KR20130030150A

KR20130030150A - 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치

Info

Publication number: KR20130030150A
Application number: KR1020110093721A
Authority: KR
Inventors: 지은상; 지세영
Original assignee: 주식회사 선도
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-26
Also published as: KR101261875B1; WO2013039291A1

Abstract

본 발명은 용존수소와 용존오존이 풍부한 기능성 물을 용이하게 생산할 수 있어 우리가 매일 마시는 물, 음료, 농업, 식품 보존, 의료, 미백, 화장품 등에 사용할 수 있고, 반도체나 액정디스플레이 등의 전자산업과 같은 세정공정에 기능수로 사용할 경우 수소수는 제품표면에 미립자 부착방지와 제거 및 산화방지의 효과를 가지며, 오존수는 제품표면의 금속산화물의 제거 등을 위한 세정공정과 의료분야에도 사용할 수 있도록 수돗물, 지하수 등의 원수를 정수 및 이온제거 작업 등을 수행한 초순수를 전기분해하여 발생하는 수소 또는 오존을 초순수의 수소용해기 또는 오존용해기를 이용하여 완전히 용해된 기능성을 가진 수소수 또는 오존수를 발생하여 마시는 물, 음료, 농업분야, 산업체의 세정분야 등에 사용할 수 있는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치이다.

Description

기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치{Manufacturing Device of Hydrogen Water And Ozone Water With Functional}

본 발명은 기능성을 가진 수소수와 오존수 제조장치에 관한 것으로서,

상세하게는 원수를 전처리 과정을 통하여 생성된 초순수를 고분자 전해질 이온교환막을 이용하여 전기분해하여 발생된 수소를 초순수에 용해한 수소수와 오존을 용해한 오존수를 생산하여 아토피피부염, 미백, 치과 및 생활 습관병 등과 같은 의료용으로 이용하거나 반도체, 엘씨디(LCD)등의 아이티(IT) 산업용이나 의료용으로 사용하고, 기능성 오존수는 식품, 의료 및 산업용으로 사용하는 기능성물 제조 장치에 관한 것이다.

인류는 인간의 풍요한 물자의 확보를 위해 농업이나 축산업 등에 있어서 많은 화학성분인 비료와 대량의 축산을 위한 여러 소독약 등의 사용과 끊임없는 산업의 고도화 발전으로 자연훼손, 지구의 온난화로 자연환경의 역습과 재앙으로 불안감이 증폭되어 가고 있고, 환경오염에 따른 아토피 등의 생활습관병 등이 증가되고 있는 실정이다.

그러한 산업화의 결과로 사람에게 기본적으로 필요한 물에 대한 오염도 점점 증가하여 최근에는 삶의 질 향상과 건강수명연장을 위하여 안전한 물, 깨끗한 물의 요구에서 건강을 살리는 물의 요구에 이르고 있다.

우리가 마시는 물이 각종 미생물로부터 안전성 확보와 수돗물에 함유된 유기물과 소독약제로 인한 발암성 물질 생성억제가 가장 시급한 당면문제이며, 안전한 우리 식탁의 농산물은 이제 노지재배에서 수경재배 방식으로 의료용 물 또한 기능성을 요구하고 있다.

활성 수소는 "H"로 표시하며 원자 상태의 수소를 말한다.

일반적으로 우리가 말하는 수소라고 하는 것은 "H₂"를 말하는 것으로 분자의 수소이다.

활성 수소는 활성 산소와 쉽게 결합되어 각종 질병의 원인이 되는 활성 산소를 무해 화 시키는 것으로 알려지고 있다.

체내에서 에너지를 만들 때 사용되는 산소의 2 %가 활성 산소 된다고 하지만, 만약 활성 산소 화하는 현장에 활성 수소가 항상 존재하면 활성 산소가 원인이 되는 질병 (모든 질병의 원인의 90 %가 활성 산소라고 한다)이 원칙적으로 발생하지 않을 것이다.

활성 수소수로 말하는 것들은 사실 활성 수소가 포함되어 있지 않지만, 활성 수소수를 마시면 몸 상태가 좋아진다고 알려져 있으며, 세계적으로 유명하다고 하는 기적의 물로 알려진 루르드 샘물, 노르데나우, 트라코테의 물은 몸에 좋다고 알려져 있는 것은 사실이다.

원자 상태의 수소가 체내에 존재하기 위해서는 어떠한 방법으로 수소가 단일 원자화 하지 않으면 안된다.

다른 설명으로 체내에 존재한다고 말하는 수소 분해 효소이다.

그러나 분명한 존재에 대한 설명에 많은 현실성 거의 없이 부정적인 정보가 대부분이다.

만약 체내에서 양적으로 충분한 활성 수소를 만들 수 있다는 것이 입증되고 활성 산소의 해독에 현실성이 있는 메커니즘이 이화학적으로 해명되어 선진국 대기업 등에서 집중적으로 연구를 시작하였다고 한다.

