KR101795735B1 - 수소발생장치 - Google Patents

수소발생장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101795735B1
KR101795735B1 KR1020160172856A KR20160172856A KR101795735B1 KR 101795735 B1 KR101795735 B1 KR 101795735B1 KR 1020160172856 A KR1020160172856 A KR 1020160172856A KR 20160172856 A KR20160172856 A KR 20160172856A KR 101795735 B1 KR101795735 B1 KR 101795735B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
water
hydrogen generator
unit
power supply
Prior art date
Application number
KR1020160172856A
Other languages
English (en)
Inventor
김용하
정승철
Original Assignee
주식회사 토리
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 토리 filed Critical 주식회사 토리
Priority to KR1020160172856A priority Critical patent/KR101795735B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101795735B1 publication Critical patent/KR101795735B1/ko
Priority to JP2017242149A priority patent/JP6384886B2/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B9/06—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y02E60/366—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

본 발명은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 수소발생장치에 관한 것으로, 수전해부로 인가되는 전원의 효과적인 제어를 통해 수소 발생량을 능동적으로 제어할 수 있는 수소발생장치를 제공한다. 이를 위한 본 발명은, 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 수소발생장치에 있어서, 수소발생모듈과; 상기 수소발생모듈로 공급되는 물이 저장되는 저장부와; 상기 수소발생모듈로 전기분해를 위한 전원을 항상 일정하게 공급해주는 전원공급부와; 상기 저장부에 저장된 물의 수위와, 상기 수소발생장치 내부의 온도를 검출하는 센서부와; 상기 센서부를 통해 검출된 물의 수위 및 수소발생장치 내부의 온도에 따라 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수소발생장치{Hydrogen Generation Device}
본 발명은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 수소발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 수소발생장치로 흡입, 음용수, 세정수 등의 다양한 사용용도에 맞게 수소를 활용할 수 있는 올인원(All-In-One) 방식의 수소발생장치를 제공한다.
수소는 최근 청정 에너지원을 비롯한 다양한 사용으로 인해 크게 주목받고 있으며, 이러한 수소를 효율적으로 제조할 수 있는 방법이 국내는 물론 세계적으로도 다양하고 심도 있게 연구되고 있다.
일반적으로 수소를 제조하는 방법에는 메탄가스 등의 화석연료를 수증기 개질하여 얻은 후 이를 정제하여 사용하는 방법이 주종을 이루고 있으나, 최근에는 화석연료의 유한성과 환경문제를 극복하고자 물을 전기분해하는 수전해를 이용하는 방식을 적극적으로 개발하여 적용하고 있다.
즉, 물을 전기분해하여 수소를 얻는 방법으로는 알칼리 수용액을 전해질로 하는 알칼리 수전해 방식이 대표적이나 이러한 방법은 낮은 수소 순도로 인한 정제공정의 필요, 산소와 수소를 분리하는 분리공정의 필요, 수용액 상태의 전해질을 지속적으로 보충해야만 하는 공정관리의 필요, 수용액 전해질에 의한 전극 및 구성부품의 부식, 낮은 전류밀도로 인한 수소생산 효율의 저하, 높은 전압에 의한 과다한 전력소모 등의 많은 단점을 가지고 있다.
이에 비해 최근 각광을 받고 있는 고분자 전해질 수전해 방식은 알칼리 수전해 방식의 단점을 대부분 보완하고 있으며, 고분자 전해질 수전해 방식으로 제조되는 수소는 미량의 수분 이외에 불순물이 거의 없기 때문에 별도의 정제공정이 불필요하고 전해질이 고체상으로서 관리가 불필요할 뿐만 아니라 순수한 물을 공급원으로 사용하기 때문에 장치를 부식시키는 문제가 거의 발생하지 않는 한편, 장치 운영시 에너지효율 면에 있어서도 알칼리 수전해 방식에 비하여 전류밀도가 높고 전력소모도 낮은 편이다.
종래 고분자 전해질 수전해 방식으로 수소를 제조하기 위해서 공급되는 물은 산화반응이 일어나는 애노드(Anode)로 공급되어 산소를 발생시키고 수소 이온은 전해질 막을 통과하여 캐소드(Cathode)로 이동한 후 환원반응을 통해 수소를 발생시킨다.
이때, 고분자 전해질 막을 통과하는 수소 이온은 수화된 상태로 이동하게 되는데 결과적으로 캐소드 전극 측에 물 분자를 운반하는 역할을 하게 되어 캐소드 전극 측에 물이 차오르게 됨에 따라 캐소드 전극에 점차 쌓이는 물을 주기적으로 배출해야 하는 번거로움이 있으며 이에 따라 장치가 복잡해지고 애노드 전극 측의 공급수 소모가 많아지는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0896900호(2009.04.30)에는 위와 같은 캐소드 전극에 점차 쌓이는 물을 주기적으로 배출해야 하는 번거로움과 애노드 전극 측의 공급수가 많아지는 문제점들을 해결할 수 있는 장치가 개시되어 있으며, 더 나아가 대한민국 등록특허 제10-1630165호(2016.06.08)에는 공급수를 캐소드 전극 쪽에서 공급하여 수소발생장치를 구조적으로 매우 단순화시킬 수 있는 장치가 개시되었다. 특히, 상기 대한민국 등록특허 제10-1630165호에서는 전기분해를 위해 저장되는 공급수가 약 10cc 내지 50cc 이하로 유지되는 크기의 물탱크를 갖는 구조로 수소 발생 장치를 구현했을 경우 여러 이점들을 얻을 수 있음을 실증하였다.
그러나, 상기 대한민국 등록특허 제10-1630165호에 제시되어 있는 수소발생장치 구조는 수소발생장치가 구동되는 과정에서 물의 전기분해가 진행됨에 따라 소진되는 물을 자동으로 공급할 수 있는 별도의 외부장치가 필요하다. 이는 물이 없는 상태에서 수전해부로 전원이 공급되면 이는 고장의 직접적인 원인이 되기 때문이다.
이처럼 종래의 수소발생장치는 물의 추가 보충을 위한 외부장치가 별도로 갖추어져야 했기에 수소발생장치의 전체 구조가 복잡해지고, 수소발생장치 제품의 크기가 커지게 되며, 이에 따른 제작비의 상승을 초래하게 되는 문제점이 있었다.
특허등록 10-0896900호(2009.04.30) 특허등록 10-1630165호(2016.06.08)
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 수소발생장치의 구성을 단순화시켜 제품을 콤팩트하게 구현할 수 있고 제작비용도 절감시킬 수 있는 수소발생장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수전해부로 출력되는 전원의 효과적인 제어를 통해 수소 발생량을 극대화시킬 수 있는 수소발생장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 안정적인 전원 제어를 통해 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 수소발생을 안정적으로 구현할 수 있을 뿐 아니라, 수전해부의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있는 수소발생장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수소가 배출되는 부분에 흡입, 음용수, 세정수 등과 같이 사용 목적에 맞는 각종 기구물을 선택적으로 연결시켜 사용가능하도록 함으로써 하나의 수소발생장치로 다양한 사용용도에 맞게 수소를 활용할 수 있도록 하는 올인원(All-In-One) 방식의 수소발생장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 수소발생장치에 있어서, 수소발생모듈과; 상기 수소발생모듈로 공급되는 물이 저장되는 저장부와; 상기 수소발생모듈로 전기분해를 위한 전원을 항상 일정하게 공급해주는 전원공급부와; 상기 저장부에 저장된 물의 수위와, 상기 수소발생장치 내부의 온도를 검출하는 센서부와; 상기 센서부를 통해 검출된 물의 수위 및 수소발생장치 내부의 온도에 따라 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전원공급부는 정전류 및 정전압의 동시 제어를 통해 수소발생모듈 측으로 항상 일정한 전압과 전류가 공급되도록 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 센서부로부터 검출된 저장부 내의 물의 수위가 특정 수위 이하일 경우, 상기 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단시키도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 센서부로부터 검출된 수소발생장치 내부의 온도가 특정 온도 이상일 경우, 상기 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단시키도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전원공급부에서 출력되는 전원이 설정치 이상 또는 이하로 판단될 경우 상기 전원공급부의 동작을 정지시켜 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 수소발생장치는, 상기 수소발생장치, 저장부, 전원공급부 및 제어부가 수용되는 내측 프레임과; 내측 프레임의 외부를 감싸며 설치되는 외부 케이스와; 입력부와 표시부가 구비되며 내측 프레임의 상단에 결합되는 탑 케이스와; 내측 프레임의 하단에 결합되는 바텀 케이스;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 저장부의 상단에는 수소가 배출되는 수소배출구가 구비되며, 상기 수소배출구는 탑 케이스를 관통하여 상부 측으로 노출되는 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 탑 케이스의 외부로 노출된 상기 수소배출구 상에는 튜브의 연결을 위한 연결구가 형성된 어댑터 캡이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 수소발생모듈은 저장부의 하단부 내에 수용된 상태에서 상기 저장부와 일체로 조립될 수 있다.
아울러, 상기 내측 프레임의 내부에는 저장부가 수용되는 공간과 전원공급부가 수용되는 공간을 구획하는 격벽이 설치될 수 있다.
한편, 상기 어댑터 캡의 연결구에는 물속에 침지되어 수소를 미세한 기포형태로 사출하는 기포발생기가 튜브를 통해 연결될 수 있다.
여기서, 상기 기포발생기는, 수소 기체가 유입되는 유입구가 형성된 압력관과; 압력관의 일측에 결합되는 중량체와; 중량체와 대향하는 상기 압력관의 타측에 고정되는 다공성 노즐부;를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 다공성 노즐부는 중량체의 중량보다 작은 중량을 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 어댑터 캡의 연결구는 튜브를 통해 음용수 내에 삽입된 스트로우와 연결되어 상기 음용수 내로 수소 기체를 방출시킬 수 있다.
또는, 상기 어댑터 캡의 연결구에는 튜브를 통해 흡입용 마스크가 연결되어 수소를 공기와 함께 체내로 흡입할 수 있다.
또한, 상기 저장부의 측면에는 내측 프레임의 내부면에 지지되도록 외부로 돌출된 형태의 팽창방지용 리브가 구비될 수 있다.
한편, 상기 수소발생모듈은, 물을 전기분해 하는 수전해부와, 수전해부를 고정하기 위한 고정부와, 고정부를 감싸는 커버를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수소발생모듈은, 상기 고정부와 커버 사이를 실링하는 가스켓을 더 포함하며, 상기 가스켓은 종단면이 십자형 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 커버의 테두리에는 상기 커버와 저장부 사이를 실링하는 또 다른 가스켓이 결합될 수 있다.
그리고, 상기 가스켓의 외면 둘레에는 상하방향으로 일정 간격을 이루며 배치되어 상기 저장부의 내면과 밀착되는 복수의 날개가 구비될 수 있다.
이때, 상기 날개는 일측 면이 경사진 톱니형 단면구조로 형성될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 수소발생장치에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 전원공급부를 통해 정전류 제어 및 정전압 제어가 동시적으로 이루어져 수전해부로 항상 일정한 전원이 안정적으로 공급될 수 있기 때문에 수전해부에 과전압이 인가됨에 따라 발생하는 전극 파손을 미연에 방지할 수 있고, 이에 따라 수전해부의 전기분해 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 전원공급부를 통해 수전해부로 인가되는 전원를 효과적으로 제어함으로써 수전해부에 과전압이 인가되지 않아 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 수소발생을 안정적으로 구현할 수 있을 뿐 아니라, 수소발생량도 극대화시킬 수 있다.
셋째, 수소발생장치 외부에 추가 물 보충을 위한 별도의 외부장치가 필요하지 않아 수소발생장치의 전체 구조를 단순하게 구현할 수 있고, 제품의 크기 또한 이동이 용이한 크기로 콤팩트하게 구현할 수 있으며, 제품의 제작비용도 크게 절감시킬 수 있다.
