KR20150145351A - 물병형 휴대용 수소수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수소수의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물병형의 외관을 가지며 물을 수용하는 용기와, 상기 용기의 하부에 결합되어 용기에 수용된 물을 수소수로 변환시키기 위한 수소를 생성하고 생성된 수소를 용기 내부로 공급하는 수소발생부와, 상기 용기의 상부에 형성된 주둥이 부분을 차폐하는 뚜껑을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물병형 휴대용 수소수 제조장치에 관한 것이다.

Description

물병형 휴대용 수소수 제조장치{Portable and water bottle type producing apparatus for hydrogen water}

본 발명은 수소수의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물병형의 외관을 가지며 물을 수용하는 용기와, 상기 용기의 하부에 결합되어 용기에 수용된 물을 수소수로 변환시키기 위한 수소를 생성하고 생성된 수소를 용기 내부로 공급하는 수소발생부와, 상기 용기의 상부에 형성된 주둥이 부분을 차폐하는 뚜껑을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물병형 휴대용 수소수 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수소수란 높은 용존량으로 수소가 용해된 물을 가리킨다.

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.

상기와 같은 수소수를 제조할 수 있는 장치로서 종래 공지된 기술을 살펴보면, 대한민국 특허공개 제 10-2011-39647 호의 전해수소수 생성장치, 대한민국특허제 1076631 호의 수소수 제조장치, 대한민국특허 제 995713 호의 전기분해용 전극조립체, 이를 구비한 산소수소발생기 및 이를 구비한 수소수제조장치, 대한민국 특허 제 1250470 호의 용존 수소수 제조장치의 기술이 공지되어 있다.

그러나, 상기와 같은 공지기술들은 수소수를 제조하기 위한 전해조와 유체순환장치와 같은 부품이 설치됨으로써 비교적 부피가 크며 복잡한 구조를 가지므로 사용자가 휴대용으로 사용하기에 어려움이 있는 기술들이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 간단한 구조를 가지면서도 휴대성이 우수한 수소수 제조장치를 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 구성은, 물병형의 외관을 가지며 물을 수용하는 용기와, 상기 용기의 하부에 결합되어 용기에 수용된 물을 수소수로 변환시키기 위한 수소를 생성하고 생성된 수소를 용기 내부로 공급하는 수소발생부와, 상기 용기의 상부에 형성된 주둥이 부분을 차폐하는 뚜껑을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치는 용기 하부의 하우징에 내장된 충전가능한 배터리에 의하여 물을 전기분해시키는 간단한 구조로 되어 있으며, 용기에 물을 수용한 상태에서 장치를 기동하여 간단하게 수소수를 생성할 수 있으므로, 휴대성이 탁월하여 시간과 장소에 구애받지 않고 간편하게 수소수를 제조하여 음용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 뚜껑에 기체만이 유동되는 박막을 형성함으로써 용기에 작용하는 내압을 감소시켜 내압에 의한 용기 외부로의 누수를 미연에 방지하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 사시도,
도 2 는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 분해사시도,
도 3 은 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 수소발생유닛의 분해사시도,
도 4 는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 작동상태도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 구성 및 작동을 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 사시도, 도 2 는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 분해사시도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명 수소수 제조장치(1)는 통상의 물병과 같은 외관을 가지되 물을 수용하는 용기(20)와, 상기 용기(20)의 하부에 결합되어 용기(20)에 수용된 물을 수소수로 변환시키기 위한 수소를 생성하고 생성된 수소를 용기(20) 내부로 공급하는 수소발생부(10)와, 상기 용기(20)의 주둥이(22) 부분을 차폐하는 뚜껑(30)을 포함하여 구성된다.

또한, 도 2 의 분해사시도를 참조하면, 상기 용기(20)는 하부에 연결면(21)이 형성되며 상기 연결면(21)은 상기 수소발생부(10)의 케이스를 이루는 하우징(100)의 상단에 형성된 결합면(110)에 치합된다.

그리고, 용기(20) 상부의 주둥이(22)의 외주에는 상기 뚜껑(30)의 내측면에 결합되는 나사산(23)을 형성한다.

상기 수소발생부(10)의 하우징(100)은 상부 및 하부가 각각 개구된 것으로서, 상기 하우징(100)의 상부 개구면은 상기 용기(20)의 하부를 차폐하는 차단패널(60)이 결합되고, 상기 하우징(100)의 하부 개구면에는 마감판(120)이 결합된다.

