JP2015535917A - 水素水冷温水機 - Google Patents

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Abstract

【課題】飲料水用容器内の空気による水の汚染を未然に防止して、水素が溶存した水を供給できる水素水冷温水機を提供する。【解決手段】本発明は、水素水冷温水機に関するものであり、上部に位置した飲料水用容器を介して供給された水を一定量貯水して供給する本体と、前記本体に設けられ、一定量の水素を発生させ、貯水された水に水素を溶存させる電解部と、前記電解部に交流電流を直流電流に変換して供給する電源供給部とを備えて構成される。【選択図】図2

Description

本発明は、水素水冷温水機に関するものであり、具体的には、冷温水機に電気分解可能な電解手段を配置し、溶存水素を発生させるとともに陽極で発生したオゾンを飲料水用容器(タンク)(食用水用容器(タンク))(以下、「飲料水用容器」と呼ぶ)が位置する上部空間に充填させて、細菌を含む外部の空気がオゾンにより殺菌された状態で飲料水用容器に供給されるようにすることで、飲料水用容器内の空気による水の汚染を未然に防止し、水素が溶存した水を供給できる水素水冷温水機に関するものである。
一般的に、冷温水機は、貯水された水を使用者が冷水や温水を区別して利用できるようにする装置である。
このような冷温水機10の構造を見ると、図1に示すように、ケース状で構成されたボディ11の上部に飲料水用容器12が結着される収容孔11aが形成されており、飲料水用容器から水の供給を容易にするための空間Sと接続される空気流入口11bが形成されている。また、内部には飲料水用容器から放出された水が一定量貯水される冷水タンク14が配置され、前記冷水タンク14の周囲には、冷水の温度を一定に維持させるための保温カバーが配置されており、冷水タンク14の下端部の外郭には蒸発コイル18が配置され、下部の圧縮機16による冷凍サイクルを形成して水を冷水に変化させ、冷水タンク下部には飲料水用容器から供給された水を加熱保持するためのヒータ手段(図示せず)を備える温水タンク15が配置されている。
すなわち、従来の冷温水機は、飲料水用容器12から供給される水が圧縮機と蒸発コイルにより冷水に変換された後、冷水は冷水タンクに保管され、温水は温水タンクに加熱保持されて、使用者が冷温水給水コックを選択的に利用するたびに必要な水を供給する構造である。
このように供給される水は、循環または保管において細菌が発生する問題があった。
かかる問題点を解決するための技術として、韓国公開特許公報第10−2011−0001376号、韓国公開特許公報第10−20130015955号、韓国登録特許第10−1196335号、登録特許第10−1258314号、韓国登録特許第10−0753204号などのように多くの技術が提示された。
しかしながら、従来のこれらの冷温水機もまた、水位が低くなるにつれて飲料水用容器の水が排出され、水位を調節するため、ボディの空気流入口を介して外部の空気が空間を介して飲料水用容器内部に流入し、汚染(細菌やほこりなど)された空気が飲料水用容器内部に流入されるしかなく、水分が多い状態の飲料水用容器内部は雑菌繁殖の温床となる問題が発生しており、これによって冷水または温水に供給される水が汚染された状態で使用者に提供される問題点があった。
一方、1980年代以来、代表的にはアルカリイオン水などの機能水に対して対医学的にプラスの効果が多く知られ、水素水への関心が大きく高まった。1997年、日本の科学者たちは、フランスのルルドの泉、ドイツのノルデナウの水、メキシコのトラコテの泉など世界的に知られている奇跡の泉の成分の分析結果、すべて溶存水素を含有していることを明らかにし、アルカリイオン水にもまた溶存水素が1〜0.3ppm程度で溶け含まれているので、糖尿病や高血圧などに対して治療効果を持つことができたと結論付けた。
人体の病気の90%程度がすべて活性酸素から起因するという医学界の結論が出た後、細胞内の活性酸素を最も効果的に除去できる物質は、細胞膜を通過できる水素であると多くの研究が発表され、特に日本の学界では水素が人体内に蓄積された放射性物質を排出する機能があることを明らかにした。このような水素を最も簡単に摂取できる方法は、飲用水に水素が溶存した、水素水を飲用することであり、高濃度の水素水は、水の電気分解により陰極で発生する電解水として得られる。
したがって、世界的に広く利用されている冷温水機に水素が溶存した水と、常に殺菌された状態の水を供給できる技術が必要であった。
本発明の目的は、上記のような従来の特性を改善するために提案されたもので、冷温水機に電気分解できる電解手段を配置して溶存水素を発生させるとともに、陽極で発生するオゾンを飲料水用容器が位置する上部空間に充填させ、細菌を含む外部の空気がオゾンにより殺菌された状態で飲料水用容器に供給されるようにすることで、飲料水用容器内の空気による水の汚染を未然に防止して、水素が溶存した水を供給できる水素水冷温水機を提供することにある。
