KR101711609B1 - 수소수 제조 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수소수 제조 모듈에 관한 것으로서, 특히, 수소 발생실 또는 산소 발생실에서 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지하는 한편 음극판 또는 양극판의 변형을 방지하고, 제품의 크기를 콤팩트하게 하기 위한 장치에 관한 것으로서, 원수를 공급 받아 수압을 감압시키는 감압밸브(100)와; 상기 감압밸브(100)로부터 원수를 공급 받아 일정 수위로 저수하는 저수조(210)와, 상기 저수조(210)로부터 하부에 일체로 형성되되 양극판(221)이 마련되어 자중에 의해 공급되는 원수를 전기분해하여 산소가 발생하는 산소 발생실(220)을 포함하는 몸체부(200)와; 상기 감압밸브(100)로부터 원수를 공급 받으며, 이온교환막(600)을 사이에 두고 상기 산소 발생실(220)에 대향하여 음극판(311)이 마련되어 수소가 발생하는 수소 발생실(310)이 형성된 커버부(300)와; 상기 수소 발생실(310)로부터 수소 및 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수를 공급 받아 노즐(410)을 통해 확장된 단면을 갖는 챔버(420) 내에 분사함으로써 수소 용존율을 증대시키는 용존부(400)로 구성되되; 상기 산소 발생실(220) 및 상기 수소 발생실(310)에는 상기 양극판(221) 또는 상기 음극판(311)을 지지하면서 지그재그 형상의 유로를 형성하도록 메인 격벽(222)(312)이 형성되고, 상기 메인 격벽(222)(312)에는 유로 단면적을 확장 및 축소시키기 위한 보조 격벽(223)(313)이 상기 메인 격벽(222)(312)에 수직한 방향으로 추가 형성되어 유속을 반복적으로 증감시켜, 유속을 변화시킴으로써 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지함으로써, 보다 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하여 공급하는 한편, 음극판 또는 양극판의 변형을 방지할 뿐 아니라 감압밸브를 통해 원수의 수압이 전극판에 직접 전달되는 것을 예방하여 제품의 내구성을 크게 향상시키고, 추가적으로 제품의 크기를 콤팩트하게 구현함으로써 제품의 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

수소수 제조 모듈{Device for manufacturing hydrogen water}

본 발명은 수소수 제조 모듈에 관한 것으로서 특히, 수소 발생실 또는 산소 발생실에서 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지하는 한편 음극판 또는 양극판의 변형을 방지하고, 제품의 크기를 콤팩트하게 하기 위한 장치로써, 메인 격벽과 보조 격벽에 의해 형성되는 유로 단면적의 반복적인 증감을 통해 유속을 변화시킴으로써 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지함으로써, 보다 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하여 공급하는 한편, 음극판 또는 양극판의 변형을 방지할 뿐 아니라 감압밸브를 통해 원수의 수압이 전극판에 직접 전달되는 것을 예방하여 제품의 내구성을 크게 향상시키고, 추가적으로 제품의 크기를 콤팩트하게 구현함으로써 제품의 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소수(hydrogen water)란 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.

국내 공개특허공보 제10-2013-73831호에는 전기분해를 이용하는 일반적인 수소수 제조장치에 대한 일예가 개시되어 있다.

그러나, 국내 공개특허공보 제10-2013-73831호에 개시된 일반적인 수소수 제조장치는 소정 체적을 갖는 용기 내에서 전기분해가 이루어진 후, 이 용기에서 생성된 수소수를 음용하기 때문에, 연속적인 수소수 제조가 불가능하며, 특히, 전기분해를 통해 제조된 수소수 내에는 인체에 해로운 오존의 용존량이 높아질 우려가 있었다.

또한, 국내 공개특허공보 제10-2013-85815호에는 전기분해를 이용하는 일반적인 수소수 제조장치에 대한 다른예가 개시되어 있다.