넷째, 제어부가 전원공급부에서 수전해부로 인가되는 전류 및 전압을 검출하여 전원공급부의 동작을 제어함으로써 수전해부의 전극 상태에 적합한 최적화된 전원을 공급할 수 있다.
다섯째, 전원공급부에서 수전해부로 인가되는 전류 및 전압의 크기를 몇 가지 정해진 시나리오 형태로 제어부에 내장시켜 수전해부의 전극 상황에 맞는 전류 및 전압 크기로 전원 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
여섯째, 수소발생장치의 상단에 구비된 어댑터 캡 부분에 흡입, 음용수, 세정수 등의 사용 목적에 맞는 각종 기구물을 선택적으로 연결시켜 다양한 사용용도에 맞게 수소를 활용할 수 있다.
일곱째, 수소를 흡입용으로 사용할 경우 수소발생장치에서 발생된 미량의 수증기만을 내포한 수소를 대기 중의 공기와 혼합하여 4% 미만의 수소농도를 함유한 수소 흡입이 가능하다.
여덟째, 수소가 함유된 물(수소수)을 제조하는 경우 물속에 기포발생기를 투입하여 수소를 미세한 버블 형태로 물속으로 사출하도록 함으로써, 수소 기체와 물과의 접촉면적 및 접촉시간을 증대시켜 물속의 수소 용존율을 크게 높일 수 있다.
아홉째, 기포발생기를 통해 물속으로 수소 기체가 사출되는 과정에서 사출압에 따른 반발력에 의해 기포발생기가 한 곳에 고정되지 않고 이리저리로 요동치며 물속으로 수소 기체를 사출하기 때문에 물 전체에 수소의 용존율을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 수소발생장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 수소발생장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 수소발생장치에 있어서 저장부 및 수소발생모듈의 세부 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 수소발생모듈을 구성하는 구성요소들을 보여주는 분해 사시도.
도 5는 하단부에 수소발생모듈이 장착된 저장부의 모습을 보여주는 사시도.
도 6은 내측 프레임 내부에 저장부가 장착된 단면 모습을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 7은 수전해부에 의한 물의 전기분해 과정에서 수소가 발생되어 튜브를 통해 배출되는 모습을 보여주는 개념도.
도 8은 본 발명의 수소발생장치를 구성하는 각 구성부 간의 입,출력 관계를 보여주는 블록 다이어그램.
도 9는 전원공급부의 회로구성 및 그 주변 구성부와의 입,출력 관계를 보여주는 블록 다이어그램.
도 10은 수전해부에 인가되는 전류 및 전압의 상한이 제한된 경우 전류 및 전압의 변화를 예시한 예시도.
도 11은 본 발명의 수소발생장치에서 발생된 수소를 음용수로 사용할 경우에 대한 하나의 예시를 보여주는 예시도.
도 12는 본 발명의 수소발생장치에서 발생된 수소를 세정수로 사용할 경우에 대한 하나의 예시를 보여주는 예시도.
도 13은 도 12의 기포발생기를 통해 수소 기체가 물속으로 사출되는 것을 개념적으로 도시한 개념도.
도 14는 본 발명에 따른 수소발생장치에서 발생된 수소를 흡입용으로 사용할 경우에 대한 하나의 예시를 보여주는 예시도.
이하, 본 발명에 따른 수소발생장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려질 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 수소발생장치(400)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소발생모듈(100)과, 전기분해에 사용될 물이 저장되는 저장부(200)와, 정전압 및 정전류 제어를 통해 상기 수소발생모듈(100)로 항상 일정한 전압과 전류를 공급해 주는 전원공급부(210)와, 저장부(200)에 저장된 물의 수위 및 수소발생장치(400) 내부의 온도를 검출하는 센서부와, 센서부로부터 검출된 물의 수위와 수소발생장치(400) 내부의 온도에 따라 상기 전원공급부(210)의 동작을 제어하는 제어부(230)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 수소발생장치(400)에는 상기 수소발생모듈(100), 저장부(200), 전원공급부(210) 및 제어부(230)가 수납되는 내측 프레임(240)과, 내측 프레임(240)의 외부를 감싸며 결합되는 외부 케이스(260)와, 입력부와 표시부를 구비하며 상기 내측 프레임(240)의 상단에 결합되는 탑 케이스(250)와, 내측 프레임(240)의 하단에 결합되는 바텀 케이스(270)가 구비된다.
저장부(200)의 하단으로는 수소발생모듈(100)이 수용되어 조립되며, 상기 저장부(200)와 수소발생모듈(100)은 하나의 일체화된 구조물을 형성한다.
구체적으로, 수소발생모듈(100)은 물을 전기분해 하는 수전해부(110)와, 수전해부(110)를 고정하기 위한 고정부(120)와, 상기 고정부(120)를 감싸며 결합되는 커버(130)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 수전해부(110)는, 하부면에 산소극촉매층(미도시)이 형성되고 상부면에 수소극촉매층(113)이 형성되어 상하 양측면에 산소극측매층(112)과 수소극촉매층(113)이 각각 구비된 고분자전해질막(111)을 포함한다.
고분자전해질막(111)의 하부에는 산소극촉매층(112)을 매개로 하여 애노드전극판(114)이 적층배치되고, 상기 애노드전극판(114)에는 물의 전기분해시 발생하는 산소가 하향 통과될 수 있도록 관통된 일정크기의 제1개구영역이 형성된다.
그리고, 고분자전해질막(111)의 상부에는 수소극촉매층(113)을 매개로 하여 캐소드전극판(115)이 적층배치되고, 상기 캐소드전극판(115)에는 전기분해를 위한 공급수인 물이 하향 통과됨과 동시에 물의 전기분해시 발생하는 수소가 상향 통과되도록 관통된 일정크기의 제2개구영역이 형성된다.
여기서, 상기 제1개구영역 및 제2개구영역은 사각 또는 원형 형상을 가지며 금속판에 관통되는 복수 개의 관통홀(114a,115a)에 의해서 형성되는 영역이다.
이에 따라, 자중에 의해 상기 캐소드전극판(115) 측으로 하향 공급된 물은 고분자전해질막(111)을 통과하여 애노드전극판(114)과 고분자전해질막(111) 사이에 개재된 산소극촉매층의 표면까지 도달한 다음, 산화반응을 통해 산소와 전자가 생성되어 방출되며, 수소 이온은 고분자전해질막(111)을 통해 캐소드전극판(115)측으로 이동하게 된다.
그리고, 상기 수소 이온은 역시 수화된 상태로 이동하게 되며, 상기 수소극촉매층(113)의 표면에 도달한 수소 이온과 전자는 환원반응을 통해 수소가 발생하게 되고, 이렇게 발생된 수소는 캐소드전극판(115)을 통해 물과 함께 상부로 방출된다.
이때, 상기 캐소드전극판(115)을 통해 상부로 방출되는 물은 본래 캐소드전극판(115)을 통해 하향 공급된 물이기 때문에 겉보기에 변화가 나타나지 않으며 상기 캐소드전극판(115) 측으로 공급된 물은 오직 수전해 반응에 의해 소모된 양만큼만 소모되어 줄어들게 된다.
한편, 애노드전극판(114)과 캐소드전극판(115)은 외부전원의 양극과 음극이 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 외측으로 일정길이 연장되어 고정부(120)의 외측으로 돌출되는 전원연결부(114b,115b)를 각각 구비한다.
고정부(120)는 캐소드전극판(115)을 통해 하향 공급되는 물의 전기분해를 수행하는 수전해부(110)의 위치를 고정하는 제1플레이트(121)와 제2플레이트(125)를 포함한다.
제1플레이트(121)는 애노드전극판(114)에 관통된 제1개구영역과 대응하는 영역에 수전해시 발생된 산소가 하향 통과하여 배출되도록 일정크기의 제3개구영역(122)이 관통 형성되어 상기 애노드전극판(114)의 하부에 적층되는 사각 판 형태의 판 구조물이다.
제2플레이트(125)는 캐소드전극판(115)에 관통된 제2개구영역과 대응하는 영역에 수전해시 발생되는 수소가 상향 통과됨과 동시에 하향 공급되는 공급수가 자연스럽게 통과될 수 있도록 일정크기의 제4개구영역(126)을 갖추어 상기 캐소드전극판(115)의 상부에 적층되는 사각 판 형태의 판 구조물이다.
이에 따라, 캐소드전극판(115)과 고분자전해질막(111) 및 애노드전극판(114)이 상하로 적층된 구조의 수전해부(110)는 상기 제1플레이트(121)와 제2플레이트(125) 사이에 개재되어 위치가 고정된다.
여기서, 상기 제1플레이트(121)의 제3개구영역(122)은 사각 판 형태의 고분자전해질막(111)과 대응하는 사각 관통홀로 형성되고, 상기 사각 관통홀의 내부에는 개구통로를 형성하도록 서로 엇갈리는 형태로 배치되어 수전해부(110)의 애노드전극판(114)과 접하면서 이를 지지해주는 복수 개의 제1지지리브(122a)가 형성된다.
제2플레이트(125)의 제4개구영역(126)은 사각 판 형태의 고분자전해질막(111)과 대응하는 사각 관통홀로 형성되고, 상기 사각 관통홀의 내부에는 개구통로를 형성하도록 서로 엇갈리는 형태로 배치되어 수전해부(110)의 캐소드전극판(115)과 접하면서 이를 지지해주는 복수 개의 제2지리리브(126a)가 형성된다.
그리고, 제3개구영역(122)과 제4개구영역(126)에 각각 구비되는 제1지지리브(122a)와 제2지지리브(126a)에 의해서 상기 사각 관통홀이 관통형성된 제1,2플레이트(121,125)의 형태는 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 애노드전극판(114)과 마주하는 제1플레이트(121)는 상부면에 상기 애노드전극판(114)의 외측테두리와 접하면서 제2플레이트(125)에 함몰된 형태로 형성된 조립홈(미도시)과 대응하여 결합될 수 있도록 돌출형성된 복수 개의 조립리브(124)가 구비된다.
이에 따라, 상기 제1,2플레이트(121,125)사이에 개재되는 애노드전극판(114)과 캐소드전극판(115)은 상기 조립홈에 대응하여 조립되는 조립리브(124)와의 간섭에 의해 상기 애노드전극판(114)과 캐소드전극판(115)에 형성된 제1,2개구영역의 중심과 상기 제3,4개구영역(122,126)의 중심이 일치하도록 위치가 고정된다.
여기서, 상기 제3개구영역(122)의 외측에 돌출 형성된 복수 개의 조립리브(124) 중 어느 하나 그리고, 상기 제4개구영역(126)의 외측에 함몰 형성된 복수 개의 조립홈 중 어느 하나는 상기 제1,2플레이트(121,125)간의 상하결합이 방향성을 갖추어 이루어질 수 있도록 나머지 조립리브(124)와 조립홈의 폭보다 상대적으로 작은 폭크기를 갖는 위치결정용 조립리브 및 위치결정용 조립홈으로 구비되는 것이 바람직하다.
이때, 상기한 위치결정용 조립리브 및 위치결정용 조립홈은 애노드전극판과 캐소드전극판의 각 외측테두리로부터 일정길이 연장되는 전원연결부와 대응하는 것이 바람직하다.
그리고, 제1,2플레이트(121,125)는 고정용 체결부재가 체결되어 결합되도록 제1,2체결공(123b,127b)를 각 모서리에 형성함으로써 상하로 적층되는 제1,2플레이트는 서로 일치되는 제1,2체결공을 통해 체결되는 고정용 체결부재에 의해서 상하 결합된다.
