KR101830658B1 - 탄산수 제조 장치 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본원발명의 기술적 과제는 챔버 타입의 탄산수 제조 장치에서 탄산수를 제조하는 속도를 증가시키는 것으로서, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치, 특히 챔버 타입의 탄산수 제조 장치에 있어서, 이산화탄소를 발생시키는 성능은 유지되면서도 부피가 감소된 탄산수 제조 장치를 제공하는 것으로서, 챔버, 이산화탄소 제조를 위한 조성물을 수용하도록, 상기 챔버의 적어도 일부분에 형성된 수용부, 상기 조성물에 열을 전달하기 위한 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부, 상기 수용부와 상기 마이크로파발생부 사이에 위치하여, 상기 마이크로파를 방사시키는 방사부재, 상기 방사부재에 의해 방사된 마이크로파가 상기 조성물을 가열하여, 이산화탄소를 발생시키도록 상기 마이크로파발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄산수 제조 장치{APPARATUS OF PRODUCING CARBONATED WATER}
본 명세서는 탄산수 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로파(Micro Wave)를 이용하는 탄산수 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고나 정수기에 구비된 탄산수 제조 장치는 이산화탄소를 포함하는 연료탱크를 구비한다.
즉, 연료탱크를 구비하는 탄산수 제조 장치는 연료탱크 내에 있는 고압상태의 이산화탄소를 전용 물병에 주입하여 탄산수를 제조하는 기술이다.
이러한 연료탱크 타입의 탄산수 제조 장치는 냉장고 및 정수기와 같은 기기에 적용 가능하다. 탄산수 제조 장치는 연료탱크 내에 이산화탄소가 주기적으로 충전되면, 사용자는 가정이나 회사에서도 단시간 내에 안전하게 탄산수를 제조해 마실 수 있다.
다만, 연료탱크 타입의 탄산수 제조 장치는, 연료탱크에 담긴 이산화탄소가 모두 소진되면, 연료탱크를 교체하거나 연료탱크에 이산화탄소를 주입해야만하는 불편함이 있다. 특히, 연료탱크를 교체하거나 연료탱크에 이산화탄소를 주입하는 작업은 탄산수 제조 장치의 일반적인 사용자가 수행하기 어려운 문제점도 존재한다.
아울러, 이산화탄소를 저장하는 연료탱크는 제조 비용이 비싸고, 높은 중량과 내부의 높은 압력 때문에 연료탱크를 운반함에 있어서 각별한 주의가 필요하다.
이러한 연료탱크 타입의 탄산수 제조 장치와 달리, 탄산수 제조 장치의 또 다른 타입으로서, 마이크로파 열원을 이용하는 챔버 타입이 존재한다.
챔버 타입의 탄산수 제조 장치는, 연료탱크 타입의 탄산수 제조 장치와 달리 이산화탄소를 저장하는 연료탱크를 구비하지 않고, 이산화탄소를 발생시킬 수 있는 조성물, 예를 들어 탄산수소나트륨을 구비할 수 있다.
챔버 타입의 탄산수 제조 장치는 빠른 방사속도로 마이크로파를 특정 조성물에 인가하여 이산화탄소를 발생시키고, 발생된 이산화탄소를 물병에 주입하여 탄산수를 제조할 수 있다.
한편, 이러한 챔버 타입의 탄산수 제조 장치에서는 마이크로파의가 조성물에 인가됨에 따라, 상기 조성물에서의 가열 패턴이 균일하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
조성물에서의 마이크로파에 의한 가열 패턴이 균일하지 않은 경우, 이산화탄소의 발생 속도가 감소되어, 탄산수 제조 장치의 사용자가 원하는 시점에 탄산수를 제조하지 못하는 불편함이 초래된다.
아울러, 연료탱크 타입의 탄산수 제조 장치에 비교하여, 챔버 타입의 탄산수 제조 장치는 이산화탄소를 발생시키는 속도가 느린 문제점도 있다.
본원발명의 기술적 과제는 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것으로서, 챔버 타입의 탄산수 제조 장치에서 탄산수를 제조하는 속도를 증가시키는 것이다.
구체적으로 본 발명의 기술적 과제는 탄산수 제조 장치의 챔버에서 이산화탄소를 발생시키는 속도를 증가시키는 것이다.
또한, 본원발명의 기술적 과제는 조성물에 인가되는 가열 패턴을 최적화시킬 수 있는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 탄산수 제조 장치는, 챔버와, 이산화탄소 제조를 위한 조성물을 수용하도록 챔버의 적어도 일부분에 형성된 수용부와, 조성물에 열을 전달하기 위한 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부를 포함하며, 챔버 내부의 수용부와 마이크로파발생부 사이에는 방사부재가 구비될 수 있다.
