KR20150056708A - 자동 변기 장치 - Google Patents

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KR20150056708A
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육덕우
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육덕우
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Abstract

자동 변기 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치는, 인체를 감지하고 인체의 용변 자세를 감지하는 인체 감지부, 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우, 변기 본체 내부의 변기 공간 내로 적외선을 조사하고 적외선이 변기 공간 내의 용변에 반사되는 신호를 수신하는 적외선 수분 센서 및 변기 공간 내의 냄새를 측정하는 냄새 센서를 포함하는 용변 감지부, 적외선 수분 센서 및 냄새 센서의 센싱 데이터를 이용하여 용변의 종류를 판별하는 대소변 판별부; 및 용변의 종류에 따라 변기 공간으로 배출되는 물의 양을 조절하는 물내림 조절부를 포함한다.

Description

자동 변기 장치{APPARATUS FOR AUTOMATIC TOILET}
본 발명의 실시예는 변기 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 변기 장치에 관한 것이다.
기존의 변기들은 대변 및 소변에 따른 세정수의 양을 별도로 구분하지 않고 있다. 이에 따라, 소변의 경우에는 대변의 경우보다 적은 양의 세정수로도 세척이 가능함에도 불구하고, 대변과 동일한 양의 세정수를 사용함으로써, 불필요하게 많은 양의 물이 소모되게 된다.
한국실용신안공보 제20-1990-0007345호(1990.08.13)
본 발명의 실시예는 자동으로 인체의 용변 종류를 판별하여 물 내리는 양을 조절하는 자동 변기 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 자동으로 사용자의 용변 자세를 감지하는 자동 변기 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 사용자의 용변 자세에 따라 자동으로 치료 동작 또는 대소변 판별 동작을 수행하는 자동 변기 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치는, 인체를 감지하고 상기 인체의 용변 자세를 감지하는 인체 감지부; 상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우, 변기 본체 내부의 변기 공간 내로 적외선을 조사하고 상기 적외선이 상기 변기 공간 내의 용변에 반사되는 신호를 수신하는 적외선 수분 센서 및 상기 변기 공간 내의 냄새를 측정하는 냄새 센서를 포함하는 용변 감지부; 상기 적외선 수분 센서 및 상기 냄새 센서의 센싱 데이터를 이용하여 상기 용변의 종류를 판별하는 대소변 판별부; 및 상기 용변의 종류에 따라 상기 변기 공간으로 배출되는 물의 양을 조절하는 물내림 조절부를 포함한다.
상기 냄새 센서는, 상기 인체 감지부로부터 인체 감지 해제 신호를 수신한 후 기 설정된 시간 내에 동작할 수 있다.
상기 대소변 판별부는, 상기 적외선 수분 센서의 반사 신호 강도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 용변의 종류를 대변으로 판별하고, 상기 적외선 수분 센서의 반사 신호 강도가 기 설정된 값 이하인 경우 상기 냄새 센서의 센싱 데이터를 이용하여 상기 용변의 종류를 판별할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 변기 본체의 내측벽의 제1 높이에서 상호 이격하여 형성되는 복수 개의 적외선 수분 센서를 포함하여 제1 적외선 망을 구현하는 제1 센서군을 더 포함할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 변기 본체의 내측벽의 제2 높이에서 상호 이격하여 형성되는 복수 개의 적외선 수분 센서를 포함하여 제2 적외선 망을 구현하는 제2 센서군을 더 포함할 수 있다.
상기 물내림 조절부는, 상기 인체의 용변 자세가 입석 자세인 경우, 상기 용변의 종류가 소변인 것으로 판단하여 소변에 대응하는 양의 물을 상기 변기 공간으로 배출할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 변기 본체의 내측벽에 형성되고, 상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 치료용 광선을 조사하는 치료 램프를 더 포함할 수 있다.
상기 치료 램프는, 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 카본 광선을 조사하는 카본 광선 램프; 및 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 UV-B 파장을 조사하는 자외선 램프를 포함할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 변기 본체의 내측벽에 형성되고, 상기 변기 본체의 내부를 살균하며, 상기 인체의 감지 여부와 연동하여 동작하는 살균 램프를 더 포함할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 용변의 종류 및 상기 냄새 정도에 따라 향기를 발산하는 횟수, 향기의 종류, 및 향기의 진한 정도를 다르게 조절하는 향기 발산부를 더 포함할 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 용변의 종류가 대변인 경우, 상기 변기 공간으로 세정액을 배출하는 세정액 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 인체 감지부는, 상기 변기 본체의 상부에 설치된 변기 착석부에 형성되는 무게 감지 센서; 및 상기 변기 본체의 전단부 및 상기 변기 착석부의 전단 중 적어도 하나에 형성되는 적외선 센서를 포함하며, 상기 인체 감지부는, 인체가 상기 적외선 센서 및 상기 무게 감지 센서에 순차적으로 감지되는 경우 인체 착석 신호를 발생시키고, 인체가 상기 적외선 센서에만 감지되는 경우 인체 입석 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 치료용 광선을 조사하는 치료 램프; 상기 변기 본체의 내부를 살균하며, 상기 인체의 감지 여부와 연동하여 동작하는 살균 램프; 및 상기 용변의 종류 및 상기 냄새 정도에 따라 향기를 발산하는 횟수, 향기의 종류, 및 향기의 진한 정도를 다르게 조절하는 향기 발산부를 더 포함하며, 상기 용변 감지부, 상기 대소변 판별부, 상기 치료 램프, 상기 살균 램프, 및 상기 향기 발산부 중 적어도 두 개는 일체화 모듈로 형성되어 상기 변기 공간 내부의 변기 본체에 설치될 수 있다.
