KR20180087790A - 변기 커버 가열 장치 - Google Patents

변기 커버 가열 장치 Download PDF

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김성연
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금오공과대학교 산학협력단
김성연
주혜빈
김태민
최대원
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Abstract

본 발명은 변기 커버 가열 장치에 관한 것이다.
본 발명의 변기 커버 가열 장치는, 일측은 좌변기(1) 하부의 배수관(2) 내부에 설치되어 있으며, 타측은 배수관(2) 외측으로 돌출되어 있는 터빈축(10)과; 상기 배수관(2) 내부의 터빈축(10)과 연결되어 있고, 배수관(2)을 통해 배출되는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개(20)와; 상기 터빈축(10)과 연결된 채 배수관(2) 외부에 위치하며, 터빈축(10)의 회전에 의해 전기를 생산하는 발전기(30)와; 상기 발전기(30)와 전기적으로 연결되어 발전기(30)에 의해 생산된 전력을 충전하는 충전기(40)와; 상기 충전기(40)와 전기적으로 연결되어 있으며, 변기 커버 내부에 설치되어 충전기(40)로부터 공급된 전기를 공급받아 커버를 가열하는 히터(50);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 사용자가 변기에 앉았을 때 따뜻한 느낌을 제공할 수 있게 되고, 특히, 좌변기의 배수관 내부에 배수되는 물의 수압에 의해 회전하는 터빈이 설치되고, 이 터빈의 회전력을 전기를 변환시키는 발전기, 발전기에 의해 발전된 전력을 충전하는 충전기 및 충전기로부터 전원을 공급받아 커버를 가열시키는 열선으로 구성됨으로써 별도의 외부 전력 없이 커버를 가열할 수 있게 되며, 회전날개는 "U"자 형상으로 형성되어 좌변기에서 배출되는 고형물에 의해 회전이 방해받지 않고 원할히 회전될 수 있고, 고형물의 원할히 통과할 수 있게 되고, 또한, 회전날개는 휘어짐이 가능한 재질로 구성되어 고형물 배출을 최대한 방해하지 않게 된다.

