(57)【要約】      （修正有）【課題】経済性を確保できる水素酸素混合ガス発生装置を提供する。【解決手段】内径を有するパイプ部材１０と、パイプ部材１０の内部の内周面に挿入される孔３１ａが形成された第１の板材３１及びその第１の板材３１と交番に設けられる第１の内部離隔部材３２を有する第１の板材ユニット３０、積層された前記第１の板材３１の孔３１ａ同士の内部に設けられる第２の板材４１及びその第２の板材４１と交番に設けられる第２の内部離隔部材４２を有する第２の板材ユニット４０、パイプ部材１０の前、後方に設けられる前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間で行われる電解空間１０ａに水が供給される水供給ホール７０と、前方カバー５０に形成される生成された水素酸素混合ガスが排出されるガス排出ホール８０とを含む。【選択図】図３
2010031370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径を有するパイプ部材１０と、
前記パイプ部材１０の内部の内周面に挿入されるものであって、中央にメイン孔３１ａが形成された多数の第１の板材３１及びその第１の板材３１と交番に設けられる所定厚の第１の内部離隔部材３２を有する第１の板材ユニット３０と、
積層された前記第１の板材３１のメイン孔３１ａ同士の内部に設けられるものであって、そのメイン孔３１ａの内周面から所定間隔離隔されるように設けられる多数の第２の板材４１及びその第２の板材４１と交番に設けられる所定厚の第２の内部離隔部材４２を有する第２の板材ユニット４０と、
前記パイプ部材１０の前、後方に設けられるものであって、前記第２の板材ユニット４０を前記メイン孔３１ａの内周から離隔された状態に位置固定して、その第２の板材ユニット４０と絶縁される前、後方カバー５０、６０と、
前記前方カバー５０に形成されるものであって、前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間で行われる電解空間１０ａに水が供給される水供給ホール７０と、  前記前方カバー５０に形成されたものであって、生成された水素酸素混合ガスが排出されるガス排出ホール８０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】
前記パイプ部材１０の外部に設けられるものであって、多数の冷却ピン２１及びその冷却ピン２１と交番に設けられる所定厚の外部離隔部材２２を有する冷却部２０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】
前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間に設けられる光触媒パイプ９０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４】
前記第１、２の板材３１、４１は炭素ナノチューブ合金鋼からなっ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５】
前記第１、２の板材３１、４１の表面は、電気分解が効率的に生じ、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】
前記第１、２の板材３１、４１の表面は、トルマリン光触媒が附着し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７】
前記第２の板材ユニット４０は、相互交番に配置される第２の板材４１と第２の内部離隔部材４２に形成された貫通孔を貫通する支持棒４５を含み、
前記支持棒４５は前記の前、後方カバー５０、６０に設けられる絶縁ブラケット５５、６５を貫通した後締結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（−）電極が設けら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り、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て、−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して混合ガス形態になり燃焼が可能である。また水素酸素混合ガスは、燃焼時汚染物質が生成しないので環境に優しいエネルギー源として新しく浮き彫りにされている。
【０００３】
しかしながら、−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いしかなかった。