언론 보도에 의하면 활성수소가 인간의 건강, 나아가 수명을 크게 연장의 가능성이 있다는 연구발표가 있다.

1) 지구 생명체의 숙명 - 산화 장애

지구 생명체의 생존권인 대기의 약 21 %는 산소에 의해 점유 되고 있다. 따라서 지구상의 생물은 항상 산화 장해에 노출되어있다.

인간의 표면적인 것에 대해서는 안면 주름과, 머리카락의 탈모와 백발 등 피부 조직의 노화.

체내에서는 섭취하는 음식물을 호흡으로 들이마신 산소로 산화하여 생명 유지에 필요한 대사를 함으로서 불가피하게 활성 산소의 생산을 초래하게 된다.

이 활성 산소가 체내에서 몸을 구성하고 있는 물질을 산화 변성하는 것으로, 세포가 죽어 버리는 단백질이 변성, DNA가 손상 등의 장애가 일어나, 결과적으로 다양한 질병이 발생하게 한다는 것이다

2) 생명체 탄생의 장 "물"의 실태

(1) 지구상의 물의 특징

지구상의 물에는 세계 공통의 가장 큰 특징이 있다.

그것은 지구상에 존재하는 물은 모두 녹아 수소 량이 매우 부족한 물이라는 사실이다. 그 이유는 수소 원자 분자는 우주에서 가장 작고 가벼운 원소이기 때문에 항상 물속에서 분산, 소실되어 있기 때문이다

(2) 수소 부족 물의 불모

생물 탄생의 원초적에서 "수소 부족 물"에 의존하지 않을 수 없었다.

지구상의 생물은 자기 종족의 보전을 도모하기위한 방안으로 "항산화 효소"개발 필요성이 대두되게 된 것이라고 할 수 있다.

표현을 바꾸면, 항산화 효소의 개발에 성공 없었다면 생물종은 멸종 위기에 처할 수밖에 없었다고 추정되기 때문이다.

(3) 수소 분해 효소

"NATURE"잡지 1997 년 제 385 권 제 126 페이지에 게재한 논문에 다음과 같은 재미있는 설명이 보인다.

<Ni/Fe 수소분해효소> 가장 오래된 효소 (38 억 년 전)의 동료이며, 분자 수소를 가역적으로 분해하여 원자 수소를 만들 수 있는 것부터, 원시 생명체는 분자 수소를 효율적으로 활성화 (원자 수소를 만드는) 방법을 발달시키고 있다는 것을 알 수 있다.

이 논문에서 원시 수소 분해 효소는 현재 고등 생물이 가지는 "항산화 효소"의 선구 체로서의 의미를 가지고 있다고 추측하고 있다.

3) 수소 풍부 물의 개념

(1) 전해수 - 임시 수소 증가 가수

우리나라는 전기 분해에 의해 물을 개량하기 흔히 알칼리 이온 생성기라고 하는 장치이다, 그러나 사실 음극 물에 일시적으로나마 전해 이전 물에 비교하여 용존 수소가 우위에 증가 있다는 것을 확인했다.

(2) 항상 수소 풍부 수

그 후 2001 년 3 월에 이르러 전기 분해에 의한 환원 물의 용존 수소 량은 일시적인 것임이 밝혀졌다. 즉, 생성된 원자 수소는 초, 분자 수소도 분 단위로 분산, 소실되어 버리는 것이 판명된 것이다.

그래서 그 결함을 보충하고 항상 "수소를 풍부하게 포함한 상태의 물"을 생성하는 방법으로 2001 년 9 월 새롭게 "수소 발생 미네랄 스틱"을 개발이 되도록 하였다.

이것은 다음 화학식 "금속 마그네슘과 물이 반응하면 수산화 마그네슘과 수소가 생성된다"는 원리를 이용한 것이다.

Mg + 2H₂O → Mg(OH)2 + H₂

즉, 물을 넣은 용기에 마그네슘을 주성분으로 하는 스틱을 투입하여 10 ~ 20 분이 지난 물속에 수소 가스는 이미 포화 상태가 된다.

또한 이 장비의 특징은 항상 새롭게 발생하는 수소가 보충되는 결과 "항상 수소의 풍부한 물"을 음용할 수 있다는 점이다.

지난 20 년 동안 임시 수소 증가 (음극 물)된 물을 상시 수소 풍부수를 음용을 하면 임상결과 증상의 개선 효과가 있음을 관찰하여 왔다.

당뇨병 환자의 혈당 조기 하강

간기능 장애의 조기 개선

통풍 환자의 요산 수치의 조기 하강

높은 콜레스테롤 -혈증의 조기 개선

위 십이지장의 조기 치료와 재발 방지

고혈압 저혈압 증 협심증 심근 경색 등 혈관 질환 개선

두드러기 천식 아토피 - 피부염 등 과민성 질환의 조기 개선

자율 신경 실조증, 우울증 등 정신 신경 질환 개선

생리 불순 월경 곤란 증 갱년기 장애 등의 조기 개선

류마치스성 관절염 교원병

난치성 질환 개선

이상과 같은 다양한 질환의 조기 개선 효과가 관찰되었다.

