KR101116298B1 - 냉온수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉온수기에 관한 것으로, 기준 상태에서 폐쇄 상태를 유지하고 일정 크기 이상의 압력이 전달된 경우에만 개방하도록 동작하는 체크 밸브를 장착함으로써, 온수 탱크로부터 온수 및 증기가 역류하는 것을 더욱 완전하게 방지할 수 있고, 특히 온수 탱크에 온수가 다 채워지지 않은 경우에도 온수 및 증기의 역류를 안정적으로 방지할 수 있어 정수에 대한 냉각 효율 및 가열 효율을 향상시킬 수 있는 냉온수기를 제공한다.
냉온수기, 정수기, 온수 역류 방지, 체크 밸브

Description

냉온수기{Hot and Cold Water Dispenser}
본 발명은 냉온수기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기준 상태에서 폐쇄 상태를 유지하고 일정 크기 이상의 압력이 전달된 경우에만 개방하도록 동작하는 체크 밸브를 장착함으로써, 온수 탱크로부터 온수 및 증기가 역류하는 것을 더욱 완전하게 방지할 수 있고, 특히 온수 탱크에 온수가 다 채워지지 않은 경우에도 온수 및 증기의 역류를 안정적으로 방지할 수 있어 정수에 대한 냉각 효율 및 가열 효율을 향상시킬 수 있는 냉온수기에 관한 것이다.
최근 들어 급격한 산업 발달로 인해 환경 오염이 심해지고 있는 실정이며, 이 중에서도 수질오염은 심각한 수준에 도달하여 가정에서나 관공서 등 대다수의 곳에서는 물을 정수 처리하여 식수로 음용하고 있는 실정이다.
물을 정수 처리하는 장치로는 냉온수기 또는 정수기가 주로 사용되고 있는데, 냉온수기는 넓은 의미로는 물을 가열하거나 냉각시켜 냉수 및 온수로 공급하는 장치를 의미하며, 좁은 의미로는 생수통에 저장된 물을 공급받아 물을 가열하거나 냉각시켜 냉수 및 온수로 공급하는 장치를 의미한다. 이하에서 냉온수기는 넓은 의 미의 냉온수기를 의미하는 것으로, 정수기를 포함하는 개념으로 사용된다. 즉, 물을 정수 처리한 후 냉수 및 온수로 공급하거나 또는 생수통에 저장된 생수를 냉수 및 온수로 공급하는 장치를 모두 포함하는 개념으로 사용된다.
이러한 냉온수기는 냉수 및 온수를 각각 분리하여 저장할 수 있도록 냉수 탱크 및 온수 탱크가 각각 별도로 구비되며, 냉수 탱크에는 물을 냉각시키기 위한 냉각 장치가 구비되고 온수 탱크에는 물을 가열시키기 위한 가열 장치가 구비된다. 냉수 탱크와 온수 탱크는 별도의 연결관을 통해 상호 연결되어 냉수 탱크 내부 공간으로 공급된 물은 연결관을 통해 온수 탱크로 공급된다.
이와 같이 냉수 탱크와 온수 탱크가 상호 연통되도록 구성되기 때문에, 일반적인 냉온수기는 온수 탱크로부터 온수 및 증기가 역류하여 냉수 탱크로 유입되며, 이에 따라 냉수 탱크에서 냉수의 온도가 증가하여 냉각 효율이 감소할 뿐만 아니라 온수 탱크에서는 열 유출로 인한 온수 생성 효율이 감소하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 냉수 탱크와 온수 탱크를 연결하는 연결관에 온수 역류 방지를 위한 장치들이 장착되고 있는데, 이러한 종래 기술에 의한 온수 역류 방지 장치 들은 일반적으로 온수 탱크에 온수가 다 채워진 상태에서만 온수의 역류를 방지하는 구조로 구성되어 온수 역류 방지 효율이 낮고, 특히 온수 탱크에서 발생되는 증기의 역류를 효과적으로 방지하지 못하는 등의 문제가 있었다. 또한, 종래 기술에 의한 온수 역류 방지 장치들은 그 구조가 복잡하여 제작 및 조립 공정이 복잡하며, 이에 따라 공정 시간 증가 및 제작 비용이 증가하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 기준 상태에서 폐쇄 상태를 유지하고 일정 크기 이상의 압력이 전달된 경우에만 개방하도록 동작하는 체크 밸브를 장착함으로써, 온수 탱크로부터 온수 및 증기가 역류하는 것을 더욱 완전하게 방지할 수 있고, 특히 온수 탱크에 온수가 다 채워지지 않은 경우에도 온수 및 증기의 역류를 안정적으로 방지할 수 있어 정수에 대한 냉각 효율 및 가열 효율을 향상시킬 수 있는 냉온수기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 온수의 역류 방지를 위한 체크 밸브를 탄성력에 의해 폐쇄되고 저장된 정수의 압력에 의해 개방되는 방식의 단순한 구조로 제작함으로써, 제작 및 조립 공정이 용이하게 수행되는 