KR101621531B1

KR101621531B1 - 삼투압을 이용한 분사장치

Info

Publication number: KR101621531B1
Application number: KR1020080126391A
Authority: KR
Inventors: 이수영; 김연국
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2016-05-16
Also published as: KR20100067830A

Abstract

삼투압을 이용한 분사장치가 제공된다. 개시된 삼투압을 이용한 분사장치는 일정물질을 살균 또는 소독할 수 있는 분사액을 수용하는 분사액 수용기와, 고농도 전해물질을 구비하는 삼투액 수용기와, 상기 분사액 수용기 및 상기 삼투액 수용기 사이에 이동가능하게 위치하는 피스톤, 및 상기 삼투액 수용기 하단에 마련되는 멤브레인을 구비하는 주입유닛, 및 외부로부터 공급되는 일정량의 원수를 저장하는 희석수 보관용기를 포함하며, 상기 주입유닛의 멤브레인을 통해 상기 희석수 보관용기에 보관되는 희석수가 상기 삼투액 수용기로 이동함으로써 상기 삼투액 수용기 내부의 부피가 증가한 만큼 상기 분사액 수용기의 분사액을 토출할 수 있는 것을 특징으로 한다.

삼투압, 분사장치, 피스톤, 멤브레인

Description

삼투압을 이용한 분사장치{Injection Apparatus using Osmotic Pressure}

본 발명은 삼투압을 이용한 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저농도에서 고농도로 액체가 이동한다는 기본적인 원리를 이용한 무동력 시스템으로서 살균액 또는 기타 첨가하고자 하는 물질을 일정량씩 규칙적으로 공급할 수 있는 삼투압을 이용한 분사장치에 관한 것이다.

일상생활에서 흔히 쓰이는 제품들 중에는 규칙적으로 일정량의 물질을 원하는 장소에 공급해 주는 시스템이 필요한 경우가 종종 있게 된다. 예를 들어, 공중화장실의 양변기에는 많은 사용자들이 사용을 하게 되므로 수시로 세척 및 청소를 해주어야 하는데, 이러한 경우에는 작업자가 직접 세척을 진행할 수도 있지만 번거로운 측면이 있으므로 주기적으로 세척물질을 공급할 수 있는 자동화 시스템이 필요한 실정이다.

상기의 문제점을 보완하기 위해서 자동세척 시스템을 도입할 수 있겠지만 자동세척 시스템 하에서는 공급되는 원수에 대해 소독 또는 살균을 진행하기 위하여 별도로 과다한 시설 투자가 발생하게 되고 높은 전력이 소요되는 불합리한 측면이 있게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 일정량의 유체가 삼투압 시스템을 이용하여 자동으로 공급되어짐으로써 세척 또는 살균이 필요한 제품이 무동력으로 구동될 수 있도록 함으로써 보다 편리하고 경제적으로 유액 분사를 돕는 삼투압을 이용한 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치는 일정물질을 살균 또는 소독할 수 있는 분사액을 수용하는 분사액 수용기와, 고농도 전해물질을 구비하는 삼투액 수용기와, 상기 분사액 수용기 및 상기 삼투액 수용기 사이에 위치하는 이동체, 및 상기 삼투액 수용기와 인접하는 멤브레인을 구비하는 주입유닛, 및 외부로부터 공급되는 일정량의 원수를 저장하는 희석수 보관용기를 포함하며, 상기 주입유닛의 멤브레인을 통해 상기 희석수 보관용기에 보관되는 희석수가 상기 삼투액 수용기로 이동함으로써 상기 삼투액 수용기 내부의 부피가 증가한 만큼 상기 분사액 수용기의 분사액을 토출할 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 주입유닛의 하부 또는 전체가 상기 희석수 보관용기의 내부에 수용될 수 있다.

바람직하게, 상기 이동체는 피스톤일 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 이동체는 풍선 형상으로 이루어지며 신축 가능한 탄성팩일 수 있다.

또한, 상기 희석수 보관용기에는 밑면으로부터 소정거리에 배출구가 구비되어 공급되는 원수량이 일정하게 유지될 수 있다.

