KR100323829B1 - 자기발전기능을갖는자동세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치는 수도관에 장착되며 흐르는 수압에 의해 전압을 생성하는 소형 수력발전기를 이용하고 있다. 이로써, 별도의 전원 배선공사 등이 필요없이, 상기 수력발전기로부터 발생된 전기를 이용하여 상기 솔레노이드밸브를 소정시간 개방시켜 상기 수도관에서 소정의 수량이 배출될 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 자동 세정장치의 전원용 배터리는 수도관에 장착된 수력발전기에서 자기발전한 전압으로 충전됨으로써, 소모된 배터리를 자주 교체해야 하는 불편함이 해소되어 유지보수 비용이 절감되며, 배터리를 적기에 교체하지 못함에 따른 세정장치의 고장유발이나 작동이 중지되는 것을 방지하여 세정장치를 항상 청결하며 양호한 위생상태로 유지시킬 수 있다.

Description

자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치{Flushing apparatus having self-generating function}

본 발명은 자동 세정장치에 관한 것으로서, 특히 유체의 흐름의 압력을 이용하여 발전하는 소형 발전기 및 이를 적용하여 외부로부터의 전원공급을 필요로 하지 않는 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치에 관한 것이다.

종래의 수동식 세정장치는 소변기에 연결된 수도관에 수동형 세정버튼이 설치되어 있어, 사용자가 손으로 직접 세정버튼을 누르는 동안 배수밸브가 열리게 되며 이때, 수도관을 통하여 소변기로 소정의 수량이 배출되어 소변기가 세정되도록 되어 있었다. 그러나, 이러한 수동식 세정장치는 사용자가 직접 세정버튼을 눌러 소변기를 세정시켜야 되기 때문에 번거로울 뿐만아니라, 사용자들이 세정버튼을 누르는 것을 잊는 경우가 빈번히 발생하며, 이에 따라 청결함이 요구되는 소변기가 불결해지는 문제점이 있었다.

이를 개선한 자동 세정장치는 외부 교류전원을 유입하여 소정의 직류전압으로 변환시킨 구동전원을 이용하며, 센서를 통하여 마이컴제어부가 소변기 앞에 있는 사람을 감지하면 자동으로 소정의 시간동안 솔레노이드 밸브를 제어하여 소변기에 소정의 수량을 배출시켜 소변기가 세정될 수 있도록 하였다. 이러한 자동 세정장치를 설치할 경우 화장실에 자동 세정장치를 위한 교류전원의 배선공사가 건물 신축시에 되어 있다면 문제없으나, 대부분의 기존 건물의 화장실은 세정장치를 위한 교류전원의 배선 공사가 되어 있지 않기 때문에 교류전원의 인입선을 화장실의 외벽에 노출시켜 자동 세정장치까지 배관 및 배선 작업을 하거나, 내벽을 깨내어 그 안에 배관 및 배선을 묻는 등 공사가 어려워지는 문제점이 있었다. 또한, 노출된 배선에 누전이 발생하거나 자동 세정장치에 이상이 발생되면 사용자가 치명적인 감전사고를 당할 위험성이 있었다.

이에 대하여 보다 개선된 종래의 다른 자동 세정장치는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1에서, 1차배터리(12)는 전원으로 사용되며, 센서(14)는 사람을 감지하여 감지된 신호를 마이컴제어부(13)에 전송한다. 마이컴제어부(13)는 사람을 감지한 신호가 유입되면 소정시간 동안 솔레노이드밸브(15)를 개방시킴으로써 수도관(11)을 통하여 배출된 물로 소변기를 세정한다. 이러한 자동 세정장치에서 한번 소변기를 세정하는 데는 솔레노이드밸브(15)의 구동을 위해 약 30ms 동안 대략 14mA 전류가 소모된다.

따라서, 자동 세정장치의 사용빈도가 많을수록 방전된 1차배터리(12)를 자주 새것으로 교환해 주어야 하며, 배터리 교환시기가 늦어지는 경우에는 세정장치가 정상적으로 작동하지 못하여 화장실의 위생상태가 불량해지는 등 화장실을 관리하는 데 불편함이 따랐다. 또한, 이러한 자동 세정장치는 대용량의 에너지밀도를 갖는 리튬이온 배터리와 같은 고가의 1차배터리의 사용이 불가피하여 다량의 세정장치가 요구되는 큰 건물에서는 유지보수를 위한 많은 배터리 교체비용이 소요되었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 창출한 본 발명은 도관에 장착되어 유체 흐름의 압력에 의해 전압을 생성하는 소형 발전기를 구비하고, 상기 소형 발전기에서 자기발전된 전압으로 충전된 배터리에서 안정된 구동전압을 공급함으로써, 배터리의 교체비용을 절감하고 유지보수를 간편하게 하는 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래의 자동 세정장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 소형 수력발전기의 일실시예의 상세 구성도이다.

