KR20110006338U

KR20110006338U - 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치

Info

Publication number: KR20110006338U
Application number: KR2020090016445U
Authority: KR
Inventors: 권종국
Original assignee: 권종국
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-23

Abstract

본 고안은 수도관을 흐르는 수압(水壓, 또는 水流)에 의해 전기에너지가 발생되는 자가 발전수단과 수도전 배출구에 설치되는 발열수단에 의해 별도의 전원없이도 순간 온수가 배출되도록 한 자가 발전식 수도전(水道栓)의 순간 온수장치에 관한 것이다.

수도전, 발전, 순간 온수, 발열판, 전기, 터빈, 발열체, 밸브, 상수

Description

자가 발전식 수도전의 순간 온수장치{SELF GENERATOR TYPE OF INSTANTANEOUS WARM WATER DEVICE IN FAUCET}

본 고안은 자가 발전식 수도전(水道栓)의 순간 온수장치에 관한 것으로, 상세하게는 수도관을 흐르는 수압(水壓, 또는 水流)에 의해 전기에너지가 발생되는 자가 발전수단과 수도전 배출구에 설치되는 발열수단에 의해 별도의 전원없이도 순간 온수가 배출되도록 한 것이다.

일반적으로 자가(자체) 에너지가 아닌 외부로부터 공급되는 에너지, 이를테면 전기에너지 또는 가스 등의 화석연료를 이용하여 상수를 가열하는 방법으로 순간온수가 배출되게 한 순간온수기나 장치들이 다수 안출된 바 있으나, 별도의 전원을 이용하여 가열하는 방식이므로 생산원가가 상승되고, 에너지 활용상 바람직하지 못한 방식이다.

본 고안은 자가 발전수단과 발열수단에 의해 순간 온수가 배출되는 수도전(水道栓)을 제공함에 목적이 있다.

본 고안 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치는, 수도관 단부에 설치되는 수도전과, 상기 수도관 외부에 설치되는 발전기와, 상기 수도관 내부로 돌출되는 발전기의 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 터빈과, 상기 수도전의 배출구에 설치되는 발열체와, 상기 발전기로부터 발생되는 전기에너지를 발열체로 공급하는 전원선과, 상기 발열체로 공급되는 전기에너지를 공급 및 차단하는 스위치와를 포함하여 구성된다.

상기 발열체는, 상ㆍ하로 개방부가 형성된 절연 몸체와, 상기 몸체 내부에 격자형으로 설치되는 복수의 도전성 발열판과, 상기 발열판에 수직으로 형성되는 복수의 배출공과, 상기 발열판의 상ㆍ하부에 고정되는 전원선을 포함하여 구성된다.

상기 발열체는 수도전의 배출구에 끼워 결합하거나, 또는 외주면에 나사식으로 체결할 수 있다. 후자의 경우, 몸체 상부에 형성되는 연장부와, 상기 연장부 내부에 형성되는 나사부와, 상기 나사부가 체결되는 수도전 끝단 외주면에 형성되는 나사부로 구성되어 체결할 수 있게 구성된다.

본 고안에서 터빈이 설치되는 수도관의 선단부에 하향 경사부를 형성하여 유 속이 빨라지게 구성함으로써 터빈의 회전속도와 회전토크를 증가시켜 발전효율이 향상되게 구성된다.

본 고안에서 터빈의 끝부분에 소정 각도의 꺽임부를 형성하여 상수의 흐름을 크게 방해하지 않으면서 터빈의 회전속도와 회전토크를 보다 향상시켜 발전효율을 증대시킬 수 있게 구성된다.

본 고안에서 발전기의 출력단자에 충전수단(충전회로)과 2차 전지(충전지)를 이용하여 온수가 필요하지 않는 평소에는 발전되는 전기에너지를 충전하고 있다가 온수가 필요할 때 충전된 전원 또는 충전된 전원과 발전기의 전원으로 발열판를 가열시킬 수 있다.

본 고안에서 발전기에 증속기를 설치하여 발전기의 회전속도를 증가시키는 방법으로 발전에 필요한 회전속도를 얻을 수 있게 구성할 수 있다.

본 고안은 자가 발전수단과 발열수단에 의해 수도전으로 배출되는 상수가 순간적으로 가열되면서 소정 온도의 온수로 배출되는 효과가 있다.