상기 일체화 모듈은, 상기 변기 본체의 상단 테두리에 끼움 장착될 수 있다.
상기 자동 변기 장치는, 상기 자동 변기 장치의 변기 저수조 내에 세정수 배출홀을 개폐하는 배출홀 덮개를 사이에 두고 상호 이격하여 형성되는 한 쌍의 지지대; 상기 한 쌍의 지지대 사이에 형성되고, 상기 용변의 종류에 따라 상기 배출홀 덮개의 들어올리는 높이 또는 시간을 조절하는 개폐 구동부; 및 일측이 상기 개폐 구동부와 연결되고, 타측이 상기 배출홀 덮개에 연결되는 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 사용자가 용변을 보는 과정에서 모든 동작이 자동으로 이루어지기 때문에, 사용자가 변기를 조작할 필요가 없으며, 사용자의 개입 없이도 용변의 종류에 따라 그에 대응하는 양의 세정수가 배출되어 변기 내부를 세척할 수 있다. 그리고, 사용자의 용변 종류 판별 시 1차적으로 적외선 수분 센서를 이용하고 보조적으로 냄새 센서를 이용함으로써, 용변 종류의 판별 정확도를 높일 수 있게 된다. 또한, 사용자의 용변 자세를 감지하여 사용자의 용변 자세가 착석 자세인 경우 대소변 여부를 판별하고, 사용자의 용변 자세가 입석 자세인 경우 바로 소변인 것으로 판별하여 그에 대응하는 양의 세정수를 배출함으로써, 사용자의 성별에 상관 없이 용변을 보는 모든 케이스에 대해 용변 종류에 대응하는 양의 세정수를 자동으로 배출할 수 있게 된다. 또한, 사용자의 용변 자세를 감지하여 사용자가 착삭 자세인 경우, 사용자의 엉덩이 부분에 치료 광선을 조사하여 사용자의 혈액 순환 및 신진 대사를 원활하게 할 수 있다. 또한, 사용자가 감지되지 않는 경우, 변기 내부를 살균하여 변기 내부를 청결하게 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치에서 적외선 수분 센서가 배치되는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변기 공간 내에 설치되는 일체화 모듈을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변기 공간 내에 설치되는 일체화 모듈을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치에서 용변 종류에 따라 물내림이 조절되는 상태를 나타낸 도면.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 자동 변기 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 여기서는, 자동 변기 장치가 양변기에 적용된 경우를 일 예로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 자동 변기 장치는 좌변기에도 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자동 변기 장치(100)는 인체 감지부(102), 용변 감지부(104), 치료 램프(106), 살균 램프(108), 향기 발산부(110), 세정액 배출부(112), 대소변 판별부(114), 및 물내림 조절부(116)를 포함할 수 있다. 또한, 자동 변기 장치(100)는 일반적인 변기의 구성을 그대로 구비할 수 있다. 예를 들어, 자동 변기 장치(100)는 변기 본체(151), 변기 착석부(153), 변기 커버(155), 및 변기 저수조(157)를 포함할 수 있다. 변기 본체(151)의 내부에는 변기 공간(S)이 구비된다. 대소변 판별부(114) 및 물내림 조절부(116)는 변기 저수조(157) 내부에 설치되는 제어 모듈(160)에 구현될 수 있다. 여기서는, 제어 모듈(160)이 변기 저수조(157) 내부에 설치되는 것으로 도시하였으나, 제어 모듈(160)의 설치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 대소변 판별부(114)는 제어 모듈(160) 이외의 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 대소변 판별부(114)는 용변 감지부(104)와 일체로 형성될 수도 있다. 인체 감지부(102), 용변 감지부(104), 치료 램프(106), 살균 램프(108), 향기 발산부(110), 및 세정액 배출부(112)는 각각 제어 모듈(160)과 무선 또는 유선으로 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
인체 감지부(102)는 자동 변기 장치(100)에서 용변을 보는 사용자(즉, 인체)를 감지하는 역할을 한다. 인체 감지부(102)는 인체의 유무를 감지할 뿐만 아니라 인체의 용변 자세를 감지할 수 있다. 구체적으로, 인체 감지부(102)는 사용자가 서서 용변을 보는지(즉, 입석 자세) 또는 사용자가 앉아서 용변을 보는지(즉, 착석 자세) 여부를 감지할 수 있다. 사용자가 입석 자세에서 용변을 보는 경우, 자동 변기 장치(100)는 사용자가 소변을 보는 것으로 판단할 수 있게 된다. 사용자가 착석 자세에서 용변을 보는 경우, 자동 변기 장치(100)는 사용자의 용변이 대변인지 아니면 소변인지 여부를 다시 판단하게 된다.
