KR20110119152A - 양변기용 급수 전환 볼탭 - Google Patents

Abstract

물탱크 외부 급수 이용부의 토출구의 말단의 직경이 분사펌프 노즐보다 작거나, 또는 토출구측의 토출압력을 높게 필요로 하는 구조의 양변기에 적용하는 급수 전환부에 있어, 전환 볼을 사용하여 외부 토출구와 물탱크측 토출구로 급수를 전환할 수 있는 양변기용 급수 전환 볼탭을 제공한다. 본 발명의 양변기용 급수 전환 볼탭은 토출구측의 말단의 직경이 노즐보다 작거나, 또는 토출구측의 토출압력을 높게 필요로 하는 구조의 양변기에 적용 가능한 것으로, 전환 볼을 통해 외부 토출구와 물탱크측 토출구로 급수를 전환할 수 있어 오작동이 없고 내구성이 우수한 급수 전환 기능을 제공하는 효과가 있다. 또한, 볼탭의 외부 토출구가 젯트 급수로 직접 분사되는 양변기에 적용하는 경우에, 물탱크의 수위와 함께 작동 시간을 고려하여 수로 전환 시점을 제어할 수 있어, 양변기 림측의 세척수가 종료된 후에도 젯트노즐의 급수 분사를 일정시간 유지하여 세척 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

양변기용 급수 전환 볼탭{A toilet balltap for changing water way}

본 발명은 양변기용 급수 전환 볼탭에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에서 공급받은 급수를 물탱크 내부로 저장 또는 물탱크 외부로의 전달 등의 방향을 전환할 수 있는 양변기용 급수 전환 볼탭에 관한 것이다.

양변기는 볼탭을 통하여 세척수를 공급받아 저장하는 물탱크와 물탱크의 하부에 설치되는 변기본체로 이루어지며, 세척수는 물탱크에 설치된 핸드레버의 작동에 의해 물덮개가 열리게 되면 변기본체측으로 배출되는 구조로 되어 있다.

본 출원인은 대한민국 특허등록 제10-0483510호인 "분사펌프를 이용한 림측 급수장치를 갖는 양변기"와 특허등록 제10-0555834호인 "정량의 세정수를 공급할 수 있는 분사펌프 및 이를 이용한 림측 급수장치를 갖는 양변기"에서 물탱크 일체형 양변기의 볼탭과 림 수로 사이에 분사펌프를 개재하여 급수관에서 공급되는 급수와 물탱크 내의 세척수가 합쳐진 혼합 세척수를 림 수로에 공급하는 분사펌프를 포함하는 양변기를 개시한 바 있다.

도 1은 종래기술에 따른 분사펌프를 이용한 림측 급수장치를 갖는 양변기를 나타내는 단면도이며, 도 2는 양변기의 물탱크 내부를 나타내는 단면도이다. 도 2는 이해의 편의를 위하여 구성요소들을 전개하여 도시하였다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 물탱크(10) 내부에는 외부 급수관(7)의 급수를 공급하는 볼탭(17)이 구비되어 있다. 상기 볼탭(17)에는 부구(33)가 연결되어 있으며, 수위에 따라서 급수를 개폐하는 단순볼탭이다. 용변을 세척하기 위하여 사용자가 핸드레버(12)를 작동하면, 이 핸드레버(12)에 연결된 물덮개(13)가 상부로 회전하여 물탱크(10)의 측면수로(29)를 개방하게 되고, 이 측면수로(29)로 배출되는 세척수는 제트 분사구(27)로 배출되어 용변을 세척함과 동시에 볼탭(17)을 통해 림의 배출공(25)으로 세척수가 배출되어 변기본체(19)의 세척공간 내에 잔류하는 용변을 세척하게 된다.

상기 볼탭(17)의 림측 연결관(20)과 림 수로(23) 사이에는 분사펌프(50)가 개재되어 있으며, 상기 분사펌프(50)는 분사노즐(51), 쓰로트(55), 확대관(57), 및 림 연결부(59)로 구성되어 있으며, 분사노즐(51)과 쓰로트(55)의 사이에는 유입구(53)가 형성되어 있다. 또한, 분사노즐(51)과 쓰로트(55) 사이에는 볼 안내관(63)이 소정길이만큼 위로 연장되어 있으며, 볼 안내관(63) 내부에는 볼(69)이 삽입되어 있다.

상기 물덮개(13)를 통한 배수시 볼탭(17)에서는 급수가 볼탭(17)에 연결된 림측 연결관(20)에 제공되는데, 이때 분사펌프(50)가 작동하여 림수로(23)에는 볼탭(17)에서 공급되는 급수와 물탱크 내의 세척수가 합친 혼합 세정수가 공급되어 림 세척이 효과적으로 진행된다.

물탱크(10) 내의 세척수가 모두 배출되면, 상기 물덮개(13)는 자력에 의하여 하부로 회전하여 물탱크의 측면수로(29)를 차단한다. 이때, 볼탭(17)에서는 급수가 계속 제공되는데, 볼(69)이 흡입압력으로 인하여 분사펌프의 쓰로트(55) 입구로 흡입되어서 분사펌프의 작동을 중지하며, 분사되는 급수는 볼(69)에 부딪히면서 물탱크(10)로 흘러나가 세척수로 저장된다. 이때, 세척수가 물탱크(10)에 일정수위에 저장될 때까지 볼(69)은 분사되는 급수의 압력에 의해 쓰로트(55) 입구에 계속 구속된다.

물탱크(10)에 정상수위까지 세척수의 저장이 완료되면, 부구(33)가 상승하여 볼탭(17)은 급수를 차단한다. 이때 볼(69)은 부력에 의해 볼 안내관(63)을 따라 위로 떠오르고, 다음 동작을 대기하게 된다.

