KR100353901B1 - 절수용 자동밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기사용량을 현저히 줄여 배터리의 전원을 이용하여 장기간 작동할 수 있도록 된 새로운 구조의 절수용 자동밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 내부에 수로(2)가 형성되어 상기 수도관에 연결 설치된 하우징(4)과, 이 하우징(4)에 장착되어 작동되는 구동모터(14)와, 이 구동모터(14)에 연결되어 전원을 공급하는 배터리(20)와, 상기 구동모터(14)에 연결되어 회전되면서 전후진되는 스크류축(8,10)과, 상기 하우징의 수로(2) 중간부에 설치되며 상기 스크류축(8,10)에 연결되어 스크류축(8,10)의 전후진에 따라 수로(2)를 개폐하는 다이아프램(6)과, 상기 배터리(20)에 연결 설치되어 사용자의 접근을 감지하여 구동모터(14)의 동작을 단속하는 발광부(50a)와 수광부(50b)를 갖는 감지센서(50)를 포함하여 구성되며, 상기 발광부(50a)에는 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 펄스를 출력하는 펄스발생부(51)와, 이 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스의 하이레벨 구간에서만 발광부(50a)가 구동되도록 하는 발광구동부(52)와, 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스에 동기된 바이어스 전압을 수광부(50b)에 전달하는 바이어스제어부(54)가 구비되어, 펄스의 소정 구간에서만 발광부(50a)와 수광부(50b)의 작동이 이루어지도록 구성되며, 상기 감지센서(50)의 신호에 따라 구동모터(14)가 작동되어 스크류축(8,10)을 전후진시킴에 따라 수로(2)가 개폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 절수용 자동밸브가 제공된다.

Description

절수용 자동밸브{automatic valve}

본 발명은 절수용 자동밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기사용량을 현저히 줄여 배터리의 전원을 이용하여 장기간 작동할 수 있도록 된 새로운 구조의 절수용 자동밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 수도꼭지나 소변기 등에 설치되어 자동으로 물을 공급하거나 차단할 수 있도록 된 절수용 자동밸브는 수로를 개폐하는 솔레노이드장치에 감지센서를 연결하여 구성된다. 따라서, 사용자가 수도꼭지에 손을 접근시키거나, 소변기의 앞에 서면, 상기 감지센서가 이를 감지하여 자동으로 솔레노이드장치를 작동시켜, 소정량의 물을 공급한 후 이를 차단할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 솔레노이드장치는 자동밸브의 하우징에 설치되어 수로를 개폐하는 다이아프램에 연결된 것으로, 이 다이어프램이 솔레노이드장치에 의해 전후진되어 수로를 개폐할 수 있도록 구성된다.

그런데, 이러한 자동밸브는 110V나 220V인 상용전원을 이용하므로, 감전사고의 위험이 있을 뿐만 아니라, 정전이 되었을 경우 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 감전의 위험이 없고, 정전시에도 사용할 수 있는 배터리를 이용하여 상기 솔레노이드장치를 구동시키는 자동밸브가 필요하게 되었다. 그러나, 이러한 자동밸브가 장착되는 수도관에는 항상 일정한 수압이 작용하므로, 상기 다이어프램이 수압에 의해 밀려나지 않도록 스프링으로 가압 설치하여야 한다. 따라서, 다이아프램을 잡아당겨 수로를 개방할 때에는, 그 개방시간동안 가압스프링의 탄력을 이길 수 있도록 솔레노이드에 지속적으로 전기를 공급하여야 하므로, 전기소모량이 커 한정된 배터리로는 이러한 구조의 자동밸브를 장기간 작동시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 자동밸브에는 물체 감지센서로서 통상의 광센서가 적용되며, 이러한 광센서는 공급되는 전원에 의해 발광부로부터 소정파장의 빛이 지속적으로 조사되며, 조사된 빛이 접근된 사용자에 의해 반사되면 수광부에서 이 빛을 받아들여 물체의 유무를 검출하게 된다. 그러나, 이러한 광센서는 상기 발광부와 수광부가 항상 동작되도록 지속적으로 전원이 공급되어야 하므로, 그 전력소모가 커 전술한 바와 같이, 배터리의 한정된 전하량으로는 장기간 작동시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전력소모량을 현저히 줄여 배터리의 전원을 이용하여 장기간 작동할 수 있도록 된 새로운 구조의 절수용 자동밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절수용 자동밸브의 폐쇄상태를 도시한 구성도

도 2는 상기 절수용 자동밸브의 개방상태를 도시한 구성도

도 3은 본 발명에 따른 절수용 자동밸브의 블록구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 수로 4 : 하우징

