KR20100131788A

KR20100131788A - 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기

Info

Publication number: KR20100131788A
Application number: KR1020090050559A
Authority: KR
Inventors: 이규량; 이경헌
Original assignee: 웅진코웨이주식회사
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-12-16
Also published as: KR101576293B1

Abstract

자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기가 제공된다. 개시된 자동전력발생장치는 원수공급유로 상에 회전가능하게 배치되는 회전축, 상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되는 임펠러, 및 상기 회전축 상에 고정되는 자력체로 구성되는 회전부, 및 상기 자력체로부터 소정거리 이격된 상태에서 연동하여 구동하는 회전체, 및 상기 회전체를 둘러싸며 상기 회전체의 회전구동에 의해서 기전력이 유도되는 고정체로 이루어지는 발전부를 포함하며, 상기 회전체 및 고정체는 일체화된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 자동전력발생장치는 물발전기의 회전부 구성요소인 회전체와 고정체를 일체형으로 제작하여 상기 회전체와 고정체 사이의 이격 공간을 제거하고, 임펠러에 부설된 자력체와 연동하는 상기 회전체의 구동이 원활하도록 상기 자력체와 회전체를 근접하여 배치되는 것을 통해 기전력이 효율적으로 유도될 수 있게 한다.

임펠러, 회전체, 고정체, 일체화, 발전기, 전력, 자력체

Description

자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기{Automatic Power Generation Apparatus and Softener having the same}

본 발명은 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원수의 유입에 의해 작동하는 임펠러와 연동하여 전력을 발생하는 발전부의 구성요소인 회전체와 고정체를 일체형으로 제작하여 상기 회전체의 회전에 의한 고정체로의 기전력의 발생이 용이하게 함으로써 전력발생 효율을 상승시킨 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기에 관한 것이다.

현재, 가정 또는 사무실 등에 설치되는 연수기는 수돗물에 포함되어 있는 경수성 이온을 화학적으로 변환시켜 연수화된 물로 만들어 주는 기본적인 기능을 갖는다.

연수기는 인체에 유해한 물질을 제거하는 과정을 통해 세안, 샤워 또는 식기의 세척 등에 다양하게 사용될 수 있다는 장점이 있다. 상기의 연수기의 장점을 이용하기 위해서는 꾸준한 전력의 공급이 이루어져야 하는데, 별도의 전원부로부터 유선의 코드를 이용해서 전력을 공급받는 방식이 일반적인 방식이 될 수 있고, 더불어 배터리를 이용하여 전원부로부터 충전하는 방식도 있을 수 있지만 번거로운 측면이 있고 주기적으로 사용자가 충전을 진행해야 한다는 문제점이 있게 된다. 그리고, 전원부를 통해 전력을 공급받아 구동을 필요로 하는 모터 또는 밸브 등을 작동하는 과정에서 소요되는 전력으로 인한 비용 발생도 문제가 될 수 있다.

최근에는 물이 입수되는 관로상에 날개부재의 형상을 취한 임펠러를 이용하여 회전운동에너지를 발생하고 자력체를 이용하여 상기 회전운동에너지를 전기적인 에너지로 변환할 수 있게 하는 물발전기에 대한 기술이 연구되고 있는 실정이다. 임펠러 및 상기 임펠러와 자기적으로 연동하는 회전체에 각각 별도의 자력체를 부설한 후에 상기 임펠러의 회전에 따라서 상기 회전체가 전자기적인 힘에 의해 회전을 하게 되는 구조로서, 상기의 물발전기는 자체적으로 발생하는 기전력을 이용하여 필요한 전력을 생산할 수 있다.

