KR101682338B1 - 저소음 분배 밸브가 결합된 변기 급수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 보충수밸브 등 외부급수조절기구보다 더 많은 외부 급수량을 공급할 수 있는 탱크급수밸브 일체형 저소음 분배밸브에 관한 것이다.
탱크급수장치의 고압수 토출부를 파고들어가서 배치된 분배밸브는 하우징을 덮어 밀폐하는 분배밸브캡(40)이 밸브헤드와 밸브개도량 조절기구를 겸하며, 헤드유로(42)는 사선형태로 형성되어 고압수 통과시 분배밸브캡이 분배밸브하우징(30)쪽으로 밀착 운동하여 소음방지와 밀폐력 향상에 도움을 준다.
본 발명에 의하면 탱크유입구에서 관로손실이 크게 일어나고 분배밸브 하우징 유입구에서 관로손실이 적게 일어나도록 설계하여 좀 더 풍부한 탱크외부급수를 유도할 수 있으며, 분배밸브 쪽 유입구와 탱크유입구를 서로 인접하게 중첩 배치하여 종래기술에 비해 압력강하가 덜 된 고압수(필밸브 토출수)를 간단한 플라스틱 캡구조의 밸브로 얻을 수 있다.
이에 따라 다용도의 탱크외부 급수로 활용할 수 있으므로 기존 멀티밸브식 급수분배장치와 비교할 수 없는 저렴한 제품가격으로 그에 근접한 성능을 낼 수 있는 저소음 다용도 탱크 급수장치가 구현된다.

Description

저소음 분배 밸브가 결합된 변기 급수장치{Toilet water tank supplier which has low noise distribution valve}

본 발명은 변기 물탱크의 고압수 토출부에 직접 연결되어 탱크 저수량과 외부 급수량을 한꺼번에 조절할 수 있는 급수 분배기구에 관한 것으로서, 기존의 멀티밸브식 급수분배장치보다 공간을 적게 차지하고 효율적이며 또한 보충수밸브 등 종래의 외부급수량 조절기구보다 더 많은 외부 급수량을 저소음 상태로 제공할 수 있는 탱크급수장치 일체형 분배밸브에 관한 것이다.

물탱크식 변기는 보통 볼탭으로 작동되는 변기 급수장치에 의해 건물 내 수도관으로부터 고압수를 공급받아 물탱크에 저장해 두고, 이를 오물 수세에 이용한다.

탱크수위의 변화를 이용하여 고압수 밸브를 개폐하는 데에 사용되는 볼탭은 탱크 수위에 연동하는 플로트(float)의 승강 운동으로 압력수배출공을 개방 또는 폐쇄하여 필밸브(fill valve)의 압력실 공간에 차 있는 압력수를 배출 또는 충전시킨다. 이 같은 압력수의 배출과 충전은 곧 필밸브 다이어프램의 개방과 폐쇄로 이어져 작은 힘으로도 고압수의 공급과 차단을 쉽게 제어할 수 있다.

탱크 급수관은 글자 그대로 탱크 속에 물을 채우기 위한 토출관이며 탱크 외부 급수관은 보통 림급수관이나 플러시밸브를 통한 보울보충수 급수호스이다.

고압수 토출부(~discharging chamber:24)는 고압수를 개폐하는 필밸브(22)를 둘러싼 공간으로서 여기에는 보통 탱크급수관과 탱크외부 급수관(호스)이 연결된다.

고압수유입관을 거쳐 필밸브를 통과한 고압수는 필밸브 토출구에서 급속히 확산되면서 고압수토출부 공간에서는 일차 압력 강하된 상태가 된다. 그러나 여전히 림급수용 세척수로는 충분한 수압을 가진 상태이며 개방된 공간으로 바로 토출될 경우에 쉐에~ 하는 토출 소음을 낸다.

탱크급수관 말단의 토출구는 보통 탱크 저수면 아래, 탱크 저면에 가깝게 위치하여 물 속에 잠긴 채로 고압수를 토출시킨다. 당연한 얘기지만 이것은 토출되는 고압수가 주변에 튀는 것을 억제하고 시끄러운 토출음을 줄이기 위한 것이다.

한편 탱크 외부급수에서 림(rim)급수와 플러시 밸브의 보울(bowl) 보충수는 약간 다른 성격을 가지고 있다. 림쪽 급수가 보울의 내부면을 깨끗이 씻어내기 위해 적당한 수압과 유속이 필요한 반면에, 오물배출이 끝난 보울부를 다시 봉수로 채우기 위한 보충수는 어떠한 수압이나 유속도 필요 없으며 단지 설정된 동작시간 내에 적정량의 보충수량이 제공되기만 하면 그것으로 충분하다.

