KR20200077831A - 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해조 내에서 물을 전기분해하여 생성된 수소산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로버블의 형태로 용존 시키는 정수기가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해조 내에서 물을 전기분해하여 생성된 수소산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로버블의 형태로 용존 시키는 방법은 전해조 내에서 물을 전기분해하여 수소산소(2:1)분자를 생성하는 전기분해공정; 물을 전기분해하여 생성된 수소산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로 버블의 형태로 용존 시키는 공정의 장치로 구성되는 별개의 물속에 물을 전기분해하여 생성된 수소산소(2:1)분자를 마이크로버블의 형태로 용존 시키는 산소가 풍부한 마이크로버블 수소수정수기이다.

또한 본 발명은 물을 전기분해하여 수소 산소(2:1)분자를 생성하는 공정(제1공정),
수소 산소(2:1)분자가 별개의 물에 마이크로 버블의 형태로 용존시키는 공정(제2공정)을 포함하는 전해조 내에서 물을 전기분해하여 생성되어진 수소 산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로 버블의 형태로 용존시키는 산소가 풍부한 마이크로버블수소수정수기를 제공한다.

Description

산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기{Oxygen-rich microbubble hydrogen water purifier}

본 발명은 물을 전기분해하여 생성된 수소 산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로버블을 생성시켜 음용하는 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기에 관한 것이다.

일반적으로 호흡을 통해 체내로 흡입된 산소는 산화과정에서 이용되면서 일부는 여러 대사과정에서 생성되어 생체조직을 공격하고 세포를 손상시키는 산화력이 강한 활성산소로 변하게 된다. 활성산소는 환경오염과 화학물질, 자외선, 혈액순환장애, 스트레스 등으로 과잉생산 되어진 산소로서 사람 몸 속에서 산화작용을 일으킨다. 이렇게 되면 세포막, DNA, 그 외의 모든 세포구조가 손상 당하고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 변질된다. 이와 함께 몸 속의 여러 아미노산을 산화시켜 단백질의 기능저하도 가져온다. 그리고 핵산을 손상시켜 핵산염기의 변형과 유리, 결합의 절단, 당의 산화분해 등을 일으켜 돌연변이나 암의 원인이 되기도 한다. 또한 생리적 기능을 저하시켜 당뇨병, 뇌졸중, 심근경색증,간염, 신장염, 아토피, 파킨슨병 등 각종 질병과 노화의 원인이 되기도 한다.

이러한 활성산소는 삼중항산소가 자외선의 영향으로 변한 일중항산소, 전자를 하나 받아 생선되는 슈퍼옥사이드래디컬, 전자를 두 개 받으면 생성되는 과산화수소가 분해되어 발생하는 하이드록실래디컬, 일산화질소, 이산화질소, 페르록시나이트, 차아염소산, 오존 등을 말한다. 다만 여기서 활성산소는 산소이온(O2-)이 전자를 잃어 형성되는 산소원자(O)를 의미하지는 않는다. 한편, 위의 설명처럼 노화와 대다수 질병의 직접적인 원인이 되는 활성산소를 몸 밖으로 배출하는데 수소가 효능이 있다는 사실이 알려져 있는데, 프랑스의 루드르샘뭉, 독일의 노르데나우 물, 멕시코의 트라코테 물, 인도의 니다나 물 등 치유효과가 있다는 것으로 알려진 물들은 수소를 많이 함유하고 있다는 공통점이다.

활성산소를 없애기 위해 비타민E, 비타민C, 요산, 빌리루빈, 글로타치온, 카로틴 등과 같은 항산화물질을 섭취하기도 하지만, 이러한 항산화물질은 자연적인 방법으로 섭취하는 것이 더욱 큰 효과가 있기 때문에, 이를 위해물속에 수소를 존속시켜 마실 수 있도록 하는 수소수(水素水,hydrogen water) 제조장치가 제공되기도 하였다.

일반적으로 수소수는 자화처리, 초음파처리, 광석처리, 미네랄처리, 또는 전기분해 등의 방법에 의해 제조가 된다. 이들 방법 중 전기분해방법이 주로 사용되고 있는데, 전기분해에 의해 제조된 수소수를 전해 수소수라고도 한다.

