WO2018190541A1 - 수소함유수 제조 장치 - Google Patents

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WO2018190541A1
WO2018190541A1 PCT/KR2018/003771 KR2018003771W WO2018190541A1 WO 2018190541 A1 WO2018190541 A1 WO 2018190541A1 KR 2018003771 W KR2018003771 W KR 2018003771W WO 2018190541 A1 WO2018190541 A1 WO 2018190541A1
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hydrogen
containing water
space
protective cover
production apparatus
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PCT/KR2018/003771
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Inventor
김예담
임정희
Original Assignee
임관덕
김예담
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4676—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen-containing water production apparatus.
  • the human body regulates the osmotic pressure in the cell through the balance of metal ions.
  • various minerals such as calcium, potassium, and magnesium, which are necessary for the human body, can be supplied through the drinking water. Can be.
  • Hydrogen-containing water not only exerts the above-mentioned effects, but hydrogen-containing water also has a radioactive detoxification effect when the contamination of radioactive bodies due to radioactive leakage at the time of the Fukushima nuclear power plant accident in Japan in 2011 became a serious social problem internationally. As it turns out, the international community's demand for hydrogen-containing water is accelerating rapidly.
  • Hydrogen-containing water can also convert free radicals into water that can be absorbed or released into the body. Specifically, since hydrogen can cross the cell membrane, it can bind to harmful free radicals in the cell, and the free radicals combined with hydrogen can be converted to water. Therefore, the hydrogen-containing water has been found to bring excellent effects to various diseases such as cancer, diabetes, cerebral infarction caused by excessive free radicals in the body and is in the spotlight.
  • Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-269246 (2010.12.02, the method of manufacturing hydrogen-containing water for beverages) is mentioned.
  • Embodiments of the present invention can provide a hydrogen-containing water production apparatus that can produce water in a container of various sizes with hydrogen-containing water.
  • the floating lid portion is formed in which the injection hole penetrates up and down;
  • a cylinder portion coupled to a lower portion of the floating lid portion and having a first accommodation space connected to the injection hole therein;
  • An ion exchange membrane for closing a first connection passage formed through the lower sidewall of the cylinder to be connected to the first receiving space;
  • an electrolysis unit including a positive electrode disposed on the first receiving space side with respect to the ion exchange membrane in the first connection passage, and a negative electrode disposed on an outer space side of the cylinder portion.
  • the inlet of the injection hole may be made of a structure or material that floats in water to be disposed above the water surface.
  • the floating lid portion may be formed in a hollow shape to provide additional buoyancy to allow the hydrogen-containing water production apparatus to float in water.
  • a funnel-shaped protective cover inserted into the first accommodating space and having an upper outer circumferential surface in close contact with an inner circumferential surface of the injection hole, wherein an inner space of the protective cover is formed on the sidewall of the protective cover.
  • a second connecting passage connecting to the space between the inner circumferential surface of the negative may be formed through.
  • a guide groove extending in the vertical direction is recessed in the inner circumferential surface of the injection hole, and a guide protrusion is inserted into the guide groove in the outer circumferential surface of the protective cover to arrange the second connection passage at an angle different from that of the first connection passage. Can be formed.
  • the filter unit may further include a filter unit inserted into an inner space of the protective cover and filtering ozone discharged from the first accommodation space.
  • the filter unit may include a lower case seated in the tapered area of the protective cover; An upper case detachably coupled to the lower case and cooperating with the lower case to form a second accommodation space; A mesh network for closing the open upper surface of the upper case; A filter member inserted into the second accommodation space and filtering ozone; And a sealing member coupled to an outer circumferential surface of the lower case or the upper case, wherein the lower case is in a funnel shape to be seated in a tapered area of the protective cover and to connect the second receiving space to an inner space of the protective cover.
  • the filter unit is configured to open a valve assembly that opens the upper surface of the inner pipe region when the pressure of the first accommodation space is equal to or greater than a predetermined value.
  • the valve assembly further comprises: a stopper for closing an upper surface of the inner pipe region; A bracket inserted into the second accommodating space to which vertical movement is restricted by the filter member; And an elastic member coupled to the bracket and urging the stopper toward the inner pipe region.
  • It may further include a container portion detachably coupled to the floating lid portion, in cooperation with the floating lid portion to form a third receiving space for accommodating the cylinder portion.
  • the positive electrode and the negative electrode may each be a plate member having a plurality of slits coupled to each of the cylinders and connected to each other.
  • the positive electrode and the negative electrode may be plating layers each having a plurality of slits formed on both surfaces of the ion exchange membrane and connected to each other.
  • water contained in containers of various sizes may be produced as hydrogen-containing water by using a hydrogen-containing water production apparatus having a structure or material floating in water.
  • it may be used as a portable tumbler or the like by coupling the container portion to the lower portion of the floating lid portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the cylinder portion.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing another example of the cylinder portion.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention cut vertically.
  • FIG. 6 is a partial cutaway perspective view of the cylinder portion cut horizontally.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the filter unit.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in a state where water is being injected.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in the state of producing hydrogen-containing water.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in a state in which the container portion is coupled.
  • on means to be located above or below the target portion, and does not necessarily mean to be located above the gravity direction.
  • the coupling does not only mean that the components are in direct contact with each other in the contact relationship between the components, but also other components are interposed between the components, The concept is to be used until the components are in contact with each other.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the hydrogen-containing water production apparatus 10 is a floating lid portion 100, the cylinder portion 200, the protective cover 300 and the filter portion 400 ) May be included.
  • Floating lid portion 100 may be made of a structure or material floating in water.
