KR20110125331A - 물 스위치 및 이를 포함하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 흡수하고 이를 전극으로 전달하는 흡수물질을 포함하는 물 스위치 및 이를 포함하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 물 스위치는 물과 접촉하는 경우에 소량의 물과 접촉하는 경우에도 스위치가 신속히 작동된 후 작동상태를 계속 유지시킬 수 있고, 또한, 일회 수분 공급만으로도 스위치를 장시간 작동시킬 수 있다. 더 나아가, 물의 흡수양, 흡수속도 등의 다양한 조건에 따라 스위치 작동시간을 조절하는 물 스위치를 제공할 수 있다.

Description

물 스위치 및 이를 포함하는 장치{Water Switch and Apparatus comprising the same}

본 발명은 물 스위치 및 이를 포함하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 흡수하고 이를 전극으로 전달하는 흡수물질을 포함하는 물 스위치 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.

스위치는 일반적으로 개폐기라고도 한다. 스위치의 구조는 접점(接點)과 그것을 동작시키는 기구로 되어 있다. 손으로 동작시키는 간단한 것에서 전자력(電磁力)에 의하여 작동되는 대형까지 매우 많은 방식과 구조가 있다.

전력용에서는 개폐에 수반되는 불꽃이나 열에 의한 접점의 소손(燒損)을 피하기 위하여 빨리 끊는 기구를 설치한 것이 있으며, 대형에는 소호장치(消弧裝置)를 붙이기도 한다. 신호회로에는 다접점(多接點)의 스위치가 사용되며 또 전기신호로 동작하는 계전기(릴레이), 진공관, 반도체 등을 이용한 전자스위치는 논리회로로서 이용된다. 이와 같이 스위치는 전압, 전류, 사용목적 등에 따라 많은 종류가 있다.

종래에는 물의 통전성을 이용하여 작동되는 스위치 내지 센서가 있으나 이러한 스위치나 센서는 침수상태가 지속되어야 그 기능이 발휘되는 무제가 있었다.

한편, 고흡수성 고분자(SAP)는 자체무게보다 수백 배 내지 수천 배의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 또는 천연 고분자로서 1974년 미국 농무성에서 발표되면서 주목을 받은 이래로, 세계 여러 나라에서 최첨단소재인 고흡수성 고분자(SAP)를 응용한 다양한 용도의 상품이 개발되고 있다.

고흡수성 고분자는 종이와 달리 압력을 가해도 흡수한 물이 나오지 않게 물을 단단히 붙잡고 있는 성질이 있기 때문에 기저귀나 여성용 생리대에 이용된다. 이 밖에 인공신장용 거름장치나 혈액흡착제, 최근에는 기름을 많이 흡수하는 고흡유성 고분자재료에 대한 관심도 크게 늘고 있다. 바다에 유출된 기름을 효율적으로 제거할 수도 있고 고무의 탄성이나 비중을 여러 가지로 조절해 과거와는 전혀 다른 고무를 만들어 낼 수도 있다.

그러나, 이러한 고흡수성 고분자가 스위치에 적용되는 예는 아직까지 없었다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 하나의 목적은 소량의 물과 접촉하는 경우에도 스위치가 신속히 작동된 후 작동상태를 계속 유지시키는 물 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일회 수분 공급만으로도 스위치를 장시간 작동시킬 수 있는 물 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 물의 흡수양, 흡수속도 등의 다양한 조건에 따라 스위치 작동시간을 조절하는 물 스위치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 두 개 이상의 전극, 물을 흡수하고 이를 상기 전극으로 전달하는 흡수물질을 포함하는 물 스위치로서, 상기 전극들이 상기 흡수물질에 의해 전달된 물과 접촉하여 전기적으로 통전되는 물 스위치에 관계한다.

다른 양상에서 본 발명은 기저귀, 팬티 기저귀, 생리대, 요실금 보호대, 상처용 드레싱, 침대 보호품을 포함하는 흡수용품용 센서에 있어서, 상기 센서가 상기 물 스위치 ; 전원공급부 ; 상기 물 스위치의 작동에 의해 상기 전원공급부를 구동시켜 상기 흡수용품의 교체시기를 표시부에 디스플레이시키는 제어부를 포함하는 센서에 관계한다.

