KR101575164B1 - 기능수 생성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 내부 공간을 형성하는 하우징, 내부 공간에 위치하며, 전원이 공급되면 전기 분해를 수행하는 한 쌍의 전극, 한 쌍의 전극 사이에 위치하며, 내부 공간을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분리하는 전해질막, 및 내부 공간과 이격 구비되며, 제 2 챔버와 연통되는 제 3 챔버를 포함하며, 제 2 챔버에는, 제 2 챔버에는, 제 2 챔버 내에 위치하는 전극의 높이 이상의 기설정된 높이로 물이 수용되며 기설정된 높이를 초과하는 물은 제 3 챔버로 유동하는 기능수 생성장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 전기분해 효율이 극대화되며, 작동 중 또는 작동 정지시에 의도치 않게 물이 외부로 누출되는 현상이 방지된다.

Description

기능수 생성장치{Apparatus for manufacturing ionic water}
본 발명은 기능수 생성장치에 관한 것이다.
수소수란 수소(H2)가 포함된 상태의 물을 의미하며, 이러한 수소수 내의 수소(H2)는 각종 질병의 원인이 되는 활성 산소와 결합하여 무해화 시키는 것으로 알려져 있다. 이에, 일상생활에서 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 수소수를 제조하는 "휴대용 기능성 수소수 제조장치(대한민국 등록특허 제10-1442565호)(이하 "종래기술"이라 칭합니다)"가 개시된 바 있다.
그런데, 종래기술의 경우 전원부(170)로부터 전원을 공급받아 전기분해를 수행하는 제 1 전극(161)과 제 2 전극(162)이 하나의 챔버 내에 위치하고 있음을 알 수 있다. 한편, 이와 같은 구조에서는 전기분해 과정에서 양극을 통해 발생되는 오존 등과, 음극을 통해 발생되는 수소 등이 모두 혼입된 상태의 물이 제조되므로 음용에 부적합한 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-1442565 B1
상술한 문제를 해결하고자, 살균용수와 음용수를 선택적으로 제조가능한 기능수 생성장치를 제공하고자 한다.
나아가, 전기분해의 효율을 극대화한 기능수 생성장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치는 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 내부 공간에 위치하며, 전원이 공급되면 전기 분해를 수행하는 한 쌍의 전극; 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하며, 상기 내부 공간을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분리하는 전해질막; 및 상기 내부 공간과 이격 구비되며, 상기 제 2 챔버와 연통되는 제 3 챔버를 포함하며, 상기 제 2 챔버에는 상기 제 2 챔버 내에 위치하는 전극의 높이 이상의 기설정된 높이로 물이 수용되며 상기 기설정된 높이를 초과하는 물은 상기 제 3 챔버로 유동할 수 있다.
상기 제 2 챔버와 상기 제 3 챔버를 연통시키는 제 1 연결관을 더 포함하며, 상기 제 1 연결관의 일단은 상기 제 2 챔버에 위치하는 전극의 높이까지 연장되며, 상기 제 1 연결관의 타단은 상기 제 3 챔버와 연통될 수 있다.
상기 제 2 챔버와 상기 제 3 챔버를 연통시키는 제 2 연결관을 더 포함하며, 상기 제 2 연결관의 일단은 상기 제 1 연결관의 높이 보다 높게 위치하며, 상기 제 2 연결관의 타단은 상기 제 3 챔버와 연통될 수 있다.
상기 제 1 연결관은 적어도 일부가 상기 내부 공간을 형성하는 하우징의 내측벽과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 2 챔버는 물의 출입은 제한하고 기체의 배출은 허용하는 기체 배출구와 연통될 수 있다.
상기 제 3 챔버 내의 공기가 외부로 배출되는 공기 배출로를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 챔버는 상기 제 3 챔버에 수용된 물을 선택적으로 외부로 배출하는 물 배출구와 연통될 수 있다.
