JP2006513341A

JP2006513341A - 水温感応式水道発光装置

Info

Publication number: JP2006513341A
Application number: JP2005516759A
Authority: JP
Inventors: アン，チ−ヨップ
Original assignee: リー，チョルジェ; アン，チ−ヨップ
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US20060118645A1; EP1590589A4; US7553076B2; AU2003304045A1; EP1590589A1; WO2004092626A1; CA2513554A1

Abstract

【課題】水の温度によって相異なる色の光を発する発光体を駆動することにより、ユーザに水の温度を目視で直接に確認させることはもとより、需要者の様々な要求に応え得るような水温感応式水道発光装置を提供する。
【解決手段】各部に電源を供給する電源部と、水道管内において水道管の開閉を感知し、水道管が開かれれば、前記電源部に電源供給を行わせ、水道管が閉じられれば、前記電源部からの電源供給を遮断する制御部と、高温水と低温水が混合する境界面に設けられて水温を感知するセンサーと、前記センサーにおいて感知された水温によって相異なる色の光を発する発光部と、を備える。

Description

本発明は、水温感応式水道発光装置に係り、詳しくは、水道の使用時、水温に応じて相異なる色の光を発して、ユーザに水の温度を目視で確認させることにより、急な水温の変化に対処することができる水温感応式水道発光装置に関する。

現在、水道としては、ユーザの作動レバーの操作により、相異なる温度の水を選択的に供給するものが多用されている。ところが、ユーザが水の温度を直接に目視で確認できないため、誤って無意識に作動レバーを誤動作させることがあり、このとき、熱い水が出てしまい、ユーザは火傷をする危険性があった。

よって、水温に応じて水の色を変化させながら（例えば、高温水は赤色発光、中温水は紫色発光、低温水は青色発光など）供給することにより、現在の無味乾燥な単色一辺倒の水道水の供給方式を改善した、文化時代に相応する感性的な水道弁の開発が望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、水の温度によって相異なる色の光を発する発光体を駆動することにより、ユーザに水の温度を目視で直接に確認させることはもとより、需要者の様々な要求に応え得るような水温感応式水道発光装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、水道管から供給される水を用いて自ら電気を発生させることから、別途の動力源を不要にする水温感応式水道発光装置を提供することにある。

また、本発明のまた他の目的は、水温によって変わる電気抵抗値を用いて、水道水の温度によって相異なる色の光を発することができる温度感応式水道発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の水温感応式水道発光装置は、各部に電源を供給する電源部と、水道管内において水道管の開閉を感知し、水道管が開かれれば、前記電源部に電源供給を行わせ、水道管が閉じられれば、前記電源部からの電源供給を遮断する制御部と、高温水と低温水が混合する境界面に設けられて水温を感知するセンサーと、前記センサーにおいて感知された水温によって相異なる色の光を発する発光部と、を備えることを特徴とする。

前記電源部は、蛇口の先端の水が吐き出される個所に磁石タービンを設けてその周りにコイルを巻回し、水道水の吐出圧力を利用して前記磁石タービンを回すことにより交流電気を発生させる発電部と、前記発電部からの交流を直流に変換する整流部と、を備える。これにより、別途の駆動源なしに自ら動力を発生させることができる。

前記制御部は、バネの一端を水道管に固定して他端には磁石弁を設け、水の流れに沿って磁石を進退させて水道管の外部に取り付けられたリードリレーをオン／オフさせることにより、前記電源部を制御する。

前記センサーは、既存の合金熱電対やサーミスタまたは流体圧式リミッタとは異なり、温度測定の対象である水を直接的な熱の媒体として水温を測定し、測定された情報を用いて水温によって相異なる色の光を発光させる。

本発明の温度感応式水道発光装置によれば、水道の使用に当たり、発色光を表示媒体としてユーザに水温を事前または即時に確認させることにより、危険な状況に素早く対処できるほか、水のコヒーレント(coherent)を用いて、水または、透明或いは半透明の送水用ホースに発光体からの光を伝えることにより、文化時代に相応する感性的な水道弁を得ることができる。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な一実施例について詳述する。

