KR101570650B1 - 수소수 얼음 제조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얼음 제조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수소생성유닛에 의하여 변환된 수소수를 이송받아 수소수를 얼음 형태로 형성한 후 취출하여 보관 및 음용할 수 있는 수소수 얼음 제조기에 관한 것이다.

Description

수소수 얼음 제조기{Making machine for hydrogen water ice}

본 발명은 얼음 제조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수소생성유닛에 의하여 변환된 수소수를 이송받아 수소수를 얼음 형태로 형성한 후 취출하여 보관 및 음용할 수 있는 수소수 얼음 제조기에 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 수소수를 제조할 수 있는 장치로서 종래 공지된 기술을 살펴보면, 대한민국 특허공개 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 기술이 공지되어 있다.

상기와 같은 공지기술들은 물을 전기분해하여 발생되는 수소를 물에 용해시켜 수소수를 제조하는 장치들로서, 만들어진 수소수의 수소 용존량은 시간이 경과됨에 따라서 감소되는 공통점이 있다.

이러한 수소 용존량의 감소는 수소의 자연 증발에 의한 것으로서 기술적으로 이를 완벽하게 방지할 수는 없는 것이나, 수소수의 수소 용존량의 감소를 최대한 억제하기 위한 방편이 긴요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같이 수소수의 수소 용존량 감소를 최대한 억제하기 위하여 일반적인 기체의 상변화 조건을 응용한다.

즉, 본 발명은 일정 부피 하에서 기체의 용해도는 온도가 낮을수록 높아지는 조건을 이용한 것으로서, 수소수를 얼음 상태로 제공함으로써 물에 용해된 수소의 용해도를 증가시켜 수소의 자연 증발을 억제하여 수소의 용존량의 감소를 최대한 감소시킬 수 있도록 할 수 있는 수소수 얼음 제조기의 구성을 제안한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 수소수 얼음 제조기의 구성은, 수소생성유닛에 의하여 변환된 수소수를 이송받아 수소수를 얼음 형태로 형성한 후 취출하여 음용할 수 있는 수소수 얼음 제조기의 구성이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 수소수 얼음 제조기는, 수소수를 얼음 상태로 제공함으로써 물에 용해된 수소의 용해도를 증가시켜 수소의 자연 증발을 억제함에 의하여 수소의 용존량의 감소를 최대한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명 수소수 얼음 제조기는 일반적인 정수기의 외형과 기능을 포함함으로써 종래 정수기를 사용하던 방법과 동일한 방법으로 용이하게 수소수와 수소수 얼음을 동시에 음용할 수 있는 효과가 있어 수소수의 대중화를 선도할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명 수소수 얼음 제조기의 구성도,
도 2 는 본 발명 수소수 얼음 제조기의 수소발생유닛의 분해사시도,
도 3 은 본 발명 수소수 얼음 제조기의 얼음생성부의 작동상태도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 수소수 얼음 제조기의 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 수소수 얼음 제조기의 구성도, 도 2 는 본 발명 수소수 얼음 제조기의 수소발생유닛의 분해사시도이다.

본 발명의 수소수 얼음 제조기(1)는 입수관(70)을 통하여 진입한 물을 입수구(11)로 배출받아 물을 수용하는 물탱크(10)와, 상기 물탱크(10)에 수용된 물에 수소를 용해시켜 수용된 물을 수소수를 변환시키는 수소발생유닛(30)과, 상기 물탱크(10)의 제 1 출수구(12)를 통하여 배출되는 수소수를 관로상에 취부된 펌프(60)에 의하여 용기(20)로 이송시키는 제 1 이송관(80)과, 상기 물탱크(10)의 제 2 출수구(13)를 통하여 배출되는 수소수를 관로상에 취부된 펌프(61)에 의하여 용기(20)로 이송시키는 제 2 이송관(90)과, 상기 제 1 이송관(80)의 배출구(81)를 통하여 입수된 수소수를 수용하는 수조(40)와, 상기 수조(40)에 수용된 수소수를 이용하여 수소수 얼음을 생성하여 수조(40) 외부로 배출하는 얼음생성부(50)와, 상기 제 2 이송관(90)의 배수구(21)를 통하여 입수된 수소수 및 상기 얼음생성부(50)에 의하여 배출된 수소수 얼음을 수용하는 용기(20)와, 상기 용기(20)에 수용된 수소수 얼음을 토출하는 얼음 토출구(22)와, 상기 용기(20)에 수용된 수소수를 토출하는 수소수 토출구(24)를 포함하여 구성된다.