상기 차단패널(60)은 하측에 수소발생유닛(50)을 구비한 것으로서, 수소발생유닛(50)은 전기분해에 의하여 용기(20)에 수용된 물로부터 수소를 발생시키고, 발생된 수소를 용기(20) 내에 공급하여 용기(20)에 수용된 물을 수소수로 변환시키게 된다.

이를 위하여, 상기 차단패널(60)의 중앙부는 용기(20)의 물을 상기 수소발생유닛(50)에 공급하기 위한 관통공(62)이 형성되고, 관통공(62)의 내주면에 누수 방지용의 원형 링(61)이 부착되어 용기(20)의 물이 수소발생유닛(50)과 접촉할 때 물이 하우징(100) 내측으로 누수되는 것을 방지한다.

또한, 상기 하우징(100)의 하부 개구면을 차폐하는 마감판(120) 상에는 상기 수소발생유닛(50)의 작동을 제어하는 제어기판(130)이 부착되고, 상기 수소발생유닛(50)과 제어기판(130)에 전력을 인가하는 배터리(140)가 장착된다.

상기 배터리(140)의 양극은 한쌍의 전선(141)에 결선되어 상기 수소발생유닛(50)의 일측 전극(51)과 타측 전극(52)에 전원을 인가하게 된다.

또한, 도면상에는 미도시되었으나, 상기 배터리(140)의 전원을 단속하는 스위치(미도시)와, 전원 인가 여부를 표시하는 미니전구나 발광다이오드(LED)로 이루어진 램프(미도시)가 부설된다.

아울러, 상기 배터리(140)를 충전시키기 위한 외부 전원을 연결하는 전원선(150)이 상기 제어기판(130)에 결선되고, 상기 전원선(150)에는 전원잭(151)이 부설되어 통상의 외부 전원(미도시)으로부터 전력을 공급받아 배터리(140)를 충전한다. 본 발명 실시예의 수소수 제조장치는 대략 3.5V~5V 에서 1A~10A 의 전원을 인가하여 배터리(140)를 충전시킨다.

그리고, 상기 제어기판(130)에는 상기 수소발생유닛(50)으로 전원을 인가하는 상기 배터리(140)의 충전을 위한 주변회로를 실장하고 있으며 이러한 주변회로는 통상의 회로를 채용하면 되므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 미설명부호 121 은 상기 마감판(120) 상에서 수직으로 돌출 형성된 다수개의 로드(121)(rod)로서, 상기 로드(121)의 말단이 상기 수소발생유닛(50)에 부착되어 수소발생유닛(50)을 지지하는 기능을 수행한다.

도 3 은 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 수소발생유닛의 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 수소발생유닛(50)은 상기 용기(20) 내에 수용된 물을 전기분해하여 수소를 생성하는 유닛으로서 공지된 통상의 구조로 이루어져 있다.

즉, 상기 수소발생유닛(50)은 격막(53)과, 상기 격막(53)의 상부에 위치한 상부전극(51)과 상기 격막(53)의 하부에 위치한 하부전극(52)으로 이루어지고, 상기 상부전극(51)의 상측에 상부커버(54)가 체결되고, 상기 하부전극(52)의 하부에 하부커버(55)가 체결된다.

상기 상부전극(51) 및 하부전극(52)은 중앙 부분에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(51a,52a)들이 형성된다.

또한, 상기 상부전극(51) 및 하부전극(52)의 일측에는 전류의 입력을 위한 전극단자(51b,52b)가 돌출 형성되며, 대략 3.5 V ~ 5 V 의 양전압과 음전압이 각각 인가된다.

또한, 미도시되었으나 상기 상부전극(51)과 하부전극(52)의 표면에 절연용 패킹부재(미도시)가 게재되어 상기 상부전극(51)과 하부전극(51)의 단락을 방지하고, 상기 상부전극(51)과 하부전극(52)과 상기 상부커버(54)와 하부커버(55)는 각각 고정볼트(미도시)와 너트(미도시)로서 체결하여 격막(53)을 통과하는 물의 누출을 방지시킨다.

상기 격막(53)은 주로 실리콘 재질로 이루어진 고분자막을 채용함이 바람직한데, 상기 상부전극(51)과 하부전극(52)에 의하여 촉매 역할을 하는 전극들이 물분자를 이온화 분해시키면서 발생된 수소가 양극인 하부전극(52)으로부터 격막(53)을 통과하여 음극인 상부전극(51)으로 전달되면서 상기 용기(20) 내부에 수용된 물로 배출된다. 이러한 격막(53)을 채용한 물의 전기분해 구조는 공지된 통상의 구조이다.