또한 본 고안은 터빈의 끝부분에 형성된 소정 각도의 꺽임부에 의해 터빈의 회전속도와 회전토크가 보다 향상되고 발전효율이 증대되는 효과가 있다.

또한 본 고안의 발열체는 수도전의 배출구에 끼워 결합하거나, 또는 외주면에 나사식으로 체결할 수 있는 효과가 있으며, 기 설치된 수도전의 경우 수도전의 배출구에 발열체를 끼워 사용할 수 있어서 설치가 간편한 효과가 있다.

또한 본 고안은 상수의 흐름을 이용한 자가(자체) 발전 방식의 에너지 독립형이며, 전기에너지를 얻기 위한 연료자원 등을 절약할 수 있고, 또한 현재 사용하고 있는 전기에너지를 절약할 수 있으며, 환경오염을 감소시킬 수 있는 효과가 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 고안이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 고안의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지가 모호해지지 않도록 생략한다.

도 1은 본 고안 일 예로 도시한 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치(1)를 도시한 것으로, 수도관(4) 외부에 발전수단, 이를테면 발전기(5)가 밴드(9) 등의 고정수단에 의해 견고하게 고정되고, 발전기(5)의 회전축(7)은 수도관(4)에 형성된 통공을 지나 수도관(4) 내부로 돌출되고, 회전축(7) 단부에는 수도관(4) 내부에 위치하는 터빈(8)이 고정되며, 발전기(5)와 수도관(4) 사이에는 패킹(10)이 결합되어 수밀(水密)이 유지된다.

따라서, 도 2와 같이 손잡이(12) 또는 자동개폐수단(도시안됨)으로 밸브(14)를 개방시키면 수도관(4) 내의 상수(W1)가 배수공(15)을 통하여 수도전(3) 단부에 구비된 배출구(3)로 배출되며, 수도관(4) 내부의 상수(W1)가 배출구(3) 방향으로 이동하면서 수도관(4) 내부에 수류(水流)가 발생되고, 상기 수류에 의해 터빈(8)과 회전축(7)이 회전하고 발전기(5)가 자가 발전되면서 전기에너지가 발생되며, 상기 전기에너지는 출력단자(5a)로 출력된다.

상기 전기에너지는 수도전(2)의 배출구(3)에 설치되는 발열체(11)로 공급되어 배출되는 상수(W1)를 가열시킴으로써 순간 온수(W2)가 배출된다.

상기 출력단자(5a)와 발열체(11)의 급전단자(18)(18a)는 전원선(17)(17a)으로 연결되어 발열에 필요한 전원이 발열체(11)로 공급되며, 발전기(5)의 일측에는 토글스위치, 텀블러스위치 등의 스위치(6)가 설치되어 스위치(6)가 온(ON)되는 기간동안 상기 출력단자(5a)로 전기에너지가 출력되어 발열체(11)로 공급된다.

도 3 내지 도 7은 상기 발열체(11) 및 발열체(11) 내부에 설치되는 발열판(20)(21)을 도시한 것으로, 상ㆍ하부로 개방부(19a)가 형성된 원통형 구조의 몸체(19) 내부에는 복수의 발열판(20)(21)이 가로 및 세로 방향으로 설치된 격자형 구조이며, 격자 구조 사이로 다수의 배출공(22)이 수직으로 길게 형성된다.

상기 발열판(20)(21)은 인체에 무해한 도전체이며, 발전기(5)로부터 공급되는 전기에너지에 의해 효율적으로 발열될 수 있게 소정의 내부저항을 가진다.

상기 몸체(19)는 절연성과 내열성이 우수하면서 인체에 무해한 합성수지나 경질의 고무 또는 비금속 또는 금속으로 구성되며, 배출구(3)와 몸체(19) 사이의 수밀(水密)이 유지되도록 결합된다.

상기 몸체(19)는 원형으로 도시하였으나, 물론 배출구(3)의 단면 형상이 타원형이나 다각형이면 이에 결합되는 발열체(11)의 몸체(19) 외형도 타원형이거나 다각형이다. 상기 몸체(19)와 배출구(3)는 억지결합 또는 접착제에 의한 결합, 또는 나사식으로 체결시켜 쉽게 분리되지않도록 구성된다. 체결식의 경우 도면으로 도시하지 않았지만 몸체(19)와 배출구(3)에 같은 피치의 나사부가 각각 형성된다.

