KR20210058105A - 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수필터(30), 냉각조(40), 취수콕(12), 전기분해장치(60) 및 수소용해장치(70)를 구비하는 정수기에 있어서,
(ⅰ) 냉각조(40) 상부에는 안전솔레노이드밸브(133)와 수위측정센서(44)가 부착되어 있고,
(ⅱ) 냉각조(40) 바닥면에는 배수전자밸브(46)가 부착된 배수관(47)과 연통되어 있는 배수홀(45)이 형성되어 있고,
(ⅲ) 정수필터(30) 전단에 위치하는 물 공급관(20)에는 급수전자밸브(21)가 부착되어 있고,
(ⅳ) 정수기 본체 내부에는 상기 급수전자밸브(21), 수위측정센서(44), 안전솔레노이드밸브(133) 및 배수전자밸브(46)들을 제어하여 냉각조(40)내 물을 설정된 배수주기에 따라 배수시킨 후 다시 급수해 주는 제어부(140)가 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 설정된 배수주기에 따라 냉각조(40)내 수소환원수를 배수후 다시 급수해 주는 기능을 구비하고 있기 때문에 정수기를 장시간 사용시에도 냉각조(40) 내로 오염물질(이물질)이 유입되어 각종 잡균이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 그로 인해 냉각조(40)내 수소환원수의 신선도를 향상시켜 줄 수 있다.

Description

정수기 {Water purifier}

본 발명은 물의 전기분해 작용을 이용하여 수소가 용해된 물 (이하 "수소환원수"라고 한다)을 생성할 수 있는 정수기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정수기를 장시간 사용시 냉각조(40) 내에 각종 이물질(오염물질) 및 잡균이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 설정된 배수주기에 따라 냉각조(40)에 저장된 수소환원수를 배수후 다시 급수해 주는 기능을 구비하는 정수기에 관한 것이다.

최근 들어 체내 활성산소가 고혈압, 당뇨, 심장병 같은 성인병의 주요 요인이 됨은 물론 노화를 촉진시킨다는 연구결과가 발표됨에 따라, 이를 해결하기 위해 수소환원수를 음용하여 체내 활성산소를 제거하고자 하는 노력이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 움직임의 일환으로써, 정수기 분야에서는 필터장치를 거친 정수를 다시 수소환원수로 전환하여 소비자에게 제공할 수 있는 것들이 개발되고 있다.

본 출원인이 출원하여 등록된 한국특허등록 제0704955호의 등록공보에는 이와 같이 수소환원수를 생성할 수 있는 정수기의 구성이 개시되어 있다.

상기 공보에 개시된 정수기는 외부로부터 공급된 원수를 필터링시키는 필터장치와, 필터장치를 거친 정수의 일부를 저장하는 수조와, 수조에 저장된 물을 외부로 인출하도록 마련된 취수콕과, 필터장치를 거친 정수의 다른 일부를 전기분해하고 전기분해하여 얻어진 수소기체와 산소기체 중 수소기체만을 선별하여 수조 내로 공급하도록 마련된 수소공급장치를 구비한다.

수소공급장치는 필터장치를 거친 정수를 전달받아 저장하는 물탱크와, 물탱크로부터 정수를 전달받아 전기분해 하도록 마련된 전기분해키트와, 전기분해키트에서 발생한 수소를 수조 속으로 공급하도록 마련된 수소공급관을 포함하여 구성되며, 수소공급관은 배출되는 수소가 수조 속 정수 속에 바로 용해될 수 있도록 그 출구단이 수조 안쪽 정수 속에 잠기도록 마련된다.

그러나, 상기의 종래 정수기는 장시간 사용시 외부 공기 접촉에 의해 냉각조(수조) 내로 오염물질(이물질)이 유입되어 냉각조(수조)에 저장중인 수소환원수를 오염시킴과 동시에 냉각조(수조)에 저장중인 수소환원수에 용해된 수소와 반응하여 잡균이 번식하고, 그로 인해 냉각조에 보관중인 수소환원수의 신선도가 저하되는 문제가 발생되었다.

또 다른 종래기술로서 한국 등록특허 제1407728호에서는 외부로부터 공급된 물을 필터링하도록 마련된 정수필터와, 상기 정수필터를 거친 물의 일부를 저장하는 수조와, 상기 수조에 저장된 물을 외부로 인출하여 음용할 수 있도록 마련된 취수콕과, 상기 정수필터를 거친 물의 다른 일부를 전기분해하여 수소를 생성하는 전기분해장치와, 상기 전기분해장치를 통해 생성된 수소를 상기 수조 내부의 물에 용해시키도록 마련된 수소용해장치를 구비하는 정수기에 있어서, 상기 수소용해장치는 상기 수조 내부 물의 순환을 안내하도록 마련된 순환유로와, 상기 전기분해장치를 통해 생성된 수소를 상기 순환유로로 안내하도록 마련된 수소안내유로와, 상기 순환유로를 따라 순환하는 물의 순환력을 제공함과 동시에 상기 순환유로로 안내된 수소를 물과 혼합하여 상기 수조 쪽으로 펌핑하도록 상기 순환유로 상에 마련된 혼합펌프와, 상기 순환유로 상에 마련된 유에프(UF) 중공사막필터를 포함하고, 상기 유에프(UF) 중공사막필터는 상기 순환유로의 물을 상기 수조 내부로 안내하는 입수홀과 상기 혼합펌프 사이의 순환유로 상에 마련된 것을 특징으로 하는 정수기를 게재하고 있다.