방사부재는 마이크로파발생부에서 1차적으로 방사된 마이크로파를 2차적으로 방사시키는 홀 또는 슬릿을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 탄산수 제조 장치는 방사부재에 의해 방사된 마이크로파가 상기 조성물을 가열하여, 이산화탄소를 발생시키도록 상기 마이크로파발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 방사부재는 하나의 홀 또는 슬릿을 포함할 수도 있고, 복수의 홀 또는 슬릿을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 방사부재에 포함된 홀은 일반적인 슬릿과 같이 가늘고 긴 직사각형 또는 선형으로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 방사부재에 포함된 홀은 원형, 다각형의 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 제어부는 방사부재의 설치된 위치와 관련된 정보에 근거하여, 마이크로파발생부를 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 수용부와 방사부재의 상대적 위치와 관련된 정보에 근거하여, 마이크로파발생부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 수용부와 방사부재의 상대적 위치는 수용부의 일 지점과 방사부재에 포함된 홀의 중심점에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄산수 제조 장치는 방사부재와 상기 마이크로파발생부 사이에, 상기 마이크로파의 방사를 조정하는 방사조정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방사조정부는 수용부와 대응되는 외관으로 형성되며, 수용부의 바닥면과 방사조정부의 바닥면은 서로 마주하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 제어부는 상기 방사조정부와 상기 수용부 사이의 거리에 근거하여, 상기 마이크로파발생부를 제어하는 것을 특징으로 한다. 즉, 방사조정부와 수용부 사이의 거리에 근거하여 마이크로바파발생부에서 발생되는 마이크로파의 주파수, 파장, 진폭 등을 조정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 챔버는 상기 마이크로파발생부를 포함하는 제1 챔버부와, 상기 수용부를 포함하는 제2 챔버부로 형성되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 제2 챔버부는 원통형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또 다른 예에서, 제2 챔버부는 육면체로 형성되고, 방사부재와 접하는 상기 육면체의 제1 면의 면적이, 상기 제1 면과 대향하는 제2 면의 면적보다 작은 것을 특징으로 한다.
본원발명에 따르면, 탄산수 제조 장치의 이산화탄소 발생 능력을 향상시킬 수 있으며, 이로써 사용자는 원하는 시점에서 빠르고 편하게 탄산수를 획득할 수 있으므로, 사용자 편의성이 향상된다.
즉, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치는 이산화탄소의 발생 속도를 향상시킴으로써, 탄산수의 제조 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에서, 조성물에 인가되는 가열 패턴이 균일화 되는 효과가 도출된다.
도 1a는 일반적인 탄산수 제조 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 1b는 도 1a에 도시된 탄산수 제조 장치의 조성물에 인가되는 마이크로파의 가열 패턴을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 3a는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 챔버와 관련된 일 실시예를 나타내는 단면도.
도 3b는 도 3a에 도시된 탄산수 제조 장치의 조성물에 인가되는 마이크로파의 가열 패턴을 나타내는 개념도.
도 3c는 도 3a에 도시된 탄산수 제조 장치의 일 실시예를 나타내는 입체도.
도 4a는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치와 관련된 일 실시예를 나타내는 입체도.
도 4b는 도 4a에 도시된 탄산수 제조 장치와 관련된 일 실시예를 나타내는 단면도.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시된 탄산수 제조 장치에 포함된 방사부재를 나타내는 개념도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 수용부에 수용된 조성물의 가열 패턴과 관련된 개념도.
도 6a는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 방사부재의 설치 위치를 변경시키는 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 6b는 도 6a에 도시된 방사부재의 설치 위치를 변경시킴에 따라 조성물의 가열 패턴이 변경되는 것과 관련된 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 방사부재의 다양한 실시예를 나타내는 개념도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 챔버와, 챔버에 구비된 방사부재와 관련된 실시예를 나타내는 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도.
본 명세서에 개시된 발명은 탄산수 제조 장치 및 탄산수 제조 장치의 제어 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 탄산수 제조 장치 및, 그의 제어 장치, 탄산수 제조 장치의 제어 방법, 탄산수 제조 장치의 소형화 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하의 도 1a에서는 일반적인 탄산수 제조 장치의 일 실시예가 설명된다.
또한, 도 1b에서는 도 1a에 도시된 탄산수 제조 장치의 조성물에 인가되는 마이크로파의 가열 패턴과 관련된 일 실시예가 설명된다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 챔버 타입의 탄산수 제조 장치는 챔버(110)와, 이산화탄소 제조를 위한 조성물을 수용하도록 상기 챔버(110)의 상부에 형성된 수용부(130)를 포함할 수 있다.
또한, 챔버 타입의 탄산수 제조 장치는 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부(120)를 포함하며, 발생된 마이크로파가 수용부(130)에 수용된 조성물에 인가됨에 따라 이산화탄소가 발생하게 된다.
임의의 조성물이, 그 조성물의 특성온도보다 높은 온도로 가열되는 경우, 그 조성물은 분해될 수 있다. 특성온도는 임의의 조성물마다 정의되는 열분해 온도일 수 있다. 즉, 임의의 조성물이 특정량 이상의 열을 전달받는 경우, 그 조성물은 상 변이를 할 수 있다.
예를 들어, 탄산수소나트륨에 특정량 이상의 열을 가하는 경우, 그 탄산수소나트륨이 분해되면서, 이산화탄소를 방출할 수 있다.