(1) 한국등록특허 10-1143269 양변기용 급수전환 볼탭 (2) 한국등록실용신안 20-0465082 양변기 보충수 조절장치 (3) 한국등록특허 10-1282271 양변기 보충수 공급호스 고정장치 (4) 한국등록특허 10-1024365 양변기 필밸브의 림측급수관 물량조절밸브 (5) 한국등록특허 10-10-1178024 볼탭 플로트로 작동되는 혼합 분사식 급수장치

최근의 변기는 보다 확실한 절수효과를 발휘하도록 물탱크의 용적을 점차 줄이고 있다. 이것은 보통 탱크의 높이를 낮추어 변기시트 뒤(탱크 위쪽)에 비데 제어모듈을 탑재하기 위해서이지만, 무엇보다 그것이 가능한 이유는 플러시밸브를 통한 탱크저장수 배출량을 줄인다 하여도 탱크배수 도중에 유입되는 고압수(=수도관 직수)의 고난도 배수제어를 통해 모자라는 세척수량을 채워 넣을 수 있는 개량된 급수제어장치가 있기 때문이다.

문헌(5)의 혼합분사식 급수장치가 그 대표적인 예로서, 변기 탱크에 저장수를 채우는 과정에서 유입중인 고압수를 실시간으로 림급수에 할당하여 굳이 큰 물탱크를 사용하지 않아도 전체적으로 충분한 세척수 배출을 유도할 수 있다.

그러나 문헌(5)와 같은 별도의 림급수장치는 그 설치 자체가 탱크의 저수용량을 감소시키므로 결과적으로 탱크크기를 현저히 줄일 수는 없다는 단점이 있으며 전체적인 제품가격을 올리는 요인이 된다.

한편 상기 림급수장치와는 별개로 플러시밸브에 형성된 보울보충수 유입관(52)으로 보충수를 유입시키는 장치로서 문헌(1)~(4)가 있다. 이것은 플러시밸브가 열리고 탱크 저장수를 배출한 다음에 닫혀진 후에도, 모자라는 세척수량을 보울 내부에 채워주기 위한 것으로 극히 오래 전부터 사용되어 왔던 고전적인 보충수 밸브에 속한다.

이들 보충수 밸브의 구조는 매우 간단하며, 구체적으로 살펴보면 필밸브의 고압수 토출부에 탱크급수관을 연결함과 동시에 분기관을 하나 더 만들어 보충수호스를 연결하고 보충수호스의 말단부에 간단한 유량제어기구를 붙이거나 또는 토출되는 보충수가 주변으로 튀지 않도록 한 것이다.

그러나 문헌(1)~(3)의 보충수 공급구조로는 문헌(5)와 같은 림급수 기능을 수행하기 어렵다. 왜냐하면 보충수호스에서 플러시밸브의 오버플로우관 쪽으로 나오는 물은 수압이나 수량이 그다지 만족스럽지 못하기 때문이다. 똑똑 떨어지거나 졸졸 흐르는 정도의 물로는 단지 비워진 보울(및 트랩)을 적당히 채우는 데에만 활용할 수 있다.

이 같은 미미한 보충수압과 유속은 단순히 관로단면적을 늘린다고 해서 원하는 수준으로 끌어올리기는 어려운데, 왜냐하면 탱크급수관 쪽의 토출구 높이(수두)가 낮아 대부분의 고압수가 수압 차가 더 큰(=유출구 압력이 더 낮은) 탱크급수관 쪽으로 흘러나가기 때문이다.

당연한 말이지만, 미미한 양의 보충수는 수동식 변기는 물론 자동-수동 결합식의 변기에서도 좀 더 발전적인 세척수 제어를 하기 어렵다.

한편 문헌(4)의 보충수 공급구조는 필밸브의 고압수토출부 바로 아래에 붙어 있어 탱크수위가 완전히 낮아지기 전인 짧은 시간동안은 비교적 충분한 보충수량을 제공할 수 있다. 그러나 이 같이 짧은 길이의 하방 토출식 노즐은 필밸브를 통해 토출된 고압수가 공기 중에 그대로 분사되면서 발생되는 소음이 상당하며, 또한 고압수 토출부에 가깝게 배치된 관계로 수압이 비교적 높아 밸브손잡이 주위로 누수가 발생하며 그에 따라 추가적인 잡 소음과 함께 물이 똑똑 떨어지는 등 미관상 좋지 않다는 단점이 있다.

