KR101076630B1 - 수소수 가습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노화, 아토피피부염 및 생활습관병을 유발하는 것으로 알려진 활성산소를 제거할 수 있는 수소수를 발생하는 수소수 가습기에 관한 것으로, 여과된 원수에 가습기 내부의 무격막 전기분해 장치에서 발생한 수소를 용해시켜서 생성된 수소수를 이용하여 가습함으로서 가습기내에서 미생물의 증식 억제로 건강안전성이 우려를 해소하며 대기중의 활성산소의 제거 및 물분자(클라스터)가 적어지므로서 인체에 침투성이 높아 보습효과와 활성산소로 인한 질병 예방 효과가 탁월한 수소수 가습기에 관한 것이다.

Description

수소수 가습기{Hydrogen water humidifier}
본 발명은 노화, 아토피피부염 및 생활습관병을 유발하는 것으로 알려진 활성산소를 제거할 수 있는 수소수를 발생하는 수소수 가습기에 관한 것으로, 여과된 원수에 가습기 내부의 무격막 전기분해 장치에서 발생한 수소를 용해시켜서 생성된 수소수를 이용하여 가습함으로서 가습기내에서 미생물의 증식 억제로 건강안전성에 대한 우려를 해소하며 대기중의 활성산소의 제거 및 물분자(클라스터)가 적어지므로서 인체에 침투성이 높아 보습효과와 활성산소로 인한 질병 예방 효과가 탁월한 수소수 가습기에 관한 것이다.
실내의 공기는 적당한 습도(60% 정도)를 유지함으로써 호흡장애 및 질병을 예방할 수 있고, 쾌적한 실내분위기를 유지할 수 있다. 실내에 적당한 증기요소가 없고 온도가 높아지면 건조해지기 쉽다. 이런 때 가습기로 공기 속의 습도를 조절할 수 있는데, 전기에 의하여 깨끗한 물을 입자화(粒子化)하여 실내에 뿜어지게 하는 것이 가습기의 원리이다.
가습기의 종류는 흡입한 물을 원심력으로 날려서 부딪치게 하여 입자화하는 원심분무식 가습기, 전기회로에서 어떤 주파수의 전기신호를 발생시켜 물속에 놓인 진동자로 전달하여 초음파를 발생시키면 캐비테이션(cavitation:추진기 등의 뒤에 생기는 진공 현상)이 일어나 가는 안개가 발생하는 초음파 가습기, 히터나 전극봉으로 물을 가열시켜 증기를 발생시키는 전열식(電熱式) 가습기, 젖은 필터로 공기가 통하게 하여 물을 증발시키는 필터기화식 가습기 등이 있다.
이러한 가습기는 물을 용기에 넣어 가습기에 삽입하는 방식으로 사용도중에 용기와 가습기 내부에 각종 미생물이 증식하여 건강과 불쾌한 냄새를 유발하고 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 자외선 램프를 물용기에 채용하여 해결을 시도하고 있지만 장기간 사용으로 인하여 자외선 램프 표면 내지 이를 감싸고 있는 유리 또는 석영관표면에 소위 물때나 슬라임등이 발생함은 물론 램프의 수명으로 인하여 자외선 파장세기도 떨어지므로 미생물의 살균효과도 저하하는 문제가 있다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 여과된 원수에 가습기 내부의 무격막 전기분해 장치에서 발생한 수소를 용해시켜서 생성된 수소수를 이용하여 가습함으로서 가습기내에서 미생물의 증식 억제로 건강안전성이 우려를 해소하며 대기중의 활성산소의 제거 및 물분자(클라스터)가 적어지므로서 인체에 침투성이 높아 보습효과와 활성산소로 인한 질병 예방 효과가 탁월한 수소수 가습기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 수소수 가습기는 원수를 여과하여 정수된 물을 전기분해조로 보내는 정수부; 상기 정수부에서 정수된 물을 무격막 방식으로 전기분해하여 수소를 발생시키고 발생된 수소를 저장하는 전해부; 및 상기 전기분해부에서 발생한 수소가 용해된 수소수를 초음파 진동에 의해 분무형태로 분출하는 초음파 진동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 전해부에서 발생한 수소수가 이송되는 수소수 배관은 미세전류가 통할 수 있는 재질로 만들어진다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 미세전류가 통할 수 있는 재질은 티타늄 재질, 티타늄 또는 스테인레스에 백금이 코팅된 재질, 금속재질 및 금속에 고분자화합물이 코팅된 재질 중의 어느 하나 이상이다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 전해부는 무격막 방식으로 전기분해하여 수소를 발생시키는 전기분해조와 상기 전기분해조에서 발생한 수소를 저장하는 수소저장필터를 포함하고 있다.
