KR101427989B1

KR101427989B1 - 전기분해 장치를 구비한 수소수기

Info

Publication number: KR101427989B1
Application number: KR20130114214A
Authority: KR
Inventors: 김성태; 이근규
Original assignee: 주식회사 파이노; 김성태
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-08-07
Also published as: WO2015046904A1

Abstract

본 실시예에 따른 수소수기는 수소수가 배출되는 코크와 누출수를 담지 하는 트레이가 노출되게 설치되는 몸체; 상기 몸체 내부 공간부에 설치되는 물 저장통; 상기 물 저장통에 저장된 물을 공급 받아 전기분해를 통해 수소수를 생성하는 전기분해 유닛; 일단은 상기 물 저장통의 출수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유입 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 1 펌프; 일단은 상기 물 저장통의 입수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 2 펌프; 및 상기 전기분해 유닛의 양극전극 측 챔버에 형성된 산화수 배출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 오존필터;를 포함하며, 상기 유입 및 유출 포트는 물의 흐름 방향과 평행하면서, 상호 동축 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해 장치를 구비한 수소수기{Hydrogen Water Maker having Water Electrolysis Apparatus}

본 발명은 수소를 함유하고 있는 물을 생성할 수 있는 전기분해 장치를 구비한 수소수기에 관한 것이다.

정수기는 원수에 포함된 오염물질을 제거하여 음용 가능한 식수를 생성하는 장치로, 필터링 방법에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 최근에는 소득 수준의 증가로 다양한 기능수를 생성할 수 있는 정수기들이 개발되고 있으며, 물에 수소이온이 다량 포함된 수소수(hydrogen water)의 효능이 알려지면서, 수소수기에 대한 연구들이 진행되고 있다.

일반적으로 많이 사용되는 방식은 전기분해 방식으로 알칼리 이온수 제조방식과 동일하게 알카리수와 수소수가 분리되면서 수소 농도를 조절하여 수소수를 형성할 수 있다.

그러나 일반적인 전기분해 방식으로는 수소수에 포함된 수소의 농도를 0.1ppm 이상 유지하는 것이 어려워 수소수를 생성하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 전기분해 시 발생되는 수소는 전극의 표면에 붙어 있는 경우가 많아, 물에 쉽게 녹아 들지 못하여, 일정 농도 이상으로 수소수를 형성하기 어렵다.

대한민국 등록특허 제10-1143882호(2012.05.01. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2013-0026112(2013.03.29. 공개)

본 실시예는 수소수의 농도를 일정하게 유지할 수 있으며, 유로 및 물 저장통을 살균할 수 있는 수소수기를 제공한다.

본 실시예에 따른 수소수기는 수소수가 배출되는 코크와 누출수를 담지 하는 트레이가 노출되게 설치되는 몸체; 상기 몸체 내부 공간부에 설치되는 물 저장통; 상기 물 저장통에 저장된 물을 공급 받아 전기분해를 통해 수소수를 생성하는 전기분해 유닛; 일단은 상기 물 저장통의 출수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유입 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 1 펌프; 및 일단은 상기 물 저장통의 입수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 2 펌프;를 포함하며, 상기 유입 및 유출 포트는 물의 흐름 방향과 평행하면서, 상호 동축 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 수소수기는 상기 전기분해 유닛의 양극전극 측 챔버에 형성된 산화수 배출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 오존필터;를 더 포함할 수도 있다.

상기 전기분해 유닛은 상기 유입 및 유출 포트가 형성된 제 1 하우징; 상기 제 1 하우징과 결합되어 음극전극이 설치되는 제 1 프레임; 상기 제 1 하우징과 결합되는 산화수 배출포트가 형성되는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징과 결합되어 양극전극이 설치되는 제 2 프레임; 음극 및 양극전극 사이에서 전기분해 반응으로 생성되는 수소이온을 전달하는 고체 고분자 전해질막; 상기 고체 고분자 전해질막과 양극전극을 일정 간격으로 유지 및 고정하는 스페이서; 상기 음극전극과 고체 고분자 전해질막 사이에 구비되고, 상기 양극전극에서 발생되는 수소이온을 상기 음극전극으로 통과시키고, 상기 음극전극에서 발생되는 OH-이온이 양이온과 이온 반응하여 생성되는 스케일을 표면에 생성시켜 상기 음극전극표면에서의 스케일 생성을 감소시키는 보조전극;을 포함할 수 있다.

