(57)【要約】      （修正有）【課題】水から効果的に水素酸素混合ガスを発生させる水素酸素混合ガス発生装置を提供する。【解決手段】管部材１０の内部に挿入される絶縁管２０と、絶縁管２０の内部に挿入されるものであって、多数の第１電極板３１と、第２電極板３２と、電極板の間に設けられる多数の環形離隔部材３３と、第１小ホール３１ｃらに差し込まれて貫通される第１電極棒３４、及び、第２小ホール３２ｃらに差し込まれて貫通される第２電極棒３５とを含む電極板ユニット３０と、管部材１０の前方に配置されるものであって、前方流水孔４１、第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第１、２貫通孔４４、４５が形成された前方カバー４０と、管部材１０の後方に配置されるものであって、後方流水孔５１、第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第３、４貫通孔５４、５５が形成された後方カバー５０と、絶縁ガスケット４７、５７とを含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径を有して金属材で具現された管部材１０と、
前記管部材１０の内部に挿入される絶縁管２０と、
前記絶縁管２０の内部に挿入されるものであって、中央ホール３１ａの上部に位置する第１大ホール３１ｂと前記中央ホール３１ａの下部に位置する第１小ホール３１ｃとを有する複数の第１電極板３１と、
中央ホール３２ａの上部に位置する第２小ホール３２ｃと前記中央ホール３２ａの下部に位置する第２大ホール３２ｂを有する複数の第２電極板３２と、
前記電極板３１と前記第２電極板３２との間に設けられる複数の環形離隔部材３３と、
前記第１大ホール３１ｂと前記第２小ホール３２ｃが、さらに、前記第１小ホール３１ｃと前記第２大ホール３２ｂが一致するように前記第１電極板３１と前記第２電極板３２が配置された状態で前記第１小ホール３１ｃらに差し込まれて貫通される第１電極棒３４と、及び、
前記第２小ホール３２ｃらに差し込まれて貫通される第２電極棒３５とを含む電極板ユニット３０と、
前記管部材１０の前方に配置されるものであって、中央に前方流水孔４１が形成され、該前方流水孔４１の上、下部側に前記第１電極棒３４及び前記第２電極棒３５が貫通される第１、２貫通孔４４、４５が形成された前方カバー４０と、
前記管部材１０の後方に配置されるものであって、中央に後方流水孔５１が形成され、該後方流水孔５１の上、下部側に前記第１電極棒３４及び前記第２電極棒３５が貫通される第３、４貫通孔５４、５５が形成された後方カバー５０と、
前記第１、２貫通孔４４、４５及び前記第３、４貫通孔５４、５５に結合されるものであって、前記第１、２電極棒３４、３５が差し込まれる絶縁ガスケット４７、５７と、及び、
前記前、後方カバー４０、５０の間の前記管部材１０に嵌め込まれるものであって、複数の放熱ピン６２が形成された放熱部６０とを含むことを特徴とする水素酸素混合ガス発生装置。
【請求項２】
前記前方カバー４０と前記管部材１０の間に設けられるものであって、その前方カバー４０と管部材１０の間をシーリングするための前方シーリング部４６と、及び
前記後方カバー５０と前記管部材１０の間に設けられるものであって、その後方カバー５０と管部材１０をシーリングするための後方シーリング部５６とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水素酸素混合ガス発生装置。
【請求項３】
前記前方シーリング部４６は、前記前方カバー４０と前方フランジ１０ａの間に設けられる前方ガスケット４６ａと、
前記前方カバー４０の前方側と前記前方フランジ１０ａの後方側に位置され、ボルト（Ｂ）及びナット（Ｎ）によって前記前方カバー４０及び前記前方フランジ１０ａ側に密着される前方ガスケットリング４６ｂを含み、
前記後方シーリング部５６は、前記後方カバー５０と後方フランジ１０ｂの間に設けられる後方ガスケット５６ａと、前記後方カバー５０の前方側と前記後方フランジ１０ｂの後方側に位置され、ボルト（Ｂ）及びナット（Ｎ）によって前記後方カバー５０及び前記後方フランジ１０ｂ側に密着される後方ガスケットリング５６ｂとを含むことを特徴とする請求項２に記載の水素酸素混合ガス発生装置。