그러나, 상기의 종래 정수기 역시 장시간 사용시 외부 공기에 접촉에 의해 냉각조(수조) 내로 오염물질(이물질)이 유입되어 냉각조(수조)에 저장중인 수소환원수를 오염시킴과 동시에 냉각조(수조)에 저장중인 수소환원수에 용해된 수소와 반응하여 잡균이 번식하고, 그로 인해 냉각조에 보관중인 수소환원수의 신선도가 저하되는 문제를 해결하지 못하였다.

본 발명의 과제는 장시간 사용시에도 정수기의 냉각조(수조) 내로 오염물질(이물질)이 유입되어 각종 잡균이 발생되는 것을 효과적으로 방지하여 냉각조(수조) 내에 저장중인 수소환원수의 신선도를 크게 향상시킬 수 있는 정수기를 제공하는 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 본 발명은 정수필터(30), 냉각조(40), 취수콕(12), 전기분해장치(60) 및 수소용해장치(70)를 구비하는 정수기를 제조할 때, (ⅰ) 냉각조(40) 상부에는 안전솔레노이드밸브(133)와 수위측정센서(44)를 부착하고, (ⅱ) 냉각조(40) 바닥면에는 배수전자밸브(46)가 부착된 배수관(47)과 연통되어 있는 배수홀(45)을 형성시켜주고, (ⅲ) 정수필터(30) 전단에 위치하는 물 공급관(20)에는 급수전자밸브(21)를 부착하고, (ⅳ) 정수기 본체 내부에는 상기 급수전자밸브(21), 수위측정센서(44), 안전솔레노이드밸브(133) 및 배수전자밸브(46)들을 제어하여 냉각조(40)내 물을 설정된 배수주기에 따라 배수시킨 후 다시 급수해 주는 제어부(140)를 내장시켜 준다.

본 발명은 설정된 배수주기에 따라 냉각조(40)내 수소환원수를 배수후 다시 급수해 주는 기능을 구비하고 있기 때문에 정수기를 장시간 사용시에도 냉각조(40) 내로 오염물질(이물질)이 유입되어 각종 잡균이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 그로 인해 냉각조(40)내 수소환원수의 신선도를 향상시켜 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 전체적인 내부 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기에 있어서 전기분해장치의 구조를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기에 있어서 전기분해장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기에 있어서 수소용해장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 6은 설정된 배수주기에 따라 냉각조(40)내 수소환원수를 배수후 다시 급수해 주는 기능을 수행하는 제어부(140)의 모식도이다.

이하, 첨부한 도면등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 정수기는 외부로부터 공급된 물을 필터링하도록 마련된 정수필터(30)와, 상기 정수필터(30)를 거친 물의 일부를 냉각/저장하는 냉각조(40)와, 상기 냉각조(40)에 저장된 물을 외부로 인출하여 음용할 수 있도록 마련된 취수콕(12)과, 상기 정수필터(30)를 거친 물의 다른 일부를 전기분해하여 수소를 생성하는 전기분해장치(60)와, 상기 전기분해장치(60)를 통해 생성된 수소를 상기 수조 내부의 물에 용해시키도록 마련된 수소용해장치(70)를 구비한다.

또한, 본 발명은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각조(40)의 상부에는 냉각조(40)를 밀폐 및 밀폐 해지할 수 있는 안전솔레노이드밸브(133)와 냉각조(40) 내에 저장된 물의 수위를 감지할 수 있는 수위측정센서(44)가 부착되어 있다.

또한, 본 발명은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각조(40)의 바닥면에는 냉각조(40) 외부로 연장되고 배수전자밸브(46)가 부착된 배수관(47)과 연통되어 있는 배수홀(45)이 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 정수필터(30) 전단에 위치하는 물 공급관(20)에는 급수전자밸브(21)이 부착되어 있다.

또한, 본 발명은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 정수기의 본체(10) 내부에는 급수전자밸브(21), 수위측정센서(44), 안전솔레노이드밸브(133) 및 배수전자밸브(46)들을 제어하여 냉각조(40)내 물을 설정된 배수주기에 따라 배수시킨 후 다시 급수해 주는 제어부(140)가 내장되어 있다.

