KR20160040923A - 탄산수 생성장치 - Google Patents

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KR20160040923A
KR20160040923A KR1020140134460A KR20140134460A KR20160040923A KR 20160040923 A KR20160040923 A KR 20160040923A KR 1020140134460 A KR1020140134460 A KR 1020140134460A KR 20140134460 A KR20140134460 A KR 20140134460A KR 20160040923 A KR20160040923 A KR 20160040923A
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정창훈
김영진
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엘지전자 주식회사
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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Abstract

본 발명은 탄산수 생성장치에 관한 것으로, 본 발명의 일측면에 따르면 음용수를 공급하는 급수관, 탄산가스를 공급하는 탄산가스 공급부, 탄산수가 토출되는 토출관, 및 상기 급수관에서 공급받은 음용수의 유동을 유도하고 가압하는 펌프 및 상기 급수관과 토출관을 선택적으로 연결하는 연결배관이 마련되어 음용수가 순환하는 유로를 형성하는 순환유로를 포함하고, 상기 탄산가스 공급부로부터 공급받은 탄산가스와 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 소정시간 혼합시켜 탄산수를 생성하는 음용수 순환부를 포함하는 탄산수 생성장치가 제공된다.

Description

탄산수 생성장치{DEVICE FOR GENERATING CARBONATED WATER}
본 발명은 탄산수 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도의 탄산수를 제공할 수 있는 탄산수 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로 음용수 공급장치는 사용자에게 음용수를 공급하는 장치이다. 이러한 음용수 공급장치는 다른 가전제품과는 독립적인 장치로 구성될 수 있고, 냉장고와 같은 가전제품의 일부를 이룰 수도 있다.
상기 음용수 공급장치는 상온의 음용수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 음용수 공급장치 내부를 유동하는 음용수를 냉동사이클을 포함하는 냉수공급장치를 이용하여 냉각시키거나 음용수를 히터로 가열하여 필요에 따라 냉수나 온수로 공급할 수도 있다.
음용수는 지하수 또는 수도전으로부터 급수되는 원수일 수 있고, 수도전으로 급수되는 원수를 별도의 여과수단으로 필터링한 정수일 수도 있다. 그러나 이하에서 기술하는 음용수는 마실 수 있는 물을 포괄하는 의미로 전술한 물의 종류에 한정되지는 않는다.
최근 음용수 공급장치는 사용자에게 필터링된 정수 또는 냉, 온수를 제공하는 데에 그치지 않고 사용자의 다양한 요구에 맞춘 기능수를 제공하는 것을 목적으로 한다. 일례로, 사용자에게 청량감을 제공할 수 있도록 음용수에 탄산가스(CO2)가 용해된 탄산수(H2CO3)를 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 구비한 음용수 공급장치가 제공될 수 있다.
사용자가 음용 시 청량감을 느낄 수 있는 탄산수는 고농도의 탄산가스를 음용수에 용해시켜 생성할 있다. 예를들어 탄산음료의 경우 약 3g/L의 탄산농도를 가지나, 탄산수의 경우 그 이상의 탄산농도를 가질 수 있다.
종래에는 이러한 탄산수를 생성하기 위하여 탄산가스와 물을 혼합시킬 수 있는 별도의 탄산수 탱크를 구비하고 탄산수 탱크를 냉각 또는 가압하여 탄산수를 생성하는 것이 일반적이었다.
그러나 종래의 탄산수 생성장치는 탄산수 탱크에 일정량의 탄산수를 한꺼번에 생성해야 함에 따라 사용자가 생성된 탄산수를 일정 시간 내 전량 음용하지 않을 경우 탄산수 탱크에 남아 있는 탄산수는 탄산농도가 낮아져 사용자에게 일정한 농도의 탄산수를 제공할 수 없는 문제점이 있었다.
그리고 소정 시간 이후에는 탄산수의 맛이 변질되므로 탄산수 탱크에 남아 있는 탄산수는 버려야하는 문제점이 있었다.
또한, 사용자가 청량감을 느끼는 탄산수는 고농도이므로 큰 용량의 탄산수 탱크에 저장된 음용수를 이용하여 고농도의 탄산수를 제조하기 위해서는 시간이 오래 소요되는 문제점이 있었다.
아울러, 고농도의 탄산수 생성을 위해서는 소정 압력으로의 가압이 요구되고 탄산수 탱크를 가압하기 위한 별도의 가압장치를 구비해야 하는바 전체 시스템이 복잡해지고 사이즈가 커지는 문제점이 있었다.
그 결과 냉장고와 같은 제한된 공간을 갖는 가전제품에 소정의 부피를 가지는 탄산수 탱크와 탄산가스 공급부를 구비하는 탄산수 공급장치를 적용하기 어려운 문제점이 발생하였다.
