KR200484079Y1 - 수소 호흡기 - Google Patents

Abstract

수소 호흡기는 호흡 마스크, 물을 전기 분해하여 수소를 생성한 후 호흡 마스크로 공급하는 전해조를 구비하되 전해조는 2개 이상의 그룹으로 구성되어 각 그룹이 교대로 동작하는 수소 발생기, 수소 발생기의 수소를 호흡 마스크로 이동시키는 수소 이동 튜브, 그리고 수소 발생기의 수소 방출구 또는 수소 이동 튜브에 결합되고 수소에서 수분을 제거하는 수분 제거기를 구비한다.

Description

수소 호흡기{Hydrogen-gas Respirator}

본 고안은 호흡기에 관한 것으로, 상세하게는 수소를 흡입할 수 있는 수소 호흡기에 관한 것이다.

사람의 피부는 20대 이후에 지속적으로 노화 과정이 진행되는데, 특히 안면 피부의 노화를 늦추기 위해 많은 노력을 하고 있다. 피부 노화는 나이가 들면서 자연스럽게 진행되는 것이지만, 그 원인은 피부에서 생성되는 활성산소(活性酸素, oxygen free radical)나 자외선 노출 등으로 알려져 있다. 따라서, 피부 노화를 막을 수는 없겠지만, 피부의 활성 산소를 제거하거나 자외선을 차단하면 피부 노화를 늦출 수는 있다.

활성 산소는 인체의 면역 기능에 관여하여 이로운 작용도 하지만, 과다 생성된 활성산소는 세포에 직접 산화반응을 일으켜 DNA 돌연변이를 일으키기도 한다. 의학계는 활성산소로 인한 질병이 90% 이상을 차지하는 것으로 보고 있다.

이러한 활성산소를 몸속에서 제거하기 위해, 수소를 포함하는 물, 즉 수소수를 음용하거나 수소를 흡입하는 사례가 늘고 있다. 수소수를 마시거나 수소를 흡입하면, 활성산소는 수소와 반응하여 물로 환원되고, 환원된 물은 2차 반응 없이 몸 밖으로 빠져 나간다. 이러한 항산화 반응을 활용하는 방법들이 여럿 제안되고 있는데, 특허등록 제1292262호(2013.08.01. 등록)가 그것이다. 특허등록 제1292262호는 수소를 이용하는 사우나 부스에 관한 것으로, 사우나 부스의 일측에 수소 발생 장치를 설치하고, 생성된 수소를 사우나 부스에 공급하는 구조로 되어 있다.

그런데, 종래기술은 생성된 수소에 수분을 함유하고 있는데, 튜브를 통해 수소와 수분이 같이 이동하다가 수분이 튜브 내벽에 달라붙고, 그 결과 튜브 내에 세균이 번식할 수 있다. 이와같이, 수소 발생기를 장시간 사용하다 보면 수소와 함께 세균을 들어마시는 결과가 되어, 오히려 건강을 해칠 수도 있다.

본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

첫째, 수소 이동 튜브 내에서 수분의 존재를 최소화하여 세균 번식을 원천적으로 차단하고,

둘째, 수소 이동 튜브 내에 수분이 존재하더라도 세균이 번식하는 것을 차단하거나 박멸할 수 있으며,

셋째, 호흡 마스크에서 방출되는 수소의 몸속 흡수율을 최대화할 수 있고,

넷째, 수소의 생성 효율을 개선할 수 있는, 수소 호흡기를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 수소 호흡기는 호흡 마스크, 수소 발생기, 수소 이동 튜브, 수분 제거기 등을 포함하여 구성할 수 있다.

수소 발생기는 물을 전기 분해하여 수소를 생성한 후 호흡 마스크로 공급하는 전해조를 구비할 수 있다. 전해조는 2개 이상의 그룹으로 구성되고, 각 그룹은 교대로 동작할 수 있다.

수소 이동 튜브는 수소 발생기의 수소를 호흡 마스크로 이동시킬 수 있다.