상기 제어부(140)는 설정된 배수주기에 따라 (ⅰ) 급수전자밸브(21)를 차단하는 공정, (ⅱ) 배수전자밸브(46)를 개방하는 공정 및 (ⅲ) 안전솔레노이드밸브(133)를 개방하는 공정을 순차적으로 시행하여 냉각조(40)내에 저장된 물을 배수시켜준 다음, 배수 완료시에는 (ⅰ) 배수전자밸브(46)를 차단하는 공정; (ⅱ) 급수전자밸브(21) 개방하는 공정, (ⅲ) 수위측정센서(44)로 냉각조(40) 내에 채워진 물이 만수 상태인 것을 체크하는 공정 및 (ⅳ) 안전솔레노이드밸브(133)를 차단하는 공정을 순차적으로 시행하여 냉각조(40) 내에 물을 급수시켜준다.

본 발명에서 설정된 배수 주기에 따라 냉각조(40)에 저장된 수소환원수를 배수한 후 다시 급수해 주는 동작을 구체적으로 살펴보면, 상기 제어부(140)는 설정된 배수주기에 따라 급수전자밸브(21)를 차단한 후 배수전자밸브(46)를 개방한 다음, 안전솔레노이드밸브(133)를 개방하여 냉각조(40) 내에 저장된 수소환원수를 배수시켜 준다.

계속해서, 상기와 같은 배수공정이 완료되면 상기 제어부(140)는 배수전자밸브(46)를 차단한 후 급수전자밸브(21)를 개방하고, 수위측정센서(44)로 냉각조(40)에 채워지는 물이 만수상태인 것을 체크한 후 안전솔레노이드밸브(133)를 차단하여 냉각조(40) 내에 물을 다시 급수 및 밀폐해 준다.

상기 제어부(140)는 상기 취수콕(12)의 개방동작시 연동되어 안전솔레노이드밸브(133)를 개방하여 냉각조(40)의 진공상태를 해제시켜준다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 정수기의 본체(10) 외부에는 상기 제어부(140)와 연결된 제어판(141)이 형성되어 있고, 상기 제어판(141)에는 배수주기 설정용 버튼(미도시)과 배수중임을 알려주는 램프(미도시)가 구비되어 있다.

본 실시예에 따른 정수기는 도 1에 도시된 바와 같이, 박스 형태로 마련된 본체(10)를 통해 외관을 이루며, 본체(10)에는 외부 급수원의 원수를 본체(10) 내부로 공급하기 위한 물공급관(20)이 연결된다.

본체(10) 내부에는 외부의 급수원으로부터 공급받은 원수에 포함된 각종 불순물이나 세균을 제거하도록 원수를 필터링하여 정수를 형성하는 정수필터(30)와, 정수필터(30)를 거친 일부 정수를 저장하도록 마련된 냉각조(40)를 구비한다. 정수필터(30)는 물공급관(20)의 중도에 마련되며, 물공급관(20)의 끝단은 냉각조(40)로 연결되어 정수필터(30)를 거친 물의 일부를 냉각조(40)로 안내하게 된다.

정수필터(30)는 제1 내지 제4필터(31,32,33,34)를 포함하여 구성되며, 제1 내지 제4필터(31,32,33,34)는 각각 복합필터로 마련된다.

제1필터(31)는 1차필터와 2차필터를 포함하여 구성되는데 이중 1차필터로는 먼지 모래 녹 등과 같은 미립자를 제거하여 다른 필터들을 보호하기 위한 세디먼트필터(sediment filter)가 사용되며, 2차필터는 물속에 포함된 잔류염소와 같은 유기화합물질이나 유해화학물질을 걸러내어 물맛을 향상시키는 카본필터(carbon filter)로 마련된다. 그리고 제2필터(32)는 3차필터로서 카본필터(carbon filter)와, 4차필터로서 활성탄에 은을 첨가하여 항균기능과 세균번식억제 기능을 수행하는 실버카본필터(silver-carbon filter)와, 물을 정화하며 항균기능을 제공하도록 제오 세라믹필터로 마련되는 5차필터를 구비한다. 제3필터(33)는 제오 세리믹 필터(zeo-ceramic filter)로 마련되는 6차필터와, 카본필터(carbon filter)로 마련되는 7차필터를 구비하며, 제4필터(34)는 유해화학물질을 제거하기 위해 표면 기공 사이즈가 0.01~0.04㎛가 되는 유에프 멤브레인필터(uf membrane filter)로 마련되는 8차필터와, 물 속 세균번식을 막고 은을 통해 항균기능을 수행하는 바이오필터(bio filter)로 마련되는 9차필터를 구비한다.

이에 따라 원수 속에 포함되어 있던 대부분의 이물질이나 유해성분은 이와 같이 제1 내지 제4필터(31,32,33,34)를 차례로 거치는 과정에서 대부분 걸러지게 된다.

