KR101755309B1

KR101755309B1 - 간이형 수소수 제공장치

Info

Publication number: KR101755309B1
Application number: KR1020150125425A
Authority: KR
Inventors: 김서곤; 임동수; 허현
Original assignee: 주식회사 솔고 바이오메디칼
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR20170029053A

Abstract

본 발명은 수소수의 제공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물이 수용되는 수조와, 상기 수조에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트를 내장한 본체부를 구비하고, 상기 수조 상부는 뚜껑이 결합되고 하부는 바닥판에 의하여 본체부와 구획되며, 상기 바닥판의 중앙에 수조에 수용된 물이 본체부로 유출되는 출수구가 형성되고, 상기 본체부는 상기 수조의 출수구와 연결되어 수조의 물을 수소발생유니트의 입수구로 유입시키는 입수관과, 수소 용존량을 증가시키기 위하여 상기 수소발생유니트를 통과하여 출수구로 배출되는 물을 상기 입수관으로 회송시키는 출수관과, 상기 출수관과 입수관 사이에 연결되어 수소수를 외부로 배출하는 토출관과, 상기 출수관에 설치되어 상기 수소발생유니트를 통과한 물을 입수관으로 재순환시키는 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치에 관한 것이다.

Description

간이형 수소수 제공장치{Simplicity type providing apparatus for hydrogen water}

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.

그러나, 상기와 같은 공지기술들은 생성된 전체적으로 구조가 매우 복잡하고 대용량이기 때문에 설치 장소에 따라서 설치가 어려운 단점이 있어 휴대가 간편하면서도 소형화된 수소수 제조장치에 적용하기에는 다소 부적합한 단점이 있었다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 본 발명의 간이형 수소수 제공장치는 비교적 단순하고 소형화된 구조로 이루어지면서 기존의 수소발생장치에서 이용되는 저수조가 필요 없으며, 이동성이 양호하고 저전력 소비형이며, 소망하는 만큼의 수소수를 신속하고 용이하게 제공할 수 있는 간이형 수소수 제공장치의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 구성은, 물이 수용되는 수조와, 상기 수조에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트를 내장한 본체부를 구비하고, 상기 수조 상부는 뚜껑이 결합되고 하부는 바닥판에 의하여 본체부와 구획되며, 상기 바닥판의 중앙에 수조에 수용된 물이 본체부로 유출되는 출수구가 형성되고, 상기 본체부는 상기 수조의 출수구와 연결되어 수조의 물을 수소발생유니트의 입수구로 유입시키는 입수관과, 수소 용존량을 증가시키기 위하여 상기 수소발생유니트를 통과하여 출수구로 배출되는 물을 상기 입수관으로 회송시키는 출수관과, 상기 출수관과 입수관 사이에 연결되어 수소수를 외부로 배출하는 토출관과, 상기 출수관에 설치되어 상기 수소발생유니트를 통과한 물을 입수관으로 재순환시키는 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 간이형 수소수 제공장치는 비교적 단순하고 소형화된 구조로 이루어져 장치의 유지보수가 용이한 장점이 있다.

또한, 종래 수소발생장치에서 이용되는 대용량의 저수조나 수도관과의 연결구조가 필요없어 이동성이 양호할 뿐만 아니라 전력을 절감할 수 있게 된다.

또한, 사용자의 소망에 따라서 냉수 또는 온수를 수조에 붓고 수소수를 제조할 수 있어 종래 온수를 생성하기 위하여 사용되었던 히터 등의 별도 장치가 필요없는 장점이 있다.

또한, 사용자가 소망하는 만큼의 수소수를 시간과 장소에 구애받지 않고 신속하고 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 사시도,
도 2 는 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 수소발생유니트의 사시도,
도 3 은 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 수소발생유니트의 분해사시도,
도 4 는 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 수소발생유니트의 평면도,
도 5 는 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 수소발생유니트의 전극체의 분해사시도,
도 6 은 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 작동상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 간이형 수소수 제공장치의 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 간이형 수소수 제공장치의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 간이형 수소수 제공장치(1)는 물이 수용되는 수조(20)와, 상기 수조(20)에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트(40)를 내장한 본체부(10)를 포함하여 구성된다.

상기 수조(20)는 물을 수용하기 위하여 내부가 중공 상태인 용기로서 상부에는 물을 붓기 위하여 착탈되는 뚜껑(23)이 결합되고 하부는 바닥판(21)에 의하여 본체부(10)와 구획되며, 상기 바닥판(21)의 중앙에는 수조(20)에 수용된 물이 본체부(10)로 유출되는 출수구(22)가 형성된다.