수분 제거기는 수소 발생기의 수소 방출구 또는 수소 이동 튜브에 결합되어 수소 내의 수분을 제거할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에서, 수소 이동 튜브는 섬유막에 원적외선을 충진 흡수시킨 원적외선 방사부재를 내부에 구비할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기는 호흡 마스크 측의 수소 이동 튜브의 단부에 세라믹 소재를 분쇄하고 톱밥을 섞어 반죽한 후 소결 성형한 수소 분쇄기를 구비할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에서, 전해조는 마이너스 전극 측에 결합하는 제1 커버, 플러스 전극 측에 결합하는 제2 커버를 구비할 수 있다. 제1,2 커버는 대향하는 면에 미로 형태의 물 이동로를 구비할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에서, 전해조의 제1,2 커버는 물 이동로에 물이동 지연부재를 다수 구비할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에서, 전해조의 물이동 지연부재는 물이동 방향에 대해 지그재그로 배치할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에서, 전해조의 물이동 지연부재는 곡면 형태, 예를들어 원형 또는 타원형으로 구성하여 수용돌이를 발생시킬 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 고안의 수소 호흡기에 의하면, 수분 제거기를 통해 수소 이동 튜브 내의 수분을 제거 내지 최소화함으로써 수소 이동 튜브 내에 세균이 번식하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에 의하면, 수소 이동 튜브 내에 수분이 존재하더라도 원적외선 방사부재를 통해 세균이 생존하는 것을 차단할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에 의하면, 호흡 마스크에서 방출되는 수소를 분쇄함으로써 수소의 몸속 흡수율을 최대화할 수 있다.

본 고안의 수소 호흡기에 의하면, 전해조의 물 이동로를 미로 형태로 구성함으로써 전극과 물의 접촉 시간을 최대화할 수 있고, 이를 통해 물이 전극과 효과적으로 접촉함으로써 수소의 생성 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 수소 호흡기의 구성도이다.
도 2a는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 구성도이다.
도 2b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 다른 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3a,3b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 전해조를 도시하는 결합 사시도와 분해 사시도이다.
도 3c는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 전해조의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 3d는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 전해조의 또다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 4a,4b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수분 제거기의 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 수소 호흡기의 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 수소 호흡기는 호흡 마스크(100), 수소 발생기(200), 수소 이동 튜브(300), 수분 제거기(400), 원적외선 방사부재(500), 수소 분쇄기(600) 등을 포함하여 구성할 수 있다.

호흡 마스크(100)는 수소를 방출하는 것으로, 얼굴을 감싸는 형태, 코에 삽입하는 형태 등으로 다양하게 구성할 수 있다.

수소 발생기(200)는 내부에 전해조를 구비하여 수소를 생성한 후 이를 수소 이동 튜브(300)를 거쳐 호흡 마스크(100)로 공급할 수 있다. 수소 발생기(200)는 아래에서 도 2a,2b를 참조하여 상세히 설명한다.

수소 이동 튜브(300)는 수소 발생기(200)에서 생성된 수소를 호흡 마스크(100)로 이동시키는 것으로, 연질의 실리콘 등으로 구성할 수 있다.

수분 제거기(400)는 수소 발생기(200)에서 수소가 방출되는 부분 또는 수소 이동 튜브(300)에 설치할 수 있다. 수분 제거기(400)는 수소 발생기(200)에서 생성되어 호흡 마스크(100)로 이동하는 수소에서 수분을 제거할 수 있다. 수분 제거기(400)에 대해서는 아래에서 도 4a,4b를 참조하여 상세히 설명한다.

원적외선 방사부재(500)는 수소 이동 튜브(300) 내에 구비할 수 있다. 원적외선 방사부재(500)는 수소를 통과시키는 소재로 구성하며 소정 두께의 막 형태로 구성할 수 있다. 원적외선 방사부재(500)는 나노 섬유막에 원적외선을 충진 흡수시켜 구성한 것일 수 있다. 원적외선 충진은 나노 섬유막 상에 고순도 질소 분위기에서 50~55℃로 유지하면서 고전압 7.0kV, 59.9Hz, 0.2mA를 1초간 5000회 이상을 가하는 방식을 사용할 수 있다. 그 밖에, 원적외선 방사 물질을 나노 섬유막에 도포하는 방식도 가능하다. 원적외선 방사부재(500)를 수소가 이동하는 경로에 배치하면, 수소 속에 포함된 세균을 살균할 수 있고, 수소의 항산화 반응을 촉진할 수도 있다.