본체(10) 전면에는 전방 쪽으로 개방되도록 함몰된 취수공간(11)이 형성된다. 이러한 취수공간(11)의 후방 내벽에는 본체(10) 내부에서 냉각조(40) 내부의 물을 외부로 인출하여 음용할 수 있도록 취수콕(12)이 설치된다.

또 본체(10) 내부에는 정수필터(30)를 거친 정수의 일부를 전달받아 전기분해하여 수소기체와 산소기체를 생성하는 전기분해장치(60)와, 전기분해장치(60)를 통해 생성된 수소기체와 산소기체 중 수소기체를 냉각조(40) 내부의 물에 용해시켜 냉각조(40) 내부의 물을 수소환원수로 전환시키는 수소용해장치(70)가 마련된다.

대부분의 인간의 체액은 pH(수소이온농도지수)7.4 전후의 약알칼리성으로 유지되고 있고, 이것은 생명을 유지하기 위해 매우 중요한 것인 반면, 최근 고기류 및 생선류와 같은 산성식품의 과다섭취로 인한 채질의 산성화가 고혈압 당뇨 심장병과 같은 현대 성인병의 중요한 요인 중 하나로 지적됨에 따라 pH(수소이온농도지수)가 7.5 내외인 약알칼리성이며 ORP(산화환원전위)가 대략 -100mV 이하로서 미네랄이 풍부한 수소환원수를 음용하는 것이 pH를 적정수준으로 유지시키면서 체내의 과다한 활성산소를 제거하여 건강을 지키는데 도움이 된다는 이론이 등장하고 있다.

본 실시예에 따른 정수기는 이에 부합하도록 마련된 것으로, 수소기체를 정수필터(30)를 거친 정수에 바로 용해시킴으로써, 다량의 활성수소와 수소가 정수 속에 용존될 수 있도록 한다. 따라서 상기 정수기를 통해 마련된 수소환원수는 수소의 량이 증대되고 ORP 값이 -100mV 이하가 되도록 큰 폭으로 떨어져 산화된 체액을 환원시키는 작용을 효과적으로 수행할 수 있게 되면서도 pH 값이 8.5 이하의 약알칼리성 상태를 충분히 유지할 수 있게 되어 음용하기에 적당한 상태가 된다.

상기 정수필터(30)를 거친 정수의 일부는 전기분해장치(60)로 공급된 후 전기분해되어 산소기체와 수소기체를 생성하게 된다.

정수필터(30)와 전기분해장치(60) 사이의 물공급관(20) 중도에는 정수필터(30)를 거친 물의 일부를 전기분해장치(60) 측으로 안내하도록 분기된 분기관(230)이 마련되며, 분기관(230)의 출구는 전기분해장치(60) 내부로 연장된다.

전기분해장치(60)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 측에 마련되는 것으로 친수성이 강하고 수소이온만 통과시키는 분리막(61)과, 분리막(61)의 양측에 각각 마련되는 제1외측판(62) 및 제2외측판(63)을 구비한다.

제1외측판(62)의 중앙부 일측에는 양전극(62a)이 형성되고, 제1외측판(62)의 하부에는 상기 분리막(61)을 적시기 위해 정수필터(30)를 거친 물의 일부를 상기 분리막(61)으로 공급하도록 마련된 물유입포트(62b)가 형성되며, 제1외측판(62)의 상부에는 산소출구포트(62c)가 형성된다.

제2외측판(63)의 중앙 측에는 음전극(63a)이 형성되고, 제2외측판(63)의 상부에는 수소출구포트(63b)가 형성되며, 제1외측판(62)과 분리막(61) 사이 및 제2외측판(63)과 분리막(61) 사이에는 상기 양전극(62a)과 접속되도록 마련된 양극판(64)과 음전극(63a)에 접속되도록 마련된 음극판(65)이 각각 설치된다.

양극판(64)과 음극판(65)은 각각 망상구조를 갖는 금속재질의 망체로 형성되며, 양극판(64)과 분리막(61) 사이 및 음극판(65)과 분리막(61) 사이에는 전기분해작용을 촉진시키기 위해 금이나 탄소재질로 마련되며 망상구조를 갖는 촉매판(66,67)이 각각 설치된다.

또 제1외측판(62)과 제2외측판(63)의 각 모서리 외곽 측에는 볼트체결홀(62d,63c)이 형성되고, 전기분해장치(60)는 분리막(61)과 양극판(64) 및 음극판(65)과 각 촉매판(66,67)이 상기 제1외측판(62)과 제2외측판(63) 사이에 개재되도록 한 상태에서 제1외측판(62)과 제2외측판(63)의 대응하는 각 볼트체결홀(62d,63c)에 고정볼트(68a)를 체결하고 너트(68b)로 고정시킴으로써 조립된다.

또 상기 물유입포트(62b)에는 연결관(52)이 결합되고, 상기 수소출구포트(63b)에는 후술하게 될 수소용해장치(70)의 수소안내관(80)이 결합되며, 상기 산소출구포트(62c)에는 산소방출관(200)이 결합된다.

