KR101565887B1 - 믹싱유닛 및 이를 포함하는 물공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체를 용해한 음용수를 배출하는 과정 중에 사용되는 믹싱유닛과 이를 포함하는 물공급장치에 관련된다. 본 발명은 실시예로, 탄산수가 통과하는 관로에 연결되는 것으로, 탄산수의 흐름면적을 점차 증대시키는 확산공간과, 상기 확산공간을 통과한 탄산수가 수렴되어 배출되는 수렴공간이 형성되어 있는 믹싱유닛과 이를 이용하는 물공급장치를 제시한다.

Description

믹싱유닛 및 이를 포함하는 물공급장치{Mixing unit and Apparatus for water supply purposes}

본 발명은 기체를 용해한 음용수를 배출하는 과정 중에 사용되는 믹싱유닛과 이를 포함하는 물공급장치에 관련된다.

산업 발전과 더불어 주변 환경오염이 심각해짐에 따라 식생활에 직결되는 수자원의 오염이 가중되어 왔다. 근래에는 건강한 먹는 물에 대한 소비자의 관심이 커지고 있다. 이러한 물 시장의 추세에 따라 깨끗한 지하수로 생수를 제조하는 업체가 증가하고 있으며, 최근에는 심층수 영역까지 확대되고 있다. 이러한 자연수는 공급량이 한정되어 있으며 수돗물에 비하여 고가이므로, 수돗물 등을 정수하는 정수기 산업 또한 발전되고 있다.

물공급장치의 발전 양상 중 하나는 소비자의 기호에 따른 물 처리이다. 특히 계절의 변화에 따라 소비자는 차가운 물이나 따뜻한 물을 마시기를 원한다. 그에 따라 물의 온도를 조절하여 제공하는 냉온수기가 제공된다. 현재 냉온수기는 생수 공급 업체가 제공하는 디스펜서 장치에 부가적인 기능으로 내장되어 있으며, 수돗물을 정화하여 제공하는 정수기에도 부가적인 기능으로 내장되어 제공되는 것이 일반적인 추세이다.

소비자의 기호를 위한 물공급장치의 발전 방향 중 하나는 탄산수의 생성 및 제공 기능이다. 탄산수의 생성은 이산화탄소를 물에 용해시키는 방식으로 생성되는데, 이는 콜라나 사이다 등의 탄산 음료나 생맥주의 생성 방법과 거의 동일한 방식이다. 탄산수의 질은 물에 녹는 이산화탄소의 양 즉, 탄산 가스압에 따른 톡 쏘는 느낌의 정도에 따라 달라진다고 볼 수 있다.

탄산 가스압을 높이기 위한 조건을 알려진 바와 같이, 낮은 온도와 높은 압력이다. 그러나 대규모 음료 제조 공장이 아닌 다음에야 저온 및 고압 장치를 갖추기가 어렵다. 더구나 저렴한 제작비용과 장치의 전체 사이즈가 작을수록 유리한 가정용 탄산수 공급장치는 안전한 압력 범위 내에서 이산화탄소를 다뤄야 하므로 출수되는 탄산수의 탄산 가스압을 높게 하는 것이 쉽지 않다.

대한민국 공개특허 제10-2005-0017917호 (2005.02.23) 대한민국 특허등록 제10-0735911호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0735913호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0735914호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0871616호 (2008.11.26) 대한민국 공개특허 제10-2010-0055991호 (2010.05.27) 대한민국 공개특허 제10-2012-0016682호 (2012.02.27) 대한민국 공개특허 제10-2012-0015952호 (2012.02.22) 대한민국 공개특허 제10-2012-0015951호 (2012.02.22) 대한민국 특허등록 제101-177499호 (2012.08.21) 대한민국 공개특허 제10-2013-0044988호 (2013.05.03) 대한민국 실용신안등록 제20-0314754호 (2003.05.15)

본 발명은 소비자의 다양한 기호에 따라 공급된 물을 처리한 후 제공하는 물공급장치와 그에 따른 부속품을 제공하려는 의도로 발명된 것이다. 최종적으로 소비자에게 제공되기 위해 필요한 물 처리 과정에서의 효율성을 증대시키고, 물공급장치의 보다 원활한 운영이 가능하도록 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 탄산수가 통과하는 관로에 연결되는 것으로, 탄산수의 흐름면적을 점차 증대시키는 확산공간과, 상기 확산공간을 통과한 탄산수가 수렴되어 배출되는 수렴공간이 형성되어 있는 믹싱유닛을 제시한다.

여기서, 상기 수렴공간에 연결되어 있으며, 이동하는 탄산수의 흐름을 난류로 발생시키는 공동을 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 확산공간은 원뿔대의 외주면을 따라 형성되어 있고, 상기 확산공간의 벌어짐 각도는 28° 내지 34°으로 할 수 있다. 나아가 상기 확산공간의 길이는 21 내지 33밀리미터로 할 수 있다.

또한 확산공간의 입구의 면적에 대하여 상기 확산공간의 출구의 면적은 1.4 내지 1.8 배로 한정할 수 있다.

세부적인 구성요소 별로 볼 때에, 유입구가 형성되어 있고, 내부에는 상기 유입구와 연통되는 공간부가 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스에 결합되며, 일부가 상기 공간부 내에 삽입되어 상기 케이스의 내면과의 사이에 상기 유입구로부터 점차 단면적이 확장되는 확산공간을 형성하고, 상기 확산공간과 이어지는 유출구가 형성되어 있는 장착부를 포함하는 믹싱유닛을 제시한다.

추가적인 기능으로, 상기 장착부는 상기 케이스에 대하여 위치 이동이 가능하여, 상기 확산공간의 단면적이 가변되도록 할 수 있으며, 이때, 케이스와 상기 장착부는 나사 체결되어, 상기 장착부의 회전 방향에 따라 상기 단면적이 달라지도록 구성할 수 있다.

또한 상기 유입구와 상기 유출구는 직선상에 놓여 있어, 탄산수는 유입된 방향을 따라 유출되도록 할 수 있다.

추가적으로 상기 장착부는 상기 확산공간을 형성하는 원추형상의 전방몸체와, 상기 전방몸체가 일단에 결합되며, 외주면 둘레를 따라 상기 확산공간의 후단부와 연통되는 유동홈과, 상기 유동홈에서 상기 유출구와 이어지는 연결통로가 형성되어 있는 후방몸체를 포함하고, 상기 유동홈과 상기 연결통로가 이어지는 둘레는 곡면으로 처리될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 물공급장치에서 소비자에게 제공하는 탄산수의 품질을 향상시키는 것이며, 탄산 가스압에 따른 탄산수 맛을 개선시켜 소비자의 만족도를 향상시킨다. 또 탄산수를 생성하고 제공하는 장치의 원활한 작동을 구현할 수 있도록 하여, 물공급장치의 설계 부담을 줄이면서 물공급장치의 작동 신뢰성을 향상시킨다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물공급장치의 주요 구성과 계통을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 물공급장치에 채택된 탄산믹서통을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 믹서유닛을 분리하여 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 후방몸체의 부분 단면을 나타낸 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 실시예의 단면도.
도 6은 도 3에 도시된 믹서유닛의 확산공간을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 7은 도 3에 도시된 믹서유닛의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 믹서유닛들을 나타낸 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 믹싱유닛 및 이를 포함하는 물공급장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 실시예들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

본 명세서의 설명에 있어서, '액체', '냉수', '온수', '원수' 및 '탄산수'는 모두 물을 의미한다. 따라서 '냉수', '온수', '원수' 및 '탄산수'는 '물'이나 '액체'로 호칭될 수 있다. '냉수'와 '온수'는 온도에 따라 구분하기 위해 사용되며, '원수'는 온도의 증감 처리 또는 이산화탄소의 용해도를 증대시키기 위한 처리 등 각종 처리 전의 물을 의미하거나, 어떤 용기에 주입되는 대상으로서의 물을 의미하거나, 어떠한 처리 단계를 거치기 전의 물을 의미한다.

