KR101744021B1 - 수소수 정수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소수 정수기를 구성하는 배관에 요동 밸브를 구성하고, 정수기 이용자가 수소수를 마시기 위해 배출 밸브를 작동하면, 요동 밸브가 미리 정한 시간 단위로 여닫히면서 배관 내에서 흐르는 물에 압력 변화를 일으킴에 따라 발생하는 수격 작용과 교란(와류) 작용을 통해 수소수의 용존 수소농도를 높일 수 있게 구성함으로써, 짧은 시간에 용존 수소농도가 높은 수소수를 원하는 유량만큼 배출하여 정수기 이용자가 바로 마실 수 있게 한 수소수 정수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 수소 발생기를 통과한 수소수가 요동 밸브를 지나면서 배관 내에서 이처럼 수격 작용과 와류 작용이 일어나게 구성함으로써, 수소수 내부의 용존 수소농도가 수소수 전체에 균일하게 섞이면서도 압력 변화에 따른 수격 작용과 와류 작용을 통해 용존 수소농도를 높일 수 있게 한 수소수 정수기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

수소수 정수기{HYDROGEN WATER PURIFIER}
본 발명은 수소수 정수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소수를 마시려고 정수기 이용자가 배출 밸브를 작동하면 요동 밸브가 주기적으로 여닫힘에 따라 압력 변화가 일어나게 하여 수격 작용과 교란(와류) 작용으로 정수기에서 배출되는 수소수의 용존 수소농도를 높이면서도 균일하게 섞이게 한 것이다.
최근 들어 건강에 관해 관심이 높아지면서 음식뿐만 아니라 여러 가지 기능성 물에도 큰 관심이 쏠리고 있다. 그중에서도 수소수는 체내에서 생성된 활성 산소를 제거하는 데 도움이 된다고 알려졌다. 여기서, 활성 산소는 호흡과정에서 생긴 것으로 각종 질병과 노화의 원인이 되기도 하나, 체내에 침입한 세균을 제거하는 긍정적인 효과도 있다. 하지만, 인체에서 활성 산소가 과다하게 생기면, 우리 몸의 유전자 모양을 변형시키거나 세포에 손상을 주어 질병의 위험에 노출된다.
한편, 수소수는 이러한 활성산소를 제거하기 위한 것으로, 체내에서 활성 수소수로 바뀌어서 해로운 활성 산소와 반응하여 인체에 해가 없는 물로 변환 후 체외로 배출되어 인체에 해로운 활성 산소를 제거하는 것으로, 근래에 들어서는 정수기를 통해 쉽게 마실 수 있게 제공된다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 수소수를 생성하여 공급하는 정수기에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1은, 수소수 정수기에 이미 설치된 펌프를 이용하여 저수조에 저장된 수소수를 미리 정해진 시간 간격으로 순환시켜 줌으로써, 별도의 추가 구성을 최소화하면서도 수소수의 용존 수소농도를 최대한 유지할 수 있으면서도 침전물 등의 생성을 최소화할 수 있는 순환식 수소수 정수기를 제공한다. 또한, 저수조에 저장된 수소수를 순환할 때 수소수가 수소수 생성기와 UV 처리기를 통과하여 다시 저수조에 저장될 수 있게 함으로써, 수소수의 살균 효과와 함께 세균의 증식 억제 효과를 함께 얻을 수 있게 하고 추가 구성을 최소화하면서도 수소수의 순환 기능이 가능하게 한다.
특허문헌 2는 수소수 전해조 모듈에 관한 것으로, 정수기 등의 처리 용량에 따라서 달라지는 전해조의 전해 용량에 맞게 블록 형태로 제작된 확장 셋을 적층하여 전해조를 모듈 형태로 조립할 수 있게 함으로써, 정수기의 정수 용량에 따라 달라지는 전해조를 별도로 제작하지 않고도 확장 셋을 적층 조립하여 원하는 처리 용량을 얻을 수 있게 한다. 그리고, 역삼투압 방식의 필터를 이용하는 여과기에서, 배수되는 배수를 다시 한번 역삼투압 필터에서 여과가 이루어지게 함으로써, 공급받는 원수량과 비교하여 배수량을 줄일 수 있게 하여 불필요한 구성을 최소화하여 컴팩트하면서도 여과 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 인가되는 전원의 극성에 따라 산성 산화수나 산성 환원수를 얻을 수 있다.
