KR100455256B1 - 다방향밸브및그것을사용한정수기 - Google Patents

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쥰지 이타쿠라
타카시 이소베
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도레이 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 의한 다방밸브는 하나의 유체 유입구 및 다수의 유체 유출구와, 밸브케이싱내에 설치되는 제1 및 제2실과, 제1 및 제2실 사이에서 설치되어 다수의 유체통로를 갖는 칸막이와, 유체통로를 개방 및 폐쇄하기 위해 제1실측으로부터 대응하는 유체통로를 걸어 맞추는 다수의 밸브체와 제2실측으로부터 밸브체를 선택적으로 구동하는 캠을 갖는 구동 장치를 포함한다. 위와 같은 다방밸브는 소형으로 제작될 수 있고, 또한 그것을 사용한 정수기는 전체적으로 소형화될 수 있으며, 밸브내에서 잔류 유체의 총합이 감소될 수 있기 때문에 정수기의 위생특성은 증가하게 되며, 밸브체의 분해 또는 교환 작동이 간편해 질 수 있다.

Description

다방향 밸브 및 그것을 사용한 정수기
본 발명은 다방향 밸브와, 그것을 사용하는 정수기와 유체의 혼합 또는 분배방법에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 유체를 혼합 또는 분배하는 다방향 밸브와 정수기, 그리고 이러한 다방향 밸브를 이용하여 유체를 혼합 또는 분배하는 방법에 관한 것이다.
유체를 혼합 또는 분배하는 종래의 다방향 밸브로서, 밀봉부재가 회전에 의해 유체통로가 전환되는 이른바 회전형 밸브(예를 들면, 미국특허 4,172,796. 4,770,768과 5,160,038)와 밀봉부재의 선형 구동에 의해 유체통로가 전환되는 슬라이딩형 밸브가 많이 쓰여지고 있다. 그러나 이러한 다방향 밸브들은 밀봉부재의 내구성과 밀봉성능에 문제를 가지고 있다. 그러므로 이러한 문제를 해결하기 위하여 아래의 것들이 제안되고 있다.
(1) 유체통로를 패쇄하기 위한 복수의 구형체가 단일실(single chamber)을 갖는 밸브 케이싱에 설치되어 있고, 그 구형체의 하나를 대응하는 유체통로를 개방하기 위한 회전축의 회전에 의해 상기 케이싱의 원주방향에서 눌려 구동시키는 다방향 밸브(예를 들면, 일본국 실개평 7-12770).
(2) 유체 유입구 및 복수의 유체 유출구가 밸브 케이싱에 설치되어 있고, 또한, 구형체가 각각의 유체 유출구를 폐쇄하기 위해 설치되어 있고, 그 구형체가, 대응하는 유체를 개방하기 위한 회전부재의 회전에 의해 회전부재의 축과 평행한 방향으로 구동하는 다방향 밸브(예를 들면, 실공평 4-132271).
(3) 유체 유입구와 두개의 유체 유출구가 밸브 케이싱에 설치되어 있고, 유체 유입구로부터 공급된 물의 압력에 의해 유체 유출구를 폐쇄시키는 볼이 설치되어 있고, 그 볼이 대응되는 유체 유출구를 개방하기 위한 시프트암의 회전조작에 의해 밸브시이트로부터 분리되는 다방향 밸브(예를 들면 실공평 6-16778).
그러나, 상기(1)에 기재된 다방향 밸브를 채용한 경우에, 구형체가 회전축의 회전에 의해 원주방향에서 구동해야 하기 때문에, 구면체의 운동량이 불가피하게 커져서 다방향 밸브가 대형화된다는 결점이 있다. 다방향 밸브가 대형화되면, 밸브내의 잔존하는 유체량이 증가하여, 다량의 잔존유체로 인해 위생 특성이 불량해진다는 문제가 있다. 더구나 구형체에 의한 밀봉능력을 점검 또는 향상시키기 위해서, 구형체의 분해 또는 교환작업은 매우 곤란해진다. 게다가, 회전축의 형상과 밸브의 내부형상이 복잡해지고, 다방향 밸브의 값이 비싸진다고 하는 또 다른 문제가 존재한다.
상기(2)에 기재된 다방향 밸브를 채용하는 경우에, 구형체가 회전부재의 회전에 의해 회전부재축과 평행한 방향으로 구동하여야 하기 때문에, 회전부재의 축방향에서 구면체의 운동량이 커지고, 다방향 밸브가 대형화된다는 결점이 있다. 다방향 밸브가 대형화되면, 밸브내의 잔존하는 유체량은 증가하고, 다량의 잔존유체로 인해 위생 특성이 불량해진다는 문제가 있다. 또한 구면체에 의한 밀봉능력을 점검 또는 향상시키기 위해서, 구형체를 점검 또는 교환할 경우, 밸브 케이싱을 분해시켜 구면체를 떼어내어야만 하므로, 구형체의 분해 또는 교환작업은 매우 곤란해진다.
상기 (3)에 기재된 다방향 밸브를 채용하는 경우에, 볼이 시프트암의 회전에 의해 밸브 케이싱의 단일실에서 움직여야 하기 때문에, 단일실의 크기는 불가피하게 커지고, 다방향 밸브가 대형화된다는 결점이 있다. 만약 다방향 밸브가 대형화되면, 밸브내의 잔존하는 유체량은 증가하고, 다량의 잔존유체로 인해 위생특성이 불량해지는 문제가 있다. 또한, 볼에 의한 밀봉능력을 점검 또는 향상시키기 위해서, 볼을 점검 또는 교환할 경우, 밸브 케이싱을 분해시켜 볼을 떼어내어야 하므로, 볼의 분해 또는 교환작업은 매우 곤란해진다. 더구나, 시프트암의 형상 및 접착 조건이 적절한 조건으로 세트되어야 하기 때문에, 다방향 밸브가 매우 신중한 작업으로 조립되어야 하고, 결함이 생길 우려가 있으며, 결과적으로, 값이 비싸진다는 문제가 있다.
또한, 유체통로가 특히 누름부재에 의해 전환되는 내부 유출통로 및 외부 유출통로를 갖는 다방향 밸브도 알려져 있다.
이러한 형태의 다방향 밸브로서, 일본국 실개소 63-8460과 일본국 실공소 60-151972에 나타나 있듯이, 유체 유입구와 유체 유출구를 갖는 실린더와, 이 실린더에서 슬라이딩하고, 밀봉부재를 보유한 피스톤으로 구성된 실린더-피스톤형이 있다. 또한, 일본국 실개소 48-10631 및 일본국 실개소 52-45732에 전환밸브로서 기재된 것으로, 볼에 의해 유출구를 패쇄하고, 볼의 구동에 의해 유출구를 개방하는 볼형 밸브가 있다.
그러나, 전자의 실린더-피스톤형의 다방향 밸브에서는, 피스톤에 부착된 밀봉부재가 눌려질 때, 실린더의 유체 유입구 또는 유체 유출구 상에서 슬라이딩하기 때문에, 마모가 빠르게 진행되어 밀봉부재의 교환주기가 짧아진다고 하는 문제가 있다.
다른 한편으로, 후자의 볼형의 다방향 밸브에서는, 유체통로가 밀봉부재로 서 제공된 볼이 구름에 의해 전환되기 때문에, 상기 밸브의 밀봉부재에서와 같은 마모에 의한 문제가 개선될 수 있다. 그러나, 볼을 가동시키기 위해 설치된 가동부재에 연결된 작동레버를 밸브박스를 통하여 연장하고, 그것의 양단부를 밸브박스의 바깥쪽으로 돌출시키고, 전환작동을 위해 상기 레버를 당기기 위해 레버의 일단부를 파지하거나 또는 레버의 타단부를 미는 동작이 요구되기 때문에, 이러한 동작은 부자연스럽고 용이하게 수행될 수 없다.
이러한 문제를 개선할 목적으로, 작동레버의 일단부에서만 작동가능한 밸브가 제안되었는데, 예를 들면, 일본국 실개소 51-26357에서 제안된 수도꼭지용 볼형 물수송 전환장치가 있다. 그러나, 이러한 수도꼭지용 전환장치에서는, 회전축을 밀봉하기 위해 설치되는 벽과 밀봉부재에 대한 수직방향에서 전환실의 벽을 통해 연장되는 작동레버의 회전축에 대한 정확한 길이를 필요로 하기 때문에, 밸브본체가 축의 축방향에서 대형화되는 경향이 있고, 그러한 밸브는 일반 가정의 수도꼭지로 사용될 수 없다. 더구나 일반 가정에서 사용되는 대부분의 수도꼭지들은 오른손 방향과 왼손 방향(시계방향과 반시계방향)으로 회전할 수 있는 방출 파이프 형태를 가지고 있기 때문에, 오른손 방향과 왼손 방향형의 레버를 움직임으로써 작동레버를 작동시키는 방법은 작동레버와 함께 회전되는 방출 파이프로 인해 작동이 쉽지 않다는 문제를 갖는다.
더구나, 일본국 실개평 5-31036에서 제안된 작동 레버로 물을 점검하는 볼형의 점검밸브는 방출파이프에 대해 전방 또는 후방에서 움직인다. 그러나, 이러한 점검밸브에서는, 볼, 스프링, 밀봉부재를 움직이기 위한 푸쉬 로드가 유체 유출구에 갯수와 동일한 수가 필요하기 때문에, 부품의 수가 증가하고, 밸브의 구조는 복잡해진다.
본 발명의 목적은 전체적으로 소형화될 수 있고, 잔류 유체의 양을 감소시킬 수 있으며, 밸브 몸체를 떼어내거나 교환하는 작업을 용이하기 핼 수 있는 다방향 밸브, 정수기 및 다방향 밸브를 사용하여 유체를 분배 또는 혼합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유체 통로를 쉽고 적절하게 전환할 수 있고, 밸브전환조작을 위한 메카니즘이 간단한 다방향 밸브와 이 다방향 밸브를 사용한 정수기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 다방향 밸브는 유체 유입구와 복수의 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱; 상기 밸브 케이싱에 형성되고, 상기 유체 유입구와 연통하는 제1실 및 상기 복수의 유체 유출구의 각각에 연통하는 제2실; 상기 제1실과 제2실 사이에 배치되어, 상기 제1시과 제2실을 분리하고, 상기 복수의 유체 유출구에 대응되어 설치된, 상기 제1실 및 제2실을 상호 연통가능하게 하는 복수의 유체통로를 갖는 칸막이; 상기 제1실측으로부터 상기 복수의 유체통로의 대응하는 유체통로를 각각 결합시키고, 대응하는 유체통로를 개방 및 폐쇄하는 복수의 밸브체; 및 상기 제2실측으로부터 상기 복수의 밸브체를 선택적으로 구동하는 캠을 갖는 구동체로 구성된다(이하, 제1 다방향 밸브라 함).
