KR20210047562A - 미네랄 워터 추출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 경도를 가진 미네랄 워터용기들로부터 목표로 하는 경도를 갖는 미네랄 워터를 추출하기 위한 미네랄 워터(Mineral Water) 추출장치에 관한 것이다.

Description

미네랄 워터 추출 장치{Mineral water extraction device}

본 발명은 서로 다른 경도를 가진 미네랄 워터용기(이하 "워터용기"로 약칭 함)들로부터 목표로 하는 경도를 갖는 미네랄 워터를 추출하기 위한 미네랄 워터(Mineral Water) 추출장치(이하, "미네랄 워터 추출 장치"로 약칭함)에 관한 것이다.

미네랄 워터는 특정의 수원으로부터 취수한 지하수에 가열, 여과 등 살균을 실시한 것을 내추럴 워터(Natural Water)라 하며, 이 수원에 더하여 지하에서 자연으로 미네랄이 용해한 것을 내추럴 미네랄 워터(Natural Mineral Water)라 한다. 반면, 내추럴 워터와 같이 지하수를 수원으로 하지만 여러 원수를 혼합하거나 미네랄을 인공적으로 첨가한 것을 미네랄 워터(Mineral Water)라 한다.

국내의 미네랄 워터의 기준과 규격은 식품위생법에 의해 규정되어 있고, 각 나라별 기준과 규격은 모두 일정하지 않으므로 그에 대한 설명은 생략한다.

일반적으로, 물은 경수(hard water), 생수(raw water), 끓인 물(boiled water), 연수(soft water), 빗물(rain water), 설수(snow water), 여과수(filtered water), 탈 이온수 (de-ionized water) 및 증류수(distilled water) 등으로 분류된다.

인체는 식물과 같이 무기 미네랄을 유기 미네랄로 전환시키는 화학 작용을 하지 못하기 때문에 신선한 과일이나 야채, 육류, 물 등을 통해 유기 미네랄을 섭취하고 있다.

우리가 마시는 물은 국내 뿐 아니라 세계각지에서 물의 특성과 맛이 다른 것은 물에 함유된 미네랄 성분의 함량 즉, 물의 경도에 차이가 있기 때문이다.

물의 경도는 용존된 칼슘과 마그네슘의 양을 수치로 나타내는데, 물 1ℓ에 용존된 칼슘과 마그네슘 양을 수치화한 값(경도)이 300mg 이상이면 경수, 100mg 이하이면 연수, 100 내지 300mg는 중경수로 구분하고 있다.

전술한 연수는, 목넘김이 부드럽고 국이나 찌게 또는 면류의 요리할 때 사용하면 식재료가 가지고 있는 맛을 최대한 살릴 수 있고, 다시마를 우려낼 때 사용하면 다시마의 감칠맛 성분이 잘 우러나고 녹차와 홍차에 사용하면 향이나 색이 잘 우러난다.

그리고, 마른 멸치나 가츠오부시처럼 쪄서 말린 식재료에 경수를 사용하면 단백질과 칼슘이 결합되면서 쓴 맛이 생기기 때문에 고유의 맛을 잘 우려내려면 중경수를 사용하는 것이 더 좋고, 볶음밥이나 김밥용 밥을 지을 때 중경수를 사용하면 쌀의 섬유질을 단단하게 하여 찰기를 약화시킬 수 있고, 또한 신맛이 느껴지는 커피는 중경수를 사용하면 신맛이 완화되거나 제거되는 효과가 있다.

그리고, 돼지고기나 소고기 혹은 닭고기 등과 같은 육류를 요리할 때 경수를 사용하면, 칼슘과 경단백질이 결합되면서 육질이 부드럽게 되고 동시에 해당 육의 특유한 잡내를 제거하는 효과를 볼 수 있으며, 파스타와 같은 면류에 경수를 사용하면 적당한 굵기의 면으로 삶아내기 좋고 잘 붇지 않는다.

또한 차(tea)는 맛 성분인 아미노산, 글루타민산 등의 핵산계 물질과 칼슘이 결합되면서 다른 성분으로 바뀌기 때문에 경수보다 연수를 사용하는 것이 더 좋다.

통상, 물 맛은 물속의 미네랄 성분 중에서 칼슘, 칼륨, 규산은 물맛을 좋게 하고, 마그네슘, 황산이온, 염소는 나쁘게 하는 것으로 보고되어 있다.