본 발명은 탄산수 생성장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 고농도의 탄산수를 빠르게 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 저농도로부터 고농도까지 사용자가 원하는 농도의 탄산수를 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 일정한 농도의 탄산수를 제공할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 기존의 음용수 공급장치의 구성을 이용하여 탄산수를 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 고농도의 탄산수를 생성할 수 있으면서도 저렴한 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 음용수 공급장치에 적용이 용이한 콤팩트한 사이즈의 탄산수 생성장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면 고농도의 탄산수를 빠르게 생성하기 위하여, 음용수를 공급하는 급수관, 탄산가스를 공급하는 탄산가스 공급부 및 탄산수가 토출되는 토출관을 포함하는 탄산수 생성장치가 제공된다.
그리고, 상기 탄산수 생성장치는 상기 급수관에서 공급받은 음용수의 유동을 유도하고 가압하는 펌프 및 상기 급수관과 토출관을 선택적으로 연결하는 연결배관이 마련되어 음용수가 순환하는 유로를 형성하는 순환유로를 포함하는 음용수 순환부를 포함할 수 있다.
상기 음용수 순환부는 탄산가스 공급부로부터 공급받은 탄산가스와 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 소정시간 혼합시켜 탄산수를 생성할 수 있다.
그리고, 탄산수 생성 여부에 따라 선택적으로 상기 급수관, 토출관 및 연결배관을 개폐하는 복수 개의 밸브에 의해 음용수의 유동 방향이 전환되어 소정시간 음용수가 순환하는 닫힌 유로가 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 밸브는, 상기 급수관에 구비되는 급수밸브, 상기 토출관에 구비되는 토출밸브 및 상기 연결배관에 구비되는 순환제어밸브로 구성될 수 있다.
그리고 상기 복수 개의 밸브는 탄산수를 생성하는 소정시간 동안 상기 급수밸브와 토출밸브는 상기 급수관과 토출관을 폐쇄하고, 상기 순환제어밸브는 개방하여 상기 급수관으로 유입된 음용수를 상기 급수관과 토출관을 연결하는 연결배관으로 안내할 수 있다.
한편, 상기 순환유로는 상기 펌프와 탄산가스 공급부가 연결되고 양측 끝단이 상기 급수관과 토출관과 각각 연결되는 제1 배관과, 상기 제1 배관의 끝단을 연결하고, 상기 제1 배관을 유동한 음용수가 상기 제1 배관의 전단으로 재유동하도록 유동방향을 전환하는 제2 배관을 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 급수관으로 공급된 음용수는 상기 복수개의 밸브 제어에 의해 제1 배관을 유동 한 후 유동방향이 전환되어 상기 제2 배관으로 유입되고 상기 펌프에 의해 상기 순환유로를 연속해서 순환할 수 있다.
한편, 상기 제1 배관에는 상기 탄산가스 공급부로부터 유입된 탄산가스와 음용수의 혼합을 유도하기 위한 혼합장치가 구비되어 탄산가스와 음용수의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
그리고, 탄산수 공급장치는 탄산수 용해 효율을 상승시키기 위하여 음용수 냉각장치를 더 포함할 수 있다.
상기 음용수 냉각장치는 냉각수가 저장되는 공간이 마련되고, 상기 순환유로의 적어도 일부가 담겨지는 냉수조, 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 열교환기 및 상기 냉수조의 내부에 구비되고, 상기 냉각수를 회전시켜 상기 냉수조 내의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치를 더 포함할 수 있다.
또는, 탄산수 공급장치는 탄산수 용해 효율을 상승시키기 위하여 상기 급수관의 전단에 냉수가 저장되는 냉수탱크를 구비하고, 상기 급수관은 상기 냉수탱크로부터 냉각된 음용수를 공급받을 수 있다.
한편, 상기 탄산수 공급장치는 상기 펌프, 탄산가스 공급부 및 복수 개의 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 탄산가스 공급부는 탄산가스의 공급을 제어하는 탄산가스 공급밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 탄산가스 공급밸브를 소정시간 간격으로 개폐함으로써 탄산가스 용해도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 사용자로부터 탄산수의 탄산농도에 대하여 선택된 정보를 더 수신하고, 선택된 탄산수의 탄산농도 정보에 따라 상기 펌프의 토출압력, 상기 순환유로에서의 음용수 순환 횟수, 탄산가스의 분사 횟수, 탄산가스의 총 투입시간 중 적어도 하나를 제어하여 탄산수의 탄산농도를 조절할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 고농도의 탄산수를 빠르게 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 탄산가스를 공급하고 음용수가 유동하는 유로가 닫힌 유로로 형성되고, 탄산가스의 공급과 가압이 수차례 반복해서 이루어짐에 따라 보다 효율적으로 탄산수를 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 저농도로부터 고농도까지 사용자가 요구에 따라 다양한 농도의 탄산수를 생성할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 일정한 농도의 탄산수를 제공할 수 있는 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 탄산가스를 소정시간 간격으로 공급하여 탄산가스에 의한 유로의 막힘 현상을 방지하고 탄산가스의 낭비 없이 탄산수 생성 효율을 향상시킬 수 있는 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 기존의 음용수 공급장치의 구성을 이용하여 탄산수를 생성할 수 있어 구조가 간단하고 저렴한 비용의 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치에 따르면, 음용수 공급장치에 적용이 용이한 콤팩트한 사이즈의 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 음용수 순환시의 음용수의 유동방향을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 탄산수 생성시의 음용수의 유동방향을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 혼합장치가 구비되어 탄산가스와 음용수가 혼합되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치의 탄산가스 공급부에서 투입되는 탄산가스의 연속투입시간과 탄산수의 탄산농도의 관계를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치의 탄산가스 공급부에서 탄산가스의 공급을 제어하는 제어방법을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제1 또는 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예와 관련된 탄산수 생성장치를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예의 탄산수 생성장치의 개념도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 음용수 순환시의 음용수의 유동방향을 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 탄산수 생성시의 음용수의 유동방향을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서 혼합장치가 구비되어 탄산가스와 음용수가 혼합되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치(1)는 음용수를 공급하는 급수관(10), 탄산가스를 공급하는 탄산가스 공급부(30) 및 탄산수가 토출되는 토출관(20)을 포함하여 구성된다.