상기 유출 포트와 코크 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 제 1 및 제 2 솔레노이드; 상기 유출 포트와 물 저장통 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 제 3 솔레노이드; 및 상기 제 1 펌프와 유입 포트 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 체크 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 오존필터와 산화수 배출 포트 사이 유로 상에 설치되어 산화수의 역류를 방지하는 유로 규제유닛;을 포함할 수 있다.

상기 물 저장통은 상기 전기분해 유닛보다 상측에 배치되고, 상기 전기분해 유닛은 몸체 바닥면에 배치될 수 있다.

상기 몸체의 상부면에 개폐 가능하게 설치되는 상부커버; 상기 몸체의 전방에 배치되는 전면 디스플레이; 상기 몸체의 전방에 배치되는 조작버튼; 및 수소수를 저장할 수 있는 물병의 병목을 그립하는 그립유닛;을 포함할 수 있다.

상기 몸체의 후면에 개폐 가능하게 설치되는 메인터넌스 커버를 더 포함할 수 있다.

상기 물 저장통은 적어도 4 단계 이상의 수위를 감지할 수 있는 제 1 내지 제 4 수위센서를 포함할 수 있다.

상기 트레이는 폐수의 수위를 감지할 수 있는 제 5 수위센서를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 전기분해 유닛은 유입 및 유출 포트가 형성된 제 1 하우징; 상기 제 1 하우징과 결합되며, 음극전극이 설치되는 제 1 프레임; 상기 제 1 하우징과 결합되는 산화수 배출포트가 형성되는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징과 결합되며, 양극전극이 설치되는 제 2 프레임; 음극 및 양극전극 사이에서 전기분해 반응으로 생성되는 수소이온을 전달하는 고체 고분자 전해질막; 상기 고체 고분자 전해질막과 양극전극을 일정 간격으로 유지 및 고정하는 스페이서; 및 상기 음극전극과 고체 고분자 전해질막 사이에 구비되고, 상기 양극전극에서 발생되는 수소이온을 상기 음극전극으로 통과시키고, 상기 음극전극에서 발생되는 OH-이온이 양이온과 이온 반응하여 생성되는 스케일을 표면에 생성시켜 상기 음극전극표면에서의 스케일 생성을 감소시키는 보조전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입 및 유출 포트는 동축 배치될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 프레임의 외곽과 제 1 및 제 2 하우징의 내부표면의 서로 맞물리는 부분에 형성된 미세 틈새;를 포함하며, 상기 미세 틈새를 통해 제 1 하우징으로 유입되는 유입수가 제 2 하우징으로 전달될 수 있다.

상기 미세 틈새는 상기 제 1 및 제 2 프레임의 외곽과 제 1 및 제 2 하우징의 내부표면의 서로 맞물리는 부분의 미세 공차로서, 0.1mm 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.

상기 유출 포트와 산화수 배출포트는 서로 같은 방향으로 형성될 수 있다.

상기 음극전극이 설치되는 제 1 프레임의 내부 공간의 유속과 압력이 양극전극이 설치되는 제 2 프레임의 내부 공간의 유속과 압력보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

상기 미세 틈새는 유입수에 의해 음극에서 발생된 제 1 하우징 내부의 수소수를 유출구를 통해 배출할 때, 상기 미세 틈새는 상기 수소수를 상기 양극전극으로 이동시켜, 양극에서 발생되는 산화수와 상기 제 2 하우징에서 반응을 시켜 발생되는 산화수의 양을 최소화하여 배출할 수 있다.

본 실시예에 따른 수소수 생성방법은 압력을 이용하여 물을 전기분해 유닛의 음극전극이 설치된 공간부 측으로 공급하는 단계; 공급된 물의 흐름방향을 음극전극의 면 방향과 평행한 방향으로 형성하는 단계; 상기 전기분해 유닛에 전원을 인가하여, 음극전극 측에서 수소수를 생성하고 산화수는 양극전극 측으로 배출하는 단계; 및 작동 정지명령을 받을 경우, 전기분해 유닛의 입력 및 출력 포트 측의 유로를 폐쇄하여, 음극전극 측의 내부공간부의 압력 저하를 방지하여 산화수의 역류를 방지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 양극전극에 유입되는 유입수는 음극전극을 통하여 유입될 수 있다.