【請求項４】
前記電極板３１は炭素ナノチューブ合金鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の水素酸素混合ガス発生装置。
【請求項５】
前記電極板３１の表面は、電気分解が効率的に行い、生成された水素酸素の気泡が容易に脱落され得るようにナノ研磨されたことを特徴とする請求項１に記載の水素酸素混合ガス発生装置。
【請求項６】
前記電極板３１の表面は、トルマリン光触媒が附着されたことを特徴とする請求項１に記載の水素酸素混合ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水から水素酸素混合ガスを効果的に発生させることができる水素酸素混合ガス発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素酸素混合ガス発生装置は水が電気分解されて得られる生成物である水素及び酸素を生産するための装置であって、正（＋）及び負（−）電極が設置された電解槽内に少量の電解物質が添加された水を供給して直流電圧を印加することによって無公害エネルギー源である水素酸素混合ガスを発生する。この際、発生される水素と酸素は２:１のモル比で発生され、−電極表面に水素が気泡形態に生成され、＋電極表面に酸素が気泡形態に生成される。このように生成された水素と酸素は混合されて混合ガス形態になり燃焼が可能となる。また水素酸素混合ガスは燃焼時に汚染物質を生成しないので環境にやさしいエネルギー源として新しく浮き彫りになっている。
【０００３】
しかし、−電極と＋電極に印加される電気エネルギーに比べ生成される水素酸素の量が少ないので、これによって生成される水素酸素混合ガスにプロパンガスのような補助燃料を混合して燃消させなければならなかったし、これによって経済性が低かった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記のような問題点を解決するために創出されたものであって、投入される電気エネルギーに比べて生成される水素酸素混合ガスの量をふやすことによって、経済性を確保することができる水素酸素混合ガス発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような目的を果たすために本発明による水素酸素混合ガス発生装置は、内径を有して金属材で具現された管部材１０と、前記管部材１０の内部に挿入される絶縁管２０と、前記絶縁管２０の内部に挿入されるものであって、中央ホール３１ａの上部に位置する第１大ホール３１ｂと前記中央ホール３１ａの下部に位置する第１小ホール３１ｃとを有する多数の第１電極板３１と、中央ホール３２ａの上部に位置する第２小ホール３２ｃと前記中央ホール３２ａの下部に位置する第２大ホール３２ｂを有する多数の第２電極板３２と、その電極板３１と第２電極板３２との間に設けられる多数の環形離隔部材３３と、前記第１大ホール３１ｂと第２小ホール３２ｃが、さらに、前記第１小ホール３１ｃと第２大ホール３２ｂが一致するように前記第１電極板３１と第２電極板３２が配置された状態で前記第１小ホール３１ｃらに差し込まれて貫通される第１電極棒３４、及び、前記第２小ホール３２ｃらに差し込まれて貫通される第２電極棒３５とを含む電極板ユニット３０と、前記管部材１０の前方に配置されるものであって、中央に前方流水孔４１が形成され、該前方流水孔４１の上、下部側に前記第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第１、２貫通孔４４、４５が形成された前方カバー４０と、前記管部材１０の後方に配置されるものであって、中央に後方流水孔５１が形成され、該後方流水孔５１の上、下部側に前記第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第３、４貫通孔５４、５５が形成された後方カバー５０と、前記第１、２貫通孔４４、４５及び