상술한 양변기는 볼탭(17)에서 제공되는 급수를 림측과 물탱크측으로 전환하는 방법으로 분사펌프의 노즐(51)과 쓰로트(55) 사이에 볼(69)을 두어 노즐(51) 앞단에 볼(69)이 위치하면 분사되는 급수를 막아 급수를 물탱크(10)측으로 보내고, 볼(69)이 떠오른 상태에서 급수가 제공되면 노즐(51)에서 분사되는 급수가 쓰로트(55)를 통해 림측으로 급수된다. 이러한 급수 전환 방식은 기계적 구조의 단순함에 의해 작동의 정확성 및 내구성이 뛰어난 장점이 있다.

그러나, 이러한 구성은 쓰로트(55)를 통해 토출되는 유로가 말단에서 노즐(51) 직경보다 작거나, 높은 토출압력을 필요로 하는 구조의 양변기에 적용하려 할 경우, 노즐(51)에서 분사되는 급수가 쓰로트(55)에서 압력을 형성하면서 정체되어 외부로 누출되기 때문에 분사펌프 기능이 전혀 일어나지 않아 볼(69)이 흡입되지 않는 문제점이 있다.

도 3은 볼탭을 사용하여 외부 토출구가 젯트 급수로 직접 분사되는 양변기를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 물탱크(500) 내에 설치된 볼탭(300)은 외부토출구와 물탱크측 토출구를 갖는 급수전환 볼탭으로, 출구는 외부 토출구(138)를 거쳐 젯트노즐(1381)에 분사된다. 핸드레버(700)에 의하여 개폐되는 물덮개(600)의 출구는 림세척수의 급수(5)로 사용된다.

이와 같이 볼탭(300)의 외부 토출구를 젯트노즐(1381)로 사용하는 경우에는 젯트 노즐(1381)에 강한 토출압력을 갖게 하여 적은 양의 세척수로 보다 효율적으로 양변기를 세척할 수 있는 장점이 있다.

그런데, 외부 토출구(138)의 말단인 젯트노즐(1381)에서 토출측의 압력이 높은 경우에는, 상술한 분사펌프의 작동이 일어나지 못하고, 쓰로트에서 흡입 압력이 발생하지 않는 조건이 된다. 따라서, 전환 볼(69)을 노즐(51)과 쓰로트(55) 사이로 흡입시키지 못해 급수의 전환 작동이 불가능해진다.

분사펌프 작용이 일어나지 못하여, 쓰로트(55)에서 전환 볼의 흡입이 일어나지 않고, 오히려 쓰로트와 노즐 사이의 전환 볼(69)의 작동 공간에서 형성된 압력이 물탱크의 잔여 수위의 수두압보다 훨씬 높아 전환 볼이 물탱크측으로 압력을 받으며 밀려나게 되어 수로의 전환이 발생하지 않는 문제점이 있었다.

외부 토출구(138) 측에서 강한 토출압력이 필요한 경우에, 종래의 다른 형식의 수로 전환부를 갖는 볼탭을 사용하는 경우에도 문제점이 발생하게 된다. 이는 외부 토출구(138) 측으로 강한 토출압력이 필요하기 때문에 볼탭에 급수되는 수압이 높고 유량이 크기 때문이다.

도 4는 종래 기술에 따른 다른 방식의 수로 전환부를 갖는 볼탭을 나타내는 도면이다. 이는 대한민국 실용신안등록 제20-0190330호인 "양변기의 세척수 제어장치"에 개시되어 있다.

도 4를 참조하면, 급수전환부(70)가 제1 급수관(81)과 제2 급수관(82)을 선택적으로 개폐시키는 개폐변(72)이 구비되고, 개폐변(72)과 일체로 연동하는 전환레버(73)로 구성된다. 전환레버(73)는 부구(75)와 끈(74)로 연결되어 있다.

이와 같은 볼탭을 상기 도 3의 양변기 구조에서 적용하고자 하는 경우에는, 급수전환부(70)는 개폐편(72)이 물탱크측 급수관을 막고 외부 급수관을 개방하여 외부로 급수로 보내고 있을 때, 급수 압력이 높으면 그에 비례하여 개폐변(72)의 닫힘력도 증가하게 된다. 따라서, 전환레버(73)의 작동 하중이 커져야 하는데, 전환레버(73)의 작동을 양변기 물탱크의 수위에 따른 부구(72)와 끈(74)에 의존하는 방식에서는 작동하중을 크게 하기에는 한계가 있다. 다시 말하면, 외부 토출구측으로 강한 토출압력이 필요한 경우에 전환 작동이 원활하지 못한 현상이 발생한다.

