KR100995713B1 - 전기 분해용 전극 조립체, 이를 구비한 산소 수소 발생기및 이를 구비한 산소수 수소수 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 휴대가 간편하고 안전하면서도 산소 풍부수와 수소 풍부수를 선택적으로 또는 양자 모두 제조할 수 있는 산소수 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 산소와 수소의 전기 분해를 용이하게 할 수 있고, 발생되는 산소와 수소를 효과적으로 분리하여 포집할 수 있도록 하는 전극 조립체 및 이를 구비한 산소 수소 발생기를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상인 제1전극; 다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상이며, 상기 제1전극의 내측에 배치되는 제2전극; 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치된 이온 전도막을 포함하는 전극 조립체를 제공하고, 이와 함께 이를 구비한 산소 수소 발생기 및 산소수 수소수 제조 방치를 제공한다.

Description

전기 분해용 전극 조립체, 이를 구비한 산소 수소 발생기 및 이를 구비한 산소수 수소수 제조 장치{Electrode assembly for electrolysis, oxygen and/or hydrogen generator having the same, and apparatus of producing oxygen-rich water and/or hydrogen-rich water}

본 발명은 전기 분해용 전극 조립체, 이를 구비한 산소 수소 발생기 및 이를 구비한 산소수 수소수 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 물의 전기분해를 통해 고순도의 산소와 수소를 제조할 수 있고, 휴대가 용이하며, 작동이 간편하고 소음이 발생하지 않아서, 안전하게 관리가 가능한 산소 수소 발생기와 이에 사용되는 전극 조립체 및 이를 구비한 산소수 수소수 제조 장치에 관한 것이다.

산소는 호흡에 의하여 체내에 흡입되어, 혈액에 의하여 인체의 각 기관에 공급되며 공급된 산소는 두뇌활동과 운동에너지로 소비된다. 생체 내의 산소 소비량은 각 조직에 따라 상당한 차이가 있으며, 뇌와 근육과의 산소 소비량을 보면 뇌의 산소 소비량이 더 크다. 전체의 장기, 기관 가운데 최대의 산소 소비자인 뇌는 그 중량이 겨우 1.4kg으로 체중의 2%정도지만 그 소비량은 전신의 약 25%에 해당한다. 뇌는 근육처럼 산소를 어느 정도 몸에 저장할 수 있는 '미오글로빈'과 같은 물질을 갖고 있지 않아서 공급된 산소는 일순간 모두 소비하게 된다. 호흡하고 있는 공기가 무산소 상태가 되면 폐혈액에 의해 필요한 산소분압이 일어나지 않음으로 그 무산소 공기의 한 호흡까지도 의식상실을 가져올 위험 있다.

그 외에도 산소는 우리 몸의 산화작용을 해주며 감염성의 미생물들과 병원균들로부터 저항하는 힘을 준다. 산소를 몸 안 구석 세포까지 끊임없이 보내지 않으면 인간은 생존할 수 없다. 이와 같이 산소를 몸 구석구석까지 공급하는 것은 심장과 폐의 기능으로, 폐에는 좌우로 약 7억의 폐세포(폐포)가 있어 혈액에 산소를 공급하고 심장의 펌핑작용에 의하여 몸 구석까지 혈액을 공급하게 된다.

대부분 현대인의 혈액은 운동부족과 유해음식으로 인하여 산성화되고 콜레스테롤이 혈관에 부착되어 혈액의 흐름을 방해함으로써 여러 성인병의 근원이 되고 있다. 이러한 문제점은 신선한 산소의 공급을 통하여 개선될 수 있으며, 신선한 산소를 공급하는 경우에는 신체의 여러 쇠약해진 기능들을 효과적으로 회복시켜 줄 수 있다.

신선한 산소의 공급은 산소수를 음용함으로써 가능할 수 있다. 산소수의 음용은 직접 산소 용존량이 많은 물을 마시거나, 이러한 물을 이용하여 만들어진 음료나 칵테일을 마심으로써 이루어질 수 있다.

이러한 산소수는 산소를 다량 함유한 물로서, 별도의 산소수 제조 장치를 통해 만들어질 수 있다. 종래에는 산소수 제조 장치가 있기는 하였지만 그 크기가 매우 크거나, 알칼리성 전해질 용액을 사용하여 산소를 발생시키는 방식이어서 휴대가 불편하고 안정성에도 문제가 있는 경우가 많았다.

