KR101697571B1 - 직수 연무식 수소수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직수 연무식 수소수 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 초음파 진동자를 구비하여 원수의 수압에 의해 구동되는 한편 수소 용존율을 크게 증대시킨 직수 연무식 수소수 제조장치를 제공하기 위한 것으로서, 소정 수압의 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 세디먼트 필터(110)와; 상기 세디먼트 필터(110)로부터 공급되는 원수의 수압을 소정 기준치 이하로 유지하는 감압밸브(200)와; 상기 감압밸브(200)를 통과한 원수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 입구측 전자제어밸브(310)와; 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 카본 필터(120)와; 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 이온 필터(130)와; 상기 이온 필터(130)를 통과한 원수를 공급받아 전기분해를 실시하여 수소를 생성시키는 전해조(400)와; 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수에 상기 전해조(400)에서 생성된 수소를 일방향으로 공급하는 체크밸브(500)와; 기공크기 0.1~0.4㎛ 이하로 이루어져 상기 체크밸브(500)를 통과하면서 생성된 수소수를 공급받아 이물질을 여과하는 동시에 수소 용존율을 증가시키는 중공사막 필터(140)와; 상기 중공사막 필터(140)를 통과한 수소수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 출구측 전자제어밸브(320)와; 초음파 진동자(620)를 구비하여 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 통과한 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수코크(600)와; 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)에 접속되어 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)의 개폐를 제어하는 동시에, 상기 출수코크(600) 및 상기 전해조(400)에 접속되어 상기 초음파 진동자(620)의 발진 여부 및 상기 전해조(400)의 전기분해 여부를 제어하는 제어부로 구성되어, 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있으며, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 특히, 출수코크에 마련된 초음파 진동자가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시켜 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

직수 연무식 수소수 제조장치{Apparatus for manufacturing hydrogen water}

본 발명은 직수 연무식 수소수 제조장치에 관한 것으로서 특히, 초음파 진동자를 구비하여 원수의 수압에 의해 구동되는 한편 수소 용존율을 크게 증대시킨 직수 연무식 수소수 제조장치를 제공하기 위한 것으로써, 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있으며, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 특히, 출수코크에 마련된 초음파 진동자가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시켜 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수기란 물리적·화학적 방법으로 물을 걸러 불순물을 제거하는 기구를 지칭한다.

최근 정수기는 단순히 불순물 없는 깨끗한 물을 공급하는 것에 그치지 않고 인체에 유익한 작용을 하는 기능수, 예를 들어, 초 미립자수, 자화수, 이온수, 수소수 등을 공급하는 다양한 기술이 개발되고 있는 실정이다.

이 가운데, 초 미립자수는 정수기 내에 초음파 진동자를 구비하여, 초음파 진동자에서 나오는 초음파를 통해 물 분자를 나노 사이즈의 초 미립자로 쪼개어 체내 흡수도를 높인 물이다.

따라서, 상술한 초 미립자수를 제조할 수 있는 종래의 초음파 정수기는 그 내부, 특히 필터나 저수조 내에 초음파 진동자를 포함하고 있다.

그러나, 종래의 초음파 정수기에 있어서 국내 공개실용신안공보 제2010-9414호와 같이 초음파 진동자가 필터에 마련되는 경우, 비교적 고가의 초음파 진동자가 주기적인 교환이 요구되는 필터와 함께 교환되어야 하기 때문에, 높은 유지 보수 비용이 발생하게 된다.

또한, 국내 등록실용신안공보 제242702호와 같이 초음파 진동자를 저수조 내부에 마련할 경우에는, 초음파 진동자 주변에서 발생한 석회가 초음파 진동자에 고착되기 때문에, 주기적인 청소가 불가피하고, 끝내는 초음파 진동자의 고장으로 이어지기 쉽다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

그리고, 수소수(hydrogen water)는 수소 분자(H₂)가 일정 수준 이상 혼입된 물을 지칭하는 것으로, 2007년 5월 8일 미국 네이처 메디신 의학지에 암, 뇌질환과 동맥경화 등에 치료효과가 있는 것으로 발표되었다.

이러한 수소수는 음용 시 아토피와 같은 피부염 방지, 피부 미백, 항산화를 통한 노화 방지, 면역력 증가 등에 효과가 있으며, 특히, 방사선 오염물질이 인체에 유입되면 활성산소를 증가시켜 암과 같은 각종 질병을 일으키는 원인이 되는데, 수소수를 마시면 이러한 활성산소를 제거하는 효과가 있어 최근 주목받고 있는 실정이다.