수소수는 전기분해로 생성하므로서 물 분자 크기(크라스터)가 기존의 수돗물(약 150~200 Hz)보다 적은 50~60Hz로서 인체세포의 크기 80 Hz보다 적어서 가습기를 이용하여 얼굴등의 인체 피부에 접촉시 보습효과와 침투력이 향상되며 수소수에 함유된 수소는 우리 몸속에서 각종 질병과 노화의 원인으로 알려진 활성산소와 결합하여 무해한 물로 변화시켜주므로서 아토피피부염, 노화, 미백과 암, 비만,당뇨, 고혈압 및 인지증과 같은 생활습관병에도 효과가 있다
도 1은 본 발명에 의한 수소수 가습기의 작동과정를 보여주는 블록도,
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 수소수 정수기의 정수부에 대한 일실시예를 보여주는 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해조의 하부 구조를 설명하기 위한 개략도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해조의 구조를 보여주는 정면도이다.
이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 제공되는 것이지, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 의한 수소수 가습기의 작동과정를 보여주는 블록도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 수소수 가습기는 정수부(100), 전해부(200), 초음파 진동부(300)를 포함하고 있다.
정수부(100)는 원수를 여과하여 정수된 물을 전기분해조(210)로 보내는 구성이다. 정수부는 다양하게 구성될 수 있는데, 도 2와 도 3은 정수부의 일실시예이다.
도 2에서의 실시예에서의 정수부는 제1 여과 필터(110), 제2 여과 필터(120), 제3 여과 필터(130) 및 막접촉기(140)를 포함하고 있다.
원수는 수돗물, 지하수 또는 시판되는 먹는 물을 배관으로 연결하여 정수부에 공급된다. 원수는 수동 또는 자동밸브를 경유하여 제1 여과 필터(110), 제2 여과 필터(120), 제3 여과 필터(130)를 순차적으로 통과한다.
상기 제1 여과 필터(110)는 부직포로 분말, 섬유상 또는 입자상 활성탄을 원통형으로 피복한 것으로서, 상기 원수가 위에서 아래로 통과되어 입자상 물질, 맛, 소독부산물, 농약류, 냄새 및 색도 등을 1차적으로 제거하는 역할을 한다.
상기 제2 여과 필터(120)는 총용해성 고형물질(또는 염분) 농도가 200 ㎎/ℓ이상인 원수를 처리하는 경우 역삼투(Reverse osmosis) 방식에 의하여 정수하며, 이때 원수의 압력이 낮거나 염분농도가 높을 때 가압펌프(Booster)(도시되지 않음)을 이용하여 처리한다.
또한 염분 농도가 200 ㎎/ℓ이하인 원수를 처리하는 경우 중공사형(Hollow fiber), 관형(Tubular), 나권형(Spiral wound) 또는 평판형(Plate & frame)의 고분자 합성물질이나 무기물질(세라믹 등) 재질로 제막된 필터를 사용하는 정밀여과(Microfiltraion) 방식으로 진행될 수 있으며, 한외여과(Ultrafiltration) 방식을 사용할 수도 있다.
상기 제3 여과 필터(130)는 부직포 내에 양이온 교환수지나 킬레이트 수지로 충진한 원통형 필터로서, 원수 및 배관 주철 배관에 존재하는 용해성 납(Pb)을 제거하는 역할을 한다. 이때 필요에 따라서는 상기 제2 여과 필터(120)에서 역삼투 방식을 사용할 경우 상기 제3 여과 필터 과정을 생략하도록 구성할 수도 있다.
상기 제1 여과 필터(110), 제2 여과 필터(120), 제3 여과 필터(130)를 통과한 물은 막접촉기(140)를 경유하여 전기분해조로 들어간다.