図１〜図６は、本発明に係る一実施例の細部構成図及び各構成要素の構成図である。

図１〜図３Ａを参照すると、本実施例に係る水温感応式水道発光装置は、水道水の吐出圧力を利用して小型磁石タービンを回し交流電気をつくる発電部１０と、前記発電部１０で発生した交流を直流に変換して各構成要素に供給する整流部２０と、を有する電源部１５と；水道管の開閉を感知し、前記電源部１５の電源供給を制御する制御部３０と；高温水と低温水が混合する境界面に設けられ、水道水の温度を感知するセンサー４０と；前記センサー４０で感知された水温によって相異なる色の光を発する発光部５０と；前記発光部５０からの光を入力されて水道水の吐出口まで伝える光伝達部６０と；を備える。次に、各構成要素の細部構成とその作用について説明する。

１）電源部１５
電源部１５は、発電部１０と整流部２０とを備えて構成される。発電部１０の発電原理は、ファラデーの法則を用いており、水力発電の原理と類似している。ファラデーの法則とは、コイル内の磁束を変化させるとコイルに起電力が発生するということである。本実施例によれば、図４Ａに示すように、水道水の吐出口付近に小型磁石タービン１１を設けてその周りにコイル１３を巻回し、水道水の吐出圧力を利用して磁石タービン１１を回すことによりコイル１３に電気を発生させる。このとき、コイル１３に発生する電気は、一定周期で電流の大きさ及び向きが変わる交流（ＡＣ）電気である。図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ線断面図である。図４Ｂに示すように、磁石タービン１１は、風の力でくるくる回るおもちゃの風車と同じ原理で回転する。磁石タービン１１を水平軸に対して少し斜めに配置することにより、吐出水の圧力によって回転するようになる。

本実施例による、水道水を用いて電気を発生させるシステムは、ほぼ半永久的な動力システムであって、家庭用・商用電源の使用時の漏電の心配や、電池の使用時の随時交換の煩わしさなどを解消することができ、さらに極めて実用的であり、画期的なものである。

整流部２０は、前記発電部１０で発生した交流を直流（ＤＣ）に変換して蓄電し、それを各構成要素に供給する。整流部２０は、整流回路とコンデンサを有する蓄電回路の組み合わせで構成され得る。さらに、これら事項は、公知の技術に属するものであって、設計時に当業者の選択による様々な変形が可能である。本実施例では、発電部１０を、水道水の吐出圧力を利用して自ら電力を作り出せるシステムとして構成したが、既存の家庭用・商用電源や直流乾電池を採用した場合も同じ効果が得られる。

２）制御部３０
図５Ａに示すように、制御部３０は、水道の開閉を感知して電源部１５の電源供給を制御する構成要素であって、磁石弁３１と、バネ３３及びリードリレー３５を備えて構成される。バネ３３は、水道管内に設けられるものなので、ステンレス製や非金属製などの錆防止材質を採用することが好ましい。

前記制御部３０は、バネ３３の一端を水道管に固定して他端には磁石弁３１を設け、水の流れに沿って磁石弁３１を進退させて水道管の外部に取り付けられたリードリレー３５をオン／オフさせることにより、前記電源部１５を制御する。

すなわち、水道弁の開放によって水が流出すると、磁石弁３１は水の吐出圧力でバネ３３を付勢して押し縮め、その力で水道管の外部のリードリレー３５がオンになる。すると、これと接続された電源部１５からの電源供給が行われる。水道弁の閉鎖によって水の流出が停止すると、磁石弁３１は元の位置に戻り、リードリレー３５はオフになる。よって、電源部１５からの電源供給が停止する。

