KR20170104323A - 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수돗물을 전기분해를 통해 수소를 발생시켜 이를 상온수소수 상태나 냉각수소수 상태의 수소 풍부수로서 생성되도록 하는 한편 별도의 온수로도 편리하게 음용할 수 있는 수소수 생성장치에 관한 것으로, 원수인 수돗물을 깨끗한 상온수로 정수 처리하는 정수필터와, 정수유입관을 통해 유입되는 상온수를 급속 냉각시켜 차가운 냉수를 냉수출수관을 통해 전해조의 음극으로 공급하는 냉각수조와, 상기 정수유입관에서 분기된 정수분기관을 통해 상기 전해조의 양극으로 상온수인 작용수를 공급시키고 상기 전해조의 양극에서 전기분해로 발생되는 산소가 산소배출관을 통해 다시 유입되는 작용수조와, 상기 작용수조의 정수분기관에서 분기된 작동수유입관을 통해 상온수를 유입시켜 살균히터를 통해 살균 및 가열처리되어 온수배출관을 통해 온수가 배출되는 가열조와, 상기 냉각수조로부터의 냉수 유입과 별도로 상기 정수유입관에서 분기된 상온수관을 통해 전해조의 음극으로 상온수도 유입되면서 전기분해반응을 통해 발생되는 수소가 이들 상온수 또는 냉수에 함유되어 수소 풍부수를 생성하는 상기 전해조와, 상기 전해조의 음극을 통해 생성된 수소 풍부수가 가압펌프를 통해 이송 유입되어 수소를 이들 상온수 또는 냉수에 응축 용존시켜 상온수소수 또는 냉수소수로 배출하는 수소응축기를 기본적으로 포함하며 구성됨에 기술적 특징이 있다.
Description
본 발명은 수돗물을 전기분해를 통해 수소를 발생시켜 이를 상온수소수 상태나 냉각수소수 상태의 수소 풍부수로서 생성되도록 하는 한편 별도의 온수로도 편리하게 음용할 수 있는 수소수 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수돗물 원수를 다단의 정수필터를 통해 깨끗한 상온수 상태로서 바로 전해조로 유입시키거나 또는 이중급속 냉각원리가 작동되는 별도의 냉각수단인 냉각저수조를 거쳐 차가운 냉수 상태로서 전해조로 유입되도록 하여, 전해조를 통한 전기분해에 의해 발생되는 수소가 상온수 또는 냉각수에 혼합되어 용존수단을 거치면서 깨끗한 수소풍부수의 상온수소수 또는 냉수소수로서 생성될 수 있을 뿐만 아니라, 전해조를 거치지 않고 별도의 가열조를 통해 깨끗한 온수로도 음용할 수도 있도록 하여 건강한 수소수 및 깨끗한 온수를 편리하게 선택 음용할 수 있는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치에 관한 것이다.
잘 알다시피, 수소는 지구상에서 가장 가벼운 원소이므로 수소를 함유한 물이 존재한다 해도 수소는 바로 공기중으로 사라져 버리기 때문에 20세기 후반까지는 수소를 함유한 물을 접할 수가 없었다. 그러나 수소를 물에 일정시간 또한 고농도로 용존시킨다면 원하는 기능성의 수소수를 얻을 수 있다는 근거에 수소수가 등장하게 된 것이다.
하이드록시 라디칼(Hydroxyl Radical)이라는 활성산소를 제거하는 가장 효과적인 물질은 황산화물질인 수소(H2) 인데, 활성산소가 체내에 유입되면 산화되어 약해진 세포에서 활성수소와 반응하는 환원작용을 통해 체외로 배출하는 기능을 해주는 것으로 수소가 풍부한 수소수가 그 중심에 있다.
수소수란 0.08ppm(80ppb, 일본 기준) 이상의 용존 수소를 함유한 물을 말하는 것으로, 일반적인 수돗물은 보통 2.3-2.6ppb 정도이나, 수소수 생성장치를 통해 제조된 수소수는 1,500ppb 까지 수소가 함유된 물(일반 수돗물에 500배 이상)을 제조하는 것이 가능하다.
수소수를 제조하는 방법에는 스틱식, 수소가스 주입식, 전기분해식, 캡슐타입식 등 여러 가지가 있으나, 수소 농도의 함유량을 높게 유지시키고 또한 단순 음용뿐만 아니라 산업용으로도 이용 가능하게 하기 위해서는 연속식인 전기분해 방식이 가장 타당한 것으로 알려졌다.
