KR20130106953A

KR20130106953A - 수소수 공급 장치

Info

Publication number: KR20130106953A
Application number: KR1020120028647A
Authority: KR
Inventors: 김충원; 오재환
Original assignee: 김성호
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-10-01

Abstract

수소를 포함하는 물을 공급하는 수소수 공급 장치로서, 상온수 또는 냉수를 선택하기 위한 다수의 선택 버튼을 갖는 물 선택부; 상온수 또는 냉수를 선택적으로 공급받아 수소를 포함하는 수소수를 생성하는 수소수 생성부; 수소수 생성부로부터 공급되는 수소수를 외부로 방출하는 수소수 방출부; 일측이 수소수 생성부에 연결되어 수소수 생성부로 냉수를 선택적으로 공급하는 제1 제어 밸브; 일측이 수소수 생성부에 연결되어 수소수 생성부로 상온수를 선택적으로 공급하는 제2 제어 밸브; 및 물 선택부로부터 냉수 선택 선호를 수신하면 제1 제어 밸브를 개방하고 제2 제어 밸브를 폐쇄하며, 물 선택부로부터 상온수 선택 신호를 수신하면 제1 제어 밸브를 폐쇄하고 제2 제어 밸브를 개방하는 제어부를 포함한다.

Description

수소수 공급 장치 {Apparatus for Providing Hydrogen Water}

본 발명은 물 공급 장치에 관한 것으로, 상세하게는 수소를 포함하는 물을 공급하는 수소수 공급 장치에 관한 것이다.

활성 산소는 인간이 호흡을 하거나 음식을 섭취하여 대사 활동을 하는 동안 자연적으로 생성된다. 흡입된 산소의 약 2%가 활성 산소로 변이된다. 활성 산소는 인체의 면역 기능에 관여하여 이로운 기능도 하지만, 과도한 운동, 음주, 오염 공기 흡입, 산성 식품의 과다 섭취 등은 활성 산소를 과잉 생성시키고, 일부 활성 산소는 인체 내 세포에 직접 산화 반응을 일으켜 DNA 돌연변이를 일으킬 수 있다. 그 결과, 각종 질병이 생길 수 있다. 의학계에 따르면, 활성 산소로 인한 질병이 약 90% 이상을 차지하는 것으로 보고 있다.

그런데, 수소를 포함하는 물, 즉 수소수를 마시면 활성 산소는 수소수 속에 용존하는 수소와 반응하여 물로 환원되고, 환원된 물은 2차 반응 없이 몸 밖으로 빠져 나간다. 이것을 항산화 반응이라 한다.

수소수는 항산화 기능의 척도인 산화/환원 전위값(ORP)이 -350 내지 -600 mV로 매우 낮다. 일반적인 전해 이온수의 경우에는 산화/환원 전위값을 -250 mV 이하로 낮추기가 쉽지 않다는 점을 고려하면, 수소수의 항산화 능력은 탁월하다고 할 수 있다. 여기서, ORP가 마이너스(-) 값을 가지면 환원 반응이 일어나는 것을 의미하고, ORP가 플러스(+) 값을 가지면 산화 반응이 일어나는 것을 의미한다.

이와 같이, 수소수의 항산화 능력이 탁월하기 때문에, 수소수를 만드는 장치가 다수 개발되고 있다. 그 중 하나로서 특허공개 제10-2011-0052404호(수소수 냉온수기 및 수소수 정수기)가 공개되어 있다.

도1은 특허공개 제10-2011-0052404호의 수소수 정수기의 수소수 공급 장치를 설명하고 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 종래기술의 수소수 공급 장치는 필터부(110), 저수조(120), 온수조(121), 냉수조(123), 전해조(130), 용존관(131), 펌프(140), 제어부(150) 등으로 구성되어 있다.

상수도 시설을 통해 댁내로 유입되는 수돗물, 즉 원수를 필터부(110)를 통해 정화하고, 정화된 물의 일부는 저수조(120)로 보내고, 일부는 수소 발생 장치, 즉 전해조(130)로 보낸다.

저수조(120)로 보내진 정수는 하부에 위치하는 온수조(121)와 냉수조(123)로 분리 공급된다. 온수조(121)의 외부면에는 가열부가 구비되어 있고, 냉수조(123)의 외부면에는 냉매부가 구비되어 있다.

전해조(130)로 보내진 정수는 전기 분해되어 수소와 산소가 만들어진다. 전해조(130)는 2개 이상의 전극 사이에 격막을 두고, 마이너스(-) 극에서 생성되는 수소는 펌프(140)로 보내고, 플러스(+) 극에서 생성되는 산소는 대기 중으로 방출한다.

펌프(140)로 보내진 수소는 냉수조(123)에서 공급되는 냉수와 섞여 용존관(131)으로 보내지고, 용존관(131)의 수소수는 냉수조(123)로 다시 보내진다. 이후, 사용자가 냉수조(123)에 연결된 냉수소수 방출구를 개방하면, 냉수조에 저장된 냉수소수가 외부로 방출된다.