  • the floating lid part 100 may be provided in a hollow shape to provide additional buoyancy to allow the hydrogen-containing water production apparatus 10 to float on water.
  • An injection hole 110 penetrating the floating lid part 100 up and down may be formed in the center of the floating lid part 100.
  • the cylinder part 200 may be formed in a hollow cylindrical shape in which an upper surface is opened and a lower surface is closed.
  • the cylinder part 200 may be coupled to the lower portion of the floating lid part 100 so that the first receiving space 210 formed in the cylinder part 200 may be connected to the injection hole 110 through an open upper surface. Can be.
  • a watertight structure such as packing may be formed between the cylinder part 200 and the floating lid part 100.
  • a first connection passage 220 connecting the first accommodating space 210 to the outer space of the cylinder part 200 may pass through the lower sidewall of the cylinder part 200.
  • FIG 3 is an exploded perspective view showing the cylinder portion
  • Figure 4 is an exploded perspective view showing another example of the cylinder portion.
  • an ion exchange membrane 230 and an electrolysis unit 240 may be coupled to the cylinder 200.
  • the ion exchange membrane 230 does not pass water but may pass cations such as hydrogen ions (H + ).
  • the ion exchange membrane 230 may be a cation exchange membrane.
  • the ion exchange membrane 230 may be coupled to the cylinder 200 to close the first connection passage 220. Therefore, the water blocked by the ion exchange membrane 230, the water contained in the first accommodating space 210 can not move to the outer space of the cylinder portion 200, the water contained in the outer space of the cylinder portion 200 is the first accommodating It cannot be moved to the space 210.
  • the ion-exchange membrane 230 isolates the first accommodating space 210 from the outer space of the cylinder part 200 and the hydrogen-containing water production apparatus together with the watertight structure between the floating lid part 100 and the cylinder part 200 ( It may also contribute significantly to the floating structure of 10).
  • the electrolysis unit 240 may electrolyze the water contained in the outer space of the first accommodating space 210 and the cylinder 200.
  • the electrolysis unit 240 may include a negative electrode 241 and a positive electrode 243.
  • the negative electrode 241 and the positive electrode 243 may be plate members respectively coupled to the cylinder portion 200 as shown in FIG. 3.
  • the negative electrode 241 and the positive electrode 243 may be plating layers formed on both surfaces of the ion exchange membrane 230 as shown in FIG. 4.
  • a plurality of first slits 242 may be formed in the negative electrode 241, and the plurality of first slits 242 may be formed in the plurality of second slits 244 formed in the positive electrode 243 through the ion exchange membrane 230.
  • the first slit 242 and the second slit 244 may be formed to face the same height with respect to the ion exchange membrane 230.
  • the first slit 242 and the second slit 244 may provide a moving passage such as hydrogen ions (H + ) to be described later.
  • the negative electrode 241 and the positive electrode 243 may be disposed in the first connection passage 220. Specifically, the negative electrode 241 may be disposed on the outer space side of the cylinder portion 200 with respect to the ion exchange membrane 230 in the first connection passage 220, and the positive electrode 243 is the first connection passage 220. ) May be disposed on the first receiving space 210 side with respect to the ion exchange membrane 230.
  • hydrogen (H 2 ) and hydroxide ions (OH ⁇ ) may be generated in the outer space side of the cylinder portion 200 of the first connection passage 220, and the first connection passage 220 may be formed.
  • Oxygen (O 2 ) may be generated on the first receiving space 210 side.
  • some of the oxygen (O 2 ) generated in the first receiving space 120 side of the first connection passage 220 reacts with water contained in the first receiving space 210 to form ozone ( O 3 ).
  • hydrogen ions (H + ) may be generated in addition to oxygen (O 2 ) at the side of the first accommodating space 210 of the first connection passage 220.
  • the hydrogen ions (H + ) may be converted to hydrogen (H 2 ) at the negative electrode 241 by moving to the outer space of the cylinder portion 200 of the first connection passage 220 through the ion exchange membrane 230. Since hydrogen (H 2 ) has a high solubility in water, the hydrogen (H 2 ) may be dissolved in water contained in the outer space of the cylinder part 200 to generate hydrogen-containing water, and particularly, in the outer space of the cylinder part 200, hydroxide OH (OH) may be used.
  • ozone (O 3 ) is unstable in itself, so most of it can be dissolved in water, decomposed or spontaneously reduced and converted to oxygen (O 2 ).
  • O 3 even in a very small amount may cause discomfort or harmful effects on the human body due to the peculiar smell, an appropriate treatment method is required.
  • the protective cover 300 may be inserted into the first accommodating space 210 through the injection hole 110.
  • the protective cover 300 may be formed in a funnel shape.
  • the protective cover 300 may be divided into the first upper pipe region 310, the first tapered region 320, and the first lower pipe region 330 in order from the top to the bottom.
  • the diameter of the first lower pipe region 330 may be smaller than the diameter of the first upper pipe region 310.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention cut vertically.
  • the outer circumferential surface of the protective cover 300 may be in close contact with the inner circumferential surface of the injection hole 110. That is, the outer diameter of the first upper pipe region 310 may be formed to be substantially the same as the inner diameter of the injection hole 110.
  • the outer circumferential surface of the protective cover 300, specifically, the first lower pipe region 330 may be spaced apart from the inner circumferential surface of the cylinder part 200. That is, the outer diameter of the first lower pipe region 330 may be smaller than the inner diameter of the cylinder portion 200.
  • an annular space may be formed between the outer circumferential surface of the protective cover 300 and the inner circumferential surface of the cylinder portion 200.
  • connection passage 331 may be formed through.
