KR102334342B1 - 탄산수 코크 - Google Patents

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KR102334342B1 KR1020197017071A KR20197017071A KR102334342B1 KR 102334342 B1 KR102334342 B1 KR 102334342B1 KR 1020197017071 A KR1020197017071 A KR 1020197017071A KR 20197017071 A KR20197017071 A KR 20197017071A KR 102334342 B1 KR102334342 B1 KR 102334342B1
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나오키 니시무라
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산토리 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

가압된 탄산수를 받아들여서 노즐(70)로부터 토출하는 탄산수 코크(10)로서, 제1 탄산수 유로(45)와, 제1 탄산수 유로(45)의 하류측에 접속되어 제1 탄산수 유로(45)와는 다른 방향으로 연장되는 유로 횡단면이 링 형태를 띤 제2 탄산수 유로(46)로서, 유로의 외경이 제1 탄산수 유로(45)보다 크지만, 유로 단면이 제1 탄산수 유로(45)보다 작은 제2 탄산수 유로(46)와, 링 모양의 제2 탄산수 유로(46)의 내주면을 형성하는 샤프트(50)로서, 제1 탄산수 유로(45)에 접속하는 제2 탄산수 유로(46)의 부분에 있어서의 샤프트(50)의 외주를 둘러싸고 형성된 환상 홈(52)을 가진 샤프트(50)를 구비하고 있고, 제1 탄산수 유로(45)의 길이방향 중심 축선(C1)은 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C2)에 대하여 비평행이고 또한 교차하지 않는 탄산수 코크(10).

Description

탄산수 코크
본 발명은 음료용 탄산수를 주출하는 탄산수 코크(cock)에 관한 것이다.
탄산수에 소주나 위스키 등의 증류주 또는 시럽이나 콜라를 혼합한 발포성 알코올 음료 또는 발포성 청량음료를 제공하는 탄산수 서버가 음식점 등에서 사용되고 있다. 탄산수 서버는 탄산가스 봄베(bombe), 탄산수를 가압하여 저장하는 카보네이션 탱크, 증류주나 시럽 등 (이하, 「음료 원액」이라고 함)의 보틀, 음료 원액 송액 펌프 및 탄산수와 음료 원액을 혼합하여 유리잔(glass)에 주출(注出)하는 탄산수 코크를 통상적으로 구비하고 있다. 카보네이션 탱크에는, 물에 탄산가스를 용해시켜서 탄산수를 만들기 위하여, 비교적 높은 압력의 탄산가스가 공급된다. 탄산수의 탄산가스 볼륨은 카보네이션 탱크에 작용하는 탄산가스 압력에 따라서 증감하는데, 카보네이션 탱크에서 가장 높고, 탄산수 코크 등을 통과할 때에 저하되어 유리잔 내에서 가장 낮다.
특허 문헌 1에는 레스토랑 등에서 탄산수와 복수 종류의 음료 원액을 혼합하여, 발포성의 청량음료를 제공하기 위한 핸드 드래프트형 음료 공급 장치가 기재되어 있다.
특허 문헌1: 일본공개특허공보 특개2009-57053호
카보네이션 탱크에 가해지는 탄산가스의 압력을 저하시키는 것은, 탄산가스의 소비량을 저감시키는 동시에, 카보네이션 탱크의 설비 비용의 저감으로도 이어진다. 이 때문에, 유리잔에 주출되는 음료의 탄산가스 볼륨을 저하시키지 않으면서, 카보네이션 탱크에 가하여지는 탄산가스의 압력을 저하시키는 것이 요망되어 왔다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 탄산가스 볼륨의 저하가 억제되는 탄산수 코크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 가압된 탄산수를 받아들여서 노즐로부터 토출(吐出)하는 탄산수 코크로서, 제1 탄산수 유로와, 제1 탄산수 유로의 하류 측에 접속되어 제1 탄산수 유로와는 다른 방향으로 연장되는 유로 횡단면이 원환 형상을 나타내는 제2 탄산수 유로로서, 유로의 외경이 제1 탄산수 유로보다 크지만, 유로 단면적이 제1 탄산수 유로보다 작은 제2 탄산수 유로와, 원환 형상의 제2 탄산수 유로의 내주면을 형성하는 샤프트로서, 제1 탄산수 유로에 접속하는 제2 탄산수 유로의 부분에서 샤프트의 외주를 둘러싸도록 형성된 환상 홈을 가진 샤프트를 구비하고, 제1 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선은 제2 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선에 대하여 비평행하고, 또한 교차하지 않는 탄산수 코크가 제공된다.
