KR970007596B1 - 압력수세식 변기의 시스템 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

압력수세식 변기의 시스템 및 장치

제1도는 본 발명의 사용상태의 단면도.

제2도는 본 발명의 배수탱크에 연결된 배수밸브가 닫힌 상태의 단면도.

제3도는 본 발명의 배수탱크에 연결된 배수밸브가 개방된 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배수탱크 2 : 급수밸브

3 : 배수밸브 4 : 마개

5 : 밸브판 11 : 원통관

12 : 체크밸브 14 : 좁은통로관

21 : 배수탑 23 : 통로

31 : 변기통 32 : 분사노즐

본 발명은 물의 소모를 감소시키고 변기의 기능을 향상시키기 위해 물이 공급될시의 기존의 압력에너지를 유용화하는 새로운 압력수세식 변기의 시스템 및 장치에 관한 것이다.

수세식 변기의 작동원리는 두 가지의 기본적인 요소 즉, 배수관과 사이펀작용에 있다. 배수관은 댐과 그 댐을 형성시키는 올라갔다 내려오는 트랩으로 구성되어 있다.

이와 같은 구성은 변기사용 후 다음 사용시까지 변기통 바닥에 물을 고이게 하기 위해서 댐의 상단부로 통 안에 있는 물이 서서히 넘쳐흐르는 것을 막는다.

고인물은 아래로 내려가는 오물라인으로부터 변기통을 고립시키는 액체방취판 역할을 하며 떨어지는 오물을 받아 변기통 표면에 직접 오물이 닿는 것을 방지한다.

배수로의 하강부분은 변기통의 바닥 밑까지 연장되어 있어 어느 정도 높이의 물이 흐르면서 사이펀작용이 일어난다.

종래의 변기에 있어서 물은 먼저 통으로 배수되는데 그 원인은 통으로부터 더러워진 댐위로 흘러 넘치는 것이다. 물의 배수가 계속됨에 따라 흘러 넘치는 것은 배수로의 하강부위에 기둥같은 물줄기가 형성되는 정도의 수위까지 증가한다.

이러한 조건하에서 사이펀작용이 일어난다. 사이펀작용은 통으로부터 오물을 제거하는 흡입을 일으킨다. 사실 모든 기존의 수세식 변기는 오물제거를 위해서 사이펀작용에 의존한다. 사이펀작용은 오직 어느 정도 높이의 물의 흐름에 의해서만 설치되어지기 때문에 많은 양의 물의 공급이 필수적이다.

가정내의 변기는 배수탱크로부터 상당한 양의 물을 내보냄으로써 필요한 물의 유속을 전달한다.

중력 수세식 변기의 배수탱크는 통 위에 자리잡고 공기에 노출되어 있다. 현재는 중력 수세변기가 미국과 세계에 걸쳐 가장 잘 알려져 있다.

최근에는 가정용 변기를 위해 물이 공급될 때의 압력에너지를 이용한 것으로 수세작용에 압을 주는 압력수세 시스템이 발명되었다. 이 시스템은 물의 공급의 효과적인 증가를 일으키기 위해 압력이 가해진 물을 모으는 밀폐된 배수탱크로 구성되어 있다. 수세 후 배수탱크에는 자동적으로 물이 공급되어 채워진다. 공급되는 압력이 물을 배수탱크로 밀어 넣음에 따라 탱크 안에서 공기가 압력을 받아 탱크의 압력이 예정된 압력에 도달할 때까지 증가하게 된다.

그러면 공급의 흐름이 압력 조정기에 의해 중단되고 압축된 공기는 탱크 안에서 다음배수 때까지 보존하게 된다. 탱크의 크기와 안에 있는 공기의 양이 일정하게 고정되어 있기 때문에 탱크압력의 조절은 수세 때의 물의 양으로 정하게 된다.