냉온수기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 체크 밸브를 작동판과 분리되게 제작하고 끼워맞춤 방식으로 탈착 가능하게 장착함으로써, 체크 밸브의 교환 수리가 용이하며, 작동판과 분리하여 교체가 가능하므로 유지 보수 비용이 절감되는 냉온수기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 체크 밸브의 탄성 부재에 대한 탄성력을 변화시켜 정수의 흐름 경로를 다양하게 변경할 수 있는 냉온수기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 내부에 냉수 탱크와 온수 탱크가 구비되며 상기 냉수 탱크의 상 부측에는 정수가 유입되도록 정수 유입구가 형성되는 냉온수기에 있어서, 상기 냉수 탱크 내부에 배치되어 상기 냉수 탱크를 상온수 챔버 및 냉수 챔버로 분리 구획하고, 중앙부에는 상기 온수 탱크로 정수를 공급하도록 온수 연결관이 형성되는 작동판; 및 상기 온수 탱크로부터 상기 냉수 탱크로 온수가 역류하는 것을 방지하도록 상기 온수 연결관의 내부에 끼워맞춤 방식으로 탈착 가능하게 장착되는 체크 밸브를 포함하고, 상기 체크 밸브는 탄성력에 의해 상기 온수 연결관을 폐쇄하도록 동작하고, 상기 냉수 탱크로부터 상기 온수 탱크 방향으로 작용하는 임계값 이상의 정수의 압력에 의해 상기 온수 연결관을 개방하도록 탄성 동작하는 것을 특징으로 하는 냉온수기를 제공한다.
이때, 상기 체크 밸브는 상기 온수 연결관의 상부 입구측 또는 하부 출구측에 장착될 수 있다.
또한, 상기 임계값은 상기 냉수 탱크 내부에서 상기 체크 밸브에 작용하는 정수의 최대 위치 수두(H1)에 의한 압력보다 더 작은 크기의 압력일 수 있다.
또한, 상기 분리판의 상면에는 상기 정수 유입구의 연직 하부에 배치되며 상기 온수 연결관의 입구 외측 둘레를 감싸도록 형성된 가이드 파이프가 장착되고, 상기 정수 유입구로부터 상기 가이드 파이프로 정수가 유입 저장됨에 따라 발생되는 위치 수두(H2)에 의한 압력이 작용하여 상기 체크 밸브가 개방되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 체크 밸브는 상기 온수 연결관의 내부에 삽입 결합되며 중앙부에는 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 외측에 밸브홀이 형성되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 관통홀에 직선 이동 가능하게 삽입 결합되는 밸브 로드; 상기 밸브 로드의 일측에 고정 결합되는 개폐 블록; 및 상기 개폐 블록이 상기 메인 바디에 밀착되어 상기 관통홀 및 밸브홀을 폐쇄하도록 상기 밸브 로드에 탄성력을 가하는 탄성 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 바디의 외주면에는 외측 방향으로 돌출된 걸림 돌기가 형성되며, 상기 온수 연결관에는 상기 메인 바디가 삽입될 수 있도록 내경이 확장되는 확장부가 형성되고, 상기 확장부의 내주면에는 상기 걸림 돌기가 맞물림되는 걸림홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인 바디에는 상기 밸브 로드의 이동 경로를 가이드할 수 있도록 가이드 리브가 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기준 상태에서 폐쇄 상태를 유지하고 일정 크기 이상의 압력이 전달된 경우에만 개방하도록 동작하는 체크 밸브를 장착함으로써, 온수 탱크로부터 온수 및 증기가 역류하는 것을 더욱 완전하게 방지할 수 있고, 특히 온수 탱크에 온수가 다 채워지지 않은 경우에도 온수 및 증기의 역류를 안정적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 정수에 대한 냉각 효율 및 가열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 온수의 역류 방지를 위한 체크 밸브를 탄성력에 의해 폐쇄되고 저장된 정수의 압력에 의해 개방되는 방식의 단순한 구조로 제작함으로써, 제작 및 조립 공정을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 체크 밸브를 작동판과 분리되게 제작하고 끼워맞춤 방식으로 탈착 가능하게 장착함으로써, 체크 밸브의 교환 수리가 용이하며, 작동판과 