第３、４貫通孔５４、５５に結合されるものであって、前記第１、２電極棒３４、３５が差し込まれる絶縁ガスケット４７、５７、及び、前記前、後方カバー４０、５０の間の管部材１０に嵌め込まれるものであって、多数の放熱ピン６２が形成された放熱部６０とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置によると、前記の構造を有することによって、投入される電気エネルギーに比べて生成される水素酸素の量が多くなることができ、これによってプロパンガスのような補助燃料を混合せずに燃消させることができるので経済性を確保できる。
【０００７】
また、気泡形態に生成される水素及び酸素を電極から容易に分離することができるので、結果的に電気分解ができる電極の有効面積が広くなり電解効率を高めることができる作用、効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置の斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ'線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置を添付の図面を参照して詳しく説明する。
【００１０】
図１は本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置の斜視図であり、図２は図１の分解斜視図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ'線に沿った断面図である。
【００１１】
示されたように、本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置は、内径を有して金属材で具現された管部材１０と、管部材１０の内部に挿入される絶縁管２０と、絶縁管２０の内部に挿入されるものであって、中央ホール３１ａの上部に位置する第１大ホール３１ｂと中央ホール３１ａの下部に位置する第１小ホール３１ｃとを有する多数の第１電極板３１と、中央ホール３２ａの上部に位置する第２小ホール３２ｃと中央ホール３２ａの下部に位置する第２大ホール３２ｂを有する多数の第２電極板３２と、その電極板３１と第２電極板３２との間に設けられる多数の環形離隔部材３３と、第１大ホール３１ｂと第２小ホール３２ｃが、さらに、第１小ホール３１ｃと第２大ホール３２ｂが一致するように第１電極板３１と第２電極板３２が配置された状態で第１小ホール３１ｃらに差し込まれて貫通される第１電極棒３４、及び、第２小ホール３２ｃらに差し込まれて貫通される第２電極棒３５とを含む電極板ユニット３０と、管部材１０の前方に配置されるものであって、中央に前方流水孔４１が形成され、該前方流水孔４１の上、下部側に第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第１、２貫通孔４４、４５が形成された前方カバー４０と、管部材１０の後方に配置されるものであって、中央に後方流水孔５１が形成され、該後方流水孔５１の上、下部側に第１電極棒３４及び第２電極棒３５が貫通される第３、４貫通孔５４、５５が形成された後方カバー５０と、第１、２貫通孔４４、４５及び第３、４貫通孔５４、５５に結合されるものであって、第１、２電極棒３４、３５が差し込まれる絶縁ガスケット４７、５７、及び、前、後方カバー４０、５０の間の管部材１０に嵌め込まれるものであって、多数の放熱ピン６２が形成された放熱部６０とを含むことを特徴とする。
【００１２】
この際、前方カバー４０と管部材１０の間には該前方カバー４０と管部材１０の間をシーリングするための前方シーリング部４６が設けられ、後方カバー５０と管部材１０の間には該後方カバー５０と管部材１０をシーリングするための後方シーリング部５６が設けられる。この際、前、後方シーリング部４６、５６は管部材１０と前、後方カバー４０、５０と絶縁される材質からなることが望ましい。
【００１３】
