KR101867370B1 - 휴대형 수소수 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대형 수소수 제조 장치에 관한 것으로, 전극판의 원판 영역에 전극 연결홀을 형성하고, 이를 통해 전극판을 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판과 전기적으로 연결함으로써, 전기적 연결을 위해 원판 영역 이외의 별도 영역이 불필요하여 재료비 절감이 가능하고 이를 통해 제조 비용 또한 절감할 수 있으며, 전극판에 전극 연결홀을 형성하고 별도의 전극 로드를 전극 연결홀에 결합하는 방식으로 PCB 기판과 연결함으로써, 전극판에 대한 전원 연결 구조가 단순하여 제작이 용이하고 조립 작업 또한 편리하여 제조 공정 또한 단순화할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공한다.

Description

휴대형 수소수 제조 장치{Portable Type Hydrogen Water Generator}

본 발명은 휴대형 수소수 제조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전극판의 원판 영역에 전극 연결홀을 형성하고, 이를 통해 전극판을 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판과 전기적으로 연결함으로써, 전기적 연결을 위해 원판 영역 이외의 별도 영역이 불필요하여 재료비 절감이 가능하고 이를 통해 제조 비용 또한 절감할 수 있으며, 전극판에 전극 연결홀을 형성하고 별도의 전극 로드를 전극 연결홀에 결합하는 방식으로 PCB 기판과 연결함으로써, 전극판에 대한 전원 연결 구조가 단순하여 제작이 용이하고 조립 작업 또한 편리하여 제조 공정 또한 단순화할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치에 관한 것이다.

최근 들어 급격한 산업 발달로 인해 환경 오염이 심해지고 있는 실정이며, 이 중에서도 수질오염은 심각한 수준에 도달하여 가정에서나 관공서 등 대다수의 곳에서 정수기를 통해 식수를 음용하고 있는 실정이다.

이러한 정수기는 생수통을 냉각 및 가열시켜 냉수 혹은 온수로 공급하는 냉온수기 또는 수도물을 필터로 여과시켜 정수 상태로 공급하는 일반 정수기 형태로 사용된다. 이러한 정수기는 단순히 여과된 정수를 공급하는 것으로 그 기능이 제한적이므로, 최근에는 건강에 대한 관심 증가로 인해 단순한 정수 이외에 몸에 좋은 것으로 알려진 수소수를 공급하는 수소수 제조 장치 또한 그 사용이 활발히 증가하고 있다.

수소수는 높은 용존량으로 수소가 용해된 물을 의미하는 것으로, 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.

이러한 수소수를 제조하는 장치는 공급되는 원수를 전기분해하여 수소를 발생시키는 방식으로 이루어지는데, 수소수 제조 장치는 수돗물을 직접 공급받아 수소수를 생성하도록 수도 배관에 연결되는 고정 설치형과, 생수병 등을 삽입한 상태에서 생수병 내부의 물을 수소수로 전환시키는 휴대형 등이 개발되고 있다.

휴대형 수소수 제조 장치는 일반적인 휴대용 생수병을 삽입한 상태에서 생수병 내부의 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 방식으로 수소수를 생성하는데, 현재 사용중인 휴대형 수소수 제조 장치는 그 구조가 복잡하여 제작이 어렵고 제작 비용이 증가하며, 상대적으로 크기가 커서 사용이 불편하다는 등의 문제가 있다.