분리하여 교체가 가능하므로 유지 보수 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 체크 밸브의 탄성 부재에 대한 탄성력을 변화시키거나 또는 체크 밸브에 작용하는 압력 변화를 유도하는 수단을 장착함으로써, 정수의 흐름 경로를 다양하게 변경할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 냉온수기의 냉수 탱크에 대한 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브의 조립 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브의 동작 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기는 케이스(100) 내부에 냉수 탱크(110)와 온수 탱크(120)가 구비되며, 냉수 탱크(110)의 상부측에는 정수가 유입되도록 정수 유입구(111)가 형성된다. 정수 유입구(111)에는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 정수통(10)으로부터 정수가 공급되도록 구성될 수 있으나, 이와 달리 별도의 정수 처리 장치(미도시)에 의해 정수 처리된 물이 공급되도록 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기는 정수통(10) 또는 정수 처리 장치를 통해 공급되는 정수를 냉각 또는 가열하여 냉수 및 온수로 공급하는 넓은 의미의 냉온수기에 해당된다. 이때, 정수를 냉각하는 냉각 장치(미도시)는 냉수 탱크(110)의 외측 둘레 부분에 장착될 수 있고, 정수를 가열하는 가열 장치(미도시)는 온수 탱크(120)의 내부에 장착될 수 있으며, 이를 통해 냉수 및 온수가 계속적으로 온도 유지하며 공급될 수 있다.
케이스(100)의 내부에는 냉수 탱크(110)와 온수 탱크(120)가 상하로 배치되고, 케이스(100)의 전방면에는 냉수 탱크(110) 및 온수 탱크(120)와 각각 연결관(122)을 통해 연결되는 취수 코크(101)가 장착되며, 이러한 취수 코크(101)를 통 해 사용자가 냉수 및 온수를 취수할 수 있도록 구성된다. 취수 코크(101)의 하부측에는 취수 코크(20)로부터 토출된 물이 실내로 흐르는 것을 방지할 수 있도록 별도의 취수 받침대(102)가 형성된다.
냉수 탱크(110)의 내부에는 접시 형태의 작동판(200)이 장착되어 내부 공간을 상온수 챔버(C1) 및 냉수 챔버(C2)로 상하 분리 구획하며, 작동판(200)의 중앙부에는 온수 탱크(120)로 정수를 공급할 수 있도록 온수 연결관(220)이 형성된다.
좀 더 자세히 살펴보면, 작동판(200)은 접시 형태로 형성되어 냉수 탱크(110)의 내부 공간에 수평 상태로 배치되며, 외주면이 냉수 탱크(110)의 내주면과 접촉하거나 또는 미세 유격이 발생하도록 형성되어 작동판(200)의 상부 및 하부 공간이 각각 상온수 챔버(C1) 및 냉수 챔버(C2)를 이루도록 냉수 탱크(110)의 내부 공간을 분리 구획한다. 이때, 작동판(200)의 가장자리 부분에는 정수가 상온수 챔버(C1) 및 냉수 챔버(C2)로 상하 유동할 수 있도록 정수 유동홀(210)이 형성된다. 또한, 작동판(200)의 중앙부에는 하향 돌출되는 온수 연결관(220)이 형성되며, 냉수 탱크(110)의 바닥면에는 이러한 온수 연결관(220)이 탈착 가능하게 삽입 결합될 수 있는 고정 슬리브(112)가 형성된다. 이때, 작동판(200)의 양측 가장자리에는 온수 연결관(220)을 고정 슬리브(112)로부터 용이하게 탈착할 수 있도록 별도의 손잡이(230)(도 3 참조)가 돌출 형성될 수 있다. 한편, 이러한 온수 연결관(220)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 고정 슬리브(112)의 상단부에 결합되는데, 고정 슬리브(112)의 하단부에는 온수 탱크(120)와 연결된 온수 연결 호스(121)의 일단이 냉수 탱크(110)를 관통하며 삽입 결합되어 온수 연결관(220)과 연결된다. 따라서, 냉수 탱크(110)와 온수 탱크(120)는 이러한 온수 연결관(220)과 온수 연결 호스(121)를 통해 상호 연통되며, 정수 유입구(111)를 통해 냉수 탱크(110) 내부로 공급된 정수는 이러한 온수 연결관(220) 및 온수 연결 호스(121)를 통해 온수 탱크(120)로 공급된다.