수소수는 알칼리 이온수 또는 수소풍부수 등으로도 불리며, 먹는 물, 미용, 산업 및 농업용수 등으로 사용될 수 있다.

이처럼 수소수의 효능이 점차 알려지면서 최근에는 수소수를 만드는 장치가 다수 개발되고 있다. 선행기술문헌의 특허문헌 1(공개특허공보 10-2018-0087656)에 공개된 「수소수 냉온수기 및 수소수 정수기」는 한가지 예로서, 앞서 언급한 바와 같이 전기분해에 의해 수소수를 생성하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 수소수 제조/생성 장치는 단순히 물을 전기분해하여 수소수를 공급하기 때문에 전기분해 과정에서 물속의 미네랄을 파괴하고 미네랄과 결합되어져 있던 중금속을 배출한다는 문제점이 있다.

수소수를 마시면 활성산소는 수소수 속에 용존하는 수소와 반응하여 물로 환원되고, 이 환원된 물은 2차 반응없이 몸 밖으로 빠져 나가게 되는데, 이것을 항산화 반응이라 한다.

이와 같이, 수소수의 항산화 능력이 탁월하기 때문에, 수소수를 만드는 장치가 다수 개발되고 있다. 그 중 하나로 특허공개 제10-2011-0052404호가 공개되어 있다.

종래의 수소수생성기는필터부, 저수조, 온수조, 냉수조, 전해조, 용존관, 펌프, 제어부 등의 구성으로 이루어져 있어 상수도 시설을 통해 각 가정으로 유입되는 수돗물, 즉 원수를 필터부를 통해 정화하고, 정화된 물의 일부는 저수조로 보내고, 일부는 수소발생장치, 즉 전해조로 보내진 후 전기 분해되어 수소와 산소가 만들어진다.

전해조는 2개 이상의 전극 사이에 격막을 두고, 마이너스(-) 극에서 생성되는 수소는 펌프로 보내고, 플러스(+)극에서 생성되는 산소는 대기 중으로 방출한다. 펌프로 보내진 수소는 냉수조에서 공급되는 냉수와 섞여 용존관으로 보내지고, 용존관의수소수는 냉수조로 다시 보내진다. 이후, 사용자가 냉수조에 연결된 냉수소수 방출구를 개방하면 냉수조에 저장된 냉수소수가 외부로 방출된다(공개특허 10-2018-0087656-4)

그런데, 위와 같은 수소수생성기는 시간이 지나면서 냉수조에 녹아 있는 수소가 증발할 수 있고, 특히 수소가포함된 냉수를 보면 냉수 속에는 소량의 기포가 발견되는데 이러한 기포는 시간이 경과하면 모두 사라진다. 일반적으로 수소수는 물분자의 입자가 작아 침투력이 매우 빠른 특징이 있으나, 이를 미세기포 형태로 구성할 경우 인체 내 침투력은 더욱 향상되는 효과가 있다. 따라서, 초미세기포 형태로 수소수를 공급하는 장치에 대한시장의 수요는 늘 존재하고 있다고 볼 수 있겠다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 물과 수소의 혼합인 수소수를 나노미터 크기의 초미세기포 형태로 공급하는 나노버블수소수 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있으나 물을 전기분해하면 수소 산소(2:1)의 분자가 생성되어지는데, 수소 만을 물과 혼합한 나노버블수소수를 제공 하지만, 물속에 용존산소를 증가시키지는 못한다(공개특허 10-2018-0087656)

용존산소가 풍부한 물을 마시는 것은 인체에도 유익한 것으로 알려져 있다. 즉, 산소수를 섭취하게 되면, 인체의 혈중산소농도가 증가되어 섭취자의 신진대사가 향상되고 여러 유익한 결과를 가져오게 된다. 운동선수는 폐기능 바이패스로 인해 맥박수를 증가시킴이 없이 운동능력을 향상시킬 수 있고 근력과 지구력, 그리고 심계기능이 향상되고 피로회복이 촉진된다.