일반적으로 물이 담긴 저수조에 분리막(고분자막)을 경계로 하여 양극과 음극을 설치하고 전극에 직류전기를 가하면, 양극(+극)에서는 산소(O2)가 발생하고 음극(-극)에서는 수소(H2)가 발생하게 된다. 이에 알칼리수나 산성수를 얻기 위한 전기분해에서는 양극(+극)과 음극(-극)이 설치되는 공간에 물을 채워 이온의 막분리 현상을 이용하며, 산소수를 만드는 경우에는 산소발생부인 양극부에 물을 채우고 산소를 발생시켜 재차 물에 혼입시킨다.
현재까지 전기분해를 이용하는 경우에는 알칼리수를 생성시키거나 산소수를 만드는데 주로 이용되었는데, 알칼리수는 중화반응의 효과를 얻고자 하는 것이며, 산소수는 몸의 스트레스나 피로 회복을 위해 복용하는 것으로 알려져 있다. 결국 수소수 생성은 중화반응 효과 즉, 수소 풍부수를 만들어 이때 물에 혼합되어 있는 수소와 인체 내의 산소가 결합하여 물로 변화되는 현상을 이용하는 것이다. 그러나 일반 물에 비하여 수소는 풍부하지만 산소가 부족하게 되는 단점을 갖고 있었다.
또한 알칼리수는 전기분해 과정에서 물의 pH가 높게 되기 때문에 의료기로 국한적으로 사용되고 있다. 식약청 규정에 의하면 pH가 9.0 이상이면 의료기로 분류되어 제조, 판매에 제약조건을 받게 된다. 아울러 산소수는 물에 산소는 풍부하게 포함하고 있으나, 수소가 부족하여 수소수로서의 효과를 얻지 못하는 단점을 갖고 있었다.
즉, 수소는 기체상태로 액체인 물과 물성이 다르고, 또한 물보다 가볍기 때문에 물에 잘 혼합하기 어려우며, 더욱이 물에 잘 혼입되어 있지 않으면 상부로 방출되어 수소 혼합수의 역할이 되지 못한다. 따라서 전기분해에 의한 수소 기체의 발생과 함께 물에 잘 혼합하고, 또한 지속적으로 유지할 수 있는 기능 및 장치 발명이 해결해야 할 기술적 과제이다.
참고로, 수소수 생성(발생)장치와 관련하여 선출원 공개된 대표적인 선행기술로서, 특허등록 제10-1504259호(수소수의 제조장치)나 특허등록 제10-1076631호(수소수 제조장치)를 보면 구성 수준에 비해 제조되는 수소수의 생성 효율이 실질적으로 충분하게 충족되지 못한다는 구조적인 불편이 있음을 알 수 있다.
이에 본 발명은 전기분해를 통한 수소의 생성 원리를 이용하면서 기본적으로 원수인 수돗물을 깨끗하게 정수 처리시켜 이를 수소 발생의 작동수로서 사용함과 더불어 깨끗한 온수 상태로도 음용할 수 있을 뿐만 아니라, 깨끗한 상온수 상태로서 바로 전해조로 유입시키거나 또는 이중급속 냉각원리가 작동되는 별도의 냉각수단인 냉각저수조를 통해 급속 냉각되어 차가운 냉수 상태로서 전해조로 유입되도록 하여, 전해조를 통한 전기분해에 의해 발생되는 수소가 이들 상온수 또는 냉각수에 혼합되어 용존수단을 거치면서 깨끗한 수소 풍부수 상태의 상온수소수 또는 냉수소수로서 생성되어 배출될 수 있도록 함으로서, 건강에 유익한 상온수소수 또는 냉수소수를 음용할 수 있으면서도 깨끗하게 살균 처리되는 온수도 편리하게 선택 음용할 수 있는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치는, 원수인 수돗물을 깨끗한 상온수로 정수 처리하는 정수필터와, 정수유입관을 통해 유입되는 상온수를 급속 냉각시켜 차가운 냉수를 냉수출수관을 통해 전해조의 음극으로 공급하는 냉각수조와, 상기 정수유입관에서 분기된 정수분기관을 통해 상온수가 유입되면서 작동수유입관을 통해 상기 전해조의 양극으로 상온수인 작용수를 공급시켜 상기 전해조의 양극에서 전기분해로 발생되는 산소가 산소배출관을 통해 다시 유입되는 작용수조와, 상기 작용수조의 정수분기관에서 분기된 작동수유입관을 통해 상온수를 유입시켜 살균히터를 통해 살균 및 가열처리되어 온수배출관을 통해 온수가 배출되는 가열조와, 상기 냉각수조로부터의 냉수 유입과 별도로 상기 정수유입관에서 분기된 상온수관을 통해서도 전해조의 음극으로 상온수가 유입되면서 전기분해반응을 통해 발생되는 수소가 이들 상온수 또는 냉수에 함유되어 수소 풍부수를 생성하는 상기 전해조와, 상기 전해조의 음극을 통해 생성된 수소 풍부수가 가압펌프를 통해 이송 유입되어 수소를 이들 상온수 또는 냉수에 응축 용존시켜 상온수소수 또는 냉수소수로 배출하는 수소응축기 및 응축배관을 기본적으로 포함하며 구성되며, 이는 정수단계와 가열단계를 통한 온수를 생성하는 온수 생성 시스템과 정수단계 및 냉각단계 및 전해단계 그리고 응축단계를 통한 냉수소수 생성 및 상온수 생성하는 냉수소수/상온수소수 생성 시스템이 구현되도록 구성됨에 기술적 특징이 있다.