상기 한 쌍의 전극 및 전해질막을 수용하며, 상기 내부 공간에 안착되는 전극 수용부를 더 포함하며, 상기 전극 수용부의 바닥면에는 상기 한 쌍의 전극 중 상기 제 2 챔버에 위치하는 전극에 물이 공급되도록 유로가 구비될 수 있다.
물이 수용된 용기의 입구부가 장착되는 중공부를 포함하는 어댑터를 더 포함하며, 상기 하우징에는 상기 중공부의 직경이 상이한 어댑터가 교체 가능하게 장착될 수 있다.
상기 제 1 챔버에는 물이 공급되며, 상기 제 1 챔버로 공급된 물의 일부는 전기 분해가 진행됨에 따라 상기 제 2 챔버로 공급될 수 있다.
상기 한 쌍의 전극 각각에 인가되는 전원의 극성을 전환하는 스위칭 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명을 통해, 살균용수와 음용수의 선택적인 제조가 가능하다.
또한, 전기분해 효율이 극대화되며, 작동 중 또는 작동 정지시에 의도치 않게 물이 외부로 누출되는 현상이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 일부를 확대해서 도시한 일부 확대도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 단면도이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 일부를 확대해서 도시한 일부 확대도이다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치는, 하우징(100), 전기분해부(200), 물 저장부(300) 및 커버(500)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은, 내부 공간을 형성할 수 있다. 상기 내부 공간에는 전기분해부(200)가 위치할 수 있다. 즉, 하우징(100)은, 전기분해부(200)를 내부에 수용할 수 있다. 한편, 하우징(100)의 외측에는 커버(500)가 위치할 수 있다. 즉, 하우징(100)은 커버(500) 내측에 수용될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 상측으로 개방된 개구부(101)를 포함할 수 있다. 개구부(101)는 물이 수용된 용기가 장착되는 어댑터(530)의 중공부(535)와 연통될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 어댑터(530)에 물이 수용된 용기가 장착되면 하우징(100)의 내측으로 물이 유입될 수 있다. 한편, 하우징(100)의 내부 공간을 형성하는 내측면(102)에는 제 1 연결관(410) 및 제 2 연결관(420) 중 하나 이상이 일체로 구비될 수 있다. 다만, 제 1 연결관(410)과 제 2 연결관(420) 모두 내측면(102)과 이격되어 위치할 수도 있다.
하우징(100)은, 일례로서 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(110)은 하부 하우징(120)의 상부에 결합될 수 있다. 하부 하우징(120)은 상부가 개방된 형태일 수 있으며 상부에 상부 하우징(110)이 결합되어 내부 공간을 형성할 수 있다. 또한, 하부 하우징(120)의 하측에는 지지부(130)가 구비될 수 있다. 지지부(130)는 하부 하우징(120)을 물 저장부(300)에 대하여 지지할 수 있다. 즉, 하부 하우징(120)과 물 저장부(300)는 지지부에 의해 이격되어 위치할 수 있다. 이와 같이 하부 하우징(120)과 물 저장부(300) 사이에 형성된 이격 공간에는 인쇄회로기판(630), 전원부(640) 등이 위치할 수 있다. 한편, 상부 하우징(110)에는 물의 출입은 제한하고 기체의 배출은 허용하는 기체 배출구(140)가 구비될 수 있다. 기체 배출구(140)는 제 2 챔버(20)와 연통되어 제 2 챔버(20)에서 발생되는 기체를 배출할 수 있다. 다만, 제 2 챔버(20)의 물은 기체 배출구(140)를 통해 배출될 수는 없다. 따라서, 제 2 챔버(20)에 물이 가득 차는 경우에도 기체 배출구(140)를 통해 물이 누출되는 현상은 방지될 수 있다.
상부 하우징(110)과 전기분해부(200) 사이에는 제 1 실링부(610)가 위치할 수 있다. 또한, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이에는 제 2 실링부(620)가 위치할 수 있다.
상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)은 나사 결합에 의해 결합될 수 있다. 다만, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이의 결합이 이에 제한되는 것은 아니며 양자가 고정되도록 결합되는 어떠한 방식으로도 결합될 수 있다.