따라서 "수소가 풍부한 물은 분명 활성 산소 제거 효과가 있다"고 가정하면 위의 각종 질환의 개선 치료가 가능하다고 하는 생각이 무리는 아니다.

4) 활성 산소 종의 소거

(1) 물 제어 학설

그런데 위의 "수소가 풍부하게 포함한 물을 음용하면 각종 질병의 개선, 조기 치료 효과를 얻을 것이다"라는 사실의 해석이다, 그 작용은 분자 수소가 체내의 수소 분해 효소에 의해 원자 수소 (활성 수소)로 분해되고, 이 활성 수소가 활성 산소 종류들과 차례차례 결합, 이것을 제거하여 최종적으로 물로 만든다는 것이다

가) O₂ + e ^-→ O₂ ^-

나) O₂ ^- + H ⁺ H ⁺ → H₂O₂

다) H₂O₂ + e ^- → ㆍHO + HO ^-

라) HO^- + H ⁺ → H₂O

마) HO ^- + H⁺ → H₂O

(2) 항산화 물질의 실태

아스코르빈산 (비타민 C)은 항산화 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 그런데 산화 환원이 동시에 일어나고, 연쇄적으로 지속하는 반응이므로, 아스코르빈산이 활성 산소를 환원 시킬때, 아스코르빈산은 활성 산소에 의해 산화되고 새로운 아스코르빈산이 생성되어 이것이 유전자에 손상을 주는 것으로 알려져 있다.

이와 같이 일반적으로 항산화 물질은 일련의 환원 및 산화 연쇄 반응 결과, 일종의 부작용을 일으키게 될 위험성을 안고 있는 것은 부정할 수 없다.

이러한 점에서, 활성 수소는 활성 산소와 결합해서 후자를 환원 제거하여 최종적인 결과로 물만을 생기기 때문에 안전하다.

인간은 나날이 물질적인 풍요로움과 삶의 질 향상으로 행복을 만끽하고 추구하여 오고 있다. 그러나 지구의 온난화와 각종 자연으로 부터의 공격(대기오염, 수질오염등)으로 암과 같은 각종 생활습관병들은 증가하는 추세이다.

농업측면에서 보면 기상이변으로 수확량 급감등으로 폭등세가 지속되어 소위 식물공장이라는 수경재배기술이 대안으로 각광을 받으나 이는 일반적인 물로는 기대한 수확량이 보장되지 않고 심지어 농약에 의존하기도 한다.

IT와 같은 산업에서는 초순수(ultra pure water)와 같은 깨끗한 물로 세정을 하여도 제품에 각종 이물질들이 제거가 되지 않아 수소수로 세정을 하면 이물질 제거는 물론 화공약품 저감과 페수 및 대기오염도 줄일 수 있다.

생활환경측면에서는 만병의 근원인 활성산소의 제거에는 SOD(활성산소 제거 효소) 관련 식품과 비타민 C와 같은 것을 많이 섭취하는 것이 좋다고 알려 지고 있으나 활성산소의 가장 항산화력이 잇는 것이 수소이고 이것을 물에 용해하는 기술의 개발로 수소수가 각광을 받고 있다.

수소는 자동차와 미래에너지로 무한한 자원으로 전세계가 이 분야의 연구개발에 박차를 가하고 있기도 하다.

이렇듯 21 세기는 수소수의 시대가 도래 하였다고 하여도 과언이 아닐 것이다.

수소가 가지는 지상에서 최강인 것은 항산화 능력 즉 환원력이 우리 몸으로 누릴 수 있기 때문이다.

수소수는 마시는 것 뿐 만 아니라 대도시 인구집중으로 실내공기와 먹거리의 안전성 등으로 신생아는 물론 어린이에서 성인까지 아토피와 같은 피부염증에 시달리고 있다.

수소수로 목욕을 하면 가려움이 완화되고 피부염증이 치료개선된다는 것은 이미 선진국에서 발표된 내용이다.

즉, 인간은 산화 에너지를 사용 생명을 유지하고 있기 때문에 당연히 부산물로서 활성 산소의 발생에 따른 피해를 피할 수 없다.

그래서 우리 몸은 시시각각으로 노화하고 있으며, 그 노화를 조금이라도 지연(안티 에이징)을 위해서는 수소수가 가장 가능성이 있다.

1970년대만 하여도 알레르기는 주사를 맞고 쇼크에 빠지거나 음식을 먹고 두드러기가 나타나는 신체면역반응의 한 부분으로 생각하였고 알레르기의 대표적인 질환인 아토피피부염, 천식, 알레르기비염은 흔하지도 않았고 또 그냥 대수롭지 않게 생각했다.

