KR950008166Y1 - 급수밸브체의 밸브구동부 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

급수밸브체의 밸브구동부

제1도는 종래 급수밸브체의 단면도.

제2a도는 제1도에서 A-A선으로 절단한 급수밸브체의 단면도로서 밸브부가 폐쇄된 상태의 단면도.

제2b도는 제1도에서 A-A선으로 절단한 급수밸브체의 단면도로서 밸브부가 개방된 상태의 단면도.

제3a도는 종래 급수밸브체의 밸브구동부에 이용된 센서플러그와 포토인터럽터의 평면도로서 밸브부가 닫힌 상태에서의 평면도.

제3b도는 종래 급수밸브체의 밸브구동부에 이용된 센서플러그와 포토인터럽터의 평면도로서 밸브부가 개방된 상태에서의 평면도.

제4도는 본 고안의 급수밸브체의 단면도.

제5도는 본 고안의 구성부품인 캠기어 및 스톱퍼의 평면도.

제6도는 본 고안이 적용된 일실시예의 제어회로의 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밸브체하우징 2 : 밸브구

3 : 밸브구동부 4 : 밸브부공간

5 : 밸브구동부공간 6 : 유입구

7 : 유출구 8 : 리브(rib)

11 : 슬리이브(sleeve) 11' : 유입구

11" : 유입공 12 : 피스톤

12a : 상부피스톤부 12a' : 유입구

12b : 하부피스톤부 12b' : 유출구

13 : 릴리프밸브 14 : 원추스프링

15 : 구멍막힘방지핀 16 : 작동핀

17 : 코일스프링 18 : 부싱

19 : 와샤 20 : 씨일링

21 : 릴리프밸브시트 22 : 피스폰시트

23 : 하우징커버 24 : V형링

30 : 소형모터 31 : 캠

32 : 캠축 33 : 센서플러그

33a : 광차단부 33b : 개방부

34 : 센서 34a : 발광소자

34b : 수광소자 35 : 포토인터럽터

36 : 모터기어 37 : 아이들기어

38 : 캠기어 38a : 절단부

39 : 스톱퍼

[고안의 분야]

본 고안은 소형건전지에 의해서 작동되는 자동수도전, 자동소변세척기등에 나장되어 물의 흐름을 개폐하는 급수밸브체의 밸브구동부에 관한것으로서, 특히 구조 및 작용이 간단하도록 밸브구동부에 관한 것이다.

[고안의 배경]

종래 자동수도전 및 자동소변세척기에 내장되어 물의 흐름을 개폐하는 급수밸브체는 솔레노이드를 이용하도록 구성되어 있기 때문에 전력소모량이 대단히 많았었다. 따라서 상용전압(110V 또는 220V)을 감압트랜스포머에 의해서 필요한 낮은 전압(예 : 6V, 12V 또는 24V)으로 감압한 전류를 솔레노이드에 공급하지 않으면 안되고, 또한 설치시 별도의 전기배선을 해야 하며 전기적 안전을 위해서 누전차단기를 설치해야 하는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 고안자는 전술한 문제점을 해결하기 위해서 소형건전지를 사용하여도 장기간 사용할 수 있도록 전류소모량이 적은 특수한 급수밸브체를 개발하여 이를 적용한 자동소변세척기 및 자동수도전에 대하여 각각 1992년 4월 9일(특허출원번호 제92-6056호)과 1992년 7월 7일(특허출원번호 제92-12187)에 특허출원을 하였다.

전술한 선출원의 자동수도전 및 자동소변세척기에 적용된 특수한 급수밸브체를 제1도 및 제2a, b도를 참조하여 간단히 설명한다.

문제의 급수밸브체는 밸브체하우징(1), 밸브부(2) 및 밸브구동부(3)로 이루어져 있으며, 밸브체하우징(1)은 밸브부(2)의 설치를 위한 밸브부공간(4)과, 밸브구동부 (3)의 설치를 위한 밸브구동부공간(5)이 형성되어 있으며, 유입구(6)와 유출구(7)가 형성되어 있으며, 밸브부공간(4)이 상부측벽에는 다수의 리브(8)가 형성되어 있다.

