KR102374260B1 - 탄산수 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브는 유체가 흐르는 유로와 연결되고, 내부 공간을 구비하는 콘; 상기 콘의 일측을 밀폐시키고, 상기 콘의 내부 공간의 크기를 변화시킬 수 있는 부싱부재; 및 상기 콘의 타측에 결합하고, 상기 유로 내의 압력에 따라 상기 콘의 타측을 밀폐 또는 개방시키는 안전밸브;를 포함할 수 있다.

Description

탄산수 제조 장치{Apparatus for producing carbonated water}

본 발명은 압력 조절 밸브 및 이를 포함하는 탄산수 제조 장치에 관한 것이다.

최근 정수기는 단순히 원수를 필터링하여 정수를 공급하는 기능 뿐만 아니라 사람에게 유용한 성분이 추가될 수 있도록 다양한 기능을 갖는 정수기가 출시되고 있는 실정이다.

그 한 예로서, 정수기에 탄산이 공급되도록 하여 물의 음용시 탄산 음용수를 수를 간편하게 제공받을 수 있도록 한 제품이 출시된 바 있다.

이러한 탄산수 제조장치는, 일반적으로 초기 탄산가스를 저장하는 탄산가스 압력용기와, 오리피스를 통해 이산화탄소를 공급하는 에어 공급부로 구성되어 용기내에 오리피스를 통해 이산화탄소를 공급하여 기포를 발생시키고 이 기포를 물에 녹여 탄산수를 제조한다.

또한, 기체 분리막을 이용하여 물과 이산화탄소를 혼합하여 배출하는 기술도 제시되고 있다.

그러나, 종래의 탄산수 제조장치는 탄산 가스의 농도를 선택하여 탄산수를 제조하기 어렵다는 문제가 있다.

즉, 사용자가 부드러운 탄산수를 원하거나 거친 탄산수를 원하더라도 사용자가 원하는 농도의 탄산수를 제공할 수 없다는 단점이 있다.

또한, 미리 탄산수를 생산하여 별도의 저장 탱크에 저장된 상태에서 사용자에게 탄산수가 제공되므로, 생성된 탄산수에서 농도의 변화가 발생할 수 있는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 유체가 흐르는 유로 내의 압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브 및 이를 포함하는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 탄산수의 생성 및 공급 과정에서 압력 증가로 인한 내부 구성품의 파손을 방지할 수 있는 압력 조절 밸브 및 이를 포함하는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것이다.

