WO2016076543A2

WO2016076543A2 - 수소수 제조 시스템

Info

Publication number: WO2016076543A2
Application number: PCT/KR2015/011013
Authority: WO
Inventors: 기병호; 유충춘
Original assignee: ㈜휴앤스
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-05-19
Also published as: WO2016076543A3; US10208386B2; CN109071278B; CN109071278A; JP6295014B2; JP2018502716A; US20170241024A1; KR101562802B1

Abstract

본 발명은 수소수 제조 시스템에 관한 것으로서, 특히, 전기분해시 발생될 수 있는 오존이 급수되는 수소수에 포함될 우려가 없으며, 핵심 부품인 전해조에 원수의 수압이 작용하지 않도록 하는 동시에, 수소수에 대한 수소의 용존량을 증대시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 원수를 공급받아 저수하여 일정 수위를 유지하는 용기 형상의 정압유지부(100)와; 상기 정압유지부(100)로부터 원수를 독립적으로 공급받는 산소 발생실(210) 및 수소 발생실(220)이 이온교환막(230)을 사이에 두고 이분 형성된 밀폐용기로 이루어지되, 상기 산소 발생실(210)에 양극판(211)이 마련되고 상기 수소 발생실(220)에 음극판(221)이 마련되어, 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하는 전기분해부(200)와; 상기 전기분해부(200)의 수소 발생실(220)로부터 원수 및 수소를 공급받아 압송하는 유체펌프(300)와; 노즐(410)을 구비하여 상기 유체펌프(300)로부터 원수 및 수소를 공급받아 분사함으로써, 수소를 원수에 용존시키는 용존부(400)와; 상기 용존부(400) 이후 배관에 마련되어, 수소수의 급수를 검출함에 따라 상기 유체펌프(300)를 구동시키는 동시에, 상기 전기분해부(200)에 전원을 공급하여 전기분해를 실시하도록 하는 유량검출센서(500)로 구성되어, 각종 구성부품의 내구성을 향상시키는 동시에, 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 높이는 한편, 생성된 수소수를 신속하게 급수하여 수소수에 의한 효과를 극대화시킬뿐 아니라, 불가피한 원수 공급의 중단 시 발생할 수 있는 구성부품의 손상까지 예방할 수 있도록 하는 것이다.

Description

수소수 제조 시스템

본 발명은 물의 전기분해를 통한 수소수 제조 시스템에 관한 것으로서 특히, 전기분해시 발생될 수 있는 오존이 급수되는 수소수에 포함될 우려가 없으며, 핵심 부품인 전해조에 원수의 수압이 작용하지 않도록 하는 동시에, 수소수에 대한 수소의 용존량을 증대시키기 위한 장치로써, 각종 구성부품의 내구성을 향상시키는 동시에, 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 높이는 한편, 생성된 수소수를 신속하게 급수하여 수소수에 의한 효과를 극대화시킬 뿐 아니라, 불가피한 원수 공급의 중단 시 발생할 수 있는 구성부품의 손상까지 예방할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소수(hydrogen water)란 수소 분자(H₂)가 일정 수준 이상 혼입된 물을 지칭하는 것으로, 2007년 5월 8일 미국 네이처 메디신 의학지에 암, 뇌질환과 동맥경화 등에 치료효과가 있는 것으로 발표되었다.

이러한 수소수는 음용 시 아토피와 같은 피부염 방지, 피부 미백, 항산화를 통한 노화 방지, 면역력 증가 등에 효과가 있으며, 특히, 방사선 오염물질이 인체에 유입되면 활성산소를 증가시켜 암과 같은 각종 질병을 일으키는 원인이 되는데, 수소수를 마시면 이러한 활성산소를 제거하는 효과가 있어 최근 주목받고 있는 실정이다.

이러한 다양한 효과가 있는 수소수는 통상 전기분해나 마그네슘(Mg)을 이용한 화학반응을 통해 만들어지며, 특히 수소수는 수소가 용존되어 있는 시간이 짧아 수소수의 제조 후 단시간 내에 음용하여야 하기에 수소수의 유통 공급이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이 때문에, 수소수를 직접 제조하는 장치가 최근 다양한 형태로 개발되고 있는 실정이다.