또한, 제2플레이트(125)와 캐소드전극판(115)사이, 상기 캐소드전극판(115)과 고분자전해질막(111)사이에는 저장부(200)로부터 하향공급되는 물과 수전해부(110)에서 생성되어 상향배출되는 수소의 외부유출을 방지할 수 있도록 제1,2가스켓(116,117)이 각각 구비된다.
한편, 수전해부(110)를 고정하는 고정부(120)의 외측에는 커버(130)가 씌어져 결합된다. 상기 커버(130)는 수전해부(110)가 내부에 장착된 상기 고정부(120)를 외부에서 감싸는 형태로 조립되어 상기 수전해부(110)를 비롯한 상기 고정부(120)를 보호하게 된다.
이 경우 수전해부(110)를 감싸며 고정하는 상기 고정부(120)는 커버(130)의 개방된 하단을 통해 상기 커버(130)의 내부 공간에 수용되는데, 상기 고정부(120)가 내부에 수용된 상기 커버(130)는 내측 프레임(240)의 바닥면에 조립된다.
그리고, 상기 고정부(120)의 제2플레이트(125)와 커버(130) 사이에는 제4개구영역(126)과 커버(130)의 중앙으로 공급수가 하향 공급될 수 있도록 형성된 상기 제2플레이트(125)와 커버(130) 사이를 실링하는 제3가스켓(132)이 구비된다.
여기서, 커버(130)는 저장부(200)의 개방된 하단을 통해 상기 저장부(200)의 내부로 삽입된 상태에서 상기 커버(130)의 외측에 형성된 조립돌기(131)와 저장부(200)의 하단에 형성된 조립홈(202) 간의 체결에 의해 조립된다.
한편, 도 5는 수소발생모듈(100)이 하단부에 장착된 저장부(200)의 모습을 보여주는 사시도이고, 도 6은 내측 프레임(240)의 내부에 저장부(200)가 장착된 종단면 모습을 개략적으로 보여주는 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 수소발생모듈(100)에 있어서 고정부(120)에 구비되는 제2플레이트(125)와 커버(130) 사이를 실링하는 제3가스켓(132)은 도 6의 단면도에서 보는 바와 같이 종단면이 십자형 구조를 이루며 형성된다. 그리고, 상기 십자형 단면을 갖는 제3가스켓(132)은 커버(130)의 상측 개구부 주변에 위치한 하향 돌출된 부분(132a)에 형성된 환형의 홈에 끼워져 장착된다.
이때, 상기 제3가스켓(132)은 저장부(200) 내에 채워진 물의 압력과 상기 커버(130)와 고정부(120) 사이에 작용하는 조립력에 의해 상기 제3가스켓(132)의 하단부가 제2플레이트(125)의 상면에 압밀하여 접하게 됨으로써 상기 커버(130)와 제2플레이트(125) 사이에는 밀페력이 확보된다.
아울러, 십자형 단면 형상을 갖는 상기 제3가스켓(132)의 좌우 부분은 상기 커버(130)의 상측 개구부 주변에 위치된 하향 돌출된 부분(132a)의 하단면에 밀착됨으로써 상기 제3가스켓(132)이 제2플레이트(125)의 상부면에 압밀된 상태에서도 좌우 어느 한쪽으로의 쏠림 없이 안정된 지지력을 확보할 수 있고, 또한, 상기 제3가스켓(132)의 하단부가 제2플레이트(125)의 상부면에 강하게 압밀됨에 따라, 상기 제3가스켓(132) 하단부의 형상변화가 발생할 경우에도 상기 제3가스켓(132)의 좌우 부분이 상기 제3가스켓(132)의 하단 부분과 함께 커버(130)와 제2플레이트(125)의 상부면 사이에 동시에 밀착될 수 있기 때문에 상기 커버(130)와 제2플레이트(125) 사이는 구조적으로 견고하고 안정적인 밀폐력이 확보될 수 있다.
한편, 저장부(200) 내에 조립되는 커버(130)의 외측 테두리 면에는 커버(130)와 저장부(200) 사이를 실링하는 제4가스켓(134)이 끼워져 결합될 수 있도록 함몰된 형상을 이루는 테두리홈(133)이 형성된다.
이에 따라, 상기 커버(130)의 측면 둘레와 저장부(200)의 내부면 둘레 사이는 커버(130)의 테두리홈(133)에 끼워져 결합되는 제4가스켓(134)을 통해 상기 저장부(200)로부터 하향 공급되는 물과 상기 수전해부(110)에서 생성되어 상향 배출되는 수소 기체의 외부유출이 방지된다.
이 경우 상기 제4가스켓(134)은 그의 외면 둘레에 상하방향으로 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 날개(134a)가 구비되고, 상기 날개(134a)는 톱니 형태와 같이 일측 면이 경사진 단면구조를 형성하고 있다.
이와 같이 상기 날개(134a)의 한쪽 면을 톱니 형태의 경사면으로 형성하는 이유는 둘레 면에 제4가스켓(134)이 끼워져 결합된 커버(130)를 저장부(200)의 하단으로 삽입하여 조립하게 될 경우 상기 제4가스켓(134)의 외면에 돌출 형성된 상기 날개(134a)의 경사진 면이 저장부(200)의 내면과 접촉을 이루며 탄성 변형되면서 상기 저장부(200)의 내면에 밀착된 상태로 용이하게 삽입되어 조립될 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기와 같이 커버(130)가 저장부(200) 내로 삽입되어 완전하게 조립된 상태에서는 상기 제4가스켓(134)의 둘레 면 상하부에 마련되어 있는 복수 개의 날개(134a)를 통해 상기 커버(130)와 저장부(200) 사이의 틈새 공간이 이중으로 실링될 수 있기 때문에 이들 틈새 공간을 통해 물이나 수소 기체가 누설되는 것을 완벽하게 차단시킬 수 있다.
한편, 도 7은 수전해부에 의한 물의 전기분해 과정에서 수소가 발생되어 튜브를 통해 배출이 이루어지는 모습을 보여주는 개념적으로 보여주는 것이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 저장부(200) 내에 저장된 물은 자중에 의해 제2플레이트(125)를 지나 수전해부(110)의 캐소드전극판(115) 측으로 하향 공급되고, 상기 하향 공급되는 물은 하부에 위치한 고분자전해질막(111)을 통과하여 애노드전극판(114)과 고분자전해질막(111) 사이에 개재된 산소극촉매층의 표면까지 도달한 다음 산화반응을 통해 산소(O2)와 전자가 생성되어 방출이 이루어지고 수소 이온은 고분자전해질막(111)을 통해 캐소드전극판(115)측으로 이동하게 된다.
이 경우 수소 이온은 수화된 상태로 이동하게 되며 수소극촉매층의 표면에 도달한 수소 이온과 전자의 환원반응을 통해 수소(H2)를 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 수소는 캐소드전극판(115)을 통과하여 물과 함께 저장부(200)의 상부로 방출된다. 그리고, 상기 저장부(200)의 상단에 마련된 어댑터 캡(280)의 연결구(282) 부분에 튜브(310)를 연결하여 상기 튜브(310)를 통해 배출되는 수소를 사용자의 사용 목적에 맞도록 사용할 수 있다.
한편, 상기와 같은 수소발생장치(400)의 사용 과정에서 튜브(310)가 막히거나 또는 욕조의 물에 기포발생기로 수소를 용존시켜 세정수로 사용하는 경우(이에 대해서는 후술하기로 한다), 상기 저장부(200) 내의 압력은 계속적으로 상승되어 상기 저장부(200)가 팽창되는 상황이 발생할 수 있다.
이렇게 상기 저장부(200)가 팽창되면 상기 제4가스켓(134)을 통해 실링 상태로 유지된 상기 커버(130)와 저장부(200) 사이가 벌어져 상기 제4가스켓(134)에 의한 실링 작용이 완벽하게 이루어질 수 없고, 이로 인해 상기 제4가스켓(134)과 상기 저장부(200)의 벌어진 틈새 사이로 물이나 수소기체가 외부로 누설될 수 있다.
이처럼 유사시 상기 저장부(200) 내의 압력이 증가되어 상기 저장부(200)가 팽창됨으로써 상기 제4가스켓(134)에 의한 실링이 유명무실화되는 상황을 방지하기 위하여 상기 저장부(200)의 외부면에는 저장부(200)가 팽창되는 것을 강제적으로 억제시킬 수 있는 복수의 팽창방지용 리브(206)가 형성된다.
즉, 상기 저장부(200)는 도 5에서 보는 바와 같이 전후 면이 둥글고 좌우 면이 평평한 외형으로 이루어져 있으며, 상기 평평한 저장부(200)의 좌우 면에는 상기 저장부(200) 내의 압력이 과도하게 조성되어 상기 저장부(200)의 팽창 및 변형이 이루어지는 경우 이를 강제적으로 억제할 수 있도록 외부로 돌출된 형태의 복수 개의 팽창방지용 리브(206)가 형성된다.
이때, 상기 팽창방지용 리브(206)는 수소발생모듈(100)이 장착되는 저장부(200)의 외부면 하부 위치에 상하방향으로 복수 개가 형성되는데, 도 6에서 보는 바와 같이 상기 저장부(200)가 내측 프레임(240)의 내부에 완전하게 조립된 상태에서 상기 저장부(200) 외면에 형성된 복수 개의 팽창방지용 리브(206) 끝단이 내측 프레임(240)의 내부면에 지지된다.
이에 따라, 저장부(200) 내의 압력이 상승하여 저장부(200)의 팽창이 이루어지게 되더라도 상기 내측 프레임(240)의 내부면에 지지된 복수의 팽창방지용 리브(206)를 통해 상기 저장부(200)의 팽창이 강제로 억제될 수 있다. 또한, 상기 복수의 팽창방지용 리브(206)에 의해 저장부(200)의 팽창이 강제적으로 억제됨에 따라 제4가스켓(134)에 의해 실링 상태로 유지되어 있는 상기 커버(130)의 측면 둘레와 저장부(200)의 내부면 사이가 벌어지지 않게 됨으로써 상기 제4가스켓(134)은 상기 커버(130)와 저장부(200) 사이를 실링하는 역할을 온전히 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 저장부(200)에는 수소발생모듈(100)로 공급되는 전기분해용 물이 저장되며, 상기 저장부(200)의 상단에는 외부로부터 전기분해용 물이 투입될 수 있는 동시에 수소발생모듈(100)에서 생성되어 저장부(200)로 유입된 수소가 외부로 배출되는 수소배출구(204)가 구비된다.
이때, 수소배출구(204)는 저장부(200)의 상단면으로부터 상향 돌출되어 탑 케이스(250)에 형성된 개구홀(254)을 관통하여 상기 탑 케이스(250)의 외부로 노출되도록 구비된다.
그리고, 수소배출구(204)의 상단에는 수소배출구(204)를 통해 배출되는 수소를 흡입, 음용수 제조, 세정수 제조 등과 같이 다양한 용도로 사용 가능하도록 하는 어댑터 캡(280)이 착탈가능하게 결합된다.
이때, 어댑터 캡(280)의 상단에는 방출되는 수소를 체내 흡입, 음용수 제조, 세정수 제조 등과 같은 다양한 용도로 사용할 수 있도록 각 용도별로 적합한 형태로 마련되는 각종 커넥터 수단에 구비된 튜브의 연결을 위한 연결구(282)가 형성된다.
이러한 어댑터 캡(280)은 수소배출구(204)의 상단에 나사체결 방식으로 착탈가능하게 결합되는데, 이때, 상기 어댑터 캡(280)과 수소배출구(204)의 결합부위에는 수소의 외부 누설을 방지하기 위한 가스켓(284)이 구비된다.