또한, 도 3의 양변기 구조에서는 도 5에 도시된 양변기의 급수 타이밍 그래프처럼, 젯트급수 유지시간을 보다 길게 설정하여 오물의 배출을 보다 효율적으로 진행하는 것이 바람직하다. 즉, 림측의 세척수가 종료된 후에도 젯트노즐의 급수 분사가 일정시간 유지되는 것이 세척성능 향상에 유리한데, 종래의 부구에 의한 전환 작동 제어로는 이러한 작동이 불가능하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물탱크 외부 급수 이용부의 토출구의 말단의 직경이 분사펌프 노즐보다 작거나, 또는 토출구측의 토출압력을 높게 필요로 하는 구조의 양변기에 적용하는 급수 전환부에 있어, 전환 볼을 사용하여 외부 토출구와 물탱크측 토출구로 급수를 전환할 수 있는 양변기용 급수 전환 볼탭을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 급수를 개폐하는 볼탭, 상기 볼탭에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 물탱크의 외부로 급수를 전환하는 전환밸브, 및 상기 전환밸브의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치로 구성되는 양변기용 급수 전환 볼탭으로서, 상기 전환밸브는, 인입구는 급수를 공급하는 상기 단순 볼탭에 연결되며 출구는 직경(φn)을 갖는 노즐이 형성된 노즐부; 상기 노즐과 연결되며 상부로 개방된 물탱크측 토출구와 측면으로 개방된 직경(φth)를 갖는 쓰로트가 형성되는 전환볼 작동공간, 및 상기 전환볼 작동공간 내부에 위치하는 전환 볼을 구비하여, 상기 전환 볼이 상하로 이동하면서 상기 물탱크측 토출구 또는 상기 쓰로트를 개폐하는 전환부; 및 상기 쓰로트와 연결되는 유로, 상기 유로와 연결되는 직경(φout1)을 갖는 외부 토출구, 상기 유로 중앙에 직경(φout3)를 갖도록 형성된 내부 토출구, 상기 내부 토출구 상에 위치하며 내부 토출구를 개폐하는 다이아프램, 상기 다이아프램 상에 위치하며 그 사이에 압력실을 형성하며 상부에는 압력실 유출구가 형성된 상부캡, 상기 압력실과 상기 유로를 연결하는 유입구, 및 상기 압력실 유출구를 개폐하는 전환밸브 개폐레버로 구성되는 토출밸브부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 물탱크측 토출구 상부로는 탱크 토출구와 보충수 연결구로 분기되는 토출구 덮개를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 외부 토출구 말단의 직경(φout2)이 상기 노즐의 직경(φn)보다 작은 것을 특징으로 한다. 즉, 노즐의 분사 유체 속도보다 외부 토출구 말단의 분사 유체 속도가 더 빠르다는 것을 의미한다.

본 발명에 있어서, 상기 내부 토출구의 직경(φout3)은 상기 노즐의 직경(φn)보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 내부 토출구의 분사 유체 속도가 노즐의 분사 유체 속도보다 느리다는 것을 의미한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 급수를 개폐하는 볼탭, 상기 볼탭에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 물탱크의 외부로 급수를 전환하는 전환밸브, 및 상기 전환밸브의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치로 구성되는 양변기용 급수 전환 볼탭으로서, 상기 방향전환 제어장치는, 상기 볼탭의 개폐밸브의 주위를 감싸면서 설치되며 배수구가 형성된 상부수로; 상기 상부수로의 하부 측면에 회전가능하게 결합되며, 하부에는 배출구와 상기 배출구를 개폐하는 배출마개가 형성된 물통; 상기 물통의 하부에 결합하여 물통의 회전에 따라 상하 이동하면서 상기 전환밸브의 개폐레버와 연결되는 연결링크; 및 상기 연결링크에 결합한 보조 부구를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 상부 수로는 원형으로서 둘레에 수로 홈이 형성되어 있으며, 상기 수로 홈의 단부에는 유출구, 유출구 턱, 및 초과 배수로가 형성되어 있으며, 상기 배수구는 유출구 턱과 초과 배수로 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 배수구에 끼워지는 배수구 핀과 상기 유출구에 끼워지는 유출구 핀을 구비하는 수로 핀을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 물통의 측면에는 좌우로 이동할 수 무게 추를 더 포함하여, 물통의 회전시점을 임의로 조절할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 연결링크의 최하단부에는 상기 전환밸브의 물탱크 토출구 하단으로 연장된 저항판이 더 형성될 수 있다.

본 발명의 양변기용 급수 전환 볼탭은 토출구측의 말단의 직경이 노즐보다 작거나, 또는 토출구측의 토출압력을 높게 필요로 하는 구조의 양변기에 적용 가능한 것으로, 전환 볼을 통해 외부 토출구와 물탱크측 토출구로 급수를 전환할 수 있어 오작동이 없고 내구성이 우수한 급수 전환 기능을 제공하는 효과가 있다.

또한, 볼탭의 외부 토출구가 젯트 급수로 직접 분사되는 양변기에 적용하는 경우에, 물탱크의 수위와 함께 작동 시간을 고려하여 수로 전환 시점을 제어할 수 있어, 양변기 림측의 세척수가 종료된 후에도 젯트노즐의 급수 분사를 일정시간 유지하여 세척 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 분사펌프를 이용한 림측 급수장치를 갖는 양변기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 양변기의 물탱크 내부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 볼탭을 사용하여 외부 토출구가 젯트 급수로 직접 분사되는 양변기를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 다른 방식의 수로 전환부를 갖는 볼탭을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 양변기의 바람직한 급수 타이밍 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양변기용 급수 전환 볼탭을 나타내는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 분리 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 결합 사시도이다.
도 10는 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 절단 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 전개 단면도이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도들이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 방향전환 제어장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 17는 본 발명의 일실시예에 따른 상부 수로를 나타내는 평면도이다.
도 18은 도 17의 단면 모식도이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 방향전환 제어장치의 동작상태를 나타내는 도면들이다.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 부구의 설정이 잔수보다 낮은 위치일 경우 방향전환 제어장치의 동작 상태를 나타내는 도면들이다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 양변기용 급수 전환 볼탭을 나타내는 결합 사시도, 및 결합 단면도를 나타내는 도면들이다. 급수 전환 볼탭은 물탱크의 수위에 따라 급수를 개폐하는 단순 볼탭(300), 단순 볼탭(300)에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 외부로 급수를 전환하는 전환밸브(100), 전환밸브(100)의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치(200), 및 덮개(400)로 구성된다.