6 : 다이아프램 8 : 제1스크류축

10 : 제2스크류축 14 : 구동모터

20 : 배터리 50 : 감지센서

51 : 펄스발생부 54 : 바이어스제어부

58 : 비교기

본 발명에 따르면, 수도관에 설치되어 자동으로 물을 공급하거나 차단할 수 있도록 된 절수용 자동밸브에 있어서, 내부에 수로(2)가 형성되어 상기 수도관에 연결 설치된 하우징(4)과, 이 하우징(4)에 장착되어 작동되는 구동모터(14)와, 이 구동모터(14)에 연결되어 전원을 공급하는 배터리(20)와, 상기 구동모터(14)에 연결되어 회전되면서 전후진되는 스크류축(8,10)과, 상기 하우징의 수로(2) 중간부에 설치되며 상기 스크류축(8,10)에 연결되어 스크류축(8,10)의 전후진에 따라 수로(2)를 개폐하는 다이아프램(6)과, 상기 배터리(20)에 연결 설치되어 사용자의 접근을 감지하여 구동모터(14)의 동작을 단속하는 발광부(50a)와 수광부(50b)를 갖는 감지센서(50)를 포함하여 구성되며, 상기 발광부(50a)에는 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 펄스를 출력하는 펄스발생부(51)와, 이 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스의 하이레벨 구간에서만 발광부(50a)가 구동되도록 하는 발광구동부(52)와, 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스에 동기된 바이어스 전압을 수광부(50b)에 전달하는 바이어스제어부(54)가 구비되어, 펄스의 소정 구간에서만 발광부(50a)와 수광부(50b)의 작동이 이루어지도록 구성되며, 상기 감지센서(50)의 신호에 따라 구동모터(14)가 작동되어 스크류축(8,10)을 전후진시킴에 따라 수로(2)가 개폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 절수용 자동밸브가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 절수용 자동밸브를 도시한 것으로, 수도꼭지(1)에 설치되는 자동밸브를 예시한 것이다.

이 자동밸브는 내부에 수로(2)가 형성되어 수도관에 연결 설치되는 하우징(4)과, 이 하우징(4)에 장착되고 배터리(20)에 연결되어 작동되는 구동모터(14)와, 상기 하우징(4)에 전후진가능하게 장착된 스크류축(8,10) 및 이 스크류축(8,10)에 나사결합되어 상기 구동모터(14)에 의해 회전되는 휠(12)과, 상기 수로(2)의 중간부에 설치되며 상기 스크류축(8,10)의 단부에 연결되어 수로(2)를 개폐하는 다이아프램(6)과, 상기 구동모터(14)에 연결된 감지센서(50)로 구성된다.

또, 상기 감지센서(50)는 도3에 도시된 바와 같이, 발광부(50a)와 수광부(50b)를 갖는 광센서가 적용되며, 발광부(50a)에는 배터리(20)와 연결되어 펄스신호를 출력하는 펄스발생부(51)와, 이 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스에 동기된 바이어스 전압을 수광부(50b)에 전달하는 바이어스제어부(54)가 구비되어 펄스의 소정구간에서만 발광부(50a)와 수광부(50b)의 작동이 이루어지도록 구성된다.

상기 하우징(4)은 수로(2)의 내부에 물의 흐름을 유도하는 유도부(22)가 돌출형성된 것으로, 상기 다이아프램(6)의 전면이 이 유도부(22)의 선단에 닿아 수로(2)를 차단할 수 있도록 구성된다. 이 유도부(22)는 전후면에 일정곡률의 유도면(24)이 형성된 것으로, 상기 수로를 통과하는 물은 이 유도면(24)을 따라 흐름이 바뀌면서 와류를 일으키게 되므로, 수로(2)의 내부에 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

상기 구동모터(14)는 상기 휠(12)에 벨트(34)로 연결되어 구동에 따라 휠(12)을 정역회전시킬 수 있도록 구성된다. 상기 배터리(20)는 하우징(4)의 일측에 구비된 배터리케이스(38)에 수납되어 손쉽게 교체할 수 있도록 구성된다. 이때,상기 휠(12)은 벨트(34)로 구동모터(14)에 연결되는 것 이외에, 기어를 이용하여 구동모터(14)에 연결하는 것도 가능하다.