위와 같이 마이크로파 열원을 이용하여 조성물(예를 들어, 탄산수소나트륨)을 가열하는 경우, 챔버(110)의 크기에 따라 수용부(130)에 인가되는 마이크로파의 가열 패턴이 변화할 수 있다.
보다 구체적으로 도 1b에 도시된 조성물 또는 수용부(130)의 가열패턴을 참조하면, 탄산수 제조 장치의 제어부는 수용부(130)의 중심부에 인가되는 열이, 주변부보다 더 크도록 마이크로파발생부(120)를 제어할 수 있다.
참고로, 수용부(130)의 가열패턴과 관련된 가열 주파수는 아래의 수학식 1에 근거하여 결정될 수 있다.
제어부(280)는 수용부(130)의 중심에 인가되는 마이크로파의 주파수가, 수학식 1에 의해 도출된 가열 주파수보다 낮도록, 상기 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
Figure 112015123048165-pat00001
상기 수학식 1에서 f는 수용부(130)에서의 가열 주파수이고, 상기 m 과 n 은 양의 정수이고, a 는 챔버(110)의 제1 길이, b 는 챔버(110)의 제2 길이일 수 있다.
예를 들어 챔버(110)가 직육면체로 형성된 경우, a 및 b는 챔버(110)의 가로길이와 세로길이에 각각 대응될 수 있다.
탄산수 제조 장치에서는 조성물에서 이산화탄소를 발생시키기 위해, 마이크로파의 주파수가 특정 값 이하로 설정될 수 있으며, 상기 수학식 1에서 특정 값에 대응되는 주파수가 도출되기 위하여, 챔버(110)의 부피와 관련된 변수 a, b가 조정될 수 있다.
즉, 탄산수 제조 장치에서는 마이크로파의 적정 주파수 레벨을 설정하기 위하여 챔버의 가로길이, 세로길이 또는 높이를 특정 값으로 설계할 수 있다.
예를 들어, 수학식 1에서 m 과 n이 모두 1인 경우, 챔버(110)의 가로길이는 86mm이고, 세로길이는 86mm이고, 높이는 130mm로 설계될 수 있다.
이와 같이, 챔버(110)를 포함하는 탄산수 제조 장치는 이산화탄소를 저장하는 연료탱크를 구비한 탄산수 제조 장치에 비해, 이산화탄소의 발생 속도가 느리다.
즉, 챔버타입 탄산수 제조 장치에서는 조성물에 열을 인가하여 이산화탄소를 발생시키므로, 챔버타입 탄산수 제조 장치의 사용자가 원하는 시점에 곧바로 탄산수를 획득하는 것이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 이하 명세서에서는 이산화탄소의 발생 속도를 향상시킨 챔버타입의 탄산수 제조 장치를 제공하기 위한 실시예들을 설명하기로 한다.
이하의 도 2에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 일 실시예가 설명된다.
도 2를 참조하면, 탄산수 제조 장치는 임의의 조성물에 마이크로파를 인가하여, 이산화탄소를 발생시키는 기체발생부와, 기체발생부와 연결된 호스부(201) 및 호스부를 통하여, 상기 기체발생부로부터 발생된 이산화탄소를 전달받는 취입부(202)(Carbonator)로 구분될 수 있다.
즉, 탄산수 제조 장치는 마이크로파를 이용하여 이산화탄소를 발생시키는 기체발생부와, 상기 발생된 이산화탄소를 생수(Still water)에 용해시키는 취입부(202)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치(200)는 챔버(210), 마이크로파발생부(220), 수용부(230), 제1 캡부(240), 튜너부(270), 제어부(280) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치(200)는 호스부(201), 취입부(202), 제1 밸브(205), 제2 캡부(206), 제2 밸브(207) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 챔버(210)는 탄산수 제조 장치(200)의 구성요소 중 일부를 탑재할 수 있다. 챔버(210)는 이산화탄소 제조를 위한 조성물을 수용하도록, 상기 챔버의 적어도 일부분에 형성된 수용부(230)를 구비할 수 있다.
본 명세서에서는, 챔버(210)의 형상을 직육면체로 정의하고 있으나, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치(200)의 챔버(210)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 3차원 물체로 정의될 수도 있다.
또한, 챔버(210)는 복수의 조립체의 결합에 의해 형성될 수 있다. 챔버(210)의 내부에는 챔버(210)의 내부공간을 복수의 공간으로 구획하는 구획부재(미도시)가 구비될 수 있다.
아울러, 챔버(210)의 내부 영역에는 유전체가 제공될 수 있다. 챔버(210)의 내부 영역은 특정 유전체로 전부 채워질 수도 있고, 챔버(210)의 내부 영역 중 일부에만 특정 유전체로 채워질 수도 있다.
일 예로, 상기 유전체는 테플론 또는 에틸렌 수지일 수 있다. 이와 같이, 챔버(210)의 내부 영역에는 내열성이 높은 유전체가 제공될 수 있다.