또한, 음극에서 발생된 수소수의 유출되는 양이 양극에서 발생되는 산화수의 배출양보다 많게 형성될 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 수소수기의 개략적인 사시도,
도 2는 도 1의 개략적인 단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 수소수기의 작동 구조를 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 4는 본 실시예에 따른 수소수기의 전기분해 모듈의 분해 사시도, 그리고,
도 5는 본 실시예에 따른 수소수기의 물병 연결구조를 도시한 사시도 이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 본 실시예에 따른 수소수기는 몸체(10), 상부커버(11), 전면 디스플레이(12), 조작버튼(13), 그립유닛(14), 드레인부(15) 및 메인터넌스 커버(16)를 포함하며, 몸체(10) 내부에 수소수를 생성하기 위한 전기분해 유닛(100)이 설치될 수 있다.

몸체(10)는 직사각형상으로 마련될 수 있으며, 물 보충을 위한 상부커버(11)가 개폐 가능하게 설치될 수 있다. 상부커버(11)의 내측 공간부에는 도 2에 도시된 바와 같이, 물 저장통(200)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 몸체(10)의 전면부에는 일정 공간의 요홈부(10a)가 형성되어, 이 곳에서 취수 및 물병(18) 거치가 이루어질 수 있다.

몸체(10)의 전면부에는 수소수기의 현재 상태를 사용자에게 알려주기 위한 전면 디스플레이(12)가 설치될 수 있다. 전면 디스플레이(12)는 LED 또는 LCD 등을 이용하여 구성될 수 있으며, 전원인가 여부는 물론 현재 작동상태 관련 정보, 시계, 수온 및 수소수 발생 정보 등 다양한 정보를 출력할 수 있다. 출력 가능한 정보는 설계에 따라 증감될 수 있다.

조작버튼(13)은 복수 개가 마련될 수 있는데, 전원 온/오프 버튼, 급수버튼 및 수소수 생성버튼 등 필요에 따라 1개 또는 그 이상의 버튼을 선택적으로 마련하는 것이 가능하다. 조작버튼(13)은 다양한 위치에 설치될 수 있는데, 가급적 접근성 향상을 위해 몸체(10)의 전면부 측에 설치되는 것이 좋다.

그립유닛(14)은 상기 요홈부(10a)의 상측에 배치되어 물병(18)의 병목 부분을 파지할 수 있다. 그립유닛(14)은 다양하게 구성할 수 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 그립부(14a)(14b)가 힌지부(14c)에 의해 연결되어 회동 개폐하면서 병목을 그립 할 수도 있다. 또는, 도시하지는 않았으나, 상기 그립유닛(14)을 고무 또는 실리콘과 같은 탄성 변형 가능한 재질로 형성하여 병목을 파지 할 수도 있다.

드레인부(15)는 내부에 오목한 공간부를 구비하여, 버려지는 물 등이 흘러 넘치지 않도록 할 수 있다. 상기 드레인부(15)는 도시하지는 않았으나, 별도의 배수 유로를 연결하여, 물이 고이지 않고 외부로 배출되도록 구성할 수도 있다.

메인터넌스 커버(16)는 몸체(10) 후방에 개폐 가능하게 설치되어, 몸체(10) 내부에 설치된 각종 장치들의 메인터넌스를 가능하게 한다.

코크(17)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 그립유닛(14) 보다 높은 위치에 배치될 수 있으며, 상기 조작버튼(13)의 누름 동작에 따라, 미도시된 제어부의 제어신호로 동작하는 밸브에 의해 개폐 제어될 수 있다.

전기분해 유닛(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 하우징(110), 제 2 하우징(120), 음극전극(114), 양극전극(124), 제 1 및 제 2 프레임(113)(123), 스페이서(130), 보조전극(140) 및 고체 고분자 전해질막(150)을 포함할 수 있다.