볼탭(300)은 통상의 물공급을 개폐하는 단순 볼탭으로서, 그 구조를 살펴보면, 물 공급관 상측으로 개폐밸브를 설치하고, 이 개폐밸브를 동작시켜 토출관으로 부구의 높낮이에 따라 물 공급을 개폐할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용한 볼탭은 본 출원인의 대한민국 실용신안등록인 제441703호 및 제443660호인 "양변기 저수조용 볼탭"에 개시되어 있다.

상부 수로 덮개(400)는 방향 전환 제어부(200) 및 볼탭(300)의 상부 수로에 이물질의 침입을 방지하기 위해서 설치할 수 있다.

이하, 본 발명의 전환밸브(100)에 대하여 설명한다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 분리 사시도, 결합 사시도, 절단 사시도, 및 전개 단면도이다. 전환밸브는 공급받는 급수를 물탱크 내부에 저장 또는 물탱크 외부의 급수 이용부로 전환하는 역할을 한다.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 전환밸브는 노즐부(110), 전환부(120), 및 토출 밸브부(130)가 서로 연결되어 전환밸브(100)가 형성된다.

노즐부(110)는 상부에 볼탭 접속구(111)가 형성되어 있으며, 하부는 수평방향으로 직경(φn)을 갖는 노즐(112)이 형성되어 있다.

전환부(120)는 노즐(112)과 연결되며 상부로 개방된 물탱크측 토출구(122)와 측면으로 개방된 직경(φth)를 갖는 쓰로트(127)가 형성되는 전환볼 작동공간(125), 및 상기 전환볼 작동공간(125) 내부에 위치하고 부력을 갖는 전환 볼(121)을 구비하여, 상기 전환 볼(121)이 부력과 흡입력에 의해 상하로 이동하면서 상기 물탱크측 토출구(122) 또는 상기 쓰로트(127)를 개폐한다. 물탱크측 토출구(122) 상부로는 토출구 덮개(123)를 구비할 수 있는데, 토출구 덮개(123)는 탱크 토출구(1231)와 보충수 연결구(1232)로 분기되어 있다.

토출 밸브부(130)는 상기 전환부의 쓰로트(127)와 연결되는 유로(131), 상기 유로(131) 중앙에 직경(φout3)를 갖도록 형성된 내부 토출구(132), 상기 내부 토출구(132) 상에 내부 토출구(132)를 개폐하도록 차례로 형성된 다이아프램(133), 고정판(134), 및 유입구핀(135), 상기 다이아프램(133)을 고정하면서 그 사이에 압력실(140)이 형성하는 상부캡(136)으로 구성된다.

상기 다이아프램(133)과 고정판(134)은 서로 대응되는 위치에 각각 유입구(1331, 1341)가 형성되어 압력실(140)과 토출밸브부의 유로(131)가 연결되며, 유입구(1331, 1341)에는 유입구 핀(135)의 핀(1351)이 끼워진다.

상기 상부캡(136)에는 상부로 압력실(140)과 연결되는 압력실 유출구(1361)가 형성되어 있으며, 일측으로 결합홀이 형성된 한 쌍의 고정편(1362)이 돌출되어 있다. 압력실 유출구(1361)는 상부캡의 고정편(1362)과 힌지 결합한 전환밸브 개폐레버(137)에 의하여 개폐되며, 압력실 유출구(1361)에 대응되는 전환밸브 개폐레버에는 개폐레버 패킹(1371)이 형성되어 있다.

또한, 토출 밸브부(130)의 하부 일측면으로는 상기 유로(131)와 연결되는 직경(φout1)을 갖는 외부 토출구(138)가 형성되며, 외부 토출구의 말단(1381)은 직경(φout2)를 갖는다.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전환밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도들이다. 이해의 편의를 위하여 각 구성요소를 전개하여 도시하였다.

도 12를 참조하면, 볼탭(300)에서 공급되는 급수가 전환밸브(100)를 거쳐 외부 토출구 말단(1381)으로 공급되고 있다. 물탱크(500) 내의 세척수는 정상 수위보다 낮은 상태로써 양변기의 세척동작이 개시된 직후 볼탭이 개방되어 급수를 공급하는 상태이다. 전환밸브 개폐레버(137)는 상승상태로서 패킹(1371)이 압력실 유출구(1361)을 막은 상태이다. 압력실(140) 내부는 유로(131) 내부의 압력과 동일한 상태로써 다이아프램(133)은 닫힘 상태를 유지한다. 볼탭(300)에서 급수가 공급되어 노즐(112)에서 분사되고 쓰로트(127)와 토출밸브부(130)의 유로(131)를 거쳐 외부 토출구(138)로 공급되어, 외부 토출구 말단(1381)에서 분사된다.

외부 토출구 말단(1381)의 직경(φout2)이 노즐(112)의 직경(φn)보다 작아, 유로에서의 압력이 쓰로트 단면적과 노즐 단면적 비율에 의해 결정되는 분사펌프의 이론적인 토출 압력보다 높아서 분사펌프의 작용이 일어나지 못하여, 쓰로트(127)에서는 흡입압력이 발생하지 않는다. 오히려, 쓰로트와 노즐 사이 전환부(120)인 전환볼 작동 공간(125)에서 형성된 압력이 물탱크의 잔여 수위의 수두압보다 휠씬 높아 전환 볼(121)이 물탱크측 토출구(122)로 압력을 받으며 밀려있게 된다.