국내 공개특허공보 제10-2013-73831호에는 전기분해를 이용하는 종래의 수소수 제조장치에 대한 일예가 개시되어 있다.

그러나, 국내 공개특허공보 제10-2013-73831호에 개시된 종래의 수소수 제조장치는 소정 체적을 갖는 용기 내에서 전기분해가 이루어진 후, 이 용기에서 생성된 수소수를 음용하기 때문에, 연속적인 수소수 제조가 불가능하며, 특히, 전기분해를 통해 제조된 수소수 내에는 인체에 해로운 오존의 용존량이 높아질 우려가 있었다.

또한, 국내 공개특허공보 제10-2013-85815호에는 전기분해를 이용하는 종래의 수소수 제조장치에 대한 다른예가 개시되어 있다.

국내 공개특허공보 제10-2013-85815호에 개시된 종래의 수소수 제조장치 또한, 전기분해된 산소를 별도로 처리하지 않아 생성된 수소수에 오존의 용존량이 높아질 우려가 높고, 원수로부터 각종 구성부품이 직결되어 있어 원수의 압력이 이러한 구성부품에 직접 작용하기 때문에 내구성이 떨어져 장기 사용이 어렵다는 문제점이 있다.

추가적으로, 국내 등록특허공보 제10-1427989호에는 전기분해를 이용하는 종래의 수소수 제조장치에 대한 또 다른예가 개시되어 있다.

하지만 국내 등록특허공보 제10-1427989호에 개시된 종래의 수소수 제조장치는 단순히 전기분해를 통해 생성시킨 수소수를 그대로 급수하기 때문에 수소수의 수소 용존량에 한계가 있다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 수소수 제조 시스템 내에 급수 배관의 수압이 직접 작용하지 않도록 함으로써 각종 구성부품의 내구성을 향상시키는 동시에, 용존부에 의한 수소와 원수의 용존을 통해 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 높이는 한편, 생성된 수소수를 신속하게 급수하여 수소수에 의한 효과를 극대화시킬 뿐 아니라, 불가피한 원수 공급의 중단 시 발생할 수 있는 구성부품의 손상까지 예방할 수 있도록 하는 수소수 제조 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 원수를 공급받아 저수하여 일정 수위를 유지하는 용기 형상의 정압유지부와; 상기 정압유지부로부터 원수를 독립적으로 공급받는 산소 발생실 및 수소 발생실이 이온교환막을 사이에 두고 이분 형성된 밀폐용기로 이루어지되, 상기 산소 발생실에 양극판이 마련되고 상기 수소 발생실에 음극판이 마련되어, 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하는 전기분해부와; 상기 전기분해부의 수소 발생실로부터 원수 및 수소를 공급받아 압송하는 유체펌프와; 노즐을 구비하여 상기 유체펌프로부터 원수 및 수소를 공급받아 분사함으로써, 수소를 원수에 용존시키는 용존부와; 상기 용존부 이후 배관에 마련되어, 수소수의 급수를 검출함에 따라 상기 유체펌프를 구동시키는 동시에, 상기 전기분해부에 전원을 공급하여 전기분해를 실시하도록 하는 유량검출센서로 구성함으로써 달성된다.

이때, 상기 유체펌프와 상기 용존부 사이의 배관과 상기 정압유지부 사이에는, 배관 내의 압력에 따라 미리 설정된 소정 압력 이하에서는 개방되어 상기 유체펌프와 상기 용존부 사이의 배관으로부터 상기 정압유지부로 공기를 배출시키는 자동차단밸브가 추가 구성되어, 상기 유체펌프의 손상을 예방하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 용존부는, 연직 하방을 향하여 원수 및 수소를 분사하는 노즐과; 외주면에 다수의 통공이 형성된 그릇형상의 내부 용기와; 상기 내부 용기를 수용하며, 상측에 상기 노즐이 위치하고, 하측에 출구가 형성된 케이싱으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 수소수 제조 시스템 내에 급수 배관의 수압이 직접 작용하지 않도록 함으로써 각종 구성부품의 내구성을 향상시키는 동시에, 용존부에 의한 수소와 원수의 용존을 통해 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 높이는 한편, 생성된 수소수를 신속하게 급수하여 수소수에 의한 효과를 극대화시킬 뿐 아니라, 불가피한 원수 공급의 중단 시 발생할 수 있는 구성부품의 손상까지 예방할 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 수소수 제조 시스템을 도시하는 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 정압유지부의 실시예를 도시하는 단면도,

도 3은 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 전기분해부를 도시하는 단면도,

도 4는 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 용존부를 도시하는 단면도.