さらに、電気分解が進行される間に発生される熱が絶縁管２０を通じて管部材１０に効率的に伝導されることができるように、絶縁管２０と管部材１０の間には第１熱伝導層７０が形成される。また、管部材１０に伝導された熱が放熱部６０に効率的に伝導されることができるように、放熱部６０と管部材１０の間に第２熱伝導層８０が形成される。
【００１４】
管部材１０は、円型管形態や、四角管形態や、六角管、八角管形態等多様に具現することができるし、ステンレスや合金鋼のような金属材で具現される。本実施例において管部材１０は円型管形態を有し、両側に前、後方フランジ１０ａ、１０ｂを有するもので説明する。このような管部材１０はボディーを成す。
【００１５】
絶縁管２０は、管部材１０の内側に密着されるものであって、絶縁管２０と電極板ユニット３０との間を絶縁させる。このような絶縁管２０は水が電気分解される過程においても物性が変わらない材質からなることが望ましいし、例えばテプロンゴムやアセタールやＰＰ、ＰＥ材質からなる。
【００１６】
電極板ユニット３０において、示されたように、第１電極板３１には中央に形成された中央ホール３１ａを中心に上、下部に第１大ホール３１ｂ及び第１小ホール３１ｃが形成される。
【００１７】
この際、第１小ホール３１ｃの内周面は第１電極棒３４と接触されるが、第１大ホール３１ｂの直径は第１小ホール３１ｃより大きいため、第１大ホール３１ｂの内周面は第１電極棒３４に接触されない。また、第２電極板３２には中央に形成された中央ホール３２ａを中心に上、下部に第２小ホール３２ｃ及び第２大ホール３２ｂが形成される。
【００１８】
この際、第２小ホール３２ｃの内周面は第２電極棒３５と接触されるが、第２大ホール３２ｂの内周面は第２電極棒３５と接触されない。さらに、第１電極板３１と第２電極板３２の中央ホール３１ａ、３２ａは水が流動される空間であって、シリンダー形象の空間を成す。
【００１９】
環形離隔部材３３は第１、２電極板３１、３２と同一直径を有する環形になり、多数の第１電極板３１と第２電極板３２を相互接触されないように離隔させる。
【００２０】
本実施例において第１、２電極板３１、３２及び環形離隔部材３３の厚さは３ｍｍとする。第１、２電極棒３４、３５それぞれの両側端にはボルト端３４ａ、３５ａが形成されている。
【００２１】
前記の構造によって、第１電極板３１と第２電極板３２は、環形離隔部材３３を置いて交番に配置されることによって、第１電極棒３４は第１電極板３１らと電気的に連結され、第２電極棒３５は第２電極板３２らと電気的に連結される。
【００２２】
一方、前方カバー４０の第１、２貫通孔４４、４５と、後方カバー５０の第３、４貫通孔５４、５５には前記の第１、２電極棒３４、３５のボルト端３４ａ、３５ａが結合される端子媒介ボルト３７が設けられることができる。端子媒介ボルト３７は第１、２、３、４貫通孔４４、４５、５４、５５に差し込まれると同時に第１、２電極棒３４、３５のボルト端３４ａ、３５ａが差し込まれる媒介ボルト本体３７ａと、前、後方カバー４０、５０の外側に露出されて電気が印加される電源線の端子（図示せず）が連結される媒介ボルトヘッド３７ｂで構成され、全体的な直径は第１、２電極棒３４、３５より大きい。
【００２３】
本願の水素酸素混合ガス発生装置はＤＣ１〜１２Ｖの低電圧を使用するが、数十アンペアの電流が必要となる。したがって電流が印加される第１、２電極棒３４、３５及び電源を供給する電線と連結される端子で多くの量の熱が発生される。
【００２４】
この際、第１、２電極棒３４、３５は管部材１０の内部の水中に浸されているので、ある程度冷却されるが、水に浸られない端子部分では多くの熱が発生され、電源線を巻き込む被服を損傷させ得る。これを防止するために、第１、２電極棒３４、３５より直径が大きい端子媒介ボルト３７を使用するものである。
【００２５】
すなわち、端子媒介ボルト３７の媒介ボルト本体３７ａを管部材１０の内部の水中に浸るようにしてある程度放熱させ、媒介ボルトヘッド３７ｂの直径が第１、２電極棒３４、３５より大きいので第１、２電極棒３４、３５に比べて熱が相対的に少なく出るようになる。
【００２６】