도 13을 참조하면, 양변기 세척 작동이 진행되면서 급수의 전환 시점에서 방향전환 제어장치(200)에 의해 전환밸브 개폐레버(137)가 하강 회전하여 압력실 유출구(1361)가 개방되면, 압력실(140)의 압력이 물탱크 세척수 수두 정도로 낮아져 토출 밸브부(130)의 유로(131) 내부의 압력에 의해 다이아프램(133)이 상승하여 내부 토출구(132)가 개방된다. 내부 토출구(132)의 직경(φout3)은 노즐(112)의 직경(φn)보다 훨씬 커서 토출 압력이 매우 낮게 형성된다. 이때, 토출 압력이 노즐(112)과 쓰로트(127)의 직경 비율에 따른 이론적인 토출 압력보다 낮아 분사펌프의 작동이 개시된다.

따라서, 쓰로트(127)에서는 흡입력이 발생하고 탱크 토출구(1231)를 통해 물탱크 저장수가 흡입되어 물탱크측 토출구(122)를 통하여 전환볼 작동 공간(125)으로 들어오게 되며, 전환볼(121)은 부력보다 쓰로트(131)측의 흡입력이 커서 쓰로트측으로 빨려들기 시작한다. 분사펌프가 작동하여 전환 볼(121)이 쓰로트(127)로 빨려들기 전까지의 순간에는 내부 토출구(132)와 외부 토출구(138)로는 볼탭에서 제공되는 급수와 물탱크(500)의 저장수가 합쳐진 혼합수가 토출된다.

도 14를 참조하면, 전환 볼(121)이 흡입력에 의해 흡입되어 쓰로트(127)를 막는다. 이때부터, 급수는 물탱크측 토출구(122)를 경유하여 탱크 토출구(1231)를 통해 물탱크로 공급된다. 전환 볼(121)은 노즐(112)에서 분사되는 급수의 동압과 전환볼 작동공간(125)의 정압에 의하여 지속적으로 쓰로트(127)을 막고 있는다.

토출밸브부(130)의 유로(131)에는 쓰로트(127)가 전환볼(121)에 의해 차단됨에 따라 급수가 유입되지 못하므로, 압력이 물탱크 내부 수위의 수두압과 동일하게 낮아져, 다이아프램(133)은 자체 복원력에 의해 서서히 내려와 내부 토출구(132)를 막고 원위치한다.

도 15를 참조하면, 물탱크(500) 내의 수위가 정상수위에 도달하여 급수가 차단되면, 전환 볼(121)은 부력에 의해 쓰로트(127)에서 이탈해서 상승하여 물탱크측 토출구(122)로 이동한다.

이하, 상술한 전환밸브(100)의 개폐레버(137)를 물탱크 수위와 작동시간에 연계하여 조작하는 방향전환 제어장치(200)에 대하여 설명한다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 방향전환 제어장치(200)를 나타내는 분해 사시도이다. 도 17는 본 발명의 일실시예에 따른 상부 수로를 나타내는 평면도이며, 도 18은 도 17의 단면 모식도이다.

도 16을 참조하면, 방향 전환 제어장치(200)는 볼탭(300)의 개폐밸브(305)의 주위를 감싸면서 설치되는 상부수로(210), 상기 상부수로(210)의 하부 측면에 회전 가능하게 결합되는 물통(220), 상기 물통(220)의 하부에 결합하여 물통의 회전에 따라 상하 이동하면서 전환밸브(100)의 전환밸브 개폐레버(137)와 연결되는 연결링크(230), 상기 연결링크(230)에 상하 이동할 수 있도록 결합한 보조 부구(240)로 구성된다.

도 16 내지 18을 참조하면, 상부 수로(210)는 볼탭(300)의 개폐밸브(305)의 압력실 유출구(3051)에서 급수의 개방 작동 중에 나온 물을 유인하여 방향 전환밸브(100)의 제어에 활용하기 위한 수로이다. 볼탭(300), 개폐밸브(305)의 상세한 구조 및 유출구(3051)에서 급수 개방 중 유출되는 물에 대한 설명은, 일반적인 다이아프램 구조의 볼탭과 동일한 것으로서, 본 출원인의 대한민국 실용신안등록인 제441703호 및 제443660호인 "양변기 저수조용 볼탭" 등에서 공지된 사실이므로 상세한 설명은 생략한다.

상부 수로(210)는 원형으로서 둘레에 수로 홈(211)이 형성되어 있으며, 상기 수로 홈(211)의 단부에는 유출구(212), 유출구 턱(213), 배수구(214), 및 초과 배수로(215)가 형성되어 있다. 또한, 유출구(212)와 배수구(214) 사이에는 수로 핀 가이드(216)가 배치되며, 수로 핀 가이드(216)에는 수로 핀(217)이 결합되어 있다. 상부 수로 하부 일측으로는 측면 고정판(218)이 연장되며, 측면 고정판(218)에는 물통(220)이 결합하도록 고정홈(2181)이 형성되어 있으며, 한 쌍의 힌지 고정대(2182)가 연장되어 있다. 한 쌍의 힌지 고정대(2182)의 사이에는 받침대(2183)가 형성되어 있다.

상기 유출구(212)는 소량의 유출수를 배출하는데, 이는 볼탭이 급수를 폐쇄한 상태에서도 상수도의 정지 수압이 상승하거나, 수격 작용 등에 의하여 소량의 물이 볼탭의 압력실 유출구(305)에서 흘러 나올 수 있는데, 이러한 물을 상부 수로(210)에서 외부로 유출수로 배출하여 오작동을 방지하는 역할을 한다.

상기 배수구(214)에서는 배출수를 배출하는데, 이는 볼탭이 급수를 개방할 때 압력실 유출구(305)에서 나온 물로 유출구(212)로 배출되는 유출수보다 휠씬 많은 유량이 나와 유출구 턱(213)을 넘어 배수구(214)를 통하여 실제로 물통(220)에 공급되는 물로서 실제로 전환밸브(100)의 제어에 기여한다.