제어부(150)는 전해조(130)에 공급되는 전압 또는 전류, 그리고 펌프(140)의 동작을 제어한다. 물론, 제어부(150)와 별도로 전력 공급부가 별도로 구비되어 있다.

그런데, 종래기술에 따른 수소수 발생 장치에서는, 시간이 지나면서 냉수조에 녹아 있는 수소가 증발할 수 있고, 특히 수소가 포함된 냉수를 보면 냉수 속에는 다량의 거품을 발견할 수 있는데, 시간이 경과하면 거품이 사라진다. 거품이 사라지더라도 냉수에는 일정량의 수소가 남아 있기는 하지만, 사용자 입장에서는 냉수에서 수소가 사라진 것으로 느낄 수 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

첫째, 사용자가 냉수 또는 상온수를 마시고자 할 때, 상당량의 수소가 냉수 또는 상온수에 녹아 있는 것으로 느낄 수 있고,

둘째, 냉수 또는 상온수에 수소를 용존시키는 시간과 사용자가 수소수를 마시는 시간의 차이를 최소화함으로써 실제로 많은 양의 수소가 냉수 또는 상온수에 녹아 있게 하고,

셋째, 냉수 또는 상온수에 수소를 포함시키는 구성을 간단히 하여 제조 비용을 줄이며,

넷째, 전해조를 개선하여 실제로 더 많은 수소가 발생할 수 있게 하며,

다섯째, 전극의 청소를 사용량과 연계시켜 수소수 공급 장치를 청결하게 유지시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사용자가 냉수 또는 상온수를 마시기 직전에 냉수 또는 상온수에 수소를 발생시키는 수소수 공급 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 기본 실시예는 물 선택부, 수소수 생성부, 수소수 방출부, 제1 및 제2 제어 밸브, 제어부를 포함한다.

물 선택부는 상온수 또는 냉수를 선택하기 위한 다수의 선택 버튼을 포함하고 있다.

수소수 생성부는 상온수 또는 냉수를 선택적으로 공급받아 수소를 포함하는 수소수를 생성한다.

수소수 방출부는 수소수 생성부로부터 공급되는 수소수를 외부로 방출한다.

제1 제어 밸브는 일측이 수소수 생성부에 연결되어 수소수 생성부로 냉수를 선택적으로 공급한다.

제2 제어 밸브는 일측이 수소수 생성부에 연결되어 수소수 생성부로 상온수를 선택적으로 공급한다.

그리고, 제어부는 물 선택부로부터 냉수 선택 선호를 수신하면 제1 제어 밸브를 개방하고 제2 제어 밸브를 폐쇄하며, 물 선택부로부터 상온수 선택 신호를 수신하면 제1 제어 밸브를 폐쇄하고 제2 제어 밸브를 개방한다.

본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제1 변형례는 기본 실시예의 구성요소 외에 상온수 저장부와 냉각수 저장부를 더 포함할 수 있다.

상온수 저장부는 상온수를 저장한다.

냉각수 저장부는 상온수 저장부로부터 공급되는 상온수를 냉각하여 저장한다.

제1 변형례에서, 제1 제어 밸브는 타측이 냉각수 저장부에 연결되어 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고 제2 제어 밸브는 타측이 상온수 저장부에 연결되어 상온수 저장부로부터 상온수를 공급받는다.

본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제2 변형례는 기본 실시예의 구성요소 외에 필터부와 냉각수 저장부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

필터부는 외부로부터 공급되는 물을 정수한다.

냉각수 저장부는 필터부로부터 공급되는 상온수를 냉각하여 저장한다.

제2 변형례에서, 제1 제어 밸브는 타측이 냉각수 저장부에 연결되어 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고 제2 제어 밸브는 타측이 필터부에 연결되어 필터부로부터 상온수를 공급받는다.

본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제3 변형례는 기본 실시예의 구성요소 외에 필터부, 상온수 저장부, 냉각수 저장부를 더 포함하여 구성된다.

필터부는 외부로부터 공급되는 물을 정수한다.

상온수 저장부는 필터부로부터 공급되는 상온수를 저장한다.

제3 변형례에서, 제1 제어 밸브는 타측이 냉각수 저장부에 연결되어 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고 제2 제어 밸브는 타측이 상온수 저장부에 연결되어 상온수 저장부로부터 상온수를 공급받는다.

기본 실시예 및 3개의 변형례에서, 수소수 생성부는 케이스와 전극부를 포함하여 구성된다.

케이스는 일측이 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브에 연결되고, 타측은 수소수 방출부에 연결되며, 그 내부에 전극부를 내장할 수 있는 소정 크기의 공간을 형성한다.