[부호의 설명]

10 : 카트리지형 원수통 100 : 정압유지부

110 : 뜨개 120 : 개폐밸브

130 : 원수통 장착부 131 : 첨예부

200 : 전기분해부 210 : 산소 발생실

211 : 양극판 212 : 리턴관로

220 : 수소 발생실 221 : 음극판

230 : 이온교환막 300 : 유체펌프

400 : 용존부 410 : 노즐

420 : 내부 용기 421 : 통공

430 : 케이싱 431 : 출구

500 : 유량검출센서 600 : 자동차단밸브

700 : 예비 필터부 710 : 침전 필터

720 : 프리 카본 필터 730 : 중공사막 필터

740 : 포스트 카본 필터

도 1은 본 발명의 수소수 제조 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 정압유지부의 실시예를 도시하는 단면도로서, 도 2의 (a)는 직결식 정압유지부를 도시하며, 도 2의 (b)는 교체식 정압유지부를 도시한다.

그리고, 도 3은 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 전기분해부를 도시하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 용존부를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 수소수 제조 시스템은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 원수를 공급받아 저수하여 일정 수위를 유지하는 용기 형상의 정압유지부(100)와; 상기 정압유지부(100)로부터 원수를 독립적으로 공급받는 산소 발생실(210) 및 수소 발생실(220)이 이온교환막(230)을 사이에 두고 이분 형성된 밀폐용기로 이루어지되, 상기 산소 발생실(210)에 양극판(211)이 마련되고 상기 수소 발생실(220)에 음극판(221)이 마련되어, 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하는 전기분해부(200)와; 상기 전기분해부(200)의 수소 발생실(220)로부터 원수 및 수소를 공급받아 압송하는 유체펌프(300)와; 노즐(410)을 구비하여 상기 유체펌프(300)로부터 원수 및 수소를 공급받아 분사함으로써, 수소를 원수에 용존시키는 용존부(400)와; 상기 용존부(400) 이후 배관에 마련되어, 수소수의 급수를 검출함에 따라 상기 유체펌프(300)를 구동시키는 동시에, 상기 전기분해부(200)에 전원을 공급하여 전기분해를 실시하도록 하는 유량검출센서(500)로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 수소수 제조 시스템은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 크게는 정압유지부(100), 전기분해부(200), 유체펌프(300), 용존부(400), 그리고 유량검출센서(500)로 구성된다.

우선, 정압유지부(100)는 용기 형상으로 이루어져 원수를 공급받아 저수하여 일정 수위를 유지함으로써, 원수가 소정의 압력을 유지하여 시스템에 공급되도록 하는 구성인 것이다.

이러한 정압유지부(100)는 원수의 공급 형태에 따라 직결식과 교체식으로 구분될 수 있다.

직결식이란 상수도관과 같이 원수를 공급하는 배관에 직접 연결되는 형태를 지칭하며, 교체식이란 원수가 들어있는 소정의 카트리지형 원수통(10)을 반복적으로 교체하는 형태를 지칭한다.

이때, 직결식 정압유지부(100)의 경우, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 그 내부에 소정의 수위로 원수를 저수할 수 있도록 그 내부에 뜨개(float)(110) 및 개폐밸브(120)가 마련되어 있다.

이때, 상기 뜨개(110) 및 개폐밸브(120)는 상기 정압유지부(100)의 대략 상부에 위치하여, 상기 뜨개(110)가 원수의 수위에 따라 부유하여 함께 승강하면, 이 뜨개(110)의 승강에 따라 개폐밸브(120)가 개폐되는 것이다.