前記の電極板３１は電気分解が効果的に行うように材質を選択する。このような材質の一例として、電極板３１は炭素ナノチューブ合金鋼からなるのが望ましい。炭素ナノチューブ合金鋼は、炭素ナノチューブを粉末にした後、ニッケル、トルマリンを粉末形態にした後、電極板形態に圧搾した後、塑性過程を経って作られる。
【００２７】
この際、添加物として炭酸ナトリウム複合化合物が添加され得るし、塑性は約１３００℃の温度で進行される。
【００２８】
一方、電極板３１はステンレスのような金属で具現され得るし、電気分解が効率的に行い、生成された水素酸素の気泡が容易に脱落されることができるようにナノ研磨される。このような電極板３１はステンレス、合金鋼等金属材質からなる。
【００２９】
ナノ研磨とは、電極板３１の表面をナノ単位に研いたものを意味する。このようなナノ研磨を通じて電極板３１表面の摩擦力を最小化することができるので、生成された水素及び酸素気泡が非常に容易に脱落され得る。
【００３０】
特に、物質の大きさがバルク状態からナノサイズに小くなる場合、機械的、熱的、電気的、磁気的、光学的物性が独特に変わるが、電極板３１の表面をナノ研磨して物性を変化させることによって水の電気分解がさらに活発になるものである。
【００３１】
一方、電極板３１の表面にはトルマリン光触媒が附着することができる。トルマリン光触媒はトルマリンを数マイクロから数ナノメートル単位の粉末に粉碎した後、約１３００℃の温度で塑性することによって具現された後、電極板３１に接着剤等を用いて附着されるものである。
【００３２】
トルマリンは水晶のような結晶構造を有する六方晶系に属する鉱物であって、摩擦によって電気が生じ、また、陰イオンを多量発生し、また、電気分解をさらに促進させて水素及び酸素を多く生成させる。このようなトルマリンは粉末に粉砕された後、塑性されることによって、水との接触面積を広げることができる幾多の微細気孔が形成された光触媒に具現され、このようなトルマリン光触媒を電極板３１に附着することによって水の電気分解をさらに促進させることができる。
【００３３】
前方カバー４０は、管部材１０の前方に配置されて後述する前方絶縁部４６及びボルト（Ｂ）、ナット（Ｎ）によって前方フランジ１０ａと絶縁されるように結合される。また、後方カバー５０は、管部材１０の後方に配置されて後述する後方シーリング部５６、ボルト（Ｂ）、ナット（Ｎ）によって後方フランジ１０ｂと絶縁されるように結合される。
【００３４】
この際、の前、後方流水孔４１、５１は第１、２電極板の中央ホール３１ａ、３２ａと対向されるように形成されるが、前、後方流水孔４１、５１のうちいずれ一方へ水が流入された後、他の一方では電気分解が進行される過程において発生される水素酸素混合ガスと水が混用された状態に流出される。
【００３５】
前方シーリング部４６は、図２及び図３に示されたように、前方カバー４０と前方フランジ１０ａの間に設けられる前方ガスケット４６ａと、前方カバー４０の前方側と前方フランジ１０ａの後方側に位置され、ボルト（Ｂ）及びナット（Ｎ）によって前方カバー４０及び前方フランジ１０ａ側に密着される前方ガスケットリング４６ｂとを含む。
【００３６】
後方シーリング部５６は、図２及び図３に示されたように、後方カバー５０と後方フランジ１０ｂの間に設けられる後方ガスケット５６ａと、後方カバー５０の前方側と後方フランジ１０ｂの後方側に位置され、ボルト（Ｂ）及びナット（Ｎ）によって後方カバー５０及び後方フランジ１０ｂ側に密着される後方ガスケットリング５６ｂとを含む。
【００３７】
絶縁ガスケット４７、５７は第１、２貫通孔４４、４５及び第３、４貫通孔５４、５５に結合され、第１、２電極棒３４、３５が前、後方カバー４０、５０と絶縁されると同時に水が漏れないようにシーリングの役目をする。このような絶縁ガスケット４７、５７を第１、２、３、４貫通孔４４、４５、５４、５５に差し込まれるガスケット本体４７ａ、５７ａと、前、後方カバー４０、５０の外側に位置され、ガスケット本体４７ａ、５７ａより大きい直径を有するガスケットフランジ４７ｂ、５７ｂで構成されるが、材質は例えば絶縁テプロン材質からなることができる。
【００３８】
放熱部６０は、前、後方カバー４０、５０間の管部材１０に嵌め込まれる放熱管６１と、放熱管６１に離隔されるように配置される多数の放熱ピン６２で構成される。
