KR20220081095A - 식수 획득 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 식수 획득 장치는 저장 공간을 포함하고, 일측이 개구되는 몸체 부재; 상기 몸체 부재에 결합되고, 태양광 에너지를 전기 에너지를 변환시켜서 전기를 발생시키는 태양 전지 유닛; 및 상기 태양 전지 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지 유닛으로부터 전기를 공급받아서 일부분을 냉각시키고, 냉각된 부분으로 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득하는 응결 유닛;을 포함한다.

Description

식수 획득 장치{Drinking water acquisition apparatus}
본 발명은 식수 획득 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기중으로부터 식수를 획득할 수 있는 식수 획득 장치에 관한 것이다.
물은 사람이 생명을 유지하는데 있어서 반드시 필요한 물질이다. 사막과 같이 낮과 밤의 기온차가 심한 건조한 지역은 충분한 양의 비가 내리지 않아 사람들이나 동식물들에 필요한 물이 절대적으로 부족하다.
이러한 지역에서의 종래의 물 공급 방법은 바닷물을 담수로 바꾸어 사용하거나 지하수를 개발하여 사용하는 방법들이 있었다. 그러나 바다에서 멀리 떨어진 지역의 경우 원거리 물공급장치를 별도로 구비하여야 하고, 지하수 개발을 위해 상당히 깊게 굴착해야 하는 등 물을 얻는데 많은 비용과 시간이 소요되어야 하는 문제점이 있었다.
이에, 공기 중의 수증기, 습한 공기, 안개 등으로부터 수증기를 응축하여 물을 생산할 수 있도록 나대지에 직립한 차광막 등을 설치하여 차광막에 응결되는 물이 떨어져 내리도록 하는 방법이 사용되어 왔으나 포집량이 많지 않아서 크게 활용되지 못하고 있다.
한국공개특허 제10-1369389호
본 발명의 목적은 물을 용이하게 획득할 수 있는 식수 획득 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 식수 획득 장치는 저장 공간을 포함하고, 일측이 개구되는 몸체 부재; 상기 몸체 부재에 결합되고, 태양광 에너지를 전기 에너지를 변환시켜서 전기를 발생시키는 태양 전지 유닛; 및 상기 태양 전지 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지 유닛으로부터 전기를 공급받아서 일부분을 냉각시키고, 냉각된 부분으로 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득하는 응결 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 응결 유닛은, 상기 태양 전지 유닛로부터 전원을 공급받고, 일측에는 열을 발생시키는 발열부가 위치되며, 타측에는 냉기를 발생시키는 냉각부가 위치되는 열전 소자; 상기 열전 소자의 냉각부에 결합되고, 상기 열전 소자로부터 냉기를 전달받아서 공기중의 습기를 응결시키는 냉각 부재; 상기 열전 소자의 발열부에 결합되는 방열 부재; 및 상기 방열 부재에 결합되고, 상기 방열 부재를 냉각시키는 과열 방지 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 응결 유닛은 태양 전지 유닛과 결합되고, 상기 태양 전지 유닛은 상기 몸체 부재의 개구된 부분을 개폐 가능하도록 상기 몸체 부재에 회전 가능하게 결합되며, 상기 태양 전지 유닛이 상기 몸체 부재를 폐쇄하는 경우, 상기 응결 유닛은 상기 몸체 부재의 저장 공간에 위치될 수 있다.
한편, 상기 몸체 부재의 저장 공간에 설치되어 자외선을 물에 조사하는 자외선 발생 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체 부재의 저장 공간에 설치되어 산소를 물에 공급하는 산소 발생 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치는 응결 유닛을 포함한다. 응결 유닛은 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득한다. 그러므로, 해수 담수화 설비를 설치하여 물을 얻지 않아도 됨으로써, 물 획득에 필요한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치는 차광막으로 물을 획득하는 종래의 방법과 다르게 태양 전지에서 발생되는 전기로 열전 소자를 동작 시키고, 이때 발생되는 냉기로 공기중의 습기를 응결시켜서 다량의 물을 획득할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치를 도시한 도면이다.
도 2는, 도 1의 식수 획득 장치에 포함된 응결 유닛을 발췌하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식수 획득 장치를 도시한 도면이다.
도 4는, 도 3의 식수 획득 장치에서 태양 전지 유닛이 몸체 부재의 개구된 부분을 폐쇄한 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 일 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 몸체 부재(110), 태양 전지 유닛(120) 및 응결 유닛(130)을 포함한다.
몸체 부재(110)는 저장 공간(111)을 포함하고, 일측이 개구된다. 몸체 부재(110)의 저장 공간(111)에는 물이 저장될 수 있다. 몸체 부재(110)는 일례로 수조일 수 있다.
몸체 부재(110)의 상측은 공기가 자유롭게 출입 가능하도록 개구될 수 있다. 이러한 몸체 부재(110)는 스테인리스 스틸로 이루어져서 물에 의해 부식되는 것이 방지될 수 있다.