따라서, 좋은 물의 조건은 무조건 미네랄 함량이 높은 물이 아니라 미네랄이 균형 있게 함유된 물이 좋은 물이라 할 수 있지만, 이 기준은 특정 용도에서는 의미가 없으므로 물의 쓰임에 공통되는 기준으로 보는 것은 무리한 것이다.

현재 국내에서 시판되고 있는 상표명 "하이트 진로 석수"와 "휘슬러워터(경도 47mg/ℓ, pH 7.2)"는 연수제품이고, "퓨리스(Puriss)", "BlueAqua" 및 "FIJI" 워터는 중경수제품이며, "Perrier"는 경수제품이다.

위와 같이 물은 경도별로 각기 다른 맛과 독특한 효용성이 있음이 확인되었음에도 아직까지 사용자 맞춤형 미네랄 워터 제조와 관련된 연구는 거의 시도된 바 없으나, 그 효용성과 필요성에 대한 인식은 건강에 대한 인식이 증대되면서 점차 높아지고 있는 추세이다.

미네랄 워터의 제조와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허 10-0589795(해양 심층수로부터 음료수를 제조하는 방법)와 대한민국 등록특허 10-0654683(동해 심층수를 이용한 음용수 제조시스템)이 있다.

전술한 등록특허 10-0589795는 심층수를 가온, 여과, 나노여과하여 역삼투압에 의해 정수처리하고 2가 이상의 미네랄 염을 제거한 다음 pH 조정과 역삼투압공정을 통해 붕소화합물을 제거하고 미네랄 조정제를 사용하여 음료수를 제조하는 방법에 관한 것이고, 등록특허 10-0654683는 전처리한 후 담수화시스템과 수질조정시스템을 통해 음료수를 제조하는 방법을 제안하고 있으나 사용자에 의한 미네랄의 경도 맞춤 제조와는 상당한 거리가 있다.

본 발명자는 앞서 언급한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 사용자가 원하는 특정 경도로 맞춤 제조하기 위한 미네랄 워터 추출 장치를 창안하기에 이르렀고, 괄목한 만한 성과가 있어 이를 본 발명을 통해 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 서로 다른 경도를 지닌 워터용기들로부터 목표로 하는 경도를 갖는 미네랄 워터를 추출하기 위한 미네랄 워터 추출 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 미네랄 추출 장치는,

추출구를 갖추고 보관통내에 교환가능하게 수납되는 미네랄 워터가 담긴 워터용기와;

상기 워터용기 또는 그 내부의 미네랄 워터를 압축 또는 가압하기 위한 워터압출수단과;

경도 및 유량 선택값에 대응되는 비레 제어값을 통해 상기 워터압출수단을 제어하기 위한 컨트롤러(이하 “제어부”라 함)를 포함하는 미네랄 워터 추출 장치에 특징이 있다.

전술한 워터압출수단은 상기 워터용기와 1:1로 결합되고, 복수개의 워터용기와 워터압출수단은 각기 동일 구성으로 채용되는 것이 바람직하다.

전술한 워터용기는 적어도 하나 이상의 추출구를 갖춘 속이 빈 가요성 밀폐체로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 추출구는 워터의 압력이 상승할 때에만 개로되거나 보관통속에 장입되었을 때 개로되는 것이 바람직하다.

상기 워터압출수단은 제어부에 의해 제어되는 구동기(구동부)와 연동하여 회전하는 스크루 샤프트에 나선결합된 가압부재을 구동부와 연동하여 샤프트의 축선방향으로 운동시킴으로써 가압부재를 통해 워터용기의 미네랄을 추출시키는 것에 특징이 있다.

전술한 가압부재는 길이조절이 가능한 다단형 아암이거나 원반 형태 중 어느 하나의 형태일 수 있다.

상기 워터압출수단의 구동기(이하 "구동부"라 함)는 상기 제어값에 의해 제어되는 스텝모터인 것에 특징이 있다.

전술한 워터압출수단은,

구동부와 연동되는 스크루 샤프트와;

상기 워터용기의 상부에 위치되고, 샤프트에 나선결합되는 가압부재와;

