KR101810149B1

KR101810149B1 - 수소수 제조장치

Info

Publication number: KR101810149B1
Application number: KR1020170031693A
Authority: KR
Inventors: 이기백; 김성습
Original assignee: (주)케이엔비코퍼레이션
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2017-12-19
Also published as: CN108568223A

Abstract

본 발명은 수소수 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 기존의 수소수 제조장치를 개선하여 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급하는 한편, 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 예방하기 위한 장치에 관한 것으로서, 저수 가능한 용기(110)와, 다공성 재질로 이루어져 상기 용기(110) 내에 마련되는 수소 용존기(120)를 포함하는 물탱크(100)와; 상기 물탱크(100)가 착탈식으로 안착 가능하며, 상기 수소 용존기(120)에 수소를 공급하는 한편 상기 물탱크(100)로부터 수소수를 공급 받는 안착부(200)와; 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하여 생성된 수소를 상기 안착부(200)를 통해 상기 수소 용존기(120)에 공급하는 전해조(300)와; 상기 안착부(200)로부터 공급 받은 수소수를 일방향으로 압송시키는 이송 펌프(400)와; 초음파 진동자(510)를 구비하여 공급되는 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수 코크(500)와; 상기 이송 펌프(400)로부터 공급되는 수소수를 상기 출수 코크(500) 및 상기 전해조(300)로 분기시키는 분기관(600)들 포함하여, 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

수소수 제조장치{Apparatus for manufacturing hydrogen water}

본 발명은 수소수 제조장치에 관한 것으로서 특히, 기존의 수소수 제조장치를 개선하여 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급하는 한편, 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 예방하기 위한 장치로써, 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소수(hydrogen water)란 수소 분자(H₂)가 일정 수준 이상 혼입된 물을 지칭하는 것으로, 2007년 5월 8일 미국 네이처 메디신 의학지에 암, 뇌질환과 동맥경화 등에 치료효과가 있는 것으로 발표되었다.

이러한 수소수는 음용 시 아토피와 같은 피부염 방지, 피부 미백, 항산화를 통한 노화 방지, 면역력 증가 등에 효과가 있으며, 특히, 방사선 오염물질이 인체에 유입되면 활성산소를 증가시켜 암과 같은 각종 질병을 일으키는 원인이 되는데, 수소수를 마시면 이러한 활성산소를 제거하는 효과가 있어 최근 주목받고 있는 실정이다.

이러한 다양한 효과가 있는 수소수는 통상 전기분해나 마그네슘(Mg)을 이용한 화학반응을 통해 만들어지며, 특히 수소수는 수소가 용존되어 있는 시간이 짧아 수소수의 제조 후 단시간 내에 음용하여야 하기에 수소수의 유통 공급이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이 때문에, 수소수를 직접 제조하는 장치가 최근 다양한 형태로 개발되고 있는 실정이다.

국내 등록특허공보 제10-1427989호에는 전기분해를 이용하는 일반적인 수소수 제조장치에 대한 일 예가 개시되어 있다.

하지만 국내 등록특허공보 제10-1427989호에 개시된 일반적인 수소수 제조장치는 단순히 전기분해를 통해 생성시킨 수소수를 그대로 급수하기 때문에 수소수의 수소 용존량에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

국내 등록특허공보 제10-1427989호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급할 수 있는 동시에, 수소나 수소수의 누기나 누수를 방지하는 한편 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 효과적으로 예방하여 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있도록 하는 수소수 제조장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 저수 가능한 용기와, 다공성 재질로 이루어져 상기 용기 내에 마련되는 수소 용존기를 포함하는 물탱크와; 상기 물탱크가 착탈식으로 안착 가능하며, 상기 수소 용존기에 수소를 공급하는 한편 상기 물탱크로부터 수소수를 공급 받는 안착부와; 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하여 생성된 수소를 상기 안착부를 통해 상기 수소 용존기에 공급하는 전해조와; 상기 안착부로부터 공급 받은 수소수를 일방향으로 압송시키는 이송 펌프와; 초음파 진동자를 구비하여 공급되는 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수 코크와; 상기 이송 펌프로부터 공급되는 수소수를 상기 출수 코크 및 상기 전해조로 분기시키는 분기관를 포함함으로써 달성된다.

이때, 상기 분기관과 상기 출수 코크 사이에는 U자 형상의 트랩이 형성되되, 상기 트랩은 상기 물탱크의 만수위보다 높은 위치에 마련되고; 상기 분기관과 상기 트랩 사이에는 볼의 자중에 의해 폐쇄 가능한 체크 밸브가 마련되어; 사이폰 현상에 의해 상기 출수 코크로 출수되는 현상의 발생을 방지하는 것이 양호할 것이다.

이와 더불어, 상기 물탱크와 상기 안착부에는 수소수를 유통시키기 위한 제1상측 체크밸브와 제1하측 체크밸브가 서로 대향하여 위치하며, 상기 물탱크와 상기 안착부에는 수소를 유통시키기 위한 제2상측 체크밸브와 제2하측 체크밸브가 서로 대향하여 위치하여, 상호간에 누수나 누기 없이 수소수 또는 수소를 유통시키는 것이 좋다.