특허문헌 3은 일반정수기 부착형 수소수 정수기에 관한 것으로, 기존 가정에서 사용하고 있는 일반정수기에 3방 엘보(3way elbow)만 추가로 설치하여 건강에 유용한 필터방식 수소수 정수기 겸용할 수 있다. 또한, 중복되는 필터를 제외하고 설치되는 수소수 정수기이므로 저가로 제작하여 널리 보급할 수 있다. 또한, 일반정수기가 설치되어 있는 곳에서는 간단한 설치로 저렴한 가격으로 수소수 정수기를 설치하여 기능이 다른 2대의 정수기를 겸용할 수 있는 효과를 가진다.
한편, 이러한 수소수 정수기는 수조를 이용하는 정수기와 마실 때 직접 수소수를 생성하여 공급하는 정수기로 구분할 수 있다. 수조식 정수기는 수소 발생기(수소수 전해조 모듈)를 통과하여 생성된 수소수를 수조에 저장했다가 정수기 이용자가 수소수를 마시려고 하면 수조에 저장된 수소수를 수소수 이용자에게 공급한다. 하지만, 이런 수조식 정수기는 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 수소수를 저장하기 위해서는 수조를 갖춰야 하는 데, 이는 정수기의 체적이 커질 수밖에 없다. 이는 수소수 정수기를 소형화하는 데 한계가 있다.
(2) 수조에 오랫동안 수소수를 저장하면 용존 수소농도가 떨어져서 수소수의 기능을 상실한다. 또한, 이처럼 저장 시간이 길어지면 수조 내에 물때가 끼거나 세균 번식 등으로 해로운 물질이 수소수에 혼합될 수 있다.
(3) 이러한 문제를 해결하는 방법의 하나로, 수조 내에 저장된 수소수를 미리 정한 기간이 지나면 이를 순환시키는 방법이 있다(특허문헌 1 참조). 하지만, 이는 물때의 생성이나 세균 번식을 막는 데는 다소 도움이 되나, 순환 등을 위해 별도의 구성이 필요하므로 수소수 정수기 자체의 크기가 더 커지는 문제가 발생한다.
(4) 또한, 크기가 커진 만큼 수소수 정수기를 유지 보수하는 데에도 더 큰 비용이 필요하다.
이에, 이러한 문제를 해결하기 위해 정수기 이용자가 수소수를 마시려고 배출 버튼을 누름에 따라 바로 수소수가 만들어지면서 제공하는 직수 방식의 수소수 정수기가 개발되어 있다. 하지만, 직수 방식의 수소수 정수기는 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 특허문헌 2와 같은 수소수 전해조 모듈(수소 발생기)을 통해 수소수를 형성하는 데, 이때 수소수를 얻는 데 걸리는 시간이 길어서 짧은 시간에 정수기 이용자가 원하는 만큼의 수소수 유량을 제공하는 데 한계가 있다.
(2) 이 때문에 짧은 시간에 원하는 수소수 유량을 얻기 위해서는 셋 형태의 수소수 전해조 모듈을 적층하거나 여러 대의 수소수 전해조 모듈을 직렬 또는 병렬 등의 방법을 통해 연결해서 사용해야 한다.
(3) 이는 고가의 수소수 전해조 모듈(수소 발생기) 때문에 제조 비용이 늘어날 뿐만 아니라 수조 방식과 비교하여 정수기 부피를 줄일 수 있으나, 어느 정도 이상의 크기 이하로 줄이는 데 한계가 있다.
한국공개실용 제20-2014-0004092호 (공개일 : 2014.07.04) 한국공개실용 제20-2014-0004091호 (공개일 : 2014.07.04) 한국공개실용 제20-2015-0002245호 (공개일 : 2015.06.15)