본 발명에 의한 물 스위치는 물과 접촉하는 경우에 소량의 물과 접촉하는 경우에도 스위치가 신속히 작동된 후 작동상태를 계속 유지시킬수 있고, 또한, 일회 수분 공급만으로도 스위치를 장시간 작동시킬 수 있다. 더 나아가, 물의 흡수양, 흡수속도 등의 다양한 조건에 따라 스위치 작동시간을 조절하는 물 스위치를 제공할 수 있다.

물 스위치가 한번 작동되면 원래 상태로 복귀하지 않으므로 지속적이면서도 정확하게 원하는 온 또는 오프 상태를 유지할 수 있으므로 해난구조용 장치나 흡수용품용 센서에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 물 스위치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스위치의 예들을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 물 스위치의 회로도를 나타낸다.
도 4는 다중 전극이 형성된 물 스위치를 나타낸다.
도 5는 물 스위치를 포함한 해상 구조 장치의 구성도이다.

본 발명의 일구현예에 의한 물 스위치는 전극들이 흡수물질에 의해 전달된 물과 접촉하여 전기적으로 통전되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 물 스위치를 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 물 스위치는 두 개 이상의 전극(10, 11)과 상기 전극이 위치되고 물을 흡수 전달하는 흡수물질(20)을 포함한다.

스위치의 구조는 접점(接點)과 그것을 동작시키는 기구로 되어 있는데, 본 발명에서 상기 전극(10, 11)이 스위치의 접점이 되고, 상기 흡수물질(20)에 의해 흡수 전달되어진 물이 스위치의 동작기구가 된다.

본 발명의 물 스위치(100)는 상기 전극(10, 11)들이 상기 흡수물질에 의해 전달된 물과 접촉하여 전기적으로 통전될 수 있다.

상기 전극들이 상기 흡수물질 상에 위치하거나 상기 흡수물질에 삽입되어 위치된다. 도 1을 참고하면, 상기 전극들이 흡수물질 상에 위치될 수 있는데, 그 방법으로는 기 형성된 전선이나 전극판을 흡수물질 상에 부착할 수 있고, 구리 등의 전극재료나 전도성 고분자를 상기 흡수성 물질 상에 코팅할 수 있다. 코팅방법으로는 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 딥핑법(dipping)등이 사용될 수 있으며 이에 대한 제한이 있는 것은 아니다. 상기 전극이 흡수물질 상에 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 흡수물질(20)이 흡수성 고분자, 압축성 펄프 또는 티슈, 종이, 부직포, 헝겊, 흡수성 발포체, 흡수성 겔화 물질 중 하나 이상일 수 있다.

상기 흡수물질(20)은 물 또는 물을 포함하는 액체(이하, 물로 통칭함)를 흡수하여 물을 전극으로 전달하는 물질을 나타낸다.

본 발명에서 사용하는 흡수율, 흡수량, 저장율, 저장량은 모두 흡수 저장량으로 통칭할 수 있다. 즉, 흡수 저장량은 흡수 물질이 물을 흡수 저장할 수 있는 능력을 의미한다. 흡수 저장 용량을 초과하는 경우 흡수물질의 다른 부분(물이 흡수되지 않은 부분)으로 물이 이동되어 흡수 저장되고, 초과하지 않는 경우에는 물이 흡수물질에 저장되어(갇혀서) 흡수물질의 다른 부분으로 이동되지 않을 것이다. 흡수물질의 단위부피당 물의 저장량이 높을수록 물의 전달속도는 느려져 전극에 늦게 도착될 것이다.

본 발명의 물 스위치는 상기 흡수물질의 소재를 달리하여 물이 전극에 전달되는 속도를 변화시켜 전극의 스위칭 시간을 조절할 수 있다. 또한, 상기 본 발명에 의한 물 스위치는 동일한 흡수물질을 사용한 경우에도 전극의 위치, 흡수물질의 두께나 크기를 달리하면 물이 전극으로 전달되는 속도를 변화시켜 전극의 스위칭 시간을 조절할 수 있다.

본 발명에서 흡수물질의 하부(21)는 물이 먼저 접촉하는 부분을 의미하고, 흡수물질의 상부(22)는 물이 이동하는 경로를 따라 하부와 반대편에 위치하는 부분을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 물과 접촉하는 접촉된 물은 흡수물질에 의해 저장되고 저장되지 못한 잉여의 물이 흡수물질의 상부로 계속 이동 전달되어 전극에 도달할 수 있다.

상기 흡수물질(20)은 박판, 원기둥, 육면체, 구, 형상 등 어떠한 형상으로도 사용될 수 있다.