사용자가 원하는 농도의 탄산수를 제공할 수 있고, 다양한 농도의 탄산수를 공급할 수 있는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 사용자가 원하는 시기에 바로 탄산수를 생성하여 공급할 수 있으며, 생성된 탄산수의 농도 변화를 줄일 수 있는 탄산수 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브는 유체가 흐르는 유로와 연결되고, 내부 공간을 구비하는 콘; 상기 콘의 일측을 밀폐시키고, 상기 콘의 내부 공간의 크기를 변화시킬 수 있는 부싱부재; 및 상기 콘의 타측에 결합하고, 상기 유로 내의 압력에 따라 상기 콘의 타측을 밀폐 또는 개방시키는 안전밸브;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 콘에는 상기 유체가 상기 콘의 내부 공간으로 유입되는 입수구 및 상기 유체가 상기 콘의 내부 공간으로부터 유출되는 출수구가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 콘의 타측이 밀폐될 경우, 상기 입수구 측에서의 상기 유로 내의 압력은 상기 출수구 측에서의 상기 유로 내의 압력보다 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 안전밸브는 상기 입수구 측에서의 상기 유로 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시키도록 상기 콘의 타측을 밀폐시키고, 상기 입수구 측에서의 상기 유로 내의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상으로 커지면 상기 유로 내의 압력을 해제하도록 상기 콘의 타측을 개방시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 콘의 내경 및 상기 부싱부재의 직경은 상기 입수구와 상기 출수구 사이에서 연속적으로 변할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면 사이의 간격은 상기 입수구의 직경 및 상기 출수구의 직경 중 적어도 하나보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 부싱부재는 상기 콘의 일측에 나사 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 안전밸브는, 상기 콘의 타측에 결합하고, 외부와 연통된 압력해제관을 구비하는 바디부; 및 상기 바디부에 탄성 지지되고, 상기 유로 내의 압력에 따라 상기 콘의 내부면과 밀착되거나 분리되는 샤프트;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 상기 샤프트는 상기 유로 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시키도록 상기 콘의 타측을 밀폐시키고, 상기 유로 내의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상으로 커지면 상기 유로 내의 압력을 해제하도록 상기 콘의 타측을 개방시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브는 상기 유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮을 경우에 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면이 밀착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브는 상기 유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커질 경우에 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면 사이에 간격이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 냉수가 저장된 저장 탱크; 이산화탄소가 저장된 이산화탄소 실린더; 상기 저장 탱크로부터 상기 냉수를 공급받고 상기 이산화탄소 실린더로부터 상기 이산화탄소를 공급받으며, 내부에서 탄산수가 생성되는 혼합기; 상기 저장 탱크의 냉수를 상기 혼합기에 공급하는 펌프; 상기 혼합기와 연결되어 상기 탄산수를 외부로 공급하는 추출유로; 및 상기 추출유로에 구비되고, 상기 추출유로 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시키고, 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로 내의 압력을 해제시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 압력 조절 밸브는, 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮으면 상기 추출유로와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분이 밀폐되고, 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분 중 일부가 개방될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 압력 조절 밸브는, 내부 공간을 구비하고, 상기 추출유로와 연결되는 콘; 상기 콘의 일측을 밀폐시키고, 상기 콘의 내부 공간의 크기를 변화시킬 수 있는 부싱부재; 및 상기 콘의 타측에 결합하고, 상기 추출유로 내의 압력에 따라 상기 콘의 타측을 밀폐 또는 개방시키는 안전밸브;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 부싱부재는 상기 콘의 일측에 나사 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 압력 조절 밸브는 상기 콘에 구비되어 상기 추출유로와 연결되는 탄산수 입수구 및 탄산수 출수구;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 콘의 내경 및 상기 부싱부재의 직경은 상기 탄산수 입수구와 상기 탄산수 출수구 사이에서 연속적으로 변할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면 사이의 간격은 상기 탄산수 입수구의 직경 및 상기 탄산수 출수구의 직경 중 적어도 하나보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 안전밸브는, 상기 콘의 타측에 결합하고, 외부와 연결된 압력해제관을 구비하는 바디부; 및 상기 바디부에 탄성 지지되는 샤프트;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 샤프트는 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮을 경우에는 상기 콘의 타측을 밀폐하고, 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커질 경우에는 상기 콘의 타측을 개방시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮을 경우에 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면이 밀착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커질 경우에 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면 사이에 간격이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 안전밸브는 상기 혼합기에 연결되어 상기 탄산수를 배수시키는 배수유로;를 더 포함하고, 상기 압력해제관은 상기 배수유로와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 추출유로에는 상기 추출유로를 개방 또는 밀폐시키는 추출밸브가 구비되고, 상기 배수유로에는 상기 배수유로를 개방 또는 밀폐시키는 배수밸브가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 배수밸브는 상기 압력해제관과 상기 배수유로가 연결되는 부분과 상기 혼합기 사이에 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 상기 탄산수의 생성 및 공급과정에서 상기 추출밸브가 개방되고, 상기 배수밸브는 밀폐될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 상기 이산화탄소 실린더의 일측에 결합하고, 상기 냉수의 압력에 따라 상기 혼합기에 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량을 조절할 수 있는 레귤레이터;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 상기 혼합기의 내부에는 상기 혼합기의 내부 압력을 기설정된 크기 이상으로 유지시킬 수 있는 압력 유지 부재가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브 및 이를 포함하는 탄산수 제조 장치는 유체가 흐르는 유로 내의 압력을 조절할 수 있다.

또한, 탄산수의 생성 및 공급 과정에서 압력 증가로 인한 내부 구성품의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 사용자가 원하는 농도의 탄산수를 제공할 수 있고, 다양한 농도의 탄산수를 공급할 수 있다.

또한, 사용자가 원하는 시기에 바로 탄산수를 생성하여 공급할 수 있으며, 생성된 탄산수의 농도 변화를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 개략 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 작동을 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 레귤레이터에 냉수가 유입되기 전의 모습을 도시한 레귤레이터의 부분 절개도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 레귤레이터에 냉수가 유입되는 모습을 도시한 레귤레이터의 부분 절개도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 혼합기의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 분해 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 타측이 밀폐된 상태를 도시한 단면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 타측이 개방된 상태를 도시한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치의 작동을 나타내는 도면이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 저장 탱크(10), 이산화탄소 실린더(20), 혼합기(30), 펌프(40), 레귤레이터(50), 압력 조절 밸브(60) 및 탄산수 추출관(70)을 포함할 수 있다.

상기 저장 탱크(10)에는 정수기 등의 수처리 장치에 구비되는 필터 시스템에 의해 정화된 정수가 냉각된 상태로 저장될 수 있다. 즉, 상기 저장 탱크(10)에는 냉수가 저장될 수 있다.

