KR101916951B1 - 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 소변기에 적용되어 소변과 세척물의 온도 차이를 이용해 발전하고, 발전된 전기 에너지를 다양한 장치의 전원으로 활용하는데 있다.
일례로, 배뇨물과 세척물을 서로 분리하여 배출하는 적어도 하나 이상의 소변기; 상기 소변기로부터 배출되는 배뇨물과 세척물을 각각 분리하여 저장하는 저수조; 상기 저수조에 저장된 배뇨뮬과 세척물 간의 온도 차이에 의해 발전하는 적어도 하나 이상의 열전소자; 및 상기 열전소자로부터 발생되는 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리모듈을 포함하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치를 개시한다.

Description

열전소자를 이용한 소변기 발전 장치{URINAL GENERATOR USING THERMOELEMENTS}

본 발명은 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치에 관한 것이다.

보통 성인 한 명이 하루에 배출하는 소변량은 대략 1.5~2.5리터 정도이다. 70억을 웃도는 지구촌 인구가 배출하는 소변량은 어림잡아 하루에 105억 리터에 달할 것으로 추정된다. 이 정도의 소변량은 올림픽 경기 수영장 4200개를 채울 수 있는 양으로서 상당히 많은 양으로 추정된다.

현재, 소변의 일부는 거름, 약제용으로 사용되나, 그 나머지는 그냥 버려지고 있다.

소변은 물로 구성되어 있는 만큼 비열이 높고, 체온 정도로 방출되기 때문에 에너지 발생 소재로 사용될 수 있다. 최근에는, 미생물 연료 전지로 조명하는 화장실 개발과 체열을 열전소자에 적용해 전기를 생산하는 제품 개발이 활발히 진행되고 있다.

공개실용신안공보 제20-2011-0002320호(공개일자: 2011년03월08일)

본 발명의 실시예는, 소변기에 적용되어 소변과 세척물의 온도 차이를 이용해 발전하고, 발전된 전기 에너지를 다양한 장치의 전원으로 활용할 수 있는 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치는, 배뇨물과 세척물을 서로 분리하여 배출하는 적어도 하나 이상의 소변기; 상기 소변기로부터 배출되는 배뇨물과 세척물을 각각 분리하여 저장하는 저수조; 상기 저수조에 저장된 배뇨뮬과 세척물 간의 온도 차이에 의해 발전하는 적어도 하나 이상의 열전소자; 및 상기 열전소자로부터 발생되는 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리모듈을 포함한다.

또한, 상기 소변기는, 소변기 본체; 사용자의 접근을 감지하여 제1 신호를 출력하고, 사용자의 멀어짐을 감지하여 제2 신호를 출력하는 근접센서; 상기 소변기 본체와 상기 저수조 사이에 연결되고, 배뇨물을 배출하기 위한 제1 배수관과 세척물을 배출하기 위한 제2 배수관을 포함하는 배수관; 상기 소변기 본체의 배수구에 설치되고, 상기 제1 신호를 수신하는 경우 상기 제1 배수관의 입구를 개방하여 상기 제2 배수관의 입구를 폐쇄하고, 상기 제2 신호를 수신하는 경우 상기 제2 배수관의 입구를 개방하여 상기 제1 배수관의 입구를 폐쇄하도록 작동하는 배수구 개폐기; 및 상기 제2 신호를 수신하는 경우 상기 소변기 본체 내벽을 따라 세척물을 분사하는 세척물 분사기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 소변기는, 상기 소변기 본체의 내부에 설치되고, 배뇨물 또는 세척물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생시키기 위한 제1 회전 발전기를 더 포함하고, 상기 배수구 개폐기와 상기 근접센서 중 적어도 하나는, 상기 제1 회전 발전기에 의해 발생되는 유도전류를 공급 받아 충전할 수 있다.