본 발명에 의한 탄산수 코크의 구성에 의하여, 제1 탄산수 유로로부터 제2 탄산수 유로로 유입하는 탄산수는, 유로를 급격하게 축소하지 않고, 또한 샤프트에 강하게 충돌하지 않으면서 방향 변환된다. 그 결과, 탄산수 코크를 통과하는 탄산수의 탄산가스 볼륨의 저하가 억제되어, 이로 인해 그 억제분에 상응하는 분만큼 카보네이션 탱크의 압력을 저하시키는 것이 가능하게 된다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 탄산수 코크를 구비한 탄산수 서버의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 2] 본 발명의 실시 형태에 의한 탄산수 코크의 코크 본체부의 외관도이며, (a)가 정면도이고, (b)가 우측면도이다.
[도 3] 도 2의 코크 본체부의 측면 단면도이다.
[도 4] 도 2의 코크 본체부의 횡단면도이고, 도 2의 (a)의 A-A 단면도이다.
[도 5] 도 3의 샤프트의 환상 홈의 부분 확대도이다.
[도 6] 탄산가스 볼륨의 실측값을 나타내는 그래프다.
[도 7] 탄산가스 볼륨의 실측값을 나타내는 그래프다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 탄산수 코크(10)에 대하여 이하에 설명한다. 먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 탄산수 코크(10)를 구비한 탄산수 서버(100)에 대하여 설명한다.
도 1의 탄산수 서버(100)는 소주나 위스키 등의 음료 원액과 탄산수를 혼합한 발포성 알코올 음료를 제공하기 위한 장치이다. 탄산수 서버(100)는 시럽이나 콜라 등을 음료 원액으로 하여 발포성 청량음료를 제공하는 것이어도 좋다. 도 1의 탄산수 서버(100)는 음료 원액이 저장된 보틀(101), 음료 원액을 압송하는 송액 펌프(102), 압력 조정 밸브(103)가 부속된 탄산가스 봄베(104), 탄산가스를 물에 용해시켜서 탄산수를 만드는 카보네이션 탱크(105), 카보네이션 탱크(105)를 냉각하는 냉각 수조(106), 정수 필터(107)로 여과된 수돗물을 카보네이션 탱크(105)로 공급하는 고압 펌프(108), 탄산수와 음료 원액을 혼합하여 유리잔 등에 주출하는 탄산수 코크(10), 및 냉매 압축기(109)를 갖춘 냉각 장치(110) 등을 구비한다. 물, 음료 원액 및 탄산수의 각각의 공급 관로(111, 112, 113)는 냉각 수조(106)에서 냉각되는데, 그 냉각 효율을 높이기 위하여 코일 형태의 부분(111a, 112a, 113a)을 가지고 있다.
도 1의 탄산수 서버(100)에 있어서, 탄산수는 카보네이션 탱크(105) 내에 작용하는 압력에 의하여 탄산수 코크(10)로 압송된다. 한편, 음료 원액은 송액 펌프(102)에 의하여 탄산수 코크(10)로 압송된다. 탄산수와 음료 원액의 혼합 비율의 조정은 송액 펌프(102)의 토출 압력을 조정함으로써 이루어진다. 또한, 탄산수의 탄산가스 볼륨은 카보네이션 탱크(105)에서 가장 높고, 탄산수 코크(10)로부터 주출된 유리잔(도시하지 않음) 내에서 가장 낮다.