이때 음용수는 지하수, 수도전을 통하여 공급받은 원수 또는 필터 등을 이용하여 정수과정을 거친 정수일 수 있다.
탄산수 생성장치(1)를 통하여 공급되는 탄산수는 사용자가 청량감을 느낄수 있는 소정량의 탄산가스가 일정하게 공급되고 용해되어 동일한 맛의 탄산수를 공급하는 것이 바람직하다.
또한 사용자가 청량감을 느끼는 고농도의 탄산수를 단시간 내에 생성하기 위해서는 탄산가스의 용해 효율을 향상시키는 것이 요구된다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치(1)는 상기 탄산가스 공급부(30)로부터 공급된 탄산가스와 상기 급수관(10)에서 공급된 음용수를 소정시간 혼합시켜 탄산수를 생성하는 음용수 순환부(100)를 포함할 수 있다.
상기 음용수 순환부(100)는 탄산가스가 음용수에 용해될 수 있는 충분한 반응시간을 제공하여 탄산가스의 용해도를 향상시킬 수 있다.
상기 음용수 순환부(100)는 상기 급수관(10)에서 공급받은 음용수의 유동을 유도하고 가압하는 펌프(110) 및 상기 급수관(10)과 토출관(20)을 선택적으로 연결하는 연결배관(122)을 구비하여 음용수를 소정시간 순환시킬 수 있는 순환유로(120)를 포함할 수 있다.
상기 순환유로(120)는 탄산수 생성 여부에 따라 선택적으로 상기 급수관(10), 토출관(20) 및 연결배관(122)을 개폐하는 복수 개의 밸브를 제어함으로써 소정시간 음용수가 순환하는 닫힌 유로로 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 밸브(11, 21, 123)는 상기 급수관(10)을 개폐할 수 있는 급수밸브(11)와 상기 토출관(20)을 개폐할 수 있는 토출밸브(21) 및 상기 연결배관(122)에 구비되고 탄산수를 생성하는 소정시간 동안 상기 연결배관(122)을 선택적으로 개방하는 순환제어밸브(123)를 포함할 수 있다.
상기 급수밸브(11)와 토출밸브(21)는 탄산수를 생성하는 소정시간 동안 상기 급수관(10)과 토출관(20)을 폐쇄하도록 제어되고, 상기 순환제어밸브(123)는 개방되어 음용수가 상기 연결배관(122)을 유동하도록 할 수 있다.
즉 탄산수를 생성하는 경우 상기 급수관(10)으로 소정량의 음용수가 유입된 후 상기 급수밸브(11)와 토출밸브(21)가 폐쇄되고, 상기 순환제어밸브(123)는 개방됨으로써 일정량의 음용수가 상기 토출관(20)으로 토출되지 않고 상기 급수관(10)측으로 재유동하여 소정시간 상기 순환유로(120)를 순환하게 된다.
그리고 상기 순환유로(120)에서 탄산수를 생성하는 소정시간 이후에는 상기 토출밸브(21)가 개방됨으로써 사용자에게 탄산수가 제공될 수 있다.
이때, 상기 토출관(20)에는 토출시 급격한 압력 변화에 의한 물튀김 또는 토출 소음 등을 감소하기 위한 감압밸브가 구비될 수 있다.
이하에서는, 상기 순환유로(120)를 보다 구체적으로 기술한다.
상기 순환유로(120)는 상기 급수관(10)과 토출관(20)과 각각 연결되는 제1 배관(121)과 상기 제1 배관(121)의 끝단을 연결하는 제2 배관(122)이 구비될 수 있다. 상기 제2 배관(122)은 앞에서 기술한 연결배관(122)과 동일한 배관일 수 있다.
상기 제1 배관(121)은 유입된 음용수가 탄산가스와 혼합되어 유동하는 배관이고, 상기 제2 배관(122)은 상기 제1 배관(121)을 유동한 음용수가 상기 제1 배관(121)으로 재유입되도록 상기 제1 배관(121)의 끝단을 연결하는 바이패스 배관일 수 있다.
상기 제1 배관(121)에는 탄산가스가 공급되는 상기 탄산가스 공급부(30)와 일정 방향으로 음용수를 가압하고 강제 유동시킬 수 있는 펌프(110)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제1 배관(121)은 일측 끝단에는 상기 급수관(10)과 연결되어 음용수가 상기 제1 배관으로 유입되는 유입단(1211)이 형성되고, 타측 끝단에는 탄산수가 토출되는 상기 토출관(20)과 연결되는 유출단(1212)이 마련될 수 있다.