게다가, 상기 수소 용존기는 기공 직경 0.1~0.5㎛의 세라믹 다공체로 이루어져 상기 제2상측 체크밸브에 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안착부에는 상기 물탱크 내의 수소수 유무를 비접촉으로 검출 가능한 정전 용량 센서가 마련되는 것이 바람직할 것이다.

특히, 상기 분기관과 상기 전해조 사이에는 이온교환 수지를 이용하여 이물질을 여과시키는 복합 이온수지 필터가 추가로 마련되는 것이 가장 바람직할 것이다.

이상과 같은 본 발명은 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급할 수 있는 동시에, 수소나 수소수의 누기나 누수를 방지하는 한편 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 효과적으로 예방하여 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 정면 사시도,
도 2는 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 배면 사시도,
도 3은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 물탱크를 분리시킨 배면 분해사시도,
도 4는 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 물탱크를 분리시킨 배면의 저면 분해사시도,
도 5는 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 하우징과 물탱크를 제거한 정면 사시도,
도 6은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 하우징과 물탱크를 제거한 배면 사시도,
도 7은 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 8은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 출수 코크를 도시하는 단면도,
도 9는 도 5의 A부분에 대한 작동 상태도,
도 10은 도 5의 B부분에 대한 확대 단면도,
도 11은 도 6의 C부분에 대한 작동 상태단면도.

도 1은 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 정면 사시도이며, 도 2는 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 배면 사시도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 물탱크를 분리시킨 배면 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 물탱크를 분리시킨 배면의 저면 분해사시도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 하우징과 물탱크를 제거한 정면 사시도이며, 도 6은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 하우징과 물탱크를 제거한 배면 사시도이다.

도 7은 본 발명의 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도이고, 도 8은 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 출수 코크를 도시하는 단면도이다.

마지막으로, 도 9는 도 5의 A부분에 대한 작동 상태도이며, 도 10은 도 5의 B부분에 대한 확대 단면도이고, 도 11은 도 6의 C부분에 대한 작동 상태단면도이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 수소수 제조장치는 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급할 수 있는 동시에, 수소나 수소수의 누기나 누수를 방지하는 한편 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 효과적으로 예방하여 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 수소수 제조장치는 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 저수 가능한 용기(110)와, 다공성 재질로 이루어져 상기 용기(110) 내에 마련되는 수소 용존기(120)를 포함하는 물탱크(100)와; 상기 물탱크(100)가 착탈식으로 안착 가능하며, 상기 수소 용존기(120)에 수소를 공급하는 한편 상기 물탱크(100)로부터 수소수를 공급 받는 안착부(200)와; 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하여 생성된 수소를 상기 안착부(200)를 통해 상기 수소 용존기(120)에 공급하는 전해조(300)와; 상기 안착부(200)로부터 공급 받은 수소수를 일방향으로 압송시키는 이송 펌프(400)와; 초음파 진동자(510)를 구비하여 공급되는 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수 코크(500)와; 상기 이송 펌프(400)로부터 공급되는 수소수를 상기 출수 코크(500) 및 상기 전해조(300)로 분기시키는 분기관(600)을 포함함으로써 달성될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 수소수 제조장치는 도 7에 도시한 바와 같이 크게, 물탱크(100), 안착부(200), 전해조(300), 이송 펌프(400), 출수 코크(500), 그리고 분기관(600)을 포함하고 있다.

우선, 본 발명에 있어서 물탱크(100)는 용기(110) 및 수소 용존기(120)를 포함하고 있다.

여기에서 상기 용기(110)는 상측이 개구되어 그 내부에 수소수를 저수 가능한 것으로, 이러한 용기(110)는 투명 또는 반투명한 합성수지로 제작되어 비교적 높은 강도를 보유하면서도 외부에서 수소수의 수위를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 좋을 것이다.

물론 상기 용기(110)의 재질이 투명 또는 반투명의 합성수지로 한정되지 않음은 자명할 것이다.

이때, 상기 용기(110)의 상측 개구는 별도의 뚜껑(111)이 기밀을 유지하여 조립될 수 있도록 하여, 뚜껑(111)을 열어 용기(110) 내에 원수를 보충할 수 있도록 하는 것이 양호하다.

이와 더불어, 상기 용기(110)의 일측에는 사용자가 물탱크(100)를 용이하게 파지할 수 있는 손잡이(112)를 추가로 형성하는 것도 좋다.

이러한 용기(110)의 내측 바닥면 인근에는 미세한 기공 직경을 갖는 다공성 재질로 이루어진 수소 용존기(120)가 마련되며, 상기 수소 용존기(120)는 가급적 분리 세척 등의 편의성을 위하여 별도의 공구 없이 쉽게 손으로 분리시키거나 조립할 수 있는 구조를 채택하는 것이 좋을 것이다.