몸체(19)의 상ㆍ하부에는 내향 돌출부(19b)가 형성되어 발열판(20)(21)의 유통이나 이탈이 방지되며, 도 5와 같이 격자형으로 결합된 발열판(20)(21)의 상ㆍ하 가장자리부분에 단턱부(20a)(21a)를 각각 형성하여 몸체(19)의 상ㆍ하부면과 발열판(20)(21)의 상ㆍ하부면이 같은 면이 되도록 구성할 수 있다.

도 7과 같이 발열판(20)(21)에 단턱부(20a)(21a)를 형성하지 않는 경우, 도 4와 같이 발열판(20)(21)의 상ㆍ하부면이 몸체(19)의 상ㆍ하부면보다 안쪽에 위치하게된다.

상기 발열판(20)(21)은 다수의 배출공(22)이 수직으로 형성되게 일체형으로 사출 성형하거나 압출 성형할 수 있으며, 또는 도 6과 같이 소정 길이의 절개홈(20b)(21b)을 각각 형성한 다음 격자형으로 결합된다.

상기 발열판(20)(21)은 발열이 우수한 재질로 구성되며, 발열에 효율적인 내부저항을 가진다. 발열판(20)(21)의 두께는 상수(W1) 또는 온수(W2)가 배출구(3)로 원활한 배출될 수 있으면서 효과적인 발열이 일어날 수 있도록 얇게 형성하여 배출공(22)의 평면적이 커지도록 함이 바람직하다. 물론 상기 발열판(20)(21)은 발열에 영향을 주지 않으면서 수명이 단축되지 않는 범위의 두께, 이를테면 0.1~1㎜이거나 배출구(3) 내부 지름의 1/10 ~1/100의 두께를 예로 들 수 있다.

몸체(19)의 하부에는 전원선(17)(17a)이 각각 연결되는 한 쌍의 급전단자(18)(18a)가 설치되며, 일측 전원선(17a)은 발열판(20)(21)의 하부에 고정되거나 점퍼선으로 연결되며, 타측 전원선(18)는 몸체(19) 내부를 따라 상승한 다음 발열판(20)(21)의 상부에 고정되거나 점퍼선으로 연결되어 발열판(20)(21)의 상ㆍ하부로 발전기(5)의 전원이 공급되거나 흐르면서 발열된다.

상기 발열판(20)(21)의 상ㆍ하부로 발전기(5)의 전원이 공급되므로 발열판(20)(21)이 전체적으로 가열된다.

본 고안에서 발전기(5)의 출력단자(5a)에 도시안된 충전수단과 2차 전지(충전지)를 설치하여 온수가 필요하지 않는 평소에는 발전되는 전기에너지를 충전하고 있다가 온수가 필요할 때 충전된 전원 또는 충전된 전원과 발전기(5)의 전원으로 발열판(20)(21)를 가열시킬 수 있다.

본 고안에서 전원이 직류(직류성 맥류를 포함한다)인 경우 발열판(20)(21)의 하부로 (+)전원을 공급하고 발열판(20)(21)의 하부로 (-)전원을 공급하여 전류의 흐름방향과 온수(W2)의 흐름방향이 반대방향이 되도록 함으로써 발열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 고안 발열체(11)의 다른 실시예의 단면도로, 몸체(19) 상부로 연장부(23)를 형성하고, 연장부(23)의 내부에 나사부(24)를 형상하여 수도전(2) 끝단 외주면에 형성되는 나사부(25)에 체결시켜 구성할 수 있음을 도시한 것이며, 수도전(2)의 끝단부와 내향 돌출부(19b) 사이에는 오링(26)이 결합되어 나사부(24)(25)의 수밀(水密)이 유지된다.

도 9 내지 도 11은 본 고안 수도관(4) 및 터빈(8)의 다른 실시예 도면으로, 도 9는 수도관(4)의 일부분에 외향 돌출형의 반원부(27)를 구성하여 수도관(4) 내부에 반원형 공간부(28)를 형성한 다음 터빈(8)을 설치하여 보다 효율적인 발전이 이루어지도록 한 것이다.

즉, 수도관(4)의 내경이 작은 경우에도 수도관(4) 내경과 거의 같은 외경의 터빈(8)을 설치할 수 있으며, 또한 터빈(8)을 상승시켜 설치할 수 있으므로 상수(W1)의 흐름을 크게 방해하지 않아 수류(水流) 저항이 적다.