図５Ｂは、本発明の制御部の他の実施例を示す図である。中空管２１の両側面に孔をあけ、該中空管２１内には一端が固定されたバネ２７と、バネ２７の自由端に固定された永久磁石２３とを設けた。本実施例に係る制御部３０の動作は、図５Ａと略同様にして行われる。水道管の閉鎖状態では、水圧が作用しないため、バネ２７が押し縮められないので、永久磁石２３が中空管２１の前方に位置することになる。これにより、リードリレーがオフになる。これに対して、水道管の開放状態では、水圧が作用してバネが押し縮められ、永久磁石２３は中空管２１の両面の孔２５の下方に移動する。これにより、リードリレーがオンになり、電源部１５からの電源供給が行われる。このとき、水道水は、孔２５を通して水道管に流れていくようになる。

３）センサー４０及び発光部５０
本実施例に係るセンサー４０は、水の温度を感知する構成要素であって、高温水と低温水が混合する境界面に設けられている。センサー４０が設けられる箇所は、このように高温水と低温水が混合する境界面に限定されるものではなく、水の温度を測定し得る箇所なら、何処でも良い。

発光部５０は、前記電源部１５から電源を供給され、前記センサー４０で感知された水温によって相異なる色の光を発する構成要素である。本実施例ではツートンカラーのＬＥＤを用いているが、これに限定されるものではない。ツートンカラーの発光体の場合、高熱を赤色、冷熱を青色、常温を赤紫色や紫色で表示しているが、ユーザの好みに合わせてそのカラーを黄色、緑色、緑黄色などに取り替えることができる。また、混色方式の場合、デジタル式の３色方式や、２原色の強弱方式のアナログ方式などいずれの方式も採用可能である。

本実施例では、それぞれ相異なる色の光を発する２つのＬＥＤ５１、５３から発光部５０を構成し、前記２つのＬＥＤ５１、５３を駆動するための低温駆動部５５と高温駆動部５７を備える。センサー４０で感知された水温が一定の温度Ｔ１以下であれば、低温駆動部５５が作動し、これにより低温駆動部５５に接続されたＬＥＤ５３が発光する。一方、センサー４０で感知された水温が一定の温度Ｔ２以上であれば、高温駆動部５７が作動し、これにより高温駆動部５７に接続されたＬＥＤ５１が発光する。水温がＴ１とＴ２との間であれば、低温駆動部５５と高温駆動部５７がいずれも作動し、これにより２つのＬＥＤ５１、５３がいずれも発光する。結果として、水温によって３つの色を発することができる。

図３Ｂは、センサー４０、高温駆動部５７、低温駆動部５５及び発光部５０の具体的な実施例を示す図である。図３Ｂにおいて、センサー４０は、中央に位置した共通電極ｋ２と、共通電極ｋ２の左側に位置した第１の電極ｋ１と、共通電極ｋ２の右側に位置した第２の電極ｋ３と、から構成される。前記３つの電極のそれぞれは、一部のみが水道水に浸かり、残りの部分は浸からないようになっている。図３Ｂに示すように、好ましくは共通電極ｋ２の浸水高を第１の電極ｋ１及び第２の電極ｋ３よりも高くする。すなわち、共通電極ｋ２の浸水長さを第１の電極ｋ１及び第２の電極ｋ３よりも長くして、第１の電極ｋ１と第２の電極ｋ３間の電気的な相互干渉を防止することが望ましい。また、電極の材料としては、好ましくは酸化及び電解腐食などを防止できるカーボン（炭素）やステンレススチール鋼を用いるが、消耗性センサーの場合は非鉄金属を用いてもよい。

センサー４０は、水道管内において高温水と低温水を混合する境界面に位置する。前記共通電極ｋ２は、水に浸かっていない部分に電源５４が接続され、第１の電極ｋ１と第２の電極ｋ３は、それぞれ高温駆動部５７と低温駆動部５５に接続されている。高温駆動部５７は、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ３及びＮＰＮトランジスタＱ１より構成され、低温駆動部５５は、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２、可変抵抗Ｒ４及びＰＮＰトランジスタＱ２より構成される。高温駆動部５７におけるＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタと共通端子との間に高温発光ダイオードＬ１が接続され、低温駆動部５５におけるＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタと共通端子との間に低温発光ダイオードＬ２が接続されている。

