KR101519565B1 - 수소수 제조를 위한 용존기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수소수 제조장치에 설비되어 물에 수소를 풍부하게 용해시키기 위한 용존기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 필터체를 구비한 필터지지부를 내장한 하우징과, 상기 하우징에 연결되며 수소와 물이 혼입되어 유입되는 입수구가 결합된 상부캡과, 상기 하우징에 연결되며 상기 필터지지부의 필터체를 통과한 수소수를 배출하는 배수구가 결합된 하부캡과, 상기 배수구에 직결되며 상기 하우징의 외주면에 권취된 관체 형상의 튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존기에 관한 것이다.

Description

수소수 제조를 위한 용존기{Dissolving apparatus for producing a hydrogen water}

본 발명은 수소수 제조장치에 설비되어 물에 수소를 풍부하게 용해시키기 위한 용존기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 필터체를 구비한 필터지지부를 내장한 하우징과, 상기 하우징에 연결되며 수소와 물이 혼입되어 유입되는 입수구가 결합된 상부캡과, 상기 하우징에 연결되며 상기 필터지지부의 필터체를 통과한 수소수를 배출하는 배수구가 결합된 하부캡과, 상기 배수구에 직결되며 상기 하우징의 외주면에 권취된 관체 형상의 튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존기에 관한 것이다.

일반적으로, 수소수란 높은 용존량으로 수소가 용해된 물을 가리킨다.

이러한 수소수는 용존된 수소가 활성산소인 하이드록실 래디칼(hydroxyl radical)을 제거하는 항산화작용을 함으로써 노화를 방지하고 당뇨병, 고혈압, 동맥경화, 암, 치매를 예방하는데 도움을 주며, 피부미용, 다이어트, 피로회복, 성기능 개선, 운동능력 향상, 면역력 강화, 숙취 해소에 효과가 있다고 보고되고 있다.

상기와 같은 수소수의 제조에 있어서 수소를 물에 풍부하게 용해시킬 수 있는 용존기의 사용이 필수적이다.

이러한 용존기는 수소를 물에 유입시켜 수소와 물 사이의 접촉 면적을 증가시켜 수소수를 생성하는 구조 또는 밀폐 용기에 물과 수소를 충진하고 가압 상태에서 장시간 체류를 시켜 수소수를 생성하는 구조로 이루어져 있으며, 종래 공지된 기술을 살펴보면 수소수의 제조장치가 아니라 산소수를 제조하는 장치에 사용되는 용존기로서 대한민국 특허 제 998441 호의 나노산소발생기 및 이를 포함하는 항아리 타입의 산소수 공급장치, 대한민국공개특허 제 1999-60927 호의 용존산소증가장치의 기술이 공지되어 있다.

또한, 대만민국특허공개 제 10-2011-39647 호의 전해수소수 생성장치, 대한민국특허제 1076631 호의 수소수 제조장치, 대한민국특허 제 995713 호의 전기분해용 전극조립체, 이를 구비한 산소수소발생기 및 이를 구비한 수소수제조장치, 대한민국 특허 제 1250470 호의 용존 수소수 제조장치의 기술에 수소를 물에 용해시키는 용존기의 기술이 소개되어 있다.

그러나, 상기와 같은 공지기술들에 사용되는 용존기는 전체적으로 구조가 매우 복잡하고 부피가 대용량이기 때문에, 설치 장소에 따라서 설치가 어려운 단점이 있어 일반 가정용 또는 업소용으로 사용하기에 다소 부적합한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 일소하기 위하여 창안된 것으로서, 비교적 구조가 간단하면서도 부피가 적어 가정용 또는 업소용의 소형 수소수 제조장치에 설치하기가 용이하고, 나아가 고농도의 수소를 용해시킬 수 있는 수소수 제조를 위한 용존기의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 수소수 제조를 위한 용존기의 구성은, 필터체를 구비한 필터지지부를 내장한 하우징과, 상기 하우징에 연결되며 수소와 물이 혼입되어 유입되는 입수구가 결합된 상부캡과, 상기 하우징에 연결되며 상기 필터지지부의 필터체를 통과한 수소수를 배출하는 배수구가 결합된 하부캡과, 상기 배수구에 직결되며 상기 하우징의 외주면에 권취된 관체 형상의 튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명 수소수 제조를 위한 용존기는 비교적 구조가 간단하고 부피가 적어 가정용 또는 업소용의 소형 수소수 제조장치에 설치하기 용이한 장점이 있다.