전극부는 다수의 전극을 포함하는데, 다수의 전극은 케이스의 내부 공간에 소정 간격으로 적층되고, 각 전극에는 다수의 홈이 형성되어 있다. 전극부는 전극 사이에 격막을 갖지 않는다.

기본 실시예 및 3개 변형례의 수소수 생성부에서, 다수의 전극은 상온수 또는 냉수가 진행하는 방향에 위치하는 인접 전극의 홈 중심이 서로 어긋나게 배치된다.

기본 실시예 및 3개 변형례의 수소수 생성부에서, 다수의 전극은 상온수 또는 냉수가 진행하는 방향에 위치하는 인접 전극의 대향 홈이 서로 다른 직경을 갖는다.

기본 실시예 및 3개 변형례의 수소수 생성부에서, 다수의 전극은 3개 이상의 홀수 개로 구성되고, 인접하는 전극은 극성이 서로 다르게 구성된다. 그리고, 제어부는 수소수 방출부로부터 수소수 배출 신호를 수신할 때 전극의 극성을 변경한다.

기본 실시예 및 3개 변형례의 수소수 생성부에서, 제어부는 수소수 방출부로부터 수소수 배출 신호를 수신할 때 수소수 생성부를 동작시킨다.

기본 실시예 및 3개 변형례의 수소수 생성부는 냉수가 인입되는 냉수 입구와 상온수가 인입되는 상온수 입구에 수압에 의해 개폐되는 역류 방지막을 각각 구비한다.

이상의 구성을 갖는 본 발명의 수소수 공급 장치에 의하면, 사용자가 냉수 또는 상온수를 마실 때 상당량의 수소가 냉수 또는 상온수에 녹아 있는 것으로 느낄 수 있다. 또한, 냉수 또는 상온수를 마시기 직전에 수소를 용존시키기 때문에 실제로도 많은 양의 수소가 냉수 또는 상온수에 녹아 있다.

덧붙여, 본 발명의 수소수 공급 장치는 하나의 전해조를 이용하여 냉수 또는 상온수를 선택적으로 수소수로 변환시키기 때문에, 그 구조가 간단하고, 그 결과 제조 비용도 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 전해조는 통과하는 냉수 또는 상온수를 전극 전체에 고르게 분산시킴으로써 수소 발생량을 더 증가시킬 수 있다.

그 밖에, 수소수를 배출할 때마다 전극의 극성의 변경시킴으로써 사용량과 연동되게 전극을 청소할 수 있어, 수소수 장치를 청결하게 유지할 수 있다.

도1은 종래의 수소수 공급 장치의 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제1 실시예를 도시하고 있다.
도3은 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도4는 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제3 실시예를 도시하고 있다.
도5는 본 발명에 따른 전해조의 사시도이다.
도6은 본 발명에 따른 전해조의 분해 사시도이다.
도7은 슬릿형 관통부를 갖는 전극을 예시하고 있다.
도8은 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 물 선택 버튼부, 온수 방출부, 냉/상온 수소수 방출부를 예시하고 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

이하에서 설명하는 수소수 공급 장치는 정수 필터를 갖는 정수기, 정수 필터를 포함하지 않은 냉온수기, 냉수기, 상온수기 등에도 이용될 수 있다.

또한, 이하에서는 설명의 편의상, 수소수를 생성하는 전해조에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원을 따로 설명하지 아니한다. 그러나, 전해조가 물을 전기 분해하기 위해서는 전력이 필요하므로, 본 발명의 수소수 공급 장치는 전력 공급원을 당연히 포함한다.

도2는 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제1 실시예를 도시하고 있다.

도2의 제1 실시예는 정수용 필터를 포함하지 않는 수소수 공급 장치로서, 저수조(210), 온수조(221), 온수 방출부(223), 냉수조(231), 전해조(240), 냉/상온 수소수 방출부(233), 물 선택 버튼부(250), 제어부(260)를 포함하며, 또한 제1 제어 밸브(V1) 및 제2 제어 밸브(V2)를 포함한다.

도2의 제1 실시예에서, 저수조(210)를 별도로 포함하지 않고, 외부로부터 바로 상온수를 공급받는 경우도 상정할 수 있다. 이 경우에는, 아래에서 설명하는 제1 실시예의 설명에서 저수조(210)를 제거하고 외부로부터 온수조(221), 냉수조(231), 전해조(240)로 직접 상온수를 공급하게 된다. 이러한 실시예는 제1 실시예의 설명에 포함되므로, 제1 실시예의 설명으로 갈음한다.

이하, 도2의 제1 실시예를 상세히 설명한다.

저수조(210)는 정수 또는 생수(이하, '상온수'라 함)를 저장한다. 저수조(210)는 플라스틱, 스텐레스 등으로 만들어질 수 있다.