인체 감지부(102)는 무게 감지 센서(171) 및 적외선 센서(174)를 포함할 수 있다. 무게 감지 센서(171)는 변기 착석부(153)에 설치될 수 있다. 인체 감지부(102)는 무게 감지 센서(171)를 통해 사용자가 변기 착석부(153)에 착석했는지 여부를 알 수 있게 된다. 적외선 센서(174)는 변기 본체(151)의 전단부 및 변기 착석부(153)의 전단 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 인체 감지부(102)는 적외선 센서(174)를 통해 인체의 유무를 알 수 있게 된다.
적외선 센서(174)에서 인체가 감지되는 경우, 인체 감지부(102)는 살균 램프(108)로 인체 감지 신호를 발생시킬 수 있다. 인체 감지 신호를 발생한 후 적외선 센서(174)에서 인체가 감지되지 않는 경우, 인체 감지부(102)는 용변 감지부(104), 치료 램프(106), 살균 램프(108), 향기 발산부(110), 세정액 배출부(112), 및 물내림 조절부(116)중 적어도 하나로 인체 감지 해제 신호를 발생시킬 수 있다.
적외선 센서(174)에서 인체가 감지된 후 무게 감지 센서(171)에서 인체의 하중이 감지된 경우, 인체 감지부(102)는 사용자가 착석 자세에서 용변을 보는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 인체 감지부(102)는 용변 감지부(104) 및 치료 램프(106) 중 적어도 하나로 인체 착석 신호를 발생시킬 수 있다. 적외선 센서(174)에서 인체가 감지되었는데 무게 감지 센서(171)에서 인체의 하중이 감지되지 않은 경우, 인체 감지부(102)는 사용자가 입석 자세에서 용변을 보는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 인체 감지부(102)는 물내림 조절부(116)로 인체 입석 신호를 발생시킬 수 있다.
여기서는, 적외선 센서(174)를 통해 인체의 유무를 감지하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다른 센서 수단을 통해 인체의 유무를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 자동 변기 장치(100)의 내부(예를 들어, 변기 공간(S) 내부) 또는 자동 변기 장치(100)의 주위에 조도 센서를 설치한 후, 기 설정된 조도값 이상의 변화가 발생하는 경우 인체가 감지된 것으로 판단할 수도 있다.
용변 감지부(104)는 변기 본체(151)의 내측벽에 형성될 수 있다. 용변 감지부(104)는 변기 공간(S) 내의 용변을 감지하는 역할을 한다. 용변 감지부(104)는 인체 감지부(102)로부터 인체 착석 신호를 수신하는 경우 변기 공간(S) 내의 용변을 감지할 수 있다. 여기서는, 인체 감지부(102)로부터 인체 착석 신호를 수신하는 경우에 용변 감지부(104)가 동작하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 용변 감지부(104)는 상시 동작하고 있을 수도 있다.
용변 감지부(104)는 적외선 수분 센서(181) 및 냄새 센서(184)를 포함할 수 있다. 적외선 수분 센서(181)는 변기 본체(151)의 내측벽에 상호 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다. 적외선 수분 센서(181)는 사용자가 변기 착석부(153)에 착석하여 용변을 보는 경우 변기 공간(S)으로 적외선을 조사하고, 적외선이 사용자의 용변에 반사되는 신호를 수신할 수 있다. 적외선 수분 센서(181)에서 조사된 적외선이 변기 공간(S) 내에서 사용자의 용변에 반사되는 경우, 적외선은 물에 흡수되기 때문에 사용자의 용변이 포함하고 있는 수분량에 따라 사용자의 용변에서 반사되는 신호의 강도가 달라지게 된다. 이때, 사용자의 용변에서 반사되는 신호의 강도를 분석하면 사용자의 용변이 대변인지 아니면 소변인지 여부를 판별할 수 있게 된다. 적외선 수분 센서(181)에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다. 냄새 센서(184)는 변기 공간(S) 내에서 용변의 냄새를 감지하는 역할을 한다. 사용자의 용변이 대변인지 소변인지에 따라 용변의 냄새가 다르므로, 냄새 센서(184)를 통해 용변의 냄새를 감지하면 사용자의 용변이 대변인지 아니면 소변인지 여부를 판별할 수 있게 된다. 냄새 센서(184)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신된 후 기 설정된 시간 내에 동작할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 소변을 보면서 방귀를 뀌는 경우 냄새로 용변 종류를 정확히 구별하기 어려우므로, 사용자가 용변을 보고 자리를 떠나고 일정 시간이 지난 후(즉, 변기 내에 방귀 냄새가 사라진 후)에 냄새 센서(184)를 동작시켜 변기 공간(S) 내에 남아있는 용변의 냄새를 감지하도록 할 수 있다. 용변 감지부(104)는 적외선 수분 센서(181) 및 냄새 센서(184)의 센싱 데이터를 대소변 판별부(114)로 전송할 수 있다.
