KR101771166B1 - 수소함유수 제조 장치 - Google Patents

수소함유수 제조 장치 Download PDF

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Abstract

수소함유수 제조 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부; 상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부; 상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막; 및 상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치가 제공될 수 있다.

Description

수소함유수 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING HYDROGEN CONTAINING WATER}
본 발명은 수소함유수 제조 장치에 관한 것이다.
사람의 몸 상태는 사람이 마시는 물과 밀접한 연관성을 가질 수 있는 것으로 알려져 있다.
먼저, 사람의 몸은 금속 이온의 균형을 통해 세포 내 삼투압 작용을 조절하는데, 이를 위해 사람의 몸에 필요한 각종 미네랄 성분, 예를 들어 칼슘, 칼륨, 마그네슘 등은 사람이 마시는 물을 통해 상당량 공급될 수 있다.
다음으로, 사람의 몸은 대부분 산성으로 이루어졌기 때문에, 이를 중화하기 위하여 약 알칼리성 물을 마시는 것이 바람직하다. 약 알칼리성 물은 중화 효능 이외에도 암을 억제하고 항산화 물질과 체내 효소의 활동에 도움을 주며 음식물 분해와 소화 흡수능력을 향상시켜 면역력 강화에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
수소함유수는 상술한 효능들을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 당시에 방사능 유출로 인한 방사능의 체내 오염 문제가 국제적으로도 심각한 사회 문제로 대두되었을 때에는 수소함유수가 방사능 해독 효능도 가지고 있음이 밝혀짐으로써 수소함유수에 대한 국제사회의 수요 증가가 급격하게 가속화되고 있다.
수소함유수는 체내 활성산소를 물로 변환하여 체내로 흡수되거나 체외로 배출되게 할 수도 있다. 구체적으로, 수소는 세포막을 통과할 수 있기 때문에 세포 안에 있는 유해한 활성산소와 결합할 수 있고, 수소와 결합된 활성산소는 물로 변환될 수 있다. 따라서, 수소함유수는 과도한 체내 활성산소를 원인으로 하는 암, 당뇨, 뇌경색 등의 각종 질병에도 우수한 효과를 가져오는 것으로 밝혀져 더욱 각광받고 있는 것이 현실이다.
일본 공개특허공보 특개2010-269246호(2010.12.02, 음료용 수소 함유수를 제조하는 방법)
본 발명의 실시예들은 다양한 크기의 용기에 담긴 물을 수소함유수로 제조할 수 있는 수소함유수 제조 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부; 상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부; 상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막; 및 상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치가 제공될 수 있다.
상기 주입 홀의 입구가 수면의 상측에 배치되도록 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 부유식 뚜껑부는 속이 빈 형상으로 이루어져 상기 수소함유수 제조 장치가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공할 수 있다.
상기 제1 수용공간에 삽입되고, 상단 외주면이 상기 주입 홀의 내주면에 밀착되는 깔때기 형상의 보호커버를 더 포함하고, 상기 보호커버의 측벽에는 상기 보호커버의 내부공간을 상기 보호커버의 외주면과 상기 실린더부의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로가 관통하여 형성될 수 있다.
상기 주입 홀의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈이 함몰되어 형성되고, 상기 보호커버의 외주면에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 제2 연결통로를 상기 제1 연결통로와 다른 각도로 배치시키는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.
상기 보호커버의 내부공간에 삽입되고, 상기 제1 수용공간에서 배출되는 오존을 여과하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 필터부는, 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하는 하부케이스; 상기 하부케이스에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 하부케이스와 협력하여 제2 수용공간을 형성하는 상부케이스; 상기 상부케이스의 개방된 상면을 폐쇄하는 메쉬망; 상기 제2 수용공간에 삽입되고, 오존을 여과하는 필터부재; 및 상기 하부케이스 또는 상기 상부케이스의 외주면에 결합되는 실링부재를 포함하고, 상기 하부케이스는 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하고 상기 제2 수용공간을 상기 보호커버의 내부공간에 연결하도록 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 하부케이스의 테이퍼 영역에는 상향 연장되는 내측 파이프 영역이 형성되고, 상기 필터부는, 상기 제1 수용공간의 압력이 기 설정값 이상이 되면 상기 내측 파이프 영역의 상면을 개방하는 밸브어셈블리를 더 포함하고, 상기 밸브어셈블리는, 상기 내측 파이프 영역의 상면을 폐쇄하는 마개; 상기 제2 수용공간에 삽입되어 상기 필터부재에 의해 상하 이동이 구속되는 브래킷; 및 상기 브래킷에 결합되고, 상기 마개를 상기 내측 파이프 영역 측으로 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 부유식 뚜껑부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 부유식 뚜껑부와 협력하여 상기 실린더부를 수용하는 제3 수용공간을 형성하는 용기부를 더 포함할 수 있다.