또 첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물공급장치와 관련된다.

물공급장치(100)는 냉수통(10)과 냉수통(10)에 담긴 물을 적정 온도로 냉각시키는 냉각수단(20)을 포함한다. 또한 물공급장치(100)는 탄산수를 생성하거나 생성된 탄산수를 보관하기 위한 탄산공급 부재를 구비하고 있으며, 이는 이산화탄소를 제공하는 이산화탄소 저장탱크(30), 탄산수를 임시 저장하는 탄산믹서통(40)을 포함한다. 또한 온수를 제공하는 온수통(60), 공급된 물을 임시 저장하는 저수통(70), 소비자의 선택에 따라 냉수, 온수 또는 탄산수를 선택적으로 외부로 배출하는 디스펜서(50) 그리고 냉각수단(20), 디스펜서(50), 탄산공급 부재 등을 적절히 운영하기 위한 제어모듈(도시 생략)을 포함한다. 그 외에도 물공급장치는 자가 살균 수단, 안전성을 높이기 위한 각종 감시수단 등을 더 포함할 수 있다.

도시된 물공급장치(100)는 냉수, 온수 및 탄산수를 제공할 수 있도록 전술한 모든 구성을 포함한다. 그러나 다른 실시예의 물공급장치는 온수통, 저수통, 냉수통 등 일부의 구성을 구비하지 않을 수 있다. 그에 따라 소비자에게 제공하는 물의 종류가 한정되어 서비스 범위가 축소되지만, 그 대가로 물공급장치를 소형 사이즈로 제작하기가 용이해지며 제어모듈의 설계가 용이해진다.

본 발명의 설명에 있어서 물공급장치(100)는 냉각수단(20), 이산화탄소 저장탱크(30) 등의 탄상공급 부재, 디스펜서(50) 및 탄산믹서통(40)을 포함하는 것으로 한다. 추가로 상기 물공급장치(100)는 냉수통(10)을 더 구비하거나, 이에 더하여 온수통(60)을 더 구비하는 것으로 한다. 나아가 물공급장치는 전술한 모든 구성을 구비할 수도 있다.

도 1에 도시된 물공급장치(100)에서 저수통(70)은 냉수통(10)이나 온수통(60)에 공급할 물을 임시로 저장하는 부재이다. 특히 저수통(70)은 별도로 제공되는 생수통(도시 생략) 등에서 원수를 공급받을 때 유용한 것이다. 저수통(70)은 주로 거꾸로 장착되는 생수통으로부터 원수를 공급받아 일정 분량의 물을 보유할 수 있다.

별도의 생수통을 사용하지 않고 필터를 거친 수돗물을 직접 공급받는 경우에는 저수통(70)은 생략되거나, 여전히 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 적용되는 온수통(60), 냉수통(10) 그리고 탄산믹서통(40)은 기본적으로 밀폐된 용기로 제공된다. 처리된 냉수, 온수 또는 탄산수를 배출하기 위한 구조는, 각 통에서 배출관이 통의 저부까지 연장되어서 통의 내부로 원수가 주입되면 압력에 의해 저장된 물이 배출관으로 토출되는 방식으로 작용한다.

예를 들어, 저수통(70)에 담긴 물은 펌프(710)에 의해 가압되어 배관을 통해 이송되고, 분기된 배관이 온수통(60)과 냉수통(10)에 연결되어 있어, 원수는 온수통(60)이나 냉수통(10)으로 유입된다. 사용자가 디스펜서(50)를 조작하여 냉수를 배출하고자 하는 경우에, 냉수통(10)의 배출배관과 연결된 밸브(디스펜서 내에 장착될 수 있음)가 개방되어 냉수통(10)에서만 냉수가 빠저나가고, 온수통(60)의 배출배관과 연결된 밸브는 여전히 잠긴 상태가 유지되므로 온수통 내의 온수는 그대로 머물게 된다.

또한 디스펜서(50)의 조작에 따라 펌프(710)가 연동하여 저수통(70)의 물이 펌핑 이송된다. 이때, 펌프(710)의 유출구에 연결된 배관의 압력구배에 의해 밸브가 열려 있는 냉수통(10)으로만 펌핑된 원수가 유입된다.

한편 저수통(70)에 연결되는 펌프(710)는, 저수통(70)의 설치 위치가 냉수통(10)이나 온수통(60)보다 높아서 저수통의 원수가 중력에 의해 냉수통이나 온수통으로 자연스럽게 흘러들어가도록 구성한 경우에 생략될 수 있다.

한편 탄산믹서통(40)은 이산화탄소 저장탱크(30)와 연결되어 있다. 이산화탄소 저장탱크(30)는 고압의 이산화탄소를 저장하고 있으며, 저장한 이산화탄소를 소비한 후에 새로운 이산화탄소 저장탱크로 교체될 수 있다. 도시하지 않았으나 이산화탄소 저장탱크에서 토출되는 이산화탄소의 압력을 적절히 조절하기 위한 레귤레이터와, 이산화탄소의 역류를 방지하는 체크밸브 등이 더 구비된다.

탄산믹서통(40)의 내부에서 일정량의 물과 이산화탄소가 고압 상태에서 공존하게 된다. 시간이 경과함에 따라 이산화탄소는 물에 용해됨으로써 탄산믹서통(40)의 물은 높은 가스압의 탄산수가 될 수 있다. 탄산수의 배출은 디스펜서(50)의 개방에 따라 대기압과 탄산믹서통(40) 내부의 압력 차이에 의해 탄산수가 자연히 배출되도록 하거나, 이에 더하여 탄산믹서통(40)에 새로운 물을 공급함으로써 전술한 냉수통(10)이나 온수통(60)과 같이 탄산수가 밀려나와 배출되도록 할 수 있다.

도 1에서 일점쇄선으로 표시한 라인은 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 공급되는 냉매의 이동 경로를 나타낸 것이다. 냉각수단(20)은 알려진 바와 같은 냉동 사이클을 사용하는 것이다. 그에 따라 물공급장치의 내부에는 냉매를 증발, 압축, 응축 및 팽창시키기 위한 장치들이 구비된다.

다른 실시예에서 냉각수단(20)은 펠티에 효과를 이용한 연전소자 모듈이 될 수 있다. 이 경우 냉매 없이 흡열 측을 냉수통이나 후술하는 케이스에 바로 접촉시키거나, 흡열 측에 접하는 브래킷 등이 냉수통 등에 접촉하는 구성을 가질 수 있다.