밸브부(2)는 작은 지름의 상부부분과 큰 지름의 하부부분이 일체로 되어 있으며 하부밑면이 개방되어 있고 상부부분의 측벽에 수개의 유입구(11')가 일정간격으로 뚫려 있으며 천정벽에 한개의 작은 유입공(11")이 뚫려 있는 슬리이브(11), 상기 슬리이브(11)의 상부분이 내부에서 상하왕복원동을 하는 것으로서 유입구(12a')가 다수 뚫려 있는 상부피스톤부(12a)와 한개의 유출구(12b')가 뚫려 있는 하부피스톤부(12b)가 나사결합하여서 된 피스톤(12), 피스톤(12)의 내부에 설치된 것으로서 일부분이 상기 피스톤(12)의 유출구(12b')에 삽입되도록 된 릴리프밸브(13)와 상기 릴리프밸브(13)에 하향으로 힘을 가하는 원추스프링(14), 상부피스톤부(12a)에 고정된 구멍막힘방지핀 (15), 릴리프밸브(13)에 고정된 작동핀(16), 상부피스톤부(12a)와 슬리이브(11)의 천정벽 사이에 설치된 것으로서 피스톤(12)에 탄성력을 가하는 코일스프링(17), 그리고 피스톤(12)의 하향운동을 제한하는 부상(18)으로 이루어져 있다.

밸브부공간(4)의 상부측벽에 형성된 리브(8)의 하단쪽에는 와샤(19)와 기밀을 유지하기 위한 씨일링(sealring)(20)이 구성되어 있다. 또한 릴리프밸브(13)와 하부피스톤부(12b)사이에는 릴리프밸브시트(21)가 구성되어 있으며, 피스톤(12)가 부싱(18)사이에도 피스톤시트(22)가 구성되어 있다. 밸브부(2)의 상기 구성부품들은 하우징커버(23)에 의해서 밸브부공간(4)에 고정된다. 하우징커버(23)에는 유출구(7)가 형성되어 있다.

슬리이브(11)의 작은 지름의 유입공(11')은 천정벽의 중앙에 뚫려있으며, 유입공(11')에는 상부피스톤부(12a)에 고정된 구멍막힘방지판(15)이 관통되어 있다.

피스톤(12)에는 기밀을 유지시켜 주는 것으로서 고무 또는 실리콘으로 된 V형링(24)이 결합되어 있다. 하부 피스톤부(12b)의 유출구(12b')는 릴리프밸브(13) 및 작동핀(16)이 좌우로 움직일 수 있도록 원뿔형으로 형성되어 있다.

다음은 밸브부(2)를 구동시키는 밸브구동부(3)에 대해서 설명한다.

밸브구동부(3)는 소형모터(30), 선단에 캠(31)이 형성되어 있는 캠축(32), 상기 소형모터(30)의 축과 캠축(32)사이에 구성되어 있는 동력전달기어열, 캠축(32)의 후단에 끼워져 있는 센서플러그(sensor plug)(33), 그리고 상기 센서플러그(33)의 가장자리주위에 배치되어 있으며 발광소자(34a)와 수광소자(34b)로 된 센서(34)가 구성되어 있는 포토인터럽터(photo interrupter)(35)로 이루어져 있다.

동력전달기어열은 여러 가지 형태로 구성할 수 있는데, 일예로 제1도에 도시되어 있는 바와 같이 모터기어(36), 아이들기어(37) 및 캠기어(38)로 구성할 수 있다.

센서플러그(33)는 제3a, b도에 도시되어 있는 바와 같이 반대쪽에 90°이 부채꼴의 개방부(33b)가 교대로 구성된 나비형상을 하고 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 급수밸브체는 다음과 같이 작용한다.