그리고, 상기 분사액 수용기로부터 유출되는 분사액은 변기를 세정하는 세정수에 분사됨으로써 상기 변기의 위생상태를 높일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 삼투압을 이용한 분사장치는 별도의 동력을 필요로 하는 분사 시스템과는 달리 삼투압을 이용한 무동력 시스템으로 구성되어짐으로써 비용이 적게 소요되고 구조가 간단하므로 원하는 장소 어디든지 간편하게 설치가 가능하다.

또한, 일정량의 유체를 자동으로 공급하게 되므로 세척 또는 살균이 필요한 제품에 적용하여 보다 편리하고 경제적으로 유액 분사를 돕게 하는 효과가 있다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 삼투압을 이용한 분사장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 양변기의 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치의 일 실시예를 나타낸 구조도, 및 도 3은 도 2의 분사장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 상기 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치(120)가 설치된 양변기(100)에 대해서 간략히 그 구조를 설명한다. 본 발명은 별도의 전원을 필요로 함이 없이 삼투압을 이용하여 적정량의 유체를 분사하는 것을 목적으로 하므로 반드시 양변기에만 사용되는 것으로 한정하는 것은 아니다. 양변기를 대상으로 설명함은 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 편의상 하는 것으로 일정 액체가 주기적으로 분사됨을 요하는 곳이면 어디든지 응용이 가능하다.

본 발명에 적용되는 삼투압(Osmotic Pressure)을 설명하면, 용매는 통과시키나 용질은 통과시키지 않는 반투막을 고정시키고, 그 양쪽에 용액과 순용매를 따로 넣으면, 순용매의 일정량이 용액 속으로 침투하여 평형에 이르는데, 이 때 반투막의 양쪽에서 온도가 같지만 압력에 차이가 생기는 압력차를 말한다. 즉, 반투막을 사이에 두고 물과 설탕이나 소금물을 넣어두면 물이 농도가 짙은 설탕이나 소금물 쪽으로 이동하여 물이 줄어들며 설탕이나 소금물이 높아지는 현상을 삼투압 현상이라 한다. 이하, 삼투압을 이용하여 본원발명의 기술적 특징을 설명한다.

양변기(100)는 하중을 지지하는 본체(101) 및 본체 후단에 배치되는 세척수통(110)으로 구성된다. 본체(101) 내에는 용변홈(104)과, 용변홈(104)으로부터 세척수가 배출되는 배출로(105)가 구비된다. 양변기(100)는 단단한 지반(102)에 고정되고, 그 하부로 배출로(105)와 연통되는 배수관로(103)가 마련된다.

세척수통(110)에는 볼탑(111), 볼탑(111) 상에 마련되는 물높이 조절기구(115), 및 볼탑(111)과 연결호스(114)로 연통되어지는 싸이펀(117)이 구비된다. 물높이 조절기구(115)에는 부자(116)가 연결되어 세척수통(110) 내에 수용되는 세척수의 상단에 띄워진다. 싸이펀(117)은 연결호스(114)에 이어지는 배수관(112)과 배수관(112)의 하단에 배치되는 차단부재(113)로 구성된다.

본 발명의 특징인 삼투압을 이용한 분사장치(120)는 세척수통(110) 내에서 적절한 거치수단(미도시)에 지지되어질 수 있는데, 하단부가 세척수통(110) 내의 세척수로부터 소정거리 띄워지도록 구성될 수 있다.

볼탑(111)의 하단으로는 외부의 수전구(미도시)로부터 원수가 공급될 수 있는 원수 유입관(107)이 연결된다. 원수 유입관(107)은 원수공급유로(106)를 통해 원수를 공급받게 된다. 차단부재(113)는 세척수통(110)의 하단부를 개폐함으로써 용변홈(104)으로 세척수를 공급할 수 있도록 한다. 배수관(112) 및 용변홈(104)은 세척수공급관(108)을 통해 서로 연결된다. 이하 양변기의 작동원리는 일반적으로 사용되는 공지기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본원발명의 삼투압을 이용한 분사장치의 일 실시예(120)를 상세히 설명한다.

