KR102103718B1 - 수위 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 부력을 이용하는 수위 조절 밸브에 관한 것이다.
액체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 가지며 내부가 빈 공간으로 이루어진 상부 케이스와; 상부 케이스의 내부에 설치되며 상부 케이스 내에 개방된 일단과 상기 유출구에 연결되는 타단을 갖는 연결관과; 상부 케이스와 결합되며 내부가 빈 공간으로 이루어지며 상부는 개방되고 하부에 미세구멍이 형성된 밑판으로 이루어진 하부 케이스와: 결합된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 설치되고 상부가 연결관의 일단과 접촉 가능하며 하부는 밑판과 접촉하고 있는 스프링 상부와 접촉하며 흐름구멍이 형성된 패킹부재와; 탱크 벽에 설치된 힌지에 결합되어 힌지를 중심으로 회전하는 레버로 이루어진다

Description

수위 조절 밸브{Water level control valve}

본 발명은 수위 조절 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원을 사용하지 않고 탱크에 저장된 액체의 수위에 따라 부력을 이용하는 수위 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 수위 조절 밸브는 탱크내에 저장된 물이나 기름 등의 액체가 일정한 양으로 유지되도록 액체의 수위에 따라 액체 유입구를 개폐하는 목적으로 사용되고 있다.

이러한 수위 조절 밸브는 사용목적에 따라 다양한 구조로 이루어진다.

정수기나 생수기에 사용되고 있는 수위 조절 밸브는 통상적으로 전기적인 제어 신호에 따라 동작하는 솔레노이드 밸브와 액체의 수위를 감지하는 수위 센서로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 솔레노이드 밸브와 수위 센서는 평상시 전원을 공급하여야 하고, 정수기의 반복적인 사용에 따라 반복적으로 동작하기 때문에 전기 에너지가 상대적으로 많이 소모되는 문제가 있다.

그래서, 전원이 차단된 상태에서도 액체의 수위를 일정하게 유지할 수 있는 수위 조절 밸브로서, 자석이 포함된 부레와 플런저, 스프링, 패킹 등으로 구성된 무동력 물 흐름 차단 밸브가 있으나 이러한 차단 밸브도 자석과 스프링 등 많은 부품이 필요하고 구조가 복잡하며 고장의 염려가 크다는 단점이 있다. 또한, 자석과 스프링의 자력과 탄성력을 정확하게 맞추지 않으면 원활하게 작동되지 않는다는 문제가 있다

한편, 가장 대중화된 장치로서 유입되는 수압에 의한 부력재 및 힌지 레버에 의한 수조 또는 양변기의 물탱크에 물을 자동으로 공급하는 수조용 부레 타입 수위 조절 밸브가 있다.

부레 타입 수위 조절 밸브는 부레가 핀을 중심으로 회동하는 지렛대의 원리를 이용하는 구조로서, 역시 많은 부품이 필요하고, 유입되는 수압에 비례해서 부력재 및 힌지 레버가 커서 작은 수조에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.

한국등록실용신안 20-0328266호 한국등록특허 10-1247134호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 전원의 공급이 필요 없고, 부품수가 적고 구조가 간단하여 제조 및 유지보수 비용이 적게 들며, 다양한 크기의 수조 특히 작은 수조에도 적용 가능하도록 차지하는 공간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐아니라 유입수의 다양한 압력에 모두 적용 가능한 수위 조절 밸브를 제공함에 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수위 조절 밸브는 액체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 가지며 내부가 빈 공간으로 이루어진 상부 케이스와; 상부 케이스의 내부에 설치되며 상부 케이스 내에 개방된 일단과 상기 유출구에 연결되는 타단을 갖는 연결관과; 상부 케이스와 결합되며 내부가 빈 공간으로 이루어지며 상부는 개방되고 하부에 미세구멍이 형성된 밑판으로 이루어진 하부 케이스와: 결합된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 설치되고 상부가 연결관의 일단과 접촉 가능하며 하부는 밑판과 접촉하고 있는 스프링 상부와 접촉하며 흐름구멍이 형성된 패킹부재와; 탱크 벽에 설치된 힌지에 결합되어 힌지를 중심으로 회전하는 레버로 이루어진다

한편, 레버에 더 큰 부력을 전달하기 위하여 레버와 수면 사이에는 별도의 부력부재가 구비될 수 있다.

또한, 상부 케이스와 하부 케이스 결합면 사이에는 패킹부재를 감싸는 유연 탄성체가 더 있을 수 있다.