즉, 상기 뜨개(110)가 일정 높이 이상으로 상승하면 상기 개폐밸브(120)가 폐쇄되며, 상기 뜨개(110)가 일정 높이 미만으로 하강하면 상기 개폐밸브(120)가 개방되는 것이다.

여기에서, 상기 개폐밸브(120)는 밸브의 종류에 제한되지 않으며, 본 발명에 있어서는 니들밸브가 가장 바람직하다.

이를 통해, 상기 정압유지부(100) 내에는 항상 일정 수위의 원수가 저수된 상태를 유지하게 되며, 그 결과, 예를 들어 상수도관과 같이 원수를 공급하는 배관에 작용하는 수압이 상기 정압유지부(100)에 그대로 작용하지 않고, 일정한 수압을 유지할 수 있게 된다.

상술한 직결식 정압유지부(100)의 경우, 본 발명의 수소수 제조 시스템에 정수된 원수를 공급하기 위하여 도 2의 (a)에 예시한 예비 필터부(700)를 마련할 수도 있다.

이러한 예비 필터부(700)는 일정 수압의 원수를 공급받는 배관, 예를 들어 상수도관 등에 연결되며, 이물질을 여과시키기 위한 다수의 필터를 포함하고 있다.

상기 예비 필터부(700)에 마련되는 필터는 요구되는 기능에 따라, 모래, 흙, 녹찌거기 등을 제거하는 침전 필터(sediment filter); 염소, 프로할로메탄, 냄새 등을 제거하는 프리 카본 필터(pre-carbon filter); 각종 중금속 유기화학 물질을 제거하는 중공사막 필터(hollow fiber membrane); 나권형 3구 멤브레인 필터; 물맛을 좋게 하고 가스나 냄새 등을 제거하는 포스트 카본 필터(post-carbon filter) 등으로부터 하나 이상의 조합으로 구성되면 좋다.

본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서는, 상기 예비 필터부(700)에 4개의 필터, 즉, 침전 필터(710), 프리 카본 필터(720), 중공사막 필터(730), 그리고 포스트 카본 필터(740)를 순차적으로 마련하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로 교체식 정압유지부(100)의 경우, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 원수가 채워져 있는 소정 형태의 카트리지형 원수통(10)을 장착할 수 있어, 원수의 소진 시 카트리지형 원수통(10)을 교체하는 형태인 것이다.

이를 위해, 상기 정압유지부(100)의 상부에는 카트리지형 원수통(10)을 역상으로 장착하기 위한 대략 깔대기 형상의 원수통 장착부(130)가 형성되어 있다.

이러한 원수통 장착부(130)의 중앙 저면에는 첨예부(131)가 직립 형성될 수 있으며, 상기 원수통 장착부(130)에 카트리지형 원수통(10)을 거꾸로 뒤집어 그 입구를 삽입하면, 상기 첨예부(131)가 상기 카트리지형 원수통(10)의 입구를 밀봉하고 있는 밀폐커버(미도시)를 뚫어 개방시키도록 할 수도 있다.

이에 따라, 상기 정압유지부(100) 내에는 상기 카트리지형 원수통(10)으로부터 공급되는 원수에 의해 항상 일정 수위의 원수가 저수된 상태를 유지하게 되며, 그 결과, 일정한 수압을 유지할 수 있게 된다.

다음으로, 전기분해부(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 이온교환막(230)을 사이에 두고 이분 형성된 밀폐용기로 이루어져 있어, 그 내부는 산소 발생실(210)과 수소 발생실(220)로 구분된다.

이때, 상기 산소 발생실(210) 및 상기 수소 발생실(220)은 도 1과 같이 각각 독립적으로 상기 정압유지부(100)로부터 원수를 공급받을 수 있도록 배관된다.

그리고, 상기 전기분해부(200)의 산소 발생실(210) 내에는 전기분해를 위한 양극판(211)이 배치되고, 수소 발생실(220) 내에는 전기분해를 위한 음극판(221)이 배치되어, 상기 양극판(211) 및 상기 음극판(221)에 전원이 공급됨에 따라 원수에 대하여 물의 전기분해를 실시하게 되는 것이다.

