KR20020045504A - 수세식 변기용 용량 제어장치 - Google Patents

Abstract

가압 수세식 변기 시스템(10)용의 제거 가능한 용량 제어장치(140)는 그 저부 엣지(152)에 복수 슬롯(154)을 가진 양단부가 개방된 수직 원형 실린더 모양 삽입체(150)를 포함한다. 수세식 변기(10)의 환형상 밸브 시트(108)에 따라 결정되는 플랜지(142)는 삽입체(150)의 슬롯(154)과 결합하며 그에 따르는 복수의 탭(144)을 구비하고, 삽입체(150)는 수세식 변기의 세정 밸브(110) 둘레에 원주 방향으로 배치되어, 보울 안으로의 시스템에 물의 일 부분의 흐름을 저지한다.

Description

수세식 변기용 용량 제어장치{VOLUME CONTROL FOR A WATER CLOSET}

본 발명은 최대 효율의 유출물 전달을 유지하면서 수세식 세정(洗淨) 시에 물 사용을 절약하는 화장실에 가압 수세식 변기 세정 시스템용 용량 제어 삽입체에 관한 것이다.

배경기술

본원의 가압식 수세식 변기용 용량 제어장치는 1980년 11월 18일자 허여된 미국특허 제4,233,698호와 1999년 10월 26일자 허여된 미국특허 제5,970,527호에 개시된 시스템을 개량한 것이다.

물 관리는 국가의 많은 구역에서 가정용 물 사용처에 배치된 제어부를 엄격하게 제어한 결과로 초래되는 주변관리와 관련이 있는 것이다. 가압 수세식 변기 세정 시스템(pressurized water closet flushing systems)은 고효율 유출물 전달 효과와 짝을 이루는 상대적으로 낮은 물 소비를 나타내는 물절약에 상당한 기여를 하도록 제작되어진다.

공지된 가압 수세식 변기 세정 시스템은 일반적으로 물 용기(water vessel), 세정 밸브, 및 세정 밸브 작동기로 구성된다. 이러한 성분은 종래 수세식 변기 세정부의 내부에 배치된다. 가압 수세식 변기 세정부는 종래 세정수(洗淨水) 공급 시스템으로부터의 수압(水壓)으로 활성화 된다.

작동 시에, 수위(水位)가 세정 후에 닫힌 물 용기내에서 상승하여, 용기 내에 공기는 압력을 받게된다. 조정기(regulator)에 의해 허용되는 것보다 더 큰 공급 라인 압력이 발생하는 경우에, 용기에 수압이 공급 라인의 압력과 동일하게 되거나 또는 압력 조정 밸브가 닫혀지게 되면, 용기 내로의 물의 흐름은 정지되고, 시스템은 운영 상태가 된다. 세정 밸브 작동기가 작동되면, 세정 밸브는, 용기에 압축공기가 그 안에 저장된 물이 상당히 높은 방출압력과 속도로 수세식 변기 보울(water closet bowl)에 힘을 가할 때에 개방되어, 최소 물 소비로 세정작용이 이루어지게 한다.

공지된 가압 수세식 변기 세정 시스템은 시장에서 성공적인 것이기는 하지만 대체로 더욱 향상되어야 하는 1개 이상의 조작 특성을 나타내는 것이다. 세정수 공급 시스템이 가압 수세식 변기가 수세식 변기의 보울로부터 용이하게 추출 소비를 허용하기에 충분한 압력을 가지는 구역에서는, 지정된 세정 당 1.6갤런의 물이 충분한 추출 소비에 소요되는 량보다 많은 량의 물이 필요할 수 있는 것이다. 그런데, 물 용기 또는 세정동작 제어 메카니즘에 대한 복잡하고 고가의 비용이 소요되는 개조 없이는 각각의 세정동작 사이클에서 활용되는 물의 용량을 용이하게 변경할 수 없다.