또한, 하우징 내부에 날개형의 그물망 구조를 가진 나노 필터가 적용되어 수소 가스를 더 작고 일정한 단위로서 물과 접촉을 시키기 때문에 물에 다량의 수소가 용해될 수 있도록 한 효과가 있다.

또한, 수소를 용해시킨 물이 유동되는 튜브가 수소의 용해가 발생되는 하우징 외부에 권취됨으로써 튜브를 통과하는 물의 수압이 하우징 내부로 압력을 가하여 수소가 물에 더 용해될 수 있도록 함으로써 수소의 용존 효율성을 극대화시킬 수 있으며, 이로 인하여 단시간 내에 고농도의 수소수를 생산할 수 있는 잇점을 발현하게 되었다.

도 1 은 본 발명 용존기의 사시도,
도 2 는 본 발명 용존기의 분해사시도,
도 3 은 본 발명 용존기의 필터체의 구성도,
도 4 는 본 발명 용존기의 작동상태를 나타내는 단면도,
도 5 는 본 발명 용존기의 설치상태를 나타내는 일례이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 수소수 제조를 위한 용존기의 구성 및 작동을 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명 용존기의 사시도, 도 2 는 본 발명 용존기의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명 용존기(1)는 필터체(80)를 구비한 필터지지부(70)를 내장한 하우징(60)과, 수소와 물이 혼입되어 유입되는 입수구(10)가 결합된 상부캡(30)과, 상기 하우징(60)에 내장된 필터지지부(70)의 필터체(80)를 통과한 수소수를 배출하는 배수구(20)가 결합된 하부캡(31)과, 상기 상부캡(30)을 하우징(60)의 입구(61)측에 취부시키는 상부연결링(40)과 상기 하부캡(31)을 하우징(60)의 출구(62)측에 취부시키는 하부연결링(41)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 배수구(20)에는 긴 관체 형상의 튜브(50)가 직결되며, 배수구(20)로부터 배수된 수소수는 튜브(50)를 따라서 유동되다가 튜브(50)의 말단에 위치한 배출구(51)를 통하여 수소수 제조장치의 배출용 코크로 유출된다.

이때, 상기 튜브(50)는 상기 상부연결링(40)과 하부연결링(41)이 결합된 상태의 하우징(60)의 외주면에 권취된다.

상기 튜브(50)는 수소수가 유동되되 하우징(60)의 외주면에 권취됨으로써 튜브(50)를 통과하는 물(수소수)의 수압이 하우징(60)의 내부를 향하여 압력을 가하도록 작용되어 수소의 물에 대한 용해도를 향상시킬 수 있는 효과를 가져오며, 본 발명 실시예는 내경 1mm - 1.3mm 이고, 길이 7-8 m 의 관체를 이용하여 튜브(50)를 구성하였다.

또한, 상기 필터지지부(70)는 베이스(71)와, 상기 베이스(72)의 상부에 돌출된 내부가 빈 막대 형상의 유동관(72)으로 이루어지고, 상기 유동관(72)의 외주면에는 다수개의 통공(73)이 천공되어 있으며, 상기 베이스(71)에는 유동관(72)으로 유입된 수소수를 하부캡(31)의 배수공(31a)으로 유출시킬 수 있도록 관통공(74)이형성된다.

상기 필터체(80)는 미세한 크기의 모눈을 형성한 그물망 구조의 필터체(80)로서, 도시된 바와 같이 필터체(80)의 중심부가 필터지지부(70)의 유동관(72)에 부착되되 필터체(80)의 좌우측 말단이 유동관(72)을 중심으로 말려져 권취된 상태로 하우징(60)의 내부 공간으로 장입된다.

