KR200301128Y1 - 절수형 양변기 - Google Patents

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KR200301128Y1
KR200301128Y1 KR20-2002-0028555U KR20020028555U KR200301128Y1 KR 200301128 Y1 KR200301128 Y1 KR 200301128Y1 KR 20020028555 U KR20020028555 U KR 20020028555U KR 200301128 Y1 KR200301128 Y1 KR 200301128Y1
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    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
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    • E03D5/012—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system combined with movable closure elements in the bowl outlet
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E03D1/00—Water flushing devices with cisterns ; Setting up a range of flushing devices or water-closets; Combinations of several flushing devices
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    • E03D3/12—Flushing devices discharging variable quantities of water

Abstract

본 고안은 절수형 양변기에 관한 것으로, 바닥에 형성된 세척수 유출구를 개폐하는 구(球)형 물마개가 내장되고, 상기 세척수 유출구 일측에 급수관이 연결되며 상기 세척수 유출구 주변이 깔대기 형상인 밀폐된 물탱크와; 상기 세척수 유출구와 연결된 세척수 유출관에 내설되어 상기 구(球)형 물마개를 터치하여 상기 세척수 유출구를 개방시키는 개방수단과; 상기 세척수 유출관과 연결되어 세척수가 제공되며 바닥의 오물 배출구에 자석이 설치되어 있는 저수조; 및 롤러에 지지된 와이어로 상기 개방수단과 연결되어 개방작동시 저수조의 세척수와 오물이 상기 오물 배출구를 통해 배출되도록 열리고, 폐쇄작동시 상기 자석의 자력에 의해 닫히는 개폐 마개로 구성된다. 이처럼 물탱크를 밀폐시켜 공기의 팽창력에 의해 수압을 높여 그 수압을 이용함에 따라 물탱크에 1-1.5ℓ정도만 담수해도 되고, 저수조의 오물 배출구조도 사이펀작용을 위한 역 U자 관로가 아닌 낙차에 의한 직하방 배출로 변경함에 따라 저수조에 1ℓ정도만 담수해도 되므로 세척수의 절약효과가 상당한 것이다.

Description

절수형 양변기{Water closet for water saving}
본 고안은 절수형 양변기에 관한 것으로, 특히 물탱크의 수압을 증대시켜1-1.5ℓ정도의 소량의 물로 저수조를 세척할 수 있도록 한 절수형 양변기에 관한 것이다.
현재 가정이나 건물의 화장실에서 사용되는 변기는 수세식 변기로서, 물통을 가지고 있는 좌식 변기, 즉 양변기가 주류를 이루고 있다.
이러한 양변기의 수세원리를 살펴보면 다음과 같다.
양변기의 물통은 뚜껑을 가지고 있고, 물마개에 의해 폐쇄되어 대략 13ℓ의 세척수가 담겨져 있으며, 양변기의 저수조에도 일정 양의 물이 담겨져 있다.
이 상태에서 사용자가 소변이나 대변(이하, 오물이라 한다.)을 본 뒤, 상기 물통의 개폐 레버를 돌리면 상기 물마개가 열리면서 물통의 세척수가 양변기의 저수조로 급수되어 상기 오물을 저수조에서 배출관을 통해 배출토록 되어 있다.
여기서 그 배출원리는 사이펀 작용에 의한 것으로서, 이 사이펀 작용을 얻기 위해서 통상 양변기에는 저수조와 연통된 역 U자형 관로(일명 사이펀 트랩)가 일체로 형성되어 있고, 저수조의 물이 상기 역 U자형 관로의 높은 곳까지 차 있게 된다.
이에 따라 사이펀 작용이 발생하게 된다. 즉, 상기 역 U자형 관로의 최고점 압력이 대기압 이하로 작용하여 양변기의 물이 상기처럼 역 U자형 관로의 높은 곳까지 끌어올려져 있어 상기 개폐 레버를 당기면 물통의 세척수가 저수조에 물을 계속 공급하여 저수조의 수위가 급상승하다가 물이 역 U자형 관로의 최고점을 넘으면 오물이 한꺼번에 배출관을 통해 배출되는 것이다.