상부 하우징(110)에는 물 보충구(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 물 보충구는 상부 하우징(110)의 상면에 구비되어 제 2 챔버(20)와 연통될 수 있다. 따라서, 상기 물 보충구에 물을 유입시키면 제 2 챔버(20)에 물이 수용될 수 있다. 즉, 상기 물 보충구는 제 2 챔버(20)에 물을 보충하기 위해 사용될 수 있다.
하우징(100)은, 일례로서 제 1 체결공(150)과 제 2 체결공(160)을 더 포함할 수 있다. 제 1 체결공(150)은, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)을 결합하기 위해 사용될 수 있다. 제 1 체결공(150)은 내측에 나사산(미도시)이 구비되며 나사가 결합될 수 있다. 또한, 제 2 체결공(160)은, 커버(500)와 상부 하우징(110)을 결합하기 위해 사용될 수 있다. 커버(500)에도 제 2 체결공(160)의 위치에 상응하는 위치에 결합공(511)이 구비될 수 있다. 즉, 커버(500)의 결합공(511)과 하우징(100)의 제 2 체결공(160)에 나사 등의 결합이 이루어지면 커버(500)와 하우징(100)이 결합될 수 있다. 다만, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)의 결합과, 하우징(100)과 커버(500)의 결합이 이에 제한되는 것은 아니다.
전기분해부(200)는, 하우징(100)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 또한, 전기분해부(200)는, 전원이 공급되면 전기 분해를 수행할 수 있다.
전기분해부(200)는, 일례로서 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 전해질막(230), 전극 수용부(240), 유로(250)를 포함할 수 있다.
제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)은 한 쌍을 이루어 전원이 공급되면 전기분해를 수행할 수 있다. 한편, 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)에 공급되는 전원의 극성은 어느 하나로 제한되지 않는다. 또한, 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 각각에 인가되는 전원의 극성을 전환하는 스위칭 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자가 스위칭 유닛을 스위칭하는 동작에 의해 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)으로 공급되는 극성이 전환되므로 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치를 통해 생성되는 기능수의 종류를 선택할 수 있다. 보다 상세히, 제 1 전극(210)은 제 1 챔버(10)에 위치하며 물이 공급되는 용기와 연통되는데, 제 1 전극(210)을 통해 생성된 기체는 물에 녹아들어 용기 내의 물을 기능수로 전환한다. 한편, 제 1 전극(210)에 양(+)극을 공급하면 오존(O3) 등의 기체가 포함된 기능수로 용기 내부가 채워지며, 제 1 전극(210)에 음(-)극을 공급하면 수소(H2) 등의 기체가 포함된 기능수로 용기 내부가 채워질 수 있다. 이때, 제 2 전극(220)에서 생성되는 기체는 하우징(100)에 구비되는 기체 배출구(140)를 통해 배출될 뿐 용기 내의 기능수에 포함되지 않는다. 이는, 전해질막(230)에 의해 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)이 분리되기 때문이다. 즉, 전해질막(230)은 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)을 분리하여 각각의 전극(210,220)에서 생성된 기체가 혼합되지 않게 가이드하는 것이다.
한편, 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 각각은 홈(211,221)을 포함할 수 있다. 홈(211,221)은 물과 전극이 접촉하는 단면적을 증가시키므로 전기분해 효율을 향상시는 역할을 한다. 홈(221,221)은 일례로서 원형의 단면을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 다각형의 단면을 갖는 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 홈(221,221)은 다수로 구비될 수 있으며 개수에는 제한이 없다.
전해질막(230)은, 한 쌍의 전극(210,220) 사이에 위치할 수 있다. 한편, 전해질막(230)은 하우징(100)의 내측에 형성되는 내부 공간을 제 1 챔버(10)와 제 2 챔버(20)로 분리할 수 있다. 즉, 전해질막(230)은, 물과 같은 유체의 유동을 제한할 수 있다. 전해질막(230)은, 일례로서 고체 고분자 전해질막일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 전해질막(230)과 전극(210,220) 사이에는 보조전극(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 보조전극은 양극전극에서 발생되는 수소이온을 음극전극으로 통과시켜 음극전극에서 발생되는 OH-이온과 반응시켜 음극전극 표면에서 발생되는 스케일 생성을 감소시킬 수 있다.