본 발명은 상기한 것과 같은 문제를 포함한 여러 가지를 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 휴대가 간편하고 안전하면서도 산소 풍부수와 수소 풍부수를 선택적으로 또는 양자 모두 제조할 수 있는 산소수 수소수 제조 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 산소와 수소의 전기 분해를 용이하게 할 수 있고, 발생되는 산소와 수소를 효과적으로 분리하여 포집할 수 있도록 하는 전극 조립체 및 이를 구비한 산소 수소 발생기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상인 제1전극; 다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상이며, 상기 제1전극의 내측에 배치되는 제2전극; 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치된 이온 전도막을 포함하는 전극 조립체를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 제1 및 제2 전극들에서 각각의 타공된 홀들은 서로 크기가 실질적으로 일치하고, 대향하는 전극들 사이에서 마주하는 타공된 홀의 위치가 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 및 제2 전극들과 상기 이온 전도막의 사이에는 각각 백금을 포함하는 금속 촉매층이 더 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 앞서 언급한 전극 조립체를 내부에 포함하고, 상기 전극 조립체에 전력을 인가하여 물을 전기 분해하고 발생하는 산소를 포집하는 산소 포집부; 및 상기 전극 조립체에서 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소를 포집하는 수소 포집부를 포함하는 산소 수소 발생기를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 산소 포집부와 상기 수소 포집부는, 일측에 수소 포집부 수위 조절 수단을 구비하고 타측에 산소 포집부 수위 조절 수단을 구비하는 수위 조절 모듈에 의해 분리되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전극 조립체의 외측 전극이 물에 노출된 상태를 유지하면서 전극 조립체를 고정하는 전극 하우징을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전극 하우징은, 상기 전극 조립체 내측에서 발생한 수소를 포집하고 상기 수소 포집부와 연결된 제1하우징과, 상기 전극 조립체를 구성하는 부재들이 서로 긴밀하게 접하도록 가압하면서 상기 전극 조립체를 고정하는 제2하우징을 포함할 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 앞서 언급한 전극 조립체를 내부에 포함하는 산소 포집부와, 상기 전극 조립체에서 전기 분해에 의해 발생한 수소를 포집하는 수소 포집부를 포함하는 산소 수소 발생기; 상기 산소 수소 발생기에 물을 공급하는 수조; 및 상기 수조로부터 공급받은 물에 상기 산소 수소 발생기에서 발생한 산소 및/또는 수소를 용해시키는 용해조를 포함하는 산소수 수소수 제조 장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 용해조 내로 유입되는 물과 산소 및/또는 수소를 가압하는 펌프를 더 포함할 수 있고, 상기 수조의 출구측에 배치되는 정수 필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 크기가 작게 제작이 용이하여 휴대가 가능하고, 알칼리성 전해질 용액이 아닌 물을 사용하여 전기 분해함으로써 안전하며, 생성되는 산소와 수소를 효과적으로 분리할 수 있는 구조를 가지는 전극 조립체, 이를 구비한 산소 수소 발생기, 이를 구비한 산소수 수소수 제조 장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 수소 발생기의 외관을 보여주는 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 산소 수소 발생기의 분리 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2에 도시된 수위 조절 모듈의 확대도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에 도시된 전기 분해 모듈의 외관을 보여주는 사시도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4에 도시된 전기 분해 모듈의 분리 사시도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 수소 발생기(200)는, 수소 포집부(210), 산소 포집부(220) 및 수위 조절 모듈(230)을 포함한다.

상기 수소 포집부(210)는 물의 전기 분해에 의해 발생하는 수소를 포집하는 부분으로 물의 전기 분해의 산물로 수소와 함께 생성되는 물을 담아 재사용할수 있 는 소정 크기의 용기의 형태를 가진다.

상기 산소 포집부(220)는 소정량의 물이 담기고 물의 전기 분해에 의해 발생하는 산소를 포집하는 것으로 소정 크기의 용기 형태를 가진다.

