KR101248223B1 - 부레 타입 수위 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 수위 조절 밸브는, 상부에 유입구가 형성되고 이 유입구로부터 유입된 액체를 저장하는 탱크의 내부에 설치되고, 중앙부에 상하방향으로 관통된 중공부가 형성된 부레 몸체; 상기 중공부의 중앙에서 상기 중공부의 내벽과 이격되어 상하방향으로 연장되며 상기 부레 몸체에 연결 고정된 플런저; 및 상기 탱크의 유입구 주위에 고정되어 수직 하방으로 연장되는 가이드 레그;를 포함하고, 상기 가이드 레그가 상기 중공부에서 상기 플런저와 중공부의 내벽이 이격되어 형성된 가이드 홈에 삽입되도록 구성되어, 상기 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 상기 부레 몸체가 상기 가이드 레그를 따라 상하로 승강하며, 상기 부레 몸체에 고정된 플런저의 상단이 상기 유입구를 개폐하도록 구성되어 있다. 본 발명에 의하면, 전원을 사용하지 않고 구조가 간단하여 조립 및 유지보수가 간편하며 비용도 저감된다.

Description

부레 타입 수위 조절 밸브{Air bladder type water level control valve}

본 발명은 수위 조절 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원을 사용하지 않고 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 승강하는 부레를 이용하는 수위 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 수위 조절 밸브는 탱크내에 저장된 물이나 기름 등의 액체가 일정한 양으로 유지되도록 액체의 수위에 따라 액체 유입구를 개폐하는 목적으로 사용되고 있다.

이러한 수위 조절 밸브는 사용목적에 따라 다양한 구조로 이루어진다. 예컨대, 정수기나 생수기에 사용되고 있는 수위 조절 밸브는 통상적으로 솔레노이드 밸브를 사용하고 있다. 이 솔레노이드 밸브는 전기적인 제어 신호에 따라 동작하며, 이 솔레노이드 밸브를 제어하기 위해서는 액체의 수위를 감지하는 수위 센서가 별도로 있어야 한다.

그러나, 이러한 솔레노이드 밸브와 수위 센서는 평상시 전원을 공급하여야 하고, 정수기의 반복적인 사용에 따라 반복적으로 동작하기 때문에 전기 에너지가 상대적으로 많이 소모되는 문제가 있다.

이에, 무전원시 즉, 전원이 차단된 상태에서도 액체의 수위를 일정하게 유지할 수 있는 수위 조절 밸브로서, 특허문헌 1은 자석이 포함된 부레와 플런저, 스프링, 패킹 등으로 구성된 무동력 물 흐름 차단 밸브를 제안하고 있다. 또한, 특허문헌 2는 역시 부레를 이용하여 수조 또는 양변기의 물탱크에 물을 자동으로 공급하는 수조용 부레밸브를 제안하고 있다.

그러나, 특허문헌 1의 밸브는 자석과 스프링 등 많은 부품이 필요하고 구조가 복잡하며 고장의 염려가 크다는 단점이 있다. 또한, 자석과 스프링의 자력과 탄성력을 정확하게 맞추지 않으면 원활하게 작동되지 않는다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2의 부레밸브는 부레가 핀을 중심으로 회동하여 지렛대의 원리와 캠을 이용하는 구조로서, 역시 많은 부품이 필요하고, 부레의 회동을 위해 넓은 공간이 필요하다. 일반적으로 정수기 등은 원수 또는 정수 탱크 아래에 수위 조절 밸브가 설치되는 냉수 탱크나 온수 탱크를 가지고 있는데, 냉수 탱크나 온수 탱크 안에는 각각 물의 냉각 및 가열을 위한 장치가 배치되어야 한다. 따라서, 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 부레밸브는 컴팩트한 구조의 정수기 등에는 사용하기 어렵다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1 : 대한민국 등록 실용신안 20-0328266호