마이크로파발생부(220)는 특정 주파수를 갖는 마이크로파를 발생시킬 수 있다. 즉, 마이크로파발생부(220)는 수용부(230)에 수용된 조성물에 열을 전달하기 위해, 마이크로파를 발생시킬 수 있다.
이러한 마이크로파발생부(220)는 챔버(210)의 일면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 마이크로파발생부(220)는 챔버(210)의 일면을 관통하도록 설치될 수 있다. 마이크로파발생부(220)는 챔버(210)의 내부에서 마이크로파를 발생시킬 수 있으며, 발생된 마이크로파는 수용부(230)에 전달될 수 있다.
마이크로파발생부(220)는 제어부(280)로부터 제어신호를 수신할 수 있으며, 수신된 제어 신호에 근거하여, 마이크로파의 발생시키거나, 마이크로파의 발생을 중단시킬 수 있다. 또한, 마이크로파발생부(220)는 상기 제어 신호에 근거하여, 마이크로파의 주파수, 파장, 진폭을 변경시킬 수 있다.
수용부(230)는 챔버(210)의 일면에 형성될 수 있다. 구체적으로 수용부(230)는 챔버(210)의 일면에 형성된 오목부일 수 있다.
수용부(230)는 이산화탄소를 발생시키는 조성물을 수용할 수 있다. 즉, 수용부(230)는 캡슐형으로 구성된 조성물을 수용할 수 있다.
이 경우, 조성물은 탄산수소나트륨일 수도 있고, 이외에도 가열 시 이산화탄소를 발생시키는 물질일 수 있다.
또한, 수용부(230)는 제1 캡(240)를 구비할 수 있다. 제1 캡(240)는 수용부(230)의 일면을 개폐할 수 있다. 특히, 수용부(230)에 조성물이 수용된 후, 제1 캡(240)는 상기 수용부(230)의 일면을 폐쇄하여, 수용부(230) 내부를 밀폐시킬 수 있다.
제1 캡(240)에는 호스부(201)의 양단 중 어느 하나가 연결되며, 상기 양단 중 다른 하나는 취입부(202) 또는 취입부(202)를 개폐하는 제2 캡(206)에 연결될 수 있다.
제어부(280)는 마이크로파를 수용부(230) 내에 수용된 조성물에 인가하여, 이산화탄소를 발생시키도록 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
제어부(280)는 이산화탄소의 발생 속도를 조절하기 위해, 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(280)는 챔버(210)의 내부에 존재하는 유전체의 유전율과 관련된 정보에 근거하여, 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
일 예에서, 탄산수 제조 장치는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 메모리는 유전체의 유전율과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
일 예에서, 탄산수 제조 장치는 챔버(210)의 내부에 적어도 하나의 센서를 구비할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 센서로부터 챔버(210)의 내부에 제공되는 유전체와 관련된 정보를 감지할 수 있다. 이와 같이 감지된 정보는 메모리에 저장될 수 있다.
일 예에서, 탄산수 제조 장치는 사용자 입력을 인가받는 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 입력부는 유전체의 유전율과 관련된 정보를 포함하는 사용자 입력을 인가받을 수 있다.
제어부(280)는 챔버(210)의 내부에 제공되는 유전체의 유전율이 증가하면, 마이크로파의 주파수가 감소되도록 마이크로발생부(220)를 제어할 수 있다.
반대로, 제어부(280)는 챔버(210)의 내부에 제공되는 유전체의 유전율이 감소되면, 마이크로파의 주파수가 증가되도록 마이크로발생부(220)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(280)는 챔버(210)의 규격과 관련된 정보에 근거하여, 상기 마이크로파발생부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 챔버(210)가 직육면체인 경우, 챔버(210)의 규격과 관련된 정보는, 챔버(210)의 가로길이, 세로길이 및 높이 중 적어도 하나와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 챔버(210)의 규격과 관련된 정보는 사용자로부터 인가받을 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 탄산수 제조 장치(200)는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 통신부는 챔버(210)의 규격과 관련된 정보를 송수신할 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 탄산수 제조 장치(200)는 적어도 하나의 센서를 구비할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 센서는 탄산수 제조 장치(200)의 특정 위치에서의 압력, 온도, 습도와 관련된 정보를 감지할 수 있다.
제어부(280)는 적어도 하나의 센서로부터 감지된 정보에 근거하여, 마이크로파발생부(220), 제2 밸브(207)를 제어할 수 있다.
한편, 제1 밸브(206)는 제어부(280)와 독립적으로 동작할 수 있다. 즉, 제1 밸브(206)는 제어부(280)로부터 제어신호를 수신하지 않을 수 있다.
튜너부(270)는 마이크로파의 출력 임피던스와, 조성물의 부하 임피던스를 정합시킬 수 있다.
튜너부(270)는 제어부(280)와 연결되어, 조성물의 부하 임피던스를 정합시키니 위한 제어 신호를 제어부(280)로부터 수신할 수도 있다.