상기 제1 다방향 밸브에서, 밸브체는 구형체인 것이 바람직하다. 또한, 구형체인 상기 각각의 밸브체가, 강체로 이루어진 중심체와 그 중심체의 표면상에 설치된 탄성체로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 구동장치가 축방향을 따라 상기 캠이 배열된 회전체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대 이 제1 다방향 밸브가 상기 복수의 유체통로와 상기 복수의 유체 유출구 사이에 각각 연통로가 형성되고, 그 연통로가 상기 구동체에 의해 서로 분리되어 있는 구조로 형성되어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 다른 다방향 밸브는, 유체 유입구와 복수의 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱; 상기 유체 유출구를 개폐하기 위해 상기 밸브 케이싱내에 설치된 하나 이상의 구형체; 상기 구형체에 접촉하여, 구형체를 변위시키는 것에 의해 유체 유출구를 개폐하는 접촉부재; 상기 접촉부재를 변위시키는 가동부재;
상기 가동부재를 누름조작으로 구동하는 누름부재; 및 상기 가동부재를 미리 정해진 위치에서 일시정지시키는 일시정지기구로 구성된다(이하, 제2다방향 밸브라함).
이 제2 다방향 밸브에서, 예컨대, 상기 가동부재가 왕복운동을 하고, 상기 누름부재가 구동하여 가동부재로 접촉부재를 민다. 상기 일시정지기구는, 예컨대, 동일 수의 깊은 홈과 얕은 홈이 그 내면에 설치되어 그 축방향으로 연장되고, 상기 깊은 홈과 얕은 홈이 그 원주방향으로 교대로 배열되고, 각각의 인접한 깊은 홈과 얕은 홈사이에 선형 가이드 볼록부가 설치되고, 이 각각의 선형 가이드의 볼록부의 단면과 이 선형 가이드 볼록부에 인접한 얕은 홈의 단부에 대응하는 위치에 형성된 단면이 경사를 이루는 가이드 실린더; 상기 깊은 홈 및 얕은 홈을 따라서 슬라이딩 가능한 왕복캠을 갖는 왕복캠부재; 상기 가동부재에 결합시키고, 상기 깊은 홈만을 따라서 슬라이딩가능한 회전캠을 갖는 회전캠부재; 및 상기 가동부재를 상기 회전 캠부재를 향해 미는 수단을 포함한다. 또한, 상기 밸브 케이싱에 상기 접촉부재의 회전억제를 위한 회전억제부재가 설치되는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 접촉부재가, 상기 구형체의 중심으로부터 상기 유체 유출구 쪽으로 편심된 위치에서 상기 구형체의 구면과 접촉하는 것이 바람직하다. 상기 구형체의 직경과 상기 유체 유출구 내부직경의 비가 1:0.3~1:0.8인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 정수기는, 유입된 원수를 복수의 유출 도착지 중 한쪽 또는 양쪽으로 전환하는 다방향 밸브와, 이 다방향 밸브를 통하여 유입된 상기 원수를 여과하는 여과수단을 보유한다. 이 다방향 밸브는, 유체 유입구와 복수의 유체 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱; 상기 밸브 케이싱에 형성되고, 상기 유체 유입구와 연통하는 제1실 및 상기 복수의 유체 유출구의 각각에 연통하는 제2실; 상기 제1실, 제2실의 사이에 배치되어, 상기 제1실 및 제2실을 분리하고, 상기 복수의 유체유출구에 대응되어 설치된 상기 제1 및 제2실을 상호 연통가능하게 하는 복수의 유체통로를 갖는 칸막이; 상기 제1실측으로부터 상기 복수의 유체통로의 대응하는 유체통로를 각각 결합시키고, 대응하는 유체통로를 개방 및 폐쇄하는 복수의 밸브체; 및 상기 제2실측으로부터 상기 복수의 밸브체를 선택적으로 구동하는 캠을 갖는 구동체를 포함한다. 이하, 이 정수기를 제1 정수기라고 한다.
이 제1 정수기에서, 이것의 다방향 밸브가 상기 제1 다방향 밸브와 동일한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 다른 정수기는, 유입된 원수를 복수의 유출 목적지 중 한쪽 또는 양쪽으로 전환하는 다방향 밸브와, 이 다방향 밸브를 통하여 유입된 상기 원수를 여과하는 여과수단을 갖고, 상기 다방향 밸브는, 유체 유입구와 복수의 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱; 상기 유체 유출구를 개폐하기 위해 상기 밸브 케이싱에 설치된 하나이상의 구형체; 상기 구형체에 접촉하여, 구형체를 변위시키는 것에 의해 유체 유출구를 개폐하는 접촉부재; 상기 접촉부재를 변위시키는 가동부재: 상기 가동부재를 누름조작으로 구동하는 압축부재; 및 상기 가동부재를 미리 정해진 위치에서 일시정지시키는 일시정지기구를 포함한다. 이하, 이 정수기를 제2정수기라고 한다.
이 제2정수기에서, 이것의 다방향 부재는 상기 제2 다방향 부재의 것과 동일한 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 정수기는 다방향 밸브와 그것의 여과수단을 수도꼭지에 부착한 형태의 정수기에 적용될 수 있다. 또는, 이들은 여과수단만으로 또는 다방향밸브와 그것의 여파수단 모두가 기부상에 위치하는 정수기에 적용될 수 있다. 즉, 이들은 수도꼭지에 직접 부착된 소위 카트리지형 정수기와 소위 거치형 정수기의 형태 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 유체분배 또는 혼합 방법은 특히 상기 제1 다방향 밸브를 사용하는 방법이다. 즉, 본 발명에 의한 방법은 단일 유체 유입구로부터 공급되어 온 유체를 복수의 유체 유출구 중 1개 이상의 유체 유출구로 분배하거나, 또는 복수의 유체 유입구로부터 공급되어온 유체를 단일 유체 유출구로 공급하여 혼합하는 유체의 분배 또는 혼합방법으로, 이 분배 또는 혼합방법은 상기 단일 유체유입구 또는 복수의 유체 유입구와 연통하는 제1실과 상기 복수의 유체 유출구 또는 단일 유체 유출구와 연통하는 제2실 사이에, 상기 복수의 유체 유출구 또는 상기 복수의 유체 유입구에 대응하는 유체통로를 개재하는 단계: 상기 유체통로를 상기 밸브체의 자체무게 및 유체공급압력을 이용하여 상기 제1실에 설치되는 밸브체로 폐쇄하는 단계; 상기 제2실측으로부터 선택적으로 상기 밸브체중 1개 이상을 구동하여, 미리 정해진 유체의 분배 또는 혼합상태에 따라, 대응하는 밸브체를 눌러서 상기 유체통로 중 1개 이상을 개방하는 단계로 구성된다.
제1 다방향 밸브에서, 상기 제1실 및 제2실과 연통하는 상기 유체통로를 각각의 밸브체의 자체무게와 공급되는 유체의 압력을 이용하여 밸브체에 의해 확실하게 폐쇄시킴으로써, 뛰어난 밀봉능력을 나타낼 수 있다. 상기 밸브체의 일부 또는 하나의 밸브체는 구동장치의 구동에 의해 제1실 쪽으로 선택적으로 움직이고, 대응하는 유체통로는 개방되며, 유체는 개방된 유체통로를 통하여 제2실로 공급된다. 요구되는 유체의 분배 또는 혼합은 선택된 유체통로의 개방작동에 의해 달성된다.
유체통로가 개방될 때, 선택된 밸브는 제2실측으로부터 작동에 의해 제1실 측으로 약간 움직이기 때문에, 밸브체의 전체 움직임은 종래의 다방향 밸브와 비교하여 감소한다. 그 결과, 다방향 밸브는 전체적으로 소형화시킬 수 있고, 밸브 내의 잔류유체의 총량을 감소시킬 수 있다. 또한, 밸브체의 분해 또는 교환이 요구될 때, 제1실만이 개방될 수 있기 때문에, 다방향 밸브 전체를 분해해야만 하던 종래 다방향 밸브의 분해 작업에 비해 작업이 훨씬 용이해질 수 있다. 더구나, 밸브체가 구형체로 형성되고, 표면이 단단하고 탄성이 있는 층으로 덮힌 중심체로 구성되는 경우, 밸브체가 대응하는 유체통로를 차단할 때 야기되는 충돌을 크게 감소시킬 수 있고, 대응하는 부분의 마모가 억제될 수 있으며, 또한, 탄성체층에 의해 뛰어난 밀봉능력이 얻어질 수 있다.
이러한 제1 다방향 밸브를 사용한 정수기의 경우는, 원수를 정수하는 조건
또는 원수를 유출하는 조건은 쉽게 선택될 수 있고, 정수기 전체의 크기를 용이하게 소형화시킬 수 있다.
또한, 제1 다방향 밸브를 사용하여 유체를 분배 또는 혼합하는 방법에서, 유체통로는 밸브체의 자체무게와 유체가 제공하는 압력에 의해 쉽게 폐쇄될 수 있고, 뛰어난 밀봉능력이 얻어질 수 있다. 선택된 유체통로가 개방될 때, 유체통로를 폐쇄하는 대응하는 밸브체는 제2실측으로부터 밸브체를 누르는 것에 의해 약간 움직일 수 있다. 그리하여, 요구되는 액체 분배 또는 혼합이 용이해지고, 간단하면서도 확실하게 수행될 수 있고, 조작이 간단해진다.
제2 다방향 밸브에서, 밸브 케이싱에 제공되는 누름부재가 눌릴 때, 가동부재는 밸브케이싱에서 제공되는 접촉부재로 누름부재의 움직임을 전송한다. 그 때, 접촉부재는 상기 작동에 의해 밸브체로서 제공되는, 적어도 하나의 구형체를 강제적으로 설치한다. 구형체는 밸브 케이싱으로 제공되는 복수의 유체 유출구중 하나의 미리 예정된 유체 유출구를 폐쇄(또는 개방)한다. 그 때, 일시정지 기구가 작동하여 가동부재는 미리 정해된 위치에서 일시정지하고, 구형체가 유체 유출구를 폐쇄(또는 개방)하는 상태가 유지된다. 누름부재가 다시 눌려지면, 일시정지 기구에 의해 잠김이 해제되고, 가동부재는 초기 위치로 되돌아오고, 구형체는 접촉부재의 조작을 통하여 유체 유출구를 개방(또는 폐쇄)한다.
이와 같은 조작에서, 접촉부재는, 누름부재가 단순히 단일 누름 조작에 의해 가동부재를 통하여 밸브 케이싱에서 제공되는 구형체를 강제적으로 드러나게 하기 때문에, 밸브에 위한 전환 기구는 간단하게 구성할 수 있고, 복수의 유체 유출구는 쉽고 적절하게 개방 및 폐쇄될 수 있다.
또한, 가이드 실린더를 갖는 일시정지 기구가 사용되는 경우, 왕복캠부재는 누름부재의 조작에 의해 깊은 홈과 얕은 홈을 따라 슬라이딩하고, 또 왕복캠과 결합된 회전캠부재는 깊은 홈을 따라서 회전캠의 슬라이딩에 의해 가이드 실린더에서 슬라이딩한다. 회전캠이 가이드 볼록 부분의 끝표면으로 눌릴 때, 회전캠은 슬라이딩하고, 이끄는 부재의 작동에 의해 각각의 분리된 볼록 부분의 끝표면에서 경사면을 따라 형성되며, 그것에 의해 각각의 회전캠은 각각의 얕은 홈 및 얕은 홈에 인접한 가이드 볼록 부분에 결합된다.