앞서 소개하였듯이 최신의 변기는 탱크의 초기저수량을 극도로 적게 가져가는 것을 목표로 하며 그에 따라 탱크의 크기는 극도로 축소되어 마치 탱크가 없는 것처럼 보이게 할 수 있을 정도이다. 그러나 종래의 간단한 보충수 밸브는 이 같은 최신의 변기설계에서 적절히 세찬 수류로 보울 내부면을 씻어낼 수 없다. 결국 별도의 림급수장치를 내부 설치해야만 하며 그에 따라 앞서 언급하였듯이 고난도 절수기능에 어울리지 않는 큰 탱크를 고수해야만 하는 약점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 창안된 것이다.

구체적으로는 기존의 볼탭식 변기급수장치가 단순히 탱크 속 저수량을 채우고 나서 보울부 수면조절을 위해 미미한 수압과 수량의 물을 약간만 빼내는 기능에 그치지 않고, 좀 더 적극적인 급수제어를 할 수 있게 하면서 그와 동시에 생산비용이 저렴한 간단한 구성으로도 고급스러운 저소음 고압분사 작동을 할 수 있게 하는 것이 목표이다.

상술한 기술과제를 해결하기 위해, 본 발명은 우선 기본 보충수 공급구조가 보여주는 미미한 유량을 어떻게 증가시킬 것인지에 대해 기술적인 고찰을 해 보았다.

통상 필밸브 아래 주위에 마련된 고압수토출부(24) 공간에는 탱크급수관과 탱크외부 급수호스가 한데 연결된다. 그러나 탱크급수관의 최종 토출 위치는 탱크 바닥에 가까운 매우 낮은 위치(낮은 수두)인 반면에 탱크외부 급수호스의 최종 토출위치는 탱크의 만수위보다 높은 위치(높은 수두)에 있다. 물론 전체적인 관로 저항도 보충수 제어기구가 말단에 부착된 탱크외부 급수호스 쪽이 훨씬 크다.

이 같은 조건에서는 당연히 고압수토출부(24)의 고압수 대부분이 탱크급수관 쪽으로 유입될 수 밖에 없다. 즉 기존의 보충수 밸브는 단지 소음발생의 원인이 될 뿐 현저히 차이 나는 출구 수두조건에 의해 충분한 고압수의 유입을 애초부터 유도할 수가 없는 것이다.

본 발명에서는 이 같은 문제를 해결하기 위해 탱크외부급수를 담당하는 분배밸브(도면부호 30,40을 합친 것이다) 중에서 분배밸브하우징(30)을 고압수토출부(24) 속으로 일부 파고들어간 구조로 만들어 고압수토출부 공간 속에 위치하는 것이나 마찬가지가 되도록 극히 가깝게 자리잡도록 설계하였다.

이 과정에서 분배밸브쪽으로의 관로저항을 최대한 감소시키기 위해, 분배밸브로 들어가는 하우징유입구(31)와 탱크급수관으로 들어가는 탱크유입구(25)가 한데 묶여서 형성된 공유된 유입구역, 다시 말해서 적어도 일부의 영역에서 양쪽의 유입구가 서로 중첩되는 구조로 형성하였다.

유입구역의 공유 또는 중첩된 구조는 분배밸브(30,40)의 밸브 헤드유로(42)의 개방각도에 따라 분배밸브와 탱크급수관 양쪽의 유입구 면적을 달라지게 한다.

특히 공유된 유입구역에서 하우징유입구(31)를 탱크유입구(25)보다 더 크게 형성시켰으며 하우징유입구에 배치된 밸브헤드의 헤드유로(42) 유입쪽 둘레에는 상기 하우징유입구(31) 근처로 쇄도하여 들어오는 고압수가 유입구를 지나쳐 탱크유입구(25)로 유입되는 현상을 최대한 억제하는 차단턱(46)이 더 형성된다.

차단턱(46)의 위쪽으로는 부드러운 반달형 곡면 형상의 하우징유입유도면(47)이 형성되어 탱크유입구(25) 보다 넓게 형성된 하우징유입구(31)로 최대한 많은 고압수가 유입되도록 한다.

이에 따라 공유된 유입구역에서 탱크유입구 쪽으로의 유입저항이 극대화되며, 분배밸브를 거쳐 탱크외부 급수호스(50)쪽으로의 유입저항이 극소화된다. 유입구역이 같으므로 필밸브 통과시 발생하는 고압수의 압력강하량은 양쪽이 거의 같고 결국 수두가 높지만 관로저항(에 따른 압력강하량)이 작은 하우징유입구(31) 쪽과 수두는 낮지만 관로저항이 큰(압력강하량이 큰) 탱크유입구(25)쪽의 유입저항을 서로 비슷하게 맞출 수 있는 것이다.