국내등록특허 제10-1606805호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극판의 원판 영역에 전극 연결홀을 형성하고, 이를 통해 전극판을 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판과 전기적으로 연결함으로써, 전기적 연결을 위해 원판 영역 이외의 별도 영역이 불필요하여 재료비 절감이 가능하고 이를 통해 제조 비용 또한 절감할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전극판에 전극 연결홀을 형성하고 별도의 전극 로드를 전극 연결홀에 결합하는 방식으로 PCB 기판과 연결함으로써, 전극판에 대한 전원 연결 구조가 단순하여 제작이 용이하고 조립 작업 또한 편리하여 제조 공정 또한 단순화할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 분해 과정에서 발생할 수 있는 수분을 유도하여 임시 저장할 수 있도록 함으로써, 수분에 의한 다른 구성 부품의 부식 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 안정적으로 사용할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 분해 과정에서 발생하는 가스의 배출 과정에서 수분이 함께 외부로 누수되지 않도록 형성함으로써, 수분의 외부 누수를 방지하여 더욱 청결하고 안전한 상태로 사용할 수 있는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 별도의 원수 용기를 결합한 상태에서 상기 원수 용기에 저장된 원수를 전기 분해하여 수소수를 생성하는 휴대형 수소수 제조 장치에 있어서, 상단부에 원수 용기를 삽입할 수 있도록 중공 원통 형상으로 형성된 메인 하우징; 이온 격막을 중심으로 상하 양면에 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 각각 밀착 결합되는 형태로 형성되어 상기 원수 용기의 원수를 전기 분해하며, 상기 메인 하우징의 내부 중간 부분에 밀봉 결합되어 상기 메인 하우징의 내부 공간을 상하 분리 구획하는 전극판 모듈; 상기 전극판 모듈의 하부에 위치하도록 상기 메인 하우징에 결합되어 상기 전극판 모듈을 지지하는 인바디 하우징; 상기 전극판 모듈로부터 하향 이격되게 배치되도록 상기 인바디 하우징에 결합되는 PCB 기판; 및 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 상기 PCB 기판을 전기적으로 연결하는 전극 로드를 포함하고, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판은 원판 형태로 형성되고, 원판 영역의 가장자리 부분에 전극 연결홀이 형성되며, 상기 전극 로드는 일단이 상기 전극 연결홀에 접촉 결합되고 타단이 상기 PCB 기판의 연결 단자에 접촉 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대형 수소수 제조 장치를 제공한다.

이때, 상기 전극 로드의 외주면에는 수나사산이 형성되고, 상기 전극 연결홀은 상기 전극 로드가 나사 결합될 수 있도록 내주면에 암나사산이 형성될 수 있다.

또한, 상기 전극 로드는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 관통하여 상기 제 1 전극판의 상면에 노출되게 결합되고, 상기 제 1 전극판의 상면에 노출되는 전극 로드가 상기 원수 용기의 원수에 접촉하는 것을 방지하도록 상기 메인 하우징의 내측면에는 상기 전극 로드의 상부 영역을 밀봉 차단할 수 있는 로드 차단부가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 인바디 하우징은 상기 전극판 모듈에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 내부에 가스 배출 챔버가 형성되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 인바디 하우징에서 상기 가스 배출 챔버를 이루는 내측면은 하단으로 갈수록 내부 수평 단면적이 감소하는 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 인바디 하우징의 하단부에는 상기 전극판 모듈에서 발생하는 수분이 유도되어 임시 저장될 수 있도록 수분 저장부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인 하우징의 하단부에는 별도의 하부 캡이 탈착 가능하게 결합되고, 상기 하부 캡의 중심부에는 상기 가스 배출 챔버와 연통되도록 가스 배출홀이 외부 노출되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부 캡의 하단면에는 하향 돌출되는 지지 돌기가 다수개 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 전극판의 원판 영역에 전극 연결홀을 형성하고, 이를 통해 전극판을 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판과 전기적으로 연결함으로써, 전기적 연결을 위해 원판 영역 이외의 별도 영역이 불필요하여 재료비 절감이 가능하고 이를 통해 제조 비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전극판에 전극 연결홀을 형성하고 별도의 전극 로드를 전극 연결홀에 결합하는 방식으로 PCB 기판과 연결함으로써, 전극판에 대한 전원 연결 구조가 단순하여 제작이 용이하고 조립 작업 또한 편리하여 제조 공정 또한 단순화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기 분해 과정에서 발생할 수 있는 수분을 유도하여 임시 저장할 수 있도록 함으로써, 수분에 의한 다른 구성 부품의 부식 및 손상을 방지할 수 있어 더욱 안정적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기 분해 과정에서 발생하는 가스의 배출 과정에서 수분이 함께 외부로 누수되지 않도록 형성함으로써, 수분의 외부 누수를 방지하여 더욱 청결하고 안전한 상태로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 절개 사시도,
도 5는 도 1의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 절개 사시도이고, 도 5는 도 1의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치(20)는 생수병과 같은 별도의 원수 용기(10)를 결합한 상태에서 원수 용기(10)에 저장된 원수를 전기분해하여 수소수를 생성하는 장치로서, 메인 하우징(100)과, 전극판 모듈(200)과, 인바디 하우징(300)과, PCB 기판(400)과, 전극 로드(500)를 포함하여 구성된다.