연결관(52)의 중도에는 정수필터(30)를 거친 물의 일부가 소량씩만 물유입포트(62b)로 공급되도록 하는 제1유량조절밸브(53)가 설치되고, 수소안내관(80)은 냉각조(40) 쪽으로 연장되며, 산소방출관(200)은 방출되는 산소가 정수기가 설치되는 본체(10) 외부 실내공간으로 방출되도록 그 출구가 본체(10) 전면에 형성된 분출망(201)으로 연장된다. 전기분해를 통해 형성된 산소에는 미량이나마 오존을 포함할 가능성이 있으므로, 이러한 오존의 위험성을 감안했을 때, 산소방출관(200)은 본 실시예와 달리 그 출구가 실외 측으로 연장되어 전기분해를 통해 발생된 산소가 모두 실외로 방출되도록 할 수도 있다.

따라서 정수필터(30)에서 정수된 물의 일부가 상기 연결관(52)을 따라 소량 씩 상기 물유입포트(62b)로 공급되도록 한 상태에서 상기 양전극(62a)과 음전극(63a)에 전류를 공급하여 전기분해장치(60)를 동작시키면, 제1외측판(62) 쪽 분리막(61) 표면에 적셔진 물이 전기분해되면서 분리막(61)과 제1외측판(62) 사이에서 수소이온과 수산화이온으로 분리된다. 이렇게 분리된 이온들 중 수소이온들은 분리막(61)을 통과하여 음극판(65) 쪽으로 이동하면서 제2외측판(63)과 분리막(61) 사이에서 수소기체를 형성하고, 이러한 수소기체는 상기 수소출구포트(63b)로 유입되어 상기 수소용해장치(70)의 수소안내관(80)으로 공급된다. 또 분리막(61)과 제2외측판(63) 사이의 수산화이온들은 산소기체를 형성하고, 이러한 산소기체는 산소출구포트(62c)로 유입되어 상기 산소방출관(200)을 통해 실내공간으로 방출되며 실내공간의 산소량을 증가시키게 된다.

그리고 상기 정수필터(30)의 경우 몸에 좋은 미네랄이 냉각조(40)까지 전달될 수 있도록 칼슘 이온/마그네슘 이온/나트륨 이온/염소 이온/황산이온 등 미네랄을 이루는 양이온과 음이온은 필터링 하지 못하게 되는데, 미네랄을 형성하는 양이온과 음이온은 양극판(64) 및 음극판(65)을 부식시키는 요인이 됨은 물론 수소이온이 분리막(61)을 통과하지 못하도록 분리막(61)을 막을 수 있으며, 이렇게 되면 분리막(61)/음극판(65)/양극판(64)을 수시로 청소해 주고 자주 교체해 주어야만 하는 번거로움이 발생하게 된다.

따라서 정수기는 전기분해장치(60)를 구성하는 분리막(61)/양극판(64)/음극판(65) 등의 내구성을 향상시키기 위한 구성으로 이온교환수지필터(210)를 더 포함하여 구성된다.

다시 도 2를 참조하면, 이온교환수지필터(210)는 정수필터(30)를 거친 정수가 미네랄 성분이 없는 순수한 증류수로 전화된 상태에서 전기분해장치(60)로 전달되도록 분기관(230)의 중도에 설치되며, 이온교환수지필터(210)에 사용되는 이온교환수지로는 양이온교환수지와 음이온교환수지를 결합하여 마련된 혼합이온교환수지가 사용된다.

따라서 정수가 이온교환수지필터(210)를 통과하는 과정에서 정수 속에 포함되어 있던 미네랄 성분 중 칼슘이온/마그네슘이온/나트륨이온 등의 양이온은 이온교환수지필터의 양이온수지에 포착되고, 정수 속 미네랄 성분 중 황산이온 및 염소이온 등의 음이온은 이온교환수지필터(210)의 음이온교환수지에 포착되며, 이때 양이온교환수지와 음이온교환수지에서는 이러한 양이온 및 음이온을 포착하는 대신 각각 수소이온과 수산화이온을 방출하게 된다. 이렇게 방출된 수소이온과 수산화이온은 상호 물을 형성하도록 결합하게 되며, 이러한 과정을 거쳐 이온교환수지필터(210)를 통과하는 정수는 순수한 증류수로 전환된다.