상기 제2 배관(122)은 상기 제1 배관(121)의 상기 유출단(1212)과 상기 유입단(1211)을 연결하고, 상기 제1 배관(121)의 타측 끝단인 상기 유출단(1212)으로 유동한 음용수를 상기 제1 배관(121)의 상기 유입단(1211)으로 안내할 수 있다.
이때, 상기 제2 배관(122)은 상기 제1 배관(121)을 유동한 후 상기 유출단(1212)으로 이동한 음용수를 상기 탄산가스 공급부(30)의 전단으로 재유동하도록 안내할 수 있다.
그리고 상기 제2 배관(122)에는 탄산수 생성여부에 따라 상기 제2 배관(122)을 선택적으로 개방하는 순환제어밸브(123)가 구비될 수 있다.
상기 순환제어밸브(123)는 탄산수를 생성하는 소정시간 동안 상기 제2 배관(122)을 개방하고, 탄산수 생성이 완료되어 토출되거나 탄산수를 생성하지 않을 때는 상기 제2 배관(122)이 폐쇄되도록 할 수 있다.
한편, 상기 탄산가스 공급부(30)는 탄산가스가 저장되고 소정의 압력으로 탄산가스를 분사하는 탄산봄베(31) 및 상기 탄산봄베(31)와 상기 제1 배관(121)을 연결하는 탄산가스 공급관(32)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 탄산가스 공급관(32)에는 상기 탄산봄베(31)에서 공급되는 탄산가스의 공급을 제어하기 위한 탄산가스 공급밸브(33)가 마련될 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 탄산수 생성장치에서의 음용수의 유동을 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치(1)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 음용수 공급장치를 구성하는 배관 및 냉각장치 등의 구성요소를 이용하여 형성될 수도 있고, 별도의 모듈로 구성되어 음용수 공급장치 내에 구비될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의상 탄산수 생성장치(1)가 음용수 공급장치를 구성하는 음용수 냉각장치, 음용수 공급관, 토출관을 이용하여 탄산수 생성장치(1)를 구성하는 실시예에 대하여 설명하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 탄산수 생성장치(1)에서 탄산수를 생성하지 않는 동안은 음용수 공급장치에서 제공할 수 있는 정수 또는 냉수를 토출하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 급수밸브(11)와 토출밸브(21)가 개방되어 상기 급수관(10)으로 유입된 음용수가 상기 순환유로(120)를 따라 유동한 후 상기 토출관(20)으로 토출될 수 있다.
이때 상기 제2 배관(122)에 구비되는 순환제어밸브(123)는 폐쇄되어 상기 제2 배관(122)으로는 음용수가 유동하지 않으며, 탄산가스 공급부(30)에서도 탄산가스가 공급되지 않도록 제어될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 탄산수 생성장치(1)에서 탄산수를 생성하는 경우에는 상기 순환유로(120)는 소정량의 음용수가 연속해서 순환할 수 있는 닫힌 유로로 형성될 수 있다.
즉, 상기 급수밸브(11)와 토출밸브(21)는 폐쇄되고, 상기 순환제어밸브(123)는 개방됨으로써, 상기 제1 배관(121)과 제2 배관(122)이 연결될 수 있다.
따라서 상기 순환유로(120)에는 상기 급수관(10)으로 유입된 음용수가 상기 제1 배관(121)을 유동한 후 유동 방향이 전환되어 상기 제2 배관(122)을 유동한 후 상기 제1 배관(121)으로 재유입되는 순환유동이 소정시간 연속해서 이루어 질 수 있다.
전술한바와 같이 본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 탄산수를 생성하기 위한 별도의 탄산수 탱크를 구비하지 않고, 음용수가 유동하는 유동관을 이용하여 소정량의 음용수가 연속해서 순환할 수 있는 순환유로를 형성할 수 있다. 이로 인해 콤팩트한 사이즈의 탄산수 생성장치를 제공할 수 있다.
그리고, 탄산가스를 공급하고 음용수가 유동하는 유로가 음용수가 순환할 수 있는 닫힌 유로로 형성됨으로써 탄산가스와 음용수의 반응 시간을 증가시킬 수 있어 균일한 농도를 가지는 탄산수를 생성할 수 있다.
한편, 일반적으로 탄산가스는 상온, 대기압 조건에서 물에 잘 용해되지 않는 특성을 가지고 있다. 그러나, 탄산가스는 압력이 높을수록, 수온이 낮을수록 물에 잘 용해되며, 물이 유동하는 배관 내부의 흐름이 불규칙한 난류가 형성될수록 용해도를 높일 수 있다.
이하에서는 고농도의 탄산수를 생성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 탄산수 생성장치(1)의 구성을 보다 구체적으로 기술하고자 한다.
본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 고농도의 탄산수를 생성하기 위하여 순환유로를 유동하는 음용수에 소정압력을 가할 수 있다.