상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 실린더부에 각각 결합되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 플레이트부재일 수 있다.
상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 이온교환막의 양면에 각각 형성되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 도금층일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어지는 수소함유수 제조 장치를 이용하여 다양한 크기의 용기에 담긴 물을 수소함유수로 제조할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 부유식 뚜껑부의 하부에 용기부를 결합함으로써 휴대용 텀블러 등으로 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 실린더부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 실린더부의 다른 예시를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수직으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 실린더부를 수평으로 절단하여 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 7은 필터부를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 물이 주입되고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수소함유수 제조가 이루어지고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 A 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 용기부가 결합된 상태로 나타낸 단면도이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 수소함유수 제조 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치(10)는 부유식 뚜껑부(100), 실린더부(200), 보호커버(300) 및 필터부(400)를 포함할 수 있다.
부유식 뚜껑부(100)는 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 부유식 뚜껑부(100)는 속이 빈 형상으로 이루어짐으로써 수소함유수 제조 장치(10)가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공할 수 있다.
부유식 뚜껑부(100)의 중심에는 부유식 뚜껑부(100)를 상하 관통하는 주입 홀(110)이 형성될 수 있다.
실린더부(200)는 상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
실린더부(200)는 실린더부(200)의 내부에 형성되는 제1 수용공간(210)이 개방된 상면을 통해 주입 홀(110)에 연결될 수 있도록 부유식 뚜껑부(100)의 하부에 결합될 수 있다. 실린더부(200)와 부유식 뚜껑부(100) 사이에는 패킹 등 수밀 구조가 형성될 수 있다.
실린더부(200)의 하부 측벽에는 제1 수용공간(210)을 실린더부(200)의 외부공간에 연결하는 제1 연결통로(220)가 관통하여 형성될 수 있다.
도 3은 실린더부를 나타낸 분해 사시도, 도 4는 실린더부의 다른 예시를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실린더부(200)에는 이온교환막(230) 및 전기분해부(240)가 결합될 수 있다.
이온교환막(230)은 물은 통과시키진 않지만 양이온, 예를 들어 수소이온(H+)을 통과시킬 수 있다.
이온교환막(230)은 양이온 교환막일 수 있다.
이온교환막(230)은 실린더부(200)에 결합되어 제1 연결통로(220)를 폐쇄할 수 있다. 따라서 이온교환막(230)에 의해 가로막혀, 제1 수용공간(210)에 수용된 물은 실린더부(200)의 외부공간으로 이동할 수 없고, 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물은 제1 수용공간(210)으로 이동할 수 없게 된다.
이온교환막(230)은 제1 수용공간(210)을 실린더부(200)의 외부공간으로부터 격리시킴으로써 부유식 뚜껑부(100)와 실린더부(200) 사이의 수밀 구조와 함께 수소함유수 제조 장치(10)의 물에 뜰 수 있는 구조에 상당 부분 기여할 수도 있다.
전기분해부(240)는 제1 수용공간(210) 및 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물을 전기 분해할 수 있다.
