KR101363215B1 - 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드 - Google Patents

수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드에 관한 것으로, 샤워헤드 본체의 내공간에 유량조절수단을 형성하고, 유량조절수단이 샤워헤드 본체 또는 분사수단 중 어느 하나에 장착되는 장착대와 장착대에 조립되면서 탄성재질로 이루어져 물의 압력에 따라 형태변형이 발생하는 정량밸브 및 정량밸브의 형태변형에 대응하여 유로 개방폭이 자동 조절되는 유로개방부를 포함하여 구성되도록 함으로써 절수기능을 갖도록 함은 물론, 원수원에서 공급되는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되도록 하여여 설치지역과 무관하게 절수기능을 갖도록 하고, 공급되는 물의 수압변화가 발생하더라도 수량이 변하지 않고 일정한 수량을 지속적으로 유지할 수 있게 한 것이다.

Description

수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드{A SHOWER HEAD FOR WATER SAVING}
본 발명은 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드에 관한 것으로, 사워기 헤드에 유량조절수단이 내장되어 설치지역이나 장소에 따라서 원수원에서 공급되는 물의 수압이 변경되는 경우에도 샤워기로 배출되는 수량을 일정하게 유지할 수 있도록 한 샤워기 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 샤워기의 구조는 욕실 벽으로 인출되어 있는 공급호스에 샤워기 헤드를 결합하여 사용하는 것으로, 샤워기 헤드의 구조는 샤워헤드 본체에 다수의 구멍이 천공되어 있는 분사수단이 형성되어 공급호스를 통하여 샤워헤드 본체로 공급된 물이 분사수단을 통하여 물을 여러 가닥으로 분사하면서 배출된다.
최근에는 이러한 샤워기에 시간당 물 배출량을 줄여 물소비를 줄이도록 하는 절수형 샤워기가 요구되었으며, 이 요구에 부응하여 버튼식으로 물이 배출되도록 하여 사용시에만 물이 배출되도록 하거나, 또는 샤워기 헤드의 내부구조 자체를 변경하여 수량이 적게 분사되도록 한 구조가 제안되었다.
하지만, 이러한 것의 문제가 버튼식 방식은 계속적인 조작을 요구하기 때문에 사용이 매우 번거롭다는 문제가 있으므로 가정에서는 거의 사용되지 않고 있으며, 또한 샤워기 헤드의 내부구조 자체를 변경하여 수량이 적게 분사되도록 한 구조는 정상적인 압력(원수원으로부터 공급되는 물의 압력)하에서 물의 배출량이 적게 분사되도록 되는 구조이므로 설치 지역에 따라서 수량이 달라지는 문제가 있다.
즉, 샤워기 헤드에 연결된 공급호스를 통하여 공급되는 물(원수)의 압력은 국가별로 또는 지역별로 매우 크게 편차가 발생(한국, 유럽, 호주, 서아시아국가 등 각 국가의 공급방식이나 법령에 따라서 수압이 전혀 다르고, 같은 국가 내에서도 상수원이나 지하수 사용 여부에 따라서 수압이 전혀 다르게 공급된다.)하게 되는데, 종래의 샤워기 헤드에는 지역별로 달라지는 원수원에서 공급되는 수압의 편차를 보정할 수 있는 수단이 없기 때문에 해당지역의 수량보다 상대적으로 수량을 줄여주는 역할만을 하게 된다.
따라서 원수원에서 공급되는 수압이 높은 지역에서는 시간당 배출되는 수량이 줄어들게 되므로 어느 정도의 절수 효과를 기대할 수 있지만, 기존에 설치되어 있는 샤워기에 비해서 상대적일 뿐이고 효과가 거의 없게 된다.
반면에, 원수원에서 공급되는 수압이 애초에 낮은 지역에서는 수량이 줄어들게 되면서 절수가 된다는 장점은 있지만, 배출되는 수량이 지나치게 적어지게 된다는 문제가 있다.
또한, 물이 하나의 라인으로 공급되어 여러 가정으로 분기되는 구조로 이루어지는 공동주택의 경우에는 동시 사용자의 수가 적거나 많음에 따라서 수압이 낮아지거나 높아지게 되는 경우가 빈번히 발생하는데, 종래의 절수형 샤워기를 사용하면 이러한 수압변화에 적절히 대응하지 못하여 사용중 수량이 불규칙하게 변하게 되며, 또한 수압이 지나치게 약해지는 경우 사용상 불편함이 있다.
따라서 본 발명은 절수기능을 갖도록 함은 물론, 원수원에서 공급되는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되도록 하여 설치지역과 무관하게 절수기능을 갖도록 한 것이다.