상기 방법에서, 회전캠부재를 결합시키는 가동부재와 접촉부재는 정해된 위치에서 일시 정지한다. 누름부재가 재차 눌릴 때, 결합된 캠은 왕복캠에 의해 눌리고, 이끄는 부재는 각각의 가이드 볼록 부분의 끝표면 위치에서 작동하고, 각각의 회전캠은 인접한 가이드 볼록 부분의 경사면을 따라서 슬라이딩하며, 그 때, 회전캠은 초기 상태로 돌아가기 위해 인접한 깊은 홈을 따라 슬라이딩한다.
이와 같은 구조에서, 일시정지기구는 단일 가이드 실린더, 왕복캠부재, 회전캠부재, 스프링과 같은 이끄는 부재로 간단하게 구성되므로, 부품의 수가 작아질 수 있고, 다방향 밸브는 소형화되고, 비싸지 않게 조립될 수 있다.
또한, 회전억제부재가 밸브 케이싱에 있는 경우, 접촉부재가 회전하는 것을 억제할 수 있고, 구형체가 안전한 상태에서 강제적으로 치환시켜 유체통로를 전환시킬 수 있다.
유체 유출구가 개방될 때, 유체 유출구 쪽으로 구형체의 중심으로부터 벗어난 위치에서 접촉부재가 구형체의 구형표면과 접촉하는 경우, 유체 유출구에 끼워 맞춰지는 구형체는 적은 힘으로도 눌려질 수 있다. 결과적으로, 접촉부재를 움직이기 위한 누름부재의 조작은 적은 조작력에 의해서도 가능하다.
또한, 유체 유출구의 내부 직경에 대한 구형체 직경의 비가 1:0.3∼1:0.8의 범위 내로 세트되는 경우, 유체 유출구의 내부 직경과 구형체 직경 사이의 차이로 인해 야기되는 결점, 즉, 구형체가 유체 유출구 내로 깊게 고정되고, 개방시에 많은 힘이 요구된다는 결점을 예방할 수 있다. 또한, 유체 유출구의 내부 직경이 매우 작은 조건에 의해 야기되는 결점, 즉, 다방향 밸브 자체의 압력손실이 커지고, 유동속도는 현저하게 저하된다는 결점 또한 방지할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 잇점은 해당 도면을 참고하여, 자세하게 묘사된 바람직한 실시예를 통해 이해될 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
이후에 설명하는 실시예를 통해, 본 발명의 바람직한 실시예를 따르는 다방향 밸브를 갖는 정수기에 관해 설명할 것이다. 물론, 다방향 밸브는 정수기 외의 장치에 사용될 수 있고, 다방향 밸브의 사용은 정수기에 한정되는 것은 아니다.
도 1∼도 7은, 본 발명의 제1 실시예를 따르는 다방향 밸브를 사용한 정수기를 나타낸다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예를 따르는 다방향 밸브를 사용한 정수기의 종단면도를, 도 2는 도 1에 나타낸 정수기의 우측면도를, 도 3은 도 1에 나타낸 정수기의 Ш-Ш선을 따라 자른 수직 종단면도를 나타낸다.
실시예의 정수기(10)는, 복수의 유출 도착지의 한 곳으로 수도꼭지(13)로부터 원수의 흐름을 전환하는 다방향 밸브를 갖는 정수기 몸체(밸브 몸체)(11)를 포함하고, 교환 가능한 카트리지형 여과 장치(12)(이하, "필터 내재 카트리지" 또는 "카트리지"라 함)는 다방향 밸브를 통해 흐르는 원수를 여과하는 수단으로써 제공된다. 정수기(10)는 정수기 몸체(11)에 설치되는 패스너(fastener)(14)에 의해 수도꼭지(13)에 직접적으로 부착된다.
정수기 몸체(11)는 몸체(18)를 갖고, 본체(18)는 본체의 상부에서 수도꼭지(13)로부터 흐르는 원수 흐름을 위한 유체 유입구인 원수 유입구(15)와, 본체의 측부에서 필터 보유 카트리지(12)로 원수를 제공하기 위한 원수 전송 포트(16)와, 원수를 유출하는 원수 제공 포트(17)와, 본체의 하부에서 샤워기처럼 원수를 공급하는 샤워 공급 포트(17a)를 포함한다. 정해진 방향으로 원수흐름로를 전환하는 전환밸브(19)는 몸체(18)내에 제공된다. 수도꼭지(13)에 몸체(18)를 연결하기 위한 패스너(14)는 본체(18)의 상부에 제공된다. 도 1의 나타낸 바와 같이, 패스너(14)는 링형(ring-like) 고무패킹(20), 누름링(21), 캡(22)을 포함하고, 물의 누출이 발생되지 않는 조건에서, 패스너(14)는 캡(22)내에서 연통된 암나사와 본체(18)에서 연통된 숫나사를 잠금으로써 수도꼭지(13)에 본체(18)를 연결할 수 있는 구조를 갖는다.
본체(18)의 내부는 칸막이(18d)에 의해 제1실로 형성된 상부실(18e)과 제2실로 형성된 하부실(18f)로 나뉘어지고 분리된다. 3개의 수로(18a, 18b, 18c)(유체통로)들은 칸막이(18d)내에서 제공되고, 각각의 수로(18a, 18b, 18c)들은 다방향 밸브로부터 형성된 전환 밸브(19)의 스풀축(23)에 평행하게 연장되어 있다. 원수 유입구(15)는 상부실(18e)로 제공되고, 상부실(18e)과 연통한다. 원수 전송 포트(16), 원수 공급 포트(17) 및 샤워 공급 포트(17a)는 하부실(18f)로 제공되는 3개의 원수 유출구로 제공되고, 각각의 포트들은 하부실(18f)과 연통한다. 3개의 구형밸브체(18a1, 18b1, 18c1)들은, 각각의 밸브체들이 액체 용접밀봉 상태에서 각각의 대응하는 수로(18a, 18b, 18c)를 결합시킬 수 있도록 상부실(18e) 내에 제공되고, 각각의 밸브체들의 하부 끝부분은 각각의 수로를 결합한 상태에서 하부실(18f)의 내부로 돌출될 수 있다. 따라서, 밸브체(18a1, 18b1, 18c1)들이 점검 또는 교환을 위해 분해될 때, 본체(18)로부터 패스너(14)를 제거하고, 상부측으로부터 상부실(18e)을 개방함으로써 작업이 용이하게 수행될 수 있다.
도 4에 나타낸 전환 밸브(19)에서, 링벽(23e)은 스풀축(23)상에 형성되고, 밀봉링(23d)은 각각의 링벽(23e)상에 설치된다. 액체 용접 밀봉 상태에서 하부실(18f)의 내부 표면과 밀봉링(23d)을 결합시킴으로써, 수로(18a, 18b, 18c)들은 따로따로, 원수 전송 포트(16), 원수 공급 포트(17) 및 샤워 공급 포트(17a)에 연통되고, 마찬가지로 각각의 연통로들은 서로 분리된다.
캠(23a, 23b, 23c)들은 대응하는 밸브체를 밀기 위한 스풀축(23)의 미리 정해진 위치(각각의 수로에 대응하는 정해된 위치)에서 스풀축(23)상에 제공된다. 이러한 각각의 캠(23a, 23b, 23c)들은 회전축(23)의 회전에 의해 대응하는 밸브체를 선택적으로, 예를 들면, 90˚에서 민다. 밸브체 누름의 총량은 수로를 통해 충분한 물의 양을 보내기 위해 1∼2mm 범위 내에 놓여질 수 있다.
따라서, 상부실(18e)과 하부실(18f)를 갖는 본체(18)는 소형화될 수 있고, 궁극적으로, 잔류 유체의 총합이 감소되어 보다 나은 위생 상태를 실현할 수 있다. 밸브체(18a1, 18b1, 18c1)중 선택된 밸브체는 전환 fp버(19a)의 조작에 의해, 미리 정해진 각에서 스풀축(23)의 회전에 의해 눌려져서, 대응하는 수로를 개방하고, 원수 유입구(15)는 원수 전송 포트(16), 원수 공급 포트(17) 및 샤워 공급 포트(17a)의 하나와 선택적으로 연통할 수 있다.
클릭정지기구(19b)는 스풀축(23)가 미리 정해된 위치에 손쉽게 장착되도록 스풀축(23)에 제공된다. 클릭정지기구(19b)는 스풀축(23)에 설치되는 삽입홀(19c)내에 삽입되는 스프링(19d)과 스프링(19d)에 의해 이끌어지는 두개의 볼(19e, 19f)을 포함한다.
지지판(18g)들은 칸막이(18d)상에 제공되고, 지지판(18g)들은 밸브체(18a1, 18b1, 18c1)들이 옆으로 움직이는 것을 억제한다.
도 5에서, 각각의 밸브체(밸브체 18a1)는 바람직하게는, 예를 들면, 강철볼과 중심체(18a2)의 전체 표면을 덮는 탄성 물질층(18a3)로 구성되는 중심체(18a2)를 포함하고, 두께 약 0.5∼1mm를 갖는다.
이와 같은 밸브체에서, 밸브체에 의한 밀봉능력과 밸브체 및 밸브시이트의 내구성을 크게 개선시킬 수 있다. 밸브체는 원뿔형 또는 실린더형으로 형성될 수 있고, 탄성 물질층(18a3)은 탄성 물질층 없이 확실하게 충분한 밀봉능력과 내구성을 유지하는 경우에는 제공되지 않아도 된다. 탄성 물질층(18a3)을 구성하는 물질로는 니트릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 플루오르 고무, 실리콘 고무, 및 부틸 고무와 같은 것들이 사용될 수 있고, 고무의 경도가 50∼90정도인 고무가 적절하게 사용될 수 있다. 나머지 밸브체(18b1, 18c1)들도 유사하게 형성될 수 있다.
필터 보유 카트리지(12)는 그것의 측면에서 원수 유입 포트(24)를 갖는 컨테이너(26)와 그것의 저부에서 복수의 샤워포트(25)(여과수 공급 포트)를 보유한다.
컨테이너(26)내에는, 여과수 공급 포트(25)로 향하도록 복수의 중공 섬유로부터 형성된 U형상의 중공 섬유다발(28), 컨테이너(26)의 내부 표면과 컨테이너(26)내에 설치된 실린더부재(30)의 외표면 사이에 충전되는 흡착제층(29)이 포함되어 있다. 흡착제층(29) 내에 사용되는 흡착제는, 바람직하게 활성탄, 제올라이트, 이온 교환 수지 또는 크실렌 수지 등이 있다.
중공 섬유다발(28)은 컨테이너(26) 내에 제공되는 실린더부재(30) 내에 제공되고, 양쪽 끝은 개방된다. 중공 섬유다발(28)의 각각의 중공 섬유들은 U형상으로 구부러지고, 각각의 중공 섬유들은 그 양쪽 끝이 아래를 향해 개방될 수 있도록, 실린더부재(30)의 하부에서 제공되는 합성수지부재(31)상에 놓여진다. 실린더부재(30)의 상부는 필터(32)를 경유하여 컨테이너(26)의 내부 표면에 고정되고, 그것의 하부는 실린더부재(30)와 여과수 공급 포트(25)로 향하는 각각의 중공 섬유의 끝을 개방하는 0링(34)의 중심에 대해 동심원 상태에서 복수의 구멍을 갖는 필터(33)를 통하여 컨테이너(26)의 내표면에 고정된다.