상기 수위 조절 모듈(230)은 상기 수소 포집부(210)와 상기 산소 포집부(220) 각각의 수위를 조절하고, 상기 수소 포집부(210)와 상기 산소 포집부(220)를 분리하는 기능을 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 수위 조절 모듈(230)은, 일측에 수소 포집부 수위 조절 수단(233)을 구비하고 타측에 산소 포집부 수위 조절 수단(234)을 구비하며, 상기 수소 포집부(210)와 산소 포집부(220) 사이의 물의 이동을 제어한다.

상기 수위 조절 수단(233, 234)은 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 수위에 따라 상하 방향으로 이동 가능하도록 소정 높이에 설치된 부표를 포함하는 공지의 수단일 수 있다. 물론 수위 조절 수단(233, 234)은 도시된 것으로 한정되지 않는다.

상기 수위 조절 모듈(230)에는 상기 산소 포집부(220)와 상기 수소 포집부(210)를 관통하는 연결관(235)이 형성되고 이 연결관(235)의 개폐는 산소 포집부 수위 조절 수단(234)에 의해 이루어진다. 또한, 상기 수위 조절 수단(230)에는 전기 분해 모듈에서 생성된 수소와 소량의 물이 유입되는 수소 유입공(236)이 형성된다.

상기 수위 조절 모듈(230)에는 본 발명의 산소 수소 발생기(200)에 물을 공 급할 때 사용되는 물 공급관(231)이 배치되며, 이 물 공급관(231)은 상기 수소 포집부(210)와 연결된다. 상기 물 공급관(231)에는 다른 기기와의 연결을 위해 피팅(232)이 배치될 수 있다.

상기 산소 포집부(220) 내부에는 물을 전기 분해하는 전기 분해 모듈(240)이 배치된다. 상기 전기 분해 모듈(240)은 전극 조립체(260)와 전극 하우징(245)을 포함한다.

도 2 및 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 전극 조립체(260)는 원통형으로 생긴 두 개의 전극(261, 262)을 포함한다. 상기 두 개의 전극(261, 262)에는 각각 다수 개의 홀(261b, 262b)이 타공되어 있다. 상기 두 개의 전극(261, 262)은 도면에서는 원통형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 두 개의 전극(261, 262)은 그 횡단면이 폐곡선 형상이기만 하면 된다. 폐곡선 형상인 경우 전극 조립체(260) 외부의 물과 전극 조립체(260) 내부에 전기 분해에 의해 발생하는 수소를 효과적으로 분리할 수 있는 구조가 되어 바람직하다.

상기 두 개의 전극(261, 262) 중 제1전극(261)은 전기 분해의 대상인 물과 직접 접하는 것으로, 일체로 형성된 제1전극 단자(261c)를 통해 (+) 전압이 인가된다. 상기 두 개의 전극(261, 262) 중 제2전극(262)은 일체로 형성된 제2전극 단자(262c)를 통해 (-) 전압이 인가된다. 상기 두 개의 전극(261, 262)의 사이에는 이온 전도막(263)이 더 배치되는데, 상기 이온 전도막(263)은 제1전극(261)에 타공된 홀을 통해 물과 직접 접한다. 전기 분해가 진행되면, 상기 이온 전도막(263)을 통해 H⁺ 이온이 상기 제2전극(262) 내측으로 이동하고, 제1전극(261)측에는 산소가 발생한다. 상기 제2전극(262)으로 둘러싸인 공간에서는 수소(H₂)가 발생하고 소량의 물이 만들어지며 존재하게 된다. 상기 제1전극(261)에 타공된 홀(261b)과 상기 제2전극(262)에 타공된 홀(262b)은 그 크기와 형상이 실질적으로 일치하며, 상기 이온 전도막(263)을 사이에 두고 그 중심이 실질적으로 일치하여 거의 전면적이 오버랩(overlap)되도록 배치된다. 전극에 타공된 홀(261b, 262b) 각각의 면적의 95%이상 100%까지 오버랩 되는 것이 바람직하다. 95% 이하로 오버랩 되도록 전극들(261, 262)이 배치되거나 또는, 제1전극(261)의 홀(261b)과 제2전극(262)의 홀(262b)의 면적이 5% 이상 차이가 나면 전기 분해 효율이 저하될 수 있다.