전기분해부(240)는 음전극(241) 및 양전극(243)을 포함할 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)은 도 3에 도시된 것처럼 실린더부(200)에 각각 결합되는 플레이트부재일 수 있다. 다른 예시로서, 음전극(241) 및 양전극(243)은 도 4에 도시된 것처럼 이온교환막(230)의 양면에 각각 형성되는 도금층일 수 있다. 음전극(241)에는 복수의 제1 슬릿(242)이 형성될 수 있고, 복수의 제1 슬릿(242)은 이온교환막(230)을 통해 양전극(243)에 형성된 복수의 제2 슬릿(244)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 슬릿(242) 및 제2 슬릿(244)은 이온교환막(230)을 중심으로 서로 동일한 높이에 마주보게 형성될 수 있다. 제1 슬릿(242) 및 제2 슬릿(244)은 후술하는 수소이온(H+) 등의 이동통로를 제공할 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)은 제1 연결통로(220)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 음전극(241)은 제1 연결통로(220)에서 이온교환막(230)을 중심으로 실린더부(200)의 외부공간 측에 배치될 수 있고, 양전극(243)은 제1 연결통로(220)에서 이온교환막(230)을 중심으로 제1 수용공간(210) 측에 배치될 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)에서의 화학 반응식은 다음과 같다.
[반응식 1]
음전극: 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-
양전극: 2H20 → O2 + 4H+ + 4e-
상기 반응식 1을 참조하면, 제1 연결통로(220)의 실린더부(200)의 외부공간 측에서는 수소(H2)와 수산화이온(OH-)이 생성될 수 있고, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(210) 측에서는 산소(O2)가 생성될 수 있다. 한편, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(120) 측에서 생성된 산소(O2) 중 일부는 제1 수용공간(210)에 수용된 물과 반응하여 하기 반응식 2에서와 같이 오존(O3)으로 변환될 수 있다.
[반응식 2]
O2 + H20 → O3 + 2H+ + 2e-
상기 반응식 1 및 2를 참조하면, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(210) 측에서는 산소(O2) 외에 수소이온(H+)이 생성될 수 있다. 이러한 수소이온(H+)은 이온교환막(230)을 통해 제1 연결통로(220)의 실린더부(200)의 외부공간 측으로 이동하여 음전극(241)에서 수소(H2)로 변환될 수 있다. 수소(H2)는 물에 대한 용해도가 높기 때문에 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물에 용해되어 수소함유수를 생성할 수 있고, 특히 실린더부(200)의 외부공간에는 수산화이온(OH-)이 함께 존재하므로 약 알칼리성을 띠는 수소함유수를 생성할 수 있다. 이에 반해, 산소(O2)는 상온에서 대부분 기체 상태로 존재하기 때문에 제1 수용공간(210)의 압력을 상승시킬 수 있다. 한편, 오존(O3)은 그 자체로 불안정한 상태이기 때문에 대부분 물에 용해되어 분해되거나 자발적으로 환원되어 산소(O2)로 변환될 수 있다. 하지만, 오존(O3)은 극히 미량으로도 특유의 냄새로 인해 불쾌감을 유발하거나 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있으므로, 이에 대한 적절한 처리 방안이 요구된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 보호커버(300)는 주입 홀(110)을 통해 제1 수용공간(210)에 삽입될 수 있다.
보호커버(300)는 깔때기 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 보호커버(300)는 상단부터 하단까지 차례로 제1 상단 파이프 영역(310), 제1 테이퍼 영역(320) 및 제1 하단 파이프 영역(330)으로 구획될 수 있다. 제1 하단 파이프 영역(330)의 직경은 제1 상단 파이프 영역(310)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수직으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 보호커버(300), 구체적으로 제1 상단 파이프 영역(310)의 외주면은 주입 홀(110)의 내주면에 밀착될 수 있다. 즉, 제1 상단 파이프 영역(310)의 외경은 주입 홀(110)의 내경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 보호커버(300), 구체적으로 제1 하단 파이프 영역(330)의 외주면은 실린더부(200)의 내주면으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 하단 파이프 영역(330)의 외경은 실린더부(200)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 그 결과, 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이에는 고리 형상의 공간이 형성될 수 있다.
보호커버(300), 구체적으로 제1 하단 파이프 영역(330)의 측벽에는 보호커버(300)의 내부공간을 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로(331)가 관통하여 형성될 수 있다. 그 결과, 보호커버(300)의 개방된 상면을 통해 주입된 물이 보호커버(300)의 내부공간, 제2 연결통로(331) 및 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이의 공간을 차례로 거쳐 제1 연결통로(220)에 이르게 함으로써 제1 연결통로(220)에 설치된 이온교환막(230) 등을 직접 타격하여 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 실린더부를 수평으로 절단하여 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제2 연결통로(331)는 제1 연결통로(220)와 다른 각도로 배치될 수 있다. 이를 위해, 주입 홀(110)의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈(111)이 함몰되어 형성될 수 있고, 보호커버(300), 구체적으로 제1 상단 파이프 영역(310)의 외주면에는 가이드 홈(111)에 삽입되는 가이드 돌기(311)가 형성될 수 있다. 그 결과, 제2 연결통로(331)는 제1 연결통로(220)와 다른 각도로 배치될 수 있으며, 보호커버(300)의 개방된 상면을 통해 주입된 물에 의한 이온교환막(230) 등의 손상 가능성을 더욱 낮출 수 있다.