【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生成される水素酸素混合ガスの量を増やすことにより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で本発明による水素酸素混合ガス発生装置は、内径を有するパイプ部材１０と、前記パイプ部材１０の内部の内周面に挿入されるものであって、中央にメイン孔３１ａが形成された多数の第１の板材３１及びその第１の板材３１と交番に設けられる所定厚の第１の内部離隔部材３２を有する第１の板材ユニット３０と、積層された前記第１の板材３１のメイン孔３１ａ同士の内部に設けられるものであって、そのメイン孔３１ａの内周面から所定間隔離隔されるように設けられる多数の第２の板材４１及びその第２の板材４１と交番に設けられる所定厚の第２の内部離隔部材４２を有する第２の板材ユニット４０と、前記パイプ部材１０の前、後方に設けられるものであって、前記第２の板材ユニット４０を前記メイン孔３１ａの内周から離隔された状態に位置固定して、その第２の板材ユニット４０と絶縁される前、後方カバー５０、６０と、前記前方カバー５０に形成されるものであって、前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間で行われる電解空間１０ａに水が供給される水供給ホール７０と、前記前方カバー５０に形成されたものであって、生成された水素酸素混合ガスが排出されるガス排出ホール８０とを含むことを特徴とする。
【０００６】
この際、前記パイプ部材１０の外部に設けられるものであって、多数の冷却ピン２１及びその冷却ピン２１と交番に設けられる所定厚の外部離隔部材２２を有する冷却部２０と、前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間に設けられる光触媒パイプ９０とをさらに含む方が好ましい。
【０００７】
本発明において、前記第１、２の板材３１、４１は炭素ナノチューブ合金鋼からなる。
【０００８】
本発明において、前記第１、２の板材３１、４１の表面は、電気分解が効率的に生じ、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る。
【０００９】
本発明において、前記第１、２の板材３１、４１の表面は、トルマリン光触媒が附着する。
【００１０】
本発明において、前記第２の板材ユニット４０は、相互交番に配置される第２の板材４１と第２の内部離隔部材４２に形成された貫通孔を貫通する支持棒４５を含み、前記支持棒４５は前記の前、後方カバー５０、６０に設けられる絶縁ブラケット５５、６５を貫通した後締結される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる水素酸素混合ガス発生装置によると、 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ようにすること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、これによって経済性を確保することができる。
【００１２】
さらに、気泡形態に生成される水素及び酸素が電極から容易に分離され得るので、結果的に電気分解が生じる電極の有効面積が高くなって電解効率を高めることができるという作用及び効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】
【００１４】
以下、本発明による水素酸素混合ガス発生装置を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【００１５】
図１は本発明によ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。
【００１６】
図示したように、本発明による水素酸素混合ガス発生装置は、内径を有するパイプ部材１０と、パイプ部材１０の外部に設けられるものであって、多数の冷却ピン２１及びその冷却ピン２１と交番に設けられる所定厚の外部離隔部材２２を有する冷却部２０と、パイプ部材１０の内部の内周面に挿入されるものであって、中央にメイン孔３１ａが形成された多数の第１の板材３１及びその第１の板材３１と交番に設けられる所定厚の第１の内部離隔部材３２を有する第１の板材ユニット３０と、積層された前記第１の板材３１のメイン孔３１ａ同士の内部に設けられるものであって、そのメイン孔３１ａの内周面から所定間隔離隔されるように設けられる多数の第２の板材４１及びその第２の板材４１と交番に設けられる所定厚の第２の内部離隔部材４２を有する第２の板材ユニット４０と、パイプ部材１０の前、後方に設けられるものであって、前記第２の板材ユニット４０を前記メイン孔３１ａの内周から離隔された状態に位置固定して、その第２の板材ユニット４０と絶縁される前、後方カバー５０、６０と、前方カバー５０に形成されるものであって、前記第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間で行われる電解空間１０ａに水が供給される水供給ホール７０と、前方カバー５０に形成されたものであって、生成された水素酸素混合ガスが排出されるガス排出ホール８０とを含む。この際、第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間に光触媒パイプ９０が設けられる方が好ましい。
【００１７】
この際、外部離隔部材２２は、多数の冷却ピン２１が相互接触されないように離隔させるためのものである。また、第１の内部離隔部材３２は多数の第１の板材３１が相互接触されないように離隔させるためのものである。さらに、第２の内部離隔部材４２は多数の第２の板材４１が相互接触されないように離隔させるためのものである。本実施例では前記の外部離隔部材２２、第１の内部離隔部材３２及び第２の内部離隔部材４２は３ｍｍの厚を有する。