특히, 상기 전기분해부(200) 내에서 산소 발생실(210)과 수소 발생실(220)을 구분하는 이온교환막(230)은 물의 이동은 차단하는 반면, 양이온은 자유롭게 이동할 수 있는 막으로, 본 실시예에 있어서는 듀폰사의 나피온막을 적용하는 것이 바람직 할 것이다.

그 결과, 상기 전기분해부(200) 내에서 전기분해가 실시될 경우, 상기 산소 발생실(210)에서는 산소가 발생하게 되고, 상기 수소 발생실(220)에서는 수소가 발생하게 된다.

이때, 상기 산소 발생실(210)의 상부에는 도 1과 같이 별도의 리턴관로(212)를 형성하여 전기분해에 따라 생성된 산소를 상기 정압유지부(100)로 환송시키는 것이 좋다.

이를 통해, 전기분해 시 전기분해부(200)의 산소 발생실(210)에서 생성된 산소는 리턴관로(212)를 통해 정압유지부(100)로 보내진 후 대기 중으로 방출되며, 부차적으로는 오존이 발생될 경우 상기 정압유지부(100) 내에서 발생할 수 있는 세균의 살균/소독의 역할까지도 할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 수소 발생실(220)에서 생성된 수소는 원수에 일부 용존되어 비교적 수소 용존량이 적은 수소수가 생성되며, 이러한 수소수와 함께 원수 및 수소는 도 1과 같이 유체펌프(300)로 공급된다.

이러한 상기 유체펌프(300)는 상기 전기분해부(200)의 수소 발생실(220)로부터의 수소수와 원수 및 수소를 공급받아 압송하는 역할을 하게 되며, 이 유체펌프(300)의 작동여부는 이후에 설명할 유량검출센서(500)에 의해 제어될 것이다.

상기 유체펌프(300)에 의해 압송된 수소수와 원수 및 수소는 곧바로 용존부(400)로 공급된다.

그러나, 상기 유체펌프(300)와 용존부(400) 사이에 미도시한 필터부를 추가로 구성할 수도 있으며, 이러한 필터부는 수소 용존량이 비교적 적은 수소수와 원수 및 수소를 공급받아, 활성탄 필터로 여과시킴으로써 이물질 및 오존에 의한 잡내를 없애주는 것도 가능할 것이다.

다음으로, 상기 용존부(400)는 소정의 공간 내에 원수 및 수소를 노즐(410)로 고압 분사함으로써, 수소를 원수에 보다 많이 용존시키기 위한 구성으로써, 이러한 용존부(400)를 거치면서 수소수는 수소 용존량이 크게 증가하게 된다.

이러한 용존부(400)는 노즐(410)을 구비한 다양한 형태로 적용할 수 있을 것이며, 특히, 본 발명에 있어서 상기 용존부(400)는 도 4에 도시한 바와 같이, 연직 하방을 향하여 원수 및 수소를 분사하는 노즐(410)과; 외주면에 다수의 통공(421)이 형성된 그릇형상의 내부 용기(420)와; 상기 내부 용기(420)를 수용하며, 상측에 상기 노즐(410)이 위치하고, 하측에 출구(431)가 형성된 케이싱(430)으로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 용존부(400)는 상부에 입구가 형성되고 하부에 출구(431)가 형성된 원통형 케이싱(430)으로 이루어져, 입구에 위치한 노즐(410)로부터 수소 용존량이 비교적 적은 수소수와 원수 및 수소가 하측방향으로 분사되어 다수의 통공(421)이 형성된 내부 용기(420)에 부딪힘으로써 수소가 원수에 보다 많이 용존될 수 있도록 하는 것이다.

그 결과 상기 용존부(400)에서는 수소 용존량이 비교적 많은 수소수가 생성되는 것이며, 이후, 상기 용존부(400)의 수소수는 유량검출센서(500)를 거쳐 사용자에게 급수될 것이다.

이때, 상기 유량검출센서(500)는 상기 용존부(400) 이후 배관에 마련되어, 수소수의 급수 여부를 검출하게 된다.