상기 '물'에는 순수한 물 뿐만 아니라 바닷물, 강물, 물이 용매인 소변, 혈액 및 상처 배출물 등의 체액을 포함한다.

상기 흡수성 고분자로는 전분계, 셀룰로스계, 합성중합체계 등의 고흡수성 고흡수성 고분자(Super Absorbent Polymer, SAP)를 들 수 있다. 고흡수성 고분자에 대해서 학계나 산업계에서 확정된 정의는 아직 없으나, 보편적으로 고흡수성 고분자는 고분자 사슬간에 가교결합을 통한 3차원 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따른 유체의 흡수현상을 나타내는 고분자로 정의될 수 있다. 상기 SAP는 높은 흡액성 및 높은 보액성(保液性)을 갖는 것이다. 상기 합성 중합체의 SAP에는 폴리아크릴산염계, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 등이 있다. 또한, 상기 SAP 이외의 불수용성 히드로겔도 사용된다. 또한, 상기 흡수성 고분자와 함께, 분쇄한 펄프 등의 다른 흡수성 물질을 넣어도 좋다.

SAP 제품으로서는, 입자, 과립, 필름, 그리고 부직포 등 여러 형태를 가진 것이 개발되어 있는데, 이들은 전부 본 발명에서 사용가능하다.

고흡수성 고분자에 대한 상세한 기재는 "대한민국 특허출원 10-1999-7005258, 10-2005-7014568과 2002년 12월 한국과학기술정보연구원에서 발간된 고흡수성 폴리머"를 참고할 수 있다.

상기 압축펄프는 셀룰로오스 섬유, 목재 펄프 섬유, 재생 셀룰로오스 또는 면섬유 등의 다양한 천연 펄프를 압축하여 사용한 것으로서 공지된 것을 사용할 수 있다.

상기 흡수 물질은 압축성의 티슈 랩(Tissue wraps) 및 티슈 라미네이트(Tissue laminates)를 포함한 티슈, 흡수성 발포체, 흡수성 겔화 물질; 또는 이미 공지된 팽창성의 액체 흡수 물질을 포함할 수 있다.

상기 흡수물질로 각종 종이류, 부직포, 헝겊 등도 사용가능하다.

상기 물 스위치(100)는 물과 접촉하는 부분인 하부를 제외하고 나머지 부분이 방수처리될 수 있다. 또한, 상기 물 스위치는 물과 접촉하는 부부이 개구되고 나머지 부분은 물이 침투하지 못하는 재질(플라스틱류)로 형성된 하우징을 추가로 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 스위치의 예들을 나타낸다. 도 2를 참조하면, a는 전극이 흡수물질 사이에 삽입된 것을 나타내고, b는 흡수물질의 상 하부에 각각 전극이 형성된 것을 보여주고, c는 원기둥의 흡수물질에 전극이 삽입된 스위치를 보여준다.

도 3은 본 발명에 의한 물 스위치의 회로도를 나타낸다. 본 발명에 의한 물 스위치는 전극 상단에서 외부 전원 공급장치, 제어부 등과 연결되어 회로를 형성할 수 있다. 도 3에는 미세한 전류 흐름에도 물 스위치를 작동시킬 수 있는 트랜지스터와 물 스위치의 작동으로 발광하는 LED전원이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 물 스위치(100)는 물과 접촉하는 경우에 소량의 물 흡수만으로도 물을 전극에 전달하여 스위치를 통전할 수 있다. 또한, 흡수물질(20)이 물을 내부에 물을 저장, 수용하고 있으므로 상기 물 스위치(100)가 물 밖으로 나오는 경우에도 원래 상태로 복귀하지 않고 작동 상태를 지속적으로 유지할 수 있다. 따라서, 종래 물 감지 센서에 비해서 지속적이면서도 정확하게 작동 후의 상태(온 또는 오프 상태)를 유지할 수 있으므로 해난구조용 장치나 1 회용 흡수용품에 사용할 수 있다.

도 4는 다중 전극이 형성된 물 스위치를 나타낸다. 도 4의 a는 동일한 흡수재질을 사용하고, 여기에 전극의 위치를 달리하여 형성된 물 스위치이고, b는 서로 다른 재질의 흡수재질이 판상으로 제조되고, 여기에 다수의 전극이 형성된 물 스위치를 나타내고, c는 서로 같거나 다른 재질의 흡수재질이 원기둥형상으로 제조된 것을 나타낸다.