한편, 기존에 물발전기의 구조는 회전체를 둘러싸도록 고정체가 상기 회전체와 동심원을 이루도록 이격배치되거나 고정체를 중심으로 하고 회전체가 상기 고정체 둘레를 회전하는 과정을 통해 기전력을 발생할 수 있는 구조로 유지되는 것을 알 수 있다. 특히 회전체가 고정체의 주위를 회전하는 구조를 보면, 임펠러에 부설되는 자력체가 회전체와 전자기적인 연동에 의해 회전체로 회전력을 전달하게 되는데 상기 임펠러로 입수되는 원수의 유량 및 유속이 증가하여 임펠러의 회전속도에 비해 자력체들이 상대적으로 무거우므로 정상적인 회전체의 회전속도를 기대하기 어려운 면이 있다. 따라서, 물발전기에서의 전력 발생효율이 물의 입수유량에 비해 낮은 상태로 유지될 수 있다는 한계가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 물발전기의 발전부 구성요소인 회전체와 고정체를 일체형으로 제작하여 상기 회전체와 고정체 사이의 이격 공간을 제거하고, 임펠러에 부설된 자력체와 연동하는 상기 회전체의 구동이 원활하도록 상기 자력체와 회전체를 근접하여 배치되는 것을 통해 기전력이 효율적으로 유도될 수 있는 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 자동전력발생장치는 원수공급유로 상에 회전가능하게 배치되는 회전축, 상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되는 임펠러, 및 상기 회전축 상에 고정되는 자력체로 구성되는 회전부, 및 상기 자력체로부터 소정거리 이격된 상태에서 연동하여 구동하는 회전체, 및 상기 회전체를 둘러싸며 상기 회전체의 회전구동에 의해서 기전력이 유도되는 고정체로 이루어지는 발전부를 포함하며, 상기 회전체 및 고정체는 일체화된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 고정체는 상기 회전체의 둘레를 감싸는 권선 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 임펠러가 내부에 수용되는 동시에 상기 원수공급유로를 통한 원수가 유동할 수 있는 공간을 구비하는 덮개부, 및 상기 덮개부의 하부에 위치하며, 상기 자력체가 수용될 수 있는 삽입공이 형성되어 있는 몸체부를 더 포함하며, 상기 덮개부와 몸체부가 결합된 상태에서 상기 회전부는 주위와 밀폐되는 구조로 이루어져, 상기 원수공급유로를 통한 원수는 상기 덮개부와 삽입공 외부로 누설되지 않는 구조일 수 있다.

또한, 상기 원수공급유로를 통한 원수는 연수기에 공급될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 다른 관점에 따른 연수기는 수전구로부터 원수공급유로를 통해 원수를 공급받는 방향전환밸브, 상기 방향전환밸브로부터 원수를 공급받는 재생통, 상기 방향전환밸브로부터 원수를 공급받거나 연수화된 물을 공급하는 연수통, 상기 원수공급유로 상에 배치되어 전력을 생산하는 자동전력발생장치, 상기 자동전력발생장치에서 발생된 전력이 저장되는 충전부, 및 상기 충전부와 상기 방향전환밸브에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하며, 상기 자동전력발생장치는 상기 원수공급유로 상에 배치되는 임펠러와 동기화되어 회전하는 자력체, 상기 자력체로부터 소정거리 이격된 상태에서 연동하여 구동하는 회전체, 및 상기 회전체를 둘러싸며 상기 회전체의 회전구동에 의해서 기전력이 유도되는 고정체를 포함하며, 상기 회전체와 고정체는 일체화된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기는 물발전기의 회전부 구성요소인 회전체와 고정체를 일체형으로 제작하여 상기 회전체와 고정체 사이의 이격 공간을 제거하고, 임펠러에 부설된 자력체와 연동하는 상기 회전체의 구동이 원활하도록 상기 자력체와 회전체를 근접하여 배치되는 것을 통해 기전력이 효율적으로 유도될 수 있게 한다.