치료 램프(106)는 변기 본체(151)의 내측벽에 형성될 수 있다. 치료 램프(106)는 인체 감지부(102)로부터 인체 착석 신호를 수신하는 경우, 치료용 광선을 변기 본체(151)의 개방된 상부 방향으로 조사할 수 있다. 치료용 광선은 변기 공간(S)의 상부에서 노출된 사용자의 엉덩이 부분으로 조사될 수 있다. 치료 램프(106)는 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 및 자외선 램프(197)를 포함할 수 있다. 원적외선 램프(191)를 사용자의 엉덩이 부분에 조사하면, 세포의 생리 작용을 활발하게 하고 인체 내부에 열 에너지를 발생시키며 인체 내 세포의 유해 물질을 방출 및 해독하는 효과를 얻을 수 있다. 가시광선 램프(194)로는 카본 광선 램프를 사용할 수 있다. 카본 광선 램프는 탄소봉을 소각하여 나오는 광선을 방사하는 램프이다. 카본 광선 램프를 사용자의 엉덩이 부분에 조사하면, 광선 치료에 의해 혈액의 식균 작용을 증가시킬 수 있고, 혈액 속의 백혈구 및 적혈구 등을 증가시킬 수 있으며, 혈관의 통관성을 좋게 하여 신진 대사를 원활하게 할 수 있게 된다. 자외선 램프(197)로는 UV-B 파장(280nm ~ 320nm)을 발생시키는 램프를 사용할 수 있다. UV-B 파장의 자외선을 사용자의 엉덩이 부분에 조사하면, 피하 조직에 존재하는 7탈수소콜레스테롤(7-DHC)을 분해하여 비타민 D3를 생성할 수 있으며, 이를 통해 칼슘을 원활하게 운반하여 뼈를 튼튼하게 할 수 있으며 체내 면역력을 높일 수 있게 된다. 바람직하게는, 297nm ~ 311nm 파장대의 자외선을 발생시키는 자외선 램프를 사용할 수 있다. 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 및 자외선 램프(197)는 동시에 조사될 수도 있고, 일정 시간 마다 순차적으로 조사될 수도 있다. 여기서는, 치료 램프(106)에 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 및 자외선 램프(197)가 모두 포함되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 치료 램프(106)는 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 및 자외선 램프(197) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 치료 램프(106)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신되는 경우, 전원을 오프(OFF)시킬 수 있다.
살균 램프(108)는 변기 본체(151)의 내측벽에 형성될 수 있다. 살균 램프(108)는 변기 본체(151)의 내부를 살균하는 역할을 한다. 살균 램프(108)는 인체 감지부(102)에서 인체가 감지되지 않는 동안에만 변기 본체(151)의 내부를 살균할 수 있다. 즉, 살균 램프(108)는 변기 본체(151)의 내부를 살균하다가 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 신호가 수신되면 전원이 오프(OFF) 될 수 있다. 살균 램프(108)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신되면 전원이 온(ON) 되어 변기 본체(151) 내부를 살균할 수 있다. 살균 램프(108)는 UV-C 파장(200nm ~ 280nm)을 발생시키는 램프를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 263nm ~ 275nm 파장대의 자외선을 발생시키는 자외선 램프를 사용할 수 있다. 살균 램프(108)는 변기 본체(151)의 내측벽 상단에 설치되어 하부 방향으로 조사될 수 있다. 이 경우, 살균 램프(108)에서 발생되는 자외선(UV-C 파장)이 변기 공간(S) 외부로 나가는 것을 줄일 수 있게 된다.
향기 발산부(110)는 변기 본체(151)의 내측벽에 형성될 수 있다. 향기 발산부(110)는 변기 본체(151) 내부로 향기를 발산하여 변기 공간(S)에 존재하는 악취를 제거하는 역할을 한다. 향기 발산부(110)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신되는 경우, 변기 본체(151) 내부로 향기를 발산할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 향기 발산부(110)는 물내림 조절부(116)가 세정수를 배출할 때 향기를 발산할 수도 있다. 향기 발산부(110)는 사용자의 용변의 종류 및 용변의 냄새 정도에 따라 향기를 발산하는 횟수, 향기의 종류, 및 향기의 진한 정도를 다르게 조절할 수 있다. 여기서는, 향기 발산부(110)가 변기 본체(151)의 내측벽에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 위치에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 향기 발산부(110)는 변기 본체(151)의 외부에 형성될 수도 있다.