제 1 하우징(110)은 유입 포트(111)와 유출 포트(112)를 포함하며, 상기 유입 및 유출 포트(111)(112)는 서로 동축 배치될 수 있다. 상기 제 1 하우징(110)의 내부 공간은 상기 음극전극(114)에서 형성된 수소이온이 물에 섞이는 공간이다.

제 1 프레임(113)은 음극전극(114)이 제 1 하우징(110)에 일정 거리 이격 되도록 배치 및 고정하는 역할을 수행하며, 이를 위해 복수 개의 제 1 지지 리브(113b)가 제 1 하우징(110)을 향해 돌출 형성될 수 있다. 한편, 상기 음극전극(114)의 일측에는 음극 단자부(114a)가 형성되어, 이곳에 음극 전원이 결선될 수 있다.

제 2 하우징(120)은 산화수가 배출되는 산화수 배출포트(122)가 일측에 형성되며, 내부 공간에서 양극전극(124)에서 생성된 오존에 의해 산화수가 생성된다. 이때, 상기 산화수 배출포트(122)는 상기 유출 포트(112)와 같은 방향에 형성될 수 있다.

제 2 프레임(123)은 양극전극(124)이 제 2 하우징(120)에 일정 거리 이격 되도록 배치 및 고정하는 역할을 수행하며, 이를 위해 복수 개의 제 2 지지 리브(123b)가 제 2 하우징(120)을 향해 돌출 형성될 수 있다. 한편, 상기 양극전극(124)의 일측에는 양극 단자부(124a)가 형성되어, 이곳에 양극 전원이 결선될 수 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 프레임(113)(123)에는 상보적으로 형성된 돌기(113a) 및 돌기공(123b)이 형성되어, 이들의 상보 결합에 의해 제 1 및 제 2 프레임(113)(123)이 끼워 맞춤 결합될 수 있다.

스페이서(130)는 테플론과 같은 열화성이 우수한 재질로 형성된다. 스페이서(130)는 후술할 고체 고분자 전해질막(150)과 양극전극(124)을 징정한 간격으로 유지 및 고정시킨다.

보조전극(140)은 상기 음극전극(114)과 고체 고분자 전해질막(150) 사이에 구비되고, 상기 양극전극(124)에서 발생되는 수소이온을 상기 음극전극(114)으로 통과시키고, 상기 음극전극(114)에서 발생되는 OH-이온이 양이온과 이온 반응하여 생성되는 스케일을 표면에 생성시켜 상기 음극전극(114) 표면에서의 스케일 생성을 감소시킨다.

고체 고분자 전해질막(150)은 상기 음극전극(114)과 양극전극(124) 사이에서 전기분해 반응으로 생성되는 수소이온을 전달한다.

한편, 오존필터(300)는 상기 전기분해 유닛(100)의 양극전극(124) 측 챔버에 형성된 산화수 배출 포트(122)와 연결되는 유로 상에 설치될 수 있다. 상기 오존필터(300)는 오존을 제거하기 위해 설치되는 것으로, 후단에는 산화수 배출 코크(410)가 설치될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 수소수기의 동작을 설명한다.

수소수기는 물 저장통(200)에 저장된 물을 순환하여 수소수를 저장 후 추출해 먹거나 상기 물 저장통에 있는 물을 추출하면서 수소를 발생시켜 즉시 추출해 먹을 수도 있다. 이때, 전기분해 유닛(100) 및 그 후단에 설치되는 오존필터(300)는 일정 시간이 지난 후 성능 효율을 보존할 수 있도록 주기적으로 교체 가능할 수 있다. 또한, 수질을 높이기 위해 수소수기 내부 유로 및 물 저장통(200)을 세척/살균하는 클리닝 동작을 수행할 수도 있다.

일 예로, 수소수기는 순환 모드, 추출 모드 및 직수 모드로 동작할 수 있다.