한편, 전해질막(230)은, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 사이의 일부에 위치할 수 있다. 즉, 제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 전해질막(230) 완전히 오버랩되지 않을 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제 1 챔버(10)에서의 수압이 강해지는 경우 물이 제 1 전극(210)과 전해질막(230) 사이, 전해질막(230)과 제 2 전극(220) 사이를 통과하여 제 2 챔버(20)로 유입될 수 있다. 한편, 제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 전해질막(230)가 완전히 오버랩되는 경우에도 미량은 제 1 챔버(10)에서 제 2 챔버(20)로 유입될 수 있을 것이다.
전극 수용부(240)는, 제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 전해질막(230)을 수용할 수 있다. 전극 수용부(240)는, 일례로서 상부 전극 수용부(241) 및 하부 전극 수용부(242)를 포함할 수 있다. 상부 전극 수용부(241)는 제 1 전극(210)을 수용하고, 하부 전극 수용부(242)는 제 2 전극(220)을 수용할 수 있다. 한편, 전해질막(230)은, 살핀 바와 같이 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)의 사이에 위치한다. 하부 전극 수용부(242)는, 하우징(100)의 내부 공간에 안착될 수 있다. 상부 전극 수용부(241)는, 하부 전극 수용부(242)의 상부에 결합될 수 있다. 상부 전극 수용부(241)와 하부 전극 수용부(242) 사이의 결합은 나사 결합에 의할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 전극 수용부(240)의 바닥면(243)에는 유로(250)가 형성될 수 있다.
유로(250)는, 전극 수용부(240)의 바닥면(243)에 형성될 수 있다. 유로(250)는, 제 2 챔버(20)에 위치하는 것으로 제 2 챔버(20) 내에 위치하는 물의 유동 통로로서 기능한다. 즉, 유로(250)를 통해 제 2 챔버(20) 내의 물이 유동할 수 있다. 한편, 유로(250)를 통해 하부 전극 수용부(242)에 수용된 제 2 전극(220)에 물이 공급될 수 있다. 이와 같이, 제 2 전극(220)에 물이 공급되는 경우, 제 2 전극에 물이 충분히 공급되지 않는 경우와 비교하여 전기분해 효율면에서 우수함을 다수의 실험을 통해 확인하였다. 즉, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치에서는 제 2 챔버(20) 내의 물이 제 2 전극(220)에 도달하여 제 2 전극(220)이 충분히 젖은 상태가 유지되므로 전기분해 효율이 극대화되는 것이다. 다만, 제 2 챔버(20) 내의 물을 제 2 전극(220)으로 가이드하는 부재로서 유로(250)를 예시한 것일 뿐 이에 제한되는 것은 아니다.
물 저장부(300)는, 내부에 제 3 챔버(30)를 포함할 수 있다. 제 3 챔버(30)는, 하우징(100)의 내부 공간과는 이격 구비되며 제 2 챔버(20)와 연통될 수 있다. 한편, 제 1 챔버(10), 제 2 챔버(20), 제 3 챔버(30)에 대하여 설명하면, 제 1 챔버(10)는 용기가 장착되어 기능수가 생성되는 챔버이며, 제 2 챔버(20)는 기능수에 포함되지 않는 기체가 발생되는 챔버로서 전극을 적시기 위한 소정량의 물은 유지되어야 하는 챔버이고, 제 3 챔버(30)는 제 2 챔버(20)의 물이 필요이상으로 많아지는 경우 배출되는 챔버로 이해될 수 있다. 다만, 이와 같은 설명은 이해를 돕기위한 것으로 제 1 챔버(10), 제 2 챔버(20) 및 제 3 챔버(30)의 기능이 언급한 기능에 한정되는 것은 아니다. 물 저장부(300)는, 일례로서 물 배출구(310)를 포함할 수 있다. 물 배출구(310)는 제 3 챔버(30)에 수용된 물을 선택적으로 외부로 배출하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 물 저장부(300)에는 제 3 챔버(30)에 수용된 물의 수위를 표시하는 표시부(미도시)가 구비될 수 있다. 이 경우, 사용자는 제 3 챔버(30)에 물이 일정 수위 이상으로 차는 경우 물 배출구(310)를 통해 물을 배출할 수 있다.