  • the water injected through the open upper surface of the protective cover 300 is the inner space of the protective cover 300, the second connecting passage 331 and the outer peripheral surface of the protective cover 300 and the inner peripheral surface of the cylinder portion 200
  • the first connection passage 220 By reaching the first connection passage 220 in turn through the space therebetween, it is possible to prevent directly hitting and damaging the ion exchange membrane 230 and the like installed in the first connection passage 220.
  • FIG. 6 is a partial cutaway perspective view of the cylinder portion cut horizontally.
  • the second connection passage 331 may be disposed at an angle different from that of the first connection passage 220.
  • the guide groove 111 extending in the vertical direction may be recessed in the inner circumferential surface of the injection hole 110, and the guide groove may be formed in the outer circumferential surface of the protective cover 300, specifically, the first upper pipe region 310.
  • a guide protrusion 311 inserted into the 111 may be formed.
  • the second connection passage 331 may be disposed at a different angle from the first connection passage 220, such as an ion exchange membrane 230 by water injected through the open upper surface of the protective cover 300. The possibility of damage can be further reduced.
  • the filter unit 400 may be inserted into an inner space of the protective cover 300 through the injection hole 110.
  • the filter unit 400 may filter ozone discharged from the first accommodation space 210.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the filter unit.
  • the filter unit 400 may include a lower case 410, an upper case 420, a filter member 430, a sealing member 440, and a valve assembly 450.
  • the lower case 410 may be detachably coupled to the upper case 420, and may cooperate with the upper case 420 to form a second accommodation space to accommodate the filter member 430 and the valve assembly 450. have.
  • the lower case 410 and the upper case 420 are detachably coupled to each other, thereby facilitating replacement of the filter member 430 and maintenance of the valve assembly 450.
  • the lower case 410 may be seated in the first tapered region 320.
  • the lower case 410 may include a second lower pipe region 411, a second tapered region 413, a second upper pipe region 417, and an inner pipe region 419.
  • the second bottom pipe region 411 may be formed in a pipe shape.
  • the second bottom pipe region 411 may be inserted into the first bottom pipe region 330.
  • the second tapered region 413 extends upward from the upper end of the second lower pipe region 411 and may be formed in a pipe shape in which diameter increases as the height increases.
  • the second tapered region 413 may be in close contact with the inner circumferential surface of the first tapered region 320.
  • the second upper pipe region 417 extends upward from the upper end of the second tapered region 413 and may be formed in a pipe shape.
  • a female screw is formed on the inner circumferential surface of the second upper pipe region 417 to be screwed to the upper case 420 having a male screw formed on the outer circumferential surface.
  • male threads may be formed on the outer circumferential surface of the second upper pipe region 417 and female threads may be formed on the inner circumferential surface of the upper case 420 to be screwed together.
  • the inner pipe region 419 may protrude from the inner circumferential surface of the second tapered region 413 to extend upward, and may have a pipe shape. An inner space of the inner pipe area 419 may be connected to an inner space of the second lower pipe area 411.
  • the upper case 420 may be formed in a pipe shape opened up and down.
  • the open upper surface of the upper case 420 may be coupled to the mesh network 421 of the mesh structure.
  • the filter member 430 may be disposed above the second receiving space formed by the lower case 410 and the upper case 420.
  • Filter member 430 can be filtered to the first receiving space 210, ozone (O 3) in an oxygen (O 2) and ozone (O 3) exiting the flow through the oxygen (O 2).
  • Oxygen (O 2 ) passing through the filter member 430 may be discharged to the outside through the mesh network 421.
  • the sealing member 440 may be coupled to the outer circumferential surface of the lower case 410 or the upper case 420.
  • the sealing member 440 has a clearance between the protective cover 300 and the filter unit 400 without the oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) discharged from the first accommodation space 210 without passing through the filter unit 400. It can be prevented from being discharged through.
  • the sealing member 440 may be formed of, for example, an O-ring made of silicon.
  • the valve assembly 450 may be disposed below the second receiving space formed by the lower case 410 and the upper case 420.
  • the valve assembly 450 may open or close the open upper surface of the inner pipe region 419 according to the pressure of the first accommodation space 210.
  • the valve assembly 450 may close the open upper surface of the inner pipe region 419 when the pressure of the first accommodation space 210 is less than a preset value, and the pressure of the first accommodation space 210 may be closed.
  • the open upper surface of the inner pipe region 419 may be opened.
  • the valve assembly 450 may prevent the water contained in the first accommodating space 210 from pouring through the injection hole 110 even when the hydrogen-containing water production apparatus 10 is shaken or fallen, and the first accommodating space is provided.
  • the pressure of the first accommodating space 210 which serves as a reference for opening and closing the opened upper surface of the inner pipe region 419 by the valve assembly 450, is determined by physical properties of various devices disposed in or adjacent to the first accommodating space 210. For example, it may be set in consideration of the breaking strength of the ion exchange membrane 230.
  • the valve assembly 450 may include a stopper 451, a bracket 453, and an elastic member 455.
  • the stopper 451 may be disposed above the inner pipe region 419.
  • the stopper 451 may be formed in a shape capable of closing the open upper surface of the inner pipe region 419.
  • the bracket 453 may be disposed in the second accommodation space formed by the lower case 410 and the upper case 420 to restrict the vertical movement.
  • the bracket 453 needs to be restrained up and down to support the elastic member 455 which presses the stopper 451 to the inner pipe region 419.
  • the bracket 453 may be fixed to the inner circumferential surface of the lower case 410 or the upper case 420, but is not fixed to the lower case 410 and the upper case 420, as shown in the figure, and the filter member 430. It may be in close contact with the inner circumferential surface of the second tapered region 413 to constrain the vertical movement. In the latter case, replacement of the filter member 430 and maintenance of the valve assembly 450 may be relatively easy.