이러한 다양한 효과가 있는 수소수는 통상 전기분해나 마그네슘(Mg)을 이용한 화학반응을 통해 만들어지며, 특히 수소수는 수소가 용존되어 있는 시간이 짧아 수소수의 제조 후 단시간 내에 음용하여야 하기에 수소수의 유통 공급이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이 때문에, 수소수를 직접 제조하는 장치가 최근 다양한 형태로 개발되고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도로서, 종래의 수소수 제조장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 필터(10)와 전해조(20)를 포함하고 있어, 필터(10)를 통해 원수의 이물질을 제거하고, 전해조(20)에서 전기분해를 통해 생성한 수소를 원수에 용존시키고 있다.

이러한 종래의 수소수 제조장치는 수소의 용존율을 높이기 위해 용존부(30)를 추가적으로 포함하는 것이 보편적이다.

그러나, 종래의 수소수 제조장치는 단순한 구조를 통해 수소수의 수소 용존율을 높이는 데 한계가 있다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

국내 공개실용신안공보 제2010-9414호 국내 등록실용신안공보 제242702호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있으며, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 특히, 출수코크에 마련된 초음파 진동자가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시켜 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 직수 연무식 수소수 제조장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 소정 수압의 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 세디먼트 필터와; 상기 세디먼트 필터로부터 공급되는 원수의 수압을 소정 기준치 이하로 유지하는 감압밸브와; 상기 감압밸브를 통과한 원수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 입구측 전자제어밸브와; 상기 입구측 전자제어밸브를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 카본 필터와; 상기 카본 필터를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 이온 필터와; 상기 이온 필터를 통과한 원수를 공급받아 전기분해를 실시하여 수소를 생성시키는 전해조와; 상기 카본 필터를 통과한 원수에 상기 전해조에서 생성된 수소를 일방향으로 공급하는 체크밸브와; 기공크기 0.1~0.4㎛ 이하로 이루어져 상기 체크밸브를 통과하면서 생성된 수소수를 공급받아 이물질을 여과하는 동시에 수소 용존율을 증가시키는 중공사막 필터와; 상기 중공사막 필터를 통과한 수소수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 출구측 전자제어밸브와; 초음파 진동자를 구비하여 상기 출구측 전자제어밸브를 통과한 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수코크와; 상기 입구측 전자제어밸브 및 상기 출구측 전자제어밸브에 접속되어 상기 입구측 전자제어밸브 및 상기 출구측 전자제어밸브의 개폐를 제어하는 동시에, 상기 출수코크 및 상기 전해조에 접속되어 상기 초음파 진동자의 발진 여부 및 상기 전해조의 전기분해 여부를 제어하는 제어부로 구성함으로써 달성된다.

여기에서, 상기 제어부는 출수 시, 상기 출구측 전자제어밸브를 개방시키고 소정 지연 시간 후 상기 입구측 전자제어밸브를 개방시키며, 출수 중단 시, 상기 입구측 전자제어밸브를 폐쇄시키고 소정 지연 시간 후 상기 출구측 전자제어밸브를 폐쇄시키는 것이 바람직하다.

특히, 상기 출수코크는 측면에 입구가 형성되고 하측방향을 향하여 출구가 형성된 케이싱과, 상기 케이싱 내에 지지되는 초음파 진동자로 이루어지되, 상기 초음파 진동자는 상기 입구와 상기 출구를 향하여 경사지게 배치되는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있으며, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 특히, 출수코크에 마련된 초음파 진동자가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시켜 수소수 제조장치에 대한 상품성 및 시장 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 출수코크를 도시하는 사시도,
도 4는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 출수코크를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 초음파 진동자의 작동여부에 따른 수소 용존율 차이를 나타내는 사진.