상기 저장 탱크(10)는 냉수 공급로(L1)에 의하여 상기 혼합기(30)와 연결될 수 있으며, 상기 냉수 공급로(L1)에는 상기 펌프(40) 및 상기 레귤레이터(50)가 구비될 수 있다.

따라서, 상기 펌프(40)의 압력에 의하여 상기 저장 탱크(10)의 냉수가 상기 레귤레이터(50)를 거쳐 상기 혼합기(30)로 공급될 수 있다.

상기 이산화탄소 실린더(20)의 내부에는 이산화탄소가 저장되어 있으며, 상기 이산화탄소 실린더(20)는 이산화탄소 공급로(L2)에 의하여 상기 혼합기(30)와 연결될 수 있다.

여기서, 상기 이산화탄소 공급로(L2)는 상기 레귤레이터(50)와 연결되며, 상기 이산화탄소는 상기 레귤레이터(50)를 거쳐 상기 혼합기(30)로 공급될 수 있다.

즉, 상기 레귤레이터(50)는 상기 냉수 공급로(L1) 및 상기 이산화탄소 공급로(L2)와 각각 연결될 수 있다.

상기 레귤레이터(50)에서는 상기 냉수 공급로(L1)의 내부를 흐르는 상기 냉수의 압력에 의해 상기 혼합기(30)로 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량을 조절할 수 있다. 이에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조로 후술하기로 한다.

상기 혼합기(30)는 상기 냉수와 상기 이산화탄소가 혼합되어 탄산수가 생성되는 곳이며, 상기 혼합기(30)에는 제1 유입구(31), 제2 유입구(32) 및 배출구(33)가 구비될 수 있다.

상기 제1 유입구(31)를 통해 상기 냉수가 유입되고, 상기 제2 유입구(32)를 통해 상기 이산화탄소가 유입되며, 상기 혼합기(30)의 내부에서 상기 냉수와 상기 이산화탄소가 혼합되어 상기 탄산수가 생성될 수 있다. 생성된 상기 탄산수는 상기 배출구(33)를 통해 배출되게 된다.

여기서, 상기 제1 유입구(31)와 상기 제2 유입구(32)는 서로 수직하게 제공될 수 있으며, 상기 제2 유입구(32)는 2개가 제공되어 상기 제1 유입구(31)를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 유입구(31)는 상기 혼합기(30)의 상부에 구비될 수 있고, 2개의 상기 제2 유입구(32)는 상기 혼합기(30)의 측면부에 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제1 유입구(31)를 통해 유입된 상기 냉수와 상기 제2 유입구(32)를 통해 유입된 상기 이산화탄소는 상기 혼합기(30)의 내부에서 서로 교차하게 되며, 이에 따라 서로 혼합되어 탄산수가 생성되게 된다.

한편, 상기 혼합기(30)의 제1 유입구(31) 측에는 체크밸브(31a)가 제공되어 상기 혼합기(30)로부터 상기 냉수가 역류되는 것을 방지할 수 있다.

상기 배출구(33)에는 추출밸브(V1)가 구비되고 상기 탄산수를 외부로 공급하는 추출유로(L3) 및 배수밸브(V2)가 구비되고 상기 탄산수를 배수시키는 배수유로(L4)가 각각 연결될 수 있다.

상기 추출밸브(V1)는 상기 추출유로(L3)를 개방 또는 밀폐시킬 수 있으며, 상기 배수밸브(V2)는 상기 배수유로(L4)를 개방 또는 밀폐시킬 수 있다.

상기 추출유로(L3)를 통해 추출되는 상기 탄산수는 상기 탄산수 추출관(70)을 통해 사용자에게 공급될 수 있으며, 상기 추출밸브(V1)와 상기 혼합기(30) 사이에는 상기 압력 조절 밸브(60)가 구비되어 상기 추출유로(L3)의 내부에 소정의 압력이 유지되도록 할 수 있다.

상기 탄산수의 생성 및 공급과정에서 상기 추출밸브(V1)는 개방된 상태로 유지되고, 상기 배수밸브(V2)는 밀폐된 상태로 유지될 수 있다.

또한, 사용자에게 상기 탄산수의 공급이 완료된 이후에는, 상기 추출밸브(V1)가 밀폐되고 상기 배수밸브(V2)가 개방되어, 상기 냉수 공급로(L1), 상기 이산화탄소 공급로(L2) 및 상기 혼합기(30)의 내부 압력을 해제하게 된다.