메인 하우징(100)은 중공 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 상단면이 개방되어 원수 용기(10)를 삽입할 수 있도록 형성된다. 메인 하우징(100)의 상단부에는 개방된 상단면을 폐쇄할 수 있도록 별도의 상부 캡(130)이 탈착 가능하게 결합될 수 있으며, 원수 용기(10)를 삽입하고자 하는 경우에만 상부 캡(130)을 메인 하우징(100)으로부터 분리하여 사용하고, 수소수 생성이 완료되면, 원수 용기(10)를 메인 하우징(100)으로부터 분리하고, 다시 상부 캡(130)을 결합하여 메인 하우징(100) 내부 공간을 외부와 차단되도록 하여 청결 상태를 유지시킬 수 있다. 메인 하우징(100)의 하단면 또한 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 메인 하우징(100)의 하단부에는 개방된 하단면을 폐쇄할 수 있도록 별도의 하부 캡(120)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 하부 캡(120)은 수소수 생성 과정에서 발생하는 수분을 배출하기 위해 메인 하우징(100)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

메인 하우징(100)의 내측면에는 원수 용기(10)가 삽입된 상태에서 원수 용기(10)의 물이 메인 하우징(100)의 외부로 넘쳐 흐르지 않도록 원수 용기(10)와 메인 하우징(100)을 밀봉 결합시킬 수 있는 실링 부재(140)가 장착될 수 있다. 또한, 메인 하우징(100)의 일측에는 PCB 기판(400)의 전극 단자(미도시)와 접촉하여 전원을 공급할 수 있도록 별도의 전원 공급 포트(110)가 형성될 수 있으며, 이는 USB 포트 형태로 다양한 방식으로 형성될 수 있다.

전극판 모듈(200)은 메인 하우징(100)의 내부 중간 부분에 장착되어 메인 하우징(100)에 삽입된 원수 용기(10)의 원수를 전기분해하는 구성으로, 이온 격막(210)을 중심으로 상하 양면에 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)이 각각 밀착 결합하는 형태로 형성된다. 이온 격막(210)은 이온 물질만이 통과하는 양성자 교환막(Proton Exchange Membrane)과 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane) 등이 적용될 수 있으며, 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)은 백금 전극이 적용될 수 있다.

또한, 전극판 모듈(200)은 메인 하우징(100)의 내부 중간 부분에 밀봉 결합되어 메인 하우징(100)의 내부 공간을 상부의 전해 챔버(101)와 하부의 가스 배출 챔버(102)로 분리 구획한다. 전극판 모듈(200)의 밀봉 결합을 위해 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)의 상부 및 하부에는 각각 실링 부재(240)가 메인 하우징(100)과의 사이에 삽입 개재된다.

인바디 하우징(300)은 전극판 모듈(200)의 하부에 위치하도록 메인 하우징(100) 내부에 결합되어 전극판 모듈(200)을 지지한다. 이러한 인바디 하우징(300)은 전극판 모듈(200)에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 내부에 가스 배출 챔버(102)가 형성된다. 즉, 전극판 모듈(200)에 의해 메인 하우징(100) 내부 하부 공간에는 전술한 바와 같이 가스 배출 챔버(102)가 분리 구획되는데, 여기에 인바디 하우징(300)에 장착되며, 그 내부 공간에 가스 배출 챔버(102)가 형성된다.