특허문헌 2 : 대한민국 등록 실용신안 20-0216398호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전원의 공급이 필요 없고, 부품수가 적고 구조가 간단하여 제조 및 유지보수 비용이 적게 들며, 차지하는 공간을 획기적으로 줄일 수 있는 수위 조절 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수위 조절 밸브는, 상부에 유입구가 형성되고 이 유입구로부터 유입된 액체를 저장하는 탱크의 내부에 설치되고, 중앙부에 상하방향으로 관통된 중공부가 형성된 부레 몸체; 상기 중공부의 중앙에서 상기 중공부의 내벽과 이격되어 상하방향으로 연장되며 상기 부레 몸체에 연결 고정된 플런저; 및 상기 탱크의 유입구 주위에 고정되어 수직 하방으로 연장되는 가이드 레그;를 포함하고, 상기 가이드 레그가 상기 중공부에서 상기 플런저와 중공부의 내벽이 이격되어 형성된 가이드 홈에 삽입되도록 구성되어, 상기 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 상기 부레 몸체가 상기 가이드 레그를 따라 상하로 승강하며, 상기 부레 몸체에 고정된 플런저의 상단이 상기 유입구를 개폐하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드 레그는 상기 유입구를 중심으로 방사상으로 분기된 복수의 레그 편들로 이루어지고, 상기 가이드 레그가 상기 가이드 홈에 삽입될 때 상기 복수의 레그 편들 사이의 공간에 대응되는 부분에서 상기 플런저가 상기 부레 몸체에 연결 고정되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 레그의 하단에는, 액체 수위의 하강에 따라 상기 부레 몸체가 하강할 때 상기 플런저의 하단이 걸려 상기 부레 몸체가 일정한 높이 이하로 하강하지 않도록 하는 멈춤 부재가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플런저의 상단에는 상기 유입구와 접촉하여 유입구를 개폐하는 고무 패킹이 마련될 수도 있다.

본 발명에 따른 수위 조절 밸브는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 부품수가 적고 구조가 간단하며, 특히 자석이나 스프링과 같은 미세한 힘(자력이나 탄성력)의 조절이 필요한 부품을 사용하지 않으므로, 제조 비용을 절약할 수 있고 조립 및 유지보수가 간편하다.

둘째, 솔레노이드 밸브나 수위 센서와 같은 전원의 공급이 필요한 부품을 사용하지 않으므로, 전력을 절약할 수 있고, 정전이나 전원공급의 오작동시에도 영향을 받지 않는다.

셋째, 액체 유입구를 개폐하는 플런저를 포함한 부레가 안정적으로 상하 승강동작만 하므로, 밸브의 설치 공간이 획기적으로 줄어들어 탱크내 다른 장치들의 설치 등 공간활용을 극대화할 수 있고, 고장의 염려가 거의 없다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수위 조절 밸브가 사용되는 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수위 조절 밸브를 구성하는 상부 부재를 도시한 도면으로서, (a)는 상부 부재를 비스듬하게 하방에서 본 사시도이고, (b)는 상부 부재의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수위 조절 밸브를 구성하는 하부 부재를 도시한 도면으로서, (a)는 하부 부재를 비스듬하게 상방에서 본 사시도이고, (b)는 하부 부재의 저면도이다.
도 4는 도 2와 도 3에 도시된 상부 부재와 하부 부재를 결합한 상태를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 단면도로서, 도 5는 액체 유입구가 열린 상태를, 도 6은 액체 유입구가 닫힌 상태를 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수위 조절 밸브가 사용되는 예를 도시한 도면으로서, 본 실시예의 수위 조절 밸브는 정수기에 사용되는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 수위 조절 밸브(30,40; 도 2 및 도 3 참조)는, 정수 탱크(10)의 아래에 위치하는 냉수 탱크(20)의 상부에 설치된다. 즉, 본 실시예의 수위 조절 밸브(30,40)가 사용되는 정수기는 각종 필터(미도시)에 의해 정수된 물(정수)이 저장되는 정수 탱크(10)와, 이 정수 탱크(10)의 아래에 정수를 받아 냉각하며 냉각된 정수(냉수)를 저장하는 냉수 탱크(20)를 포함하고, 수위 조절 밸브(30,40)는 정수 탱크(10)의 바닥벽(11)(냉수 탱크(20)의 입장에서 보면 냉수 탱크(20)의 상부벽이 된다)의 소정 위치에 형성된 정수 배출구(12)(냉수 탱크(20)의 입장에서 보면 정수 유입구가 된다) 주위에 고정 설치된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 냉수 탱크(20)의 내부에는 수위 조절 밸브(30,40) 이외에, 유입구(12)로부터 유입된 정수를 냉각하기 위한 냉각 장치가 예컨대, 도 1에서 냉수 탱크(20)의 우측 공간에 배치된다. 또한, 도 1에는 도시하지 않았지만, 냉수 탱크(20)의 아래쪽에는 냉수를 배출하는 배출구가 형성되어 있다.