태양 전지 유닛(120)은 상기 몸체 부재(110)에 결합되고, 태양광 에너지를 전기 에너지를 변환시켜서 전기를 발생시킨다. 상기 태양 전지 유닛(120)은 복수의 셀이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 행렬로 배치되고 직사각형 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 태양 전지 유닛(120)은 축전지(160)에 전기를 축전시킬 수 있다. 축전지(160)는 태양 전지 유닛(120)에 인접하게 설치될 수 있다.
응결 유닛(130)은 상기 태양 전지 유닛(120)과 전기적으로 연결된다. 응결 유닛(130)은 상기 태양 전지 유닛(120)으로부터 전기를 공급받아서 일부분을 냉각시키고, 냉각된 부분으로 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득한다.
이러한 응결 유닛(130)은 일례로, 열전 소자(131), 냉각 부재(132), 방열 부재(133) 및 과열 방지 부재(134)를 포함할 수 있다.
열전 소자(131)는 상기 태양 전지 유닛(120)로부터 전원을 공급받는다. 열전 소자(131)는 펠티어효과(Peltier Effect)에 의해 일측에는 열을 발생시키는 발열부(미도시)가 위치되며, 타측에는 냉기를 발생시키는 냉각부(미도시)가 위치될 수 있다.
펠티어효과(Peltier Effect)는 n-p type의 소자에 직류전류를 가하여 음(Negative)으로 대전된 금속/반도체 접점에서 주위의 열에너지를 흡수한 전자가 열전반도체 내부로 이동하여 흡열이 일어나는 것으로 양(Positive)으로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해 발열이 일어난다.
열전 소자(131)는 태양 전지 유닛(120)으로부터 직접 전기를 공급받을 수 있고, 축전지(160)로부터 전기를 공급받을 수도 있다. 열전 소자(131)는 별도의 브라켓에 의해 태양 전지 유닛(120)과 결합될 수 있다.
냉각 부재(132)는 상기 열전 소자(131)의 냉각부에 결합되고, 상기 열전 소자(131)로부터 냉기를 전달받아서 공기중의 습기를 응결시킬 수 있다. 냉각 부재(132)는 일례로 구리(Cu)판일 수 있다. 구리는 다른 금속과 비교하여 열전도성이 우수하다. 이에 따라, 열전 소자(131)의 냉기가 신속하게 냉각 부재(132) 전체에 전달될 수 있다.
한편, 구리판의 표면에는 은(Ag) 또는 폴리머로 이루어진 보호층(135)이 있을 수 있다. 보호층(135)은 구리가 산화하는 것을 방지할 수 있다. 구리(Cu)에 은(Ag)을 코팅하는 방법은 일례로 전해도금, 무전해도금, 스퍼터링, 기상반응법 등이 있다. 산업적으로 적용하기 용이한 방법으로는 주로 환원제, 착화제 및 기타 첨가제를 이용하는 무전해도금법이 사용되고 있다.
방열 부재(133)는 상기 열전 소자(131)의 발열부에 결합될 수 있다. 방열 부재(133)는 일례로 복수의 방열판을 포함하는 것일 수 있다. 방열 부재(133)의 소재는 일례로 구리 또는 알루미늄일 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며 발열부의 열을 발산할 수 있는 소재이면 어느 소재든 무방할 수 있다.
과열 방지 부재(134)는 상기 방열 부재(133)에 결합되고, 상기 방열 부재(133)를 냉각시킬 수 있다. 과열 방지 부재(134)는 일례로 냉각팬일 수 있다. 냉각팬이 동작되면, 열전 소자(131)로부터 방열 부재(133)에 전달된 열이 제거될 수 있다. 이에 따라, 과열 방지 부재(134)는 방열 부재(133)와 열전 소자(131)가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 자외선 발생 유닛(140)을 더 포함할 수 있다.
자외선 발생 유닛(140)은 상기 몸체 부재(110)의 저장 공간(111)에 설치되어 자외선을 물에 조사할 수 있다. 자외선 발생 유닛(140)은 일례로 하나 이상의 자외선 램프를 포함할 수 있다.
자외선 램프는 몸체 부재(110)의 내측면서 설치되어 200㎚ 내지 280㎚ 범위의 UV-C 파장대 중에서 255㎚ 내지 265㎚의 범위로 물을 살균 및 소독한다. 이때, 상기 자외선 램프는 대장균, 바실러스 및 병원성 바이러스를 200㎚ 내지 280㎚ 범위의 UV-C 파장대 중에서 255㎚ 내지 265㎚의 범위로 살균할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 산소 발생 유닛(150)을 더 포함할 수 있다.
산소 발생 유닛(150)은 상기 몸체 부재(110)의 저장 공간(111)에 설치되어 산소를 획득된 물에 공급할 수 있다. 이에 따라, 몸체 부재(110)에 저장된 물은 산소 농도를 일정한 농도로 유지할 수 있다. 물은 용존 산소량이 낮아질수록 쉽게 오염될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 산소 발생 유닛(150)으로 용존 산소량을 일정 수치로 유지하여 식수로 사용될 수 있는 물의 오염을 방지할 수 있다.
