KR100909670B1 - 이온수기의 전해조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산성이온수와 알칼리이온수를 공급하는 이온수기의 전해조에 관한 것으로, 특히 공급수유입구를 통하여 케이스의 내부로 급수되는 공급수를 산성이온수 및 알칼리이온수로 전기분해/분리하여 배출하는 전극판과 격막을 케이스 내에서 교대로 적층시켜 내장하고, 외부전원과 연결되는 전극판의 전극단자만을 케이스의 외부로 돌출시킴으로써, 전기 누전으로 인한 화재를 예방하고, 공급수 및 이온수가 케이스 외부로 누수되는 것을 예방하여 전해효율을 최대화할 수 있는 이온수기의 전해조에 관한 것이다.

이온수기, 전해조, 전극판, 격막, 전극단자, 단자부

Description

이온수기의 전해조{electrolyzer}

본 발명은 공급수를 산성이온수와 알칼리이온수로 분해/분리하는 이온수기의 전해조에 관한 것이다.

본 발명은 공급수를 산성이온수와 알칼리이온수로 분해,분리하는 이온수기의 전해조에 관한 것으로, 특히 공급수유입구를 통하여 케이스의 내부로 급수되는 공급수를 산성이온수 및 알칼리이온수로 전기분해/분리하여 배출하는 전극판과 격막을 상기 상하케이스 내에서 교대로 적층시킴으로써, 상기 공급수 및 이온수의 누수를 예방하여 전해효율을 최대화할 수 있는 이온수기의 전해조에 관한 것이다.

일반적으로 이온수기는, 통상적으로, 고혈압, 당뇨병 등의 현대 성인병의 중요 원인 중의 하나가 고기류, 생선류 등 산성식품의 과다 섭취로 인한 체질의 산성화이며, 이러한 산성 체질을 약알칼리 체질로 개선하기 위해 이온수기가 개발되어 왔다.

이와 같은 이온수기는 필터부와 전해조로 구성되며, 수돗물 등의 공급수가 필터부에서 정수된 다음 전해조로 유입된 후 여기에서 산성이온수와 알칼리이온수 가 생성된다. 상기 전해조는 전기적 성질을 가진 이온만 통과할 수 있는 격막에 의해 양극실 전극과 음극실 전극으로 구분되어 있으며, 여기에 전압을 인가하게 되면 공급수(수돗물)가 전기분해되면서 이온수가 생성되는 것이다.

음극실에는 칼슘이온, 마그네슘이온, 칼륨이온, 나트륨이온 등 알칼리성이온 등이 모여 알칼리이온수가 되며, 양극실에는 염화이온, 황이온 등 산성이온이 모여 산성이온수가 된다.

알칼리이온수는 물 입자가 작아 체내에 흡수가 빠르며, 활성산소를 제거하는 항산화 역할을 한다. 밥 지을 때, 커피·홍차·녹차 등 차를 끓일 때, 과음이나 숙취 후, 야채나 과일을 씻을 때, 요리할 때, 술 또는 칵테일을 만들 때 사용할 수 있다. 또한, 산성이온수는 살균 및 표백 작용 효과가 있어, 목욕이나 세수 등을 할 때, 도마·식기·행주 등을 세척할 때, 벌레 물린 곳이나 피부에 상처난 곳에 사용할 수 있다.

상기와 같이 알칼리이온수와 산성이온수로 분해 분리하는 종래 이온수기의 전해조는 전극판과 격막의 사각 테두리면을 따라 다수의 체결공을 형성하고, 상기 체결공에 체결너트 등을 이용하여 상기 전극판과 격막을 결합시키는 구조로 형성되었다.

상기와 같은 종래 이온수기의 전해조는 전극판 및 격막의 테두리면을 따라 다수의 체결공을 형성하고, 상기 체결공에 나사를 체결하여 결합함으로써, 체결부품수의 증가, 장시간 사용 시 부품이 물에 닿아 부식되는 등의 문제점이 발생하며, 이를 해결하기 위해 전극판 및 격막을 상하부케이스에 내장하여 초음파융착에 의해 상하부케이스를 밀봉함으로써 상기 문제점을 해결하고자 한다.