상기 분사장치(120)는 주입유닛(122)과 주입유닛(122)을 수용할 수 있는 희석수 보관용기(121)로 이루어진다. 주입유닛(122)은 일정물질을 살균 또는 소독할 수 있는 분사액을 수용하는 분사액 수용기(125)와, 고농도 전해물질을 구비하는 삼투액 수용기(124)와, 분사액 수용기(125) 및 삼투액 수용기(124) 사이에 이동가능하게 위치하는 피스톤(123), 및 삼투액 수용기(124) 하단에 마련되는 멤브레인(126)을 구비한다.

주입유닛(122) 및 희석수 보관용기(121)의 형상은 원형 또는 다각형 모양으로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 편의상 원형으로 설명하고자 한다.

속이 빈 원통 형상의 주입유닛(122)은 피스톤(123)을 경계로 상부에는 세척수통(110)내로 분사되는 분사액이 수용되고, 하부에는 고농도 전해용액이 수용된다. 피스톤(123)은 주입유닛(122) 내에서 마찰없이 직선운동이 가능하도록 마찰계수가 적은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 주입유닛(122)의 상부에는 분사액공급노즐(127)이 구비되어 세척수통(110) 내로 분사액을 소정량씩 공급하게 된다. 주입유닛(122)과 분사액공급노즐(127) 사이에는 연결체(122a)가 개재될 수 있는데, 연결체(122a)는 오리피스 형태로 구현되어 주입유닛(122) 내의 분사물질이 원활하게 토출될 수 있게 한다.

주입유닛(122)의 하단에 배치되는 멤브레인(126)은 반투과성막으로 일방향으로만 유체를 투과시킬 수 있는 기능성 막의 역할을 수행한다. 즉, 삼투성 기능을 수행하는 RO 멤브레인 막이 사용될 수 있다. RO 멤브레인 막은 역삼투압(revers osmolisys)을 이용한 막으로써 반대로 압력을 걸어서 물속의 잔류물질들을 걸러내는 방식으로 정수기 등에서 필터소재로 많이 채용하고 있는 방식이다. 또한, 멤브레인(126)으로서 NF 등과 같은 반투막 역시 사용이 가능하다.

희석수 보관용기(121)는 밑면이 폐쇄된 중공 원통형의 용기 형상이고, 밑면으로부터 일정 높이에 원주방향을 따라 배출홀(121a)이 형성된다. 배출홀(121a)은 지면과 평행한 밑면을 기준으로 해서 그 높이가 일정하게 배치되는 것이 바람직하다. 희석수 보관용기(121)로 원수가 공급되면 상기 배출홀(121a)을 통해서 원수가 계속 빠져나가게 되고 종국에 원수공급이 종료되면 배출홀(121a)의 하단까지만 원수가 차게 되는 결과를 가져온다.

이하, 분사장치(120)의 구동원리를 설명한다. 분사장치(120)는 주입유닛(122)의 일정부분이 희석수 보관용기(121)에 수용되는 형태로 이루어진다. 이때 주입유닛(122)의 하단은 희석수 보관용기(121)의 바닥면과 소정의 공간을 유지하도록 유지된다. 상기의 소정 공간은 희석수가 멤브레인(126)을 통해 이동할 수 있도록 하기 위한 최소한의 공간으로 이해할 수 있다.

볼탑(111)으로부터 공급되는 원수가 희석수공급노즐(129)을 통해 희석수 보관용기(121) 내로 유입되어진 상태에서 배출홀(121a)의 하측에 잔존하는 희석수는 주입유닛(122) 하단의 멤브레인(126)을 통해서 삼투액 수용기(124) 측으로 이동하게 된다. 다시 설명하면, 삼투액 수용기(124)에 수용된 고농도 전해용액은 상기 의석수에 비해 그 농도가 명확히 높은 상태로 유지되어지므로 저농도에서 고농도로 이동하는 삼투압 원리에 의해 이동이 가능하게 된다.