이러한 유량검출센서(500)는 수소수의 급수를 검출할 경우, 상기 유체펌프(300)를 구동시키는 기능과 함께, 상기 전기분해부(200)에 전원을 공급하여 전기분해를 수행토록 하게 된다.

즉, 상기 유체펌프(300)의 작동 여부와 상기 전기분해부(200) 내에서의 전기분해는 상기 유량검출센서(500)에서 검출되는 수소수의 급수 여부에 따라 결정되며, 그 결과 불필요한 전력 소모를 방지하고, 수소 용존시간이 극히 짧은 수소수를 미리 생성해 놓지 않고 사용자의 수소수 사용 시 실시간으로 수소수를 생성하여 급수할 수 있게 된다.

그리고, 위에서는 전기분해 시 발생한 산소를 리턴관로(212)를 통해 정압유지부(100)로 보내 대기중으로 배출시키는 것으로 설명하였지만, 필요에 따라 전기분해부(200)의 전극을 반대로 하여 산소수 제조에 사용할 수도 있을 것이다.

지금까지는, 본 발명의 수소수 제조 시스템에 있어서 원수가 상기 정압유지부(100)에 지속적으로 정상 공급될 때의 수소수의 생성에 대하여 기본적으로 설명하였으나, 예를 들어, 상수도의 일시적인 단수, 혹은 카트리지형 원수통(10)을 적절한 시기에 교체하지 않아 상기 정압유지부(100) 내에 일정 수위의 원수가 존재하지 않을 경우, 본 발명의 수소수 제조 시스템에 대한 구성부품에서 발생할 수 있는 손상을 예방하는 것에 관하여 설명하기로 한다.

즉, 본 발명에 있어서 상기 정압유지부(100)를 통한 원수의 공급이 원활하지 않을 경우, 상기 전기분해부(200) 내에서 전기분해가 원활하게 이루어지지 않을 뿐 아니라, 특히 상기 유체펌프(300) 내에 공기가 채워짐에 따라 공회전을 하게 됨으로써 상기 유체펌프(300)에 대한 손상이 우려된다.

이를 위해 본 발명에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 유체펌프(300)와 상기 용존부(400) 사이의 배관과 상기 정압유지부(100) 사이에는, 배관 내의 압력에 따라 미리 설정된 소정 압력 이하에서는 개방되어 상기 유체펌프(300)와 상기 용존부(400) 사이의 배관으로부터 상기 정압유지부(100)로 공기를 배출시키는 자동차단밸브(600)가 추가 구성되어, 상기 유체펌프(300)의 손상을 예방하는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 상기 정압유지부(100)로부터 원수가 적절하게 공급될 경우, 상기 유체펌프(300)는 수소 용존량이 비교적 적은 수소수와 원수 및 수소를 가압하여 정상적으로 상기 용존부(400)로 압송하게 된다.

이에 따라, 상기 유체펌프(300)와 상기 용존부(400) 사이의 배관과 상기 정압유지부(100) 사이에 연결된 자동차단밸브(600)에는 미리 설정된 소정 압력을 초과하는 정상 압력이 작용하게 되며, 그 결과 상기 자동차단밸브(600)는 지속적으로 폐쇄 상태를 유지하게 됨으로써, 상술한 수소수 생성을 정상적으로 실시하게 되는 것이다.

하지만, 상기 정압유지부(100)로부터 원수가 적절하게 공급되지 않을 경우, 상기 유체펌프(300) 내부에는 대부분 공기가 채워져 공회전이 발생하게 될 우려가 있다.

이러한 경우, 상기 자동차단밸브(600)에는 미리 설정된 소정 압력 이하의 압력이 작용하게 되며, 그 결과 상기 자동차단밸브(600)는 폐쇄 상태에서 개방상태로 전환되면서 상기 유체펌프(300)와 상기 용존부(400) 사이의 배관 내부 공기를 상기 정압유지부(100)로 배출시키게 되는 것이다.

이를 통해, 상기 유체펌프(300)와 상기 용존부(400) 사이의 배관에 공기가 모두 배출된 후, 다시 적절한 수준의 압력이 작용하게 되며, 이에 따라 상기 자동차단밸브(600)는 다시 폐쇄 상태로 전환되는 것이다.