도 2는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치를 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 출수코크를 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 출수코크를 도시하는 단면도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치에 있어서 초음파 진동자의 작동여부에 따른 수소 용존율 차이를 나타내는 사진으로, 도 5의 (a)는 초음파 진동자가 작동하지 않는 상태이며, 도 5의 (b)는 초음파 진동자가 작동하는 상태이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브(500)를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터(140)를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있으며, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브(310)(320)를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 특히, 출수코크(600)에 마련된 초음파 진동자(620)가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시킬 수 있는 것을 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 소정 수압의 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 세디먼트 필터(110)와; 상기 세디먼트 필터(110)로부터 공급되는 원수의 수압을 소정 기준치 이하로 유지하는 감압밸브(200)와; 상기 감압밸브(200)를 통과한 원수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 입구측 전자제어밸브(310)와; 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 카본 필터(120)와; 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 이온 필터(130)와; 상기 이온 필터(130)를 통과한 원수를 공급받아 전기분해를 실시하여 수소를 생성시키는 전해조(400)와; 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수에 상기 전해조(400)에서 생성된 수소를 일방향으로 공급하는 체크밸브(500)와; 기공크기 0.1~0.4㎛ 이하로 이루어져 상기 체크밸브(500)를 통과하면서 생성된 수소수를 공급받아 이물질을 여과하는 동시에 수소 용존율을 증가시키는 중공사막 필터(140)와; 상기 중공사막 필터(140)를 통과한 수소수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 출구측 전자제어밸브(320)와; 초음파 진동자(620)를 구비하여 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 통과한 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수코크(600)와; 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)에 접속되어 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)의 개폐를 제어하는 동시에, 상기 출수코크(600) 및 상기 전해조(400)에 접속되어 상기 초음파 진동자(620)의 발진 여부 및 상기 전해조(400)의 전기분해 여부를 제어하는 제어부로 구성되는 것이 바람직할 것이다.

우선, 소정 수압의 원수가 최초로 공급되는 세디먼트 필터(sediment filter)(110)는 원수에 포함되어 있는 모래, 흙, 녹찌꺼기 등의 이물질을 제거하는 주지의 필터이다.

그리고, 상기 세디먼트 필터(110) 이후에 연결되는 감압밸브(200)는 주지의 구성으로 이루어져 있어, 상기 세디먼트 필터(110)로부터 공급되는 대략 6kg/㎠ 정도의 원수 수압을 소정 기준치 예를 들어, 대략 3kg/㎠ 이하의 수압으로 유지하게 한다.

이와 같이, 상기 감압밸브(200)에서 감압된 원수는 입구측 전자제어밸브(310)로 보내진다.

상기 입구측 전자제어밸브(310)는 솔레노이드 등을 포함하여 전기적 신호에 따라 개폐됨으로써, 상기 입구측 전자제어밸브(310)의 개폐에 따라 이후 관로에 원수의 공급 여부가 결정되는 것이다.

상기 입구측 전자제어밸브(310) 이후에 연결되는 카본 필터(120)는 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 통과한 원수를 공급받아 물 맛을 좋게 하고 염소, 프로할로메탄 가스나 잡냄새 등을 제거하게 된다.

이러한 카본 필터(120) 이후에 연결되는 이온 필터(130)는 복합 이온수지를 내장한 필터로서, 이후 전기분해 시 석회 등의 발생을 방지하도록 원수를 최대한 증류수에 가까운 상태로 만들게 된다.

상기 이온 필터(130)는 분기관(700)을 통해 메인 관로에 연결되어 있기 때문에, 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수 중 대부분은 상기 분기관(700)에 의해 상기 이온 필터(130)를 거치지 않고 이후에 설명할 체크밸브(500)로 공급되며, 그 나머지 일부, 예를 들어 이후에 설명할 전해조(400)에서 전기분해에 따라 줄어드는 원수의 양만큼이 상기 분기관(700)에 의해 상기 이온 필터(130)로 공급되는 것이다.

상기 이온 필터(130)를 통과한 증류수에 가까운 원수는 전해조(400)로 공급된다.

상기 전해조(400)는 미도시한 양극판 및 음극판을 포함하고 있어 전원 공급에 따라 증류수에 가까운 원수를 전기분해하여 상기 양극판에서는 산소를, 상기 음극판에서는 수소를 각각 생성시키게 되는 것이다.

필요에 따라, 상기 전해조(400) 내에는 이온교환막을 부가하여 전기분해 시 생성된 산소 이온 또는 수소 이온이 서로 다른 전극을 향하여 이동하는 것을 방지할 수도 있을 것이다.

상기 전해조(400)에서 생성된 산소는 대기 중으로 배출되며, 수소는 대략 1~2kg/㎠의 압력으로 체크밸브(500)로 보내진다.

상기 체크밸브(500)는 상기 카본 필터(120)를 통과한 원수 중 상기 분기관(700)에 의해 상기 이온 필터(130)로 보내지지 않은 메인 관로의 원수를 공급받는 한편, 상기 전해조(400)에서 생성된 수소를 공급받게 된다.