세정액 배출부(112)는 변기 본체(151)의 내측벽에 형성될 수 있다. 세정액 배출부(112)는 대소변 판별부(114)의 판별 결과 사용자의 용변이 대변인 경우, 세정액을 변기 본체(151)의 내측벽으로 배출하는 역할을 한다. 세정액 배출부(112)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신되고 사용자의 용변이 대변인 것으로 판별된 경우, 세정액을 배출할 수 있다. 세정액 배출부(112)는 물내림 조절부(116)가 변기 공간(S)으로 물을 배출할 때 세정액을 함께 배출할 수 있다. 사용자의 용변이 대변인 경우(특히, 설사인 경우), 사용자의 대변이 변기 본체(151)의 내측벽에 묻거나 튀어 변기 본체(151) 내부가 지저분해지게 된다. 이때, 변기 공간(S)으로 물을 배출하면서 세정액을 함께 배출함으로써, 변기 본체(151) 내부를 청결하게 유지할 수 있게 된다.
대소변 판별부(114)는 용변 감지부(104)로부터 전송된 센싱 데이터를 이용하여 사용자의 용변의 종류를 판별하는 역할을 한다. 대소변 판별부(114)는 1차적으로 적외선 수분 센서(181)의 반사 신호 강도를 통해 사용자의 용변이 대변인지 아니면 소변인지 여부를 판별할 수 있다. 일반적으로, 대변에 포함된 수분량이 소변에 포함된 수분량 보다 적기 때문에, 적외선 수분 센서(181)에서 조사된 적외선은 대변에서 보다는 소변에서 많은 양이 흡수되게 된다. 그로 인해, 사용자의 용변에서 반사된 신호의 강도는 대변의 경우가 소변의 경우보다 크게 된다. 이에, 적외선 수분 센서(181)의 반사 신호 강도가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 대소변 판별부(114)는 사용자의 용변이 대변인 것으로 판별할 수 있다. 적외선 수분 센서(181)의 반사 신호 강도가 기 설정된 값 이하인 경우, 대소변 판별부(114)는 보조적으로 냄새 센서(184)의 센싱 데이터를 이용하여 사용자의 용변의 종류를 판별할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 대변이 설사와 같이 묽은 경우에는 수분을 많이 포함하고 있어 적외선 수분 센서(181)의 반사 신호 강도가 기 설정된 값 이하가 될 수 있다. 이에, 대소변 판별부(114)는 냄새 센서(184)의 센싱 데이터를 보조적으로 이용하여 사용자의 용변 종류를 판별하게 된다. 사용자의 용변의 종류에 따라 서로 다른 냄새가 나므로 냄새 센서(184)의 센싱 데이터를 이용하면 사용자의 용변 종류를 판별할 수 있게 된다. 대소변 판별부(114)는 사용자의 용변 종류 결과를 향기 발산부(110), 세정액 배출부(112), 및 물내림 조절부(116) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 용변 종류 결과에는 용변의 종류 및 용변의 냄새 정도에 대한 정보가 포함될 수 있다.
물내림 조절부(116)는 인체 감지부(102)로부터 인체 감지 해제 신호가 수신되는 경우, 변기 공간(S)으로 물(즉, 세정수)를 배출할 수 있다. 물내림 조절부(116)는 대소변 판별부(114)로부터 수신한 용변 종류 결과에 따라 변기 공간(S)으로 배출되는 물의 양을 다르게 조절할 수 있다. 예를 들어, 물내림 조절부(116)는 사용자의 용변이 소변인 경우는 대변인 경우보다 배출되는 물의 양을 적게 할 수 있다. 물내림 조절부(116)는 인체 감지부(102)로부터 인체 입석 신호가 수신되는 경우, 대소변 판별부(114)의 판별이 없이도 사용자의 용변 종류가 소변인 것으로 판단하여 소변에 대응되는 양의 세정수를 배출할 수 있다.