한편, 상기 추출밸브(V1)는 상기 펌프(40)와 연동되어 상기 펌프(40)가 작동할 때 개방된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에서는 상기 냉수 공급로(L1), 상기 이산화탄소 공급로(L2), 상기 혼합기(30) 및 상기 추출유로(L3)가 서로 연결되어 있으므로, 상기 추출밸브(V1)가 개방되면 상기 탄산수 제조 장치 내의 전체 유로(단, 배수유로(L4)는 제외)가 외부의 공기(이하, 외기)에 대하여 개방된 상태가 된다.

따라서, 상기 탄산수 제조 장치에서는 상기 혼합기(30)의 내부로 공급된 상기 냉수와 상기 이산화탄소가 연속적으로 흐르면서 혼합되어 상기 탄산수를 생성하게 되며, 생성된 상기 탄산수는 상기 탄산수 제조 장치 내에 저장되는 것이 아니라 생성되는 즉시 상기 탄산수 추출관(70)을 통해 사용자에게 공급될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 생성된 상기 탄산수가 바로 사용자에게 공급되는 직수식 탄산수 제조 장치일 수 있으며, 이에 따라 생성된 상기 탄산수를 저장하기 위한 별도의 저장 공간이 필요하지 않다.

탄산수를 미리 생성하여 장치 내의 별도의 저장 공간에 저장하였다가 나중에 사용자에게 공급하는 방식의 경우에는 탄산수가 저장된 상태로 소정 시간이 경과하게 되므로, 탄산수의 농도 변화가 초래되어 사용자가 원하는 농도의 탄산수를 공급하는 것이 어렵게 된다. 또한, 탄산수를 추출할 때마다 다른 농도의 탄산수가 공급되는 문제도 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치는 사용자가 원하는 시기에 탄산수를 생성하여 생성된 탄산수를 바로 사용자에게 공급할 수 있으므로, 농도 변화없이 일정한 농도의 탄산수를 사용자에게 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 레귤레이터에 냉수가 유입되기 전의 모습을 도시한 레귤레이터의 부분 절개도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 레귤레이터에 냉수가 유입되는 모습을 도시한 레귤레이터의 부분 절개도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 레귤레이터(50)의 작동에 관하여 설명한다.

상기 레귤레이터(50)는 상기 이산화탄소 실린더(20)의 일측에 결합되어 상기 이산화탄소 실린더(20)로부터 상기 혼합기(30)로 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량을 조절할 수 있다.

상기 레귤레이터(50)는 내부 공간을 구비하는 본체(51), 상기 내부 공간과 연통하도록 상기 본체(51)의 측면부에 구비되는 냉수 입수구(52)와 냉수 출수구(53) 및 상기 냉수 출수구(53)의 하측에 구비되고 상기 이산화탄소 실린더(20)와 연결되는 이산화탄소 공급구(54)를 포함할 수 있다.

상기 냉수 입수구(52)와 상기 냉수 출수구(53)는 상기 냉수 공급로(L1)와 각각 연결되며, 상기 저장 탱크(10)의 상기 냉수는 상기 펌프(40)의 압력에 의하여 상기 냉수 입수구(52)로 입수되고 상기 냉수 출수구(53)를 통해 출수된다. 이때, 상기 본체(51)의 내부 공간은 상기 냉수가 흐르는 유로로서 기능할 수 있다.

상기 본체(51)의 내부 공간에는 상기 이산화탄소 실린더(20)를 개방 또는 밀폐시키는 핀(55)이 배치되며, 상기 핀(55)은 상기 이산화탄소 실린더(20)에 탄성 연결될 수 있다.

따라서, 상기 핀(55)에 외부 힘이 가해지면 상기 핀(55)이 눌리게 되고, 이에 따라 상기 이산화탄소 실린더(20)가 개방되어 상기 이산화탄소 공급구(54)를 통해 상기 이산화탄소가 공급되며, 상기 이산화탄소는 상기 이산화탄소 공급구(54)와 연결된 상기 이산화탄소 공급로(L2)를 통해 상기 혼합기(30)로 공급된다.

상기 핀(55)에 가해지는 외부 힘이 제거되면 상기 핀(55)은 탄성력에 의해 원래 위치(상기 핀(55)에 외부 힘이 가해지기 전의 위치)로 복귀하게 되고, 이에 따라 상기 이산화탄소 실린더(20)가 밀폐되며 상기 이산화탄소의 공급이 중지되게 된다.

상기 본체(51)의 내부 공간에는 상기 핀(55)에 힘을 가하는 매개체로서 플런저(56)가 구비될 수 있다.