그러나 1980년을 기점으로 폭발적으로 증가하여 이제는 알레르기 질환은 상식이 되었으며, 1995년부터 조사가 시작된 국제알레르기역학조사(International Study of Asthma, Allergies in Children; ISAAC)에 의하면 지난 1년간 진단을 받은 병력을 근거로 우리나라의 천식과 아토피피부염 유병률을 산출하면 6-7세에서 각각 8%와 4.5% 정도로 보고하였다. 아토피가 급증은 급변한 산업 개발로 인한 환경오염이 원인과 식품개발도 원인이다.

그 다음으로는 냉난방시설과 각종 실내마감재 등으로 인한 오염물질들, 미세먼지를 양산하는 자동차 매연, 담배 그리고 황사 등이 주요 아토피발생 요인이며 모유수유 형태를 포함한 식품문화의 변화도 아토피질환의 발생에 영향을 주고 있다.

정부(환경부외)와 각 지방자치단체들도 매년 막대한 예산을 지출하면서 다양한 조사, 감시 및 관리를 강화하지만 점차적으로 늘어나는 아토피가 이제는 사회적 문제화 되고 있는 실정이다.

세계적으로 기적의 물 (프랑스 루르드, 독일 노루데나우, 멕시코 트라코테등)로 불리우는 곳에서 나오는 물로 씻거나 마시면 피부병을 포함한 난치병들이 치유된다는 것은 이미 보도된 사실인데 이러한 물의 공통점은 물에 수소가 함유되어 있다는 것이 밝혀졌다.

환절기에 더 많은 아토피환자가 발생하는데 신체내외부의 기온차와 습도 등에 의해서 피부의 모공이 닫히면서 신체내부의 열에너지가 발산이 안되고, 각종 스트레스가 동반되어 신체 가장자리로 돌출된다는 보고가 있다. 흥미있는 것은 동남아시아인 들이나 운동선수들은 아토피가 눈에 띄게 없다고 하는 데 그 이유는 많은 땀을 흘림으로서 피부의 모공이 열리기 때문에 피부가 항상 보습효과도 있다는 이야기도 있다.

사람은 매일 산소를 들이마시면서 살아가는 데 호흡하는 데 사용된 산소의 2%는 인체에 유해한 활성산소로서 모든 질병의 근원이라는데 이의가 없다.

이러한 활성산소를 제거하기 위해서 비타민 C가 함유된 식품이나 상품으로 섭취를 하게 된다 그러나 비타민 C보다 항산화력이 수백배 높은 것이 수소이다

이러한 수소는 인체에서 생활습관병(당뇨, 암, 비만, 치매, 고지혈증, 류마티스등)과 노화는 물론 아토피성 피부염 등에 효과가 있음이 보고되고 있다 (Treatment of atopy dermatitis with hydrogen containing water; shoto-kai medical corporation, M.D Yoshikazu Irie).

이러한 수소수를 생성하기 위한 제조장치로써, 등록특허 제10-0274106호에서는 수소 용존수 제조장치가 개시되어0.1 ppm 이상의 농도의 용존 수소를 포함하는 순수이며, 상기 물은 인산나트륨 또는 양극에서 얻어진 양극수에 의해, pH 7.2 내지 7.3으로 조정되어 있고, 또한, 상기 물의 산화 환원 전위는 +100mV 이하로 되어 있는 전해수소 용존수에 있어서, 하기 가)～바)의 군에서 선택된 용도에 사용하는 것을 특징으로 하는 전해수소 용존수에 관한 것으로써, 통상적인 전기분해방법에 의한 전해수소 용존수 생성한다.

가) 수액제제(transfusion formulation), 인공 투석액제, 복막 관류액제 또는 약제

나) 화장수

다) 항산하 식품(antioxidation edibles)

라) 가공 음료수

마) 야채·과실 등의 출하전 세정제

바) 식품 첨가물

이에 반해 격막없는 전기분해를 이용한 출원발명 제 10-2011-0017307호에서는 원수를 정수한 후 전기분해를 하여 수소를 발생시키거나 마그네슘과 같은 금속염을 물에 녹여 수소를 발생시키거나 봄베(압력용기)에 충진된 수소를 정수된 물에 용해시켜 먹는 물, 음료, 의료, 농업 및 산업용으로 사용될 수 있는 수소수를 제조하는 수소수 제조장치에 관한 것이다.

상기의 수소수 제조장치는 물을 전기분해하여 수소를 발생하여 이를 정화된 원수에 용해시키는데 있어 수소수만을 제조하고 있어 반대전극을 통해서 발생시킬 수 있는 오존수를 함께 이용하지 못하는 문제점이 있다.