특히, 상기 체크밸브(500)는 수소에 대하여 오직 일방향으로만 공급을 받을 수 있기 때문에, 전해조(400)에 연결되어 수소를 공급받는 관로 측으로 메인 관로의 원수가 역류하는 것을 방지하게 되는 것이다.

상기 체크밸브(500)를 통해 공급되는 수소에 의하여 관로 내에서는 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수가 생성된다.

상기 체크밸브(500) 이후의 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수는 중공사막 필터(140)로 공급된다.

상기 중공사막 필터(140)는 기공크기 0.1~0.4㎛ 이하로 이루어져 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수를 공급받아 기본적으로 각종 중금속 유기화학 물질 등의 이물질을 여과하게 된다.

이때, 상기 중공사막 필터(140) 내에서는 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수가 대략 0.1~0.4㎛ 이하의 미세한 기공크기의 필터를 통과하기 때문에 수소수에 대한 수소 용존율이 증가하게 되는 것이다.

상기 중공사막 필터(140)를 통과한 수소수는 출구측 전자제어밸브(320)로 보내지며, 상기 출구측 전자제어밸브(320)는 상기 입구측 전자제어밸브(310)와 동일한 구성으로, 솔레노이드 등을 포함하여 전기적 신호에 따라 개폐됨으로써, 상기 출구측 전자제어밸브(320)의 개폐에 따라 이후 관로에 수소수의 공급 여부가 결정되는 것이다.

이와 같이, 출구측 전자제어밸브(320)를 통과한 수소수는 도 3에 예시한 바와 같은 출수코크(600)로 공급된다.

상기 출수코크(600)는 전원 공급에 따라 대략 1.6MHz 대역의 초음파를 발진시키는 판상의 초음파 진동자(620)를 구비하고 있어, 초음파 진동자(620)에 접촉하는 수소수는 물 분자가 나노 사이즈, 즉 마이크로미터 단위의 초 미립자로 쪼개져 체내 흡수도가 향상되며, 이와 더불어, 초 미립자 상태의 물 분자는 수소와 결합하여 높은 수소 용존율을 갖게 된다.

그 결과, 상기 출수코크(600)로 출수되는 수소수는 초 미립자 물 분자를 갖는 수소 용존율 높은 수소수로서, 음용 시 인체에 매우 유익한 효과를 발휘하게 되는 것이다.

이와 함께, 상기 출수코크(600)로 출수되는 수소수는 초음파 진동자(620)에 의해 도 5의 (b)에 예시한 바와 같이 연무 또한 동반하게 되며, 이러한 연무는 주변의 음이온량을 크게 증가시키게 되어 사용자로 하여금 신체에 이로운 음이온의 흡입을 도모하고 연무를 통한 청량감과 심미감까지 느끼게 한다.

마지막으로, 미도시한 제어부는 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)에 접속되어 있어 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)의 개폐를 제어하게 되는 것이다.

즉, 상기 제어부가 전기적 신호를 상기 입구측 전자제어밸브(310) 또는 상기 출구측 전자제어밸브(320)에 보내 개폐를 단속하게 된다.

또한 상기 제어부는 상기 출수코크(600) 및 상기 전해조(400)에도 접속되어 상기 초음파 진동자(620)의 초음파 발진 여부 및 상기 전해조(400)의 전기분해 여부를 제어하게 된다.

즉, 상기 제어부가 전원을 상기 초음파 진동자(620) 또는 상기 전해조(400)에 보내 작동 여부를 제어하게 되는 것이다.

이때, 상기 제어부는 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치의 몸체에 마련된 미도시한 출수버튼에도 접속되어 있어, 이러한 출수버튼의 조작에 따라 상기 제어부의 제어가 이루어지도록 하는 것이 좋다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 제어부는 출수 시, 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 개방시키고 소정 지연 시간 후 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 개방시키며, 출수 중단 시, 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 폐쇄시키고 소정 지연 시간 후 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 폐쇄시키는 것이 바람직하다.

이러한 지연시간은 대략 1초 미만의 짧은 시간이며, 상기 입구측 전자제어밸브(310)와 상기 출구측 전자제어밸브(320) 사이의 메인 관로에 대하여 적절한 부압을 형성함으로써, 그 사이에 위치하는 체크밸브(500)로부터 보다 많은 수소를 공급받아 용존시키기 위함이다.