선택된 경도 선택값에 대응하여 기 설정된 비례 제어값을 통해 상기 구동부를 제어하는 제어부로 구성되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 미네랄 워터 추출 장치는 제어부의 비례 제어에 의해 구동되는 구동부의 회전운동에 대해 직선운동하는 가압부재를 통해 워터용기를 비례적으로 압축함으로써 목표로 하는 유량을 바로 추출할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 미네랄 워터 추출 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어패널의 주요 모듈을 도시한 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제어패널의 확대 표면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 미네랄 워터 추출 장치의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 미네랄 워터 추출 장치의 정면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 미네랄 워터 추출 장치의 좌측에서 본 부분 절개 단면도이다.
도 7은 도 5와 유사한 도면으로, 제어패널을 생략한 워터용기 보관통을 전면에서 바라 본 부분 절개 단면도이다.
도 8은 도 4와 유사한 도면으로, 워터용기 보관통을 평면에서 바라 본 부분 절개 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 워터용기를 도시한 사시도 및 일 측면도이다.
도 10a은 도 7에 도시된 추출구의 확대 단면도이고, 도 10b는 추출구를 배출구와 연통된 결합구에 결합되는 것을 예시한 추출구의 요부 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 채용된 워터압출수단 중 워터용기를 직/간접 가압방식을 개념적으로 도시한 구성도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 11의 워터압출수단 중 직접가압방식을 채용한 워터압출수단의 원리를 개념적으로 도시한 단면도로, 워터압출수단의 작동 전/후 상태를 도시한 단면도이다.
도 14는 도 13a에 도시된 워터압출수단의 채용 예를 도시한 본 발명의 추출장치의 부분 절개 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 양 워터압출수단 중 일 측 구성을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15에 도시된 워터압출수단의 작동 전/후의 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에서 사용하는 용어는 오로지 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐 한정하는 의미로 사용한 것이 아님을 밝혀둔다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "제 1 및 제 2"의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시 예에 따른 미네랄 워터 추출 장치 및 그 추출 방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지가 희석되지 않는 범주에서 생략될 수 있다.

본 발명에서 정의하는 미네랄 워터는 배경기술에서 언급한 내추럴 미네랄 워터(Natural Mineral Water), 내추럴 워터(Natural Water), 미네랄 워터(Mineral Water)를 포괄한다.

참고로, 이하에서 설명되는 워터압출수단 및 보관통은 워터용기의 갯수와 같은 1:1로 결합되어 있으나, 각 구성들은 구성이 동일하므로 어느 하나의 셋트(보관통 워터용기, 워터압출수단)를 통해 설명하고 동일 구성에 대해서는 동일 도면번호를 표기한다.

제어패널(130)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 미네랄 워터 추출 장치(100)에 장착된 각종 하드웨어를 전기/회로적으로 제어하기 위한 하기의 모듈들과 판단 및 제어용 소프트웨어 함께 내장된 인쇄회로기판을 통칭하는 것으로, 세부적으로 경도 및 유량 선택모듈(이하 "선택부(131, 131b)"라 함), 용기 기준값과 운전 기준값이 미리 설정되어 있는 설정모듈(이하 "설정부(108)"라 함), 반도체 메모리로 이루어진 저장부(106), 센싱정보와 설정부의 선택값과 대비 판단하는 판단모듈(이하 "판단부(104)"라 함), 판단부의 판단결과에 따라 용기압축수단을 제어하는 제어수단(이하 "제어부(105)"라 함), 판단부의 판단결과와 센싱정보를 표시하는 표시부(107) 및 리셋부(110)를 구비하고 있다.

경도 및 유량 선택부(131, 131b)는 소망하는 경도값과 유량값을 사용자가 각각 설정하기 위한 모듈로, 도 3에 도시된 바와 같이 사용자가 원하는 경도와 유량을 디지털방식으로 각각 독립적으로 선택하거나 특정할 수 있는 수단을 포함한다. 선택된 경도 및 유량 선택값은 각각 판단부(104)로 전달된다.

전술한 경도 선택부(131)는 도 3에 도시된 바와 같이 경도 선택값의 세분한 버튼이거나 특정 경도 선택값(디지탈) 범위에서 임의의 경도 선택값을 특정할 수 있는 다이얼식 노브일 수 있다.

유량 선택부(131a)는 전술한 경도 선택부(131)에서 언급한 버튼 또는 노브와 같은 형태이거나 타이머 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 유량 선택부(131a)는 타이머(timer)를 채용 사례로 설명될 것이다.

도 2에 도시된 설정부(108)는 양 워터압출수단의 구동기(이하 “구동부”라 함)를 제어하기 위한 비례 제어값이 미리 저장된 비휴발성 반도체 메모리로, 전술한 경도 선택값의 구간별로 양 워터압출수단을 비례제어하기 위한 제어값(이를 "비례 제어값"이라 함)과 워터용기(120)의 중량(무게), 크기, 압력 등에 관한 기준 정보를 기억한다.