압력수세식 시스템은 기존의 중력수세에 비해 많은 잇점이 있다. 이 시스템에서 처음 배수되는 물의 유속은 중력배수보다 상당히 빠르다. 압력수세식에서의 모든 에너지는 중력배수보다 몇 배나 크다. 결국 압력수세식은 필요한 사이펀작용을 즉시 일으켜 효과적인 수세를 위해 훨씬 적은 양의 물을 필요로 한다.

그렇지만 기존의 압력수세식 시스템에는 바람직하지 못한 점들이 몇 가지 있다. 기존의 압력수세는 사용 후 다음 사용시까지 탱크 안에 물을 저장한다는 종래의 개념을 채택하고 있다.

이것은 배수탱크가 거의 항상 조정된 압력상태이어야 한다는 것을 요구한다. 이것은 상당한 양의 에너지가 항상 압축된 공기로 저장되어 있기 때문에 안전장치를 요구한다. 그러므로 제작비용이 많이 드는 배수탱크의 구조적 형상에 있어서도 많은 주의가 요구되는 것이다. 더욱이 탱크에서의 압축된 물은 공급되는 물의 압력이 변화할 때 역으로 흐를 수가 있어 위험을 초래할 수도 있다. 압력을 받은 탱크로부터의 역류를 방지하기 위해서 믿을만한 역류방지장치가 요구되는 것이다. 이것은 다시 이 시스템의 복잡성을 더하고 제조비용을 증가시킨다.

종래의 압력시스템의 다른 문제점은 변기에 채워진 오물을 수세하고 나면 잃어버린 공기를 채우기 위해서 고정된 양의 신선한 공기를 배수탱크에 채울 때마다 유입해야하는 필요성이 생긴다는 것이다. 공기의 유입을 조절하기 위해서는 좀더 정교한 측정노즐에 의해 물의 흐름이 통제되어야 한다. 이것은 더 나아가 이 시스템을 설치하고 유지하는 비용이 많이 드는 등 시스템의 복잡성을 증가시키는 것이다. 작동시에 사용자는 압력상태에서 배수밸브를 열어야 한다. 배수밸브의 커다란 횡단면적과 수압 때문에 큰 힘이 배수밸브에 가해져야한다. 사용자의 편의를 위해서 밸브를 여는 힘을 잘 조절할 수 있는 수준으로 낮추는 것이 필요하다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기존의 해결방안은 탱크의 배수밸브를 작동시키기 위해 제어밸브(Pilot Valve)를 부착시키는 것이다. 이것은 또다시 압력배수 시스템을 더 복잡하게 하고 덜 신뢰하게 만드는 것이다. 결국 현재까지 압력탱크 시스템은 유속이 빠르고, 에너지가 크고, 물이 적게드는 우수한 실용성에도 불구하고 대중화되지 못하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안전장치와 시스템의 복잡성이 있는 기초의 압력탱크 시스템의 여러 가지 불편한 점을 제거하고자 함을 목적으로 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배수탱크가 사용되는 사이에는 비어있고 수세 바로 직전 그 짧은 시간에만 압력을 받는다는 것이다.

또 다른 목적은 배수 탱크가 배수 바로 전에만 채워지는 이제까지와는 다른 독특한 배수 싸이클로 작동되는 새로운 압력수세시스템을 제공하는 것이다. 그렇게 함으로써 기존의 압력수세시스템의 안전장치와 역행방지장치를 제거할 수 있는 것이다.

또 하나의 다른 목적은 기존의 시스템에서의 공기의 유입장치의 필요성을 제거하기 위해서 배수 후마다 자동적으로 신선한 공기가 탱크 안에 채워진다는 것이다.

본 발명은 수세식변기의 혁신적인 방법과 그를 위한 장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 특별하게 변기를 위한 압력수세시스템에 관계되어 있다.