도 10은 터빈(8)이 설치되는 수도관(4)의 선단부에 터빈(8) 방향으로 하향 경사지는 경사부(29)를 형성하여 상수(W1)의 유속(流速)이 빨라지게 구성함으로써 터빈(8)의 회전속도와 회전토크가 증가하여 발전효율이 향상되도록 한 것이다. 도면 부호 터빈(8)을 설치할 수 있는 공간부(30)를 확보하기 위한 원호부(31)이다.

도 11은 도 10에서 터빈(8)의 끝부분에 소정 각도의 꺽임부(8a)를 형성하여 터빈(8)의 회전속도와 회전토크를 증대시켜 발전효율이 향상을 도모한 것이다. 상기 꺽임부(8a)는 터빈(8)이 회전하는 반대방향으로 경사지게 구성하여 수압이 효율적으로 전달되며, 경사부(29)에 의해 꺽임부(8a)의 수류(水流) 저항이 거의 없다. 상기 꺽임부(8a)는 도 9에 적용할 수 있음은 물론이다.

본 고안에서 발전기에 증속기(또는 배속기)를 설치하여 발전기(5)의 회전속도를 증가시키는 방법으로 발전에 필요한 회전속도를 얻을 수 있게 구성할 수 있다.

이상과 같이 설명한 본 고안은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

도 1 : 본 고안 일 예로 도시한 순간 발열장치의 단면도.

도 2 : 본 고안 일 예로 도시한 순간 발열장치의 사용 상태 단면도.

도 3 : 본 고안 일 예로 도시한 발열수단의 사시도.

도 4 : 본 고안 일 예로 도시한 발열수단의 평면도.

도 5 : 본 고안 일 예로 도시한 발열수단의 분해 사시도.

도 6 : 본 고안 일 예로 도시한 발열판의 분해 사시도.

도 7 : 본 고안 다른 실시 예로 도시한 발열판의 사시도.

도 8 : 본 고안 다른 실시 예로 순간 발열장치의 단면도.

도 9 : 본 고안 다른 실시 예로 자가 발전수단의 단면도.

도 10 : 본 고안 또 다른 실시 예로 자가 발전수단의 단면도.

도 11 : 본 고안 또 다른 실시 예로 자가 발전수단의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(1)--순간 온수장치 (2)--수도전

(3)--배출구 (4)--수도관

(5)--발전기 (5a)--출력단자

(6)--스위치 (7)--회전축

(8)--터빈 (8a)--꺾임부

(9)--밴드 (10)--패킹

(11)--발열체 (12)--손잡이

(13)--밸브체 (14)--밸브

(14a)--스풀 (15)--개폐공

(16)--격리부 (17)(17a)--전원선

(18)(18a)--급전단자 (19)--몸체

(19a)--개방부 (19b)--내향 돌출부

(20)(21)--발열판 (20a)(21a)--단턱부

(20b)(21b)--절개홈 (22)--배출공

(23)--연장부 (24)(25)--나사부

(26)--오링 (27)--반원부

(28)(30)--공간부 (29)--경사부

(31)--원호부 (W1)--상수

(W2)--온수

Claims

수도관 단부에 설치되는 수도전;

상기 수도관 외부에 설치되는 발전기;

상기 수도관 내부로 돌출되는 발전기의 회전축;

상기 회전축에 고정되는 터빈;

상기 수도전의 배출구에 설치되는 발열체;

상기 발전기로부터 발생되는 전기에너지를 발열체로 공급하는 전원선;

상기 발열체로 공급되는 전기에너지를 공급 및 차단하는 스위치;

를 포함하는 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치.
청구항 1에 있어서; 발열체는,

상ㆍ하로 개방부가 형성된 절연 몸체;

상기 몸체 내부에 격자형으로 설치되는 복수의 도전성 발열판;

상기 발열판에 수직으로 형성되는 복수의 배출공;

상기 발열판의 상ㆍ하부에 고정되는 전원선;

을 포함하는 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

몸체 상부에 형성되는 연장부;

상기 연장부 내부에 형성되는 나사부;

상기 나사부가 체결되는 수도전 끝단 외주면에 형성되는 나사부;

를 포함하는

자가 발전식 수도전의 순간 온수장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

터빈이 설치되는 수도관의 선단부에 형성되는 하향 경사부;

상기 터빈의 끝부분에 형성되는 소정 각도의 꺽임부;

를 포함하는 자가 발전식 수도전의 순간 온수장치.