Description

변기 커버 가열 장치{Heating apparatus of toilet cover}
본 발명은 변기에서 배수되는 물의 운동에너지를 전기에너지로 전환한 후 이 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 변기에 외부 전력 없이 변기에서 배수되는 물을 이용하여 변기 커버를 가열시키도록 이루어진, 변기 커버 가열 장치에 관한 것이다.
통상적으로 서양식 양변기 중 가장 많은 비중을 차지하는 것이 저장용 로우탱크나 급수장치를 사용하는 좌변식 양변기이다.
이러한 좌변식 양변기는 세라믹이나 금속을 원료로 하기 때문에 사용자 피부 접촉 시에 사용자에게 주는 거부감과 위생상의 이유로 각 사이즈에 맞는 양변기 시트를 사용하게 된다.
양변기 시트는 주로 플라스틱 재료로 만들어지는데, 실내온도가 내려가는 겨울철에 시트를 사용하는 경우 사용자는 시트의 차가움 때문에 좌판에 곧바로 착석하기를 꺼려하게 된다.
이러한 문제점은 크게 두 가지 방법으로 개선되어 왔는데, 첫 번째 경우는 사용자 착석거부감을 줄일 수 있는 직물이나, 스펀지 등으로 시트 상면을 덮는 것이다.
이를 위해 시트 전체나 착석 중요 부분에 씌울 수 있는 직물, 시트 상면에 접착할 수 있는 스펀지 등이 고안되었다.
두 번째 경우는 양변기 시트가 항상 일정한 온도를 유지하거나 필요에 따라 더 따뜻해 질 수 있도록 시트의 저면에 열선(동선)을 설치하는 것인데, 이것은 주로 고급형 비데에 적용되어 실용화되었다.
그러나 이러한 두 가지 방식은 다양한 문제점을 드러내었다.
우선 직물이나 스펀지로 덮인 시트는 남성이나 기타 사용자가 시트에 착석하지 않고 양변기를 사용할 때 직물이나 스펀지 등이 오물을 흡수해 버리는 일이 있었다.
그리고 양변기 구조상 도기에 항상 고여 있는 일정량의 물에서 발생하는 습기 또한 흡수하여 악취 및 곰팡이와 세균발생의 원인이 되어 왔으며, 양변기가 욕조와 함께 있는 경우 욕조 사용 시의 물 튀김과 습기발생에 그대로 노출되었고, 탈착이 어려운 부착형 재료일 경우는 세탁마저 어려워 위생적인 취약점을 드러내었다.
두 번째 열선시트의 경우에는 "가열요소를 구비한 양변기용 시트 및 그 제조 방법"(한국 공개특허공보 제10-2013-0017915호, 특허문헌 1)에 공개되어 있다.
열선시트의 경우 전술한 패브릭 등의 방법에 비해 오염 문제로부터 자유로우나, 전기 공급이 안되는 옥외 설치된 화장실이나, 화장실 내부에서 전기선의 연결이 난이한 위치에 변기가 위치하는 경우 전선 연결이 용이하지 못하는 문제점이 있다.
특히, 화장실 내부는 통상적으로 세면, 샤워 등 물을 사용하는 습식 환경이기 때문에 자칫 단자에 물이 접촉하게 되면 합선 등을 일으켜 감전 사고를 유발할 수 있는 문제점도 있다.
한편, "발전기능을 구비한 수압식 비데"(한국 등록실용신안공보 제20-0251235호, 특허문헌 2)에는 외부 전원 없이 변기로 공급되는 세척수의 수압을 이용하여 전기를 발생시켜 이 전기를 이용하여 사용자 항문 측으로 공급되는 세척수를 가열시키는 비데가 공개되어 있다.
그런데, 특허문헌 2의 경우 시트를 가열시키는 것이 아니라, 세척수를 가열하는 것으로 변기에 앉았을 때의 차가운 촉감을 해결하지 못할 뿐만 아니라, 변기의 공급 배관을 새로운 구조로 교체해야 되는 문제점도 있다.
KR 10-2013-0017915 (2013.02.20) KR 20-0251235 (2001.10.08)
본 발명의 변기 커버 가열 장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 사용자가 변기에 앉았을 때 따뜻한 느낌을 제공할 수 있게 하려는 것이다.
특히, 좌변기의 배수관 내부에 배수되는 물의 수압에 의해 회전하는 터빈이 설치되고, 이 터빈의 회전력을 전기를 변환시키는 발전기, 발전기에 의해 발전된 전력을 충전하는 충전기 및 충전기로부터 전원을 공급받아 커버를 가열시키는 열선으로 구성됨으로써 별도의 외부 전력 없이 커버를 가열할 수 있게 하려는 것이다.
또, 회전날개는 "U"자 형상으로 형성되어 좌변기에서 배출되는 고형물에 의해 회전이 방해받지 않고 원할히 회전될 수 있고, 고형물의 원할히 통과할 수 있게 하려는 것이다.
또한, 회전날개는 휘어짐이 가능한 재질로 구성되어 고형물 배출을 최대한 방해하지 않게 하려는 것이다.
본 발명의 변기 커버 가열 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 일측은 좌변기(1) 하부의 배수관(2) 내부에 설치되어 있으며, 타측은 배수관(2) 외측으로 돌출되어 있는 터빈축(10)과; 상기 배수관(2) 내부의 터빈축(10)과 연결되어 있고, 배수관(2)을 통해 배출되는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개(20)와; 상기 터빈축(10)과 연결된 채 배수관(2) 외부에 위치하며, 터빈축(10)의 회전에 의해 전기를 생산하는 발전기(30)와; 상기 발전기(30)와 전기적으로 연결되어 발전기(30)에 의해 생산된 전력을 충전하는 충전기(40)와; 상기 충전기(40)와 전기적으로 연결되어 있으며, 변기 커버 내부에 설치되어 충전기(40)로부터 공급된 전기를 공급받아 커버를 가열하는 히터(50);를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 회전날개(20)는 내부가 빈 원통형의 형상을 이루되, 길이 방향으로 둘레가 절개된 절개부(21)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 회전날개(20)는 터빈축(10)을 기준으로 방사상으로 3 ~ 6개로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전날개(20)는 연질의 재질로 이루어져 있어 수압 또는 이물질(3) 하중에 의해 휘어지도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 배수관(2) 외부에 위치하며, 상기 발전기(30) 및 충전기(40)가 내부에 수용되는 케이스(60)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 사용자가 변기에 앉았을 때 따뜻한 느낌을 제공할 수 있게 된다.
특히, 좌변기의 배수관 내부에 배수되는 물의 수압에 의해 회전하는 터빈이 설치되고, 이 터빈의 회전력을 전기를 변환시키는 발전기, 발전기에 의해 발전된 전력을 충전하는 충전기 및 충전기로부터 전원을 공급받아 커버를 가열시키는 열선으로 구성됨으로써 별도의 외부 전력 없이 커버를 가열할 수 있게 된다.
또, 회전날개는 "U"자 형상으로 형성되어 좌변기에서 배출되는 고형물에 의해 회전이 방해받지 않고 원할히 회전될 수 있고, 고형물의 원할히 통과할 수 있게 된다.
또한, 회전날개는 휘어짐이 가능한 재질로 구성되어 고형물 배출을 최대한 방해하지 않게 된다.
도 1은 본 발명의 변기 커버 가열 장치의 설치 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 변기 커버 가열 장치의 일 실시예를 나타낸 부분절단 사시도.