또한, 역 U자형 관로에 차 있는 물에 의해 상기 배출관을 통해 들어오는 악취나 벌레등을 막게된다.
그런데 이러한 종래의 양변기의 문제점은 세척수 소비량이 13ℓ라는 다량이라는데 있다. 이렇게 13ℓ라는 다량의 세척수가 필요한 것은, 역 U자형 관로로 오물을 깨끗이 통과시키기 위해서는 강한 수압이 필요하기 때문이다. 종래 강한 수압을 얻지 못하는 것은 물통의 뚜껑으로 압력이 누설되기 때문이다.
즉, 역 U자형 관로는 악취나 벌레 등의 유입을 막을 수는 있지만 역 U자형 관로로 인해서 13ℓ라는 다량의 세척수가 필요한 것이다.
그래서 흔히 가정에서 세척수 소비량을 줄이기 위해서 물탱크 내부에 벽돌이나 물을 채운 패트 병등을 넣지만 이러한 방식은 세척수 절약효과가 크지 않고 제대로 오물이 배출되지 못해 다시 한번 레버를 작동하는 경우 세척수를 더 소비하는 결과를 초래한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 양변기의 변형 및 여러 절수장치가 개발되어 시판되고 있기도 하지만 그 절수효과란 것이 6~7ℓ로 그리 크지도 못하고, 각종장치가 부과됨에 따라 판매비용도 고가인 문제점이 있다.
그 예를 한편 살펴보자면, 대한민국 특허 등록번호 10-0318821이 있는데 이 발명특허의 경우, 양변기의 역 U자형 관로, 즉 사이펀 트랩 배출관을 유연성 배관인 유출관으로 대체하여 물을 저장할 때는 트랩형상으로 유지되고 배출할 때에는 상기 유출관을 하강시켜 트랩구조를 소멸시킴으로써 사이펀 작용 없이 용변을 신속히 배출시켜 종래 물탱크의 13ℓ의 세척수를 1회 사용시 3ℓ의 물만을 소비토록 하는 것이다.
이 발명특허는 배수관을 통해 들어오는 악취를 막기위해서 어쩔수 없이 유출관을 역 U자형 관로로 유지하되, 오물 배출시는 상기 유출관을 하강시켜 사이펀 작용없이 배출시켜 소음을 없애고, 급수관을 통해서는 2.5-4ℓ를 급수하고, 저수조에는 2-3ℓ를 담수하여 세척수 소비를 최소화하도록 하였지만 첫째, 역 U자형 관로 형태를 그대로 사용한다는 것과 둘째, 역 U자형 관로 형태의 유출관에 채워지는 물로 인해 저수조에는 2-3ℓ가 필요하고, 이에 따라 급수관을 통해 2.5-4ℓ를 급수해야 한다는 문제점을 안고 있다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 물탱크에 1-1.5ℓ정도의 소량의 세척수를 담수하되, 그 수압을 증대시켜 소량의 세척수로도 저수조를 세척할 수 있게 하는 한편 상기 저수조에 담수되는 물의 양도 1ℓ정도로 최소화하여 역 U자형 관로를 사용하지 않고 단지 낙차만으로 수직배출할 수 있도록 함으로써 값비싼 정수된 물의 낭비를 최소화 할 수 있는 절수형 양변기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 본 고안의 목적은 바닥에 형성된 세척수 유출구를 개폐하는 구(球)형 물마개가 내장되고, 상기 세척수 유출구 일측에 급수관이 연결되며 상기 세척수 유출구 주변이 깔대기 형상인 밀폐된 물탱크와; 상기 세척수 유출구와 연결된 세척수 유출관에 내설되어 상기 구(球)형 물마개를 터치하여 상기 세척수 유출구를 개방시키는 개방수단과; 상기 세척수 유출관과 연결되어 세척수가 제공되며 바닥의 오물 배출구에 자석이 설치되어 있는 저수조; 및 롤러에 지지된 와이어로 상기 개방수단과 연결되어 개방작동시 저수조의 세척수와 오물이 상기 오물 배출구를 통해 배출되도록 열리고, 폐쇄작동시 상기 자석의 자력에 의해 닫히는 개폐 마개에 의해 달성된다.
