KR20120092293A - 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온수기에 급수되는 상수원으로부터의 물의 수압 및 유량을 활용하여 이온수기에 사용되는 전력을 자가 발전하여 생성할 수 있도록 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 상수원으로부터의 정수된 물을 알칼리수 및 산성수로 분리하여 공급하는 이온수기에 있어서, 상기 상수원으로부터의 물이 공급되는 발전용 하우징 내부에 회동이 가능하게 적어도 2개 이상 설치되고, 회전 날개가 중심축으로부터 물의 입수 방향측으로 일정 곡률을 갖고서 만곡 형성되도록 구배를 주어서 흐르는 물의 수압에 의해 고속 회전되는 복수의 프로펠러와, 상기 프로펠러의 회전에 의한 회전력을 계산하여 상수원으로부터 공급되는 물의 급수 유량을 계측하는 유량 계측부, 상기 프로펠러의 고속 회전에 의한 회전력을 전달받아 발전 동작하여 전력을 생산하는 발전기 회로, 상기 발전기 회로로부터 생산된 전력을 전송받아 해당 이온수기의 전원 사용 구성수단에 각각 공급하고, 상기 발전기 회로의 전력 생산량과 상기 유량 계측부로부터 계측된 유량 정보를 화면 표시하기 위한 제어를 수행하는 메인회로 장치 및, 상기 메인회로 장치의 제어에 의해 자가 발전에 의한 전력 생산량과, 물의 급수 유량 정보를 화면 표시하는 디스플레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자가 발전 기능을 갖춘 이온수기{Water Ionizer Having Oneself Electric Power Generation Function}

본 발명은 음용수를 제공하는 이온수기에 사용되는 전력이 자가 발전에 의해 생성될 수 있도록 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기에 관한 것이다.

최근 산업발전에 따라 수질, 대기, 토양 등의 오염이 날로 심각해지는 상황에 직면함으로 인해, 일반 가정이나 사무실 등에서는 오염되지 않은 식수를 제공받기위한 수단으로 필터에 의해 물을 정화하고, 정화된 물을 냉, 온수로 공급되도록 하는 냉온 정수기가 널리 이용되고 있으며, 이러한 식수의 정수기능에 더하여 음용자의 체질에 맞게 식수를 알칼리수 및 산성수로 분리하여 제공하는 이온수기가 개발되어 적용되고 있다.

이러한 이온수기는, 상수도의 물을 필터가 내장된 정수기에서 정수한 다음에, 정수된 물을 이온화용 전해조에서 산성수와 알칼리수로 분리시켜 급수하도록 되어 있다.

한편, 이러한 이온수기는 해당 이온수기의 상태를 표시하기 위한 디스플레이와, 산성수와 알칼리수를 분리하는 전해조, 물의 공급을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브 등과 같이 전원 공급에 의해 작동되는 구성 수단이 다수개 존재하는 바, 통상적으로 외부의 상용 교류전원을 공급받아 각 구성 수단에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 이온수기는 항상 상시적으로 전원을 공급받아 작동해야 하는 특성을 가진 장치이기 때문에, 외부 전원의 공급이 지속적으로 이루어져야 하므로 전력 에너지의 소비량이 증가할 수 밖에 없고, 정전 사고 등과 같이 전원 공급이 불가능한 상황에서는 그 작동이 멈출수 밖에 없다는 문제점이 있다.