본 발명에 따른 수위 조절 밸브는, 부품수가 적고 구조가 간단하여 제조 비용을 절약할 수 있고 조립 및 유지보수가 간편할 뿐 아니라, 솔레노이드 밸브나 수위 센서와 같은 전원의 공급이 필요한 부품을 사용하지 않으므로, 전력을 절약할 수 있고, 정전이나 전원공급의 오작동시에도 영향을 받지 않는다.

또한, 지렛대 원리를 이용한 힌지 결합된 레버와 부력부재를 사용함으로써, 레버의 회전과 부력부재의 상하 승강 동작만으로 다양한 압력의 액체 흐름을 정밀하게 개,폐 제어할 수 있을 뿐아니라 컴팩트한 사이즈가 가능하여 다양한 크기의 수조 특히 작은 수조에도 적용 가능하도록 차지하는 공간을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열린 상태의 수위 조절 밸브 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 닫힌 상태의 수위 조절 밸브 단면도
도 3은 본 발명의 타 실시예에 따른 유연 탄성체와 부력부재가 더 구비된 열린 상태의 수위 조절 밸브 단면도
도 4는 본 발명의 타 실시예에 따른 유연 탄성체와 부력부재가 더 구비된 닫힌 상태의 수위 조절 밸브
도 5는 본 발명의 부력부재가 별도의 외부 케이스 내에 구비되어 열린 상태의 수위 조절 밸브
도 6는 본 발명의 부력부재가 별도의 외부 케이스 내에 구비되어 닫힌 상태의 수위 조절 밸브

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열린 상태의 수위 조절 밸브 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 닫힌 상태의 수위 조절 밸브 단면도이다.

도 1과 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절 밸브는 액체가 유입되는 유입구(101)와 유출되는 유출구(102)를 가지며 내부가 빈 공간으로 이루어진 상부 케이스(10)와; 상부 케이스의 내부에 설치되며 상부 케이스 내에 개방된 일단과 상기 유출구에 연결되는 타단을 갖는 연결관(20)과; 상부 케이스와 결합되며 내부가 빈 공간으로 이루어지며 상부는 개방되고 하부에 미세구멍(301)이 형성된 밑(302)판으로 이루어진 하부 케이스(30)와: 결합된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 설치되고 상부가 연결관의 일단과 접촉 가능하며 하부는 밑판과 접촉하고 있는 스프링(50) 상부와 접촉하며 흐름구멍(401)이 형성된 패킹부재(40)와; 탱크 벽에 설치된 힌지에 결합되어 힌지(60)를 중심으로 회전하는 레버(70)로 이루어진다.

이러한 수위 조절 밸브의 작동에 대해서 설명하면, 도1에서 보는 바와 같이 수위가 낮은 위치에 있게 되면 수위에 접하는 레버(70)는 힌지를 중심으로 아래로 회전하여 있게 되므로, 레버와 미세구멍(301)은 떨어져 있게 되어 미세구멍을 통하여 유입된 물이 탱크 내로 떨어짐과 더불어 탱크내의 공기가 하부 케이스 내로 들어가게 되므로 하부 케이스(30)내의 패킹부재와의 사이에는 탱크내의 공기압인 대기압이 형성되게 된다.

한편, 공급되는 물은 상부 케이스(10)의 유입구(101)을 통하여 상부 케이스 내부로 들어오게 되며, 상부 케이스의 내부에는 공급되는 물이 차게 되므로 상부 케이스는 공급되는 물에 의한 수압(P1)이 형성된다.

팽킹부재(40)에는 상부에는 공급된 물에 의한 수압으로 힘(F1)이 생성되어 아래 방향으로 작용하게 되고 패킹부재 하부에는 스프링(5)에 의해 상부로 받히는 스프링 힘(Fs)와 하부 케이스에 형성된 공기에 의한 대기압에 의한 패킹부재 하부에 작용하는 힘(F2)이 작용하게 되어 힘 평형이 이루어질때 까지 패킹부재는 아래로 내려오게 되는데, 이때 힘의 평형에 의해 아래로 내려오는 양은 스프링에 의한 힘과 공급되는 물에 의한 힘을 조절함으로써 조절이 가능하다.

이렇게 패킹부재가 아래로 내려오게 되면 패킹부재의 상부와 연결관(20)의 일단은 떨어지게 되며 이로 인하여 공급된 물은 연결관과 연결된 상부 케이스의 유출관을 통하여 밖으로 배출되게 된다.

한편, 이러한 물의 흐름이 발생할 때, 미세한 물은 패킹부재의 흐름구멍과 하부 케이스의 미세구멍을 통하여 수위 조절 밸브 밖으로 배출되기도 한다.