또한, 저장부(200)의 외측에는 상기 저장부(200) 내에 저장된 물의 수위를 검출할 수 있는 수위센서(207)가 구비된다. 이때, 상기 수위센서(207)는 수위센서 커버(208)에 의해 감싸진 상태에서 체결부재를 통해 저장부(200)의 후면에 체결 고정된다. 그리고, 상기 저장부(200)에는 외부에서 물의 수위를 용이하게 파악할 수 있도록 수위를 표시하는 눈금이 형성된다.
아울러, PCB 기판으로 이루어진 제어부(230) 상에는 수소발생장치(400) 내부의 온도를 검출할 수 있는 온도센서가 구비된다. 상기 온도센서는 수전해부(110)에서 물의 전기분해시 발생되는 열과 전원공급부(210) 및 제어부(230)의 동작시 발생하는 열 등을 감지하여 제어부(230)로 출력한다.
상기 저장부(200)에는 수소발생모듈(100)로 공급될 상온 상태의 증류수가 채워지게 되며, 이때, 상기 증류수는 저장부(200)의 외부에 표시된 눈금에서 MIN으로 표시된 눈금 이상에서 MAX로 표시된 눈금 이하의 범위 내에 채워지도록 한다.
한편, 상기 저장부(200)는 수소발생모듈(100)을 감싸며 조립되는 커버(130)와 결합되어 내측 프레임(240)의 내부 공간에 수납된 상태에서 조립된다.
그리고, 내측 프레임(240)의 내부에는 저장부(200)가 수용되는 공간과 전원공급부(210) 및 제어부(230)가 수용되는 공간을 구획하는 격벽(242)이 마련된다. 즉, 전원공급부(210) 및 제어부(230)와 상기 저장부(200) 사이는 격벽(242)을 통해 서로 분리됨으로써, 상기 전원공급부(210) 및 제어부(230)가 상기 저장부(200)의 물에 의한 영향을 받지 않도록 되어 있어 물의 침투에 따른 장치의 오작동을 방지할 수 있다.
또한, 전원공급부(210) 및 제어부(230)가 수용되는 공간에 위치한 내측 프레임(240)과, 상기 내측 프레임(240)을 둘러싸는 외부 케이스(260) 상에는 전원공급부(210) 및 제어부(230)의 작동시 발생하는 열을 외부로 원활히 방출할 수 있도록 벤트홀(244,262)이 형성된다.
아울러, 저장부(200)가 수용되는 내측 프레임(240) 상에는 외부에서 상기 저장부(200)에 저장된 물의 수위를 비롯하여 수소 기체의 발생 상황을 육안으로 용이하게 파악할 수 있도록 개구된 영역인 개구부(245)가 형성된다.
이와 같은 내측 프레임(240)의 외측으로는 수소발생장치(400)의 외관 모양을 형성하는 외부 케이스(260)가 결합된다. 즉, 내측 프레임(240)은 외부 케이스(260) 내부에 수용되어 상기 외부 케이스(260)를 통해 보호된다.
한편, 탑 케이스(250)는 수소발생장치(400)의 최상단부 외관을 형성하는 것으로서, 외부 케이스(260)로 둘러싸인 내측 프레임(240)의 상단과 상호 조립된다.
상기 탑 케이스(250)는 도 2에 도시된 바와 같이 어댑터 캡(280)이 위치하는 부분(251)과 수소발생장치(400)의 동작 및 정지를 입력하는 입력부(224) 및 이를 표시하는 표시부(226)가 위치하는 부분(252)이 상하방향으로 일정거리 이격된 계단식 구조로 단차진 형상을 갖는다.
즉, 수소배출구(204)가 위치하는 탑 케이스(250)의 하부(251)와 입력부(224)와 표시부(226)가 위치하는 탑 케이스(250)의 상부(252) 사이에는 경사부(253)가 형성되어, 탑 케이스(250)의 하부(251)는 상기 탑 케이스(250)의 상부(252)로부터 전방 및 하방 측으로 일정거리 이격된 구조로 배치된다.
그리고, 상기 탑 케이스(250)의 하부(251) 저면에는 어두운 환경에서도 저장부(200) 내의 물의 수위를 외부에서 용이하게 확인할 수 있도록 LED 램프가 구비되어 있는 LED 기판(232)이 설치된다.
상기 입력부(224)에는 수소발생모듈(100)의 수전해부(110)에 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)하는 버튼과, 누르는 횟수에 따라 각종 모드로 선택할 수 있는 모드 선택 버튼, 시간설정 버튼 등이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 표시부(226)는 LED의 점등 또는 점멸에 의해 설정시간이 표시되며, 저장부(200)에 남아 있는 물의 잔량을 표시하거나, 작동 중에 현재 남아 있는 시간을 분단위로 표시하고, 또한 정지 시에는 설정시간을 표시하게 된다.
또한, 상기 입력부(224)와 표시부(226)는 PCB로 구성된 제어부(230) 상에 구비되어 탑 케이스(250)의 하부면에 장착되며, 상기 제어부(230) 부분을 외부로부터 보호할 수 있도록 탑 케이스(250)의 상부 측에는 얇은 막 형태의 커버 막(255)이 결합된다.
아울러, 상기 내측 프레임(240)의 하단에는 콘센트에 꽂아지는 전원코드(272)가 인입되는 바텀 케이스(270)가 조립되며, 상기 바텀 케이스(270)의 하단에는 수소발생장치(400)의 작동과정에서 진동을 흡수하는 한편 미끄러짐을 방지하기 위한 복수 개의 바텀러버(272)가 결합된다.
상기와 같은 기구적 구성을 가지는 본 발명의 수소발생장치(400)의 조립방법은, 먼저, 수소발생모듈(100)이 결합된 커버(130)를 저장부(200)의 하단에 삽입하여 조립 한 다음, 상기 커버(130)가 조립된 저장부(200)를 내측 프레임(240) 내에 수납하여 고정하고, 상기 수소발생모듈(100)의 양측 전원연결부(114b,115b)와 연결되도록 전원공급부(210)를 상기 내측 프레임(240) 내에 수납 고정한 상태에서 상기 내측 프레임(240)의 하단에 바텀 케이스(270)를 조립하여 상기 바텀 케이스(270) 내의 전원코드가 전원공급부(210) 및 제어부(230)와 전기적으로 연결되도록 한다.
그런 다음 상기 내측 프레임(240)의 외부에 외부 케이스(260)를 조립하고, 이어서 제어부(230)가 결합된 탑 케이스(250)를 상기 내측 프레임(240)의 상단에 조립하게 된다. 이렇게 수소발생장치(400)의 조립이 완료되면, 상기 탑 케이스(250)의 외부로 노출된 수소배출구(204)의 상단에 어댑터 캡(280)을 체결한 후, 상기 어댑터 캡(280)의 상단에 형성된 연결구(282)에 흡입용, 음용수 제조, 세정수 제조 등의 용도로 사용될 수 있도록 각 용도에 적합한 형태의 기구물을 튜브(310)를 통해 연결하여 발생된 수소를 각종 필요한 용도에 맞게 사용할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 수소발생장치(400)를 구성하고 있는 각 구성부 간의 입,출력 관계를 보여주는 블록 다이어그램이다.
도 8을 참조하면, 입력부(224)에서는 사용자로부터 버튼(Button) 또는 키(Key) 형태로 입력을 받아 그 해당 입력 신호를 제어부(230)로 출력한다. 이때, 상기 입력부(224)를 통해 수소발생장치(400)의 동작/정지(Stat/Stop), 동작시간 설정, 작동 모드(Mode) 설정 등이 입력될 수 있다.
제어부(230)에서는 상기 입력부(224)를 통해 입력된 동작/정지 신호를 전원공급부(SMPS; Switcing Mode Power Supply)로 출력하게 되고, 상기 전원공급부(210)는 수소발생모듈(100) 내의 수전해부(110)에 3.3V, 12.5A를 넘지 않는 전원 값을 인가할 수 있도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(230)는 수소발생장치(400)의 동작/정지, 설정 시간, 잔여 시간 등을 표시부(226)로 출력한다.
또한, 상기 제어부(230)는 저장부(200) 내의 물의 수위를 센서부(220)를 통해 실시간으로 입력받아, 상기 센서부(220)에서 검출된 물의 수위가 일정 수위 이하의 '저수위' 상태로 판단될 경우 상기 전원공급부(210)를 제어하여 수전해부(110)로 출력되는 전원을 차단한다.
이와 함께, 상기 센서부(220)를 통해 수소발생장치(400) 내부의 온도가 일정온도(예를 들어, 75℃) 이상의 고온상태로 판단되면, 상기 전원공급부(210)를 제어하여 수전해부(110)로 출력되는 전원을 차단한다.
아울러, 상기 제어부(230)에서는 전원공급부(210)에서 수전해부(110)로 인가되는 전원에 대한 이상 여부가 감지되면 상기 전원공급부(210)를 제어하여 수전해부(110)로 출력되는 전원을 차단하게 된다.
한편, 도 9는 상기 전원공급부(210)를 구성하고 있는 각 구성부들 간의 회로구성과, 상기 전원공급부(210)의 주변 구성부들 간의 입,출력 관계를 보여주는 블록 다이어그램이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전원공급부(210)는 크게 전원이 입력되는 입력 파트(Input Part)와 전원이 출력되는 출력 파트(Output Part)로 구성된다.
상기 입력 파트는 퓨즈(Fuse;211), 라인필터(Line filter;212), 정류회로 및 평활회로를 포함하는 돌입전류방지회로(213), DC-DC 컨버터(214)를 포함한다.
상기 퓨즈(211)는 전원공급부(210)의 내부회로에 구비된 브리지 다이오드(bridge diode) 등의 반도체 소자가 파손되어 과전류가 흐르게 될 경우 용단(fusing)됨으로써 전원공급부(210)의 내부회로를 보호하고 화재발생을 방지하는 기능을 한다.
상기 라인필터(212)는 전원공급부(210)의 회로 내부에서 발생되는 전도 및 방사 고조파 노이즈를 외부로 방출되지 않도록 하며, 외부에서 노이즈가 유입되지 않도록 차단하는 역할을 한다.
그리고 상기 전원공급부(210) 내에 외부 전원이 입력될 경우 입력 평활 콘덴서(Condenser)에는 정상 상태의 입력전류에 비해 수배에 달하는 충전 피크(Peak) 전류가 흐르게 되는데, 상기 전원공급부(210)에 서미스터(Thermistor)와 같은 돌입전류방지회로(213)를 삽입하여 상기 충전 피크 전류를 억제할 수 있다.
상기 정류 회로는 정현파 형태의 전압을 맥류(pulsating) 형태의 전압으로 변환해주기 위한 회로로서, 이러한 정류 회로로는 브리지 다이오드가 사용된다.
또한, 상기 평활회로는 브리지 다이오드에서 변환된 맥류 형태의 전압을 완전한 직류 형태의 전압으로 변환하는 기능을 하며, 이러한 평활회로로는 전해 캐패시터(capacitor)가 사용된다.
그리고, DC-DC 컨버터(214)는 전해 캐패시터에서 평활된 직류 전압을 출력전압에 맞는 권선비로 승압하여 20KHz 이상의 고주파 펄스로 변환한다.
한편, 상기 출력 파트는 2차 정류회로(215), 2차 평활회로(216), 피드백(FeedBack) 회로(217), 포토 커플러(Photo Coupler; 218)를 포함한다.
2차 정류회로(215)는 상기 DC-DC 컨버터(214)에서 변환된 고주파 펄스를 고효율 다이오드를 사용하여 맥류 형태의 전압으로 변환한다.
2차 평활회로(216)로는 전해 캐패시터를 사용하며, 상기 2차 평활회로(216)는 상기 고효율 다이오드에서 변환된 맥류 형태의 고주파 펄스 전압을 완전한 직류로 변환한다.