한편, 변기 본체(151)의 내부에 형성되는 센서 또는 장치들(예를 들어, 적외선 수분 센서(181), 냄새 센서(184), 치료 램프(106), 살균 램프(108) 등)에는 방수 코팅이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 사용자가 용변을 보는 과정에서 모든 동작이 자동으로 이루어지기 때문에, 사용자의 개입 없이도 용변의 종류에 따라 그에 대응하는 양의 세정수가 배출되어 변기 내부를 세척할 수 있다. 그리고, 사용자의 용변 종류 판별 시 1차적으로 적외선 수분 센서를 이용하고 추가적으로(2차적으로) 냄새 센서를 이용함으로써, 용변 종류의 판별 정확도를 높일 수 있게 된다. 또한, 사용자의 용변 자세를 감지하여 사용자의 용변 자세가 착석 자세인 경우 대소변 여부를 판별하고, 사용자의 용변 자세가 입석 자세인 경우 바로 소변인 것으로 판별하여 그에 대응하는 양의 세정수를 배출함으로써, 사용자의 성별에 상관 없이 용변을 보는 모든 케이스에 대해 용변 종류에 대응하는 양의 세정수를 자동으로 배출할 수 있게 된다. 또한, 사용자의 용변 자세를 감지하여 사용자가 착삭 자세인 경우, 사용자의 엉덩이 부분에 치료 광선을 조사하여 사용자의 혈액 순환 및 신진 대사를 원활하게 할 수 있다. 또한, 사용자가 감지되지 않는 경우, 변기 내부를 살균하여 변기 내부를 청결하게 유지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치에서 적외선 수분 센서가 배치되는 상태를 나타낸 도면이다. 도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치 중 변기 본체의 평면도를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에서 A-A'의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 적외선 수분 센서(181)는 변기 본체(151)의 내측벽(151-a)에 복수개가 형성될 수 있다. 예를 들어, 변기 본체(151)의 내측벽(151-a)에는 동일한 높이에서 상호 이격되는 3개의 적외선 수분 센서(181-1-a, 181-1-b, 181-1-c)를 포함하는 제1 센서군(181-1)이 형성될 수 있다. 3개의 적외선 수분 센서(181-1-a, 181-1-b, 181-1-c)는 적외선이 조사되는 방향이 상호 마주보지 않도록 배치될 수 있다. 그리고, 제1 센서군(181-1)보다 낮은 높이에서 상호 이격되는 3개의 적외선 수분 센서(181-2-a, 181-2-b, 181-2-c)를 포함하는 제2 센서군(181-2)이 형성될 수 있다. 3개의 적외선 수분 센서(181-2-a, 181-2-b, 181-2-c)는 적외선이 조사되는 방향이 상호 마주보지 않도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 센서군(181-2)에 포함되는 센서들(181-2-a, 181-2-b, 181-2-c)은 제1 센서군(181-1)에 포함되는 센서들(181-1-a, 181-1-b, 181-1-c) 사이 사이에 배치될 수 있다.
제1 센서군(181-1)은 변기 공간(S) 내의 제1 높이에서 적외선 망을 이루게 되고, 제2 센서군(181-2)은 변기 공간(S) 내의 제2 높이에서 적외선 망을 이루게 된다. 이 경우, 변기 공간(S) 내에서 용변 감지를 위한 적외선 망을 촘촘히 구축할 수 있기 때문에, 대소변 판별부(114)에서 용변 종류의 판별 정확도를 높일 수 있게 된다. 대소변 판별부(114)는 제1 센서군(181-1)의 적외선 수분 센서들 및 제2 센서군(181-2)의 적외선 수분 센서들로부터 수신한 센싱 데이터들 중 최대 반사 신호 강도와 최소 반사 신호 강도를 제외한 나머지 반사 신호 강도 데이터들의 평균값을 이용하여 사용자의 용변 종류를 판별할 수 있다. 여기서는, 제1 센서군(181-1) 및 제2 센서군(181-2)에 각각 3개의 적외선 수분 센서가 포함되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 개수의 적외선 수분 센서가 포함될 수 있다.
한편, 적외선 수분 센서(181)로는 2색 적외선 수분 센서가 사용될 수 있다. 2색 적외선 수분 센서는 2종류의 파장을 갖는 광을 조사하는데, 한 종류의 파장은 물에 의한 흡수가 심한 파장으로 하고, 다른 종류의 파장은 물에 의한 흡수가 없는 파장으로 할 수 있다. 이 경우, 변기 공간(S)에서 사용자의 용변에 의해 반사되는 신호 중 물에 의한 흡수가 없는 파장을 기준으로 물에 의한 흡수가 심한 파장의 신호 강도를 측정함으로써, 적외선 수분 센서(181)에 의한 반사 신호 강도의 측정 오류를 줄일 수 있게 된다.
한편, 변기 공간(S) 내에 형성되는 구성 예를 들어, 용변 감지부(104), 치료 램프(106), 살균 램프(108), 향기 발산부(110) 등은 하나의 모듈로 일체화 하여 변기 공간(S) 내에 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변기 공간 내에 설치되는 일체화 모듈을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 일체화 모듈(200)은 살균 램프(108), 향기 발산부(110), 적외선 수분 센서(181), 냄새 센서(184), 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 자외선 램프(197), 및 조도 센서(202)를 포함할 수 있다.
살균 램프(108)는 일체화 모듈(200)의 하면에 형성될 수 있다. 향기 발산부(110), 적외선 수분 센서(181), 냄새 센서(184), 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 자외선 램프(197), 및 조도 센서(202)는 일체화 모듈(200)의 전면에 형성될 수 있다. 조도 센서(202)는 인체 감지를 위해 사용될 수 있다. 적외선 수분 센서(181)는 일체화 모듈(200)에서 제1 높이에 형성되는 제1 센서군(181-1), 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 형성되는 제2 센서군(181-2), 및 제2 높이보다 낮은 제3 높이에 형성되는 제3 센서군(181-3)을 포함하여 용변 감지를 위한 적외선 망을 촘촘히 구축할 수 있다.