온수조(221)는 저수조(210)로부터 상온수를 공급받아 가열한다. 상온수의 가열은 온수조(221)의 외면 또는 저수조(210)와 온수조(221) 사이에 설치되는 가열부에 의해 이루어질 수 있다.

온수 방출부(223)는 온수조(221)에 저장된 온수를 사용자의 조작에 의해 외부로 방출한다. 온수 방출부(223)는 푸시 버튼과 개폐 밸브를 포함한다. 개폐 밸브는 솔레노이드 밸브를 이용할 수 있으며, 사용자가 푸시 버튼를 누르면 개폐 밸브가 개방되면서 온수조(221)에 저장된 온수가 개폐 밸브를 통과하여 외부로 방출된다.

냉수조(231)는 저수조(210)로부터 공급받은 상온수를 냉각시킨다. 상온수의 냉각은 냉수조(231)의 외면 또는 저수조(210)와 냉수조(231) 사이에 구비되는 냉각부에 의해 이루어진다. 냉각부는 예를들어 가는 관으로 구성되는 냉매관을 냉수조(231)의 외면에 결합시키고, 그 속에 냉매를 통과시키는 방식으로 구현할 수 있다.

전해조(240)는 냉수조(231)로부터 공급되는 냉수 또는 저수조(210)로부터 공급되는 상온수를 선택적으로 공급받아 전기 분해한다. 냉수 또는 상온수를 전기 분해하면, 수소를 함유하는 냉/상온 수소수가 만들어진다.

제어 밸브(V1,V2)는 냉수조(231)와 전해조(240) 사이, 그리고 저수조(210)와 전해조(240) 사이에 각각 설치된다. 제어 밸브(V1,V2)는 제어부(260)에 의해 선택적으로 개폐되어, 냉수조(231)의 냉수와 저수조(210)의 상온수를 선택적으로 전해조(240)로 공급한다.

냉/상온 수소수 방출부(233)는 전해조(240)를 통과하면서 생성된 냉 수소수또는 상온 수소수를 사용자의 선택에 따라 외부로 방출한다. 냉/상온 수소수 방출부(233)는, 온수 방출부(223)와 같이, 푸시 버튼과 개폐 밸브를 포함하여 구성할 수 있다.

물 선택 버튼부(250)는 온수, 냉수, 상온수를 선택할 수 있는 다수의 버튼을 포함한다. 온수, 냉수, 상온수 중에서 하나를 선택하면, 선택된 신호는 제어부(260)로 전달된다.

제어부(260)는 전해조(240)를 구성하는 각 전극의 공급 전압/전류를 제어한다. 전극에 가해지는 전압/전류를 변화시키면, 전해조(240)에서 생성되는 수소의 양이 달라진다. 또한, 전기 분해로 생성되는 수소의 양은 물의 종류에 따라서도 달라질 수 있으므로, 사용하는 상온수의 상태에 따라 원하는 양의 수소가 발생하도록 전극의 전압/전류를 설정할 수 있다.

제어부(260)가 냉/상온 수소수 방출부(233)로부터 개폐 밸브가 개방된 신호를 수신하면, 제어부(260)는 이에 연동하여 전해조(240)에 전압/전류를 공급한다. 이러한 제어를 통해, 전해조(240)의 전력 소모를 최소화할 수 있다.

또한, 제어부(260)가 물 선택 버튼부(250)로부터 냉수 선택 신호를 수신하면, 제어부(260)는 제1 제어 밸브(V1)를 개방하고 제2 제어 밸브(V2)를 폐쇄한다. 반대로, 물 선택 버튼부(250)로부터 상온수 선택 신호를 수신하면, 제어부(260)는 제1 제어 밸브(V1)를 폐쇄하고, 제2 제어 밸브(V2)를 개방한다.

도3은 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제2 실시예를 도시하고 있다.

도3의 제2 실시예는 정수용 필터를 포함하는 수소수 공급 장치로서, 제1 실시예의 구성에서 필터부(270)를 더 포함하고 있다. 필터부(270)를 제외한 구성요소들은 제1 실시예의 구성요소들과 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대한 설명은 제1 실시예의 설명으로 갈음하고, 이하 필터부(270)에 대하여 자세히 설명한다.

필터부(270)는 수돗물인 원수를 정화하는 장치이다. 필터부(270)는 사용 용도에 따라 특정 기능의 필터들을 조합하여 사용한다. 필터를 기능에 따라 분류하면, 모래, 흙, 녹찌거기 등을 제거하는 침전(SED) 필터, 염소, 프로할로메탄, 냄새 등을 제거하는 전처리(PRE)카본 필터, 각종 중금속 유기화학 물질을 제거하는 중공사막(UF) 멤브레인 필터, 나권형(CSM) 3구 멤브레인 필터, 또는 역삼투(RO) 멤브레인 필터, 물맛을 좋게 하고 가스나 냄새 등을 제거하는 후처리(POST) 카본 필터 등이 있다. 일반적으로, 가정용 필터는 침전 필터, 전처리 카본 필터, 중공사막 멤브레인 필터, 후처리 필터, 기능성 필터 등을 차례로 연결하여 사용한다.