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 수소수 정수기를 구성하는 배관에 요동 밸브를 구성하고, 정수기 이용자가 수소수를 마시기 위해 배출 밸브를 작동하면, 요동 밸브가 미리 정한 시간 단위로 여닫히면서 배관 내에서 흐르는 물에 압력 변화를 일으킴에 따라 발생하는 수격 작용과 교란(와류) 작용을 통해 수소수의 용존 수소농도를 높일 수 있게 구성함으로써, 짧은 시간에 용존 수소농도가 높은 수소수를 원하는 유량만큼 배출하여 정수기 이용자가 바로 마실 수 있게 한 수소수 정수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 수소 발생기를 통과한 수소수가 요동 밸브를 지나면서 배관 내에서 이처럼 수격 작용과 와류 작용이 일어나게 구성함으로써, 수소수 내부의 용존 수소농도가 수소수 전체에 균일하게 섞이면서도 압력 변화에 따른 수격 작용과 와류 작용을 통해 용존 수소농도를 높일 수 있게 한 수소수 정수기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수소수 정수기는, 외부에서 원수를 공급받아 소정의 압력으로 공급하는 원수 공급부(10); 상기 원수 공급부(10)에서 공급받은 원수를 걸러주는 여과부(20); 여과된 원수를 공급받아 수소수를 생성하는 수소 발생기(30); 상기 수소 발생기(30)에서 배출된 수소수를 냉각시켜 주는 냉각기(40); 상기 수소 발생기(30)와 냉각기(40) 사이에 연결되어 내부 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면 압력을 낮춰주는 안전밸브(51)를 갖춘 배수관(50); 냉각된 수소수가 통과하면서 압력 변화를 일으키도록 여닫는 것을 반복하는 요동 밸브(60); 상기 요동 밸브(60)를 통과한 수소수를 정수기 외부로 배출하게 하기 위한 배출 밸브(70); 및 상기 원수 공급부(10)·수소 발생기(30)·냉각기(40) 및 요동 밸브(60)를 제어하는 제어기(80);를 포함하되;, 상기 제어기(80)는 수소수를 배출하기 위해 배출 밸브(70)가 열리면, 상기 요동 밸브(60)가 미리 정한 시간 단위로 열리고 닫히게 하여 관로 내에 압력 변화를 일으켜서 수격 작용과 와류 작용이 일어나게 하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 수소 발생기(30)는, 적어도 세 개가 직렬 또는 병렬로 연결되거나, 직렬과 병렬을 혼합하여 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요동 밸브(60)는 1~5초 단위로 여닫는 것을 반복하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 요동 밸브(60)는, 닫힌 경우에도 완전히 닫히지 않고 전체 유동 단면적의 10~20%가 열린 상태로 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수소수 정수기는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 수소수를 마시기 위해 배출 밸브를 열면 바로 수소 발생기를 통과한 수소수를 바로 마시거나 사용할 수 있으므로 그만큼 용존 수소농도가 높은 수소수를 활용할 수 있다.
(2) 특히, 배출 밸브를 열면 요동 밸브를 통과하는 물이 막혔다가 흐르는 것을 반복하면서 정수기 배관 내에서 압력 변화를 일으킴에 따라 수격 작용과 와류 작용이 발생하고, 이들 작용으로 용존 수소가 수소수 내에 골고루 균일하게 혼합되게 하면서 용존 수소농도를 높일 수 있다.
(3) 또한, 상기 요동 밸브는 수소 발생기를 생성된 수소수가 통과하는 동안 여닫는 것을 반복하게 구성하므로, 수소수 내의 용존 수소가 골고루 섞이게 하여 균일한 용존 수소농도를 가진 수소수를 얻을 수 있다.
(4) 그리고, 상기 요동 밸브는 닫힌 상태에서도 완전히 닫히지 않고 어느 정도 수소수가 흐를 수 있게 구성하므로, 정수기 이용자는 수소수의 흐름이 끊이지 않고 계속해서 수소수가 만들어지는 것과 같이 느끼게 하여 상품성을 높일 수 있다.
(5) 고가의 수소 발생기를 이용하지 않고서도 용존 수소농도를 높일 수 있어 경제적이다.