국내 공개특허공보 제10-2013-85815호에 개시된 일반적인 수소수 제조장치 또한, 전기분해된 산소를 별도로 처리하지 않아 생성된 수소수에 오존의 용존량이 높아질 우려가 높고, 원수로부터 각종 구성부품이 직결되어 있어 원수의 압력이 이러한 구성부품에 직접 작용하기 때문에 내구성이 떨어져 장기 사용이 어렵다는 문제점이 있다.

추가적으로, 국내 등록특허공보 제10-1427989호에는 전기분해를 이용하는 일반적인 수소수 제조장치에 대한 또 다른예가 개시되어 있다.

하지만 국내 등록특허공보 제10-1427989호에 개시된 일반적인 수소수 제조장치는 단순히 전기분해를 통해 생성시킨 수소수를 그대로 급수하기 때문에 수소수의 수소 용존량에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

이와 같은 일반적인 수소수 제조장치의 문제점을 개선시킨 종래의 수소수 제조 모듈이 국내 공개실용신안공보 제20-2010-3641호에 개시되어 있다.

그러나, 국내 공개실용신안공보 제20-2010-3641호에 개시된 종래의 수소수 제조 모듈은 다음과 같은 몇 가지 문제점이 있었다.

첫째, 수소 발생실 또는 산소 발생실 내부에 별도의 유로가 형성되어 있지 않아 전기분해에 의해 생성된 수소가 물에 원활하게 용존되지 못하여 수소 용존율이 낮다.

둘째, 별도의 안정화 구간 없이 단순한 구조의 용존부를 마련하는 것만으로는 수소 용존율을 높일 수 없다.

셋째, 원수의 압력이 전해조에 직접 전달되어 전극판을 손상시킬 우려가 높고, 산소 배출구가 장치의 상부에 형성되어 있어 장치의 소형화를 꾀하기 어렵다.

국내 공개특허공보 제10-2013-73831호 국내 공개특허공보 제10-2013-85815호 국내 등록특허공보 제10-1427989호 국내 공개실용신안공보 제20-2010-3641호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 메인 격벽과 보조 격벽에 의해 형성되는 유로 단면적의 반복적인 증감을 통해 유속을 변화시킴으로써 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지함으로써, 보다 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하여 공급하는 한편, 음극판 또는 양극판의 변형을 방지할 뿐 아니라 감압밸브를 통해 원수의 수압이 전극판에 직접 전달되는 것을 예방하여 제품의 내구성을 크게 향상시키고, 추가적으로 제품의 크기를 콤팩트하게 구현함으로써 제품의 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있도록 하는 수소수 제조 모듈을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 원수를 공급 받아 수압을 감압시키는 감압밸브와; 상기 감압밸브로부터 원수를 공급 받아 일정 수위로 저수하는 저수조와, 상기 저수조로부터 하부에 일체로 형성되되 양극판이 마련되어 자중에 의해 공급되는 원수를 전기분해하여 산소가 발생하는 산소 발생실을 포함하는 몸체부와; 상기 감압밸브로부터 원수를 공급 받으며, 이온교환막을 사이에 두고 상기 산소 발생실에 대향하여 음극판이 마련되어 수소가 발생하는 수소 발생실이 형성된 커버부와; 상기 수소 발생실로부터 수소 및 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수를 공급 받아 노즐을 통해 확장된 단면을 갖는 챔버 내에 분사함으로써 수소 용존율을 증대시키는 용존부로 구성되되; 상기 산소 발생실 및 상기 수소 발생실에는 상기 양극판 또는 상기 음극판을 지지하면서 지그재그 형상의 유로를 형성하도록 메인 격벽이 형성되고, 상기 메인 격벽에는 유로 단면적을 확장 및 축소시키기 위한 보조 격벽이 상기 메인 격벽에 수직한 방향으로 추가 형성되어 유속을 반복적으로 증감시킴으로써 달성된다.

이때, 상기 용존부 이후에는 관로로부터 확장된 단면을 갖는 챔버로 이루어진 안정화부가 추가 구성되며, 상기 안정화부 이후에는 별도의 저수 없이 실시간으로 출수되는 것이 바람직할 것이다.