제2a도는 밸브부(2)의 폐쇄상태를 도시하고 있으며 제2b도는 밸브부(2)의 개방상태를 도시하고 있다. 밸브구동부(3)의 캠축(32)의 선단에 형성되어 있는 캠(31)은 후술하는 바와 같이 90°씩 회전하여 밸브폐쇄상태에서는 제2a도와 같은 상태가 되고 밸브개방상태에서는 90°회전하여 제2b도와 같은 상태가 된다.

밸브구동부(3)의 캠(31)이 밸브폐쇄상태에서 90°회전하여 제2b도에 도시되어 있는 바와 같이 캡(31)이 작동핀(16) 및 릴리프밸브(13)를 경사시켜 릴리프밸브 (13)와 피스톤(12)의 유출구(12b')사이에 틈새가 생긴다.

따라서 작은 양의 물이 슬리이브(11)의 천정벽에 형성되어 있는 유입공(11"), 상부피스톤부(12a)에 형성되어 있는 유입구(12a'), 그리고 릴리프밸브(13)와 피스톤(12)의 유출구(12b')사이의 틈새를 통하여 흐르게 된다. 이와 같이 물의 미세한 유동이 발생하면 베루누이의 정리에 의해서 피스톤(12)내부와 상부피스톤부(12a)와 슬리이브(11)의 천정벽사이의 공간의 압력이 강하된다. 따라서 피스톤(12)상부의 압력이 피스톤(12)의 측벽외부의 압력보다 상대적으로 낮기 때문에 그 수압차에 의해서 피스톤(12)은 상승한다.

피스톤(12)이 상승하면 밸브부는 제2b도에 도시되어 있는 상태로 되며 대량의 물이 유입구(11')를 통하여 슬리이브(11)내로 들어와서 피스톤(12)의 하부 및 부싱(18)내부를 통하여 배수관쪽으로 흐른다. 즉 밸브개방 상태가 된다. 이 상태에서는 피스톤(12)의 상부의 수압이 피스톤(12)하부의 수압보다 낮기 때문에 피스톤(12)은 하강하지 않는다.

물의 흐름을 폐쇄할 때에는 밸브구동부(3)의 캠(31)을 밸브개방상태에서 90°회전시키면 원추스프링(14)의 복원력에 의해서 제2a도에 도시되어 있는 바와 같이 작동핀(16) 및 릴리프밸브(13)가 수직으로 복귀하고 릴리프밸브(13)와 피스톤(12)의 유출구(12b')사이의 틈새가 폐쇄된다. 릴리프밸브(13)와 피스톤(12)의 유출구(12b')사이의 틈새가 폐쇄되어 슬리이브(11)의 유입공(11'')및 상부피스톤부(12a)의 유입구 (12a')를 통과하는 물의 흐름이 정지되면, 피스톤(12)내부의 압력과 상부피스톤부 (12a)와 슬리이브(11)의 천청벽 사이의 공간의 압력이 물이 흐르고 있는 피스톤(12)의 하부보다 높게 되고 또한 피스톤(12)에는 코일스프링(17)의 탄성력이 가해지고 있기 때문에 피스톤(12)은 하강하게 된다. 따라서 다수의 유입구(11')를 통하여 유입되는 물의 흐름이 정지되어 밸브부(2)가 폐쇄상태가 된다.

본 발명의 자동소변세척기는 밸브부가 개폐작용을 할 때마다, 즉 피스톤(12)이 상승하고 하강할 때마다 상부 피스톤부(12a)에 수직으로 설치되어 있는 구멍박힘방지핀(15)이 슬리이브(11)의 유입공(11'')을 통과하도록 되어 있기 때문에 물에 섞여 있는 모래, 지푸라기 등의 이물질에 의해 유입공(11'')이 막히는 것이 방지된다.

또한 피스톤(12)이 상승하고 하강하는 동작시간은 슬리이브(11)의 천청벽에 형성된 유입공(11'')의 지름과 슬리이브(11)의 상부부분의 내경에 따라서 길게 할 수도 있고 짧게 할 수도 있다.

밸브부(2)이 작동핀(16)을 작동시키는 밸브구동부(3)는 다음과 같이 작용한다.