이러한 필터체(80)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 기저층(81) 상에 일정한 크기를 가진 미세한 모눈을 형성한 그물망 구조의 나노필터(nano-filter)(82)가 부착된 것으로서, 필터의 고유 기능인 불순물을 걸러주는 기능을 하는 한편, 입수구(10)를 통하여 하우징(60) 내부로 유입된 수소 가스가 모눈을 통과하면서 작고 일정한 크기를 가진 기포 형태의 수소 가스로 정형되면서 수소 가스와 물과의 접촉 면적을 확장시켜 물에 수소가 용이하게 용해될 수 있도록 하는 기능을 추가적으로 수행한다.

본 발명 실시예의 상기 필터체(80)의 규격은 가로 690 mm, 세로 8.5 mm 이며, 상기 기저층(81)은 통기성이 양호한 통상의 매쉬(mesh) 부재가 사용되며, 메쉬페브릭(Mesh Fabric) 소재 계열의 메쉬부재(소위 3D(3-Dimension)메쉬) 또는 에어메쉬(Air Mesh)라 불리움), 브레스 에어(Breath air) 소재들이 채용 가능하다.

상기와 같은 메쉬부재는 그물망 형태로 이루어진 망사면과 평판 형태의 하면 사이에 수직으로 견고하게 받치고 있는 많은 갯수의 지지편으로 이루어져 지지편 사이로 액체가 잘 유동되는 공지의 부재이다.

한편, 미설명 부호 30a 는 상부캡(30)에 형성된 입수공(30a)으로서, 입수구(10)를 통하여 수소와 물의 혼입된 상태의 물을 하우징(60) 내부로 유입시키는 입구를 형성한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 수소수 제조를 위한 용존기(1)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명 용존기의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

먼저, 통상적으로 수소수 제조장치는 상술한 바와 같은 용존기(1)의 전단에 수소와 물을 용존기(1)로 이송시키는 펌프(도 5 의 도면부호 300 참조)와 같은 펌핑수단을 가지고 있으며, 이러한 펌프에 의하여 수소가 혼입된 상태의 물이 본 발명 용존기(1)의 입수구(10)로 입수되어 상부캡(30)의 입수공(30a)을 통하여 하우징(60) 내부로 유입된다.

상기 하우징(60)으로 유입된 수소가 혼입된 상태의 물은 내장된 필터지지부(70)의 유동관(72)에 권취된 상태의 필터체(80)를 통과하면서 불순물이 걸러지는 한편, 필터체(80)에 부착된 일정한 크기를 가진 미세한 모눈을 형성한 그물망 구조의 나노필터(82)에 의하여 하우징(60) 내부로 유입된 수소 가스가 모눈을 통과하면서 작고 일정한 크기를 가진 기포 형태의 수소 가스로 정형되고, 이는 수소 가스와 물과의 접촉 면적을 확장시켜 물에 수소가 용이하게 용해되면서 고농도의 수소가 용존된 수소수가 생성된다.

이어서, 필터체(80)를 통과하면서 생성된 수소수는 유동관(72)에 형성된 다수개의 통공(73)을 통하여 유동관(72) 내부로 유동되고, 유동관(72) 내부로 유동된 수소수는 베이스(71)에 형성된 관통구(74)를 통하여 하부캡(31)의 배수공(31a)을 경유하여 배수구(20)로 배출된다.

그러면, 배수구(20)에 직결된 튜브(50)의 관로를 통하여 수소수가 유동되는데, 이러한 수소수가 유동되는(도면의 튜브(50) 관로상에 표시된 ● 는 단면상으로 수소수가 나오는 방향이고, Ｘ 는 단면상으로 수소수가 들어가는 방향임을 나타냄) 튜브(50)가 하우징(60)의 외주면에 권취됨으로써 튜브(50)를 통과하는 물(수소수)의 수압이 하우징(60)의 내부를 향하여 압력을 가하도록 작용되어 상술한 바와 같은 필터체(80)를 통과하는 수소의 물에 대한 용해도를 보다 증가시킴으로써 수소의 용존 능력을 극대화시키게 되며, 이로 인하여 단시간 내에 고농도의 수소수를 생산할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 하우징(60)의 외주면에 권취된 튜브(50)를 따라서 유동된 수소수는 튜브(50)의 말단에 형성된 배출구(51)를 통하여 사용자가 음용할 수 있도록 수소수 제조장치의 외부로 인출되게 된다.