또한, 혈액에 보강된 산소 중 일부는 대뇌에 공급되어 사고력 및 집중력을 향상시키고 스트레스를 완화시켜 주기 때문에, 산소는 공부하는 학생에게도 상당히 유용하다.

현재의수소수 발생장치 시장에서는 물을 직접 전기분해한 물인 수소수기는 산소 용존량이 풍부하지만, 물의 전기분해과정에서 다량의 미네랄을 파괴하여 다량의 미네랄파괴 분자들이 생성되며, 양극(+)전극판에서 산소의 산화작용이 작용하여 전극판부식에 의한 전극판 소재 금속이 물속으로 배출되는 단점이 있다.

또한 역삼투압 정수유닛을 통해 정수한 순수를 공급하여 고순도의 수소를 효과적으로 생성하고 공급된 수소와 정수수를 보다 효과적으로 혼합하여 고농도의 수소환원수를 만들 수 있으며 수소수 제조공정에서 발생하는 고온의 열을 방출시키는 냉각구조를 구비하며, 제조되는 수소환원수의 수소농도 조절도 용이한 수소수정수기가 개발되어 있다(공개특허 10-2016-0062674).

위와 같은 기술은 정수한 물을 전기분해하는 과정에서 다량의 열이 필연적으로 발생하여 냉각장치를 구비하여야 한다. 정수한 물속에는 전해질의 역할을 하는 미네랄성분이 소량 존재하면 전극판에 보다 많은 전원을 보내어야 물의 전기분해가 일어나기 때문에 전기의 소모가 많아진다.

본 발명은 상기와 같은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로 산소가 풍부하고 미네랄 파괴가 없는 마이크로버블수소수를 제공하는 것이다.

(특허문헌 1) KR1020180087656 A (특허문헌 2) KR1020160062674 A

본 발명은 기술한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 물을 전해조 내에서 전기분해하여 생성된 수소 산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로버블로용존시켜 보다 안전한 산소가 풍부한 수소수 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 물을 전기분해하여 수소 산소(2:1)분자를 생성하는 전해조와 복수의 정수필터에 의해 정수된 물을 저장하는 수조, 전해조에서 생성된 수소 산소(2:1)분자를 정수된 수조의 물과 혼합시키는 모터가 부착되어진 테슬라터빈과 테슬라터빈에 의해 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 생성장치가 제안된다.

또한 본 발명은 전해조 내에서 물을 전기분해하여 수소 산소(2:1)분자를 생성하는 공정(제1공정),

전해조 내에서 물을 전기분해하여생성되어진 수소 산소(2:1)분자를 수개의 정수필터를 통과하여 정수되어진 수조의 물과 혼합시키는 모터가 부착되어진 테슬라터빈과테슬라터빈을 통과시켜 산소가 풍부한 마이크로버블수소수를 생성하는 공정(제2공정)을 포함하는 고밀도 마이크로버블수소수 발생장치를 제공한다.

상술된 특징들로부터 본 발명은 미네랄이 파괴되지 않은, 보다 안전한 산소가 풍부한 마이크로버블수소수를 제공할 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 생성장치의 구성도
도2는 마이크로버블 발생장치 단면도
도3은 전기분해장치 단면도

본 발명은 물을 전기분해하여 생성된 수소 산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로버블을 생성시켜 음용하는 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기에 관한 것이다.

상기 본 발명인 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기는 도 1에 도시된 바와 같이 전해조 내에서 물을 전기분해하여 생성되어진 전기분해장치(30)와 물을전기분해하여 생성되어진 수소 산소(2:1)분자를 수개의 정수필터(40)를 통과시킨 물을 수조(10)의 물과 혼합시키는 마이크로버블을 발생시키는 장치(20)로 대분되게 이루어진다.

상기 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기는 수개의 정수필터(40)를 통과시킨 물을 수조(10)에 저장하고 수조(10)의 물은 마이크로버블 발생장치(20)와 연결되어져 있는 물 흡입관(1a)을 통해 이송되며, 물의 전기분해장치(30)에서 생성된 수소 산소(2:1)분자를 이송하는 가스관(5a)은 물 흡입관(1a)에 부착된 벤츄리(8)와 연결하여 마이크로버블을 발생시키는 장치(20)에 강제 흡입시켜 생성되어진 마이크로버블수소수는 물 배출관(3a)을 거쳐 수조(10)로 이송되어진다.