그리고 미네랄 성분이 제거된 증류수는 전기분해장치(60)에서 수소기체와 산소기체를 형성하게 되며, 이러한 증류수의 전기분해 과정에서는 미네랄 성분을 형성하는 이온으로 인해 분리막(61)/양극판(64)/음극판(65) 등이 막히거나 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한 많은 량의 정수가 한꺼번에 이온교환수지필터(210)로 유입되는 경우에는 이온교환수지필터(210) 내부 정수의 잔류시간이 감소하게 되면서 이온교환수지필터(210) 내부 이온교환수지에 의한 미네랄 성분의 이온 제거 효과가 다소 저해될 우려가 있으므로, 이온교환수지필터(210)의 상류 쪽 분기관(230)의 중도에는 정수가 이온교환수지필터(210) 내부로 소량씩 유입될 수 있도록 하는 제2유량조절밸브(220)가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 따른 정수기는 수조의 물을 수소환원수로 전환시키는 수소용해장치(70)가 수소환원수의 용존수소량을 극대화시킬 수 있도록 마련되어 생성되는 수소환원수의 질을 보다 효과적으로 향상시키게 된다.

이를 위해 수소용해장치(70)는 수조 내부 물의 순환을 안내하도록 마련된 순환유로(90a)와, 전기분해장치(60)를 통해 생성된 수소를 순환유로(90a)로 안내하도록 마련된 수소안내유로(80a)와, 순환유로(90a)를 따라 순환하는 물의 순환력을 제공함과 동시에 순환유로(90a)로 안내된 수소를 물과 혼합하여 냉각조(40) 쪽으로 펌핑하도록 순환유로(90a) 상에 마련된 혼합펌프(100)를 포함하여 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 순환유로(90a)는 냉각조(40) 일측과 타측을 연결하는 순환관(90)을 통해 마련되며, 수소안내유로(80a)는 상기 수소안내관(80)을 통해 마련된다. 수소안내유로(80a)가 순환유로(90a)와 통하도록 수소안내관(80)의 출구는 순환관(90) 중도로 연결된다.

따라서 전기분해장치(60)에서 생성된 수소는 혼합펌프(100)의 펌핑력에 의해 순환유로(90a)로 유입되면서 순환유로(90a)를 따라 순환하는 물속에 공기방울 형태로 혼합되고, 수소가 혼합된 순환유로(90a) 상의 물은 계속되는 혼합펌프(100)의 펌핑력을 통해 냉각조(40) 내부 물속으로 펌핑되어 용해된다. 이러한 수소용해장치(70)의 동작에 의하면, 수소기체가 냉각조(40) 외부에서 냉각조(40) 내부의 물과 혼합된 상태에서 냉각조(40) 내부 물속으로 펌핑되므로, 혼합펌프(100)의 강제 펌핑력을 이용하여 냉각조(40) 내부에 형성되는 수소환원수에 대한 수소 용해도를 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 과정은 냉각조(40) 내부의 물이 순환유로(90a)를 따라 순환하는 과정에서 지속적으로 반복된다.

수소환원수의 용존수소량을 더욱 증대시킬 수 있도록 수소용해장치(70)는 순환유로(90a) 상에 마련되는 유에프(UF) 중공사막필터(110)를 포함하며, 상기 냉각조(40)는 진공 상태를 유지하도록 밀폐되어 수소환원수가 증대된 용존수소량을 그대로 유지할 수 있도록 마련된다.

순환유로(90a) 상에 설치되는 유에프(UF) 중공사막필터(110)는 수십에서 수백 나노미터(nm) 크기의 기공을 가진 기공성 여과막을 구비하고, 수소환원수에 포함되어 있는 수소는 이러한 여과막을 통과하는 과정에서 더욱 미세한 버블 형태로 전환되면서 용해도가 상승하게 된다. 혼합펌프(100)의 펌핑력을 이용하여 여과막에 대한 수소환원수의 충돌력을 높이고, 이를 통해 수소버블의 미세화를 촉진시킬 수 있도록 유에프(UF) 중공사막필터(110)는 순환유로(90a)의 물을 냉각조(40) 내부로 안내하는 순환유로(90a)의 입수홀(91)과 혼합펌프(100) 사이의 순환유로(90a) 상에 마련되는 것이 바람직하다. 또 이러한 유에프(UF) 중공사막필터(110)는 냉각조(40) 내부에 저장되는 수소환원수가 지속적으로 필터링되도록 함으로써, 수소환원수가 취수콕(12)을 통해 외부로 취출되기 전에 오염되는 문제도 효과적으로 해결하게 된다.

그리고 반응성이 높은 수소기체의 확산작용을 억제하여 수소환원수의 용존수소량을 증대시킴은 물론 증대된 수소환원수의 용존수소율이 효과적으로 유지되도록 냉각조(40)는 사방이 밀폐된 통 형상으로 마련된다. 상기 취수콕(12)의 연장관(12a)과 물공급관(20)이 연결되도록 냉각조(40) 일측과 타측으로는 각각 연결홀(41,42)이 마련되며, 냉각조(40) 내부의 밀폐를 위해 이러한 연결홀(41,42)들 내주와 상기 연장관(12a) 및 물공급관(20) 외주 사이에는 실링(41a,42a)이 개재된다. 따라서 냉각조(40)는 진공 상태를 유지할 수 있도록 밀폐된다. 여기서 진공상태라 함은 실제 진공 상태는 물론 거의 진공에 가까운 상태까지를 포함한다.