또한, 샤워 중 샤워기에 공급되는 물의 수압변화가 발생하더라도 수량이 변하지 않고 일정한 수량을 지속적으로 유지할 수 있게 한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 공급호스(100)에 의하여 물을 공급받는 샤워헤드 본체(200)에 분사수단(300)이 장착되어 분사수단(300)의 배출구(310)를 통하여 물 분사가 이루어지는 샤워기 헤드에 있어서, 상기 샤워헤드 본체(200)가 분사수단(300)이 장착되는 내공간(210)의 하부측으로 유입구(220)가 형성되도록 하여 공급호스(100)와 연통되도록 하고, 내공간(210)에는 유입구(220)와 분사수단(300)의 배출구(310)를 연결하는 유로 상에 유량조절수단(400)을 형성하며, 상기 유량조절수단(400)은 샤워헤드 본체(200) 또는 분사수단(300) 중 어느 하나에 장착되는 장착대(410)와, 장착대(410)에 조립되면서 탄성재질로 이루어져 물의 압력에 따라 형태변형이 발생하는 정량밸브(420) 및 정량밸브(420)의 형태변형에 대응하여 유로 개방폭이 자동 조절되는 유로개방부(430)를 포함하여 구성되도록 함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.
또한, 상기 유로개방부(430)는 정량밸브(420)에 타공홀(422)이 형성되어 유로 개방이 이루어지면서 물의 압력에 반응하여 정량밸브(420) 자체의 형태변형에 의하여 타공홀(422)의 유로 개방폭을 자동 조절할 수 있게 하거나, 또는 장착대(410)에 유로홈(414)이 형성되어 정량밸브(420)의 외주면 측으로 유로 개방이 이루어지면서 물의 압력에 의하여 정량밸브(420)의 외주면의 형태변형에 의하여 유로홈(414)의 유로 개방폭을 자동 조절할 수 있게 함으로써 물의 압력에 따라 유로 개방폭이 자동 조절되면서 공급되는 물의 수압에 관계없이 일정한 수량으로 물이 배출되도록 한다.
따라서 본 발명은 설치 지역에 관계없이 유량조절요소에 의하여 샤워기를 통하여 분사되는 물의 양이 정량 배출되므로 수량을 일정하게 유지할 수 있고, 따라서 획일적인 기준에 의해 수량이 설정되어 필요없이 물을 낭비해왔던 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 원수원에서 공급되는 물이 필요수압 이상으로만 공급되면 아무리 강한 수압으로 물이 공급되더라도 항상 동일한 수량을 유지하도록 하여 수압이 강하게 공급되는 지역일수록 절수량을 현저히 높일 수 있게 된다.
또한, 샤워 중에 수량변화가 발생하지 않으므로 사용이 편리하며, 품질을 향상시키고 제품에 대한 사용자의 만족감을 증대시킬 수 있다.
또한, 수량이 항상 일정하게 유지되므로 샤워기 헤드에 수압조절수단을 형성할 경우에도 사용목적이나 용도에 맞게 수압을 적절하고 정밀하게 조절하여 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 샤워기 헤드의 분해 사시도
도 2는 본 발명의 유량조절수단이 샤워헤드 본체에 결합되는 구조의 분해사시도
도 3은 본 발명의 샤워기 헤드의 조립 단면도
도 4는 본 발명의 샤워기 헤드의 외관 사시도
도 5는 본 발명의 유량조절수단의 구조도
도 6은 본 발명의 유량조절수단의 분해 사시도
도 7은 본 발명의 정량밸브의 구조도
도 8은 본 발명의 유량조절수단의 작동구조를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 유량조절수단이 적용된 샤워기의 토수량을 나타낸 표와 그래프
도 10은 본 발명의 유량조절수단의 또 다른 실시 예를 나타낸 구조도
도 11은 도 10의 유량조절수단의 수압에 의한 작동상태도
이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 샤워기 헤드가 상수도 또는 지하수 등의 원수원으로부터 물이 공급되는 공급호스(100)에 장착되는 것으로, 샤워기 헤드의 구조는 공급호스(100)에 연결되는 샤워헤드 본체(200)에 분사수단(300) 장착하여 물(샤워수)이 배출되도록 하고, 분사수단(300)으로 물이 공급되는 유로상에는 유량조절수단(400)을 장착하여 배출되는 물의 수량을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
샤워헤드 본체(200)는 공급호스(100)와 연결되는 유입구(220)와 분사수단(300)의 배출구(310)를 연결하는 유로 상에 유량조절수단(400)이 내장되도록 내공간(210)이 형성되어 있으며, 샤워헤드 본체(200)의 재질은 ABS(acrylonitrile butadiene styrene)를 포함하여 플라스틱 재질로 제작할 수 있다.