필터부(270)는 일측이 수도와 연결되고, 타측은 저수조(210)에 연결되어, 정화된 수돗물을 저수조(210)로 공급한다. 저수조(210)로 공급된 상온수는 제어부(260)에 의해 온수조(221), 냉수조(231), 전해조(240)로 선택적으로 공급되고, 전해조(240)에서 생성된 냉/상온 수소수는 냉/상온 수소수 방출부(233)를 통해 외부로 방출된다.

도4는 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 제3 실시예를 도시하고 있다.

도4의 제3 실시예는 정수용 필터를 포함하는 수소수 공급 장치로서, 저수조(210), 온수조(221), 온수 방출부(223), 냉수조(231), 전해조(240), 냉/상온 수소수 방출부(233), 물 선택 버튼부(250), 제어부(260), 필터부(270)를 포함하며, 또한 제1 제어 밸브(V1) 및 제2 제어 밸브(V2)도 포함한다.

도4의 제3 실시예는, 도3의 제2 실시예와 달리, 필터부(270)에서 정화된 수돗물이 전해조(240)로 바로 공급되며, 이에 따라 제2 제어 밸브(V2)는 필터부(270)와 전해조(240) 사이에 배치된다. 이하, 제1,2 실시예와 중복되는 내용은 제1,2 실시예의 설명으로 갈음하고, 이하에서는 제1,2 실시예와 다른 부분을 중심으로 자세히 설명한다.

저수조(210)는 필터부(270)로부터 공급되는 상온수를 저장한다. 저수조(210)에 저장된 상온수는 온수조(221) 및 냉수조(231)로만 공급되고, 전해조(240)로는 공급되지 않는다.

전해조(240)는 냉수조(231) 또는 필터부(270)로부터 냉수 또는 상온수를 선택적으로 공급받아 전기 분해한다. 냉수 또는 상온수를 전기 분해하면, 수소를 함유하는 냉/상온 수소수가 만들어진다.

제어 밸브(V1,V2)는 냉수조(231)와 전해조(240) 사이, 그리고 필터부(270)와 전해조(240) 사이에 각각 설치된다.

제어부(260)는 제어 밸브(V1,V2)를 선택적으로 개폐하여, 냉수조(231)의 냉수와 필터부(270)의 상온수를 선택적으로 전해조(240)로 공급한다. 즉, 제어부(260)는 물 선택 버튼부(250)로부터 냉수 선택 신호를 수신하면 제1 제어 밸브(V1)를 개방하고 제2 제어 밸브(V2)를 폐쇄한다. 반대로, 물 선택 버튼부(250)로부터 상온수 선택 신호를 수신하면, 제어부(260)는 제1 제어 밸브(V1)를 폐쇄하고 제2 제어 밸브(V2)를 개방한다.

도5는 본 발명에 따른 전해조의 사시도이다.

도5에 도시한 바와 같이, 전해조(240)는 케이스(310), 플러그(V1~V5), 볼트(B1~B6), 인입구(I1, I2), 출구(O) 등을 포함하여 구성된다.

케이스(310)는 다수의 지지 프레임들이 적층되어 볼트(B1~B6)에 의해 서로 결합되어 있으며, 각 지지 프레임의 내부에 전극이 고정되고, 각 전극은 플러그(V1~V5)에 각각 연결되어 있다.

케이스(310)의 일측에는 냉수가 들어오는 제1 인입구(I1)와 상온수가 들어오는 제2 인입구(I2)가 구비되고, 타측에는 냉/상온 수소수가 방출되는 출구(O)가 구비되어 있다. 제1 인입구(I1)는 제1 제어 밸브(V1)를 경유해서 냉수조(231)에 연결되고, 제2 인입구(I2)는 제2 제어 밸브(V2)를 경유해서 저수조(210) 또는 필터부(270)에 연결되어 있다.

도6은 본 발명에 따른 전해조의 분해 사시도이다.

도6에 도시한 바와 같이, 전해조(240)는 다수의 지지 프레임(323a~323e)이 적층되어 있으며, 지지 프레임(323a~323e)의 양 단에는 케이스 커버(321a,321b)가 각각 결합되어 있다.

지지 프레임(323a~323e)과 지지 프레임(323a~323e), 그리고 지지 프레임(323a,323e)과 케이스 커버(321a,321b) 사이에는 패킹(P1~P6)이 결합되어 있다. 패킹(P1~P6)은 고무 재질을 사용하며, 누수를 방지한다.