그리고 오존수 생성 장치로서 종래 일본특개2003-19486호에서 오존수를 생성하기 위하여 피처리수를 통과시키기 위한 관로와 관로의 도중에 마련된 오존 주입기와 오존 주입기 상류의 관로 외벽에 마련된 영구자석을 구비하고 있으며, 종래 일본공개특허(10-2007-0107705)에서 피처리수를 통과시키기 위한 배관과 해당 배관의 도중에 마련한 기액 혼합 구조와 해당 기액 혼합 구조에 오존을 공급하기 위한 오존 공급 구조를 포함하여 구성한 오존수 생성 장치에 있어서 해당 기액 혼합 구조에는, 내부에 자력을 작용시키기 위한 자석을 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 오존수 생성 장치가 있으나 이러한 오존수 생성장치는 오존수만을 생산할 수 있으며 오존수를 생산하기 위하여 원수를 정화하는 부분이 없어 원수 자체의 품질에 대한 신뢰성이 부족한 문제점이 있으며, 오존수의 생산방법에 있어서도 구체적인 방법이 제시되지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로,

본 발명은 수돗물, 지하수 등의 원수를 정수 및 이온제거 작업 등을 수행한 초순수를 전기분해하여 발생된 수소 또는 오존을 각각의 용해기를 이용하여 초순수와 완전히 용해시켜 기능성을 가진 수소수 또는 오존수를 발생하여 마시는 물, 음료, 농업분야, 산업체의 세정분야 등에 사용할 수 있는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치는,

원수를 보관하는 원수저장용기;

상기 저장용기로부터 원수를 전처리수탱크로 전송하는 정수배관;

상기 정수배관의 내부에는 막구조로 상기 전송된 원수를 정수처리하는 정수부;

상기 정수부에서 처리된 물을 저장하는 전처리수탱크;

상기 전처리수탱크로부터 전송되는 원수를 초순수탱크로 전송하는 초순수배관;

상기 초순수배관의 내부에 설치되어 정수된 원수를 초순수로 변환하는 초순수변환부;

상기 초순수배관을 통하여 전송된 초순수를 보관하는 초순수탱크;

상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수를 전기분해하여 수소 및 오존을 발생시키는 전기분해부;

상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 발생한 수소를 용해시키는 수소용해부;

상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 발생한 오존을 용해시키는 오존용해부;

상기 수소용해부 또는 오존용해부로부터 생산된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미량의 금속성 물질을 제거하기 위한 이온흡착부; 및

상기 이온흡착부로부터 전송된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미립자와 미생물을 제거하기 위한 한외여과막부;로 이루어진다.

수소수는 2007년 5월 8일 미국 네이처 메디신 의학지에 암, 뇌경환 과 동맥경화등 치료효과가 발표되면서 세상에 이목을 받은 미래 신기술의 개척분야로서 수소가 함유된 수소수를 음용하므로 아토피와 같은 피부염, 피부미백, 노화, 생활습관병 등에도 효과가 있으며 반도체와 디스플레이 같은 IT분야에서 초순수보다 세정력 탁월성, 농업(수경재배포함)분야에선 성장가속 및 병충해 예방효과, 식품류 장기 원형보존성 우수와 노화방지와 보습효과로 화장품에도 효과가 있으며, 방사선 오염물질이 인체에 유입되어 활성산소를 증가시켜 암과 같은 각종 질병을 일으키는 데 수소수를 마시면 이러한 활성산소를 제거하는 효과가 있다

본 발명은 상기의 효과를 가진 수소수와 오존수를 제조하는 장치를 이용하여 용존수소와 용존오존이 풍부한 기능성 물을 용이하게 생산할 수 있어 우리가 매일 마시는 물, 음료, 농업, 식품 보존, 의료, 미백, 화장품 등에 사용할 수 있고, 반도체나 액정디스플레이 등의 전자산업과 같은 세정공정에 기능수로 사용할 경우 수소수는 제품표면에 미립자 부착방지와 제거 및 산화방지의 효과를 가지며, 오존수는 제품표면의 금속산화물의 제거 등을 위한 세정공정과 의료분야에도 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수소수 및 오존수 제조장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 정수배관 내 정수부의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 초순수배관 내 초순수변환부의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 전기분해부의 내부 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 수소용해부 또는 오존용해부 내의 구성도.

본 발명에 의한 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치는 원수저장용기(10)와 상기 원수저장용기(10)로부터 원수를 전처리수탱크(40)로 전송하는 정수배관(20)과 상기 정수배관(20)의 내부에는 설치된 정수부(30)와 상기 정수부(30)에서 처리된 전처리수을 저장하는 전처리수탱크(40)와 상기 전처리수탱크(40)로부터 전송되는 전처리수를 초순수탱크(70)로 전송하는 초순수배관(50)과 상기 초순수배관(50)의 내부에 설치된 초순수변환부(60)와 상기 초순수배관(50)을 통하여 전송된 초순수를 보관하는 초순수탱크(70)와 상기 초순수탱크(70)로부터 전송된 초순수를 전기분해하는 전기분해부(80)와 상기 초순수탱크(70)로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부(80)로부터 발생한 수소를 용해시키는 수소용해부(90)와 상기 초순수탱크(70)로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 발생한 오존을 용해시키는 오존용해부(100)와 상기 수소용해부(90) 또는 오존용해부(100)로부터 생산된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 금속성 물질을 제거하는 이온흡착부(110)와 상기 이온흡착부(110)로부터 전송된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미립자와 미생물을 제거하는 한외여과막부(120)로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 수소수 및 오존수 제조장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 원수저장용기(10)는 수돗물이나 지하수, 바닷물 등의 원수를 저장하는 저장공간으로서, 상기 보관된 원수는 상기 전처리수탱크(40)에 공급하기 위하여 상기 정수배관(20)으로 공급한다.