가압 수세식 변기 세정 시스템과 관련하여 사용되는 본 발명의 수세식 변기용량 제어 장치는 상술된 문제를 해결한 것이다. 특히, 상기 시스템은 소비 추출용 보울로 방출되는 수량(水量)의 변경을 허용하여, 가변 압력의 세정수 공급을 수용하는 것이다. 가압 수세식 변기는 작동기를 누르는 시간의 함수가 아닌 세정동작을 하는 것이다. 따라서, 수세식 변기에 최소 정압력(20PSI)을 가진 세정수 시스템이 설치되면, 본 발명의 용량 제어 삽입체가 각각의 세정 사이클 중에 보울에 힘을 가하는 수량 저하가 이루어지게 한다. 대조적으로, 효율성이 낮은 보울 및/또는 낮은 물 공급 압력을 가지는 시스템은 그 최소 높이에 용량 제어 장치가 설치된 또는 갖춘 용량 제어 장치 없이 운영될 수 있어서, 세정 사이클 중에 보울 쪽으로 설계 최대치 수량이 힘을 가할 수 있는 것이다.

용량 제어장치는 물 용기를 대체하지 않고 상술된 수세식 변기에 용이하게 설치되도록 설계된다. 또한, 본 발명의 용량 제어장치는, 설치를 위한 파스너 또는 다른 하드웨어 없이, 물 용기의 저부에 있는 플랜지에 압입-끼움으로 설치된다.

본 발명의 다른 목적은 임의적 수세식 변기가 특정한 수세식 변기의 유압특성에 따르는 임의적 세정 용량의 변환을 허용하는 용량 변경성이 있는 것이다.

본 발명의 상술된 특징은 특정한 시스템 유압에 따르는 최소량의 물 사용을 허용하면서 소비물을 운반하는 유효한 추출과 방출 라인을 제공하는 것이다. 용기에 함유된 일부 물을 각각의 세정 사이클 중에 "저지(hold back)"하여, 세정 시스템의 완전성에 해를 끼치지 않고 전체 물의 사용량을 감소하는 것이다.

도1은 본 발명의 분위기에 따르는 향상된 가압 수세식 변기 세정 시스템의 입면도.

도2는 도1의 화살표(2) 방향으로 절취된 평면도.

도3은 완전 충전된 세정 시스템의, 도2의 3-3선을 따라 절취된 도면.

도4는 도3의 원(4) 내를 절취하여 나타낸 도면.

도5는 세정동작의 개시를 나타낸 도3과 유사한 도면.

도6은 본 발명의 용량 제어장치가 설치된, 도3과 유사하게 나타낸 도면.

도7은 본 발명의 용량 제어장치의 입면도.

도8은 도7의 8-8선을 따라 절취된 도면.

도9는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 입면도.

도10은 도9의 10-10선을 따라 절취된 본 발명의 부분을 나타낸 도면.

도11은 본 발명의 다른 실시예를 부분적으로 나타낸 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10:수세식 변기 시스템 12:수세식 변기 탱크 14:물 용기

16:내부 세정밸브 조립체 18:매니폴드 22:세정밸브 작동기

24:수압 조정기 25:공기 유입 조정기 48,68,72:볼 밸브

52:오리피스 66:볼 밸브 리테이너 69:환형상 시트

71,72,116:피스톤 110:세정 밸브 150:삽입체

172:벨로우즈(bellows)

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 미국특허 제5,970,527호에 전체적으로 개시되고 본 발명의 분위기를 설명하는 가압 수세식 변기 세정 시스템(10)은 종래 수세식 변기 탱크(12)와 작동면에서 상관이 있는 것이다. 시스템(10)의 주요 성분에는 물 용기(14)와, 내부 세정 밸브 조립체(16), 및 일체형 세정밸브 작동기(22), 수압 조정기(24)와, 공기 유입 조정기를 구비하는 매니폴드(18)가 있다.