상기 본체부(10)는 상기 수조(20)의 출수구(22)와 연결되어 수조(20)의 물을 수소발생유니트(40)의 입수구(41)로 유입시키는 입수관(30)과, 상기 입수관(30)으로부터 유입된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트(40)와, 수소 용존량을 증가시키기 위하여 상기 수소발생유니트(40)를 통과하여 출수구(42)로 배출되는 물을 상기 입수관(30)으로 회송시키는 출수관(60)과, 상기 출수관(60)과 입수관(30) 사이에 연결되어 수소수를 외부로 배출하는 토출관(50)과, 상기 출수관(60)에 설치되어 상기 수소발생유니트(40)를 통과한 물을 입수관(30)으로 재순환시키는 펌프(70)를 포함하여 구성된다.

상기 토출관(50)의 말단에는 수소수가 출수되는 토수구(51)가 형성되고 토수구(51)의 수소수 출수를 개폐하는 코크(52)가 부설된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 간이형 수소수 제공장치는 수소발생유니트(40)가 수조(20)로부터 입수되는 물을 전기분해하여 수소가 발생되고 발생된 수소는 물에 용해되면서 수소수가 생성되고, 생성된 수소수는 토출관(50)을 통하여 토수구(51)로 배출시켜 음용하되 토수구(51)에 의한 수소수의 배출이 이루어지지 않는 경우에는 펌프(70)가 수소수를 상기 수소발생유니트(40)측으로 재순환시킴으로써 수소수의 수소 용존량을 증가시킬 수 있게 됨으로써, 소형이지만 높은 용존량의 수소수를 제공할 수 있게 된다.

한편, 상기 수소발생유니트(40) 및 펌프(70)의 작동을 제어하는 회로가 실장된 제어기판(90)과 전원용 배터리(91)가 본체부(10)의 바닥판(11)상에 부착되고, 상기 본체부(10)의 측면(12)에는 상기 배터리(91)를 충전시키기 위한 외부 전원이 인가되는 전원연결단자(80)와, 장치의 ON/OFF 를 개폐하는 스위치(81)가 부설된다.

또한, 상기 제어기판(90)에는 상기 전원용 배터리(91)를 전원연결단자(80)에 연결된 외부 전원에 의하여 충전시키는 충전회로가 실장된다.

아울러, 상기 수소발생유니트(40)의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명의 수소발생유니트의 사시도, 도 3 은 본 발명의 수소발생유니트의 분해사시도, 도 4 는 본 발명의 수소발생유니트의 평면도, 도 5 는 본 발명의 수소발생유니트의 전극체의 분해사시도이다.

본 발명 실시예의 수소발생유니트(40)는 본 발명의 간이형 수소수 제공장치가 수조(20)에 수용된 물을 이용하여 수소수를 제공하되 수소의 용존량을 극대화시킬 수 있는 동시에 수소발생유니트(40)의 내부에 발생될 수 있는 물때(통상적으로 '백태'라고도 불리움)의 발생을 최대한 억제할 수 있도록 특별히 고안된 구성을 가지고 있다.

즉, 도 2 및 도 3 의 도면을 참조하면, 상기 수소발생유니트(40)는 상부가 개구된 속이 빈 중공의 몸체(44)를 가지고 있으며, 몸체(44)의 상부 개구는 캡(45)으로 차폐되고, 상기 캡(45)에 몸체(44)측으로 물을 유입시키는 입수구(41)가 형성된다.

또한, 상기 몸체(44)의 일측에는 몸체(44) 내부에 수용된 수소수를 외부로 배출하는 출수구(42)가 형성되고, 몸체(44)의 하부에는 상기 입수구(41)로부터 몸체(44) 내부로 유입된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 전극부(43)가 취부된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 수소발생유니트(40)에 의하여 입수구(41)로 유입된 물이 상기 전극부(43)에 의하여 전기분해되면서 수소를 발생시키고 발생된 수소가 물에 용해되면서 수소발생유니트(40)의 몸체(44) 내부에서 물이 수소수로 변환되게 된다. 변환된 수소수는 몸체(44)의 출수구(42)를 통하여 외부로 배출된다.

이러한 본 발명의 수소발생유니트(40)는 상부의 입수구(41)를 통하여 물이 유입되고 측면의 출수구(42)를 통하여 물이 배출되는 구조이므로, 입수구(41)를 통하여 낙수되는 물의 낙하 압력으로 인하여 몸체(44) 내부에 물때(백태)가 제거됨으로써 이물질의 발생을 최대한 억제할 수 있는 구조이다.

도 4 는 캡(45)이 제거된 상태의 몸체(44)의 평면도로서, 전극부(43)의 내부에는 물을 전기분해하기 위하여 전력이 인가되는 전극체(100)를 포함하고 있으며, 전극체(100)의 테두리 부위는 실링부재에 의하여 밀폐된다.