냉각수단(20)은 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 연결되어 있어, 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 담긴 물(냉수, 탄산수)을 적절히 냉각시키고, 냉각된 온도를 유지시킨다. 이러한 냉각수단(20)에 의해 냉수통(10)은 소비자에게 냉수를 제공할 수 있는 본래의 기능을 발휘할 수 있게 되며, 탄산믹서통(40)에서는 이산화탄소의 용해도를 높여 탄산 가스압을 증대시키고, 이를 유지할 수 있게 된다.

도 2에는 탄산믹서통의 구조를 보다 세부적으로 나타낸 것이다.

도시된 실시예에서 탄산믹서통(40)은 냉수에 탄산 가스가 용해되는 조건을 맞추어 줌으로써, 탄산수를 생성하는 장소를 제공한다. 탄산수로 공급되는 원수는 저수통에서 공급되는 물이거나, 냉수통에서 공급되는 냉수이다.

보다 신속히 탄산수를 생성하기 위해서는 온도가 낮은 냉수통의 냉수를 탄산믹서통(40)에 공급하여, 탄산믹서통(40) 내부의 온도 상승을 가능한 억제하는 것이 좋다.

탄산믹서통(40)의 내부는 저장된 물과 공급된 탄산 가스에 의해 고압의 상태가 된다. 또한 탄산믹서통(40)의 둘레를 감싸는 냉각수단(20)에 의해 내부의 온도가 적정 수준으로 내려가게 된다. 즉, 저온 고압의 상태를 유지하면서, 물과 탄산 가스가 공존하므로 탄산 가스는 물 속에 녹아 탄산수가 생성된다.

사용자가 디스펜서의 조작으로 탄산믹서통과 연결된 배출관(도 1의 410 참고)의 밸브를 개방하면, 탄산믹서통(40)의 내부압력에 의해 저장되었던 탄산수가 디스펜서를 통해 배출된다.

동시에 제어모듈은 도시하지 않은 탄산믹서통 내의 수위센서를 통해 탄산믹서통(40) 내의 수위 하강을 감지하고, 새로운 물을 공급받도록 냉수통이나 저수통에 연결된 펌프를 작동시킨다. 또 탄산믹서통 내부의 탄산 가스 압력 저하에 따라 이산화탄소 저장탱크에서 레귤레이터를 통해 정압으로 공급되는 추가 탄산 가스가 탄산믹서통을 일정한 고압으로 유지시키게 된다.

탄산수가 빠저 나가는 배출관(410)은 탄산믹서통(40) 내의 탄산수 수위가 낮더라도 탄산수 배출이 이루어지도록 탄산믹서통(40)의 바닥에까지 연장되어 있다. 또한 탄산믹서통의 내부로 연장된 배출관(410)에는 탄산수의 관로 상에 배치되는 믹싱유닛(200)이 장착되어 있다.

도면에서 믹싱유닛(200)은 탄산믹서통(40)의 내부에 장착되어 있다. 믹싱유닛이 탄산믹서통의 내부에 장착됨으로써 믹싱유닛과, 이 믹싱유닛을 통과하는 탄산수는 탄산믹서통의 냉각 효과를 받는다. 즉 믹싱유닛 자체가 차갑게 유지되는 것이다.

믹싱유닛(200)이 탄산믹서통(40) 내에서 배출관(410)과 연결되어 있므로, 믹싱유닛(200)을 통과하는 탄산수의 흐름은 중력을 거슬러 올라가는 방향이 된다.

또한 믹싱유닛의 유입구와 유출구는 직선상에 놓이게 된다. 이러한 유입구와 유출구의 직선 배치는 탄산수의 흐름 방향이 전환되면서 발생하는 흐름 저항을 줄이는 것이다.

다른 실시예에서, 믹싱유닛이 배출관의 중간에 설치되는 경우에 믹싱유닛을 통과하면서 탄산수의 흐름 방향이 바뀌지 아니하므로, 물공급장치 내의 배관 설치에 용이하다.

도시된 실시예 외에, 믹싱유닛은 탄산믹서통의 외부에 설치될 수 있다. 예를 들어 디스펜서에 연결되는 배출관의 끝단부나, 그 중간에 설치될 수 있다. 또는 믹싱유닛은 디스펜서 내에 부속품으로 장착될 수도 있다. 이렇듯 믹싱유닛은 탄산수가 통과하는 관로에 설치되는 것으로, 그 위치가 탄산믹서통의 내부로 한정되지 않는다.

본 발명에서 믹싱유닛(200)은 디스펜서를 통해 배출되어 사용자에게 제공되는 탄산수의 품질을 개선하는 것이다. 또한 물공급장치의 원활한 운용을 가능케 하는 것으로, 특히 탄산믹서통의 압력 운용의 폭을 크게 한다.

믹싱유닛(200)의 기능을 살펴보면, 믹싱유닛은 탄산수의 흐름면적을 점차 증대시키는 확산공간을 통하여 탄산수의 흐름 속도를 낮추고, 그에 대한 보상으로 해당 구간을 통과하는 탄산수의 압력을 크게 얻는다. 알려진 바와 같이, 탄산수의 압력이 증가할수록 탄산 가스의 용해도가 증가하므로 탄산 가스압을 증대시킬 수 있다.

즉, 믹싱유닛(200)을 거치면서 탄산수의 탄산 가스압은, 믹싱유닛을 거치지 아니한 경우에 비하여 증가하고, 이로써 사용자에게 높은 탄산 가스압을 가진 탄산수를 제공할 수 있게 된다.

또 믹싱유닛(200)은 고압으로 운용되는 탄산믹서통과 대기압의 디스펜서 출구 사이에 압력 댐퍼의 기능을 담당한다. 만일 믹싱유닛이 없으면서 탄산믹서통의 내부 압력을 높게 운용한다면, 탄산믹서통의 높은 압력이 디스펜서에까지 그대로 전달되어, 디스펜서에서 탄산수가 고압으로 배출된다. 디스펜서의 배출구에 가저다 댄 컵에서 고압의 탄산수가 튀어 버리므로 사용자에게 큰 불편을 야기하게 된다.

종래의 기술에 따른 탄산수 공급장치들은 이러한 문제점으로 인하여 탄산믹서통의 내부 압력을 크게 할 수 없었고, 그에 따라 탄산 가스압을 크게 얻지 못하는 한계가 있어 왔다.

반면에 본 발명에 따른 믹싱유닛(200)은 유입된 탄산수의 압력을 저감하는 효과를 발휘하기 때문에, 종래의 기술에 비하여 탄산믹서통의 압력을 더욱 크게 운용할 수 있다. 따라서 탄산믹서통을 설계할 때에 운용할 압력 조건을 다양하게 설정하거나 변경할 수 있는 여유를 제공한다.

본 발명의 따른 믹싱유닛(200)은 탄산수가 통과하는 관로에 연결되는 것으로, 탄산수의 흐름면적을 점차 증대시키는 확산공간(S1)과, 이 확산공간(S1)을 통과한 탄산수가 수렴되어 배출되는 수렴공간(S2)이 형성된다.

확산공간(S1)과 수렴공간(S2)은 관로와 연속적으로 이어지도록 형성되어, 탄산수가 흐르는 공간을 제공한다. 탄산믹서통(40)에서 디스펜서(50)로 탄산수가 배출관을 따라 흐르는 방향(이하, '본류 반향'이라 함)에 따라 순차적으로 확산공간(S1)과 수렴공간(S2)이 이어진다.