그리고 정수유입관을 통해 유입되는 정수인 상온수에 대한 이중 균일방식의 급속냉각이 이루어지는 냉각수조는, 냉수조의 외부가 단열재로 보호되면서 전도유체가 충진된 내부에 와류형태로 배설된 안쪽의 냉매배관과 함께 상기 냉매배관 바깥쪽에 상기 정수유입관으로부터 연장된 냉수배관이 배설되며, 상기 냉수배관의 일단은 상기 정수유입관과 연결되면서 타단은 상기 전해조의 음극으로 연장되는 냉수출수관이 연결되고, 상기 냉매배관은 통상의 냉동사이클 원리가 구동되는 압축기-응축기-모세관으로 연결되어 냉매가 순환 동작되면서 차가운 상기 냉매의 순환동작에 따라 상기 냉수조 내부의 전도유체를 매개로 상기 냉수배관을 통과하는 상온수가 급속냉각되도록 구성됨에도 차별화된 기술적 특징이 있다.
특히, 상기 냉각수조는 이중 다면균일의 냉각방식이 작동될 수 있도록 중간 아래쪽에 설치한 수중펌프 위쪽으로 다수의 출수구가 형성된 유체유도관을 연결시켜, 냉수조의 전도유체가 상기 수중펌프의 입수구를 통해 유입되어 상기 유체유도관의 출수구를 통해 상기 냉수조 전체공간으로 활발하게 순환동작되도록 구성되되, 개방된 상측에는 수조커버가 온도센서와 함께 결속 구성됨에도 기술적 특징이 있다.
상기 정수유입관을 통해 유입되는 상온수가 냉각수조를 통한 냉수 상태로서 냉각처리되고 냉수출수관을 통해 전해조의 음극으로 유입되거나 또는 냉각수조를 거치지 않고 바로 상온수관을 통해 전해조의 음극으로 유입되어 상기 전해조를 통한 전기분해반응으로 수소 풍부수로서 변화되어 수소수배출관을 통해 냉수소수 또는 상온수소수로서 압력 조절되어 선택적 배출동작이 이루어지는 한편, 상기 정수유입관을 통해 유입되는 상온수가 냉수소수 또는 상온수소수 상태가 아닌 가열조를 통한 온수 상태로 선택적 배출동작이 이루어질 수 있도록 해당 솔레노이드밸브 및 레귤레이터가 설치 구성됨에도 기술적 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치는, 기본적으로 깨끗하게 정수된 물(상온수)을 이용하여 전기분해로부터 수소 기체를 발생시키고, 정수에 수소 기체가 잘 혼합되도록 하여 일반 정수뿐만 아니라 수소 기체가 혼합된 수소 풍부수를 제조하여 사용자의 건강 증진에 도움을 주는 것이 가능하다.