  • the bracket 453 may be formed in a pipe shape having a flange 454 protruding from the upper inner circumferential surface to support the elastic member 455.
  • the elastic member 455 may be coupled to the bracket 453, and may press the stopper 451 toward the inner pipe region 419.
  • the physical properties of the elastic member 455, such as the elastic modulus, may be determined according to the pressure of the first receiving space 210, which serves as a reference for opening and closing the opened upper surface of the inner pipe region 419.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in a state where water is being injected.
  • the user puts the hydrogen-containing water production device 10 in the water contained in the container 20 in the state in which the filter unit 400 is separated from the protective cover 300, and then through the injection hole 110. Water can be injected.
  • Hydrogen-containing water production apparatus 10 is made of a structure or material that floats in water, the inlet of the injection hole 110 may be disposed above the water surface in a state in which the hydrogen-containing water production apparatus 10 floated in water.
  • a gas discharge groove (not shown) may be formed in the first tapered region 320 so that air in the first accommodation space 210 can be easily discharged while water is injected.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in a state in which hydrogen-containing water is being produced
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG. 9.
  • the user may couple the filter unit 400 to the protective cover 300 and drive the electrolysis unit 240.
  • the hydrogen-containing water production apparatus 10 may be equipped with a battery (not shown) for supplying electricity to the electrolysis unit 240.
  • oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) may be continuously generated in the first accommodating space 210.
  • the oxygen O 2 and the ozone O 3 accumulate in the first accommodating space 210 and thus the first accommodating space ( 210 may increase the pressure.
  • the stopper 451 closing the upper surface of the inner pipe region 419 rises while compressing the elastic member 455, and thus the inner side.
  • the top surface of the pipe region 419 may be open.
  • oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) accumulated in the first accommodating space 210 may pass through the valve assembly 450 and flow into the filter member 430.
  • Oxygen O 2 may pass through the filter member 430 as it is and be discharged to the outside through the mesh network 421, but ozone O 3 may be filtered by the filter member 430.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the hydrogen-containing water production apparatus according to an embodiment of the present invention in a state in which the container portion is coupled.
  • the container part 500 may be detachably coupled to the floating lid part 100.
  • the container part 500 may be formed in a container shape having an open upper surface to form a third accommodation space for accommodating the cylinder part 200 in cooperation with the floating lid part 100.
  • the hydrogen-containing water production apparatus 10 may be used as a portable tumbler or the like in which the container portion 500 is coupled.

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Abstract

수소함유수 제조 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부; 상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부; 상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막; 및 상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치가 제공될 수 있다.

Description

수소함유수 제조 장치
본 발명은 수소함유수 제조 장치에 관한 것이다.
사람의 몸 상태는 사람이 마시는 물과 밀접한 연관성을 가질 수 있는 것으로 알려져 있다.
먼저, 사람의 몸은 금속 이온의 균형을 통해 세포 내 삼투압 작용을 조절하는데, 이를 위해 사람의 몸에 필요한 각종 미네랄 성분, 예를 들어 칼슘, 칼륨, 마그네슘 등은 사람이 마시는 물을 통해 상당량 공급될 수 있다.
다음으로, 사람의 몸은 대부분 산성으로 이루어졌기 때문에, 이를 중화하기 위하여 약 알칼리성 물을 마시는 것이 바람직하다. 약 알칼리성 물은 중화 효능 이외에도 암을 억제하고 항산화 물질과 체내 효소의 활동에 도움을 주며 음식물 분해와 소화 흡수능력을 향상시켜 면역력 강화에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
수소함유수는 상술한 효능들을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 당시에 방사능 유출로 인한 방사능의 체내 오염 문제가 국제적으로도 심각한 사회 문제로 대두되었을 때에는 수소함유수가 방사능 해독 효능도 가지고 있음이 밝혀짐으로써 수소함유수에 대한 국제사회의 수요 증가가 급격하게 가속화되고 있다.
수소함유수는 체내 활성산소를 물로 변환하여 체내로 흡수되거나 체외로 배출되게 할 수도 있다. 구체적으로, 수소는 세포막을 통과할 수 있기 때문에 세포 안에 있는 유해한 활성산소와 결합할 수 있고, 수소와 결합된 활성산소는 물로 변환될 수 있다. 따라서, 수소함유수는 과도한 체내 활성산소를 원인으로 하는 암, 당뇨, 뇌경색 등의 각종 질병에도 우수한 효과를 가져오는 것으로 밝혀져 더욱 각광받고 있는 것이 현실이다.
본 발명의 선행기술문헌으로는 일본 공개특허공보 특개2010-269246호(2010.12.02, 음료용 수소 함유수를 제조하는 방법)이 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 크기의 용기에 담긴 물을 수소함유수로 제조할 수 있는 수소함유수 제조 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부; 상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부; 상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막; 및 상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치가 제공될 수 있다.
상기 주입 홀의 입구가 수면의 상측에 배치되도록 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 부유식 뚜껑부는 속이 빈 형상으로 이루어져 상기 수소함유수 제조 장치가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공할 수 있다.
상기 제1 수용공간에 삽입되고, 상단 외주면이 상기 주입 홀의 내주면에 밀착되는 깔때기 형상의 보호커버를 더 포함하고, 상기 보호커버의 측벽에는 상기 보호커버의 내부공간을 상기 보호커버의 외주면과 상기 실린더부의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로가 관통하여 형성될 수 있다.
상기 주입 홀의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈이 함몰되어 형성되고, 상기 보호커버의 외주면에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 제2 연결통로를 상기 제1 연결통로와 다른 각도로 배치시키는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.