수소 분쇄기(600)는 수소 이동 튜브(300)의 수소 방출구에 결합할 수 있다. 수소 분쇄기(600)는 방출되는 수소를 미세하게 분쇄하여 미세 수소로 변환할 수 있다. 수소 분쇄기(600)는 내부에 미세 통공을 갖는 세라믹으로 구성할 수 있다. 수소가 미세 통공을 통과하면서 분쇄되어 미세 수소로 변환되고, 그 결과 외부로는 미세 수소가 방출된다. 미세 수소는 흡수율이 높아 항산화 반응을 촉진시킬 수 있다. 수소 분쇄기(600)는 볼 형태로 구성할 수 있다. 수소 분쇄기(600)를 형성하는 방법은, 먼저 세라믹 소재를 분쇄하고 이에 톱밥 등을 섞어 반죽한다. 세라믹 반죽은 볼 형태로 성형된다. 이후, 성형 볼을 소결하면, 그 속에 포함된 톱밥 등이 타서 제거되고, 톱밥 자리에는 미세 통공들이 만들어진다. 미세 통공은 나노(nano) 크기의 직경을 가져, 뭉쳐진 수소 분자들을 잘게 분해할 수 있다.

수소 분쇄기(600)를 수소 방출구에 결합하면, 수소 가스의 압력이 낮을 경우에는 수소를 외부로 방출하는 것이 어려울 수 있다. 이 경우, 수소 발생기(200)에 가압 펌프를 구비하면, 가압 수소를 수소 이동 튜브(300)로 공급할 수 있고, 그 결과 수소가 수소 분쇄기(600)의 미세 통공을 수월하게 빠져나갈 수 있다.

도 2a는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 구성도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 수소 발생기(200)는 수조(210), 물 공급 밸브(WV1,WV2), 제1,2 전해조(221,223), 수소 배출 밸브(HV1,HV2), 물 배출 밸브(EV1,EV2), 제어부(230), 케이스(240), 다수의 튜브 등으로 구성할 수 있다.

수조(210)는 물을 저장하고 있으며, 제1,2 전해조(221,223)에서 물이 필요할 때 제어부(230)의 제어에 따라 제1,2 전해조(221,223)에 물을 공급한다.

물 공급 밸브(WV1,WV2)는 수조(210)와 제1,2 전해조(221,223) 사이에 설치되며, 제어부(230)의 제어에 따라 선택적으로 개폐한다. 물 공급 밸브(WV1,WV2)는 제1,2 전해조(221,223)에 연결되는 튜브의 각각에 설치할 수 있다.

전해조는 2개 이상으로 구성할 수 있다. 제1 전해조(221)와 제2 전해조(223)는 소정 시간마다 교대로 동작하면서 수소를 생성하면서 수소를 연속적으로 공급할 수 있다.

제1,2 전해조(221,223)는 수조(210)와 연결되는 물 공급 튜브, 생성된 산소를 외부로 배출하는 산소 배출 튜브, 불순물을 포함하는 물을 배출하는 물 배출 튜브, 그리고 생성된 수소를 내보내는 수소 배출 튜브 등과 연결된다.

제1,2 전해조(221,223)는 밀폐 공간 내에 분리된 2개 전극을 격막으로 분리하고 있다. 외부에는 전원 연결을 위한 전원 단자가 구비된다.

제1,2 전해조(221,223)는 물을 전기 분해하여 수소와 산소를 생성한다. 마이너스 전극에서는 수소를 발생시키고, 플러스 전극에서는 산소를 발생시킨다. 생성된 수소와 산소는 중앙의 격막에 의해 분리되어 각각 수소 배출 튜브와 산소 배출 튜브로 이동한다.

제1,2 전해조(221,223)에서 생성되는 수소와 산소의 양은 인가되는 전압 또는 전류의 크기 또는 시간에 따라 달라지는데, 인가되는 전압 또는 전류는 제어부(230)에 의해 제어된다.

제1,2 전해조(221,223)의 전극은 티타늄(Ti)을 기본 소재로 하며, 그 위에 백금을 코팅한 것 등을 사용할 수 있다.

수소 배출 밸브(HV1,HV2)는 방출 방향으로만 통과시키는 일방향 통과 밸브를 사용할 수 있다.

물 배출 밸브(EV1,EV2)는 제어부(230)의 제어에 따라 일정 주기로 개폐되어, 제1,2 전해조(221,223) 내의 물을 외부로 방출한다. 제1,2 전해조(221,223)에서 전기 분해가 일어나면, 마이너스 전극에는 칼슘, 마그네슘 등의 분순물이 생성될 수 있다. 이러한 분순물은 전해 전류를 감소시켜 전기 분해의 효율을 떨어뜨린다. 따라서, 제1,2 전해조(221,223) 내의 물을 일정 주기로 배출해 줄 필요가 있다.