특히, 수돗물 원수를 다단의 정수필터를 통해 깨끗한 상온수 상태로서 바로 전해조로 유입시키거나 또는 이중급속 냉각원리가 작동되는 별도의 냉각수단인 냉각저수조를 거쳐 차가운 냉수 상태로서 전해조로 유입되도록 하여, 전해조를 통한 전기분해에 의해 발생되는 수소가 상온수 또는 냉각수에 혼합되어 용존수단을 거치면서 깨끗한 수소풍부수의 상온수소수 또는 냉수소수로서 생성될 수 있을 뿐만 아니라, 전해조를 거치지 않고 별도의 가열조를 통해 깨끗한 온수로도 음용할 수도 있도록 하여 건강한 수소수 및 깨끗한 온수를 편리하게 선택 음용할 수 있는, 기존 수소수 생성장치에서는 전혀 기대하기 힘들었던 새로운 작동원리의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치로서 그 작용효과가 제공될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치에 대한 전체적인 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치를 구성하는 이중 냉각구조의 냉각저수조를 포함한 냉각시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치의 이중 냉각원리가 작동되는 냉각저수조 분리상태도.
도 4는 본 발명에 따른 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치의 냉각저수조에 구성된 유체유동관을 통한 전도유체의 흐름도.
도 2는 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치를 구성하는 이중 냉각구조의 냉각저수조를 포함한 냉각시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치의 이중 냉각원리가 작동되는 냉각저수조 분리상태도.
도 4는 본 발명에 따른 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치의 냉각저수조에 구성된 유체유동관을 통한 전도유체의 흐름도.
이하, 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치에 대한 구체적인 구성관계 및 작동원리를 첨부한 바람직한 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명 편의상 도면부호 43의 양극입수관은 냉각수조의 냉수출수관을 통한 냉수 또는 상기 냉각수조를 거치지 않고 바로 상온수관을 통한 상온수가 공통적으로 전해조에 유입되도록 하는 냉수 및 상온수 통과라인으로 구체적인 설명은 생략한다.
기본적으로 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치는 도 1의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치가 구현되는 시스템 구성도에서 보는 것처럼, 원수인 수돗물이 다단의 정수필터(10)를 거쳐 생성된 깨끗한 상온의 정수를 전기분해에 의한 수소 발생이 작동되는 전해조(40)를 통과시켜 상온수소수를 생성하거나, 또는 이중냉각원리가 작동되는 별도의 냉각수조(20)를 거쳐 생성된 냉수를 수소 발생수단인 상기 전해조(40)를 통과시켜 냉수소수를 사용자의 선택에 따라 생성할수록 한 전기분해를 이용한 급속 냉각기능을 갖는 수소수 발생장치의 작동시스템을 구성하게 된다.
특히, 정수처리된 상온수가 냉수소수로서 생성되기 위해 전기분해반응을 통한 수소 발생의 전해조(40)를 유입하기 전에 급속 냉각을 위한 냉각수조(20)로 유입되는데, 냉각수조(20) 내부에 냉매흐름 파이프인 냉매배관(26)과 유체흐름 파이프인 냉수배관(23)이 동시에 장입 구성되어 흐르는 유체(상온수)가 상기 냉수배관(23) 내를 통과하면서 기본적으로 함께 배설된 통상의 냉동사이클상의 냉매배관(26)을 흐르는 차가운 냉매와, 그리고 이들 냉수배관(23) 및 냉매배관(26) 주변 공간인 상기 냉각수조(20) 내부를 채워 순환동작하는 전도유체(27)에 의한 다면 균일한 이중 냉각방식이 이루어지는 급속냉각 구조를 형성하게 되며, 또한 상기 전해조(40)는 정수처리된 상온수 및 급속냉각된 냉수가 중앙의 분리막(44)을 중심으로 한쪽 공간인 음극(-극)(42) 공간으로 유입되어 전기분해를 통해 상온수소수나 냉 수소수를 생성하도록 구성된다.
즉, 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치는 원수인 수돗물을 깨끗한 상온수로 정수 처리하는 다단의 정수필터(10)와, 정수유입관(12)을 통해 유입되는 상온수를 급속 냉각시켜 차가운 냉수를 냉수출수관(16)을 통해 전해조(40)의 음극(-극)(42)으로 공급하는 냉각수조(20)와, 상기 정수유입관(12)에서 분기된 정수분기관(14)을 통해 상온수가 유입되면서 작동수유입관(52)을 통해 상기 전해조(40)의 양극(+극)(41)으로 상온수인 작용수를 공급시켜 상기 전해조(40)의 양극(41)에서 전기분해로 발생되는 산소(O2)가 산소배출관(51)을 통해 다시 유입되는 작용수조(50)와, 작용수조(50)의 정수분기관(14)에서 분기된 작동수유입관(52)을 통해 상온수를 유입시켜 살균히터(62)를 통해 살균 및 가열처리되어 온수배출관(64)을 통해 온수가 배출되는 가열조(60)를 구성한다.