본 실시예에서 참조부호 20은 상술한 바와 같은 냉수 탱크이지만, 온수 탱크일 수도 있다. 이 경우 온수 탱크(20)에는 수위 조절 밸브(30,40) 이외에, 유입된 정수를 가열하기 위한 가열 장치가 배치될 수 있다. 또한, 참조부호 20은 냉수 탱크나 온수 탱크가 아닌 단순한 저수 탱크일 수도 있다.

아울러, 본 실시예에서 참조부호 10은 상술한 바와 같은 정수 탱크이지만, 반드시 탱크가 아닐 수도 있다. 즉, 참조부호 10은 정수를 저장하지는 않고 단순히 공급만 하는 공급관일 수도 있다.

나아가, 본 발명의 수위 조절 밸브는 정수기만이 아니라 생수기, 각종 음료 공급기, 더 나아가 물 등의 음료가 아닌 연료 등의 다양한 액체를 항상 일정한 양만큼 저장하는 탱크에 적용될 수 있다.

이어서, 본 실시예에 따른 수위 조절 밸브의 구조와 동작에 대해 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

본 실시예의 수위 조절 밸브는 도 2에 도시된 바와 같은 상부 부재(40)와, 도 3에 도시된 바와 같은 하부 부재(30)를 포함하고, 이 상부 부재(40)와 하부 부재(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 서로 결합되어 본 실시예에 따른 수위 조절 밸브를 이룬다.

상부 부재(40)는 중앙에 정수(액체) 유입구(42)가 형성된 상부판(41)과, 이 상부판(41)의 저면에서 유입구(42)의 주위로부터 수직 하방으로 연장되는 가이드 레그(43)를 포함한다. 가이드 레그(43)는 유입구(42)를 중심으로 방사상으로 분기된 복수(본 실시예에서는 2개이지만, 3개 또는 4개 등 그 개수는 제한되지 않는다)의 레그 편들로 이루어진다. 또한, 가이드 레그(43)의 하단에는, 멈춤 부재로서 후크(43a)가 형성되어 있다. 이 멈춤 부재로서의 후크(43a)의 기능과 동작에 대해서는 후술한다.

한편, 참조부호 44는 가이드 레그(43)와 연결되어 가이드 레그(43)가 상부판(41)에 안정적으로 고정 지지되도록 하는 지지부이다. 즉, 이 지지부(44)가 없이 가이드 레그(43)를 직접 상부판(41)에 고정할 수도 있지만, 그럴 경우 수위 조절 밸브의 조립시나 부품의 취급시 등에 가이드 레그(43)에 좌우 방향의 외력이 작용하여 가이드 레그(43)가 부러지거나 상부판(41)으로부터 떨어지는 등의 문제가 발생할 염려가 있어, 이러한 문제를 방지하기 위해 지지부(44)를 마련하는 것이 바람직하다.

가이드 레그(43)와 지지부(44), 가이드 레그(43) 및 지지부(44)와 상부판(41)은, 각 부재의 구성재료에 따라 접착이나 융착을 통해 상호 고정될 수 있지만, 상부판(41), 가이드 레그(43) 및 지지부(44)는 예컨대 동일한 플라스틱 재료로 이루어지고 사출 성형 등의 방법으로 일체 성형하는 것이 바람직하다.