【００１８】
また第２の板材４１は、第１の板材３１のメイン孔３１ａの内周面に接触されずに離隔されなければならないし、これによって第２の板材ユニット４０は、第１の板材ユニット３０のメイン孔３１ａ同士の内周面から離隔された状態になる。本実施例で、第１の板材３１のメイン孔３１ａ内周面で第２の板材４１の間の間隔は１５ｍｍである。
【００１９】
パイプ部材１０は、円形パイプ形態や、四角パイプ形態や、六角パイプ、八角パイプ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。本実施例においてパイプ部材１０は円形パイプ形態を有するもので説明する。このようなパイプ部材１０はボディーを成すようになる。
【００２０】
冷却部２０において冷却ピン２１には、パイプ部材１０が挿入される挿入孔（２１ａ）が形成されていて、外部離隔部材２２もパイプ部材１０が挿入される挿入孔（２２ａ）が形成されている。この際、外部離隔部材２２の直径は冷却ピン２１の直径より小さな環形の形象でなっている。このような構造によって、パイプ部材１０に冷却ピン２１と外部離隔部材２２を交番に挿入することによって、冷却部２０はパイプ部材１０の外部に設けられるものである。
【００２１】
第１の板材ユニット３０において、第１のメイン孔３１ａが形成された第１の板材３１はパイプ部材１０の内径に対応される形象を有し、第１の内部離隔部材３２もパイプ部材１０の内径に対応される形象を有する。この際、第１の内部離隔部材３２は第１のメイン孔３１ａの直径より大きい環形の形象でなっている。このような構造によって、パイプ部材１０に第１の板材３１と第１の内部離隔部材３２を交番に挿入することによって、第１の板材ユニット３０はパイプ部材１０内部に設けられる。このような複数の第１の板材３１同士のメイン孔３１ａ同士はシリンダーを成すようになる。
【００２２】
前記の第１の板材３１は電気分解が効果的に起きるように材質を選択する。このような材質の一例として、第１の板材３１は炭素ナノチューブ合金鋼からなった方が好ましい。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、第１の板材形態に圧搾した後、塑性過程を経って作られる。この際、添加物として脱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。
【００２３】
一方、第１の板材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生じ、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る。このような第１の板材３１はステンレス、合金鋼等金属材質になる。
【００２４】
ナノ研磨とは、第１の板材３１の表面をナノ単位で研磨したことを意味する。このようなナノ研磨を介して第１の板材３１表面の摩擦力を最小化することができて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。特に、物質の大きさがバルク状態からナノサイズで小さくなる場合、機械的、烈蹟、電気的、磁気的、鉱学的物性が独特に変わるが、第１の板材３１表面をナノ研磨して物性を変化させることで水の電気分解がさらに活発になるようにするものである。
【００２５】
一方、第１の板材３１の表面にはトルマリンの光触媒が附着され得る。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、第１の板材３１に接着剤等を用いて附着されるものである。トルマリンは水晶のような結晶構造を有する六方晶係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が多く生成されるようにする。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幾多の微細気孔が形成された光触媒で具現されて、このようなトルマリン光触媒を第１の板材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ものである。
【００２６】
第２の板材ユニット４０は、第１のメイン孔３１ａより小さな円形の第２の板材４１と、第２の板材４１より小さな直径を有し、第２の板材４１と異なる第２の板材を離隔されるための第２の内部離隔部材４２が相互交番に設置されて具現される。この際、相互交番に配置される第２の板材４１と第２の内部離隔部材４２に形成された貫通孔を貫通する支持棒４５を含む。この際、前記の支持棒４５の両端は後述する前、後方カバー５０、６０の中央に設置された絶縁ブラケット５５、６５を貫通した後ナット（Ｎ）で締結される。
【００２７】
第２の板材４１の表面は、電気分解が効率的に生じ、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第１の板材３１と類似の方式で炭素ナノチューブ合金鋼からなっているとか、ステンレスのような板金をナノ研磨して具現されるとか、またトルマリン光触媒を附着して具現され得る。すなわち、第２の板材４１は第１の板材１３と類似する炭素乱チューブ合金鋼や、ステンレスや合金鋼等金属材質からなるものである。
【００２８】