물은 가압원(pressurized source)(도시 않음)으로부터 시스템(10)에 공급되어, 유입도관(27)과 진공 브레이커(28)를 통해 제약없이 상방향으로 흐르고, 거기서부터 측면으로 매니폴드(18)로 흐른다. 물은, 도관(27)을 통하여 시스템 압력으로 매니폴드(18)로, 조정 후에, 후술되는 바와 같이 세정 밸브 조립체(16)와 물 용기(14) 양쪽으로 자유롭게 흐른다.

물 용기(14)는 1쌍의 수직적으로 적층된 하프 섹션(32,34)을 포함한다. 물 용기(14)의 상부 섹션(32)은, 후술되는 바와 같이 세정부 사이에서 일반적인 상태로, 물 용기(14)의 섹션(32,34) 사이에 접합 이음부 위에 수위로 각각 있는 동안에 격리실(37,38)을 생성하는 1쌍의 하방향 연장 파티션(35,36)을 구비한다. 따라서, 시스템(10)에 파워를 부여하는 격리실(37,38)에 압축 공기가 고립되기 때문에, 세정 밸브 조립체(16)의 상부부분에 누설이 포화상태로 되는 시스템(10)에서는 초래되지 않을 것이다.

수압 조정기(24), 공기 유입 조정기(25) 및, 세정 밸브 작동기(22)를 구비하는 매니폴드(18)는 물 용기(14)의 상부 섹션(32)에 장착된다.

도4에서 볼 수 있는 바와 같이, 매니폴드(18)에 일체형 공기 유입 시스템(25)은, 캡(44)을 수용하는 외부 나사식 장착 니플(42)을 포함한다. 캡(44)은 그 둘레가 볼 밸브(48)용 시트로서 기능을 하는 구멍(46)을 그 안에 구비한다. 밸브(48)는 일반적으로 매니폴드(18) 내에서 수압에 의해 닫힘 위치로 편향된다. 그리고, 물 용기(14)에 내부 압력이 예비설정된 최소치, 예를 들면 2PSI로 세정 사이클의 방출 과정 중에 저하되면, 물 용기(14)로 흐르는 생성 물은 밸브를 개방시키는 밸브(48) 개방 차등 공기 압력과 물 흐름부 쪽으로의 구성 공기의 유입을 발생시키며, 자체 조정방식으로 용기(14)에 공기를 원래대로 가득 채운다.

관형 슬리브(50)는 물 용기(14)로 유도하는 매니폴드(18)에 오리피스(52) 쪽으로 하방향으로 연장 형성되어 물 용기(14)안으로의 물의 흐름방향으로 공기를 인도한다. 또한, 공기 유도 시스템은 진공 브레이커로서도 기능을 하여 그 안에 압력 손실이 발생하는 경우에 시스템(10)으로부터 워터 공급 시스템으로의 물의 역류 흐름이 발생하지 않게 한다.

매니폴드(18)에 수압 조정기(24)는 관형 구조로 이루어지며, 그 위에 단부 캡(64)을 구비한다. 십자형 단면으로 이루어진 볼 밸브 리테이너(66)는 볼 밸브(68)를 지지하기 위해 단부 캡(64)의 내부에 배치된다. 밸브(68)는 물 용기(14)의 내부 압력이 낮아지면 시스템 수압에 의해 압력 조정 피스톤(71)의 관형 부분(70)에 환형 시트(69)에 대하여 편향된다. 유사하게, 제2볼 밸브(72)는 십자형 단면으로 이루어진 제2리테이터(74)에서 지지를 받게 된다. 물 용기(14)의 내부 압력이 예정된 압력 밑으로 강하되면, 피스톤(71)이 조정 스프링(76)의 편향 으로 단부 캡(64)으로부터 이격지게 이동하여, 물이 볼 밸브(68)를 지나 흐르게 되어, 후술되는 바와 같이 세정 밸브(16)와 물 용기(14)에 배분되도록 볼 밸브(72)를지나간다.

물 공급부에서 압력 상실이 발생하는 경우에, 볼 밸브(68,72)는 단부 캡(64)과 피스톤상에 환형상 시트(78,79)에 대하여, 도면에 도시된 바와 같이, 좌측으로 이동하여서, 물 용기(14)로부터 시스템으로의 물의 역류 흐름을 개별적으로 방지한다.