상기 플런저(56)의 하측에는 상기 핀(55)이 배치될 수 있으며, 상기 플런저(56)는 상기 본체(51)의 내부 공간 내에서 탄성 부재(57)에 의해 상측을 향하여 탄성 지지될 수 있다.

따라서, 상기 플런저(56)에 외부 힘(즉, 상기 본체(51)의 내부 공간에 흐르는 상기 냉수의 압력)이 가해지지 않을 경우에는 상기 플런저(56)가 상기 탄성 부재(57)에 의해 탄성 지지되어 있으므로, 상기 플런저(56)와 상기 핀(55)은 이격된 상태를 유지하며, 상기 본체(51)의 내부 공간은 상대적으로 좁게 형성된다.

그러나, 상기 본체(51)의 내부 공간에 상기 냉수가 유입되면, 상기 냉수의 압력에 따라 상기 플런저(56)가 상기 핀(55)을 향하여 눌리게 되고(따라서, 상기 본체(51)의 내부 공간이 상대적으로 커지게 된다), 이에 따라 상기 이산화탄소 실린더(20)가 개방되어 상기 이산화탄소 공급구(54)를 통해 상기 이산화탄소가 공급되게 된다.

여기서, 상기 플런저(56)가 상기 핀(55)을 누르는 힘은 상기 본체(51)의 내부 공간을 흐르는 상기 냉수의 압력의 크기에 따라 변화될 수 있다.

즉, 상기 냉수의 압력이 상대적으로 크면 상기 플런저(56)가 상기 핀(55)을 상대적으로 세게 누르게 되고, 이에 따라 상기 혼합기(30)에 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량이 증가하게 된다.

또한, 상기 냉수의 압력이 상대적으로 작으면 상기 플런저(56)가 상기 핀(55)을 상대적으로 약하게 누르게 되고, 이에 따라 상기 혼합기(30)에 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량이 감소하게 된다.

이와 같이, 상기 혼합기(30)로 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량은 상기 냉수의 압력에 영향을 받게 되므로, 상기 펌프(40)의 작동에 의해 공급되는 상기 냉수의 압력을 조절함으로써 상기 이산화탄소의 공급량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 냉수의 압력은 상기 펌프(40)에 인가되는 전압의 크기에 영향을 받게 되므로, 결국 상기 이산화탄소의 공급량은 상기 펌프(40)에 인가되는 전압의 크기에 따라 조절될 수 있다.

따라서, 상기 펌프(40)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 사용자가 원하는 다양한 농도의 탄산수(예를 들어, 고농도, 중농도 저농도)를 공급할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에 제공되는 혼합기의 단면도이다.

도 6을 참조하여, 상기 혼합기(30) 내에서 상기 탄산수가 생성되는 과정을 상세히 설명한다.

상기 제1 유입구(31)와 상기 제2 유입구(32)를 통해 각각 상기 냉수와 상기 이산화탄소가 유입되며, 상기 냉수와 상기 이산화탄소는 상기 혼합기(30)의 내부에서 서로 교차하게 되고, 이에 따라 서로 혼합되어 탄산수가 생성되게 된다.

상기 혼합기(30) 내에서 상기 이산화탄소가 상기 냉수에 용이하게 용해되도록 하기 위하여는 상기 혼합기(30)의 내부에서 소정의 압력이 유지되어야 한다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 탄산수의 생성 및 공급과정에서 상기 탄산수 제조 장치 내의 전체 유로(단, 배수유로(L4)는 제외)는 외기에 대하여 개방된 상태이므로, 상기 혼합기(30)의 내부에서 소정의 압력이 유지되도록 하기 위한 구조가 필요하다.

이를 위하여, 상기 혼합기(30)의 내부에는 압력 유지 부재(34)가 구비될 수 있다.

상기 압력 유지 부재(34)는 상기 혼합기(30)의 내부에서 상기 탄산수의 흐름을 방해하는 기능을 하여 상기 혼합기(30)의 내부 압력을 기설정된 크기 이상으로유지시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 압력 유지 부재(34)는 직경이 상기 혼합기(30)의 내경와 대응되도록 원판 형태로 제공될 수 있으며, 원판 형태의 상기 압력 유지 부재(34)의 외주면에 적어도 하나의 홈(34a)이 형성되거나 상기 압력 유지 부재(34)를 관통하는 적어도 하나의 홀(34b)이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 탄산수는 상기 적어도 하나의 홈(34a) 또는 홀(34b)을 통해 흐르게 되므로, 결국 상기 압력 유지 부재(34)에 의해 그 흐름이 방해받게 되어 상기 혼합기(30)의 내부에서 소정의 압력이 유지될 수 있다.