상기 막접촉기(Membrane Contactor)(140)는 정수된 물에 용해된 기체류를 제거하기 위한 것으로서, 탈기 출구에서 진공(Vacuum)을 가하면 정수 속의 용존 기체류를 더욱더 효과적으로 제거할 수 있다.
도 3에서의 정수부는 이송펌프(150), 섬유상 활성탄(160), 승압펌프(170), 나노여과막(180)을 포함하고 있다.
원수는 직접 섬유상 활성탄(160)에 공급되거나 또는 필요에 따라서 이송펌프(150)를 경유하여서 섬유상 활성탄(160)으로 공급되어서 원수에 함유된 맛, 냄새, 탁도, 부유물질, 유기물질, 잔유염소 등이 제거된다.
섬유상 활성탄(160)을 거친 원수는 원수에 함유된 칼슘, 마그네슘, 철 등의 2가 이온인 경도 성분을 주로 제거시키기 위하여 나노여과막(180)을 통과시키거나 바로 전해조(200)로 보내질 수도 있다. 나노여과막(180)을 통과하는 경우에는 원수의 수압을 올리기 위한 승압펌프(170)를 거치는 것이 바람직하다.
정수부(100)에서 정수가 된 원수는 전해부(200)로 이송된다. 전해부(200)는 전기분해조(210)와 수소저장필터(220)를 포함하고 있다.
전기분해조(210)는 원통형 또는 정사각형의 형태를 가지며, 원수가 유입되면 티타늄이나 스테인리스 스틸에 백금 코팅된 양극 및 음극 전극봉에 전류를 흐르게 하여 전해 수소를 발생시킨다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 전기분해조(210) 내측 하부에 구비된 정수 입구(211)에서 정수가 공급되고, 그 위에 전극봉(또는 전극판)을 각각 +극, -극을 마주 보게 배열하고 직류 전류를 흘려주는 것이다.
본 발명에서의 전기분해는 격막을 설치하지 않고 전기분해를 하는 무격막 방식으로서 실시하는 것에 특징이 있다.
이때 양극 전극봉(212)에서는 H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-의 반응이 일어나고, 한편 음극 전극봉(213)에서는 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-의 반응이 일어나게 된다.
따라서 양극에서는 산소가 음극에서는 수소가 발생함과 동시에 양극에서는 수소이온(H+)이 음극에서는 수산화이온(OH-)이 발생한다. 상기 수소이온(H+)은 물을 산성으로, 상기 수산화이온(OH-)은 물을 알카리성으로 변화시키지만 이들은 동일한 양으로 존재하므로 물의 수소이온농도(pH)는 전체적으로 변화하지 않는다.
한편 또 다른 위치에 전기분해를 촉진하기 위하여 상기 전기분해조(210) 바닥에 바이브레이터(vibrator)(214) 또는 회전모터 날개를 설치하고, 이어 플로트 스위치(float switch)(215)를 부착한다.
따라서 첨부된 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 전기분해조(210)의 중앙에 설치된 수소저장필터(220)에 수소가 포화되면 플로트 스위치(도시되지 않음)가 하부에서 상부로 올라가 전기분해 전원을 중단시킨다. 이때 외부에서도 전기분해의 상태를 볼 수 있게 투명한 감시창(217)을 만들고, 상기 전기분해조(210) 하부에 소형 발광램프(LED)(218)를 구비하여 전기분해반응과 연계하여 온/오프(on/off)되도록 구성하였다.
전기분해로 발생한 전해수소는 상기 전기분해조(210)의 하부 중앙 돌출 부위에 설치된 원통형 또는 정사각형의 수소저장필터(220)에 저장된다. 상기 수소저장필터는 부직포로 포장된 표면을 통하여 내부 압착활성탄 또는 세라믹필터와 결합된 미세공에 상기 전해수소를 저장하는 역할을 하는 것이다.
이후 상기 수소저장필터(220)에 전해수소가 포화되면 취수에 의해 저장된 전해수소를 전기분해조의 하부중앙 출구(216)을 통하여 물과 함께 배출이 되게 하였고, 취수가 완료되면 상기 수소저장필터(220)의 물이 체크밸브가 부착된 하부로 자동 배수되게 하여 전해수소 저장면적을 크게 하였다.