본 발명에 의한 물 스위치는 두 개의 전극에 의해 형성되는 전극시스템을 포함할 수 있고, 상기 전극시스템이 2 개 이상 형성될 수 있다. 상기 두 개 이상의 전극시스템이 물의 전달방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 물의 전달 순서에 따라 순차로 통전될 수 있다.

도 4의 a를 참조하면, 3개의 전극시스템이 박막으로 흡수물질 상에 코팅되어 있으며, 하나의 물 스위치로 세 개의 전극 시스템과 연결되는 구조를 나타낸다. 제 1 전극시스템은 전극 10과 11, 제 2 전극 시스템은 전극 12와 13, 제 3 전극시스템은 전극 14, 15로 형성된다.

제 1 전극시스템과 제 2 전극시스템은 서로 같거나 다른 제어기능을 가진 제 1 회로부(30), 제 2 회로부(40), 제 3회로부(50)에 각각 접속될 수 있다. 제 1 회로부 내지 제 3 회로부가 흡수전달된 물에 의해 순차로 통전되면 각 LED가 서로 다른 색을 발광하도록 발광되도록 구현할 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 가장 먼저 통전되는 제 1 회로부(30)는 녹색색을, 이어서 제 2회로부(40)는 노란색을, 끝으로 제 3 회로부(50)는 붉은색을 점등하도록 할 수 있다. 또한, 제 1회로부(30)가 GPS를 통한 위치정보송신을, 제 2회로부(40)가 구명튜브 등의 안전장비를 가동하고, 제 3회로부(50)가 위치정보 송신뿐만 아니라 구조요청 신호등을 동시에 할 수 있다.

본 발명에 의한 물 스위치는 상기 두 개의 전극에 의해 형성되는 전극시스템을 두 개 이상 포함하고, 상기 각 전극시스템이 흡수율이 서로 다른 흡수물질에 위치하여 물의 전달 순서에 따라 순차로 통전되어 스위칭될 수 있다.

도 4의 b를 참조하면, 흡수율 내지 저장량이 다른 흡수물질 상에 3개의 전극시스템이 박막으로 코팅되어 있으며, 하나의 물 스위치로 세 개의 전극 시스템과 연결되는 구조이다. 제 1 전극시스템은 제 1 흡수물질층(210)들 사이에 전극 10'과 11'이 위치하고, 제 2 전극 시스템은 제 2 흡수물질층(220)들 사이에 전극 12'와 13', 제 3 전극시스템은 제 3 흡수물질층(230)들 사이에 전극 14', 15'가 형성된다. 도 4의 b에는 상기 흡수물질층(210, 220, 230)이 서로 다른 물질로 형성되거나 동일한 물질이라도 흡수율이나 저장량을 달리하여 구현할 수 있다. 즉, 동일한 흡수물질이라도 각 흡수물질층의 두께를 달리하면 저장량이 달라지므로 물의 전달 속도를 변화시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 제 1 흡수물질층을 티슈, 제 2 흡수층을 헝겊, 제 3 흡수층을 고흡수성 부직포로 형성하면 전극의 통전(스위칭)시간이 제 1 흡수층, 제 2 흡수층, 제 3 흡수층 순차로 지연하여 발생한다. 또한, 각 층의 두께를 조절함으로써 그 스위칭 시간을 더욱 변화시킬 수 있다.

도 4의 c는 서로 같거나 다른 재질의 흡수재질이 원기둥형상으로 제조된 것으로서, 도 4의 a, b와 같이 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 물 스위치는 전극의 배치, 흡수물질의 흡수능력, 저장량, 흡수물질의 크기나 두께, 물의 이동속도 등의 다양한 조건에 따라 스위치 작동시간을 컨트롤할 수 있는 물 스위치를 제공할 수 있다.

상기 물 스위치는 다층, 코어-쉘 구조로 형성된 흡수물질층에 다수 개의 전극 시스템을 구성할 수 있으므로 다중 스위치로 사용가능하다.

다른 양상에서 본 발명은 상기 물 스위치를 포함한 해상구조장치에 관계한다. 도 5는 물 스위치를 포함한 해상 구조 장치의 구성도이다. 도 5를 참조하면, 상기 해상 구조장치는 물 스위치(100), 전원공급장치(200), 제어부(300), GPS수신기(400)를 포함한다. 상기 물 스위치(100) 작동으로 전원공급장치(200)는 제어부(300)를 구동하고, 상기 제어부(300)는 GPS 수신부(400)를 통해 조난자의 위치정보를 파악하여 무선 송신할 수 있다.