탄산수 코크(10)는 탄산수의 유로 및 음료 원액의 유로를 각각 독립적으로 수동으로 개폐하는 밸브 유닛(20)과, 밸브 유닛(20)의 하류에 배치되는 코크 본체부(30)를 구비한다. 코크 본체부(30)는 탄산가스 볼륨의 저하를 억제할 수 있는 신규하고 특징적인 구성을 가지는 데에 비해, 밸브 유닛(20)은 전술한 기능을 갖는 공지된 것이다. 그 때문에, 본 명세서에서는 밸브 유닛(20)에 대한 더 이상의 설명은 생략하며, 이하에서는 코크 본체부(30)에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2는 코크 본체부(30)의 외관을 나타내는 도면이며, 도 2의 (a)가 정면도이고, (b)가 우측면도이다. 또한, 설명을 알기 쉽게 하기 위하여 직교하는 X, Y, Z축의 방향을 도 2 및 도 3과 같이 정한다. 도 3은 후술하는 제1 탄산수 유로(45) 및 제2 탄산수 유로(46)가 표현되도록 절단한 측면 단면도이다. 도 4는 도 2의 (a)에서의 A-A 단면도이다. 코크 본체부(30)는 대략적으로 직방체 블록 형태인 본체(40)와, 본체(40) 내부에 배치된 샤프트(50), 샤프트(50)의 하단에 장착된 정류 부재(60)와, 본체(40)의 하면에 장착된 노즐(70)을 가진다. 본체(40)는 도 2의 (a)에서 도시되는 바와 같이, 그 Z 방향으로 연장되는 중심선(LZ)에 대하여 거의 대칭으로 설치된, 비교적 소경(小徑)인 탄산수 입구(41)와 음료 원액 입구(42)를 가진다. 탄산수 입구(41)와 음료 원액 입구(42) 각각의 주위에는 대경(大徑)의 단차가 있는 오목부(43)가 동축으로 형성되고, 또한 단차가 있는 오목부(43)의 주위에는, 합계 6개의 구멍(44)이 형성되어 있다. 이들 단차가 있는 오목부(43)나 구멍(44)은 밸브 유닛(20)과의 접속을 위하여 설치되어 있다.
본체(40)는 탄산수 입구(41)로부터 내부로 수평으로 연장되는 제1 탄산수 유로(45)와, 제1 탄산수 유로(45)의 하류 측에 접속되어, 연직(鉛直) 아래쪽으로 연장되는 제2 탄산수 유로(46), 그리고 음료 원액 입구(42)로부터 내부로 비스듬히 위쪽으로 연장되는 제1 원액 유로(47)를 가진다. 제2 탄산수 유로(46)는, 본체(40)의 중심선(LZ)과 동축으로 바닥 부로부터 위쪽으로 뚫린 블라인드 홀인 중심 구멍(48)의 둘레 벽면과, 중심 구멍(48)과 동축으로 나사 체결되어 고정되어 있는, 중심 구멍(48)보다 소경인 샤프트(50)의 외주면에 의해 형성되어 있다. 환언하면, 제2 탄산수 유로(46)는 샤프트(50)의 외주면과 중심 구멍(48)의 둘레의 벽면 사이의 원환 형상의 간극(g)으로서 형성된다. 본 실시 형태에서는, 제1 탄산수 유로(45)의 직경은 3.5 mm인 것에 비해, 제2 탄산수 유로(46)의 외경은 11.1mm로, 약 3배로 확대되어 있다. 다만, 유로 단면은 역으로 제2 탄산수 유로(46)가 제1 탄산수 유로(45)의 약 40%로 축소되어 있다.