샤워헤드 본체(200)에는 분사수단(300)이 장착되고, 분사수단(300)의 구조는 배출구(310)가 형성되어 물이 배출구(310)를 통하여 분사되면서 배출된다.
이때, 분사수단(300)은 배출구(310)의 크기를 조절하기 위한 조절링(320)을 형성하여 조절링(320)을 회전 조작함으로써 배출구(310)의 크기를 조절할 수 있도록 함이 바람직하다.
조절링(320)을 이용하여 배출구(310)의 크기를 조절하도록 하는 구조는 조절링(320)의 회전에 의하여 배출구(310)를 구성하는 여러 개의 배출공의 구멍 크기를 크거나 작게 변형시키거나 또는 여러 개의 배출공 중의 일부를 차단하거나 개방함으로써 수압조절이 가능하도록 함이 바람직하며, 이러한 수압조절구조는 이미 공지되어 있는 다양한 구조로 실시할 수 있다.
상기 분사수단(300)의 후방에는 샤워헤드 본체(200)의 내공간(210)에 유량조절수단(400)이 장착되며, 유량조절수단(400)이 유입구(220)와 연통되게 장착되어 공급호스(100)를 통하여 공급되는 원수(原水)의 공급량을 조절할 수 있게 된다.
유량조절수단(400)의 구조는 도 5 내지 도 7과 같이 샤워헤드 본체(200) 또는 분사수단(300) 중 어느 하나에 장착되는 장착대(410)와, 장착대(410)에 조립되면서 탄성재질로 이루어져 물의 압력에 따라 형태변형이 발생하는 정량밸브(420) 및 정량밸브(420)의 형태변형에 대응하여 유로 개방폭이 자동 조절되는 유로개방부(430)를 포함하여 이루어지도록 한다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 정량밸브(420)의 구조를 더 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이 정량밸브(420)는 고무나 실리콘 등의 탄성재질로 이루어지도록 하면서 타공홀(422)이 형성되어 있어 공급호스(100)와 샤워헤드 본체(200)의 유입구(220)를 경유하여 유입되는 물의 압력에 따라서 타공홀(422)의 직경이 작아지거나 커지게 변형되면서 유로 개방폭이 자동 조절되고 공급되는 물(원수,原水)의 수압에 관계없이 시간당 공급되는 물의 양(수량)을 균일하게 유지하고 일정한 수량으로 지속적으로 물이 배출된다.
이때, 상기 정량밸브(420)의 작동구조를 더욱 상세히 설명하면, 원수원으로부터 유입되는 물의 압력이 낮은 상태에서는 정량밸브(420)의 형태변형이 거의 없으므로 타공홀(422)의 개방된 직경에 변화가 거의 없고 따라서 유로를 확보할 수 있게 된다.
반면에, 원수원으로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 높은 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 탄성재질로 이루어진 정량밸브(420)가 압력에 의하여 눌려지면서 형태변형이 일어나게 되면서 타공홀(422)의 개방된 직경이 작아지게 되고 유로의 폭이 줄어들게 된다.
따라서 원수원으로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 낮은 경우에는 유로가 넓게 형성되고, 반대로 원수로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 높은 경우에는 유로가 좁게 형성되면서 개방된 유로 폭을 자동으로 조절하게 되며, 따라서 샤워기의 설치국가나 지역에 관계없이 원수원의 수압이 각기 다른 경우에도 수량(시간당 공급되는 물의 양)을 균일하게 유지할 수 있게 된다.
도 9는 각각 본 발명의 유량조절수단(400)이 적용된 샤워기의 토수량을 나타낸 표와 그래프로써, 탄성재질로 이루어진 정량밸브(420)가 의 형태 변형에 의하여 유로 폭을 자동으로 조절하여 수량을 균일하게 유지할 수 있게 됨을 확인할 수 있다.
즉, 표와 그래프는 공급호스(100)를 통하여 샤워헤드 본체(200)의 유입구(220)로 공급되는 원수(原水)의 압력을 측정하여 각각의 압력하에서 물이 배출되는 시간당 토수량을 측정한 자료로써, 표와 그래프를 참조하면 물이 1(kgf)의 압력으로 공급되면 토수량은 3.5(ℓ/min)가 되고, 물의 압력이 높아짐에 따라 토수량도 그에 비례하여 증가되며, 물이 3(kgf)의 압력으로 공급되면 토수량은 5(ℓ/min)가 된다.