상기 이온 전도막(263)과 상기 두 개의 전극(261, 262)의 사이에는 각각 백금을 포함하는 촉매층(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 상기 촉매층은 각각의 전극이 이온 전도막과 접하는 부분에 도금된 형태로 배치될 수도 있고, 별도의 박판으로 제작되어 상기 이온 전도막(263)과 각각의 전극(261, 262)의 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 상기 촉매층은 백금만으로 이루어질 수도 있고 백금과 다른 금속의 합금, 또는 백금 화합물로 이루어질 수도 있다. 상기 촉매층이 박판의 형태로 만들어진 경우에는, 상기 두 개의 전극(261, 262)에 다수의 홀(261b, 262b)이 형성된 것과 실질적으로 동일하게 다수의 홀이 촉매층을 이루는 박판에 형성되어 있어서 촉매층이 있더라도 이온 전도막이 물과 접하고 수소 이온이 제2전극 내측으로 이동하는데 방해가 되지 않도록 할 수 있다.

상기 전극 조립체(260)에서 상기 두 개의 전극(261, 262), 이온 전도막(263) 및 촉매층은 서로 공극 없이 긴밀하게 접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 전극 조립체(260)는 전극 하우징(245)에 의해 고정된다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 전극 하우징(245)은 제1하우징(241), 제2하우징(242) 및 커버(244)를 포함할 수 있다. 상기 제1하우징(241)은 상기 전극 조립체(260)의 상측에 배치되고, 상기 제2하우징(242)은 상기 전극 조립체(260)의 하측에 배치될 수 있다.

상기 제1하우징(241)의 내부에는 배선용 홀(241a) 및 수소 포집부 연결부(241c)가 형성된다. 상기 제1하우징(241) 하측에는 상기 제2하우징(242)과 연결되어 상기 제1하우징(241) 및 제2하우징(242)이 상기 전극 조립체(260)를 상하 방향으로 가압할 수 있도록 제1체결부(241b)가 형성된다. 상기 제1체결부(241b)는 상기 제2하우징(242)의 중앙에 상측으로 길게 형성된 제2체결부(242b)와 연결된다.

상기 배선용 홀(241a)을 관통하는 전선(250)에 의해 제1전극(261) 및 제2전극(262)은 외부의 전원(도시하지 않음)과 전기적으로 연결된다. 상기 전극들(261, 262)은 전선 연결 부속들(251)에 의해 전선(250)에 연결되고 전선(250)과 전극들(261, 262)이 연결되는 부분은 상기 배선용 홀(241a) 내부에 위치하게 된다. 상기 배선용 홀(241a) 내부는 전선 연결 후에 절연 수지(도시하지 않음)에 의해 매워진다. 절연 수지에 의해 상기 전극(261, 262)과 전선(250)이 연결되는 부분은 밀봉 방수 처리된다.

상기 커버(244)는 상기 제1하우징(241)에서 수소 포집부 연결부(241c)를 폐 쇄하는 기능을 하고, 상기 커버(244)에는 상기 수소 포집부 연결부(241c)와 수소 포집부(210)를 연결하는 수소 배출관(246)이 설치될 수 있다. 상기 수소 포집부 연결부(241c)는 상기 제2전극(262)의 내측과 연통되고, 제2전극(262) 내측에서 만들어진 수소 기체는 소량의 물과 함께 수소 배출관(246)을 타고 수소 유입공(236)을 통해 수소 포집부(210)로 유입된다.

상기 전극 조립체(260)의 상하부에는 전극들과 상기 전극 하우징(245)이 마주하는 부분을 밀봉하는 탄성 씰(247, 248)이 배치된다. 상기 탄성 씰(247, 248)에 의해 전극들(261, 262)은 상기 전극 하우징(245)에 고정되고, 전극들(261, 262)과 탄성 씰들(247, 248)이 접하는 부분은 물이나 수소가 이동하지 못하도록 밀봉된다. 한편, 상기 탄성 씰 중 전극 단자(261c, 262c)와 접하는 탄성 씰(248)에는 전극 단자가 배선용 홀 내로 진입될 수 있도록 전극 단자용 홈이 형성되어 있을 수 있다.