상기 보호커버의 내부공간에 삽입되고, 상기 제1 수용공간에서 배출되는 오존을 여과하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 필터부는, 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하는 하부케이스; 상기 하부케이스에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 하부케이스와 협력하여 제2 수용공간을 형성하는 상부케이스; 상기 상부케이스의 개방된 상면을 폐쇄하는 메쉬망; 상기 제2 수용공간에 삽입되고, 오존을 여과하는 필터부재; 및 상기 하부케이스 또는 상기 상부케이스의 외주면에 결합되는 실링부재를 포함하고, 상기 하부케이스는 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하고 상기 제2 수용공간을 상기 보호커버의 내부공간에 연결하도록 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 하부케이스의 테이퍼 영역에는 상향 연장되는 내측 파이프 영역이 형성되고, 상기 필터부는, 상기 제1 수용공간의 압력이 기 설정값 이상이 되면 상기 내측 파이프 영역의 상면을 개방하는 밸브어셈블리를 더 포함하고, 상기 밸브어셈블리는, 상기 내측 파이프 영역의 상면을 폐쇄하는 마개; 상기 제2 수용공간에 삽입되어 상기 필터부재에 의해 상하 이동이 구속되는 브래킷; 및 상기 브래킷에 결합되고, 상기 마개를 상기 내측 파이프 영역 측으로 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 부유식 뚜껑부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 부유식 뚜껑부와 협력하여 상기 실린더부를 수용하는 제3 수용공간을 형성하는 용기부를 더 포함할 수 있다.
상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 실린더부에 각각 결합되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 플레이트부재일 수 있다.
상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 이온교환막의 양면에 각각 형성되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 도금층일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어지는 수소함유수 제조 장치를 이용하여 다양한 크기의 용기에 담긴 물을 수소함유수로 제조할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 부유식 뚜껑부의 하부에 용기부를 결합함으로써 휴대용 텀블러 등으로 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 실린더부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 실린더부의 다른 예시를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수직으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 실린더부를 수평으로 절단하여 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 7은 필터부를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 물이 주입되고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수소함유수 제조가 이루어지고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 A 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 용기부가 결합된 상태로 나타낸 단면도이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 수소함유수 제조 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치(10)는 부유식 뚜껑부(100), 실린더부(200), 보호커버(300) 및 필터부(400)를 포함할 수 있다.
부유식 뚜껑부(100)는 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 부유식 뚜껑부(100)는 속이 빈 형상으로 이루어짐으로써 수소함유수 제조 장치(10)가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공할 수 있다.
부유식 뚜껑부(100)의 중심에는 부유식 뚜껑부(100)를 상하 관통하는 주입 홀(110)이 형성될 수 있다.
실린더부(200)는 상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
실린더부(200)는 실린더부(200)의 내부에 형성되는 제1 수용공간(210)이 개방된 상면을 통해 주입 홀(110)에 연결될 수 있도록 부유식 뚜껑부(100)의 하부에 결합될 수 있다. 실린더부(200)와 부유식 뚜껑부(100) 사이에는 패킹 등 수밀 구조가 형성될 수 있다.
실린더부(200)의 하부 측벽에는 제1 수용공간(210)을 실린더부(200)의 외부공간에 연결하는 제1 연결통로(220)가 관통하여 형성될 수 있다.
도 3은 실린더부를 나타낸 분해 사시도, 도 4는 실린더부의 다른 예시를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실린더부(200)에는 이온교환막(230) 및 전기분해부(240)가 결합될 수 있다.
이온교환막(230)은 물은 통과시키진 않지만 양이온, 예를 들어 수소이온(H +)을 통과시킬 수 있다.
이온교환막(230)은 양이온 교환막일 수 있다.
이온교환막(230)은 실린더부(200)에 결합되어 제1 연결통로(220)를 폐쇄할 수 있다. 따라서 이온교환막(230)에 의해 가로막혀, 제1 수용공간(210)에 수용된 물은 실린더부(200)의 외부공간으로 이동할 수 없고, 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물은 제1 수용공간(210)으로 이동할 수 없게 된다.
이온교환막(230)은 제1 수용공간(210)을 실린더부(200)의 외부공간으로부터 격리시킴으로써 부유식 뚜껑부(100)와 실린더부(200) 사이의 수밀 구조와 함께 수소함유수 제조 장치(10)의 물에 뜰 수 있는 구조에 상당 부분 기여할 수도 있다.
전기분해부(240)는 제1 수용공간(210) 및 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물을 전기 분해할 수 있다.
전기분해부(240)는 음전극(241) 및 양전극(243)을 포함할 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)은 도 3에 도시된 것처럼 실린더부(200)에 각각 결합되는 플레이트부재일 수 있다. 다른 예시로서, 음전극(241) 및 양전극(243)은 도 4에 도시된 것처럼 이온교환막(230)의 양면에 각각 형성되는 도금층일 수 있다. 음전극(241)에는 복수의 제1 슬릿(242)이 형성될 수 있고, 복수의 제1 슬릿(242)은 이온교환막(230)을 통해 양전극(243)에 형성된 복수의 제2 슬릿(244)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 슬릿(242) 및 제2 슬릿(244)은 이온교환막(230)을 중심으로 서로 동일한 높이에 마주보게 형성될 수 있다. 제1 슬릿(242) 및 제2 슬릿(244)은 후술하는 수소이온(H +) 등의 이동통로를 제공할 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)은 제1 연결통로(220)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 음전극(241)은 제1 연결통로(220)에서 이온교환막(230)을 중심으로 실린더부(200)의 외부공간 측에 배치될 수 있고, 양전극(243)은 제1 연결통로(220)에서 이온교환막(230)을 중심으로 제1 수용공간(210) 측에 배치될 수 있다.