(6) 통상의 솔레노이드 밸브나 볼 밸브와 같은 개폐 밸브를 요동 밸브로 이용하므로 구조가 간단할 뿐만 아니라 쉽게 유지 보수를 할 수 있다.
(7) 추가 구성을 최소화하면서도 용존 수소농도가 높은 수소수를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 단순히 요동 밸브의 추가를 통해 정수기의 크기를 최소화할 수 있어 소형으로도 제작할 수 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 수소수 정수기의 구성을 보여주기 위한 블록도.
[도 2]는 본 발명에 따른 수소수 정수기의 구성을 실제 정수기에 적용한 예를 보여주기 위한 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(구성)
본 발명에 따른 수소수 정수기는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 원수 공급부(10), 여과부(20), 수소 발생기(30), 냉각기(40), 배수관(50), 요동 밸브(60), 배출 밸브(70), 그리고 제어기(80)를 포함하여 구성된다.
특히, 본 발명은 정수기 이용자가 수소수를 마시려고 배출 밸브(70)를 작동시키면, 수소 발생기(30)에서 만들어진 수소수가 요동 밸브(60)를 통과하면서 압력 변화를 일으키고 이 때문에 생기는 수격 작용과 와류 작용을 통해 수소수 내의 용존 수소가 골고루 섞이게 함과 동시에, 정수기 배관 내에 있는 수소수의 용존 수소농도를 높일 수 있게 한 것이다.
또한, 상기 요동 밸브(60)는 수소 발생기(30)의 출구 측에 장착함으로써, 수소수가 통과하는 동안 압력 변화가 일어나게 하여 수격 작용과 와류 작용이 바로 수소수에 영향을 주게 하고, 압력 에너지 변화로 생긴 탄성파가 요동 밸브(60) 가까이에 배치된 수소 발생기(30)에 영향을 미치게 하여 용존 수소농도를 높이는 효과를 더욱 높일 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
원수 공급부(10)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 정수기 외부에서 수돗물이나 생수통 등에 담긴 생수와 같은 원수(原水)를 제어기(80)의 제어를 받아 후술할 여과부(20)에 공급한다. 이때, 상기 원수 공급부(10)는 원수가 미리 정한 압력으로 압송될 수 있게 구성한다.
이러한 원수 공급부(10)는, [도 2]와 같이, 기본적으로 원수의 압송을 위해 기본적으로 펌프(14)를 포함한다. 그 외에도 원수 공급부(10)는 원수의 역류 방지를 위한 체크 밸브(11), 원수의 압력을 감압하는 감압 밸브(12), 그리고 원수를 공급 또는 차단하기 위한 급수 밸브(13) 등을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상술한 구성과 연결 방법은 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있는 구성이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 펌프(14)를 제외한 밸브류는 제어기(80)의 제어를 받는 전기식 밸브를 이용할 수도 있으나, 가능한 한 원수의 압력을 받아 동작과 정지가 이루어지는 밸브를 이용하는 것이 바람직하다.
여과부(20)는, [도 1]과 같이, 원수 공급부(10)를 통해 압송된 원수를 여과한다. 이러한 여과부(20)는 원수의 종류나 원수에 함유될 수 있는 이물질 그리고 번식할 수 있는 세균 등을 고려하여 여과기의 종류를 선택하여 구성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 여과부(20)의 구성은, [도 2]와 같이, 수돗물이나 생수 등을 원수로 사용할 수 있도록, 하나의 복합 필터(21)와 두 개의 역삼투압 필터(22, 23)를 차례로 연결하여 구성할 수 있다. 역삼투압 필터(22, 23)는 각각 그 용량이, 처리하고자 하는 수소수의 용량에 따라 다르나, 250GPD와 120GPD인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