PCB 기판(400)은 전극판 모듈(200)로부터 하향 이격되게 위치하도록 인바디 하우징(300)의 하부에 결합된다. 이러한 PCB 기판(400)은 전극판 모듈(200)의 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)과 연결되어 전원을 공급함과 동시에 장치 전체의 동작을 제어할 수 있도록 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 별도의 LED 램프(미도시)가 장착되어 수소수 생성 과정에서 LED 램프가 점등되도록 구성될 수 있다. PCB 기판(400)의 하부에는 PCB 기판(400)을 지지할 수 있도록 별도의 PCB 홀더(420)가 장착될 수 있다.

전극 로드(500)는 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)과 PCB 기판(400)을 전기적으로 연결한다. 이때, 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)은 원판 형태로 형성되고, 원판 영역의 가장자리 부분에 전극 연결홀(201)이 형성되며, 전극 로드(500)는 일단이 전극 연결홀(201)에 접촉 결합되고 타단이 PCB 기판(400)의 연결 단자(401)에 접촉 결합되도록 형성된다.

이러한 구조에 따라 원수 용기(10)를 도 2에 도시된 바와 같이 메인 하우징(100)의 상부에 삽입하면, 도 5에 도시된 바와 같이 원수 용기(10)의 내부에 저장된 원수(11)가 메인 하우징(100) 내부 공간으로 흘러나온다. 이때, 메인 하우징(100) 내부 공간은 전극판 모듈(200)에 의해 상부의 전해 챔버(101)와 하부의 가스 배출 챔버(102)로 밀봉되게 분리 구획되므로, 원수 용기(10)의 원수(11)는 메인 하우징(100)의 전해 챔버(101)로 흘러나오게 된다. 즉, 원수 용기(10)의 내부 공간과 메인 하우징(100)의 전해 챔버(101)가 서로 연통되게 되며, 원수 용기(10)의 원수(11)는 전극판 모듈(200)의 제 1 전극판(220)과 접촉하게 된다. 이 상태에서 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)에 전원이 공급되면, 원수(11)가 전기 분해된다.

예를 들어, 제 1 전극판(220)에 음극 전원이 연결되고 제 2 전극판(230)에 양극 전원이 연결되면, 제 1 전극판(220)에 접촉하는 원수 용기(10)의 원수(11)는 전기 분해가 일어나 이온화된다. 이온화된 원수(11) 중 음이온화된 산소 이온은 이온 격막(210)을 통과하여 양극을 이루는 제 2 전극판(230) 측으로 이동하여 전자를 내어놓고 산소가 되어 방출되고, 원수 중 양이온화된 수소 이온은 음극을 이루는 제 1 전극판(220)으로부터 전자를 얻어 수소 가스로 변화하게 된다. 이러한 전기 분해 과정을 계속 진행하면, 원수(11) 중에는 전기 분해에 의해 생성된 수소 가스의 용존 농도가 증가하게 되어 수소수가 생성되게 된다. 이러한 전기 분해 과정을 통한 수소수 생성 과정은 공지된 기술에 해당하므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 전기 분해 과정을 통해 원수 용기(10)의 원수(11)를 수소수로 변화시키게 되는데, 전기 분해 과정을 실질적으로 수행하는 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230), 좀더 구체적으로는 제 1 전극판(220)은 원수(11)와 직접 접촉하므로, 유해 물질이 발생하지 않는 백금 재질의 전극이 사용된다. 이러한 백금 재질의 전극은 매우 고가이므로, 전극판은 제조 비용의 상당 부분을 차지한다.

일반적으로 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)은 원판 형태로 형성될 수 있는데, 이들을 이온 격막(210)을 중심으로 양측면에 밀착 결합하기 위해서는 원판 영역의 외부에 별도의 결합 돌출부를 마련하고, 이를 통해 2개 전극판을 서로 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판(400)과 전기적으로 연결한다. 이와 같이 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)의 원판 영역 외부에 별도의 결합 돌출부를 형성하게 되면, 그로 인한 재료의 소비가 증가하게 되고, 특히, 결합 돌출부는 전기 분해를 위한 영역이 아니라 단순 결합 및 전극 연결을 위한 영역이므로, 전기 분해 성능 향상과는 무관한 영역인데도 불구하고 이로 인해 전극판의 전체 영역이 증가하게 되므로, 이러한 형상에 의해 전극판 제작에 소요되는 백금 재질의 재료 원판의 소요량이 증가하게 되고, 전극판이 매우 고가인 점을 고려하면, 그에 따른 재료비 상승 또한 무시할 수 없는 중요한 제조 비용 증가 요인이 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)의 원판 영역에 전극 연결홀(201)을 형성하고, 이를 통해 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)을 밀착 결합함과 동시에 PCB 기판(400)과 전기적으로 연결함으로써, 원판 영역 이외의 별도 영역이 불필요하여 재료비 절감이 가능하고 이를 통해 제조 비용 또한 절감할 수 있다.