상기 제1 배관(121)에 구비되는 펌프(110)는 상기 순환유로(120)를 유동하는 음용수를 가압하는 토출압력을 조절할 수 있는 압력가변 펌프로 형성되어, 상기 펌프(110)에 의해 상기 순환유로(120)를 유동하는 음용수는 반복적으로 강제 순환되면서 동시에 소정압력으로 가압될 수 있다.
이때, 상기 펌프(110)의 토출압력은 상기 탄산가스 공급부(30)에서 탄산가스를 분사하기 위하여 가압하는 압력보다 크도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 펌프(110)가 상기 탄산가스 공급부(30)에서 공급되는 탄산가스를 상기 순환펌프(110)가 가압하는 방향으로 상기 순환유로(120)를 따라 유동시키기 위함이다.
즉, 상기 제1 배관(121)에 설치된 상기 펌프(110)는 상기 제2 배관(122)을 통하여 상기 제1 배관(121)으로 재유입된 음용수를 가압하면서 소정 방향으로 강제 유동시킬 수 있다. 그리고, 상기 제1 배관(121)에 설치된 탄산가스 공급부(30)로부터 탄산가스가 지속적으로 공급되므로, 상기 순환유로(120)를 유동하는 음용수의 탄산 용해도는 상승하고, 그 결과 음용수의 탄산농도는 증가될 수 있다.
한편, 본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 고농도의 탄산수를 생성하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 배관(121)에 상기 탄산가스 공급부(30)로부터 유입된 탄산가스와 음용수의 혼합을 유도하기 위한 혼합장치(124)를 더 구비할 수 있다.
상기 혼합장치(124)는 상기 탄산가스 공급부(30)로부터 공급받은 탄산가스와 음용수가 보다 용이하게 혼합될 수 있도록 상기 제1 배관(121) 내부의 유동을 강제적으로 불규칙한 난류유동 또는/및 선회류를 발생시킬 수 있다.
이때, 상기 혼합장치(124)는 프로펠러, 스크류 또는 인-라인 믹서 등으로 구성될 수 있으나 회전에 의해 난류유동 또는/및 선회류를 발생시킬 있는 구조라면 어떠한 구조가 적용되어도 무방하다.
그리고 본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 고농도의 탄산수를 생성하기 위하여 음용수를 냉각시키는 음용수 냉각장치(40)를 포함할 수 있다.
상기 음용수 냉각장치(40)는 탄산수 생성장치(1)의 냉각을 위하여 별도로 구비될 수 있으나, 냉수가 공급되는 음용수 공급장치에 마련되어 음용수를 냉각시키는 음용수 냉각장치를 공통으로 사용할 수도 있다.
음용수 공급장치의 냉각장치를 공통으로 사용할 경우, 탄산수 생성장치(1)에 음용수의 온도를 낮추기 위한 별도의 음용수 냉각장치(40)를 구비하지 않아도 되므로 탄산수 생성장치(1)의 구조가 간단해지고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
상기 음용수 냉각장치(40)는 냉각수가 저장되는 공간이 마련되고, 상기 순환유로(120)를 형성하는 배관의 적어도 일부가 담겨지는 냉수조(41), 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 열교환기(42)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 냉수조(41) 내의 열교환 효율을 향상시키기 위하여 상기 냉수조(41)에 저장되는 냉각수를 회전시키는 유동발생장치(43)를 포함할 수 있다.
본 발명의 도면에는 일 실시예로 냉수조(41)를 구비한 음용수 냉각장치(40)가 개시되어 있으나 탄산수 생성장치를 유동하는 음용수의 온도를 낮출 수 있는 음용수 냉각장치라면 어떠한 음용수 냉각장치도 구비될 수 있다.
또 다른 방법으로, 탄산수 생성장치(1)는 상기 급수관(10)의 전단에 냉수가 저장되는 냉수탱크(60)를 구비하고, 상기 냉수탱크(60)로부터 충분히 냉각된 음용수를 순환유로(120)로 공급받아 순환시키고, 가압시키는 방법으로 고농도의 탄산수를 생성할 수도 있다.
한편, 상기 냉수조(41) 내부에 담겨지는 상기 제1 배관(121)을 유동하는 음용수는 상기 냉수조(41) 내부에 구비된 상기 열교환기(42)에 의해 냉각된 냉각수와 열교환함으로써 온도가 낮아지고 탄산가스의 용해도가 향상될 수 있다.
그리고, 상기 제1 배관(121)의 적어도 일부는 상기 냉수조(41) 내부에서 다층 적층된 코일 형상으로 형성되어 탄산가스가 음용수에 용해될 수 있는 충분한 반응 시간을 제공함으로써 탄산 용해 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 순환유로(120)를 유동하는 음용수가 상기 펌프(110)에 의해 연속해서 가압되면서 상기 순환유로(120)를 순환할 수 있다. 그리고, 상기 탄산가스 공급부(30)로부터 탄산가스를 공급받은 후 상기 혼합장치(124)에 의해 혼합이 촉진되며, 상기 음용수 냉각장치(40)에 의해 음용수의 온도가 낮아져 탄산가스의 용해도가 향상됨으로써 고농도의 탄산수를 생성할 수 있다.