확산공간(S1)은 본류 방향에 따라 단면적이 점차 증가하는 구간이다. 배출관을 따라 고압으로 흐르던 탄산수는 확산공간(S1)에서 유속이 느려지면서 압력이 상승함에 따라 탄산수 내에 미처 용해되지 아니하는 탄산 가스가 더욱 잘 용해되도록 한다.

수렴공간(S2)은 확산공간을 통과하여 여러 갈래로 나뉘거나, 넓은 단면적을 가지는 확산공간의 후단에서 이어저 확산공간(S1)을 통과한 탄산수가 한데 모여 다시 디스펜서와 연결된 배출관으로 빠쩌나갈 수 있게 한다.

확산공간(S1)의 대표적인 예가 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 확산공간(S1)의 형상은 이해를 돕기 위하여 두께와 길이를 다소 과장하여 도시하고 있다.

도면에서 원뿔대 형상의 확산공간(S1)은 도넛 형상의 단면적을 갖는다. 이러한 확산공간은 도 3 내지 도 5에 도시된 믹싱유닛의 구성으로부터 형성된 것이다.

도 6에서 화살표는 탄산수의 흐름 방향을 나타낸다. 원뿔대의 외주면을 따라 얇은 두께로 형성되는 확산공간(S1)의 단면적은 도넛의 형상이다. 출구(S12)의 단면적은 입구(S11)의 단면적에 비하여 크게 형성되어 있으며, 입구(S11)로부터 출구(S12)에 이르기까지 도넛형의 단면적은 점진적으로 증가된다.

입구(S11)의 단면적은 배출관(410)의 배출관의 단면적과 사실상 동일하거나 다소 큰 정도이다. 따라서 입구(S11)를 통과하는 탄산수의 유속은 배출관을 흐르는 탄산수의 유속과 거의 동일하다고 볼 수 있다.

확산공간(S1)을 통과하면서 탄산수의 유속이 느려지면서 대신 압력이 증가한다. 배출되는 탄산수의 탄산 가스압을 유의미한 수준으로 상승시키려면, 확산공간을 통과하는 과정 중에 충분한 압력이 증가되어야 하고, 상승한 압력이 유지되는 시간이 어느 정도 필요하다. 이는 확산공간의 입출구의 면적비 및 길이와 관련되어 있다.

물공급장치는 가정용 또는 탁상용으로 사용되기 위하여, 소형 가전으로 제작될 수 있다. 이러한 물공급장치에 구비되는 믹싱유닛도 가능한 소형으로 제작되는 것이 설계 여유를 확보하는 차원에서 유리하다. 믹싱유닛의 작용이 제대로 발현되면서, 가능한 소형으로 제작되기 위하여 확산공간을 최소 사이즈를 한정할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 자세히 설명한다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱유닛과 관련된다.

도시된 실시예에 따른 믹싱유닛(200)은 케이스(1)와 장착부(2)를 포함한다. 더하여 장착부(2)는 2부분으로 나뉘어져 전방몸체(21)와 후방몸체(22)로 구성된다. 여기서 장착부(2)는 후술하는 바와 같이, 하나의 일체화된 부품으로 제작될 수 있다(도 8의 (b) 참고).

전방몸체(21)와 후방몸체(22)로 나누어지는 장착부(2)는 합성수지를 이용하여 제작하기 용이한 장점이 있다. 특히 사출성형에 의한 전방몸체(21)는 그 내부에 공동을 크게 형성할 수 있게 한다. 또한 절삭 가공을 최소화하거나 생략할 수 있기 때문에 생산성이 개선되는 효과가 있다.

케이스(1)는 장착부(2)의 일부분을 수용하는 공간부(11)가 형성되어 있다. 이 공간부(11)는 케이스(1)에 형성된 유입구(12)와 연통된다. 케이스(1)는 믹싱유닛의 외형을 형성하는 부재로, 케이스(1)의 외부에는 물공급장치의 다른 구성 요소와 결합하기 위한 구성이 구비된다.

도시된 케이스(1)의 외주면에는 탄산믹서통의 상부 캡에 나사체결되기 위한 구성이 형성되어 있다. 도시하지 않았으나 탄산믹서통에는 나사산이 형성된 홀이 형성되어 있다. 믹싱유닛(200)의 케이스 외주면에 형성된 나사(13)과 플랜지(14)는, 탄산믹서통의 홀에 체결되기 위한 구조이다.

만일 믹싱유닛이 탄산수의 배출관 중간에 연결된다면, 케이스의 외주면에 구비된 나사와 플랜지 등의 구성은 생략될 수 있다. 또는 믹싱 유닛이 디스펜서 등에 끼워지는 부품으로 사용된다면, 케이스의 외주면에는 디스펜서와 결합가능한 구성이 구비된다.

유입구(12)는 케이스(1)의 전단부에 형성된다. 탄산수가 믹싱유닛(200)으로 공급되는 방향과 믹싱유닛을 빠저나가는 방향을 직선상에 놓이도록 하기 위하여, 유입구(12)를 케이스(1)의 전단부에 형성하는 것이 바람직하다.

그러나 유입구와 유출구가 직선상에 놓이지 않는 다른 실시예에서, 유입구는 케이스의 측면에 형성될 수도 있다.

케이스(1) 후단부에 형성된 공간부(11)는 후방을 향해 개방되어 있다. 공간부(11)의 내주면 둘레에는 장착부(2)와 결합하는 나사산(111)이 형성되어 있다.

공간부(11)는 유입구(12)와 이어지는 전방부터 나사산(111)이 형성된 후단에까지 점차 단면적이 증대되는 원뿔형이다.

장착부(2)는 일부가 케이스(1)의 공간부 내에 삽입되도록 케이스(1)와 결합된다. 케이스(1)의 내부로 삽입된 장착부(2)의 일부는 공간부(11) 내에서 케이스(1)의 내면 사이에 확산공간(S1)을 형성한다. 이 확산공간은 전술한 바와 같이, 유입구로부터 점차 단면적이 확장되는 탄산수의 흐름 공간이다.

도시된 실시예의 장착부(2)에서, 원뿔대 형상의 확산공간(S1)은 전방몸체(21)와 케이스(1)가 형성한다.

전방몸체(21)는 대략 원추 형상이다. 전방몸체(21)는 일정한 두께로 제작되어 내부는 비어 있다. 전방몸체(21)의 개방된 후단부는 후방몸체(22)의 전단부와 결합된다.

전방몸체(21)의 사이즈는 케이스(1)에 형성된 공간부(11)보다 작게 형성됨으로써, 케이스(1)의 내면과 전방몸체(21)의 외주면 사이에 간격을 두어, 확산공간이 형성된다.

후방몸체(22)는 전방몸체(21)를 고정하면서 케이스(1)에 결합되어, 케이스(1)의 내부에 전방몸체(21)의 위치를 고정시키게 된다. 또한 후방몸체(22)에는 확산공간(S1)을 통과한 탄산수가 모여 배출되는 수렴공간(S2)을 제공한다.

후방몸체(22)의 내부에는 전후 방향에 따라 형성되며, 후방으로 개방된 홀(221)이 형성되어 있다. 이 홀(221)은 후방몸체의 후방으로 개방되어 유출구(222)를 형성하고 있다.