상기 초과 배수로(215)는 급수압이 높을 경우, 볼탭의 압력실 유출구(305)로 많은 양의 물이 나올 경우 이를 배수하여 배수구(214) 위의 수위를 일정하게 유지하여 배출수의 양을 일정하게 한다.

상기 수로 핀(217)은 수로 핀 가이드(216)와 결합하는 안내홈(2171)과 배수구(214)에 끼워지는 배수구 핀(2172)과 유출구(212)에 끼워지는 유출구 핀(2173)을 구비한다. 수로 핀(217)은 배수구(214)나 유출구(212)에 큰 이물질이 들어왔을 경우 이물질이 구멍을 막아 오작동을 일으키는 것을 방지하며, 작은 이물질이 들어왔을 경우에는 이물질이 핀과 구멍 사이에 끼일 수 있는 있는데 작동 중에 핀이 상하 운동을 하여 이물질을 외부로 배출할 수 있다.

다시 도 16을 참조하면, 물통(220)은 상부수로(210)에서 배출수를 모으는 통으로, 상부수로 측면 고정판(218)의 고정홈(2181)과 힌지 고정대(2182)와 대응되는 위치에 각각 회전봉(221)과 회전중심구멍(222)이 결합되어 일정 각도를 회전 가능하도록 설치된다. 회전중심구멍(222)이 물통의 한쪽 끝에 위치하여 연결링크(230) 회전축 측의 역회전력과 물통(220)에 물이 차면서 생기는 중력에 의한 정회전력의 상호 크기에 의해 물통(220)은 상부로 또는 하부로 회전한다. 물통 하부 측면으로는 연결링크(230)와 접속하는 연결링크 회전축(227)이 형성되어 있다.

물통(220) 하부에는 배출구(223)가 위치하는데, 배출구에는 배출마개(224)가 배치된다. 배출마개(224)에는 한 쌍의 배출다리(2241)가 아래로 연장되어 있으며, 배출다리(2241) 사이에는 걸림턱(2242)이 배치되어 있다. 배출다리(2241)는 상부수로의 한 쌍의 받침대(2183) 사이에 끼워지며, 걸림턱(2242)이 받침대(2183)에 맞닿으면 배출마개(224)가 들려지는 구조이다. 물통이 상부로 회전이 완료된 경우에는 배출마개(224)가 들려져 배출구(223)가 개방되어 물통의 물을 배출되는 구조이다.

물통(220)의 측면에는 좌우로 이동할 수 무게 추(225)가 배치되어, 물통의 회전시점을 임의로 조절할 수 있다. 즉, 물통의 회전 중심에 수평방향으로 가까운 거리에 두면 모멘트(회전력)이 적어 영향을 미치지 않지만, 먼 거리에 두면 모멘트가 커서 물통에 적은 량의 배출수가 모여도 물통을 정회전시킬 수 있다. 다시 말하면, 일정량의 배출수가 확보된 조건에서, 물통(220)의 회전 시점을 빠르게, 또는 느리게 조절이 가능해진다.

물통(220)의 또 다른 측면에는 수로 핀 접촉판(226)가 배치되어 물통이 상향으로 회전할 때, 수로 핀(217)의 유출구 핀(2173)을 밀어 올려 수로 핀(217)이 상하 운동을 할 수 있도록 하여 이물질을 외부로 배출할 수 있다.

연결링크(230)는 상하로 연장되는 바의 형태로서 상단에는 물통의 연결링크 회전축(227)과 결합하는 물통 접속구멍(231), 중간부위에는 다수 개의 보조부구 위치 이동 홈(232), 하부에는 전환밸브 개폐레버 접속구멍(233), 최 하단부에는 수평방향으로 연장된 저항판(234)이 형성되어 있다.

보조부구(240)는 연결링크(230)에 부구 홈(241)이 끼워져서 상하로 이동하며, 보조부구의 멈춤턱(242)과 연결링크의 이동 홈(232)이 맞물려 연결링크의 일정위치에 고정될 수 있다.

이하, 볼탭(300)에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 물탱크의 외부로 급수를 전환하는 전환밸브(100)의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치(200)의 작동방법을 설명한다. 이해의 편의를 위하여 필요한 각 구성부분만 간략하게 도시하였다.

도 19 내지 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 방향전환 제어장치(200)의 동작상태를 나타내는 도면들이다.

도 19을 참조하면, 대기상태로서, 물통(220) 속에는 배출수 중 잔량이 소량 남아 있을 수 있다. 보조부구(240)의 부력(F)에 의해 연결링크(230)는 상승력을 갖고, 전환밸브 개폐레버(137)와 물통(220)을 상승시키는 위치로 유지시킨다.

도 20을 참조하면, 물덮개(600)가 열려 세척 작동이 개시되어 볼탭(미도시)에서 급수를 공급하면, 볼탭의 압력실 유출구에서 나온 물이 상부유로의 배수구(214)를 통하여 배출수로 물통(220)에 공급을 개시한다. 물통(220)에 배출수가 모이기 시작하지만, 보조 부구(240)에 부력(F)이 커서 물통(220)은 회전하지 못하고 현 상태를 유지한다.

도 21을 참조하면, 물탱크(500) 세척수가 잔수 수위로 내려오면, 보조 부구(240)는 수면 위로 노출되어 부력을 상실한다. 따라서, 물통에 모인 배출수와 각 부품들의 자중에 의해 연결링크(230)가 하강하여 전환밸브 개폐레버(137)가 회전한다. 전환밸브 개폐레버(137)가 회전함에 따라 전환밸브 압력실 유출구(1361)가 개방되어 전환밸브(100)가 전환동작(전환볼 작동)을 일으킨다(상술한 도 13 및 도 14 참조).