한편, 상기 음용수 냉각장치(40)는 상기 냉수조(41) 내부의 냉각수의 온도를 일정하게 냉각시킴에 따라, 상기 제1 배관(121)을 유동하는 음용수의 온도를 일정하게 유지할 수 있고 일정한 농도의 탄산수를 생성할 수 있다. 따라서 상기 탄산가스 공급부(30)에서의 탄산 공급량의 조절 또는 상기 펌프(110)의 토출압력을 조절함으로써 탄산수의 농도를 조절할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치에서의 탄산수 농도조절 방법 및 탄산가스를 효율적으로 공급하여 용해도는 높이고 탄산가스의 낭비를 최소화 할 수 있는 제어방법에 대하여 상세히 기술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산수 생성장치의 탄산가스 공급부에서 투입되는 탄산가스의 연속투입시간과 탄산수의 탄산농도의 관계를 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄산수 생성장치의 탄산가스 공급부에서 탄산가스의 공급을 제어하는 제어방법을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 탄산수 생성장치(1)는 탄산가스 공급부(30) 및 복수 개의 밸브(11, 21, 123)를 제어하는 제어부(50)를 더 포함한다. 상기 제어부(50)는 사용자로부터 탄산수의 생성 여부에 대한 정보를 입력받은 후 탄산수 생성 정보가 입력되면 상기 복수 개의 밸브(11, 21, 123)를 제어하여 닫힌 순환유로(120)를 형성하고, 상기 순환유로(120)로 공급되는 탄산가스의 공급을 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 순환유로로 공급되는 탄산가스의 연속투입시간에 따라 탄산수의 농도가 달라질 수 있다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이 탄산가스의 연속투입시간이 증가됨에 따라 음용수 내의 탄산농도가 비례하여 증가하는 A 구간과 탄산농도가 최고치를 형성하는 B 지점, 탄산가스의 연속투입시간과 음용수 내의 탄산농도가 감소하는 C 구간이 형성될 수 있다.
탄산가스 연속투입시간이 길어짐에도 불구하고 탄산농도가 감소하는 이유는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 미세기포를 형성하며 음용수로 공급되는 탄산가스가 연속해서 다량 투입됨에 따라 기포가 충돌 및 합착하여 큰 기포를 형성하기 때문이다.
상기 순환유로(120)를 형성하는 상기 제1 배관(121)과 제2 배관(122)은 소정 길이의 내경을 가지는 배관이므로 관로로 공급되는 탄산가스의 기포가 과다하게 커질 경우 관로를 막아 탄산가스의 용해가 저하되고, 음용수의 유동을 방해할 수 있다. 또한, 기포의 폭발로 인하여 순간적인 압력의 변화, 소음, 진동 등이 발생할 수도 있다.
보다 구체적으로 기술하면, 탄산가스의 연속투입시간과 탄산수의 탄산농도가 비례하는 A 구간에서는 탄산가스의 투입은 잘 되지만 탄산가스의 음용수의 유량 대비 투입량이 부족한 상태이다. 즉, 탄산가스의 추가적인 공급이 더 요구된다.
B 지점은 탄산가스의 투입과 용해가 가장 효과적으로 이루어져 탄산가스 공급에 따른 탄산수의 내의 탄산농도가 최고치가 되는 최적공급시간(t1)이다.
탄산가스의 연속투입시간이 최적공급시간(t1)을 초과하는 C 구간의 경우 탄산가스는 기포간의 충돌 및 합착에 의하여 큰 기포를 형성하게 되고, 큰 기포들은 주위 유동 또는 관벽과의 마찰을 발생시켜 탄산가스의 용해 및 공급을 저하시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부(50)는 탄산가스 공급부(30)에서 최적공급시간(t1) 동안 탄산가스가 연속공급되도록 제어하고 소정시간(tOFF) 탄산가스 공급을 중단 한 후 다시 최적공급시간(t1) 동안 탄산가스가 연속공급되는 제어를 반복하는 것이 바람직하다.
따라서 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 탄산수 생성장치는 최적공급시간(t1) 동안 탄산가스를 연속공급하도록 탄산가스 공급밸브(33)를 개방할 수 있다. 그리고, 소정시간 간격으로 상기 탄산가스 공급밸브(33)를 개폐함으써 탄산가스에 의한 유로 막힘 현상을 방지하고 탄산가스의 낭비를 줄이며 탄산수 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 탄산가스 공급밸브(33)의 개폐시간은 순환유로를 형성하는 배관의 크기, 순환유로의 길이, 탄산봄베의 공급압력, 음용수의 유동속도 등에 따라 달라질 수 있으므로 탄산수 생성장치(1)의 시스템에 따라 최적화 될 수 있다.
한편, 본 발명의 탄산수 생성장치는 사용자의 요구에 따라 탄산수의 농도를 조절할 수 있다.
음용수 냉각장치(40)에서의 음용수 냉각 온도가 일정할 경우, 탄산수의 농도는 상기 순환유로(120)의 음용수 순환 횟수, 상기 펌프(110)에서의 토출압력, 상기 탄산가스 공급부(30)에서의 탄산가스 분사 횟수, 탄산가스의 총 분사시간 중 하나 이상의 방법을 이용하여 제어할 수 있다.