투명한 뚜껑(35)은 컨테이너(26)의 상부에 제공되어, 중공 섬유다발(28)과 흡착제층(29)이 용이하게 충전될 수 있고, 중공 섬유다발(28)의 더러운 정도를 외부로부터 용이하게 관찰할 수 있다. 불투명한 덮개(36)는 컨테이너(26)으로부터 자유롭게 탈부착이 가능한 상태로 투명한 뚜껑(35)위에 제공되어 이중으로 덮는 구조를 형성할 수 있다.
이와 같이 구성된 카트리지(12)에서, 여과되는 물의 경로는 흡착제층(29)과 중공 섬유 다발(28)을 통하서 원수 유입 포트(24)로부터 여과수 공급 포트(25)로 형성된다. 필터 보유 카트리지(12)는 이와 같이 하여 일체로 구성된다. 필터 보유 카트리지(12)는 링형의 고무패킹(39)을 통하여 후술하는 삽입기구에 의해 정수기 본체(11)에 연결되고, 본체(10)은 수도꼭지(13)에 연겨로디어 정수기(10)을 형성한다.
삽입기구는 도 6과 도 7에서처럼 구성된다. 삽입기구는 정수기 본체(11)에서 스풀축(23) 왼쪽 끝 부분의 위치에 대응하는 몸체(18)의 측면에서 형성된 오목부(37)를 포함하고, 볼록부(38)는 필터 보유 카트리지(12)의 원수 유입 포트(24)의 외주상에 형성되고, 오목부(37) 및 볼록부(38)가 서로 결합하는 탈부착 메카니즘이다. 오목부(37) 및 볼록부(38)이 형성되는 위치는 상기 위치와 반대되는 위치, 즉, 오목부(37)는 카트리지측에 형성되고, 볼록부는 정수기 본체 측면에 형성될 수 있다.
도 7에서 나타낸 것처럼, 본 실시예에서, 볼록부(38)는 한 쌍을 이루며 원수 유입 포트(24)의 외주상에 형성되고, 각 볼록부(38)는, 원수 유입 포트(24)의 원주방향의 감김각(taper angle) θ로 축방향의 두께가 변화하는 원수 유입구(24)의 원주 방향에서 소정 길이를 갖는 테이퍼된 나사부(38a)와, 테이퍼된 나사부(38a)에 연결하고, 테이퍼된 나사부(38a)의 나사의 축방향으로 신장되는 정지부(38b)를 갖는다. 비록 테이퍼된 나사부(38a)가 본 실시예에서는 한 쌍으로 형성된다 할지라도, 둘 또는 그 이상으로 형성될 수도 있다. 둘 또는 그 이상으로 형성된 경우에, 정수기 본체(11)에 필터 보유 카트리지(12)를 고정시키기 위해 요구되는 회전각을 감소시킬 수 있다는 잇점이 있다.
오목부(37)는 테이퍼된 나사부(38a)와, 정지부(38b)를 합한 길이 L보다 각각훨씬 긴 원주길이를 갖는 노치부(37a)와, 대응하는 테이퍼된 나사부(38a)를 각각 고정시키고, 소정 길이를 갖는 암나사부(37b)를 포함한다. 오목부(38)는 오목부(37)의 각각의 노치부(37a)로 삽입되고, 카트리지(12)는 삽입 후 회전하고, 테이퍼된 나사부(38a)의 테이퍼된 표면(38c)은 각 암나사부(37b)를 따라 미끄러지고, 암나사부(37b)에 결합된다. 암나사부(37b)의 단부는 각각의 정지부(38b)에 접촉되어, 잠금 조작이 완전해진다. 이러한 실시예에서, 정지부(38b)는, 암나사부(37b)의 단부가 각각의 정지부(38b)와 접촉될 때, 도 1과 같이 카트리지(12)가 수직방향에서 서 있게 되는 위치에서 배치된다.
이러한 실시예에 의해 구성되는 정수기(10)에서, 정수기 본체(11)와 필터 보유 카트리지(12)는 도 6과 도 7에 나타낸 바와 같은 상태로 연결되게 된다. 이러한 상태에서, 전환 레버(19a)의 위치가 도 6의 우측으로부터 관찰될 때, 이때가 바로 12시 위치이다.
첫째로, 전환 레버(19a)가 시계 방향으로 회전하여 3시 위치로 세트되면, 수도꼭지(13)로부터 공급되어 원수 유입구(15)로부터 밸브로 흐르는 원수는, 스풀축(23)의 캠(23b)의 조작에 의해 밸브체(18b1)를 누름으로써 개방된 수로(18b) 및 스풀축(23)의 지점을 통하여 흐르고, 원수 공급 포트로부터 직류수로서 외부로 흐른다. 전환 레버(19a)가 반시계방향으로 90˚회전하여, 12시 위치로 되돌아가면 밸브체(18b1)는 스풀축(23)의 캠(23b)으로부터 이탈되어 아래로 움직이고, 수로(18b)가 폐쇄된다. 대신에 밸브체(18c1)는 스풀축(23)의 캠(23b)에 의해 눌려지고, 수로(18c)가 개방된다. 원수 유입구(15)로부터 공급되어 온 원수는 수로(18c)와 스풀축(23)의 위치를 통해 흐르고, 공급되는 원수의 흐름은 샤워흐름으로 전환되고, 샤워 공급 포트(17a)로부터 유출된다.
전환 레버(19a)가 반시계방향으로 다시 90˚회전하여 9시 위치로 되돌아가게되면, 밸브체(18a1)는 스풀축(23)의 캠(23a)에 의해 눌려지고, 수로(18a)는 개방된다. 수로가 전환되고, 원수 유입구(15)로부터 도입된 원수는 원수 전송 포트(16)로 수로(18a)를 통해 공급된다. 원수 전송 포트(16)를 통해 도달된 원수는 필터 보유 카트리지(12)의 원수 유입 포트(24)로 공급된다.
동시에, 필터 보유 카트리지(12)와 정수기 본체(11)는 삽입기구에 의한 접촉 상태에서 링 형태의 고무패킹(39)을 통하여 서로 견고하게 연결되기 때문에, 이 위치에서 물은 누수되지 않고, 이 부분을 통해 부드럽게 흐른다. 원수 유입 포트(24)로 공급된 원수는 흡착제층(29)과 중공 섬유 다발(28)을 통해 순서적으로 필터(33)를 통과하고, 물은 이러한 부분에서 여과되고, 여과수는 정수된 물로서 물 공급 포트(25)로 유출된다.
다음에, 도 8∼도 20을 참고하여 본 발명의 제2 실시예를 따르는 다방향 밸브를 사용하는 정수기에 대해 설명한다.
이러한 실시예에서, 예를 들면, 가정용 수도꼭지에 부착되는 볼형 다방향 밸브를 갖는 정수기를 설명한다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시예를 따르는 다방향 밸브를 사용하는 수도꼭지에 부착된 상태의 정수기를, 도 9는, 도 8의 IX-IX선을 따라 자른 정수기의 확대된 수직 종단면도를, 도 10은, 도 9의 X-X선을 따라 자른 정수기의 부분적인 종단면도를, 도 11은, 도 9의 XI-XI선을 따라 자른 정수기의 확대된 횡단면도를 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 유형의 정수기(101)는, 다방향 밸브(105)와 통합된 밸브 몸체(102)(이하, 몸체라 함)와, 여과 물질을 보유하는 여과 장치(103)와, 몸체(102)의 상부에 부착되는 수도꼭지(104)를 포함한다.
여과 장치(103)는 앞서 언급한 실시예의 필터 보유 카트리지에서의 필터와 대체로 같은 구조를 갖기 때문에, 본 실시예의 여과 장치(103)의 구조는 후에 간단히 설명한다. 수도꼭지(104)로부터 공급되어 온 원수는 본체(102)의 유출구로부터 도 8의 점선으로 표시된 화살표 방향으로 제공되고, 여과 장치(103)에 의해 걸러진 원수는 여과 장치(103)의 유출구로부터 도 8의 직선으로 표시된 화살표 방향으로 제공된다.
도 9∼도 11에 나타낸 것과 같이, 본체(102)는 하우징(106)에서 제공되는 밸브 케이싱(107)과, 밸브 케이싱(107)에서 제공되는 두 개의 볼(111, 112)(구형체)과, 하우징(106)의 정면에서 누름부재로서 제공되는 누름버튼(110)에 의해 두 개의 볼(111, 112)을 작동시키는 밸브 작동부(108)를 포함하는 밸브구조를 갖는다. 이후에, 볼(111)은 제1 볼로, 볼(112)는 제2 볼로 부른다.
밸브 케이싱(107)의 상부는 하우징(106)의 상부 개구로부터 돌출되고, 그것의 저부는 전면의 약간 위쪽으로 신장되고, 나사 잠금에 의해 하우징(106)에 고정된다. 링형 패킹(115)은 밸브 케이싱(107)의 상부 내에 형성된 계단 부분에 끼워 맞춰진다. 정수기(111)는 도 9에서 2점 쇄선에 의해 나타낸 방사상 돌출부 위에 스플릿링(116)을 설치하고, 그 스플릿링(116)을 잠그고, 부착너트(117)를 스플릿링(116)을 통하여 밸브 케이싱(107)의 상부 위로 조임으로써 수도꼭지(104)에 부착된다.
도 10에 나타낸 것과 같이, 하우징(106)의 하부에서는, 수도꼭지(104)로부터 도입된 원수를 유출하기 위한 샤워 유출 포트(118)와, 도입된 원수를 여과 장치(103)로 공급하기 위한 원수 전송 포트(119)가 설치된다. 다시 말하면, 본 실시예의 정수기(101)에서 제공된 볼형의 다방향 밸브는, 수도꼭지(104)로부터 도입된 원수를 사용하는 샤워유출포트(118)와, 도입된 원수를 여과장치(103)에 공급하고, 이 여과장치(103)로 원수를 정수하는 원수 전송 포트(119)로 수로를 전환한다. 패킹(120)은 샤워 공급 포트(118)의 안쪽 위치에 하우징(106)과 밸브 케이싱(107) 사이에 끼워진다.
이하, 다방향 밸브(105)의 밸브기구를 설명한다.원
다수의 소형 통공을 갖는 판부재(122)는 밸브 케이싱(107)의 원수 유입구(121)에 고정된다. 도 9∼도 11에 나타낸 바와 같이, 샤워 유출 포트(118)와 연통하는 제1유출구(131)와 원수 전송포트(119)와 연통하는 제2유출구(132)들은 밸브 케이싱의 저부에서 제공되고, 유출구(131, 132)들은 각각 전방/후방에서 이동된 위치에서 개방된다. 수도꼭지(104)로부터 도입된 원수의 힘은 원수 유입구(121)에 부착된 판부재(122)에 의해 감소되고, 원수는 밸브 케이싱(107) 내부로 부드럽게 흐른다. 원수의 힘이 강하지 않다면, 특별하게 판부재를 설치할 필요는 없다.