현재까지 중력배수와 압력배수를 포함한 모든 기존의 변기 배수탱크는 사용되는 사이에 물로 채워진다. 종래의 변기의 배수싸이클은 보통 배수탱크의 배수밸브를 열어 줌으로서 작용한다. 그러면 탱크 안에 저장되어 있던 물이 변기통으로 배수되는 것이다. 탱크가 비워진 후에 배수밸브는 자동적으로 막힌다. 그러면 탱크에는 일정 높이까지 물이 자동적으로 채워지면서 다음에 사용될 때까지 그 높이로 저장되어 있다.

본 발명에 따른 배수싸이클은 모든 기존의 수세식변기와는 완전히 다르다. 본 발명은 밀폐된 배수탱크와, 물의 공급과 연결되어 있는 급수밸브와, 배출되는 물을 변기통으로 내보내는 배수밸브로 구성되어 있다.

배수탱크는 사용되는 사이에는 비어있다. 배수싸이클은 급수밸브를 여는 작동으로 시작된다. 그러면 압력 받은 공급수가 탱크 안으로 힘있게 들어가고 동시에 공급된 물의 수압은 배수밸브를 닫는다. 배수밸브가 닫히면 그 탱크 안에 있는 공기는 갇히게 된다. 유입수는 배수탱크 안에 모이고 늘어난 물의 양은 탱크 안의 갇힌 공기에 압력을 주게 되고 압력은 점차 커간다. 탱크의 압력이 미리 예정된 압력에 도달하면 급수밸브는 닫히고 배수밸브가 자동적으로 열린다. 그러면 물은 압축된 공기의 압력에 의해서 변기통으로 배출되며 차례로 그 공기의 압력 때문에 변기통으로부터 오물을 제거하는 사이펀 작용이 곧바로 일어난다.

그렇기 때문에 사용자가 배수싸이클을 처음 일으킬 때는 배수작용이 곧바로 일어나지 않는 것이다. 대신에 배수탱크에 물이 채워지기까지 짧은 지연시간이 있게 된다. 그런 후 갑자기 강력한 물의 배수로 수세가 자동적으로 시작된다. 이러한 배수싸이클은 개념상으로 모든 기존의 변기와는 다른 것이다.

제1도에 관하여 설명하면 배수탱크(1)는 물과 압축된 공기를 저장하기 위해 밀폐되어 있다. 탱크(1)는 급수밸브(2)와 도관(9)을 통해 물이 흐르도록 연결되어 있고 배수밸브(3)를 통해 변기통(31)의 형상은 변기통 바닥에 분사노즐(32)이 있는 기존의 사이펀 분사방법과 비슷하다.

본 발명을 구체화하면 배수탱크에서 배출되는 물의 흐름은 두 줄기로 나뉜다. 한줄기는 외주연에 형성된 통로(33)를 따라 흘러서 분사공(34)으로 분사되어 통 안을 씻어내면서 통으로 흐른다. 다른 줄기는 분사노즐(32)로 물을 공급하는데 배수되는 동안 빠른 유속을 갖는다. 고인물(35)은 사용되는 사이에는 변기바닥에 모이게 되고 그 물은 방취액 역할을 함과 동시에 떨어지는 오물을 받는다. 사용되는 사이에 급수밸브(2)는 닫히고 배수탱크(1)는 비었고 배수밸브(3)는 열려 있게된다.