또한, 제 1 전극판(220)과 제 2 전극판(230)에 전극 연결홀(201)을 형성하고, 별도의 전극 로드(500)를 전극 연결홀(201)에 결합하는 방식으로 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)을 PCB 기판(400)에 연결함으로써, 전극판에 대한 전원 연결 구조가 단순하여 제작이 용이하고 조립 작업 또한 편리하여 제조 공정 또한 단순화할 수 있다.

이때, 전극 로드(500)의 외주면에는 수나사산이 형성되고, 전극 연결홀(201)은 전극 로드(500)가 나사 결합될 수 있도록 내주면에 암나사산이 형성될 수 있다. 이를 통해 전극 로드(500)를 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)에 결합하는 과정에서 나사 결합 구조를 통해 더욱 편리하게 결합할 수 있다. 이 경우, 전극 로드(500)는 나사산이 형성된 나사 규격품이 적용될 수 있고, 이러한 전극 로드(500)의 나사 기둥 부분이 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)의 전극 연결홀(201)에 나사 결합됨과 동시에 나사 헤드 부분이 PCB 기판(400)의 연결 단자(401)에 접촉되는 형태로 결합될 수 있다. 이때, PCB 기판(400)에는 전극 로드(500)가 관통할 수 있도록 관통 결합홀(421)이 형성되고, 관통 결합홀(421)의 가장자리 주변에 연결 단자(401)가 형성되어 전극 로드(500)의 타단 나사 헤드 부분에 접촉될 수 있다.

이와 같이 전극 로드(500)가 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)의 전극 연결홀(201)에 관통 결합하는 구조에서, 2개의 전극 로드(500)가 PCB 기판(400)에 연결되어 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)에 각각 연결된다. 이때, 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)은 이온 격막(210)과 함께 상하 적층되는 구조로 배치되므로, 하부에 위치하는 제 2 전극판(230)의 일측에는 하나의 전극 로드(500)와 결합하는 전극 연결홀(201)이 형성되고, 타측에는 또 다른 전극 로드(500)가 관통하도록 단순 관통홀(202)이 형성된다. 관통홀(202)과 관통홀(202)을 통과하는 전극 로드(500)는 서로 접촉하지 않도록 형성된다. 또한, 상부에 위치하는 제 1 전극판(220)에도 마찬가지로 일측에 하나의 전극 로드(500)와 결합하는 전극 연결홀(201)이 형성되고 타측에 또 다른 전극 로드(500)가 관통하는 단순 관통홀(202)이 형성된다. 즉, 제 1 전극판(220)과 제 2 전극판(230)에는 일측과 타측에 서로 교대로 전극 연결홀(201)과 단순 관통홀(202)이 형성된다. 마찬가지로, 제 1 전극판(220)과 제 2 전극판(230) 사이에 위치하는 이온 격막(210)의 일측 및 타측에도 대응되는 위치에 단순 관통홀(202)이 형성된다.