本発明は、上記の目的を達成するために以下のような構成を有する。
本発明による水素水冷温水機は、上部に位置した飲料水用容器を介して供給された水を一定量貯水して供給する本体と、前記本体に設けられて、一定量の水素を発生させ、貯水された水に水素を溶存させる電解部と、前記電解部に交流電流を直流電流に変換して供給する電源供給部とを含んで構成される。
そして、前記本体には、冷水を貯水する冷水タンク内に備えられて飲料水用容器から供給される水の水位を検出する水位センサが備えられる。
また、前記冷水タンクには、温水タンクから沸騰した水蒸気が冷水の温度に影響を与えないようにするとともに、水中の溶存水素の濃度を最大化させるための分離板が備えられる。
そして、前記電源供給部は、コックに備えられた動作手段と、本体に備えられたリードスイッチとの連携により、電源の供給と遮断が行われる。
また、前記動作手段は、磁石であることが望ましい。
そして、前記電解部は、移動通路が形成されたボディと、前記ボディの下部に配置されて水素を発生させる電解手段とを備える。
また、前記ボディは、上部に位置されたブラケットと、前記ブラケットの端部に突出した取付突起と、下部に位置して電解手段が結合されるハウジングと、ボディの一側に配置され、電源を前記電解手段側に供給する陰極接地板と陽極接地板を含んで構成される。
そして、前記ボディには、移動通路と接続された入水口が形成され、前記入水口は、移動通路の逆方向に開口される。
また、前記電解手段は、前記ハウジングの下部に配置される陰極フレームと、前記陰極フレームの下部に配置される陽極フレームと、前記陰極フレームと陽極フレームの間に配置され、陰極接地板と陽極接地板から電源の供給を受けて動作する陰電極板と陽電極板が備えられ、前記陰電極板と陽電極板との間には、高分子イオン交換樹脂膜が備えられる。
そして、前記陰極フレームと陽極フレームの間には、前記高分子イオン交換樹脂膜を加圧密閉させるガスケットが備えられる。
また、前記電解手段は、電源供給部により陽電極板と陰電極板が正、逆にされて動作する。
そして、前記陽極接地板の下部で発生した酸素ガスは、次のような反応を介してオゾンガスを生成する。
+HO=O+2e+2H
本発明によると、冷温水機に電気分解できる電解手段を配置させ、溶存水素を発生させるとともに、陽極で発生するオゾンを飲料水用容器が位置する上部空間に充填させ、細菌を含む外部の空気がオゾンにより殺菌された状態で飲料水用容器に供給されるようにすることで、飲料水用容器内の空気による水の汚染を未然に防止して、水素が溶存した水を供給できるという効果がある。
従来の一般的な冷温水機を示す図 本発明による水素水冷温水機を示す図 図2に図示された電解部を示す斜視図 図3に図示された電解部を示す分解斜視図 本発明による電解部の動作状態を示す図 本発明による電解部の動作状態を示す図
上記本発明の目的、特徴および利点は、添付図面に関する以下の実施例の記載からより明らかになるであろう。
以下の特定の構造ないし機能的説明は、単に本発明の概念による実施例を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の概念による実施例は、様々な形態で実施することができ、本明細書で説明する実施例に限定されるものと解釈してはならない。
本発明の概念による実施例は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるので、特定の実施例は図面に例示し、本明細書又は出願で詳細に説明する。しかし、これは本発明の概念による実施例を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解すべきである。
第1及び/又は第2等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用されるが、上記構成要素は上記用語に限定されない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用され、例えば、本発明の概念による権利範囲から外れないまま、第1構成要素は第2構成要素と命名されることができ、同様に第2構成要素は第1構成要素とも命名されることができる。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、「接続されて」いると言及されるときは、その他の構成要素に直接に連結されているか、又は接続されていることもあるが、その間に他の構成要素が存在することもあると理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」ているか、又は「直接接続されて」いると言及されるときは、その間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち、「〜の間に」と「すぐ〜の間に」、又は「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」等の表現も同様に解釈されるべきである。