더불어, 회전체 주위에 고정체를 코일 형상으로 구성하는 구조로서 유지하여 회전체를 기존에 비해 상대적으로 소형으로 제작하는 과정을 통해 회전구동이 용이하게 하여 상기 회전체의 회전속도를 높이게 되는 효과가 있다. 또한, 자동전력발생장치를 수전구로부터의 원수입수유로 상에 위치시켜 유동하는 원수의 흐름을 이용하여 자동으로 전력을 발생, 충전하여 전기적 에너지를 필요로 하는 부위에 적절히 사용하게 할 수 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 자동전력발생장치 및 이를 구비한 연수기를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동전력발생장치가 연수기 상의 원수입수유로 상에 배치된 상태를 나타낸 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 자동전력발생장치의 분해 사시도, 및 도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 자동전력발생장치(100)를 구비한 연수기 시스템의 전체적인 구조를 먼저 살핀다. 연수기 시스템은 수전구(10)로부터 원수공급유로(12)를 통해 원수를 공급받는 방향전환밸브(20), 방향전환밸브(20)로부터 원수를 공급받는 재생통(30), 방향전환밸브(20)로부터 원수를 공급받거나 연수화된 물을 공급하는 연수통(40), 원수공급유로(12) 상에 배치되어 전력을 생산하는 자동전력발생장치(100), 자동전력발생장치(100)에서 발생된 전력이 저장되는 충전부(50), 및 충전부(50)와 방향전환밸브(20)에 전기적으로 연결되는 제어부(60)로 이루어진다. 연수통(40)에서 연수유로(42)를 통해 배출되는 연수화된 물은 방향전환밸브(20)와 사용유로(25)를 통해 샤워장치(70)로 공급되는 과정을 거친다. 한편, 방향전환밸브(20), 재생유로(21), 재생통(30), 재생수 유로(32), 연수통(40)을 차례로 거치면서 재생이 완료된 재생수는 방향전환밸브(20) 및 배수유로(82)를 거쳐 드 레인(80)으로 방출된다.

연수기 시스템에서의 전력 충전 과정에 대해서 전체적으로 설명한다. 원수공급유로(12) 상을 흐르는 원수의 유동으로부터 운동에너지를 전달받은 자동전력발생장치(100)는 내부에서 전기적인 에너지로 변환하는 과정을 거치게 한 후에 충전선로(52)를 통해 충전부(50)에 전력을 저장한다. 제어부(60)는 연수통(40) 내의 이온수지의 재생시기에 맞추어 밸브선로(62)를 통해 방향전환밸브(20)를 가동해야만 하는 시점에서 상기 충전부(50)에 저장된 전력을 충전선로(54)를 거쳐 방향전환밸브(20)에 공급하도록 제어한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 자동전력발생장치(100)의 구성요소에 대해서 자세히 설명한다. 자동전력발생장치(100)는 원수로부터 직접 운동에너지를 전달받는 회전부(120), 회전부(120)의 일측이 그 내부에 삽입되는 몸체부(130), 회전부(120)와 연동하여 구동하는 발전부(140), 및 상기 회전부(120)의 타측을 덮는 동시에 몸체부(130)의 상단에 결합하는 덮개부(110)로 이루어진다.

회전부(120)는 원수공급유로(12) 상에 직경을 가로질러 회전가능하게 배치되는 회전축(121), 회전축(121)으로부터 반경방향으로 연장되는 임펠러(122), 및 상기 회전축(121) 상에 고정되는 자력체(123)로 구성된다. 발전부(140)는 자력체(123)와 연동하여 구동하는 회전체(143) 및 회전체(143)를 둘러싸는 구조인 고정체(144)로 구성된다.

덮개부(110)는 중공의 용기 형태의 본체(111), 본체(111)의 일 측면에 돌출형성되는 입수구(112), 본체(111)의 타 측면에 돌출형성되는 출수구(113), 및 본 체(111)가 몸체부(130)와 결합체결 가능하도록 형성되는 고정돌기(114)로 이루어진다. 상기 입수구(112)와 출수구(113)는 원수공급유로(12) 상에 놓여지게 되고 본체(111) 내부로는 원수가 유동한다. 여기에서, 임펠러(122)는 본체(111) 내에 배치되고 유동하는 원수의 흐름에 의해 일방향으로 회전을 진행한다. 도면부호 116은 원수공급유로(12)로부터 입수구(112) 내로 유입되는 원수의 유동을 보이고 있다.

몸체부(130)는 본체(111)와 결합되는 하우징(131) 및 하우징(131) 중앙부에 중공의 용기 형상으로 형성되는 삽입공(133)을 구비한다. 상기 삽입공(133)에는 자력체(123)가 삽입고정되는데, 본체(111)를 통해 유입되는 원수가 임펠러(122)를 구동하는 경우에 삽입공(133)과 자력체(123) 사이에 원수의 유입을 방지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다.