필터부(400)는 주입 홀(110)을 통해 보호커버(300)의 내부공간에 삽입될 수 있다.
필터부(400)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 오존을 여과할 수 있다.
도 7은 필터부를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 필터부(400)는 하부케이스(410), 상부케이스(420), 필터부재(430), 실링부재(440) 및 밸브어셈블리(450)를 포함할 수 있다.
하부케이스(410)는 상부케이스(420)에 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 상부케이스(420)와 협력하여 필터부재(430) 및 밸브어셈블리(450)를 수용하는 제2 수용공간을 형성할 수 있다. 하부케이스(410)와 상부케이스(420)는 상호간에 탈착 가능하게 결합됨으로써, 필터부재(430)의 교체 및 밸브어셈블리(450)의 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
하부케이스(410)는 제1 테이퍼 영역(320)에 안착될 수 있다.
하부케이스(410)는 제2 하단 파이프 영역(411), 제2 테이퍼 영역(413), 제2 상단 파이프 영역(417) 및 내측 파이프 영역(419)을 포함할 수 있다.
제2 하단 파이프 영역(411)은 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 하단 파이프 영역(411)은 제1 하단 파이프 영역(330)에 삽입될 수 있다.
제2 테이퍼 영역(413)은 제2 하단 파이프 영역(411)의 상단에서 상향 연장되고, 높이가 증가함에 따라 직경도 증가하는 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 테이퍼 영역(413)은 제1 테이퍼 영역(320)의 내주면에 밀착될 수 있다.
제2 상단 파이프 영역(417)은 제2 테이퍼 영역(413)의 상단에서 상향 연장되고, 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 상단 파이프 영역(417)의 내주면에는 암나사가 형성됨으로써 외주면에 수나사가 형성되는 상부케이스(420)와 나사 결합될 수 있다. 다른 예시로서, 제2 상단 파이프 영역(417)의 외주면에 수나사가 형성되고 상부케이스(420)의 내주면에 암나사가 형성되어 상호간에 나사 결합될 수도 있다.
내측 파이프 영역(419)은 제2 테이퍼 영역(413)의 내주면에서 돌출되어 상향 연장되고, 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 내측 파이프 영역(419)의 내부공간은 제2 하단 파이프 영역(411)의 내부공간에 연결될 수 있다.
상부케이스(420)는 상하 개방된 파이프 형상으로 이루어질 수 있다.
상부케이스(420)의 개방된 상면에는 그물 구조의 메쉬망(421)이 결합될 수 있다.
필터부재(430)는 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간의 상부에 배치될 수 있다.
필터부재(430)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 산소(O2)와 오존(O3) 중에서 오존(O3)을 여과하고 산소(O2)를 통과시킬 수 있다. 필터부재(430)를 통과한 산소(O2)는 메쉬망(421)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
실링부재(440)는 하부케이스(410) 또는 상부케이스(420)의 외주면에 결합될 수 있다. 실링부재(440)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 산소(O2)와 오존(O3)이 필터부(400)를 거치지 않고 보호커버(300)와 필터부(400) 사이의 틈새를 통해 배출되는 것을 방지할 수 있다.