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明らかに異なるものを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む(備える)」又は「有する」等の用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、1つ若しくはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はそれらを組み合わせたものの存在、又は付加の可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
他に定義されない限り、技術的又は科学的用語を含め、ここで使用される全ての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用される、辞典に定義されているような用語は、関連技術が文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書において明確に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。
図2に示すように、本発明による水素水冷温水機100は、本体110と、電解部120と、電源供給部130とを備える。
前記本体110は、温水タンク、圧縮機、蒸発コイル、保温カバー、冷水タンク111、飲料水用容器112、コック115などのように、従来の冷温水機に設けられた構成と同様に設けられている。
ここで、本発明は、冷水タンク111内に貯水された水の水位を検出する水位センサ113と、温水タンクで沸騰した水蒸気が冷水の温度に影響を与えないようにして、冷水タンク内で渦流を発生させ、水素の上昇を遅延させて、水中の溶存水素濃度を増加させることができるようにする分離板114をさらに備える。また、前記分離板114は、水中で上昇するときの上昇速度を減少できるように、表面積を増加させるエンボス加工などが形成されることができ、水中での水素の上昇を減少できるものであれば、いかなる構造でも良い。
すなわち、前記水位センサは、後述する電源供給部と連携して貯水される水の水位を常に一定に維持させる役割に加え、電源供給部の動作に関与する構成であり、前記分離板114は、発生した水素ガスが水中で上昇するときに上部までの到達時間を遅延させて、水中の水素溶存濃度を高めるための構成である。
また、前記本体110には、飲料水用容器112から水が放出される際、本体内部に空気を流入させるための空気流入口110bと飲料水用容器が本体に取付けられるようにする飲料水用容器収容孔110aが形成されており、前記飲料水用容器収容孔110aの下部には、段差状の下部面110cが形成され、貯水された水の水面と接して飲料水用容器を遮断する役割を果たす。
そして、前記コック115は、貯水された水を使用者が飲用するために動作する手段であり、コック115のレバー115aには、検出手段115bが備えられており、前記検出手段115bには、磁石を利用することが望ましい。これらの構成については、後述する電源供給部の記載で具体的に説明する。
前記電解部120は、冷水タンク111内に備えられて、水中で電気分解することによって水素ガスを発生させ、水に溶存水素を加える機能を果たすものであり、図3および図4に示すように、ボディ121と電解手段129で構成されている。
前記ボディ121は、一定の長さを持ち、内部に移動通路125が形成されて、下段にはボディに対する傾斜角を持って直交した形で、ハウジング122が形成されており、上部にはハウジングに対して反対方向に直交したブラケット123が構成されて、前記ブラケット123の下段には取付突起124が構成されている。
また、前記ボディ121の垂直面には、外部電源の供給を受け電解手段に供給する陰極接地板127と陽極接地板128が備えられている。
そして、前記ボディの後面には、前記移動通路125と連通して、移動通路125を介して移動するオゾン(O)が逆流することを防止し、水の冷水タンクに貯水された水の通路の役割を果たす入水口126が移動通路125に対して逆方向に斜めに形成されている。
すなわち、前記入水口126は、ボディの後面断部から上部方向に斜めに移動し、移動通路に合流するようになっており、入水口を介して水は移動できるものの、オゾン(O)が逆流して冷水タンクに流入することを防止する構造となる。
前記電解手段129は、前記ハウジング122の下部面に位置し、陰極フレーム129bによりハウジング122に結合して固定される陰電極板129aと、前記陰電極板129aから一定の間隔をおいて離隔された状態で下部に位置し、陽極フレーム129dによりハウジング122に固定支持される陽電極板129cと、前記陰電極板129aと陽電極板129cとの間に配置され、陰電極板129aと陽電極板129cを相互に遮断する機能を有する高分子イオン交換樹脂膜129eとを備え、イオン交換樹脂膜は、陰電極板と陽電極板との間にそれぞれガスケットが設けられて漏洩を防止する構成を有する。