수소 발생기(30)는, [도 1]과 같이, 여과된 원수가 통과하는 동안 수소가 녹아있는 수소수를 생성한다. 이러한 수소 발생기(30)는 전기분해 등의 방법을 통해 수소가 물에 녹아들게 하는 통상의 기술로 제작된 것을 사용한다. 또한, 수소 발생기(30)는 제어기(80)의 제어, 예를 들어서 정수기 이용자가 배출 밸브(70)를 작동시키는 동안과 같이, 미리 정해진 시간 동안 전원을 공급받아 작동된다.
특히, 상기 수소 발생기(30)는 낱개로 사용하는 경우 수소수를 생성하는 용량에 한계가 있으므로, 짧은 시간에 정수기 이용자가 원하는 유량만큼 수소수를 공급할 수 있도록 여러 개를 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때의 연결은 여러 개의 수소 발생기(30)를 직렬로 연결하여 용존 수소농도를 높이거나, 병렬로 연결하여 용존 수소농도보다 유량을 늘리거나, 직렬과 병렬연결을 혼합하여 용존 수소농도를 높이면서 유량도 함께 늘릴 수 있게 구성할 수도 있다.
[도 2]에서, 상기 수소 발생기(30)는 세 개를 직렬로 연결하여 용존 수소농도를 높일 수 있게 연결된 상태를 상태를 보여준다.
냉각기(40)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 수소 발생기(30)에서 생성된 수소수를 냉각한다. 이러한 냉각기(40)는 본 발명의 속한 기술분야에서 통상의 기술로 제작된 것을 사용하며, 제어기(80)의 제어로 수소수가 냉각기(40)를 통과하는 동안 미리 설정한 온도까지 냉각시킨다.
배수관(50)은, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 상술한 수소 발생기(30)와 냉각기(40) 사이에 연결된다. 그리고, 이 배수관(50)에는 압력 변화에 따라 작동하는 안전밸브(51)가 구성된다.
이러한 배수관(50)은 본 발명에 따른 정수기의 배관 내에 걸린 압력이 미리 정한 압력 이상인 경우, 배관이 터지거나 다른 구성요소를 파손할 우려가 있으므로 이를 방지하기 위함이다. 이를 위해, 상기 안전밸브(51)가 미리 정한 압력이 되면 열려 일부 수소수를 배관에서 배출하여 배관 내부 압력을 낮출 수 있게 한 것이다. 이때, 안전밸브(51)가 열리는 설정 압력은 정수기의 처리용량 등에 따라 달라진다. 그리고, 안전밸브(51)는 배관 내의 압력에 의해 작동되는 기계식을 채택할 수도 있고, 센서 등을 이용하여 배관 내의 압력을 검출하고 이 신호로 따른 제어기(80)의 제어로 작동하는 전기식을 채택할 수도 있다.
또한, 상기 배수관(50)에는, [도 2]와 같이, 여과부(20)에서 여과 후에 배출되는 배출 라인(24)과 수소 발생기(30)에서 배출되는 배출라인(31)을 함께 연결하여 배수가 이루어질 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 배출 라인(24, 31)에는 역류 방지를 위한 체크 밸브나 배수가 이루어지게 하는 솔레노이드와 같은 작동 밸브를 구성하여 선택적으로 개폐 작용이 이루어질 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
요동 밸브(60)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 상술한 냉각수(40)의 출구 측에 장착한다. 특히, 상기 요동 밸브(60)는 제어기(80)의 제어로 배출 밸브(70)가 열림에 따라 미리 정한 시간 단위로 여닫히는 것을 반복하게 구성한다.