순환 모드에서는 조작버튼(13) 중 수소수 생성버튼을 누르면, 제 1 및 제 3 솔레노이드(S1)(S3)를 작동한 후 0.5초의 딜레이를 두고, 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)를 구동하고, 상기 전기분해 유닛(100)을 작동할 수 있다. 즉, 제 1 솔레노이드(S1)는 오픈 되어 전기분해 유닛(100)에서 생성된 수소수를 통과시키고, 제 2 솔레노이드(S2)는 폐쇄상태를 유지한다. 그리고 제 3 솔레노이드(S3)를 오픈 하면, 생성된 수소수는 제 2 펌프(P2)에 의해 물 저장통(200)으로 급수될 수 있다. 이때, 전기분해 유닛(100)은 2 내지 3 분간 동작할 수 있다. 이때, pH 값을 체크하여 수소 용존량이 과다 상승하는 것을 방지할 수 있도록 수량에 따라 수소발생 및 순환시간을 가감할 수 있다. 이때, 순환시간은 상기 물 저장통(200)의 저수량에 따라 가변 될 수 있는데, 제 1 수위센서(W/L 1)의 감지레벨일 경우에는 경고, 제 2 수위센서(W/L 2)의 감지레벨일 경우에는 2.5분, 제 3 및 제 4 수위센서(W/L 3)(W/L 4)의 감지레벨일 경우에는 3분으로 설정할 수 있다.

추출 모드에서는 조작버튼(13) 중 급수 버튼을 누르면, 제 1 펌프(P1)는 잠긴 상태에서 전기분해 유닛(100)은 오프 상태를 유지하고, 제 1 솔레노이드(S1)도 폐쇄된다. 그리고, 0.5초의 딜레이 후에, 물 저장통(200)에 저장된 수소수는 제 2 펌프(P2)의 동작에 의해 출수되고, 이때 제 3 솔레노이드(S3)가 제 2 솔레노이드(S2)와 함께 오픈 되면서 코크(17)에서 출수될 수 있다. 이때, 제 2 펌프(P2)의 동작시간은 200ml 추출 기준으로 10초로 설정할 수 있으며, 500ml 추출 시에는 25초로 설정될 수 있다. 이때, 상기 물 저장통(200)의 수위가 제 1 수위센서(W/L 1)의 감지레벨 미만으로 감지될 경우, 상기한 출수 동작은 멈출 수 있다.

직수 모드에서는 조작버튼(13) 중 수소수 생성버튼과 급수 버튼을 동시에 눌러 직수 모드로 들어갈 수 있다. 이와 같이 직수 모드에 진입하면, 사용자는 급수 버튼을 눌러 급수 동작을 시작할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 3 솔레노이드(S1)(S3) 작동 후 0.5초의 딜레이 후에, 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)와 전기분해 유닛(100)이 5초 동안 순환 모드와 동일하게 작동할 수 있다. 또는 제 1 펌프(P1), 전기분해 유닛(100), 제 1 내지 제 3 솔레노이드(S1)(S2)(S3)의 작동 후 0.5초 딜레이 후에 제 2 펌프(P2)가 작동할 수 있는데, 동작시간은 급수 버튼을 누르는 동안 연속 출수될 수 있다. 한편, 제 1 수위센서(W/L 1)의 감지레벨에서, 제 1 펌프(P1)는 공회전 5초 이상 감지 시까지 작동하여 유로와 전기분해 유닛(100)을 세척하면서 수소기기 내부의 물을 완전히 출수할 수 있다.

상기한 3가지 모드 이외에도 전원 버튼을 별도로 누르지 않더라도, 10초 이상 아무런 제어신호가 입력되지 않을 경우 전면 디스플레이(12)를 오프 한 후 대기 모드로 진입할 수 있다.

또한, 조작버튼(13)에 클리닝 버튼을 구비하여, 이를 눌러 세척 및 살균모드로 진입할 수도 있다. 살균모드는 상기 전기분해 유닛(100)에서 발생되는 오존을 이용하여 오존수를 형성하고, 이를 살균수로 하여 내부 유로 및 물 저장통(200) 내부를 살균하는 것으로, 관련 기술은 본 출원인의 등록 특허 제 10-1198652호에 자세히 기술한 바 있다.