また、前記陽極フレーム129dは、前記移動通路125と接続される連結孔129fが形成されており、前記連結孔129fが隣接する位置には、陽電極板から発生するオゾン(O)気泡が収容される空間129gが形成されている。
一方、前記陰極フレーム129bと陽極フレーム129dとの間には、前記高分子イオン交換樹脂膜129eを加圧密閉させるガスケット129hが備えられており、前記冷水タンクと空間129gを遮断して、空間で形成されるオゾンが冷水タンクに流動することを防止するために防水処理を行う。
すなわち、前記電解手段は、陰電極板129aと陽電極板129cに電源が印加され、電気分解反応を起こすと、二つの電極板の間で以下のような反応が行われる。
(陽極)2HO(l)=O(g)+4e+4H+(aq)
+HO=O+2e+2H
(陰極)4H(aq)+4e=2H(g)
上記の反応式により、陽極では酸素ガスが発生し、オゾン(O)気泡が収容される空間129g内の水に溶存したり、空間内で微細なガス状に発生して互いに凝集し、大きな気泡を形成した後、移動通路125と接続される連結孔129fを介して冷水筒上部の空間Sに充填される。陽極反応により生成された溶存水素イオンは、高分子イオン交換樹脂膜を介して陰極に移動し、前記陰電極板で電子を受け取って水素ガスが発生し、水素ガスは水に対する溶解度が大きいため、冷水タンク内で気泡状に発生して、上部に上昇する途中でほとんどが貯水された水に溶存されて水素豊富水を生成する。
前記電源供給部130は、図2および図5に示すように、本体110内に備えられて閉回路を構成しており、冷水タンク内に配置された水位センサ113と電気的に接続され、内部にはリードスイッチ131が配置される。また、内部には、交流電源を直流電源に変換する構成が備えられ、電線を介して前記電解部120の陰極接地板127と陽極接地板128にそれぞれ接続される。
すなわち、前記電源供給部130は、水素水冷温水機に供給される交流電流を直流電流に変換して、これを電解部に供給し、電解部を電気分解できるようにすることであり、使用者が水を飲用するために前記コック115に設けられたレバー115aを加圧すると、本体に設けられたリードスイッチにレバーに配置された検出手段115bを接近させ、磁場を利用してリードスイッチを動作させて、電源を印加し、電解部を動作させる。本発明では、磁石を利用してリードスイッチを動作させたが、リードスイッチを動作させることができるものであればいかなるものでもよい。
一方、本発明の電解部は、冷水タンクから脱着可能な構造を有する。すなわち、電解部はボディ121の上部に直交して配置されたブラケット123の取付突起124を用いて、前記冷水タンク111の上段に掛けられて配置されるので、メンテナンスのための着脱が容易に行われる。また、取付突起は、図示されてはいないが、弾性体などを用いて冷水タンクに密着させて固定力を強化することも可能である。
以下、添付した図面を参照して本発明の動作状態を説明する。
図2に示すように、本発明による水素水冷温水機は、電解部120が配置されており、前記電解部120を動作させるための電源供給部130が配置される。
これにより、水素水冷温水機に溶存水素を含ませるための動作としては、まず、飲料水用容器112に貯水された水を冷水タンクと温水タンクに移動させた後、冷水タンクに一定量の水が貯水されると、本体の下部面110cに水面が至り、以上の水の流入が遮断される。
ここで、使用者が水を飲用するためにコック115のレバー115aを加圧して水が放出されると、レバー115aがリードスイッチ131に近接し、レバーに設けられた検出手段115bにより動作し、電源供給部130に電源が供給される。
供給された電源は、電源供給部130内で交流電流が直流電流に変換され、変換された直流電流は、電解部120の陰極接地板127と陽極接地板128にそれぞれ電源を印加し、また、陰極接地板127と陽極接地板128は、接続された陰電極板129aと陽電極板129cに電流を印加して、相互の電気分解反応を行う。
このように電気分解される過程において、陽電極板では、陽電極板の反応により酸素ガスが発生し、陰電極板では水素が発生して、発生した水素は冷水タンク内で上昇して溶存する。
また、図5に示すように、陽電極板129cで発生した酸素ガス(O)は、陽極フレーム129d内の空間129gで水と反応してオゾン(O)を生成する。
オゾンの反応式は以下の通りである。
+HO=O+2e+2H
生成されたオゾンガスは、空間内で互いに凝集され、オゾン気泡を形成し、形成されたオゾン気泡はボディ121内に形成された移動通路125を介して上昇し、本体110内の空間Sに充填されて空間Sに存在する空気を殺菌し、飲料水用容器から水が流出するときに飲料水用容器内に流入される空気と共に飲料水用容器内に流入されて飲料水用容器内の空気を殺菌する。
このとき、前記移動通路125と接続された入水口126を介して、ボディに存在する水がなくなるほど供給し、移動するオゾンが冷水タンクに移動することを防止する。