이러한 흐름구멍은 패킹부재에 다수로 형성될 수도 있다.

이렇게 계속적으로 물이 공급되어 탱크내의 수위가 올라가게 되면 수면에 접촉하고 있는 레버는 탱크에 결합된 힌지를 중심으로 회전하게 되어 어느 일정 수위가 되면 도2와 같이 레버에 의해서 미세구멍이 막히게 된다.

한편, 레버와 미세구멍이 접촉하는 부위에는 접촉시의 충격과 밀폐의 용이성을 위하여 별도의 패킹재(701)을 둘 수도 있다.

이렇게 상기 레버와 상기 미세구멍의 접촉에 의해서 미세구멍이 막히게 되면 흐름구멍(401)을 통하여 흘려 들어오는 소량의 물은 상기 하부 케이스의 내부에 쌓이게 되어 결국에는 공급되는 물의 압력과 같은 압력으로 상기 패킹부재의 하부에 힘으로써 작용하게 된다.

이렇게 상기 패킹부재의 하부에 공급되는 물의 압력과 같은 압력으로 힘이 작용하게 되면 스프링에 의한 힘과 합쳐지면 패킹부재의 상부에서 작용하는 힘보다 커지게 되어 패킹부재는 상부로 이동하게 되고, 결국은 상기 패킹부재의 상부와 연결관의 일단은 접촉하게 되어 연결관의 일단을 밀폐하게 되어 전체적으로 연결관이 밀폐되므로 공급된 물은 연결관과 연결된 유출구로 나가지 못하게게 되고 상부 케이스 내에서만 있게 되어 결국은 상부 케이스로 들어오는 물도 자동으로 중단되게 되는 것이다.

한편, 이러한 연결관의 일단과 패킹부재의 상부의 밀폐를 보다 용이하게 하게 하기 위해서는 상기 연결관과 접촉되는 상기 패킹부재의 상부 일부를 볼록하게 만들어 이 부분이 연결관의 일단 내로 삽입되도록 할 수 있다.

탱크에 저장된 물을 사용하여 탱크내의 수위가 내려가게 되면 상기 레버도 수위가 내려감과 더불어 회전하게 되므로, 상기 레버에 의해서 막혀있던 상기 미세구멍은 뚫리게 되고 이로 인해 상기 하부 케이스 내부의 물이 상기 미세 구멍을 통하여 탱크 내로 배출되게 되고 탱크내의 공기가 상기 하부케이스 내부로 들어가게 된다.

이렇게 하부 케이스 내부의 물이 배출되게 되면 상기 패킹부재 하부에 작용하는 공급된 물에 의해 패킹부재에 하부에서 상방향으로 작용하는 힘은 사라지게 되고 스프링력과 공기에 의한 대기압만 작용하게 되므로 다시 패킹부재의 상부에 작용하는 힘이 패킹부재의 하부에 작용하는 힘보다 커져서 패킹부재는 아래로 내려오게 된다.

이렇게 패킹부재가 아래로 내려오면 패킹부재의 상부와 연결관의 일단의 접촉이 떨어지게 되므로 다시 공급된 물은 연결관을 통하여 유출구로 나가게 되어 탱크내로 떨어짐으로서 탱크의 수위 상승을 이끌게 되고, 탱크 내의 수위가 다시 일정 높이 이상으로 상승하게 되면 앞에서의 설명을 반복하여 수위 조절 밸브가 반복적으로 작동되게 되는 것이다.

한편, 수면과 접하는 레버의 원활한 상승을 위해서는 레버 자체가 물에 뜰 수 있는 재료를 사용할 수도 있으나, 도3과 도4와 같이 별도의 부력부재(80)을 사용할 수도 있다.

즉, 상기 부력부재로 인하여 더욱 큰 부력을 형성하여 부력부재를 수면위로 띄우고 이렇게 띄워진 부력부재와 레버가 접촉함으로써 보다 원활하게 레버의 회전을 이룰 수 있다.

이러한 부력부재를 사용하여 작동하는 것은 단순히 레버에 회전을 물에 의한 레버 자체의 직접적인 부력힘에 의한 것이 아니라 부력부재와 접촉을 통한 회전이라는 것을 제외하고는 앞에서 설명한 작동과 동일하므로 여기서는 설명을 생략하도록 하겠다.

한편, 부력부재를 사용함에 있어서 부력부재의 전복이나 기울어짐 등을 방지하기 위하여 부력부재내에 별도의 무거운 부력부재 가이드(801)를 둘 수도 있다.