제1유출구(131)를 개방 및 폐쇄하기 위한 제1볼(111)과 제2유출구(132)를 개방 및 폐쇄하기 위한 제2볼(112)들은 밸브 케이싱(107)내에 포함된다. 이와 같은 실시예에서, 제1 및 제2볼(111, 112)들은 니트릴 고무, 실리콘 고무, 플루오르 고무, 또는 에틸렌-프로필렌 고무와 같은 고무들로 형성된다. 고무의 굳기는 40∼90정도가 바람직하고, 탄성체인 고무는 뛰어난 밀봉능력을 갖는다. 제1 또는 제2유출구(131 또는 132)의 내부 직경에 대한 제1 또는 제2볼(111 또는 112)의 직경은 유출구로 볼이 깊게 박히지 않고, 유출구의 압력손실을 크게 하지 않도록 1:0.3∼1:0.8이 바람직하다. 제1 또는 제2볼(111 또는 112)은 고무에 대해 특별하게 한정되지는 않고, 강철, 스테인레스 강철 또는 알루미늄과 같은 금속과, ABS수지 또는 폴리프로필렌, 세라믹과 같은 플라스틱일 수도 있다. 볼이 금속 또는 세라믹과 같이 비교적 강체로 구성되는 경우에는, 고무가 유출구가 볼에 의해 폐쇄될 때 볼과 연결되는 밸브 케이싱(107) 부분에 부착되는 것이 바람직하고, 그것에 의해 뛰어난 밀봉능력을 얻을 수 있다. 더구나, 만약 볼 내에 금속 중심체가 있다면, 볼의 무게가 증가하게 되고, 밀봉능력은 공급되는 원수의 압력과 더불어 증가된 볼의 자체 무게에 의한 밀봉조작에 의해 개선시킬 수 있다.
다음에, 도 12에 의해 밸브 조작부(108)를 설명한다. 도 12는, 누름버튼(110)을 제거한 밸브 조작부(108)의 분해 사시도이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 밸브 조작부(108)는 제1 또는 제2볼(111 또는 112)을 접촉하고, 밸브 케이싱(107)내에 볼을 고정하는 접촉부재(141)와 하우징(106)의 정면에서 제공되는 누름버튼(110)과, 접촉부재(141)에 대한 누름 조작에 의해 누름버튼(110)의 변위를 전송하기 위하여 전·후방에서의 왕복운동이 가능한 가동부재(142)와, 정해된 위치에서 가동부재(142)의 동작을 일시정지시키기 위해 누름버튼(110)과 가동부재(142) 사이에 끼워지는 일시정지기구(143)를 포함한다.
도 9∼도 12에서 나타낸 바와 같이, 접촉부재(141)는 제1볼(111) 및 제2볼(112)을 구를 수 있는 상태에서 지지하고, 접촉부재(141)는 전·후방 위치에서 밸브 케이싱(107)의 내부 아래쪽 표면 위를 슬라이딩한다. 제1반구형 지지구멍(151)과 제2반구형 지지구멍(152)들은 접촉부재(141)상에 한정되고, 제1 및 제2볼(111, 112)들은 제1 및 제2반구형 지지구멍(151, 152)들 내에 삽입되고 고정된다. 접촉부재(141)의 전·후방에서 슬라이딩 동작에 의해, 제1 및 제2볼(111, 112)중 하나는 유출구(131, 132) 중 하나를 폐쇄하기 위한 위치에서 이동되어, 제1 및 제2유출구(131, 132)중의 하나에 고정되고, 나머지 볼들은 나머지 유출구를 개방한다.
회전 방지 돌기부(153)는 접촉부재(141)의 상부 표면에 형성되고, 이러한 돌기부(153)는 자유롭게 슬라이딩하는 상태에서 원수 유입구(121)에 부착되는 판부재(122)의 하부 표면상에 제공되는 회전 방지 오목부(154)에 삽입된다. 이러한 회전억제 기구에 의해, 접촉부재(141)의 슬라이딩 작동 동안에 회전을 방지할 수 있고, 접촉부재(141)는 안정된 상태에서 슬라이딩될 수 있다.
노치부(156,157)들은 각각의 유출구(131, 132)로 원수의 유출 조작을 손쉽게하기 위해, 제1 및 제2반구형 지지구멍(151, 152)들의 단부 위치에서 접촉부재(141)의 하부 표면상에 별도로 형성된다. 또한 연결구멍(158)은 접촉부재(141)와 왕복운동 가동부재(142)의 연결을 위해 접촉부재(141)의 정면 표면상에 제공된다.
가동부재(142)의 축은, 간격E에 의해 유출구(131, 132)쪽으로 볼(111 또는 112)의 중력 중심Q에 대해 중심에서 벗어난 위치에서 배치되고, 접촉부재(141)는 유출구(131, 132)쪽으로 볼(111 또는 112)의 중력 중심Q에 대해 중심에서 벗어난 표면부에서 볼(111 또는 112)과 접촉된다.
결과적으로, 접촉부재(141)는 유출구(131, 132)로 끼워맞춰지는 볼(111 또는 112)을 비교적 적은 조작력에 의해 밀 수 있고, 비교적 적은 조작력에 의해 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 유출구(131, 132)를 전환할 수 있다. 도 13에서와 같이, 접촉부재(141)가 볼(111 또는 112)의 중심Q에 대해 따로따로 상부 표면부에서 볼(111 또는 112)과 접촉하게 되고 조작된다면, 아래쪽으로 작용하는 힘(도 13의 화살표)은 유출구상으로 볼을 압박하도록 작용하기 때문에, 유출구가 열릴 정도까지의 불필요하게 큰 힘이 요구된다. 도 13은 과장된 볼(111 또는 112)의 기형 상태를 나타낸다.
접촉부재(141)는 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예를 들면, 도 14에서 나타낸 바와 같이 가지와 같은(branch-like) 형태, 또는 도 15에 나타낸 바와 같은 모자와 같은 형태로 형성될 수 있다. 또한, 회전 방지 돌기부(153)는 도 14, 15에 나타낸 것과 같이 로드(rod)형부, 또는 원뿔형부로 변경될 수 있다. 또한, 심지어 상기 실시예에서 회전 방지 돌기부(153)와 회전 방지 오목부(154)가 접촉부재(141)의 상부에서 조작되도록 제공되는 경우에도, 그들은 접촉부재(141)의 측면 또는 바닥 표면부에서 배치될 수 있다.
도 9 및 도 12에서 나타내는 바와 같이, 전·후방 위치에서 접촉부재(141)를 슬라이딩시키기 위한 가동부재(142)(왕복운동 가동부재)는 밸브 케이싱(107)의 정면 표면으로 슬라이딩하여 삽입되고, 그것의 팁부는 접촉부재(141)와 가동부재(142)를 일체로 조립하기 위한 접촉부재(141)의 정면 표면상에 형성된 연결구멍(158)에 끼워 맞춰진다.
도 11은, 제1유출구가 제1볼(111)에 의해 폐쇄되고, 제2유출구가 접촉부재(141)와 가동부재(142)가 왕복운동하는 과정에서 개방되는 상태를 나타내고, 이를 "제1정지위치(P1)"라 한다.
가동부재(142)는 누름버튼(110)의 미는 조작에 의해 일시정지기구(143)를 통하여 후방(도 11의 오른손방향)으로 움직이고, 이 조작에 대응하여, 접촉부재(141)는 제1유출구(131)로부터 제1볼(111)을 치환하여 제1유출구(131)을 개방하고, 제2볼(112)이 제2유출구(132)에 끼워맞춰져 제2유출구(132)를 폐쇄한다. 이러한 위치를 "제2정지위치(P2)"라 한다. 가동부재(142)가 밸브 케이싱(107)으로 삽입되는 부분은 패킹(159)에 의해 밀봉되고, 패킹(159)은 깃(collar)(160)을 통하여 후에 묘사되는 일시정지기구(143)의 가이드 실린더(161)에 의해 고정된다.
일시정지기구(143)는 나사로 조여지고, 밸브 케이싱(107)의 정면 표면부로 고정된 가이드 실린더(161)와, 가이드 실린더(161)의 내부 팁부로 삽입되고 누름버튼(110)과 접촉되는 왕복캠(171a)을 갖는 왕복캠부(171)와, 왕복캠부(171)의 왕복캠(171a)에 결합되는 회전캠(181a)을 갖고, 다른 가동부재(142)의 단부에 결합되는 회전캠부(181)와, 전방(회전캠부재(181)의 앞쪽방향)에서 가동부재(142)를 이끌기 위한 스프링(191)(이끄는 부)을 포함한다.
이러한 일시정지기구(143)는, 각각 상기 제1정지위치(P1)와 제2정지위치(P2)에서 가동부재(142)를 통하여 접촉부재(141)를 일시정지시키기 위해 제공된다.
도 16은 가이드 실린더(161)의 원뿔형처럼 형성된 팁부의 수직 종단면도이고, 도 17은 가이드 실린더(161)의 팁부 내부 표면의 전개도이다.
도 12, 16, 17에서 나타내는 바와 같이, 가이드 실린더(161)의 축방향에서 연장되어 있는 3개의 깊은 홈(162)과 3개의 얕은 홈(163)들은 가이드 실린더(161)의 원주방향에서 선택적으로 설치된다. 선형 가이드 볼록부(165)들은 각각의 깊은 홈(162)과 얕은 홈(163)들 사이에서 설치된다. 각각의 얕은 홈(163)의 단부에 대응하는 위치에서 형성된 끝 표면과, 선형 가이드 볼록부(165) 각각의 끝 표면은 각각 원주방향에 대해 경사진 슬로프로서 형성된다. 얕은 홈(163)의 슬로프와 서로 인접한 선형 가이드 볼록부(165)는 연속적 슬로프로서 형성되고, 각 연속적인 슬로프는 전체적으로 톱날형을 형성한다.
도 18의 (A)는, 도 12의 왕복캠부재(171)의 측면도이고, (B)는 그것의 정면도이다. 왕복캠부재(171)는 캠부재의 축방향에서 연장되어 있는 6개의 왕복캠(171a)을 갖고, 각각의 왕복캠(171a)의 팁부는 각을 이루도록 형성된다. 왕복캠부재(171)는 6개의 왕복캠(171a)이 3개의 깊은 홈(162)과 3개의 얕은 홈(163)들 전체를 결합시킨 상태에서 가이드 실린더(161)로 삽입되고 그것을 따라서 슬라이딩될 수 있다. 각진 팁부는 선형 가이드 볼록부(165)와 가이드 실린더(161) 얕은 홈(163)의 슬로프된 팁부와 유사하게 밸브 케이싱(107)쪽으로 향하게 된다.
도 19의 (A)는 회전캠부재(181)의 정면도이고, (B)는 그것의 측면도이다. 회전캠부재(181)의 정면단부(184)는 왕복캠부재(171)의 슬롯(174)으로 삽입되고, 가동부재(142)는 후면단부(185)의 안쪽구멍(185a)에 고정된다. 회전캠부재(181)는 선형 가이드 볼록부(165)와 가이드 실린더(161) 얕은 홈(163)의 계단모양 팁부에서 거의 같은 각으로 경사진 계단식의 표면을 갖고, 각각 캠부재의 축방향에서 연장되어 있는 3개의 회전캠(181a)을 갖는다. 회전캠(181a)은 가이드 실린더(161)의 3개의 깊은 홈(162)에 결합된 상테에서 슬라이딩될 수 있고, 얕은 홈(163)으로는 들어갈 수 없다. 회전캠부재(181)는 왕복캠부재(171)의 삽입 후에 가이드 실린더(161)로 삽입되고, 회전캠(181a)의 팁부는 왕복캠부재(171)의 정면으로 향하게 된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 스프링(191)은 가이드 실린더(161)의 나사부에서 밸브 케이싱(107)의 정면부로 고정된 깃(160)과 가동부재(142)의 플랜지부(142a) 사이에서 고정되고, 이것은 가동부재(142)가 항시 회전캠부재(181)와 접촉되도록 가동부재(142)를 이끈다.