한편, 위와 같이 분배밸브 쪽으로 최대한 많이 고압수를 할당하였을 때 기존의 보충수밸브와 같이 간단한 밸브구조로는 설사 O링(씰)을 끼워놓는 다 하여도 작동시마다 조금씩 벌어지는 헤드와 하우징 간격으로 인해 점점 누수가 심해지며, 누수소음 또한 같이 증가하게 된다.

본 발명에서는 기존의 단순한 O링 끼움식 밸브헤드씰로 분배밸브를 밀봉하는 것이 아니라 고압수의 유입압력에 따라 분배밸브캡(40) 및 밸브헤드(41)가 분배밸브 하우징(30)과 자연스럽게 밀착되면서 누수와 누수소음을 막아줄 수 있도록 설계하였다.

하우징유입구(31)와 상기 하우징유출구(32)를 연결하는 사선 방향의 헤드유로(42)와, 상기 헤드유로에 가해지는 고압수의 수압에 의해 분배밸브캡(40)이 상기 분배밸브하우징(30) 쪽으로 밀착 운동할 수 있도록 분배밸브하우징(30)의 바닥과 밸브헤드(41)의 바닥은 서로 간격이 떨어져 배치되는 구조가 바로 그것이다.

여기에 더해서 밸브헤드(41)의 하우징 쪽으로의 밀착운동에 의해 밸브헤드씰(43)이 압착되어 분배밸브의 밀폐기능을 발휘할 수 있도록 경사면 형태의 씰밀착면(33)이 더 형성된다. 이에 따라 고압수가 통과할 때마다 밸브헤드씰(43)과 씰밀착면(33)사이를 조금 더 압착시켜주는 특유의 구성에 의해 평상시에는 유량조절에 편리한 캡사이드슬릿(44)과 캡고정돌기(34) 사이의 적절한 결합력이 제공되고 고압수 배출시에는 누수 및 소음이 방지되어 기존의 보충수밸브에 비해 비교적 고압이 작용하는 분배밸브의 밀폐문제와 소음차단 문제를 해결한 저가형 플라스틱제 유량조절 밸브가 훌륭히 구현된다.

이로써 필밸브를 통과한 고압수가 낮은 출구 수두를 가진 탱크급수관으로 대부분 빨려 들어가는 현상을 대폭 감소시킬 수 있다. 물론 이 과정에서 고압수토출부와 한몸으로 이루어진 분배밸브하우징(30)의 일체형 설계에 따른 소음감소효과는 본 발명에 추가로 얻어지는 상승 효과가 된다.

아래에는 상술한 과제 해결수단을 뒷받침하는 상세 설계가 후술된다.

본 발명에 따르면 수압과 유속을 높일 필요가 없는 탱크급수의 관로손실, 즉 의도적인 압력강하량을 바탕으로 탱크외부급수 쪽으로의 관로손실과 압력강하량을 최대한 억제하여, 종래의 보충수밸브와 비교해서 탱크급수와 탱크외부급수 간의 분배비율을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 잇다.

이는 탱크외부급수를 단지 보울 보충수 공급에만 그치지 않고 림급수 등 다용도의 보충수 활용이 가능한 효과로 이어진다.

또한 기존 보충수 밸브에 비해 압력강하가 덜 된 상태(고압 상태)의 필밸브 인접 토출수를 이용하는 환경과 이를 뒷받침하는 교묘한 밸브헤드의 씰링 설계에 의하여 간단한 플라스틱 캡구조로도 고압수 분배과정에서의 효과적인 누수방지와 저소음상태를 달성할 수 있으므로 고가의 솔레노이드를 사용해야 하는 기존의 멀티밸브식 급수분배장치에 비해 상상하기 힘든 저렴한 제품가격으로 그에 근접한 성능을 낼 수 있는 저소음 다용도 탱크 급수장치의 제공이 가능하다.

도 1은 본 발명 급수장치가 장착된 변기의 정면 단면도.
도 2는 본 발명 급수장치가 플러시밸브와 결합된 상태의 전체 사시도.
도 3은 본 발명 급수장치가 플러시밸브와 결합된 상태의 전체 분해도.
도 4는 도 2에서 고압수의 분배경로만을 중점적으로 나타낸 확대사시도.
도 5~6은 급수장치 몸체를 파고들어 형성된 분배밸브하우징에 분배밸브캡과 씰이 결합되는 형태를 분해 도시한 것.
도 7은 도 5~6의 평면도(일부 투시도).
도 8은 고압수토출부와 하우징 및 헤드속 공간을 살펴볼 수 있는 핵심 투시도.
도 9는 분배밸브가 닫힘 상태일 때 고압수 분배유로를 설명한 정면/평면 단면도.
도 10은 분배밸브가 중간 상태일 때 고압수 분배유로를 설명한 정면/평면 단면도.
도 11은 분배밸브가 열림 상태일 때 고압수 분배유로를 설명한 정면/평면 단면도.
도 12는 도 9~11에 걸쳐 밸브헤드와 밸브하우징 및 고압수토출부 속을 잘 살펴볼 수 있도록 일부 절개한 사시도.