한편, 가스가 용해된 유체의 흐름이 난류가 되면, 가스 볼륨의 저하를 초래한다는 것이 공지되어 있다. 따라서, 전술한 본 실시 형태에서의 제1 탄산수 유로(45)와 제2 탄산수 유로(46)의 형상 및 유로 단면적은 소정의 공급 유량을 유지하면서, 각 유로 내 흐름이 층류를 유지하는 것을 하나의 조건으로서 정하고 있다.
제1 원액 유로(47)는, 음료 원액 입구(42)와 본체(40)의 샤프트용 나사 구멍의 상단부 근처에 있는 내주면에 형성된 제1 원액 유로(47)의 출구를 잇도록, 상기 입구(42)로부터 비스듬히 위쪽으로 연장되어 있다. 한편, 샤프트(50)는 그 중심 축선을 따라서 형성된 구멍으로서, 제2 원액 유로(51)를 가지고 있다. 제2 원액 유로(51)의 입구는 샤프트(50)의 상단면에 마련되어 있다. 제2 원액 유로(51)는 샤프트(50)의 중심 축선을 따라서 상단으로부터 아래쪽으로 연장하여, 하단부 근처의 외주면에 방사상으로 분기한 4개의 출구를 가진다. 또한, 본 실시 형태에서는 샤프트(50)의 중심 축선과, 본체(40)의 중심 축선(LZ), 그리고 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C2)은 일치한다.
샤프트(50)의 하단부에는 정류 부재(60)가 나사 체결되어 고정되어 있다. 정류 부재(60)는 반구 형상의 선단을 갖는 원주 형상으로 형성되어 있고, 그 상단부의 내측에는 원형 오목부(61)가 형성되어 있다. 원형 오목부(61)는 지름이 제2 탄산수 유로(46)의 외경보다 크기 때문에, 제2 탄산수 유로(46)에서 흘러내려 온 탄산수를 받아서, 샤프트(50)에 설치된 제2 원액 유로(51)의 출구로부터 유출되는 음료 원액과 혼합시킬 수 있다.
노즐(70)은 내부에 정류 부재(60)를 수용할 수 있는 공간을 가지고 있고, 정류 부재(60)를 둘러싼 상태로 본체(40)의 바닥 면에 나사 체결되어 고정되어 있다. 정류 부재(60) 내에서 혼합된 탄산수와 음료 원액은 정류 부재(60)의 상단면과 본체(40)의 바닥 면 사이의 간극을 지나, 노즐(70) 내의 공간으로 흐르고, 그곳에서 아래쪽으로 토출된다.
다음으로, 제1 탄산수 유로(45)와 제2 탄산수 유로(46)의 접속 상태에 대하여 더 자세하게 설명한다. 제1 탄산수 유로(45)의 길이방향 중심 축선(C1)과 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C2)은 X 방향에서 보았을 때에는 수직으로 교차하고 있지만 (도 3), Z 방향에서 보면 교차하지 않는다 (도 4). 특히, 본 실시 형태에 있어서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 탄산수 유로(45)의 윤곽을 나타내는 2개의 직선 중, 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향의 중심 축선(C2)으로부터 먼 쪽의 직선이 제2 탄산수 유로(46)의 외경을 나타내는 원에 대해 접선이 되도록, 제1 탄산수 유로(45)와 제2 탄산수 유로(46)가 접속되어 있다.
샤프트(50)는 제1 탄산수 유로(45)에 접속되는 제2 탄산수 유로(46)의 부분, 환언하면, 옆으로부터 X 방향에서 보았을 때에, 제1 탄산수 유로(45)의 길이방향 중심 축선(C1)이 교차하는 부분에서, 상기 샤프트(50)의 외주를 둘러싸도록 형성된 환상 홈(52)을 가진다. 환상 홈(52)은 활 모양의 단면을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 활 모양의 치수는 그 반경(r)이 2.5 mm, 현(s)이 4mm, 호의 높이(h)가 1mm로 설정되어 있다. 또한, 샤프트(50)의 외주면과 본체(40)의 중심 구멍(48)의 내주면과의 사이의 간극(g), 즉 제2 탄산수 유로(46)의 폭(g)은 0.1 mm이다. 도 5와 같이 옆에서 보았을 때의 환상 홈(52)의 활 모양의 면적에 활 모양의 현(s)과 제2 탄산수 유로의 폭(g)으로 형성되는 직사각형의 면적을 합한, 크로스 해칭된 영역 A의 면적은, 본 실시 형태에서는 3.2㎟이며, 이는 제1 탄산수 유로(45)의 유로 단면적의 33%이다.