매니폴드(18)도, 슬리브(84)에 활주식으로 저널되는 그 내부에 배치된 수동식 동작가능한 스플(82)이 있는 원통형 하우징(80)을 구비하는 세정 밸브 작동기(22)를 포함한다. 스플(82)은 일반적으로 밸브 시트(86)에 안착된 밸브(85)를 지지한다. 니들 밸브(87)는 세정 밸브(16)로의 물의 흐름을 제어하는 환형상 물 유입 오리피스의 구역을 한정하게 하우징(80)에 오리피스(88)쪽으로 연장되도록 스플(82)의 일 단부에서 지지된다.

스프링(92)의 편향력에 대항하는 세정 밸브 작동기(22)의 스플(82)의 이동은 그 시트(86)를 차단하는 밸브(85)를 이동시키어, 후술되는 바와 같이, 세정을 개시하게 오리피스(94)를 통하여 압력 릴리프 튜브(96)로, 세정 밸브(16)의 상부 챔버(C) 사이에 소통부를 개방한다. 튜브(96)는 변기 보울(도시 않음)에 주변 압력과 소통한다.

도3에서 가장 양호하게 볼 수 있는 바와 같이, 세정 밸브 조립체(16)는 매니폴드(18)와 맞닿는 상부 단부(102)를 가지는 수직 방향진 세정 밸브 실린더(100)를 포함한다. 실린더(100)의 하부 단부(106)는 물 용기(14)의 하부 셀(34)에 물 방출 통로(109)의 원추형 밸브 시트(108)의 단측(短側)까지 이어진다. 통로(106)를통한 물 용기(14)로부터의 물의 흐름은 세정 밸브 피스톤(116)의 스템(114)에 의해 이동되는 O링 밸브(110)에 의해 제어된다.

피스톤(116)의 상부 단부(118)는 컵 모양 구조로 이루어지며, 피스톤(116)의 상방향 이동이 0.4인치로 제한되는 세정 밸브 실린더(100)의 상부 단부(102)로부터, 미리 정해진 근처부분 예를 들면 0.4인치부분으로 상방향으로 연장한다.

세정 밸브 피스톤(116)은 실린더(100)에 대한 밀봉을 이행하는 엘라스토머재 피스톤 링(130)을 구비하여, 물 용기(14)의 메인 챔버(134)와 상부 챔버(132)로 실린더(100)를 분할한다. 피스톤(116)은 일반적으로 그 위에 구멍(138)을 밀봉하며, 그 중앙에 배치된 밸브(136)를 가진다. 상부 챔버(132)에 과압력 상태가 발생하면, 밸브(136)는 상부 챔버(132)를 배기하도록 스프링(139)에 대항하여 개방된다. 예를 들어 45PSI에서의 상부 챔버(132)의 미세한 배기동작은 물 용기(14)의 메인 챔버(134)와 상부 챔버(132)와의 사이에 압력차를 발생한다. 그 결과, 세정 밸브 피스톤(116)은, 물 용기(14)의 메인 챔버(134)에 압력 저하를 허용하는 상승동작을 개시한다. 초기에는, 변동이, 양쪽 챔버에서 결국적으로 평형이 이루어지게 압력차가 반복적으로 생성되게 발생하여, 물 용기(14)의 메인 챔버(134)에 압력이 예정 수준, 예를 들어 80PSI를 초과하는 것을 방지한다.

작동 시에, 도3에 도시된 바와 같이, 물 용기(14)는 예를 들어 22psi로 공기와 물로 완전하게 충전되고, 시스템(10)은 세정용으로 준비된다. 특정하게, 구역(A,B,C,E)은 22psi 이다. 구역(D,F,G)은 대기압이다.