상기 해상구조장치가 구명조끼, 부유대, 구명보트 등(이하, 구명보트)에 부착되는 경우 상기 제어부(300)는 구명보트 내에 장착된 압축가스의 밸브를 열어 구명보트를 팽창시킬 수 있다.

다른 양상에서 본 발명은 상기 물 스위치를 포함하는 흡수용품용 센서에 관계한다. 흡수용품에는 기저귀, 팬티 기저귀, 생리대, 요실금 보호대, 상처용 드레싱, 침대 보호품 등이 있다.

흡수용품은 소변 등의 신체 배출물을 수용하여 외부로 배출하지 않는 기능을 하고 있는데, 본 발명은 이러한 흡수용품의 교체주기를 알려주는 센서에 관한 것이다.

본 발명의 센서는 상기 물 스위치, 전원공급부 및 표시부를 포함한다. 상기 제어부는 물 스위치의 작동에 의해 상기 전원공급부를 구동시켜 상기 흡수용품의 교체시기를 표시부에 디스플레이한다.

상기 물 스위치로는 도 4의 a, b, c에 제시한 바와 같이 다수의 전극시스템을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 전극시스템의 개수에 대해서는 흡수물질의 종류, 두께, 상기 스위치의 구체적 용도 등에 따라 달라질 수 있으므로 이에 대한 제한이 있는 것은 아니다. 일예로 기저귀의 표시센서에 사용되는 경우에는 상기 전극시스템을 1~5개 포함할 수 있으며, 물이 각 전극시스템에 전달되는 속도에 따라 제 1 전극시스템에서 제 5 전극시스템까지 순차로 접촉하여 각 시스템을 차례로 구동할 수 있다. 상기 각 전극시스템은 색깔이나, 소리로 이를 표시부에 디스플레이할 수 있다.

상기 표시부가 상기 흡수용품의 센서에 부착될 수 있고, 또는 특정 장소에부착되어 표시될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.

10, 11, 12, 13, 14, 15 : 전극 20 : 흡수물질
30 : 제 1 회로부 40 : 제 2 회로부
50 : 제 3 회로부
100 : 물스위치 200 : 전원공급장치
300 : 제어부 400 : GPS 수신기

Claims (8)

1. 두 개 이상의 전극 ;
   물을 흡수하고 이를 상기 전극으로 전달하는 흡수물질을 포함하는 물 스위치로서, 상기 전극들이 상기 흡수물질에 의해 전달된 물과 접촉하여 전기적으로 통전되는 것을 특징으로 하는 물 스위치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전극들이 상기 흡수물질 상에 위치하거나 상기 흡수물질에 삽입되어 위치되는 것을 특징으로 하는 물 스위치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 흡수물질이 흡수성 고분자, 초다공성 수화젤, 압축성 펄프 또는 티슈, 종이, 부직포, 헝겊, 흡수성 발포체, 흡수성 겔화 물질 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 물 스위치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 물 스위치는 상기 두 개의 전극에 의해 형성되는 전극시스템을 두 개 이상 포함하고, 상기 두 개 이상의 전극시스템이 물의 전달방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 물의 전달 순서에 따라 순차로 통전되는 것을 특징으로 하는 물 스위치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 물 스위치는 상기 두 개의 전극에 의해 형성되는 전극시스템을 두 개 이상 포함하고, 상기 각 전극시스템이 흡수 저장량이 서로 다른 흡수물질에 위치하여 물의 전달 순서에 따라 순차로 통전되는 것을 특징으로 하는 물 스위치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 물 스위치는 상기 서로 다른 흡수물질 사이에 방수물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 스위치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따르는 물 스위치 ;
   전원공급부 ;
   GPS 수신부 ;
   상기 물 스위치의 작동에 의해 상기 전원공급부를 구동시켜 GPS 수신부를 통해 위치정보를 파악하고 이를 무선송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상구조 장치.
8. 기저귀, 팬티 기저귀, 생리대, 요실금 보호대, 상처용 드레싱, 침대 보호품 을 포함하는 흡수용품의 센서에 있어서, 상기 센서가
   제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따르는 물 스위치 ;
   전원공급부 ;
   상기 물 스위치의 작동에 의해 상기 전원공급부를 구동시켜 상기 흡수용품의 교체시기를 표시부에 디스플레이시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수용품용 센서.
   

Images