전술한 바와 같이, 제1 탄산수 유로(45)가 제2 탄산수 유로(46)에 대하여 접선 방향으로 접속되어 있고, 제1 탄산수 유로(45)의 연장 선상에서 샤프트(50)에 환상 홈(52)이 형성되어 있음으로 인하여, 수평으로 연장되는 제1 탄산수 유로(45)로부터 연직 아래쪽으로 연장되는 제2 탄산수 유로(46)로 유입되는 탄산수는, 유로가 급격하게 축소되지 않고, 또한 샤프트(50)에 강하게 충돌하지 않으면서, 수평 방향으로부터 아래쪽으로 방향 변환된다. 그 결과, 탄산수의 탄산가스 볼륨의 저하가 억제된다.
실제로, 토출된 탄산수의 탄산가스 볼륨과 관련하여, 본 실시 형태의 제1 탄산수 유로(45)가 제2 탄산수 유로(46)에 대하여 접선 방향으로 접속되는 탄산수 코크(10)와, 샤프트(50)가 환상 홈(52)을 가지고 있지만, 제1 탄산수 유로(45)와 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C1, C2)이 Z 방향에서 보았을 때에도 교차하고 있는 제1의 비교용 탄산수 코크(도시하지 않음)를 실측값과 비교하면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1의 비교용 탄산수 코크의 경우 4.5V/V인 것에 비해, 본 실시 형태의 탄산수 코크(10)에서는 4.8V/V로, 약 7% 향상되는 것을 알 수 있었다.
또한, 제1 탄산수 유로(45)가 제2 탄산수 유로(46)에 대하여 접선 방향으로 접속되지만 활 모양의 환상 홈(52)을 가지지 않는 제2의 비교용 탄산수 코크(도시하지 않음)와 본 실시 형태의 탄산수 코크(10)를 비교한 결과(실측치)가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 탄산수의 탄산가스 볼륨은 제2의 비교용 탄산수 코크의 경우 약 4.6V/V인 것에 비해, 본 실시 형태의 탄산수 코크(10)는 4.8V/V로, 약 4% 향상되는 것을 알 수 있었다.
활 모양의 환상 홈(52)의 깊이 또는 호의 높이(h)는, 도 5에 도시된 실시 형태에서는 1mm로 설정되어 있지만, 너무 깊어지면 자유 공간이 증가함에 따라 난류가 발생하여, 가스 볼륨의 저하가 초래된다. 난류를 발생시키지 않는 환상 홈(52)의 깊이의 상한값은 컴퓨터 시뮬레이션으로 구할 수 있는데, 그 결과는 1.5 mm이었다. 환상 홈(52)의 깊이가 1.5 mm일 때의 도 5의 영역 A의 면적은, 제1 탄산수 유로(45)의 유로 단면적의 50%이다.
한편, 환상 홈(52)의 깊이가 최적 값으로부터 얕아짐에 따라, 탄산수의 탄산가스 볼륨은 점차 저하되지만, 환상 홈(52)이 전혀 없는 경우와 비교하면, 얕은 환상 홈(52)에도 효과가 존재할 것이라는 것은 도 7에 나타내는 실측 결과로부터 이해할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, Z축 방향에서 보았을 때, 제1 탄산수 유로(45)는 제2 탄산수 유로(46)에 대하여 그 접선 방향으로 접속되는데, 제1 탄산수 유로(45)의 길이방향 중심 축선(C1)이 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C2)에 대하여 접근은 하나, 교차하지 않는 한, 상기 실시 형태의 경우만큼은 아니지만, 본 발명의 효과가 존재할 것이라는 것을 도 6에 나타나는 실측 결과로부터 이해할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 탄산수 유로(45)의 길이방향 중심 축선(C1)과 제2 탄산수 유로(46)의 길이방향 중심 축선(C2)이 옆에서 보았을 때 직각으로 교차하고 있지만, 교차의 각도가 직각 이외의 경우인 실시 형태도 본 발명에서 가능하다.