상기 물탱크(10)는 일반적인 정수기에 거치되는 형상의 통상의 물통으로서, 입수구(11)를 통하여 음용가능한 정수된 물을 수용하고 제 1 출수구(12) 및 제 2 출수구(13)를 통하여 물탱크(10)의 외부로 물을 배출하는 용기이다.

이때, 상기 물탱크(10)의 일측에 물탱크(10)에 수용된 물을 수소수로 변환시키는 수소를 발생시키는 수소발생유닛(30)이 취부된다.

상기 수소발생유닛(30)에 의하여 발생된 수소는 물탱크(10)의 내부에 수용된 물에 용해되면서 일정시간이 경과되면 물통(10)에 수용된 물을 수소수로 변환시키는 작동을 한다.

도 2 는 상기 수소발생유닛(30)의 분해사시도로서, 상기 수소발생유닛(30)은 격막(33)과, 상기 격막(33)의 상부에 위치한 상부전극(31)과 상기 격막(33)의 하부에 위치한 하부전극(32)으로 이루어지고, 상기 상부전극(31)의 상측에 상부커버(34)가 체결되고, 상기 하부전극(32)의 하부에 하부커버(35)가 체결된다.

상기 상부전극(31) 및 하부전극(32)은 중앙 부분에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(31a,32a)들이 형성된다.

상기 상부전극(31) 및 하부전극(32)의 일측에는 전류의 입력을 위한 전극단자(31b,32b)가 돌출 형성되며, 대략 3.5 V ~ 5 V 의 양전압과 음전압이 각각 인가된다.

그리고, 미도시되었으나 상기 상부전극(31)과 하부전극(32)의 표면에 절연용 패킹부재(미도시)가 게재되어 상기 상부전극(31)과 하부전극(32)의 단락을 방지하고, 상기 상부전극(31)과 하부전극(32)과 상기 상부커버(34)와 하부커버(35)는 각각 고정볼트(미도시)와 너트(미도시)로서 체결하여 격막(33)을 통과하는 물의 누출을 방지시킨다.

이때, 상기 상부전극(31)과 하부전극(32)은 수소의 확산이 용이하고 허용전류밀도가 높은 일종의 촉매 전극이며, 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명 실시예는 상기 상부전극(31)으로서 백금 전극을 이용하여 음극을 형성하고, 상기 하부전극(32)으로서 이리듐 전극을 이용하여 양극을 형성한다.

그리고, 상기 격막(33)은 주로 실리콘 재질로 이루어진 고분자막을 채용함이 바람직하며, 상기 상부전극(31)과 하부전극(32)에 의하여 촉매 역할을 하는 전극들이 물분자를 이온화 분해시키면서 발생된 수소가 양극인 하부전극(32)으로부터 격막(33)을 통과하여 음극인 상부전극(31)으로 전달되면서 수소가 기포 형태로 물탱크(10)로 배출됨으로써 물(W)에 용해되면서 물탱크(10)에 수용된 물을 수소수로 변환시키게 된다. 이러한 격막(33)을 채용한 물의 수소수 발생 구조는 공지된 통상의 구조이다.

또한, 상기 얼음생성부(50)는 물탱크(10) 내부에서 상기의 수소발생유닛(30)의 작동에 의하여 변환된 수소수를 제 1 이송관(80)의 배출구(81)를 통하여 수조(40)에 임시적으로 수용된 수소수를 얼음으로 상변화시키는 부분으로서, 구체적으로는, 냉매(P)와 고압의 온수나 증기(steam)가 순차적으로 반복하여 투입되는 투입관(51)과, 상기 투입관(51)의 관로와 연결되되 투입관(51)의 외주로부터 돌출된 다수개의 돌기(53)와, 상기 투입관(51)으로 투입되는 냉매 및 고압의 온수나 증기가 회송되는 회송관(52)으로 이루어진다.

상기 얼음생성부(50)의 투입관(51)은 얼음생성부(50)의 일측에 부설된 기계적 작동 구조(미도시)에 의하여 수소수가 임시 수용된 상기 수조(40)로 침지되었다가 다시 인출되는 작동을 반복하는데, 이때, 상기 수조(40)로 투입관(51)이 침지될 경우 투입관(51)의 입구측으로 저온의 냉매가 투입되어 투입관(51)의 외주면에 형성된 돌기(53)에 얼음(I)이 생성되게 하는 작동을 반복하면서 얼음(I)을 요구되는 부피로 생성하는 작동을 한다.