또한, 종래 이온수기는 상기 전극판 및 격막의 교체 수리가 매우 번거로운 작업을 통해 이루어져 작업효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있으며, 특히, 외부전원이 인가되는 전극판의 전극단자가 물에 닿아 전기누전을 일으킬 수 있는 문제점을 초래하여, 본 발명에 따른 이온수기의 전해조는 전극단자만을 상하부케이스에서 외부로 돌출시킴으로 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 이온수기의 전해조는, 내부에 공간이 형성되고, 전면 수직중심선의 양측으로 교차하여 형성되는 관통공을 내포하는 단자부가 전면에 형성되는 하부케이스; 상기 관통공에 순차적으로 전극단자가 관통되어 상기 하부케이스 내에 적층되는 전극판; 상기 하부케이스와 결합하고, 전방에는 제1배출구 및 제2배출구가 각각 형성되며, 후방에는 상기 하부케이스 내부로 공급수가 유입되도록 공급수유입구가 형성되는 상부 케이스; 상기 전극판 사이에 형성되어 상기 전극판과 밀착되며, 후단부의 상면 및 하면에는 공급수유입구와 연결되는 유입통로가 형성되고, 전단부의 상면 및 하면에는 상기 제1배출구 및 제2배출구와 연결되는 배출통로가 형성되는 격막; 및 상기 관통공과 상기 전극단자 사이에 억지끼움되는 패킹부재;를 포함하며, 상기 하부케이스의 단자부에는 상기 전극단자가 관통되면서 상기 단자부를 폐쇄하는 단자부마개;가 형성되는 것을 특징으로 하는 이온수기의 전해조를 제공한다.

본 발명에 따른 이온수기의 전해조는 공급수를 전기분해/분리하여 산성이온수 및 알칼리이온수를 생성하는 전극판 및 격막을 상하부케이스의 내부에 안치시키고, 외부 전원과 연결되는 상기 전극판의 전극단자만을 상기 하부케이스의 외부로 인출한 후 상기 케이스를 초음파융착에 의해 밀폐시킴으로써, 전기 누전 및 케이스 외부로 상기 공급수의 누수를 획기적으로 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 격막의 후단부 및 전단부에 형성되는 유입통로 및 배출통로는 상기 공급수가 상기 전극판 및 격막에서 최장거리 및 최장시간으로 유통될 수 있도록 상기 격막의 수평중심선을 기준으로 상호 엇갈리도록 형성되어 전해효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이온수기의 전해조에 관한 것으로, 특히 공급수유입구를 통하여 케이스의 내부로 급수되는 공급수를 산성이온수 및 알칼리이온수로 전기분해/분리 하여 배출하는 전극판과 격막을 상기 케이스 내에 교대로 적층시켜 밀폐함으로써, 케이스 내부의 공급수 및 이온수의 누수를 예방하고 전해효율을 최대화할 수 있는 이온수기의 전해조에 관한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온수기의 전해조를 자세히 설명한다.

먼저, 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 분해사시도 및 상하부를 도시한 사시도이며, 도 2 내지 도 6b는 전해조의 상하부케이스, 전극판, 격막의 사시도 및 패킹부재와 단자부마개가 결합되는 본 발명에 따른 전해조의 사시도를 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 이온수기의 전해조는, 내부에 일정 공간이 형성되고 전면에 는 다수의 관통공(12)을 내포하는 단자부(11)가 형성되는 하부케이스(10)와, 상기 하부케이스(10)와 결합하며 외부의 공급수를 공급수유입구(41)를 통하여 하부케이스(10)의 내부로 공급하고 이를 다시 외부로 배출하도록 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)가 형성되는 상부케이스(40)와, 상기 하부케이스(10) 내에 적층되며 전극단자(21)가 상기 관통공(12)을 관통하여 외부 전원와 연결되어 상기 공급수의 이온을 음이온과 양이온으로 전기분해하는 전극판(20)과, 상기 전극판(20) 사이에 형성되어 상기 전극판(20)에 상하로 대향되게 배치되며 상기 전극판(20)에 의해 전기분해된 음이온과 양이온을 분리 투과시켜 산성이온수 및 알칼리이온수를 상기 제1배출구(42a)와 제2배출구(42b)로 각각 배출하는 격막(30), 및 상기 전극단자(21)가 관통된 관통공(12)을 밀폐하는 패킹부재(50)을 포함하여 구성된다.

상기 하부케이스(10)는 상부가 개방된 육면체의 케이스로, 전면에는 수직중심선의 양측으로 소정거리 이격되어 서로 높이가 다르도록 형성되는 관통공(12)이 다수 형성되고, 상기 다수의 관통공을 내포하도록 테두리가 돌출형성되는 단자부(11)가 상기 하부케이스(10)의 전면에 형성된다.