전술한 길이방향 중심 축선(C1 및 C2)의 관계를 총괄하면, 본 발명에 있어서, 제1 탄산수 유로(45)와 제2 탄산수 유로(46)의 각각의 길이방향 중심 축선(C1, C2)이 서로 비평행하면서 교차하고 있지 않은 실시 형태가 가능하다는 것이다.
전술한 실시 형태에서는, 탄산수 코크(10)에 공급되는 음료 원액은 한 종류뿐이었지만, 복수 종류의 음료 원액이 공급되는 탄산수 코크의 실시 형태도 본 발명에 있어서 가능하다. 또한, 반대로 음료 원액이 공급되지 않고, 탄산수만 공급되는 탄산수 코크의 실시 형태도 본 발명에서 가능하다.
10 탄산수 코크
30 코크 본체부
40 본체
41 탄산수 입구
42 음료 원액 입구
45 제1 탄산수 유로
46 제2 탄산수 유로
50 샤프트
52 환상 홈
60 정류 부재
70 노즐
C1 제1 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선
C2 제2 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선

Claims (4)

  1. 가압된 탄산수를 받아들여서 노즐로부터 토출하는 탄산수 코크로서,
    제1 탄산수 유로와,
    상기 제1 탄산수 유로의 하류 측에 접속되어 상기 제1 탄산수 유로와는 다른 방향으로 연장되는, 유로 횡단면이 원환 형상을 나타내는 제2 탄산수 유로로서, 유로의 외경이 상기 제1 탄산수 유로보다 크지만, 유로 단면이 상기 제1 탄산수 유로보다 작은 제2 탄산수 유로와,
    원환 형상인 상기 제2 탄산수 유로의 내주면을 형성하는 샤프트로서, 상기 제1 탄산수 유로에 접속하는 상기 제2 탄산수 유로의 부분에서 이 샤프트의 외주를 둘러싸도록 형성된 환상 홈을 가진 샤프트를 구비하고 있고,
    상기 제1 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선은 상기 제2 탄산수 유로의 길이방향 중심 축선에 대하여 비평행이면서, 교차하지 않는 것으로 되어 있고,
    상기 샤프트의 상기 환상 홈의 단면 형상은 활 모양이고, 이 활 모양의 현의 길이는 상기 활 모양의 호의 높이의 8/3배 이상, 4배 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄산수 코크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄산수 유로의 윤곽을 나타내는 2개의 직선 중, 상기 제2 탄산수 유로의 중심 축선으로부터 먼 쪽의 직선이 원환 형상인 상기 제2 탄산수 유로의 외측 윤곽을 나타내는 원에 대해 접선이 되도록, 상기 제1 탄산수 유로와 상기 제2 탄산수 유로가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄산수 코크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 환상 홈의 상기 활 모양의 면적과, 상기 활 모양의 현과 상기 제2 탄산수 유로의 폭으로 형성되는 직사각형의 면적을 합계한 면적이 상기 제1 탄산수 유로의 유로 단면적의 50% 미만인 것을 특징으로 하는 탄산수 코크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 활 모양의 면적과, 상기 활 모양의 현과 상기 제2 탄산수 유로의 폭으로 형성되는 직사각형의 면적을 합계한 면적이 상기 제1 탄산수 유로의 유로 단면적의 33%인 것을 특징으로 하는 탄산수 코크.
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