일체화 모듈(200)은 변기 공간(S) 내에서 변기 본체(151)에 형성된다. 일체화 모듈(200)은 변기 본체(151)의 표면에 설치될 수도 있고, 각 구성들이 외부로 노출되도록 변기 본체(151)에 매립되어 형성될 수도 있다. 일체화 모듈(200)은 변기 공간(S) 내에서 변기 본체(151)의 표면 곡률과 대응되는 곡률을 가지고 형성될 수 있다. 일체화 모듈(200)은 대소변 판별부(114)를 더 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변기 공간 내에 설치되는 일체화 모듈을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 일체화 모듈(200)은 변기 본체(151)의 상단 테두리에 끼움 결합될 수 있다. 일체화 모듈(200)은 장치 형성부(211) 및 테두리 장착부(214)를 포함한다. 장치 형성부(211)는 변기 공간(S) 내에서 변기 본체(151)의 표면에 밀착되는 부분이다. 장치 형성부(211)에는 살균 램프(108), 향기 발산부(110), 적외선 수분 센서(181), 냄새 센서(184), 원적외선 램프(191), 가시광선 램프(194), 자외선 램프(197), 및 조도 센서(202)가 형성될 수 있다. 장치 형성부(211)는 변기 공간(S) 내에서 변기 본체(151)의 표면 곡률과 대응되는 곡률을 가지고 형성될 수 있다. 테두리 장착부(214)는 장치 형성부(211)의 상단에 형성되고, 변기 본체(151)의 상단 테두리에 대응되도록 절곡되어 형성될 수 있다. 장치 형성부(211) 및 테두리 장착부(214) 사이에는 변기 본체(151)의 상단 테두리가 삽입되는 공간(S 2)을 구비할 수 있다. 일체화 모듈(200)은 변기 본체(151)의 상단 테두리에 복수 개가 장착될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변기 장치에서 용변 종류에 따라 물내림이 조절되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 변기 저수조(157)에는 일반적인 변기에 구비되어 있는 세정수 배출홀(221), 배출홀 덮개(223), 손잡이부(225), 및 연결줄(227)이 형성될 수 있다. 세정수 배출홀(221)은 변기 저수조(157)의 하단을 관통하며 형성될 수 있다. 배출홀 덮개(223)는 사용자가 손잡이부(225)를 조작함에 따라 세정수 배출홀(221)을 개폐시키는 역할을 한다. 손잡이부(225)와 배출홀 덮개(223)는 연결줄(227)에 의해 연결될 수 있다.
한편, 자동 변기 장치(100)는 변기 저수조(157) 내에 형성되는 한 쌍의 지지대(231), 개폐 구동부(233), 및 연결부(235)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 지지대(231)는 변기 저수조(157) 내에서 배출홀 덮개(223)를 사이에 두고 상호 이격하여 형성될 수 있다. 개폐 구동부(233)는 한 쌍의 지지대(231) 사이에 형성될 수 있다. 한 쌍의 지지대(231)는 변기 저수조(157) 내에서 개폐 구동부(233)를 지지하는 역할을 한다. 연결부(235)의 일측은 개폐 구동부(233)에 연결되고, 연결부(235)의 타측은 배출홀 덮개(223)에 연결될 수 있다.
여기서, 개폐 구동부(233)는 물내림 조절부(116)의 제어에 따라 구동될 수 있다. 개폐 구동부(233)는 사용자의 용변 종류에 따라 배출홀 덮개(223)를 들어올리는 높이 또는 시간을 조절할 수 있다. 이 경우, 간단한 구성을 통해 사용자의 용변 종류에 따라 세정수가 배출되는 양을 자동으로 조절할 수 있게 된다. 즉, 종래의 변기에 한 쌍의 지지대(231), 개폐 구동부(233), 및 연결부(235)만 추가 설치하면 되므로, 간단하고 저렴한 비용으로 물내림을 자동 조절할 수 있게 된다. 개폐 구동부(233)는 제1 방향으로 회전하여 연결부(235)를 권취함으로써 배출홀 덮개(223)를 들어올릴 수 있다. 개폐 구동부(233)는 제1 방향과 반대 방향으로 회전하여 연결부(235)를 풀음으로써 배출홀 덮개(223)를 원 위치시킬 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 자동 변기 장치
102 : 인체 감지부 104 : 용변 감지부
106 : 치료 램프 108 : 살균 램프
110 : 향기 발산부 112 : 세정액 배출부
114 : 대소변 판별부 116 : 물내림 조절부
151 : 변기 본체 153 : 변기 착석부
155 : 변기 커버 157 : 변기 저수조
160 : 제어 모듈
171 : 무게 감지 센서 174 : 적외선 센서
181 : 적외선 수분 센서 184 : 냄새 센서
191 : 원적외선 램프 194 : 가시광선 램프
197 : 자외선 램프
200 : 일체형 모듈 202 : 조도 센서
211 : 장치 형성부 214 : 테두리 장착부
221 : 세정수 배출홀 223 : 배출홀 덮개
225 : 손잡이부 227 : 연결줄
231 : 한 쌍의 지지대 233 : 개폐 구동부
235 : 연결부

Claims (15)

  1. 인체를 감지하고 상기 인체의 용변 자세를 감지하는 인체 감지부;
    상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우, 변기 본체 내부의 변기 공간 내로 적외선을 조사하고 상기 적외선이 상기 변기 공간 내의 용변에 반사되는 신호를 수신하는 적외선 수분 센서 및 상기 변기 공간 내의 냄새를 측정하는 냄새 센서를 포함하는 용변 감지부;