한편, 작동판(200)의 온수 연결관(220)의 내부에는 본 발명의 일 실시예에 따라 온수 탱크(120)로부터 냉수 탱크(110)로 온수가 역류하는 것을 방지하도록 체크 밸브(300)가 장착된다. 이때, 체크 밸브(300)는 온수 연결관(220)의 내부에 끼워맞춤 방식으로 탈착 가능하게 장착되는 것이 바람직하며, 이에 따라 체크 밸브(300)의 장착 및 교환 작업이 용이하게 수행될 수 있으며, 또한 체크 밸브(300)와 작동판(200)이 별도로 제작되기 때문에 체크 밸브(300)에 대한 교환 수리를 독립적으로 수행할 수 있어 유지 보수 비용이 절감된다.
이러한 체크 밸브(300)는 정수의 흐름을 냉수 탱크(110)로부터 온수 탱크(120)로만 허용하도록 개폐 동작하는데, 그 동작 방식은 기준 상태에서 탄성력에 의해 온수 연결관(220)을 폐쇄하도록 동작하고, 냉수 탱크(110)로부터 온수 탱크(120) 방향으로 작용하는 임계값 이상의 정수의 압력이 작용하는 경우에만 온수 연결관(220)을 개방하도록 탄성 동작한다. 즉, 체크 밸브(300)는 탄성력에 의해 폐쇄 상태를 유지하고 탄성력보다 더 큰 압력이 작용하는 경우에만 개방 상태로 동작한다. 이때, 체크 밸브(300)에 작용하는 압력은 냉수 탱크(110)에 저장되는 정수의 높이, 즉 정수의 위치 수두에 의해 발생하는 압력에 해당되며, 체크 밸브(300)가 장착된 지점으로부터 측정된 정수의 높이에 따라 그 크기가 변화한다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기에 대한 정수의 흐름을 살펴보면, 먼저 정수통(10)으로부터 정수 유입구(111)를 통해 냉수 탱크(110) 내부로 공급되는 정수는 작동판(200)의 상면에 낙하된다. 이때, 작동판(200)의 중앙부에 형성된 온수 연결관(220)은 체크 밸브(300)에 의해 폐쇄된 상태로 유지되기 때문에, 작동판(200)의 상면에 낙하된 정수는 온수 연결관(220)을 통과하지 못하고, 정수 유동홀(210)을 통해 냉수 챔버(C2)로 유입된다. 이후 정수가 냉수 챔버(C2)에 가득 차게 되면, 정수는 작동판(200)을 넘어 상온수 챔버(C1) 영역까지 저장 높이가 증가하게 되고, 계속 진행하여 상온수 챔버(C1)의 내측 상단면까지, 즉 냉수 탱크(110) 전체에 정수가 가득 차게 된다. 이때, 체크 밸브(300)에는 정수의 저장 높이에 따라 해당 위치 수두에 의한 압력이 작용하게 되며, 이러한 압력에 의해 체크 밸브(300)가 개방된다. 이와 같이 체크 밸브(300)가 개방되면, 온수 연결관(220)을 통해 냉수 탱크(110)로부터 온수 탱크(120)로 정수가 공급되고, 이후 온수 탱크(120)에 정수가 가득 차게 되면, 냉수 탱크(110) 및 온수 탱크(120) 모두에 정수가 가득 차게 되므로 정수 유입구(111)를 통한 정수의 공급이 중지된다.
이상에서는 냉수 탱크(110) 전체에 정수가 가득 찬 상태에서 체크 밸브(300)가 개방되는 것으로 설명하였으나, 체크 밸브(300)의 개방 시점은 체크 밸브(300)에 작용하는 압력과 체크 밸브(300)의 탄성력과의 상호 관계에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, 체크 밸브(300)의 개방 시점이 변화하게 되면, 아울러 정수의 흐름 경로 또한 달라질 수 있다.