도 1은 본 고안의 작동전 기술구성을 도시한 개략도
도 2는 본 고안의 작동후 기술구성을 도시한 개략도
도 3은 본 고안의 오물 배출구에 대한 다른 실시예를 도시한 개략도
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
110 : 물탱크 120 : 구형 물마개
150 : 급수관 210 : 피니언 기어
211 : 작동 레버 220 : 래크기어
230 : 탄성스프링 240 : 세척수 유출관
250 : 세척수 유출로 310,510 : 저수조
330,520 : 여수로 410 : 개폐 마개
420 : 자석 430 : 롤러
440 : 와이어 450 : 힌지
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 기술하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안의 작동전 기술구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 고안의 작동후 기술구성을 도시한 개략도이며, 도 3은 본 고안의 오물 배출구에 대한 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
상기한 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안은 바닥에 형성된 세척수 유출구(140)를 개폐하는 구(球)형 물마개(120)가 내장되고, 상기 세척수 유출구(140) 일측에 급수관(150)이 연결되며 상기 세척수 유출구(140) 주변이 깔대기 형상인 밀폐된 물탱크(110)와; 상기 세척수 유출구(140)와 연결된 세척수 유출관(240)에 내설되어 상기 구(球)형 물마개(120)를 터치하여 상기 세척수 유출구(140)를 개방시키는 개방수단과; 상기 세척수 유출관(240)과 연결되어 세척수가 제공되며 바닥의 오물 배출구(320)에 자석(420)이 설치되어 있는 저수조(310); 및 롤러(430)에 지지된 와이어(440)로 상기 개방수단과 연결되어 개방작동시 저수조(310)의 세척수와 오물이 상기 오물 배출구(320)를 통해 배출되도록 열리고, 폐쇄작동시 상기 자석(420)의 자력에 의해 닫히는 개폐 마개(410)가 포함되어 구성된다.
상기한 개방수단은 작동레버(211)가 설치된 피니언기어(210)와; 상기 피니언기어(210)와 치합되며 상기 작동레버(211)의 개방작동에 의해, 즉 일측으로 돌리면 상승되어 상기 구(球)형 물마개(120)에 터치되는 래크기어(220); 및 상기 래크기어(220)의 상승에 의해 압축되며 상기 작동레버(211)의 폐쇄작동에 의해 인장되어 상기 작동레버(211)를 원위치시키는 탄성스프링(230)으로 구성되는데, 상기 피니언 및 래크기어, 탄성스프링은 세척수 유출관의 중앙에 설치되고 그 사방 주위로는 세척수 유출로(250)가 형성된다.
상기 물탱크(110)는 세척수 유출구(140) 주변이 깔대기 형상으로 세척수 유출구(140)를 향하여 사방이 경사져 형성되는데, 바람직한 형상으로는 구(球)형이다.
이것은 구(球)형 물마개(120)가 부력작용에 의해 세척수 유출구(140)를 열고, 이어서 중력작용에 의해 세척수 유출구(140)를 닫을 때, 정확하게 세척수 유출구(140)를 닫을 수 있도록 하기 위함이다.