이후, 돌기(53)에 생성된 얼음(I)이 요구되는 부피로 생성되면, 상기 투입관(51)으로 고압상태의 온수나 증기(steam)을 투입하여 돌기(53)상에 생성된 얼음(I)을 수조(40)의 외부로 배출한다. 이를 위하여, 상기 얼음생성부(50)의 일측에 부설된 기계적 작동 구조(미도시)는 상기 투입관(51) 부분을 수조(40)의 외부로 회동시키는 작동도 수행하게 된다.

또한, 상기 용기(20)는 상기 얼음생성부(50)를 통하여 생성된 수소수 얼음과 상기 제 2 이송관(90)을 통하여 배수된 수소수를 함께 수용하는 용기로서, 바닥면에 얼음 토출구(22)와 수소수 토출구(24)를 구비하며, 상기 얼음 토출구(22)의 관로상에 얼음 코크(23)를 부설하고, 상기 수소수 토출구(24)에는 수소수 코크(25)를 부설하여 수소수 얼음과 수소수의 토출량을 조절할 수 있도록 되어 있다.

이때, 상기 용기(20)는 도시된 바와 같이 용기(20)의 하부는 하방향으로 갈수록 그 단면적이 좁아지는 소위 테이퍼(taper) 형상이고 상기 수소수 토출구(24)의 위치가 상기 얼음 토출구(22)의 위치보다 더 낮은 위치에 형성되는 것이 바람직한데, 이는 수소수 얼음(I)과 별도로 용기(20)에 함께 수용된 물(W)을 수소수 토출구(24) 방향으로 원활하게 배수되게 하기 위함이다.

또한, 상기 수소수 토출구(24)의 직경은 수소수 얼음(I)의 평균 직경보다 더 작게 형성함으로써 수소수 토출시 얼음이 혼입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수소수 얼음 제조기(1)의 작동을 전술한 도 1 및 도 3 의 얼음생성부의 작동상태도를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명 수소수 제조기(1)의 입수관(70)을 통하여 정수된 물(W)이 물탱크(10)로 투입되어 수용된다.

그리고, 상기 물탱크(10)에 설치된 수소발생유닛(30)의 상부전극(31)과 하부전극(32)에 양전압과 음전압이 각각 인가되면, 상기 물탱크(10)에 수용된 물이 전기분해되면서 수소가 생성되고, 발생된 수소는 상술한 바와 같이 물탱크(10)로 기포상태로 유동되면서 일정시간 경과시 물탱크(10) 내부에 수용된 물을 수소수로 변환시키게 된다.

본 발명 실시예의 수소수 얼음 제조기는 전원을 인가한 후 최초 1 시간을 가동시키고 40 분 휴지, 이후 20 분 가동후 40 분 휴지를 연속적으로 수행함으로써 대략 1300 ppm 정도의 수소수를 생성할 수 있다.

상기와 같이 변환된 수소수를 수조(40) 및 용기(20)로 이송시키기 위하여 제 1 이송관(80) 및 제 2 이송관(90)에 취부된 펌프(60,61)들이 작동되면 물탱크(10)의 제 1 출수구(12) 및 제 2 출수구(13)를 통하여 배출된 수소수가 제 1 이송관(80)과 제 2 이송관(90)을 통하여 이송되면서 제 1 이송관(80)의 배출구(81)를 통하여 수조(40)로 수소수가 배출되고 제 2 이송관(90)의 배수구(21)를 통하여 용기(20)로 수소수가 배출된다.

그러면, 상기 수조(40)에 수용된 물을 얼음으로 변환시키기 위하여, 얼음생성부(50)가 작동을 개시한다.

즉, 도 3 의 얼음생성부(50)의 작동상태도에 도시된 바와 같이, 저온의 냉매(P)가 반복적으로 투입되는 투입관(51)이 상기 수조(40)로 침지되었다가 다시 인출되는 작동을 반복함으로써, 상기 투입관(51)에 형성된 돌기(53) 상에 일정 부피의 얼음을 생성한다.

그리고, 이러한 얼음의 생성이 종료되면 상기 얼음생성부(50)의 위치를 수조(40)의 외부로 이동시키고, 고압상태의 온수나 증기(steam)를 투입관(51)을 통하여 투입시켜 돌기(53)상에 생성된 얼음(I)을 돌기(53)로부터 탈착시켜 상기 용기(20) 내부를 향하여 투하시킨다. 투하된 얼음(I)은 용기(20) 내부로 낙하되어 테이퍼 형상의 바닥면에 적층된다.

바람직하게는, 상기 용기(20)는 얼음(I)을 보관 유지하기 위하여 영하의 온도로 보냉된다.