제2도는 본 발명에 따른 수세시스템의 상세한 면을 보여준다. 스타트버턴(6)을 누르면 마개(4)가 밸브판(5)으로부터 밀려서 급수밸브는 열리게 된다. 열린상태에선 마개(4)는 더 이상 공급되는 물의 정지된 수압을 받지 않는다. 급수되는 물은 원통관(11)과 체크밸브(12)를 지나 배수탱크 안으로 들어간다. 동시에 급수된 물의 수압은 원통관(11)에 압력을 가하고 그리하여 배수밸브판(13)에 배수밸브마개(15)가 멈춤으로써 배수밸브(3)는 닫힌다. 배수밸브(3)가 닫혀지면 그 안에 들어있는 공기는 압축이 된다. 즉 물의 공급라인으로부터 수압을 받고 있는 물은 배수탱크 안으로 흘러들어 탱크 안에 모이게 되면서 갇힌 공기에 점차 압력을 가하게 된다. 탱크의 압력과 탱크 안의 물의 양과는 정해진 상관관계가 있기 때문에 물의 수평높이는 탱크의 압력에 의해 조절될 수 있다. 이것을 실체화시킨 본 발명에 있어서는 급수밸브(2)에 부착된 압력 스위치 수단에 의해 미리 정해진 탱크의 압력수준에서 급수의 흐름이 차단된다. 탱크(1)안에서의 압력이 예정된 압력에 도달하면 피스톤(8)에 작용된 수압이 스프링의 힘을 압도하여 결국 급수밸브(2)를 닫히게 한다. 밸브(2)가 닫히면 원통관(11)에서의 압력은 더 이상 들어오는 물의 흐름에 의해 유지되지 않기 때문에 원통관(11)은 밖의 낮은 압력지역과 연결된 좁은 통로관(14)을 통해 물이 새어나가 압력이 낮아진다. 원통관(11)의 압력이 약화됨으로써 제2도에 도시한 바와 같이 마개(15)는 상승하면서 배수 밸브판(13)으로부터 떨어진다. 이것은 배수밸브(3)을 열고 탱크의 물이 변기통으로 배수되는 것이다.

압축된 공기의 압력에 의해 가속화된 배수류는 통 안에 모인 오물을 제거하는 사이펀 작용을 하게되는데 변기통 안이 거의 비워질 때까지이다. 그런 후 사이펀작용은 멈추어지고 통은 잠시 비어있게 된다.

수세식 변기는 각각의 수세후 배수관에 자동적으로 다시 채워질 수 있는 디자인이 요구된다. 이것은 오물배수라인을 봉쇄하기 위해서 또 다음 사용을 위해 필요하다.

본 발명에 따른 제출된 해결안은 배수되는 물의 마지막 부분을 사이펀 작용 정지 후에 변기통 안으로 모으기 위해서 배수의 마지막 단계에서는 배수의 유속을 늦추게되는 것이다. 배수밸브(3)의 상부에는 짧은 수직배수탑(21)이 있게되는 것이다. 상기 수직배수탑의 상부 끝 부분의 바깥으로 모여있는 배수탱크 안의 물은 변기통 안에 고이는 물을 다시 채우기에 충분할 만큼 알맞게 조절되어 있다. 수직배수탑 바닥부근에는 많은 작은구멍(23)이 있다. 탱크(1)안의 물이 수직배수탑의 상단끝(22) 높이까지 배출된 후 탱크내의 나머지 물은 많은 작은구멍(23)을 통하여 배수가 된다. 이때 느린 배수는 더 이상 사이펀작용을 지탱하지 못하고 결국 사이펀 작용을 중지하게 된다. 그래서 느린 배수시의 물은 통 안으로 모이게되면서 변기통에는 다시 물이 채워지는 것이다.

Claims (8)