    상기 적외선 수분 센서 및 상기 냄새 센서의 센싱 데이터를 이용하여 상기 용변의 종류를 판별하는 대소변 판별부; 및
    상기 용변의 종류에 따라 상기 변기 공간으로 배출되는 물의 양을 조절하는 물내림 조절부를 포함하는, 자동 변기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냄새 센서는,
    상기 인체 감지부로부터 인체 감지 해제 신호를 수신한 후 기 설정된 시간 내에 동작하는, 자동 변기 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대소변 판별부는,
    상기 적외선 수분 센서의 반사 신호 강도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 상기 용변의 종류를 대변으로 판별하고, 상기 적외선 수분 센서의 반사 신호 강도가 기 설정된 값 이하인 경우 상기 냄새 센서의 센싱 데이터를 이용하여 상기 용변의 종류를 판별하는, 자동 변기 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 변기 본체의 내측벽의 제1 높이에서 상호 이격하여 형성되는 복수 개의 적외선 수분 센서를 포함하여 제1 적외선 망을 구현하는 제1 센서군을 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 변기 본체의 내측벽의 제2 높이에서 상호 이격하여 형성되는 복수 개의 적외선 수분 센서를 포함하여 제2 적외선 망을 구현하는 제2 센서군을 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 물내림 조절부는,
    상기 인체의 용변 자세가 입석 자세인 경우, 상기 용변의 종류가 소변인 것으로 판단하여 소변에 대응하는 양의 물을 상기 변기 공간으로 배출하는, 자동 변기 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 변기 본체의 내측벽에 형성되고, 상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 치료용 광선을 조사하는 치료 램프를 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 치료 램프는,
    상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 카본 광선을 조사하는 카본 광선 램프; 및
    상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 UV-B 파장을 조사하는 자외선 램프를 포함하는, 자동 변기 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 변기 본체의 내측벽에 형성되고, 상기 변기 본체의 내부를 살균하며, 상기 인체의 감지 여부와 연동하여 동작하는 살균 램프를 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 용변의 종류 및 상기 냄새 정도에 따라 향기를 발산하는 횟수, 향기의 종류, 및 향기의 진한 정도를 다르게 조절하는 향기 발산부를 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 용변의 종류가 대변인 경우, 상기 변기 공간으로 세정액을 배출하는 세정액 배출부를 더 포함하는, 자동 변기 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인체 감지부는,
    상기 변기 본체의 상부에 설치된 변기 착석부에 형성되는 무게 감지 센서; 및
    상기 변기 본체의 전단부 및 상기 변기 착석부의 전단 중 적어도 하나에 형성되는 적외선 센서를 포함하며,
    상기 인체 감지부는, 인체가 상기 적외선 센서 및 상기 무게 감지 센서에 순차적으로 감지되는 경우 인체 착석 신호를 발생시키고, 인체가 상기 적외선 센서에만 감지되는 경우 인체 입석 신호를 발생시키는, 자동 변기 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 인체의 용변 자세가 착석 자세인 경우 상기 변기 본체의 개방된 상부 방향으로 치료용 광선을 조사하는 치료 램프;
    상기 변기 본체의 내부를 살균하며, 상기 인체의 감지 여부와 연동하여 동작하는 살균 램프; 및
    상기 용변의 종류 및 상기 냄새 정도에 따라 향기를 발산하는 횟수, 향기의 종류, 및 향기의 진한 정도를 다르게 조절하는 향기 발산부를 더 포함하며,
    상기 용변 감지부, 상기 대소변 판별부, 상기 치료 램프, 상기 살균 램프, 및 상기 향기 발산부 중 적어도 두 개는 일체화 모듈로 형성되어 상기 변기 공간 내부의 변기 본체에 설치되는, 자동 변기 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일체화 모듈은,
    상기 변기 본체의 상단 테두리에 끼움 장착되는, 자동 변기 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 자동 변기 장치는,
    상기 자동 변기 장치의 변기 저수조 내에 세정수 배출홀을 개폐하는 배출홀 덮개를 사이에 두고 상호 이격하여 형성되는 한 쌍의 지지대;
    상기 한 쌍의 지지대 사이에 형성되고, 상기 용변의 종류에 따라 상기 배출홀 덮개의 들어올리는 높이 또는 시간을 조절하는 개폐 구동부; 및
    일측이 상기 개폐 구동부와 연결되고, 타측이 상기 배출홀 덮개에 연결되는 연결부를 더 포함하는, 자동 변기 장치.
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