또한, 상기 배수구 개폐기는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 의해 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 구동모터; 상기 구동모터에 의해 회전하는 회전축; 및 상기 회전측에 결합되어 회전됨에 따라 상기 제1 배수관의 입구 또는 상기 제2 배수관의 입구를 커버하기 위한 개폐커버를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배수구 개폐기는, 상기 제1 배수관의 입구를 개폐하기 위한 제1 개폐커버; 상기 제2 배수관의 입구를 개폐하기 위한 제2 개폐커버; 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제1 배수관의 입구가 개방되도록 상기 제1 개폐커버를 슬라이딩 이동시키고, 상기 제2 신호를 수신하면 상기 제1 배수관의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시키는 제1 슬라이딩 모터; 상기 제2 신호를 수신하면 상기 제2 배수관의 입구가 개방되도록 상기 제2 개폐커버를 슬라이딩 이동시키고, 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 배수관의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시키는 제2 슬라이딩 모터; 및 상기 제1 배수관의 입구와 상기 제2 배수관의 입구 사이에 설치되어, 슬라이딩되어 이동하는 상기 제1 개폐커버 및 상기 제2 개폐커버의 단부가 각각 삽입 고정되는 커버 고정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저수조는, 상기 소변기로부터 배출되는 배뇨물을 저장하기 위한 제1 저장부; 상기 소변기로부터 배출되는 세척물을 저장하기 위한 제2 저장부; 상기 제1 저장부와 상기 제2 저장부를 분리하기 위한 격벽부; 및 상기 제1 저장부 및 상기 제2 저장부의 배출구에 각각 설치되어 배뇨물과 세척물의 방출을 위해 개폐 동작을 수행하는 트랩부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저수조는, 상기 제1 저장부에 저장된 배뇨뮬의 온도를 측정하는 더 제1 온도센서를 포함하고, 상기 트랩부는, 상기 제1 온도센서에서 측정된 온도 값이 미리 설정된 기준 온도 값 이하가 되는 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 저수조는, 상기 제2 저장부에 저장된 세척물의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 더 포함하고, 상기 트랩부는, 상기 제1 온도센서와 상기 제2 온도센서에서 각각 측정된 온도 값의 차이가 미리 설정된 기준 온도 차이 값 이하인 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 저수조는, 상기 제1 저장부 및 상기 제2 저장부로부터 배출되는 배뇨물 및 세척물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생시키기 위한 제2 회전 발전기를 더 포함하고, 상기 트랩부는, 상기 제2 회전 발전기에 의해 발생되는 유도전류를 공급 받아 충전할 수 있다.

또한, 상기 제1 저장부는 배뇨물의 온도를 유지하기 위한 단열 재질을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치는, 소변기 본체로부터 배출되는 배뇨물과 세척물을 각각 분리하여 저장하는 저수조; 상기 저수조에 저장된 배뇨뮬과 세척물 간의 온도 차이에 의해 발전하는 적어도 하나 이상의 열전소자; 및 상기 열전소자로부터 발생되는 전류를 축적하기 위한 배터리모듈을 포함한다.

본 발명에 따르면, 소변기에 적용되어 소변과 세척물의 온도 차이를 이용해 발전하고, 발전된 전기 에너지를 다양한 장치의 전원으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치의 전체 구성 개요를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치의 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소변기로 배뇨물이 방출되었을 경우의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소변기에 소변을 본 이후의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 저장된 배뇨물과 세척물 간의 온도가 거의 동일해졌을 때 저수조에서 배뇨물과 세척물을 방출하는 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배수구 개폐기의 구성 일례를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배수구 개폐기의 구성의 다른 예를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 회전 발전기의 구성 형태를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 소변기 발전 장치와 연동되는 간이 세면 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치의 전체 구성 개요를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치의 단면 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소변기로 배뇨물이 방출되었을 경우의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소변기에 소변을 본 이후의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 저장된 배뇨물과 세척물 간의 온도가 거의 동일해졌을 때 저수조에서 배뇨물과 세척물을 방출하는 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배수구 개폐기의 구성 일례를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배수구 개폐기의 구성의 다른 예를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 회전 발전기의 구성 형태를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치(1000)는 소변기(100), 저수조(200), 열전소자(300) 및 배터리모듈(400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 소변기(100)는 일반 공중화장실에서 사용되는 형태로서 사용자의 배뇨물을 받아 배출한 후, 세출물 분사에 의해 소변기(100)의 내부면이 세척되는 형태로 이루어질 수 있으며, 다수 개를 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 소변기(100)는 배뇨물과 세척물에 의한 발전을 하며, 배뇨물과 세척물을 서로 분리하여 배출하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 소변기 본체(110), 근접센서(120), 배수관(130), 배수구 개폐기(140), 세척물 분사기(150) 및 제1 회전 발전기(160)를 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 소변기 본체(110)는 소변기(110)의 전체 형태를 이루는 구조물로서, 화장실 벽면에 설치되고, 개방부를 통해 사용자로부터 배뇨물을 받아 드릴 수 있다.