이에, 최근 대두되고 있는 친환경적인 녹색성장 운동의 일환에 따른 저에너지 소비형 기기의 개발 추세에 맞추어서, 가정, 사무실 등에서 필수 기기로서 자리잡고 있는 이온수기의 경우에도 별도의 외부 전력 에너지 소비가 없는 친환경적인 기기로서의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 이온수기에 급수되는 상수원으로부터의 물의 수압 및 유량을 활용하여 이온수기에 사용되는 전력을 자가 발전하여 생성할 수 있도록 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이온수기의 자가 발전을 위한 설비를 이용하여 급수되는 물의 유량을 동시에 체크하여 활용할 수 있도록 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상수원으로부터의 정수된 물을 알칼리수 및 산성수로 분리하여 공급하는 이온수기에 있어서, 상기 상수원으로부터의 물이 공급되는 발전용 하우징 내부에 회동이 가능하게 적어도 2개 이상 설치되고, 회전 날개가 중심축으로부터 물의 입수 방향측으로 일정 곡률을 갖고서 만곡 형성되도록 구배를 주어서 흐르는 물의 수압에 의해 고속 회전되는 복수의 프로펠러와, 상기 프로펠러의 회전에 의한 회전력을 계산하여 상수원으로부터 공급되는 물의 급수 유량을 계측하는 유량 계측부, 상기 프로펠러의 고속 회전에 의한 회전력을 전달받아 발전 동작하여 전력을 생산하는 발전기 회로, 상기 발전기 회로로부터 생산된 전력을 전송받아 해당 이온수기의 전원 사용 구성수단에 각각 공급하고, 상기 발전기 회로의 전력 생산량과 상기 유량 계측부로부터 계측된 유량 정보를 화면 표시하기 위한 제어를 수행하는 메인회로 장치 및, 상기 메인회로 장치의 제어에 의해 자가 발전에 의한 전력 생산량과, 물의 급수 유량 정보를 화면 표시하는 디스플레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 상수원으로부터 이온수기에 공급되는 물의 수압 및 유량을 활용하여 물의 흐름에 따른 운동 에너지를 전달받아 고속 회전되는 프로펠러를 통해 발전기 회로를 가동시켜서 자체적으로 전력을 생산할 수 있도록 하고, 그 생산된 전력을 이온수기 내에서 충전 및 사용할 수 있도록 함에 따라, 외부로부터의 상용 교류전원을 공급받지 않고서도 이온수기 내에서 자체적으로 사용 전력의 충당이 가능하게 되면서 이온수기 설치 장소의 전력 에너지 소비량이 감소될 수 있어 경제적인 이득이 증가하고, 해당 이온수기를 외부 전원이 설치되어 있지 않은 어떠한 장소에서도 임의로 배치하여 사용이 가능할 뿐만 아니라, 이온수기에서 별도의 에너지 소비가 필요하지 않기 때문에 친환경적인 녹색성장 운동에 부합되는 기기로서 적용이 가능하다는 효과를 갖게 된다.

또한, 발전기 회로를 가동시키기 위한 프로펠러의 회전 상태를 이용하여 이온수기에 급수되는 물의 유량을 정확하게 파악할 수 있도록 함에 따라, 해당 이온수기를 통해 소비되는 물의 유량에 대한 정보를 사용자에게 확인 가능하도록 하여 유량 정보를 사용자가 적절히 활용할 수 있도록 하고, 별도의 유량 계측 장비를 구비하지 않고서도 급수 유량의 정확한 확인이 가능하다는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기의 전체 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 메인 회로 장치의 구체 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 자가 발전기의 작용 상태를 예시적으로 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자가 발전에 의한 전력 생산 상태와, 유량의 계측 상태를 화면 표시한 일예를 각각 나타낸 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기의 전체 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기는, 상수원(10)과, 유량조절 밸브(12), 발전용 하우징(14), 프로펠러(16), 유량 계측부(17), 발전기 회로(18), 메인회로 장치(20), 디스플레이(22), 세디먼트 필터(Sediment Filter)(24), 복합 카본 필터(Composite Carbon Filter)(26), 전해조(28), 알칼리수 출수부(30), 산성수 출수부(32)로 구성된다.

상기 유량조절 밸브(12)는 상수원(10)으로부터 공급되는 물의 공급량을 조절하기 위해 작동되는 것이고, 상기 발전용 하우징(14)은 상기 프로펠러(16)가 내부에서 회동이 가능하게 장착되어 상기 유량조절 밸브(12)를 통과한 물이 프로펠러(16)를 고속 회전시키는 동력으로 작용되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 유량조절 밸브(12)와 발전용 하우징(14)은 단일의 모듈형으로 일체화하여 제작하는 것이 바람직하다.

상기 프로펠러(16)는 상기 발전용 하우징(14)의 내부에 장착되고, 상기 유량조절 밸브(12)를 통하여 공급되는 물의 흐름에 따른 수압에 의해 고속으로 회전 동작하고, 그 회전력을 상기 발전기 회로(18)에 전달한다.

상기 프로펠러(16)는 물의 흐름에 의해 생성되는 수압을 손실하지 않고 전력 생산에 그대로 활용하는 것이 가능하도록 하기 위해, 적어도 2개 이상(본 발명의 도면에서는 4개로 예시) 설치되어 있고, 그 설치 개수는 해당 이온수기의 규모, 이온수기에서 수용할 수 있는 물의 용량 등에 의해 유동적으로 결정할 수 있다.