상기 정수배관(20)은 상기 원수저장용기(10)와 상기 전처리수탱크(40)사이에 설치되어 상기 원수저장용기(10)로부터 공급되는 원수를 상기 전처리수탱크(40)에 공급한다.

도 2는 본 발명에 따른 정수배관 내 정수부의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정수부(30)는 상기 정수배관(20)의 내부에 일정한 위치에 막구조로 설치된 자동스크린여과기(31)와 섬유상활성탄여과기(32)과 역삼투막분리기(33)로 이루어진다.

상기 자동스크린여과기(31)는 상기 원수저장용기(10)로 공급되는 원수에 대하여 1차적으로 원수에 함유된 부유성 물질을 제거하거나 탈착시키도록 스테인레스 스틸이나 강화플라스틱 재질을 그물망 모양의 크기를 1~200 마이크론(㎛)의 원통형으로 제작하여 원수속에 함유된 부유성 물질의 제거 및 탈착을 자동으로 이루어지게 한다.

상기 섬유상활성탄여과기(32)는 상기 자동스크린여과기(31)을 통과한 원수에 함유된 이취, 탁도, 부유물질, 잔류염소 및 휘발성물질을 흡착 제거한다.

상기 역삼투막분리기(33)는 상기 섬유상활성탄여과기(32)을 통과한 원수에 포함된 무기성 물질을 98%이상 제거가 가능토록 하여 투과수의 수질이 전기전도도가 10~200㎲/㎝정도로 처리하여 전처리수탱크(40)로 보내진다.

상기 전처리수탱크(40)는 상기 정수배관(20)내 설치된 정수부(30)를 통과하여 전처리된 전처리수를 저장하는 곳이다.

상기 초순수배관(50)은 상기 전처리수탱크(40)와 상기 초순수탱크(70)사이에 설치된 연결배관으로서 상기 전처리수탱크(40)로부터 공급되는 전처리수를 상기 초순수탱크(70)에 공급한다.

도 3은 본 발명에 따른 초순수배관 내 초순수변환부의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 초순수변환부(60)는 상기 초순수배관(50)의 내부에 막구조의 형태로 형성되어 제 1 탈기장치(61)와 총유기성탄소제거기(62)와 음이온교환수지기(63)와 양/음혼합이온교환수지기(64) 및 제 2 탈기장치(65)로 이루어져 상기 전처리수탱크(40)로부터 전송된 전처리수속에 용해된 이온성물질, 박테리아, 유기성물질, 이산화탄소나 용존산소 등의 기체류를 제거하기 위하여 상기 각 단계를 순차적으로 수행하여 초순수를 변환한다.

상기 제 1 탈기장치(61)는 상기 전처리수탱크(40)로부터 전송된 전처리수에 포함된 용존산소 또는 이산화탄소를 포함하는 기체류를 제거하기 위한 것으로서, 상기 정수부(30)를 통과하여 정수된 전처리수 내에 함유된 용존산소나 이산화탄소 등과 같은 기체류를 소수성인 폴리프로필렌 재질의 중공사막(pore size: 0.05㎛)을 이용하여 정수된 전처리수를 중공사막 표면으로 흐르게 하고 중공사막 안쪽에서 진공으로 흡입을 하여 탈기를 하는 막접촉기 또는 하이드로 사이크론으로 탈기한다.

상기 총유기성탄소제거기(62)는 상기 제 1 탈기장치(61)에서 기체류를 제거한 전처리수에 포함된 고분자 유기성 물질을 제거하기 위하여 185nm와 254nm의 자외선 램프가 내장되어 전처리수에 포함된 총유기탄소를 제거한다.

상기 음이온교환수지기(63)는 상기 총유기성탄소제거기(62)를 통과한 전처리수에 포함된 음이온 물질을 제거한다.

상기 양/음혼합이온교환수지기(64)는 상기 음이온교환수지기(63)를 통과한 전처리수를 연수화시키는 양이온교환수지와 상기 전처리수에 포함된 음이온 물질을 제거하는 음이온교환수지를 1:1 또는 1:1.2 ~ 1.5 비율로 혼합하여 제작된 비재생형의 혼상식이온교환수지기이다.

상기 제 2 탈기장치(65)는 상기 제 1 탈기장치(61)와 동일한 제품으로서, 상기 양/음혼합이온교환수지기(64)를 통과하여 이온성물질, 박테리아, 유기성물질, 이산화탄소나 용존산소 등의 기체류를 제거하여 전기분해에 용이하도록 다시 한번 이산화탄소나 용존산소등의 기체류를 제거한 초순수로 변환하여 초순수탱크(70)로 보낸다.

상기 초순수탱크(70)는 상기 초순수배관(50)의 끝단에 연결되어 상기 초순수변환부(60)를 거쳐 변환된 초순수를 보관한다.