상기 제2하우징(242)에는 상기 전극들(261, 262)과 이온 전도막(263) 및 촉매층(도시하지 않음)이 긴밀하게 접하도록 고정하는 가이드부(242a)가 형성되어 있다. 상기 전극들(261, 262)은 전도성 판재를 적당한 크기로 자른 후, 여기에 다수의 홀을 타공하고 이를 다시 원통형으로 구부림으로써 만들어질 수 있다. 이때 전도성 판재는 소성 변형(plastic deformation) 후에도 스프링 백(spring back) 현상에 의해 원통형이 되도록 구부린 방향과 반대 방향으로 일정 정도 탄성 변형을 일으킨다. 이때, 제1전극(261), 촉매층, 이온 전도막(263), 촉매층 및 제2전극(262)이 차례로 배치된 상태에서, 전극들(261, 262)을 원통형이 되는 방향으로 탄성 변 형을 일으키면서 가이드부(241a)에 전극 단부(261a, 262a) 및 이온 전도막 단부(263a)를 끼우면, 제1전극(261)과 제2전극(262) 사이의 구성요소들이 서로 긴밀하게 접하게 된다.

이하에서는 본 발명의 산소 수소 발생기를 처음 기동하는 방법을 간략히 설명한다.

본 발명의 산소 수소 발생기(200)에 최초에 물을 공급할 때에는 상기 수소 포집부(210)와 연결된 물 공급관(231)을 통해 물을 공급한다. 상기 수소 포집부(210)로 입수된 물은 수소 포집부(210)와 산소 포집부(220)를 연결하는 연결관(235)을 통해 산소 포집부(220)로 물이 공급된다. 상기 산소 포집부(220)에 일정 정도 물이 차면, 수위 조절 모듈(230)에 배치된 산소 포집부 수위 조절 수단(234)에 의해 상기 연결관(235)이 폐쇄되어 산소 포집부(220)로의 물의 공급이 차단된다. 상기 산소 포집부(220)로의 물의 공급이 차단된 후에는 물 공급관(231)으로 공급되는 물은 계속해서 수소 포집부(210)에 물이 공급되도록 하다가 수소 포집부 수위 조절 수단(233)에 의해 수소 포집부(210)로의 물의 공급이 차단된다.

전기 분해가 진행되면 소량이지만 물이 수소와 함께 수소 포집부(210)로 유입되므로 초기에 수소 포집부(210)의 수위를 낮게 유지한 상태로 산소 수소 발생기(200)의 작동을 시작하는 것이 바람직할 수 있다.

전기 분해가 진행되어 수소 포집부(210)에 수소가 모이면 이를 수소 포집부(210)에 형성된 수소 공급관(212)을 통해 필요한 곳으로 공급할 수 있다. 또한, 산소 포집부(220)에 모인 산소는 수소 포집부(210)를 관통하여 수소 포집부(210)에 형성된 산소 공급관(211)을 통하여 필요한 곳으로 공급될 수 있다. 산소 공급관(211)은 수소 포집부 내의 산소 포집부 연결관(237)과 직접 연결된다. 즉, 산소 공급관(211)은 수소 포집부(210)를 관통하여 산소 포집부(220)와 연결되는 것이다. 이와 같이 구성하는 한 것은, 산소 공급관(211)이 수소 공급관(212)과 인접하여 배치되는 것이 다른 기기들과 연결하여 시스템을 구성하기 편리하기 때문이다. 한편, 수소 공급관(212)이 두 개이고 산소 공급관(211)이 하나인 것은 전기 분해에 의해 발생하는 수소 기체 분자의 수가 산소 기체의 두 배에 해당하므로 이를 반영하여 수소와 산소의 원활한 배출이 가능하도록 하기 위한 것이다. 상기 산소 공급관(211)이나 상고 수소 공급관(212)에는 다른 기기와의 연결을 위해 피팅(213)들이 배치될 수 있다.