예를 들어, 체크 밸브(300)의 탄성력이 냉수 탱크(110) 내부에서 체크 밸 브(300)에 작용하는 정수의 최대 위치 수두(H1)에 의한 압력보다 더 작은 압력에 의해 온수 연결관(220)을 개방하도록 형성되는 경우, 정수가 냉수 탱크(110)에 가득 차기 전 일정 높이(H2) 이상 저장되면 체크 밸브(300)가 온수 연결관(220)을 개방하도록 동작한다. 이와 같이 체크 밸브(300)에 의해 온수 연결관(220)이 개방되면, 정수는 냉수 탱크(110)에 가득 차기 전 온수 연결관(220)을 통해 온수 탱크(120)에 공급 저장된다. 이후 온수 탱크(120)에 온수가 가득 차면, 체크 밸브(300)에 작용하는 정수의 위치 수두가 해제되어 체크 밸브(300)에 하향 압력이 해제되어 체크 밸브(300)가 다시 폐쇄 상태로 복귀된다. 이와 같이 체크 밸브(300)가 폐쇄 상태로 복귀되면, 정수는 온수 탱크(120)로의 공급이 차단되고 냉수 탱크(110)에 가득 찰 때까지 냉수 탱크(110)에 계속 공급 저장된다. 따라서, 이러한 체크 밸브(300)의 구조에서는 정수 유입구(111)를 통해 공급된 정수가 냉수 탱크(110)로 공급 저장되다가 온수 탱크(120)로 공급 저장되며 온수 탱크(120)가 가득 찬 이후에 냉수 탱크(110)에 가득 차게 되는 정수의 흐름을 갖는다. 이때, 체크 밸브(300)를 통과하는 정수의 유량이 정수 유입구(111)를 통해 공급되는 정수의 유량보다 작은 경우에는 온수 탱크(120)로 정수가 공급되는 동안에도 동시에 냉수 탱크(110)에 물이 공급되는 정수의 흐름을 가질 것이다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 냉수 탱크(110)에 일정 높이 이상의 정수가 저장되면 온수 연결관(220)을 개방하도록 동작하여 온수 탱크(120)에 정수가 공급되도록 하고, 냉수 탱크(110)에 일정 높이 이상의 정수가 저장되지 않거나 또는 온수 탱크(120)에 정수가 모두 저장되는 경우에는 체크 밸브(300)에 작용하는 정수의 압력이 감소하여 온수 연결관(220)을 폐쇄하는 상태로 복귀된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기는 이와 같은 체크 밸브(300)에 의해 온수 탱크(120)로 정수를 공급하는 경우 이외에는 항상 탄성력에 의해 온수 연결관(220)을 폐쇄하기 때문에, 온수 탱크(120)로부터 냉수 탱크(110)로 온수 및 증기가 역류하는 것이 방지된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 전술한 바와 같이 정수의 저장 높이가 체크 밸브(300)로부터 일정 높이(H1) 이상 형성되는 경우 개방되도록 구성되는데, 이때, 체크 밸브(300)의 장착 지점으로부터 정수 저장 높이를 일정 높이(H1) 까지 확보할 수 있도록 작동판(200)의 상면에 별도의 가이드 파이프(240)가 장착될 수 있다.
즉, 가이드 파이프(240)는 도 2에 도시된 바와 같이 작동판(200)의 상면에 정수 유입구(111)의 연직 하부에 배치되며 온수 연결관(220)의 입구(223) 외측 둘레를 감싸도록 형성될 수 있으며, 이러한 가이드 파이프(240)에 의해 정수 유입구(111)로부터 냉수 탱크(110)로 공급되는 정수(W)는 공급됨과 동시에 낙하하며 가이드 파이프(240) 내부 공간에 저장된다. 따라서, 가이드 파이프(240)의 높이 만큼 정수(W)가 저장되며, 이에 따라 해당 높이만큼 정수(W)의 위치 수두(H1)가 형성되고, 위치 수두(H1)에 의한 하향 압력이 온수 연결관(220)에 장착된 체크 밸브(300)에 작용하게 된다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 이러한 위치 수두(H1)에 의한 압력에 의해 개방되도록 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 정수(W)가 가이드 파이프(240) 내부에 저장된 상태에서 온수 탱크(120)로 공급되고 온수 탱크(120)가 가득 찬 이후 냉수 탱크(110)가 가득 차는 형태로 정수의 흐름 경로가 변화된다.
따라서, 정수 유입구(111)를 통해 정수가 공급될 때, 온수 탱크(120)가 먼저 가득찬 이후 냉수 탱크(110)가 가득 차는 방식으로 정수 흐름이 형성되기 때문에, 냉온수기의 작동과 함께 온수 탱크(120)의 가열 장치가 작동하더라도 온수 탱크(120)에 정수가 우선적으로 공급되므로 온수 탱크(120)가 가열 장치에 의해 손상되는 것이 방지된다.
