KR200376769Y1

KR200376769Y1 - 수온감응 발광 샤워헤드

Info

Publication number: KR200376769Y1
Application number: KR20-2004-0034205U
Authority: KR
Inventors: 윤승엽
Original assignee: (주) 엔유알아이인터내셔날
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-03-11

Abstract

수도물의 온도를 감지하여 감지된 수온에 따라 다른 색깔의 빛을 노즐부(10)로 방출하는 발광체를 포함하는 수온감응 발광 샤워헤드로서, 샤워헤드의 노즐부(10) 중앙의 회전중심을 회전축(102)으로 하여 회전가능하게 설치되어 통과하는 물의 수압에 의해 회전하는 임펠러(104), 상기 임펠러(104)와 함께 동시에 회전하도록 물리적으로 결합되어 있는 회전자(106), 상기 회전자(106)의 주위에 배치되어, 상기 임펠러(104)가 회전하면 이에 결합되어 함께 회전하는 회전자(106)와의 상호작용에 의해 발전작용이 이루어지도록 하는 고정자(108), 샤워헤드 내의 물의 온도를 감지하는 수온센서(110), 상기 회전자(106)와 고정자(108)에 의해 발생한 전력에 의해 동작하여 상기 수온센서(110)에서 감지된 물의 온도를 소정의 기준값과 비교하여 결과신호를 출력하는 수온비교부(111), 상기 수온비교부(111)의 출력신호에 따라 다른 색상의 빛을 발광하는 발광체를 포함하여 구성된다.

Description

수온감응 발광 샤워헤드{Shower head for lighting in response to water temperature}

본 고안은 본 출원인이 선출원한 공개특허(공개번호 10-2003-0013498), "수온감응식 수도 발광장치"의 기본원리를 이용한 것으로서, 특히, 상기 공개특허에 개략적으로 소개되어 있는 수온감응 발광 샤워헤드의 구체적 구성을 개시하고 있다.

본 출원인의 상기 공개특허는, 수도관을 통하여 토출되는 물의 수압을 이용하여 전기를 발생시키고 이를 동력원으로 하여 사용하는 수도물의 수온에 따라 다른 색깔의 빛을 발하여 사용자로 하여금 물의 온도를 시각적으로 확인할 수 있도록 함으로써 심미적 효과 및 갑작스런 수온의 변화에 대비할 수 있도록 하는 장치이다.

도1을 참조하여 설명하면, 상기 공개특허는, 수도물의 토출 압력을 이용하여 소형 자석 터빈을 회전시킴으로써 교류를 생산하는 발전부(10)와, 상기 발전부(10)에서 만들어진 교류를 직류로 전환하여 각 구성요소에 공급하는 전원부(20)와, 수도관의 개폐여부를 감지하여 상기 전원부(20)의 전원공급을 제어하는 제어부(30)와, 냉수와 온수와 혼합되는 부분에 설치되어 수도물의 온도를 감지하는 센서부(40)와, 상기 센서부(40)에서 감지된 수온에 따라 색깔을 달리하여 빛을 출력하는 발광체(50) 및 상기 발광체(50)에서 출력된 빛을 입력받아 수도관의 토출구까지 전달하는 광전달부(60)로 구성된다.

상기 공개특허에는 또한, 도2와 같이 투명 또는 반투명의 재질로 외피는 굴절율이 높고 내피는 굴절율이 낮은 호스(70)로 연결된 샤워헤드가 개시되어 있다. 도2에 도시된 샤워헤드에서는 광전달부(60)를 통하여 전달되는 빛을 내피와 외피의 굴절율이 다른 호스(70)로 유도함으로써 호스 내에서 빛이 전반사에 의해 전달되어 호스(70) 전체 또는 노즐부(10)가 물의 온도에 따라 다른 빛을 발하도록 하는 내용이 간략하게 소개되어 있다.