압력 유지의 효과를 높이기 위하여 상기 압력 유지 부재(34)는 서로 연결된 복수의 원판으로 구비될 수 있으며, 각 원판에는 외주면에 상기 적어도 하나의 홈(34a)이 형성되거나 각 원판을 관통하는 상기 적어도 하나의 홀(34b)이 형성될 수 있다.

이때, 각 원판에 형성된 상기 적어도 하나의 홈(34a) 또는 홀(34b)은 상기 탄산수가 흐르는 방향으로 서로 어긋나게 형성되어 상기 혼합기(30)의 내부 압력을 더욱 효과적으로 유지시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 타측이 밀폐된 상태를 도시한 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브의 타측이 개방된 상태를 도시한 단면도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하여, 상기 압력 조절 밸브(60)에 의하여 상기 추출유로(L3)의 내부에 소정의 압력이 유지되도록 하는 과정을 설명한다.

생성된 상기 탄산수는 상기 추출유로(L3)를 거쳐 상기 탄산수 추출관(70)을 통해 사용자에게 공급된다.

이때, 상기 추출유로(L3) 내에서 소정의 압력이 유지되지 않을 경우에는 상기 탄산수의 농도가 떨어질 수 있다.

따라서, 상기 추출유로(L3)의 내부에서도 소정의 압력이 유지되도록 할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에는 상기 추출유로(L3)에 상기 압력 조절 밸브(60)가 제공될 수 있다.

상기 압력 조절 밸브(60)는 상기 추출유로(L3)에 구비되어 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시킬 수 있다.

여기서 상기 제1 압력이란 상기 추출유로(L3) 내에서 상기 탄산수의 농도가 떨어지지 않을 정도의 압력을 의미할 수 있다.

상기 압력 조절 밸브(60)는 내부 공간을 구비하고 상기 추출유로(L3)와 연결되는 콘(61), 상기 콘(61)의 측면부에 구비되어 상기 추출유로(L3)와 연결된 탄산수 입수구(62) 및 탄산수 출수구(63)를 포함하며, 상기 콘(61)의 내부에 삽입되어 상기 콘(61)의 일측을 밀폐시키고 상기 콘(61)의 내부 공간의 크기를 변화시킬 수 있는 부싱부재(64)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 콘(61)은 상기 탄산수 입수구(62)에서 상기 탄산수 출수구(63)를 향하여 외경 및 내경이 연속적으로 증가하도록 형성될 수 있다.

상기 부싱부재(64)도 직경이 상기 탄산수 입수구(62)에서 상기 탄산수 출수구(63)를 향하여 증가하도록 형성될 수 있으며, 상기 콘(61)의 내주면과 상기 부싱부재(64)의 외주면은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

따라서, 상기 콘(61)의 내주면과 상기 부싱부재(64)의 외주면 사이에서 상기 탄산수가 흐르는 유로가 형성되게 된다.

이때, 상기 부싱부재(64)는 상기 콘(61)의 일측에 나사 결합되므로, 상기 부싱부재(64)를 조이는 양에 따라 상기 콘(61)의 내주면과 상기 부싱부재(64)의 외주면 사이의 간격을 조절할 수 있으며, 이에 의하여 상기 탄산수가 흐르는 유로의 크기를 조절할 수 있다.

따라서, 상기 콘(61)의 내주면과 상기 부싱부재(64)의 외주면 사이의 간격을 상기 탄산수 입수구(62)의 직경과 상기 탄산수 출수구(63)의 직경 중 적어도 하나보다 작게 형성함으로써 상기 탄산수의 흐름을 방해할 수 있고, 이에 따라 상기 추출유로(L3) 내의 압력의 크기를 상기 제1 압력 이상으로 유지시킬 수 있다.

한편, 상기 탄산수의 공급 과정에서 이물 등에 의하여 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 비정상적으로 증가하게 될 수 있다.

이러한 경우에는 증가하는 압력에 의하여 상기 추출유로(L3)가 파손될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위한 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 제조 장치에서는 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 비정상적으로 증가할 경우에 상기 압력 조절 밸브(60)가 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 해제시킬 수 있다.

이를 위하여, 상기 압력 조절 밸브(60)는 상기 콘(61)의 타측에 결합하고, 상기 추출유로(L3) 내의 압력에 따라 상기 콘(61)의 타측을 밀폐 또는 개방시키는 안전밸브(68)를 더 포함할 수 있다.

상기 안전밸브(68)는 상기 탄산수 입수구(62) 측에서의 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시키도록 상기 콘(61)의 타측을 밀폐시키고, 상기 탄산수 입수구(62) 측에서의 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 해제하도록 상기 콘(61)의 타측을 개방시킬 수 있다.