실링부재(440)는 예를 들어 실리콘 재질의 오링(O-ring)으로 이루어질 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간의 하부에 배치될 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 제1 수용공간(210)의 압력에 따라 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 구체적으로, 밸브어셈블리(450)는 제1 수용공간(210)의 압력이 기 설정값 미만에서는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 폐쇄할 수 있고, 제1 수용공간(210)의 압력이 기 설정값 이상이 되면 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 개방할 수 있다. 그 결과, 밸브어셈블리(450)는 수소함유수 제조 장치(10)가 흔들리거나 쓰러져도 제1 수용공간(210)에 수용된 물이 주입 홀(110)을 통해 쏟아지는 것을 방지할 수 있고, 제1 수용공간(210)에서 생성되는 산소(O2)와 오존(O3)이 누적되어 형성되는 높은 압력으로 인하여 제1 수용공간(210)에 배치되거나 인접하는 각종 장치, 예를 들어 이온교환막(230) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 밸브어셈블리(450)에 의해 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면이 개폐되는 기준이 되는 제1 수용공간(210)의 압력은 제1 수용공간(210)에 배치되거나 인접하는 각종 장치의 물성치, 예를 들어 이온교환막(230)의 파괴강도 등을 고려하여 설정될 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 마개(451), 브래킷(453) 및 탄성부재(455)를 포함할 수 있다.
마개(451)는 내측 파이프 영역(419)의 상측에 배치될 수 있다.
마개(451)는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 폐쇄할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
브래킷(453)은 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간에 배치되어 상하 이동이 구속될 수 있다. 브래킷(453)은 마개(451)를 내측 파이프 영역(419) 측으로 가압하는 탄성부재(455)를 지지하기 위하여 상하 이동이 구속될 필요가 있다. 브래킷(453)은 하부케이스(410) 또는 상부케이스(420)의 내주면에 고정될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 하부케이스(410) 및 상부케이스(420)에 고정되지 않고 필터부재(430)과 제2 테이퍼 영역(413)의 내주면에 밀착되어 상하 이동이 구속될 수도 있다. 후자의 경우에, 필터부재(430)의 교체 및 밸브어셈블리(450)의 유지보수가 상대적으로 용이해질 수 있다.
브래킷(453)은 상단 내주면에서 돌출되어 탄성부재(455)를 지지하는 플랜지(454)를 구비하는 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
탄성부재(455)는 브래킷(453)에 결합될 수 있고, 마개(451)를 내측 파이프 영역(419) 측으로 가압할 수 있다. 탄성계수 등 탄성부재(455)의 물성치는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면이 개폐되는 기준이 되는 제1 수용공간(210)의 압력에 따라 결정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 물이 주입되고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 사용자는 보호커버(300)에서 필터부(400)를 분리한 상태에서 수소함유수 제조 장치(10)를 용기(20)에 담긴 물에 띠운 후에 주입 홀(110)을 통해 물을 주입할 수 있다. 수소함유수 제조 장치(10)는 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어짐으로써, 주입 홀(110)의 입구는 수소함유수 제조 장치(10)가 물에 뜬 상태에서 수면의 상측에 배치될 수 있다. 제1 테이퍼 영역(320)에는 물이 주입되는 과정에서 제1 수용공간(210)의 공기가 용이하게 배출될 수 있도록 기체배출 홈(미도시)이 관통하여 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수소함유수 제조가 이루어지고 있는 상태로 나타낸 단면도, 도 10은 도 9의 A 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 사용자는 물 주입이 완료된 후에 보호커버(300)에 필터부(400)를 결합하고 전기분해부(240)를 구동할 수 있다. 한편, 수소함유수 제조 장치(10)는 전기분해부(240)에 전기를 공급하는 배터리(미도시)를 탑재할 수 있다. 보호커버(300)에 필터부(400)가 결합된 상태에서 수소함유수 제조가 이루어지면, 제1 수용공간(210)에는 산소(O2)와 오존(O3)이 계속하여 생성될 수 있다. 하지만, 내측 파이프 영역(419)의 상면이 마개(451)에 의해 폐쇄된 상태이기 때문에, 산소(O2)와 오존(O3)은 제1 수용공간(210)에 누적됨으로써 제1 수용공간(210)의 압력을 증가시킬 수 있다. 제1 수용공간(210)의 압력이 증가하여 기 설정값 이상이 되면 내측 파이프 영역(419)의 상면을 폐쇄하고 있던 마개(451)가 탄성부재(455)를 압축시키면서 상승하게 되고, 그로 인해 내측 파이프 영역(419)의 상면이 개방될 수 있다. 그 결과, 제1 수용공간(210)에 누적된 산소(O2)와 오존(O3)은 밸브어셈블리(450)를 통과하여 필터부재(430)로 유입될 수 있다. 산소(O2)는 필터부재(430)를 그대로 통과하여 메쉬망(421)을 거쳐 외부로 배출될 수 있지만, 오존(O3)은 필터부재(430)에 의해 여과될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 용기부가 결합된 상태로 나타낸 단면도이다.