사용자가 자동수도전 또는 자동소변세척기에 구성된 감지센서의 감지범위내에 접근하면 감지센서가 이를 감지하여 감지신호를 제어회로로 보낸다. 제어회로에서는 인가된 감지신호를 처리하여 처리된 신호에 의해서 밸브구동부의 소형모터(30)와 포토인터럽터(35)에 구성되어 있는 센서(34)의 발광소자(34a)에 전류를 공급한다.

따라서 소형모타(30)가 작동하여 모타축이 회전하고 센서(34)의 발광소자 (34a)는 수광소자(34b)쪽으로 적외선을 방출한다. 발광소자(34a)에서 방출된 적외선은 센서플러그(33)에 광차단부(33a)에 의해 차단되어 수광소자(34b)에 도달하지 못한다(제3a도의 상태). 그러나 소형모타(30)의 작도에 의해서 캠축(32) 및 센서플러그 (33)가 90˚에서 회전하면 센서(34)의 발광소자(34a)에서 발사되어 광차단부(33a)에 의해 차단되었던 적외선은 센서플러그(33)의 개방부(33b)를 통과하여 수광소자 (334b)쪽으로 전달된다(제3b도의 상태). 적외선이 수광소자(34b)쪽으로 전달되면 이를 제어회로가 감지하여 제어회로는 소형모타(30)로의 전류공급을 차단토록 함과 동시에 소형모타(30)에 순간적으로 역전압을 안가하여 모타축의 회전이 순간적으로 정지하도록 제어한다. 따라서 캠축(32)은 90˚회전한 상태에서 회전을 중지하고 그 선단의 캠(31)이 밸브부(2)의 작동핀(16)을 경사시키고 그 상태를 유지하게 하는 것이다. 밸브부(2)의 작동핀(16)이 경사되면 밸브부(2)가 밸브개방상태가 되는 것은 이미 앞에서 설명하였다.

밸브부(2)의 밸브개방상태의 유지시간이 지나면 제어회로는 다시 전류를 소형모타(30)와 포토인터럽터(35)에 부착되어 있는 센서(34)의 발광소자(34a)에 공급토록 제어한다. 따라서 소형모타(30)의 작동에 의해서 캠축(32)과 센서플러그(33)는 회전하기 시작하고 발광소자에서 발사된 적외선은 센서플러그(33)의 개방부(33b)를 통과하여 수광소자(34b)쪽으로 흐른다. 캠축(32) 및 센서플러그(33)가 90°회전하면 센서(34)의 발광소자(34a)에서 발사된 적외선이 센서플러그(33)의 광차단부(33a)에 의해서 차단되고 이때 적외선의 차단을 제어회로가 감지하여 소형모타(30)로의 전류공급을 차단토록 함과 동시에 소형모타(30)에 순간적으로 역전압을 인가하여 모타축의 회전이 순간적으로 정지하도록 제어한다.

따라서 캠축(32)은 90°회전한 상태에서 회전을 중지하고 그 선단의 캠(31)이 원래의 상태가 되고 밸브부(2)의 작동핀(16)은 수직상태를 유지한다. 밸브부(2)의 작동핀(16)이 수직상태가 되면 밸브부(2)가 폐쇄상태가 되는 것은 이미 앞에서 설명한 바와 같다.

상기와 같이 종래 급수밸브체는 밸브구동부(3)가 센서플러그(33)와 포토인터럽터(35)를 이용하여 밸브부(2)를 작동시키도록 되어 있다. 따라서 밸브구동부(3)의 구조가 복잡하고, 포토인터럽터(35)가 습기에 민감하기 때문에 오동작이 자주 일어나며, 캠축(32)이 정확하게 90°씩 회전하지 않는등의 문제점이 있었다.