또한, 상기 상부전극(51)과 하부전극(52)은 수소의 확산이 용이하고 허용전류밀도가 높은 일종의 촉매 전극이며, 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명 실시예는 상기 상부전극(51)으로서 백금 전극을 이용하여 음극을 형성하고, 상기 하부전극(52)으로서 이리듐 전극을 이용하여 양극을 형성한다.

따라서, 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수소발생유닛(50)의 상부전극(51)과 하부전극(52)에 양전압과 음전압이 각각 인가되면, 상기 용기(20) 내부에 수용된 물이 전기분해되어 수소가 발생되고, 발생된 수소는 다시 용기(20) 내부로 유동되면서 일정시간 경과시 용기(20) 내부의 수용된 물을 수소수로 변환시키게 되는 것이다.

이때, 용기(20) 내부로 일정시간 동안 수소를 유동시키게 되면 용기(20) 내부의 내압이 증가되고, 이러한 내압 증가로 인하여 용기(20)의 연결면(21)과 하우징(100)의 결합면(110)과의 사이에 누수가 발생되거나 또는 수소발생유닛(50)을 구비한 차단패널(60)의 원형 링(61)의 외주면으로 누수가 발생될 우려가 있다.

이러한 우려를 해소하기 위하여, 본 발명의 용기(20)의 주둥이(22)를 차폐하는 뚜껑(30)의 천정면(31)에 소정 직경의 홀(32)을 천공하고, 상기 홀(32)에 액체 성분은 통과하지 못하고 기체 성분은 통과하는 성질을 가진 박막(40)을 부착한다. 이러한 기체 성분의 유동만이 가능한 박막(40)은 통상의 공지된 부재를 이용한다.

따라서, 상기와 같이 뚜껑(30)에 부착된 박막(40)에 의하여 용기(20)의 내부에 작용되는 내압이 감소되므로, 상술한 바와 같은 용기(20) 내외부의 누수 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 이루어진 하우징(100)의 내부에 압력센서를 실장하여 용기(20)에 수용된 물의 양을 감지하거나, 상기 용기(20)의 내주면에 수위센서를 실장하여 용기(20)에 수용된 물의 존재 여부를 센싱하게 할 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치(1)의 작동을 설명한다.

도 4 은 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치의 작동상태도이다.

도면을 참조하면, 먼저 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치(1)의 용기(20)의 주둥이(22) 부분에 결합된 뚜껑(30)을 개방하고 용기(20)의 주둥이(22) 부분으로 물을 부어 용기(20) 내부에 물(W)을 수용시킨 후 뚜껑(30)을 다시 주둥이(22) 부분에 결합시킨다.

그러면, 용기(20) 내부에 수용된 물은 하방으로 낙수되어 용기(20) 하부를 밀폐하는 차단패널(60)의 관통공(62)으로 배수되면서 수소발생유닛(50)과 접촉되며, 관통공(62)의 내측에는 원형의 링(61)이 부착되어 있으므로 누수가 방지되게 된다.

이러한 상태에서 사용자가 하우징(100)에 부착된 스위치(미도시)를 ON 상태로 전환시키면 상기 하우징(100)에 내장된 배터리(140)의 전원이 전선(141)을 통하여 상기 수소발생유닛(50)의 일측 전극(51)과 타측 전극(52)으로 인가된다.

그러면, 차단패널(60)의 관통공(62)으로 배수되어 수소발생유닛(50)과 접촉되고 있던 물(W)이 수소발생유닛(50)의 일측 전극(51)과 타측 전극(52)으로 인가되는 전압에 의하여 물분자의 이온화 분해가 이루어진다.

이어서, 일종의 촉매전극 기능을 하는 일측 전극(51)과 타측 전극(52)에 의하여 물분자가 이온화 분해되면서 수소 이온이 양극인 타측 전극(52)으로부터 고분자 재질의 격막(53)을 통과하여 음극인 일측 전극(51)으로 전달되어 관통공(62)을 통하여 접촉된 물(W)의 내부로 상승이동하고 기포(H2)를 형성하면서 물에 용해되어 용기(20)에 수용된 물(W)을 높은 수소 용존량을 가진 수소수로 만들게 된다.

이때, 상기 용기(20) 내부로 수소가 진입되면서 용기(20)의 내압이 증가되게 되나, 증가된 내압을 형성하는 기체는 뚜껑(30)의 박막(40)을 통하여 용기(20)의 외부로 배출되게 되므로, 자연적으로 용기(20)의 내부에 작용되는 내압이 감소되어 전술한 바와 같은 용기(20) 내외부의 누수 현상이 미연에 방지된다.