상술한 과제 해결수단에서 본 발명의 핵심적 기술사상을 대부분 설명하였으므로 이하의 내용에서는 도면에 포함된 실시예를 바탕으로 상술한 내용에서 뒷받침하는 방향으로 설명한다.

아래의 설명은 당해 기술분야에서 통상의 기술자라면 도면만으로도 충분히 이해할 수 있으며 도면을 뒷받침하는 설명에서 비록 빠진 부분이 있다 하여도 충분히 실시 가능할 것이다. 또한 실시예 설명에서 특정 전문용어로 표현되는 구성요소들과 그 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1 ~ 도 3은 본 발명의 탱크급수장치와 그것이 탑재된 변기를 전체적으로 나타낸 것이다. 그리고 도 4는 이해가 쉽도록 본 발명의 핵심작용이 이루어지는 급수장치 본체(20) 상부와 탱크외부급수장치만 따로 확대 도시한 것이다.

도1~도4를 종합적으로 참조하여 본 발명의 설치환경 중 일 실시예인 보울(bowl) 수위 조절용 보충수밸브 설치구성을 살펴본다.

먼저 급수장치본체(20)를 중심으로 한 탱크급수장치를 전반적으로 살펴본다.

참고로 도면부호 20으로 정의된 급수장치몸체(20)는 도면부호 21~29 범위의 구성을 포괄하는 구성이다. 즉 도면부호 21~29에 속하는 구성 또는 형상들은 급수장치본체 속에 형성되었거나 급수장치본체에 포함되는 구성임을 의미한다.

위와 같은 정의방식은 후술할 분배밸브하우징(30)과 분배밸브캡(40)에서도 마찬가지로 적용됨을 밝혀둔다.

급수장치본체의 하부 구조로서 감압밸브와 거름망이 설치된 고압수유입관(21)은 건물수도관으로부터 유입되는 곳에 설치되며, 급수장치본체의 내부이자 고압수유입관(21) 상부에는 유입된 고압수가 필밸브의 개폐작용에 의해 유출되는 고압수토출부(24)가 내부에 형성된다.

고압수토출부(24)는 세척수의 유입 유출이 활발히 이루어지는 공간이며 건물수도관 역류발생시 역류방지용 흡기구(23)를 통해 외기가 유입되기도 한다.

고압수토출부(24: 정확한 위치는 도7~도12를 참조한다)의 위에는 필밸브(22)가 안착된다. 플러시밸브(53)를 작동시켜 탱크 수위가 내려가면 플로트(11)에 의해 기울어진 볼탭작동암(12)은 필밸브(22)의 압력수마개를 열어 압력수를 배출시킨다.

압력수의 파일롯트 작용은 압력수밸브몸체에 결합된 다이어프램을 작동시켜 필밸브를 개방시키고 고압수토출부(24)로 고압수를 유입시킨다.

필밸브(22)의 작동을 통해 고압수토출부(24)로 유출된 고압수는 수압이 다소 낮아진 상태이지만 여기에서 추가적인 관로손실 없이 고압수토출부에 인접하게 연결된 하우징유입구(31)와 탱크유입구(25)로 바로 유입될 수 있다.

도2~도3을 살펴보면 고압수 일부는 탱크급수관(25)으로, 일부는 탱크외부급수호스(50)를 거쳐 플러시밸브(53)에 결합된 보울보충수 유입관(52)으로 흘러나가도록 설치된 구조를 잘 살펴볼 수 있다.

참고로 상술한 도1~도4를 바탕으로 한 구조는 그야말로 가장 전형적인 자연배수식 변기에 적용된 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과함을 밝혀둔다. 즉 탱크외부급수호스(50)에는 반드시 보울보충수 유입관(52)만이 연결되는 것은 아니며 필요에 따라 림급수관도 연결될 수 있다. 그리고 필밸브(22)의 설치위치에는 직동개폐식 솔레노이드 밸브가 연결될 수도 있다. 어떤 구조이든 아래 도5~도12에 기반한 분배밸브(30+40)의 작동구조와 하우징유입구(31) 및 탱크유입구(25)의 위치 그리고 상기 두 유입구에 흘러드는 고압수의 분배비율 변화폭 증대를 위한 공유된 유입구역의 설계가 본 발명의 핵심이며 그것을 만족하는 조건에서 주변 구성요소의 변화가 본 발명의 기술사상에 영향을 주는 것은 아니다.