ここで、前記の第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０との間の空間は、電気分解が行われる電解空間１０ａとなる。
【００２９】
電解空間１０ａで行われる電気分解は、第１の板材３１において第１の内部離隔部材３２の内側部分と、第２の板材４１の間で進行される。この際、第１の内部離隔部材３２の内側部分の面積と第２の板材４１の面積を異にすることによって発生される水素または酸素の量を異なるようにすることができる。例えば、第１の内部離隔部材３２の内側部分に露出される第１の板材３１の面積より第２の板材４１の面積を大きくし、パイプ部材１０を介して第１の板材ユニット３０に＋電源を、さらに第２の板材ユニット４０に−電源を印加すると、酸素ガスに比べて水素ガスの発生量を多くすることができるものである。反対に、第１の板材ユニット３０に−電源を、さらに第２の板材ユニット４０に＋電源を印加すると、水素ガスに比べて酸素ガスの発生量を多くすることができるものである。
【００３０】
前、後方カバー５０、６０はパイプ部材１０の両端に設けられ、大略中央には第２の板材ユニット４０の支持棒４５を支持する絶縁ブラケット５５、６５が設けられる。前、後方カバー５０、６０は第２の板材ユニット４０の支持棒４５が堅固に支持され得るように十分な耐久性を有しなければならないし、第１、２の板材３１、４１に比べて厚い金属材質からなる方が好ましい。
【００３１】
この際、パイプ部材１０の両端に前、後方カバー５０、６０を連結する方式は多様に具現することができる。例えば、パイプ部材１０の両端にフランジ（Ｐ１）（Ｐ２）を熔接で固定した以後に、それぞれのフランジ（Ｐ１）（Ｐ２）に前、後方カバー５０、６０をボルト及びナット（Ｎ）で結合するものである。または前、後方カバー５０、６０とパイプ部材１０の間に相互ねじ結合することができるようにねじ部及びナット部を形成する場合に、フランジを使わなくても前、後方カバー５０、６０をパイプ部材１０に結合させることができる。または前、後方カバー５０、６０中、いずれ一つとパイプ部材１０の間にねじ部及びナット部を形成し、前、後方カバー５０、６０中他の一つとパイプ部材１０の間に前記と一緒にフランジを設置することによって、前、後方カバー５０、６０をパイプ部材１０に結合させることができる。
【００３２】
水供給ホール７０は、前方カバー５０の前方下部側に設置されて電解空間に水を供給するものであって一対になっている。
【００３３】
ガス排出ホール８０は、前方カバー５０の前方上部側に設けられて電解空間で発生された水素酸素混合ガスが排出される。この際、前記の水供給ホール７０はガス排出ホール８０の下部側に備えられる。
【００３４】
光触媒パイプ９０は、第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０の間を区切って、トルマリン光触媒が管形態に成型されて具現される。すなわち前記のように、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℃の温度で管形態に塑性することで具現するものである。このような光触媒パイプ９０は電気分解が進行される間に多量の陰イオンを発生して電気分解をさらに促進させ、また電気分解が進行される間に第１の板材ユニット３０と第２の板材ユニット４０で分離され得る微細な板材粒子を漉すフィルターの役目をする。さらに、第１の板材３１や第２の板材４１が割れて分離される時、その第１、２の板材３１、４１によって電気的なショートが発生される可能性を完全に排除することができる。
【００３５】
前記の構造によって、一対の水供給ホール７０を介して電解空間に水を供給し、以後。第１のパイプ部材１０を介して第１の板材ユニット３０に＋電源を印加し、第２の板材ユニット４０に−電源を印加する。それによって電解空間１０ａ内部において第１の板材３１と第２の板材４１の間で水素及び酸素気泡が発生して、このような水素及び酸素気泡は混合された後、ガス排出ホール８０を介して外部に流出される。
【００３６】
本発明は図面に示された一実施例を参照に説明されたが、これは例示的なことに過ぎなくて、本技術分野における通常の知識を有する者なら、これにより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：パイプ部材                      ２０：冷却部        
２１：冷却ピン                    ２１ａ：挿入孔  
２２：外部離隔部材                ２２ａ：挿入孔
３０：第１の板材ユニット      ３１：第１の板材        ３１ａ：メイン孔      
３２：第１の内部離隔部材          ４０：第２の板材ユニット
４１：第２の板材                  ４２：第２の内部離隔部材
５０：前方カバー                  ５５：絶縁ブラケット
６０：後方カバー                  ６５：絶縁ブラケット
７０：水供給ホール        ８０：ガス排出ホール        ９０：光触媒パイプ
【図１】
2010031370.tif 000003
【図２】
2010031370.tif 000004
【図３】
2010031370.tif 000005