따라서 상기 수소 용존기(120)에 수소가 공급될 경우, 상기 수소 용존기(120)는 원수 또는 수소수 내에서 미세한 나노 직경의 수소 기포를 생성함으로써, 상기 용기(110) 내에서 원수를 수소수로 만들거나 혹은 생성된 수소수에 대하여 보다 높은 수소 용존율을 가지도록 하며 출수가 이루어질 때까지 수소수를 일시적으로 저수하고 있게 된다.

이와 같이 구성되는 물탱크(100)는 도 3 및 도 4에 예시한 바와 같이 본 발명의 수소수 제조장치로부터 분리 가능하도록 제조되어 원수의 보충 시 상기 물탱크(100)를 본체로부터 분리하여 원수를 용이하게 보충할 수 있도록 하는 것이 양호하다.

그리고, 본 발명의 수소수 제조장치는 상술한 물탱크(100)를 제외하고 나머지 모든 구성이 장치의 외부 골격을 이루는 하우징(800) 내에 마련될 것이며, 상기 하우징(800)은 기본적으로 높은 강성을 가지고 있는 것이 바람직하다.

그리고 상술한 물탱크(100)는 본 발명의 수소수 제조장치에 있어서 안착부(200)로부터 착탈 가능하게 마련되며, 이를 위해, 상기 안착부(200)에는 상기 물탱크(100)를 올려놓았을 때, 상기 물탱크(100)가 기울거나 쓰러지지 않고 안정적으로 직립하여 안착된 상태를 유지할 수 있는 형상을 가질 것이다.

상기 안착부(200)는 본 발명에 따른 수소수 제조장치의 배면 측에 위치하는 것이 바람직할 것이며, 물론 이에 한정되는 것은 아니며 수소수 제조장치의 전체적인 형상에 따라 적절하게 위치를 변경할 수 있음은 자명할 것이다.

또한, 상기 안착부(200)는 상술한 용기(110) 내의 상기 수소 용존기(120)에 수소를 공급할 수 있는 한편, 상기 물탱크(100)로부터 수소수를 공급 받을 수 있어야 할 것이다.

이와 같이 물탱크(100)와 안착부(200) 상호간에 수소 및 수소수를 누기나 누수 없이 유통시키는 것은 주지의 커넥터나 밸브 등을 이용하여 구현하는 것이 가능할 것이며, 이에 대한 본 발명 바람직한 구체적인 구성에 대해서는 이후에 상세히 설명하기로 한다.

다음으로, 전해조(300)는 전원 공급에 따라 물을 전기분해하여 양극판에서는 산소가 생성되며 음극판에서는 수소가 생성된다.

상기 전해조(300)에 공급하기 위한 전원은 도 2 내지 도 4에 예시한 바와 같이 하우징(800)의 배면 하부에 마련되는 전원 포트(820)를 통해 이루어질 수 있을 것이다.

이와 같이 전기분해를 통해 양극판에서 생성된 산소는 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 상기 전해조(300)의 일측에 마련된 산소 배출구(310)를 통해 대기 중으로 배출되는 반면, 음극판에서 생성된 수소는 수소수의 제조를 위하여 상술한 안착부(200)를 통해 상기 물탱크(100) 내에 마련된 수소 용존기(120)로 공급된다.

그리고, 이송 펌프(400)는 상기 안착부(200)를 통해 상술한 물탱크(100)로부터 공급 받은 수소수를 일방향으로 압송시키는 구성으로, 유량이 대략 0.6~2.0ℓ/min에 소음은 40dB 이하가 발생하는 것이 가정용으로 사용하기에 바람직 할 것이다.

특히, 본 발명에 따른 수소수 제조장치에 있어서 하우징(800)의 상측면 전방에 마련된 스위치(810)를 사용자가 조작함에 따라 상기 이송 펌프(400)에 전원이 공급됨으로써 상기 이송 펌프(400)가 구동하게 되는 것이다.

다음으로 출수 코크(500)는 본 발명에 따른 수소수 제조장치의 전면 상부에 위치하는 것으로 그 내부에는 초음파 진동자(510)가 마련되어 있어, 관로를 통해 공급되는 수소수를 연무와 함께 출수시키는 것에 특징이 있다.

이러한 출수 코크(500)에 의한 수소수의 출수는 사용자의 스위치(810) 조작에 따른 상기 이송 펌프(400)의 동작 여부에 따라 결정될 것이다.

그리고, 상기 출수 코크(500)의 내부에는 전원 공급에 따라 대략 1.6MHz 대역의 초음파를 발진시키는 판상의 초음파 진동자(510)가 마련되어 있어, 초음파 진동자(510)에 접촉하는 수소수는 물분자가 나노 사이즈, 즉 마이크로미터 단위의 초 미립자로 쪼개져 체내 흡수도가 향상되며, 이와 더불어, 초 미립자 상태의 물 분자는 수소와 결합하여 보다 높은 수소 용존율을 갖게 된다.

그 결과, 상기 출수 코크(500)로 출수되는 수소수는 초 미립자 물 분자를 갖는 수소 용존율 높은 수소수로서, 음용 시 인체에 매우 유익한 효과를 발휘하게 되는 것이다.