상기 근접센서(120)는, 소변기 본체(110)의 상부에 설치되고, 사용자의 접근을 감지하여 제1 신호를 출력하고, 사용자의 멀어짐을 감지하여 제2 신호를 출력할 수 있다.

상기 배수관(130)은 소변기 본체(110)와 저수조(200) 사이에 연결되고, 배뇨물을 배출하기 위한 제1 배수관(131)과 세척물을 배출하기 위한 제2 배수관(132)을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 소변기 본체(110)의 내부 하면에 형성된 배수구는 2개의 영역으로 분리되고, 그 중 하나의 영역이 제1 배수관(131)과 이어지며, 다른 한 영역이 제2 배수관(132)이 연결될 수 있다.

상기 배수구 개폐기(140)는, 소변기 본체(110)의 배수구에 설치되고, 근접센서(120)로부터 제1 신호를 수신하는 경우 제1 배수관(131)의 입구를 개방하여 제2 배수관(132)의 입구를 폐쇄하고, 제2 신호를 수신하는 경우 제2 배수관(132)의 입구를 개방하여 제1 배수관(131)의 입구를 폐쇄하도록 작동할 수 있다.

이를 위해 배수구 개폐기(140)는 도 6에 도시된 바와 같이, 구동모터(141), 회전축(142), 개폐커버(143) 및 이차전지(144) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 구동모터(141)는, 사용자가 소변기 본체(110)로 접근함에 따라 근접센서(120)로부터 제1 신호를 수신하면, 회전축(142)을 제2 배수관(132) 쪽으로 회전(시계방향 회전)시켜 개폐커버(143)가 제2 배수관(132)의 입구를 폐쇄하도록 작동할 수 있다. 이때, 제1 배수관(131)의 입구는 개폐커버(143)의 회전에 의해 개방되어 사용자로부터 배출되는 배뇨물을 제1 배수관(131)으로 흐를 수 있도록 할 수 있다.

또한, 구동모터(141)는, 사용자가 소변기 본체(110)로부터 멀어짐에 따라 근접센서(120)로부터 제2 신호를 수신하면, 회전축(142)을 제1 배수관(131) 쪽으로 회전(반시계방향 회전)시켜 개폐커버(143)가 제1 배수관(131)의 입구를 폐쇄하도록 작동할 수 있다. 이때, 제2 배수관(132)의 입구는 개폐커버(143)의 회전에 의해 개방되어 세척물 분사기(150)로부터 배출되는 세척물을 제2 배수관(132)으로 흐를 수 있도록 할 수 있다.

한편, 개폐커버(143)는 배수구의 모양에 따라 다양하게 변경 가능하나, 배수구가 원형일 경우 반원 형태로 이루어질 수 있고, 사각형일 경우 해당 사각형을 반으로 나눈 직사각형으로 이루어질 있다. 또한, 개폐커버(143)는 배뇨물이나 세척물이 다른 배수관으로 유입되는 것을 막으며, 밀폐 성능을 높이기 위하여 금속 재질과 고무 재질로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 이러한 재질로 개폐커버(143)의 구성을 한정하는 것은 아니다. 개폐커버(143)의 중앙부분은 개폐커버(143)가 제1 배수관(131)이나 제2 배수관(132)을 덮은 상태에서 위로 들리지 않고 잘 고정되도록 소정의 무게를 부가하기 위한 금속 재질로 이루어지며, 테두리 부분은 배수구의 가장자리부분으로 배뇨물이나 세척물이 유입되지 않도록 고무 재질로 형성될 수 있다.