덮개부(110)의 고정돌기(114)에는 고정홀(115)이 형성되어지고, 상기 고정홀(115)은 하우징(131)의 상면에 형성되는 체결홈(132)에 대응하게 되어 볼트와 같은 체결부재(미도시)가 상기 고정홀(115)을 관통하여 체결홈(132)에 체결되는 과정을 통해서 덮개부(110)와 몸체부(130)을 결속하게 된다. 하우징(131)의 하부에는 발전부(140)가 인입될 수 있게 장착구(135)가 형성된다. 발전부(140)의 중앙부 측에 형성된 고정축(145)은 상기 장착구(135) 내에 구비된 고정홀(미도시)에 삽입 고정되어 발전부(145)의 요동을 방지할 수 있다.

이하, 다시 도 2와 도 3을 참조하여 회전부(120)와 발전부(140)의 상호관계에 대해 살핀다. 회전부(120)의 자력체(123)와 발전부(140)의 회전체(143)는 상호 전자기적으로 동기화하여 연동 가능할 수 있도록 자성을 띤 물질이 내부에 구비되 어 있는 것으로서 자력체(123)가 회전함에 따라서 회전체(143)도 연동운동이 가능하다. 즉, 자력체(123)가 시계방향으로 회전하게 된다면 회전체(143)는 반시계 방향으로 회전함으로써 연동이 가능한 구조가 될 수 있다. 한편, 자력체(123)와 회전체(143)는 상호 일정거리 이격되어지는 상태가 유지되는데, 상기의 구조처럼 유지하는 것이 원수의 유입으로 인한 자력 물질의 성능 저하 및 오염을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 삽입공(133) 내에 자력체(123)가 내장되어져 결과적으로 회전체(143)와는 격리가 되는 구조가 된다.

발전부(140)의 구조를 보면, 전체적인 부피를 줄이고 일체화된 구조를 이루기 위해서 고정체(144)는 회전체(143)의 외주면을 따라서 일정간격으로 감겨져 있는 권선의 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 자력체(123)로부터 동기되어 회전하는 회전체(143)에 인가되는 자력으로부터 안정된 기전력이 도출될 수 있기 위해서는 고정체(144)는 회전체(143)와 별도로 구성되는 개별구조가 아닌 일체화된 하나의 구성품으로서 기능하는 것이 효율적인 전력 발생을 위해서 필요할 것이다.

한편, 회전체(143)가 중앙에 배치되어 소형으로 제작이 가능하므로 회전에 필요한 모멘텀이 작아질 수 있다는 이점이 있으므로, 자력체(123)와의 사이에 발생하는 자기력이 작은 상태에서도 충분히 회전체(143)를 구동가능하게 할 수 있다. 즉, 회전체(143) 및 자력체(123)를 소형으로 제작하여 무게를 줄이는 동시에 자력이 원활히 미치도록 하기 위해서 상호 근접하여 배치하는 것이 바람직할 것이다.

이하, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 자동전력발생장치(100)가 연수기 상에서 가동되는 방식에 대해서 정리하여 설명한다.

원수공급유로(12)를 통해 자동전력발생장치(100)로 유입되는 물은 덮개부(110)의 본체(111) 내부에 위치하는 임펠러(122)의 일측으로 계속적 또는 간헐적으로 공급이 된다. 임펠러(122)가 회전함에 따라 동일한 회전축(121) 상에 배치된 자력체(123)는 같은 각속도로 회전운동을 수행한다. 자력체(123)와 소정거리 이격된 상태로 배치되는 회전체(143)는 자성적인 성질에 의해 동기화되어 회전운동을 진행한다. 상기의 회전체(143)의 회전 운동에 따라 권선의 형태로 배치되어진 고정체(144)에는 기전력이 유도된다. 여기에서, 회전체(143)의 운동을 원활하게 하기 위해서 자력체(123)와 회전체(143)는 인접하는 축방향의 길이를 크게 설정하는 것이 가능하다.