상기 유량 계측부(17)는 상기 프로펠러(16)의 회전에 의한 회전력을 계산하여 급수되는 물의 유량을 계측하고, 계측된 물의 유량 정보를 상기 메인 회로 장치(20)에 제공한다. 여기서, 상기 유량 계측부(17)는 상기 프로펠러(16)와 상기 발전기 회로(18)를 연결하는 프로펠러(16)의 회전축에 대한 회전수를 입력받아서 회전력을 계산하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 발전기 회로(18)는 그 내부에 발전용 모터를 내장하고, 상기 발전용 하우징(14) 내부의 프로펠러(16)가 고속 회전함에 따른 회전력을 동력으로 하여 발전용 모터가 구동하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 상기 메인회로 장치(20)로 전송한다.

상기 메인회로 장치(20)는 상기 발전기 회로(18)로부터 생산되어 전송되는 전력을 충전함과 더불어, 해당 전력을 상기 디스플레이(22)와 전해조(28) 등의 전원 공급에 따라 동작하는 구성수단에 각각 공급하고, 상기 유량 계측부(17)로부터 계측된 유량 정보를 수신받아 해당 이온수기에 급수되는 유량 정도를 사용자가 파악할 수 있는 표시 정보를 제공한다.

상기 디스플레이(22)는 상기 메인회로 장치(20)에서 공급되는 전력에 의해 동작되어 해당 이온수기의 상태를 가시적으로 표시하는 역할을 수행한다.

상기 세디먼트 필터(24)는 상기 유량조절 밸브(12) 및 발전용 하우징(14)을 통하여 공급되는 물의 침전물 등 불순물을 제거하는 필터링을 진행하고, 상기 복합 카본 필터(26)는 수중에 존재하는 용존성 유기물질이나 염소 성분 등을 흡착, 환원처리함과 더불어, 미세한 입자상 물질과 세균을 여과 처리하기 위한 필터링을 진행한다.

상기 전해조(28)는 상기 메인회로 장치(20)에서 제공되는 자가 발전을 통한 전력을 인가받아 동작되고서, 상기 각 필터를 통해 이물질 등이 필터링된 정수된 물을 적정한 PH로 이온화시켜 알칼리수 및 산성수를 생성한 후에, 알칼리수는 알칼리수 출수부(30)로 보내고, 산성수는 상기 산성수 출수부(32)로 보내게 된다.

그 다음에, 도 2는 본 발명에 따른 메인 회로 장치의 구체 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인회로 장치(20)는 충전 회로(40)와, 전원변환 회로(42), 마이크로 프로세서(44), 구동 모듈(46,48)을 포함하여 구성된다.

상기 충전 회로(40)는 적어도 하나 이상의 소정 충전용량을 갖는 배터리를 갖추고, 상기 발전기 회로(18)로부터 생산되어 전송되는 전력을 충전하게 된다.

상기 전원 변환 회로(42)는 상기 충전회로(40)로부터의 전력을 공급받아 상기 마이크로 프로세서(44)를 비롯한 각 전원 수단에서 사용이 가능한 전압으로 전원을 변환하여 공급하게 된다.

상기 마이크로 프로세서(44)는 상기 전원변환 회로(42)로부터 전원을 공급받아 동작되고, 해당 이온수기의 전반적인 동작을 제어하여 상기 디스플레시(22)에 해당 이온수기의 상태가 표시되도록 제어하고, 해당 디스플레이(22)와 전해조(28)를 비롯한 해당 이온수기에 갖추어진 다양한 구동 모듈(46,48)의 동작을 제어한다.

상기 각 구동 모듈(46,48)은 해당 이온수기의 내부에서 상기 발전기 회로(18)에 의해 자가 발전되어 공급되는 전원을 공급받아 동작되는 구성 수단으로서, 이는 솔레노이드 밸브나 LED 램프, 온수 히터, 냉각기 등에 해당되며, 상기 마이크로 프로세서(44)의 제어에 따라 각 동작이 제어된다.

또한, 상기 마이크로 프로세서(44)에서는 상기 전원 변환 회로(42)로부터의 변환 전력 상태를 감시하여 도 4a에 도시된 바와 같이, 현재의 전력 생산량을 예컨대 "10W/h"와 같이 구체적인 수치로 상기 디스플레이(22)를 통해 화면 표시되도록 함과 더불어, 일정 시간 단위로 전력 생산량의 추이를 그래픽 형태로 나타낼 수 있도록 한다.