상기 스크류축(8,10)은 제 1 및 제2축(8,10)으로 분할형성되며 그 사이에 완충스프링(26)이 개재되어 신축가능하게 구성된 것으로, 상기 제2축(10)은 상기 하우징(4)에 구비된 슬라이드가이드(28)에 전후진가능하게 장착되며, 제1축(8)은 제2축(10)의 선단쪽 동일축선상에 설치되며 그 선단부에는 상기 다이아프램(6)이 일체로 연결된다. 또한, 상기 제1축(8)의 둘레면 소정구간에는 나사부(30)가 형성되어 상기 휠(12)이 나사결합되도록 구성된다. 상기 휠(12)은 하우징(4)의 내부에 구비된 브라켓(32)에 제자리 회전가능하게 설치된 것으로, 이 휠(12)이 회전되면, 상기 스크류축(8,10)이 전후진된다.

상기 감지센서(50)는 발광부(50a)와 수광부(50b)가 나란하게 배치된 광센서가 적용되며, 상기 발광부(50a)에는 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 펄스를 출력하는 펄스발생부(51)와, 이 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스의 하이레벨 구간에서만 발광소자(53)가 구동되도록 하는 발광구동부(52)와, 이 발광구동부(52)에 의해 소정파장의 빛을 발하는 발광소자(53)와, 상기 펄스발생부(51)에 연결되어 이 펄스발생부(51)의 펄스에 동기된 바이어스 전압을 출력하는 바이어스제어부(54)로 이루어진다. 또, 상기 수광부(50b)에는 사용자에 의해 반사되는 빛을 받아들여 이와 대응되는 세기의 전류로 변환하는 수광소자(55)와, 이 수광소자(55)에서 출력된 전류에 대응되는 전압으로 변환시켜 증폭시켜주는 전류-전압변환부(56)와, 이 전류-전압변환부(56)로부터 출력된 신호 중 자연광신호를 필터링하는 필터부(57)와, 상기 전류-전압변환부(56)에서 발생된 전압과 기준전압을 비교하여 물체의 유무 등을 인식하는 비교기(58)로 이루어진다.

이때, 상기 펄스발생부(51)는 전원공급부(20)로부터 직류 전원을 인가받아 듀티(펄스폭/주기)가 작은 펄스를 출력한다. 이때, 상기 펄스의 듀티는 대략 1/5000 정도로 형성됨이 바람직하다. 상기 발광구동부(52)는 펄스발생부(51)로부터 출력된 펄스의 하이레벨 구간에서만 발광소자(53)에서 빛을 발하도록 작동된다. 상기 바이어스제어부(54)는 펄스발생부(51)의 펄스신호에 동기된 바이어스 전압을 발생시켜 비교기(58)에 전달한다. 상기 비교기(58)는 펄스의 하이레벨 구간에서만 상기 필터부(57)의 출력전압과 기설정된 전압을 비교하여 물체의 인식 신호를 발생한다. 참조번호 59b은 인버터로 비교기(58)로부터 출력된 전압을 반전시킨다. 참조번호 359a는 지연회로로 수광소자(55)의 지연시간(td) 때문에 발생되는 상기 인버터(59b)의 신호를 제거하기 위한 것이다. 참조번호 59는 신호변환기로 상기 비교기(58)로부터 출력된 신호와 지연회로(59a)로부터 출력된 신호를 입력받아 물체의 유무 등에 따른 연속적인 신호를 출력한다.

또한, 상기 하우징(4)의 내부에는 제1 및 제2스크류축(8,10)이 전후진됨에 따라 작동되는 한 쌍이 리미트스위치(61,63)가 모터구동부(15a,15b)에 연결 설치되어 밸브의 완전개방과 완전폐쇄를 감지하여 구동모터(14)의 작동을 제한하므로써, 밸브가 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄된 경우에는 더 이상 구동모터(14)가 작동되지 않도록 제어하게 된다.

따라서, 사용자가 하우징(4)의 토출구(36)에 손을 접근시키면, 상기 감지센서(50)가 이를 감지하고, 이 감지센서(50)의 신호에 따라 모터구동부(15a,15b)가 구동모터(14)를 회전시켜, 스크류축(8,10)을 후진시키며, 이에따라, 다이아프램(6)이 상기 유도부(22)에서 이격되어 수로(2)를 개방하므로써, 물을 배출할 수 있다.