케이스(240)는 대응하는 2개의 커버를 대향시켜 결합하여 구성할 수 있다.

도 2b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 다른 실시예를 도시하는 구성도이다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 수소 발생기(200')는 수소 센서(250)를 통해 호흡 마스크(100)로 공급되는 수소의 양을 측정하여 제1,2 전해조(221,223)의 동작을 제어하도록 구성할 수 있다.

수소 센서(250)는 수소 발생기(200)의 수소 방출구 또는 수소 이동 튜브(300)에 설치할 수 있다. 수소는 공기 중에 4% 이상이 노출되면 산소와 자연 발화하여 폭발할 수 있기 때문에, 호흡 마스크(100)로 공급되는 수소의 양을 그 이하로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 사용자마다 호흡하는 수소의 최적량이 다를 수 있으므로, 사용자에 맞게 수소 공급량을 조절할 수 있다.

수소 센서(250)는 접촉 연소식, 반도체식, MOSFET(metal oxide semiconductor filed effect transistor), SAW(surface acoustic wave), 열전식, 기계 열전도식 등 다양한 방식이 있다.

제어부(230)는, 수소 센서(250)로부터 수소량 검출값을 수신하면, 기준 범위와 비교하고, 수소량 검출값이 기준 범위의 상한값을 초과하면 동작하고 있는 제1 전해조(221) 또는 제2 전해조(223)를 정지시키고, 기준 범위의 하한값 아래이면 동작하고 있는 제1 전해조(221) 또는 제2 전해조(223)에 전압이나 전류를 더 인가한다. 이러한 제어를 통해, 호흡 마스크(100)로 공급되는 수소의 양을 최적으로 유지할 수 있다.

도 3a,3b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수소 발생기의 전해조를 도시하는 결합 사시도와 분해 사시도이다.

도 3a,3b에 도시한 바와 같이, 전해조는 제1 커버(25), 제2 커버(26), 전극부(30) 등으로 구성할 수 있다.

제1 커버(25)는 외측에 외부로부터 물이 유입하는 제1 물 유입부(21)와 물이 배출되는 제1 물 배출부(23)를 구비할 수 있다. 제1 커버(25)는 내측에 제1 물 이동로(P)를 구비할 수 있다. 제1 물 이동로(P)는 길이 방향을 따라 지그재그로 연결되는 고랑 형태로 구성할 수 있다. 제1 물 이동로(P)의 측방에는 제1 격벽(S)을 구비할 수 있다.

제2 커버(26)는 제1 커버(25)와 대칭 형태로 구성할 수 있고, 제1 커버(25)와 대향하여 결합할 수 있다. 제2 커버(26)는 외측에 외부로부터 물이 유입하는 제2 물 유입부(22)와 물이 배출되는 제2 물 배출부(24)를 구비할 수 있다. 제2 커버(26)는 내측에 제2 물 이동로(미도시, P와 동일)를 구비할 수 있다. 제2 물 이동로는 길이 방향을 따라 지그재그로 연결되는 고랑일 수 있다. 제2 물 이동로의 측방에는 제2 격벽(미도시, S와 동일)을 구비할 수 있다.

전극부(30)는 제1 커버(25)와 제2 커버(26) 사이에 삽입 고정된다. 전극부(30)는 제1 단자(T1)을 마이너스 전극(31)에 연결하고 제2 단자(T2)를 플러스 전극(33)에 연결하며, 마이너스 전극(31)과 플러스 전극(33) 사이에 고분자이온교환수지막(32)을 삽입하는 형태로 구성할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 전해조는 물 이동로(P)를 미로 형태로 구성함으로써 물 이동 시간을 증가시키고, 그 결과로서 물과 전극(31,33)의 접촉 시간을 늘려 수소 발생 효율을 높일 수 있다.