본 발명 발명자의 시험결과 본 발명 실시예의 수소수 제조장치는 배터리(140)의 입력전압 3.5V~5V, 입력전류 1A~10A 의 조건하에서 600ppb~1600ppb 사이의 고농도의 수소 용존량을 가지는 수소수를 제조할 수 있었다.

이후, 용기(20)에 수용된 물이 수소수로 변환되면, 스위치(미도시)를 OFF 시키고 용기(20)의 뚜껑(30)을 개방하여 주둥이(22)를 통하여 수소수를 인출하여 음용하면 된다.

따라서, 상기와 같이 작동하는 본 발명 물병형 휴대용 수소수 제조장치(1)는 케이스(10)의 내부에 배터리(140)가 내장되어 외부 전원에 의존하지 않고 독립적으로 작동이 가능할 뿐만 아니라, 하우징(100)의 내부에 내장된 수소발생유닛(50)에 의하여 간단하게 수소수를 제조할 수 있는 장점을 발현할 수 있다.

이러한 본 발명 수소수 제조장치(1)는 상기 제어기판(130)에 연결된 전원선(150)의 전원잭(151)을 통상의 외부전원(미도시)과 연결하여 내장된 배터리(140)를 충전함으로써 반복적인 사용이 가능하다.

아울러, 본 발명 수소수 제조장치(1)는 배터리(140)의 충전과는 별도로 하우징(100)의 내부에 통상의 정전압회로(미도시)를 부설하고, 통상의 외부 상용 전원을 정전압회로에 공급하여 필요 전원을 인가하여 사용할 수도 있다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 물병형 수소수 제조장치
10; 수소발생부
20; 용기
21; 연결면 22; 주둥이
23; 나사산
30; 뚜껑 31; 천정면
32; 홀
40; 박막
50; 수소발생유닛
60; 차단 패널 61; 링
62; 관통공
100; 하우징 110; 결합면
120; 마감판 121; 로드
130; 제어기판 140; 배터리
150; 전원선 151; 전원잭

Claims (5)

1. 수소수 제조장치에 있어서,
   물을 수용하는 용기(20);
   상기 용기(20)의 하부에 결합되어 용기(20)에 수용된 물을 수소수로 변환시키기 위한 수소를 생성하고 생성된 수소를 용기(20) 내부로 공급하는 수소발생부(10);
   상기 용기(20)의 상부에 형성된 주둥이(22) 부분을 차폐하는 뚜껑(30); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물병형 휴대용 수소수 제조장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기(20)는 하부에 연결면(21)을 형성하며, 상기 연결면(21)은 상기 수소발생부(10)의 케이스를 이루는 하우징(100)의 상단에 형성된 결합면(110)과 치합되어 결합되고,
   상기 하우징(100)은 상부 및 하부가 각각 개구되되 상부 개구면은 상기 용기(20)의 하부를 차폐하는 차단패널(60)이 결합되고, 상기 하우징(100)의 하부 개구면에는 마감판(120)이 결합되고,
   상기 차단패널(60)은 하측에 수소발생유닛(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 물병형 휴대용 수소수 제조장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 차단패널(60)의 중앙부는 용기(20)의 물을 상기 수소발생유닛(50)에 공급하기 위한 관통공(62)이 형성되고, 관통공(62)의 내주면에 누수 방지용의 원형 링(61)이 부착되고,
   상기 마감판(120) 상에 상기 수소발생유닛(50)의 작동을 제어하는 제어기판(130)이 부착되고, 상기 수소발생유닛(50)과 제어기판(130)에 전력을 인가하는 배터리(140)가 장착되는 것을 특징으로 하는 물병형 수소수 제조장치.
   
4. 제 2 항에 있어서, 상기 수소발생유닛(50)은,
   격막(53)과, 상기 격막(53)의 상부에 위치한 상부전극(51)과 상기 격막(53)의 하부에 위치한 하부전극(52)으로 이루어지고, 상기 상부전극(51)의 상측에 상부커버(54)가 체결되고, 상기 하부전극(52)의 하부에 하부커버(55)가 체결되고,
   상기 상부전극(51) 및 하부전극(52)은 중앙 부분에 조밀한 간격으로 형성된 다수개의 기공(51a,52a)들이 형성되고,
   상기 상부전극(51) 및 하부전극(52)의 일측에는 전류의 입력을 위한 전극단자(51b,52b)가 돌출 형성되어 양전압과 음전압이 각각 인가되는 구성을 특징으로 하는 물병형 수소수 제조장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 뚜껑(30)의 천정면(31)에 액체 성분은 통과하지 못하고 기체 성분은 통과하는 성질의 박막(40)을 부착하는 구성을 특징으로 하는 물병형 수소수 제조장치.

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