도 6에는 본 발명의 산소 수소 발생기를 포함하는 산소수 수소수 제조 장치의 구성을 간략히 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 산소수 수소수 제조 장치(10)는 수조(500), 산소 수소 발생기(200), 펌프(300) 및 용해조(400)를 포함한다. 상기 수조(500)는 상기 산소 수소 발생기(200)로 공급되는 물을 담고 있는 부분으로 최종적으로 생성된 산소수나 수소수가 모이는 곳이기도 하다. 상기 산소 수소 발생기(200)는 앞서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 동일한 산소 수소 발생기(200)이다. 상기 펌프(300)는 상기 용해조(400)를 통과하는 산소 및/또는 수소가 상기 용해조(400)를 통과하는 물에 풍부하게 용해되도록 압력을 제공한다. 여기서 "산소 및/또는 수소"는 산소와 수소 중에서 선택된 하나, 또는 산소와 수소 모두를 지칭하는 표현이다. 상기 용해조(400)는 상기 산소 수소 발생기(200)에서 발생된 산소 및/또는 수소를 물에 풍부하게 용해시키는 작용을 한다.

상기 용해조(400)는 통상 물과 산소 및/또는 수소가 접하는 면적과 공간을 크게 하여 물에 용해되는 산소 및/또는 수소의 양을 증가시키는 기능을 하는 것이다. 상기 용해조(400) 내부에는 미세한 다공성 물질이 배치될 수 있다.

상기 수조(500)의 출구에는 정수 필터(550)가 더 설치될 수 있다. 여기서 정수 필터의 의미는 물에 포함된 불순물을 제거할 수 있는 기능을 가진 것이면 어떤 것이어도 포함하는 것이다. 산소 수소 발생기들 포함한 여러 부재들은 지속적으로 작동할 경우 물에 함유된 미네랄 성분에 의해 전기 분해가 원활하지 않게 되거나, 용해가 잘 이우러지지 않는 등의 문제가 생길 우려가 있다. 이를 미연에 방지할 수 있도록 정수 필터를 설치할 수 있다.

상기 용해조(400)와 상기 펌프(300)의 사이에는 역류 방지 수단(350)이 더 배치되어 물이 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상기 산소 수소 발생기(200)에는 산소와 수소를 선택적으로 또는 양자 모두를 공급하도록 하는 제어 밸브(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 상기 제어 밸브, 상기 펌프(300), 상기 정수 필터(550) 및 상기 산소 수소 발생기(200)의 동작은 별도로 배치되는 제어 모듈(도시하지 않음)에 의해 제어될 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 산소수 수소수 제조 장치(10)는 다음과 같은 방식으로 동작될 수 있다. 즉, 최초에 수조(500)에 물을 담고, 수조(500)로부터 물이 정수 필터(550), 펌프(300), 역류 방지 수단(350) 및 용해조(400)를 차례로 거 치도록 한 후 상기 산소 수소 발생기(200)에 공급한다. 산소 수소 발생기(200)에 필요한 물이 채워지고 난 후에는 수위 조절 모듈(230)에 의해 산소 수소 발생기(200)로의 물의 유입은 차단되고, 용해조(400)를 통과한 물은 수조(500)로 유입된다.

그 다음, 산소 수소 발생기(200)를 작동시켜 산소와 수소를 발생시킨다. 이때 산소 풍부수를 제조하고자 하는 경우에는 산소 공급관을 통해서 산소만을 펌프(300)측으로 공급하고, 펌프(300)는 수조(500)의 물과 함께 산소를 용해조로 보낸다. 용해조(400)에서는 용해조(400)의 기체 용해 작용에 의해 산소 풍부수가 만들어지며, 이를 수조(500)에 공급하면 수조(500)에는 시간이 경과할수록 산소의 용존 농도가 높은 물이 남게 된다. 물론, 용해조(400)를 통과한 물을 수조(500)로 되돌리지 않고 바로 사용할 수 있도록 공급할 수도 있다.

또한, 수소 풍부수(알칼리수)를 제조하고자 하는 경우에는 산소 수소 발생기(200)의 수소 공급관을 통해 수소를 공급하여 산소수 제조와 동일하게 진행하여 수소 풍부수를 제조할 수 있다.