상기한 구(球)형 물마개(120)가 세척수 유출구(140)를 닫기 위해 세척수 유출구(140)에 얹혀졌을 때, 물탱크(110) 쪽의 표면적이 세척수 유출구(140) 쪽의 표면적보다 더 넓어야 부력보다 수압이 더 크게 작용하므로 구(球)형 물마개(120)의 외경과 세척수 유출구(140)의 내경의 비를 4:3 정도로 하여야만 구(球)형 물마개(120)가 세척수 유출구(140)에 얹혀졌을 때, 물탱크(110) 쪽의 표면적이 더 커져 세척수 유출구(140)가 잘 닫혀진다.
그리고 상기 세척수 유출구(140)는 세척수 유입구(130) 보다 그 내경이 더 크므로 작동레버(211)의 조작에 의한 세척수 유출량의 속도가 세척수 유입량의 속도보다 더 빠르기 때문에 구(球)형 물마개(120)가 원활하게 상기 세척수 유출구(140)에 얹혀져 닫혀진다.상기 저수조(310)의 오물 배출구(320)는 세척수 유입구(130)보다 더 크게 형성되었다.
종래와 달리 본 고안의 물탱크(110)가 외부와 밀폐된 것은 세척수가 급수관(150)을 통해 유입될 때 공기의 외부누설을 막아 그 공기를 압축하기 위함으로 세척수 유출시 압축된 공기의 팽창력을 이용해서 1-1.5ℓ의 소량의 물로 저수조(310)를 세척할 수 있다.
상기 급수관(150)에는 물탱크(110)로 유입되는 세척수의 양을 조절하는 밸브(170)가 설치되어 있어 세척수 유출구(140)의 개폐시 세척수의 유출량을 결정할 수 있다.
그리고 상기 구(球)형 물마개(120)가 작동레버(211)의 조작에 의해 터치되어 부력을 받으면서 물탱크(110)의 상부로 부유할 때, 구(球)형 물마개(120)의 부력작용에 일조하도록 급수 가이드(160)가 상기 세척수 유입구(130)에 형성되어 있다.
저수조(310)에는 세척수와 오물이 저수조에 과다하게 유입되었을 때, 과다 유입량 만큼 유출되게 하여 저수량을 일정하게 유지하게 하고, 저수조(310)의 세척수와 오물이 유출될 때, 세척수의 유입과 세척수와 오물의 유출이 균형을 이루게 하기 위해서 여수로(330)가 저수조(310)와 연통되어 일체로 형성되어 있다.
상기 저수조(310)의 오물 배출구(320)에 설치되는 개폐 마개(410)는 힌지(450)에 의해 회동되어 상기 오물 배출구(320)를 열고 닫는 것으로, 닫힐 때 자석(420)의 자력뿐만아니라 복원력도 이용하기 위해 힌지(450)에 비틀림 스프링(미도시)을 설치하는 것도 바람직하다.
그리고 상기 자석(420)은 영구자석 또는 전자석을 이용할 수 있다.
상기 세척수 유출구(140)와 구(球)형 물마개(120)의 접촉부위, 래크기어(220와 세척수 유출로(250)의 접촉부위 및 자석(420)과 개폐 마개(410)의 접촉부위에는 세척수가 누설되지 않도록 수밀유지용으로 고무 패킹(180)(260)(460)이 설치되어 있다.
이상 본 고안의 기술구성에 대해 도면을 통하여 상세하게 기술하였는데, 이러한 기술구성의 작동과정을 자세히 설명하여 보겠다.
도 1은 물탱크(110)에 세척수가 1-1.5ℓ담수되어 있는 상태를 나타낸 것으로, 이 작동전 상태에서 사용자가 용변을 본 후에 작동레버(211)를 돌리면 도 2와 같이 작동된다.
즉, 작동레버(211)를 돌리면 일체로 형성된 피니언기어(210)가 상방향으로 회전되면서 맞물려 있던 래크기어(220)를 상방향으로 밀어올리면서 탄성스프링(230)은 압축되게 되고, 이어서 밀어 올려진 래크기어(220)는 구(球)형 물마개(120)의 하부를 타격하게 됨에 따라 구(球)형 물마개(120)가 세척수 유출구(140)에서 이탈되어 부력에 의해 부유하게 된다.