각 지지 프레임(323a~323e)과 케이스 커버(321a,321b)의 가장자리에는 다수의 결합홀(H1~H6)이 형성되어 있고, 지지 프레임(323a~323e)과 케이스 커버(321a,321b)를 적층하여 결합할 때, 각 결합홀(H1~H6)의 일측으로부터 볼트(B1~B6)가 삽입되고, 반대측에는 너트(N2~N5, 도6에는 N1,N6가 미도시되어 있음)를 볼트(B1~B6)에 결합시킨다.

각 지지 프레임(323a~323e)에는 그 내부에 전극(E11~E15)이 각각 고정되고, 각 전극(E11~E15)의 가장자리 일측에는 잭이 구비되어 있다. 각 전극(E11~E15)의 잭에는 전력을 공급하는 플러그(V1~V5)가 각각 삽입된다.

각 전극(E11~E15)은 다수의 관통홀(HH)을 포함하고 있으며, 관통홀(HH)을 통하여 냉수 또는 상온수가 이동한다. 관통홀(HH)을 통과하는 냉수 또는 상온수는 관통홀(HH)의 에지 부위에서 전기 분해가 일어난다. 따라서, 관통홀(HH)을 많이 형성하는 것이 좋다.

적층되는 다수의 전극(E11~E15)에서, 인접하는 전극의 관통홀(HH)은 냉수 또는 상온수가 진행하는 방향에 대해 중심이 서로 어긋나게 배치하면 좋다. 왜냐하면, 제1 전극(E11)의 관통홀(HH)을 통과한 냉수 또는 상온수가 제2 전극(E12)로 이동하면 제2 전극(E12)의 관통홀(HH)이 제1 전극(E11)의 관통홀과 이동 방향에 대해 동일 축에 있지 않으므로 제2 전극(E12)로 이동한 냉수 또는 상온수가 제2 전극(E12)의 전면에 부딪혀 분산되어, 수소가 제2 전극(E12) 전체에서 고르게 생성될 수 있기 때문이다.

또한, 적층되는 다수의 전극(E11~E15)에서, 인접하는 전극의 관통홀(HH)은 냉수 또는 상온수가 진행하는 방향에 대해 직경을 다르게 구성할 수 있다. 이러한 구성은, 냉수 또는 상온수가 다수의 전극(E11~E15)을 통과하는 시간을 줄일 수 있으면서도, 이동 방향에 대해 동일 축에 있는 제1 전극(E11)의 관통홀이 제2 전극(E12)의 관통홀보다 클 경우, 제1 전극(E11)의 관통홀을 통과한 냉수 또는 상온수가 제2 전극(E12)의 관통홀에서 부딪히게 되고, 그 결과 제2 전극(E12)에서 냉수 또는 상온수를 분산시킬 수 있다.

각 전극(E11~E15)은, 예를들어 인접하는 전극, 즉 전극(E11)과 전극(E12), 전극(E12)과 전극(E13), 전극(E13)과 전극(E14), 전극(E14)과 전극(E15)이 각각 다른 극성을 갖도록 구성한다.

특히, 각 전극(E11~E15)의 극성을 일정 주기로 바꾸어 주는 것이 바람직한데, 전극의 극성 전환은 제어부(260)에 의해 이루어진다. 전극의 극성을 바꾸어 주면, 전극에 이물질이 생기는 것을 최소화할 수 있다.

본 발명에서는, 제어부(260)가 냉/상온 수소수 방출부(233)로부터 개폐 밸브가 개방된 신호를 수신하면, 이에 연동하여 제어부(260)가 각 전극(E11~E15)의 극성을 바꾸도록 구성한다. 이러한 제어는, 각 전극(E11~E15)의 청소를 사용량과 직접 관련되는 냉/상온 수소수 방출부의 개폐에 연동시키고 있다는 점에서, 바람직한 전극 청소 방법이 될 수 있다.

각 전극(E11~E15)은 티타늄(Ti)을 기본 소재로 하며, 그 위에 백금을 코팅하여 사용한다. 백금 코팅은 도금 방식도 가능하지만, 스프레이 소성 방식으로 코팅한 것을 사용해도 좋다.

위에서 설명한 도5,6의 전해조 구조는, 전해조(240)를 냉/상온 수소수 방출부(233)에 근접하여 설치할 경우, 냉/상온 수소수 방출부(233)의 부피에 맞추어 전해조(240)의 부피도 작게 구성할 수 있다. 특히, 전해조(240)를 냉/상온 수소수 방출부(233)에 내장하여 설치할 경우에는 전해조(243)의 외경을 냉/상온 수소수가 통과하는 노즐의 직경과 동일한 크기로 구성할 수도 있다.

도 5,6에서, 냉수 인입구(I1)와 전해조(240)의 연결 부위, 그리고 상온수 인입구(I2)와 전해조(240)의 연결 부위에 역류 방지막을 더 구비할 수 있다. 역류 방지막은 냉수조(231)로부터 공급되는 냉수 또는 저수조(210)/필터부(270)로부터 공급되는 상온수가 전해조(240)로 들어온 후 상온수 인입구(I2) 또는 냉수 인입구(I1)를 통해 역류되는 것을 차단한다.