멤브레인(126)을 통해 희석수 보관용기(121)에 보관되는 희석수(128)가 삼투액 수용기(124)로 이동함으로써 삼투액 수용기(124) 내부에서 증가된 부피에 해당하는 만큼 분사액 수용기(125)의 분사액을 토출하게 된다. 상기 과정에서 일정한 량의 분사액을 토출하는데 있어서 주입유닛(122)의 변형은 분사액의 불규칙한 토출을 유도하므로 주입유닛(122)은 견고한 재질로 이루어져야 한다.

한편, 멤브레인(126)은 주입유닛(122)의 하단 뿐만 아니라 삼투액 수용기(124)의 측면 외주면을 덮도록 구성될 수도 있다. 희석수 보관용기(121)의 배출홀(121a)이 제거된 상태라면 희석수 보관용기(121)의 높이만큼 원수가 주입되고, 상기의 주입된 원수는 주입유닛(122)의 하면 및 측면을 통해 삼투액 수용기(124)로 이동하게 된다. 상기와 같은 과정을 통해서 원수가 빠른 속도로 유입됨으로써 분사액 수용기(125)에서의 살균액이 토출될 준비가 조속한 시간내에 이루어지게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 분사장치의 다른 실시예를 나태낸 구조도이고, 도 5는 본 발명에 따른 분사장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구조도이다.

한편, 분사장치의 일 실시예(120)에서의 피스톤(123) 구조를 대체하여 풍선구조로의 실시예를 도출할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 분사장치의 다른 실시예(130)에 대해 설명한다. 하기의 설명에서는 분사장치의 일 실시예(120)와 동일한 구성요소에 대한 부분은 생략하고 차별적인 부분을 위주로 설명한다.

분사장치(130)는 주입유닛(122) 내부에 탄성팩(132)을 구비한다. 탄성팩(132) 내부는 분사액 수용공간(134)으로 이루어지고, 탄성팩(132) 외부와 주입유 닛(122)의 사이는 고농도 전해용액 저장 공간(136)으로 구성된다.

희석수 보관용기(121)로 원수가 공급되고 배출홀(122a) 하단까지만 원수가 차게 되면 공급된 원수는 주입유닛(122) 하단의 멤브레인(126)을 통해 고농도 전해용액 저장 공간(136)으로 이동한다. 고농도 전해용액 저장 공간(136)의 부피가 늘어난 만큼 탄성팩(132)의 부피가 줄어들게 되므로 분사액 수용공간(134)에 저장되어 있던 살균액이 토출된다.

또한, 분사장치의 또 다른 실시예(130')를 들 수 있는데 이하 설명한다.

상기 분사장치(130')는 주입유닛(122)이 수용되는 희석수 보관용기(121')의 높이가 상기 주입유닛(122)의 높이에 거의 근접하도록 구성될 수 있다. 이 상태에서 주입유닛(122)의 하면 뿐 아니라 측면에도 장착되는 멤브레인(126') 형태로 구성할 수 있다. 즉, 주입유닛(122)의 측면 및 하면을 통해 원수가 공급되는 구조가 된다면 좀 더 빠른 시간 내에 원수를 고농도 전해용액 저장 공간(136) 내로 유입시킬 수 있는 구조가 될 수 있다. 상기의 분사장치(130')에서 희석수 보관용기(121') 및 멤브레인(126')의 형태는 분사장치의 일 실시예(120)에 적용되어질 수 있다.

이하, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하여 양변기로 분사액이 공급되는 과정을 간략히 정리하여 설명한다. 사용자가 세척통(110) 측면의 손잡이(미도시)를 작동하면 세척수통(110)내에 저장된 세척수가 세척수공급관(108)을 통해 용변홈(104)을 세척하게 되고, 그와 동시에 원수공급관(107) 및 볼탑(111)을 통해 원수가 세척통(110) 내로 공급되면서 희석수 공급노즐(129)을 거쳐 희석수 보관용기(121)로 원수가 공급된다.