이와 함께, 상기 출수 코크(500)로 출수되는 수소수는 초음파 진동자(510)에 의해 연무 또한 동반하게 되며, 이러한 연무는 주변의 음이온량을 크게 증가시키게 되어 사용자로 하여금 신체에 이로운 음이온의 흡입을 도모하고 연무를 통한 청량감과 심미감까지 느끼게 한다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서 도 8에 도시한 바와 같이 상기 출수 코크(500)는 측면에 입구(521)가 형성되고 하측방향을 향하여 출구(522)가 형성된 케이싱(520)과, 상기 케이싱(520) 내에 지지되는 초음파 진동자(510)로 이루어지되, 상기 초음파 진동자(510)는 상기 출구(522)의 반대측과 상기 입구(521)를 향하여 경사지게 배치되는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 출수 코크(500)의 케이싱(520)은 합성수지재나 금속재로 성형된 상하 조립체로써, 그 내부에 초음파 진동자(510)가 마련되며, 수소수가 들어오는 입구(521)가 측면에 연장되어 형성되며, 수소수가 출수되는 출구(522)가 하측을 향하여 형성되어 있다.

이러한 초음파 진동자(510)는 그 상측면이 상기 케이싱(520)의 내면과 소정의 간극을 두고 배치되어, 상기 초음파 진동자(510)의 초음파 발진 시 상기 케이싱(520)에 접촉하지 않아 높은 출력을 낼 수 있도록 한다.

이때, 상기 케이싱(520)의 내부에는 입구(521)로부터 출구(522)에 이르는 유로가 형성되며, 이러한 유로는 공급되는 수소수를 상방향으로 안내하여 상기 초음파 진동자(510)의 저면에 접촉하도록 하는 격벽(523)이 형성되어 있다.

그 결과, 케이싱(520)의 입구(521)로 들어온 수소수는 모두 상방향으로 안내되어 초음파 진동자(510)의 저면에 접촉한 후 출구(522)로 출수되는 것으로, 도 8에 있어서 실선 화살표는 수소수의 흐름을 나타내며, 점선 화살표는 연무의 흐름을 나타낸다.

부차적으로, 상기 출구(522)는 그 내부가 초음파 진동자(510)에서 발진되는 초음파에 의해 초음파 세정 효과를 가지게 됨으로써, 상기 출수 코크(500) 내부는 별도의 유지보수 없이도 초음파 세정에 의해 항상 청결한 상태가 유지되는 효과 또한 가지게 되며, 석회의 영향 또한 전혀 발생치 않게 되는 이점을 갖는다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서, 상기 초음파 진동자(510)에 가변저항이 추가로 접속되어 상기 초음파 진동자(510)의 진동수를 사용자가 가변 제어할 수 있도록 함으로써, 초 미립자의 수소수에 대한 연무 양을 조절 가능하게 할 수도 있다.

이때, 상기 가변저항을 회전에 따라 선형적으로 저항 값이 변동되는 아날로그 가변저항을 적용하는 것도 가능하고, 버튼 조작에 따라 미리 설정된 저항 값이 스텝형태로 가변되는 디지털 가변저항을 적용하는 것도 가능할 것이다.

그 결과, 초 미립자의 수소수와 연무의 양, 추가적으로는 연무에 의해 발생하는 음이온까지도 사용자가 원하는 만큼 조절할 수도 있게 된다.

게다가, 상기 출수 코크(500)에 하측을 지향하는 조명장치, 예를 들어 청색, 적색, 녹색, 또는 이의 조합 등의 발광다이오드(LED)를 부가하여 연무를 조사함으로써, 사용자로 하여금 더욱 높은 청량감과 심미감을 느낄 수 있도록 하는 것도 가능하다.

특히, 본 발명에 있어서는 상기 초음파 진동자(510)가 상기 케이싱(520)의 입구(521) 반대측과 출구(522)를 향하여 도 8에 있어서 좌측이 높고 우측이 낮도록 경사지게 배치되는 것에 가장 큰 특징이 있다.

이때, 상기 초음파 진동자(510)의 경사각에 대응하여 격벽(523)의 높이도 좌측이 높고 우측이 낮게 형성된다.

이는 상기 초음파 진동자(510) 및 상기 격벽(523)의 경사각에 따라 유입되는 수소수의 양과 흘러 나가는 수소수의 각도가 적절하게 형성됨으로써 초음파 발진에 의해 발생한 연무의 방향을 회피하여 수소수에 수소 용존율을 더욱 배가시키는 동시에 연무의 발생량도 증가하게 되는 것이다.

이러한 상기 초음파 진동자(510)의 경사각은 대략 1ㅀ~30ㅀ가 바람직할 것이다.

부차적으로는 상기 초음파 진동자(510)의 경사각을 조절 가능한 구동모터를 부가하여 경사각에 따라 변화되는 연무량을 최적으로 조절하는 것도 가능할 것이다.