도 4는 본 발명에 따른 전기분해부의 내부 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전기분해부(80)는 상기 초순수탱크(70)로부터 전송된 초순수를 전기분해하여 수소와 오존을 발생시키기 위하여 전기분해용기(81)와 상기 전기분해용기(81)의 내부의 일측에 고정된 + 전극(82)과 상기 전기분해용기(81)의 내부의 다른 일측에 고정된 - 전극(83)과 상기 전기분해용기(81)의 내부 중간에 설치된 고형고분자전해질막(84)와 상기 + 전극(82)과 - 전극(83)에 전류를 공급하는 전원공급기(85)로 이루어진다.

상기 + 전극(82)은 상기 전원공급기(85)의 +극에 연결하고, 상기 - 전극(83)은 상기 전원공급기(85)의 -극에 연결한 후, 전기전도도(Conductivity)가 10 ~ 0.056 ㎲/㎝의 순수 또는 초순수를 전기분해 셀의 양극공간에 투입하고 전류를 통하게 하면 화학반응이 일어나게 된다.

여기서 전압을 1.23V를 제공하면 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-의 화학반응이 발생하여 산소가 발생하고, 1.51V의 전압을 제공하면 3H₂O → O₃ + 6H⁺ + 6e^-의 화학반응이 발생하여 약 16 wt % 이상의 고순도 오존(O₃)을 얻을 수 있다.

전기분해된 산화 음이온 오존(O₃)은 즉시 전자를 방출하며 이는 양극실(Chamber)에서 약간의 미반응의 물과 함께 배출된다.

수소양성자는 아쿠아 이온(H⁺ xH₂O) 형태로 전자 장력의 활동으로 고형고분자전해질막(84)을 통과하여 수소를 생산하기 위해 전자를 흡수하는 음극에 도착하게 되고 음극실에서 가스와 물 분리로 보내져서 전기분해 셀로부터 발생한 대부분의 수분을 제거하고도 남은 수분은 데시케이터실린더로 보내어 제거하며 이때 수소의 순도는 99.99%까지 만들어 진다.

상기 + 전극(83)에서 발생한 오존은 상기 오존용해부(100)에 공급하고, - 전극(84)에서 발생한 수소는 상기 수소용해부(90)에 공급한다.

도 5는 본 발명에 따른 수소용해부 또는 오존용해부 내의 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수소용해부(90)는 상기 전기분해부(80)에서 생산된 수소를 공급받아 상기 초순수탱크(70)로부터 공급된 초순수에 완전 용해된 수소수를 생산하도록 중공사형막접촉기(91)를 포함한다.

상기 중공사형막접촉기(91)는 상기 초순수탱크(70)로부터 공급된 초순수에 상기 전기분해부(80)에서 공급되는 수소가 용이하게 완전 용해될 수 있도록 상기 수소용해부(90)내에 다양한 형태로 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 오존용해부(100)는 상기 전기분해부(80)에서 생산된 오존을 공급받아 상기 초순수탱크(70)로부터 공급된 초순수에 완전 용해된 오존수를 생산하도록 중공사형막접촉기(101)를 포함한다.

상기 중공사형막접촉기(101)는 상기 초순수탱크(70)로부터 공급된 초순수에 상기 전기분해부(80)에서 공급되는 오존이 용이하게 완전 용해될 수 있도록 상기 오존용해부(100)내에 서로 다른 형태로 이루어진다.

상기 이온흡착부(110)는 상기 수소용해부(90) 또는 오존용해부(100)로부터 생산된 기능성수소수 또는 기능성오존수가 배출되는 출구배관의 내부에 설치되어 상기 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미량의 금속성 물질을 제거한다.

상기 한외여과막부(120)는 상기 수소용해부(90) 또는 오존용해부(100)로부터 생산된 기능성수소수 또는 기능성오존수가 배출되는 출구배관의 내부에 상기 이온흡착부(110) 다음에 연속적으로 설치되어 상기 이온흡착부(110)로부터 전송된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미생물, 미립자, 콜로이드 및 유기성물질을 제거하기 위하여 공경(pore size)이 0.01㎛이상인 것을 설치한다.

본 명세서에는 본 발명에 따른 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

10 원수저장용기 20 정수배관
30 정수부 31 자동스크린여과기
32 섬유상활성탄여과기 33 역삼투막분리기
40 전처리수탱크 50 초순수배관
60 초순수변환부 61 제 1 탈기장치
62 총유기성탄소제거기 63 음이온교환수지기
64 양/음혼합이온교환수지기 65 제 2 탈기장치
70 초순수탱크 80 전기분해부
81 전기분해용기 82 + 전극
83 - 전극 84 고형고분자전해질막
85 전원공급기 90 수소용해부
91, 101 중공사형막접촉기 100 오존용해부
110 이온흡착부 120 한외여과막부