예를들어, 역류 방지막은 냉수 인입구(I1)와 전해조(240)가 결합되는 경계부에 설치되며, 그 일측은 전해조(240)의 내측면에 회동 가능하게 결합되고 타측은 냉수의 흐름에 따라 유동하면서 냉수의 인입 방향에 대해서는 개방되고 반대 방향으로는 폐쇄된다. 즉, 냉수가 냉수 인입구(I1)를 통해 전해조(240)로 들어올 때는 냉수의 수압에 의해 타측이 개방되고, 상온수 인입구(I2)를 통해 상온수가 전해조(240)로 들어올 때는 상온수의 수압에 의해 타측이 냉수 인입구(I1)를 폐쇄하게 된다. 상온수 인입구(I2)에 설치되는 역류 방지막도 동일한 구조를 가지며, 그 기능은 냉수 인입구(I1)에 설치된 역류 방지막과 반대이다.

전극의 관통 부분은 메쉬형, 슬릿형, 헥사형, 큐빅형, 마름모형 등으로 다양하게 형성할 수 있는데, 전력 소모나 수소 발생 효율에서는 메쉬형 전극이 효과적이다.

도7은 슬릿형 관통부를 갖는 전극을 예시하고 있다.

전해조에는 다수의 슬릿형 전극이 적층 내장되는데, 도7은 그 중에서 2개의 슬릿형 전극(E21,E22)을 예시하고 있다. 도7에서, 인접하는 제1 전극(E21)과 제2(E22)의 슬릿 관통부(SH)는 소정 각도로 어긋나게 적층된다. 이는, 앞에서 설명한 원형 관통부를 갖는 전극(E11~E15)에서 설명한 바와 같이, 냉수 또는 상온수가 전극의 관통부를 통과할 때 인접하는 전극에서 냉수 또는 상온수를 효과적으로 분산시키기 위함이다.

도8은 본 발명에 따른 수소수 공급 장치의 물 선택 버튼부, 온수 방출부, 냉/상온 수소수 방출부를 예시하고 있다.

도8에 도시한 바와 같이, 물 선택 버튼부(250)는 온수 버튼(251), 냉수 버튼(252), 상온수 버튼(253) 등으로 구성된다. 배타적으로 동작하는 각 버튼을 누르면, 해당 버튼에 조명이 들어오고, 해당 버튼이 동작 상태임을 표시하게 된다.

냉/상온 수소수 방출부(233)는, 별개로 구성하는 것을 배제하지는 않으나, 본 발명에서는 구조의 단순화를 위해 하나의 출구를 공유하도록 구성한다. 좌측에 위치하는 온수 방출구(255)는 수소수를 방출하지 않으며, 우측에 위치하는 냉/상온 수소수 방출구(256)에서만 냉/상온 수소수가 방출된다.

푸시 버튼(257,258)이 온수 방출구(255)와 냉/상온 수소수 방출구(256)의 하단에 각각 구비되어 있다. 온수 버튼(251)이 온 상태에서, 컵 등을 이용하여 온수 방출구(255)의 하단에 위치하는 푸시 버튼(257)을 누르면 푸시 버튼(257)에 연동되어 있는 온수 배출 밸브가 개방되어 온수가 배출된다. 한편, 냉수 버튼(252)이 온 상태에서, 컵 등을 이용하여 냉/상온 수소수 방출구(256)의 하단에 위치하는 푸시 버튼(258)을 누르면 이에 연동되어 있는 냉/상온 수소수 배출 밸브가 개방되어 냉 수소수가 배출된다. 여기서, 냉 수소수와 상온 수소수의 분리 배출은, 물 선택 버튼부(250)가 냉수 버튼(252)으로 선택되어 있는지, 상온수 버튼(253)으로 선택되어 있는지에 따라 결정된다. 즉, 물 선택 버튼부(250)가 냉수 버튼(252)으로 선택되어 있으면, 제어부(260)는 전해조(240)에 연결되어 있는 제1 제어 밸브(V1)를 개방하고 제2 제어 밸브(V2)를 폐쇄하기 때문에, 전해조(240)에는 냉수만 공급되고, 그 결과 냉/상온 수소수 방출구(256)에서는 냉 수소수가 방출된다. 그렇지 않고, 물 선택 버튼부(250)가 상온수 버튼(253)으로 선택되어 있으면, 제어부(260)는 전해조(240)에 연결되어 있는 제1 제어 밸브(V1)를 폐쇄하고 제2 제어 밸브(V2)를 개방하기 때문에, 전해조(240)에는 저수조(210) 또는 필터부(270)로부터 공급되는 상온수만 공급되고, 그 결과 냉/상온 수소수 방출구(256)에서는 상온 수소수가 방출된다.