이와 더불어, 상기 저수조의 모서리 내부에는 상부가 개구되어 상하로 배치되는 수직관로와, 상기 수직관로의 중간에 연결되어 상기 몸체부의 외부에 연통되는 수평관로로 이루어진 산소 배출구가 추가 형성되는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 메인 격벽과 보조 격벽에 의해 형성되는 유로 단면적의 반복적인 증감을 통해 유속을 변화시킴으로써 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지함으로써, 보다 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하여 공급하는 한편, 음극판 또는 양극판의 변형을 방지할 뿐 아니라 감압밸브를 통해 원수의 수압이 전극판에 직접 전달되는 것을 예방하여 제품의 내구성을 크게 향상시키고, 추가적으로 제품의 크기를 콤팩트하게 구현함으로써 제품의 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 정면 사시도,
도 3은 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 배면 사시도,
도 4는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 분리시킨 정면 분해사시도,
도 5는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 분리시킨 배면 분해사시도,
도 6은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 분리시킨 정면 분해사시도,
도 7은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 분리시킨 배면 분해사시도,
도 8은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 도시하는 배면도,
도 9는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 몸체부를 도시하는 정면도,
도 10은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 몸체부를 도시하는 정면 사시도,
도 11은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 도시하는 단면도.

도 1은 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 정면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 수소수 제조 모듈을 도시하는 배면 사시도이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 분리시킨 정면 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 분리시킨 배면 분해사시도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 분리시킨 정면 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 분리시킨 배면 분해사시도이다.

그리고, 도 8은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 커버부를 도시하는 배면도이며, 도 9는 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 몸체부를 도시하는 정면도이고, 도 10은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 몸체부를 도시하는 정면 사시도이다.

또한, 도 11은 본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서 용존부 및 안정화부를 도시하는 단면도이다.

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 수소수 제조 모듈은 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 산소 발생실(220) 및 수소 발생실(310) 내에 메인 격벽(222)(312) 및 보조 격벽(223)(313)을 형성하여 양극판(221) 또는 음극판(311)의 변형을 방지하는 동시에, 유로의 단면적을 반복적으로 확장 또는 수축시킴으로써 유속을 변화시켜 산소 발생실(220) 또는 수소 발생실(310) 내에서 전기분해에 의해 발생한 산소 또는 수소가 정체되지 않도록 하는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 수소수 제조 모듈은 전기분해를 통해 수소수를 제조하여 사용자에게 공급하기 위한 수소수 제조장치 내에 마련되는 전기분해 모듈에 해당하는 것으로, 이러한 본 발명의 수소수 제조 모듈 이전에는 도 1에 예시한 바와 같이 원수로부터 각종 이물질을 여과하기 위한 필터(10) 등이 마련될 수 있고, 이후에는 수소수를 사용자에게 공급하기 위한 출수 코크(20) 등이 마련될 수 있는 것이다.

도 1에 있어서 원문자로 표시한 ⓐ∼ⓕ는 이후에 예시할 도면에 있어서 각 관로의 연결부위를 의미하는 것으로, ⓐ는 원수가 공급되는 관로이며, ⓔ는 생성된 수소수가 출수 코크(20)로 나가는 관로이고, ⓕ는 생성된 산소가 배출되는 관로인 것이다.

이러한 본 발명의 수소수 제조 모듈은 크게, 감압밸브(100), 저수조(210) 및 산소 발생실(220)을 포함하는 몸체부(200), 수소 발생실(310)을 포함하는 커버부(300), 그리고 용존부(400)로 구성될 수 있다.

먼저, 감압밸브(100)는 필터(10)를 통과한 원수를 공급받는 것으로 주지의 구성으로 이루어져 있어 원수의 압력이 장치 내부, 특히 전해조 내에 작용하여 발생할 수 있는 장치의 손상을 예방하게 된다.