마지막으로, 분기관(600)은 상술한 이송 펌프(400)의 구동에 따라 상기 이송 펌프(400)로부터 공급되는 수소수를 상기 출수 코크(500) 및 상기 전해조(300)로 분기시키는 역할을 한다.

이때, 상기 분기관(600)으로부터 상기 전해조(300)에 공급되는 수소수의 양은 상기 전해조(300)에서 전기분해에 따라 줄어든 수소수의 양에 따르기 때문에, 상기 분기관(600)으로부터 상기 전해조(300)로 공급되는 수소수의 양은 상기 분기관(600)으로부터 상기 출수 코크(500)로 공급되는 수소수의 양에 비해 극히 적은 양에 불과할 것이다.

즉, 상기 이송 펌프(400)로부터의 수소수는 대부분 출수 코크(500)를 통해 출수될 것이다.

즉, 본 발명에 있어서는 상술한 이송 펌프(400)의 구동에 따라 출수 코크(500)를 통한 수소수의 출수가 이루어지고, 상기 이송 펌프(400)의 정지에 따라 출수 코크(500)를 통한 수소수의 출수가 멈추게 된다.

그러나, 출수 코크(500)의 설치 높이가 상술한 물탱크(100) 내의 수소수의 수위보다 낮을 경우, 상기 이송 펌프(400)가 정지되더라도 사이폰 현상에 의하여 출수 코크(500)를 통한 출수가 계속될 우려가 있다.

따라서, 본 발명에 있어서는 이러한 사이폰 현상을 예방하기 위한 수단을 필요로 한다.

이를 위해, 본 발명에 있어서 도 9와 같이 상기 분기관(600)과 상기 출수 코크(500) 사이에는 U자 형상의 트랩(610)이 형성되되, 상기 트랩(610)은 상기 물탱크(100)의 만수위보다 높은 위치에 마련되고; 도 10과 같이 상기 분기관(600)과 상기 트랩(610) 사이에는 볼(621)의 자중에 의해 폐쇄 가능한 체크 밸브(620)가 마련되어; 사이폰 현상에 의해 상기 출수 코크(500)로 출수되는 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 도 9에 도시한 바와 같이 출수 코크(500)가 물탱크(100)의 만수위 이하의 높이에 위치하더라도, 상기 분기관(600)과 상기 출수 코크(500) 사이에 별도의 U자 형상의 트랩(610)을 상기 물탱크(100)의 만수위를 초과하는 높이에 마련한다.

추가적으로는, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 분기관(600)과 상술한 트랩(610) 사이에 볼(621)의 자중에 의해 폐쇄 가능한 체크 밸브(620)를 수직하게 추가하는 것도 가능하다.

이러한 체크 밸브(620)에 의하면, 상술한 이송 펌프(400)의 구동 시 수소수에 작용하는 수압에 의해 상기 볼(621)을 밀어 내고 수소수가 체크 밸브(620)를 통과하는 것이 가능하지만, 상기 이송 펌프(400)의 정지 시에는 수소수의 자체 수압에 의해서는 상기 볼(621)을 밀어 내지 못하도록 하는 것이다.

이때, 상기 볼(621)을 STS304 재질로 제작하였을 때 체크 밸브(620)가 원활하게 작동하는 것을 확인하였다.

이에 따라, 이송 펌프(400)가 정지하더라도 출수 코크(500)로 수소수가 사이폰 현상에 의해 출수되는 오동작을 효과적으로 방지하게 된다.

그리고, 상술하였듯이 본 발명의 물탱크(100)는 안착부(200)에 착탈 가능하게 위치하게 되며, 이때, 상기 물탱크(100)와 상기 안착부(200) 사이에는 누기나 누수의 발생이 발생치 않아야 할 것이다.

하지만, 주지의 커넥터를 이용하는 경우 안착부(200)로부터 물탱크(100)를 착탈할 때 추가적인 사용자 조작이 요구될 수 있으며, 특히, 수소의 누기나 수소수의 누수가 발생할 우려가 높다.

따라서, 본 발명에 있어서는 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 물탱크(100)와 상기 안착부(200)에는 수소수를 유통시키기 위한 제1상측 체크밸브(130)와 제1하측 체크밸브(210)가 서로 대향하여 위치하며, 상기 물탱크(100)와 상기 안착부(200)에는 수소를 유통시키기 위한 제2상측 체크밸브(140)와 제2하측 체크밸브(220)가 서로 대향하여 위치하여, 상호간에 누수나 누기 없이 수소수 또는 수소를 유통시키는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 물탱크(100)의 저면에는 수소수를 공급하기 위한 제1상측 체크밸브(130)가 마련되며 수소를 공급받기 위한 제2상측 체크밸브(140)가 마련된다.

이에 대응하여, 상기 안착부(200)에는 상기 제1상측 체크밸브(130)로부터 수소수를 공급받기 위한 제1하측 체크밸브(210)가 마련되며, 상기 물탱크(100)의 제2상측 체크밸브(140)에 수소를 공급하기 위한 제2하측 체크밸브(220)가 마련된다.