상기 피드백 회로(217)는 정전압(Constant Voltage) 회로, 및 정전류(Constant Current) 회로를 포함한다.
상기 정전압 회로는 비교기를 사용하여 미리 설정된 비교기의 기준전압과 출력전압을 비교하여 출력전압이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 포토 커플러를 통하여 제어신호를 발생한다.
또한, 상기 정전류 회로는 비교기를 사용하여 미리 설정된 비교기의 기준전압에 맞추어 출력전류를 설정된 값으로 항상 일정하게 흐를 수 있도록 포토 커플러를 통하여 제어신호를 발생시킨다.
그리고, 상기 포토 커플러(218)는 상기 피드백 회로(217)에서 발생된 제어신호를 절연하여 1차측 입력 파트에 구비된 DC-DC 컨버터(214)로 전달해준다.
이와 같은 전원공급부(210)의 회로 구성을 갖는 본 발명의 수소발생장치(400)는 상기 전원공급부(210)를 통해 수전해부(110)로 항상 일정한 전류가 공급되도록 제어함으로써 상기 수전해부(110)에 과전류가 인가되는 것을 방지하게 된다.
즉, 기존의 정전압 제어방식을 사용하는 수소발생장치에서는 물의 전기분해시 발생하는 고온의 열로 인해 물의 온도가 상승되어 전류를 증가시킴에 따라 수전해부의 수명(내구성)을 크게 저하시켰지만, 본 발명의 수소발생장치(400)에서는 전기분해시 물의 온도 상승에 따라 전류가 증가되더라도 정전류 제어를 통해 전압을 낮추어 수전해부(110)로 항상 일정한 전류가 공급되도록 할 수 있기 때문에 수전해부(110)에 과전류가 공급되어 수명을 떨어뜨리게 되는 문제를 개선할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 수소발생장치(400)에 있어서, 수소발생모듈(100) 내에 구비되는 수전해부(110)는 물을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시키는 장치이다. 이러한 수전해부(110)에서 물의 전기분해를 통해 수소와 산소가 얻어지는 과정은 아래의 반응식 1 내지 3에 나타낸 바와 같다.
<반응식 1>
H2O → H2 + ½O2 (전체 반응식)
<반응식 2>
H2O → 2H+ + ½O2 + 2e- (애노드측 반응식)
<반응식 3>
2H+ + 2e- → H2 (캐소드측 반응식)
이와 같은 수전해부(110)에서 발생되는 수소와 산소의 양은 인가된 전류 량에 따라 결정된다. 즉, 위의 반응식 3에서와 같이 캐소드(환원반응) 측에서는 2개의 전자가 2개의 수소 원자와 결합하여 1개의 수소 분자를 생성한다. 이는 각 전극면적이 25㎠(가로×세로; 5cm×5cm)인 수전해부에 10A의 전류를 인가할 경우 캐소드 측에는 초당 6.25×1019(분당 3.75×1021)개의 전자가 유입되며, 이는 분당 1.875×1021개의 수소 분자를 발생시킨다. 그리고, 이는 분당 수소 분자가 약 3.1136×10-3 몰(mole)이 생성됨을 의미하고 동시에 3.1136×10-3 몰(mole)의 물 분자가 전기분해됨을 의미한다.
만약, 10A의 전류를 수전해부(110)에 계속적으로 인가하여 하루 24시간을 연속 동작시켜서 수소를 발생시키면, 순수하게 전기 분해되는 총 물 분자는 4.484 몰(mole)이며 이는 80.7g(약 80.7cc)의 물이 전기분해 됨을 의미한다.(예컨대, 12.5A의 전류를 계속적으로 인가하여 하루 24시간을 연속 동작시켜서 수소를 발생시킬 경우는 순수하게 전기 분해되는 총 물 분자는 5.605 몰이며, 이는 100.9cc의 물이 전기분해되는 것이다.)
한편, 종래의 휴대 및 이동 가능한 형태로 제작된 수소발생장치의 경우 전기분해를 위해 저장되는 공급수가 약 10cc 내지 50cc 이하로 유지되는 소형 크기의 물탱크를 갖는 구조로 구현되는 경우가 있었다. 그러나, 이러한 소형의 물탱크를 구비하는 수소발생장치의 경우에는 장치를 사용하는 과정에서 소진되는 물을 자동으로 공급할 수 있도록 별도의 물 공급장치가 함께 구비되어야 한다. 그 이유는 물이 없는 상태에서 수전해부로 전원이 공급되면 이는 고장의 직접적인 원인이 되기 때문이다.
그러나, 수소발생장치의 외부에 상기한 공급수 공급장치를 추가적으로 구비하게 되면 수소발생장치를 단순한 구조로 구현할 수 없는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 개선하기 위해, 본 발명의 수소발생장치(400)에서는 물이 저장되는 저장부(200)의 크기를 종래기술의 수소발생장치에 구비되는 물탱크의 크기보다 크게 구현하였다.
즉, 상기 저장부(200)의 크기를 1300cc 정도의 물이 저장될 수 있는 크기로 형성하고, 상기 1300cc의 물이 저장되는 저장부(200) 전체 용량 중 저장부(200) 내부의 물(공급수)의 양을 1000cc 이하(500cc 이상)로 유지시킨다면 수소발생장치(400)를 24시간 연속 동작을 기준으로 5일 이상을 추가적인 물공급 없이도 안정적으로 장치를 가동시킬 수 있다.
예를 들어, 25㎠의 전극면적을 갖는 수전해부(110)에 최대 12.5A(전극의 평균전류밀도 0.5A/㎠)의 전류를 인가하여 24시간 연속으로 전기분해 했을 경우 5일간 약 500cc의 물이 전기분해되는 것이다. 여기서, 실제 상황에서 수소발생장치의 사용은 24시간 동안 연속적으로 사용되지 않는 것이 대부분이기 때문에, 저장부(200)에 저장되는 물의 양을 500cc 이상에서 1000cc 이하 범위의 물의 양으로 유지할 때 더 많은 기간 동안 사용할 수 있으며, 이는 일반 소비자가 큰 불편을 느끼지 않고 장치를 사용할 수 있는 기간에 해당하는 공급수 양임을 의미한다.
수소발생장치의 실제사용에 있어서 에너지 자원으로써 활용되는 대용량의 수소발생장치를 제외한 중,소형의 수소발생장치는 발생된 수소를 환경, 흡입, 수소수 제조 등을 위한 용도로 사용하는 것이 대부분이고, 또한 이러한 수소발생장치는 어느 한 곳에 고정시켜 사용하는 고정형이 아니라 원하는 장소로 간편하게 이동시켜 가며 사용할 수 있는 이동 가능한 형태로 구성되는 것이 대부분이다.
이러한 이동형 수소발생장치에서 전기분해에 사용되는 물의 공급은 외부에 추가적인 물 공급장치를 구비하더라도 궁극적으로 보면 상기 추가된 외부 물 공급장치에도 물을 공급해야 하기 때문에 엄밀한 의미에서 보면 자동 물 공급장치의 구성으로 볼 수 없으며, 이러한 추가적인 외부 물 공급장치는 수소발생장치의 전체 구조를 복잡하게 하고, 이는 결국 수소발생장치 제품의 크기 및 제작비의 상승을 초래하게 되는 요인으로 작용하게 되므로 추가적인 외부 물 공급장치를 없애고 저장부(물탱크)의 크기를 확장시키는 것이 현실적으로 최적의 방안이라고 할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 저장부(물탱크)의 크기 확장에 따른 물(공급수) 양의 증가는 수전해부(110)의 작동에 필요한 최소 에너지(엔탈피와 자유에너지의 차이)의 공급원으로써의 전기에너지가 열에너지로 가해지는 것을 상대적으로 많은 물의 양으로 인해 분산(물탱크 내의 모든 물의 온도가 상승되어야 하므로 상승되는 물의 온도가 상대적으로 완만하게 상승함)되는 결과를 나타내게 되며, 이는 물의 전기분해에 소요되는 전압을 빠르게 낮출 수 있다는 장점이 상대적으로 많은 물의 양에 의해서 길어지게 되는 상대적인 단점을 야기하게 된다. 이와 같은 단점은 수전해부(110)에 인가되는 전원의 제어를 통해 보완할 수 있다.
수소발생장치(400)에서 수전해부(110)에 인가되는 전원은 수소발생량을 결정하는 전류가 기본이 되어야 한다. 이는 전류에 대응하여 수전해부(110)의 상태에 따라 전압이 변화하기 때문이다. 실제적인 예를 들어보면, 4㎠, 9㎠, 25㎠의 전극면적을 갖는 각각의 수전해부(110)에 전류와 전압의 상한이 제한된 전원(4㎠의 경우 2A, 3V; 9㎠의 경우 4.5A, 3V; 25㎠의 경우 12.5A, 3.3V를 제한하는 전원이며, 3가지 크기의 전극 면적에서 전류의 경우는 0.5A/㎠의 전류밀도를 갖도록 설정하고 전압은 전극에 무리가 가지 않는 범위 내의 전압으로 설정)을 인가하면, 도 10의 (b)에서 보는 바와 같이 ①→②→③→④의 순으로 전원이 변화한다. 이는 가장 일반적인 변화이고 수전해부(110)의 상태에 따라 ②→③→④의 순이거나 ①→④의 순으로 변화하는 경우도 존재하다. 또한 전류 상한을 상당히 높게 할 때에나 전압의 상한을 낮게 할 때는 ②→③로 변화하는 경우도 있다.
이러한 수전해부(110)를 이용하여 수소를 발생시키는 수소발생장치의 핵심은 수소 발생량이며, 이는 물의 전기분해 장치이므로 당연히 인가되는 전류의 크기에 따라 정해진다. 따라서, 전원의 제어에서 전류를 기본으로 전압을 제어한다는 것은 장치의 수소 발생량을 능동적으로 제어한다는 의미가 된다.
수전해부(110)에 인가되는 전원은 전류에 대응하여 다양한 전압의 변화를 일으킨다. 수전해부(110)에서의 물의 전기분해 과정에서 약 1.5V 정도가 실질적으로 전기분해에 필요한 전압이며 그 이상의 전압은 모두 과전압으로 에너지 손실에 해당한다. 실제적으로 이러한 과전압의 크기는 전류(정확하게는 전류밀도)가 클수록 커진다. 수소발생장치(400)에 있어서 전기분해에 사용될 물이 저장되는 저장부(물탱크)의 크기를 크게 한 경우에 물의 양이 상대적으로 많아지므로 전기분해 과정에서 열적 평형은 상대적으로 느리게 진행되고 일정한 전류로 제한한 전원에서 순환일 때의 전압에서 무순환일 때의 전압으로 변화하게 된다(낮아지게 된다).
4㎠의 전극면적을 갖는 수전해부(110)가 구비된 산소발생장치로 2A, 3V의 제한을 갖는 전원으로 연속적으로 인가한 경우(아래의 표 1의 실험 1)와, 동일한 전원을 도 10의 ②→③으로 변화하는 순간 전원을 차단하고 15분 후에 전원을 재차 인가한 경우(표 1의 실험 2)의 결과에서 아래의 표 1과 같은 결과가 통상적으로 나온다.
실험 1 실험 2
최초 전원 인가시의 전압-전류 2.2V, 2.00A 2.1V, 2.00A
①→②로 변할 때까지의 시간 (최초인가 후) 35초 32초
②→③로 변할 때까지의 시간 (최초인가 후) 4분 4분
전원차단 없음 15분 동안
③→④로 변할 때까지의 시간 (최초인가 후) 7시간 19분
위의 실험 1, 2에 사용된 수전해부는 최초 제작된 후 전원이 한번도 인가되지 않았고 공급수를 동일한 양으로 채운 상태로 진행하였다. 실험 결과에서 ①→②→③의 순서로 변화할 때는 거의 동일한 결과가 나오지만 ④의 상태로 진입할 때 걸리는 시간은 매우 큰 차이를 나타냄을 알 수 있다. 수전해부의 상태는 장치가 허용하는 최대 전류밀도 내에서는 ① 또는 ④의 상태에 있어야 정상 상태이다.