여기서 수소저장필터(220)는, 첨부된 도 5에 도시한 바와 같이 입자상, 섬유상 또는 분말의 활성탄을 극세공으로 압밀 블록화하거나 활성탄으로 압밀블록화한 활성탄 필터(221) 및 상기 활성탄 필터 위에 0.1 ~ 0.01㎛의 기공으로 구성된 세라믹재질의 세라믹 필터(222)로 구성하여 더욱 많은 전해수소가 저장이 되도록 하였다.
본 발명에서는 가습기 작동시에는 수소저장필터로부터 수소가 용출되어 공급하고 가습기를 사용하지 않을 경우 발생된 수소가 저장필터에 포화가 되면 플로트 센서에 의해 전기분해조의 전원이 자동으로 꺼지고 가습기를 작동시에는 전기분해장치가 켜져서 수소를 발생시킨다.
한편 수소저장필터에 저장된 수소는 물을 사용할 때 용존 수소농도를 0.2~1.0㎎/ℓ이 함유되어 초음파진동에 의하여 분무형태로 가습기에서 분출되게 한다.
초음파 진동부(300)는 전기회로에서 어떤 주파수의 전기신호를 발생시켜 물속에 놓인 진동자로 전달하여 초음파를 발생시키면 캐비테이션이 일어나 가는 안개를 발생시키는 부분이다. 초음파 진동부(300)는 실내의 습도를 감지하여 자동으로 작동여부가 결정될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 부분은 통상적인 초음파를 이용한 가습기에 적용되는 부분이므로 상세한 설명은 생략한다.
초음파 진동부(300)에서 생성된 분무는 배출구(미도시)를 통하여 원하는 방향으로 배출될 수 있다.
또한 전해부(200)로부터 초음파 진동부(300) 및 배출구까지의 수소수가 흐르는 수소수 배관은 그 배관의 내부에 미생물의 증식을 억제하기 위하여 미세전류를 흐를 수 있는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 즉, 수소수 배관은 티타늄 재질, 티타늄 또는 스테인레스에 백금이 코팅된 재질, 금속재질 및 금속에 고분자화합물이 코팅된 재질 중의 어느 하나의 재질을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다. 여기서 금속의 예시로서는 스테인레스, 황동, 구리를 들 수 있고, 고분자 화합물의 예시로서는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 들 수 있다.
100 : 정수부 200 : 전해부
110 : 제1 여과 필터 120 : 제2 여과 필터
130 : 제3 여과 필터 140 : 막접촉기
160 : 섬유상 활성탄 180 : 나노여과막
210 : 전기분해조 220 : 수소저장필터
211 : 정수 입구 212 : 양극 전극봉
213 : 음극 전극봉 214 : 바이브레이터
215 : 플로트 스위치 216 : 하부중앙 출구
217 : 감시창 218 : 발광램프
221 : 활성탄 필터 222 : 세라믹 필터
300 : 초음파 진동부

Claims (4)

  1. 원수를 활성탄을 원통형으로 피복한 제 1 필터(110)와 역삼투방식을 이용한 제 2 필터(120)로 여과하여 정수된 물을 전기분해조로 보내는 정수부(100);
    상기 정수부(100)에서 정수된 물을 무격막 방식으로 전기분해하여 수소를 발생시키는 전기분해조(210) 및 발생된 수소를 저장하는 수소저장필터(220)를 포함하는 전해부(200); 및
    상기 전해부(200)에서 발생한 수소가 용해된 수소수를 초음파 진동에 의해 분무형태로 분출하는 초음파 진동부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소수 가습기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전해부(200)에서 발생한 수소수가 이송되는 수소수 배관은 미생물 증식을 억제하도록 미세전류가 통할 수 있는 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 수소수 가습기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미세전류가 통할 수 있는 재질은 티타늄 재질, 티타늄 또는 스테인레스에 백금이 코팅된 재질, 금속재질 및 금속에 고분자화합물이 코팅된 재질 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수소수 가습기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전해부(200)는 무격막 방식의 전기분해를 촉진하도록 바이브레이터(214) 또는 회전 모터 날개와 수소저장필터에 수소가 포화되면 전기분해를 정지시키는 플로트 스위치(215)를 포함하여 수소를 발생시키는 전기분해조(210)와 상기 전기분해조(210)에서 발생한 수소를 압착활성탄 또는 세라믹필터와 결합된 미세공에 저장하는 수소저장필터(220)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수소수 가습기.
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