그리고 냉각수조(20)로부터의 냉수 유입과 별도로 정수유입관(12)에서 분기된 상온수관(15)을 통해서도 전해조(40)의 음극(42)으로 상온수가 유입되면서 전기분해반응을 통해 발생되는 수소가 이들 상온수 또는 냉수에 함유되어 수소 풍부수를 생성하는 상기 전해조(40)와, 상기 전해조(40)의 음극(42)을 통해 생성된 수소 풍부수가 가압펌프(71)를 통해 이송 유입되어 수소를 이들 상온수 또는 냉수에 응축 용존시켜 상온수소수 또는 냉수소수로 배출하는 수소응축기(70) 및 응축배관(72)를 기본적으로 포함하며 구성되며, 이와 같은 시스템 구성관계를 본 발명의 수소수 생성장치는 정수단계와 가열단계를 통한 온수를 생성하는 온수 생성 시스템과 정수단계 및 냉각단계 및 전해단계 그리고 응축단계를 통한 냉수소수 생성 및 상온수 생성하는 냉수소수/상온수소수 생성 시스템이 구현되도록 구성됨에 기술적 특징이 있다.
특히, 정수유입관(12)을 통해 유입되는 정수인 상온수에 대한 이중 균일방식의 급속냉각이 이루어지는 기능을 발휘하게 되는 냉각수조(20)는 도 2 및 도 3의 도면에서 상세 도시한 것처럼, 냉수조(21)의 외부가 단열재(22)로 보호되면서 상온수와 별도로 전도유체(27)가 충진된 내부에 와류형태로 배설된 안쪽의 냉매배관(26)과 함께 상기 냉매배관(26) 바깥쪽에 상기 정수유입관(12)으로부터 연장되어 상온수가 통과하게 되는 냉수배관(23)이 배설되며, 상기 냉수배관(23)의 일단은 상기 정수유입관(12)과 연결되면서 타단은 상기 전해조(40)의 음극(42)으로 연장되는 냉수출수관(16)이 연결되고, 상기 냉매배관(26)은 통상의 냉동사이클 원리가 구동되는 압축기(30)-응축기(31)-모세관(32)으로 연결되어 냉매가 순환 동작되면서 차가운 상기 냉매의 순환동작에 따라 상기 냉수조(21) 내부의 전도유체(27)를 매개로 상기 냉수배관(23)을 통과하는 상온수가 이중 다면접촉으로 급속냉각되도록 구성됨에 본 발명의 수소수 생성장치에서 구현되게 적용시키는 급속 냉각기능을 발휘할 수 있도록 구성된다.
또한 냉각수조(20)는 이중 다면균일의 냉각방식이 작동될 수 있도록 중간 아래쪽에 설치한 수중펌프(24) 위쪽으로 다수의 출수구(A2)가 형성된 유체유도관(25)을 연결시켜, 냉수조(21) 공간에 채워진 전도유체(27)가 상기 수중펌프(24)의 입수구(A1)를 통해 유입되어 상기 유체유도관(25)의 출수구(A2)를 통해 상기 냉수조(21) 전체공간으로 활발하게 순환동작되도록 구성되는데, 개방된 냉수조(21) 상측에는 별도의 수조커버(29)가 결속되면서 상기 수조커버(29)에는 전도유체(27)의 냉각온도를 감지하는 온도센서(28)가 설치 구성된다. 도면부호 33은 본 발명에서 적용시킨 급속 냉각기능이 발휘되는 냉각수조(20) 주변에 설치되는 통상의 공냉팬으로 상세 설명은 생략한다. 참고로 상기 냉각수조(20)에는 수온 측정으로 과열 방지 및 냉각기의 가동 및 정지를 위한 온도센서(28)가 장입 구성되며, 하부에 장착되는 수중펌프(24)는 냉수조(21) 내부의 전도 유체의 유동을 균일하게 유지하도록 기능을 하게 된다.