또한, 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스 결합면 사이나 상기 하부 케이스의 내측 상부에는 유연 탄성체(90)을 둘 수 있다.

상기 유연 탄성체는 상기 패킹부재의 외주면과 직접 접촉하게 함으로써 상기 패킹부재 외주면과 상기 하부 케이스 내주면과 가공 및 형상 오차 등에 의해 발생되는 갭으로 인한 이들 사이의 상부 케이스에 공급된 물이 하부케이스로 흐르는 것을 방지함으로써 원활한 작동을 도울 수 있다.

또한, 유연 탄성체의 재질을 고무와 같이 유연한 재질을 사용함으로써 패킹부재의 움직임 시 발생되는 충격 등을 흡수 할 수 있다.

한편, 이러한 유연 탄성체와 패킹부재의 접촉면은 작게함으로써 패킹부재의 움직임에 대한 저항력을 감소시킬수 있도록 하여야 한다.

한편, 도 5와 도6에 에 도시된 바와 같이, 부력부재를 별도의 케이스내에 둘 수도 있다.

도 5에 도시된 것과 같이 하부 케이스와 결합된 액체가 드나들 수 있는 구멍이 형성된 외부 케이스(100)를 두고 부력부재를 상기 외부 케이스 내에 두어 큰 탱크에서 수위 조절시 부력부재가 레버로 부터 벗어나는 일이 없도록 하여 보다 원활한 작동을 할 수 있도록 할 수 있다.

즉, 상기 부력부재와 힌지 및 레버를 상기 하부 케이스와 결합된 외부 케이스 내에 두고 상기 힌지를 외부 케이스 벽면에 결합시키면 상기 수위 조절 밸브는 하나의 독립된 개체가 될 수 있다.

이렇게 하나의 독립된 개체가 되면 수위 조절 밸브의 유입구만을 액체가 유입되는 부분에 결합하면 쉽게 탱크의 수위조절이 가능하게 되므로 설치가 매우 용이하게 된다.

또한, 상기 부력부재 가이드를 외부 케이스의 저면에 설치하면 부력부재는 가이드를 따라 상승과 하락할 수 있어 부력부재와 레버의 접촉은 일정한 면에서 하게 될 뿐아니라 부력부재의 상,하강 작동도 원활하게 이루어진다.

한편, 이렇게 외부 케이스는 도5와 도6에서와 같이 하부 케이스와 결합될 수있지만 도면에 기재하지 않았지만 상부 케이스와 하부케이스를 모두 감싸고 있을 수도 있고 상부케이스와 하부 케이스 및 외부 케이스를 하나의 케이스로 만들고 구획된 영역을 형성할 수도 있다.

이처럼 외부 케이스가 별도로 구비된 경우에 있어서 수위 조절 밸브의 작동은 상기 부력 부재가 상기 부력부재 가이드 따라 상,하로 움직인다는 것을 제외하고는 앞에서 설명한 작동과 거의 유사하므로 여기서는 더 이상 설명하지 않도록 하겠다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 상부 케이스 101 : 유입구 102 : 유출구
20 : 연결관
30 : 하부 케이스 301 : 미세구멍 302 : 밑판
40 : 패킹부재 401 : 흐름구멍
50 : 스프링 60 : 힌지
70 : 레버 701 : 패킹재
80 : 부력부재 801 : 부력부재 가이드
90 : 유연 탄성체
100 : 외부 케이스

Claims (3)

1. 액체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 가지며 내부가 빈 공간으로 이루어진 상부케이스와;
   상부 케이스의 내부에 설치되며 상부 케이스 내에 개방된 일단과 상기 유출구에 연결되는 타단을 갖는 연결관과;
   상부 케이스와 결합되며 내부가 빈 공간으로 이루어지며 상부는 개방되고 하부에 미세구멍이 형성된 밑판으로 이루어진 하부케이스와;
   결합된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 설치되고 상부가 연결관의 일단과 접촉가능하며 하부는 밑판과 접촉하고 있는 스프링 상부와 접촉하며 흐름구멍이 형성된 패킹부재와;
   하부 케이스와 결합된 액체가 드나들 수 있는 구멍이 하부에 형성된 외부 케이스와;
   상기 외부 케이스 벽면에 결합된 힌지와 결합되어 힌지를 중심으로 회전하는 외부 케이스 내에 설치된 레버와;
   상기 레버와 수면 사이에는 별도의 부력부재가 외부 케이스 내에 더 구비된 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 케이스와 하부 케이스 결합면 사이나 상기 하부 케이스 내측 상부에는 패킹부재를 감싸는 유연 탄성체가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수위 조절 밸브
   

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