그리고, 사용자가 손을 멀리하면, 상기 감지센서(18)의 신호에 따라 모터구동부(15a,15b)가 구동모터(14)를 반대방향으로 회전시켜, 상기 다이아프램(6)이 유도부(22)의 선단에 밀착되어 수로(2)를 폐쇄하므로, 물을 차단할 수 있다. 이때, 상기 스크류축(8,10)이 전진되어 다이아프램(6)이 상기 유도부(22)의 선단에 닿으면, 상기 제1 및 제2스크류축(8,10)의 사이에 개재된 완충스프링(26)이 완충작용을 하므로, 다이아프램(6)이 유도부(22)에 과도하게 가압되어 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 스크류축(8,10)은 상기 휠(12)에 셀프록킹되어, 휠(12)을 회전시키지 않으면, 스크류축(8,10)이 전후진되지 않으므로, 수압에 의해 다이아프램(6)이 밀리지 않는다.

도면번호 40은 사용자가 수동으로 물을 공급 및 차단할 수 있도록 된 수동조작스위치를 도시한 것이며, 도면번호 42는 배터리(20)의 방전시 소등되어 배터리(20)가 방전되었음을 알려줄 수 있도록 된 방전램프를 도시한 것이다.

본 실시예는 상기 스크류축(8,10)을 슬라이드가이드(28)에 전후진가능하게 장착하고, 상기 휠(12)의 회전에 따라 스크류축(8,10)이 전후진되도록 구성하였으나, 이 스크류축(8,10)을 하우징(4)의 내부에 직접 나사결합하고, 상기 구동모터(14)를 이 스크류축(8,10)에 연결하여, 구동모터(14)의 구동에 따라 나사축(8,10)이 회전되면서 전후진되도록 구성하는 것도 가능하다.

이와같이 구성된 절수용 자동밸브는 배터리(20)를 이용하여 수로(2)를 개폐할 수 있으므로, 감전사고의 위험이 없고, 정전시에도 사용이 가능한 장점이 있다. 또한, 상기 절수용 자동밸브는 수로(2)가 완전히 개방되거나 폐쇄되면, 이를 리미트스위치(61,63)가 감지하여 구동모터(14)를 정지시켜 수로의 개방 및 폐쇄상태를 그대로 유지하게 되므로, 스크류축(8,10)을 전후진시킬 때만 전력이 소모되며, 또한, 상기 감지센서(50)는 펄스발생부(51)에서 출력된 펄스의 하이레벨 구간에서만 작동되어 사용자의 접근을 검출하게 되므로, 그 전력소모량이 현저히 줄어드는 장점이 있다. 따라서, 상기 절수용 자동밸브는 전력소모량이 작아 소형 배터리(20)를 이용하여 장시간 작동할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예는 수도꼭지(1)에 설치되는 자동밸브를 예시하였으나, 이러한 자동밸브는 소변기에 설치되는 자동밸브와 같이, 감지센서(50)에 의해 자동으로 물을 공급하거나 차단하도록 된 모든 종류의 밸브에 적용가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 절수용 자동밸브는 펄스의 하이레벨구간에서만 센서가 작동되어 사용자의 접근을 감지하며, 스크류축의 전후진시에만 전력이 소모되므로, 그 전력소모량이 현저히 줄어들어 배터리를 이용하여 장시간 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 수도관에 설치되어 자동으로 물을 공급하거나 차단할 수 있도록 된 절수용 자동밸브에 있어서, 내부에 수로(2)가 형성되어 상기 수도관에 연결 설치된 하우징(4)과, 이 하우징(4)에 장착되어 작동되는 구동모터(14)와, 이 구동모터(14)에 연결되어 전원을 공급하는 배터리(20)와, 상기 구동모터(14)에 연결되어 회전되면서 전후진되는 스크류축(8,10)과, 상기 하우징의 수로(2) 중간부에 설치되며 상기 스크류축(8,10)에 연결되어 스크류축(8,10)의 전후진에 따라 수로(2)를 개폐하는 다이아프램(6)과, 상기 배터리(20)에 연결 설치되어 사용자의 접근을 감지하여 구동모터(14)의 동작을 단속하는 발광부(50a)와 수광부(50b)를 갖는 감지센서(50)를 포함하여 구성되며, 상기 발광부(50a)에는 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 펄스를 출력하는 펄스발생부(51)와, 이 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스의 하이레벨 구간에서만 발광부(50a)가 구동되도록 하는 발광구동부(52)와, 펄스발생부(51)에 연결되어 펄스에 동기된 바이어스 전압을 수광부(50b)에 전달하는 바이어스제어부(54)가 구비되어, 펄스의 소정 구간에서만 발광부(50a)와 수광부(50b)의 작동이 이루어지도록 구성되며, 상기 감지센서(50)의 신호에 따라 구동모터(14)가 작동되어 스크류축(8,10)을 전후진시킴에 따라 수로(2)가 개폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 절수용 자동밸브.