도 4는 도 2에 도시된 수력발전기와 솔레노이드밸브의 일실시예를 보이는 외관도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

20 ... 수도관 21 ... 수력발전기

22 ... 정류제어부 23 ... 솔레노이드밸브

24 ... 2차배터리 25 ... 마이컴제어부

26 ... 적외선센서

상기의 목적을 달성하기 위한 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치는 수도관에 장착되며 흐르는 수압에 의해 전압을 생성하는 수력발전기; 상기 수력발전기에서 생성된 전압을 정류하여 소정의 전압으로 제어하는 정류제어부; 상기 정류제어부에서 출력되는 전압을 충전하며 각 부에 동작전압을 공급하는 2차배터리; 상기 자동 세정장치 앞에 사람이 있는지를 감지하는 센서; 상기 수도관에 장착되어 솔레노이드 제어신호에 따라 물을 배출하거나 차단하는 솔레노이드밸브; 및 상기 센서로부터 감지신호가 유입되면 솔레노이드제어신호를 출력하여 솔레노이드밸브를 소정시간 개방시켜 상기 수도관에서 소정의 수량이 배출될 수 있도록 제어하는 마이컴제어부를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 마이컴제어부는 상기 2차배터리로부터 유입되는 전압이 소정의 전압 이하일 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 상기 수력발전기에서 전압을 생성시킴을 특징으로 한다.

또한, 상기 수력발전기는 상기 수도관사이에 접속되어 물을 통과시키는 케이스; 상기 케이스내에 흐르는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개; 상기 케이스에 고정되어 로테이터를 지지하는 지지부; 소정의 극수를 갖는 자석으로 구성되며 상기 회전날개에 고정되어 회전하는 로테이터; 및 상기 로테이터의 회전에 의해 생성되는 자기장의 변화에 의해 기전력이 유기되는 스테이터를 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2에 도시된 장치는 수도관(20)에 장착되어 흐르는 수압에 의해 전압을 생성하는 수력발전기(21), 수력발전기(21)에서 생성된 전압을 정류하고 제어된 전압을 출력하는 정류제어부(22), 정류제어부(22)에서 출력되는 제어전압을 유입하여 충전하는 2차배터리(24), 세정장치 앞에 사람이 있는지를 감지하는 적외선센서(26), 수도관(20)의 물의 흐름을 차단 또는 개방하는 솔레노이드밸브(23), 적외선센서(26)의 감지신호와 2차배터리(24)에서 출력되는 전압의 레벨에 따라 솔레노이드밸브(23)를 제어하여 수도관(20)의 물 흐름을 제어하는 마이컴제어부(25)를 구비한다.

도 2의 구성에 따른 동작을 살펴보면, 종래의 배터리로 구동되는 자동 세정장치와 동일한 동작원리로 마이컴제어부(25)는 적외선센서(26)로부터 세정장치 앞에 사람의 존재를 감지한 신호가 유입되면 수도관(20)에 장착된 솔레노이드밸브(23)를 개방하여 소정의 수량을 배출시켜 자동으로 세정기능이 동작될 수 있도록 한다.

또한, 충전이 가능한 2차배터리(24)는 솔레노이드밸브(23)와 마이컴제어부(25)에 동작 전압을 공급하며, 마이컴제어부(25)는 2차배터리(24)로부터 유입되는 전압이 소정의 전압 이하일 경우에 수도관(20)에 장착된 솔레노이드밸브(23)에 솔레노이드제어신호를 인가하여 솔레노이드밸브(23)를 개방시키며, 이에 따라 수도관(20)내의 물이 세정장치의 미도시된 배수구로 배출되어 흐르도록 한다.그러면, 수도관(20)에 부착된 소형 수력발전기(21)는 수도관(20)내에 흐르는 물의 압력을 이용하여 전압을 생성하고 생성된 전압을 정류제어부(22)에 전송한다.

수력발전기(21)는 또한 적외선센서(26)에서 사람이 감지되어 솔레노이드밸브(23)를 개방할 때도 수도관(20)의 수압을 이용하여 생성된 전압을 정류제어부(22)에 출력한다.