상기 배수구 개폐기(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 모터에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배수구 개폐기(140)는 제1 개폐커버(145), 제2 개폐커버(146), 제1 슬라이딩 모터(147), 제2 슬라이딩 모터(148) 및 커버 고정부(149) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 개폐커버(145)는 제1 배수관(131)의 입구를 개폐하고, 제2 개폐커버(146)는 제2 배수관의 입구를 개폐하기 위한 수단으로, 상술한 개폐커버(143)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

상기 제1 슬라이딩 모터(147)는, 근접센서(120)로부터 제1 신호를 수신하면 제1 배수관(131)의 입구가 개방되도록 제1 개폐커버(145)를 슬라이딩 이동시키고, 제2 신호를 수신하면 제1 배수관(132)의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

상기 제2 슬라이딩 모터(148)는, 근접센서(120)로부터 제2 신호를 수신하면 제2 배수관(132)의 입구가 개방되도록 제2 개폐커버(146)를 슬라이딩 이동시키고, 제1 신호를 수신하면 제2 배수관(132)의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

상기 커버 고정부(149)는, 제1 배수관(131)의 입구와 제2 배수관(132)의 입구 사이에 설치되어, 슬라이딩되어 이동하는 제1 개폐커버(145) 및 제2 개폐커버(146)의 단부를 각각 삽입 고정할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 배수구 개폐기(140) 또한, 별도의 이차전지(미도시)를 포함하여 제1 회전 발전기(160)로부터 공급되는 전기 에너지를 충전하여 사용할 수 있다. 이때, 이차전지(미도시)또한, 단순 전지의 형태만을 한정하는 것이 아니라, 충방전 회로가 함께 설치된 또 하나의 배터리모듈일 수 있으며, 외부 전원을 공급 받아 충전될 수도 있다.

상기 세척물 분사기(150)는 근접센서(120)로부터 제2 신호를 수신하는 경우 소변기 본체(110)의 내벽을 따라 세척물을 분사하도록 구성될 수 있다. 이러한 세척물 분사기(150)는 제2 신호를 수신한 후 일정 시간(대략 1 내지 2초) 이후 동작하도록 함으로써, 배수구 개폐기(140)와의 일정한 구동 딜레이를 가질 수 있다. 이러한 이유는, 배수구 개폐기(140)가 제2 신호를 받아 제1 배수관(131)의 입구를 완전히 폐쇄하기 이전에 세척물이 분사되는 것은 막기 위함이다.

상기 제1 회전 발전기(160)는, 소변기 본체(110)의 내부에 설치되고, 분사되는 세척물이나 배뇨물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생시킬 수 있다. 이를 위해 제1 회전 발전기(160)는 도 7에 도시된 바와 같이, 유도전류 발생부(161)와 회전날개(162)를 포함할 수 있다.

상기 유도전류 발생부(161)는 대략 원통형으로 이루어져 양측이 소변기 본체(110)에 고정될 수 있으며, 그 코어 부분에는 자석과 그 바깥쪽으로는 코일이 설치됨으로써, 회전에 의한 유도전류가 발생될 수 있다. 또한, 유도전류 발생부(161)에는 보다 강한 회전력을 발생시키기 위한 베이링(미도시)과 교류전류를 직류전류로 변환하기 위한 정류기(미도시) 등이 추가적으로 구성될 수 있다.

상기 유도전류 발생부(161)는 회전에 의해 발생되는 전류를 배수구 개폐기(140)의 이차전지(144)와 근접센서의 전원부(미도시)로 공급하여 해당 충전되도록 할 수 있다. 이때, 이차전지(144)는 단순 전지의 형태만을 한정하는 것이 아니라, 충방전 회로가 함께 설치된 또 하나의 배터리모듈일 수 있다. 이차전지(144)는 외부 전원을 공급 받아 충전될 수도 있다.

상기 회전날개(162)는 유도전류 발생부(161)의 외측에 일정 간격마다 고정되며, 축 방향과 나란히 배치된 다수의 플레이트를 포함할 수 있으며, 고무재질이나 금속재질로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 회전날개(162)의 재질이나 구조를 한정하는 것은 아니다.