한편, 후방몸체(22)의 외주면에는 둘레를 따라 함몰되어 확산공간(S1)의 후단부와 연통되는 유동홈(223)이 형성되어 있다. 유동홈(223)의 함몰된 깊이는 전방몸체(21)와 케이스(1) 사이의 폭, 즉 확산공간(S1)의 두께에 비하여 깊게 형성됨으로써, 유동홈(223)이 형성하는 공간의 체적은 확산공간(S1)의 후단부에 비하여 크게 형성된다.

유동홈(223)의 오목한 면에는 유출구(222)와 이어지는 연결통로(224)가 형성되어 있다. 연결통로(224)는 유동홈(223)을 관통하여 형성되는데, 복수의 연결통로(224)가 후방몸체(22)의 중심에서 방사상으로 형성된다. 도시한 실시예에서는 한 쌍의 연결통로(224)가 서로 대향되게 형성되어 있다.

확산공간(S1)을 통과한 탄산수는 유동홈(223)과 케이스(1)의 내벽 사이로 흐른 후에 연결통로(224)를 통해 후방몸체(22)의 내부로 이동하게 된다. 이 연결통로(224)는 확산공간(S1) 후단부의 넓은 단면을 흐르던 탄산수의 흐름방향이, 본류 방향과 대략 수직하게 바뀌는 구간이다.

도 4에는 유동홈(223)과 연결통로(224)가 이어지는 경계부분을 나타낸 도면이다. 부분 단면도로 도시된 바와 같이, 유동홈(223)의 표면에서 연결통로(224)로 이어지는 둘레(225)는, 유동홈(223)의 표면이 오목한 관계로 예각을 형성하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 유동홈(223)과 연결통로(224)가 이어지는 둘레(225)를 곡면으로 라운드 처리하고 있다.

유동홈(223)을 따라 후방몸체(22)의 둘레를 이동하던 탄산수는 연결통로(224)를 거쳐 유출구로 이동하게 된다. 탄산수가 유동홈(223)에서 연결통로(224)의 안으로 이동하면서 예각으로 굽이쳐 흐르게 되는데, 이 부분에서의 압력 손실이 크게 일어난다. 이러한 압력 손실은 탄산수의 탄산 가스압을 크게 저하시키는 것으로 바람직하지 않은 것이다. 따라서 탄산수의 흐름 방향이 예각으로 변화하는 부분인, 유동홈(223)에서 연결통로(224)로 이어지는 둘레(225)를 곡면으로 형성하여 탄산수의 흐름성을 개선시킨 것이다. 그에 따라 탄산수가 유동홈에서 연결통로로 진입하면서 발생하는 압력 손실을 줄이고, 탄산 가스압을 여전히 일정 수준 이상으로 유지할 수 있게 된다.

도 5에는 장착부(2)의 내부 공간이 도시되어 있다. 도시된 단면에서 유동홈(223), 연결통로(224) 및 유출구(222)와 이어지는 후방몸체(22) 내의 유로는, 확산공간(S1)을 통과한 탄산수가 흐르는 수렴공간이다.

나아가, 장착부(2)의 내부에는 탄산수가 흐르는 유로와 연통되어 있으면서, 이 유로와 역방향으로 연장된 공동(211)이 형성된다.

도시된 실시예에서 공동(211)은 전방몸체(21)의 내부에 형성된 빈 공간이다. 도 5에서 유출구(222)를 형성하는 홀(221)은 후방몸체(22)를 전후로 관통한다. 전방몸체(21)와 후방몸체(22)가 연결되면서, 후방몸체(22)의 홀(221)과 전방몸체(21) 내부의 공동(211)이 연통된다. 이로써 장착부(2)의 내부에는 탄산수가 흐를 것으로 기대되는 흐름 방향과 반대 방향으로 형성된 빈 공간인 공동(211)이 존재하게 된다.

도 7은 믹싱유닛(200)를 통과하는 탄산수 흐름을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 믹싱유닛(200)은, 도 2에 도시된 탄산믹서통에 구비된 믹싱유닛과 같은 방향으로 나타낸 것으로, 도면의 하부가 지면을 향하는 것으로 본다. 이와 달리, 믹싱유닛은 상하가 뒤집혀 설치되거나, 옆으로 뉘어진 채 설치될 수 있는 것이다.

확산공간(S1)을 통과하여 수렴공간(S2)의 내부로 들어온 탄산수는 유출구(222)를 통해 빠저나가는 메인 흐름을 형성한다. 장착부의 내부에 공동(211)이 형성됨에 따라, 공동(211)에서는 탄산수의 흐름이 엉키는 난류가 발생하게 된다. 이 난류는 탄산수를 골고루 섞어주는 작용을 하여 배출되는 탄산수의 탄산 가스압을 고르게 한다.

또한 탄산수 배출 초기에 배출관 등에 머무는 기체나 액체 등에 의해 믹싱 유닛으로 공급되는 탄산수의 초기 유량이 다소 일정하지 못한 상태에서도, 공동(211)이 범퍼로 기능하여 디스펜서(50)에서 탄산수가 연속적으로 고르게 배출되도록 한다.

이러한 공동(211)은 탄산수의 메인 흐름과 반대 방향에 형성되어 난류를 크게 발생시킨다. 도 5에서 연결통로(224)를 경유하여 후방몸체(22)의 가운데로 모인 탄산수는 상부에 위치한 유출구(222)로 빠저나는 것이어서, 장착부(2) 내의 메인 흐름이 발생하는 가상의 유로는 도면에서 양 연결통로(224)를 잇는 가운데 부분과, 이 가운데 부분에서 상부로 유출구(222)까지 이어지는 홀(221)의 상부이다. 공동(211)은 양 연결통로보다 낮은 위치에 형성되어, 메인 흐름이 나타나는 가상의 유로보다 하부에 위치한다.

가상의 유로를 통과하는 탄산수의 주된 흐름 방향과 반대 방향에 놓인 공동(211)은, 유로를 빠르게 통과하는 탄산수에 역행하는 방향으로 큰 공간을 형성함으로써 공동(211)에서 난류가 쉽게 형성된다.

중력에 대한 믹싱유닛(200)의 설치 방향은 공동의 기능에 영향을 미친다. 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 공동(211)이 상부로 개방되어 중력 방향과 반대방향으로 형성되는 경우에, 탄산수의 배출이 정지되면 믹싱유닛(200)을 미처 빠저나가지 못한 탄산수가 공동(211)에 고이게 된다. 공동 내에 고인 탄산수는 믹서유닛 내에 새로운 탄산수의 흐름과 섞이면서 난류를 발생을 돕게 된다.

한편, 믹싱유닛(200)의 유출구(222)가 중력 방향에 따라 빠저나가도록, 도시된 바와 달리 믹싱유닛(200)이 뒤집혀 설치되거나, 믹싱유닛(200)이 가로로 뉘어 설치된 경우에는, 공동(211)의 하부나 측부가 중력 방향에 따라 개방된 상태가 된다. 따라서 탄산수의 배출이 중단되면 공동(211)이 거의 비워지게 된다.