이와 같은 실시예를 따르는 상기 볼형의 다방향 밸브(105)를 갖는 정수기(101)는, 일시정지기구(143)의 조작과 누름버튼(110)의 누름조작에 의해 수로를 전환하는 동작은 아래와 같이 수행된다.
도 20의 (A)∼(C)는 가이드 실린더(161)의 내부 표면과, 일시정지기구(143)의 조작을 나타내는 각각의 부재들의 전개도이다.
도 20(A)은 누름버튼(110)이 눌리지 않은 상태를 나타낸다. 왕복캠부재(171)의 왕복캠(171a)은 일시정지기구(143)의 가이드 실린더(161)의 깊은 홈(162)과 얕은 홈(163)으로 홈의 단부에 이르기까지 삽입되고, 회전캠부재(181)의 회전캠(181a)들은 삽입된 왕복캠(171a)을 결합시키도록 깊은 홈(162)으로 성공적으로 삽입되고, 회전캠부재(181)는 가동부재(142)를 통ㅎ여 스프링(191)에 의해 고정된다. 왕복캠부재(171)와 회전캠부재(181) 및 가동부재(142)들은 일시 정지된다.
상기 상태는 가동부재(142)를 통하여 제1정지위치(P1)에서 위치하고(도 10, 11), 밸브 케이싱(107)의 제1유출구(131)는 제1볼(111)에 의해 폐쇄되고, 제2유출구(132)는 개방되는 상태를 나타낸다.
다시 말하면, 이러한 상태에서 유출구(121)를 통하여 도입된 원수는 제2유출구(132)를 통과하고, 원수 전송 포트(119)를 통해 여과 장치(103)으로 공급되고, 여과 후에, 걸러진 물은 정수로서 방출된다.
조작자에 의해 누름버튼(110)이 눌려졌을 때, 왕복캠부재(171)는 밸브 케이싱(107) 앞쪽 방향으로 가이드 실린더(161)에서 슬라이딩하고, 회전캠부재(181)는 왕복캠(171a)의 경사진 팁부를 결합시킨 회전캠(181a)을 경유하여 슬라이딩하고, 가동부재(142)와 접촉부재(141)는 제2정지위치(P2) 쪽으로 움직인다( 도 9, 11). 도 20의 (B)와 같이, 회전캠(181a)들이 깊은 홈(162)으로부터 빠져나갈 때, 회전캠(181a)들은 스프링(191)의 추진력에 의해, 가이드 실린더(161)에서 선형 가이드볼록부(165)의 끝 표면에서 형성된 슬로프를 따라 슬라이딩하고, 결과적으로 회전캠부재(181)는 반피치 회전한다.
제1유출구(131)에 고정되어 있는 제1볼(111)은 접촉부재(141)의 슬라이딩 작동에 의해 눌려지고 움직여지며, 제1유출구(131)는 개방된다. 그 때, 제1볼(111)은 밸브 케이싱(107)에서 구르기 때문에, 밸브 케이싱(107) 내부의 바닥 표면 상태는 마찰 상태에 있지 않게 된다. 그러므로, 제1볼(111)은 거의 닳지 않고, 제1볼(111)의 노후화에 의한 교환은 드물게 행한다.
또한, 유체 유출구(131)의 내부 직경에 대한 제1볼(111) 직경의 비는 바람직하게 1:0.3∼1:0.8의 영역에 있기 때문에, 제1볼(111)은 제1유출구(131)로 깊게 고정되지 않는다. 더구나, 접촉부재(141)가 제1유출구(131) 쪽으로 제1볼(111)의 중력 중심으로부터 중심에서 벗어난 구형 표면의 위치에서 제1볼(111)을 작동시키기 때문에, 제1유출구(131)는 적당히 적은 힘으로 개방될 수 있다. 이러한 조작이 수행되는 경우, 접촉부재(141)는 회전하여 제2볼(112)을 제2유출구(132) 내로 끼워 맞추게 된다.
조작자에 의한 누름버튼(110) 위로 조작되는 누름력이 해제될 때, 회전캠(181a)은 스프링(191)의 추진력에 의해 얕은 홈(163)의 경사진 팁부를 따라서 슬라이딩하고, 결과로써, 회전캠부재(181)는 더욱 회전하여 도 20에 나타낸 위치에 도달하고, 얕은 홈(163)으로 들어갈 수 없는 회전캠(181a)들은 얕은 홈(163)의 슬로프된 팁부와 인접한 선형가이드 볼록부(165)의 옆 표면과 결합되고, 정지된다. 그 때, 회전캠부재(181)는 가동부재(142)를 경유하여 스프링에 의해 이끌어지고, 회전캠부재(181)와 가동부재(142)의 동작은 일시 정지한다. 결과적으로, 접촉부재(141)는 가동부재(142)를 경유하여 제2정지위치(P2)에서 멈추고, 제1유출구(131)는 개방되고, 제2유출구(132)는 제2볼(112)에 의해 폐쇄 상태를 유지한다. 다시 말하면, 이러한 상태에서, 유입구(121)로부터 공급되어 온 원수는 제1유출구(131)를 통해 샤워방출포트(118)로부터 방출된다.
누름버튼(110)이 다시 눌려질 때, 회전캠(181a)들은 얕은 홈(163)을 따라 슬라이딩하는 왕복캠(171a)들에 의해 선형 가이드볼록부(165)의 경사진 팁부를 따라 위치에 이르기까지 바깥으로 눌려진다.
이후에, 누름버튼(110)의 누름력이 제거되면, 회전캠(181a)들은 스프링(191)의 추진력에 의해 선형 가이드볼록부(165)의 경사진 팁부를 따라 슬라이딩하고, 도 20의 (A)에서와 같이, 회전캠(181a)들은 슬라이딩하고, 초기 상태로 되돌아가기 위해 다음의 각각의 깊은 홈(162)을 따라 움직인다. 이러한 작동에 의해, 접촉부재는 제1정지위치(P1)로 되돌아간다.
그리하여, 일시정지기구(143)는 복수의 유출구(131,132)와 관계되는 단일 가이드 실린더(161), 왕복캠부재(171), 회전캠부재(181)와 스프링(191)의 소수의 부분으로 소형으로 구성되고, 밸브작동과 누름버튼(110)의 단순한 누름작동은 아주 쉽게 수행되고, 수로도 쉽고 확실하게 전환할 수 있다.
다음에, 도 10을 참조하여 여과 장치(103)를 자세하게 설명한다.
본 실시예를 따르는 여과 장치(103)는 제1 실시예에서 언급한 필터보유 카트리지에서의 구조와 대체적으로 동일하다. 다시 말하면, 밸브 본체(102)의 원수 전송 포트(119)로 연결되는 원수 유입 포트(133)는 컨테이너(134)에 설치되고, 투명한 뚜껑(148)과 투명하지 않은 덮개(149)들은 컨테이너(134)의 상부에 설치된다. 컨테이너(134)에서, 각각의 중공 섬유의 양쪽 단부에 제공되는 합성수지부재(146)에 포트된 U형 중공 섬유다발(145)은 실린더형의 부재(136)내에 제공되고, 흡착제층(147)은 컨테이너(134)의 내부 표면과 실린더부재(136)의 외부 표면 사이에서 채워진다. 또한, 필터(138, 139)와 0링(137)은 컨테이너(134)내에 설치된다. 원수는 필터(138), 흡착제층(147), 필터(139), 중공 섬유다발(145)을 통해 유입 포트(133)로부터 샤워 방출 포트(135)로 흐르고, 물은 샤워 방출 포트(135)로부터 정수된 물로 방출된다.
또한, 밸브 몸체(102)의 원수 전송 포트(119)부와 여과 장치(103)의 원수 유입 포트(133)부 사이에서 연결부(200)에 관하여, 삽입기구는 제1 실시예와 비슷하게 적용된다.
상기와 같은 제2 실시예는 아래와 같이 변형될 수 있다.
상기 실시예에서 비록 다방향 밸브(105)가 정수기(101)에 통합되더라도, 다방향 밸브가 정수기에서의 사용에 한정되지 않는다는 것은 널리 알려진 사실이며, 이러한 다방향 밸브(105)의 사용은 정수기(101)에 특별하게 한정되지는 않는다.
예를 들면, 일반산업에서 사용하기 위해, 누름버튼(110) 대신에 공기 또는 수압 실린더와 같은 구동장치가 적용될 수 있고, 그러한 장치에서 압축 또는 구동작동은 자동화될 수 있다. 또한, 실시예에서 누름버튼(110)과 가동부재(142)가 분리되어 형성되더라도, 가동부재(142)의 단부는, 전체적으로 누름버튼부로써 형성될 수 있는 볼에 대해 반대측에서 존재한다. 이와 같은 구조에서, 가동부재(142)의 단부는 누름버튼으로서 기능을 할 수 있다.
또한, 실시예에서, 예를 들면, 도 21에서 나타내는 것과 같이 두개의 유출구(131, 132)들이 밸브 케이싱(107)내에서 설치되더라도, 3개의 유출구(301∼303)가 설치될 수 있고, 각각의 3개의 유출구(301∼303)에 대응하는 3개의 볼(311∼313)과 이러한 볼을 끼워 맞추는 접촉부재(315)가 설치될 수 있다. 넷 또는 그 이상의 유출구들이 설치될 수 있다. 또한, 도 22에서 나타내는 두개의 유출구(321, 322)는 볼(324)에 의해 개방 및 폐쇄되고, 볼(324)은 접촉부재(325)에 의해 움직이는 구조가 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 정수되는 유체가 물일지라도, 다른 액체가 사용될 수 있고, 가스와 같은 기타 유체이어도 관계없다.
더구나, 상기 실시예가 밸브 몸체(102)에 대해 직접 연결되는 여과 장치(103)를 갖는 정수기에 관한 것이라 할지라도, 본 발명은 특별하게 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 이하에 설명하는, 호스를 경유하여 연결되고, 별도로 배치된 밸브 본체와 여과 장치로 구성되는 거치형(top sink-type) 정수기와 같이, 본 발명에 의한 정수기는 다른 형태일 수 있다.
그래서, 제2 실시예를 따르는 다방향 밸브와 그것을 사용한 정수기에서, 접촉부재는 가동부재를 경유하여 누름부재(누름버튼)의 누름작동에 의해 밸브 케이싱에서 제공된 구형 밸브체를 배치할 수 있기 때문에, 밸브 전환 기구는 간단하게 설치될 수 있고, 마찬가지로, 복수의 유체 유출구가 쉽고 확실하게 개방 및 폐쇄를 행할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제3 실시예를 따르는 거치형 정수기를 도 23∼도 30을 사용하여 상세하게 설명한다.