제 3 챔버(30)는, 제 2 챔버(20)와 연통되어 제 2 챔버(20)에 과잉 공급된 물을 보관한다. 제 2 챔버(20)와 제 3 챔버(30)는, 물이 유동하는 제 1 연결관(410)과 기체가 유동하는 제 2 연결관(420)에 의해 연결될 수 있다.
제 1 연결관(410)은 제 2 챔버(20)와 제 3 챔버(30)를 연결할 수 있다. 제 1 연결관(410)의 일단은 제 2 챔버(20)에 위치하는 전극의 높이까지 연장되며, 제 1 연결관(410)의 타단은 제 3 챔버(30)와 연통될 수 있다. 보다 상세히, 제 1 연결관(410)의 일단은, 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 전극(220)의 높이(H1)와 같은 위치(H2)에 위치하거나 보다 높은 위치에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제 2 챔버(20) 내부에 수용된 물의 양이 제 2 전극(220)을 적시고도 남는 경우에만 제 1 연결관(410)을 통해 제 3 챔버(30)로 유동하게 되는 것이다. 즉, 제 2 챔버(20) 내부에 수용된 물의 양이 제 2 전극(220)을 적시기에도 부족한 경우에는 제 2 챔버(20)에서 제 3 챔버(30)로 유동하는 물은 없는 것이다.
제 2 연결관(420)도 제 2 챔버(20)와 제 3 챔버(30)를 연결할 수 있다. 제 2 연결관(420)의 일단은 제 1 연결관(410)의 높이 보다 높게 위치하며, 제 2 연결관(420)의 타단은 제 3 챔버(30)와 연통될 수 있다. 보다 상세히, 제 2 연결관(420)의 일단은, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 연결관(410)의 높이(H2) 보다 높은 위치(H3)에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제 1 연결관(410)을 통해 제 2 챔버(20)에서 제 3 챔버(30)로 물이 유동하면 제 3 챔버(30) 내부의 기체 중 일부가 제 2 연결관(420)을 통해 제 3 챔버(30)에서 제 2 챔버(20)로 유동할 수 있다. 한편, 제 2 챔버(20)로 유동한 기체는 기체 배출구(140)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
다만, 제 3 챔버(30)의 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 구성은 제 2 연결관(420)으로 한정되는 것은 아니다. 일례로서, 제 3 챔버(30) 내의 공기를 제 2 챔버(20)를 통하지 않고 외부로 배출하는 공기 배출로(미도시)를 별도로 구비할 수도 있다.
한편, 제 1 연결관(410)과 제 2 연결관(420)은 하우징(100)의 내부 공간을 형성하는 내측벽(101)과 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 제 1 연결관(410)과 제 2 연결관(420) 모두, 또는 어느 하나가 내측벽(101)과 이격되어 위치할 수 있다.