次に、図３Ｂに示すセンサー４０と発光部５０の作用について説明する。本実施例は、水の電気抵抗が水の温度によって変わり、高温では抵抗が低く、低温では抵抗が高くなる原理を用いたものである。図３Ｃは、本実施例に係るセンサー４０の原理を説明するための図である。共通電極ｋ２及び第１，２の電極ｋ１，ｋ３の一部が浸かっている水道水の温度が高い場合は、電気抵抗が低くなって、電源５４からの電流が共通電極ｋ２を介して第１の電極ｋ１と第２の電極ｋ３へと流れやすくなる。第１の電極ｋ１を通過した電流は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１を経てトランジスタＱ１に流れ、トランジスタＱ１を駆動させる。このトランジスタＱ１の駆動によって高温発光ダイオードＬ１が発光する。これに対し、第２の電極ｋ３を通過した電流は、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２を経てトランジスタＱ２のベースに入る。このとき、トランジスタＱ２がＰＮＰトランジスタなので駆動できないことから、低温発光ダイオードＬ２は発光しない。一方、水温が低い場合は、正反対の動作を行い、高温発光ダイオードＬ１は発光しないが、低温発光ダイオードＬ２は発光する。また、可変抵抗Ｒ３とＲ４の調節によってトランジスタＱ１，Ｑ２のベースの入力電圧Ｖ１，Ｖ２を調節することにより、所望の温度で発光できるように設定可能である。水温が所定の温度範囲内にあれば、高温発光ダイオードＬ１及び低温発光ダイオードＬ２のどちらも発光するように設定することもできる。このとき、高温発光ダイオードＬ１は赤色に光り、低温発光ダイオードＬ２は青色に光るようにすることにより、ユーザに水温を目視で容易に確認させることができる。

上述した発光部５０の構成は一つの例に過ぎないもので、設計者の意図によって３つ以上の多様な色の光を発するように構成することもできる。

４）光伝達部６０
光伝達部６０は、前記発光部５０からの光を入力されて水道水の吐出口まで伝え、吐出される水の色を変える役割を果たす構成要素である。本実施例では、高温水による損傷を防ぐために、発光部５０を水道管の外部に取り付け、ここから発せられた光を光伝達部６０（本実施例では光ファイバー）を介して水道水中に伝えた。本実施例における光伝達部６０は光ファイバーよりなるが、これに限定されるものではない。一方、発光部５０を水道水の吐出口まで延設した場合は、前記光伝達部６０は不要となる。

〔応用例〕
図７は、本発明を適用し得る応用例を示す図である。図７に示すように、水道水の吐出口にシャワーホース７０を接続するが、前記シャワーホース７０は透明または半透明な材質よりなり、前記シャワーホース７０の外皮は高屈折率を有すると共に、内皮は低屈折率を有することを特徴とする。

図７に示す応用例によれば、光伝達部６０を介して伝えられる光を、内皮と外皮の屈折率を異ならせたシャワーホース７０に伝えることにより、ホース内において光の全反射を起こし、シャワーホース７０の全体が水温によってそれぞれ異なる幻想的な光を発するようにすることができる。この種の装置は、キッチン、お風呂または銭湯などに適用できることから、新需要の創出に寄与することができる。

本発明の技術的範囲を解釈するに当たって、その範囲は上述した実施例及び応用例に限定されて解釈されてはならず、例示的に解釈されるべきである。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に記載された事項の合理的解釈方法によって定められなければならない。

本発明の一実施例を示す全体構成図である。本発明の構成ブロック図である。本発明の一実施例に係る機能別細部構成図である。本発明の一実施例に係るセンサー及び発光部の具体例を示す図である。本発明の一実施例に係るセンサーの原理を説明する図である。本発明の一実施例に係る発電部の細部構成図である。図４ＡのＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施例に係る制御部の細部構成図である。本発明の制御部の他の実施例を示す図である。本発明の一実施例に係る発光部及び光伝達部の細部構成図である。本発明に係る応用例を示す全体構成図である。

