 반대방향을 갖도록 되어 있어 양, 음극부에서 발생되는 산소 또는 수소가 분리 회수되도록 하였다.

제1도에 도시된 바와 같이 구성된 양극부(1), 가스켓트(31), 멤브레인(21), 가스켓트(31), 음극부(11)는 제2도의 단면도와 같이 결합되어 1개의 유니트(Unit)를 구성하게 된다.

첨부도면 제1도 및 제2도는 하나의 전형적인 결합형태를 도시한 것으로써, 용량에 따라 양극부(1)와 음극부(11)의 사이에 서로 반대 극성을 갖도록 멤브레인(21)을 교대적으로 연속 결합하여 시스템(system)을 구성하게 된다.

따라서, 산소와 수소의 발생용량은 이들 구성요소의 크기와 결합되는 양, 음극부의 갯수에 따라 달라지게 되는 것이다.

상기 구성 요소들은 제1도와 같이 볼트(41)와 너트(42)에 의해 결합할 수 있지만, 이들을 용접에 의하여 고정시킬 수도 있다.

이때, 양, 음극부(1)(11)를 둘러싸는 프레임은 일정 압력(약 300psi)하에서도 견디어 낼 수 있도록 강철 구조체로 형성하나, 전체적인 기기의 중량을 감소시켜 주기 위하여 고강력 프라스틱재질로 프레임을 형성하고, 이에 양극판(4)과 음극판(14)을 설치하여 구성할 수도 있다.

또한, 양, 음극부(1)(11)와 멤브레인(23) 사이로 끼워지는 가스켓트(31)들의 양면에는 밀폐능력을 더욱 향상시켜 주기 위하여, 고온 실리콘을 사용하여 실링을 해주는 것도 바람직하다.

이와 같이 구성된 산소 및 수소 발생장치를 이용하여 산소와 수소를 얻기 위해 하부측에 형성된 유체공급 통로를 통하여 물을 공급함과 동시에 양극부(1)와 음극부(11)에 전원공급부(71)를 통하여 전원을 인가하면, 양극부(1)와 음극부(11)를 통한 전기분해 작용에 의하여 양극의 일측에서 수소가, 그리고 음극의 일측에서는 산소가 발생하여 상부측으로 올라가게 된다.

상부측으로 올라간 가스는 상기 부품에 형성된 일측의 분리통로(3a)(23a)(33)(13a)를 통해 수소가, 그리고 다른 일측의 분리통로(3b)(33)(23b)(13b)를 통해서는 산소가 빠져나와 이들 통로들과 연결된 가스송출관(81a)(81b)을 통하여 이동하게 되므로 회수되는 가스를 사용목적에 따라 이용할 수 있게 된다.

이때, 이와 같이 발생되어 회수되는 가스는 즉시 사용이 가능하지만, 발생된 가스내에 습기가 존재하기 때문에 이를 제거함과 동시에, 산소 및 수소 발생장치로 물을 계속적으로 공급해주기 위하여 일 실시예로 도시한 제3도와 같이 유체공급통로의 내부로 물이 순환되도록 물공급탱크(82)가 공급관(83) 및 배출관(84)으로 연결되어 있고 상기 공급관상에는 물을 강제순환시키기 위한 펌프(85)가 설치되어 있으며 본 발명의 장치에 의해 얻어진 산소 및 수소를 각 저장소(86a)(86b)로 이송되도록 하는 가스송출관(81a)(81b)상에는 각 가스내에 포함된 습기를 제거하기 위한 제습기(87a)(87b)를 연결하도록 되어 있다.

따라서 각 양극부(1)와 음극부(11)에 전원을 인가한 상태에서 공급관(83)상에 설치된 펌프(85)를 구동하여 물공급탱크(82)내에 담겨진 물을 산소 및 수소 발생장치의 내부로 공급하면 상기 물은 상기 양극부에 형성된 유체공급통로(2)를 통해 본 발명 장치로 유입되므로 전기분해법에 의해 산소와 수소로 분리된다.

이와 같이 분리된 수소는 분리통로(3a)(23a)(33a)(13a)와 가스송출관(81a)를 통해 이동하여 제습기(87a)를 통과하므로 가스내에 포함된 습기가 제거된 상태로 저장소(86a)내에 저장되고, 이에 따라 스토브 등과 같은 난방기구의 초기점화시 저장소내에 보관되어 있던 수소를 이용하여 용이하게 점화시킬 수 있게 된다.

한편, 전기분해법에 의해 물로부터 분리된 산소는 다른 일측의 분리통로(3b)(23b)(33b)(13b)와 연결된 가스송출관(81b)을 통해 이동하여 제습기(87b)를 통과하므로 가스내에 포함된 습기가 제거된 상태로 저장소(86b)내에 저장되고, 이에 따라 용도에 따라 필요시 사용가능하게 된다.

첨부도면 제4도는 본 발명 장치를 이용한 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도이고 제5도는 다른 실시예에 적용되는 물공급타워의 종단면도이며 제6도는 다른 실시예에 적용되는 화염역류방지수단을 나타낸 종단면도로써, 본 발명에 의해 얻어지는 수소를 이용하여 용접을 하기 위한 것이다.