한편, 튜너부(270)는 제어부(280)에 의해 제어되지 않고, 자체적으로 부하의 위상과 진폭을 측정하여 그 차이에 해당하는 에러(Error) 신호를 기반으로 아날로그 회로를 통해 실시간으로 매칭회로의 임피던스를 바꿔 입력 임피던스와 동일하게 정합시킬 수도 있다.
튜너부(270)가 제어부(280)와 별개로 임피던스 매칭을 수행하는 경우, 튜너부(270)는 조성물의 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서(미도시), 및 상기 임피던스 센서와 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 임피던스 센서는 부하 임피던스의 위상(Phase)과 크기(Magnitude)를 측정하는 것으로서, PM센서일 수 있다.
상기 매칭회로는 부하측과 연결된 지점의 임피던스를 조정하여 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 정합시키는 회로로서, 병렬 또는 직렬 연결된 가변 커패시터와 가변 인덕터의 조합이나, 병렬 또는 직렬 연결된 복수의 가변 커패시터와 일반 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.
호스부(201)의 양단은 각각 챔버(210)와 취입부(202)에 연결될 수 있으며, 수용부(230)에 수용된 조성물에서 발생된 이산화탄소를, 취입부(202)로 전달할 수 있다.
구체적으로 수용부(230)에서 발생된 이산화탄소가 누설되지 않도록, 호스부(201)의 양단은 각각 제1 캡(240) 및 제2 캡(206)과 밀폐될 수 있다.
호스부(201)의 양단 중 어느 하나는 챔버(210) 및 제1 캡(240)과 연결되어, 수용부(206)와 제1 캡(240)에 의해 형성되는 영역을 밀폐시킬 수 있다.
호스부(201)의 일부분은, 취입부(202) 및 제2 캡(206)과 연결되어, 취입부(202) 내부를 밀폐시킬 수 있다.
탄산수 제조 장치는 임의의 조성물에 마이크로파를 인가하여, 이산화탄소를 발생시키는 기체발생부, 기체발생부와 연결된 호스부(201)를 포함할 수 있다.
또한, 탄산수 제조 장치는 호스부(201)를 통하여, 기체발생부로부터 발생된 이산화탄소를 전달받는 취입부(202)를 포함할 수 있다.
아울러, 탄산수 제조 장치는 취입부(202)에 채워진 물 또는 생수에, 호스부(201)로부터 전달된 이산화탄소가 용해되도록, 호스부(201)에서 토출되는 이산화탄소의 압력을 조절하는 밸브부를 포함할 수 있다.
또한, 취입부(202)에는 이산화탄소의 용해를 촉진시키도록 모터가 구비될 수 있다. 상기 모터와 함께 취입부(202)에는 버튼 또는 레버가 구비될 수 있으며, 상기 버튼 또는 레버에 사용자의 입력이 인가되면, 상기 모터가 작동되거나 취입부(202) 내부의 압력이 일시적으로 상승할 수 있다.
이하의 도 3a에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 챔버와 관련된 일 실시예가 설명된다.
또한, 도 3b에서는 도 3a에 도시된 탄산수 제조 장치의 수용부(206) 또는 상기 수용부(206)에 수용된 조성물에 인가되는 마이크로파의 가열 패턴이 도시된다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 챔버(210)의 내부 영역에는 유전체(260)가 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 내부 영역은, 챔버(210)와 수용부의 저면에 의해 형성되는 공간과 대응될 수 있다.
챔버(210)의 내부 영역의 적어도 일부는 유전체(260)로 채워지도록 형성될 수 있다. 즉, 챔버(210)의 내부 영역의 전부는 유전체(260)로 채워지도록 형성될 수 있다.
챔버(210)의 부피는 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율에 근거하여 변경될 수 있다. 한편, 제어부(280)는 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율에 근거하여, 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
구체적으로 상기 수학식 1을 참조하면, 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율이 증가하는 경우, 동일한 가열 주파수를 유지하면서 챔버(210)의 가로길이, 세로길이 및 높이 중 적어도 하나가 감소될 수 있다. 즉, 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율이 증가하는 경우, 챔버(210)의 부피가 감소될 수 있다.
본 발명의 위와 같은 구성에 의하면, 부피가 감소된 탄산수 제조 장치를 제공할 수 있으므로, 탄산수 제조 장치를 냉장고 또는 정수기와 같은 다른 기기 내부에 설치하는 것이 용이해지는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명의 위와 같은 구성에 의하면, 탄산수 제조 장치에 포함된 챔버(210)의 제조비용이 감소될 수 있는 효과가 도출된다.
도 3a를 참조하면, 유전체(260)의 유전율이 증가하면, 챔버(210)의 규격이 감소되어, 제1 캡(240)으로부터 챔버(210)의 상면의 외곽까지의 거리(d2)가 감소될 수 있다.
또한, 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율이 증가하는 경우, 제어부(280)는 마이크로파발생부(220)에서 발생되는 마이크로의 주파수를 감소시킬 수 있다.
챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체(260)의 유전율이 감소되는 경우, 제어부(280)는 마이크로파발생부(220)에서 발생되는 마이크로의 주파수를 증가시킬 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치는, 챔버(210)의 내부영역에 채워진 유전율에 근거하여, 조성물로부터 이산화탄소를 발생시키는 속도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 챔버(210)의 내부 영역에 채워진 유전체는 내열성이 높은 물체일 수 있다. 일 예로서, 상기 유전체는 테플론 또는 에틸렌 수지일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 챔버(210)의 내부 영역 전부에 유전체가 채워진 경우, 수용부(230) 내의 가열 패턴이 도시된다.
도 3c를 참조하면, 챔버(210)의 가로길이(dx), 세로길이(dy), 높이(dz)가 도시된다. 예를 들어, 챔버(210)의 내부 영역 전부에 유전체가 채워진 경우, 챔버의 가로길이(dx)는 60mm이고, 세로길이(dy)는 60mm이고, 높이(dz)는 120mm일 수 있다.
이하의 도 4a, 도 4b에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치와 관련된 일 실시예가 설명된다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치(200)는 수용부(230)와 마이크로파발생부(220) 사이에 위치하여, 마이크로파를 방사시키는 방사부재(410)를 더 포함할 수 있다.
방사부재(410)는 마이크로파를 방사시키도록 홀을 포함할 수 있다. 즉, 방사부재(410)는 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 이 경우, 방사부재(410)에 포함된 홀은 다각형의 형태로 형성될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 마이크로파발생부(220)는 마이크로파를 발생시킴으로써, 상기 마이크로파를 1차적으로 방사시킬 수 있다. 또한, 마이크로파발생부(220)에서 방사된 마이크로파는 상기 방사부재(410)의 홀을 통과하면서 2차적으로 방사될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 방사부재(410)를 구비하는 챔버(210)의 일 실시예가 도시된다.
도 4b에 도시된 것과 같이, 챔버(210)의 내부에 존재하는 임의의 위치에 방사부재(410)가 설치될 수 있다. 바람직하게는, 방사부재(410)는 마이크로발생부(220)와 수용부(230)의 저면 사이에 위치할 수 있다.
또한, 도 4b를 참조하면, 방사부재(410)는 마이크로파를 방사시키는 홀(411)을 구비할 수 있다.
아울러, 방사부재(410)는 판 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 방사부재(410)는 마이크로파발생부(220)에서 발생되는 파장의 진행방향과 직교되도록 설치될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 방사부재(410)는 상기 수용부(230)의 저면 또는 상기 챔버(210)의 저면과 평행하도록 설치될 수 있다.
한편, 방사부재(410)는 챔버(210) 내부에 제공되는 제1 유전체(261)와 제2 유전체(262) 사이에 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 4b에 도시되지는 않았으나, 챔버(210)의 내부에 방사부재(410)가 구비되는 경우, 챔버(210)는 방사부재(410), 제1 챔버부재(미도시) 및 제2 챔버부재(미도시)의 결합으로 형성될 수 있다. 즉, 방사부재(410)의 양면 중 어느 하나에는 제1 챔버부재가 결합될 수 있고, 방사부재(410)의 양면 중 다른 하나에는 제2 챔버부재가 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 도 4b에 도시되지는 않았으나, 챔버(210)의 외관에는 방사부재(410)를 탈착하기 위한 틈이 구비될 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 챔버(210)에 구비된 상기 틈으로 평행 판 형태의 방사부재(410)를 끼우거나, 방사부재(410)를 끼운 후 챔버(210)로부터 상기 방사부재(410)를 제거할 수 있다.
한편, 도 4c를 참조하면, 방사부재(410)는 적어도 하나의 홀(411)을 포함할 수 있다. 홀(411)은 다각형의 형태로 형성될 수 있다.
일 예에서, 홀(411)은 사각형 또는 직사각형 형태의 슬릿(Slit)일 수 있다.
방사부재(410)가 사각형 또는 직사각형인 홀(411)을 포함하는 경우, 홀(411)에 의해 형성되는 사각형의 일변은 약 λ/2 일수 있고, 다른 변은 약 λ/8 일수 있다. 다만, 홀(411)의 규격은 이러한 수치에 한정되는 것은 아니며, 조성물의 가열 패턴을 고려하여 다양하게 설계될 수 있다.
방사부재(410)는 메탈로 형성될 수 있고, 양면이 실질적으로 평행하는 판의 형태로 형성될 수 있다.
이하의 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치의 수용부에 수용된 조성물의 가열 패턴이 설명된다.
도 5a에서는 방사부재를 구비하지 않은 탄산수 제조 장치의 수용부에 마이크로파가 인가되는 경우, 상기 수용부에 수용된 조성물에 형성되는 가열 패턴이 도시된다.
또한, 도 5b에서는 방사부재를 구비한 탄산수 제조 장치의 수용부에 마이크로파가 인가되는 경우, 상기 수용부에 수용된 조성물에 형성되는 가열 패턴이 도시된다.