도 3은 본 발명에서 회전날개가 연질 재질로 이루어질 때의 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 4는 본 발명에서 회전날개의 일 실시예를 나타낸 사진.
도 5는 본 발명의 원리를 나타낸 개략도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 변기 커버 가열 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 변기 커버 가열 장치는 도 5에 도시되어 있는 것처럼 변기(1)의 물을 내릴 때 사이펀관 형태로 이루어진 배수관(2)에서 발생되는 수력 에너지를 이용하여 전기를 생산하여 변기의 커버를 가열할 수 있게 한 것이다.
이를 위해 본 발명의 변기 커버 가열 장치는 크게 터빈축(10), 회전날개(20), 발전기(30), 충전기(40) 및 히터(50)로 구성되어 있다.
터빈축(10)은 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이 일측은 좌변기(1) 하부의 배수관(2) 내부에 설치되어 있으며, 타측은 배수관(2) 외측으로 돌출되어 있다.
터빈축(10)은 회전날개(20)가 배수관(2) 내부에 정위치하도록 지지해는 역할을 하면서 회전날개(20)의 회전력을 발전기(30)로 전달해주는 역할을 한다.
따라서, 터빈축(10)은 배수관(2)에 회전 가능하게 끼움 결합됨이 바람직하다.
이를 위해 배수관(2)을 일직선으로 관통하는 위치에 각각 홀 타공이 이루어져 있고, 홀 외주면에 패킹이 설치되고, 패킹과 연결된 관이 끼움 결합되고, 관 내부에 터빈축(10)이 설치되되 관과 터빈축(10) 사이에는 베어링이 설치되도록 하여 터빈축(10)의 회전이 가능하게 연결될 수 있다.
이때, 터빈축(10)의 위치는 배수관(2) 내부에서 도시된 것처럼 사이펀관(S-trap) 형태로 관이 꺾이는 지점에 설치되도록 하여 수력에 의한 회전날개(20)의 회전이 잘 이루어지도록 함이 바람직하다.
회전날개(20)는 상기 배수관(2) 내부의 터빈축(10)과 연결되어 있고, 배수관(2)을 통해 배출되는 물의 압력에 의해 회전하도록 이루어져 있다.
회전날개(20)는 통상의 터빈 날개와 같은 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
그러나, 본 발명은 회전날개(20)가 단순히 물만 통과하는 관로상에 설치되는 것이 아니라 대변, 휴지 등이 함께 통과할 수 있는 변기의 배수관(2) 내부에 설치되는 바, 대변이나 휴지와 같은 이물질에 의해 회전이 방해받거나, 이물질이 원할히 통과되지 못해 관로를 막아버리는 현상을 방지해야 한다.
이를 위한 바람직한 방안으로 도 2, 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 회전날개(20)는 내부가 빈 원통형의 형상을 이루되, 길이 방향으로 둘레가 절개된 절개부(21)가 형성되어 마치 "U"자와 같은 형상을 취하도록 함이 바람직하다.
이러한 형상을 취할 경우 이물질은 "U"자 형의 형상에 이루어진 홈 내부에 안착된 후 자중에 의해 회전날개(20)의 회전이 원할히 이루어지도록 해줄 뿐만 아니라 안착 및 통과가 이루어지게 되어 이물질이 터빈축(10)과 회전날개(20) 사이나 그 주변에 걸려 배수관(2) 내부에 협착되는 것을 방지할 수 있게 된다.
더불어, 이러한 형상을 취함과 더불어 배수관(2) 내부에 다수의 회전날개(20)가 설치되는 경우 공간이 좁아 이물질이 걸릴 확률이 커진다.
이러한 점을 감안하여 회전날개(20)는 터빈축(10)을 기준으로 방사상으로 3 ~ 6개로 이루어져 그 숫자가 최소화되도록 함이 바람직하다.
또한, 회전날개(20)가 이물질의 통과를 가이드할 수 있게 하기 위하여 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 회전날개(20)는 연질의 재질로 이루어져 있어 수압 또는 이물질(3) 하중에 의해 휘어지도록 함이 바람직하다.
이때, 연질을 취하면서 탄성을 갖는 재질이 바람직하다.
이는 이물질이나 수압에 의해 휘어졌다가 이물질이 배수관(2)의 낙차진 부분에서 배출될 때 튕겨주는 역할을 하게 되어 이물질이 회전날개(20) 표면에 달라붙는 현상을 방지해 줄 수 있게 된다.
본 발명에서 발전기(30)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 터빈축(10)과 연결된 채 배수관(2) 외부에 위치하며, 터빈축(10)의 회전에 의해 전기를 생산하게 된다.
이러한 발전기(30)는 통상의 수력을 이용한 터빈 발전기와 동일한 구조로 이루어질 수 있는 것으로 터빈축(10)과 연결되어 함께 회전하는 회전자와, 그 회전자의 둘레나 중앙 측에 위치한 고정자로 이루어져 회전에 따른 전자기유도현상을 이용한 것으로 이러한 발전기는 그 자체로 판매되고 있기 때문에 내부 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서 충전기(40)는 상기 발전기(30)와 전기적으로 연결되어 발전기(30)에 의해 생산된 전력을 충전하도록 이루어져 있다.
이때, 발전기(30)와 충전기(40)는 전기를 생산 및 저장하는 것으로 물과의 접촉을 피해야 한다.
이를 위해 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 배수관(2) 외부에 위치하며, 상기 발전기(30) 및 충전기(40)가 내부에 수용되는 케이스(60)가 더 구비됨이 바람직하다.
한편, 히터(50)는 통상의 열선으로 이루어진 것으로, 상기 충전기(40)와 전기적으로 연결되어 있으며, 변기 커버 내부에 설치되어 충전기(40)로부터 공급된 전기를 공급받아 커버를 가열하도록 이루어져 있다.
이때, 충전기(40)로부터 히터(50)를 연결하는 배선상에 스위치가 구비되어 사용자의 스위치 조작에 따라 커버 가열이 히터(50) 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 스위치를 통상의 접촉식 스위치 대신 근접센서 내장형 스위치로 구성할 경우 사용자가 변기에 앉게 될 때 근접 신호에 의해 히터(50)를 작동시키도록 하여 사용상의 간편함이 제공되도록 할 수도 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 변기 커버 가열 장치는 평상시 화장실 변기 물을 내릴 때 배수관 내부에 설치된 회전날개(20)가 회전하고, 이 회전력이 터빈축(10)을 통해 발전기(30)로 공급되어 전기를 생산한 후 충전기(40)에 충전되어 있다가 사용자가 변기 커버에 앉을 때 스위치 조작 등에 의해 히터(50)가 커버를 가열하게 되어 외부 전력 없이 변기 커버를 가열시켜 차가운 이물감을 줄여줄 수 있게 된다.
본 발명의 변기 커버 가열 장치는 일반 건물 내의 화장실은 물론, 옥외의 화장실 등에 설치될 수 있다 할 것이다.
1 : 변기 2 : 배수관
3 : 이물질 10 : 터빈축
20 : 회전날개 21 : 절개부
30 : 발전기 40 : 충전기
50 : 히터 60 : 케이스