이후, 제어부(60)는 기전력이 유도된 고정체(144)로부터 충전부(50)로 발생한 전력을 저장하게 하고, 방향전환밸브(20)의 작동이 필요한 시점이 되는 경우에는 충전부(50)를 제어하여 저장된 전력을 공급할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기전력을 발생하는 구성요소인 발전부(140)를 이루는 회전체(143)와 고정체(144)를 일체로 구성하여 상기 회전체(143)에 인가되는 회전력을 통해 유도되는 기전력이 효과적으로 고정체(144)를 통해서 전달이 가능하도록 한다. 이상과 같이 본 발명은 동기용 자성체인 회전체(143)와 기전력 발생 자력체인 고정체(144)가 별개의 구조로 각각 회전하는 구조가 아니라, 회전체(143)가 회전부(120)의 자력체(123)에 의해서 고속으로 회전하게 되어 결과적으로 고정체(144)에 강한 기전력을 인가하게 되는 구조가 된다. 이런 구조 하에서는 자동전력발생장치(100)의 전체적인 부피의 소형화가 가능해질 수 있으므로 연수기 시스템 내에 설치할 경우에 설치 공간의 제약을 피할 수 있다는 장점이 있다.

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 자동전력발생장치가 연수기 상의 원수입수유로 상에 배치된 상태를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 자동전력발생장치의 분해 사시도, 및

도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 자동전력발생장치 110 : 덮개부

111 : 본체 112 : 입수구

113 : 출수구 114 : 고정돌기

115 : 고정홀 120 : 회전부

121 : 회전축 122 : 임펠러

123 : 자력체 130 : 몸체부

131 : 하우징 132 : 체결홈

133 : 삽입공 140 : 발전부

143 : 회전체 144 : 고정체

145 : 고정축

Claims

원수공급유로 상에 회전가능하게 배치되는 회전축, 상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되는 임펠러, 및 상기 회전축 상에 고정되는 자력체로 구성되는 회전부; 및

상기 자력체로부터 소정거리 이격된 상태에서 연동하여 구동하는 회전체, 및 상기 회전체를 둘러싸며 상기 회전체의 회전구동에 의해서 기전력이 유도되는 고정체로 이루어지는 발전부;를 포함하며,

상기 회전체 및 고정체는 일체화된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동전력발생장치.
제 1항에 있어서,

상기 고정체는 상기 회전체의 둘레를 감싸는 권선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동전력발생장치.
제 1항에 있어서,

상기 임펠러가 내부에 수용되는 동시에 상기 원수공급유로를 통한 원수가 유동할 수 있는 공간을 구비하는 덮개부; 및

상기 덮개부의 하부에 위치하며, 상기 자력체가 수용될 수 있는 삽입공이 형성되어 있는 몸체부;를 더 포함하며,

상기 덮개부와 몸체부가 결합된 상태에서 상기 회전부는 주위와 밀폐되는 구조로 이루어져, 상기 원수공급유로를 통한 원수는 상기 덮개부와 삽입공 외부로 누설되지 않는 구조인 것을 특징으로 하는 자동전력발생장치.
제 1항에 있어서,

상기 원수공급유로를 통한 원수는 연수기에 공급되는 것을 특징으로 하는 자동전력발생장치.
수전구로부터 원수공급유로를 통해 원수를 공급받는 방향전환밸브;

상기 방향전환밸브로부터 원수를 공급받는 재생통;

상기 방향전환밸브로부터 원수를 공급받거나 연수화된 물을 공급하는 연수통;

상기 원수공급유로 상에 배치되어 전력을 생산하는 자동전력발생장치;

상기 자동전력발생장치에서 발생된 전력이 저장되는 충전부; 및

상기 충전부와 상기 방향전환밸브에 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하며,

상기 자동전력발생장치는 상기 원수공급유로 상에 배치되는 임펠러와 동기화되어 회전하는 자력체, 상기 자력체로부터 소정거리 이격된 상태에서 연동하여 구동하는 회전체, 및 상기 회전체를 둘러싸며 상기 회전체의 회전구동에 의해서 기전력이 유도되는 고정체를 포함하며, 상기 회전체와 고정체는 일체화된 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연수기.
제 5항에 있어서,

상기 고정체는 상기 회전체의 둘레를 감싸는 권선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 연수기.