한편, 가이드 부재(180)가 저장 공간(111)에 설치될 수 있다. 가이드 부재(180)는 물이 저장 공간(111)에서 원활하게 순환이 가능할 수 있게 한다. 이를 위한 가이드 부재(180)는 판 형상의 부재일 수 있으며, 산소 발생 유닛(150)에 인접하게 수직 방향으로 설치될 수 있다. 또한, 가이드 부재(180)는 전술한 자외선 발생 유닛(140)에 인접하게 위치될 수 있다.
이에 따라, 산소 발생 유닛(150)에서 발생되는 산소 방울과 가이드 부재(180)에 의하여 물에 대류가 발생될 수 있다. 대류하는 물은 가이드 부재(180)와 자외선 발생 유닛(140) 사이를 통과할 수 있고, 대류에 의해 물의 순환이 지속적으로 이루어지면서 물의 살균이 더욱 신속하고 원활하게 진행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(200)에 대해 설명하면, 상기 태양 전지 유닛(120)은 상기 몸체 부재(110)의 개구된 부분을 개폐 가능하도록 상기 몸체 부재(110)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이때, 응결 유닛(130)은 태양 전지 유닛(120)과 결합될 수 있다. 그리고, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(200)는 동력 발생 유닛(260)을 포함할 수 있다. 동력 발생 유닛(260)은 태양 전지 유닛(120)과 몸체 부재(110)가 서로 결합되는 부분에 설치될 수 있다. 동력 발생 유닛(260)은 일례로 회전 모터일 수 있다. 회전 모터는 동력을 발생시켜서 태양 전지 유닛(120)이 몸체 부재(110)에 대해 회전되도록 할 수 있다.
상기 태양 전지 유닛(120)이 상기 몸체 부재(110)를 개방하고, 응결 유닛(130)이 동작되어 응결 작업이 실시될 수 있다. 반면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 태양 전지 유닛(120)이 상기 몸체 부재(110)를 폐쇄하는 경우, 상기 응결 유닛(130)은 상기 몸체 부재(110)의 저장 공간(111)에 위치될 수 있다. 이에 따라, 저장된 물이 외부의 부적절한 접촉에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 응결 유닛(130)을 포함한다. 응결 유닛(130)은 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득한다. 그러므로, 해수 담수화 설비를 설치하여 물을 얻지 않아도 됨으로써, 물 획득에 필요한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식수 획득 장치(100)는 차광막으로 물을 획득하는 종래의 방법과 다르게 태양 전지에서 발생되는 전기로 열전 소자(131)를 동작 시키고, 이때 발생되는 냉기로 공기중의 습기를 응결시켜서 다량의 물을 획득할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 200: 식수 획득 장치
110: 몸체 부재
111: 저장 공간
120: 태양 전지 유닛
130: 응결 유닛
131: 열전 소자
132: 냉각 부재
133: 방열 부재
134: 과열 방지 부재
140: 자외선 발생 유닛
150: 산소 발생 유닛
260: 동력 발생 유닛

Claims (5)

  1. 저장 공간을 포함하고, 일측이 개구되는 몸체 부재;
    상기 몸체 부재에 결합되고, 태양광 에너지를 전기 에너지를 변환시켜서 전기를 발생시키는 태양 전지 유닛; 및
    상기 태양 전지 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지 유닛으로부터 전기를 공급받아서 일부분을 냉각시키고, 냉각된 부분으로 공기 중의 습기를 응결시켜서 물을 획득하는 응결 유닛;을 포함하는 식수 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응결 유닛은,
    상기 태양 전지 유닛로부터 전원을 공급받고, 일측에는 열을 발생시키는 발열부가 위치되며, 타측에는 냉기를 발생시키는 냉각부가 위치되는 열전 소자;
    상기 열전 소자의 냉각부에 결합되고, 상기 열전 소자로부터 냉기를 전달받아서 공기중의 습기를 응결시키는 냉각 부재;
    상기 열전 소자의 발열부에 결합되는 방열 부재; 및
    상기 방열 부재에 결합되고, 상기 방열 부재를 냉각시키는 과열 방지 부재;를 포함하는 식수 획득 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응결 유닛은 태양 전지 유닛과 결합되고,
    상기 태양 전지 유닛은 상기 몸체 부재의 개구된 부분을 개폐 가능하도록 상기 몸체 부재에 회전 가능하게 결합되며, 상기 태양 전지 유닛이 상기 몸체 부재를 폐쇄하는 경우, 상기 응결 유닛은 상기 몸체 부재의 저장 공간에 위치되는 식수 획득 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 부재의 저장 공간에 설치되어 자외선을 물에 조사하는 자외선 발생 유닛을 더 포함하는 식수 획득 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 부재의 저장 공간에 설치되어 산소를 물에 공급하는 산소 발생 유닛을 더 포함하는 식수 획득 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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