이러한 감압밸브(100)를 통과한 원수 중 일부는 분기관(110)을 통해 이하에서 설명할 몸체부(200)의 저수조(210)로 공급되며(관로 ⓑ), 나머지 원수는 커버부(300)의 수소 발생실(310)(관로 ⓒ)로 공급된다.

이때, 상기 저수조(210)에 공급되는 원수의 양은 전기 분해에 의해 소모되는 원수의 양에 해당하기 때문에 비교적 적은 반면, 상기 수소 발생실(310)에 공급되는 원수의 양은 전기 분해에 의해 소모되는 원수의 양과 더불어 수소수로 배출되는 원수의 양에 해당하기 때문에 비교적 많다.

여기에서 상기 몸체부(200)는 도 10과 같이 상부에 용기 형상으로 형성된 저수조(210)와 그 하부에 일체로 형성되는 산소 발생실(220)로 이루어져 있다.

이때, 상기 저수조(210)의 바닥면과 상기 산소 발생실(220)의 윗면 사이에는 미도시한 유통공이 형성되어 있어, 상기 저수조(210)의 원수가 자중에 의해 상기 산소 발생실(220)로 유입되며, 상기 산소 발생실(220)에서 전기 분해에 따라 생성된 산소는 상기 저수조(210)로 떠올라 상기 저수조(210)의 상부에 모이게 될 것이다.

이러한 저수조(210)의 내부에는 소정의 수위로 원수를 저수할 수 있도록 그 내부에 뜨개(float)(213) 및 개폐밸브(212)가 마련되어 있다.

이때, 상기 뜨개(213) 및 개폐밸브(212)는 상기 저수조(210)의 대략 상부에 위치하여, 상기 뜨개(213)가 원수의 수위에 따라 부유하여 함께 승강하면, 이 뜨개(213)의 승강에 따라 개폐밸브(212)가 개폐되는 것이다.

즉, 상기 뜨개(213)가 일정 높이 이상으로 상승하면 상기 개폐밸브(212)가 폐쇄되며, 상기 뜨개(213)가 일정 높이 미만으로 하강하면 상기 개폐밸브(212)가 개방되는 것이다.

여기에서, 상기 개폐밸브(212)는 밸브의 종류에 제한되지 않으며, 본 발명에 있어서는 니들밸브가 가장 바람직하다.

이를 통해, 상기 저수조(210) 내에는 항상 일정 수위의 원수가 저수된 상태를 유지함으로써 일정한 수압을 유지할 수 있게 된다.

이러한 몸체부(200)의 저수조(210)는 별물의 덮개(211)에 의해 개폐되어 기밀이 이루어지게 될 수 있다.

다음으로, 상기 몸체부(200)의 하측에 위치하는 산소 발생실(220)에는 도 6과 같이 전기 분해를 위한 양극판(221)이 수직하게 마련되며, 이 양극판(221)에는 전극(221a)을 통해 전기분해를 위한 전원이 외부로부터 공급될 수 있다.

이때, 상기 양극판(221)은 기밀성 재질의 패킹(227)에 의해 상기 산소 발생실(220)에 설치되는 것이 바람직 할 것이다.

이러한 몸체부(200)의 산소 발생실(220) 외면에는 도 7과 같이 상기 전극(221a)이 배선될 수 있도록 관통공(226)이 형성되며, 이와 더불어 입구(224) 및 출구(225)가 부차적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 수소수 제조 모듈에 있어서는 오직 수소수만을 생성하고 부차적으로 생성되는 산소는 대기 중에 배출시키기 때문에, 산소 발생실(220)에 형성되어 있는 입구(224) 및 출구(225)는 별다른 기능을 하지 않으므로 폐쇄시켜 놓는다.

하지만, 만약에 본 발명의 장치를 이용하여 수소수 대신 산소수를 제조하고자 할 때에는 이러한 입구(224) 및 출구(225)를 개방하여 산소를 얻는 데 활용하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 상기 산소 발생실(220)에 대칭되게 수소 발생실(310)이 형성되며, 이러한 수소 발생실(310)은 도 7과 같이 커버부(300) 내에 형성된다.