따라서, 본 발명의 수소수 제조 시스템은 추가로 마련되는 자동차단밸브(600)를 통해 정압유지부(100)로부터 지속적으로 원수가 공급되지 않아 발생할 수 있는 구성부품의 손상, 특히 유체펌프(300)의 손상을 미연에 예방할 수 있는 것이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 수소수 제조 시스템은 원수의 공급 형태에 따라 직결식 정압유지부(100)와 교체식 정압유지부(100)로 구분될 수 있으며, 우선 직결식 정압유지부(100)를 구비한 경우, 상수도와 같은 배관을 통해 예비 필터부(700)에 원수가 공급되어, 침전 필터(710), 프리 카본 필터(720), 중공사막 필터(730), 그리고 포스트 카본 필터(740)를 순차적으로 통과하면서 원수의 여과가 실시된다.

상기 예비 필터부(100)에서 여과된 원수는 정압유지부(100)로 공급되며, 상기 정압유지부(100) 내에서 뜨개(110) 및 개폐밸브(120)에 의해 일정 수위를 유지하게 되며, 수소수의 공급에 따라 원수의 수위가 낮아지면 예비 필터부(700)를 통해 여과된 원수를 다시 공급받게 된다.

이를 통해, 수도 배관 등에 작용하는 수압이 상기 정압유지부(100) 이전까지만 작용하게 되고, 이 정압유지부(100) 이후에는 별도의 수압이 작용치 않고 오직 이후의 유체펌프(300)에 의해 수소수의 급수가 이루어지기 때문에, 수도 배관에 작용하는 수압이 장치 내부에 작용하여 발생할 수 있는 내구성 저하 등을 미연에 방지하는 역할을 하게 된다.

그리고, 교체식 정압유지부(100)의 경우 교체 가능한 카트리지형 원수통(10)을 장착할 수 있는 원수통 장착부(130)가 형성되어 있어, 카트리지형 원수통(10)을 교체함에 따라 상기 정압유지부(100)는 항상 일정 수위의 원수가 저수된 상태를 유지하게 되며, 그 결과, 일정한 수압 또한 유지할 수 있게 된다.

이후, 상기 전기분해부(200)의 밀폐용기 내에서는 이온교환막(230)에 의해 산소 발생실(210)과 수소 발생실(220)이 분리 형성되어 있어, 전기분해 시 상기 산소 발생실(210) 내의 양극판(211)에서는 산소가 발생하게 되며, 상기 수소 발생실(220) 내의 음극판(221)에서는 수소가 발생하게 된다.

이때, 상기 산소 발생실(210)에서 발생한 산소는 전기분해부(200)의 상측에 마련된 리턴관로(212)를 통해 정압유지부(100)로 보내진 후, 대기중으로 배출될 수 있다.

이러한 전기분해 시 상기 전기분해부(200) 내부는 오직 양이온만이 이온교환막(230)을 통과하여 이동 가능하며, 물의 이동은 불가능하기 때문에, 상기 수소 발생실(220) 내에서 생성되는 수소수는 산소의 영향을 전혀 받지 않게 됨으로써, 수소수 내에 오존 등이 용존되는 것을 확실하게 차단할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 전기분해부(200)의 수소 발생실(220)에서 생성된 비교적 수소 용존량이 적은 수소수와 함께 원수와 수소는 유체펌프(300)를 통해 용존부(400)로 보내진다.

이때, 미도시한 필터부를 추가하여 활성탄 필터에 의해 수소수에 포함된 잡내를 제거함과 함께 추가적으로 이물질을 여과시킬 수도 있다.

다음으로 용존부(400) 내에서는 노즐(410)에 의해 케이싱(430) 안쪽의 내부 용기(420)에 원수와 수소를 강하게 분사함으로써, 이 용존부(400) 내에서 비교적 수소 용존량이 많은 수소수가 생성될 수 있는 것이며, 이와 같이 생성된 수소수는 유량검출센서(500)를 거쳐 사용자에게 급수된다.