【００３９】
前記の放熱管６１及び放熱ピン６２は筒形状のアルミニウム管やステンレス管をＮＣマシンなどを用いて加工し形成したり、鋳物を用いて形成したり、耐熱性プラスチックまたはセラミックス等を成形することによって具現される。
【００４０】
しかし、放熱部６０を具現するにおいて、放熱管６１と放熱ピン６２を独立的に製作した後、相互結合させる方式によっても具現することができることは勿論である。さらに、放熱部６０の放熱効率を高めるために、放熱ピン６２の表面に、ナノメートルサイズ、望ましくは１０−６０ナノメートルサイズの炭素ナノチューブとトルマリン光触媒を単独または混合して塗布することができる。
【００４１】
第１熱伝導層７０は、電気分解が進行される間に発生される熱が絶縁管２０を通じて管部材１０に効率的に伝導されることができるようにする。第２熱伝導層８０は、管部材１０に伝導された熱が放熱部６０に効率的に伝導されることができるようにする。
【００４２】
これのために第１、２の熱伝導層７０、８０は、ナノメートルサイズ、望ましくは１０−６０ナノメートルサイズの炭素ナノチューブとトルマリン光触媒を単独または混合して塗布することによって具現される。
【００４３】
前記の構造によって、前、後方流水孔４１、５１のうち、いずれか一方へ水が流入された状態において、第１、２電極棒３４、３５に電流を印加すると、第１、２電極板３１、３２の表面に＋及び−電荷が集められ、第１、２電極板３１、３２の間に電場が発生される。
【００４４】
この際、電気分解が進行される電解空間は電場が形成された空間になるので、全ての電解空間の大きさは多数個の第１、２電極板３１、３２の個数に比例して大きくなるので、電気分解が効率的に行い、結局水素及び酸素の発生量が多くなる。このように発生された水素酸素気泡は混合された後、前、後方流水孔４１、５１のうち他の一つを通じて外部へ排出される。
【００４５】
本発明は図面に示された一実試例を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎないし、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明から多様な変形及び均等な他の実試例が可能であることがわかるべきである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…管部材                    １０ａ、１０ｂ…前、後方フランジ
２０…絶縁管                    ３０…電極板ユニット
３１…第１電極板                ３１ａ…中央ホール
３１ｂ…第１大ホール            ３１ｃ…第１小ホール
３２…第２電極板                ３２ａ…中央ホール
３２ｂ…第２大ホール            ３２ｃ…第２小ホール
３３…環形離隔部材              ３４、３５…第１、２電極棒
３４ａ、３５ａ…ボルト端        ３７…端子媒介ボルト
３７ａ…媒介ボルト本体          ３７ｂ…媒介ボルトヘッド
４０…前方カバー                ４１…前方流水孔
４４、４５…第１、２貫通孔      ４６…前方シーリング部
４６ａ…前方ガスケット          ４６ｂ…前方ガスケットリング
５６…後方シーリング部          ５６ａ…後方ガスケット
５６ｂ…後方ガスケットリング    ４７、５７…絶縁ガスケット
４７ａ、５７ａ…ガスケット本体
４７ｂ、５７ｂ…ガスケットフランジ
５０…後方カバー                ５１…後方流水孔
５４、５５…第３、４貫通孔
６０…放熱部                    ６１…放熱管
６２…放熱ピン                  ７０…第１熱伝導層
８０…第２熱伝導層
【図１】
2010133026.tif 000003
【図２】
2010133026.tif 000004
【図３】
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