이러한 수소 발생실(310)에는 전기 분해를 위한 음극판(311)이 수직하게 마련되며, 이 음극판(311)에는 전극(311a)을 통해 전기분해를 위한 전원이 외부로부터 공급될 수 있다.

이때에도, 상기 음극판(311)은 기밀성 재질의 패킹(317)에 의해 상기 수소 발생실(310)에 설치되는 것이 바람직 할 것이다.

이러한 커버부(300)의 수소 발생실(310) 외면에는 도 6과 같이 상기 전극(311a)이 배선될 수 있도록 관통공(316)이 형성되며, 이와 더불어 원수가 공급되는 입구(314)(관로 ⓒ) 및 생성된 수소수가 배출되는 출구(315)(관로 ⓓ)가 형성되어 있다.

이때, 상기 산소 발생실(220)과 상기 수소 발생실(310) 사이에는 이온교환막(600)이 마련되며, 이러한 이온교환막(600)은 물의 이동은 차단하는 반면, 양이온은 자유롭게 이동할 수 있는 막으로, 본 실시예에 있어서는 듀폰사의 나피온막을 적용하는 것이 바람직 할 것이다.

따라서, 물의 전기 분해에 의하여 이온교환막(600)을 사이에 두고 상기 산소 발생실(220)에서는 음극판(311)에 의해 산소가 발생하게 되며, 상기 수소 발생실(310)에서는 양극판(221)에 의해 수소가 발생하게 된다.

이때, 상기 산소 발생실(220)에서 생성된 산소는 떠올라 그 위의 저수조(210)에 모인 후, 대기 중으로 배출되며, 상기 수소 발생실(310)에서 생성된 수소는 원수와 함께 이동하면서 원수에 용존되어 수소수가 되는 것이다.

특히, 본 발명에 있어서는 상기 산소 발생실(220) 및 상기 수소 발생실(310) 내부 구조에 큰 특징이 있다.

즉, 상기 산소 발생실(220) 및 상기 수소 발생실(310)에는 상기 양극판(221) 또는 상기 음극판(311)을 지지하면서 지그재그 형상의 유로를 형성하도록 메인 격벽(222)(312)이 형성되고, 상기 메인 격벽(222)(312)에는 유로 단면적을 확장 및 축소시키기 위한 보조 격벽(223)(313)이 상기 메인 격벽(222)(312)에 수직한 방향으로 추가 형성되어 유속을 반복적으로 증감시키는 것이다.

이와 같이 산소 발생실(220) 및 수소 발생실(310) 내부에 형성되는 유로는 도 8 및 도 9와 같이 각각 입구(224)(314)로부터 출구(225)(315)를 향하여 형성되는 것으로, 메인 격벽(222)(312)은 수직한 방향으로 형성되고, 보조 격벽(223)(313)은 수평한 방향으로 형성된다.

물론 상술한 바와 같이 상기 산소 발생실(220)의 입구(224) 및 출구(225)는 폐쇄된 상태이다.

그 결과, 상기 산소 발생실(220) 및 상기 수소 발생실(310) 내에 형성되는 유로는 단면적이 반복적으로 확장 및 축소됨으로써, 그 내부를 흐르는 원수의 유속이 반복적으로 증감하게 되어 산소 또는 수소가 유로 중간에 정체되지 않게 되는 것이다.

유로 중간에 수소가 정체될 경우 수소수의 수소 용존율이 떨어질 뿐만 아니라, 폭발의 우려도 있는 것이다.

상기 수소 발생실(310)에서 생성된 수소와 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수는 출구(315)를 통해 배출되어 관로 ⓓ를 통해 이후의 용존부(400)로 공급된다.

상기 용존부(400)는 도 11에 도시한 바와 같이 노즐(410) 및 챔버(420)로 구성된 것으로, 상기 노즐(410)은 수소와 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수를 고압으로 챔버(420) 내에 분사하게 됨으로써, 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 용존부(400) 이후에는 관로로부터 확장된 단면을 갖는 챔버(510)로 이루어진 안정화부(500)가 추가 구성되며, 상기 안정화부(500) 이후에는 도 1과 같이 별도의 저수 없이 실시간으로 출수되는 것이 바람직하다.