본 출원인은 도1에 따른 수온감응 발광 수도꼭지의 기본원리를 이용하여 수온에 따라 다른 색상의 빛을 발광하는 샤워헤드를 연구하여, 샤워헤드의 형태에 최적으로 적용가능한 구조의 수온감응 발광장치를 고안하게 되었다. 출원인의 선출원 특허에 개시되어 있는 샤워헤드 구조에 따르면 호스에 광섬유 등의 광전달부가 내장되어야 하나, 이러한 구조에 따르면 단가의 상승은 물론, LED와 실제 광방출부(샤워헤드 노즐)가 멀기 때문에 LED의 밝기가 강한 것을 사용해야 하고 발전부가 좁은 곳에 위치하기 때문에 발전 용량이 제한되어 있는 문제가 있는바, 이를 해소하여 샤워헤드에 적합한 구조의 수온감응 발광 구조를 새로 연구하여 개발하게 된 것이다.

따라서 본 고안의 목적은 샤워헤드의 형태에 최적으로 적용가능하도록 구현된 수온감응 발광 샤워헤드를 제공하는 것이다.

기본적으로 본 고안은, 수도물의 온도를 감지하여 감지된 수온에 따라 다른 색깔의 빛을 발광하는 기능을 하는 샤워헤드이다.

도1~6을 참조하여 본 고안에 따른 샤워헤드의 구성 및 작용을 설명한다. 도1에서 샤워헤드는 통상의 경우와 같이, 호스를 통해 헤드 입수구(103)로 들어오는 물(W)이 통과하는 공간(101)과 이 물이 강한 수압으로 분출되는 노즐부(10)를 포함한다. 다만 본 고안에서는 물이 통과하는 공간(101) 이외에 이하에서 설명할 전기적 동작부가 추가로 포함된다.

상기 물이 통과하는 공간(101) 중앙의 회전중심에 회전축(102)이 설치되고, 이 회전축에 임펠러(104)가 결합된다. 임펠러(104)는 헤드 입수구(103)로 들어오는 물의 수압에 의해 회전하는데, 도5에서 보는 바와 같이 다수의 회전날개(105)를 갖고 있어서 들어오는 물에 의해 빠르게 회전한다. 본 고안에 있어서, 이 임펠러(104)의 회전속도는 발생하는 전력의 크기에 직접 관계되기 때문에 가능한한 임펠러(104)의 회전속도를 높혀야 하는데, 이를 위해 도5에서와 같이 회전날개(105)가 입수구(103)를 통해 들어오는 물과의 접촉면적을 넓히기 위하여 소정 각도로 기울어져 있다(도6에서 원주의 법선에 대하여 θ1의 각도로 기울어져 있음을 볼 수 있다). 또한 더욱 임펠러(104)의 회전속도를 높이도록 접촉면적을 넓히기 위하여 입수구(103)의 출수 방향도 기울어져 있다. 도5에서, 입수구(103)의 출수 방향이 회전날개(105)의 기울기와 반대인 -θ2의 각도로 기울어져 있음을 볼 수 있다.

회전자(106)가 상기 임펠러(104)와 함께 동시에 회전하도록 물리적으로 결합되어 있다. 본 고안에서 회전자(106)는 임펠러(104)에 부착되어 있는 영구자석으로 구현될 수 있는데, 임펠러(104)와 회전자(106)의 결합구조는 당업자에 의해 다양하게 실시될 수 있다. 또한, 영구자석의 형태도 다양하게 적용할 수 있다. 가령 연속된 링 형태로 임펠러(104)에 결합될 수도 있고 다수의 영구자석이 따로따로 설치되어 단속링의 형태로 배치될 수도 있다.

상기 회전자(106)에 인접하여 이 회전자(106)의 회전에 따른 상호작용에 의해 발전작용을 하는 고정자(108)가 설치된다. 고정자(108)의 형태는 도6에 예시하였다. 도6에서 도시한 구조는 하나의 예시도로서 발전기의 구성에 있어서 관용기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 회전자(106)와 고정자(108)가 인접하고 회전자(106)과 회전함으로써 회전자인 영구자석의 자기장이 변화되면서 고정자(108)의 코일(109)에 전기력이 발생하여 발전작용이 일어난다. 발생한 전력은 이하 설명하는 수온센서에 의해 감지된 온도에 따라 발광체를 점등하는 회로의 구동에 이용된다.