도 2의 저장부(106)는 워터용기(120)나 워터용기내에 담긴 워터의 상태에 관한 센싱정보를 업데이트하기 위한 휴발성 반도체 메모리로, 외부에서 미네랄 워터 추출 장치(100)로 인가되는 메인 전원이 차단되면 상기 메모리에 기록된 정보는 모두 휴발된다.

도 2의 판단부(104)는 후술하는 용기센싱수단의 센싱정보를 설정부(108)에 설정된 선택값과 프로그램적으로 비교 판단하는 모듈로, 그 판단결과를 제어부(105)로 전달한다.

도 2의 제어부(105)는 전술한 판단부(104)의 판단결과에 따라 표시부(107)에 알람하고 워터압출수단(140)을 제어한다.

도 2의 리셋부(110)는 리셋신호가 센싱되었을 때 워터압출수단(140)을 미리 정해진 위치로 이격되도록 즉, 워터용기가 보관통에서 인출되거나 수납할 때 워터압출수단(140)을 워터용기로부터 분리하기 위하여 제어부를 통해 구동부를 제어한다.

리셋부는 제어부와 회로적으로 연결되도록 제어패널(130)에 버튼 형태로 함께 배치하여 필요시 턴온(On)하거나 후술하는 보관통의 뚜껑에 상기 리셋버튼 혹은 특정 센서(도 12b 111a 참조)를 부착하여 뚜껑의 개폐동작과 연동하여 턴온(On) 또는 센싱할 수 있게 설치될 수 있다. 리셋버튼의 센싱 신호에 의해 제어부는 워터압출수단(140)의 구동부를 제어하여 미리 정해진 위치로 이송시켜 워터용기로부터 분리되도록 제어한다.

워터압출수단의 작동상태 즉, 가압부재의 위치를 센싱하기 위하여 운동경로에 위치센서(도면에는 미도시)를 부착하여 그 센싱정보의 유무에 따라 제어부는 위치를 판별하고 그 판별된 정보를 통해 운전의 개시여부를 제어한다.

전술한 제어패널(130)에는 추출개시버튼(도면부호 미표기)이 함께 마련되어 있다.

본 발명에 따른 미네랄 워터 추출 장치(100)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 최소한 하나 이상의 추출구(121)를 구비하고 서로 다른 경도를 지니는 미네랄 워터가 담긴 워터용기(120)들과,

상기 워터용기(120)를 교환가능하게 수용하는 보관통(101a)과,

미네랄 워터의 경도와 유량을 설정하기 위한 경도 및 유량 선택부(131a)와,

상기 워터용기(120) 또는 워터를 가압하기 위한 워터압출수단(140)과,

비례 제어값을 통해 상기 유량 선택값에 도달할 때까지 상기 양 워터압출수단(140)을 비례제어하기 위한 제어부(105)를 포함한다.

전술한 케이스(101)는 하부에 배치되는 물받이용 트레이(102)과, 상부에 전술한 워터용기(120) 및 보관통(101a)이 내장되는 기계실(도면부호 미표기)과, 트레이(102)와 기계실 사이에 컵이나 물 그릇 등이 놓여지는 공간(도면 부호 미표기)이 마련되어 있다.

기계실과 트레이(102)사이에는 전술한 공간의 상측 케이스(101) 표면에 추출구와 연통되는 배출구(103)가 마련되어 있고, 기계실의 전면에는 전술한 제어패널(130)이 결합되어 있다.

전술한 워터용기(120)는 추출구(121)를 갖춘 의료용 주사기의 실린더(도면에는 미도시) 형태이거나 도 9에 도시된 바와 같이 자바라 형태일 수 있다. 그 중 자바라 형태가 더 바람직하다.

그 이유는, 주사기 형태나 자바라 형태의 워터용기는 모두 미네랄 워터를 위생적으로 보관할 수 있는 잇점이 있으나 미네랄 워터를 워터용기로부터 추출함에 있어, 워터용기(120)의 외부를 가압하는 것과 그 내부를 가압하는 것 중 어느 것이 더 효과적인가에 고려해야 하기 때문이다.

이 측면에서 볼 때, 자바라 타입의 워터용기(120)는 미네랄 워터의 품질을 위생적으로 보호 및 보존할 수 있고, 워터용기(120)의 교환 및 취급이 용이하며, 워터용기(120)의 압축 및 팽창방향을 일괄성 있게 유지할 수 있고, 또한 전술한 워터압출수단(140)을 워터용기(120)와 연동되게 결합하는데 더 용이하며, 또한 전체적으로 워터용기를 균일하게 압축시킬 수 있기 때문이다.