한편, 이와 같은 체크 밸브(300)는 온수 연결관(220)의 상부 입구측(223) 또는 하부 출구측(224)에 장착될 수 있으며, 상부 입구측(223)에 장착되는 경우에는 정수의 위치 수두(H1)에 의한 압력이 확보될 수 있도록 전술한 가이드 파이프(240)가 장착되는 것이 바람직하다. 그러나 체크 밸브(300)가 하부 출구측(224)에 장착되는 경우에는 정수의 위치 수두(H1)에 의한 압력이 온수 연결관(220)의 길이에 따라 당연히 확보되므로 전술한 가이드 파이프(240)가 장착되지 않을 수 있다. 그러나, 이러한 가이드 파이프(240)의 장착 여부는 하나의 예시에 불과한 것으로, 체크 밸브(300)의 장착 위치에 관계없이 가이드 파이프(240)가 장착되거나 장착되지 않을 수 있다. 즉, 냉수 탱크(110) 내부에서는 정수가 공급 저장됨에 따라 정수의 위치 수두에 의한 압력이 발생하여 체크 밸브(300)에 작용하기 때문에, 가이드 파이프(240)의 구비 여부와 무관하게 정상적인 정수 흐름이 다양하게 발생될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)의 구성 및 동작 상태 를 상세하게 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 온수 연결관(220)의 내부에 삽입 결합되는 메인 바디(310)와, 메인 바디(310)에 관통 결합되는 밸브 로드(320)와, 밸브 로드(320)의 일측에 고정 결합되는 개폐 블록(330)과, 밸브 로드(320)에 탄성력을 가하는 탄성 부재(340)를 포함하여 구성된다.
메인 바디(310)는 외주면이 온수 연결관(220)의 내주면에 접촉하며 삽입될 수 있도록 온수 연결관(220)의 내주면 형상에 상응하게 형성되며, 정수 흐름의 저항이 최소화될 수 있도록 원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 메인 바디(310)의 중앙부에는 밸브 로드(320)가 관통 결합될 수 있도록 관통홀(311)이 형성되고, 관통홀(311)의 외측에는 정수가 통과할 수 있도록 밸브홀(312)이 형성된다.
밸브 로드(320)는 메인 바디(310)의 관통홀(311)에 삽입되며 직선 이동 가능하게 결합되는데, 일측단부에는 개폐 블록(330)이 고정 결합될 수 있도록 걸림 단턱(321)이 형성될 수 있다.
개폐 블록(330)은 이러한 밸브 로드(320)의 일측에 고정 결합되는데, 밸브 로드(320)의 걸림 단턱(321)에 맞물림되며 밸브 로드(320)와 일체로 이동하도록 고정 결합되는 것이 바람직하다. 또한, 개폐 블록(330)은 메인 바디(310)에 밀착 결합되어 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 폐쇄할 수 있도록 탄성 재질로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
탄성 부재(340)는 개폐 블록(330)이 메인 바디(310)에 밀착되어 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 폐쇄할 수 있도록 밸브 로드(320)에 탄성력을 가하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 코일 스프링의 형태로 형성되어 밸브 로드(320)의 외측면을 감싸는 방식으로 메인 바디(310)에 의해 지지되도록 장착될 수 있다.
이러한 구조에 따라 밸브 로드(320)에는 탄성 부재(340)에 의해 도 5를 기준으로 상향으로 작용하는 탄성력을 받게 되고, 이에 따라 개폐 블록(330)이 메인 바디(310)의 하부면에 밀착 접촉되며 메인 바디(310)의 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 폐쇄하게 된다. 따라서, 체크 밸브(300)는 탄성 부재(340)의 탄성력에 의해 관통홀(311) 및 밸브홀(312)이 폐쇄된 상태로 유지되어 온수 연결관(220)을 통과하는 정수를 차단하며, 체크 밸브(300)의 상부에서 작용하는 임계값 이상의 정수의 압력에 의해 개폐 블록(330) 및 밸브 로드(320)가 하향 이동하며 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 개방하는 방식으로 동작한다.
한편, 이와 같은 체크 밸브(300)는 도 5에 도시된 바와 같이 온수 연결관(220)의 상부 입구측(223)에 장착될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 온수 연결관(220)의 하부 출구측(224)에 장착될 수도 있다. 온수 연결관(220)의 상부 입구측(223)에 장착되는 경우에는 상대적으로 내부 관로가 넓어 체크 밸브(300)를 통과하는 정수의 유량이 상대적으로 크게 확보될 수 있으며, 온수 연결관(220)의 하부 출구측(224)에 장착되는 경우에는 상대적으로 내부 관로가 좁아 체크 밸브(300)를 통과하는 정수의 유량이 상대적으로 작아지며, 이에 따라 온수 및 증기에 대한 역류 방지 효과는 더욱 향상된다. 따라서, 사용자의 필요에 따라 체크 밸브(300)를 온수 연결관(220)의 상부 입구측(223) 또는 하부 출구측(224)에 선택적으로 장착할 수 있을 것이다.