상기 제어부(50)는 상기 순환유로(120)의 음용수 순환 횟수를 제어하여 탄산수의 농도를 제어할 수 있다. 상기 펌프(110)가 일정한 rpm으로 음용수를 순환시킬 경우 닫힌 유로를 형성한 순환유로(120)의 폐쇄 시간을 증가시키고 음용수 순환 횟수를 증가시켜 탄산농도를 증가시킬 수 있다.
또는 상기 펌프(110)의 rpm을 높여 순환유로(120)에서의 음용수 순환 속도를 증가시켜 소정시간 동안의 음용수 순환 횟수를 증가시킴으로써 고농도의 탄산수를 생성할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(50)는 상기 펌프(110)에서의 토출압력을 증가시켜 탄산가스의 용해도를 증가시킴으로써 탄산수의 탄산농도를 증가시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어부(50)는 상기 탄산가스 공급부(30)에서의 탄산공급 횟수를 증가시켜 탄산수의 탄산농도를 증가시킬 수 있는데 이때 앞에서 기술한 대로 탄산가스의 공급은 소정시간 간격으로 온/오프 제어되며 수차례 공급되는 것이 바람직하다. 따라서 이는 순환유로(120)의 폐쇄 시간을 증가시키고 음용수 순환 횟수를 증가시키는 방법과 동시에 적용되어야 보다 효과적일 수 있다.
한편, 상기 탄산가스 공급부(30)는 사용자의 요구에 따라 탄산수의 농도를 조절하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 상기 순환유로(120)와 연결되는 복수 개의 탄산가스 공급관(321, 322)을 포함할 수 있다.
상기 탄산가스 공급부(30)의 탄산가스 공급관(32)이 하나만 구비될 경우, 상기 순환유로(120)를 유동하는 음용수에 용해된 탄산가스 농도가 균일하게 소정 농도 이상이 되기 위해서는 일정 시간이 소요된다.
그리고, 탄산가스의 공급 또한 기포가 배관을 막지 않도록 소정시간 간격으로 간헐적으로 공급되어야하므로 짧은 시간 내에 고농도의 탄산수를 생성하기 어렵다.
이를 해결하기 위하여 상기 탄산가스 공급부(30)는 복수 개의 탄산가스 공급관(321, 322)을 구비함으로써 고농도의 탄산수의 생성하는 시간을 단축시킬 수 있고, 용이하게 탄산 농도를 조절할 수 있다.
즉, 상기 제어부(50)는 사용자로부터 탄산수의 탄산농도에 대하여 선택된 정보를 수신하여, 선택된 탄산수의 농도 정보에 따라 상기 복수 개의 탄산가스 공급관(321, 322)의 개폐를 제어할 수 있다.
그리고 상기 제어부(50)는 복수 개의 탄산가스 공급관(321, 322)을 각각 간헐적으로 온/오프 제어를 하면서 교차하여 개폐함으로써 순환유로(120)내에 연속해서 탄산가스를 공급하도록 제어할 수도 있다.
또는 상기 복수 개의 탄산가스 공급관(321, 322)은 상기 순환유로(120)에서 소정간격 이격되어 연결될 수 있다. 즉, 상기 순환유로(12)에서 탄산가스가 공급되는 공급지점이 복수개 형성되어 각 탄산가스 공급관(321, 322)에서의 독립적으로 탄산가스를 공급할 수 있다.
전술한 방법으로 본 발명의 탄산수 생성장치는 고농도의 탄산수를 빠르게 생성할 수 있고 일정한 농도의 탄산수를 제공할 수 있다. 그리고, 사용자의 요구에 따라 다양한 농도의 탄산수를 제공할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
1: 탄산수 생성장치 10: 급수관
11: 급수밸브 20: 토출관
21: 토출밸브 30: 탄산가스 공급부
31: 탄산봄베 32: 탄산가스 공급관
33: 탄산가스 공급밸브 40: 음용수 냉각장치
41: 냉수조 42: 열교환기
43: 유동발생장치 50: 제어부
60: 냉수탱크 100: 음용수 순환부
110: 펌프 120: 순환유로
121: 제1 배관 1211: 유입단
1212: 유출단 122: 연결배관, 제2 배관
123: 순환제어밸브 124: 혼합장치

Claims (18)

  1. 음용수를 공급하는 급수관;
    탄산가스를 공급하는 탄산가스 공급부;
    탄산수가 토출되는 토출관; 및
    상기 급수관에서 공급받은 음용수의 유동을 유도하고 가압하는 펌프 및 상기 급수관과 토출관을 선택적으로 연결하는 연결배관이 마련되어 음용수가 순환하는 유로를 형성하는 순환유로를 포함하고, 상기 탄산가스 공급부로부터 공급받은 탄산가스와 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 소정시간 혼합시켜 탄산수를 생성하는 음용수 순환부;를 포함하는 탄산수 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    탄산수 생성 여부에 따라 선택적으로 상기 급수관, 토출관 및 연결배관을 개폐하는 복수 개의 밸브를 포함하고, 상기 복수 개의 밸브에 의해 음용수의 유동 방향이 전환되어 소정시간 음용수가 순환하는 닫힌 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 밸브는,
    상기 급수관에 구비되는 급수밸브, 상기 토출관에 구비되는 토출밸브 및 상기 연결배관에 구비되는 순환제어밸브를 포함하고,
    탄산수를 생성하는 소정시간 동안 상기 급수밸브와 토출밸브는 상기 급수관과 토출관을 폐쇄하고, 상기 순환제어밸브는 개방하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순환유로는 상기 펌프와 탄산가스 공급부가 연결되고, 양측 끝단이 상기 급수관과 토출관과 각각 연결되는 제1 배관; 및,