여기서, 상기 콘(61)의 타측이 밀폐될 경우, 상기 탄산수 입수구(62) 측에서의 상기 추출유로(L3) 내의 압력은 상기 탄산수 출수구(63) 측에서의 상기 추출유로(L3) 내의 압력보다 클 수 있다.

상기 안전밸브(68)는 상기 콘(61)의 타측에 나사 결합하는 바디부(65) 및 상기 바디부(65)에 탄성 지지되는 샤프트(66)를 포함할 수 있다.

상기 샤프트(66)는 상기 추출유로(L3) 내의 압력에 따라 상기 콘(61)의 내부면과 밀착되거나 분리될 수 있다.

상기 바디부(65)와 상기 콘(61) 사이에는 패킹부재(65b)가 구비되어 상기 바디부(65)의 외부면과 상기 콘(61)의 내부면 사이를 밀폐할 수 있다.

또한, 상기 바디부(65)는 외부와 연통된 압력해제관(65a)을 구비하며, 상기 샤프트(66)와 상기 바디부(65) 사이에 탄성 부재(67)가 구비되어 상기 샤프트(66)를 탄성 지지할 수 있다.

상기 샤프트(66)는 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 상기 제1 압력 이상으로 유지시키고 상기 탄산수를 상기 탄산수 출수구(63)를 통해 외부로 공급할 수 있도록 상기 탄성 부재(67)에 의해 탄성 지지되며, 이에 따라 상기 샤프트(66)의 외부면이 상기 콘(61)의 내부면에 밀착될 수 있다.

그러나, 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력 이상으로 커지면 상기 제2 압력에 의해 상기 샤프트(66)가 눌리게 되어 상기 샤프트(66)의 외부면과 상기 콘(61)의 내부면 사이에 간격이 형성되고, 상기 탄산수가 상기 간격을 통해 상기 압력해제관(65a)으로 흘러 외부로 배출되며, 이에 따라 상기 추출유로(L3)의 압력이 해제되게 된다.

여기서, 상기 제2 압력은 상기 추출유로(L3)가 파손될 정도의 압력을 의미할 수 있다.

즉, 상기 압력 조절 밸브(60)는 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮으면 상기 추출유로(L3)와 연결된 부분(상기 탄산수 입수구(62) 및 상기 탄산수 출수구(63))을 제외한 나머지 부분이 밀폐되어 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 상기 제1 압력 이상으로 유지시킬 수 있다.

그러나, 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로(L3)와 연결된 부분(상기 탄산수 입수구(62) 및 상기 탄산수 출수구(63))을 제외한 나머지 부분 중 일부(상기 콘(61)의 타측)가 개방되어 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 해제함으로써 비정상적인 압력의 증가로 인한 상기 추출유로(L3)의 파손을 방지할 수 있다.

상기 압력해제관(65a)은 상기 배수유로(L4)와 연결되며, 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 해제할 때 상기 탄산수가 상기 압력해제관(65a)과 상기 배수유로(L4)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 배수밸브(V2)는 상기 압력해제관(65a)과 상기 배수유로(L4)가 연결되는 부분과 상기 혼합기(30) 사이에 구비될 수 있으며, 이에 따라 상기 배수밸브(V2)의 개방여부에 관계없이 상기 추출유로(L3) 내의 압력이 비정상적으로 증가할 경우 상기 추출유로(L3) 내의 압력을 해제시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 압력 조절 밸브(60)가 상기 탄산수 제조 장치에 사용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 압력 조절 밸브(60)가 상기 탄산수 제조 장치에 사용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 압력 조절 밸브(60)는 유체가 흐르는 유로를 가지는 다양한 장치에 사용될 수 있음은 물론이다.

이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 밸브 및 이를 포함하는 탄산수 제조 장치는 유체가 흐르는 유로 내의 압력을 조절할 수 있다.

또한, 탄산수의 생성 및 공급 과정에서 압력 증가로 인한 내부 구성품의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 사용자가 원하는 농도의 탄산수를 제공할 수 있고, 다양한 농도의 탄산수를 공급할 수 있다.