도 5 는 상기 전극체(100)의 분해사시도로서, 상기 전극체(100)는 격막(103)과, 상기 격막(103)의 상부에 위치한 상부전극(101)과 상기 격막(103)의 하부에 위치한 하부전극(102)으로 이루어지고, 상기 상부전극(101)의 상측에 상부커버(104)가 체결되고, 상기 하부전극(102)의 하부에 하부커버(105)가 체결된다.

상기 상부전극(101) 및 하부전극(102)은 중앙 부분에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(101a,102a)들이 형성되고, 상기 상부전극(101) 및 하부전극(102)의 중앙 부분의 외주에 상부커버(104) 및 하부커버(105)와의 상호 결합을 위한 관통공이 다수개 형성된다.

또한, 상기 상부전극(101) 및 하부전극(102)의 일측에는 전류의 입력을 위한 전극단자(101b,102b)가 돌출 형성되며, 대략 3.5 V ~ 5 V 의 양전압과 음전압이 각각 인가된다.

또한, 미도시되었으나 상기 상부전극(101)과 하부전극(102)의 표면에 절연용 패킹부재(미도시)가 게재되어 상기 상부전극(101)과 하부전극(102)의 단락을 방지한다.

또한, 고정볼트(미도시)와 너트(미도시)를 이용하여 상기 상부전극(101)의 상측과 상기 하부전극(102)의 하측에 각각 상부커버(104)와 하부커버(105)를 결합시킨다.
따라서, 상기와 같이 이루어진 본 발명 실시예의 전극체(100)는 상부전극(101)과 하부전극(102)의 전극단자(101b,102b)들을 통하여 양전압과 음전압이 각각 인가되면, 입수구(41)를 통하여 몸체(44)로 유입된 물이 상기 전극체(100)에 의하여 전기분해되면서 수소가 생성되며, 생성되는 수소는 양극인 하부전극(102)으로부터 격막(103)을 통과하여 음극인 상부전극(101)으로 전달되고 상부전극(101)의 기공(101a)를 통하여 수소발생유니트(40)의 몸체 내부에 유입된 물에 용해되면서 물을 수소수로 변환시키게 된다. 그리고, 생성된 수소수는 수소발생유니트(40)의 출수구(42)로 배출되고, 펌프(70)의 작동에 의하여 출수관(60)을 경유하여 입수관(30)으로 재순환된다.

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이와 같은 전극체(100)의 상기 상부전극(101)과 하부전극(102)은 수소의 확산이 용이하고 허용전류밀도가 높은 일종의 촉매 전극의 기능을 수행하며, 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명 실시예는 상기 상부전극(101)으로서 백금 전극을 이용하여 음극을 형성하고, 상기 하부전극(102)으로서 이리듐 전극을 이용하여 양극을 형성한다.

따라서, 물분자가 전기분해되면서 발생되는 수소는 양극인 하부전극(102)으로부터 격막(103)을 통과하여 음극인 상부전극(101)으로 전달되고 상부전극(101)의 기공(101a)를 통하여 수소발생유니트(40)의 몸체 내부에 유입된 물에 용해되면서 물을 수소수로 변환시키게 된다.

또한, 상기 격막(103)은 주로 실리콘 재질로 이루어진 고분자막을 채용함이 바람직하다.

한편, 상기 본체부(10) 내부에 복수개의 수소발생유니트(40)를 상호 직렬 연결하여 내장시킬 수 있는데, 수소발생유니트(40)의 설치 갯수가 증가될수록 수소 용존량을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 간이형 수소수 제공장치의 작동을 상세하게 기술하기로 한다. 도 6 은 본 발명 간이형 수소수 제공장치의 작동상태 단면도이다.

먼저, 본체부(10)의 상부에 결합된 수조(20)의 뚜껑(23)을 개방하고 사용자가 음용하기를 소망하는 만큼의 물(W)을 수조(20)로 부은 다음, 뚜껑(23)을 폐쇄시킨다.

이때, 상기 수조(20)에 수용하는 물은 사용자의 선택에 따라서 냉수 또는 온수를 부을 수 있다.

다음으로, 사용자가 전원 스위치(81)를 ON 시켜 본체부(10)에 내장된 수소발생유니트(40)를 기동시킨다. 이때, 제어기판(90)에 실장된 제어회로에 의하여 펌프(70)도 그 작동을 시작하게 된다.

그리고, 수조(20)에 수용된 물은 바닥판(21)에 형성된 출수구(22)를 통하여 입수관(30)을 경유하여 수소발생유니트(40)의 입수구(41)측으로 유입된다.

그러면, 상기 수소발생유니트(40)에 의하여 입수구(41)로 유입된 물이 전기분해되면서 수소를 발생시키고 발생된 수소가 다시 유입된 물에 용해되면서 수소발생유니트(40)의 내부에서 수소수가 생성된다.