이렇게 구성된 상부 부재(40)는 냉수 탱크(20)의 상부벽(11)의 저면에, 유입구(42)와 정수 배출구(12)를 정렬하여, 접착 또는 융착 등에 의해 고정 설치된다. 한편, 본 실시예에서 상부 부재의 상부판(41)은 냉수 탱크(20)의 상부벽(또는 정수 탱크(10)의 바닥벽)(11)과 별개의 부재로서 도시되고 설명되었지만, 별도의 상부판(41)을 구비하지 않을 수도 있다. 즉, 가이드 레그(43) 및 지지부(44)를 냉수 탱크(20)의 상부벽(또는 정수 탱크(10)의 바닥벽)(11)의 저면에 직접 고정 설치할 수도 있다. 이 경우, 유입구(42) 역시 별도로 마련되는 것이 아니라 정수 배출구(12)가 유입구가 된다. 또한, 이러한 경우 가이드 레그(43), 지지부(44) 및 냉수 탱크(20)의 상부벽(또는 정수 탱크(10)의 바닥벽)(11)은, 전술한 바와 같이, 예컨대 동일한 플라스틱 재료로 이루어지고 사출 성형 등의 방법으로 일체 성형할 수 있다.

하부 부재(30)는 냉수 탱크(20)의 수위에 따라 승강하는 부레로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부에 상하방향으로 관통된 중공부(32)가 형성된 부레 몸체(31)와, 중공부(32)의 중앙에서 중공부의 내벽(33)과 이격되어 상하방향으로 연장되며 부레 몸체(31)에 연결 고정된 플런저(34)를 포함한다.

부레 몸체(31)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 속이 빈 플라스틱과 같은 물보다 비중이 작은 재료로 이루어지고, 중앙부에는 상하로 관통된 중공부(32)가 형성되어 도우넛 형태로 이루어진다. 또한, 플런저(34)는 부레 몸체(31)의 중공부(32) 중심에서 상하방향으로 연장되는 원기둥 형태의 부재로서, 연결부(36)에 의해 부레 몸체(31)와 연결 고정되어 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이 유입구(42)를 개폐하는 플런저(34)는 부레 몸체(31)와 함께 일체로 상하로 승강하게 된다.

부레 몸체(31), 연결부(36) 및 플런저(34)는, 전술한 상부 부재(40)의 각 구성 부재와 마찬가지로, 접합 또는 융착 등에 의해 상호 고정 연결될 수 있지만, 적어도 부레 몸체(31)의 중공부(31) 내벽(33)과 연결부(36) 및 플런저(34)는, 예컨대 동일한 플라스틱 재료로 사출 성형 등의 방법에 의해 일체 성형되는 것이 바람직하다.

한편, 참조부호 35는 플런저(34)의 상단에 마련되어 유입구(42)와 실제로 접촉하여 유입구(42)를 개폐하는 고무 패킹으로서, 상술한 바와 같이 플런저(34)가 플라스틱으로 이루어진 경우 부족할 수 있는 밀폐능력을 보강하는 부재이다. 고무 패킹(35)은, 예를 들어 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플런저(34)를 상하 관통된 관 형태로 만들고 그 상단에 억지 끼움, 나사 결합 및/또는 접착과 같은 방법으로 부착할 수 있다.

상부 부재(40)와 하부 부재(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 결합되어 본 실시예의 수위 조절 밸브를 구성하게 된다. 즉, 상부 부재(40)의 가이드 레그(43)는 하부 부재(30)에서 플런저(34)와 중공부의 내벽(33)이 서로 이격되어 형성된 공간인 가이드 홈(32)으로 삽입된다. 이를 위해, 전술한 바와 같이, 상부 부재(40)의 가이드 레그(43)는 유입구(42)를 중심으로 방사상으로 분기된 복수의 레그 편들로 이루어져 있고, 이 레그 편(43)들 사이의 공간이 하부 부재(30)의 플런저(34)와 부레 몸체(31)를 연결하는 연결부(36)에 대응되도록 위치 정렬되어 삽입된다.

이와 같이 상부 부재(40)와 하부 부재(30)가 서로 결합되어 구성되는 본 실시예의 수위 조절 밸브에 의하면, 냉수 탱크(20)에 저장된 물의 수위에 따라 부레 몸체(31) 및 플런저(34)가 가이드 레그(43)를 따라 상하로 승강하며, 플런저(34)의 상단에 부착된 고무 패킹(35)이 유입구(42)를 개폐하게 된다(유입구(42)가 열린 상태의 도 5 및 유입구(42)가 닫힌 상태의 도 6 참조).