이러한 제1 회전 발전기(160)는 하나 이상 설치될 수 있으나, 좀 더 강한 회전력을 얻기 위해서는 세척물 분사기(150)와 근접한 위치에 설치되는 것이 바람직하며, 배뇨물이 떨어지는 위치를 고려할 때는 그보다 아래에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 저수조(200)는 소변기(100)로부터 배출되는 배뇨물과 세척물을 각각 분리하여 저장할 수 있다. 이를 위해, 저수조(200)는 제1 저장부(210), 제2 저장부(220), 격벽부(230), 트랩부(240), 제1 온도센서(250), 제2 온도센서(260) 및 제2 회전 발전기(270) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 저장부(210)는 소변기로부터 배출되는 배뇨물을 임시 저장할 수 있다. 여기서, 배뇨물을 임시 저장한다는 것은 일정 조건을 만족하는 시간 동안만 저장하고, 그렇지 않은 경우 배출한다는 것을 의미하는 것으로, 일정 조건은 배뇨물의 온도 값일 수 있으며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.

상기 제1 저장부(210)는 각각의 배수관(130)을 통해 소변기(100)와 각각 연결되어 각 소변기(100)를 통해 받은 배뇨물을 저장할 수 있다. 이러한 제1 저장부(210)는 저장하고 있는 배뇨물의 온도 저하를 최소화하기 위하여 단열 재질로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 알루미늄 및 스티로폼 등의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제2 저장부(220)는 소변기(100)로부터 배출되는 세척물을 저장할 수 있다. 이러한 제2 저장부(220) 또한 각각의 배수관(130)을 통해 소변기(100)와 각각 연결되어 각 소변기(100)를 통해 받은 세척물을 저장할 수 있다.

한편, 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220) 각각의 하부에는 배출구가 형성되어 있어 제1 저장부(210)에 저장된 배뇨물과 제2 저장부(220)에 저장된 세척물이 각각 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 격벽부(230)는 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220) 간을 물리적으로 분리하기 위한 수단으로, 열전소자(300)가 설치될 수 있다. 이러한 격벽부(230)는 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220) 간의 열 교환 현상이 일어나는 것을 최소화하기 위하여, 그 내부가 빈 형태 또는 내부에 단열재가 개재되어 이루어질 수 있다.

상기 트랩부(240)는 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)의 배출구에 각각 설치되어 배뇨물과 세척물의 방출을 위해 개폐 동작을 수행할 수 있다. 이러한 트랩부(240)는 일정 조건이나 일정 시간 간격으로 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)의 배출구에 대한 개폐 동작을 수행할 수 있다.

상기 제1 온도센서(250)는 제1 저장부(210)에 저장된 배뇨뮬의 온도를 일정 시간마다 측정하고, 측정된 제1 온도 데이터를 트랩부(240)로 전송할 수 있다.

상기 제2 온도센서(260)는 제2 저장부(220)에 저장된 세척물의 온도를 일정 시간마다 측정하고, 측정된 제2 온도 데이터를 트랩부(240)로 전송할 수 있다.

이때, 트랩부(240)는 제1 온도센서(250)로부터 수신된 제1 온도 데이터와 제2 온도센서(260)로부터 수신된 제2 온도 데이터를 비교하고, 이들의 차이 즉 온도 차이 값이 미리 설정된 기준 온도 차이 값 이하인 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행하여, 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)에 각각 저장된 배뇨물과 세척물을 외부로 방출할 수 있다.

또한, 제2 온도센서(260) 없이 제1 온도센서(250)만 설치되는 경우, 트랩부(240)는 제1 온도센서(250)에서 측정된 온도 값이 미리 설정된 기준 온도 값 이하가 되는 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행할 수 있다.

이는, 저수조(200)에 저장된 배뇨물의 온도가 내려가거나 세척물의 온도가 올라가서 배뇨물과 세척물 간의 온도 차이가 열전소자(300)에 의해 전류를 생성할 수 없을 정도로 변할 경우, 저장된 배뇨물과 세척물이 이용 가치가 떨어지기 때문에, 이를 판단하여 외부로 방출하기 위함이다.