동시에 래크기어(220)가 상방향으로 수직 상승함에 따라 그 하단에 설치된 와이어(440)가 롤러(430)의 회전과 그 지지력에 의해 원할하게 당겨져 개폐 마개(410)를 열게된다.
상기 처럼 구(球)형 물마개(120)가 세척수 유출구(140)에서 이탈됨에 따라 세척수 유출구(140)가 열리면서 물탱크(110)에 담수된 1-1.5ℓ의 세척수는 내부의공기 팽창력에 의하여 세척수 유출로(250)를 통하여 고 수압으로 유출되어 저수조(310)에 담수된 1ℓ의 세척수에 가해지게 되고, 동시에 개폐 마개(410)도 열림에 따라 저수조(310)의 세척수와 함께 오물이 저수조(310)에서 바로 힘차게 낙차만으로 배출된다. 여기서는 종래와 달리 사이펀작용을 위한 역 U자 관로가 형성되어 있지 않기 때문에 낙차만으로 바로 배출되는 것이다.
이렇게 오물이 배출되면서 동시에 오물이 배출된 저수조(310)에 고 수압으로 가해지는 세척수는 저수조(310)로 유입되어 오물이 배출된 저수조(310)를 세척하게 된다.
한편, 부유되는 구(球)형 물마개(120)가 물탱크(110)의 중간정도에 도달하면 세척수 유입구(130)에 설치된 급수가이드(160)에 의해 급수관(150)에서 급수되는 세척수가 상기 구(球)형 물마개(120)에 가해져 더욱 신속하게 부유하게 되어 세척수의 저항이 줄어들므로 고 수압과 더불어서 세척수 유출구(140)로 빠져 나가는 세척수의 속도가 더욱 빨라지게 된다.
이처럼 자석(420)에 의해 닫혀져 있던 개폐 마개(410)가 작동 레버(211)를 돌리는 인위적인 힘에 의해 열려 오물이 낙차만으로 한번에 저수조(310)에서 신속하게 배출되는데, 작동 레버(211)를 손으로 돌리고 놓아도 개폐 마개(410)가 지속적으로 개방상태를 유지하면서 오물을 배출할 수 있는 것은 물탱크(110)에서 고 수압으로 배출된 세척수의 수압이 저수조(310)에 가해지면서 자석(420)이 개폐 마개(410)를 끌어당기는 힘보다 더 크게 작용하기 때문이다.
이렇게 세척수와 오물이 완전히 순식간에 배출되면서 세척수의 고 수압이 약화되어 자석(420)이 개폐 마개(410)를 끌어당기는 힘이 더 커지기 때문에 개폐 마개(410)가 닫히면서 여수로(330)를 포함하여 저수조(310)에는 세척수가 1ℓ 담수되게 되는데, 이때 자력에 의해 개폐 마개(410)가 당겨지게 되면 동시에 와이어(440)도 당겨지게 되고, 압축되어 있던 탄성스프링(230)도 잡고 있던 작동 레버(211)를 놓음에 따라 인장되면서 래크기어(220)가 하방향으로 이동하게 되고, 작동 레버(211)도 원위치로 복귀되게 된다.
이에 따라 구(球)형 물마개(120)는 다시 세척수 유출구(140)를 닫게 되면서 급수관(150)에서 유입되는 세척수 1-1.5ℓ를 담수하게 된다.
여기서 래크기어(220)에 의해 터치되어 부력에 의해 부유되어 있던 구(球)형 물마개(120)가 중력에 의해 하향되면서 정확하게 상기 세척수 유출구(140)에 얹혀져 세척수 유출구(140)를 닫게 되는 것은 물탱크(110)의 세척수 유출구(140) 주변 사방이 깔때기 형상으로 세척수 유출구(140)를 향하여 사방이 경사져 있어 자연스럽게 그 위치를 찾아가기 때문이다.