수온센서(110)가 샤워헤드 내를 통과하는 물의 온도를 감지하기 위하여 설치된다. 수온센서(110)의 설치 위치는 임의적인데, 물이 지나가는 통로에 설치되되 물의 흐름을 방해하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 수온센서(110)는 온도에 따라 다른 값의 저항값이나 정전용량값 또는 기타 전기신호를 발생하는 소자로서 공지되어 있다. 예를 들어, 반도체 타입의 서미스터를 사용할 수도 있고 물리적 소자인 열전대를 이용할 수도 있다.

상기 회전자(106)와 고정자(108)에 의해 발생한 전력에 의해 동작하여 상기 수온센서(110)에서 감지된 물의 온도가 소정값보다 큰 경우에는 제1신호를 출력하고, 작으면 제2신호를 출력하며, 같으면 제1신호와 제2신호를 모두 출력하는 수온비교부(111)가 포함된다. 이 수온비교부(111)는 미리 설정된 기준값과 입력되는 값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 신호를 출력하는 역할을 하는 것으로, 트랜지스터 또는 OP앰프, 저항, 커패시터 등의 소자를 이용하여 당업자가 용이하게 구성가능하다.

본 고안에서는, 상기 수온비교부(111)에서 출력되는 신호에 의해 발광하는 발광체(112)가 필요하다. 즉, 발광체(112)로는 상기 수온비교부(111)에서 제1신호가 출력되면 제1색의 빛(가령 적색)을 발하고 제2신호가 출력되면 제2색의 빛(가령 청색)을 발하며, 제1신호와 제2신호가 모두 출력되면 상기 두 가지 색을 모두 발광하는 LED를 사용할 수 있다. 현재, 하나의 패키지에 복수의 색광을 발광하는 다색발광 LED가 시판되고 있다. 다른 실시예로서, 발광체(112)를, 제1색 발광용 LED와 제2색 발광용 LED를 별도로 설치하여 수온비교부(111)의 출력 신호에 따라 별도로 각 LED를 점등시키는 것도 가능하다. 이 경우에는 제1신호와 제2신호가 모두 출력될 경우에는 두 LED가 모두 점등되어 색혼합이 이루어질 것이다. 이와 같이, 상기 제1신호 및 제2신호에 의해 LED를 선택적으로 발광하는 것도 당업자가 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어, LED에 공급되는 전압을 트랜지스터나 스위칭다이오드를 통해 연결해 놓고 상기 제1 및 제2신호에 따라 스위칭되도록 하여 LED를 선택적으로 동작시킬 수 있다.

상기 수온센서(110), 수온비교부(111), 발광체(112)는 하나의 인쇄회로기판(114)에 탑재될 수 있다. 인쇄회로기판(114)은 도4에 상세히 나타내었다. 도4에 나타낸 인쇄회로기판(114)의 중앙에 있는 공간은 물이 통과하는 공간(101)이다. 도4에서 빛의 광량을 높히기 위하여 다수의 발광체(112)가 탑재되어 있음을 볼 수 있다.

한편, 상술한 수온비교부(111)는 수온센서(110)에서 출력된 신호를 기준값과 비교하여 클 경우, 같을 경우, 작을 경우를 판단하여 각각 세 가지 신호를 출력하였다(즉, 제1신호, 제2신호, 제1+제2신호). 그러나 이러한 신호의 개수는 당업자가 임의적으로 선택할 수 있다. 가령 수온을 비교한 값을 다섯 단계로 설정하여 신호를 출력할 수도 있고, 한편, 상기 수온비교부(111)가 위와 같이 디지털적으로 수온을 비교토록 하는 것이 아니라 수온센서(110)의 출력신호를 아날로그적으로 리니어하게 전압으로 변환하여 수온의 변화에 따라 LED에 공급하는 전압을 선형으로 변화시켜서 LED의 발광색상을 변화시킬 수도 있다. 이러한 신호처리 기법도 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.