전환 동작으로 급수가 물탱크 토출구(1231)와 보충수 연결구(1232)로 공급되면, 물탱크 토출구(1231) 하부에 위치하는 저항판(234)에는 토출되는 급수의 동압에 의한 힘이 보조부구(240)의 부력보다 커서 급수가 차단될 때까지 하강력을 계속 갖는다. 따라서, 배수구(214)에서 물통(220)으로 공급되는 물은 배출마개(224)가 들려져 있으므로 물통(220) 밖으로 그대로 빠져 나간다.

한편, 물통(220)이 하강 회전하면서, 물통의 측면에 배치된 유출구 핀(2173)을 지지하던 접촉판(226)도 하강하면서, 유출구 핀(2173) 및 배수구 핀(2172)이 하강한다.

도 22를 참조하면, 물탱크(500)에 급수가 계속 공급되어 정상수위에 도달되면, 볼탭의 급수가 차단된다. 따라서 저항판(234)에 작용하는 힘도 없어져 보조부구(240)의 부력에 의해 연결링크(230)가 상승하고 물통(220)이 회전하여 원상태로 복귀하며 물통(220)의 내부에는 아주 소량의 잔수만 남고 대기 상태로 된다.

또한, 물통(220)이 회전하면서 물통의 측면에 배치된 접촉판(226)이 유출구 핀(2173)을 밀어 올려 이와 연결된 배수구 핀(2172)도 상승하게 된다. 배수구 핀(2172)과 유출구 핀(2173)은 물통의 하향 또는 상향 회전에 따라 상하로 이동하면서 유출구(212) 또는 배수구(214) 사이의 이물질을 제거할 수 있다,

정상 수위에서는 전환밸브(100)는 상술한 도 15의 상태로 복귀하며, 제어장치(200)는 도 19의 상태로 복귀한다.

상술한 경우는 상부수로(210), 물통(220)이 전환밸브(100)의 전환동작에 관여하지 않은 상황으로 보조부구(240)의 설정수위에 의해 전환 작동이 이루어진 경우이다.

한편, 보조 부구(240)의 설정이 잔수보다 낮은 위치일 경우가 있다. 잔수 수위는 물탱크에 최초 급수 후 정상적인 사용시 항상 남는 수위이다.

도 23 내지 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 부구(240)의 설정이 잔수보다 낮은 위치일 경우 방향전환 제어장치(200)의 동작 상태를 나타내는 도면들이다. 대기상태와 물덮개가 열려 세척 동작이 개시되는 상태는 도 19 및 도 20과 동일하다.

도 23을 참조하면, 세척수가 잔수까지 하강했지만 보조 부구(240)가 잔수 수위 아래에 위치하여 계속 부력(F)을 갖고 있어 연결링크(230)가 상승력을 갖는다. 따라서, 물탱크(500)의 세척수 배출이 끝났지만 전환 작동이 되지 않고 있어 급수는 지속적으로 토출구 말단(1381)으로 계속 토출되고 있다(도 12 참조). 볼탭의 압력실 유출구에서 나온 물이 상부유로의 배수구(214)를 통하여 배출수로 물통(220)에 공급되고 있다. 물통(220)에 배출수가 모이기 시작하지만, 보조부구(240)에 부력(F)이 커서 물통(220)은 회전하지 못하고 현 상태를 유지한다.

도 24를 참조하면, 일정 시간이 지난 후에 물통(220)에 배출수가 계속 모여 물의 무게에 의한 회전력(W)이 보조부구(240)의 부력에 의한 회전력(F)보다 커지면 물통이 회전하기 시작한다. 일단 회전이 시작하면 모인 물의 무게 중심이 회전 중심보다 더 멀어져 회전력은 더 증가하여 신속히 회전하여 연결링크(230)가 하강한다.

도 25를 참조하면, 연결링크(230)가 하강하여 전환밸브 개폐레버(137)가 회전함에 따라 전환밸브 압력실 유출구(1361)가 개방되어 전환밸브(100)가 전환동작(전환볼 작동)을 일으킨다(상술한 도 13 및 도 14 참조).

전환 동작으로 급수가 물탱크 토출구(1231)와 보충수 연결구(1232)로 공급되면, 물탱크 토출구(1231) 하부에 위치하는 저항판(234)에는 토출되는 급수의 동압에 의한 힘이 보조부구(240)의 부력보다 커서 급수가 차단될 때까지 하강력을 계속 갖는다. 따라서, 배수구(214)에서 물통(220)으로 공급되는 물은 배출마개(224)가 들려져 있으므로 물통(220) 밖으로 그대로 빠져 나간다.

다음으로, 물탱크(500)에 급수가 계속 공급되어 정상수위에 도달되면, 볼탭의 급수가 차단된다. 따라서 저항판(234)에 작용하는 힘도 없어져 보조부구(240)의 부력에 의해 연결링크(230)가 상승하고 물통(220)이 회전하여 원상태로 복귀하며 물통(220)의 내부에는 아주 소량의 잔수만 남고 대기 상태로 된다.

다음으로, 물탱크에서 급수가 계속 공급되어 정상수위에 도달되면, 전환밸브(100)는 상술한 도 15의 상태로 복귀하며, 제어장치(200)는 도 19의 상태로 복귀한다.