상기 안정화부(500)는 상기 용존부(400)를 통해 고압으로 혼합된 수소와 수소수가 일정 구간 지연 시간을 갖으면서 더욱 높은 수소 용존율을 얻도록 하기 위한 것으로, 기존의 안정화 구간은 대략 30~40cm의 연장관으로 설계되어 있다.

따라서, 본 발명에 있어서는 추가로 구성된 안정화부(500)를 통해 기존에 비해 장치의 길이를 보다 짧게 설계하는 것이 가능해진다.

여기에서, 도면부호 710은 상기 용존부(400) 및 상기 안정화부(500)를 수용하는 케이싱이고, 도면부호 720은 케이싱(710)의 뚜껑이다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서 도 10과 같이 상기 저수조(210)의 모서리 내부에는 상부가 개구되어 상하로 배치되는 수직관로(231)와, 상기 수직관로(231)의 중간에 연결되어 상기 몸체부(200)의 외부에 연통되는 수평관로(232)로 이루어진 산소 배출구(230)가 추가 형성되는 것이 바람직할 것이다.

전기분해에 따라 수소 발생실(310)에서 생성된 수소는 수소수의 제조에 사용되지만, 산소 발생실(220)에서 생성된 산소는 떠올라 저수조(210)의 상부에 모이게 된다.

이와 같이 저수조(210)의 상부에 모인 산소는 종래에 있어서 상부로 배출되었으나, 본 발명에 있어서는 수직관로(231)와 수평관로(232)로 이루어진 산소 배출구(230)를 통해 산소가 저수조(210)의 측면으로 배출됨으로써, 장치 전체의 높이를 낮게 설계할 수 있는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 수소수 제조 모듈은 우선 원수가 필터(10)를 통과하면서 이물질이 여과된 후, 감압밸브(100)로 공급된다.

상기 감압밸브(100)에서는 원수의 압력을 낮춰 원수의 압력이 장치 내부에 그대로 작용하여 발생할 수 있는 장치의 손상을 미연에 예방하게 된다.

상기 감압밸브(100)를 통과한 원수는 분기관(110)에 의해 일부는 몸체부(200)의 저수조(210)로 공급되며, 그 나머지는 커버부(300)의 수소 발생실(310)로 공급된다.

상기 저수조(210)로 공급된 원수는 뜨개(213) 및 개폐밸브(212)에 의해 항상 일정한 수위가 유지되며, 전기분해에 따라 산소 발생실(220)에서 줄어드는 양만큼 원수가 산소 발생실(220)로 보충된다.

그리고, 양극판(221) 및 음극판(311)에 전극(221a)(311a)을 통해 전원이 공급되면 전기분해가 이루어지면서 산소 발생실(220)에서는 산소가 발생하고, 수소 발생실(310)에서는 수소가 발생하게 된다.

이와 같이 산소 발생실(220)에서 발생한 산소는 저수조(210)의 상부에 모여 산소 배출구(230)를 통해 장치의 측면으로 대기중에 배출된다.

그리고, 수소 발생실(310)에서 발생한 수소는 원수와 함께 수직하게 형성된 메인 격벽(312) 및 수평하게 형성된 보조 격벽(313)에 의해 형성된 유로를 따라 흐르게 된다.

이때, 상기 수소 발생실(310) 내부의 유로는 메인 격벽(312) 및 보조 격벽(313)에 의해 그 유로 단면적이 반복적인 확장 및 축소됨으로써, 그 유속 또한 반복적으로 증감하게 되어 수소가 유로 중간에 정체되는 일이 없이 흐르게 되어 수소 용존율을 높이게 되는 것이다.