[고안의 목적]

본 고안은 전술한 종래 급수밸브체의 밸브구동부의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 센서플러그와 포토인터럽터를 이용하지 않고, 모터의 작동시간과 스톱퍼에 의해서 캠축을 시계방향과 반시계방향으로 교대로 90°씩 회전시켜서 밸브부를 작동하도록 함으로써 구조가 간단하고 환경조건(습기)에 영향을 받지 않고 작동상태가 정확한 급수밸브체의 밸브구동부를 제공하는데 그 목적이 있다.

[고안의 요약]

본 고안의 급수밸브체의 밸브구동부는 상기 목적을 달성하기 위해서, 소형모타, 선단에 캠이 형성되어 있는 캡축, 상기 소형모타의 축에 설치된 모타기어, 상기 캠축의 후단에 설치된 것으로서 90°부채꼴의 절단부가 있는 캠기어, 상기 모터기어와 캠기어 사이에 회전력을 전달하는 아이들기어, 그리고 캠기어의 회전각도를 90°로 제한할 수 있도록 밸브체하우징에 설치된 스톱퍼로 이루어져 있으며, 캠축은 소형모타의 작동에 의해서 시계방향 또는 반시계방향으로 90°씩 회전하도록 되어 있다.

[고안의 구체적 실시예에 대한 설명]

이하 본 고안의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 급수밸브체의 밸브구동부는 제4도에 도시되어 있는 바와같이, 소형모타(30), 선단에 캠(31)이 형성되어 있는 캠축(32), 상기 소형모타(30)의 축에 설치된 모타기어(36), 상기 캠축(32)의 후단에 설치된 것으로서 제5도에 도시되어 있는 바와 같이 90°부채꼴의 절단부(38a)가 있는 캠기어(38), 상기 모타기어(36)와 캠기어 (38)사이에 회전력을 전달하는 아이들기어(37), 그리고 캠기어(38)의 회전각도를 90°로 제한할 수 있도록 밸브체하우징(1)에 설치된 스톱퍼(39)로 이루어져 있으며, 캠축(32)은 소형모타(30)의 작동에 의해서 시계방향 또는 반시계방향으로 90°씩 회전하도록 되어 있다.

소형모타(30)는 작동시 캠기어(38)가 시계방향 또는 반시계방향으로 90°회전하는 시간만 회전하고 정지하도록 제어된다. 소형모타(30)를 제어하는 제어회로에 대해서는 추후 설명하기로 한다.

상기와 같은 본 고안의 급수밸브체의 밸브구동부는 다음과 같이 작동된다. 반사체(사용자)가 자동수도전 또는 자동소변세척기에 접근하면 소형모타(30)가 작동하고 모타축의 회전력이 모타기어(36), 아이들기어(37), 캠기어(38)에 의해서 캠축(32)에 전달되어 캠축(32)이 회전한다.

소형모타(30)는 캠축(32)이 90°회전하는 시간만 작동하므로 캠축(32)은 90°만 회전한다. 또한 캠축(32)에 설치된 캠기어(38)에는 90°부채꼴의 절단부(38a)가 형성되어 있고 그 절단부(38a)에는 캠기어(38)의 회전을 제한하는 스톱퍼(39)가 배치되어 있으므로 모타작동시간의 오차 및 회전관성이 다소 있다 하더라도 캠축(32)은 정확하게 90°회전한다. 캠축(32)이 90°회전하면 밸브부는 제2b도의 상태가 되어 개방상태가 되는 것은 종래 기술과 동일하다.

반사체(사용자)가 자동수도전 또는 자동소변세척기로부터 이탈하면 소형모타( 30)가 반대로 작동하고 모타축의 회전력이 모타기어(36), 아이들기어(37) 및 캠기어(38)에 의해서 캠축(32)에 전달되어 캠축(32)이 반반대방향으로 회전한다. 캠축(32)은 소형모타(30)의 작동시간 및 스톱퍼(39)에 의해서 90°만 회전하므로 밸브부가 제2a도의 상태가 되어 폐쇄상태가 된다.