커버(500)는, 내부에 하우징(100), 전기분해부(200), 물 저장부(300)를 수용하여 외관을 형성할 수 있다. 커버(500)는 하우징(100)과 나사 결합을 통해 결합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
커버(500)는, 일례로서 본체(510), 용기 안착부(520), 어댑터(530)를 포함할 수 있다. 본체(510) 내부에는 하우징(100), 전기분해부(200), 물 저장부(300), 인쇄회로기판(630), 전원부(640) 등이 수용될 수 있다. 본체(510)는 일례로서 내부 공간을 가지는 육면체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 용기 안착부(520)는, 본체(510)의 상부에 결합될 수 있다. 한편, 용기 안착부(520)의 내측에는 어댑터(530)가 구비될 수 있다. 용기 안착부(520)의 상부에는 용기가 안착될 수 있다. 어댑터(530)는, 용기 안착부(520)의 내측에 위치할 수 있다. 어댑터(530)는, 일례로서 용기 안착부(520)에 수용되어 고정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 어댑터(530)는 직경(D)을 갖는 중공부(435)를 포함할 수 있다. 한편, 어댑터(530)는 하우징(100)에 교체 가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 직경(D)이 상이한 다양한 종류의 어댑터(530)가 적용될 수 있다. 한편, 본체(510), 용기 안착부(520) 및 어댑터(530)는 일체로 형성될 수 있다. 이때, 어댑터(530)에는 다양한 종류의 용기가 수용될 수 있도록 다양한 직경(D)의 나사산이 단차지게 구비될 수 있다.
제 1 실링부(610)는 상부 하우징(110)과 전기분해부(200) 사이를 실링할 수 있다. 따라서, 제 1 챔버(10)와 제 2 챔버(20)가 구획될 수 있다. 또한, 제 2 실링부(620)는 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이를 실링할 수 있다. 이를 통해, 제 2 챔버(20)와 외부가 구획될 수 있다. 즉, 제 2 실링부(620)에 의해 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이가 실링되므로 제 2 챔버(20)에 위치하는 물이 외부로 누출되는 현상이 방지될 수 있다. 한편, 인쇄회로기판(630)은 하부 하우징(120)과 물 저장부(300) 사이에 위치할 수 있다. 인쇄회로기판(630)에는 제어부(미도시)가 실장되어 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치를 제어할 수 있다. 또한, 전원부(640)도 하부 하우징(120)과 물 저장부(300) 사이에 위치할 수 있다. 커버(500)에는 전원부(640)에 전원을 연결하기 위한 커넥팅부(미도시)가 구비될 수 있다. 전원부(640)는, 일례로서 외부에서 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 전환하여 한 쌍의 전극(210,220)에 공급할 수 있다. 또한, 전원부(640)는 외부에서 직류 전원을 공급받아 한 쌍의 전극(210,220)에 공급할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 작동을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치가 준비된다. 최초 상태의 기능수 생성장치의 내부에는 물이 존재하지 않는다. 이때, 사용자는 상부 하우징(110)의 물 보충구를 통해 제 2 챔버(20)로 물을 보충할 수 있다. 바람직하게, 사용자는 제 2 챔버(20)에 위치하는 제 2 전극(220)이 물에 충분히 잠길 수 있도록 물을 공급할 수 있다. 만약, 사용자가 물을 적게 공급하는 경우에는 제 2 전극(220)에 물이 접촉되지 않아 전기분해가 발생하지 않거나 효율이 극히 떨어져 문제가 될 수 있다. 다만, 사용자가 물을 많이 공급하는 경우에는 제 2 전극(220)을 적시기 위한 양을 초과하는 물이 제 1 연결관(410)을 통해 제 3 챔버(30)로 유동하므로 문제가 되지 않는다.
이후, 사용자는 어댑터(530)의 중공부(535)에 물이 수용된 용기의 입구부를 장착할 수 있다. 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치는 소형으로 제작되어 휴대가 가능한 크기이므로 사용자는 용기를 세워둔 상태에서 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치를 상부에 결합하고, 결합된 상태의 용기와 기능수 생성장치를 함께 뒤집어서 기능수 생성장치를 안착시킬 수도 있다. 이때, 용기 내부의 물은 중력의 영향에 의해 제 1 챔버(10)로 공급되어 제 1 전극(210)과 만나는 상태가 된다. 다만, 이 상태에서는 전해질막(230)에 의해 제 1 챔버(10)와 제 2 챔버(20)가 분리되어 있으므로 용기 내부의 물이 제 2 챔버(20)로 공급되지는 않는다.