이에 따라, 제1상측 체크밸브(130)와 제1하측 체크밸브(210)가 한 조를 이루어 수소수를 유통시키며, 제2상측 체크밸브(140)와 제2하측 체크밸브(220)가 한 조를 이루어 수소를 유통시키게 되는 것이다.

여기에서, 상기 제1상측 체크밸브(130)는 푸시로드(131)와 기밀 재질의 밸브바디(132)가 조립된 상태로 탄성체(133)에 의하여 물탱크(100)의 저면에 설치된다.

이러한 구조에 의해, 외력이 가해지지 않은 상태, 즉 물탱크(100)가 안착부(200)로부터 탈착된 상태에서는 도 11의 (a)와 같이 탄성체(133)에 의해 푸시로드(131)가 하강하도록 힘을 받게 되어, 상기 밸브바디(132)가 유통공을 폐쇄시키게 됨으로써, 물탱크(100)로부터 수소수의 누수를 방지하게 된다.

이러한 제1상측 체크밸브(130)에 대응하는 제1하측 체크밸브(210)는 볼록한 단면을 갖는 밸브바디(211)가 탄성체(212)에 의하여 안착부(200) 내에 설치된다.

이러한 구조에 의해, 물탱크(100)가 안착부(200)로부터 탈착된 상태에서는 도 11의 (a)와 같이 탄성체(212)에 의해 밸브바디(211)가 상승하도록 힘을 받게 되어, 상기 밸브바디(211)가 유통공을 폐쇄시키게 된다.

이때, 상기 물탱크(100)에는 상기 제1상측 체크밸브(130)의 동작을 돕기 위한 파이프 형상 격벽(114)이 돌출 형성되며, 이에 대응하여 상기 안착부(200)에는 상기 제1하측 체크밸브(210)의 동작을 돕기 위한 파이프 형상 격벽(213)이 돌출 형성되어 있다.

이러한 물탱크(100)의 파이프 형상 격벽(114)은 안착부(200)의 파이프 형상 격벽(213)의 내부로 슬라이딩 결합이 가능하기 때문에, 상기 물탱크(100)가 안착부(200)에 장착된 상태에서는 수소수의 누수 없이 물탱크(100)의 수소수가 안착부(200)로 공급될 수 있는 것이다.

만약, 상술한 안착부(200) 상에 물탱크(100)가 장착될 경우, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 제1상측 체크밸브(130)의 푸시로드(131)와 상기 제1하측 체크밸브(210)의 밸브바디(211)가 서로 접촉하게 됨으로써, 제1상측 체크밸브(130) 및 제1하측 체크밸브(210) 둘 모두가 동시에 개방되어 물탱크(100)의 수소수가 안착부(200)로 공급될 수 있는 것이다.

이와 마찬가지 형태로, 상기 제2상측 체크밸브(140)는 푸시로드(141)와 기밀 재질의 밸브바디(142)가 조립된 상태로 탄성체(143)에 의하여 물탱크(100)의 저면에 설치된다.

이러한 구조에 의해, 외력이 가해지지 않은 상태, 즉 물탱크(100)가 안착부(200)로부터 탈착된 상태에서는 도 11의 (a)와 같이 탄성체(143)에 의해 푸시로드(141)가 하강하도록 힘을 받게 되어, 상기 밸브바디(142)가 유통공을 폐쇄시키게 된다.

이러한 제2상측 체크밸브(140)에 대응하는 제2하측 체크밸브(220)는 볼록한 단면을 갖는 밸브바디(221)가 탄성체(222)에 의하여 안착부(200) 내에 설치된다.

이러한 구조에 의해, 물탱크(100)가 안착부(200)로부터 탈착된 상태에서는 도 11의 (a)와 같이 탄성체(222)에 의해 밸브바디(221)가 상승하도록 힘을 받게 되어, 상기 밸브바디(221)가 유통공을 폐쇄시키게 된다.

이때, 상기 물탱크(100)에는 상기 제2상측 체크밸브(140)의 동작을 돕기 위한 파이프 형상 격벽(114)이 돌출 형성되며, 이에 대응하여 상기 안착부(200)에는 상기 제2하측 체크밸브(220)의 동작을 돕기 위한 파이프 형상 격벽(223)이 돌출 형성되어 있다.

이러한 물탱크(100)의 파이프 형상 격벽(114) 또한 안착부(200)의 파이프 형상 격벽(223)의 내부로 슬라이딩 결합이 가능하기 때문에, 상기 물탱크(100)가 안착부(200)에 장착된 상태에서는 수소의 누기 없이 안착부(200)의 수소가 물탱크(100)로 공급될 수 있는 것이다.

만약, 상술한 안착부(200) 상에 물탱크(100)가 장착될 경우, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 제2상측 체크밸브(140)의 푸시로드(141)와 상기 제2하측 체크밸브(220)의 밸브바디(221)가 서로 접촉하게 됨으로써, 제2상측 체크밸브(140) 및 제2하측 체크밸브(220) 둘 모두가 동시에 개방되어 전해조(300)로부터 안착부(200)로 공급되는 수소가 물탱크(100)에까지 공급될 수 있는 것이다.