도5는 세정 작용이 개시될 때에 획득되는 상태를 설명한 도면이다. 세정동작은 세정 밸브 작동기(22)의 작동기 스플(82)이 아래로 밀려지고, 구역(C)에 가압수가 구역(D)으로부터 구역(F)으로 작동기(22)를 통해 방출이 이루어질 때에 발생한다. 구역(E)과 구역(C) 사이에서 확립되는 압력차는 세정 밸브 조립체(16)의 피스톤(116)에 힘을 가하여 상승이동 시키어, 구역(F)에 변기 보울 쪽으로 방출 구멍(109)을 통하여 구역(E)으로 물이 흐를 수 있는 유출로를 생성한다. 세정 밸브 조립체(16)의 피스톤(116)의 예를 들어 0.4인치 상승은 구역(C)의 대응 용량만을 방출함에 주목한다. 이러한 물의 용량은 1/4초에 세정 밸브 작동기(22)를 통하여 방출될 수 있는 물의 량으로 결정한다. 그러한 결과, 동일한 량의 물이 각 세정 후에 요구되어 구역(C)에 리필되며, 세정 밸브 작동기(22)의 스핀들(82)이 1/4초 이상동안 밀려지는지의 여부와 무관하게 세정 밸브(110)는 밀봉되는 것이다.

세정 과정에서, 구역(E)에 압력이 조정기(24)가 개방을 개시할 수 있게 낮아지기 시작하여, 구역(A)을 통해 구역(B,C)으로의 흐름이 시작하며, 구역(A,B)을 통한 흐름은 용기(E) 내에 압력이 제로일 때에 최대가 된다.

보울의 리필이 완료되면, 세정 밸브(110)는 닫혀지고, 물 용기(14)의 충전 및 가압이 개시된다. 이러한 상태가 이루어지면, 구역(A)을 통하는 모든 유체가 물 용기(14)의 구역(E)으로 구역(B)을 통해 분할된다. 세정 밸브 조립체(16)의 피스톤(116)이 닫힘 위치에 있고 구역(C)이 완전 충전되었으면, 공기 유입기(25) 구역(A,B,C,E)에 압력강화로 인하여 폐쇄된다는 사실에 유념한다.

본 발명의 양호한 구성 실시예에 의거, 용량 제어 장치(140)는 도6에 도시되 바와 같이 본원에 기재된 가압 수세식 변기 세정 시스템과 상관하여 작동되는 것이다. 도6 내지 도8에 가장 양호하게 나타낸 바와 같이, 용량 제어장치(140)는 그로부터 상방향으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격공간진 탭(144)을 가진 환형상 밸브 시트(108)에 따라 결정되는 환형상 플랜지(142)를 포함한다. 용량 제어장치(140)는 부가로, 그 안에 복수의 원주 방향으로 이격공간진 슬롯(154)을 가진 저부 엣지(152)를 구비하는, 상부와 저부 모두에서 개방되는 수직 원형 실린더모양 삽입체(150)를 포함하며, 슬롯(154)은 환형상 밸브 시트(108)의 돌출 탭(144)과 결합한다.

도9 및 도10에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는, 환형상 밸브 시트(108)가 그 원주부 둘레에 배치된 맞춤 홈(rabbet)(160)을 가지고 그에 따르는 환형상 플랜지(142)를 구비한다. 부가적으로, 삽입부 저부 엣지(152)는 환형상 플랜지(142)의 맞춤 홈(162)과 결합되는 크기로 이루어진 원주부를 가진다. 본 발명의 다른 실시예에서, 삽입체(150)는 세정 밸브 스템(114) 둘레에 배치된 원통형 댐을 제공하도록 환형상 플랜지(142)에 억지 끼움으로 설치된다. 플랜지와 삽입체(150) 사이에 누설 비율이 리필 중에 탱크(12)안으로 흐르는 수량보다 작게 되면 바로, 환형상 플랜지(142)와의 수밀(水密) 밀봉을 형성할 필요는 없다.