도 3은 오물 배출구(530)를 저수조(510)의 바닥 중앙에서 일 측방향으로 일탈시켜 연장형성한 본 고안의 다른 실시예로서, 오물이나 기타 압력이 개폐 마개(410)로 직접 전달되지 않도록 되어있다. 부호 520은 여수로이다.
이와 같은 본 고안의 절수형 양변기 1회 사용시 물의 양은 최대 1.5ℓ이지만 기존의 일반 변기 1회 사용시 물의 양은 13ℓ로서 1인 하루 평균 5회 사용을 기준으로 계산해 보면, 연간 절수량이 (13-1.5)×5×365 = 20,987.5ℓ이다.
즉, 4천만 인구가 본 고안을 사용할 경우 연간 절수량이 20,987.5×4천만 =약 8억 4천만 톤에 이른다.
종래 발명특허의 경우 물탱크에 2.5-4ℓ, 저수조에 2-3ℓ를 담수해야 하지만 상술한 바처럼 본 고안은 물탱크를 밀폐시켜 공기의 팽창력에 의해 수압을 높여 그 수압을 이용함에 따라 물탱크에 1-1.5ℓ정도만 담수해도 되고, 저수조의 오물 배출구조도 사이펀작용을 위한 역 U자 관로가 아닌 낙차에 의한 직하방 배출로 변경함에 따라 저수조에 1ℓ정도만 담수해도 되므로 세척수 절약효과가 더 크다.
이처럼 본 고안은 수자원이 부족한 현 시대에 물을 더욱 획기적으로 절약할 수 있어 작게는 가정의 수돗물 절약에서부터 크게는 국가의 수자원 정책과 환경 보호에도 일조할 수 있는 것이다.
그리고 종래처럼 역 U자형 관로를 사용하지 않으므로 구조도 훨씬 간단하다.

Claims (9)

  1. 바닥에 형성된 세척수 유출구를 개폐하는 구(球)형 물마개가 내장되고, 상기 세척수 유출구 일측에 급수관이 연결되며 상기 세척수 유출구 주변이 깔대기 형상인 밀폐된 물탱크와;
    상기 세척수 유출구와 연결된 세척수 유출관에 내설되어 상기 구(球)형 물마개를 터치하여 상기 세척수 유출구를 개방시키는 개방수단과;
    상기 세척수 유출관과 연결되어 세척수가 제공되며 바닥의 오물 배출구에 자석이 설치되어 있는 저수조; 및
    롤러에 지지된 와이어로 상기 개방수단과 연결되어 개방작동시 저수조의 세척수와 오물이 상기 오물 배출구를 통해 배출되도록 열리고, 폐쇄작동시 상기 자석의 자력에 의해 닫히는 개폐 마개가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 개방수단은 작동레버가 설치된 피니언기어와; 상기 피니언기어와 치합되며 상기 작동레버의 개방작동에 의해 상승되어 상기 구(球)형 물마개에 터치되는 래크기어; 및 상기 래크기어의 상승에 의해 압축되며 상기 작동레버의 폐쇄작동에 의해 인장되어 상기 작동레버를 원위치시키는 탄성스프링이 포함된 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 저수조의 일측에 저수조와 연통되는 여수로가 형성된 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 세척수 유출구의 개방시 상기 구(球)형 물마개의 부력작용에 일조하는 급수 가이드가 상기 세척수 유입구에 형성된 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 오물 배출구를 상기 저수조의 바닥 중앙에서 일 측방향으로 일탈시켜 연장형성한 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 개폐 마개의 회동부인 힌지에 비틀림 스프링을 설치한 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 구(球)형 물마개의 외경과 세척수 유출구의 내경의 비는 4:3 인 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 물탱크를 구(球)로 형성한 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 급수관에 세척수 량 조절 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 절수형 양변기.
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