음전극(241) 및 양전극(243)에서의 화학 반응식은 다음과 같다.
[반응식 1]
음전극: 4H 2O + 4e - → 2H 2 + 4OH -
양전극: 2H 20 → O 2 + 4H + + 4e -
상기 반응식 1을 참조하면, 제1 연결통로(220)의 실린더부(200)의 외부공간 측에서는 수소(H 2)와 수산화이온(OH -)이 생성될 수 있고, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(210) 측에서는 산소(O 2)가 생성될 수 있다. 한편, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(120) 측에서 생성된 산소(O 2) 중 일부는 제1 수용공간(210)에 수용된 물과 반응하여 하기 반응식 2에서와 같이 오존(O 3)으로 변환될 수 있다.
[반응식 2]
O 2 + H 20 → O 3 + 2H + + 2e -
상기 반응식 1 및 2를 참조하면, 제1 연결통로(220)의 제1 수용공간(210) 측에서는 산소(O 2) 외에 수소이온(H +)이 생성될 수 있다. 이러한 수소이온(H +)은 이온교환막(230)을 통해 제1 연결통로(220)의 실린더부(200)의 외부공간 측으로 이동하여 음전극(241)에서 수소(H 2)로 변환될 수 있다. 수소(H 2)는 물에 대한 용해도가 높기 때문에 실린더부(200)의 외부공간에 수용된 물에 용해되어 수소함유수를 생성할 수 있고, 특히 실린더부(200)의 외부공간에는 수산화이온(OH -)이 함께 존재하므로 약 알칼리성을 띠는 수소함유수를 생성할 수 있다. 이에 반해, 산소(O 2)는 상온에서 대부분 기체 상태로 존재하기 때문에 제1 수용공간(210)의 압력을 상승시킬 수 있다. 한편, 오존(O 3)은 그 자체로 불안정한 상태이기 때문에 대부분 물에 용해되어 분해되거나 자발적으로 환원되어 산소(O 2)로 변환될 수 있다. 하지만, 오존(O 3)은 극히 미량으로도 특유의 냄새로 인해 불쾌감을 유발하거나 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있으므로, 이에 대한 적절한 처리 방안이 요구된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 보호커버(300)는 주입 홀(110)을 통해 제1 수용공간(210)에 삽입될 수 있다.
보호커버(300)는 깔때기 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 보호커버(300)는 상단부터 하단까지 차례로 제1 상단 파이프 영역(310), 제1 테이퍼 영역(320) 및 제1 하단 파이프 영역(330)으로 구획될 수 있다. 제1 하단 파이프 영역(330)의 직경은 제1 상단 파이프 영역(310)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수직으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 보호커버(300), 구체적으로 제1 상단 파이프 영역(310)의 외주면은 주입 홀(110)의 내주면에 밀착될 수 있다. 즉, 제1 상단 파이프 영역(310)의 외경은 주입 홀(110)의 내경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 보호커버(300), 구체적으로 제1 하단 파이프 영역(330)의 외주면은 실린더부(200)의 내주면으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 하단 파이프 영역(330)의 외경은 실린더부(200)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 그 결과, 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이에는 고리 형상의 공간이 형성될 수 있다.
보호커버(300), 구체적으로 제1 하단 파이프 영역(330)의 측벽에는 보호커버(300)의 내부공간을 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로(331)가 관통하여 형성될 수 있다. 그 결과, 보호커버(300)의 개방된 상면을 통해 주입된 물이 보호커버(300)의 내부공간, 제2 연결통로(331) 및 보호커버(300)의 외주면과 실린더부(200)의 내주면 사이의 공간을 차례로 거쳐 제1 연결통로(220)에 이르게 함으로써 제1 연결통로(220)에 설치된 이온교환막(230) 등을 직접 타격하여 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 실린더부를 수평으로 절단하여 나타낸 부분절개 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제2 연결통로(331)는 제1 연결통로(220)와 다른 각도로 배치될 수 있다. 이를 위해, 주입 홀(110)의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈(111)이 함몰되어 형성될 수 있고, 보호커버(300), 구체적으로 제1 상단 파이프 영역(310)의 외주면에는 가이드 홈(111)에 삽입되는 가이드 돌기(311)가 형성될 수 있다. 그 결과, 제2 연결통로(331)는 제1 연결통로(220)와 다른 각도로 배치될 수 있으며, 보호커버(300)의 개방된 상면을 통해 주입된 물에 의한 이온교환막(230) 등의 손상 가능성을 더욱 낮출 수 있다.
필터부(400)는 주입 홀(110)을 통해 보호커버(300)의 내부공간에 삽입될 수 있다.
필터부(400)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 오존을 여과할 수 있다.
도 7은 필터부를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 필터부(400)는 하부케이스(410), 상부케이스(420), 필터부재(430), 실링부재(440) 및 밸브어셈블리(450)를 포함할 수 있다.
하부케이스(410)는 상부케이스(420)에 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 상부케이스(420)와 협력하여 필터부재(430) 및 밸브어셈블리(450)를 수용하는 제2 수용공간을 형성할 수 있다. 하부케이스(410)와 상부케이스(420)는 상호간에 탈착 가능하게 결합됨으로써, 필터부재(430)의 교체 및 밸브어셈블리(450)의 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
하부케이스(410)는 제1 테이퍼 영역(320)에 안착될 수 있다.
하부케이스(410)는 제2 하단 파이프 영역(411), 제2 테이퍼 영역(413), 제2 상단 파이프 영역(417) 및 내측 파이프 영역(419)을 포함할 수 있다.