이때 사용자가 디스펜서를 조작하여 새로운 탄산수가 믹싱유닛(200) 내에 유입되면, 상부가 막힌 공동의 아래로 탄산수가 모여 하부로 배출되거나, 공동의 일측에서 탄산수가 모여 측부로 배출된다. 그 과정 중에 공동 내에는 좌우 또는 상하에서 밀려오는 탄산수가 부딪치며 와류가 크게 형성된다.

공동의 하부만이 개방되도록 믹싱유닛이 세로로 장착된 경우에는, 공동 내에 머무는 공기에 의해 탄산수가 공동 전체를 채우지는 못하지만, 도시된 실시예의 경우에 비하여 와류가 크게 형성된다.

다시 도 3과 도 5를 참고하면, 장착부(2)는 케이스(1)에 대하여 위치 이동이 가능하도록 구성된다. 이로써 확산공간(S1)의 단면적을 가변시킬 수 있다.

케이스(1)에 대한 장착부(2)의 이동은 후방몸체(22)의 외주면에 형성된 나사산(226)과, 케이스(1) 공간부(11)의 내주면에 형성된 나사산(111)의 나사 체결에 의하여 이루어진다. 즉, 후방몸체(22)의 회전에 따라 전방몸체(21)가 케이스의 내부로 이동하거나 그와 반대로 이동함으로써 확산공간(S1)의 두께를 조절할 수 있게 된다.

확산공간의 단면적을 가변시키기 위하여 케이스에 대한 장착부의 이동은 다양한 구성을 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어 케이스와 장착부는 끼움 결합되며 케이스에 대한 장착부의 삽입 정도를 조절함으로써, 확산공간의 단면적을 조절할 수 있다. 또는 케이스에 대한 장착부의 삽입 깊이를 다단계로 조절할 수 있도록 케이스에 복수의 단턱을 형성하고, 장착부에는 단턱에 걸리는 돌기가 돌출되도록 구성할 수 있다. 이렇듯 케이스에 대한 장착부의 삽입 정도를 조절할 수 있도록 하는 다양한 체결 구조가 채택될 수 있다.

나아가 전방몸체(21)의 외주면에는 케이스(1)에 형성된 공간부(11)의 내면에 지지되어, 전방몸체(21)가 케이스의 공간부에 완전히 밀착하지 않게 하는 스톱퍼돌기(212)가 구비될 수 있다. 이 스톱퍼돌기(212)가 전방몸체의 외주면에서 돌출된 길이는 확산공간(S1)의 최소 두께가 된다. 스톱퍼돌기(212)는 전방몸체(21)의 둘레를 따라 방사상으로 복수로 구비된다.

스톱퍼돌기(212)는 확산공간 내에 튀어나온 구조이기 때문에, 통과하는 탄산수의 흐름을 간섭하게 된다. 확산공간에 의한 탄산수 흐름의 간섭을 가능한 저감하기 위하여 스톱퍼돌기(212)는 전방몸체의 표면에서 솟은 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.

확산공간의 단면적이 변경됨으로써 확산공간을 흐르는 유량을 조절할 수 있다. 특히 확산공간의 입구의 면적을 유량에 맞추어 조절할 수 있게 한다. 이로써 디스펜서에서 토출되는 탄산수의 유량을 조절할 수 있게 된다.

탄산믹서통을 운용함에 있어, 탄산믹서통의 압력은 탄산믹서통에 공급하는 탄산 가스의 압력에 의해 결정된다. 탄산믹서통의 운용 압력을 높게 설정하여 두면, 디스펜서에서 밸브를 개방함에 따라 고압의 탄산수가 빠르게 믹싱유닛을 통과하게 된다. 믹싱유닛의 유입구에서 확산공간으로 진입하는 탄산수의 정체를 해소하려면, 유입구의 단면적과 확산공간의 입구의 단면적을 대등하게 맞출 필요가 있다. 이때, 케이스에 대한 장착부의 삽입 정도를 조절함으로써, 확산공간의 입구의 단면적을 적절히 조절하여 탄산수가 확산공간으로 원활하게 유입되도록 할 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에 따른 믹싱유닛에서, 최종 배출되는 탄산수의 탄산 가스압을 증대시키는 사이즈에 대한 실험을 수행하였다.

실험을 위해 케이스(1)의 공간부(11)와 전방몸체(21)의 사이즈를 달리하는 여러 실험예들을 제작하였다. 실험예들의 형상은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 형태이면서, 실험예 마다 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)를 달리하도록 하였다. 실험예들의 벌어짐 각도(A)는 24°부터 시작하여 2°씩 증가하도록 구성하였다. 이때, 모든 실험예에서 확산공간(S1)의 길이(L)는 25 밀리미터로 동일하게 하였다.

각 실험예들은 하나의 탄산믹서통에서 공급되는 탄산수가 통과하도록 하였다. 각 실험예에서 배출된 탄산수를 수 초 이내에 탄산 가스압 측정기에 넣어 가스압을 측정하였다. 여기서, 탄산믹서통은 전술한 물공급장치에 장착되어, 온도는 섭씨 4도씨로 세팅하였으며, 탄산 가스의 압력은 4 kgf/cm² 로 세팅하여 실험예들 전체에 대하여 동일한 조건이다. 아래 [표1]은 실시예들에서 최종 배출된 탄산수의 탄산 가스압(kg/cm²)을 나타낸 것이다. 이때, 배출된 탄산수의 온도는 5 ℃ 내지 7 ℃이다.

	벌어짐 각도(deg.)	탄산 가스압
실험예1	24	1.7
실험예2	26	1.9
실험예3	28	3.1
실험예4	30	3.3
실험예5	32	3.6
실험예6	34	3.7
실험예7	36	3.2
실험예8	38	3.0
실험예9	40	3.2

실험결과에 따르면, 확산공간의 벌어짐 각도가 28°미만인 실험예 1과 실험예 2에서는 탄산 가스압이 1 kg/cm² 대에 머무는 것이 확인된다. 실험예 2와 실험예 3에서는 탄산 가스압이 현격하게 차이나고, 실험예3 이후 실험예6까지는 탄산 가스압이 서서히 증가하는 경향이 있게 된다. 믹싱유닛을 구비하지 않는 경우에 최종 배출되는 탄산수의 가스압이 1.5 kg/cm² 수준임을 고려하면, 확산공간의 벌어짐 각도가 적어도 28°이상인 경우에 탄산 가스압의 증가 효과가 발휘된다고 볼 수 있다. 따라서 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)는 28°이상이 바람직하다.

한편, 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)가 45°를 초과하는 경우에는 탄산수가 지나치게 널리 퍼지면서 확산공간을 흐르기 때문에, 탄산수가 모이는 수렴공간에서 탄산수의 흐름이 약하게 형성되는 문제가 있다.

실험결과에 따르면 최종 배출되는 탄산수의 탄산 가스압은, 벌어진 각도가 34°인 실험예 6에서 최대가 되며, 이후 서서히 감소하기 시작한다. 탄산 가스압의 증대와 원활한 탄산수의 흐름성을 고려할 때에, 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)는 28° 내지 45°로 한다.

이와 달리, 배출되는 탄산수의 탄산 가스압을 높게 하기 위해서는, 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)를 28° 내지 36°로 할 수 있다.