예를 들어, 출수 시 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 개방시키고 대략 0.5초 내외의 지연 시간 후 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 개방시킬 경우, 이러한 지연 시간 동안 상기 입구측 전자제어밸브(310)와 상기 출구측 전자제어밸브(320) 사이의 메인 관로 내에는 일시적으로 부압이 작용하면서 상기 체크밸브(500)를 통해 보다 많은 양의 수소가 공급됨으로써 수소 용존율이 높아지는 것이다.

이와 반대의 경우, 예를 들어, 출수 중단 시에도 상기 입구측 전자제어밸브(310)를 폐쇄시키고 대략 0.5초 내외의 지연 시간 후 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 폐쇄시킬 경우, 이러한 지연 시간 동안 상기 입구측 전자제어밸브(310)와 상기 출구측 전자제어밸브(320) 사이의 메인 관로 내에는 일시적으로 부압이 작용하면서 상기 체크밸브(500)를 통해 보다 많은 양의 수소가 공급됨으로써 수소 용존율이 높아지는 것이다.

따라서, 본 발명은 제어부를 통한 입구측 전자제어밸브(310)와 출구측 전자제어밸브(320)의 개폐를 소정의 지연 시간을 두고 제어함으로써, 추가적으로 수소수에 대한 수소 용존율을 증대시키는 것이 가능해진다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서 도 4에 도시한 바와 같이 상기 출수코크(600)는 측면에 입구(611)가 형성되고 하측방향을 향하여 출구(612)가 형성된 케이싱(610)과, 상기 케이싱(610) 내에 지지되는 초음파 진동자(620)로 이루어지되, 상기 초음파 진동자(620)는 상기 입구(611)와 상기 출구(612)를 향하여 경사지게 배치되는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 출수코크(600)의 케이싱(610)은 합성수지재나 금속재로 성형된 상하 조립체로써, 그 내부에 초음파 진동자(620)가 마련되며, 수소수가 들어오는 입구(611)가 측면에 연장되어 형성되며, 수소수가 출수되는 출구(612)가 하측을 향하여 형성되어 있다.

이러한 초음파 진동자(620)는 그 상측면이 상기 케이싱(610)의 내면과 소정의 간극을 두고 배치되어, 상기 초음파 진동자(620)의 초음파 발진 시 상기 케이싱(610)에 접촉하지 않아 높은 출력을 낼 수 있도록 한다.

이때, 상기 케이싱(610)의 내부에는 입구(611)로부터 출구(612)에 이르는 유로가 형성되며, 이러한 유로는 공급되는 수소수를 상방향으로 안내하여 상기 초음파 진동자(620)의 저면에 접촉하도록 하는 격벽(613)이 형성되어 있다.

그 결과, 케이싱(610)의 입구(611)로 들어온 수소수는 모두 상방향으로 안내되어 초음파 진동자(620)의 저면에 접촉한 후 출구(612)로 출수되는 것으로, 도 4에 있어서 실선 화살표는 수소수의 흐름을 나타내며, 점선 화살표는 연무의 흐름을 나타낸다.

부차적으로, 상기 출수코크(600)는 그 내부가 초음파 진동자(620)에서 발진되는 초음파에 의해 초음파 세정 효과를 가지게 됨으로써, 상기 출수코크(600) 내부는 별도의 유지보수 없이도 초음파 세정에 의해 항상 청결한 상태가 유지되는 효과 또한 가지게 되며, 석회의 영향 또한 전혀 발생치 않게 되는 이점을 갖는다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서, 상기 초음파 진동자(620)에 가변저항이 추가로 접속되어 상기 초음파 진동자(620)의 진동수를 사용자가 가변 제어할 수 있도록 함으로써, 초 미립자의 수소수에 대한 연무 양을 조절 가능하게 할 수도 있다.

이때, 상기 가변저항을 회전에 따라 선형적으로 저항 값이 변동되는 아날로그 가변저항을 적용하는 것도 가능하고, 버튼 조작에 따라 미리 설정된 저항 값이 스텝형태로 가변되는 디지털 가변저항을 적용하는 것도 가능할 것이다.

그 결과, 초 미립자의 수소수와 연무의 양, 추가적으로는 연무에 의해 발생하는 음이온까지도 사용자가 원하는 만큼 조절할 수도 있게 된다.