계속해서 본 발명은 수소수 생성장치는, 정수유입관(12)을 통해 유입되는 상온수가 냉각수조(20)를 통한 냉수 상태로서 냉각처리되고 냉수출수관(16)을 통해 전해조(40)의 음극(42)으로 유입되거나 또는 상기 냉각수조(20)를 거치지 않고 바로 이들 정수유입관(12)과 냉수출수관(16) 사이에 분기 연결된 상온수관(15)을 통해 전해조(40)의 음극(42)으로 유입되어, 상기 전해조(40)를 통한 전기분해반응으로 수소 풍부수로서 변화되어 수소수배출관(75)과의 사이에 구성된 수소응축기(70) 및 응축배관(72)을 통과하면서 냉수소수 또는 상온수소수 상태로서 압력 조절되어 선택적 배출동작이 이루어지는 한편, 상기 정수유입관(12)을 통해 유입되는 상온수가 냉수소수 또는 상온수소수 상태가 아닌 가열조(60)의 살균히터(62)를 통한 온수 상태로서 가열 및 살균처리되어 상기 전해조(40)를 통한 냉수소수나 상온수소수와 별도로 선택적 배출동작이 이루어질 수 있도록 해당 솔레노이드밸브(13)(17)(63)(74) 및 레귤레이터(73)가 설치 구성됨에도 본 발명의 구성관계상 기술적 특징이 있다.
참고로 본 발명의 수소수 생성장치에서 상온수 및 냉수 그리고 온수가 통과하게 되는 해당 파이프관(12)(14)(15)(16)(64)(75)들에 구성 설치되는 해당 솔레노이드밸브(13)(17)(63)(74) 및 레귤레이터(73)에 대한 구체적인 작동원리는 통상의 주지기술에 해당되기에 상세 설명은 생략한다. 아울러 정수유입관(12)에는 해당 솔레노이드(13)와 함께 다단의 정수필터(10) 상태를 감지하는 유동센서(11)가 설치 구성되며, 전해조(40)의 중앙에 구성되어 양쪽의 양극(41)과 음극(42) 공간을 구획하여 산소 발생 및 수소 발생의 전기분해반응이 원활하게 이루어지게 하는 분리막(44)은 부식에 강한 고분자막 구조 및 재질이 적용됨은 물론이다.
이와 같은 시스템 구성되는 본 발명의 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치는 수돗물이 다단의 정수필터(10)를 거쳐 냉각수조(20)와 작용수조(50)로 유입되고, 이때 냉각수조(20)로 유입된 정수된 수돗물인 상온수는 냉매배관(26)과 함께 이중 냉각구조로 배설된 냉수배관(23)을 통과하면서 급속 냉각이 이루어지고, 상기 냉각수조(20)의 냉각된 냉수와 작용수조(50)의 상온수인 작용수는 각각 냉수출수관(16)에서 연장된 양극입수관(43)과 작용수유입관(52)을 통해 수소 발생수단인 전해조(40)의 음극(42)과 양극(41)으로 유입된다.
계속해서, 차가운 냉수는 전해조(40) 내부에 있는 양쪽 전극(42)(41) 사이의 분리막(44)을 경계로 -극이 설치된 공간으로 유입되는데, 상기 작용수조(50)의 작용수는 전해조(40)의 내부에 있는 양극(+극) 공간으로 유입되어 상기 전해조(40)에 전류가 인가될 때 전기분해반응에 의해 +극(41)에서는 산소(O2), -극(42)에서는 수소(H2)가 발생하는데, 발생한 산소는 대기로 방출되거나 산소배출관(51)을 통해 다시 상기 작용수조(50)로 유입되고, 발생한 수소는 물에 혼합시켜 유출시킴으로써 전해조를 통한 수소가 풍부하게 함유된 풍부 수소수를 생성시키게 된다.
그리고 전해조(40)를 거쳐 출수되는 상온수 또는 냉수는 수소를 충분하게 용존시키기 위해 가압펌프(71)와 용존장치인 수소응축기(70) 및 응축배관(72)을 거쳐 수소수배출관(75)을 통해 편리하게 출수시킬게 된다. 이때 전해조(40)로 유입되는 물인 냉수 또는 상온수는 냉수출수관(16) 또는 상온수관(15) 그리고 해당 솔레노이드밸브를 통해 선택적으로 전해조(40)로 유입시키도록 구성되고 작동됨에 본 발명의 기술적 특징이 있으며, 또한 온수의 경우에는 정수필터(10)를 거쳐 생성된 상온수를 살균히터(62)가 내장되고 그 사이에 보조수출수관(53)과 이에 연장된 온수배출관(64)을 통해 가열처리되어 뜨거운 온수 상태가 생성되어 편리하게 출수될 수 있다.