위의 두 실험에서 결과가 차이 나는 이유는 다양한 메커니즘의 영향이 작용하지만 이는 크게 두 가지로 압축할 수 있다.
첫째는 과전압으로 인한 전기에너지의 손실이 열에너지로 변환되는 비율이 실험 2가 실험 1에 비하여 높다는 것이며, 둘째는 전극의 모든 면적에서 동일한 전류밀도로 반응이 일어나는 것이 아니라 전극의 특정한 국부적인 면적에서 반응이 일어나다가 전 면적으로 확대되는데 걸리는 시간의 차이가 있다는 것이다.
즉, 상기 실험 1의 경우는 최초 전원인가에서 전극의 모든 면적에서 매우 심한 전류밀도의 불균형이 있으며 그 차이 또한 크고, 전극의 전면적에서 고른 전류밀도로 반응하는데 까지 많은 시간이 걸리는 것이다. 그리고, 상기 실험 2의 경우는 최초 전원인가에서는 비슷하지만 전원 인가를 중단한 후 재차 전원을 인가하였을 때 전면적으로 고른 전류밀도로 반응하는데 걸리는 시간이 실험 1에 비하여 상대적으로 크게 감소한다는 것을 알 수 있다.
이러한 실험결과를 통해 비추어보면, 전원의 제어를 통해 에너지 손실을 최소할 수 있는 방법을 도출할 수 있고, 이와 더불어 안정적인 수소의 발생과 수전해부 장치의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 이는 전극의 전체 면적에서 매우 심한 전류밀도의 불균형이 특정 전극영역을 파괴할 확률이 높아지며, 이는 결국 전체 전극면적을 감소시키는 원인으로 작용하게 된다. 그리고, 이는 전체적으로 전류밀도를 상승시키게 되는 악순환으로 이어질 수 있기 때문에, 상대적으로 빠른 시간 내에 전극 전체 면적에서 고른 전류밀도로 반응한다는 것이 전극이 파괴될 확률을 낮추게 되고 이는 결국 수전해부 장치의 성능 및 내구성이 향상됨을 의미한다 할 수 있다.
전원 제어의 범위를 확인하기 위하여 상기 실험 2를 매우 다양한 방법으로 수행하였는데, 그 결과는 최초의 전원인가 시의 전류 한계는 최소한 0.2A/㎠ 이상에서 효과가 확실히 나타났고, 전원을 중단하는 시간은 최초의 인가 전원의 전류에 따라 다양하게 변화하지만 최소 10분 이상의 시간을 가져야 효과가 확실함을 알 수 있었다. 아울러 전원차단과 인가를 짧은 시간 반복적으로 여러 번 하는 경우도 효과가 있음을 알 수 있었다.
아울러 전원 제어에서 초기의 전원 제어뿐 아니라, 상기 도 10에서 제한된 전압, 전류의 크기를 변화시킴으로써 능동적으로 수전해부(110)의 상태에 최적화된 전원 공급을 통하여 안정적인 수소발생량을 확보할 수 있고, 수전해부의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 수전해부의 잔여 수명 예측 등을 할 수 있다.
한편, 수소발생장치, 특히 중소형의 수소발생장치에서 이를 이용한 제품은 특정의 시간 동안 특정 양의 수소를 이용하거나 장시간 균일한 발생량을 요구하는 제품으로 크게 나눌 수 있을 것이다. 상기 두 경우 모두 수소의 발생량은 전류에 대한 시간의 적분으로 손쉽게 그 양을 시간 구간이나 전체 시간으로 확인할 수 있으므로 능동적인 전원의 제어는 수소발생장치를 이용하여 제조되는 각종 제품의 질을 향상시키며 더불어 내구성을 증가시키는 확실한 수단이 된다.
이와 같이 수전해부(110)의 상태에 대응하는 전원과 수소발생량을 토대로 다양한 전원제어 시나리오를 구성하여 도 8에서와 같이 제어부(230)에 그 시나리오를 저장하고 검출부(미도시)를 통하여 전원의 상태를 체크하여 상기 제어부(230)에서 그 시나리오에 적합한 전원의 제어를 담당하도록 할 수 있다.
한편, 수소발생장치(400)로부터 발생된 수소를 이용하여 만들어지는 제품 중에 소위 '수소수'라 칭하여지는 수소가 함유된 물을 제조하는 제품이 있다. 이 수소수는 음용수와 세정수로 크게 나눌 수 있다.
음용수는 사람 또는 동물의 복용을 위하거나, 더 넓게는 식물의 재배를 위한 수소수라 할 수 있고, 세정수는 물체를 세척하거나 사람 또는 동물을 씻는 의미로서의 수소수라 할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 수소발생장치(400)에서 발생된 수소를 음용수로 사용할 경우에 대한 하나의 예시를 보여주고 있다.
본 발명의 수소발생장치(400)에서 발생되는 수소를 음용수로 사용할 경우, 먼저, 도 11에 도시된 바와 같이, 스트로우(322)를 컵(320) 내부에 채워져 있는 음용수에 삽입하고, 수소발생장치(400)의 상단에 마련된 어댑터 캡(280)의 연결구(282) 부분에 튜브(310)의 일측을 연결하고 상기 튜브(310)의 타측을 스트로우(322)에 연결한 다음, 수소발생장치(400)를 작동시켜 튜브(310)를 통해 컵(320) 내부로 유입된 수소가 함유된 음용수를 음용할 수 있다.
또한, 도 12는 본 발명의 수소발생장치(400)에서 발생된 수소를 세정수로 사용할 경우에 대한 하나의 예시를 보여주는 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 수소발생장치(400)에서 발생되는 수소를 기포발생기(340)를 통해 욕조(330) 속의 물에 미세한 기포형태로 분사하여 물속에 용존되어 있는 수소를 통해 피부를 세정하거나 아토피 등의 피부치료 목적으로 사용하는 것이 가능하다.
즉, 상기 기포발생기(340)와 연결된 튜브(310)를 수소발생장치(400)의 상단에 마련되어 있는 어댑터 캡(280) 상단의 연결구(282) 부분에 연결한 다음 상기 기포발생기(340)를 욕조의 물속에 투입하고, 수소발생장치(400)를 작동시켜 상기 기포발생기(340)로부터 미세한 기포 형태로 사출되는 수소 버블이 물속에 용존되도록 함으로써 상기 물속에 용존된 수소를 통해 피부 세정이나 피부 치료를 할 수 있다.
여기서, 상기 기포발생기(340)의 구성을 구체적으로 살펴보면, 상기 기포발생기(340)는 튜브(310)의 일측과 연결되어 상기 수소발생장치(400)에서 발생된 수소 기체가 유입되는 유입구(341)가 형성된 압력관(342)과, 상기 압력관(342)의 일측 단부에 결합되는 중량체(343)와, 상기 압력관(342)과 중량체(343) 사이를 실링하는 실링부재(345)와, 상기 중량체(343)와 대향하는 압력관(342)의 타측 단부에 결합되는 다공성 노즐부(344)를 포함하여 구성된다.
상기 중량체(343)는 기포발생기(340)가 욕조의 물속 바닥에 완전히 가라앉을 수 있도록 소정의 중량을 갖도록 구비되며, 그의 일측 단부에는 상기 압력관(342)의 일측 단부 내주면에 형성된 암나사부(342a)와 나사결합 방식으로 착탈 가능하게 결합될 수 있도록 수나사부(343a)가 형성된다. 이때, 상기 중량체(343)와 압력관(342)의 체결부위는 상기 압력관(342) 내부로 유입된 수소 기체의 외부 누설을 방지할 수 있도록 오링과 같은 실링부재(345)가 개재되어 실링이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 중량체(343)와 마주보는 압력관(342)의 타측 단부에는 다수의 미세 기공이 형성된 중량물인 다공성 노즐부(344)가 고정된다. 상기 다공성 노즐부(344)는 압력관(342) 내부로 유입된 수소 기체를 욕조의 물속으로 미세한 버블(기포) 형태로 사출시킬 수 있도록 마련된 구조물이다.
즉, 튜브(310)를 통해 상기 압력관(342) 내부로 수소 기체의 유입이 계속적으로 이루어져 압력관(342) 내부가 일정압력으로 조성될 경우, 상기 압력관(342) 내부의 수소 기체는 다공성 노즐부(344) 내에 형성된 미세 기공들 사이를 통과하면서 욕조(330)의 물속으로 매우 작은 버블 형태로 사출되어, 욕조(330)의 물과 큰 표면적을 가지며 접촉되는 동시에 버블의 상승속도를 지체시켜 물속의 수소 용존율을 높일 수 있다.
아울러 상기 다공성 노즐부(344)는 중량체(343)의 반대편에서 상기 중량체(343)와 함께 기포발생기(340)를 물속 바닥면에 가라앉히는 기능을 하게 되며, 이와 동시에 상기 중량체(343)의 중량보다는 가벼운 중량을 갖도록 형성되어 상기 다공성 노즐부(344)를 통한 수소 기체 사출과정에서 상기 중량체(343)를 중심으로 기포발생기(340)가 물속 바닥에서 이리저리 요동치며 수소 기체를 물속의 다양한 위치에서 사출하도록 함으로써 물 전체의 수소 용존율을 크게 높일 수 있다.
한편, 수소가 함유된 수소수는 상기와 같은 음용수나 세정수 그 어느 경우도 물속에 포함되어 있는 수소의 양이 가장 중요한 요소로 작용된다. 즉, 수소를 포함한 모든 기체의 물 속 용존율은 기본적으로 용질, 용매, 압력, 온도가 가장 큰 영향을 미치는 인자로 작용하지만, 이는 평형상태에서 해당되는 것이며, 용질(수소)과 용매(물)가 결정되어 있는 상태에서 순간적인 또는 그 순간을 지속하는 시간 속에서 과포하되는 기체의 용존율을 높이는 요소는 기체(수소)와 용액(물)이 서로 접촉하는 면적과 그 접촉하는 시간에 비례하게 된다.
예를 들어, 동일한 부피의 수소를 발생시킬 때 물속에서 수소는 완벽한 구체는 아닐지라도 거의 구체에 근접한 형태를 가지게 된다. 이 경우 구체의 부피(V)는 아래의 수식 1, 2에 나타낸 바와 같이 구체 반지름(r)의 세제곱에 비례하고, 구체의 표면적(S)은 구체 반지름(r)의 제곱에 비례한다.
<수식 1>
V = 4/3×π×r3 ,where V is Volume
<수식 2>
S = 4×π×r2 ,where S is Surface area
한편, 만약 하나의 큰 기체 버블(bubble)을 동일한 크기를 가지는 n개의 작은 버블들로 나눈다고 한다면, 하나의 큰 버블(반지름 r1, 표면적 S1, 부피 V1)을 갖는 것과 n개의 작은 버블(동일한 크기의 작은 버블 n개로 발생한다는 가정 하에 작은 버블 각각은 반지름 r2, 표면적 S22, n개의 버블 표면적의 합 S2, n개의 작은 버블 각각의 부피는 V2, 작은 버블들 부피의 합은 큰 버블 하나의 체적과 같으므로 V)들로 나누어진다고 한다면, 큰 버블 하나와 n개의 작은 버블들의 체적(부피)는 같으므로 큰 버블의 반지름(r1)과 n개의 작은 버블 각각의 반지름(r2)은 아래의 수식 3과 같이 될 것이다.