비록 카트리지형 여과 장치를 갖는 정수기를 제1과 제2 실시예에서 설명되었다 할지라도, 제3 실시예에서, 다방향 밸브를 갖는 거치형 정수기를 설명할 것이다. 물론 제2 실시예를 따르는 다방향 밸브를 사용하여 만들어지는 비슷한 거치형 정수기가 있을 수 있다.
도 23은, 본 발명의 제3 실시예를 따르는 거치형 정수기의 사시도를 나타낸다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 거치형 정수기(401)(이하, 간단히 "정수기라 함")는 가정용 꼭지(402)에 직접 연결되는 밸브 몸체(403)와, 원수를 정수하기 위한 거치형 여과 장치(404)와, 밸브 본체(403)와 여과 장치(404)를 연결하면서 원수를 여과 장치(404)로 이끌기 위한 호스(405)를 포함한다.
이음매(406)는 밸브 몸체(403)와 호스(405) 사이에 끼워지고, 전환 레버(407)는 밸브 몸체(403)에 설치된다. 이음매(406)는 후에 설명할 삽입기구를 사용하여 구성된다.
밸브 몸체(403)의 구조는 간단하거나 또는 제1실시예에서 설명한 것과 유사한 구조이다. 그러므로 이하에, 여과 장치(404)와, 여과 장치(404)와 밸브 몸체(403) 사이의 연결 구조를 주로 설명한다.
도 24는, 정수기 여과 장치(404)의 수직 종단면도를 나타낸다. 도 24에서 나타낸 바와 같이, 여과 장치(404)는 바닥을 갖는 구형의 외부컨테이너(440)와, 필터유닛(441), 필터유닛(441)을 지지하고, 외부컨테이너(440)에 고정되는 상부덮개(442)와 정수를 위한 노즐(443)을 포함한다.
외부컨테이너(440)의 상부 끝이 개방되고, 디스크형으로 형성된 바닥판(444)은 외부컨테이너(440)의 하부 끝에 고정된다. L형의 유입노즐(445)은 한 단부를 액체 위생밀봉 상태에서, 외부컨테이너(440)의 바닥 중심에서 설치된 개구(446)(opening)에 삽입되어 연결된다. 유입노즐(445)은 바닥판(444)에 의해 회전가능하게 지지된다. 호스(405)는 유체이동 상태로 유입노즐(445)의 다른 끝에서 제공되는 원수 유입 포트(447)에 연결된다. 빨판(448)은 싱크대 바닥으로부터 탈부착이 가능할 수 있도록 바닥판(444) 바닥 표면상에 설치된다.
필터유닛(441)은, 예를 들면, 활성탄, 활성화 산호모래와 같은 흡착제를 포함하는 외부층(449)과 중공 섬유로 채워져 있는 내부층(450)을 포함한다. 필터 지지판(452)는 상부덮개(442)의 하단에 부착되고, 이러한 필터 지지판(452)은 탈부착 가능한 상태에서 다른 외부컨테이너로 잠겨진다. 필터 지지판(452)은 필터 지지판(452)의 상부 표면의 중심부로부터 방사상의 형태로 바깥쪽으로 연장되어 있는 L형의 유출포트(453)와 필터 지지판(452)의 하부 표면의 중심부에서 짧은 실린더형 돌출부(454)를 갖는다. 필터유닛(441)의 상부 끝 유출포트(441a)는 탈부착 가능한 상태에서 돌출부(454)의 내부 표면으로 연결된다. 필터유닛(441)의 상부 끝 유입 포트(441b)는 유입노즐(445)의 외부 표면상으로 탈부착이 가능한 유체 이동 상태에서 연결된다.
L형 연결노즐(456)의 한쪽 단부는 상부덮개(442)의 상부 표면 끝에서 형성되는 개구(457)를 갖는 반원의 내리 눌려진 부분(458)으로부터 위쪽과 아래쪽으로 확장되고, 연결노즐(456)의 다른 단부는 유체 이동 상태에서 필터 지지판(452)의 유출포트(453)로 연결된다.
정수된 물을 위한 L형 노즐(443)의 한쪽 단부는 유체 소통 상태에서 연결노즐(456)의 외부 단부로 연결되고, 노즐(443)은 "a"축 주변을 회전가능하게 지지된다. 노즐(443)의 다른 단부는 아래로 구부러지고, 분사노즐(459)은 이러한 단부에 설치된다.
다음에, 도 25를 참조하여 이음부재를 설명한다. 도 25는 정수기 이음매의 정면도이다.
도 25에 나타낸 바와 같이, 이음매(406)는 L형상의 실린더형 파이프류 형태로 형성된다. 호스(405)는 이음매(406)의 텔레스코핑(telescoping) 호스 삽입 포트(406a) 내로 고정된다. 아래쪽으로 연장되어 있는 개구(461)는 이음매(406)상에 제공되고, 볼(467)과 스프링(468)들은 이음매(406)에서 적절한 값으로 물의 압력을 조절하기 위해 개구(461)에 삽입되고, 축방향에서 확장되는 구멍을 갖는 조절부재(469)는 개구(461)로 스크류된다. 다시 말하면, 이음매(406)에서 수압이 증가할 때, 볼(467)은 스프링(468)의 이끄는 힘에 반대되는 수압에 의해 눌려지고, 수로는 개구(461)에서 형성되며, 그리하여, 물의 압력은 일정한 압력으로 제어될 수 있고, 마찬가지로 호스(405)가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 이음매(406)의 연결포트(406b)는 밸브 몸체에서 삽입기구의 한쪽 끝을 형성한다.
이하, 밸브 몸체(403)의 원수 전송 포트(433)와 이음매(406)의 연결포트(406b) 사이에서 연결부(460)를 구성하는 삽입기구를 설명한다.
도 26은 이음매(406)가 밸브 몸체(403)로부터 떨어진 상태에서 연결부(460) 삽입기구의 사시도를 나타내고, 도 27은 밸브 몸체(403)의 원수 전송 포트(433) 정면도를 나타낸다. 도면에서, 전환 레버(407)와 스풀축(412)은 상술한 첫번째에서의 구조와 대체적으로 동일하다.
도 26과 27에서 나타낸 바와 같이, 밸브 본체(403)의 측면상에 설치된 원수 전송 포트(433)는 실린더형의 오목부(462)로서 형성된다. 이러한 오목부(462)는 삽입기구의 한쪽 끝을 형성한다. 한 쌍의 노치부(463)와 원주방향에서 연장되어 있는 한 쌍의 오목측 돌출부(464)는 오목부(462) 개방 단부의 내부 표면상에 설치된다. 패킹(465)은 오목부(462)의 후부에서 오목부(462)로 고정된다.
도 25와 26에서 나타낸 바와 같이, 이음매(406) 밸브 본체의 연결부(406b)는 오목부(462)가 삽입될 수 있도록 실린더형 볼록부(472)로써 형성된다. 이러한 볼록부(472)는 삽입기구의 다른 끝을 형성한다. 다시 말하면, 볼록부(472)의 외부직경은 오목부(462)내의 한 쌍의 돌출부(464)의 내부 팁면에 의해 한정된 내부직경보다약간 작게 설치된다. 오목부(462)의 내부 표면상에 형성된 한 쌍의 노치부(463)로 삽입 가능한 한 쌍의 오목측 돌출부(464)는 볼록부(472)의 팁부에서 볼록부(472)의 외부 표면상에 형성된다. 돌기(475)는 볼록부(472)의 내부 표면상에 형성된다. 이러한 돌기(475)는 밸브 몸체(403)내의 원수 전송 포트(433)의 위치에 이르기까지 연장되어 있는 스풀축(412)의 팁부를 결합시킨다.
도 28은, 밸브 본체(403)의 오목부(462) 상태의 연결부(460)의 수직 종단면도를 나타내고, 이음매(406)의 볼록부(472)는 서로 결합된다.
도 28에 나타낸 바와 같이, 오목부(462)로의 볼록부(472) 삽입과 두 위치의 축주변에 대한 별개의 회전에 의해, 오목측의 돌출부(464)의 접촉표면과 볼록측의 돌출부(474)들은 서로 결합되고, 밸브 본체(403)와 이음매(406)는 서로 연결된다. 양쪽 부분이 상대적으로 역방향으로 회전할 때, 오목측의 돌출부(464)와 볼록측의 돌출부(474)는 서로 분리되고, 밸브 본체(403)와 이음매(406)의 이탈이 가능해진다.
도 26에 나타낸 바와 같이, 각각의 오목측의 돌출부(464)를 결합되어 있는 각각의 볼록측 돌출부(474)의 가장자리 표면(474a)은 원주방향을 따라서 기울어져 있고, 회전방향에서 양쪽의 상대적인 움직임은 부드러워질 수 있고, 결합정도도 또한 증가한다. 스토퍼(476)는 축 주변의 양쪽 위치(474, 462)의 상대적인 회전동작을 조정하기 위하여, 각각의 볼록측의 돌출부(474)의 원주방향 끝 부분에서 설치된다. 오목측 돌출부(464)의 끝 부분은 이러한 볼록측 돌출부(464)의 스토퍼(476)와 연결되고, 양쪽의 돌출부(464,474)는 서로 적절하게 결합시킬 수 있고, 볼록부(472)의 팁 표면은 패킹(465)을 압박하여 볼록부(472)와 오목부(462)가 액체 위생 밀봉상태에서 결합되도록 한다(도 28에 도시).
도 29, 30은 연결조작을 설명하기 위한 연결부(460)의 수직 단면도이다.
호스(405)로 연결되어 있는 이음매(406)가 수직으로 서있는 상태에서 고정된 밸브 본체(403)에 연결되는 경우, 도 29에 나타내는 바와 같이, 제1단계에서, 이음매(406)의 호스삽입포트(406a)는 아래로 향하도록 수직으로 서있는 상태로 놓여진다. 이러한 상태에서, 볼록부(472)의 볼록측 돌출부(474)는 오목부(462)의 노치부(463)로 삽입된다. 도 30에 나타내는 바와 같이, 제2단계에서, 이음매(406)는 밸브 본체(403)의 측면에서 볼 때 약 90˚의 각으로 반시계 방향으로 회전한다. 이러한 작동에 의해, 오목측 돌출부(464)는 이음매(406) 볼록부(472)의 기부와 볼록측 돌출부(474) 사이의 위치로 향한다(도 26,28). 이음매(406)가 회전할 때, 각각의 오목측 돌출부(464)는 점진적으로 각각의 볼록측 돌출부(474)의 경사면(474a)을 결합시키고, 오목측 돌출부(464)의 단부는 각각의 스토퍼(474)에 연결되고, 밸브 본체(403)와 이음매(406)는 액체 위생 밀봉상태에서 연결된다. 그 때, 이음매(406)는 수평상태이다(도 30).
그래서, 본 실시예를 따르는 정수기(401)에서, 호스(405)에 연결된 이음매(406)는 제2단계에 의해 실질적으로 간단하게 밸브본체(403)에 연결될 수 있다. 그러므로, 종래의 나사형 이음매와 비교해 볼 때, 이음매(406)는 밸브 본체(403)에 쉽고 정확하게 연결될 수 있다. 또한, 이음매(406)는 상기 상태(오목부(462)로의 볼록부(472)의 삽입과 연결을 위한 약 90˚의 회전)에 반대 위쪽을 향하도록 수직으로 서있는 상태에서 이음매(406)의 호스삽입포트(406a)를 설치함으로써 연결된다. 호스삽입포트(406a)가 상기 반대위치에서 놓여지기 때문에, 그것이 놓여지는 위치와 방향은 연결호스(405)를 막히지 않도록 적절하게 교환될 수 있다.