즉, 상기 요동 밸브(60)는 정수기 이용자가 수소수를 마시려고 배출 밸브(70)를 작동시키면, 냉각기(40)에서 배출 밸브(70)로 흐르는 수소수의 흐름을 차단했다가 공급하는 것을 반복한다. 이에, 요동 밸브(60)를 통한 수소수의 흐름 차단과 유동을 반복함에 따라 그 내부에서는 압력 변화가 일어나고 이로 인해 수격 수격 작용과 더불어서 교란(와류) 작용이 발생한다. 여기서, 수격 작용은 관 속을 흐르던 액체의 흐름이 급히 감속되며 액체가 가지고 있는 운동에너지가 압력에너지로 변환되어 관 내부에 탄성파가 왕복하는 현상을 말한다. 이러한 수격 작용과 와류 작용은 요동 밸브(60)를 통과하는 수소수 내부의 용존 수소가 골고루 섞이게 하는 효과와 함께 본 발명에 따른 정수기에서 수소수가 흐르는 배관 내에 파동의 일종인 탄성파가 작용하여 용존 수소농도를 높이게 작용한다. 용존 수소농도 증가에 관해서는 테스트 결과를 통해 후술한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 요동 밸브(60)는 여닫는 시간 단위가 1~5초 단위로 이루어지게 하는 것이 바람직하다. 이는 이 시간 단위가 너무 길면 수격 작용과 와류 작용이 제대로 일어나지 않을 수 있고, 반대로 단위 시간이 너무 짧으면 연속해서 수격 작용과 와류 작용이 일어나지 않을 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 요동 밸브(60)는, 여닫는 작동 중에 닫히는 경우에도 완전히 닫히지 않게 구성하는 것이 바람직하다. 이는 요동 밸브(60)가 완전히 닫혀 버리면, 이 요동 밸브(60)가 닫힌 동안에는 배출 밸브(70)를 통해 수소수 배출이 이루어지지 않는다. 이에, 정수기 이용자는 수소수 배출이 이루어지지 않아 고장이 난 것으로 생각하거나 이상이 생긴 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 정수기 이용자가 이러한 생각이 들지 않도록 수소수가 계속해서 공급이 이루어질 수 있게 하기 위함이다.
이때, 상기 요동 밸브(60)는 닫힌 상태이더라도 전체 유동 단면적의 10~20%가 열린 상태를 유지하게 하는 것이 바람직하다. 이는 열린 면적이 너무 커 버리면 압력 변화와 와류 발생 효과가 떨어지고, 반대로 열린 면적이 너무 작으면 압력 변화와 와류 발생 효과는 커지나 배출 밸브(70)로 배출되는 수소수의 유량이 적어지기 때문이다.
배출 밸브(70)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 요동 밸브(60)를 통과한 수소수를 본 발명에 따른 정수기 밖으로 배출하게 하여 정수기 이용자가 마실 수 있게 하기 위한 밸브이다. 이는 정수기 이용자가 누르거나 당기는 등 통상의 작동을 통해 열리고 닫히게 하는 밸브이다.
제어기(80)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 상술한 상기 원수 공급부(10)·수소 발생기(30)·냉각기(40) 및 요동 밸브(60)를 제어하기 위한 통상의 기술로 이루어진 것을 사용한다. 이때, 상기 제어기(80)의 작동은 이들 제어 대상이 되는 구성을 설명하면서 함께 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
(수소수의 용존 수소농도 측정 결과)
본 발명에 따른 수소수 정수기를 이용하여 용존 수소농도를 측정한 결과는 다음과 같다. 이때, 본 발명에 따른 수소수 정수기(실시예)는 [도 2]와 같이 구성하였으며, 비교예의 정수기는 실시예의 구성에서 요동 밸브를 제거한 구성이다.
그리고, 수소수에 대한 용존 수소농도의 측정은 배출 밸브를 통해 수소수를 580㏄만큼 배출하게 한 다음 측정하였으며, 이때 용존 수소농도는 측정 계측기 "DH 35A"로 계측하였다. 그리고, 원수의 기본 데이터는 아래의 [표 1]과 같다.