게다가, 상기 출수코크(600)에 하측을 지향하는 조명장치, 예를 들어 청색, 적색, 녹색, 또는 이의 조합 등의 발광다이오드(LED)를 부가하여 연무를 조사함으로써, 사용자로 하여금 더욱 높은 청량감과 심미감을 느낄 수 있도록 하는 것도 가능하다.

특히, 본 발명에 있어서는 상기 초음파 진동자(620)가 상기 케이싱(610)의 입구(611) 및 출구(612)를 향하여 도 4에 있어서 좌측이 낮고 우측이 높도록 경사지게 배치되는 것에 가장 큰 특징이 있다.

이때, 상기 초음파 진동자(620)의 경사각에 대응하여 격벽(613)의 높이도 좌측이 낮고 우측이 높게 형성된다.

이는 상기 초음파 진동자(620) 및 상기 격벽(613)의 경사각에 따라 유입되는 수소수의 양과 흘러 나가는 수소수의 각도가 형성됨으로써 초음파 발진에 의해 발생한 연무의 방향을 회피하여 수소수에 수소 용존율을 더욱 배가시키는 동시에 연무의 발생량도 증가하게 되는 것이다.

이러한 상기 초음파 진동자(620)의 경사각은 대략 1°~30°가 바람직할 것이다.

본 발명에 있어서 초음파 진동자(620)의 작동여부에 따른 수소 용존율 차이를 도 5를 통해 확인해 볼 수 있다.

도 5의 (a)는 초음파 진동자(620)가 초음파를 발진시키지 않는 상태로 수소수의 수소 용존량이 789ppb로 계측되었고, 도 5의 (b)는 초음파 진동자(620)가 초음파를 발진시켜 연무와 함께 수소수가 공급되는 상태로 수소수의 수소 용존량이 862ppb로 확인되었다.

즉, 초음파 진동자(620)의 초음파 발진 여부에 따라 대략 10%에 가까운 수소 용존량에 차이를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치는 미도시한 출수버튼의 사용자 조작에 따라 작동하게 된다.

사용자가 출수버튼을 누를 경우, 제어부는 폐쇄 상태의 입구측 전자제어밸브(310)와 출구측 전자제어밸브(320)를 개방시키는 한편, 전해조(400)에 전원을 공급하여 수소를 생성시키는 동시에, 출수코크(600)에 마련된 초음파 진동자(620)에 전원을 공급하여 초음파를 발진시키게 된다.

상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)의 개방에 따라, 원수가 공급되어 세디먼트 필터(110)를 통과하면서 이물질이 제거된 후, 감압밸브(200)에 의해 원수의 수압이 기준치 이하로 감압된다.

이후, 입구측 전자제어밸브(310)를 통과한 원수는 카본 필터(120)를 통과하면서 이물질이 제거된 후 분기관(700)으로 보내지며, 이 분기관(700)에서는 메인 관로의 원수 중 일부를 이온 필터(130)로 보내게 된다.

상기 이온 필터(130)에서는 원수를 최대한 증류수 상태로 만든 후, 전해조(400)에서 전기분해를 통해 수소가 생성되는 것이다.

이와 같이 전해조(400)에서 생성된 수소는 체크밸브(500)를 통해 다시 메인 관로로 보내지면서 1차적으로 수소수가 생성된다.

이와 같이 생성된 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수는 중공사막 필터(140)를 통과하면서 이물질이 다시 한번 제거되는 동시에 미세한 기공크기를 통과하면서 수소의 용존율을 2차적으로 높이게 되는 것이다.

이후, 상기 중공사막 필터(140)를 통과한 수소수는 출수코크(600)로 보내지게 되어 초음파 진동자(620)에서 발진되는 초음파에 의하여 초 미립자 상태가 됨으로써, 수소 용존율이 3차적으로 높아지게 되는 것이다.

이때, 상기 출수코크(600)에서는 수소수와 함께 연무가 사용자에게 출수된다.

출수 중단시에는 제어부가 상기 입구측 전자제어밸브(310) 및 상기 출구측 전자제어밸브(320)를 폐쇄시키는 한편, 상기 전해조(400) 및 상기 초음파 진동자(620)에 공급되던 전원을 차단하게 됨으로써, 수소수의 흐름이 중단되는 동시에, 전해조(400) 및 초음파 진동자(620)의 동작이 정지하게 된다.