한편, 가이드 레그(43)는 고무 패킹(35)을 포함한 플런저(34)의 전체 길이보다는 약간 길게 형성되어 있고, 가이드 레그(43)의 하단부에는 멈춤 부재인 후크(43a)가 형성되어 있다. 따라서, 냉수 탱크(20)의 수위의 하강에 따라 부레 몸체(31) 및 플런저(34)가 하강할 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 플런저(34)의 하단이 후크(43a)에 걸려 부레 몸체(31) 및 플런저(34)가 일정한 높이 이하로 하강하지 않고 상부 부재(40)로부터 이탈하지 않게 된다.

여기서, 상기 멈춤 부재는 후크(43a)로서 도시되고 설명되었지만, 반드시 후크의 형태를 가질 필요는 없다. 즉, 예를 들어, 복수의 레그 편들로 이루어진 가이드 레그(43)를 가이드 홈(32)에 삽입한 후 레그 편들을 연결핀이나 연결편으로 서로 연결하여, 플런저(34)가 일정한 높이 이하로 하강하지 않고 멈추도록 하기만 하면 된다.

이상과 같이, 본 발명의 수위 조절 밸브에 의하면, 솔레노이드 밸브나 수위 센서와 같은 전원의 상시적인 공급을 필요로 하는 부품은 물론, 자석이나 스프링 등의 미세한 힘의 균형을 조절해야 하는 부품을 사용하지 않고, 기본적으로 사출 성형한 플라스틱 부품만으로 이루어지므로, 조립이 매우 간편하고 반복적인 동작에 따른 전력의 소비나 고장의 염려가 없다. 또한, 부레 몸체(31) 및 플런저(34)가 가이드 레그(43)를 따라 상하로만 안정적으로 승강하므로, 탱크(20) 내에서 차지하는 공간이 최소화되고, 탱크(20)내의 공간을 냉각 장치나 가열 장치 등 다른 부품을 위한 공간으로 사용할 수 있어 공간활용의 극대화를 꾀할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 정수 탱크 11 : 정수 탱크 바닥벽(냉수 탱크 상부벽)
12 : 정수 배출구 20 : 냉수 탱크
30 : 하부 부재 31 : 부레 몸체
32 : 중공부(가이드 홈) 33 : 중공부 내벽
34 : 플런저 35 : 고무 패킹
36 : 연결부 40 : 상부 부재
41 : 상부판 42 : 유입구
43 : 가이드 레그(레그 편) 43a : 후크(멈춤 부재)
44 : 지지부

Claims (4)

1. 상부에 유입구가 형성되고 이 유입구로부터 유입된 액체를 저장하는 탱크의 내부에 설치되고, 중앙부에 상하방향으로 관통된 중공부가 형성된 부레 몸체;
   상기 중공부의 중앙에서 상기 중공부의 내벽과 이격되어 상하방향으로 연장되며 상기 부레 몸체에 연결 고정된 플런저; 및
   상기 탱크의 유입구 주위에 고정되어 수직 하방으로 연장되는 가이드 레그;를 포함하고,
   상기 가이드 레그가 상기 중공부에서 상기 플런저와 중공부의 내벽이 이격되어 형성된 가이드 홈에 삽입되도록 구성되어, 상기 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 상기 부레 몸체가 상기 가이드 레그를 따라 상하로 승강하며, 상기 부레 몸체에 고정된 플런저의 상단이 상기 유입구를 개폐하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 레그는 상기 유입구를 중심으로 방사상으로 분기된 복수의 레그 편들로 이루어지고,
   상기 가이드 레그가 상기 가이드 홈에 삽입될 때 상기 복수의 레그 편들 사이의 공간에 대응되는 부분에서 상기 플런저가 상기 부레 몸체에 연결 고정되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 가이드 레그의 하단에는, 액체 수위의 하강에 따라 상기 부레 몸체가 하강할 때 상기 플런저의 하단이 걸려 상기 부레 몸체가 일정한 높이 이하로 하강하지 않도록 하는 멈춤 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 플런저의 상단에는 상기 유입구와 접촉하여 유입구를 개폐하는 고무 패킹이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브.

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