본 발명에 따른 소형 발전기의 일실시예는 도 3에 세부 구성도로서 도시되며, 수도관(20)사이에 접속된 케이스(30)를 통과하는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개(31)와 케이스(30)에 고정되어 상기 회전날개(31)가 회전할 수 있도록 지지하는 지지부(32), 회전날개(31)에 고정되어 회전날개(31)에 따라 같이 회전하는 로테이터(rotator)(33), 소정의 극수를 갖는 자석으로 구성된 로테이터(33)의 회전에 의한 자기장의 변화에 따라 기전력이 유기되는 스테이터(stator)코일(34)을 구비한다. 여기서, 본 소형 발전기는 물대신에 가스나 기름의 흐름과 같은 유체에 대해서도 동일한 원리로 작동될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 수력발전기(21)와 솔레노이드밸브(23)의 일실시예의 외관도로서, 솔레노이드밸브(23)를 구성하는 솔레노이드(42)와 밸브(43)를 나타낸다.

수력발전기(21)로부터 유입된 교류전압은 정류제어부(22)에서 소정의 직류전압으로 제어되어 2차배터리(24)에 충전된다. 따라서, 충전이 요구되는 소정의 전압이하로 2차배터리(24)의 출력전압이 저하되거나, 사람이 감지될 때마다 마이컴제어부(25)의 제어에 의해 자기발전된 전압으로 2차배터리(24)를 충전함으로써 자동 세정장치에 안정된 동작전원이 제공된다.

본 발명에 의한 자동 세정장치의 전원용 배터리는 수도관에 장착된 수력발전기에서 자기발전한 전압으로 충전됨으로써, 전압공급이 원활하지 못한 격지의 화장실은 물론이고 사용빈도가 높은 일반 상가건물의 화장실의 자동 세정장치에서 방전된 배터리를 교체해야 하는 불편함이 해소되어 유지보수 비용이 절감되며, 배터리를 적기에 교체하지 못함에 따른 고장유발이나 작동이 중지되는 것을 방지하여 항상 청결하고 양호한 위생상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 전원용 배터리의 전압이 기준치 이하일 때 수도관의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브를 마이컴제어부에서 개방하여 발전시킴으로써 보다 안정되게 배터리를 충전시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치는 화장실의 소변기 뿐만 아니라, 공공장소의 세면대용 자동 수도꼭지 등에도 적용될 수 있어, 설치가 간편한 장점이외에도, 마이컴제어부의 밸브작동의 온, 오프시간을 조정하여 불필요하게 물이 배출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 자기발전 기능을 갖는 자동세정장치는 수압 뿐만 아니라, 가스압 및 유압 등에 의해서도 발전이 되어 소기의 목적을 달성할 수 있다.

Claims (2)

1. 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치에 있어서,

   수도관에 장착되며 흐르는 수압에 의해 전압을 생성하는 수력발전기;

   상기 수력발전기에서 생성된 전압을 정류하여 소정의 전압으로 제어하는 정류제어부;

   상기 정류제어부에서 출력되는 전압을 충전하며 각 부에 동작전압을 공급하는 2차배터리;

   상기 자동 세정장치 앞에 사람이 있는지를 감지하는 센서;

   상기 수도관에 장착되어 솔레노이드 제어신호에 따라 물을 배출하거나 차단하는 솔레노이드밸브; 및

   상기 센서로부터 감지신호가 유입되면 솔레노이드제어신호를 출력하여 솔레노이드밸브를 소정시간 개방시켜 상기 수도관에서 소정의 수량이 배출될 수 있도록 하고, 상기 2차배터리로부터 유입되는 전압이 소정의 전압 이하일 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 상기 수력발전기에서 전압이 생성되도록 하는 마이컴제어부를 포함함을 특징으로 하는 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수력발전기는,

   상기 수도관사이에 접속되어 물을 통과시키는 케이스;

   상기 케이스내에 흐르는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개;

   상기 케이스에 고정되어 로테이터를 지지하는 지지부;

   소정의 극수를 갖는 자석으로 구성되며 상기 회전날개에 고정되어 회전하는 로테이터; 및

   상기 로테이터의 회전에 의해 생성되는 자기장의 변화에 의해 기전력이 유기되는 스테이터를 포함함을 특징으로 하는 자기발전 기능을 갖는 자동 세정장치.