원수 데이터

온도
23℃
TDS1 )

125

입력 압력
3㎏f/㎠
PH2 )
7.23

배출 속도
3ℓ/min
ORP3 )
351

1) Total Dissolved Solids(단위 : ppm)
2) Potential of Hydrogen
3) Oxidation-Reduction Potential(단위 : mV)
이 같은 조건에서 요동 밸브가 3초 단위로 열림과 닫힘(80% 닫힘)을 반복하게 하면서 수소수가 580㏄만큼 배출되는 시간을 측정한 시험 결과는 다음의 [표 2]와 같다.

구분
비교예
실시예

용존 수소농도
1.1ppm
1.5~1.6ppm

배출 압력
1.9~2.1㎏/㎠
1.5~2.5㎏/㎠

배출 시간
30초
35초
[표 2]와 같이, 실시예가 비교예보다 약 0.4~0.5ppm 정도 용존 수소농도가 높아진 것을 알 수 있다. 이때 배출 부분의 압력은 비교예의 경우 거의 일정하나, 실시예는 요동 밸브가 열리고 닫히는 순간에 따라 압력이 크게 변하여 수격 작용과 와류 작용이 일어나는 것을 알 수 있다.
한편, 수소수를 580㏄만큼 배출하는 데 걸린 시간은 실시예가 35초로, 비교예보다 약 5초 정도 더 걸린 것을 알 수 있다. 이는 요동 밸브의 작동으로 배관 내의 압력이 급격하게 변함에 따라 안전을 위해 배수관을 통해 배출되는 수소수량이 발생하기 때문으로 생각된다.
이상과 같이 본 발명은 요동 밸브를 통해 압력 변화와 와류 작용을 일으킴에 따라 용존 수소농도를 약 36~45% 정도 높일 수 있어 용존 수소농도가 높은 수소수를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 통상 성인이 한 번에 마실 수 있는 수량보다 많은 580㏄를 배출하는 데 걸리는 시간 차이가 기존과 비교하여 5초 정도 차이가 나므로, 통상 한 컵 정도 배출하는 데에는 절반 정도의 차이밖에 나지 않으므로 배출 시간에서도 큰 차이가 없다고 할 것이다.
도면에서, 미설명부호 "32"는 카본 필터를, "33"은 체크 밸브를, "34"는 유량 센서를, "41"은 UV 램프를, "42"는 카본 필터를, "61"은 배출용 솔레노이드 밸브를, "71"은 드레인 펌프를 각각 나타낸다.
10 : 원수 공급부
20 : 여과부
30 : 수소 발생기
40 : 냉각기
50 : 배수관
60 : 요동 밸브
70 : 배출 밸브
80 : 제어기

Claims (4)

  1. 외부에서 원수를 공급받아 소정의 압력으로 공급하는 원수 공급부(10); 상기 원수 공급부(10)에서 공급받은 원수를 걸러주는 여과부(20); 여과된 원수를 공급받아 수소수를 생성하는 수소 발생기(30); 상기 수소 발생기(30)에서 배출된 수소수를 냉각시켜 주는 냉각기(40); 상기 수소 발생기(30)와 냉각기(40) 사이에 연결되어 내부 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면 압력을 낮춰주는 안전밸브(51)를 갖춘 배수관(50); 냉각된 수소수가 통과하면서 압력 변화를 일으키도록 여닫는 것을 반복하는 요동 밸브(60); 상기 요동 밸브(60)를 통과한 수소수를 정수기 외부로 배출하게 하기 위한 배출 밸브(70); 및 상기 원수 공급부(10)·수소 발생기(30)·냉각기(40) 및 요동 밸브(60)를 제어하는 제어기(80);를 포함하되,
    상기 제어기(80)는 수소수를 배출하기 위해 배출 밸브(70)가 열리면, 상기 요동 밸브(60)가 미리 정한 시간 단위로 열리고 닫히게 하여 관로 내에 압력 변화를 일으켜서 수격 작용과 와류 작용이 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 수소수 정수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소 발생기(30)는, 적어도 세 개가 직렬 또는 병렬로 연결되거나, 직렬과 병렬을 혼합하여 연결된 것을 특징으로 하는 수소수 정수기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요동 밸브(60)는 1~5초 단위로 여닫는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 수소수 정수기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요동 밸브(60)는,
    닫힌 경우에도 완전히 닫히지 않고 전체 유동 단면적의 10~20%가 열린 상태로 있는 것을 특징으로 하는 수소수 정수기.
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