제2 하단 파이프 영역(411)은 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 하단 파이프 영역(411)은 제1 하단 파이프 영역(330)에 삽입될 수 있다.
제2 테이퍼 영역(413)은 제2 하단 파이프 영역(411)의 상단에서 상향 연장되고, 높이가 증가함에 따라 직경도 증가하는 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 테이퍼 영역(413)은 제1 테이퍼 영역(320)의 내주면에 밀착될 수 있다.
제2 상단 파이프 영역(417)은 제2 테이퍼 영역(413)의 상단에서 상향 연장되고, 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 상단 파이프 영역(417)의 내주면에는 암나사가 형성됨으로써 외주면에 수나사가 형성되는 상부케이스(420)와 나사 결합될 수 있다. 다른 예시로서, 제2 상단 파이프 영역(417)의 외주면에 수나사가 형성되고 상부케이스(420)의 내주면에 암나사가 형성되어 상호간에 나사 결합될 수도 있다.
내측 파이프 영역(419)은 제2 테이퍼 영역(413)의 내주면에서 돌출되어 상향 연장되고, 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 내측 파이프 영역(419)의 내부공간은 제2 하단 파이프 영역(411)의 내부공간에 연결될 수 있다.
상부케이스(420)는 상하 개방된 파이프 형상으로 이루어질 수 있다.
상부케이스(420)의 개방된 상면에는 그물 구조의 메쉬망(421)이 결합될 수 있다.
필터부재(430)는 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간의 상부에 배치될 수 있다.
필터부재(430)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 산소(O 2)와 오존(O 3) 중에서 오존(O 3)을 여과하고 산소(O 2)를 통과시킬 수 있다. 필터부재(430)를 통과한 산소(O 2)는 메쉬망(421)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
실링부재(440)는 하부케이스(410) 또는 상부케이스(420)의 외주면에 결합될 수 있다. 실링부재(440)는 제1 수용공간(210)에서 배출되는 산소(O 2)와 오존(O 3)이 필터부(400)를 거치지 않고 보호커버(300)와 필터부(400) 사이의 틈새를 통해 배출되는 것을 방지할 수 있다.
실링부재(440)는 예를 들어 실리콘 재질의 오링(O-ring)으로 이루어질 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간의 하부에 배치될 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 제1 수용공간(210)의 압력에 따라 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 구체적으로, 밸브어셈블리(450)는 제1 수용공간(210)의 압력이 기 설정값 미만에서는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 폐쇄할 수 있고, 제1 수용공간(210)의 압력이 기 설정값 이상이 되면 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 개방할 수 있다. 그 결과, 밸브어셈블리(450)는 수소함유수 제조 장치(10)가 흔들리거나 쓰러져도 제1 수용공간(210)에 수용된 물이 주입 홀(110)을 통해 쏟아지는 것을 방지할 수 있고, 제1 수용공간(210)에서 생성되는 산소(O 2)와 오존(O 3)이 누적되어 형성되는 높은 압력으로 인하여 제1 수용공간(210)에 배치되거나 인접하는 각종 장치, 예를 들어 이온교환막(230) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 밸브어셈블리(450)에 의해 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면이 개폐되는 기준이 되는 제1 수용공간(210)의 압력은 제1 수용공간(210)에 배치되거나 인접하는 각종 장치의 물성치, 예를 들어 이온교환막(230)의 파괴강도 등을 고려하여 설정될 수 있다.
밸브어셈블리(450)는 마개(451), 브래킷(453) 및 탄성부재(455)를 포함할 수 있다.
마개(451)는 내측 파이프 영역(419)의 상측에 배치될 수 있다.
마개(451)는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면을 폐쇄할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
브래킷(453)은 하부케이스(410)와 상부케이스(420)에 의해 형성되는 제2 수용공간에 배치되어 상하 이동이 구속될 수 있다. 브래킷(453)은 마개(451)를 내측 파이프 영역(419) 측으로 가압하는 탄성부재(455)를 지지하기 위하여 상하 이동이 구속될 필요가 있다. 브래킷(453)은 하부케이스(410) 또는 상부케이스(420)의 내주면에 고정될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 하부케이스(410) 및 상부케이스(420)에 고정되지 않고 필터부재(430)과 제2 테이퍼 영역(413)의 내주면에 밀착되어 상하 이동이 구속될 수도 있다. 후자의 경우에, 필터부재(430)의 교체 및 밸브어셈블리(450)의 유지보수가 상대적으로 용이해질 수 있다.