상기와 같은 개폐모드는 용도에 따라 제어회로구성에 의해서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면 반사체(사용자)가 자동수도전 또는 자동소변세척기에 접근할 때 캠축(32)이 시계방향 및 반시계방향으로 연속적으로 회전하고 또한 반사체가 이탈할 때도 캠축(32)이 시계방향 및 반시계방향으로 연속적으로 회전하여 반사자동수가 한번 자동수도전 또는 자동소변세척기에 접근 및 이탈할 때에 2회 개폐작용이 일어나게 할 수도 있다.

다음은 일실시예인, 수동토수기능 및 자동토수기능을 구비한 자동수도전에 구성되어 소형모타(30)를 제어하는 제어회로를 제6도를 참조하여 설명한다. 제6도의 제어회로에서는 소형모타(30)가 캠축(32)이 90°회전하는 시간만 작동하도록 한 구성이외에는 종래 기술과 유사하다.

자동수도전의 수동토수기능스위치를 오프시키면 자동수도전은 반사체(사용자)의 접근 및 이탈에 따라 자동으로 토수 및 지수가 되는 자동토수상태가 된다. 이 상태에서 반사체에 의해서 반사신호가 입력되면 " 바이폴러 드라이버(Bipolar Driver)"회로에 반시계방향회전신호가 인가되어 모타(30)가 반시계방향으로 회전하게 되는데 모타 (30)는 "원샷멀티바이브레이터"가 지시하는 시간, 즉 캠기어(38)가 90°회전하는 시간만 회전하고 정지한다. 캠기어(38)가 반시계방향으로 90°회전하게 되면 "밸브부"가 개방되어 토수상태가 된다. 한편, 반사체가 없어지고 반사신호의 입력이 없게 되면 "바이폴러드라이버"회로에 시계방향회전신호가 인가되어 모타(30)가 시계방향으로 회전하게 되는데 모타(30)는 "원샷멀티바이브레이터"가 지시하는 시간, 즉 캠기어(38)가 90°회전하는 시간만 회전하고 정지한다. 캠기어(38)가 시계방향으로 90°회전하게 되면 밸브부가 닫혀서 지수상태가 된다.

자동수도전의 수동토수기능스위치를 "온"시키면 반사체의 접근 및 이탈여부에 관계없이 연속적으로 토수하는 상태가 된다. 즉 수동토수기능스위치를 "온"시키면 반사체의 반사신호에 의한 자동토수 및 지수기능은 없어지고 "시프트레지스터"로부터 "수동신호"가 "원샷멀티바이브레이터"를 거쳐 "바이폴러드라이버"회로에 반시계방향회전신호가 모타(30)에 인가되어 캠기어(38)가 반시계방향으로 회전하여 밸브부가 열린다. 수동토수기능스위치를 "오프"시키면 캠기어(38)가 시계방향으로 90°회전하여 밸브브가 닫힌다.

본 고안의 급수밸브체의 밸브구동부는 전술한 바와같이 센서플러그와 포토인터럽터를 이용하지 않고도 종래 기술과 동일하게 물의 흐름을 개폐한다. 따라서 구조가 간단하여 제작시간이 단축되고 제작단가가 낮아지며, 습기에 영향을 받지 않고 안정적으로 동작하며, 정확하게 동작하는 효과를 발휘한다.

Claims (1)

1. 물의 흐름을 개폐하며 소형건전지에 의해서 작동되도록 되어 있는 급수밸부체의 밸부구동부에 있어서, 소형모터(30), 선단에 캠(31)이 형성되어 있는 캠축(32), 상기 소형모터(30)의 축에 설치된 모터기어(36), 상기 캠축(32)의 후단에 설치된 것으로서 90°부채꼴의 절단부(38a)가 있는 캠기어(38), 상기 모터기어(36)와 캠기어(38)사이에 회전력을 전달하는 아이들기어(37), 그리고 캠기어(38)의 회전각도를 90°로 제한할 수 있도록 밸브체하우징(1)에 설치된 스톱퍼(39)로 이루어져 있으며, 캠축(32)은 소형모터(30)의 작동에 의해서 시계방향 또는 반시계방향으로 90°씩 회전하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 급수밸브체의 밸브구동부.