도 5 는 상술한 바와 같은 본 발명의 용존기(1)가 적용된 수소수 제조장치의 일례를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 정수된 물을 급수관(110)을 경유하여 입수구(101)를 통하여 공급받아 물을 저장하는 제 1 수조(100)와, 상기 제 1 수조(100)의 하부의 출수구(103)에 연결되어 부착되되 상기 제 1 수조(100)에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트(104)와, 통상의 필터부재(미도시)를 이용하여 정수된 물을 급수관(210)을 경유하여 입수구(201)를 통하여 공급받아 물을 저장하는 제 2 수조(200)와, 상기 수소발생유니트(104)에 의하여 생성된 수소와 상기 제 2 수조(200)에 수용된 물을 후단에 배설된 용존기(400)로 압송하는 펌프(300)와, 상기 펌프(300)에 의하여 압송된 제 2 수조(200)의 물과 상기 수소발생유니트(104)에 의하여 생성된 수소를 상호 혼합시켜 고농도의 수소수를 생성하는 본 발명의 용존기(1)와, 용존기(1)를 통하여 생성된 수소수를 후처리기(필터 등의 이물질 제거기)(510)를 경유하여 재차 상기 제 2 수조(200)로 이송하는 이송관(520)과, 상기 제 2 수조(200)에서 생성 및 저수된 수소수를 음용을 위하여 외부로 인출하는 인출구(530)로 구성된다.

상기와 같은 본 발명의 용존기(1)를 채용한 실시예의 수소수 제조장치는 최초 1 시간을 가동후 40 분 휴지, 이후 20 분 가동후 40 분 휴지를 연속적으로 수행함으로써 상기 제 2 수조(200)에서 대략 1000 ppm ~ 1300 ppm 의 고농도의 수소수를 제조할 수 있었다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 용존기
10; 입수구
20; 출수구
30; 상부캡 30a; 입수공
31; 하부캡 31a; 배수공
40; 상부 연결링 41; 하부 연결링
50; 튜브 51; 배출구
60; 하우징
61; 입구 62; 출구
70; 필터지지부
71; 베이스 72; 유동관
73; 통공 74; 관통구
80; 필터체
81; 기저층 82; 나노 필터

Claims (4)

1. 수소수 제조를 위한 용존기에 있어서,
   필터체(80)를 구비한 필터지지부(70)를 내장한 하우징(60)과,
   수소가 혼입된 물을 상기 하우징(60)의 내부로 유입시키는 입수구(10)가 결합된 상부캡(30)과,
   상기 하우징(60)에 연결되며 상기 필터체(80)를 통과한 수소수를 배출하는 배수구(20)가 결합된 하부캡(31)과,
   상기 배수구(20)에 직결되며 상기 하우징(60)의 외주면에 권취된 튜브(50)를 포함하여 구성되고,
   상기 필터지지부(70)는,
   베이스(71)와, 상기 베이스(71)의 상부에 돌출된 내부가 빈 막대 형상의 유동관(72)과, 상기 유동관(72)의 외주면에 천공된 통공(73)과, 상기 유동관(72)으로 유입된 수소수를 상기 하부캡(31)으로 유출시킬 수 있도록 베이스(71)에 형성된 관통공(74)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존기.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 필터체(80)는,
   기저층(81) 상에 그물망 구조의 나노필터(nano-filter)(82)가 부착된 것을 특징으로 하는 용존기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부캡(30)을 하우징(60)의 입구(61)측에 취부시키는 상부연결링(40)과, 상기 하부캡(31)을 하우징(60)의 출구(62)측에 취부시키는 하부연결링(41)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존기.

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