한편, 전극 로드(500)는 이와 같은 결합 구조를 통해 제 1 전극판(220) 및 제 2 전극판(230)을 관통하여 제 1 전극판(220)의 상면에 노출되게 배치되는데, 이때, 제 1 전극판(220)의 상면에 노출되는 전극 로드(500)가 원수 용기(10)의 원수에 접촉하는 것을 방지하도록 메인 하우징(100)의 내측면에는 전극 로드(500)의 상부 영역을 밀봉 차단할 수 있도록 로드 차단부(150)가 돌출 형성된다. 이때, 전극판 모듈(200)의 상하부에 배치되는 실링 부재(240)는 이러한 로드 차단부(150) 부위에서의 밀봉 기능 또한 동시에 수행하도록 일측과 타측이 돌출되게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따라 전극 로드(500)가 로드 차단부(150)에 의해 밀봉 차단되어 원수 용기(10)의 원수(11)에 접촉하지 않게 되므로, 수소수 생성 과정에서 전극 로드(500)의 부식을 방지할 수 있고, 원수(11)가 하부로 누수되는 것 또한 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 수소수 제조 장치(20)는 전극판의 원판 영역 내부에 전극 연결홀(201)을 형성하고 전극 연결홀(201)에 전극 로드(500)를 결합하여 PCB 기판(400)과 연결하는 구조를 적용함으로써, 전술한 바와 같이 전극판의 재료 소요량을 절감함과 동시에 구조 및 공정 단순화를 이룰 수 있는데, 이 경우, 그 구조상 전극 로드(500)가 원수 용기(10)의 원수(11)에 노출 접촉되어 부식될 수 있는 위험이 있는데, 로드 차단부(150)를 통해 이러한 위험 또한 완벽하게 방지할 수 있다.

한편, 이와 같이 구성된 전극판 모듈(200)과 이를 지지하도록 하부에 결합되는 인바디 하우징(300)은 메인 하우징(100)의 내부에 삽입된 상태에서 초음파 융착을 통해 그 위치가 완벽하게 고정됨과 동시에 밀봉되게 고정 장착된다.

이때, 전극판 모듈(200), 즉, 제 1 전극판(220), 이온 격막(210) 및 제 2 전극판(230)과, 전극판 모듈(200)의 외부 가장자리 부분에 결합되는 실링 부재(240)에는 외측 가장자리 부분에 오목한 형태의 가이드 홈(203)이 형성될 수 있고, 메인 하우징(100)의 내측면에는 이에 대응되도록 가이드 홈(203)에 삽입 가이드되는 가이드 돌기(미도시)가 형성될 수 있다. 이와 같이 전극판 모듈(200)에 형성된 가이드 홈(203)과 메인 하우징(100)에 형성된 가이드 돌기를 통해 전극판 모듈(200)을 메인 하우징(100)에 삽입하는 방향을 가이드할 수 있으며, 이러한 방향 가이드를 통해 전극판 모듈(200)의 정위치 삽입을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 인바디 하우징(300)의 외부 가장자리에는 돌출되는 형태의 가이드 돌기(301)가 형성될 수 있고, 메인 하우징(100)의 내측면에는 이에 대응되는 가이드 홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 이를 통해 인바디 하우징(300)의 삽입 방향 또한 가이드될 수 있다. 이와 같이 전극판 모듈(200) 및 인바디 하우징(300)을 정위치에 삽입한 상태로 초음파 융착을 진행하여 해당 구성 부품을 정위치에 고정시키게 된다.

한편, PCB 기판(400)은 인바디 하우징(300)의 하부에 결합되는데, 별도의 결합 볼트(510)를 이용하여 결합 고정될 수 있다. 또한, 인바디 하우징(300)에는 PCB 기판(400)으로부터 전극판 모듈(200)까지 연장 관통하는 전극 로드(500)를 지지 가이드할 수 있도록 전극 로드 가이드부(320)가 형성될 수 있다.

이러한 인바디 하우징(300)에는 전술한 바와 같이 내부에 가스 배출 챔버(102)가 형성되며, 가스 배출 챔버(102)를 이루는 내측면은 하단으로 갈수록 내부 수평 단면적이 감소하는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 깔때기 형태로 형성될 수 있다. 또한, 인바디 하우징(300)의 하단부에는 전극판 모듈(200)에서 발생하는 수분이 유도되어 임시 저장될 수 있도록 수분 저장부(310)가 형성될 수 있다.