정리하면, 안착부(200)로부터 물탱크(100)가 탈착되는 경우, 한 조를 이루는 제1상측 체크밸브(130) 및 제1하측 체크밸브(210)와 제2상측 체크밸브(140) 및 제2하측 체크밸브(220)가 모두 폐쇄된다.

반대로, 안착부(200) 상에 물탱크(100)가 장착되는 경우, 한 조를 이루는 제1상측 체크밸브(130) 및 제1하측 체크밸브(210)가 수소수를 누수 없이 물탱크(100)로부터 안착부(200)로 공급하는 한편, 한 조를 이루는 제2상측 체크밸브(140) 및 제2하측 체크밸브(220)가 수소를 누기 없이 안착부(200)로부터 물탱크(100)로 공급하는 것이 가능해진다.

특히, 본 발명에 있어서는, 상기 수소 용존기(120)는 기공 직경 0.1~0.5㎛의 세라믹 다공체로 이루어져 상기 제2상측 체크밸브(140)에 마련되는 것이 바람직할 것이다.

즉, 도 11에 도시한 바와 같이 미세한 나노 직경으로 수소 기포를 생성하여 용존시킬 수 있도록 기공 직경 0.1~0.5㎛의 세라믹 다공체로 이루어진 수소 용존기(120)를 채택하고, 이러한 수소 용존기(120)를 상술한 제2상측 체크밸브(140) 윗부분에 설치함으로써, 상기 제2상측 체크밸브(140)를 통해 물탱크(100)로 공급되는 미세한 기포 형태의 수소를 보다 효과적으로 용존시킬 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명에 있어서 물탱크(100) 내의 수소수 수위를 검출하기 위하여, 도 3에 예시한 바와 같이 상기 안착부(200)에는 상기 물탱크(100) 내의 수소수 유무를 비접촉으로 검출 가능한 정전 용량 센서(230)가 마련되는 것이 바람직하다.

이러한 정전 용량 센서(230)는 도 4에 도시한 바와 같이 상기 물탱크(100)의 바닥면에 오목하게 형성된 요홈(132) 내에 삽입된 상태로 위치하게 된다.

그 결과, 상기 정전 용량 센서(230)는 상기 물탱크(100)의 바닥면 하부에 밀접하게 위치하게 되며, 상기 물탱크(100) 내부의 수소수의 유무를 비접촉으로 검출하는 것이 가능해진다.

이 정전 용량 센서(230)는 비접촉 방식을 이용하여 수소수의 콘덴서 값의 변화를 이용하여 수소수의 유무를 정확하게 센싱하게 되며, 정전 용량 센서(230)에서 검출된 값은 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 전달될 수 있다.

즉, 상기 물탱크(100) 내에 수소수가 존재하지 않을 경우, 예를 들어 상술한 하우징(800)의 스위치(810) 인근에 별도로 마련된 경고등을 점등시키거나 경고음을 발생시키는 등이 가능할 것이다.

마지막으로, 본 발명에 있어서 상기 분기관(600)과 상기 전해조(300) 사이에는 이온교환 수지를 이용하여 이물질을 여과시키는 복합 이온수지 필터(700)가 추가로 마련되는 것이 바람직할 것이며, 이를 통해, 수소수에 포함되어 있는 이물질을 여과시킴으로써 양질의 수소수를 사용자게 제공하는 것이 가능해진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 물탱크(100) 내에 수소수가 없으면 사용자는 손잡이(112)를 이용하여 안착부(200)로부터 물탱크(100)를 분리시킨 후, 뚜껑(111)을 열어 원수를 보충하게 된다.

이러한 경우, 상기 물탱크(100)에 마련된 제1상측 체크밸브(130)와 제2상측 체크밸브(140)는 폐쇄된 상태를 유지하여 원수가 누수되는 것을 방지하게 된다.

이후, 원수를 채운 물탱크(100)를 안착부(200) 상에 올려놓으면, 물탱크(100)에 마련된 제1상측 체크밸브(130)와 안착부(200)에 마련된 제1하측 체크밸브(210)가 상호 작용에 의해 모두 개방됨으로써, 상기 물탱크(100) 내의 원수가 상기 안착부(200)로 공급된다.

이와 같이 안착부(200)로 공급된 원수는 이송 펌프(400)를 통해 분기관(600)을 거쳐 전해조(300)로 공급되며, 전해조(300)에서는 전기분해를 실시하여 산소와 수소를 생성시키게 된다.

상기 전해조(300)에서 생성된 산소는 별도의 산소 배출구(310)를 통해 대기 중으로 방출되는 반면, 생성된 수소는 다시 안착부(200)로 보내진다.