Claims

기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치에 있어서,
원수를 보관하는 원수저장용기;
상기 원수저장용기로부터 원수를 전처리수탱크로 전송하는 정수배관;
상기 정수배관의 내부에는 막구조로 상기 전송된 원수를 정수처리하는 정수부;
상기 정수부에서 처리된 물을 저장하는 전처리수탱크;
상기 전처리수탱크로부터 전송되는 원수를 초순수탱크로 전송하는 초순수배관;
상기 초순수배관의 내부에 설치되어 정수된 원수를 초순수로 변환하는 초순수변환부;
상기 초순수배관을 통하여 전송된 초순수를 보관하는 초순수탱크;
상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수를 전기분해하여 수소 및 오존을 발생시키는 전기분해부;
상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 발생한 수소를 용해시키는 수소용해부; 및
상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 발생한 오존을 용해시키는 오존용해부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부로부터 생산된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미량의 금속성 물질을 제거하기 위한 이온흡착부; 및
상기 이온흡착부로부터 전송된 기능성수소수 또는 기능성오존수에 함유된 미립자와 미생물을 제거하기 위한 한외여과막부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정수부는 상기 정수배관내부에 막구조로 형성되어 원수에 함유된 부유성 물질을 제거 및 탈착시키기 위한 자동스크린여과기;
상기 자동스크린여과기를 통과한 원수에 함유된 이취, 탁도, 부유물질, 잔류염소 및 휘발성물질을 흡착 제거하기 위한 섬유상활성탄여과기; 및
원수속에 포함된 무기성 물질을 98%이상 제거가 가능토록 하여 투과수의 수질이 전기전도도가 10 ~ 200㎲/㎝정도로 처리하는 역삼투막분리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초순수변환부는 상기 초순수배관내부에 막구조로 형성되어 정수된 물을 중공사형 막접촉기로 된 제 1 탈기장치;
자외선 램프가 내장된 총유기성탄소제거기;
정수된 물에 함유된 음이온을 제거하는 음이온교환수지기;
정수된 물을 연수화시키고 전처리수에 포함된 음이온 물질을 제거하는 양/음혼합이온교환수지기; 및
중공사형 막접촉기의 제 2 탈기장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 3 항에 있어서,
상기 초순수변환부는 상기 초순수배관내부에 막구조로 형성되어 정수된 물을 중공사형 막접촉기로 된 제 1 탈기장치;
자외선 램프가 내장된 총유기성탄소제거기;
정수된 물에 함유된 음이온을 제거하는 음이온교환수지기;
정수된 물을 연수화시키고 전처리수에 포함된 음이온 물질을 제거하는 양/음혼합이온교환수지기; 및
중공사형 막접촉기의 제 2 탈기장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전기분해부는 상기 초순수배관으로부터 전송된 기체류를 제거한 초순수를 보관하는 용기;
상기 용기의 내부의 일측에 고정된 + 전극;
상기 용기의 내부의 다른 일측에 고정된 -전극;
상기 +전극과 -전극에 전류를 공급하는 전원공급기; 및
상기 +전극과 -전극의 사이에 위치하여 +전극에서 발생하는 오존과 -전극에서 발생하는 수소의 혼합을 방지하는 고형고분자전해질막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 3 항에 있어서,
상기 전기분해부는 상기 초순수배관으로부터 전송된 기체류를 제거한 초순수를 보관하는 용기;
상기 용기의 내부의 일측에 고정된 + 전극;
상기 용기의 내부의 다른 일측에 고정된 -전극;
상기 +전극과 -전극에 전류를 공급하는 전원공급기; 및
상기 +전극과 -전극의 사이에 위치하여 산소 또는 오존과 수소의 혼합을 방지하는 고형고분자전해질막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전기분해부는 상기 초순수배관으로부터 전송된 기체류를 제거한 초순수를 보관하는 용기;
상기 용기의 내부의 일측에 고정된 + 전극;
상기 용기의 내부의 다른 일측에 고정된 -전극;
상기 +전극과 -전극에 전류를 공급하는 전원공급기; 및
상기 +전극과 -전극의 사이에 위치하여 산소 또는 오존과 수소의 혼합을 방지하는 고형고분자전해질막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 5 항에 있어서,
상기 전기분해부는 상기 초순수배관으로부터 전송된 기체류를 제거한 초순수를 보관하는 용기;
상기 용기의 내부의 일측에 고정된 + 전극;
상기 용기의 내부의 다른 일측에 고정된 -전극;
상기 +전극과 -전극에 전류를 공급하는 전원공급기; 및
상기 +전극과 -전극의 사이에 위치하여 산소 또는 오존과 수소의 혼합을 방지하는 고형고분자전해질막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 3 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 4 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 5 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 6 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 8 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.
제 9 항에 있어서,
상기 수소용해부 또는 오존용해부는 상기 초순수탱크로부터 전송된 초순수에 상기 전기분해부로부터 전송된 수소 또는 오존을 용해할 수 있도록 중공사형막접촉기;를 포함하는 것을 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성을 가진 수소수 및 오존수 제조장치.