위와 같이 제 2 챔버(20)에 물이 공급되어 제 2 전극(220)이 물에 적셔진 상태가 되고 제 1 챔버(10)에도 물이 공급되어 제 1 전극(210)에 물이 접촉하게 되면 사용자는 전원을 공급할 수 있다. 커버(500)의 본체(510)에는 기능수 생성장치의 전원을 온(on)/오프(off)하는 전원(미도시)이 구비될 수 있다. 사용자가 상기 전원을 온(on) 시키면 전원부(640)에 공급된 전원은 직류 전원으로 전환되어 전기분해부(200)의 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220)에 전달된다. 즉, 전원이 온(on)되면 제 1 전극(210)에 양(+)극 또는 음(-)극의 전원이 공급되고, 제 2 전극(220)에 다른 하나의 극의 전원이 공급된다. 한편, 사용자는 스위칭 유닛(미도시)을 통해 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)에 공급되는 전원의 극성을 변경할 수도 있다.
먼저, 제 1 전극(210)에 음(-)극의 전원이 공급되고 제 2 전극(220)에 양(+)극의 전원이 공급된 경우를 설명한다. 제 1 전극(210)에서는 수소(H2) 등의 기체가 발생된다. 발생된 수소(H2)는 용기 내의 물에 녹아 용기 내의 물을 수소수로 치환한다. 따라서, 사용자는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치를 작동시키고 정지한 후 용기를 기능수 생성장치로부터 분리하여 음용이 가능한 수소수를 얻을 수 있다. 한편, 제 2 전극(220)에서 생성되는 기체는 제 1 챔버(10)로 유입되지 못하므로 제 2 챔버(20) 내부에 있다가 기체 배출구(140)로 배출된다.
이하에서는, 제 1 전극(210)에 양(+)극의 전원이 공급되고 제 2 전극(220)에 음(-)극의 전원이 공급된 경우를 설명한다. 제 1 전극(210)에서는 오존(O3) 등의 기체가 발생된다. 발생된 오존(O3)은 용기 내의 물에 녹아 용기 내의 물을 오존수로 치환한다. 따라서, 사용자는 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치를 작동시키고 정지한 후 용기를 기능수 생성장치로부터 분리하여 소독 등의 용도로 사용이 가능한 오존수를 얻을 수 있다. 한편, 제 2 전극(220)에서 생성되는 기체는 제 1 챔버(10)로 유입되지 못하므로 제 2 챔버(20) 내부에 있다가 기체 배출구(140)로 배출된다.
한편, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치에서는 제 2 챔버(20)와 제 3 챔버(30)를 연결하는 제 1 연결관(410)과 제 2 연결관(420)이 구비되는데, 이하에서는 이들의 작용을 상세히 설명한다.
제 1 챔버(10) 및 제 2 챔버(20)에 물이 수용되고 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)에 전원이 공급되어 전기분해가 시작되면 제 1 전극(210)에서 발생된 기체 중 일부는 물에 녹지만, 물에 녹지 않은 기체들은 용기의 상부로 올라가 물을 하부로 가압하게 된다. 이 경우, 전기분해가 진행될수록 물을 가압하는 기체의 압력은 커지게 된다. 따라서, 제 1 챔버(10)의 물은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 전극(210)의 하부로 유입되고(A), 전해질막(230)을 따라 외측으로 흐르고(B), 제 2 전극(220)의 상부로 유입되고(C), 결국 제 2 챔버(20)로 유입된다(D).
즉, 제 1 챔버(10)에 수용된 물의 양에 비하면 미량이기는 하나, 전기분해가 진행되면 소정 시간 경과 후부터는 제 1 챔버(10)에서 제 2 챔버(20)로 물이 유입되는 것이다. 이와 같은 작용에 의해, 사용자는 제 2 챔버(20)에서 전기분해가 진행되어 물이 소진되더라도 추가로 물을 공급할 필요가 없게 된다.