안착부(200)로 보내진 수소는 상호 작용에 의해 모두 개방된 제2하측 체크밸브(220) 및 제2상측 체크밸브(140)를 순차적으로 거쳐 물탱크(100)로 공급되며, 이와 같이 물탱크(100)로 공급되는 수소는 수소 용존기(120)를 통해 미세한 나노 크기의 수소 기포가 되어 원수에 용존됨으로써, 상기 물탱크(100) 내에는 수소수가 생성되는 것이다.

이와 같은 동작은 상기 물탱크(100)의 용량에 의존하여 일정한 시간 간격을 두고 반복적으로 이루어짐으로써, 상기 물탱크(100) 내에는 항상 높은 수소 용존율의 수소수가 저수되게 된다.

이러한 수소수는 사용자의 스위치(810) 조작에 따라 다시 이송 펌프(400)에 의해 분기관(600)을 거쳐 출수 코크(500)를 통해 출수될 것이다.

이때, 상기 출수 코크(500)에서는 초음파 진동자(510)가 초음파를 발진시켜 연무를 발생시킴으로써, 연무와 함께 수소수를 출수시키는 것이 가능하다.

그리고, 사용자의 스위치(810) 조작에 따라 상기 이송 펌프(400)의 구동이 정지되면, 수소수의 출수가 정지되며, 이때, 물탱크(100)의 만수위 보다 높게 위치하는 트랩(610) 및 볼(621)을 구비한 체크 밸브(620)에 의해 사이폰 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지하게 된다.

이후, 상기 물탱크(100) 내에 수소수가 소진되면, 정전 용량 센서(230)를 통해 이를 자동으로 검출하여 경고등을 점등시키거나 경고음을 발생시킴으로써, 사용자에게 물탱크(100)가 비어 있는 상태를 인지시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 수소수 제조장치는 높은 수소 용존율의 수소수를 연무와 함께 공급할 수 있는 동시에, 수소나 수소수의 누기나 누수를 방지하는 한편 사이폰 현상에 의해 수소수가 의도치 않게 출수되는 것을 효과적으로 예방하여 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 물탱크 110 : 용기
111 : 뚜껑 112 : 손잡이
113 : 요홈 120 : 수소 용존기
130 : 제1상측 체크밸브 140 : 제2상측 체크밸브
200 : 안착부 210 : 제1하측 체크밸브
220 : 제2하측 체크밸브 230 : 정전 용량 센서
300 : 전해조 310 : 산소 배출구
400 : 이송 펌프 500 : 출수 코크
510 : 초음파 진동자 520 : 케이싱
521 : 입구 522 : 출구
523 : 격벽 600 : 분기관
610 : 트랩 620 : 체크 밸브
621 : 볼 700 : 복합 이온수지 필터
800 : 하우징 810 : 스위치
820 : 전원 포트

Claims

삭제
저수 가능한 용기와, 다공성 재질로 이루어져 상기 용기 내에 마련되되 수소가 공급될 경우 원수 또는 수소수 내에서 나노 직경의 수소 기포를 생성하는 수소 용존기를 포함하는 물탱크와;
상기 물탱크가 착탈식으로 안착 가능하며, 상기 수소 용존기에 수소를 공급하는 한편 상기 물탱크로부터 수소수를 공급 받는 안착부와;
전원 공급에 따라 전기분해를 실시하여 생성된 수소를 상기 안착부를 통해 상기 수소 용존기에 공급하는 전해조와;
상기 안착부로부터 공급 받은 수소수를 일방향으로 압송시키는 이송 펌프와;
초음파 진동자를 구비하여 공급되는 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수 코크와;
상기 이송 펌프로부터 공급되는 수소수를 상기 출수 코크 및 상기 전해조로 분기시키는 분기관를 포함하되;
상기 분기관과 상기 출수 코크 사이에는 U자 형상의 트랩이 형성되되, 상기 트랩은 상기 물탱크의 만수위보다 높은 위치에 마련되고;
상기 분기관과 상기 트랩 사이에는 볼의 자중에 의해 폐쇄 가능한 체크 밸브가 마련되어;
사이폰 현상에 의해 상기 출수 코크로 출수되는 현상의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 수소수 제조장치.
제2항에 있어서, 상기 물탱크와 상기 안착부에는 수소수를 유통시키기 위한 제1상측 체크밸브와 제1하측 체크밸브가 서로 대향하여 위치하며, 상기 물탱크와 상기 안착부에는 수소를 유통시키기 위한 제2상측 체크밸브와 제2하측 체크밸브가 서로 대향하여 위치하여, 상호간에 누수나 누기 없이 수소수 또는 수소를 유통시키는 것을 특징으로 하는 수소수 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 수소 용존기는 기공 직경 0.1~0.5㎛의 세라믹 다공체로 이루어져 상기 제2상측 체크밸브에 마련되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조장치.
제4항에 있어서, 상기 안착부에는 상기 물탱크 내의 수소수 유무를 비접촉으로 검출 가능한 정전 용량 센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조장치.
제5항에 있어서, 상기 분기관과 상기 전해조 사이에는 이온교환 수지를 이용하여 이물질을 여과시키는 복합 이온수지 필터가 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조장치.