이상에서, 실시예를 통해 본 고안의 기술적 사상을 구체화하였지만, 본 고안의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 등록청구범위의 기술적 범위 내에서 당업자가 본 고안의 기술적 사상을 여러가지로 변형실시하는 것은 가능하다. 따라서, 등록청구범위에 포함되는 변형실시는 모두 본 고안의 기술적 범위에 포함될 것이다.

이상에서와 같이, 본 고안에 따르면, 수온감응식 발광 수도장치를 샤워헤드에 적용하는데 있어서, 샤워헤드의 구조에 적합한 구성으로 구현할 수 있어서 본 출원인이 선출원한 특허인 수온감응식 발광 수도장치의 효과를 극대화할 수 있다.

도1은 본 고안의 기초가 되는 공개특허의 개략 구성도.

도2는 본 고안의 기초가 되는 공개특허에 개시된 본 고안의 개념 소개도.

도3은 본 고안에 따른 샤워헤드의 종단면도.

도4는 도3의 A-A 단면도.

도5는 도3의 B-B 단면도.

도6은 도3의 C-C 단면도.

Claims

수도물의 온도를 감지하여 감지된 수온에 따라 다른 색깔의 빛을 노즐부(10)로 방출하는 발광체를 포함하는 수온감응 발광 샤워헤드로서,

샤워헤드의 노즐부(10) 중앙의 회전중심을 회전축(102)으로 하여 회전가능하게 설치되어 통과하는 물의 수압에 의해 회전하는 임펠러(104),

상기 임펠러(104)와 함께 동시에 회전하도록 물리적으로 결합되어 있는 회전자(106),

상기 회전자(106)의 주위에 배치되어, 상기 임펠러(104)가 회전하면 이에 결합되어 함께 회전하는 회전자(106)와의 상호작용에 의해 발전작용이 이루어지도록 하는 고정자(108),

샤워헤드 내의 물의 온도를 감지하는 수온센서(110),

상기 회전자(106)와 고정자(108)에 의해 발생한 전력에 의해 동작하여 상기 수온센서(110)에서 감지된 물의 온도를 소정의 기준값과 비교하여 결과신호를 출력하는 수온비교부(111),

상기 수온비교부(111)의 출력신호에 따라 다른 색상의 빛을 발광하는 발광체를 포함하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제1항에 있어서, 상기 회전자(106)는 영구자석이고, 상기 고정자(108)는 코어와 코일(109)로 이루어진 전자석 구조인 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제1항에 있어서,

상기 수온비교부(111)는 상기 수온센서(110)에서 감지된 물의 온도가 소정값보다 큰 경우에는 제1신호를 출력하고, 작으면 제2신호를 출력하며, 같으면 제1신호와 제2신호를 모두 출력하고,

상기 발광체(112)는 상기 수온비교부(111)에서 제1신호가 출력되면 제1색의 빛을 발광하고 제2신호가 출력되면 제2색의 빛을 발광하며, 제1신호와 제2신호가 모두 출력되면 상기 두 가지 색을 모두 발광하는 LED인 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제1항에 있어서,

상기 수온비교부(111)는 수온센서(110)에서 출력된 신호를 리니어하게 전압으로 변환하여 출력하고,

상기 발광체(112)는 상기 수온비교부(111)에서 출력되는 신호의 리니어한 변화에 따라 발광색상이 변화되는 LED인 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 LED는 하나의 패키지에서 복수의 색광을 발광하는 다색발광 LED인 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 LED는 제1색 발광용 LED와 제2색 발광용 LED를 별도로 포함하는 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.
제1항에 있어서, 상기 회전자(106)는 영구자석이고 상기 고정자(108)는 금속코어에 코일이 권선되어 있는 전자석 형태인 것을 특징으로 하는, 수온감응 발광 샤워헤드.