이상에서는, 저수조, 온수조, 냉수조를 모두 포함하는 수소수 공급 장치에 대해 설명하였으나, 저수조가 없이 온수조와 냉수조만 있는 경우, 저수조와 온수조가 없이 냉수조만 있는 경우, 또는 온수조, 냉수조가 없이 단순히 저수조만 있는 경우의 물 공급 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 정수 필터를 갖는 경우와 갖지 않는 경우 모두에 적용할 수 있다.

이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 통상의 기술자라면, 본 실시예를 기초로 다양한 변형이나 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 아래의 청구범위에 의하여 결정되어야 하며, 통상의 기술자가 행하는 그러한 변형이나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

210 : 저수조 221 : 온수조
223 : 온수 방출부 231 : 냉수조
233 : 냉/상온 수소수 방출부 240 : 전해조
250 : 물 선택 버튼부 260 : 제어부

Claims

수소를 포함하는 물을 공급하는 수소수 공급 장치에 있어서,
상온수 또는 냉수를 선택하기 위한 다수의 선택 버튼을 갖는 물 선택부;
상온수 또는 냉수를 선택적으로 공급받아 수소를 포함하는 수소수를 생성하는 수소수 생성부;
상기 수소수 생성부로부터 공급되는 수소수를 외부로 방출하는 수소수 방출부;
일측이 상기 수소수 생성부에 연결되어 상기 수소수 생성부로 냉수를 선택적으로 공급하는 제1 제어 밸브;
일측이 상기 수소수 생성부에 연결되어 상기 수소수 생성부로 상온수를 선택적으로 공급하는 제2 제어 밸브; 및
상기 물 선택부로부터 냉수 선택 선호를 수신하면 상기 제1 제어 밸브를 개방하고 상기 제2 제어 밸브를 폐쇄하며, 상기 물 선택부로부터 상온수 선택 신호를 수신하면 상기 제1 제어 밸브를 폐쇄하고 상기 제2 제어 밸브를 개방하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 수소수 공급 장치.
제1항에 있어서,
상온수를 저장하는 상온수 저장부; 및
상기 상온수 저장부로부터 공급되는 상온수를 냉각하여 저장하는 냉각수 저장부를 더 포함하고,
상기 제1 제어 밸브는 타측이 상기 냉각수 저장부에 연결되어 상기 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고
상기 제2 제어 밸브는 타측이 상기 상온수 저장부에 연결되어 상기 상온수 저장부로부터 상온수를 공급받는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제1항에 있어서,
외부로부터 공급되는 물을 정수하는 필터부; 및
상기 필터부로부터 공급되는 상온수를 냉각하여 저장하는 냉각수 저장부를 더 포함하고,
상기 제1 제어 밸브는 타측이 상기 냉각수 저장부에 연결되어 상기 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고
상기 제2 제어 밸브는 타측이 상기 필터부에 연결되어 상기 필터부로부터 상온수를 공급받는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제1항에 있어서,
외부로부터 공급되는 물을 정수하는 필터부;
상기 필터부로부터 공급되는 상온수를 저장하는 상온수 저장부; 및
상기 상온수 저장부로부터 공급되는 상온수를 냉각하여 저장하는 냉각수 저장부를 더 포함하고,
상기 제1 제어 밸브는 타측이 상기 냉각수 저장부에 연결되어 상기 냉각수 저장부로부터 냉각수를 공급받고, 그리고
상기 제2 제어 밸브는 타측이 상기 상온수 저장부에 연결되어 상기 상온수 저장부로부터 상온수를 공급받는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수소수 생성부는
일측은 상기 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브에 연결되고, 타측은 상기 수소수 방출부에 연결되며, 내부에 공간을 갖는 케이스; 및
상기 케이스의 내부 공간에 소정 간격으로 적층되고 각각에 다수의 홈이 형성되는 다수의 전극을 포함하고, 상기 다수의 전극 사이에는 격막을 포함하지 않는 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제5항에 있어서, 상기 다수의 전극은
상온수 또는 냉수가 진행하는 방향에 위치하는 인접 전극의 홈 중심이 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제5항에 있어서, 상기 다수의 전극은
상온수 또는 냉수가 진행하는 방향에 위치하는 인접 전극의 대향 홈이 서로 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제5항에 있어서,
상기 다수의 전극은 3개 이상의 홀수 개로 구성되고, 인접하는 전극은 극성이 서로 다르며, 그리고
상기 제어부는 상기 수소수 방출부로부터 수소수 배출 신호를 수신할 때 상기 전극의 극성을 바꾸는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 수소수 방출부로부터 수소수 배출 신호를 수신할 때 상기 수소수 생성부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.
제5항에 있어서, 수소수 생성부는
상기 냉수가 인입되는 냉수 입구와 상기 상온수가 인입되는 상온수 입구에 수압에 의해 개폐되는 역류 방지막을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 수소수 공급 장치.