또한, 사용자가 원하는 시기에 바로 탄산수를 생성하여 공급할 수 있으며, 생성된 탄산수의 농도 변화를 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 저장 탱크
20: 이산화탄소 실린더
30: 혼합기
40: 펌프
50: 레귤레이터
60: 압력 조절 밸브
70: 탄산수 추출관

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13. 냉수가 저장된 저장 탱크;
    이산화탄소가 저장된 이산화탄소 실린더;
    상기 저장 탱크로부터 상기 냉수를 공급받고 상기 이산화탄소 실린더로부터 상기 이산화탄소를 공급받으며, 내부에서 탄산수가 생성되는 혼합기;
    상기 저장 탱크의 냉수를 상기 혼합기에 공급하는 펌프;
    상기 혼합기와 연결되어 상기 탄산수를 외부로 공급하는 추출유로; 및
    상기 추출유로에 구비되는 압력 조절 밸브;를 포함하고
    상기 압력 조절 밸브는
    내부 공간을 구비하고, 상기 추출유로와 연결되는 콘;
    상기 콘의 일측을 밀폐시킴으로써 상기 추출유로 내의 압력을 제1 압력 이상으로 유지시키는 부싱부재; 및
    상기 콘의 타측에 결합하고, 상기 콘의 타측을 밀폐하거나 상기 추출유로 내의 압력이 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로 내의 압력을 해제하도록 상기 콘의 타측을 개방시키는 안전밸브;
    를 포함하는 탄산수 제조 장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브는,
    상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮으면 상기 추출유로와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분이 밀폐되고,
    상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커지면 상기 추출유로와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분 중 일부가 개방되는 탄산수 제조 장치.
    
15. 삭제
16. 제13항에 있어서,
    상기 부싱부재는 상기 콘의 일측에 나사 결합되는 탄산수 제조 장치.
    
17. 제13항에 있어서,
    상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면은 서로 평행하게 배치되는 탄산수 제조 장치.
    
18. 제13항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브는 상기 콘에 구비되어 상기 추출유로와 연결되는 탄산수 입수구 및 탄산수 출수구;를 더 포함하는 탄산수 제조 장치.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 콘의 내경 및 상기 부싱부재의 직경은 상기 탄산수 입수구와 상기 탄산수 출수구 사이에서 연속적으로 변하는 탄산수 제조 장치.
    
20. 제18항에 있어서,
    상기 콘의 내주면과 상기 부싱부재의 외주면 사이의 간격은 상기 탄산수 입수구의 직경 및 상기 탄산수 출수구의 직경 중 적어도 하나보다 작은 탄산수 제조 장치.
    
21. 제13항에 있어서,
    상기 안전밸브는,
    상기 콘의 타측에 결합하고, 외부와 연결된 압력해제관을 구비하는 바디부; 및
    상기 바디부에 탄성 지지되는 샤프트;를 포함하는 탄산수 제조 장치.
    
22. 제21항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮을 경우에는 상기 콘의 타측을 밀폐하고, 상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커질 경우에는 상기 콘의 타측을 개방시키는 탄산수 제조 장치.
    
23. 제21항에 있어서,
    상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력보다 낮을 경우에는 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면이 밀착되는 탄산수 제조 장치.
    
24. 제21항에 있어서,
    상기 추출유로 내의 압력이 상기 제2 압력 이상으로 커질 경우에는 상기 콘의 내부면과 상기 샤프트의 외부면 사이에 간격이 형성되는 탄산수 제조 장치.
    
25. 제21항에 있어서,
    상기 안전밸브는 상기 혼합기에 연결되어 상기 탄산수를 배수시키는 배수유로;를 더 포함하고,
    상기 압력해제관은 상기 배수유로와 연결되는 탄산수 제조 장치.
    
26. 제25항에 있어서,
    상기 추출유로에는 상기 추출유로를 개방 또는 밀폐시키는 추출밸브가 구비되고, 상기 배수유로에는 상기 배수유로를 개방 또는 밀폐시키는 배수밸브가 구비되는 탄산수 제조 장치.
    
27. 제26항에 있어서,
    상기 배수밸브는 상기 압력해제관과 상기 배수유로가 연결되는 부분과 상기 혼합기 사이에 구비되는 탄산수 제조 장치.
    
28. 제26항에 있어서,
    상기 탄산수의 생성 및 공급과정에서 상기 추출밸브는 개방되고, 상기 배수밸브는 밀폐되는 탄산수 제조 장치.
    
29. 제13항에 있어서,
    상기 이산화탄소 실린더의 일측에 결합하고, 상기 냉수의 압력에 따라 상기 혼합기에 공급되는 상기 이산화탄소의 공급량을 조절할 수 있는 레귤레이터;를 더 포함하는 탄산수 제조 장치.
    
30. 제13항에 있어서,
    상기 혼합기의 내부에는 상기 혼합기의 내부 압력을 기설정된 크기 이상으로 유지시킬 수 있는 압력 유지 부재가 구비되는 탄산수 제조 장치.
    

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