한편, 드레인부(15)에 별도의 배수구가 마련되지 않았을 경우에는 제 5 수위센서(W/L 5)의 감지레벨일 경우, 상기 전면 디스플레이(12)에서 드레인부(15)에 수용된 물을 버릴 것을 경고하거나, 미도시된 스피커유닛 등을 이용하여 경고음을 출력할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 전기분해 유닛(100)에 설치된 음극전극(114) 표면에 붙어 있는 수소이온이 보다 손쉽게 물에 섞일 수 있도록 물 저장통(200)에 저장된 물이 상기 음극전극(114) 표면을 긁으면서 이동할 수 있도록 유입 포트(111)와 유출 포트(112)를 동축이 되도록 배치한 것에 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 물의 흐름은 음극전극(114)이 형성된 챔버에서 양극전극(124)이 형성된 챔버 측으로 형성되어, 음극전극(114)이 형성된 챔버 내부에서 수소가 발생되고, 양극전극(124)이 형성된 챔버에서는 산화수가 발생된다. 이때, 수소발생 시 용존 및 발생력을 향상시키기 위해 음극전극(114)이 형성된 챔버에 빠른 유속과 높은 압력이 필요하다. 이와 같이, 상기 유입 및 유출 포트(111)(112)에 가해지는 수압은 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)를 통해 가해질 수 있다. 또한 물의 흐름이 음극전극(114)에서 양극전극(124)으로 형성되는 또 다른 이유는 음극전극(114)측에서 발생된 수소이온이 양극전극(124)에서 발생되는 오존을 포함한 산화수와 반응을 하여, 산화수의 농도를 저하시켜 배출시키는 장점을 제공하기 위함이다.

한편, 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)가 작동하지 않는 대기 모드에서는 상기 전기분해 유닛(100)의 음극전극(114)이 설치된 챔버 측에 마이너스 압력이 형성되어 역류가 발생할 수 있다. 이를 방지할 수 있도록 상기 제 1 펌프(P1)와 전기분해 유닛(100) 사이 유로에는 체크 밸브(CV)가 설치되고, 유출 포트(112) 측에는 제 1 솔레노이드(S1)가 설치될 수 있다. 또한, 음극전극(114)의 후방에 설치된 오존필터(300)의 전단에는 스템 몰드(stem mold)와 같은 유로 규제유닛(400)이 설치되어 오존필터(300)를 통과한 물이 역류하여 전기분해 유닛(100) 측으로 유입되는 것을 방지할 수도 있다.

즉, 체크 밸브(CV)와 제 1 솔레노이드(S1)를 폐쇄하면, 음극전극(114)이 설치된 내부 공간부의 압력은 더 이상 떨어지지 않고 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 동작이 멈추더라도 양극전극(124)이 설치된 내부 공간부의 압력이 더 높아지지 않아, 산화수의 역류가 발생하지 않는다.

상기 유로 규제유닛(400)은 상기 오존필터(300)의 입력측 포트의 지름과 대응되거나 이보다 약간 작게 구성된 지름을 가지도록 형성한다. 유로 규제유닛(400)은 상기 입력측 포트의 유로의 단면적을 줄이는 역할과 함께, 양극전극(124)이 설치된 내부 공간부의 압력 저하를 방지한다. 그러면, 상기 출력측 포트를 산화수가 통과하면서 발생되는 반발 압력에 의해 음극전극(114)이 설치된 챔버 측의 압력이 상승되는 효과와 함께, 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)의 작동 정시 시에 산화수의 역류를 방지할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 펌프(P1)(P2)가 정지하면 전기분해 유닛(100)의 내부 챔버에 마이너스 압력이 형성될 수 있다. 그런데, 이때, 상기 유로 규제유닛(400)이 상기 오존필터(300)의 입력측 포트와 이격 되어 형성되는 유로 단면적은 상기 음극전극(114)이 형성된 챔버 내부의 압력이 떨어지는 크기에 따라 증가 또는 감소 될 수 있다. 즉, 전기분해 유닛(100)의 크기가 증가 또는 감소 되는 것에 따라, 상기 챔버에서 발생되는 마이너스 압력도 증가 또는 감소될 수 있는데, 이러한 압력 크기의 변화에 대응되도록 상기 단면적을 설정하여, 음극전극(114)이 배치되는 챔버 측의 마이너스 압력 발생시에도 양극전극(124)이 배치되는 챔버 측의 산화수 배출포트(122)와 코크(17) 사이에 형성된 유로 상에 남은 산화수가 음극전극(114)이 형성된 챔버 측으로 역류하지 않도록 한다.