한편, 상기 배수구(21)를 통하여 용기(20)의 내부로 입수된 수소수는 테이퍼 형상의 용기(20)의 내부 바닥면에 형성된 수소수 토출구(24)로 집수된다.

이때, 상기 용기(20)는 도시된 바와 같이 용기(20)의 하부는 하방향으로 갈수록 그 단면적이 좁아지는 소위 테이퍼(taper) 형상이고, 상기 수소수 토출구(24)의 위치가 상기 얼음 토출구(22)의 위치보다 더 낮은 위치에 형성되므로, 수소수 코크(25)를 개방하였을 때 수소수 토출구(24)를 통하여 수소수만이 토출되고 얼음코크(23)를 개방하였을 때 얼음 토출구(22)를 통하여 수소수 얼음(I)만이 토출되게 된다.

따라서, 상기와 같은 작동에 의하여 용기(20)에 집수된 수소수와 수소수 얼음을 사용자가 선택적으로 취출하여 음용하면 되며, 특히 생성된 수소수 얼음(I)은 저온으로 인하여 용해된 수소의 자연 증발을 억제함으로써 수소의 용존량의 감소를 최대한 감소되기 때문에 사용자가 배출된 수소수 얼음을 다른 보냉 용기에 보관하게 되면 수소수의 수소 용존량을 장시간 유지할 수 있게 된다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 수소수 제조장치
10; 물탱크
20; 용기
30; 수소발생유닛
40; 수조
50; 얼음생성부
60,61; 펌프
70; 입수관
80; 제 1 이송관
90; 제 2 이송관

Claims (5)

1. 얼음 제조기에 있어서,
   입수관(70)을 통하여 진입한 물을 수용하는 물탱크(10)와,
   상기 물탱크(10)에 수용된 물에 수소를 용해시켜 수용된 물을 수소수를 변환시키는 수소발생유닛(30)과,
   상기 물탱크(10)의 제 1 출수구(12)를 통하여 배출되는 수소수를 관로상에 취부된 펌프(60)에 의하여 용기(20)로 이송시키는 제 1 이송관(80)과,
   상기 물탱크(10)의 제 2 출수구(13)를 통하여 배출되는 수소수를 관로상에 취부된 펌프(61)에 의하여 용기(20)로 이송시키는 제 2 이송관(90)과,
   상기 제 1 이송관(80)의 배출구(81)를 통하여 입수된 수소수를 수용하는 수조(40)와,
   상기 수조(40)에 수용된 수소수를 수소수 얼음으로 상변화시켜 수조(40) 외부로 배출하는 얼음생성부(50)와,
   상기 제 2 이송관(90)의 배수구(21)를 통하여 입수된 수소수 및 상기 얼음생성부(50)에 의하여 배출된 수소수 얼음을 수용하되 상기 용기(20)에 수용된 수소수 얼음을 토출하는 얼음 토출구(22)와 상기 용기(20)에 수용된 수소수를 토출하는 수소수 토출구(24)를 가진 용기(20)를 포함하여 구성되고,
   상기 수소발생유닛(30)은 상기 물탱크(10)에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 생성하는 것으로서, 격막(33)과, 상기 격막(33)의 상부에 위치한 상부전극(31)과 상기 격막(33)의 하부에 위치한 하부전극(32)으로 이루어지고,
   상기 상부전극(31)의 상측에 상부커버(34)가 체결되고, 상기 하부전극(32)의 하부에 하부커버(35)가 체결되고,
   상기 상부전극(31) 및 하부전극(32)은 중앙 부분에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(31a,32a)들이 형성되고,
   상기 상부전극(31) 및 하부전극(32)의 일측에는 전류의 입력을 위한 전극단자(31b,32b)가 돌출 형성되는 구성을 특징으로 하는 수소수 얼음 제조기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 얼음생성부(50)는,
   냉매(P)와 고압의 온수나 증기(steam)가 순차적으로 반복하여 투입되는 투입관(51)과, 상기 투입관(51)의 관로와 연결되되 투입관(51)의 외주로부터 돌출된 다수개의 돌기(53)와, 상기 투입관(51)으로 투입되는 냉매 및 고압의 온수나 증기가 회송되는 회송관(52)으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 수소수 얼음 제조기.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 용기(20)는 하방향으로 갈수록 그 단면적이 좁아지는 테이퍼 형상이고,
   상기 용기(20)의 수소수 토출구(24)의 위치가 상기 얼음 토출구(22)의 위치보다 더 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 수소수 얼음 제조기.

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