참고로, 본 발명의 수소수 생성장치에서 적용시킨 전해조(40)를 통한 전기분해의 수소 생성원리를 설명하면, 물질에 전기에너지를 가하면 산화, 환원반응이 일어난다. 전기분해시에 -극에서는 +이온이 환원되고, +극에서는 -이온이 산화된다. +극은 산화반응으로 산소를 얻으며, -극에서는 환원반응으로 수소를 얻는다. 생성되는 수소와 산소의 부피비는 2:1로 반응식은 다음과 같다.
-극 : 4H2O +4e- → 2H2 + 4OH-, +극 : 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
전체반응 : 6H2O → 2H2 + O2 + 4OH- + 4H → 2H2O → 2H2 + O2
일반적으로 물을 전기분해하면 전기분해에 의해 H2O가 분리되어 다음과 같은 반응이 일어난다.
H2O → H+ + (OH) + e- , 2(OH) → O2 + 2H+ + 2e- , 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
따라서 양극 측에서는 산소(O2)가 음극 측에서는 수소(H2)가 발생하게 된다. 이와 같은 반응을 이용하여 산소나 수소를 분리 추출할 수 있으며, 이것을 필요에 따라서 물에 혼입시켜 산소나 수소가 일반 물에 비해 4~10배까지 풍부하게 혼합되어 있는 물을 만드는 것이 가능하다. 예를 들면 일반 물은 1리터당 6~8mg의 산소가 들어있는데 이것을 6~8ppm이라고 표시한다.
일반적으로 산소수에는 40~100ppm의 산소를 포함하고 있다. 이와 같이 산소수 뿐만 아니라 수소수도 일반 물에 비해 4~10배까지 풍부하게 수소를 혼입되어 있는 수소풍부수를 만드는 것이 가능하다.
수소가 풍부한 물을 음용하면 체내에 있는 활성산소(유해산소)를 제거시켜주는 역할을 하는데, 이것은 O2 - + H2 + = 2H2O 반응식과 같이 활성수소가 활성산소와 결합하여 중성인 물을 생성하고, 활성수소는 활성산소를 깨끗이 소거시켜 우리 체세포 내의 산화장해로부터 보호하여 건강 초석의 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
10 : 정수필터
11 : 유동센서
12 : 정수유입관 13,17,63,74 : 솔레노이드밸브
14 : 정수분기관 15 : 상온수관
16 : 냉수출수관 20 : 냉각수조
21 : 냉수조 22 : 단열재
23 : 냉수배관 24 : 수중펌프
25 : 유체유도관 26 : 냉매배관
27 : 전도유체 28 : 온도센서
A1 : 입수구 A2 : 출수구
30 : 압축기(콤프레서) 31 : 응축기(라디에이터)
32 : 모세관 33 : 공냉팬
40 : 전해조 41 : 양극(+극)
42 : 음극(-극) 43 : 양극입수관
44 : 분리막 50 : 작용수조
51 : 산소배출관 52 : 작용수유입관
60 : 가열조 61 : 가열수관
62 : 살균히터 64 : 온수배출관
70 : 수소응축기 71 : 가압펌프
72 : 응축배관 73 : 레귤레이터
75 : 수소수배출관
12 : 정수유입관 13,17,63,74 : 솔레노이드밸브
14 : 정수분기관 15 : 상온수관
16 : 냉수출수관 20 : 냉각수조
21 : 냉수조 22 : 단열재
23 : 냉수배관 24 : 수중펌프
25 : 유체유도관 26 : 냉매배관
27 : 전도유체 28 : 온도센서
A1 : 입수구 A2 : 출수구
30 : 압축기(콤프레서) 31 : 응축기(라디에이터)
32 : 모세관 33 : 공냉팬
40 : 전해조 41 : 양극(+극)
42 : 음극(-극) 43 : 양극입수관
44 : 분리막 50 : 작용수조
51 : 산소배출관 52 : 작용수유입관
60 : 가열조 61 : 가열수관
62 : 살균히터 64 : 온수배출관
70 : 수소응축기 71 : 가압펌프
72 : 응축배관 73 : 레귤레이터
75 : 수소수배출관
Claims (4)
- 원수인 수돗물을 깨끗한 상온수로 정수 처리하는 정수필터와,
정수유입관을 통해 유입되는 상온수를 급속 냉각시켜 차가운 냉수를 냉수출수관을 통해 전해조의 음극으로 공급하는 냉각수조와,
상기 정수유입관에서 분기된 정수분기관을 통해 상온수가 유입되면서 작동수유입관을 통해 상기 전해조의 양극으로 상온수인 작용수를 공급시켜 상기 전해조의 양극에서 전기분해로 발생되는 산소가 산소배출관을 통해 다시 유입되는 작용수조와,
상기 작용수조의 정수분기관에서 분기된 작동수유입관을 통해 상온수를 유입시켜 살균히터를 통해 살균 및 가열처리되어 온수배출관을 통해 온수가 배출되는 가열조와,
상기 냉각수조로부터의 냉수 유입과 별도로 상기 정수유입관에서 분기된 상온수관을 통해서도 전해조의 음극으로 상온수가 유입되면서 전기분해반응을 통해 발생되는 수소가 이들 상온수 또는 냉수에 함유되어 수소 풍부수를 생성하는 상기 전해조와,