상기 제2 회전 발전기(270)는, 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)로부터 배출되는 배뇨물 및 세척물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생할 수 있다. 이러한 제2 회전 발전기(270)는 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)의 배출구와 연결되고, 제1 저장부(210)와 제2 저장부(220)로부터 배출되어 낙하하는 배뇨물과 세척물에 의해 회전함으로써 유도전류를 발생시킬 수 있다. 이러한 제2 회전 발전기(270)는 상술한 제1 회전 발전기(160)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 제2 회전 발전기(270)에서 발생되는 유도전류는 트랩부(240)로 공급되고, 트랩부(240)는 별도의 배터리모듈을 구비하여 제2 회전 발전기(270)로부터 공급되는 전기 에너지를 충전하여 사용할 수 있다.

상기 열전소자(300)는 저수조(200)에 저장된 배뇨뮬과 세척물 간의 온도 차이에 의해 발전하며, 이때 생성되는 전류를 배터리모듈(400)로 전달하여 배터리모듈(400)을 충전시킬 수 있다. 이러한 열전소자(300)는, 열과 전기의 상호작용 즉 펠티어 효과(Peltier effect)를 나타내는 반도체 소자로, 내부에는 다수의 N형과 P형 반도체, 그 상하부에 양극과 음극의 전기전도판, 그 상하부에 세라믹판으로 이루어질 수 있다.

상기 배터리모듈(400)은, 열전소자(300)로부터 발생되는 전기 에너지를 저장하기 위한 수단으로, 다수의 이차전지 셀과 충방전 및 보호 회로부로 구성될 수 있으며, 이렇게 축적된 전기 에너지는 소변기 발전 장치(1000)가 설치된 휴게소, 공연장 등 공공시설물 화장실의 환풍기, 휴대기기 충전기, 소형전등 등의 임시 전원으로 사용 가능하다.

이상에서는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치(1000)가 소변기와 함께 구성된 형태로 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 기존의 소변기에 설치된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 기존 공중화장실에 설치된 소변기 본체에 근접센서(120), 배수관(130), 배수구 개폐기(140), 세척물 분사기(150), 제1 회전 발전기(160), 저수조(200), 열전소자(300) 및 배터리모듈(400)을 설치하여 구현할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 소변기 발전 장치와 연동되는 간이 세면 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 소변기 발전 장치(100)에서 근접센서(120)가 사용자가 멀어짐을 감지하면 제3 신호를 간이 세면 장치(500)로 출력하고, 간이 세면 장치(500)는 제3 신호에 의해 사용자가 손을 씻을 수 있도록 밸브가 자동으로 오픈할 수 있다.

이때, 사용자가 간이 세면 장치(500)를 통해 손을 세척한 이후 사용된 물은 다시 소변기(100)의 세척물 임시 저장소로 이동되어 저장된 후, 소변기(100)의 다음 세척물 분사 시 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1000: 소변기 발전 장치 100: 소변기
110: 소변기 본체 120: 근접센서
130: 배수관 131: 제1 배수관
132: 제2 배수관 140: 배수구 개폐기
141: 구동모터 142: 회전축
143: 개폐커버 144: 이차전지
145: 제1 개폐커버 146: 제2 개폐커버
147: 제1 슬라이딩 모터 148: 제2 슬라이딩 모터
149: 커버 고정부 150: 세척물 분사기
160: 제1 회전 발전기 161: 유도전류 발생부
162: 회전날개 200: 저수조
210: 제1 저장부 220: 제2 저장부
230: 격벽부 240: 트랩부
250: 제1 온도센서 260: 제2 온도센서
270: 제2 회전 발전기 300: 열전소자
400: 배터리모듈 500: 간이 세면 장치

Claims (11)