전술한 바와 같이 희석수 보관용기(121)의 배출홀(121a)에 의해 그 일정 높이가 유지되는 희석수는 멤브레인(126)을 통해 삼투액 수용기(124)로 유입되고 차례로 피스톤(123)이 상부로 이동하여 분사액 수용기(125)의 내부를 일정 부피만큼 줄이게 됨으로써 분사액공급노즐(127)로 분사액이 토출되게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 양변기의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 삼투압을 이용한 분사장치의 일 실시예를 나타낸 구조도,

도 3은 도 2의 분사장치의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 분사장치의 다른 실시예를 나태낸 구조도, 및

도 5는 본 발명에 따른 분사장치의 또 다른 실시예를 나태낸 구조도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본 발명인 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 양변기

101 : 본체 104 : 용병홈

107 : 원수 유입관 108 : 세척수 공급관

110 : 세척수통 111 : 볼탑

112 : 배수관 113 : 차단부재

114 : 연결호스 115 : 물높이 조절부

116 : 부자 117 : 싸이펀

120 : 분사장치 121 : 희석수 보관용기

122 : 주입유닛 123 : 피스톤

124 : 삼투액 수용기 125 : 분사액 수용기

126 : 멤브레인 127 : 분사액 공급노즐

129 : 희석수 공급노즐

Claims

세척 대상 본체(101);

상기 세척 대상 본체(101)의 세척을 위한 세척수(128)를 외부로부터 공급받아 수용하는 세척수통(110); 및

상기 세척수(128)가 외부로부터 상기 세척수통(110)에 공급됨에 따라 상기 세척수통(110)에 공급된 상기 세척수(128)에 삼투압을 이용하여 분사액을 자동 분사하도록 상기 세척수통(110) 내에 구비되는 분사장치(120);를 포함하며,

상기 분사장치(120)는,

상측이 개방된 희석수 보관용기(121);

상기 세척수통(110)에 외부로부터 공급되는 세척수(128)의 일부를 상기 희석수 보관용기(121) 내에 희석수로서 투입하는 희석수공급노즐(129);

상기 희석수 보관용기(121)의 바닥면과 소정의 공간을 유지하도록 상기 희석수 보관용기(121) 내에 수용되며, 상기 세척수(128)에 상기 분사액을 분사하는 주입유닛(122); 및

상기 주입유닛(122)의 상부에 구비되는 분사액 공급노즐(127);을 포함하며,

상기 주입유닛(122)은,

상기 분사액을 수용하는 분사액 수용기(125);

고농도 전해물질을 구비하는 삼투액 수용기(124);

상기 분사액 수용기(125)와 상기 삼투액 수용기(124) 사이에 위치하는 이동체(123 또는 132); 및

상기 삼투액 수용기(124)에 구비되는 멤브레인(126);을 포함하며,

상기 희석수공급노즐(129)로부터 상기 희석수 보관용기(121)에 투입된 희석수가 상기 삼투액 수용기(124) 안으로 이동함으로써 상기 삼투액 수용기(124) 내부의 부피가 증가한 만큼 상기 분사액 수용기(125)에 수용된 분사액이 토출되며,

상기 분사액 수용기(125)로부터 토출된 분사액은 상기 분사액 공급노즐(127)을 통해 상기 세척수통(110) 내의 세척수(128)에 공급되는,

삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
제 1항에 있어서,

상기 주입유닛의 하부 또는 전체가 상기 희석수 보관용기의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
제 2항에 있어서,

상기 멤브레인은 상기 삼투액 수용기의 하부 및 외주면에 걸쳐 구비되는 것을 특징으로 하는 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
제 2항에 있어서,

상기 이동체는 피스톤인 것을 특징으로 하는 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
제 2항에 있어서,

상기 이동체는 풍선 형상으로 이루어지며 신축 가능한 탄성팩인 것을 특징으로 하는 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,

상기 희석수 보관용기에는 밑면으로부터 소정거리에 배출구가 구비되어 공급되는 희석수량이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 삼투압을 이용한 분사장치를 구비한 기기.
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