도5~도12를 참조하여 고압수토출부(24)를 둘러싼 급수장치몸체(20)와 거기에 연결된 주요 구성들을 살펴본다.

아래 설명에서 분배밸브하우징(30)은 도면부호 31~39 범위의 구성을 포괄적으로 대표하는 구성을 의미하며 분배밸브(40)는 도면부호 41~49 범위의 구성을 포괄적으로 대표하는 구성을 의미한다.

분배밸브하우징(30)에는 하우징유입구(31)와 하우징유출구(32)가 형성되며 그 중 하우징유입구(31)는 고압수토출부(24)에 연결된다.

누워있는 원통 형태인 분배밸브하우징(30)은 서 있는 원통형인 급수장치몸체(20)와 서로 직교하는 형태로 밀착 배치되어 있으며 고압수토출부(24)속에 일부 파고들어간 구조로 형성되어 있다.

정확히 살펴보면 하우징유입구(31)는 고압수토출부(42)의 공간 둘레면을 따라 매끈하게 도려내어진 상태로서 결과적으로 고압수토출부(24)의 둘레면 일부를 개방하고 있다.

넓고 둥글게 도려내어진 하우징유입구(31) 밖으로는 하우징 속의 밸브헤드(41)가 마치 고압수토출부(24) 속으로 파고들어간 것처럼 노출되어 있다. 즉 분배밸브하우징(30)은 가상의 원통형 하우징 공간이 고압수토출부(24)속으로 파고들어가 있는 구조로 보아야 한다. 이것은 하우징의 크기를 쉽게 키울 수 있으면서 전체 급수장치의 크기나 부피는 컴팩트하게 유지할 수 있는 중요한 설계요소이자 필밸브를 통해 일차 압력강하된 상태로 토출된 고압수의 추가적인 (하우징 유입) 압력손실을 막아주는 역할을 한다.

상기 분배밸브하우징(30)을 덮어 밀폐하는 분배밸브캡(40)의 하단(=하우징 삽입방향 쪽을 의미한다)에는 밸브헤드(41)가 일체로 형성된다.

밸브헤드(41)는 분배밸브하우징(30)에 삽입되어 회전하면서 그 회전각도에 따라 상기 하우징유입구(31)로부터 유입되는 고압수의 유량을 조절하는 역할을 한다.

도7~도8을 바탕으로 분배밸브캡(40)과 분배밸브하우징(30)간의 결합 및 회전운동 구조를 살펴본다.

분배밸브하우징(30)의 입구 테두리에는 적어도 하나의 캡고정돌기(34)가 형성되고 분배밸브캡(40)의 캡테두리에는 캡사이드슬릿(44)이 형성된다.

캡고정돌기(34)와 캡사이드슬릿(44)은 서로 한쌍을 이루는 결합부속이다. 끼워진 분배밸브캡(40)이 빠지지 않으면서 적어도 90도의 각도로 자유롭게 회전할 수 있도록, 다시 말해 회전가이드레일 역할을 하는 캡사이드슬릿(44)에 캡고정돌기(34)가 끼워져 캡이나 밸브헤드의 회전축방향 이동이 제한된 상태로 회전 가능하게 유지시켜주는 역할을 한다.

분배밸브캡(40)의 캡테두리 아래쪽에는 밸브헤드씰(43)이 더 끼워지며, 분배밸브하우징(30)의 테두리 내측 모서리는 아래에 설명할 밸브헤드(41)의 하우징 쪽으로의 밀착운동에 의해 상기 밸브헤드씰(43)이 압착되어 분배밸브의 밀폐기능을 발휘할 수 있도록 경사면 형태의 씰밀착면(33)이 더 형성된다.

그리고 분배밸브캡(40)에는 유량설정돌기(45)가 형성되고, 여기에 호응하는 구조로서 분배밸브하우징(30)에는 유량설정홈(35)이 형성되어 특정 회전각도(특정 밸브개도 상태)에서 유량설정돌기(45)가 유량설정홈(35)을 물고 있으면서 그 각도를 유지할 수 있도록 한다.

도6~도7을 참조하면 간단한 구조로도 전체 90도 회전각도 중 6등분된 15도 범위로 회전각을 고정할 수 있는 유량설정홈(35)과 유량설정돌기(45)의 구조를 알 수 있다.

도8의 투시도를 살펴보면 헤드유로(42)의 유입구보다 분배밸브하우징(30)의 하우징유입구(31)가 더 크게 형성되어 있는 것을 볼 수 있고, 이에 따라 밸브헤드(41) 속의 헤드유로(42)는 상기 하우징유입구(31)와 상기 하우징유출구(32)를 사선 방향으로 연결하도록 비스듬히 형성된 것을 볼 수 있다.