이후, 수소 발생실(310)에서 나온 수소 및 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수는 용존부(400)에서 노즐(410)을 통해 챔버(420) 내에 고압으로 분사되고, 안정화부(500)를 거치면서 보다 더 높은 수소 용존율의 수소수를 얻을 수 있는 것이다.

이와 같이 용존부(400) 및 안정화부(500)를 거친 수소수는 별도의 저장 없이 그대로 출수 코크(20)를 통해 배출됨으로써, 수소수의 저장에 의해 수소 용존율이 저감되는 것을 방지하는 것이 좋다.

따라서, 본 발명의 수소수 제조 모듈은 다음과 같은 탁월한 이점을 지닌다.

첫째, 메인 격벽(222)(312)과 보조 격벽(223)(313)에 의해 형성되는 유로 단면적의 반복적인 증감을 통해 유속을 변화시킴으로써 생성된 수소 또는 산소가 전해조 내에서 정체되는 것을 방지함으로써, 보다 높은 수소 용존율의 수소수를 제조하여 공급할 수 있고, 음극판 또는 양극판의 변형을 방지한다.

둘째, 감압밸브(100)를 통해 원수의 수압이 전극판에 직접 전달되는 것을 예방하여 제품의 내구성을 크게 향상시킨다.

셋째, 안정화부(500) 및 산소 배출구(230)를 적용하여 제품의 크기를 콤팩트하게 구현함으로써 제품의 상품성 및 시장 경쟁력을 극대화시킬 수 있다.

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

10 : 필터 20 : 출수 코크
100 : 감압밸브 110 : 분기관
200 : 몸체부 210 : 저수조
211 : 덮개 212 : 개폐밸브
213 : 뜨개 220 : 산소 발생실
221 : 양극판 221a, 311a : 전극
222, 312 : 메인 격벽 223, 313 : 보조 격벽
224, 314 : 입구 225, 315 : 출구
226, 316 : 관통공 227, 317 : 패킹
300 : 커버부 310 ; 수소 발생실
311 : 음극판 400 : 용존부
410 : 노즐 420 : 챔버
500 : 안정화부 510 : 챔버
600 : 이온교환막 710 : 케이싱
720 : 뚜껑

Claims (3)

1. 삭제
2. 원수를 공급 받아 수압을 감압시키는 감압밸브와;
   상기 감압밸브로부터 원수를 공급 받아 일정 수위로 저수하는 저수조와, 상기 저수조로부터 하부에 일체로 형성되되 양극판이 마련되어 자중에 의해 공급되는 원수를 전기분해하여 산소가 발생하는 산소 발생실을 포함하는 몸체부와;
   상기 감압밸브로부터 원수를 공급 받으며, 이온교환막을 사이에 두고 상기 산소 발생실에 대향하여 음극판이 마련되어 수소가 발생하는 수소 발생실이 형성된 커버부와;
   상기 수소 발생실로부터 수소 및 비교적 수소 용존율이 낮은 수소수를 공급 받아 노즐을 통해 확장된 단면을 갖는 챔버 내에 분사함으로써 수소 용존율을 증대시키는 용존부로 구성되되;
   상기 산소 발생실 및 상기 수소 발생실에는 상기 양극판 또는 상기 음극판을 지지하면서 지그재그 형상의 유로를 형성하도록 메인 격벽이 형성되고, 상기 메인 격벽에는 유로 단면적을 확장 및 축소시키기 위한 보조 격벽이 상기 메인 격벽으로부터 수직한 방향으로 교번하여 추가 형성되어 유속을 반복적으로 증감시키고;
   상기 용존부 이후에는 관로로부터 확장된 단면을 갖는 챔버로 이루어진 안정화부가 추가 구성되며, 상기 안정화부 이후에는 별도의 저수 없이 실시간으로 출수되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조 모듈.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 저수조의 모서리 내부에는 상부가 개구되어 상하로 배치되는 수직관로와, 상기 수직관로의 중간에 연결되어 상기 몸체부의 외부에 연통되는 수평관로로 이루어진 산소 배출구가 추가 형성되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조 모듈.

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