또한, 체크 밸브(300)는 온수 연결관(220)에 탈착 가능하게 결합되는데, 이를 위한 구성으로, 도 4에 도시된 바와 같이 메인 바디(310)의 외주면에 외측 방향으로 돌출된 걸림 돌기(314)가 형성되며, 온수 연결관(220)에는 메인 바디(310)가 삽입 고정될 수 있도록 내경이 확장되는 확장부(221)가 형성되고, 확장부(221)의 내주면에는 걸림 돌기(314)가 맞물림될 수 있는 걸림홈(222)이 형성될 수 있다. 따라서, 체크 밸브(300)는 메인 바디(310)를 온수 연결관(220)의 확장부(221)에 끼워맞춤하는 방식으로 용이하게 온수 연결관(220)에 고정 결합된다. 한편, 메인 바디(310)의 상면에는 밸브 로드(320)의 이동 경로를 가이드 할 수 있도록 가이드 리브(313)가 다수개 형성될 수 있으며, 이를 통해 밸브 로드(320)가 메인 바디(310)에 대해 직각 방향으로 직선 이동하도록 가이드 될 수 있으며, 탄성 부재(340)의 장착 위치 또한 가이드되어 탄성력의 방향이 안정적으로 유지될 수 있다.
다음으로, 이와 같은 구조의 체크 밸브(300)에 대한 동작 상태를 좀 더 자세히 살펴보면, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 냉수 탱크(110)에 일정 높이로 저장됨에 따라 발생하는 정수의 위치 수두에 의한 압력이 작용하면 개방되도록 동작된다. 이러한 정수의 위치 수두는 전술한 바와 같이 냉수 탱크(110) 내측면 상단까지의 높이에 해당하는 최대 위치 수두(H1)에 상응하거나 또는 이보다 작게 형성될 수 있다.
도 7에는 정수에 의한 일정 높이의 위치 수두(H1)가 확보될 수 있도록 작동 판(200)의 상면에 가이드 파이프(240)가 장착된 형태가 도시되는데, 이를 기준으로 체크 밸브(300)의 동작 상태를 설명한다. 먼저, 기준 상태에서 밸브 로드(320) 및 개폐 블록(330)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 탄성 부재(340)의 탄성력에 의해 메인 바디(310)에 밀착되며 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 폐쇄한 상태로 유지된다. 이 상태에서 정수 유입구(111)로부터 공급된 정수가 가이드 파이프(240) 내에 저장되면, 가이드 파이프(240)의 높이에 해당되는 정수의 저장 높이(H1)에 의해 체크 밸브(300)에 하향 압력이 작용하게 된다. 즉, 밸브홀(312)을 통해 정수의 하향 압력이 개폐 블록(330)에 작용하고, 이때, 탄성 부재(340)의 상향 탄성력이 정수의 위치 수두(H1)에 의한 하향 압력보다 작게 형성되는 경우, 개폐 블록(330) 및 밸브 로드(320)는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 탄성력의 반대 방향으로 하향 이동하게 된다. 이에 따라 밸브홀(312) 및 관통홀(311)을 통해 정수가 온수 연결관(220)으로 유입되어 온수 탱크(120)로 공급된다. 이후 계속적으로 정수가 밸브홀(312) 및 관통홀(311)을 통과함에 따라 온수 탱크(120)에 정수가 가득 차게 되며 온수 연결관(220)의 내부 관로에까지 정수가 가득 차게 된다.
이와 같이 정수가 체크 밸브(300) 장착 지점까지 가득 차게 되면, 체크 밸브(300)에 작용하는 정수의 위치 수두(H1)에 의한 하향 압력은 해제되게 된다. 즉, 체크 밸브(300) 장착 지점까지 정수가 가득 차게 되면, 체크 밸브(300)의 하부 지점에까지 정수의 위치 수두(H1)에 의한 압력이 전달되기 때문에, 오히려 체크 밸브(300)의 하부 지점에서의 압력이 체크 밸브(300)의 상부 압력보다 크게 되며, 이에 따라 체크 밸브(300)에는 아무런 하향 압력이 작용하지 않게 된다. 따라서, 밸 브 로드(320) 및 개폐 블록(330)은 탄성력에 의해 다시 상향 이동하며 메인 바디(310)의 관통홀(311) 및 밸브홀(312)을 폐쇄하게 된다.