이와 같이 진공상태를 유지할 수 있도록 밀폐된 냉각조(40)는 혼합펌프(100)의 펌핑작용을 통해 내부에 유입되는 수소의 압력이 계속적으로 상승될 경우 폭발할 우려가 있다. 이를 방지할 수 있도록 냉각조(40)에는 내부 진공 상태를 해제할 수 있도록 안전밸브(120)가 설치된다. 안전밸브(120)의 설치를 위해 냉각조(40) 일측으로는 외부와 연통되도록 제1연통관(131)이 설치되며, 안전밸브(120)는 평상시 제1연통관(131)이 차단된 상태를 유지하도록 폐쇄되어 있다가 냉각조(40) 내부의 압력이 미리 정해 놓은 진공해제 압력 값에 도달할 경우 자동적으로 개방되도록 셋팅되어 냉각조(40)의 진공 상태를 해제시키게 된다. 냉각조(40)의 진공해제 압력 값은 1.3 ~ 10.0 PSI 범위 내로 정하는 것이 바람직하다. 진공해제 압력이 1.3PSI미만인 경우는 진공 효과가 거의 없으며 10.0PSI초과의 경우에는 압력 과다의 문제가 있으며 또한 압력 증가로 얻어질수 있는 용존량 증대의 효과도 미비하다.

또 냉각조(40) 내부에 진공이 걸린 상태에서는 취수콕(12)이 개방된 상태에서 냉각조(40) 내부의 수소환원수가 취수콕(12)을 통해 인출되기 어렵게 되므로, 수소환원수의 원활한 배출을 위해 냉각조(40)의 진공상태는 취수콕(12)의 개방동작시 연동되어 해제되도록 마련된다.

이를 위해 상기 제1연통관(131) 중도에는 외부와 연통되도록 제2연통관(132)이 분기되며, 제1 및 제2연통관(131,132)의 교차부에는 3방 밸브 형태의 안전솔레노이드밸브(133)가 설치된다. 안전솔레노이드밸브(133)는 평상시에는 냉각조(40) 내부와 안전밸브(120) 사이를 연통시키고, 취수콕(12)이 개방된 상태에서는 냉각조(40) 내부와 제2연통관(132)을 연통시키도록 제어부(140)를 통해 동작이 제어되며, 제어부(140)가 취수콕(12)의 개폐여부를 감지하여 안전솔레노이드밸브(133)를 구동시킬 수 있도록 안전솔레노이드밸브(133)와 취수콕(12)은 제어부(140)에 접속된다. 따라서 취수콕(12)의 개방동작이 감지될 경우 제어부(140)는 냉각조(40) 내부의 압력 크기에 상관없이 냉각조(40)와 제2연통관(132)이 연통되도록 안전솔레노이드밸브(133)를 동작시켜 냉각조(40)의 진공 상태를 해제시켜 냉각조(40) 내부의 수소환원수가 취수콕(12)을 통해 외부로 원활하게 인출될 수 있도록 한다.

또한 수소환원수의 용존수소량을 더욱 높일 수 있도록 순환유로(90a)에 있어서 순환유로(90a) 상의 물을 냉각조(40) 내부로 안내하는 입수홀(91)의 직경크기는 냉각조(40) 내부의 물을 순환유로(90a)로 안내하는 출수홀(92)의 직경크기 보다 더 작게 마련되는 것이 바람직하다.

따라서 이와 같은 순환유로(90a)의 구조에서는 입수홀(91)을 통과하는 과정에서 수소환원수의 유속이 증가하게 되면서 수소환원수에 대한 수소의 용해도가 더욱 커질 수 있게 된다.

다음은 이와 같이 구성되는 정수기의 동작을 설명하도록 한다.

물공급관(20)을 통해 외부 급수원으로부터 정수기 내부로 유입된 물은 먼저 정수필터(30)를 거치는 과정에서 정화된다. 정수필터(30)를 통해 정수된 물의 일부는 냉각조(40)로 저장되고, 다른 일부는 이온교환수지필터(210)를 거치는 과정에서 증류수를 형성한 상태로 전기분해장치(60)로 공급되며, 전기분해장치(60)에서는 증류수를 통해 수소기체와 산소기체를 생성하게 된다.

전기분해장치(60)에서 생성된 수소기체와 산소기체 중 산소기체는 산소방출관(200)을 따라 정수기 외부로 방출되고, 수소기체는 수소용해장치(70)의 수소안내유로(80a)를 따라 순환유로(90a)로 안내된다.