즉, 상기 단자부(11)의 관통공(12)을 후술할 전극판(20)의 전극단자(21)가 관통하여 외부 전원과 연결되게 된다.

상기 전극판(20)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 단일 평판형상으로, 일측에 전극단자(21)가 돌출형성되어 상기 전극단자(21)가 상기 하부케이스(10)의 가장 낮은 높이에 형성된 상기 관통공(12)에서부터 상방향으로 차례대로 관통되어 상기 하부케이스(10) 내에 적층된다.

즉, 상기 관통공(12)에 관통된 상기 전극단자(21)는 상기 하부케이스(10)의 전면 수직중심선을 기준으로 좌우 양측에 교대로 관통되며, 상기 수직중심선을 기준으로 좌측에 형성되는 전극단자(21)는 음극(-)전원과 연결되고, 우측에 형성되는 전극단자(21)는 양극(+) 전원과 연결되게 된다.

상기 격막(30)은 도 1a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극판(20) 사이에 형성되며, 상기 전극판(20)의 상하로 대향되게 배치되어 상기 하부케이스(10) 내에서 상기 전극판(20)과 교대로 적층된다. 그리고 상기 격막(30)의 후단부의 상면 및 하면에는 상기 전극판(20)과 이격되어 공급수가 유입되도록 유입통로(31a)가 형성되고, 상기 격막(30) 전단부의 상면 및 하면에는 상기 유입통로(31a)로 유입된 공급수가 이온수로 분해/분리되어 각각의 상기 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)로 빠져나갈 수 있도록 배출통로(31b)가 형성된다.

즉, 상기 격막(30)의 후단부 및 전단부의 상면 및/또는 하면에는, 도 4의 나타낸 바와 같이, 상기 격막(30)이 상기 하부케이스(10)에 안치될 때 상기 하부케이스(10) 전면 및 후면의 수직중심선을 기준으로 상기 격막(30)의 전단부 및 후단부를 이등분하도록 단턱이 형성되어, 상기 단턱을 중심으로 상기 격막(30)의 후단부 일측은 상기 전극판(20)이 밀착되고, 격막(30)의 후단부 타측은 상기 전극판(20)과 이격되어 공급수가 상기 전극판(20) 및 격막(30)으로 유입되도록 유입통로(31a)를 형성하게 되며, 상기 격막(30)의 전단부도 상기 격막(30)의 후단부와 같이 일측은 상기 전극판(20)이 밀착되고, 타측은 상기 전극판(20)에서 이격되어 상기 전극판(20) 및 격막(30)을 통과하여 생성된 이온수가 상기 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)로 배수되도록 상기 배출통로(31b)를 형성하게 된다.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극판(20)이 밀착되는 상기 격막(30)의 전단부 및 후단부에는 단차지게 형성되는 걸림턱(34)에 의해 다시 이등분되어, 상기 전극판(20)이 상기 격막의 전단부 및 후단부의 걸림턱(34) 내측으로 안착되게 된다.

또한, 상기 격막(30)의 후단부 상면 및 하면에 각각 형성되는 상기 유입통로(31a)는 상기 격막(30)의 상면과 하면에 엇갈리도록 교차되어 형성되고, 상기 격막(30) 전단부의 상면과 하면에 각각 형성되는 상기 배출통로(31b)도 상기 격막(30)의 상면과 하면에 엇갈리도록 교차되어 형성된다.

즉, 상기 유입통로(31a)를 통해 전극판(20) 및 격막(30)으로 유입된 공급수 가 직선으로 직진하여 상기 배출통로(31b)로 배출되는 것이 아니라, 상기 유입통로(31a)와 배출통로(31b)를 상기 격막(30)의 수평중심선을 기준으로 서로 대칭되도록 역전되게 형성하여, 상기 유입통로(31a)로 유입된 공급수가 상기 전극판(20) 및 격막(30)을 최장시간 및 최장거리로 유통시킨 후 상기 제1,제2배출구(42a,42b)로 배수되게 형성함으로써, 공급수의 이동경로를 같은 면적에서 최대한 길게 연장시켜 전극판(20) 및 격막(30)에 의한 전해효율을 한층 높이는 효과를 갖게 된다.