    상기 제1 배관의 양측 끝단을 연결하고, 상기 제1 배관을 유동한 음용수가 상기 제1 배관의 전단으로 재유동하도록 유동방향을 전환하는 제2 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 배관에는 상기 탄산가스 공급부로부터 유입된 탄산가스와 음용수의 혼합을 유도하기 위한 혼합장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 혼합장치는 프로펠러, 스크류 또는 인-라인 믹서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    냉각수가 저장되는 공간이 마련되고, 상기 순환유로의 적어도 일부가 담겨지는 냉수조;
    냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 열교환기; 및
    상기 냉수조의 내부에 구비되고, 상기 냉각수를 회전시켜 상기 냉수조 내의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 급수관의 전단에 냉수가 저장되는 냉수탱크가 구비되고, 상기 급수관은 상기 냉수탱크로부터 냉각된 음용수를 공급받는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 펌프, 탄산가스 공급부 및 복수 개의 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄산가스 공급부는 탄산가스의 공급을 제어하는 탄산가스 공급밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탄산가스 공급밸브를 소정시간 간격으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자로부터 탄산수의 탄산농도에 대하여 선택된 정보를 더 수신하고, 선택된 탄산수의 탄산농도 정보에 따라 상기 펌프의 토출압력, 상기 순환유로의 음용수 순환 횟수, 탄산가스의 분사 횟수, 탄산가스의 총 투입시간 중 적어도 하나를 제어하여 탄산수의 탄산농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 탄산가스 공급부는 상기 순환유로와 연결되는 복수 개의 탄산가스 공급관을 포함하고, 상기 제어부는 사용자로부터 탄산수의 탄산농도에 대하여 선택된 정보를 수신하여, 선택된 탄산수의 농도 정보에 따라 상기 복수 개의 탄산가스 공급관의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 탄산가스 공급관은 상기 순환유로에 소정간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 탄산가스 공급부에서 탄산가스 공급을 위해 상기 순환유로에 가압하는 압력보다 더 큰 압력으로 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 가압하는 가압펌프인 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  15. 음용수를 냉각시키는 음용수 냉각장치;
    음용수를 공급하는 급수관 및 탄산수가 토출되는 토출관;
    탄산수 생성 여부에 따라 상기 급수관과 토출관을 선택적으로 개폐하는 복수 개의 밸브;
    상기 급수관과 토출관과 각각 연결되는 제1 배관과 상기 제1 배관의 양측 끝단을 연결하는 제2 배관이 구비되어 탄산수 생성시 상기 급수관에서 공급받은 음용수가 상기 제1 배관을 통과해 상기 제2 배관으로 유동한 후 상기 제1 배관으로 재유입되는 유로가 형성되고, 적어도 일부가 상기 음용수 냉각장치 내부에 위치하는 순환유로;
    상기 순환유로에 구비되어 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 순환시키고 가압하는 펌프; 및
    상기 순환유로에 탄산가스를 공급하는 탄산가스 공급부;를 포함하고,
    상기 탄산가스 공급부로부터 공급받은 탄산가스와 상기 순환유로를 유동하는 음용수를 소정시간 혼합시켜 탄산수를 생성하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 음용수 냉각장치는,
    냉각수가 저장되는 공간이 마련되고 상기 제1 배관의 적어도 일부가 담겨지는 냉수조;
    냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 열교환기; 및
    상기 냉수조의 내부에 구비되고 상기 냉각수를 회전시켜 상기 냉수조 내의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 펌프, 탄산가스 공급부 및 복수 개의 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탄산가스 공급부에 구비된 탄산가스 공급밸브를 소정시간 간격으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자로부터 탄산수의 탄산농도에 대하여 선택된 정보를 더 수신하고, 선택된 탄산수의 탄산농도 정보에 따라 상기 펌프의 토출압력, 상기 순환유로의 음용수 순환 횟수, 탄산가스의 분사 횟수, 탄산가스의 총 분사시간 중 적어도 하나를 제어하여 탄산수의 탄산농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄산수 생성장치.
KR1020140134460A 2014-10-06 2014-10-06 탄산수 생성장치 KR20160040923A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180138350A (ko) * 2017-06-21 2018-12-31 엘지전자 주식회사 음료 제조기
US10201785B2 (en) * 2013-07-18 2019-02-12 Sodastream Industries Ltd. Device for dispensing carbonated water
KR20190032117A (ko) * 2017-09-19 2019-03-27 엘지전자 주식회사 음료 제조기

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