<수식 3>
r1 3 = n×r2 3 (or r1 = n1 /3×r2)
이를 가지고 큰 버블 하나의 표면적(S1)과 n개의 작은 버블들의 표면적 합(S2)은 아래의 수식 4, 5를 통하여 최종적으로 n개의 작은 버블이 큰 버블 하나보다 n의 2/3승에 비례하여 커짐을 알 수 있다. 즉, 동일한 부피의 수소 기체가 하나의 큰 버블에 비해 n개의 작은 버블로 나누어졌을 때 그 표면적은 n의 2/3승 배 만큼 증가하게 된다. 예를 들어 하나의 큰 버블이 8개, 64, 512개의 작은 버블들로 각각 나누어질 때 표면적은 4배, 16배, 64배 만큼 증가하게 될 것이며, 이는 동일한 부피의 기체가 하나의 큰 버블보다 작은 버블들로 나누어질 때 버블이 작을수록 그 표면적이 크게 증가함을 알 수 있다.
<수식 4>
S1 = 4×π×r1 3
<수식 5>
S2 = n×S22 = n×4×π×r22 = n×4×π×n-1/3×r1 2 = n2 /3×4×π×r1 2 = n2 /3×S1
또한 물속에서 기체는 아르키메데스(Archimedes)의 원리에 따라 부력을 받게 되며 이 부력은 부피가 클수록 커지게 된다. 동적 상태에서의 해석은 그 동적 상태의 상황에 따라 다양한 많은 요소가 있으므로 용액(물) 내에서 기체(수소) 버블이 발생되어 떠오르는 시점에서의 최초 부력만을 비교해 보아도 하나의 큰 버블과 n개의 작은 버블로 나누어지는 경우의 각 부력은 부피에 비례하여 부력을 받으므로 하나의 큰 버블이 받는 부력 F1과 n개의 작은 버블들 각각이 받는 부력 F2는 아래의 수식 6, 7을 통하여 F2와 F1의 관계는 F1이 F2 보다 n배 만큼 더 큰 힘(부력)을 받음을 알 수 있다. 즉, 이는 큰 버블의 상승 속도가 n개의 작은 버블들의 상승 속도보다 크게 높은 것을 뜻하며, n이 클수록, 다시 말해 더 많은 작은 버블로 나뉠수록 상대적으로 작은 버블들보다 큰 버블의 상승 속도가 더 빨라짐을 의미한다. 또한 이는 큰 버블일수록 상승속도가 커짐을 의미하며 이는 수소가 물속에서 접촉하는 시간이 n에 따라 큰 차이가 있음을 의미한다.
<수식 6>
F1 ∝ V1
<수식 7>
F2 ∝ V2 = 1/n×V1
따라서 하나의 큰 버블보다 n개의 작은 버블들로 나누어질 때 수소 기체의 용존을 위하여 갖는 이점이 표면적과 접촉시간의 두 가지 큰 요소에서 n개의 작은 버블들이 크게 유용함을 나타낸다.
한편, 기존의 일반적인 중소형의 수소발생장치를 이용하여 수소수를 제조하는 경우 수소의 용존율을 높이기 위해서는 펌프 등의 추가적인 장치 구성이 필요하게 되며, 이 경우 수소발생장치 제품은 이들 추가 장치들로 인해 크기가 커지고, 제조비용이 많이 소요되며, 소음 등의 문제가 발생하는 단점이 있다.
본 발명의 수소발생장치(400)에서는 위와 같은 수소발생장치에 추가적으로 장착되는 펌프와 같은 외부 장치를 삭제하고 전술된 도 12에 도시된 기포발생기(340)와 같은 간단한 기구물을 수소를 용존하려는 물속에 넣어 상대적으로 높은 수소 용존율을 확보할 수 있도록 하였다.
도 13은 본 발명의 기포발생기(340)를 거쳐 미세한 버블 형태의 수소 기체를 외부로 사출하는 모습을 개념적으로 도시한 모식도이다.
도 13에서 보는 바와 같이, 본 발명의 기포발생기(340)를 이용할 경우 대기 상태에서는 숫돌과 유사한 재질적 구성을 갖는 다공성 노즐부(344)를 통과할 만큼의 내부 수소 압력 p1에서 수소가 외부로 사출된다.
상기와 같은 기포발생기(340)를 물속 넣을 경우 물속에서의 수위에 따라 수압을 달리 받게 되므로 수소 기체를 사출하기 위하여는 아래의 수식 9에서와 같이 p1에서 수압(pw)만큼의 압력이 더해진 압력 p2에서 수소 기체가 사출(분출)된다.
<수식 8>
pw = ρgh 여기서, pw는 수압, ρ는 액체(여기서는 물)의 밀도, g는 중력가속도, h는 수위이다.
<수식 9>
p2 ≥ p1 + pw
그리고, 상기 기포발생기(340)를 물속의 바닥에 완전히 잠기게 하기 위해서는 최소한 상기 기포발생기(340)의 부력 FB 이상의 무게가 요구되며, 최소한 상기 기포발생기(340)의 부력과 동등한 무게가 필요하다. 부력은 유체(여기서는 물)에 잠긴 기포발생기(340)의 부피에 해당하는 유체 무게 만큼의 힘이다. 따라서, 기포발생기(340)의 전체 부피를 Vm, 무게를 Wm이라 하고 부피 Vm만큼 물의 무게를 Ww라 하고, 아래의 수식 11에서와 같이 Wm을 제한하여 정하면 기포발생기(340)는 물속의 바닥에서 요동치게 된다.
이 경우 요동의 원인은 수소 기체가 기포발생기(340)에서 물속으로 사출될 때 사출되는 힘만큼의 반작용을 기포발생기(340)에 가하기 때문이다. 이러한 요동은 물속에서 기포발생기(340)가 정해진 한 위치에서 수소를 사출하는 것이 아니라 다양한 위치에서 사출함으로써 물속 전체의 수소 용존율을 높이는 역할을 한다. 즉, 상기에 서술된 매우 작은 버블들이 사출되면서 고정되지 않고 물의 전체 바닥면을 요동치며 사출함으로써 간단한 기구물로 최대의 수소 용존을 할 수 있게 되는 것이다.
<수식 10>
Fp2 = p2×S 여기서, Fp2는 압력 p2에 의해 수소가 사출되는 기구물의 단면적(S)에 가하는 힘이다.
<수식 11>
Fp2 ≥ Wm ≥ Ww
한편, 본 발명에 따른 수소발생장치(400)는 전술된 음용수나 세정수 등과 같은 수소수 제조 이외에도 사람 또는 동물의 호흡에서 4% 미만의 수소가 함유된 공기를 흡입할 수 있도록 하는 호흡용 추가 장치가 적용될 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 수소발생장치(400)에 흡인용 마스크(350)를 연결하여 사용하는 모습을 하나의 실시 예 형태로 보여주고 있다.
도 14에서 보는 바와 같이, 본 발명의 수소발생장치(400)에서 발생되는 수소를 사람 또는 동물이 흡입할 수 있는 흡입용으로 사용하고자 하는 경우, 흡인용 마스크(350)와 연결된 튜브(310)를 수소발생장치(400)의 상단에 구비된 어댑터 캡(280) 상단의 연결구(282)에 연결한 다음, 상기 흡인용 마스크(350)를 얼굴에 착용한 후 수소발생장치(400)를 작동시켜 흡인용 마스크(350)로 배출되어 나오는 수소를 공기와 혼합하여 입이나 코로 흡입할 수 있다.
즉, 상기와 같이 흡인용 마스크(350)를 튜브(310)를 통해 수소발생장치(400)의 어댑터 캡(280)에 연결하면, 상기 수소발생장치(400)에서 발생되는 수소는 대기 중으로 비산되지 않고 흡인용 마스크(350)에서 모이며 호흡을 할 때 상기 마스크 상에 열려진 통로를 통하여 대기 중의 일반 공기와 수소가 혼합되면서 폐로 진입시킬 수 있다.
알려진 바와 같이 수소 분자는 그 구성비가 일정 비율에서 산소와 반응하여 상당히 큰 폭발력을 가진 분자이기 때문에, 따라서 최소의 일정 비율보다 낮은 4%를 한계점으로 그 조성 비율을 제어하게 된다면, 즉 4% 미만의 조성으로 일반 대기 중의 공기와 혼합한다면 안정적인 수소 호흡기로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 수소발생장치(400) 상단에 구비된 어댑터 캡(280) 부분에 튜브(310)가 갖추어진 간단한 각종 기구물들을 선택적으로 연결하여 음용수, 세정수 등과 같은 수소수의 제조가 가능하고, 4% 미만의 수소 조성비로 공기와 혼합하여 안정적인 수소 호흡기로 사용할 수 있기 때문에, 하나의 수소발생장치(400)에 간단한 외부 기구물을 연결시켜 다양한 용도에 맞게 사용할 수 있다.
이때, 본 발명의 수소발생장치(400)를 통해 수소가 함유된 음용수를 제조하는 경우 앞서 설명한 세정수에 응용되는 경우와 같이 음용수 중에 수소가 사출될 수 있는 별도의 기구물을 투입해도 무방하지만, 음용수가 들어 있는 컵 등의 밀폐된 용기 내에서 큰 버블로 사출되더라도 사용자가 손으로 흔드는 간단한 동작만으로 음용수 중의 수소의 용존을 더 높일 수 있기 때문에 아주 간단한 수준의 기구물 변경만으로 호흡기, 음용수 제조, 세정수 제조를 손쉽게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
100 : 수소발생모듈 110 : 수전해부
120 : 고정부 130 : 커버
200 : 저장부 206 : 팽창방지용 리브
207 : 수위센서 210 : 전원공급부
204 : 수소배출구 220 : 센서부
224 : 입력부 226 : 표시부
230 : 제어부 232 : LED 기판
240 : 내측 프레임 242 : 격벽
244,262 : 벤트홀 250 : 탑 케이스
260 : 외부 케이스 270 : 바텀 케이스
272 : 전원코드 280 : 어댑터 캡
282 : 연결구 310 : 튜브
340 : 기포발생기 342 : 압력관
343 : 중량체 344 : 다공성 노즐부
350 : 흡인용 마스크 400 : 수소발생장치

Claims (21)

  1. 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 수소발생장치에 있어서,
    물을 전기분해 하는 수전해부와, 상기 수전해부를 고정하는 고정부와, 상기 고정부를 감싸는 커버와, 상기 커버의 테두리에 구비되어 상기 커버와 저장부 사이를 실링하는 가스켓이 구비된 수소발생모듈;
    상기 수소발생모듈로 공급되는 물이 저장되는 저장부;
    상기 수소발생모듈로 전기분해를 위한 전원을 항상 일정하게 공급해주는 전원공급부;
    상기 저장부에 저장된 물의 수위와, 상기 수소발생장치 내부의 온도를 검출하는 센서부;
    상기 센서부를 통해 검출된 물의 수위 및 수소발생장치 내부의 온도에 따라 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 수소발생모듈은 상기 저장부 하단에 삽입하는 방식으로 조립되고,
    상기 저장부, 전원공급부 및 제어부는 내측 프레임에 수용되되,
    상기 저장부의 측면 중 상기 가스켓과 맞닿는 위치에 대응되는 부분에는 외부로 돌출되는 팽창방지용 리브가 형성되며,
    상기 팽창방지용 리브는 상기 내측 프레임의 내부면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는 정전류 및 정전압의 동시 제어를 통해 상기 수소발생모듈로 항상 일정한 전압과 전류를 공급하는 수소발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부로부터 검출된 상기 저장부 내의 물의 수위가 특정 수위 이하일 경우 상기 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단시키도록 제어하는 수소발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부로부터 검출된 상기 수소발생장치 내부의 온도가 특정 온도 이상일 경우 상기 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단시키도록 제어하는 수소발생장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전원공급부에서 출력되는 전원이 설정치 이상 또는 이하로 판단될 경우 상기 전원공급부의 동작을 정지시켜 상기 수소발생모듈로 공급되는 전원을 차단하도록 제어하는 수소발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내측 프레임의 외부를 감싸며 설치되는 외부 케이스;
    입력부와 표시부가 구비되며 상기 내측 프레임의 상단에 결합되는 탑 케이스;
    상기 내측 프레임의 하단에 결합되는 바텀 케이스;를 더 포함하는 수소발생장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 저장부의 상단에는 수소가 배출되는 수소배출구가 구비되며, 상기 수소배출구는 상기 탑 케이스를 관통하여 상부 측으로 노출되는 형태로 형성된 수소발생장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 탑 케이스의 외부로 노출된 상기 수소배출구 상에는 튜브의 연결을 위한 연결구가 형성된 어댑터 캡이 착탈 가능하게 결합되는 수소발생장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 수소발생모듈은 상기 저장부의 하단부 내에 수용되어 상기 저장부와 일체로 조립되는 수소발생장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 내측 프레임의 내부에는 상기 저장부가 수용되는 공간과 상기 전원공급부가 수용되는 공간을 구획하는 격벽이 설치되는 수소발생장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 어댑터 캡의 연결구에는 물속에 침지되어 수소를 미세한 기포형태로 사출하는 기포발생기가 튜브를 통해 연결되는 수소발생장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기포발생기는,
    수소 기체가 유입되는 유입구가 형성된 압력관;
    상기 압력관의 일측에 결합되는 중량체;
    상기 중량체와 대향하는 상기 압력관의 타측에 고정되는 다공성 노즐부;를 포함하는 수소발생장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다공성 노즐부는 상기 중량체의 중량보다 작은 중량을 갖는 수소발생장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 어댑터 캡의 연결구는 튜브를 통해 음용수 내에 삽입된 스트로우와 연결되어 상기 음용수 내로 수소 기체를 방출시키는 수소발생장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 어댑터 캡의 연결구는 튜브를 통해 흡입용 마스크와 연결되는 수소발생장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 고정부와 상기 커버 사이를 실링하는 가스켓을 더 포함하며,
    상기 가스켓은 종단면이 십자형 형상을 갖도록 형성된 수소발생장치.