수세식 변기 시스템(10)의 세정동작 시에, 본 발명은 통로(109)를 통하여 흐르는 흐름으로부터 탱크(12)의 하부에 삽입체(150)의 상부 엣지 밑에 물을 엄격하게 제한하여, 가압 세정으로 소비되는 물의 량을 감소시킨다. 본 발명은 최소 설치노력과 비용으로 비-가압 수세식 변기를 구비하는 현존 수세식 변기에 적용하는데 활용될 수 있는 것이다. 본 발명을 적용시킨 일 예에서, 삽입체(150)의 용량은대략 0.6갤론의 물을 저지시키는 크기여서, 세정 시스템 당 1.6갤론을 세정 시스템 당 1갤론으로 변환하며 그리고 발명품의 수명 이상의 엄청난 용량의 물을 절약하는 것이다.

도11에 도시된 본 발명의 다른 변경 실시예에서는, 대략 실린더 모양 삽입체(150)가 삽입체(150)의 높이와 그에 따른 세정 사이클 중에 저지되는 물의 용량을 허용하는 확장성 원주부 밸로우즈(172)에 포함되는 중앙 부분(170)을 구비하여, 시스템 사양에 기본하여 용이하게 변경시킨 것이다. 본 발명의 실시예에서, 삽입체(150)는, 양호하게 벨로우즈(172)가 팽창 또는 축소될 때에 그 지점을 함유하는 가요성 플라스틱으로 양호하게 제조된다.

우수한 물 공급 압력을 가진 시스템은, 저효율 시스템보다 작은 물 소비를 이루면서 수세식 변기 보울로부터 용이하게 소비 물을 전달할 수 있는 있는 것이다. 이러한 시스템에서는 벨로우즈(172)가 삽입체의 더 높은 높이로의 팽창으로 상당량의 물을 저지할 수 있을 것이다. 역으로, 물 공급 압력이 저-표준인 곳에서, 삽입체(150)의 중앙 벨로우즈 부분(172)은 최소 수량을 저지하도록 압축되어, 시스템 능력의 낭비를 최대로 없앨 수 있는 것이다. 이러한 결과로, 시스템(10)은 최대 물 보호와 최대 실행을 이룰 수 있는 다른 보울 구조로 정확하게 전환할 수 있는 것이다. 보울 리필 용량은 삽입체(150)의 높이를 변경하여 변경시킬 수 있다.

본 발명이 양호한 실시예를 통해 기술되어져 있지만, 본 발명은 첨부 청구범위의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 당 기술의 기술인에 의해 변경 및 개조될 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 용기에 물 배출구를 형성하며, 물 용기와 그 하부 부분에 환형상 밸브 시트를 가진 가압 수세식 변기용 제거가능한 용량 제어 장치는:

   수직적 원주부 방향으로 이격공간진 복수 탭을 가진 환형상 밸브 시트에 따라 결정된 환형상 플랜지; 및

   그 안에 원주부 방향으로 이격공간진 복수의 슬롯을 가진 저부 엣지가 있는 수직 원형 실린더모양 삽입체(a right circular cylindrical insert)를 포함하며;

   상기 슬롯은 환형상 플랜지의 탭과 결합되는 것을 특징으로 하는 용량 제어 장치.
2. 용기에 물 배출구를 형성하며, 물 용기와 그 하부 부분에 환형상 밸브 시트를 가진 가압 수세식 변기용 제거가능한 용량 제어 장치는:

   그 원주부 둘레에 배치된 맞춤 홈(rabbet)을 가진 환형상 밸브 시트에 따라 결정된 환형상 플랜지; 및

   환형상 플랜지의 맞춤 홈과 결합하는 저부 엣지를 가진 수직 원형 실린더모양 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 실린더모양 삽입체는 삽입체의 높이를 변경하는 팽창성 실린더모양 벨로우즈(expandable cylindrical bellows)를 가진 중앙부도 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 제어장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 실린더모양 삽입체는 삽입체의 높이를 변경하는 팽창성 실린더모양 벨로우즈를 가진 중앙부도 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 제어장치.