상기 전해조의 음극을 통해 생성된 수소 풍부수가 가압펌프를 통해 이송 유입되어 수소를 이들 상온수 또는 냉수에 응축 용존시켜 상온수소수 또는 냉수소수로 배출하는 수소응축기 및 응축배관을 기본적으로 포함하며 구성되어,
정수단계와 가열단계를 통한 온수를 생성하는 온수 생성 시스템과 정수단계 및 냉각단계 및 전해단계 그리고 응축단계를 통한 냉수소수 생성 및 상온수 생성하는 냉수소수/상온수소수 생성 시스템이 구현되도록 구성됨을 특징으로 하는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 정수유입관을 통해 유입되는 정수인 상온수에 대한 이중 균일방식의 급속냉각이 이루어지는 냉각수조는, 냉수조의 외부가 단열재로 보호되면서 전도유체가 충진된 내부에 와류형태로 배설된 안쪽의 냉매배관과 함께 상기 냉매배관 바깥쪽에 상기 정수유입관으로부터 연장된 냉수배관이 배설되며, 상기 냉수배관의 일단은 상기 정수유입관과 연결되면서 타단은 상기 전해조의 음극으로 연장되는 냉수출수관이 연결되고, 상기 냉매배관은 통상의 냉동사이클 원리가 구동되는 압축기-응축기-모세관으로 연결되어 냉매가 순환 동작되면서 차가운 상기 냉매의 순환동작에 따라 상기 냉수조 내부의 전도유체를 매개로 상기 냉수배관을 통과하는 상온수가 급속냉각되도록 구성됨을 특징으로 하는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉각수조는 이중 다면균일의 냉각방식이 작동될 수 있도록 중간 아래쪽에 설치한 수중펌프 위쪽으로 다수의 출수구가 형성된 유체유도관을 연결시켜, 냉수조의 전도유체가 상기 수중펌프의 입수구를 통해 유입되어 상기 유체유도관의 출수구를 통해 상기 냉수조 전체공간으로 활발하게 순환동작되도록 구성되되, 개방된 상측에는 수조커버가 온도센서와 함께 결속 구성됨을 특징으로 하는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 정수유입관을 통해 유입되는 상온수가 냉각수조를 통한 냉수 상태로서 냉각처리되고 냉수출수관을 통해 전해조의 음극으로 유입되거나 또는 냉각수조를 거치지 않고 바로 상온수관을 통해 전해조의 음극으로 유입되어 상기 전해조를 통한 전기분해반응으로 수소 풍부수로서 변화되어 수소수배출관을 통해 냉수소수 또는 상온수소수로서 압력 조절되어 선택적 배출동작이 이루어지는 한편, 상기 정수유입관을 통해 유입되는 상온수가 냉수소수 또는 상온수소수 상태가 아닌 가열조를 통한 온수 상태로 선택적 배출동작이 이루어질 수 있도록 해당 솔레노이드밸브 및 레귤레이터가 설치 구성됨을 특징으로 하는 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020160027251A KR20170104323A (ko) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치 |
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| KR1020160027251A KR20170104323A (ko) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치 |
Publications (1)
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| KR20170104323A true KR20170104323A (ko) | 2017-09-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160027251A KR20170104323A (ko) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 급속 냉각기능을 갖는 수소수 생성장치 |
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| KR (1) | KR20170104323A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108950594A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-07 | 青海铜业有限责任公司 | 电解槽和电解槽系统 |
-
2016
- 2016-03-07 KR KR1020160027251A patent/KR20170104323A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108950594A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-07 | 青海铜业有限责任公司 | 电解槽和电解槽系统 |
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