그러면, 생성된 수소수는 수소발생유니트(40)의 출수구(42)로 배출되고, 펌프(70)의 작동에 의하여 출수관(60)을 경유하여 입수관(30)으로 재순환된다.

이때, 상기 출수관(60)과 입수관(30) 사이에 토출관(50)이 연결되므로. 상기 수소발생유니트(40)의 출수구(42)로 배출된 수소수는 토출관(50)의 코크(52)가 폐쇄된 상태에서는 출수관(60)을 통하여 입수관(30)으로 리턴되며 리턴된 수소수는 재차 수소발생유니트(40)로 유입되면서 수소수의 수소 용존량이 증가되게 된다.

반면, 상기 토출관(50)의 코크(52)가 개방되면 출수관(60)을 통과하는 수소수는 토출관(50)을 따라서 토수구(51)로 배출되어 사용자가 수소수를 음용할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 간이형 수소수 제공장치는 상술한 바와 같은 수소수의 재순환과정을 통하여 본 발명 수소수 제공장치가 간이형인데도 불구하고 고용존량의 수소수를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작동하는 본 발명의 간이형 수소수 제공장치는, 시험 결과, 전원 인가후 최초 1 시간동안 펌프(70) 및 수소발생유니트(40)를 가동시키고 40 분 휴지, 이후 20 분을 가동후 40 분 휴지를 연속적으로 수행하게 되면, 대략 1300 ppm 정도의 고 용존량의 수소수를 토수구(40)를 통하여 제공할 수 있게 되었다.

1; 본 발명 수소수 제공장치
10; 본체부
20; 수조
30; 입수관
40; 수소발생유니트
50; 토출관
60; 출수관
70; 펌프
80; 전원연결단자
90; 제어기판
100; 전극체

Claims

수소수 제공장치에 있어서,
물이 수용되는 수조(20)와, 상기 수조(20)에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생유니트(40)를 내장한 본체부(10)를 구비하고,
상기 수조(20) 상부는 뚜껑(23)이 결합되고 하부는 바닥판(21)에 의하여 본체부(10)와 구획되며, 상기 바닥판(21)의 중앙에 수조(20)에 수용된 물이 본체부(10)로 유출되는 출수구(22)가 형성되고,
상기 본체부(10)는 상기 수조(20)의 출수구(22)와 연결되어 수조(20)의 물을 수소발생유니트(40)의 입수구(41)로 유입시키는 입수관(30)과, 수소 용존량을 증가시키기 위하여 상기 수소발생유니트(40)를 통과하여 출수구(42)로 배출되는 물을 상기 입수관(30)으로 회송시키는 출수관(60)과, 상기 출수관(60)과 입수관(30) 사이에 연결되어 수소수를 외부로 배출하는 토출관(50)과, 상기 출수관(60)에 설치되어 상기 수소발생유니트(40)를 통과한 물을 입수관(30)으로 재순환시키는 펌프(70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수소발생유니트(40) 및 펌프(70)의 작동을 제어하는 회로가 실장된 제어기판(90)과 전원용 배터리(91)가 본체부(10)의 바닥판(11) 상에 부착되고,
상기 본체부(10)의 측면(12)에는 상기 배터리(91)를 충전시키기 위한 외부 전원이 인가되는 전원연결단자(80)와, 장치의 ON/OFF 를 개폐하는 스위치(81)가 부설되는 구성을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 토출관(50)의 말단에 수소수가 출수되는 토수구(51)가 형성되고, 토수구(51)의 수소수 출수를 개폐하는 코크(52)가 부설되는 구성을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전원연결단자(80)에 연결된 외부 전원에 의하여 상기 전원용 배터리(91)를 충전시키는 충전회로를 상기 제어기판(90)에 실장하는 구성을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수소발생유니트(40)는 상부에 입수구(41)가 형성되고, 측부에 출수구(42)가 형성되며, 하부에 상기 입수구(41)로부터 유입된 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 전극부(43)가 취부되는 구성을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.
제 5 항에 있어서, 상기 수소발생유니트(40)는,
상기 전극부(43)의 내부에 물을 전기분해하기 위하여 전력이 인가되는 전극체(100)를 가지며,
상기 전극체(100)는,
격막(103)과, 상기 격막(103)의 상부에 위치한 상부전극(101)과 상기 격막(103)의 하부에 위치한 하부전극(102)으로 이루어지고,
상기 상부전극(101)의 상측에 상부커버(104)가 체결되고, 상기 하부전극(102)의 하부에 하부커버(105)가 체결되고,
상기 상부전극(101) 및 하부전극(102)은 중앙에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(101a,102a)들이 형성되는 구성을 특징으로 하는 간이형 수소수 제공장치.