그리고 상기 격막(30)의 전단부 양측에는 제1수로홀(32a) 및 제2수로홀(32b)이 각각 형성되어, 상기 전극판(20) 및 격막(30)에 의해 분해/분리된 상기 산성이온수 및 알칼리이온수가 상기 케이스(10,40) 내에서 섞이지 않고 각각 상기 제1수로홀(32a) 및 제2수로홀(32b)로 유통되어 상기 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)까지 이르게 된다.

한편, 상기 격막(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 단일 프레임(30a,30b)으로 이루어지고, 이온투과성이 높은 분리막(30c)이 상기 프레임(30a,30b) 사이에 형성되어 이온성분만이 상기 격막(30)을 투과하게 되며, 상기 분리막으로는 종래 석면(30c) 등이 주로 사용되었으나, 석면 이외에도 이온투과성이 높은 재료를 사용하여 상기 격막(30)을 형성할 수도 있다.

이하, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 상기 하부케이스(10)의 전면에 형성되는 단자부(11)에는 상기 전극판(20)의 전극단자(21)가 관통될 수 있도록 관통공(12)이 다수 형성되는 데, 이때, 상기 전극단자(21)가 관통공(12)을 관통한 후 상기 전극단자(21)와 상기 관통공(12) 사이 에 틈이 형성되게 된다. 이에 본 발명은 상기 전극단자(21)가 관통된 상기 관통공(12)에 합성수지재 또는 실리콘재로 형성되는 패킹부재(50)를 억지끼움 체결하여 상기 관통공(12)의 틈을 차단함으로써, 상기 하부케이스(10)를 완전히 밀폐하여 공급수 및 이온수가 케이스(10,40) 외부로 누수되는 것을 차단하게 된다.

또한, 상기 단자부(11)에는 상기 전극단자(12)만이 관통될 수 있는 단자부마개(60)가 체결되는데, 이는 상기 패킹부재(50)의 장시간 사용으로 인한 마모 등으로 인해 상기 관통공(12)에 미세 통로가 형성되어 상기 케이스(10,40) 내부의 공급수 또는 이온수가 케이스(10,40) 외부로 누수되는 것을 2중으로 예방하기 위함이다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부케이스(10)의 전면 또는 후면 내측에는 상기 하부케이스(10)의 전면 또는 후면을 수직으로 이등분하도록 상기 수직중심선 상에 중앙분리턱(13)이 형성되고, 상기 격막(30)의 전단부 및 후단부에는 상기 중앙분리턱(13)에 대응하는 요홈(33)이 형성되어, 상기 격막(30)이 상기 하부케이스(10)에 적층될 때 상기 요홈(33)에 상기 중앙분리턱(13)이 끼워지면서 상기 격막(30)이 적층되어 상기 격막(30)을 상기 하부케이스(10) 내에서 고정하는 효과가 있으며, 상기 중앙분리턱(13)이 상기 하부케이스(10)의 상단까지 형성되어 상기 산성이온수 및 알칼리이온수가 상기 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)를 통해 외부로 배출될 때까지 상기 중앙분리턱(13)에 의해 분리되어 섞이지 않고 배출되게 된다.

이하, 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 바람직한 실시예를 설명하면 다 음과 같다.

상기 하부케이스(10)의 내부에 전극판(20)을 차례로 적층하고 상기 전극판(20) 사이에 격막(30)을 교대로 적층하게 되는데, 이때, 상기 전극판(20)의 전극단자(21)가 상기 중앙분리턱(13)의 양측 방향에 형성된 관통공(12)에 좌우 번갈아 관통시키고, 상기 격막(30)은 상기 전극판(20)의 상하로 대향되게 각각 뒤집어 상기 전극판(20) 사이에 위치시킨다. 따라서, 상기 전극판(20)의 전극단자(21)는 상기 하부케이스(10)의 외부로 돌출되고, 상기 관통공(12)에 패킹부재(50)를 끼워 단자부(11)를 밀폐하게 되며, 상기 하부케이스(10)에서 외부로 돌출된 상기 전극단자(21)는 외부 전원과 연결되게 된다.

그리고 상기 전극판(20) 및 격막(30)이 내장된 상기 하부케이스(10)에 상부케이스(40)를 결합한다. 상기 상부케이스(40)의 좌우 양측에는 상기 상하부케이스(10,40)를 이온수기 내에서 고정할 수 있도록 체결공이 형성되는 체결부가 돌출형성되며, 상기 상부케이스(40)와 하부케이스(30)를 초음파융착에 의해 결합시킴으로써, 체결부품의 수를 줄이면서도 결합력을 극대화 할 수 있다.