이때, 상기 유량검출센서(500)는 사용자의 수소수 급수를 검출하여 상기 전기분해부(200)의 전기분해는 물론 상기 유체펌프(300)의 작동 여부를 제어하게 되는 것이다.

이를 통해, 사용자가 수소수의 급수 시에만 전기분해 및 유체펌프(300)의 작동이 이루어져 불필요한 전력 소모 없이 신속하게 수소수를 생성하여 급수하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 발명의 수소수 제조 시스템은 수도 배관에 작용하는 수압이 장치 내부에 작용하지 않기 때문에, 수압에 의해 발생할 수 있는 구성부품의 내구성 저하를 미연에 방지할 수 있다는 이점을 가진다.

그리고, 전기분해부(200)가 이온교환막(230)에 의해 완전히 분리되기 때문에, 전기분해에 의해 생성된 수소수가 산소의 영향을 전혀 받지 않게 되어 인체에 해로운 오존 등의 발생 우려가 전혀 없다.

또한, 용존부(400)를 통해 원수 및 수소를 고압 분사하여 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 향상시켜 보다 양질의 수소수를 공급할 수도 있는 것이다.

이뿐 아니라, 유량검출센서(500)에 의해 전기분해 및 유체펌프(300)의 작동이 이루어지기 때문에 불필요한 전력 소모를 막고, 수소수 제조 후 빠른 시간 내에 급수함으로써 보다 많은 수소가 용존된 수소수를 사용자에게 공급할 수 있다는 탁월한 이점을 가지게 된다.

무엇보다도, 본 발명에 있어서 자동차단밸브(600)를 부가하는 것으로 원활한 원수의 공급이 이루어지지 않아 발생할 수 있는 유체펌프(300)의 손상을 미연에 예방할 수 있다는 이점 또한 가진 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명은 수소수 제조 시스템 내에 급수 배관의 수압이 직접 작용하지 않도록 함으로써 각종 구성부품의 내구성을 향상시키는 동시에, 용존부에 의한 수소와 원수의 용존을 통해 수소수에 대한 수소 용존량을 크게 높이는 한편, 생성된 수소수를 신속하게 급수하여 수소수에 의한 효과를 극대화시킬 뿐 아니라, 불가피한 원수 공급의 중단 시 발생할 수 있는 구성부품의 손상까지 예방할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

원수를 공급받아 저수하여 일정 수위를 유지하는 용기 형상의 정압유지부와;

상기 정압유지부로부터 원수를 독립적으로 공급받는 산소 발생실 및 수소 발생실이 이온교환막을 사이에 두고 이분 형성된 밀폐용기로 이루어지되, 상기 산소 발생실에 양극판이 마련되고 상기 수소 발생실에 음극판이 마련되어, 전원 공급에 따라 전기분해를 실시하는 전기분해부와;

상기 전기분해부의 수소 발생실로부터 원수 및 수소를 공급받아 압송하는 유체펌프와;

노즐을 구비하여 상기 유체펌프로부터 원수 및 수소를 공급받아 분사함으로써, 수소를 원수에 용존시키는 용존부와;

상기 용존부 이후 배관에 마련되어, 수소수의 급수를 검출함에 따라 상기 유체펌프를 구동시키는 동시에, 상기 전기분해부에 전원을 공급하여 전기분해를 실시하도록 하는 유량검출센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 수소수 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유체펌프와 상기 용존부 사이의 배관과 상기 정압유지부 사이에는, 배관 내의 압력에 따라 미리 설정된 소정 압력 이하에서는 개방되어 상기 유체펌프와 상기 용존부 사이의 배관으로부터 상기 정압유지부로 공기를 배출시키는 자동차단밸브가 추가 구성되어, 상기 유체펌프의 손상을 예방하는 것을 특징으로 하는 수소수 제조 시스템.
제2항에 있어서, 상기 용존부는,

연직 하방을 향하여 원수 및 수소를 분사하는 노즐과;

외주면에 다수의 통공이 형성된 그릇형상의 내부 용기와;

상기 내부 용기를 수용하며, 상측에 상기 노즐이 위치하고, 하측에 출구가 형성된 케이싱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소수 제조 시스템.