이하에서는 워터용기는 자바라 형태를 채용 예로 설명될 것이나 전술한 실린더 형태의 워터용기(120)를 배제하는 것은 아니다.

실린더 형태의 워터용기(120)를 전술한 자바라형 워터용기(120)로 치환하더라 거의 유사한 효과를 기대할 수 있고, 그렇게 하는데 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이면 별다른 어려움이 없을 것이다.

전술한 추출구(121)는 워터용기로부터 미네랄 워터가 추출되도록 안내하는 관로로, 도 10a에 도시된 바와 같이 체크밸브(122)와 UV살균램프(도면에는 미도시)가 더 결합될 수 있다.

그렇게 하면 워터용기 내의 워터 압력이 상승될 때만 체크밸브(122)의 관로가 개로되므로 워터용기내의 미네랄 워터가 전술한 추출구(121)를 통해 유입되는 각종 오염에 의해 오염되거나 공기에 의해 산화되는 것을 방지할 수 있고, 미네랄 워터의 위생적인 안전성을 확보할 수 있으며, 또한 미네랄 워터의 품질을 보다 더 오래동안 보존할 수 있고, 또한 워터용기를 보관통에서 인출할 때 체크밸브에 의해 추출구는 체크밸브에 의해 차단되어 에어가 유입되지 않기 때문에 보관통에서 인출된 워터용기는 임의로 부피가 팽창되는 일이 없다.

그래서, 보관통에서 꺼낸 워터용기는 그대로 보관통에 다시 장입할 수 있다.

또한 전술한 양 추출구(121)는 서로 근접되게 워터용기(120)에 마련하면, 도 7에 도시된 바와 같이 단일의 배출구(103)로 양 추출구(121)를 통합되게 집결할 수 있기 때문에 전술한 UV살균램프(도면에는 미도시)의 구성과 워터배출계통을 최단 길이로 단축할 수 있고, UV살균램프를 통해 양 추출구(121)을 통해 추출되는 미네랄 워터나 배출구(103)에 남아 있는 잔류수를 함께 살균할 수 있다.

그러나, 냉온기능이 부설된 경우, 배출구(103)를 각각의 냉온수 배출구(도면에는 미도시)와 1:1로 연결할 때 유용할 수 있다.

또한 전술한 추출구(121)는 워터용기(120)가 보관통(101a) 내에 장착할 때 도 10b에 도시된 바와 같이 보관통(101a)의 바닥에 배출구(103)와 연통되는 결합구(101c)와 나선체결되는 나선부(도면부호 미표기)를 마련하여 결합구(101c)에 고정되게 워터용기를 결합하는 것이 바람직하다. 도 10b에서 도면부호 122a는 송곳으로, 추출구(121)가 결합구(101c)에 결합될 때 상기 송곳에 의해 추출구(121)의 관로가 형성한다. 따라서 워터용기가 압축될 때 체크밸브(122)가 개로되어 워터가 추출된다.

이렇게 하면, 워터용기를 보관통(101a) 내에 고정시킬 수 있으므로 미네랄 워터 추출 장치가 예측할 수 없는 이유로 쓰러지거나 외부 충격에 의해 워터용기가 보관통에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 보관통(101a)은 워터용기(120)의 주위를 포위할 수 있는 크기이고 상기 워터용기(120)를 교환할 수 있게 수용하는 상기 워터용기(120)의 보호통으로, 그 둘레는 보온재(도면부호 미표기)로 피복될 수 있고, 그 상부 주연부에 개폐가능한 뚜껑이 결합될 수 있다.

상기 보관통(101a)은 워터용기(120)의 수량에 대응되는 수량으로 1:1로 마련되어 있으며, 배출구(103)의 상측 기계실에 고정되어 있다.

상기 보관통(101a)은 도 4 내지 도 7에는 워터용기(120)가 출입할 수 있도록 주연부가 개방되어 있으나, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 보관통(101a)의 주연부 혹은 그 상부 케이스(101)에 뚜껑(111)을 개폐가능하게 부설하여 보관통(101a)의 주연부를 개폐할 수 있게 할 수도 있다.

상기 경도 선택부(131)과 유량 선택부(131a)에 의해 특정된 경도 선택값과 유량 선택값(즉, 타임)은 전술한 제어패널(130)의 표시부(107)에 실시간으로 표시되고 추출개시버튼(도면부호 미표시)을 턴온(On)하면 제어부(105)로 전달되게 된다.