나아가 믹싱유닛은 소형으로 제작되는 물공급장치의 사이즈에 따라 가능한 소형으로 제작될 수 있다. 소형으로 제작되는 믹싱유닛은 탄산믹서통의 내부에 장착하거나, 작은 사이즈의 디스펜서 등에 장착될 수 있기 때문에 범용적인 사용이 가능한 장점이 있다.

이와 같이 믹싱유닛(200)을 가능한 소형 사이즈로 제작하려는 경우에서 확산공간(S1)의 벌어짐 각도(A)는 28° 내지 34°로 할 수 있다. 이는 믹싱유닛(200)의 둘레를 작게 하면서 탄산 가스압 증대의 효과를 발휘할 수 있도록 한다.

다른 실험에서 확산공간(S1)의 길이(L)는 적어도 21 밀리미터 이상이 되어야 탄산 가스압의 증대 효과가 발휘됨을 알 수 있었다. 확산공간의 벌어짐 각도를 28°하면서, 확산공간(S1)의 길이(L)를 달리하는 복수의 실험예에 대한 성능 실험에서, 확산공간(S1)의 길이(L)가 20 밀리미터 이하인 경우에는 배출된 탄산수의 탄산 가스압이 1 kg/cm² 중후반 대에 머물러 실질적인 탄산 가스압 증가의 효과가 나타나지 않음을 확인하였다.

반면에 확산공간(S1)의 길이(L)가 21 밀리미터 이상인 실험예에서는 3 kg/cm² 대의 탄산 가스압이 측정되기 시작하고, 확산공간의 길이가 증가함에 따라 3 kg/cm² 후반대의 탄산 가스압이 측정되었다.

결국 의도한 바에 따른 탄산 가스압의 증대 효과를 거두기 위한 확산공간(S1)의 길이(L)는 21 밀리미터 이상임을 알 수 있다. 추측하건대, 확산공간의 길이가 21 밀리미터 미만인 경우에는 탄산수가 확산공간을 빠르게 통과하면서 미처 상승된 압력으로 인한 탄산 가스의 용해도 증가의 효과를 얻지 못하는 것으로 보인다.

한편 믹싱유닛(200)을 소형으로 제작하는 경우에 확산공간(S1)의 길이(L)는 21 내지 33 밀리미터로 할 수 있다. 확산공간의 길이를 33 이하로 설계함으로써 탄산믹서통의 내부에 믹싱유닛을 장착하기가 용이해진다.

믹싱유닛은 반드시 소형으로 제작되는 것은 아니다. 탄산수를 제공하는 물공급장치의 사이즈는 대형으로 제작될 수 있으며, 이 경우 유량이 증대됨에 따라 믹싱유닛의 사이즈도 커진다.

한편 도 6에 도시한 확산공간(S1)에서, 입구(S11)의 면적과 출구(S12)의 면적에 대한 비율은 적어도 1.4 이상이다. 즉, 출구(S12)의 면적이 입구(S11)의 면적에 비하여 적어도 1.4 배 크게 제작된다.

도 6에 도시된 형태의 확산공간(S1)에 대하여 입구측 단면적에 대한 출구측의 단면적 비율을 달리하여, 최종 배출된 탄산수의 탄산 가스압을 측정하는 실험을 하였다.

입구(S11)의 면적에 대하여 출구(S12)의 면적이 1.4 배 미만인 실험예들에서 출수된 탄산수의 가스압은 1.6 ± 0.3 kg/cm² 수준인 것을 확인하였다. 이러한 수준은 믹싱유닛을 거치지 아니하고 배출되는 탄산수의 탄산 가스압과 유사하다.

입구의 면적에 대하여 출구의 면적이 1.4배 이상인 실험예들에서는 배출된 탄산수의 탄산 가스압이 3.4 ± 0.3 kg/cm² 수준으로 상승함을 확인하였다. 즉 입구(S11)의 면적과 출구(S12)의 면적비가 1.4 배인 실험예를 경계로, 1.4 배 미만에서는 탄산 가스압을 증대시키는 효과가 거의 발휘되지 아니하다가, 1.4 배 이상에서 탄산 가스압이 비약적으로 증가하는 효과가 있음을 확인하였다.

추정하건대, 탄산 가스압의 증가를 위해서는 확산공간을 통과하는 과정 중에 탄산수 흐름에서 압력의 증가가 이루어저야 하는데, 입구 대 출구의 면적비가 1 : 1.4 미만의 경우에는 유속의 저하가 충분히 이루어지지 못함으로써 탄산수의 흐름의 압력 증가가 거의 이루어지지 못하여, 탄산 가스압의 변화가 미비하거나 없는 것으로 판단된다.

한편 믹싱유닛의 소형화 제작 시에는 입구의 면적과 출구의 최대 면적 비율은 1.8 배 이하로 한정할 수 있다. 면적 비율이 1.8을 초과하도록 제작한 믹싱유닛에서 출수되는 탄산수는 디스펜서에서 부드럽게 배출되지 못하고, 내포된 기포에 의해 단속적으로 터저 나오듯이 배출된다. 이는 탄산수를 받는 사용자의 컵에서 탄산수가 튀어 나가는 문제를 야기하기 때문에 바람직한 현상이 아니다.

이러한 점을 고려해볼 때에, 확산공간의 입구의 면적과 출구의 면적의 비율은 1.4 내지 1.8 사이로 조절되는 것이 바람직하다.

도 8에는 다른 실시예들에 따른 믹싱유닛이 도시되어 있다. 도시된 실시예들에서 믹싱유닛(200)은 화살표로 표시된 탄산수의 흐름 방향에 따라, 단면적이 점차 넓어지는 확산공간(S1)과, 확산공간(S1)과 이어지며 탄산수를 한데 모아 유출구로 이동시키는 수렴공간(S2)을 구비한다. 따라서 확산공간(S1)을 통한 탄산수의 탄산 가스압 증가의 작용은 전술된 실시예와 사실상 동일하다.

도 8의 (a)에서 확산공간(S1)은 여러 갈래로 나뉜 가지유로(3)이다.

가지유로(3)는 유입구(12)의 단면적보다 작은 단면을 가지면서, 본류 방향에 따라 단계적으로 흐름 면적을 증대시키는 구성이다. 도면에서 가지유로(3)는 상하로 대칭인 세 쌍이 구비되는 것으로 도시되어 있지만, 설계에 따라 가지유로(3)의 수는 달라질 수 있다. 이러한 믹싱유닛(200)은 도시된 단면을 가지는 상하 한 벌의 부재로 제작한 후에 가지유로가 서로 접하도록 접함함으로써 용이하게 제작할 수 있는 장점이 있다.

도 8의 (b)는 케이스(1)와, 케이스의 내부에 장착되는 장착부(2)로 구성되는 점에서, 도 5의 실시예와 유사한 점이 있다. 다만 장착부(2)를 하나의 부재로 제작함에 따라 가공 오차나 조립 오차에 의한 확산공간의 두께 조절이 더욱 정밀하게 이루어지는 점에서 장점이 있다.

도 8의 (c)에 도시된 믹싱유닛(200)은 유선형으로 부푼 외관부(4)와, 외관부(4)의 내벽과 이격되어 탄산수가 흐르는 유로를 형성하는 내장부(5)를 포함한다.