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서, 상기 가스켓의 외면 둘레에는 상하방향으로 일정 간격을 이루며 배치되어 상기 저장부의 내면과 밀착되는 복수의 날개가 구비된 수소발생장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 날개는 일측 면이 경사진 톱니형 단면구조로 형성된 수소발생장치.
KR1020160172856A 2016-12-16 2016-12-16 수소발생장치 KR101795735B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160172856A KR101795735B1 (ko) 2016-12-16 2016-12-16 수소발생장치
JP2017242149A JP6384886B2 (ja) 2016-12-16 2017-12-18 水素発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160172856A KR101795735B1 (ko) 2016-12-16 2016-12-16 수소발생장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101795735B1 true KR101795735B1 (ko) 2017-11-13

Family

ID=60385973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160172856A KR101795735B1 (ko) 2016-12-16 2016-12-16 수소발생장치

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6384886B2 (ko)
KR (1) KR101795735B1 (ko)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101896201B1 (ko) * 2017-12-22 2018-09-07 안호성 살균세척수 생성 시스템이 장착된 싱크대
WO2019124987A1 (ko) * 2017-12-22 2019-06-27 안호성 살균수 공급 시스템 및 살균수 생성장치
WO2019177330A1 (ko) * 2018-03-12 2019-09-19 닥터진 주식회사 피부 미용 장치 및 이의 동작 모드 제어 사용자 인터페이스
KR102028038B1 (ko) * 2018-09-05 2019-10-04 지니스(주) 나노 버블 노즐을 갖는 공기 접촉식 수소수 전해조
JP2019173097A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスの制御方法
KR102118044B1 (ko) * 2019-12-17 2020-06-03 유인수 Iot 기반의 수소가스흡입기
EP3738931A1 (en) 2019-05-13 2020-11-18 LG Electronics Inc. Hydrogenated water generator
EP3738935A1 (en) 2019-05-13 2020-11-18 LG Electronics Inc. Hydrogen water generator
KR20200131146A (ko) 2019-05-13 2020-11-23 엘지전자 주식회사 수소수기
KR20210017693A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 주식회사 이온팜스 휴대형 수소수 제조 장치
KR102280953B1 (ko) * 2021-02-23 2021-07-23 주식회사 헤즈홀딩스 수소 및 산소 생성 장치
US20210372666A1 (en) * 2018-10-26 2021-12-02 Bmc (Tianjin) Medical Co., Ltd. Water tank mounting structure for ventilation treatment apparatus and ventilation treatment apparatus
WO2024130351A1 (pt) * 2022-12-20 2024-06-27 Barreto Jesus De Andrade Gerador portátil de hidrogênio

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6797152B2 (ja) 2018-05-18 2020-12-09 マレリ株式会社 排気浄化装置
CN110240327A (zh) * 2019-07-05 2019-09-17 重庆市亚特蓝电器有限责任公司 富氢饮水机控制方法
JP2020073713A (ja) * 2019-09-12 2020-05-14 富▲ちん▼生物科技股▲ふん▼有限公司 水素発生装置
JP6936425B2 (ja) * 2020-02-21 2021-09-15 ヒョンス シム ポータブルタンブラー
CN113897620B (zh) * 2021-10-14 2023-06-09 北京荣泰悦达科技有限公司 一种即时吸食氢气系统
CN116271374A (zh) * 2023-03-23 2023-06-23 深圳市捷脉医疗科技有限公司 一种吸氢机自动启动与停止制气控制系统及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005087257A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Shinwa Kogyo Kk 水素ガスの体内吸入方法及びその装置
KR101574305B1 (ko) 2015-09-04 2015-12-04 주식회사 에치엔티 수소 발생기가 내장된 치료장치
KR101630165B1 (ko) * 2015-02-12 2016-06-14 주식회사 웨스피 캐소드 피딩형 수소발생장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5693221U (ko) * 1979-12-20 1981-07-24
JPH08117755A (ja) * 1994-10-20 1996-05-14 Tatsuo Okazaki 電解水生成装置
JPH08308910A (ja) * 1995-05-23 1996-11-26 Mizu Kk 電解水を用いた殺菌洗浄装置
TW530926U (en) * 2001-09-14 2003-05-01 Shihlin Electric & Engineering A safety control equipment and oxyhydrogen fuel generating apparatus using the equipment
JP2006035007A (ja) * 2004-07-22 2006-02-09 Hoshizaki Electric Co Ltd 電解生成水の製造方法および製造装置
JP2007205591A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Miura Co Ltd 冷却塔の運転方法
JP5514140B2 (ja) * 2011-04-04 2014-06-04 株式会社日省エンジニアリング ポット型飲料用水素水の生成器
JP5978452B2 (ja) * 2012-03-09 2016-08-24 孝 石井 気泡上昇水流発生器
JP5845294B2 (ja) * 2014-01-22 2016-01-20 株式会社日本トリム 電解水生成装置
JP3198357U (ja) * 2015-02-12 2015-07-02 株式会社 ゴーダ水処理技研 耐熱式簡易電解式水素水生成器
TWM523715U (zh) * 2016-03-11 2016-06-11 Winstream Technology Co Ltd 模組化水素產生裝置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005087257A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Shinwa Kogyo Kk 水素ガスの体内吸入方法及びその装置
KR101630165B1 (ko) * 2015-02-12 2016-06-14 주식회사 웨스피 캐소드 피딩형 수소발생장치
KR101574305B1 (ko) 2015-09-04 2015-12-04 주식회사 에치엔티 수소 발생기가 내장된 치료장치

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101896201B1 (ko) * 2017-12-22 2018-09-07 안호성 살균세척수 생성 시스템이 장착된 싱크대
WO2019124987A1 (ko) * 2017-12-22 2019-06-27 안호성 살균수 공급 시스템 및 살균수 생성장치
WO2019177330A1 (ko) * 2018-03-12 2019-09-19 닥터진 주식회사 피부 미용 장치 및 이의 동작 모드 제어 사용자 인터페이스
JP2019173097A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスの制御方法
JP7038375B2 (ja) 2018-03-28 2022-03-18 Ｅｎｅｏｓ株式会社 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスの制御方法
KR102028038B1 (ko) * 2018-09-05 2019-10-04 지니스(주) 나노 버블 노즐을 갖는 공기 접촉식 수소수 전해조
US20210372666A1 (en) * 2018-10-26 2021-12-02 Bmc (Tianjin) Medical Co., Ltd. Water tank mounting structure for ventilation treatment apparatus and ventilation treatment apparatus
EP3738935A1 (en) 2019-05-13 2020-11-18 LG Electronics Inc. Hydrogen water generator
KR20200131146A (ko) 2019-05-13 2020-11-23 엘지전자 주식회사 수소수기
EP3738931A1 (en) 2019-05-13 2020-11-18 LG Electronics Inc. Hydrogenated water generator
US11312611B2 (en) 2019-05-13 2022-04-26 Lg Electronics Inc. Hydrogen water generator
KR20210017693A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 주식회사 이온팜스 휴대형 수소수 제조 장치
KR102283295B1 (ko) * 2019-08-09 2021-07-29 주식회사 이온팜스 휴대형 수소수 제조 장치
KR102118044B1 (ko) * 2019-12-17 2020-06-03 유인수 Iot 기반의 수소가스흡입기
KR102280953B1 (ko) * 2021-02-23 2021-07-23 주식회사 헤즈홀딩스 수소 및 산소 생성 장치
WO2022182028A1 (ko) * 2021-02-23 2022-09-01 주식회사 헤즈홀딩스 수소 및 산소 생성 장치
WO2024130351A1 (pt) * 2022-12-20 2024-06-27 Barreto Jesus De Andrade Gerador portátil de hidrogênio

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018095966A (ja) 2018-06-21
JP6384886B2 (ja) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101795735B1 (ko) 수소발생장치
KR101575164B1 (ko) 기능수 생성장치
AU2018202304B2 (en) A Gas Generator
JP5736037B2 (ja) ポータブル水素豊富水製造装置
KR101630165B1 (ko) 캐소드 피딩형 수소발생장치
CN109778217B (zh) 电解槽及制氢装置
JP3175997U (ja) ポータブル型飲料用水素水の生成器
KR101693826B1 (ko) 수전해 장치 및 이의 운전 방법
CN207391569U (zh) 一种高纯氢气发生器
KR20160133617A (ko) 초음파 수소수 미스트 발생장치
KR20180070881A (ko) 휴대용 수소수 분무기
US9309117B2 (en) Oxygen generating apparatus and air conditioner
JP3836833B2 (ja) 水素と酸素の混合ガス発生装置およびその電解槽
KR101867370B1 (ko) 휴대형 수소수 제조 장치
JP2020056061A (ja) 水素ガス発生装置
CN207130343U (zh) 一种可自动添加电解液的电解式臭氧发生装置
JP6612714B2 (ja) 電解水生成装置
KR200461451Y1 (ko) 수소산소 혼합가스 발생장치
JP4712007B2 (ja) 燃料電池システム
KR20170029053A (ko) 간이형 수소수 제공장치
CN206328468U (zh) 电解法二氧化氯发生器
JP6499151B2 (ja) 電解槽
JP7446647B1 (ja) 酸水素混合ガス発生装置及び酸水素混合ガス発生方法
JP3245886U (ja) オゾン水噴出装置
JP2007270292A (ja) 固体高分子膜型水電気分解装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant