KR101780338B1 - 감소된 플러시 용량에서 작동할 수 있는 고성능 변기 - Google Patents
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Abstract
변기 용기를 갖는 변기 용기 어셈블리를 포함하는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기가 제공된다. 변기 용기는 그것의 상부 주변을 따라 제공되는 림 채널 및 물과 같은, 유체가 섬프의 용기에서, 변기 용기 어셈블리의 내부로부터 변기 용기 내부로의 직접 제공되는 제트 배출 포트로 흐르는 것을 허용하는 직접 제공되는 제트 채널을 갖는다. 림 채널은 적어도 하나의 림 채널 배출 포트를 포함한다. 이러한 변기 내에, 변기 용기 어셈블리 유입구, 림 채널에 대한 유입 포트, 및 직접 제공되는 제트 채널에 대한 배출 포트의 단면적이 낮은 플러시 용량(플러시 당 약 6.0 리터 이하)에서 매우 개량된 유압 기능을 제공하도록 최적화되기 위하여 설정된다. 배설물의 대량 제거 및 용기의 세척의 관점에서 유압 기능이 개량되었다.
Description
관련 특허에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119(e) 규정 하에서 2008년 2월 25일에 출원된 미국 가특허출원 제61/067,032호를 우선권으로 주장하며, 전체 명세는 여기에 참조로써 통합된다.
본 발명은 인간 및 다른 배설물의 제거를 위한 중력을 동력으로 하는(gravity-powered) 변기 분야에 관한 것이다. 본 발명은 나아가 감소된 물 용량에서 작동될 수 있는 변기 분야와 관련된다.
인간의 배설물과 같은, 배설물을 제거하기 위한 변기가 잘 알려져 있다. 중력을 동력으로 하는 변기는 일반적으로 다음의 두 가지 주요 부분을 갖는다: 탱크 및 용기(bowl). 탱크 및 용기는 변기 시스템(일반적으로 투-피스(two-piece) 변기로 언급됨)을 형성하도록 함께 결합되는 부품으로 분리될 수 있거나 혹은 하나의 통합 유닛(일반적으로 원-피스 변기로 언급됨)으로 결합될 수 있다.
일반적으로 용기의 뒤 위쪽에 위치하는, 탱크는, 용기를 신선한 물로 채우는 것뿐만 아니라, 용기로부터 하수 라인까지 배설물의 세척을 시작하기 위하여 사용된다. 사용자가 변기를 세척하고자 할 때, 탱크의 내부 상에서 이동할 수 있는 체인(chain) 혹은 레버와 연결되는, 탱크 외부 상의 플러시 레버(flush lever)를 내린다. 플러시 레버가 내려지면, 그것은 플러시 밸브를 올리고 열리도록 작동시키는 탱크의 내부 상의 체인 혹은 레버를 이동시키는데, 이는 물이 탱크로부터 용기 내로 흘러, 변기 세척을 시작하도록 야기한다.
플러시 사이클(flush cycle) 동안 제공되어야만 하는 세 가지의 일반적이 목적이 있다. 첫 번째는 배수 라인으로의 고체 및 다른 배설물의 제거이다. 두 번째는 용기 표면에 침전되었거나 부착된 모든 고체 혹은 액체 배설물을 제거하기 위한 용기의 세척이며, 세 번째는 사용 사이에 상대적으로 깨끗한 물이 용기 내에 남아 있도록 하기 위하여 용기 내의 세척-전(pre-flush) 물의 교환이다. 두 번째 필요성인, 용기의 세척은, 일반적으로 변기 용기의 상부 주변 주위에 뻗어 있는 구멍난 림(rim)에 의해 달성된다. 일부 혹은 모든 세척용 물은 이러한 림 채널을 통하여 나가며 물을 용기의 전체 표면으로 분산시키고 필요로 하는 세척을 달성하기 위하여 거기에 위치하는 개구부(opening)를 통하여 흐른다.
중력을 동력으로 하는 변기는 두 개의 일반적인 카테고리로 분류된다: 워시 다운(wash down) 및 사이펀(siphon). 워시-다운 변기에 있어서, 변기 용기 내의 물 레벨은 언제나 상대적으로 일정하게 남아 있다. 플러시 사이클이 시작되면, 물은 탱크로부터 흐르며 용기 내로 찬다. 이는 물 레벨에서의 급속한 상승을 야기하며 초과한 물은 그것을 따라 액체 및 고체의 배설물을 운반하는, 트랩웨이(trapway)의 위어(weir)를 채운다. 플러시 사이클의 결과에서, 용기 내의 물 레벨은 위어의 높이에 의해 결정되는 평형 레벨로 자연적으로 회복된다.
사이펀식 변기에 있어서, 트랩웨이 및 다른 유압 채널은 사이펀이 용기로의 물의 추가 상에서 트랩웨이에서 시작된다. 사이펀 튜브 자체는 물을 변기 용기로부터 폐수 라인으로 끌어당기는 거구로 된 U-형태의 튜브이다. 플러시 사이클이 시작되면, 물은 용기 내로 흐르며 배수 라인의 배출구로 나갈 수 있는 것보다 빠르게 트랩웨이에서 위어를 채운다. 실제로 충분한 공기가 사이펀을 시작하고 차례로 남은 물을 용기 외부로 끌어당기기 위하여 트랩웨이의 레그(leg) 아래로부터 제거된다. 사이펀이 중단될 때 용기 내의 물 레벨은 일정하게 위어 레벨의 아래에 있으며, 원래의 물 레벨 및 하수 가스의 역류에 대하여 보호 "실(seal)"을 다시 수립하기 위하여 사이펀식의 플러시 사이클의 끝에서 변기의 용기를 다시 채우기 위해 제공되는 분리된 메커니즘이 필요하다.
사이펀식 및 워시-다운 변기는 고유의 장점 및 단점을 갖는다. 대부분의 공기는 사이펀을 시작하기 위하여 트랩웨이의 레그 아래로부터 제거되어야 한다는 필요성 때문에, 사이펀식 변기는 막힘을 야기할 수 있는 작은 트랩웨이를 갖는 경향이 있다. 워시-다운 변기는 큰 트랩웨이를 갖는 기능을 할 수 있으나 일반적으로 대부분의 국가에서 배관 코드(예를 들면, 플러시 사이클 동안 용기 내의 세척-전 물 용량의 99%가 용기로부터 제거되며 신선한 물로 대체되어야 함)에 의해 요구되는 100:1 희석을 달성하기 위하여 용기 내의 더 적은 세척-전 물의 양을 필요로 한다. 이러한 적은 세척-전 양은 자체로 작은 "물 스팟(water spot)"으로 나타낸다. 물 스팟, 혹은 용기 내 세척-전 물의 표면 부위는, 변기의 청결을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 큰 물 스팟은 물 입자가 변기의 세라믹 표면을 접촉하기 전에 물을 접촉할 가능성을 증가시킨다. 이는 플러시 사이클을 거쳐 변기가 쉽게 자체로 세척하도록 하는 세라믹 표면에 배설물 물질이 부착하는 것을 감소시킨다. 작은 물 스팟을 갖는 워시-다운 변기는 따라서 사용 후에 자주 용기의 수동 세척을 필요로 한다.
사이펀식 변기는 용기 물 스팟에서 큰 세척-전 물 용량을 갖는 기능을 할 수 있는 장점이 있다. 이는 사이펀 작동이 플러시 사이클의 끝에서 용기로부터 세척-전 물 용량의 대부분을 끌어당기기 때문이다. 탱크가 다시 차면, 다시 채워진 물의 일부분은 원래의 수준으로 세척-전 물의 용량을 회복하기 위하여 용기 내로 직접 들어온다. 이러한 방법으로, 비록 용기 내의 물의 용량의 시작이 탱크로부터 나오는 세척용 물과 비교하여 매우 높다 하더라도 많은 배관 코드에 의해 요구되는 100:1 레벨의 희석이 달성된다. 북미 시장에서, 사이펀식 변기는 폭넓은 호응을 얻었으며 지금도 변기로부터 수용되는, 표준으로 간주된다. 유럽 시장에서는, 워시-다운 변기가 여전히 더 수용되며 인기 있다. 반면에 아시아 시장에서는 양쪽 변기가 공통으로 사용된다.
중력을 동력으로 하는 사이펀식 변기는 플러시 작동을 달성하기 위하여 사용되는 유압 채널의 디자인에 따라 세 가지의 일반적인 카테고리로 더 분류될 수 있다. 이러한 카테고리는: 비-분사(non-jetted), 림 분사(rim jetted), 및 직접 분사(direct jetted)이다.
비-분사 용기에 있어서, 모든 세척용 물은 탱크를 나와서 용기 유입구 부위로 들어가며 주 매니폴드(primary manifold)를 통하여 림 채널 내로 흐른다. 물은 림 아래에 위치하는 일련의 홀(hole)을 거쳐 용기 주변 주위에 분산된다. 몇몇 홀은 물이 용기 내로 큰 흐름을 허용하도록 더 큰 크기로 디자인된다. 레그 아래에서 충분한 공기를 대체하고 사이펀을 시작할 수 있는 있도록 신속하게 트랩웨이의 위어를 넘쳐 흐르게 하기 위하여 상대적으로 높은 유속이 필요하다. 비-제트 용기는 일반적으로 용기의 세척 및 세척-전 물의 교환에 관하여 적절한 좋은 성능을 가지나, 대량 제거와 관련된 성능에 있어서는 상대적으로 미약하다. 트랩웨이로의 물의 공급은 불충분하며 난류성인데, 이는 트랩웨이의 레그 아래를 충분히 채우고 강력한 사이펀을 시작하는 것을 더 어렵게 한다. 결과적으로, 비-제트 변기의 트랩웨이는 일반적으로 더 작은 직경을 가지며 물의 흐름을 방해하도록 디자인되는 굴곡 및 압축(constriction)을 포함한다. 작은 크기, 굴곡, 및 압축 없이는, 강력한 사이펀은 달성할 수 없다. 불행하게도, 작은 크기, 굴곡, 및 압축은 대량 배설물 제거 및 빈번한 막힘과 관련된 나쁜 성능, 최종 소비자가 매우 불만을 갖게 하는 상태에 이르게 한다.
변기의 디자이너 및 엔지니어들은 "사이펀 제트"를 통합함으로써 사이펀식 변기의 대량 배설물 제거를 개량하여 왔다. 림-분사 변기 용기에 있어서, 세척용 물은 탱크를 나와서, 매니폴드 유입구 부위 및 주 매니폴드를 통하여 림 채널 내로 흐른다. 물의 일부분은 림 아래에 위치하는 일련의 홀을 거쳐 용기 주변의 주위로 분산된다. 물의 남은 부분은 림의 중아에 위치하는 제트 채널을 통해 흐른다. 이러한 제트 채널은 림 채널을 용기의 섬프(sump) 내에 위치하는 제트 개구부와 연결한다. 제트 개구부는 트랩웨이의 개구부에 직접 강력한 물의 흐름을 보내기 위하여 크기가 정해지며 위치한다. 물이 제트 개구부를 통하여 흐를 때, 그것은 비-분사 용기에서 달성될 수 있는 것보다 더 효과적이며 신속하게 트랩웨이를 채우도록 한다. 이러한 더 강력하고 신속한 트랩웨이로의 물의 흐름은 변기가 더 큰 직경 및 적은 굴곡 및 압축을 가지며, 차례로, 비-분사 용기와 비교하여 대량 배설물 제거에 있어서의 성능을 개량시키도록 디자인할 수 있게 한다. 비록 적은 물의 용량이 림 분사 변기의 림 외부로 흐르지만, 용기 세척 기능은 일반적으로 림 채널을 통하여 흐르는 물이 가압할 수 있을 만큼 만족스럽다. 이는 물이 더 큰 에너지를 갖고 림 홀을 나가고 더 효과적으로 용기를 세척하는 일을 할 수 있도록 허용한다.
비록 림-분사 용기가 일반적으로 비-분사보다 뛰어나지만, 물이 림을 통하여 제트 개구부로 이동해야만 하는 긴 통로는 이용가능한 많은 에너지를 낭비하고 허비한다. 직접-분사 용기는 이러한 개념을 개량하며 배설물의 대량 제거와 관련하여 더 큰 성능을 전달할 수 있다. 직접-분사 용기에 있어서, 세척용 물은 탱크를 나와서 용기 유입구 및 주 매니폴드를 통하여 흐른다. 이 점에 있어서, 물은 두 부분으로 나뉜다: 바라는 용기 세척을 달성하는 1차 목적을 갖고 림 유입 포트(inlet port)를 통하여 림 채널로 흐르는 부분 및, 제트 유입 포트를 통하여 주 매니폴드를 변기 용기의 섬프 내의 제트 개구부에 연결하는 "직접-분사 채널"로 흐르는 부분. 직접 분사 채널은 서로 다른 형태를 가질 수 있는데, 때때로 변기의 일 측 주위의 단일 방향성이거나, 혹은 대칭의 채널이 매니폴드를 제트 개구부에 연결하는 양 측의 아래로 이동하는 "듀얼(dual)이 제공돨" 수 있는데, 상기 제트 개구부는 트랩웨이의 개구부에서 강력한 물의 흐름을 직접 보내도록 크기가 정해지며 위치된다. 물이 제트 개구부를 통하여 흐를 때, 그것은 비-분사 혹은 림-분사 용기에서 달성될 수 있는 것보다 더 효과적이고 신속하게 트랩웨이를 채운다. 이러한 더 강력하고 신속한 트랩웨이로의 물의 흐름은 변기가 더 큰 트랩웨이 직경 및 최소의 굴곡 및 압축을 갖도록 디자인할 수 있게 하는데, 이는 차례로, 비-분사 및 림-분사 용기와 비교하여 대량 배설물 제거에 있어서의 성능을 개량시킨다.
몇몇 발명들이 직접 분사 개념의 최적화를 통한 사이펀식 변기의 성능 향상을 목표로 하였다. 예를 들면, 미국특허 제 5,918325호에서는, 사이펀식 변기의 성능이 트랩웨이의 형태를 개량함으로써 개량되었다. 미국특허 제 6,715162호에서는 유입구 내로 통합된 반경을 갖는 플러시 밸브의 사용 및 물의 용기 내로의 비대칭적 흐름에 의해 성능이 개량되었다.
비록 직접 제공되는 제트 용기가 현재 배설물의 대량 제거를 위한 최신 기술을 대표하지만, 여전히 개량을 위한 필요성이 존재한다. 정부 기관은 시의 물 사용자들이 그들이 사용하는 양을 감소시킬 것을 계속해서 요구하였다. 최근의 많은 초점은 변기 세척 작동에 의해 필요로 하는 물 요구량을 감소시키는 것이었다. 이러한 점을 설명하기 위하여, 각각의 세척을 위한 변기에서 사용되는 물의 양이 정부 기관에 의해 7 갤런(gallon)/플러시(1950년대 이전)로부터 5.5 갤런/플러시(1960년대 말까지), 3.5 갤런/플러시(1980년대)로 감소되었다. 1995년의 국가 에너지 정책 법(National Energy Policy Act)은 이제 미국에서 판매되는 변기는 단지 1.6 갤런/플러시(6 리터/플러시)의 물의 양을 사용할 수 있다고 지정하였다. 최근에는 캘리포니아주에서 1.28 갤런/플러시까지 더 낮아진 물의 사용을 요구하는 조례가 통과되었다. 최근에 특허 문헌에서 설명되며 상업적으로 이용할 수 있는 1.6 갤런/플러시의 변기는 이러한 낮은 수준의 물의 사용을 밀어붙일 때 지속적으로 사이펀할 수 있는 능력을 잃는다. 따라서, 제조업자들은 개량된 기술 및 변기 디자인이 개발되지 않는 한 트랩웨이 직경을 감소하며 성능을 희생할 수 밖에 없을 것이다.
다룰 필요가 있는 두 번째의, 관련 분야는 듀얼 플러시 사이클과 함께 작동할 수 있는 사이펀식 변기의 개발이다. "듀얼 플러시" 변기는 제거할 필요가 있는 배설물에 따라 선택되는 서로 다른 물의 사용을 가능하게 하는 메커니즘의 통합을 통하여 물을 절약하도록 디자인된다. 예를 들면, 플러시 사이클당 1.6 갤런은 고체의 배설물을 제거하는데 사용될 수 있으며 1.2 갤런 이하의 사이클은 액체 배설물을 위하여 사용된다. 선행기술의 변기는 1,2 갤런 이하에서는 사이펀이 어려웠다. 따라서, 디자이너 및 엔지니어들은 이러한 문제를 극복하기 위하여 고체 배설물 제거에 필요한 1.6 갤런 사이클에서의 성능을 희생하여, 트랩웨이의 크기를 감소시켰다.
개량하려는 필요가 있는 세 번째 분야는 직접 분사 변기의 용기 세척 능력이다. 직접 분사 용기의 수력 디자인 때문에, 림 채널을 들어가는 물은 가압되지 않는다. 그 결과 림을 나오는 물은 매우 낮은 에너지를 가지며 직접 분사 변기의 용기 세척 기능은 일반적으로 림 분사 혹은 비-분사보다 떨어진다.
그러므로, 물 보존 표준 및 정부의 가이드라인을 허용하는 동시에, 막힘에 저항성을 갖는 것뿐만 아니라, 플러싱 동안에 충분한 세척을 허용하는, 선행기술의 변기에서의 위에서 설명한 단점을 극복하는 변기를 위한 기술의 필요성이 존재한다.
본 발명은 인간 및 다른 배설물의 제거를 위하여 배설물을 제거하고 변기 용기를 세척하는 능력의 손상 없이 감소된 물 용량에서 작동될 수 있는, 중력을 동력으로 하는 변기에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예의 장점은, 앞에서 언급한 선행기술의 단점을 회피하는 변기를 제공하는 것에 한정하지 않고, 막히지 않으며, 더 효과적이며, 가압된 림 세척을 갖는 직접 제공되는 분사 변기를 제공한다. 그렇게 함으로써, 본 발명의 실시 예는 그것을 이용할 수 있는 위치 에너지를 최대한 활용할 수 있는 더 강력한 직접 분사를 제공한다. 여기에서의 실시 예에서, 변기는 사용자가 깨끗한 용기를 를 달성하기 위한 다중의 세척 사이클을 시작하는 필요성을 제거한다.
본 발명은 자가-세척식의, 변기를 제공할 수 있으며, 또한 플러시 당 1.6 갤런 이하 및 가능한 한 플러시 당 0.75 갤런 혹은 그 이하의 물의 사용에서 위에 언급한 모든 장점들을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 트랩웨이 크기의 절충 없이, "듀얼 플러시(dual flush)" 모드에서의 작동을 위한 사이펀식 변기를 제공한다.
본 발명은 또한 수압으로 조정되는, 향상된 성능을 위한 직접 분사 통로를 갖는 변기를 제공하며, 및/혹은 수력 손실을 감소시키는 변기를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따라, 변기 용기의 기부 섬프 출구로부터 하수 라인까지 뻗어 있는 트랩웨이를 통하는 것과 같이, 하수 배출구와 유체 접촉하는 변기 용기를 갖는 변기 용기 어셈블리를 포함하는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 형태의 신규의 개량된 변기가 제공된다. 변기 용기는 그것들의 상부 주변을 따라 용기를 플러시하기 위한 림에서 적어도 하나의 개구부를 통하여 일정하게 가압되는 세척용 물의 흐름을 수용하는 림을 갖는다. 흐름은 림 외부로 일정하게 가압되는 흐름을 제공하는 동안에, 직접 제공되는 제트에서 림 채널 및 제트 채널로 들어간다. 압력은 일반적으로 특정한 정의된 한도 내의 내부 유압 통로의 특정 기능의 상대적인 단면적을 유지함으로써 림 및 제트 채널에서 동시에 유지된다. 본 출원서는 더 큰 트랩웨이가 사이펀 능력의 손실 없이 채워지는 것을 가능하게 하는, 림의 가압이 강하고 긴 제트 흐름을 위하여 제공하는 것을 발견하였기 때문에 낮은 물의 사용에서 대량의 배설물 제거 성능 및 막힘에 대한 저항성이 유지된다.
앞의 언급에 따른, 일 실시 예에서, 본 발명은 변기 용기 어셈블리(toilet bowl assembly)를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기를 포함하는데, 변기 용기 어셈블리는 유체원(fluid source)과 유체 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구, 그것들의 상부 주변 주위에 림을 갖는 변기 용기 및 한정하는 림 채널을 포함하며, 림은 하나의 유입 포트 및 적어도 하나의 림 배출 포트(outlet port)를 가지며, 상기 림 채널 유입 포트는 유체원으로 유체를 받기 위한 변기 용기 어셈블리 유입부(inlet) 및 유체를 방출하기 위한 용기 배출부(outlet)와 유체 접촉되며, 상기 변기는 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있으며 적어도 하나의 림 배출 포트로부터 방출되는 물은 플러시 사이클 동안 시간에 대해 표시된 림 압력을 나타내는 곡선의 적분이 3 인치 H2Oㆍs를 초과하는 것과 같이 가압된다.
적어도 하나의 림 배출 포트는 바람직하게는 시간의 기간 동안, 예를 들면 적어도 1초 동안 일관된 방법으로 가압된다. 변기는 바람직하게는 적어도 하나의 림 배출 포트로부터 일반적으로 흐름과 동시에 직접 제공되는 제트를 통하여 제공될 수 있다. 또한, 여기서 변기의 바람직한 실시 예를 사용하여 플러시 사이클 동안 시간에 대해 표시된 림 압력을 나타내는 곡선의 적분이 5 인치 H2Oㆍs를 초과하는 것이 바람직하다. 게다가, 바람직한 실시 예에서, 변기는 약 4.8 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있다.
뒤따르는 실시 예에서, 변기 용기 어셈블리는 변기 용기 어셈블리로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하는데, 주 매니폴드 또한 유체를 변기 용기 어셈블리로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트로 향하게 하기 위하여 림 채널 및 직접 제공되는 제트와 유체 접촉을 하는데, 이때 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며; 상기 직접 제공되는 제트는 단면적(Ajip)을 갖는 유입 포트 및 단면적(Ajop)을 갖는 배출 포트를 가지며 직접 제공되는 제트 유입 포트 및 직접 제공되는 제트 배출 포트에서 확장하는 제트 채널을 포함하며; 상기 림 채널은 단면적(Arip)을 갖는 유입 포트를 가지며 적어도 하나의 배출 포트는 총 단면적(Arop)을 갖는데, 상기:
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop 이다. (Ⅳ)
바람직한 일 실시 예에서, 주 매니폴드의 단면적은 직접 제공되는 제트 배출 포트의 단면적 및 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 합의 약 150%보다 더 크거나 혹은 같으며, 더 바람직하게는 림 유입 포트의 단면적은 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 약 250%보다 더 크거나 혹은 같다.
다른 실시 예에서, 변기는 적어도 두 개의 서로 다는 세척 용량을 사용하여 변기의 작동을 가능하게 하는 메커니즘을 포함한다.
변기 용기 어셈블리는 변기 용기의 림에 의해 한정되는 평면을 가로지르는 방향에서 뻗어 있는 세로축을 가질 수 있는데, 상기 주 매니폴드는 일반적으로 변기 용기의 세로축을 가로지르는 방향에서 뻗는다.
또 다른 실시 예에서 본 발명은 변기 용기 어셈블리를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기를 더 포함하는데, 변기 용기 어셈블리는 유체원과 접촉하는 변기 용기 유입구, 거기에서 유체를 받기 위한 내부 공간으로 정의되는 변기 용기, 변기 용기의 상부 주변을 따라 뻗어 있는 림 및 정의되는 림 채널을 포함하는데, 상기 림은 하나의 림 채널 유입 포트 및 적어도 하나의 림 채널 배출 포트를 가지며, 상기 림 채널 유입 포트는 변기 용기 어셈블리 유입부와 유체 접촉하며 적어도 하나의 림 채널 배출 포트는 유체가 변기 용기의 내부 공간, 배설물 배출구와 유체 접촉하는 용기 배출구 및 유입 포트 및 배출 포트를 갖는 직접 제공되는 제트로 들어가도록 하기 위하여 림 채널을 통하여 흐르도록 설정되며, 상기 직접 제공되는 제트 유입 포트는 유체를 용기 내부의 하부 내로 도입하기 위한 변기 용기 어셈블리 유입부와 유체 접촉되며, 상기 변기 용기 어셈블리는 림 채널 및 직접 제공되는 제트가 일관된 가압 방법으로 유체를 용기 내로 도입할 수 있도록 설정된다.
바람직한 일 실시 예에서, 변기 용기 어셈블리는 변기 용기 어셈블리로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하며, 주 매니폴드는 또한 유체를 변기 용기 어셈블리로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트로 향하게 하기 위하여 림 채널의 유입 포트 및 직접 제공되는 제트의 유입 포트와 유체 접촉을 하는데, 이때 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며; 상기 직접 제공되는 제트의 유입 포트는 단면적(Ajip)을 가지며 직접 제공되는 배출 포트는 단면적(Ajop)을 가지며; 및 상기 림 채널의 유입 포트는 단면적(Arip)을 가지며 적어도 하나의 배출 포트는 총단면적(Arop)을 가지며, 상기:
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop 이다. (Ⅳ)
바람직하게는, 주 매니폴드의 단면적은 직접-제공되는 제트 배출 포트의 단면적 및 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 합의 약 150%보다 더 크거나 혹은 같으며, 더 바람직하게는 림 유입 포트의 단면적은 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 합의 약 250%보다 더 크거나 혹은 같다.
변기는 적어도 두 개의 서로 다른 플러시 용량을 사용하여 변기의 작동을 가능하게 하는 특정 실시 예에서의 메커니즘을 더 포함한다.
본 발명은 일 실시 예에서, 사이펀식에서,변기 용기 어셈블리를 갖는 중력을 동력으로 하는 변기를 더 포함하는데, 어셈블리는 변기 용기, 직접 제공되는 제트 및 림 채널을 한정하고 적어도 하나의 림 개구부를 갖는 림을 포함하며, 상기 유체는 직접 제공되는 제트 및 적어도 하나의 림 개구부를 통하여 용기 내로 도입되며, 약 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있는 변기를 제공하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 플러시 사이클 동안 시간에 대해 표시된 림 압력을 나타내는 곡선의 적분이 3 인치 H2Oㆍs를 초과하는 것과 같은 일관된 가압 방법으로 압력을 받는 직접 제공되는 제트 및 적어도 하나의 림 개구부로부터 변기 용기의 내부로 흐르도록 하기 위하여 유체를 유체원으로부터 변기 용기 어셈블리 유입부를 통하여 직접 제공되는 제트 및 림 채널 내로 도입시키는 단계를 포함한다.
바람직한 실시 예에서, 플러시 사이클 동안 시간에 대해 표시된 림 압력을 나타내는 곡선의 적분이 5 인치 H2Oㆍs를 초과한다. 바람직한 실시 예에서, 변기는 약 4.8 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있다.
방법에서 변기 용기 어셈블리는 변기 용기 어셈블리 유입부와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함할 수 있으며, 주 매니폴드는 변기 용기 어셈블리 유입부로부터 유체를 받을 수 있으며, 주 매니폴드는 유체를 용기 유입부로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트로 향하도록 하기 위하여 림 채널 및 직접 제공되는 제트와 유체 접촉되며, 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며; 상기 직접 제공되는 제트는 단면적(Ajip)을 갖는 유입 포트를 가지며 및 단면적(Ajop)을 갖는 배출 포트를 가지며; 및 상기 림 채널은 단면적(Arip)을 갖는 유입 포트 및 총단면적(Arop)을 갖는 적어도 하나의 배출 포트를 가지며, 상기 방법은 아래와 같도록 하기 위하여 용기를 설정하는 단계를 더 포함한다:
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop 이다. (Ⅳ)
본 방법의 바람직한 실시 예에서, 주 매니폴드의 단면적은 직접-제공되는 제트 배출 포트의 단면적 및 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 합의 약 150%보다 더 크거나 혹은 같으며, 더 바람직하게는 림 유입 포트의 단면적은 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적의 합의 약 250%보다 더 크거나 혹은 같다.
본 발명의 다양한 다른 장점, 및 특징들이 상세한 설명으로부터 쉽게 자명해질 것이며 신규의 특징들이 특히 부가된 청구항들로부터 지적될 것이다.
다음의 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명뿐만 아니라, 전술한 요약이 첨부한 도면과 함께 읽혀질 때 더 잘 이해될 것이다. 본 발명의 설명을 위하여, 현재 바람직한 도면의 실시 예가 도시된다. 그러나, 본 발명은 도시된 정확한 배열 및 수단에 한정되지 않는다는 것을 명심해야 한다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변기용 화장실 변기의 종단면도이다;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변기를 위한 변기 용기 어셈블리의 다양한 양상을 통한 유체의 흐름을 나타내는 플로 다이어그램이다;
도 3은 도 1의 변기 용기 어셈블리의 내부 물 챔버(chamber)의 배경도이다;
도 4는 도 1 및 3의 변기 용기 어셈블리의 내부 물 챔버의 더 확대된 배경도이다;
도 5는 실시 예 8-12로부터의 데이터를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 6은 1.2초에서 플러시 사이클 내로의, 실시 예 8-12, 예를 들면, 실시 예 12에서의, 실험의 센터 포인트를 위한 CFD 시뮬에이션의 측면도이다;
도 7은 실시 예 8-12를 위한 배출 포트의 총 면적(평방 인치로 측정) 대 주 매니폴드의 단면적(평방 인치로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 8은 실시 예 13-17로부터의 데이터를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 9는 1.08초에서 플러시 사이클 내로의, 실시 예 13-17, 실시 예 17에서의 실험의 센터 포인트를 위한 CFD 시뮬에이션의 측면도이다;
도 10은 실시 예 13-17을 위한 배출 포트의 총 면적(평방 인치로 측정) 대 주 매니폴드의 단면적(평방 인치로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 11은 비교 실시 예 1을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 12는 비교 실시 예 2를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 13은 비교 실시 예 3을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 14는 비교 실시 예 4를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 15는 비교 실시 예 5를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 16은 비교 실시 예 6을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 17은 비교 실시 예 7을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 18은 모두 플러시 당 1.28 갤런에서, 실시 예 18에서 언급된 선행기술을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다; 및
도 19는 실시 예 18의 본 발명의 변기를 위한 압력(물의 인치로 측정) 대 시간(초로 측정)의 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변기용 화장실 변기의 종단면도이다;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변기를 위한 변기 용기 어셈블리의 다양한 양상을 통한 유체의 흐름을 나타내는 플로 다이어그램이다;
도 3은 도 1의 변기 용기 어셈블리의 내부 물 챔버(chamber)의 배경도이다;
도 4는 도 1 및 3의 변기 용기 어셈블리의 내부 물 챔버의 더 확대된 배경도이다;
도 5는 실시 예 8-12로부터의 데이터를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 6은 1.2초에서 플러시 사이클 내로의, 실시 예 8-12, 예를 들면, 실시 예 12에서의, 실험의 센터 포인트를 위한 CFD 시뮬에이션의 측면도이다;
도 7은 실시 예 8-12를 위한 배출 포트의 총 면적(평방 인치로 측정) 대 주 매니폴드의 단면적(평방 인치로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 8은 실시 예 13-17로부터의 데이터를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 9는 1.08초에서 플러시 사이클 내로의, 실시 예 13-17, 실시 예 17에서의 실험의 센터 포인트를 위한 CFD 시뮬에이션의 측면도이다;
도 10은 실시 예 13-17을 위한 배출 포트의 총 면적(평방 인치로 측정) 대 주 매니폴드의 단면적(평방 인치로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 11은 비교 실시 예 1을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 12는 비교 실시 예 2를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 13은 비교 실시 예 3을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 14는 비교 실시 예 4를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 15는 비교 실시 예 5를 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 16은 비교 실시 예 6을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 17은 비교 실시 예 7을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다;
도 18은 모두 플러시 당 1.28 갤런에서, 실시 예 18에서 언급된 선행기술을 위한 압력(물의 인치(in.H2O)로 측정) 대 시간(초로 측정)의 상관 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다; 및
도 19는 실시 예 18의 본 발명의 변기를 위한 압력(물의 인치로 측정) 대 시간(초로 측정)의 관계의 그래픽 리프리젠테이션이다.
여기에 설명되는 변기 시스템은 직접-분사 시스템뿐만 아니라 림-분사 시스템의 유리한 특징들을 제공한다. 변기 시스템의 내부 물 채널은 직접-분사 시스템의 림을 나가는 물이 가압되는 것과 같이 디자인된다. 변기는 감소된 물 사용에서 여전히 우수한 용기 청결을 전달하는 동안 오늘날의 변기 플러시 당 1.6 갤런과 일치하는 막힘에 대한 저항성을 유지할 수 있다.
이제 도 1을 언급하면, 중력을 동력으로 하는, 사이펀식 변기용 변기 용기 어셈블리가 도시된다. 일반적으로 거기에 10으로 언급되는, 변기 용기 어셈블리가 탱크 없이 도시된다. 그러나, 도시되는 것과 같은 변기 용기 어셈블리(10)를 가지며 여기에 설명되는 모든 변기가 본 발명의 범위에 있으며, 변기 용기 어셈블리는 본 발명에 따른 변기를 형성하기 위하여 변기 탱크(도시되지 않음) 혹은 배관 시스템(도시되지 않음)에 관여되는 벽에 장착된 플러시 시스템에 부착될 수 있다. 따라서, 여기에 변기 용기 어셈블리를 갖는 모든 변기는 본 발명의 범위 내에 있으며, 탱크 혹은 다른 소스(source)이건 간에, 변기를 세척하기 위하여 유체를 변기 용기 어셈블리 내로 도입하기 위한 본질 및 메커니즘은 중요하지 않은데, 그 이유는 그러한 탱크 혹은 수원은 본 발명의 변기에서 변기 용기 어셈블리와 함께 사용되기 때문이다. 아래에 상세히 설명되는 것과 같이, 본 발명에 따른 변기 용기 어셈블리를 갖는 변기의 바람직한 실시 예들은 약 6.0 리터(1.6 갤런) 이하의 플러시 용량 및 더 바람직하게는 플러시 당 4.8 리터(1.3 갤런) 이하 및 더 바람직하게는 3.8 리터(1.0 갤런) 이하에서 뛰어난 대량 배설물 제거 및 용기 세척을 전달할 수 있다. 이러한 명세서를 기초로 하여 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서의 이러한 기준을 달성할 수 있다는 것에 의해, 그것이 변기가 높은 플러시 용량에서 좋은 기능을 하지 않는다는 것을 의미하는 것이며 일반적으로 높은 플러시 용량에서 뛰어난 세척 성능을 달성할 수 있으나, 그러한 성능은 넓은 범위의 플러시 용량에서 작동할 수 있는 변기는 힘든 물 보존 요구사항을 만나는 6.0 리터 이하의 낮은 플러시 용량에서도 여전히 유리한 배설물 제거 및 용기 세척을 달성할 수 있다는 것을 의미한다는 것이 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되어야만 한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 변기 용기 어셈블리(10)는 트랩웨이(12), 거기에 림 채널(16)을 한정하기 위하여 설정된 림(14)을 포함한다. 림 채널은 세척용 물과 같은, 유체를 림 채널 내로부터 용기(20) 내로 도입하기 위하여 거기에 적어도 하나의 배출 포트를 갖는다. 어셈블리는 기부 섬프 부(bottom sump portion, 22)를 포함한다. 직접 제공되는 제트(24, 도 3 및 4에 잘 도시됨)는 직접 제공되는 제트 유입 포트(28) 사이에서 직접 제공되는 제트 배출 포트(30)로 뻗어 있는 제트 채널 혹은 통로(26)를 포함한다. 도시되는 것과 같이, 전체 구조 내에 용기(20) 주위를 바깥쪽으로 만곡하기 위하여 움직이는 그러한 두 개의 채널(26)이 있다. 채널은 단일의 직접 제공되는 제트 배출 포트(30) 내로 공급하는데, 그러나, 하나 이상의 그러한 직접 제공되는 제트 배출구가 각각 하나의 채널의 단 혹은 다수의 그러한 채널의 단에 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 제트 흐름을 도시되는 듀얼-채널로부터 단일의 직접 제공되는 제트 배출구(30)로 모으는 것이 바람직하다. 변기 어셈블리는 또한 트랩웨이(12)의 일반적인 입구인 배출구(32)를 갖는다. 트랩웨이(12)는 하수 배출구(34) 내로 물을 내리고 비우는 사이펀을 제공하기 위하여 도시되는 것과 같이 구부러진다.
변기 용기 어셈블리(10)는 각각 도시 혹은 다른 유체 공급원으로부터 물과 같은 유체를 제공하는, 탱크(도시되지 않음), 벽에 장착된 유수 장치(flusher) 등으로부터의 세척용 물과 같은 유체원과 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구(36)를 갖는다. 만약 탱크가 존재하였다면, 변기 용기 어셈블리 유입구(36) 위로 변기 용기 어셈블리의 뒷부분의 위에 결합될 것이다. 대안으로, 만약 탱크가 변기 용기 어셈블리 유입구(36) 위에 위치한다면 탱크는 변기 용기 어셈블리(10)의 바디(body)에 절대 필요할 수 있다. 그러한 탱크는 플러시 사이클 후에 용기를 신선한 물로 다시 채우기 위한 밸브 메커니즘뿐만 아니라, 용기로부터 하수 라인으로 사이펀을 시작하기 위하여 사용되는 물을 포함할 수 있다. 모든 그러한 밸브 혹은 플러시 메커니즘은 본 발명과 함께 사용하기 적합하다. 본 발명은 또한 다양한 듀얼- 혹은 멀티-플러시 메커니즘과 함께 사용될 수 있다. 그러므로 선행기술에서 알려지거나 혹은 미래에 개발되려는 듀얼- 혹은 멀티- 플러시을 제공하는 그러한 메커니즘을 포함하는, 플러싱 사이펀을 작동시키고 물을 유입구(36) 내로 도입할 수 있는 수원과 접촉하는 모든 탱크, 메커니즘 등은 만일 그러한 메커니즘이 유체를 용기 어셈블리에 제공할 수 있으며 림 채널의 유입 포트 및 직접 제공되는 제트의 유입 포트와 유체 접촉한다면 여기에서의 변기 용기 어셈블리와 함께 사용될 수 있다는 것을 본 명세서를 기초로 하여 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되어야만 한다.
유입구(36)는 유체의 유입구로부터 직접 제공되는 제트(24) 및 림 채널(16)로의 유체 접촉을 고려한다. 바람직하게는, 유체는 유입구(36)로부터 먼저 흐름이 직접 제공되는 제트 유입 포트(28)로 들어가는 제 1 흐름 및 유입 포트(40) 내로 들어가는 제 2 흐름으로 분리되는 주 매니폴드를 통하여 림 채널(16) 내로 흐른다. 직접 제공되는 제트 유입 포트(28)로부터, 유체는 제트 채널(26) 내로 흐르며 결국은 직접 제공되는 제트 배출 포트(30)를 통과한다. 림 채널의 유입 포트(40)로부터, 유체는 림 채널을 통하여 바람직하게는 양 방향(혹은 변기 용기 어셈블리는 또한 단지 한 방향에서 흐르도록 형성될 수 있다)으로 들어와서 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 림 배출 포트(18)를 통하여 외부로 나간다. 림 배출 포트는 다양한 단면의 형태(둥근, 사각의, 타원형의, 삼각의, 슬릿(slit)-같은, 등)로 설정될 수 있으나, 그러한 포트는 편리성을 위하여 바람직하게는 일반적으로 둥글게, 더 바람직하게는 일반적으로 단면 구성에서 원형(circular)으로 제조되는 것이 바람직하다.
여기에서 설명되는 것과 같은 변기 용기 어셈블리(10)를 포함하는 본 발명에 따른 변기에 있어서, 세척용 물은, 예를 들면, 수 탱크(도시되지 않음)로부터 변기 용기 어셈블리 유입구(36)를 통하여 변기 용기(20) 내로 들어가며, 바람직하게는 주 매니폴드(38) 내로 들어간다. 유입구(28)로부터 가장 먼 주 매니폴드의 단(42)에서, 물이 분리된다. 위에서 설명한 것처럼, 물의 제 1 흐름은 직접 제공되는 제트(24)의 유입 포트(28)를 통과하며 제트 채널(26) 내로 흐른다. 제 2 혹은 나머지 흐름은, 위에서 설명한 것처럼, 림 유입 포트(40)를 통하여 림 채널(16) 내로 흐른다. 직접 제공되는 제트 채널(26)에서의 물은 섬프(22)에서 제트 배출 포트(30)로 흐르며 강력하고, 가압된 물의 흐름을 또한 트랩웨이 개구부(32)인 용기 배출구에 향하게 한다. 이러한 강력하게 가압된 물의 흐름은 용기 및 하수 배출구(34)와 접촉하는 하수 라인에서의 내용물을 비우기 위한 트랩웨이(12)에서 신속히 사이펀을 시작할 수 있다. 림 채널(16)을 통하여 흐르는 물은 강력하게, 가압된 물이 플러시 사이클 동안에 용기를 세척하는데 도움이 되는 다양한 림 배출 포트(18)로 나오도록 야기한다.
도 2에서는, 직접 제공되는 제트 변기의 유압 통로의 바람직한 주요 특징들이 플로차트에 설명된다. 물은 탱크(44)로부터 플러시 밸브(46)의 배출구 및 용기 유입구(36)를 통하여 흐르며 변기 용기 어셈블리(10)의 주 매니폴드(38) 내로 흐른다. 주 매니폴드(38)는 그리고 나서 물을 두 개 혹은 그 이상의 흐름으로 분리한다: 하나는 직접 제공되는 제트 유입 포트(28)를 통하여 제트 채널(24) 내로 통과하며 다른 하나는 림 유입 포트(40)를 통하여 림 채널(16) 내로 통과한다. 림 채널로부터의 물은 림 배출 포트(18)를 통하여 통과하며 변기의 용기(20)로 들어온다. 제트 채널로부터의 물은 직접 제공되는 제트 유입 포트(30)를 통하여 통과하며 변기의 용기(20)에서 림 채널(16)로부터의 물과 다시 모아진다. 재결합된 흐름은 배설물 배출구 및 배수 라인으로 향하는 트랩웨이(12)를 통과하여 용기를 나간다.
도 3은 본 발명에 따른 직접 제공되는 제트 변기의 내부 물 채널의 배경도를 도시한다. 주 매니폴드(38), 제트 채널(24), 및 채널을 한정하는 림(14)이 트랩웨이(12)와 함께 하나의 디자인으로서 도시되는데, 상기 부분이 부분적으로 단절된 도로서 도시되며 상기 부분은 섬프(22)의 길이일 수 있는 거리에 의해 단절된 부분일 수 있다. 도 4에서, 주 매니폴드(38), 제트 채널(24), 및 림(14)은 분리되며 확대 배경도에서 림 유입 포트(40) 및 직접 제공되는 유입 포트(28)가 더 잘 도시된다. 도 1, 3 및 4에서 도시되는 것과 같은 본 발명의 실시 예에서, 주 매니폴드, 제트 채널, 및 림 채널은 연속하는 챔버로서 형성된다. 다른 실시 예에서, 그것들은 분리된 챔버로서 형성될 수 있으며 홀은 림 유입 포트 및 제트 유입 포트를 생성하는 제조 과정 동안에 열린다.
본 발명의 변기 용기 어셈블리에 사용되는 실제 형상은 다양할 수 있는데, 그러나 도 2에서 약술한 기본적 흐름 통로를 여전히 유지할 수 있다는 것을 이해하여야만 한다. 예를 들면, 직접-분사 유입 포트는 용기의 일 측 주의를 비대칭적으로 구동하는 하나의, 단일 제트 채널 내로 이르게 할 수 있다. 혹은 용기의 양 측 주위를 대칭적으로 혹은 비대칭적으로 구동하는 두 개의, 듀얼 제트 채널 내로 이르게 할 수 있다. 제트 채널, 림 채널, 주 매니폴드 등이 이동하는 실제 통로는 3차원에서 다양할 수 있다. 다양한 직접 제공되는 제트 변기의 모든 가능한 변경이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명자들은 명시된 챔버 및 통로의 단면적 및/혹은 체적을 제어함으로써, 다양한 선행기술의 림-제공 제트 디자인의 용기 세척 능력과 결합하고 또한 다양한 직접 분사되는 제트 디자인의 대량 제거 능력을 제공하는, 본 발명에 따른 변기 용기 어셈블리를 갖는 변기가 적은 세척 용량에서 뛰어난 유압 성능을 갖도록 제공될 수 있다는 것을 발견하였다.
직접-분사 변기에서 림의 가압이 용기 세척을 위한 앞에 설명한 장점을 제공하나, 본 발명자들은 또한 고성능이 트랩웨이의 단면적에서 중요한 희생을 필요로 하지 않고 매우 적은 플러시 용량으로 확장될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 림의 가압이 유압 성능에 이중 충격을 갖는다는 것을 발견하였다. 먼저, 림 홀로 나가는 가압된 물은 차례로, 변기 용기에 부착된 배설물 상에 큰 전단력을 가하는 큰 속도를 갖는다. 따라서, 적은 물이 림에 분할될 수 있으며 많은 물 제트에 분할될 수 있다. 두 번째로, 림이 가압할 때, 림 유입 포트 위로 증가된 배압(back pressure)을 가하는데, 이는 차례로, 제트 물의 힘 및 기간을 증가시킨다. 이러한 두가지 결합 요소는 길고 강한 제트 흐름을 위하여 제공되며, 변기 디자이너가 사이펀 능력의 손실 없이 큰 용량을 갖는 트랩웨이을 사용하는 선택권을 허용한다. 따라서, 림의 가압은 더 강력한 림 세척을 위하여 제공할 뿐만 아니라, 림을 세척하는데 필요로 하는 물을 감소함으로써 적은 물 소비를 가능하게 하며, 더 큰 트랩웨이가 사이펀의 손실 없이 낮은 플러시 용량에서 사용될 수 있게 하는, 더 강력한 제트를 위하여 제공한다.
앞서 말한 장점을 달성하고 플러시 당 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 뛰어난 변기 성능을 제공하는 능력은 가압된 물의 강력한 흐름이 일반적으로 제트 배출 포트(30) 및 림 배출 포트(18)로부터 동시에 흐르는 것과 같이 일반적으로 림 채널(16) 및 직접 분사 채널(24)을 동시에 가압하는 것에 의존한다. 여기에 사용되는 "일반적으로 동시의" 흐름 및 가압은 림 및 직접 분사 채널 흐름을 통한 각각의 가압된 흐름이 적어도 그것들이 동시에 발생하는 시간의 일 부분을 위하여 발생하는 것을 의미하는데, 그러나, 림 및 제트 채널로의 흐름을 위한 특정한 시작 및 종료 시간은 다소 변할 수 있다. 즉, 제트를 통한 흐름은 직접 제트 채널 아래 및 제트 배출 포트 외부로 이동하며 가압된 흐름에서 림 채널 배출구를 통하여 통과하는 물이 들어가는 것과 다른 시간에서 섬프 구역으로 들어가며 이들 흐름 중 하나는 다른, 그러나 적어도 플러시 사이클의 일부를 통하여, 흐름이 동시에 발생하기 전에 멈출 수 있다.
림 채널(16) 및 직접 분사 채널(24)의 가압은 바람직하게는 (Ⅰ)-(Ⅳ)의 관계식과 같은 상대적인 단면적을 유지함으로써 달성된다:
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop 이다. (Ⅳ)
상기 Apm는 주 매니폴드(38)와 같은, 주 매니폴드의 단면적이며, Ajip는 직접 제공되는 제트 유입 포트(28)와 같은 제트 유입 포트의 단면적이며, Arip는 림 유입 포트(40)와 같은 림 유입 포트의 단면적이며, Ajop는 직접 제공되는 제트 배출 포트(30)와 같은 제트 배출 포트의 단면적이며, Arop는 림 배출 포트(18)와 같은 림 배출 포트의 총 단면적이다. 이러한 파라미터 내의 물 채널의 기하학의 유지는 탱크에서의 물 머리를 중력을 통하여 이용할 수 있는 위치 에너지를 최대화하는 변기를 위하여 허용한다. 또한, 이러한 파라미터 내의 물 채널의 기하학의 유지는 일반적으로 동시에 직접 제공되는 제트 변기에서 림 및 제트 채널의 가압을 가능하게 한다. 이러한 관계식 계산의 목적을 위하여 여기에 측정되는 것과 같이, 모든 면적 파라미터는 유입구/배출구 면적의 합을 의미하기 위한 것이다. 예를 들면, 복수의 림 배출 포트가 바람직하기 때문에, 림 배출 포트의 면적은 각각의 배출 포트의 개개 면적의 모든 합이다. 유사하게, 만약 다수의 제트 흐름 채널 혹은 배출구/유입구 포트가 사용된다면, 제트 유입구 면적 혹은 제트 배출구 면적은 각각 모든 제트 유입구 포트의 면적 및 모든 제트 배출구 포트의 합이 될 것이다.
관계식 (Ⅲ) 및 (Ⅳ)와 관련하여, 그러한 관계식은 림 배출 포트 및 직접 제공되는 제트 배출 포트의 면적의 합에 대한 주 매니폴드 면적의 비율 및 림 배출 포트에 대한 림 유입 포트 면적의 비율과 관련하여 일반적으로 최소값을 제공하지만, 그러한 비율은 여기에서 설명한 것과 같은 이익이 쉽게 달성될 수 없는 최대에 도달할 수 있다는 것을 명심하여야 한다. 또한 성능이 가장 유익할 것 같은 그러한 비율을 위한 값이 존재한다. 그 결과 관계식 (Ⅲ)과 관련하여, 림 배출 포트 및 직접 제공되는 제트 배출 포트의 면적의 합에 대한 주 매니폴드 면적의 비율은 바람직하게는 약 150%에서 2300%까지이며, 더욱 바람직하게는 약 150%에서 약 1200%까지이다. 또한 관계식 (Ⅳ)와 관련하여, 림 배출 포트에 대한 림 유입 포트 면적의 비율은 약 205%에서 약 5000%까지이며, 더욱 바람직하게는 약 250%에서 약 3000%가지인 것이 바람직하다.
그러한 파라미터를 만날 수 있는 면적의 대표적인 실시 예가 아래의 표 1에 도시된다.
[표 1]
제트 채널의 단면적인, Ajc 및 림 채널의 단면적인, Arc 또한 중요하나 위의 관계식 (Ⅰ)-(Ⅳ)에 설명된 요소만큼 중요하지는 않다. 일반적으로, 제트 채널은 단면적의 범위가 Ajip 및 Ajop 사이에서 계량화되어야 한다. 그러나, 실제로, 제트 채널은 항상 적어도 부분적으로 물로 채워져 있는데, 이는 제트 채널의 단면적 상의 상부 경계가 다소 덜 중요하도록 만든다. 그러나, 제트 채널이 너무 압축성이 있으며 너무 팽창력이 있는 포인트가 분명히 존재한다. 림 채널의 단면적은 또한 림이 플러시 사이클 동안 완전히 채워지지 않도록 되기 때문에, 덜 중요하다. 전산 유체 역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션은 물이 림 채널의 하부 벽을 따라 타고 내리며, 모든 림 배출 포트가 채워질 때, 압력이 물 층 위의 공기에서 형성되기 시작한다는 것을 명백히 보여준다. 림 크기의 증가는 따라서 비례적으로 림 압력을 감소시킬 수 있다. 그러나 효과는 심미적으로 수용할 수 있는 변기 림의 바람직한 범위 내에서 중요하지 않을 수 있다. 물론, 림의 단면적이 너무 압축성이 있는 낮은 제한 또한 존재한다. 최소에서, 림 채널의 단면적은 림 배출 포트의 총 면적을 초과하여야 한다.
위의 네 가지 관계식에 부가하여, 다른 특정한 기하학적 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 기능을 달성하는데 관련이 있다. 일반적으로, 모든 물 채널 및 포트는 흐름에서의 불필요한 압축성을 피하도록 디자인되어야 한다. 통로 혹은 포트의 과도한 좁음 혹은 과도한 굴곡, 각도, 혹은 흐름 통로의 방향에서의 다른 변화의 결과로 압축이 존재할 수 있다. 예를 들면, 제트 채널은 바람직한 범위 내에서 단면적을 가질 수 있는데, 만약 급격하게 방향이 바뀌면, 방향의 변화에 의해 발생하는 난류에 의해 에너지는 잃어버릴 것이다. 혹은, 제트의 평균 단면적은 바람직한 범위 내에서 존재할 것이나, 만약 압축 혹은 큰 개구부가 존재하는 것과 같이 단면적에서 변경되면 성능에서 떨어질 것이다. 또한, 채널은 물의 흐름을 과도하게 압축하지 않고 물을 채우도록 요구되는 용량을 최소화하도록 디자인되어야 한다. 더욱이, 흐르는 물이 마주치는 각도는 그것들의 유효 단면적에의 영향을 가질 수 있다. 예를 들면, 만약 림 유입 포트가 물의 흐름 통로와 평행한 위치에 위치하면, 동일한 단면적의 포트가 흐름의 방향과 수직으로 위치할 때보다 더 적은 물이 포트로 들어갈 것이다. 마찬가지로, 변기의 유압 채널을 통하는 두드러지는 물의 흐름은 아래쪽이다. 흐르는 물에 대하여 아래쪽으로의 방향에 위치하는 포트는 위쪽으로의 방향에서 위치하는 포트보다 더 큰 유효 면적을 갖는다.
실제로, 본 발명 하에서의 고성능의, 적은 물 사용 변기는 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 표준 제조 기술에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 주 매니폴드, 제트 유입 포트, 림 유입 포트, 림 채널, 제트 채널, 제트 배출 포트 및 림 배출 포트의 기하학 및 단면적은 슬립 주조(slip casting)를 위하여 사용되는 기하학 혹은 게이지(gage) 혹은 템플릿(template)을 사용하여 손으로의 정밀한 절단에 의해 제어될 수 있다.
본 발명은 이제 다음의 한정되지 않는 실시 예들 및 비교 실시 예들로서 설명될 것이다.
실시 예
본 발명의 유용성을 제공하기 위하여 실시 예들이 여기에 제공되나 본 발명의 범위에 한정하여서는 안된다. 실시 예들로부터의 데이터는 표 2에 요약된다. 뒤따르는 모든 실시 예에서, 비교 및 본 발명의 변기의 몇몇 기하학적 측면이 설명되고 논의될 것이다. 기하학적 요소들이 다음과 같이 정의되고 측정된다:
"플러시 밸브 배출구 면적": 이것은 물이 주 매니폴드를 나가고 들어오는 플러시 밸브의 가장 하단 부의 내무 직경을 측정함으로써 계산된다.
"주 매니폴드의 단면적": 이것은 용기 유입구의 가장자리로부터 2 인치(5.08 ㎝) 하류의 거리에서 변기의 주 매니폴드의 단면적으로 측정된다. 변기는 그 면적에서 구획되며 단면의 기하학은 0.10 평방 인치의 그리드(grid)와 비교함으로써 측정된다.
"제트 유입 포트 면적": 이것은 물이 제트 채널로 들어가기 바로 전에 채널의 단면적으로 정의된다. 몇몇의 변기 디자인에 있어서, 이러한 포트는 제트 통로 및 림 통로 사이의 손으로 자르거나 혹은 구멍을 낸 개구부로 정의된다. 다른 디자인에 있어서는, 도 1 및 3에 도시되는 것과 같이, 통로는 더 유동적이며 주 매니폴드로부터 제트 채널로의 전환은 덜 가파르다. 이 경우에 있어서, 제트 유입 포트는 도 4에서 설명되는 것과 같이, 주 매니폴드 및 제트 채널의 논리적 전환점으로 간주된다.
"림 유입 포트 면적": 이것은 주 매니폴드 및 림 채널 사이의 전환점에서의 흐름 통로의 단면적으로 정의된다. 몇몇 변기 디자인에 있어서, 이러한 포트는 제트 통로 및 림 통로 사이의 손으로 자르거나 혹은 구멍을 낸 개구부로 정의된다. 다른 디자인에 있어서는, 도 1 및 3에 도시되는 것과 같이, 통로는 더 유동적이며 주 매니폴드로부터 제트 채널로의 전환은 덜 가파르다. 이 경우에 있어서, 림 유입 포트는 도 4에서 설명되는 것과 같이, 주 매니폴드 및 림 채널의 논리적 전환점으로 간주된다.
"제트 배출 포트 면적": 이것은 제트 개구부의 점토 본을 만들어서 이것을 0.10 인치(0.254 ㎝) 섹션과 비교함으로써 측정된다.
"림 배출 포트 면적": 이것은 림 홀의 직경을 측정하고 각각의 주어진 홀의 직경의 수를 곱함으로써 계산된다.
"섬프 용량": 이것은 위어가 넘쳐 흐르기 전의 변기 용기에 주입되는 물의 최대량이다. 그것은 위어에 의해 결정되는 물의 평형 레벨 아래의 제트 채널 및 트랩웨이의 용량뿐만 아니라 용기 자체 내에서의 용량을 포함한다.
"트랩 직경": 이것은 트랩웨이를 통하여 1/16 인치의 직경 증가를 갖는 구형을 통과함으로써 측정된다. 트랩웨이의 전체 길이를 통과하려는 최대 구형을 트랩웨이 직경으로 정의한다.
"트랩 용량": 이것은 섬프 내의 유입구로부터 하수 배관에서 배출구까지의 트랩웨이의 전체 길이의 용량이다. 그것은 트랩웨이의 배출구를 막고 트랩웨이의 유입구가 역류할 때까지의 물을 갖는 트랩웨이의 전체 길이를 채움으로써 측정된다. 물이 전체 챔버를 통과하고 채우는가를 보증하기 위하여 채우는 동안 용기의 위치를 변경하는 것이 필요하다.
"최고 유속(peak flow rate)": 이것은 완전한 변기 시스템의 플러시 사이클을 시작하여 변기의 배출구로부터 배출된 물을 전자 저울 상에 위치한 용기 내로 바로 수집함으로써 측정된다. 저울은 데이터 수집 시스템을 갖는 컴퓨터와 결합되어 있으며, 용기 내의 질량은 매 0.05초마다 기록된다. 최고 유속은 시간에 대한 질량(dm/dt)의 미분의 최대로 결정된다.
"최고 흐름 시간(peak flow time)": 이것은 플러시 사이클의 시작 및 최고 유속의 발생 사이의 시간으로서의 최고 유속 측정에 따라 계산된다.
"림 압력": 이것은 9시 위치에서 변기 림의 상단에서 홀을 드릴링(drilling)하고, 12시에서의 림 유입 포트의 위치를 고려함으로써 측정된다. 이러한 홀 및 Pace Scientific사의 P300-10"D 압력 변환기 사이에 밀폐된 연결이 만들어진다. 변환기는 데이터 수집 시스템에 결합되며 압력 기록이 플러시 사이클 동안 0.005초 간격으로 기록된다. 이러한 데이터는 그리고 나서 8개의 연속적인 기록을 평균함으로써 평활화되며, 그 결과 0.040초의 간격이 된다. CFD 시뮬레이션은 또한 다양한 실험상의 변기 기하학을 위하여 플러시 사이클 동안 림 압력을 계산하도록 사용된다. CFD 시뮬레이션을 위한 압력 계산의 간격 시간 또한 0.040초이다.
"용기 세척(bowl scour)": 이것은 용기 내부에 물 1과 혼합된 미소 페이스트(miso paste) 2로부터 만들어진 미소 페이스트의 같은 코팅(coating)을 적용함으로써 측정된다. 재료는 용기 세척 능력을 평가하기 위하여 변기를 세척하기 전에 3분 동안 건조시키는 것을 허용한다. 반 정량적 "용기 세척 스코어(Bowl Scour Score)"는 다음의 단계를 사용하여 주어진다.
5 - 한 번의 세척으로 모든 테스트 용기가 용기 표면으로부터 완전히 세척된다.
4 - 한 번의 세척으로 전체 면적의 1 평방 인치 미만이 용기 표면상에 세척되지 않은 채로 남아 있으며 두 번의 세척으로 완전히 세척된다.
3 - 한 번의 세척으로 전체 면적의 1 평방 인치보다 더 큰 면적이 용기 표면상에 세척되지 않은 채로 남아 있으며 두 번의 세척으로 완전히 세척된다.
2 - 두 번의 세척으로 전체 면적의 ½ 평방 인치 미만이 용기 표면상에 세척되지 않은 채로 남아 있는다.
1 - 두 번의 세척으로 전체 면적의 ½ 평방 인치보다 더 큰 면적이 용기 표면상에 세척되지 않은 채로 남아 있는다.
0 - 세 번의 세척으로 전체 면적의 ½ 평방 인치보다 더 큰 면적이 용기 표면상에 세척되지 않은 채로 남아 있는다.
실시 예 1(비교)
상업적으로 이용가능한, 대칭의, 듀얼형 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 1,000g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 11은 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 어떠한 일관된 압력도 관찰되지 않았으며, 단지 동적 변동에 의한 작은 스파이크(spike)만이 관찰되었다. 압력-시간의 적분은 0.19 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 가압이 거의 완전히 없는 것을 나타낸다.
표 2에서, 림 가압이 없는 이유는 명백하다. 변기는 본 발명에서 상술한 기준을 만족시키지 못하였는데, 림 출구 포트 면적이 여기에 가르친 것의 두 배 더 크거나 긴 대신에, 실제로 림 유입 포트 면적보다 크다. 주 매니폴드의 단면적 또한 림 배출 포트 면적 및 제트 배출 포트 면적의 결합 크기에는 너무 작았다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 4를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.17 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.17 갤런에서의 용기 세척 스코어는 3으로 감소되었다.
실시 예 2(비교)
상업적으로 이용가능한, 단일의 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 1,000g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 12는 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 어떠한 일관된 압력도 관찰되지 않았으며, 단지 동적 변동에 의해 베이스라인(baseline) 위에 매우 약한 신호만이 관찰되었다. 압력-시간의 적분은 0.13 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 가압이 거의 완전히 없는 것을 나타낸다.
표 2에서, 림 가압이 없는 이유는 명백하다. 변기는 본 발명에서 상술한 기준을 만족시키지 못하였다. 림 유입 포트 면적는 림 배출 포트 면적의 2배보다 작았으며, 주 매니폴드의 단면적 또한 림 배출 포트 면적 및 제트 배출 포트 면적의 결합 크기에는 너무 작았다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.33 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.33 갤런에서의 용기 세척 스코어는 1로 감소되었다.
실시 예 3(비교)
상업적으로 이용가능한, 대칭의, 듀얼형 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 1,000g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 13은 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 약하며, 불규칙한 신호가 발견되었으나, 적어도 1초 동안 지속되는 최대 압력은 단지 0.2 H2O의 인치였다. 압력-시간의 적분은 1.58 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 최소 및 효과 없는 가압을 나타낸다.
표 2에서, 림 가압이 없는 이유는 명백하다. 림 유입 포트 면적는 림 배출 포트 면적의 2배보다 작다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.31 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.31 갤런에서의 용기 세척 스코어는 1로 감소되었다.
*실시 예 4(비교)
상업적으로 이용가능한, 대칭의, 듀얼형 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 1,000g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 14는 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 어떠한 일관된 압력도 관찰되지 않았으며, 단지 동적 변동에 의해 베이스라인 위에 매우 약한 신호만이 관찰되었다. 압력-시간의 적분은 0.15 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 가압이 거의 완전히 없는 것을 나타낸다.
표 2에서, 림 가압이 없는 이유는 명백하다. 림 유입 포트 면적는 림 배출 포트 면적의 2배보다 작다. 더하여, 림 유입 포트는 흐름의 방향과 거의 평행하게 위치하는데, 이는 그것의 효과적인 단면적을 크게 감소시킨다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.31 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.31 갤런에서의 용기 세척 스코어는 4로 감소되었다.
실시 예 5(비교)
상업적으로 이용가능한, 대칭의, 듀얼형 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 800g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 15는 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 어떠한 일관된 압력도 관찰되지 않았으며, 단지 동적 변동에 의해 베이스라인 위에 매우 약한 신호만이 관찰되었다. 압력-시간의 적분은 1.11 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 최소 및 효과 없는 가압을 나타낸다.
표 2에서, 림 가압이 없는 이유는 명백하다. 림 유입 포트 면적는 림 배출 포트 면적의 2.5배보다 작은데, 이는 비록 모든 다른 파라미터가 만난다 하더라도, 변기가 지속적인 림 압력 및 성능에서의 결과적 도약을 달성하는 것을 예방한다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.39 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.39 갤런에서의 용기 세척 스코어는 2로 감소되었다.
실시 예 6(비교)
상업적으로 이용가능한, 단일의 직접 제공되는 제트 분사를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 기하학적, 성능 분석의 대상이 되었다. 변기는 대량 제거와 관련된 성능이 매우 우수하며, MaP 테스트(Veritec Consulting Inc., Map 13th Edition Nov '08, Mississauga, On, Canada) 에서 700g 이상을 기록한 것에서, 상업적으로 이용가능한 많은 직접 제공되는 분사 변기를 대표하나, 용기 세척용 림에 전달되는 최소한의 물은 가압되지 않는다. 도 16은 플러시 사이클 동안 림에 기록된 압력의 도표를 도시한다. 약한 신호가 관찰되었으나, 적어도 1초 동안 지속된 최대 압력은 단지 H2O의 0.5 인치였다. 압력-시간의 적분은 2.13 인치 H2Oㆍs이었으며, 이는 최소 및 효과 없는 가압을 나타낸다.
표 2에서, 최소 림 가압의 이유는 명백하다. 림 유입 포트 면적는 림 배출 포트 면적의 2.5배보다 작았으며, 이는 비록 모든 다른 파라미터가 만난다 하더라도, 변기가 지속적인 림 압력 및 성능에서의 결과적 도약을 달성하는 것을 예방한다. 실시 예 6의 변기의 포트 크기가 실시 예 4의 그것과 매우 유사하나, 전자는 후자보다 약 15배 이상의 압력 시간 적분을 갖는다는 사실을 관찰하는 것은 유익하다. 이러한 이유는 위에서 설명한 것과 같은 포트의 오리엔테이션(orientation)이다. 실시 예 4의 변기에서 주 매니폴드는 제트 유입 포트 아래쪽으로 경사지는데, 이는 물의 흐름을 림 유입 출구 외부로 전달하며, 그것의 유효 단면적을 감소시킨다. 실시 예 6의 변기는 도 1에 도시된 것과 유사한, 가로의 주 매니폴드를 갖는다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 1.28 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 1.28 갤런에서의 용기 세척 스코어는 3으로 감소되었다.
실시 예 7(발명)
듀얼의 직접 제공되는 제트를 갖는 플러시 당 1.6 갤런의 변기가 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 제작되었다. 변기 기하학 및 디자인은 도 1 및 3에 표시되는 것과 동일하다. 대량 제거에서의 변기의 성능은 위에서의, MaP 테스트 상에서 1000g을 기록할 수 있는, 상업적으로 이용가능한 실시 예와 유사하다. 표 2에 도시된 것과 같이, 유압 통로에서 모든 포트 및 채널의 내부 기하학은 본 발명에 의해 명시된 범위 내에 있다. 주 매니폴드의 단면적은 6.33 평방 인치였으며, 제트 유입 포트 면적은 4.91 평방 인치였으며, 림 유입 포트 면적는 2.96 평방 인치였으며, 제트 배출 포트 면적는 1.24 평방 인치였으며, 림 배출 포트 면적는 0.49 평방 인치였다. 포트 크기 사이의 임계 비(critical ratio) 또한 유지되었다. 림 및 제트 배출 포트의 합에 대한 주 매니폴드의 단면적의 비율은 3.66이었다.그리고 림 배출 포트 면적에 대한 림 유입 포트 면적의 비율은 6.04였는데, 위의 비교 실시 예보다 높았다. 도 17에 도시된 것과 같이, 강력하고, 지속적인 압력이 플러시 사이클 동안 림에서 측정되었다. H2O의 5 인치의 압력이 적어도 1초 동안 유지되었으며 압력-시간 커브의 적분은 15.3이었으며, 선행기술에서 도시된 값을 훨씬 초과하였다.
변기는 플러시 당 1.6 갤런에서 용기 세척 테스트 상에서 5를 기록하였다. 물의 낮은 용량 상에서의 세척 능력을 평가하면, 탱크 내의 물 레벨은 변기가 0.81 갤런에서 꾸준하게 사이펀할 수 없을 때까지 점차로 낮아졌다. 0.81 갤런에서의 용기 세척 스코어는 4로 감소되었다. 그러나, 플러시 용량이 1.17 갤런으로 증가할 때, 실시 예 1-6에서의 최소 플러시 용량이 획득되었으며, 용기 세척 스코어는 5의 최고값에서 유지되었다. 또한 듀얼 플러시의 적용에서, 낮은 용량의 사이클이 액체 배설물만을 위하여 사용될 것이기 때문에, 용기 세척 능력은 덜 중요할 수 있다는 것을 이해하여야만 한다. 0.81 갤런만큼 낮은 용량에서 달성되는 지속적인 사이펀은 이러한 변기가 이상적으로 듀얼 플러시 적용에 적합하도록 한다.
실시 예 8-12(발명)
본 발명의 범위 및 실용성을 더 설명하기 위하여 CFD 시뮬레이션이 실행되었다. CFD에서 연구된 변기의 일반적인 디자인은 도 1 및 3에 도시된 것과 같은 것이다. 그러나, 명시된 직경은 플러시 성능 상의 결과적 영향 및 변기의 림에서 발생되고 유지되는 압력을 나타내기 위하여 변경되었다. 시뮬레이션의 첫 번째 세트가 3.14 평방 인치의 플러시 밸브 배출구 면적과 상응하는, 2인치의 직경 배출구를 갖는 플러시 밸브가 사용되었다. 플러시 밸브 배출구 면적이 일정하게 유지되는 동안, 전체 유압 통로의 단면적(즉, 주 매니폴드, 림 유입 포트, 제트 유입 포트, 림 채널, 및 제트 채널의 단면적)은 상한 및 하한 설정 사이에서 다양하였다. 마찬가지로, 제트 포트 및 림 포트 면적은 22개의 디자인된 실시 예를 만들기 위하여 상한 및 하한 설정 사이에서 다양하였다. 공간의 중앙에 가까운 곳에 포인트를 부가하는 것이 표 2 및 도 5에서의 실시 예 8-12와 같이 도시된 5개의 CFD 시뮬레이션의 결과로 나타났다.
표 2 및 도 5에 도시된 것과 같이, 물 1인치를 넘는 가압은 모든 경우에서 거의 2초 동안 지속되었다. 관찰된 경향은 보다 더 유익하였으며, 본 발명의 주장을 뒷받침하였다. 림 압력은 제트 배출 포트 및 림 배출 포트 면적이 감소하자 증가한다. 도 7은 림 및 제트 배출 포트 면적의 합 및 유압 통로의 총 단면적의 기능으로서 최대 림 압력의 등고선 도표를 도시한다. 제트 배출 포트 및 림 배출 포트의 감소는 최대 림 압력 상의 긍정적인 효과를 갖는다. 마찬가지로, 전체 유압 통로의 단면적의 감소는 긍정적인 효과를 갖는다. 이는 큰 유압 통로가 그것을 채우기 위한 더 많은 물을 필요로 하며, 챔버를 채우는데 사용되는 이러한 물은 이용가능한 에너지의 비효과적인 사용이기 때문이다. 유압 통로는 플러시 밸브의 흐름 출력을 다루기 위하여 최적으로 크기를 만들 필요가 있다. 본 발명에서 설명하는 다음의 가이드라인이 이러한 달성하려는 최적을 허용한다.
도 6은 1.2초에서 플러시 사이클로의, 실시 예 12의, 실험의 센터 포인트(center point)를 위한 계산 유체 역학 시뮬레이션의 측면도이다. 림의 하부 섹션이 물에 의해 가려진 것이 도시될 수 있다. 흐름은 림 배출 포트의 크기게 의해 제한되며 압력은 림 내의 물 위의 공기에서 만들어진다. 결과는 시뮬레이션의 용기 내에서 보여질 수 있는 한층 강력한 림 세척이다.
실시 예 7에 설명된 변기는 이러한 계산 유체 역학 실험의 공간 내에 포함된다는 것을 명심하여야 한다. 도 7에서의 CFD 유래의 등고선 도표를 기초로 하여, 실시 예 7의 변기는 물의 6-7 인치의 최대 림 압력을 가져야만 하는데, 이는 실험에서 측정된 물의 약 9 인치의 값보다 다소 작다. 그러나, 압력-시간 커브의 일반적인 형태에서의 배열은 현저하며, 뛰어난 변기 디자인을 위한 본 발명의 가이드라인을 강하게 뒷받침한다.
실시 예 13-17(발명)
본 발명의 범위 및 실용성을 더 설명하기 위하여 부가적인 CFD 시뮬레이션이 실행되었다. CFD에서 연구된 변기의 일반적인 디자인은 도 1 및 3에 도시된 것과 같은 것이다. 그러나, 명시된 직경은 플러시 성능 상의 결과적 영향 및 변기의 림에서 발생되고 유지되는 압력을 나타내기 위하여 변경되었다. 이러한 시뮬레이션의 두 번째 세트가 7.06 평방 인치의 플러시 밸브 배출구 면적과 상응하는, 3 인치의 직경 배출구를 갖는 플러시 밸브가 사용되었다. 3 인치 밸브와 함께 달성할 수 있는 높은 흐름을 이용하기 위하여 트랩웨이의 크기 또한 증가되었다. 플러시 밸브 배출구 면적이 일정하게 유지되는 동안, 전체 유압 통로의 단면적(즉, 주 매니폴드, 림 유입 포트, 제트 유입 포트, 림 채널, 및 제트 채널의 단면적)은 상한 및 하한 설정 사이에서 다양하였다. 마찬가지로, 제트 포트 및 림 포트 면적은 상한 및 하한 설정 사이에서 다양하였다. 공간의 중앙에 가까운 곳에 포인트를 부가하는 것이 표 2 및 도 8에서의 실시 예 8-12와 같이 도시된 5개의 CFD 시뮬레이션의 결과로 나타났다.
계산 시간을 감소시키기 위하여, 시뮬레이션을 완전히 구동시키지 않았다. 그러나 표 2 및 도 8에서 나타난 것과 같이, 모든 경우에 지속적인 림 가압이 달성되었다. 관찰된 경향은 보다 더 유익하였으며, 본 발명의 주장을 뒷받침하였다. 림 압력은 제트 배출 포트 면적 및 림 배출 포트 면적이 감소하자 증가한다. 도 10은 림 및 제트 배출 포트 면적의 합 및 유압 통로의 총 단면적의 기능으로서 최대 림 압력의 등고선 도표를 도시한다. 제트 배출 포트 면적 및 림 배출 포트 면적의 감소는 최대 림 압력 상의 긍정적인 효과를 갖는다. 그러나, 2 인치 밸브를 위한 시뮬레이션과는 달리, 전체 유압 통로의 단면적의 감소는 부정적인 효과를 갖는다. 이는 큰 유압 통로가 3인치 플러시 밸브의 더 큰 흐름 출력을 최적으로 다루기를 필요로 하기 때문이다. 3 인치 플러시 밸브 시뮬레이션에서 선택된 설정은 전체 유압 통로의 단면적을 위한 이론적인 최적 값 아래에 있었으며, 반면에 2 인치 시뮬레이션을 위해 선택된 설정은 이러한 최적보다 약간 위에 있었다. 그러나, 범위 동안, 결과적인 변기 디자인의 성능은 감소된 플러시 용량에서 대형 제거 및 청결의 관점에서 현재 이용가능한 것들을 능가한다.
도 9는 1.08초에서 플러시 사이클로의, 실시 예 17의, 실험의 센터 포인트를 위한 계산 유체 역학 시뮬레이션의 측면도이다. 림의 하부 섹션이 물에 의해 가려진 것이 도시될 수 있다. 흐름은 림 배출 포트의 크기게 의해 제한되며 압력은 림 내의 물 위의 공기에서 만들어진다. 결과는 시뮬레이션의 용기 내에서 보여질 수 있는 한층 강력한 림 세척이다. 전체적으로 볼 때, 실시 예 13-17로부터의 데이터는 본 발명이 플러시 당 1.6 갤런 혹은 이하에서 작동하는 직접 분사 변기를 위한 모든 가능한 기하학에 걸쳐 달 수 있다는 것을 나타낸다.
실시 예 18 (발명)
본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 본 발명 하에서 만들어진 변기용 림에서의 압력(실시 예7) 및 선행기술의 변기(실시 예 6)가 1.28 갤런의 감소된 플러시 용량으로 측정되었다. 1.6 갤런에서 2.13 인치 H2Oㆍs로 가압된, 선행기술의 변기는 감소된 용량에서 모든 가압 능력을 거의 잃었으며, 0.28 인치 H2Oㆍs(도 18 참조)로 쇠퇴한다. 대조적으로, 본 발명의 변기는 가압화의 20% 미만을 잃었으며, 플러시 당 1.28 갤런에서 12.64 인치 H2Oㆍs(도 19 참조)를 유지하였다.
[표 2]
[표 2] (계속)
본 발명의 광범위한 개념을 벗어나지 않고 변경이 위에 설명한 실시 예들에 만들어질 수 있다는 것이 통상의 지식을 가진 자들에 의해 인식되어야 할 것이다. 그러므로, 본 발명은 명시된 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라 부가된 청구항에 정의된 것과 같이 본 발명의 의도 및 범위 내에서 변경을 인정할 수 있다.
10 : 변기 용기 어셈블리
12 : 트랩웨이
14 : 림
16: 림 채널
18 : 림 배출 포트
20 : 용기
22 : 기부 섬프 부
24 : 제트 채널
26 : 통로
28 : 제트 유입 포트
30 : 제트 배출 포트
32 : 배출구
34 : 하수 배출구
36 : 용기 유입구
38 : 주 매니폴드
40 : 림 유입 포트
42 : 주 매니폴드의 단
44 : 탱크
46: 플러시 밸브 유입구
12 : 트랩웨이
14 : 림
16: 림 채널
18 : 림 배출 포트
20 : 용기
22 : 기부 섬프 부
24 : 제트 채널
26 : 통로
28 : 제트 유입 포트
30 : 제트 배출 포트
32 : 배출구
34 : 하수 배출구
36 : 용기 유입구
38 : 주 매니폴드
40 : 림 유입 포트
42 : 주 매니폴드의 단
44 : 탱크
46: 플러시 밸브 유입구
Claims (24)
- 변기 용기 어셈블리를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리는
유체원과 유체 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구,
상부 주변 주위에 림 채널을 한정하는 림을 갖는 변기 용기이며, 상기 림 채널은 하나의 림 유입 포트와 적어도 하나의 림 배출 포트를 가지고, 상기 림 유입 포트의 단면적(Arip)은 상기 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적(Arop)의 250%보다 더 크거나 혹은 같고, 상기 림 유입 포트는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하는, 변기 용기,
배설물 배출구와 유체 접촉하는 용기 배출구, 및
유체원으로부터 유체를 받기 위한 변기 용기 어셈블리 유입구 및 유체를 배출하기 위한 용기 배출구와 유체 접촉하는 직접 제공되는 제트를 포함하며, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며 직접 제공되는 제트 배출 포트는 0.6 내지 5 평방 인치의 단면적(Ajop)을 가지며,
상기 변기는 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있으며 상기 적어도 하나의 림 배출 포트에서 나가는 물은 플러시 사이클 동안 시간에 대하여 플롯된 림 압력을 표시하는 커브의 적분이 3 인치 H2Oㆍs를 초과하도록 가압되는 것을 특징으로 하는 변기. - 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트 배출 포트는 적어도 2.1 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기는 지속적인 방법으로 시간의 간격 동안에 가압되는 적어도 하나의 림 배출 포트로부터의 흐름을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 3항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 시간의 간격은 적어도 1초인 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 3항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기는 일반적으로 직접 제공되는 제트를 통한 흐름과 동시에 적어도 하나의 림 배출 포트로부터의 지속적으로 가압화된 흐름을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 플러시 사이클 동안 시간에 대하여 플롯된(plotted) 림 압력을 표시하는 커브의 적분은 5 인치 H2Oㆍs를 초과하는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기는 4.8 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기 용기 어셈블리는
변기 용기 어셈블리 유입구로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하며, 상기 주 매니폴드는 또한 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트 내로 유체를 전달하기 위하여 림 채널 및 직접 제공되는 제트와 유체 접촉하며, 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며;
상기 직접 제공되는 제트는 단면적(Ajip)을 갖는 유입 포트를 가지며 상기 직접 제공되는 제트는 직접 제공되는 제트 유입 포트 및 직접 제공되는 제트 배출 포트 사이에서 확장하는 제트 채널을 더 포함하며; 및
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop (Ⅳ)
인 것을 특징으로 하는 변기. - 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하며, 상기 주 매니폴드는 또한 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트 내로 유체를 전달하기 위하여 림 채널 및 직접 제공되는 제트와 유체 접촉하며, 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며, 상기 주 매니폴드의 단면적(Apm)은 직접 제공되는 제트 배출 포트의 단면적(Ajop) 및 적어도 하나의 림 출구 포트의 총 단면적(Arop)의 합의 150%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기는 적어도 두 개의 서로 다른 플러시 용량에서 사용하는 변기의 작동을 가능하게 하는 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기 용기 어셈블리는 변기 용기의 림에 의해 한정되는 평면을 가로지르는 방향에서 뻗어 있는 세로축을 가지며, 주 매니폴드는 일반적으로 변기 용기의 세로축을 가로지르는 방향에서 뻗는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 1항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 0.75 평방 인치 이하의 총 단면적(Arop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 변기 용기 어셈블리를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리는
유체원과 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구,
유체를 받기 위한 내부 공간을 내부에 한정하는 변기 용기,
변기 용기 상부 주변을 따라 확장되며 림 채널을 한정하는 림으로서, 림 채널은 하나의 림 유입 포트 및 적어도 하나의 림 배출 포트를 가지며, 상기 림 유입 포트의 단면적(Arip)은 상기 적어도 하나의 림 배출 포트의 총 단면적(Arop)의 250%보다 더 크거나 혹은 같고, 상기 림 유입 포트는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하며 상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 림 채널을 통하여 흐르는 유체가 변기 용기의 내부 공간에 들어가도록 설정되는, 림,
배설물 배출구와 유체 접촉하는 용기 배출구 및
유입 포트 및 배출 포트를 가지며, 유입 포트는 유체를 용기 내부의 하부로 도입하기 위하여 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하는, 직접 제공되는 제트를 포함하며, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며 직접 제공되는 제트 배출 포트는 0.6 내지 5 평방 인치의 단면적(Ajop)을 가지며,
상기 변기 용기 어셈블리는 림 채널 및 직접 제공되는 제트가 지속적으로 가압되는 방법으로 유체를 용기 내로 도입할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 변기. - 제 13항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기 용기 어셈블리는 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하며, 상기 주 매니폴드는 또한 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트로 유체를 전달하기 위하여 림 채널의 유입 포트 및 직접 제공되는 제트의 유입 포트와 유체 접촉하며, 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며;
상기 직접 제공되는 제트의 유입 포트는 단면적(Ajip)을 가지며; 상기 림 유입 포트는 단면적(Arip)을 가지고 상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 총 단면적(Arop)을 가지며; 및
Apm ＞ Ajip ＞ Ajop (Ⅰ)
Apm ＞ Arip ＞ Arop (Ⅱ)
Apm ＞ 1.5ㆍ(Ajop + Arop) (Ⅲ)
Arip ＞ 2.5ㆍArop (Ⅳ)
인 것을 특징으로 하는 변기. - 제 13항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 유체를 받을 수 있는 변기 용기 어셈블리와 유체 접촉하는 주 매니폴드를 더 포함하며, 상기 주 매니폴드는 또한 변기 용기 어셈블리 유입구로부터 림 채널 및 직접 제공되는 제트 내로 유체를 전달하기 위하여 림 채널 및 직접 제공되는 제트와 유체 접촉하며, 상기 주 매니폴드는 단면적(Apm)을 가지며, 상기 주 매니폴드의 단면적(Apm)은 직접 제공되는 제트 배출 포트의 단면적(Ajop) 및 적어도 하나의 림 출구 포트의 총 단면적(Arop)의 합의 150%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 13항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 변기는 적어도 두 개의 서로 다른 플러시 용량에서 사용하는 변기의 작동을 가능하게 하는 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 13항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 0.81 평방 인치 이하의 총 단면적(Arop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 13항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며, 상기 배출 포트는 적어도 2.1 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 변기 용기 어셈블리를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리는
유체원과 유체 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구,
상부 주변 주위에 림 채널을 한정하는 림을 갖는 변기 용기이며, 상기 림 채널은 하나의 림 유입 포트와 적어도 하나의 림 배출 포트를 가지고, 상기 림 유입 포트는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하는, 변기 용기,
배설물 배출구와 유체 접촉하는 용기 배출구, 및
유체원으로부터 유체를 받기 위한 변기 용기 어셈블리 유입구 및 유체를 배출하기 위한 용기 배출구와 유체 접촉하는 직접 제공되는 제트를 포함하며,
상기 변기는 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있으며 상기 적어도 하나의 림 배출 포트에서 나가는 물은 플러시 사이클 동안 시간에 대하여 플롯된 림 압력을 표시하는 커브의 적분이 3 인치 H2Oㆍs를 초과하도록 가압되며,
상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 0.81 평방 인치 이하의 총 단면적(Arop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기. - 제 19항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며, 직접 제공되는 제트 배출 포트는 0.6 내지 5 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 20항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며, 상기 배출 포트는 적어도 2.1 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 변기 용기 어셈블리를 갖는 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 변기 용기 어셈블리는
유체원과 접촉하는 변기 용기 어셈블리 유입구,
유체를 받기 위한 내부 공간을 내부에 한정하는 변기 용기,
변기 용기 상부 주변을 따라 확장되며 림 채널을 한정하는 림으로서, 림 채널은 하나의 림 유입 포트 및 적어도 하나의 림 배출 포트를 가지며, 상기 림 유입 포트는 변기 용기 어셈블리 유입구와 유체 접촉하며 상기 적어도 하나의 림 배출 포트는 0.75 평방 인치 이하의 총 단면적(Arop)을 갖는, 림,
배설물 배출구와 유체 접촉하는 용기 배출구, 및
유체원으로부터 유체를 받기 위한 변기 용기 어셈블리 유입구 및 유체를 배출하기 위한 용기 배출구와 유체 접촉하는 직접 제공되는 제트를 포함하며,
상기 변기는 6.0 리터 이하의 플러시 용량에서 작동할 수 있으며, 상기 변기 용기 어셈블리는 림 채널 및 직접 제공되는 제트가 상기 적어도 하나의 림 배출 포트에서 나가는 물이 가압되게끔 유체를 유체를 용기 내로 도입할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 변기. - 제 22항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며, 직접 제공되는 제트 배출 포트는 0.6 내지 5 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
- 제 23항에 따른 사이펀식의, 중력을 동력으로 하는 변기에 있어서, 상기 직접 제공되는 제트는 배출 포트를 가지며, 상기 배출 포트는 적어도 2.1 평방 인치의 단면적(Ajop)을 갖는 것을 특징으로 하는 변기.
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20170914 Patent event code: PR07011E01D |
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