상술한 본 발명에 따른 급수를 개폐하는 단순 볼탭(300), 수로를 변경하는 전환밸브(100)와 급수의 방향을 제어하는 방향 전환 제어장치(200)로 이루어진 볼탭은, 종래의 도 1 및 도 2에 도시된 분사펌프를 이용한 림측 급수장치를 대체할 수 있다. 이 경우, 전환밸브(100)의 외부 토출구는 림측으로 분사되는 구조이다.

이와는 달리, 도 3과 같은 양변기 구조에서는 전환밸브의 외부 토출구가 양변기의 젯트 급수로 직접 분사되게 설정할 수 있다. 이 경우, 물탱크의 물덮개로의 세척수의 배출수는 림 세척수를 사용된다.

이와 같이 전환밸브의 출구를 젯트급수로 사용하는 경우에는, 물통의 회전시간을 조절할 수 있어, 림 세척수와 젯트급수의 시간을 조절할 수 있는 장점이 있다. 또한, 림 세척수보다 젯트급수의 시간을 연장하는 경우 적은 양의 세척수로 보다 효율적으로 양변기를 세척할 수 있다.

100: 전환밸브 110: 노즐부
112: 노즐 120: 전환부
121: 전환 볼 122: 물탱크측 토출구
1231: 물탱크 토출구 125: 전환 볼 작동공간
127: 쓰로트 130: 토출밸브부
131: 유로 132: 내부 토출구
133: 다이아프램 1331, 1341: 유입구
136: 상부캡 1361: 압력실 유출구
137: 전환밸브 개폐레버 138: 외부 토출구 1381: 외부 토출구 말단 200: 방향전환 제어장치
210: 상부수로 211:수로 홈
212: 유출구 213: 유출구 턱
214: 배수구 215: 초과 배수로
217: 수로 핀 2172: 배수구 핀
2173: 유출구 핀 220: 물통
223: 배출구 224: 배출마개
225: 무게 추 226; 접촉판
230: 연결링크 234: 저항판 240: 보조 부구 300: 볼탭 400: 수로 덮개 500: 물탱크 600: 물덮개 700: 핸드레버

Claims (9)

1. 급수를 개폐하는 볼탭, 상기 볼탭에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 물탱크의 외부로 급수를 전환하는 전환밸브, 및 상기 전환밸브의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치로 구성되는 양변기용 급수 전환 볼탭으로서,
   상기 전환밸브는,
   인입구는 급수를 공급하는 상기 단순 볼탭에 연결되며 출구는 직경(φn)을 갖는 노즐이 형성된 노즐부;
   상기 노즐과 연결되며 상부로 개방된 물탱크측 토출구와 측면으로 개방된 직경(φth)를 갖는 쓰로트가 형성되는 전환볼 작동공간, 및
   상기 전환볼 작동공간 내부에 위치하는 전환 볼을 구비하여, 상기 전환 볼이 상하로 이동하면서 상기 물탱크측 토출구 또는 상기 쓰로트를 개폐하는 전환부; 및
   상기 쓰로트와 연결되는 유로,
   상기 유로와 연결되는 직경(φout1)을 갖는 외부 토출구,
   상기 유로 중앙에 직경(φout3)를 갖도록 형성된 내부 토출구,
   상기 내부 토출구 상에 위치하며 내부 토출구를 개폐하는 다이아프램,
   상기 다이아프램 상에 위치하며 그 사이에 압력실을 형성하며 상부에는 압력실 유출구가 형성된 상부캡,
   상기 압력실과 상기 유로를 연결하는 유입구, 및
   상기 압력실 유출구를 개폐하는 전환밸브 개폐레버로 구성되는 토출밸브부를 포함하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
2. 제1항에 있어서
   상기 물탱크측 토출구 상부로는 탱크 토출구와 보충수 연결구로 분기되는 토출구 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외부 토출구 말단의 직경(φout2)이 상기 노즐의 직경(φn)보다 작은 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내부 토출구의 직경(φout3)은 상기 노즐의 직경(φn)보다 큰 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
5. 급수를 개폐하는 볼탭, 상기 볼탭에서 급수를 공급받아 물탱크의 내부 또는 물탱크의 외부로 급수를 전환하는 전환밸브, 및 상기 전환밸브의 작동을 제어하는 방향전환 제어장치로 구성되는 양변기용 급수 전환 볼탭으로서,
   상기 방향전환 제어장치는,
   상기 볼탭의 개폐밸브의 주위를 감싸면서 설치되며 배수구가 형성된 상부수로;
   상기 상부수로의 하부 측면에 회전가능하게 결합되며, 하부에는 배출구와 상기 배출구를 개폐하는 배출마개가 형성된 물통;
   상기 물통의 하부에 결합하여 물통의 회전에 따라 상하 이동하면서 상기 전환밸브의 개폐레버와 연결되는 연결링크; 및
   상기 연결링크에 결합한 보조 부구를 포함하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
6. 제5항에 있어서,
   상기 상부 수로는 원형으로서 둘레에 수로 홈이 형성되어 있으며, 상기 수로 홈의 단부에는 유출구, 유출구 턱, 및 초과 배수로가 형성되어 있으며, 상기 배수구는 유출구 턱과 초과 배수로 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
7. 제6항에 있어서,
   상기 배수구에 끼워지는 배수구 핀과 상기 유출구에 끼워지는 유출구 핀을 구비하는 수로 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
8. 제5항에 있어서,
   상기 물통의 측면에는 좌우로 이동할 수 무게 추를 더 포함하여, 물통의 회전시점을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.
9. 제5항에 있어서,
   상기 연결링크의 최하단부에는 상기 전환밸브의 물탱크 토출구 하단으로 연장된 저항판이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양변기용 급수 전환 볼탭.

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