순환유로(90a)로 안내된 수소기체는 혼합펌프(100)의 펌핑동작을 통해 순환유로(90a)를 따라 순환하는 냉각조(40) 내부 물속으로 혼합되고, 수소기체가 혼합된 순환유로(90a) 내부의 물은 계속되는 혼합펌프(100)의 펌핑작용을 통해 유에프(UF) 중공사막필터(110)와 입수홀(91)을 거쳐 냉각조(40) 내부 물속으로 펌핑된다.

유에프(UF) 중공사막필터(110)를 통과하는 과정에서는 물 속의 수소기체가 더욱 미세한 형태의 수소버블을 형성하게 되면서 수소의 용해도가 향상되고, 직경이 축소된 입수홀(91)을 거치는 과정에서는 혼합펌프(100)의 펌핑 작용에 더해져 냉각조(40) 내부로 유입되는 물의 유속이 더욱 증대되면서 수소의 용해도가 증대된다. 따라서 본 실시예에 따른 정수기를 사용하게 되면, 생성되는 수소환원수의 용존수소량이 극대화 되어 고품질의 수소환 원수를 얻을 수 있게 된다.

설정된 배수주기에 따라 냉각조(40)내 수소환원수를 배수후 다시 급수해 주는 기능이 없는 종래의 정수기는 3개월 사용시 냉각조(40)내에 이물질이 존재하는 것이 육안으로 확인되었으나, 본 발명에 따른 정수기는 2주일에 1회씩 냉각조(40)내 수소환원수를 배수후 다시 급수할 경우 6개월 이상 사용시에도 육안으로 냉각조(40)내 이물질이 확인되지 않았다.

10: 본체 12: 취수콕
11 : 취수공간 20: 물공급관
21 : 급수전자밸브 30: 정수필터
40: 냉각조 45: 배수홀
44 : 수위측정센서 46 : 배수전자밸브
47 : 배수관 60: 전기분해장치
70: 수소용해장치 80: 수소안내관
80a: 수소안내유로 90: 순환관
90a: 순환유로 91: 입구홀
92: 출수홀 100: 혼합펌프
110: 유에프(UF) 중공사막필터
120: 안전밸브 131: 제1연통관
132: 제2연통관 133: 안전솔레노이드밸브
140: 제어부 141 : 제어판
201 : 산소분출망 230 : 분기관

Claims (4)

1. 외부로부터 공급된 물을 필터링하도록 마련된 정수필터(30)와, 상기 정수필터(30)를 거친 물의 일부를 냉각/저장하는 냉각조(40)와, 상기 냉각조(40)에 저장된 물을 외부로 인출하여 음용할 수 있도록 마련된 취수콕(12)과, 상기 정수필터(30)를 거친 물의 다른 일부를 전기분해하여 수소를 생성하는 전기분해장치(60)와, 상기 전기분해장치(60)를 통해 생성된 수소를 상기 수조 내부의 물에 용해시키도록 마련된 수소용해장치(70)를 구비하는 정수기에 있어서,
   상기 냉각조(40)의 상부에는 냉각조(40)를 밀폐 및 밀폐 해지할 수 있는 안전솔레노이드밸브(133)와 냉각조(40) 내에 저장된 물의 수위를 감지할 수 있는 수위측정센서(44)가 부착되어 있고,
   상기 냉각조(40)의 바닥면에는 냉각조(40) 외부로 연장되고 배수전자밸브(46)가 부착된 배수관(47)과 연통되어 있는 배수홀(45)이 형성되어 있고,
   상기 정수필터(30) 전단에 위치하는 물 공급관(20)에는 급수전자밸브(21)이 부착되어 있고,
   정수기의 본체(10) 내부에는 급수전자밸브(21), 수위측정센서(44), 안전솔레노이드밸브(133) 및 배수전자밸브(46)들을 제어하여 냉각조(40)내 물을 설정된 배수주기에 따라 배수시킨 후 다시 급수해 주는 제어부(140)가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(140)는 설정된 배수주기에 따라 (ⅰ) 급수전자밸브(21)를 차단하는 공정, (ⅱ) 배수전자밸브(46)를 개방하는 공정 및 (ⅲ) 안전솔레노이드밸브(133)를 개방하는 공정을 순차적으로 시행하여 냉각조(40)내에 저장된 물을 배수시켜준 다음, 배수 완료시에는 (ⅰ) 배수전자밸브(46)를 차단하는 공정; (ⅱ) 급수전자밸브(21) 개방하는 공정, (ⅲ) 수위측정센서(44)로 냉각조(40) 내에 채워진 물이 만수 상태인 것을 체크하는 공정 및 (ⅳ) 안전솔레노이드밸브(133)를 차단하는 공정을 순차적으로 시행하여 냉각조(40) 내에 물을 급수 및 밀폐시켜 주는 것을 특징으로 하는 정수기.
3. 제1항에 있어서, 정수기의 본체(10) 외부에는 상기 제어부(140)와 연결된 제어판(141)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어판(141)에는 배수주기 설정용 버튼과 배수중임을 알려주는 램프가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.

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