이 같은 구조에 의해 헤드유로(42)의 입구로 고압수가 유입되어 통과하면서 밸브헤드(41)는 분배밸브하우징(30) 쪽(=정확히는 하우징의 바닥쪽)으로 밀착운동을 하게 된다. 따라서 벨브헤드와 일체로 되어 있는 분배밸브캡(40) 또한 분배밸브하우징(30) 쪽으로 밀착운동을 하는 셈이 된다.

헤드유로(42)의 출구쪽으로 나가면서 고압수가 헤드유로의 천정쪽으로 압력을 가할 수 있으므로 하우징의 개구부 쪽으로 되튕길 수도 있지만 전체적으로는 헤드유로의 입구쪽 수압이 더 세기 때문에 고압수는 헤드유로의 바닥쪽으로 더 큰 압력을 가하게 된다.

상기와 같은 밀착운동에 의해 밸브헤드씰(43)은 경사면 형태의 씰밀착면(33) 안쪽으로 파고들면서 더욱 압착되어 기존 보충수 밸브와 달리 고압수토출부에 인접하여 설치된 조건에서도 더 나은 밀폐기능을 발휘할 수 있게 된다.

도 9는 분배밸브가 닫힘 상태일 때 고압수 분배를 설명한 정면/평면 단면도이다.

앞서 설명한 밸브헤드(41), 즉 분배밸브캡(40) 전체의 밀착운동을 위해서 분배밸브하우징(30)의 바닥과 밸브헤드(41)의 바닥은 서로 간격이 떨어져 배치된 것을 볼 수 있다. 물론 도 9상태에서는 밀착운동이 발생하지는 않지만 분배밸브 자체가 완전히 닫혀있는 상태이므로 캡 둘레로 나오는 누수량도 많지 않으며 그에 따라 발생되는 소음도 적다.

참고로 도 9에서 탱크유입구(25)의 개방면적은 비교적 좁지만 단지 관로손실과 압력강하가 클 뿐 필밸브의 작동시간은 충분히 긴 시간이므로 전체적인 탱크 급수량에는 큰 영향을 주지 않는다.

도 10은 분배밸브가 중간 상태일 때 고압수 분배를 설명한 것이다. 헤드유로(42)의 개방각도에 따라 하우징유입구(31)와 탱크유입구(25)로의 고압수 유입량이 한꺼번에 조절될 수 있도록 상기 하우징유입구(31)와 상기 탱크유입구(25)는 적어도 일부의 영역에서 유입구역을 서로 공유한다.

본 발명의 기술사상을 만족하기 위해서는 상기 공유된 유입구역에서 상기 하우징유입구(31)가 상기 탱크유입구(25)보다 더 크게 형성되어야 한다.

그리고 상기 헤드유로(42)의 유입쪽 둘레에는 상기 하우징유입구(31)로 들어온 고압수가 헤드유로의 입구를 지나쳐 탱크유입구(25)로 유입되는 현상을 억제하는 차단턱(46)이 더 형성된다.

상기 차단턱(46)의 위쪽으로는 부드러운 반달형 곡면 형상의 하우징유입유도면(47)이 형성되어 탱크유입구(25) 보다 넓게 형성된 하우징유입구(31)로 최대한 많은 고압수가 유입되도록 한다.

도 10에서는 하우징유입구(31)쪽으로의 유입량이 비교적 적고 공유된 유입구역에 의해 탱크유입구(25)쪽으로 비교적 많은 고압수가 유입되고 있다. 이때 상기 공유된 유입구역에서 차단턱과 하우징유입유도면은 각도상 조금 더 많은 고압수를 헤드유로(42)의 유입구로 보내고 있음을 볼 수 있다.

도 11은 분배밸브가 열림 상태일 때 고압수 분배를 설명한 것이다.

헤드유로(42)는 완전 개방상태이며 이때 공유된 유입구역에서 헤드유로(42)로의 유입구 면적은 최대가 된다. 도 12와 같은 상태의 탱크급수장치는 탱크유입구의 상대적 유입면적이 극소화되고 또한 상대적으로 높은 수압이 탱크외부 급수호스(50)로 인가될 수 있으며 탱크급수와 림급수가 거의 동등해지는 본격적인 림급수 장치로의 활용이 가능하게 된다. 물론 앞서 설명한 벨브헤드(41)와 밸브헤드씰(43)의 밀착운동 또한 극도로 강화되어 간단한 플라스틱제 캡 구조로도 누수와 소음이 미미한 상태를 유지한다.