符号の説明

１０発電部
１１磁石タービン
１３コイル
１５電源部
２０整流部
３０制御部
３１磁石弁
３３バネ
３５リードリレー
４０センサー
５０発光部
６０光伝達部

Claims

各部に電源を供給する電源部と、
水道管内において水道管の開閉を感知し、水道管が開かれれば、前記電源部に電源供給を行わせ、水道管が閉じられれば、前記電源部からの電源供給を遮断する制御部と、
高温水と低温水を混合する境界面に設けられて水温を感知するセンサーと、
前記センサーにおいて感知された水温によって相異なる色の光を発する発光部と、を備える水温感応型水道発光装置。
前記電源部は、
蛇口の先端の水が吐き出される個所に磁石タービンを設けてその周りにコイルを巻回し、水道水の吐出圧力を利用して前記磁石タービンを回すことにより交流電気を発生させる発電部と、
前記発電部からの交流を直流に変換する整流部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の水温感応型水道発光装置。
前記発光部は、水道水の吐出口の周りに透明体または半透明体の形で埋め込まれることを特徴とする請求項１または２記載の水温感応型水道発光装置。
前記発光部は、発光部からの光を入力されて水道水の吐出口まで伝えるために、光ファイバよりなる光伝達部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の水温感応型水道発光装置。
前記制御部は、バネの一端を水道管に固定して他端には磁石弁を設け、水の流れに沿って磁石を進退させて水道管の外部に取り付けられたリードリレーをオン／オフさせることにより、前記電源部を制御することを特徴とする請求項１または２記載の水温感応型水道発光装置。
前記発光部は、相異なる色の光を発する２以上の発光素子を備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の水温感応型水道発光装置。
水道水の吐出口にシャワーホースを接続するが、前記シャワーホースは透明または半透明な材質よりなり、前記シャワーホースの外皮は高屈折率を有すると共に、内皮は低屈折率を有することを特徴とする請求項１または２記載の水温感応型水道発光装置。
前記センサー及び発光部は、
一端が水道管の高温水と冷水の混合個所まで延設され、他端は電源に接続された共通電極（ｋ２）と、
前記共通電極（ｋ２）の両側に位置して一部が浸水された第１の電極（ｋ１）及び第２の電極（ｋ３）と、
前記第１の電極（ｋ１）の非浸水端に接続された高温駆動部及び第２の電極（ｋ３）の非浸水端に接続された低温駆動部と、
前記高温駆動部に接続されて所定の温度以上の温度において発光する高温発光素子及び前記低温駆動部に接続されて所定の温度以下の温度において発光する低温発光素子と、を備えることを特徴とする水温感応型水道発光装置。
前記高温駆動部は、ＮＰＮトランジスタＱ１及び前記ＮＰＮトランジスタＱ１のベースに接続されてベース電圧を制御するための可変抵抗Ｒ３を備え、前記低温駆動部は、ＰＮＰトランジスタＱ２及び前記ＰＮＰトランジスタＱ２のベースに接続されてベース電圧を制御するための可変抵抗Ｒ４を備え、
前記高温発光素子は、前記ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタに接続された発光ダイオードＬ１であり、前記低温発光素子は、前記発光ダイオードＬ１とは異なる色を有する、前記ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタに接続された発光ダイオードＬ２であることを特徴とする請求項８記載の水温感応型水道発光装置。
前記共通電極（ｋ２）の浸水長さは、前記第１の電極（ｋ１）及び第２の電極（ｋ３）のそれよりも長いことを特徴とする請求項８に記載の水温感応型水道発光装置。
前記共通電極（ｋ２）、第１の電極（ｋ１）及び第２の電極（ｋ３）は、カーボン電極あるいはステンレス鋼電極であることを特徴とする請求項８記載の水温感応型水道発光装置。