그리고 물이 공급되는 압력이 3(kgf)이상이 되면 토수량은 5(ℓ/min)를 유지하게 된다.
따라서 원수원에서 공급되는 물이 필요수압 이상으로만 공급되면 아무리 강한 수압으로 물이 공급되더라도 항상 동일한 수량을 유지할 수 있게 되며, 수압이 강하게 공급되는 지역일수록 절수량을 현저히 높일 수 있게 된다.
여기서 필요수압은 3(kgf)가 되므로 공급되는 물의 수압이 3(kgf)이상이 되면 토수량을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 필요수압은 정량밸브(420)에 형성되는 타공홀(422)의 갯수나, 또는 정량밸브(420) 자체의 재질의 탄성계수를 달리함으로써 조절가능하다.
한편, 정량밸브(420)는 중앙부가 돌출되게 경사면이 형성되도록 하여 분산유도부(424)를 형성하고, 분산유도부(424)에 방사형으로 복수의 타공홀(422)을 형성하면 유로가 분할되면서 각각의 분할된 타공홀(422)의 직경 변화에 따라서 유량을 조절할 수 있게 되며, 타공홀(422)의 갯수가 늘어날수록 수압에 더 민감하게 반응하여 정밀하게 수량을 조절할 수 있게 된다.
그리고 분산유도부(424)의 타측면에는 정량밸브의 형태변형이 유연성 있게 움직임 되도록 유도하기 위하여 가변유도부(426)를 내입되게 형성함이 바람직하다.
이러한 정량밸브를 장착함에 있어서, 분사수단(300)의 후방에 장착대(410)를 형성하여 정량밸브(420)가 장착대(410)에 강제 끼움으로 조립되고, 정량밸브(420)의 가변유도부(426) 테두리를 따라서 정량밸브(420)에는 받침면(428)을 형성하며, 그 받침면(428)과 대응되게 장착대(410)에는 플랜지(412)를 형성하여 정량밸브(420)의 유동을 방지하면서도 복수의 타공홀(422)의 형태만 가변되도록 할 수 있게 된다.
이때, 가변유도부(426)의 테두리에 형성되는 받침면(428)에는 복수의 돌기(429)를 형성하여 받침면(428)과 플랜지(412)가 이격되게 조립되며, 정량밸브(420)와 장착대(410)의 플랜지(412)와의 접촉면적을 줄이고 정량밸브(420)의 형태변형이 더 유연성있게 움직임 되도록 함이 바람직하다.
그리고 정량밸브(420)의 형태변형이 더 유연성 있게 움직임 되도록 하거나 덜 유연성 있게 움직임 되도록 하기 위해서는 정량밸브(420)의 탄성계수를 높게하거나 낮게 하여도 형태변형 정도의 조절할 수 있다.
또한, 시간당 물의 공급량을 조절하기 위해서 전체적인 설계변경과 함께 정량밸브(420)의 탄성계수를 조절할 필요없이 제품 설계상에서 가변유도부(426)의 깊이를 간단하게 설계변경을 하여도 정량밸브(420)의 가변폭을 설정할 수 있어 해당 제품의 필요수압에 따라서 물이 배출되는 정도를 용이하게 설정할 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시 예에 따른 정량밸브(420)의 구조를 나타낸 것이다.
유량조절수단(400)의 구조는 상술한 바와 같이 정량밸브(420) 자체에 타공홀(422)을 형성하여 정량밸브(420) 자체의 형태변형에 의하여 유로 개방폭이 변형되도록 유로개방부(430)를 할 수 있지만, 또 다른 방법으로는 도 10에 도시된 바와 같이 유로개방부(430)는 장착대(410)에 유로홈(414)을 형성하여 정량밸브(420)의 외주면 측으로 유로 개방이 이루어지면서 물의 압력에 의하여 정량밸브(420)의 외주면의 형태변형에 의하여 유로홈(414)의 유로 개방폭을 자동 조절할 수 있게 제작할 수도 있다.
즉, 장착대(410)에 플랜지(412)가 형성되어 정량밸브(420)가 안착되고, 그 정량밸브(420)가 끼워진 상태에서 장착대(410)의 내주면에는 유로홈(414)이 형성되어 유로홈(414)을 통하여 유로개방부(430)가 형성되도록 함으로써 원수로부터 유입되는 물의 압력에 따라서 정량밸브(420)의 외주면이 유로홈(414)을 차단하는 정도가 달라지면서 공급되는 원수의 압력에 관계없이 배출되는 수량을 균일하게 유지할 수 있게 된다.