상기 상하부케이스(10,40)를 결합하여 밀봉된 상태에서 상기 상부케이스(40)에 형성된 공급수유입구(41)를 통해 상하부케이스(10,40) 내부로 공급수를 공급하게 되면, 상기 공급수는 상기 격막(30)의 후단부 상면 및 하면에 형성되는 유입통로(31a)를 통해 케이스 내부로 유입되어 상기 전극판(20) 및 격막(30)으로 흐르게 된다.

그리고, 상기 관통공(12)에 관통된 상기 전극판(20)의 전극단자(21)에 음(-) 전원과 양(+)전원을 각각 인가하게 되면, 상기 공급수에 공존하는 양이온은 음(-)전원이 연결된 전극판(20)으로, 음이온은 양(+)전원이 연결된 전극판(20)으로 각각 이동하게 되어, 공급수가 상기 전극판(20)에 의해 전기분해되어 음이온과 양이온으로 분해되고, 분해된 음이온과 양이온은 상기 격막(30)을 통과하여 산성이온수 및 알칼리이온수로 분리되어 상기 격막(30)의 전단부 상면 및 하면에 형성되는 상기 배출통로(31b)를 통해 배수되고, 상기 배수된 산성이온수 및 알칼리이온수는 상기 제1수로홀(32a) 및 제2수로홀(32b)을 통해 상기 상부케이스(40)에 형성된 제1배출구(42a) 및 제2배출구(42b)로 각각 배출되게 된다.

이때, 본 발명에 따른 하부케이스(10)에는 중앙분리턱(13)이 형성되어, 상기 격막(30)을 하부케이스(10) 내부에서 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 산성이온수 및 알칼리이온수가 상기 하부케이스(10) 내부에서 뒤섞이는 것을 미연에 방지하게 된다.

그리고 상기 유입통로(31a)와 배출통로(31b)를 상기 격막(30)의 전단부 및 후단부에 역(cross)으로 형성하여, 상기 공급수가 상기 전극판(20) 및 격막(30)을 흐르는 시간과 거리를 극대화하여 본 발명에 따른 이온수기의 전해효율을 최대화할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조를 도시한 분해사시도 및 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 상하부케이스의 분해도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 전극판 및 격막의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 격막이 전극판의 상하로 대향되어 적층되는 모식도.

도 5는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 격막의 분해 사시도.

도 6a 및 도 6b는 패킹부재 및 단자부마개가 결합되는 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 체걀도.

도 7은 본 발명에 따른 이온수기의 전해조의 격막과 하부케이스의 체결도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 하부케이스 11 : 단자부

12 : 관통공 13 : 중앙분리턱

20 : 전극판 21 : 전극단자

30,: 격막 30a : 제1프레임

30b : 제2프레임 30c : 분리막

32a : 제1수로홀 32b : 제2수로홀

33 : 요홈 34 : 걸림턱

40 : 상부케이스 41 : 공급수유입구

42a : 제1배출구 42b : 제2배출구

50 : 패킹부재 60 : 단자부마개

Claims (6)

1. 내부에 공간이 형성되고, 전면 수직중심선의 양측으로 교차하여 형성되는 관통공을 내포하는 단자부가 전면에 형성되는 하부케이스;

   상기 관통공에 순차적으로 전극단자가 관통되어 상기 하부케이스 내에 적층되는 전극판;

   상기 하부케이스와 결합하고, 전방에는 제1배출구 및 제2배출구가 형성되며, 후방에는 상기 하부케이스 내부로 공급수가 유입되도록 공급수유입구가 형성되는 상부 케이스;

   상기 전극판 사이에 형성되고, 후단부의 상면 및 하면에는 상기 공급수유입구와 연결되는 유입통로가 형성되며, 전단부의 상면 및 하면에는 상기 제1배출구 또는 제2배출구와 연결되는 배출통로가 형성되는 격막; 및

   상기 관통공과 상기 전극단자 사이에 억지끼움되는 패킹부재;를 포함하며,

   상기 하부케이스의 단자부에는 상기 전극단자가 관통되면서 상기 단자부를 폐쇄하는 단자부마개;가 형성되는 것을 특징으로 하는 이온수기의 전해조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전극판이 밀착되는 상기 격막의 전단부 및 후단부에는 걸림턱이 형성되어, 상기 전극판이 상기 걸림턱의 내측으로 안착되는 것을 특징으로 하는 이온수기의 전해조.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images