좀더 자세히 살펴보면, 전극판 모듈(200)을 통한 전기 분해 과정에서 전술한 바와 같이 음극 전극인 제 1 전극판(220)에서 수소가 생성되어 원수(11)에 함유되고, 양극 전극인 제 2 전극판(230)에서는 산소가 방출되는데, 메인 하우징(100)의 내부 공간에는 제 2 전극판(230)을 통해 방출된 산소를 임시 저장하며 배출할 수 있도록 인바디 하우징(300) 내부 공간에 가스 배출 챔버(102)가 형성된다. 또한, 전극판 모듈(200)에서는 전기 분해 과정에서 미세하게 수분이 생성되기도 하는데, 이때, 생성된 수분이 PCB 기판(400) 측으로 흘러가지 않도록 하기 위해 인바디 하우징(300)의 내측면은 하단으로 갈수록 내부 수평 단면적이 감소하는 형태로 경사면을 갖도록 형성되고, 이러한 경사면을 통해 수분의 흐름을 수분 저장부(310)로 유도할 수 있다. 이와 같이 수분 흐름을 유도하여 PCB 기판(400)에 대한 수분 유입을 방지하여 안정적인 동작이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 인바디 하우징(300)의 내부 경사면의 하부에는 유도된 수분이 임시 저장될 수 있도록 수분 저장부(310)가 형성될 수 있다. 수분 저장부(310)는 메인 하우징(100)의 하단에 삽입되는 하부 캡(120)에 의해 하단 폐쇄된 형태로 형성되며, 따라서, 수소수 생성 과정이 완료된 이후, 하부 캡(120)을 분리 제거함에 따라 인바디 하우징(300)의 수분 저장부(310)에 임시 저장된 수분은 외부로 배출 제거된다.

또한, 하부 캡(120)의 중심부에는 가스 배출 챔버(102)와 연통되도록 가스 배출홀(123)이 외부 노출되게 형성되는데, 이때, 가스 배출홀(123)은 별도의 가스 배출 유도부(122)에 연통되게 형성될 수 있다. 좀더 구체적으로는, 하부 캡(120)의 중심부에는 가스 배출 챔버(102) 측으로 상향 돌출되도록 가스 배출 유도부(122)가 형성될 수 있고, 가스 배출 유도부(122)는 하단 개방된 중공 원통 형태로 내부 공간을 통해 가스가 흘러가도록 형성되며, 가스 배출 유도부(122)의 상단에 가스 배출홀(123)이 형성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 전극판 모듈(200)로부터 발생한 기체는 가스 배출 챔버(102)로부터 가스 배출홀(123)을 통해 가스 배출 유도부(122)를 거쳐 외부 공간으로 배출될 수 있다. 이때, 가스 배출 유도부(122)가 하부 캡(120)의 중심 바닥면으로부터 상향 돌출되게 형성되기 때문에, 가스 배출 유도부(122)의 상단에 형성된 가스 배출홀(123) 또한 하부 캡(120) 바닥면으로부터 상향 이격되게 위치하게 되므로, 수분 저장부(310) 측으로 유도되어 저장된 수분이 가스 배출홀(123)을 통해 외부로 배출되는 것이 방지된다. 즉, 가스 배출홀(123)이 하부 캡(120)의 바닥면에 위치하지 않고 가스 배출 유도부(122)를 통해 상향 이격되게 위치하므로, 가스 배출홀(123)을 통한 수분의 외부 유출이 방지되고, 이에 따라 수분 누출 없이 더욱 청결하고 안전하게 사용할 수 있다.

또한, 하부 캡(120)의 하단면에는 하향 돌출되는 지지 돌기(121)가 다수개 형성될 수 있으며, 이러한 지지 돌기(121)에 의해 가스 배출 유도부(122)의 개방된 하단부가 지면으로부터 상향 이격되게 위치하게 되고, 이에 따라 가스 배출 유도부(122)를 통한 가스 배출시 지면과의 접촉에 의한 막힘 현상 없이 원활하게 배출될 수 있다. 아울러, 이러한 지지 돌기(121)는 미끄럼 방지 기능을 수행하여 메인 하우징(100)의 지지 구조를 더욱 안정화할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 메인 하우징
101: 전해 챔버 102: 가스 배출 챔버
120: 하부 캡 121: 지지 돌기
122: 가스 배출 유도부 123: 가스 배출홀
130: 상부 캡 140: 실링 부재
150: 로드 차단부
200: 전극판 모듈
201: 전극 연결홀 202: 관통홀
210: 이온 격막 220: 제 1 전극판
230: 제 2 전극판 240: 실링 부재
300: 인바디 하우징
310: 수분 저장부 320: 전극 로드 가이드부
400: PCB 기판
401: 연결 단자
500: 전극 로드