도 5a 및 도 5b를 비교하면, 마이크로파발생부와 수용부 사이에, 마이크로파발생부(220)에서 1차적으로 방사된 마이크로파를, 2차적으로 방사하는 방사부재를 구비하는 경우, 마이크로파에 의한 열이 중심부에 보다 더 집중되는 것을 확인할 수 있다.
이하의 도 6a에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 방사부재의 설치 위치를 변경시키는 일 실시예가 설명된다.
또한, 도 6b는 도 6a에 도시된 방사부재의 설치 위치에 따라, 조성물의 가열 패턴이 변경되는 것과 관련된 일 실시예가 설명된다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 방사부재(410)의 설치 위치는 변경될 수 있다.
구체적으로, 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치는 변경될 수 있으며, 제어부(280)는 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치와 관련된 정보에 근거하여, 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
이 경우, 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치는 수용부(230)의 일 지점과 방사부재의 중심점 또는 방사부재(410)에 포함된 홀의 중심점에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(230)의 일 지점은, 수용부(230) 저면의 중심지점일 수 있다.
챔버(210)에는 방사부재(410)의 설치 위치와 관련된 정보를 감지하기 위한 센서가 구비될 수 있으며, 상기 센서에서 감지된 정보는 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
따라서, 제어부(280)는 방사부재(410)의 설치 위치와 관련된 정보를 감지하기 위한 센서로부터, 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치와 관련된 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 정보에 근거하여 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 수용부(230)의 저면의 중심점으로부터 방사부재(410)에 포함된 홀의 중심점까지의 거리에 따라, 수용부(230)의 제1 단면에 대응되는 가열패턴과, 상기 수용부(230)의 제2 단면에 대응되는 가열패턴이 도시된다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 수용부(230)와 방사부재(410)의 상대적 위치가 변경함에 따라, 수용부(230)의 제1 및 제2 단면에 대응되는 가열패턴이 변경될 수 있다. 도 6b에 도시된 예에서, 수용부(230)의 저면의 중심점과, 방사부재(410)에 포함된 홀의 중심점 사이의 거리가 5mm 인 경우, 조성물에 인가되는 가열패턴이 가장 균일하게 형성될 수 있다.
즉, 도 6b를 참조하면, 방사부재(410)의 설치 위치는, 조성물에 인가되는 가열패턴이 균일하도록, 조정될 수 있다.
한편, 도 6a에서는 방사부재(410)의 위치를 변경시키는 방향이 특정 방향으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다, 도 3c를 참조하여 방사부재(410)는 챔버(210)의 가로길이(dx) 방향, 세로길이(dy) 방향, 높이(dz) 방향 중 적어도 하나로 설치위치가 변경될 수 있다.
이하의 도 7a, 도 7b 및 도 7c에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 방사부재의 다양한 실시예가 설명된다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 방사부재(710)는 복수의 홀을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 복수의 홀은 직사각형 형태일 수 있다. 다른 예에서, 상기 복수의 홀은 각각 다른 모양으로 형성된 슬릿일 수도 있고, 동일한 모양으로 형성된 슬릿일 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 방사부재(720)는 원형의 홀을 포함할 수 있다. 상기 원형의 홀은 마이크로파를 방사시키는 슬릿일 수 있다.
도 7c를 참조하면, 방사부재(730)는 다각형 모양의 홀을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 다각형 모양의 홀은 삼각형으로 형성되어, 마이크로파를 방사시키는 슬릿일 수 있다.
이하의 도 8a 및 도 8b에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에 포함된 챔버와, 챔버에 구비된 방사부재와 관련된 또 다른 실시예가 설명된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 것과 같이, 챔버(210)는 마이크로파발생부(220)를 포함하는 제1 챔버부와, 수용부(230)를 포함하는 제2 챔버부로 형성될 수 있다. 이 경우, 방사부재(410)는 제1 챔버부와 제2 챔버부 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 8a를 참조하면, 제2 챔버부(812a)는 원통형으로 형성될 수 있다. 제2 챔버부(812a)가 원통형인 경우, 방사부재(410a)는 곡면을 형성할 수 있다.
수용부(230)를 포함하는 제2 챔버부(812a)가 원통형으로 형성될 경우, 수용부(230)의 중심에 대한 가열 패턴 및 가열 세기가 증가할 수 있다. 즉, 챔버(210) 전체가 직육면체로 형성되는 실시예와 비교하여, 제2 챔버부(812a)가 원통형으로 형성되는 경우, 이산화탄소의 발생 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 도 8b를 참조하면, 제2 챔버부(812b)는 육면체로 형성될 수 있다. 특히, 상기 육면체의 육면 중 방사부재(410)와 접하는 육면체의 제1 면의 면적이, 제1 면과 대향하는 제2 면의 면적보다 작도록 형성될 수 있다. 도 8b와 같은 형태의 제2 챔버부(812b)를 혼(Horn) 형태로 정의할 수 있다.
마찬가지로, 챔버(210) 전체가 직육면체로 형성되는 실시예와 비교하여, 제2 챔버부(812b)가 혼(Horn) 형태로 형성되는 경우, 이산화탄소의 발생 속도를 증가시킬 수 있다.