브래킷(453)은 상단 내주면에서 돌출되어 탄성부재(455)를 지지하는 플랜지(454)를 구비하는 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
탄성부재(455)는 브래킷(453)에 결합될 수 있고, 마개(451)를 내측 파이프 영역(419) 측으로 가압할 수 있다. 탄성계수 등 탄성부재(455)의 물성치는 내측 파이프 영역(419)의 개방된 상면이 개폐되는 기준이 되는 제1 수용공간(210)의 압력에 따라 결정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 물이 주입되고 있는 상태로 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 사용자는 보호커버(300)에서 필터부(400)를 분리한 상태에서 수소함유수 제조 장치(10)를 용기(20)에 담긴 물에 띠운 후에 주입 홀(110)을 통해 물을 주입할 수 있다. 수소함유수 제조 장치(10)는 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어짐으로써, 주입 홀(110)의 입구는 수소함유수 제조 장치(10)가 물에 뜬 상태에서 수면의 상측에 배치될 수 있다. 제1 테이퍼 영역(320)에는 물이 주입되는 과정에서 제1 수용공간(210)의 공기가 용이하게 배출될 수 있도록 기체배출 홈(미도시)이 관통하여 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 수소함유수 제조가 이루어지고 있는 상태로 나타낸 단면도, 도 10은 도 9의 A 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 사용자는 물 주입이 완료된 후에 보호커버(300)에 필터부(400)를 결합하고 전기분해부(240)를 구동할 수 있다. 한편, 수소함유수 제조 장치(10)는 전기분해부(240)에 전기를 공급하는 배터리(미도시)를 탑재할 수 있다. 보호커버(300)에 필터부(400)가 결합된 상태에서 수소함유수 제조가 이루어지면, 제1 수용공간(210)에는 산소(O 2)와 오존(O 3)이 계속하여 생성될 수 있다. 하지만, 내측 파이프 영역(419)의 상면이 마개(451)에 의해 폐쇄된 상태이기 때문에, 산소(O 2)와 오존(O 3)은 제1 수용공간(210)에 누적됨으로써 제1 수용공간(210)의 압력을 증가시킬 수 있다. 제1 수용공간(210)의 압력이 증가하여 기 설정값 이상이 되면 내측 파이프 영역(419)의 상면을 폐쇄하고 있던 마개(451)가 탄성부재(455)를 압축시키면서 상승하게 되고, 그로 인해 내측 파이프 영역(419)의 상면이 개방될 수 있다. 그 결과, 제1 수용공간(210)에 누적된 산소(O 2)와 오존(O 3)은 밸브어셈블리(450)를 통과하여 필터부재(430)로 유입될 수 있다. 산소(O 2)는 필터부재(430)를 그대로 통과하여 메쉬망(421)을 거쳐 외부로 배출될 수 있지만, 오존(O 3)은 필터부재(430)에 의해 여과될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소함유수 제조 장치를 용기부가 결합된 상태로 나타낸 단면도이다.
도 11을 참조하면, 부유식 뚜껑부(100)에는 용기부(500)가 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 용기부(500)는 상면이 개방된 용기 형상으로 이루어짐으로써 부유식 뚜껑부(100)와 협력하여 실린더부(200)를 수용하는 제3 수용공간을 형성할 수 있다. 그 결과, 수소함유수 제조 장치(10)는 용기부(500)가 결합된 상태에서 휴대용 텀블러 등으로 사용될 수도 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 상하 관통하는 주입 홀이 형성되는 부유식 뚜껑부;
    상기 부유식 뚜껑부의 하부에 결합되고, 내부에 상기 주입 홀에 연결되는 제1 수용공간이 형성되는 실린더부;
    상기 실린더부의 하부 측벽을 관통하여 상기 제1 수용공간에 연결되게 형성되는 제1 연결통로를 폐쇄하는 이온교환막; 및
    상기 제1 연결통로에서 상기 이온교환막을 중심으로 상기 제1 수용공간 측에 배치되는 양전극 및 상기 실린더부의 외부공간 측에 배치되는 음전극을 포함하는 전기분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주입 홀의 입구가 수면의 상측에 배치되도록 물에 뜨는 구조 또는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부유식 뚜껑부는 속이 빈 형상으로 이루어져 상기 수소함유수 제조 장치가 물에 뜰 수 있도록 추가 부력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수용공간에 삽입되고, 상단 외주면이 상기 주입 홀의 내주면에 밀착되는 깔때기 형상의 보호커버를 더 포함하고,
    상기 보호커버의 측벽에는 상기 보호커버의 내부공간을 상기 보호커버의 외주면과 상기 실린더부의 내주면 사이의 공간에 연결하는 제2 연결통로가 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주입 홀의 내주면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드 홈이 함몰되어 형성되고,
    상기 보호커버의 외주면에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 제2 연결통로를 상기 제1 연결통로와 다른 각도로 배치시키는 가이드 돌기가 형성되는 것을 특징으로 수소함유수 제조 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 보호커버의 내부공간에 삽입되고, 상기 제1 수용공간에서 배출되는 오존을 여과하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하는 하부케이스;
    상기 하부케이스에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 하부케이스와 협력하여 제2 수용공간을 형성하는 상부케이스;
    상기 상부케이스의 개방된 상면을 폐쇄하는 메쉬망;
    상기 제2 수용공간에 삽입되고, 오존을 여과하는 필터부재; 및
    상기 하부케이스 또는 상기 상부케이스의 외주면에 결합되는 실링부재를 포함하고,
    상기 하부케이스는 상기 보호커버의 테이퍼 영역에 안착하고 상기 제2 수용공간을 상기 보호커버의 내부공간에 연결하도록 깔때기 형상으로 이루어지고,
    상기 하부케이스의 테이퍼 영역에는 상향 연장되는 내측 파이프 영역이 형성되고,
    상기 필터부는,
    상기 제1 수용공간의 압력이 기 설정값 이상이 되면 상기 내측 파이프 영역의 상면을 개방하는 밸브어셈블리를 더 포함하고,
    상기 밸브어셈블리는,
    상기 내측 파이프 영역의 상면을 폐쇄하는 마개;
    상기 제2 수용공간에 삽입되어 상기 필터부재에 의해 상하 이동이 구속되는 브래킷; 및
    상기 브래킷에 결합되고, 상기 마개를 상기 내측 파이프 영역 측으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부유식 뚜껑부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 부유식 뚜껑부와 협력하여 상기 실린더부를 수용하는 제3 수용공간을 형성하는 용기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 실린더부에 각각 결합되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 플레이트부재인 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양전극 및 상기 음전극은 상기 이온교환막의 양면에 각각 형성되어 상호간에 연결되는 복수의 슬릿을 구비하는 도금층인 것을 특징으로 하는 수소함유수 제조 장치.
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