전술한 용기센싱수단은, 워터용기(120)의 중량, 압력, 높이 등과 같은 용기의 상태를 검출하기 위한 특정 센서소자들을 포괄한다. 개념적으로 워터용기(120)의 압력, 중량, 높이를 센싱할 수 있는 특정 센서를 위 워터용기나 보관통(101a) 주변에 장착하여 워터용기의 상태를 실시간 센싱하는 것이다.

그 실시 예로서, 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이 보관통(101a)의 바닥에 중량센서(101b)를 설치하면 워터용기(120)의 중량을 실시간 센싱할 수 있다.

전술한 워터압출수단(140)은 전술한 워터용기(120)로부터 미네랄 워터를 압출시키기 위한 수단들을 포괄하는 것으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 직/간접적으로 워터용기(120)를 가압하여 압축시키는 것이고, 그렇게 함에 있어 도 11과 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이 제어부에 의해 제어되는 구동부와, 상기 구동부의 회전운동과 연동하여 직선운동하는 가압부재(146)로 구성된 것에 특징이 있다.

전술한 가압부재(146)는 길이조절이 가능한 다단형 아암이거나 디스크 형태 중 어느 하나 일 수 있다.

그리고, 가압부재(146)를 다단형 아암로 채용할 경우 상기 워터압축수단의 가압부재(146)가 간섭없이 이동할 수 있도록 상기 보관통의 원주면에 가압부재(146)의 이동방향으로 배치되는 슬롯(도면부호 미표기)을 마련할 필요가 있다.

또한 상기 아암을 통해 워터용기를 압축시킬 때, 워터용기와 아암사이에 워터용기의 상부 형태에 상응하는 형태로 이루어진 판상체를 위치시켜 워터용기를 가압할 수 있다.

이렇게 하면, 가압부재(146)의 압축력이 고르게 분산되므로 워터용기를 일정하게 압축시킬 수 있다.

회전운동과 연동하여 직선운동하는 가압부재(146)를 포함하는 워터압출수단은 도 13a 내지 도 16b에 도시된 바와 같이 제어값에 의해 제어되고 베이스에 결합된 구동부(141)와 연동되는 스크루 샤프트(144)와, 상기 샤프트(144)와 나선결합된 가압부재(146)를 운동할 수 있게 구성한 것에 특징이 있다.

상기 가압부재(146)는 샤프트에 배열된 스크루를 서로 대칭 방향으로 배치하고 양 스크루에 각각의 가압부재(146)를 나선결합하면 동시에 워터용기(120)의 길이방향 양 측부위를 압축킬 수 있고, 샤프트 전체에 전술한 스크루를 배치하면, 워터용기의 상부 또는 하부를 선택적으로 압축시킬 수 있다. 도면에서 미설명 부호 143은 가압부재(146)의 운동을 원할하게 안내하기 위한 슬라이드방식의 가이드 축이고, 143a은 스크루 샤프트와 가이드 축의 단부를 지지하기 위한 고정판으로 기계실내에 고정된다.

또한 도 15에서 도면부호 147a 및 147b는 가압부재(146)의 상하부 위치를 센싱하기 위한 위치감지센서이고, 147c는 가압부재(146)의 길이 단축시 이를 센싱하기 위한 센서로, 양 센서의 센싱신호는 제어부(105)로 전달되어 워터 추출을 위한 가압부재(146)의 위치 확인과 가압부재(146)의 초기화 셋팅을 위한 정보로 사용된다.

간접가압방식은 도면에는 도시되어 있지 않으나 전술한 가압부재(146)와 워터용기(120) 사이에 소정의 부피를 지닌 스페이서(미도시)를 위치시킨 후 스페이서를 통해 워터용기(120)를 간접적으로 압축시키는 것이다.

전술한 간접가압방식은 소정 부피를 지니는 스페이서(도면부호 미표기)를 통해 뚜껑과 보관통(101a)사이의 간격을 적절히 조절할 수 있기 때문에 워터용기(120)의 용량이 작은 경우에 유용할 수 있고, 직접가압방식은 워터용기(120)의 용량이 크게 설계하는 경우에 유용할 수 있다.

도 14는 전술한 직접가압방식을 채용한 워터압출수단(140)의 채용 예를 보여주는 본 발명의 미네랄 워터 추출 장치의 요부를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 워터압출수단(140)을 발췌하여 도시한 요부 사시도이고, 도 16a와 도 16b는 도 15에 도시된 워터압출수단의 작동 전/후를 도시한 워터압출수단(140)의 요부 단면도이다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 미네랄 워터 추출방법에 대해 설명한다.