도 12는 상기 도9~도11을 한꺼번에 부분절개 상태로 도시한 것이다. 앞서 설명한 하우징유입구와 그 주변 구성, 탱크유입구와 그 주변 구성 등 본 발명의 핵심구성과 결합구조들을 한눈에 쉽게 이해할 수 있다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되지 않는다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 발명이 내포하고 있는 기술사상을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례를 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.

본 발명은 큰 용량의 물탱크를 이용한 일반적인 자연배수식 변기에는 물론, 작은 용량의 물탱크와 고압수도관의 직수를 동시에 이용하는 부분 강제배수식 변기에도 매우 유효하게 사용될 수 있다.

특히 기존에 별도 림급수 장치를 이용하도록 설계되어 있는 변기의 몸체에도 탱크외부 급수호스를 림급수관에 간단히 연결하는 것으로 적용할 수 있으므로 이미 생산되었거나 생산중인 변기몸체의 설계를 바꾸지 않고 다양한 자동 및 수동식 변기에 쉽게 적용할 수 있다.

11: 플로트 12: 볼탭작동암
20: 급수장치몸체
21: 고압수유입관 22: 필밸브
23: 역류방지용 흡기구 24: 고압수토출부
25: 탱크유입구 26: 탱크급수관
30: 분배밸브하우징
31: 하우징유입구 32: 하우징유출구
33: 씰밀착면 34: 캡고정돌기
35: 유량설정홈
40: 분배밸브캡
41: 밸브헤드 42: 헤드유로
43: 밸브헤드씰 44: 캡사이드슬릿
45: 유량설정돌기 46: 차단턱
47: 하우징유입유도면
50: 탱크외부급수호스
51: 호스고정구 52: 보울 보충수유입관
53: 플러시밸브

Claims (5)

1. 고압수유입관을 통해 유입된 고압수가 유출되는 고압수토출부(24)가 내부에 형성된 급수장치몸체(20);
   상기 고압수토출부(24) 속에 일부 파고들어간 구조로 형성되어, 상기 고압수토출부의 둘레면 일부를 개방하는 하우징유입구(31)와, 입구 테두리에 형성된 적어도 하나의 캡고정돌기(34)를 가지는 분배밸브하우징(30);
   상기 분배밸브하우징(30)을 덮어 밀폐하는 분배밸브캡(40);
   상기 분배밸브캡(40)의 일부로서, 내부에 헤드유로(42)를 가지고 상기 분배밸브하우징(30)에 삽입되어 회전하면서 그 회전각도에 따라 상기 하우징유입구(31)로부터 유입되는 고압수의 유량을 조절하는 밸브헤드(41);
   상기 분배밸브캡(40)의 캡테두리에 하나 이상으로 형성되어 상기 캡고정돌기(34)가 끼워져 회전축방향 이동이 제한된 상태로 회전가이드레일 역할을 하는 캡사이드슬릿(44); 및
   상기 고압수토출부(24)에 연결된 탱크유입구(25);를 포함하여 구성되고,
   상기 헤드유로(42)의 개방각도에 따라 상기 탱크유입구(25)로의 고압수 유입량이 조절될 수 있도록 상기 하우징유입구(31)와 상기 탱크유입구(25)는 적어도 일부의 영역에서 공유된 유입구역을 가지며,
   상기 공유된 유입구역에서 상기 하우징유입구(31)는 상기 탱크유입구(25)보다 더 크게 형성되고,
   상기 헤드유로(42)의 유입쪽 둘레에는 상기 하우징유입구(31)로 들어온 고압수가 유입구를 지나쳐 탱크유입구(25)로 유입되는 현상을 억제하는 차단턱(46)이 더 형성된 변기 급수장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징유입구(31)는 상기 헤드유로(42)의 유입구보다 더 크게 형성되고,
   상기 헤드유로(42)는 상기 하우징유입구(31)와 하우징유출구(32)를 사선 방향으로 연결하도록 비스듬히 형성되며,
   상기 분배밸브하우징(30)의 바닥과 상기 밸브헤드(41)의 바닥은 상기 헤드유로(42)로 고압수가 통과하면서 상기 분배밸브캡(40)이 상기 분배밸브하우징(30) 쪽으로 밀착 운동할 수 있도록 간격이 떨어져 배치되는 변기 급수장치.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 분배밸브캡(40)의 캡테두리 아래쪽에는 밸브헤드씰(43)이 더 끼워지며,
   상기 분배밸브하우징(30)의 테두리 내측 모서리는 상기 밀착운동에 의해 상기 밸브헤드씰(43)이 압착되어 밀폐기능을 발휘할 수 있도록 경사면 형태의 씰밀착면(33)이 더 형성되는 변기 급수장치.

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