또, 상기 마이크로 프로세서(44)에서는 상기 유량 계측부(17)로부터 계측된 유량 정보를 입력받아 도 4b에 도시된 바와 같이, 현재의 급수 유량을 예컨대 "50ml/sec"와 같이 표시되도록 함과 더불어, 일정 시간 단위로 급수 유량의 추이를 그래픽 형태로 상기 디스플레이(22)를 통해 화면 표시될 수 있도록 한다.

한편, 상기 발전용 하우징(14)의 내부에 장착된 복수개의 프로펠러(16)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유량조절 밸브(12)로부터 공급되는 물이 각 프로펠러(16)의 회전축을 중심으로 하부에 입수되어 프로펠러(16)의 하부에 위치하는 날개에 강한 수압을 가한 다음에 출수되도록 되어 있어서, 해당 프로펠러(16)가 일측 방향으로 지속적으로 고속 회전되고, 그 회전력이 프로펠러의 회전축을 통해 상기 발전기 회로(18)에 손실없이 전달할 수 있게 된다.

또한, 상기 각 프로펠러(16)는 해당 프로펠러에 부착되어 있는 회전 날개가 중심축으로부터 물의 입수 방향측으로 일정 곡률을 갖고서 만곡 형성되도록 구배를 주어서 입수되는 물의 수압에 대해 회전력이 배가될 수 있도록 함에 의해, 전력 생산 효율이 증대될 수 있도록 한다.

한편, 상기 복수의 프로펠러(16) 중에서 적어도 하나의 프로펠러 축 전방에는 해당 프로펠러의 축회전에 연동하도록 고정적으로 자석(50)이 부착되어 있고, 상기 유량 계측부(17)에는 상기 자석(50)의 설치 위치와 대향하는 위치에 해당 자석(50)의 회전에 따른 자장 변화를 읽어내어 전기적인 신호를 발생하는 자장 검출부(52)가 설치되어 있다. 즉, 상기 유량 계측부(17)에서는 상기 프로펠러에 설치된 자석(50)의 회전에 따른 자장 변화를 상기 자장 검출부(52)를 통해서 입력받아 프포펠러(16)의 회전에 따라 입수되는 물의 유량을 정확하게 계산하여 파악할 수 있게 되는 것이다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10:상수원, 12:유량조절 밸브.
14:발전용 하우징, 16:프로펠러,
17:유량 계측부, 18:발전기 회로,
20:메인회로 장치, 22:디스플레이,
24:세디먼트 필터, 26:복합 카본 필터,
28:전해조, 30:알칼리수 출수부,
32:산성수 출수부.

Claims (4)

1. 상수원으로부터의 정수된 물을 알칼리수 및 산성수로 분리하여 공급하는 이온수기에 있어서,
   상기 상수원으로부터의 물이 공급되는 발전용 하우징 내부에 회동이 가능하게 적어도 2개 이상 설치되고, 회전 날개가 중심축으로부터 물의 입수 방향측으로 일정 곡률을 갖고서 만곡 형성되도록 구배를 주어서 흐르는 물의 수압에 의해 고속 회전되는 복수의 프로펠러와;
   상기 프로펠러의 회전에 의한 회전력을 계산하여 상수원으로부터 공급되는 물의 급수 유량을 계측하는 유량 계측부;
   상기 프로펠러의 고속 회전에 의한 회전력을 전달받아 발전 동작하여 전력을 생산하는 발전기 회로;
   상기 발전기 회로로부터 생산된 전력을 전송받아 해당 이온수기의 전원 사용 구성수단에 각각 공급하고, 상기 발전기 회로의 전력 생산량과 상기 유량 계측부로부터 계측된 유량 정보를 화면 표시하기 위한 제어를 수행하는 메인회로 장치; 및
   상기 메인회로 장치의 제어에 의해 자가 발전에 의한 전력 생산량과, 물의 급수 유량 정보를 화면 표시하는 디스플레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 회로 장치는 상기 발전기 회로로부터의 전력을 충전하는 충전 회로와, 상기 전력을 각 전원 사용 구성수단에서 필요한 전압의 전원으로 변환하는 전원 변환 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 상수원 측에 물의 유량을 조절하는 유량조절 밸브를 포함하여 구성되고,
   상기 유량조절 밸브와 상기 발전용 하우징은 하나의 모듈로 일체화된 것을 특징으로 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 프로펠러 중에서 적어도 하나의 프로펠러 축 전방에는 자석이 고정적으로 부착되어 있고,
   상기 유량 계측부는 상기 자석의 설치 위치와 대향하는 위치에 해당 자석)의 회전에 따른 자장 변화를 읽어내어 전기적인 신호를 발생하는 자장 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 기능을 갖춘 이온수기.

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