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 별도의 원수 용기를 결합한 상태에서 상기 원수 용기에 저장된 원수를 전기 분해하여 수소수를 생성하는 휴대형 수소수 제조 장치에 있어서,
   상단부에 원수 용기를 삽입할 수 있도록 중공 원통 형상으로 형성된 메인 하우징;
   이온 격막을 중심으로 상하 양면에 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 각각 밀착 결합되는 형태로 형성되어 상기 원수 용기의 원수를 전기 분해하며, 상기 메인 하우징의 내부 중간 부분에 밀봉 결합되어 상기 메인 하우징의 내부 공간을 상하 분리 구획하는 전극판 모듈;
   상기 전극판 모듈의 하부에 위치하도록 상기 메인 하우징에 결합되어 상기 전극판 모듈을 지지하는 인바디 하우징;
   상기 전극판 모듈로부터 하향 이격되게 배치되도록 상기 인바디 하우징에 결합되는 PCB 기판; 및
   상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 상기 PCB 기판을 전기적으로 연결하는 전극 로드
   를 포함하고, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판은 원판 형태로 형성되고, 원판 영역의 가장자리 부분에 전극 연결홀이 형성되며, 상기 전극 로드는 일단이 상기 전극 연결홀에 접촉 결합되고 타단이 상기 PCB 기판의 연결 단자에 접촉 결합되며,
   상기 전극 로드의 외주면에는 수나사산이 형성되고, 상기 전극 연결홀은 상기 전극 로드가 나사 결합될 수 있도록 내주면에 암나사산이 형성되며,
   상기 전극 로드는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 관통하여 상기 제 1 전극판의 상면에 노출되게 결합되고,
   상기 제 1 전극판의 상면에 노출되는 전극 로드가 상기 원수 용기의 원수에 접촉하는 것을 방지하도록 상기 메인 하우징의 내측면에는 상기 전극 로드의 상부 영역을 밀봉 차단할 수 있는 로드 차단부가 돌출 형성되고,
   상기 제 1 전극판 상부에는 링 형상의 실링 부재가 삽입되며, 상기 실링 부재는 상기 로드 차단부 부위에서 상기 전극 로드에 대한 밀봉 기능을 수행하도록 상기 로드 차단부에 대응하여 일측과 타측이 돌출되게 형성되며,
   상기 인바디 하우징은 상기 전극판 모듈에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 내부에 가스 배출 챔버가 형성되고,
   상기 메인 하우징의 하단부에는 별도의 하부 캡이 탈착 가능하게 결합되고,
   상기 인바디 하우징의 하단부에는 상기 전극판 모듈에서 발생하는 수분이 유도되어 임시 저장될 수 있도록 수분 저장부가 형성되고, 상기 수분 저장부는 상기 메인 하우징의 하단부에 결합되는 상기 하부 캡에 의해 하단이 폐쇄된 형태로 형성되어 상기 하부 캡의 분리 제거에 따라 상기 수분 저장부에 임시 저장된 수분이 외부 배출되고,
   상기 하부 캡의 중심부에는 상기 가스 배출 챔버와 연통되도록 가스 배출홀이 외부 노출되게 형성되고,
   상기 하부 캡의 중심부에는 하단 개방된 중공 원통 형상으로 상기 인바디 하우징의 가스 배출 챔버 측으로 상향 돌출되는 가스 배출 유도부가 형성되며, 상기 가스 배출홀은 상기 가스 배출 유도부의 상단에 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대형 수소수 제조 장치.
   
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 인바디 하우징에서 상기 가스 배출 챔버를 이루는 내측면은 하단으로 갈수록 내부 수평 단면적이 감소하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대형 수소수 제조 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 하부 캡의 하단면에는 하향 돌출되는 지지 돌기가 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대형 수소수 제조 장치.
   
   

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