도 11을 참조하면, 부유식 뚜껑부(100)에는 용기부(500)가 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 용기부(500)는 상면이 개방된 용기 형상으로 이루어짐으로써 부유식 뚜껑부(100)와 협력하여 실린더부(200)를 수용하는 제3 수용공간을 형성할 수 있다. 그 결과, 수소함유수 제조 장치(10)는 용기부(500)가 결합된 상태에서 휴대용 텀블러 등으로 사용될 수도 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 수소함유수 제조 장치 20: 용기
100: 부유식 뚜껑부 110: 주입 홀
111: 가이드 홈 200: 실린더부
210: 제1 수용공간 220: 제1 연결통로
230: 이온교환막 240: 전기분해부
241: 음전극 242: 제1 슬릿
243: 양전극 244: 제2 슬릿
300: 보호커버 310: 제1 상단 파이프 영역
311: 가이드 돌기 320: 제1 테이퍼 영역
330: 제1 하단 파이프 영역 331: 제2 연결통로
400: 필터부 410: 하부케이스
411: 제2 하단 파이프 영역 413: 제2 테이퍼 영역
417: 제2 상단 파이프 영역 419: 내측 파이프 영역
420: 상부케이스 421: 메쉬망
430: 필터부재 440: 실링부재
450: 밸브어셈블리 451: 마개
453: 브래킷 454: 플랜지
455: 탄성부재 500: 용기부

Claims (10)

  1. 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부;
    상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부;
    상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막;
    상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부; 및
    상기 제1 수용공간에 삽입되고, 상단 외주면이 상기 주입 홀의 내주면에 밀착되는 깔때기 형상의 보호커버를 포함하고,
    상기 보호커버의 측벽에는 상기 보호커버의 내부공간을 상기 보호커버의 외주면과 상기 실린더부의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로가 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주입 홀의 입구가 수면의 상측에 배치되도록 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부유식 뚜껑부는 속이 빈 형상으로 이루어져 상기 수소함유수 제조 장치가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주입 홀의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈이 함몰되어 형성되고,
    상기 보호커버의 외주면에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 제2 연결통로를 상기 제1 연결통로와 다른 각도로 배치시키는 가이드 돌기가 형성되는 것을 특징으로 수소함유수 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호커버의 내부공간에 삽입되고, 상기 제1 수용공간에서 배출되는 오존을 여과하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하는 하부케이스;
    상기 하부케이스에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 하부케이스와 협력하여 제2 수용공간을 형성하는 상부케이스;
    상기 상부케이스의 개방된 상면을 폐쇄하는 메쉬망;
    상기 제2 수용공간에 삽입되고, 오존을 여과하는 필터부재; 및
    상기 하부케이스 또는 상기 상부케이스의 외주면에 결합되는 실링부재를 포함하고,
    상기 하부케이스는 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하고 상기 제2 수용공간을 상기 보호커버의 내부공간에 연결하도록 깔때기 형상으로 이루어지고,
    상기 하부케이스의 테이퍼 영역에는 상향 연장되는 내측 파이프 영역이 형성되고,
    상기 필터부는,
    상기 제1 수용공간의 압력이 기 설정값 이상이 되면 상기 내측 파이프 영역의 상면을 개방하는 밸브어셈블리를 더 포함하고,
    상기 밸브어셈블리는,
    상기 내측 파이프 영역의 상면을 폐쇄하는 마개;
    상기 제2 수용공간에 삽입되어 상기 필터부재에 의해 상하 이동이 구속되는 브래킷; 및
    상기 브래킷에 결합되고, 상기 마개를 상기 내측 파이프 영역 측으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부유식 뚜껑부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 부유식 뚜껑부와 협력하여 상기 실린더부를 수용하는 제3 수용공간을 형성하는 용기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 실린더부에 각각 결합되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 플레이트부재인 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 이온교환막의 양면에 각각 형성되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 도금층인 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
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