그 구성을 살펴보면, 제3도에 도시한 일 실시예와는 달리 본 발명의 장치에 물공급타워(51)가 공급관(83)으로 연결되어 있는데, 상기 물공급타워(51)에는 산소 및 수소 발생장치로부터 발생된 가스와 연결되는 입구관(52)이 몸체 중앙부에 설치되어 있고, 내부상측에는 다수의 배플판(53)이 지그재그로 설치되어 가스가 이들 배플판(53)을 지날때 가스내에 함유된 습기를 제거하도록 되어 있다.

상기 물공급타워(51)의 내부에는 물이 채워지며, 몸체 외부측에는 유량계(54)가 설치되어 있어 저장된 물의 양을 육안으로 식별하여 부족된 물을 공급하도록 되어 있다.

또한, 제4도의 다이아그램과 제6도에 도시된 바와 같이, 산소 및 수소 발생기에 화염역류방지수단(61)이 연결되어 있어 발생된 산소와 수소를 이용하여 용접을 실시할때 화염의 백플레시 현상이 발생하여 산소 및 수소 발생장치의 내부로 화염이 역류되는 현상을 미연에 방지하도록 되어 있다.

이와 같은 화염역류방지수단(61)에도 산소 및 수소 발생기에 물을 공급하는 저장기능있고 그 내부에는 담겨진 물의 양을 측정하기 위한 유량계(62)가 설치되어 있으며 수소는 유입관(63)을 통해 화염역류방지수단의 내부에 담겨진 물의 내부를 통과하여 송출하도록 되어 있어 토오치(91)를 이용하여 용접작업시 화염이 역류되더라도 수소의 유입관(63)이 물에 잠겨져 있어 물공급타워(51)측으로 역류되는 현상을 방지하게 된다.

상기 물공급타워(51)와 역점화 발생수단(61)는 제4도에 도시한 다이아그램과 같이, 산소 및 수소 발생장치에서 발생되는 가스의 사용목적에 따라, 복합 설치하여 사용할 수도 있고, 이들중 하나만을 선택적으로 연결하여 사용할 수도 있다.

또한, 발생되는 산소와 수소가스는 각각 별도로 사용할 수 있으며, 이들 가스를 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

이 밖에도 발생된 가스를 저장하는 저장탱크를 연결하여 사용할 수 있으며, 다수의 필터나 게이지 그리고 안정장치들을 추가적으로 부가하여 안전하게 사용하게 됨은 이해가능한 것이다.

이와 같이 본 발명은 양, 음극부와 멤브레인을 통한 전기분해방법에 의하여 산소와 수소를 발생시켜 간편하게 발생된 가스를 사용 목적에 따라 광범위하게 사용할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 발생되는 가스는 그 사용범위가 무척 광범위하여, 산소와 수소를 원하는 공장, 산업용의 소각시설, 고화력을 이용한 빌딩의 난방시설, 그리고 가정의 취사에까지 아주 광범위하게 사용하게 되는 효과를 얻게 된다.

Claims (8)

1. 플레이트형상으로 형성되어 하부에 유체공급통로(2)가 형성되고 상부에는 구획된 한쌍의 분리통로(3a)(3b)가 형성된 양극부(1)와, 상기 양극부와 동일한 형태로 하부에 유체공급통로(12)가 형성되고 상부에는 구획된 한쌍의 분리통로(13a)(13b)가 형성되어 양극부와 대응된 위치에 설치되는 음극부(11)와, 상기 양극부와 음극부에 형성된 유체공급통로 및 분리통로와 통하여지도록 동일위치에 유체공급통로(22) 및 분리통로(23a)(23b)가 형성됨과 동시에 일정메시를 갖는 스크린형상으로 형성되어 이들 사이에 설치되는 멤브레인(21)과, 상기 양극부와 멤브레인, 멤브레인과 음극부 사이에 위치되어 이들 사이의 실링역할을 수행하며 상부에는 상기 부품들에 형성된 일측의 분리통로와 어긋나게 통하여지도록 분리통로(33a)(33b)가 형성된 가스켓트(31)와, 상기 양극부와 음극부에 전원선으로 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(71)로 ; 형성하여 유체공급통로를 통해 유입된 물이 양극부와 음극부로 인가된 전원에 의해 전기분해되어 발생되는 산소와 수소를 분리통로를 통해 회수하도록 함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인(21)은 메시 #100을 갖는 폴리프로필렌으로 구성됨을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가스켓트(31)은 고저항계수와 고온 저항성을 갖는 에칠렌프로필렌(EPDM) 고무재질임을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
4. 제1항에 있어서, 유체공급통로의 내부에 물을 공급하기 위한 물공급타워(51) 또는 물공급탱크(82)를 공급관(72)으로 연결함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 물공급타워(51)의 내측 상부에 배플판(53)을 지그재그로 다수 배치하여 가스가 상측으로 이동하면서 가스내에 포함된 습기가 배플판(53)에 부딪혀 제거되도록 함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 유체공급통로상으로 계속해서 물을 공급함과 동시에 용접작업시 화염의 역류를 방지하기 위한 화염역류방지수단(61)을 추가로 설치함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
7. 제1항에 있어서, 양극부(1)와 음극부(11) 사이에 멤브레인(21)을 가스켓트(31)로 실링하는 단위 유니트를 직렬로 설치함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.
8. 제6항에 있어서, 화염역류방지수단은 용기내에 담겨지는 물에 잠겨지도록 수소 유입관(63)을 형성함과 동시에 그 내부에 유량을 식별하기 위한 유량계(62)를 설치하고 수면의 상측에는 수소 배출관이 연결되도록 함을 특징으로 하는 산소 및 수소 발생장치.