전제적으로, 미네랄 워터 추출 장치(100)는 전원부(109)에 의해 전원이 인가된 것으로 한다.

본 발명의 미네랄 워터 추출 방법은, 제어부에 의해 경도 선택값에 대응되는 제어값들로 유량 선택값에 도달될 때까지 각 워터압출수단을 전술한 비례 제어값을 통해 독립적으로 제어하여 양 워터용기로부터 유량을 비례적으로 추출하는 것에 특징이 있다.

제어부(105)는 선행적으로 보관통(101a) 내에 워터용기(120)가 올바로 장입되어 있는지, 장입된 워터용기(120)가 규격품인지, 워터는 설정범위내에 있는지 여부 등을 판별하는 프로세스를 수행한다(이를 "운전전 점검단계라 한다.).

위 운전전 점검단계는 판단부(104, 도 4)에 의해 전술한 용기센싱수단의 센싱정보와 설정부의 선택값을 대비 판단하여 워터용기의 상태를 점검하는 것이다.

보관통(101a)내에 워터용기(120)의 장입여부를 중량센서(101b)를 통해 센싱한 중량값이 설정부(108)에 미리 저장된 중량 선택값 보다 작은 경우, 판단부(104)는 보관통(101a)이 비어 있는 것으로 판단하고, 그 판단결과에 따라 제어부(105)는 워터용기(120)가 보관통(101a) 내에 장입되지 않았음을 표시부(107)를 통해 알람하고,

센싱된 중량값이 선택값 보다 큰 경우에는 비규격 워터용기(120)이거나 워터용기(120) 이외의 물품이 장입된 것이므로, 판단부(104)는 워터용기(120)가 비규격임을 알리는 신호를 제어부(105)로 전송하고, 제어부(105)는 표시부(107)에 해당 신호를 알람하며,

센싱된 중량값이 선택값 범위이내인 경우에는 전술한 제어부(105)는 전술한 방법으로 센싱값을 표시부(107)에 알람하면서 센싱된 중량값에 대응하여 양 워터압출수단의 구동부를 제어(On)함으로 워터압출수단은 워터용기(120)의 상태에 맞게 워터용기를 즉시 압축할 수 있는 상태로 셋팅된다.

전술한 양 선택부(131)(131a)를 통해 경도와 유량값을 설정한 후 추출개시버튼을 턴온(On)하면(S2), 제어부(105)는 양 워터용기로부터 추출되는 유량의 합이 100이 되도록 양 제어값을 설정하여 양 워터압출수단(140)의 구동부를 제어부가 비례적으로 제어(On)한다.

아래의 표 1는 선택된 경도에 따라 양 워터용기에서 추출되는 유량을 비례 제어하기 위한 비례 제어값의 일 예를 예시한 것이다.

A 워터용기 워터 추출유량(cc)	0	97	95	90	80	70	60	50	30	0
B 워터용기 워터 추출유량(cc)	0	3	5	10	20	30	40	50	70	100
선택된 경도(HB)	0	30	50	100	200	300	400	500	700	1000

예를 들어, A 워터용기의 경도는 0HB이고 , B 워터용기의 경도는 1,000HB인 것으로 가정하고 원하는 경도를 100HB으로 선택한 경우, A 워터용기는 90cc, B 워터용기는 10cc가 각각 추출되도록 양 워터압출수단의 구동부를 선택된 유량에 도달될 때까지 양 제어값을 통해 제어부가 비례 제어하는 것이다.

상기 제어부(105)는 설정부에 설정된 양 워터용기별 비례 제어값을 통해 양 워터압출수단의 구동부를 비례 제어하므로 양 워터용기(120)로부터 비례 유량이 각각 추출되게 된다(이를 "워터추출단계"라 한다.).

위 워터추출단계에서는 판단부는 용기센싱수단 즉, 중량센서를 통해 워터용기(120)의 상태를 실시간으로 센싱한 용기의 중량값을 판단부로 전달되어 저장부(106)에 업데이트되므로 메인 전력이 차단되지 않는 한 워터압출수단은 워터용기(120)를 바로 압축시킬 수 있는 상태로 유지되고 동시에 표시부(107)에 워터용기(120)의 잔량 즉, 교환시기를 표시한다.