도 2의 마이크로버블 생성장치(20)는 모터(C)가 부착되어진 테슬라터빈(A)의 흡입구에 물 흡입관(1a)이 위치하며, 테슬라터빈(A)과 테슬라터빈(B)을 연결하는 물 연결관(2a), 테슬라터빈(B)의 배출구에 위치한 물 배출관(3a)으로 구성되어진다. 테슬라터빈(A)은 모터(C)의 회전력에 의해 물과 수소산소(2:1)분자를 흡입관(1a)을 통해 공급받아 고압력상의마이크로버블수소수를 생성시키며, 연결관(2a)을 통과한 고압의 마이크로버블수소수는 테슬라터빈(B)을 고회전시켜 고농도의 마이크로버블수소수를 생성시키고, 고농도의 마이크로버블수소수는 물 배출관(3a)을 통해 수조(10)으로 보내진다.

도3의 물의 전기분해장치(40)는 전원부(1), 전극이 하단부에 위치한 전해조(2)내에서 전기분해에 의해 생성된 수소 산소(2:1)분자는 가스저장탱크(3)을 거쳐 물통(7)을 통과하여 배출되어지고 가스 배출관(5a)에는 체크밸브(6)와 압력센서(5)가 부착되어 압력 범위를 설정하여 물의 전기분해장치(40)의 전원이 조절압력 범위에서 작동하게 하여 소비전력낭비를 최소화가 되도록 구성하는 것이다.

물속에 수소산소(2:1)분자가 마이크로버블의 형태로 존재할 시 도 4의 사진처럼 우윳빛을 나타내는 에멀젼의 형상으로 보이는 경우는 입자가 크므로 빛이 굴절되어 하얀 우윳빛으로 보이는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하고 있으나, 본 발명의 기술범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 그리고 본 실시 예에서 마이크로 버블은 액체 내에서 형성된 캐버티(cavity)에 기체가 채워진 형태이며, 마이크로버블을 형성하는데 사용되는 기체는 물의 전기분해에 의해 생성되어진 물 전기분해가스이다.

수돗물 전기분해 전 사진

수돗물 전기분해 후 사진(1분)

Claims (4)

1. 전해조 내에서 물을 전기분해하여 수소산소(2:1)분자를 생성하는 물의 전기분해장치 유닛
   물의 전기분해장치 유닛에서 생성되어진 수소산소(2:1)분자를 별개의 물에 마이크로 버블의 형태로 용존시키는 마이크로 버블 생성 유닛으로 구성되어진 산소가 풍부한 마이크로버블수소수 정수기.
   
2. 제1항에 있어서
   
   상기 물의 전기분해장치 유닛은
   상기전극봉의 위치를 전해조 하단에 배치하며
   상기전해조 전해액의 조성은 고성능액체크로마토그래피급 물(HPLC Grade Water)에 KOH 또는 NAOH 15~20%중량으로 하며,
   상기전해조에서 생성된 수소산소(2:1)분자를 저장하는 가스저장탱크와,
   상기 가스저장탱크의 배출구에 물필터가 위치한 물의 전기분해장치.
   
3. 제 1항에 있어서
   
   상기전해조 온도상승 저감 기키기 위해 전극봉을전해조 하단에 배치하며,
   상기전해조는 밀폐된 원통내에전극판을 배열한 전해조와,
   상기 가스저장탱크의 배출구 쪽에 물필터가구성되어진 전기분해장치.
   
4. 제 1항에 있어서
   
   상기마이크로버블 생성장치는 모터가 부착되어진테슬라터빈의흡입구에 물 흡입관이 위치하며,
   상기마이크로버블 생성장치는 모터가 부착되어진테슬라터빈과테슬라터빈을 연결하는 물 연결관이 위치하며,
   상기마이크로버블 생성장치는 테슬라터빈의 배출구에 위치한 물 배출관으로구성되어진 마이크로버블 수소수정수기.
   

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