한편, 도 8a 및 도 8b에 도시되지는 않았으나, 챔버(210)가 복수의 챔버부로 구성된 경우, 각각의 챔버부의 내부에는 서로 다른 유전율을 갖는 유전체가 제공될 수도 있고, 서로 대응되는 유전율을 갖는 유전체가 제공될 수도 있다. 즉, 챔버(210)의 내부 영역 중 적어도 일부는 특정 유전율을 갖는 유전체가 제공될 수 있다.
챔버(210)의 내부에 유전체가 채워지는 경우, 이산화탄소의 발생 속도가 향상될 수 있다. 또한, 챔버(210)의 내부 영역 중 적어도 일부에 채워진 유전체의 유전율이 증가하는 경우, 이산화탄소의 발생 성능을 유지하면서 챔버(210)의 부피가 감소될 수 있다.
이하의 도 9에서는 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치와 관련된 다른 실시예가 설명된다.
도 9에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치는 방사부재와 마이크로파발생부 사이에, 마이크로파의 방사를 조정하는 방사조정부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 탄산수 제조 장치가 방사조정부를 포함하는 경우, 챔버(210)는 복수의 영역(901, 902, 903)으로 구분될 수 있다. 즉, 챔버(210)는 수용부(230)를 포함하는 제1 부분(901), 방사조정부를 포함하는 제2 부분(902), 마이크로파발생부(220)를 포함하는 제3 부분(903)으로 각각 구분될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제2 부분(902)에 포함된 방사조정부는 수용부와 대응되는 외관으로 형성되며, 수용부의 바닥면과 방사조정부의 바닥면은 서로 마주할 수 있다.
한편, 탄산수 제조 장치는 수용부(230)와 방사조정부 사이의 거리와 관련된 정보를 저장할 수 있으며, 제어부(280)는 수용부(230)와 방사조정부 사이의 거리와 관련된 정보에 근거하여 마이크로파발생부(220)를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 수용부(230)와 방사조정부 사이의 거리에 따라, 조성물에 형성되는 가열 패턴이 변경될 수 있다. 이로써, 수용부(230)와 방사조정부 사이의 거리에 근거하여, 마이크로파발생부(220)에서 발생될 마이크로파의 주파수가 변경될 수 있다.
다른 실시예에서, 수용부(230)와 방사조정부 사이의 거리를 조정함으로써, 챔버의 규격을 설계할 수 있다.
본원발명에 따르면, 탄산수 제조 장치의 이산화탄소 발생 능력을 향상시킬 수 있으며, 이로써 사용자는 원하는 시점에서 빠르고 편하게 탄산수를 획득할 수 있으므로, 사용자 편의성이 향상된다.
즉, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치는 이산화탄소의 발생 속도를 향상시킴으로써, 탄산수의 제조 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄산수 제조 장치에서, 조성물에 인가되는 가열 패턴이 균일화 되는 효과가 도출된다.

Claims (13)

  1. 챔버;
    이산화탄소 제조를 위한 조성물을 수용하도록, 상기 챔버의 적어도 일부분에 형성된 수용부;
    상기 조성물에 열을 전달하기 위한 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부;
    상기 수용부와 상기 마이크로파발생부 사이에 위치하여, 상기 마이크로파를 방사시키는 방사부재;
    상기 방사부재에 의해 방사된 마이크로파가 상기 조성물을 가열하여, 이산화탄소를 발생시키도록 상기 마이크로파발생부를 제어하는 제어부; 및
    상기 발생된 이산화탄소를 전달받는 취입부를 포함하고,
    상기 취입부의 내부에는 물이 제공되며,
    상기 전달된 이산화탄소는 상기 제공된 물에 용해되어, 상기 취입부 내부에서 탄산수가 생성되고,
    상기 제어부는 상기 수용부와 상기 방사부재의 상대적 위치와 관련된 정보에 근거하여, 상기 마이크로파발생부를 제어하는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사부재에는 상기 마이크로파를 방사시키도록 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사부재는 적어도 하나의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홀은 다각형의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 홀은 원형의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수용부와 상기 방사부재의 상대적 위치는 상기 수용부의 일 지점과 상기 방사부재에 포함된 홀의 중심점에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방사부재와 상기 마이크로파발생부 사이에, 상기 마이크로파의 방사를 조정하는 방사조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방사조정부는 상기 수용부와 대응되는 외관으로 형성되며,
    상기 수용부의 바닥면과 상기 방사조정부의 바닥면은 서로 마주하는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 방사조정부와 상기 수용부 사이의 거리에 근거하여, 상기 마이크로파발생부를 제어하는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 마이크로파발생부를 포함하는 제1 챔버부와, 상기 수용부를 포함하는 제2 챔버부로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 챔버부는 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 챔버부는 육면체로 형성되고,
    상기 방사부재와 접하는 상기 육면체의 제1 면의 면적이, 상기 제1 면과 대향하는 제2 면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 탄산수 제조 장치.
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