전술한 양 워터압출수단의 구동부는 유량 선택값 즉, 타이머에 의해 설정된 시간까지 제어부에 의해 제어(On)되고, 목표 유량값에 도달하면 제어부(105)에 의해 정지되도록 제어된다.

전술한 양 워터용기(120) 내의 워터 경도는 서로 상이하기 때문에 때때로 일 측의 워터용기(120)의 워터가 상대적으로 더 빨리 소비될 수 있다. 즉, 양 워터용기(120)의 상태를 용기센싱수단을 통해 센싱한 정보를 판단부에서 판단하고, 그 결과에 따라 제어부(105)는 표시부(107)에 판단결과에 해당하는 정보를 실시간 알람하고, 양 워터용기 혹은 어느 한 워터용기의 미네랄 워터 잔량이 하한 선택값 이하인 경우 제어부(105)는 양 워터압출수단(140)이 정지되도록 그 구동부를 제어한다.

상기 제어값은 펄스 전압값이 바람직하고, 상기 구동부는 펄스 전압에 의해 구동되는 스템모터가 바람직하다.

이와 같이 워터용기(120)내의 워터 잔량은 표시부(107)에 표시되지만 워터용기(120)가 보관통(101a)에 재 장입되더라도 앞서 설명한 워터압출수단은 워터용기(120)의 상태에 맞게 워터용기를 즉시 압축할 수 있는 준비상태로 셋팅된다.

한편, 사용도중에 워터용기(120)를 보관통(101a)에서 꺼내야 하거나 새로운 워터용기(120)로 교체해야 하는 경우, 제어패널(130)에 마련된 리셋버튼을 턴온(On)하거나 보관통 뚜껑의 개폐상태를 센싱할 수 있는 리셋버튼(센서)의 센싱신호를 통해 앞서 설명한 바와 같은 방법으로 워터용기(120)의 상태에 맞게 전술한 워터압출수단이 셋팅되므로 워터용기(120)를 보관통(101a)에 재 장입할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명은 제어부를 통해 워터압출수단을 비례 제어함으로써 워터용기들로부터 목표로 하는 경도를 갖는 미네랄 워터를 설정한 유량 만큼 추출할 수 있다.

이상에서 예시한 본 발명에 따른 실시 예는 본 발명이 속한 기술분야에 통상의 지식을 가진 사람이면 본 발명을 기초로 다양한 응용 예나 변경 예를 실시할 수 있을 것이나 이러한 응용 예나 변경 예는 본 발명자가 의도하는 진정한 의미의 기술적 사상과 이하의 특허청구범위에 기재된 범주에 포함된다는 것을 미리 밝혀두는 바이다.

100: 미네랄 워터 추출장치 101: 케이스
101a: 보관통 101b: 중량센서
111: 뚜껑 120: 워터용기
121: 추출구 122: 체크밸브
130: 제어패널 140: 워터압출수단
141: 구동기(구동부) 143: 가이드 축
144: 스크루 샤프트 145: 베이스
146: 가압부재
147a, 147b, 146c: 위치센서

Claims (15)

1. 서로 다른 경도를 가지는 미네랄 워터가 담긴 워터용기로부터 특정 경도를 갖는 워터를 추출하기 위한 워터압출수단으로,
   상기 스크루 샤프트와 연동하여 상기 워터용기를 가압하는 가압부재와;
   선택된 경도와 유량에 따라 기 설정된 비례 제어값을 통해 상기 워터압출수단의 구동부를 비례 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 워터용기는 보관통속에 교환가능하게 장입되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 보관통은 상기 가압부재의 이동방향으로 배치되는 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부재는 길이조절이 가능한 다단형 아암으로 구성된 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동부는 스텝모터인 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스텝모터는 제어부의 펄스 전압에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부재와 상기 워터용기사이에 소정 부피를 지니는 스페이서가 배치되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트는 보관통의 축선과 나란하게 상기 보관통의 외측 기계실에 장착되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 추출구는 워터용기의 내부압력이 상승할 때 개로되는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터용기는 배출구와 연통된 결합구에 결합되어 개로되는 추출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
11. 제 1 항, 제 9 항 및 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출구는 보관통에 장입되었을 때 서로 최단 거리에 배치되도록 워터용기에 결합된 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
12. 제 1 항, 제 9 항 및 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출구는 상기 보관통 바닥에 나선결합되는 나선부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터용기는 자바라 형태의 속이 빈 밀폐체인 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부재와 워터용기 사이에 판상체가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부재와 워터용기 사이에 소정 부피를 지니는 스페이서가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 미네랄 워터 추출 장치.

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