산소 수소 발생기(200)의 수소 포집부(210)에 수소가 모이는 것이 수소의 반응성 때문에 문제될 수 있는 경우에는 수소 포집부(210)에 일정 압력 이상의 수소가 모이면 이를 방출하도록 조치할 수 있다. 또한, 산소 풍부수이면서 알칼리수인 물을 원하는 경우에는 산소 공급관(211)과 수소 공급관(212) 모두를 통해 산소와 수소를 모두 공급하도록 할 수도 있고, 이 경우에는 수소 포집부(210)의 수소의 압력은 문제되지 않는다.

지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 수소 발생기의 외관을 보여주는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 산소 수소 발생기의 분리 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 수위 조절 모듈의 확대도

도 4는 도 2에 도시된 전기 분해 모듈의 외관을 보여주는 사시도.

도 5는 도 2에 도시된 전극 분해 모듈의 분리 사시도.

도 6은 본 발명에 다른 산소수 수소수 제조 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 산소수 수소수 제조 장치 200: 산소 수소 발생기

210: 수소 포집부 211: 산소 공급관

212: 수소 공급관 213: 피팅

220: 산소 포집부 230: 수위 조절 모듈

231: 물 공급관 232: 피팅

233: 수소 포집부 수위 조절 수단 234: 산소 포집부 수위 조절 수단

235: 연결관 236: 수소 유입공

237: 산소 포집부 연결관 240: 전기 분해 모듈

241: 제1하우징 242: 제2하우징:

244: 커버 245: 전극 하우징

246: 수소 배출관 247, 248: 탄성 씰

250: 전선 251: 전선 연결 부속

260: 전극 조립체 261: 제1전극

261a: 제1전극 단부 261b, 262b: 타공된 홀

261c, 262c: 전극 단자 262: 제2전극

262a: 제2전극 단부 263: 이온 전도막

300: 펌프 350: 역류 방지 수단

400: 용해조 500: 수조

550: 정수 필터

Claims (10)

1. 다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상인 제1전극;

   다수의 홀이 타공되고, 단면이 폐곡선 형상이며, 상기 제1전극의 내측에 배치되는 제2전극; 및

   상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치된 이온 전도막을 포함하는 전극 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 전극들에서 각각의 타공된 홀들은 서로 크기가 일치하고, 대향하는 전극들 사이에서 마주하는 타공된 홀의 위치가 일치하는 전극 조립체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 전극들과 상기 이온 전도막의 사이에는 각각 백금을 포함하는 금속 촉매층이 더 배치되는 전극 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전극 조립체를 내부에 포함하고, 상기 전극 조립체에 전력을 인가하여 물을 전기 분해하고 발생하는 산소를 포집하는 산소 포집부; 및

   상기 전극 조립체에서 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소를 포집하는 수소 포집부를 포함하는 산소 수소 발생기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 산소 포집부와 상기 수소 포집부는,

   일측에 수소 포집부 수위 조절 수단를 구비하고 타측에 산소 포집부 수위 조절 수단을 구비하는 수위 조절 모듈에 의해 분리된 산소 수소 발생기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 전극 조립체의 외측 전극이 물에 노출된 상태를 유지하면서 전극 조립체를 고정하는 전극 하우징을 더 포함하는 산소 수소 발생기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 전극 하우징은,

   상기 전극 조립체 내측에서 발생한 수소를 포집하고 상기 수소 포집부와 연결된 제1하우징과,

   상기 전극 조립체를 구성하는 부재들이 서로 긴밀하게 접하도록 가압하면서 상기 전극 조립체를 고정하는 제2하우징을 포함하는 산소 수소 발생기.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전극 조립체를 내부에 포함하는 산소 포집부와, 상기 전극 조립체에서 전기 분해에 의해 발생한 수소를 포집하는 수소 포집부를 포함하는 산소 수소 발생기;

   상기 산소 수소 발생기에 물을 공급하는 수조; 및

   상기 수조로부터 공급받은 물에 상기 산소 수소 발생기에서 발생한 산소와 수소 중 선택된 하나 또는 양자 모두를 용해시키는 용해조를 포함하는 산소수 수소수 제조 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 산소 수소 발생기에서 발생한 산소와 수소 중 선택된 하나 또는 양자 모두를 상기 용해조 내로 유입되는 물과 함께 가압하는 펌프를 더 포함하는 산소수 수소수 제조 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 수조의 출구측에 배치되는 정수필터를 더 포함하는 산소수 수소수 제조 장치.

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