상기와 같은 스템 몰드 이외에도, 상기 유로 규제유닛(400)은 전기적으로 제어 가능한 밸브 유닛으로 구성하는 것도 가능하며, 일 방향으로만 물이 흐를 수 있도록 형성된 밸브로 구성할 수도 있다. 즉, 상기 유로 규제유닛(400)은 물의 역류를 방지할 수 있는 구성이라면 어떠한 것이든 적용 가능하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10; 몸체 11; 상부커버
12; 전면 디스플레이 13; 작동버튼
14; 그립유닛 15; 드레인부
16; 메인터넌스 커버 17; 코크
18; 물병 100; 전기분해 유닛
200; 물 저장통 300; 오존필터
400; 유로 규제유닛 410; 산화수 배출 포트

Claims

수소수가 배출되는 코크와 누출수를 담지 하는 트레이가 노출되게 설치되는 몸체;
상기 몸체 내부 공간부에 설치되는 물 저장통;
상기 물 저장통에 저장된 물을 공급 받아 전기분해를 통해 수소수를 생성하는 전기분해 유닛;
일단은 상기 물 저장통의 출수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유입 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 1 펌프;
일단은 상기 물 저장통의 입수구 측에 연결되고, 타단은 상기 전기분해 유닛의 음극전극 측 챔버에 형성된 유출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 제 2 펌프; 및
상기 전기분해 유닛의 양극전극 측 챔버에 형성된 산화수 배출포트;를 포함하며,
상기 유입 및 유출 포트는 물의 흐름 방향과 평행하면서, 상호 동축 배치되고,
상기 전기분해 유닛은,
상기 유입 및 유출 포트가 형성된 제 1 하우징;
상기 제 1 하우징과 결합되어 음극전극이 설치되는 제 1 프레임;
상기 제 1 하우징과 결합되는 산화수 배출포트가 형성되는 제 2 하우징;
상기 제 2 하우징과 결합되어 양극전극이 설치되는 제 2 프레임;
음극 및 양극전극 사이에서 전기분해 반응으로 생성되는 수소이온을 전달하는 고체 고분자 전해질막;
상기 고체 고분자 전해질막과 양극전극을 일정 간격으로 유지 및 고정하는 스페이서;
상기 음극전극과 고체 고분자 전해질막 사이에 구비되고, 상기 양극전극에서 발생되는 수소이온을 상기 음극전극으로 통과시키고, 상기 음극전극에서 발생되는 OH-이온이 양이온과 이온 반응하여 생성되는 스케일을 표면에 생성시켜 상기 음극전극표면에서의 스케일 생성을 감소시키는 보조전극;을 포함하는 수소수기.
제 1 항에 있어서,
상기 산화수 배출 포트와 연결되는 유로 상에 설치되는 오존필터;를 더 포함하는 수소수기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 유출 포트와 코크 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 제 1 및 제 2 솔레노이드;
상기 유출 포트와 물 저장통 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 제 3 솔레노이드; 및
상기 제 1 펌프와 유입 포트 사이에 형성된 유로 상에 설치되는 체크 밸브;를 포함하는 수소수기.
제 2 항에 있어서,
상기 오존필터와 산화수 배출 포트 사이 유로 상에 설치되어 산화수의 역류를 방지하는 유로 규제유닛;을 포함하는 수소수기.
제 1 항에 있어서,
상기 물 저장통은 상기 전기분해 유닛보다 상측에 배치되고,
상기 전기분해 유닛은 몸체 바닥면에 배치되는 수소수기.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체의 상부면에 개폐 가능하게 설치되는 상부커버;
상기 몸체의 전방에 배치되는 전면 디스플레이;
상기 몸체의 전방에 배치되는 조작버튼; 및
수소수를 저장할 수 있는 물병의 병목을 그립하는 그립유닛;을 포함하는 수소수기.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체의 후면에 개폐 가능하게 설치되는 메인터넌스 커버를 더 포함하는 수소수기.
제 1 항에 있어서, 상기 물 저장통은,
적어도 4 단계 이상의 수위를 감지할 수 있는 제 1 내지 제 4 수위센서를 포함하는 수소수기.
제 1 항에 있어서, 상기 트레이는,
폐수의 수위를 감지할 수 있는 제 5 수위센서를 포함하는 수소수기.
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