도 3c는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 전해조의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 전해조에서 제1,2 커버(25,26)는 물 이동 방향에 수직되게 물 이동 지연부재(41)를 다수 구비할 수 있다. 물 이동 지연부재(41)는 물 이동 시간을 더 증가시키고, 그 결과로 물과 전극(31,33)의 접촉 시간을 더 늘려 수소 발생 효율을 더 높일 수 있다. 이러한 효과를 높이려면, 물 이동 지연부재(41)를 물 이동의 방향에 대해 지그재그로 배치하면 더 효과적일 수 있다.

도 3d는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 전해조의 또다른 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 전해조의 물 이동 지연부재(51)는 곡면, 예를들어 원형, 타원형으로 구성할 수 있는데. 이 경우 물 이동로(P)에서 물이 이동하면서 물 이동 지연부재(51)과 충돌하면서 주위에 수용돌이를 발생시키거나 물을 튀킬 수 있다. 그 결과, 물과 전극(31,33)의 접촉율을 훨씬 더 높일 수 있고, 그 결과로서 수소 발생 효율을 더욱 배가시킬 수 있다.

도 4a,4b는 본 고안에 따른 수소 호흡기에서 수분 제거기의 구성도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 수분 제거기(400)의 제1 실시예를 도시하고 있다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 수분 제거기(400)는 전해조 그룹(221,223)과 호흡 마스크(100)를 연결하는 수소 이동 튜브(300)의 내부에 소정 공간을 갖는 확장 공간부(410)의 형태로 구현할 수 있다. 수분은 수소보다 무겁기 때문에, 통과하는 튜브에 확장 공간을 형성하면, 수분은 확장 공간의 하부로 가라앉고 수소만 튜브를 따라 계속 이동한다. 하부로 가라앉은 수분은 수조(210)로 회수하거나 외부로 배출할 수 있다.

도 4b는 본 발명에 따른 수분 제거기(400)의 제2 실시예를 도시하고 있다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 확장 공간부(410)에 수분 거름막(412)을 추가 설치할 수 있다. 수분 거름막(412)은 알루미노 실리케이트 계열의 제올라이트계 몰리큘라 시이브(molecular sieve), 실리카겔, 알루미나 또는 무수황산칼슘 등의 수분 흡착제를 포함할 수 있다. 수분 거름막(412)은 수분 이동을 차단하고 수소를 통과시키는데, 이동 차단된 수분은 확장 공간부(410)의 하부로 모인다. 확장 공간부(410)의 하부에 모인 물은 회수하여 다시 사용하거나 외부로 배출할 수 있다.

이상 본 고안을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 고안을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 고안의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 변형이나 수정은 아래의 청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

100 : 호흡 마스크 200 : 수소 발생기
300 : 수소 이동 튜브 400 : 수분 제거기
410 : 확장 공간부 412 : 수분 거름막
500 : 원적외선 방사부재 600 : 수소 분쇄기
21 : 제1 물 유입부 23 : 제1 물 배출부
22 : 제2 물 유입부 24 : 제2 물 배출부
25 : 제1 커버 26 : 제2 커버
30 : 전극부 31 : 마이너스 전극
32 : 고분자이온교환수지막 33 : 플러스 전극
41,51 : 물이동 지연부재 P : 물 이동로
S : 격벽 T1 : 제1 단자
T2 : 제2 단자

Claims (7)

1. 수소 호흡기에 있어서,
   호흡 마스크;
   물을 전기 분해하여 수소를 생성한 후 상기 호흡 마스크로 공급하는 전해조를 구비하되, 상기 전해조는 2개 이상의 그룹으로 구성되어 각 그룹이 교대로 동작하는 수소 발생기;
   상기 수소 발생기의 수소를 상기 호흡 마스크로 이동시키는 수소 이동 튜브; 및
   상기 수소 발생기의 수소 방출구 또는 상기 수소 이동 튜브에 결합되고, 상기 수소에서 수분을 제거하는 수분 제거기를 포함하고,
   상기 전해조는 마이너스 전극 측에 결합하는 제1 커버와 플러스 전극 측에 결합하는 제2 커버를 구비하고, 상기 제1,2 커버는 대향하는 면에 미로 형태의 물 이동로를 형성하며, 상기 물 이동로에는 물이동 지연부재를 다수 구비하고, 상기 물이동 지연부재는 물 이동 방향에 대해 지그재그로 배치되고 곡면을 구비하여 소용돌이를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 수소 호흡기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 수소 이동 튜브는
   나노 섬유막에 원적외선을 충진 흡수시킨 원적외선 방사부재를 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는, 수소 호흡기.
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