1. 수세식 변기를 작동시키는 시스템은 물을 저장하고 그 내부에 공기를 가두는 배수탱크와, 상기 배수탱크로 통하는 급수류를 조절하기 위해 압력공급수원과 연결된 급수밸브와, 상기 배수탱크에서 변기통으로의 배수를 조절하는 배수밸브를 포함하고 있으며, 상기 배수탱크엔 물이 없고 공기로 채워진 상태로 시작하는 시스템의 수세싸이클은 (1) 상기 배수탱크에 급수의 흐름을 제공하기 위해 급수밸브를 개방함으로서 수세싸이클을 시작하고, (2) 상기 배수탱크 안에 공기가 갇히고 급수를 배수탱크 안에 모여지게 하기 위해서 배수밸브가 자동적으로 닫혀지도록 형성하고, (3) 상기 배수탱크 안에 예정된 양의 물이 모일 때가지 계속적으로 탱크에 급수하고, (4) 상기 급수밸브가 자동적으로 닫히도록 하고, (5) 상기 탱크 안에 있는 물이 변기통으로 배수되도록 하는 배수밸브를 자동적으로 열리게 한 본 구성은 상기 탱크에서 배수된 물은 변기통에서 오물을 제거하도록 함을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
2. 제1항에 있어서, 수세식 변기를 작동시키는 시스템은 그 안에서 시스템이 상기 탱크로부터의 배수가 끝날 무렵에 예정된 배수양의 유속을 느리게 하기 ; 즉, 배수류의 상기 예정된 양은 변기통의 배수관을 다시 채우도록 구성한 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
3. 제1항에 있어서, 수세식 변기를 작동시키기 위한 시스템은 그 안에서 (3) 단계과정 시에 탱크 내의 압력에 의해 예정된 양의 물이 조절되고 (4) 단계에선 상기 탱크내의 압력에 의한 예정된 압력한계 치에서 압력스위치 세트에 의해 급수밸브가 닫히도록 움직여질 수 있게 구성된 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
4. 제1항에 있어서, 수세식 변기를 작동시키는 시스템은 그 안에서 (5) 단계과정 시에 상기 배수밸브는 급수밸브가 닫히는데 대한 수압의 반작용에 의해서 자동적으로 열리게 구성된 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
5. 수세식 변기는 변기통과, 공기로 압축된 배수탱크와, 압력공급원과 연결된 상기 배수탱크에 대한 급수밸브와, 손으로 직접 급수밸브를 작동하게 하는 구동기와, 상기 탱크의 예정된 압력상태에서 급수밸브를 닫게 하는 압력 스위치와, 상기 배수탱크를 변기통에 연결시키는 배수밸브기관과, 상기 배수밸브는 급수밸브를 통한 급수의 흐름에 의해서 작동하고, 급수흐름이 되면 배수밸브는 닫히고, 급수흐름이 중단되면 배수밸브는 열린다 ; 급수밸브가 구동기에 의해 열리면 배수밸브는 자동적으로 닫혀 배수탱크 속의 공기를 가두고 급수는 공급수원의 수압에 의해서 배수탱크내의 공기를 예정된 압력에 도달할 때까지 압축한 후 압력스위치는 급수밸브를 닫히게 하고 배수밸브는 급수흐름이 중단됨에 따라 열리면 배수탱크 안에 있던 물이 변기통 안에 있는 오물을 제거하기 위해 통으로 배출하도록 구성한 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
6. 제5항에 있어서, 수세식 변기에서 상기 배수밸브는 원통형으로 형성되고, 상기 원통형관 내부에 설치된 피스톤과, 상기 피스톤에 기계적으로 연결된 밸브마개를 포함하고, 상기 급수의 흐름은 실린더에 압력을 가하여 피스톤을 밀어서 밸브마개로 하여금 배수밸브를 닫게 하고, 상기 실린더는 급수의 흐름이 중단될 때 실린더의 내부압력을 감소시키는 압력경감장치를 포함하고 내부압력이 낮아지면 배수밸브가 열리도록 구성한 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기의 압력경감장치는 실린더내부의 배수밸브 중 아래쪽으로 향하는 부분으로 연결시키는 가는 유로를 구성한 것을 특징으로 하는 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기의 압력스위치장치는 피스톤을 포함하는데 피스톤의 첫 번째 면은 대기의 압력을 감지하고 두 번째 면은 배수탱크의 압력과 실제적으로 근사한 압력을 감지하고, 상시 피스톤은 급수밸브와 연결되어 있어 첫 번째 면으로의 이동은 급수밸브를 닫게 하고 미리 정해진 압력을 가진 스프링이 설치되어 있고 두 번째 측면에 닿는 압력이 예정된 압력을 초과할 때 피스톤은 스프링을 움직여서 급수밸브가 닫히도록 구성한 것을 특징으로 한 압력수세식 변기의 시스템 및 장치.