Claims (5)

  1. 변기 커버 가열 장치에 있어서,
    일측은 좌변기(1) 하부의 배수관(2) 내부에 설치되어 있으며, 타측은 배수관(2) 외측으로 돌출되어 있는 터빈축(10)과;
    상기 배수관(2) 내부의 터빈축(10)과 연결되어 있고, 배수관(2)을 통해 배출되는 물의 압력에 의해 회전하는 회전날개(20)와;
    상기 터빈축(10)과 연결된 채 배수관(2) 외부에 위치하며, 터빈축(10)의 회전에 의해 전기를 생산하는 발전기(30)와;
    상기 발전기(30)와 전기적으로 연결되어 발전기(30)에 의해 생산된 전력을 충전하는 충전기(40)와;
    상기 충전기(40)와 전기적으로 연결되어 있으며, 변기 커버 내부에 설치되어 충전기(40)로부터 공급된 전기를 공급받아 커버를 가열하는 히터(50);를 포함하여 구성된,
    변기 커버 가열 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전날개(20)는 내부가 빈 원통형의 형상을 이루되, 길이 방향으로 둘레가 절개된 절개부(21)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    변기 커버 가열 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전날개(20)는 터빈축(10)을 기준으로 방사상으로 3 ~ 6개로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    변기 커버 가열 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 회전날개(20)는 연질의 재질로 이루어져 있어 수압 또는 이물질(3) 하중에 의해 휘어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는,
    변기 커버 가열 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배수관(2) 외부에 위치하며, 상기 발전기(30) 및 충전기(40)가 내부에 수용되는 케이스(60)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는,
    변기 커버 가열 장치.
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