특히, 본 발명에 있어서는 출수 시 또는 출수 중단 시 상기 제어부가 입구측 전자제어밸브(310)와 출구측 전자제어밸브(320)를 소정의 지연 시간을 두고 개폐 제어함으로써, 상기 입구측 전자제어밸브(310)와 상기 출구측 전자제어밸브(320) 사이의 메인 관로에 부압이 발생하게 하여 체크밸브(500)를 통한 수소의 공급을 더욱 증대시켜 수소 용존율을 높이는 데 일조하게 된다.

이와 더불어, 상기 출수코크(600) 내에는 초음파 진동자(620)가 소정의 경사각을 가지고 형성되기 때문에, 초음파 진동자(620)의 초음파 발진 방향을 이용하여 수소수 및 연무의 흐름을 최적화하여 높은 수소 용존율의 수소수를 공급하는 데 큰 역할을 하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 직수 연무식 수소수 제조장치는 다음과 같은 큰 이점을 가진다.

첫째, 본 발명은 전기분해에 의해 생성된 수소를 원수에 체크밸브(500)를 통해 혼합시키는 한편 미세한 기공크기의 중공사막 필터(140)를 통과시켜 기본적으로 높은 수소 용존율의 수소수를 제조할 수 있다.

둘째, 입구측 및 출구측에 각각 마련된 전자제어밸브(310)(320)를 서로 지연 시간을 두고 개폐함으로써 수소 용존율을 보다 더 증대시킬 수 있다.

셋째, 출수코크에 마련된 초음파 진동자(620)가 방향성을 가지고 경사지게 배치됨으로써 수소수를 초 미립자 상태로 미세하게 분해하여 수소 용존율을 극대화시킬 수 있다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

110 : 세디먼트 필터 120 : 카본 필터
130 : 이온 필터 140 : 중공사막 필터
200 : 감압밸브 310 : 입구측 전자제어밸브
320 : 출구측 전자제어밸브 400 : 전해조
500 : 체크밸브 600 : 출수코크
610 : 케이싱 611 : 입구
612 : 출구 613 : 격벽
620 : 초음파 진동자 700 : 분기관

Claims (3)

1. 삭제
2. 소정 수압의 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 세디먼트 필터와;
   상기 세디먼트 필터로부터 공급되는 원수의 수압을 소정 기준치 이하로 유지하는 감압밸브와;
   상기 감압밸브를 통과한 원수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 입구측 전자제어밸브와;
   상기 입구측 전자제어밸브를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 카본 필터와;
   상기 카본 필터를 통과한 원수를 공급받아 이물질을 여과하는 이온 필터와;
   상기 이온 필터를 통과한 원수를 공급받아 전기분해를 실시하여 수소를 생성시키는 전해조와;
   상기 카본 필터를 통과한 원수에 상기 전해조에서 생성된 수소를 일방향으로 공급하는 체크밸브와;
   기공크기 0.1~0.4㎛ 이하로 이루어져 상기 체크밸브를 통과하면서 생성된 수소수를 공급받아 이물질을 여과하는 동시에 수소 용존율을 증가시키는 중공사막 필터와;
   상기 중공사막 필터를 통과한 수소수의 흐름을 전기적 신호에 따라 단속하는 출구측 전자제어밸브와;
   초음파 진동자를 구비하여 상기 출구측 전자제어밸브를 통과한 수소수를 연무와 함께 출수시키는 출수코크와;
   상기 입구측 전자제어밸브 및 상기 출구측 전자제어밸브에 접속되어 상기 입구측 전자제어밸브 및 상기 출구측 전자제어밸브의 개폐를 제어하는 동시에, 상기 출수코크 및 상기 전해조에 접속되어 상기 초음파 진동자의 발진 여부 및 상기 전해조의 전기분해 여부를 제어하는 제어부로 구성되되;
   상기 제어부는 출수 시, 상기 출구측 전자제어밸브를 개방시키고 소정 지연 시간 후 상기 입구측 전자제어밸브를 개방시키며, 출수 중단 시, 상기 입구측 전자제어밸브를 폐쇄시키고 소정 지연 시간 후 상기 출구측 전자제어밸브를 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 직수 연무식 수소수 제조장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 출수코크는 측면에 입구가 형성되고 하측방향을 향하여 출구가 형성된 케이싱과, 상기 케이싱 내에 지지되는 초음파 진동자로 이루어지되, 상기 초음파 진동자는 상기 입구와 상기 출구를 향하여 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 직수 연무식 수소수 제조장치.

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