すなわち、陰電極板と陽電極板に印加される電流による反応と、反応によって生成された副産物である酸素ガスが水と反応してオゾンを生成することで、オゾンは公知のように殺菌力が非常に優れているため、飲料水用容器に供給される空気をオゾンを用いて殺菌することができる。
また、本発明において、コックの動作がある場合にのみ電解部が動作すると説明しているが、コックの動作がない場合でも、タイマなどを用いて、一定の時間間隔で電解部が動作して、貯水された水の溶存水素濃度を常に一定に保持することができる。
一方、前記電解部120は、コックの動作により基本的に動作して、貯水された水の溶存水素濃度を調節できるが、最初に飲料水用容器から水を供給する過程においては、貯水された水の溶存水素が存在しないため、水位センサにより電解部を一定時間動作させて、貯水された水に水素が溶存できるようにし、最小の運転準備状態を本体の外部にLEDランプなどを用いて使用者が識別できるようにする。
また、本発明における電解部は、タイマまたは使用者の任意の操作スイッチを用いて逆転運行が可能になる。
これは、飲料水に溶存されているカルシウム、マグネシウムなどのミネラル陽イオンが電気引力のために陰電極板に固着されるためであり、これを防止するために電源供給部から電解部に出力される直流電流を一定のパタンで陽極と陰極を交差させて、正、逆に運転させることにより、ミネラル陽イオンが固着することを防止できる。また、陽極と陰極を逆転した運転を一定時間行うことで、冷水タンク内で陽極電解反応による溶存オゾン水を生成させ、冷水タンク内全体を除菌および洗浄することができる。このとき、殺菌および洗浄された水は外部に排出させて除去する。
以上、本発明について好適な実施例を用いて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
100 水素水冷温水機
110 本体
111 冷水タンク
112 飲料水用容器
113 水位センサ
114 分離板
115 コック
120 電解部
121 ボディ
122 ハウジング
123 ブラケット
124 取付突起
125 移動通路
126 入水口
127 陰極接地板
128 陽極接地板
129 電解手段
129a 陰電極板
129b 陰電極フレーム
129c 陽電極板
129d 陽電極フレーム
129e 高分子イオン交換樹脂膜
129f 連結孔
129g 空間

Claims (13)

  1. 上部に位置した飲料水用容器を介して供給された水を一定量貯水して供給する本体と、
    前記本体内に設けられて一定量の水素を発生させ、貯水された水に水素を溶存させる電解部と、
    前記電解部に交流電流を直流電流に変換して供給する電源供給部とを備える水素水冷温水機。
  2. 前記本体は、冷水を貯水する冷水タンク内に設けられて、飲料水用容器から供給される水の水位を検出する水位センサを備える請求項1記載の水素水冷温水機。
  3. 前記冷水タンクは、温水タンクから沸騰した水蒸気が冷水の温度に影響を及ぼさないようにするとともに、水中の溶存水素濃度を最大化させることができる分離板を備える請求項2記載の水素水冷温水機。
  4. 前記電源供給部は、コックに備えられた動作手段と、本体に備えられたリードスイッチとの連携により、電源の供給と遮断が行われる請求項1記載の水素水冷温水機。
  5. 前記動作手段は、磁石である請求項4記載の水素水冷温水機。
  6. 前記電解部は、移動通路が形成されているボディと、前記ボディの下部に配置されて水素を発生させる電解手段とを備える請求項1記載の水素水冷温水機。
  7. 前記ボディは、上部に位置したブラケットと、前記ブラケットの端部に突出した取付突起と、下部に位置して電解手段と結合されるハウジングと、ボディの一側に配置されて電源を前記電解手段に供給する陰極接地板と陽極接地板とを備える請求項6記載の水素水冷温水機。
  8. 前記ボディには、移動通路と接続された入水口が形成されている請求項7記載の水素水冷温水機。
  9. 前記入水口は、移動通路に対して逆方向に開口されている請求項8記載の水素水冷温水機。
  10. 前記電解手段は、前記ハウジングの下部に配置される陰極フレームと、前記陰極フレームの下部に配置される陽極フレームと、前記陰極フレームと陽極フレームの間に配置されて、陰極接地板と陽極接地板から電源の供給を受けて動作する陰電極板と陽電極板を備え、前記陰電極板と前記陽電極板の間には、高分子イオン交換樹脂膜が備えられる請求項7記載の水素水冷温水機。
  11. 前記陰極フレームと前記陽極フレームの間には、前記高分子イオン交換樹脂膜を加圧密閉させるガスケットが備えられる請求項10記載の水素水冷温水機。
  12. 前記電解手段は、電源供給部により陽電極板と陰電極板が正、逆にされて動作する請求項10記載の水素水冷温水機。
  13. 前記陽極接地板の下部で発生した酸素ガスは、次のような反応によってオゾンガスを生成する請求項9記載の水素水冷温水機。
    +HO=O+2e+2H
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