스풀축(412)이 여과 장치(402)와 연통하는 수로를 개방한 상태에서 이음매(406)가 밸브 본체(403)로부터 분리되는 경우에, 전환 레버(407)는 물을 정수하기 위한 위치에서 놓여진다(이하, 제1실시예). 이러한 경우에, 돌기(475)는 축주변의 볼록부(472)와 오목부(462)의 상대적인 회전에 기인하는 원수 전송 포트(433)에 이르기까지 연장되어 있는 스풀축(412)의 팁부를 결합시키는 볼록부(472)의 내부 표면상에 설치되고, 상기 수로를 폐쇄하도록 돌기(475)는 스풀축(412)을 회전시킨다(도 26). 이러한 작동에 의해, 이음매(406)가 밸브 본체(403)로부터 분리되었을 때에도, 원수 전송 포트(433)로부터 원수가 떨어지지 않는다.
제3 실시예를 따르는 거치형 정수기에서는, 제1실시예의 유사한 다방향 밸브가 사용되기 때문에, 선택된 수로를 개방 및 폐쇄하기 위한 선택된 밸브체 움직임의 총합은 종래의 다방향 밸브와 비교하여 감소하게 되고, 다방향 밸브는 전체적으로 소형화 될 수 있고, 밸브내의 잔류 유체의 양은 감소하게 된다. 또한, 밸브체가 분해 또는 교환될 때, 단순히 밸브 케이싱의 상부만이 개방될 수 있기 때문에, 그것의 작동은 거의 전체적으로 분해해야만 하던 종래 밸브의 작동에 비해 손쉽게 된다. 또한, 밸브 본체의 원수 전송 포트와 호스로 연결된 이음매는 각각 상기 삽입기구에 연결되기 때문에, 밸브 본체와 이음매(호스)는 각각 쉽고 확실하게 탈부착이 가능하다. 더욱, 호스를 포함하는 이음매의 부착상태와 방향은 알맞게 변할 수 있고, 호스는 호스를 방해하지 않기 위해 요구되는 탈부착 위치에 놓여질 수 있다.
또한, 삽입기구에서, 볼록측 돌출부와 오목측 돌출부의 적어도 한 쪽 표면이 원주방향을 따라서 기울어짐으로써, 볼록부와 오목부는 따로따로 축주변을 부드럽게 회전할 뿐만 아니라, 양쪽의 돌출부는 양쪽 부분이 서로 연결될 때 우수한 접촉상태에서 서로를 결합시킬 수 있다. 연결 조작에서, 스토퍼는 축주변의 회전방향에서 각 볼록부와 오목부의 상대적 위치를 적절하게 조정할 수 있는 적어도 하나의 볼록측 돌출부와 오목측 돌출부의 단부에서 형성되고, 밸브 본체와 호스를 갖는 이음매는 이상적인 방향에서 연결될 수 있고, 마찬가지로 연결부에서의 누수도 억제된다.
본 발명을 상세한 실시예를 참고로 하여 상세하게 기재하였지만, 본 발명의 사상과 범주를 이탈하지 않고 당업자에 의해서 각종 변형과 수정이 가해질 수 있다. 따라서, 실시예들은 본 발명의 예로써 나타난다. 본 발명의 범위가 그것에 의해 한정되지는 않지만, 하기 청구항에 의해 결정된다.
본 발명에 의한 다방향 밸브는 소형으로 제작될 수 있고, 마찬가지로 그것을 사용한 정수기는 전체적으로 소형화될 수 있으며, 밸브내의 잔류 유체의 총량이 감소될 수 있기 때문에 정수기의 위생 특성이 우수해지고, 밸브체의 분해 또는 교환 작동이 간편해 질 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1실시예를 따른 다방향 밸브를 사용한 정수기의 종단면도.
도 2는, 도 1에 나타낸 정수기의 우측면도.
도 3은, 도 1에 나타낸 정수기의 Ш-Ш선을 따라 자른 수직 종단면도.
도 4는, 도 1의 다방향 밸브(multi-way valve)의 분해 사시도.
도 5는, 도 1의 다방향 밸브 밸브체의 부분적인 확대도.
도 6은, 정수기의 주요부측에 대해 사용되는 삽입기구를 나타내는, 도 1의 정수기부의 사시도.
도 7은, 정수기의 여과 장치측에 대해 사용되는 삽입기구를 나타내는, 도 1의 정수기부의 사시도.
도 8은, 본 발명의 제2실시예를 따른 정수기의 정면도.
도 9는, 도 8의 IX-IX선을 따라 자른 정수기의 확대된 수직 종단면도.
도 10은, 도 9의 X-X선을 따라 자른 정수기의 부분적인 종단면도.
도 11은, 도 9의 XI-XI선을 따라 자른 정수기의 확대된 횡단면도.
도 12는, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브부의 분해 사시도.
도 13은, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브내의 부재와 몸체의 바람직하지 않은 결합상태를 나타내는 개략도.
도 14는, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브의 변형을 따른 접촉부재의 사시도.
도 15는, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브의 변형을 따른 접촉부재의 사시도.
도 16은, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브 가이드 실린더의 확대된 수직 종단면도.
도 17은, 도 16의 가이드 실린더 내부 표면의 전개도.
도 18의 (A)는, 도 12의 왕복운동부재의 측면도이고, (B)는 그것의 정면도.
도 19의 (A)는, 도 12의 회전캠부재의 정면도이고, (B)는 그것의 측면도.
도 20의 (A)∼(C)는, 일시 정지기구의 작동을 보이는 가이드 실린더와 분리부재의 내부 표면의 전개도.
도 21은, 도 9의 정수기에서 분리된 다방향 밸브의 변형을 따른 다방향 밸브부의 측면도.
도 22는, 도 9의 정수기에서 분리된 다른 다방향 밸브의 변형을 따른 다방향 밸브부의 측면도.
도 23은, 본 발명의 제3실시예를 따르는 거치형(top sink-type) 정수기의 사시도.
도 24는, 도 23의 정수기 여과 장치의 확대된 수직 종단면도.
도 25는, 도 23의 정수기 이음매의 정면도.
도 26은, 도 23의 정수기부의 분해 사시도.
도 27은, 도 23의 정수기와 분리된 다방향 밸브 유입구의 정면도.
도 28은, 도 23의 정수기에서 사용되는 삽입기구의 수직 종단면도.
도 29는, 삽입기구의 작동 상태를 설명하기 위한, 도 28의 삽입기구의 단면도.
도 30은, 삽입기구의 다른 작동 상태를 설명하기 위한, 도 28의 삽입기구의 단면도.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
(10)----------정수기,
(11)----------밸브 몸체,
(12)----------카트리지형 필터장치,
(13)----------꼭지,
(14)----------패스너,
(15)----------원수 유입구,
(16)----------원수 전송 포트,
(19)----------전환 밸브.

Claims (13)

  1. 유체 유입구와 복수의 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱;
    상기 밸브 케이싱에 형성되고, 상기 유체 유입구에 연통하는 제1실 및 상기 복수의 유체 유출구의 각각에 연통하는 제2실;
    상기 제1실과 제2실 사이에 배치되어, 상기 제1실과 제2실을 분리하고, 상기 복수의 유체 유출구에 대응되어 설치된, 상기 제1실 및 제2실을 상호 연통가능하게 하는 복수의 유체통로를 갖는 칸막이;
    상기 제1실측으로부터 상기 복수의 유체통로의 대응하는 유체통로를 각각 결합시키고, 대응하는 유체통로를 개방 및 폐쇄하는 복수의 밸브체; 및
    상기 제2실측으로부터 상기 복수의 밸브체를 선택적으로 구동하는 캠을 갖는 구동체;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브체는 구형체인 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 밸브체가, 강체로 이루어진 중심체와 그 중심체의 표면상에 설치된 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동체가 축방향을 따라 상기 캠이 배열된 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 유체통로와 상기 복수의 유출 유출구 사이에 각각 연통로가 형성되고, 그 연통로가 상기 구동체에 의해 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  6. 유입된 원수를 복수의 유출 목적지 중 한쪽 또는 양쪽으로 전환하는 다방향 밸브와, 이 다방향 밸브를 통하여 유입된 상기 원수를 여과하는 여과수단을 갖는 정수기에 있어서, 상기 다방향 밸브는,
    유체 유입구와 복수의 유체 유출구를 갖는 밸브 케이싱;
    상기 밸브 케이싱에 형성되고, 상기 유체 유입구에 연통하는 제1실 및 상기
    복수의 유체 유출구의 각각에 연통하는 제2실;
    상기 제1실, 제2실의 사이에 배치되어, 상기 제1실 및 제2실을 분리하고, 상기 복수의 유체 유출구에 대응되어 설치된 상기 제1 및 제2실을 상호 연통가능하게 하는 복수의 유체통로를 갖는 칸막이;
    상기 제1실측으로부터 상기 복수의 유체통로의 대응하는 유체통로를 각각 결합시키고, 대응하는 유체통로를 개방 및 폐쇄하는 복수의 밸브체; 및
    상기 제2실측으로부터 상기 복수의 밸브체를 선택적으로 구동하는 캠을 갖는 구동체;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 정수기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 밸브체는 구형체인 것을 특징으로 하는 정수기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 밸브체는 각각이 강체로 이루어진 중심체와, 그 중심체의 표면상에 설치된 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 정수기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 구동체가 축방향을 따라 상기 캠이 배열된 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  10. 제6항에 있어서, 상기 복수의 유체통로와 상기 복수의 유체 유출구 사이에 각각 연통로가 형성되고, 그 연통로가 상기 구동체에 의해 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
  11. 제6항에 있어서, 상기 여과수단이 교환가능한 카트리지형 여과장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  12. 제6항에 있어서, 상기 여과수단이 거치형 여과장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  13. 단일 유체 유입구로부터 도입된 유체를 복수의 유체 유출구 중 1개 이상의 유체 유출구로 분배하거나, 또는 복수의 유체 유입구로부터 도입된 유체를 단일 유체 유출구로 공급하여 혼합하는 유체의 분배 또는 혼합방법에 있어서, 상기 단일 유체 유입구 또는 복수의 유체 유입구와 연통하는 제1실과 상기 복수의 유체 유출구 또는 단일 유체 유출구와 연통하는 제2실 사이에, 상기 복수의 유체 유출구 또는 상기 복수의 유체 유입구에 대응하는 유체통로를 개재하는 단계;
    상기 유체통로를 상기 밸브체의 자체무게 및 유체공급압력을 이용하여 상기
    제1실에 설치되는 밸브체로 폐쇄하는 단계;
    상기 제2실측으로부터 선택적으로 상기 밸브체 중 1개 이상을 구동하여, 미리 정해진 유체의 분배 또는 혼합 조건에 따라, 대응하는 밸브체를 눌러서 상기 유체통로 중 1개 이상을 개방하는 단계;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 유체의 분배 또는 혼합 방법.
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