이러한 상태에서 전술한 취수 코크(101)(도 1 및 도 2 참조)를 통해 온수 탱크(120)로부터 온수가 취수되면, 취수되어 배출된 양만큼 온수 탱크(120)에 저장되는 온수의 양이 감소하여 온수의 저장 높이가 감소하고, 이에 따라 온수의 저장 높이는 체크 밸브(300) 장착 지점으로부터 하향 이동하게 된다. 이와 같이 온수의 저장 높이가 하향 이동하게 되면, 다시 체크 밸브(300)에 하향 압력이 발생하게 되므로 체크 밸브(300)가 개방되어 정수가 온수 탱크(120)로 공급된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기는 이러한 체크 밸브(300)의 구조에 따라 온수 탱크(120)로부터 냉수 탱크(110)로 온수가 역류되는 현상이 방지된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 냉수 탱크(110)에 일정 높이 이상의 정수가 저장된 경우에만 개방되고 기준 상태에서 항상 폐쇄 상태를 유지하기 때문에, 정수통(10)에 저장된 정수가 모두 공급되어 온수 탱크(120)에 정수가 가득 차있지 않은 상태에서 온수 탱크(120)로부터 발생된 증기의 역류 현상 또한 완전하게 방지된다. 즉, 종래 기술에 의한 일반적인 역류 방지 장치의 경우 기준 상태에서 개방되고 온수 탱크에 온수가 가득 찬 경우에만 폐쇄되는 방식으로 구성되기 때문에, 온수 탱크(120)에 온수가 가득 차있지 않은 상태에서는 특히 증기의 역류 현상을 방지하지 못하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브(300)는 기준 상태에서 탄성력에 의해 폐쇄 상태로 유지되기 때문에, 어느 경우에나 온수 및 증기의 역류를 더욱 완전하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기는 도 1에 도시된 바와 같이 온수 탱크(120)의 상부에 증기가 통과할 수 있도록 별도의 에어 벤트(123)가 장착될 수 있으며, 이러한 에어 벤트(123)를 통해 온수 탱크(120) 내부에서 발생하는 증기가 외부로 배출되어 온수 탱크(120)의 내부 압력이 조절되도록 구성될 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 냉온수기의 냉수 탱크에 대한 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브의 조립 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 작동판 및 체크 밸브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브의 동작 상태를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 케이스 110: 냉수 탱크
120: 온수 탱크 200: 작동판
220: 온수 연결관 300: 체크 밸브

Claims (7)

  1. 내부에 냉수 탱크와 온수 탱크가 구비되며 상기 냉수 탱크의 상부측에는 정수가 유입되도록 정수 유입구가 형성되는 냉온수기에 있어서,
    상기 냉수 탱크 내부에 배치되어 상기 냉수 탱크를 상온수 챔버 및 냉수 챔버로 분리 구획하고, 중앙부에는 상기 온수 탱크로 정수를 공급하도록 온수 연결관이 형성되는 작동판; 및
    상기 온수 탱크로부터 상기 냉수 탱크로 온수가 역류하는 것을 방지하도록 상기 온수 연결관의 내부에 끼워맞춤 방식으로 탈착 가능하게 장착되는 체크 밸브
    를 포함하고, 상기 체크 밸브는 탄성력에 의해 상기 온수 연결관을 폐쇄하도록 동작하고, 상기 냉수 탱크로부터 상기 온수 탱크 방향으로 작용하는 임계값 이상의 정수의 압력에 의해 상기 온수 연결관을 개방하도록 탄성 동작하며,
    상기 체크 밸브는
    상기 온수 연결관의 내부에 삽입 결합되며 중앙부에는 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 외측에 밸브홀이 형성되는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 관통홀에 직선 이동 가능하게 삽입 결합되는 밸브 로드;
    상기 밸브 로드의 일측에 고정 결합되는 개폐 블록; 및
    상기 개폐 블록이 상기 메인 바디에 밀착되어 상기 관통홀 및 밸브홀을 폐쇄하도록 상기 밸브 로드에 탄성력을 가하는 탄성 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 체크 밸브는 상기 온수 연결관의 상부 입구측 또는 하부 출구측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 냉수 탱크 내부에서 상기 체크 밸브에 작용하는 정수의 최대 위치 수두(H1)에 의한 압력보다 더 작은 크기의 압력인 것을 특징으로 하는 냉온수기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 작동판의 상면에는 상기 정수 유입구의 연직 하부에 배치되며 상기 온수 연결관의 입구 외측 둘레를 감싸도록 형성된 가이드 파이프가 장착되고, 상기 정수 유입구로부터 상기 가이드 파이프로 정수가 유입 저장됨에 따라 발생되는 위치 수두(H2)에 의한 압력이 작용하여 상기 체크 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 바디의 외주면에는 외측 방향으로 돌출된 걸림 돌기가 형성되며, 상기 온수 연결관에는 상기 메인 바디가 삽입될 수 있도록 내경이 확장되는 확장부가 형성되고, 상기 확장부의 내주면에는 상기 걸림 돌기가 맞물림되는 걸림홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 바디에는 상기 밸브 로드의 이동 경로를 가이드할 수 있도록 가이드 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
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