한편, 제 1 연결관(410)과 제 2 연결관(420)은, 위와 같은 상황에서 사용자가 전원을 끄고 장시간 방치하는 경우에 제 2 챔버(20)의 수위를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 용기 내부에 다량의 기체가 발생되어 물을 가압하는 상태임에도 전기분해는 진행되지 않는다면 제 2 챔버(20) 내부의 물의 수위는 점점 높아질 수밖에 없다. 그런데, 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치에서는 제 2 챔버(20)의 물의 수위가 제 2 전극(220)의 높이 보다 높아지는 경우에는 제 2 챔버(20)의 물이 제 1 연결관(410)을 통해 제 3 챔버(30)로 유동하여 제 2 챔버(20)의 수위가 조절되는 것이다. 또한, 제 2 챔버(20)에서 제 3 챔버(30)로 물이 유동하면 제 3 챔버(30) 내부에 있던 공기 중 일부는 제 2 연결관(420)을 통해 제 2 챔버(20)로 이동하게 된다. 또한, 제 1 연결관(410)을 통해 제 2 챔버(20)로 이동한 공기는 기체 배출구(140)를 통해 하우징(100) 외부로 배출된다. 한편, 제 2 연결관(420)은 제 1 연결관(410)과 비교하여 상부에 위치하므로 제 1 연결관(410)으로는 물이 유입되지 않는다. 이와 같은 구조를 통해 본 발명의 일례에 따른 기능수 생성장치의 제 2 챔버(20)에서는 작동 시 뿐만아니라 작동을 정지하고 장시간 대기하는 경우에도 수위가 조절될 수 있다. 한편, 사용자는 제 3 챔버(30)에 수용된 물의 수위를 표시하는 표시부(미도시)를 통해 물의 수위를 확인하고 물이 일정 수위 이상으로 차는 경우 물 배출구(310)를 통해 물을 배출할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 하우징
200: 전기분해부
300: 물 저장부
400: 커버

Claims (10)

  1. 내부 공간을 형성하는 하우징;
    상기 내부 공간에 위치하며, 전원이 공급되면 전기 분해를 수행하는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하며, 상기 내부 공간을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분리하는 전해질막;
    상기 내부 공간과 이격 구비되며, 상기 제 2 챔버와 연통되는 제 3 챔버; 및
    상기 제 2 챔버와 상기 제 3 챔버를 연통시키는 제 1 연결관 및 제 2 연결관을 포함하며,
    상기 제 1 연결관의 일단은 상기 제 2 챔버에 위치하는 전극의 높이 이상으로 연장되며, 상기 제 1 연결관의 타단은 상기 제 3 챔버와 연통되고,
    상기 제 2 연결관의 일단은 상기 제 1 연결관의 높이 보다 높게 위치하며, 상기 제 2 연결관의 타단은 상기 제 3 챔버와 연통되는 기능수 생성장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버는 물의 출입은 제한하고 기체의 배출은 허용하는 기체 배출구와 연통되는 기능수 생성장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 챔버 내의 공기가 외부로 배출되는 공기 배출로를 더 포함하는 기능수 생성장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 챔버는 상기 제 3 챔버에 수용된 물을 선택적으로 외부로 배출하는 물 배출구와 연통되는 기능수 생성장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 및 전해질막을 수용하며, 상기 내부 공간에 안착되는 전극 수용부를 더 포함하며,
    상기 전극 수용부의 바닥면에는 상기 한 쌍의 전극 중 상기 제 2 챔버에 위치하는 전극에 물이 공급되도록 유로가 구비되는 기능수 생성장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    물이 수용된 용기의 입구부가 장착되는 중공부를 포함하는 어댑터를 더 포함하며,
    상기 하우징에는 상기 중공부의 직경이 상이한 어댑터가 교체 가능하게 장착되는 기능수 생성장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버에는 물이 공급되며, 상기 제 1 챔버로 공급된 물의 일부는 전기 분해가 진행됨에 따라 상기 제 2 챔버로 공급되는 기능수 생성장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 각각에 인가되는 전원의 극성을 전환하는 스위칭 유닛을 더 포함하는 기능수 생성장치.
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