내장부(5)는 외관부(4)와 일정한 거리를 두고 있으며, 내장부(5)는 외관부(4)의 내벽에서 연장되는 리브들(51)에 의해 위치가 고정된다. 리브(51)는 내장부(5)의 둘레를 따라 방사상으로 이격되어 있어, 외관부(4)와 내장부(5) 사이를 통과하는 탄산수의 흐름에 영향을 가능한 적게 미치도록 하는 것이 좋다.

확산공간(S1)은 내장부(5)의 전방부로, 탄산수가 흐르는 단면적이 서서히 증가되도록 큰 곡률의 곡면으로 이루어져 경사가 완만하게 형성된 부분이다. 한편 수렴공간(S2)되는 내장부(5)의 후방부는 전방부보다 작은 곡률의 곡면으로 형성되어 급한 경사를 가진다.

내장부(5)의 전단과 후단은 길고 뾰족하게 형성되어 있어 확산공간(S1)으로 진입하는 탄산수를 쉽게 가르면서, 수렴공간(S2)에서 탄산수가 부드럽게 합쳐지도록 한다. 이러한 믹싱유닛(200)은 다른 실시예에 따른 믹싱유닛보다 탄산수의 유속 손실을 적게 하는 장점이 있다.

도 8의 (d)의 믹싱유닛(200)은 유입구(12)에서 바로 이어지는 구간에서 단면적을 줄인 가속구간(6)을 형성하고, 연이서 단면적이 확장되는 확산공간(S1)이 이어지게 형성된다. 확산공간(S1)의 후방에는 복수의 정류판들(7)이 본류 방향에 따라 설치되어 있다. 또한 유출구(222)의 단면적은 유입구(12)의 단면적에 비하여 크게 형성되어 있다.

가속구간(6)은 벤추리관과 같은 작용으로, 가속구간(6)을 통과하는 탄산수의 유속을 증대시킨다. 가속구간(6)을 통과하면서 유속이 빨라진 탄산수는, 탁 트인 확산공간(S1)으로 나오면서 유속이 크게 늦어지고, 압력이 크게 상승된다. 이로써 확산공간에서의 탄산 가스압 증가의 효과를 크게 얻을 수 있게 된다.

정류판(7)은 수렴공간(S2)을 형성한다. 복수의 정류판(7)은 확산공간(S1)의 최대 면적과 동일한 면적으로 형성된 공간 내에서 본류의 흐름 방향에 따라 나란히 형성되어 있다. 이로써 정류판(7)은 흐름면적을 줄이는 효과를 가져와, 정류판들이 설치된 부분 이후는 수렴공간(S2)으로 기능하게 된다.

유출구(222)의 단면적을 유입구(12)보다 크게 형성하여, 유출구(222)를 통과하기 위해 탄산수의 유속이 지나치게 증가되는 것을 방지한다. 이로써 증대시킨 탄산 가스압이 수렴공간(S2)이나 유출구(222)를 통과하면서 크게 저감되는 것을 방지한다. 이러한 믹싱유닛(200)은 탄산믹서통의 운용 압력이 높게 설정되는 경우에 주요하다.

도 8에 도시된 실시예들은 다양한 형상의 확산공간이 믹싱유닛에 사용될 수 있음을 나타낸다. 도시된 실시예 외에도 탄산수의 흐름 면적이 점차 증대되는 다양한 형태의 믹싱유닛이 사용될 수 있다.

100 : 물공급장치
10 : 냉수통 20 : 냉각수단 30 : 저장탱크
40 : 탄산믹서통 410 : 배출관 50 : 디스펜서 60 : 온수통
70 : 저수통 710 : 펌프
200 : 믹싱유닛
S1 : 확산공간 S11 : 입구 S12 : 출구 S2 : 수렴공간
1 : 케이스
11 : 공간부 111 : 나사산 12 : 유입구 13 : 나사 14 : 플랜지
2 : 장착부
21 : 전방몸체 211 : 공동 212 : 스톱퍼돌기
22 : 후방몸체 221 : 홀 222 : 유출구 223 : 유동홈
224 : 연결통로 225 : 둘레 226 : 나사산
A : 벌어짐 각도 L : 길이
3 : 가지유로 4 : 외관부 5 : 내장부 51 : 리브
6 : 가속구간 7 : 정류판

Claims (12)

1. 탄산수가 통과하는 관로에 연결되는 것으로,
   원뿔대의 외주면을 따라 형성되어 탄산수의 흐름면적을 점차 증대시키는 확산공간,
   상기 확산공간을 통과한 탄산수가 수렴되어 배출되는 수렴공간 및
   상기 수렴공간에 연결되면서 상기 원뿔대의 내측에 형성되어 있어서, 상기 확산공간과 상기 수렴공간을 차례로 통과하는 탄산수의 메인 흐름과는 역방향에서 빈 공간을 형성하는 공동을 포함하고,
   상기 확산공간의 벌어짐 각도는 28°내지 34°이고,
   상기 확산공간의 길이는 21 내지 33밀리미터인 믹싱유닛.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 확산공간의 입구의 면적에 대하여 상기 확산공간의 출구의 면적은 1.4 내지 1.8 배인 믹싱유닛.
6. 제1항에서,
   유입구가 형성되어 있고, 내부에는 상기 유입구와 연통되는 공간부가 형성되어 있는 케이스와,
   상기 케이스에 결합되며, 일부가 상기 공간부 내에 삽입되어 상기 케이스의 내면과의 사이에 상기 유입구로부터 점차 단면적이 확장되는 상기 확산공간을 형성하고, 상기 확산공간과 이어지는 유출구가 형성되어 있는 장착부를 포함하는 믹싱유닛.
7. 제6항에서,
   상기 장착부는 상기 케이스에 대하여 위치 이동이 가능하여, 상기 확산공간의 단면적이 가변되는 것인 믹싱유닛.
8. 제7항에서,
   상기 케이스와 상기 장착부는 나사 체결되어, 상기 장착부의 회전 방향에 따라 상기 단면적이 달라지는 믹싱유닛.
9. 제6항에서,
   상기 유입구와 상기 유출구는 직선상에 놓여 있어, 탄산수는 유입된 방향을 따라 유출되는 것인 믹싱유닛.
10. 제6항에서,
    상기 장착부는
    상기 확산공간을 형성하는 원추형상의 전방몸체와,
    상기 전방몸체가 일단에 결합되며, 외주면 둘레를 따라 상기 확산공간의 후단부와 연통되는 유동홈과, 상기 유동홈에서 상기 유출구와 이어지는 연결통로가 형성되어 있는 후방몸체를 포함하고,
    상기 유동홈과 상기 연결통로가 이어지는 둘레는 곡면으로 처리되어 있는 믹싱유닛.
11. 탄산 가스를 공급하는 이산화탄소 저장탱크,
    상기 탄산 가스를 공급 받아 탄산수를 생성하는 탄산믹서통,
    상기 탄산믹서통에서 배출되는 탄산수가 통과하는 것으로, 제1항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 믹싱유닛,
    상기 믹싱유닛을 거친 탄산수가 배출되는 디스펜서 및
    상기 탄산믹서통을 냉각시키는 냉각수단을 포함하는 물공급장치.
12. 제11항에서,
    상기 믹싱유닛은
    상기 탄산믹서통의 내부에 설치되어 있는 물공급장치.

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