이러한 정량밸브(420)의 작동구조를 더욱 상세히 설면하면, 원수로부터 유입되는 물의 압력이 낮은 상태에서는 정량밸브(420)의 형태변형이 거의 없으므로 유로홈(414)의 개방된 직경에 변화가 거의 없고 따라서 유로를 확보할 수 있게 되고, 반면에 원수로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 높은 경우에는 탄성재질로 이루어진 정량밸브(420)가 물의 압력에 의하여 도 11에 도시된 바와 같이 정량밸브(420)의 눌려지면서 외주면의 형태변형이 일어나게 되면서 유로홈(414)의 개방된 직경을 차단하게 되면서 유로의 폭을 줄이게 된다.
따라서 원수로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 낮은 경우에는 유로가 넓게 형성되고, 반대로 원수로부터 유입되는 물의 압력이 상대적으로 높은 경우에는 유로가 좁게 형성되면서 유로개방부(430)의 개방된 유로 폭을 자동으로 조절하면서 시간당 공급되는 물의 양을 균일하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 장착대(410)는 복수의 유로홈(414)이 정량밸브(420)의 외주면 측에 방사형으로 형성되도록 하면 유로가 분할되면서 각각의 분할된 유로홀(412)의 직경 변화에 따라서 수량을 조절할 수 있게 되므로 수압에 더 민감하게 반응하여 정밀하게 수량을 조절할 수 있게 된다.
그리고 상기 정량밸브(420)는 중앙에 내입부(421)를 형성하면 정량밸브(420)의 외주면이 더 유연성 있게 움직임되도록 할 수 있게 되며, 이에 따라 유량 개방폭이 더 정밀하게 조절될 수 있게 된다.
100: 공급호스
200: 샤워헤드 본체 210: 내공간
220: 유입구
300: 분사수단 310: 배출구
320: 조절링
400: 유량조절수단
410: 장착대 412: 유로홈
420: 정량밸브 421: 내입부
422: 타공홀 424: 분산유도부
426: 가변유도부 428: 받침면
429: 돌기

Claims (6)

  1. 공급호스(100)에 의하여 물을 공급받는 샤워헤드 본체(200)에 분사수단(300)이 장착되어 분사수단(300)의 배출구(310)를 통하여 물 분사가 이루어지는 샤워기 헤드에 있어서,
    상기 샤워헤드 본체(200)는 분사수단(300)이 장착되는 내공간(210)의 하부측으로 유입구(220)가 형성되어 공급호스(100)와 연통되고, 내공간(210)에는 유입구(220)와 분사수단(300)의 배출구(310)를 연결하는 유로 상에 유량조절수단(400)이 형성되며,
    상기 유량조절수단(400)은 샤워헤드 본체(200) 또는 분사수단(300) 중 어느 하나에 장착되는 장착대(410)와, 장착대(410)에 조립되면서 탄성재질로 이루어져 물의 압력에 따라 형태변형이 발생하는 정량밸브(420) 및 정량밸브(420)의 형태변형에 대응하여 유로 개방폭이 자동 조절되는 유로개방부(430)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유로개방부(430)는 정량밸브(420)에 타공홀(422)이 형성되어 유로 개방이 이루어지면서 물의 압력에 반응하여 정량밸브(420) 자체의 형태변형에 의하여 타공홀(422)의 유로 개방폭을 자동 조절할 수 있게 됨을 특징으로 하는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 정량밸브(420)는 중앙부가 돌출되게 분산유도부(424)가 형성되고, 분산유도부(424)에 복수의 타공홀(422)이 방사형으로 형성되어 유로가 분할되면서 각각의 분할된 타공홀(422)의 직경 변화에 따라서 수량을 조절할 수 있게 되는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 정량밸브(420)는 분산유도부(424)의 타측면에 정량밸브의 형태변형이 유연성 있게 움직임 되도록 유도하기 위한 가변유도부(426)가 내입되게 형성됨을 특징으로 하는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유로개방부(430)는 장착대(410)에 유로홈(414)이 형성되어 정량밸브(420)의 외주면 측으로 유로 개방이 이루어지면서 물의 압력에 의하여 정량밸브(420)의 외주면의 형태변형에 의하여 유로홈(414)의 유로 개방폭을 자동 조절할 수 있게 됨을 특징으로 하는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 장착대(410)는 복수의 유로홈(414)이 정량밸브(420)의 외주면 측에 방사형으로 형성되어 유로가 분할되면서 각각의 분할된 유로홀(414)의 직경 변화에 따라서 수량을 조절할 수 있게 되는 수압에 관계없이 일정한 수량이 유지되는 절수형 샤워기 헤드.
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