1. 배뇨물과 세척물을 서로 분리하여 배출하는 적어도 하나 이상의 소변기;
   상기 소변기로부터 배출되는 배뇨물과 세척물을 각각 분리하여 저장하는 저수조;
   상기 저수조에 저장된 배뇨뮬과 세척물 간의 온도 차이에 의해 발전하는 적어도 하나 이상의 열전소자; 및
   상기 열전소자로부터 발생되는 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리모듈을 포함하고,
   상기 소변기는,
   소변기 본체;
   사용자의 접근을 감지하여 제1 신호를 출력하고, 사용자의 멀어짐을 감지하여 제2 신호를 출력하는 근접센서;
   상기 소변기 본체와 상기 저수조 사이에 연결되고, 배뇨물을 배출하기 위한 제1 배수관과 세척물을 배출하기 위한 제2 배수관을 포함하는 배수관;
   상기 소변기 본체의 배수구에 설치되고, 상기 제1 신호를 수신하는 경우 상기 제1 배수관의 입구를 개방하여 상기 제2 배수관의 입구를 폐쇄하고, 상기 제2 신호를 수신하는 경우 상기 제2 배수관의 입구를 개방하여 상기 제1 배수관의 입구를 폐쇄하도록 작동하는 배수구 개폐기; 및
   상기 제2 신호를 수신하는 경우 상기 소변기 본체 내벽을 따라 세척물을 분사하는 세척물 분사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 소변기는,
   상기 소변기 본체의 내부에 설치되고, 배뇨물 또는 세척물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생시키기 위한 제1 회전 발전기를 더 포함하고,
   상기 배수구 개폐기와 상기 근접센서 중 적어도 하나는,
   상기 제1 회전 발전기에 의해 발생되는 유도전류를 공급 받아 충전하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 배수구 개폐기는,
   상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 의해 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 구동모터;
   상기 구동모터에 의해 회전하는 회전축; 및
   상기 회전측에 결합되어 회전됨에 따라 상기 제1 배수관의 입구 또는 상기 제2 배수관의 입구를 커버하기 위한 개폐커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 배수구 개폐기는,
   상기 제1 배수관의 입구를 개폐하기 위한 제1 개폐커버;
   상기 제2 배수관의 입구를 개폐하기 위한 제2 개폐커버;
   상기 제1 신호를 수신하면 상기 제1 배수관의 입구가 개방되도록 상기 제1 개폐커버를 슬라이딩 이동시키고, 상기 제2 신호를 수신하면 상기 제1 배수관의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시키는 제1 슬라이딩 모터;
   상기 제2 신호를 수신하면 상기 제2 배수관의 입구가 개방되도록 상기 제2 개폐커버를 슬라이딩 이동시키고, 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제2 배수관의 입구가 폐쇄되도록 슬라이딩 이동시키는 제2 슬라이딩 모터; 및
   상기 제1 배수관의 입구와 상기 제2 배수관의 입구 사이에 설치되어, 슬라이딩되어 이동하는 상기 제1 개폐커버 및 상기 제2 개폐커버의 단부가 각각 삽입 고정되는 커버 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 저수조는,
   상기 소변기로부터 배출되는 배뇨물을 저장하기 위한 제1 저장부;
   상기 소변기로부터 배출되는 세척물을 저장하기 위한 제2 저장부;
   상기 제1 저장부와 상기 제2 저장부를 분리하기 위한 격벽부; 및
   상기 제1 저장부 및 상기 제2 저장부의 배출구에 각각 설치되어 배뇨물과 세척물의 방출을 위해 개폐 동작을 수행하는 트랩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 저수조는,
   상기 제1 저장부에 저장된 배뇨뮬의 온도를 측정하는 더 제1 온도센서를 포함하고,
   상기 트랩부는,
   상기 제1 온도센서에서 측정된 온도 값이 미리 설정된 기준 온도 값 이하가 되는 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 저수조는,
   상기 제2 저장부에 저장된 세척물의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 더 포함하고,
   상기 트랩부는,
   상기 제1 온도센서와 상기 제2 온도센서에서 각각 측정된 온도 값의 차이가 미리 설정된 기준 온도 차이 값 이하인 경우 일정 시간 동안 개방 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
9. 제6 항에 있어서,
   상기 저수조는,
   상기 제1 저장부 및 상기 제2 저장부로부터 배출되는 배뇨물 및 세척물에 의해 회전하고, 회전력에 의한 유도전류를 발생시키기 위한 제2 회전 발전기를 더 포함하고,
   상기 트랩부는,
   상기 제2 회전 발전기에 의해 발생되는 유도전류를 공급 받아 충전하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
   
10. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 저장부는 배뇨물의 온도를 유지하기 위한 단열 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 소변기 발전 장치.
    
11. 삭제

Images