KR101565901B1 - 탄산가스의 레귤레이터 및 이를 포함하는 물공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체를 용해한 음용수를 배출하는 과정 중에 사용되는 믹싱유닛과 이를 포함하는 물공급장치에 관련된다. 본 발명은 실시예로, 입력되는 유체를 일정한 압력으로 출력하는 레귤레이터 몸체와, 일단이 이산화탄소 저장탱크에 연결되고 다른 일단이 상기 레귤레이터 몸체에 일체가 되도록 연결되며 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출된 탄산가스를 머물게 하고 상기 레귤레이터 몸체로 배출하는 범퍼를 포함하는 레귤레이터와 이를 이용하는 물공급장치를 제시한다.

Description

탄산가스의 레귤레이터 및 이를 포함하는 물공급장치{Regulator and and Apparatus for water supply purposes}

본 발명은 탄산가스를 일정압으로 낮추어 공급하는 레귤레이터와 이를 포함하는 물공급장치에 관련된다.

산업 발전과 더불어 주변 환경오염이 심각해짐에 따라 식생활에 직결되는 수자원의 오염이 가중되어 왔다. 근래에는 건강한 먹는 물에 대한 소비자의 관심이 커지고 있다. 이러한 물 시장의 추세에 따라 깨끗한 지하수로 생수를 제조하는 업체가 증가하고 있으며, 최근에는 심층수 영역까지 확대되고 있다. 이러한 자연수는 공급량이 한정되어 있으며 수돗물에 비하여 고가이므로, 수돗물 등을 정수하는 정수기 산업 또한 발전되고 있다.

물공급장치의 발전 양상 중 하나는 소비자의 기호에 따른 물 처리이다. 특히 계절의 변화에 따라 소비자는 차가운 물이나 따뜻한 물을 마시기를 원한다. 그에 따라 물의 온도를 조절하여 제공하는 냉온수기가 제공된다. 현재 냉온수기는 생수 공급 업체가 제공하는 디스펜서 장치에 부가적인 기능으로 내장되어 있으며, 수돗물을 정화하여 제공하는 정수기에도 부가적인 기능으로 내장되어 제공되는 것이 일반적인 추세이다.

소비자의 기호를 위한 물공급장치의 발전 방향 중 하나는 탄산수의 생성 및 제공 기능이다. 탄산수는 탄산가스가 제공하는 독특한 맛이 있어 소비자의 기호를 충족시킨다.

종래의 기술에 따른 탄산수 제공 장치는 콜라나 사이다 등의 탄산 음료나 생맥주의 생성 방법과 거의 동일한 방식이다. 즉, 탄산수를 원수에 용해시켜 탄산수를 생성시키는 방식을 채택하는데, 압력 용기 내에 저장된 원수와 탄산가스를 함께 가두는 방식과, 탄산가스를 원수가 흐르는 배관에 강제 주입하여 흐름 과정 중에 탄산수를 생성시키는 방식이 있다.

어느 경우에도 탄산가스의 제공 압력은 일정한 수준으로 유지하는 것이 중요하다. 탄산가스의 압력이 지나치게 가변적인 경우, 압력 용기 및 이에 연결된 배관의 작동 제어가 어렵게 되며, 무엇보다도 소비자에게 제공되는 탄산수의 탄산가스압이 일정치 못하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2005-0017917호 (2005.02.23) 대한민국 특허등록 제10-0735911호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0735913호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0735914호 (2007.06.28) 대한민국 특허등록 제10-0871616호 (2008.11.26) 대한민국 공개특허 제10-2010-0055991호 (2010.05.27) 대한민국 공개특허 제10-2012-0016682호 (2012.02.27) 대한민국 공개특허 제10-2012-0015952호 (2012.02.22) 대한민국 공개특허 제10-2012-0015951호 (2012.02.22) 대한민국 특허등록 제101-177499호 (2012.08.21) 대한민국 공개특허 제10-2013-0044988호 (2013.05.03) 대한민국 실용신안등록 제20-0314754호 (2003.05.15)

본 발명은 소비자의 다양한 기호에 따라 공급된 물을 처리한 후 제공하는 물공급장치와 그에 따른 부속품을 제공하려는 의도로 발명된 것이다. 최종적으로 소비자에게 제공되기 위해 필요한 탄산수의 생성 과정에서의 효율성을 증대시키고, 물공급장치의 보다 원활한 운영이 가능하도록 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 입력되는 유체를 일정한 압력으로 출력하는 레귤레이터 몸체와, 일단이 이산화탄소 저장탱크에 연결되고 다른 일단이 상기 레귤레이터 몸체에 일체가 되도록 연결되며 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출된 탄산가스를 머물게 하고 상기 레귤레이터 몸체로 배출하는 범퍼를 포함하는 레귤레이터를 제시한다.

여기서 상기 범퍼는, 이산화탄소 저장탱크의 탄산가스가 유입되는 유입홀과, 상기 유입홀보다 큰 폭으로 형성되고 상기 유입홀을 통과한 탄산가스가 머무는 저장공간이 형성될 수 있다.

구체적으로 상기 유입홀은 원통형으로 형성되고, 상기 유입홀의 직경은 0.7㎜ 내지 1.3㎜ 로 할 수 있다.

또한 상기 저장공간은 원통형으로 형성되고, 상기 저장공간의 체적은 170 ㎣ 내지 275 ㎣ 으로 할 수 있다. 나아가 상기 저장공간의 단면을 이루는 원의 지름의 길이와 상기 저장공간의 길이의 비는 1:9 내지 1:12 로 할 수 있다.

한편 상기 저장공간은, 주저장공간 및 상기 주저장공간과 단차를 두고 형성되고 상기 레귤레이터 몸체의 탄산가스 유입홀에 연결되는 배출공간을 포함하도록 구성할 수 있다.

추가적으로 상기 범퍼는, 일단이 이산화탄소 저장탱크에 연결되고 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출된 탄산가스가 머무는 공간이 형성되는 제1범퍼와, 상기 제1범퍼에 연결되고 상기 제1범퍼에서 배출된 탄산가스가 통과하는 유입홀과 상기 유입홀보다 큰 직경으로서 상기 유입홀을 통과한 탄산가스가 머무는 공간이 형성되는 제2범퍼를 포함할 수 있다.

여기서 상기 레귤레이터 몸체는, 상기 탄산가스가 유입되는 유입홀과 상기 탄산가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되고 탄산가스가 통과하는 관통홀이 형성되는 격벽부와, 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 격벽부의 관통홀을 폐쇄하는 밸브부와, 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 배출홀의 탄산가스의 압력이 일정한 압력 미만인 경우 밸브부를 가압하여 상기 격벽부의 관통홀을 개방하는 밸브가압부를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 밸브가압부는, 상기 밸브부를 가압하는 가압부재 및 상기 가압부재의 외주에 결합되고 상기 하우징의 내벽과 접촉하여 기밀을 유지하는 U자 형상의 실링부재를 포함할 수 있다.

한편 상기 밸브가압부에는 돌출부가 형성되고 상기 돌출부가 상기 밸브부를 가압하고, 상기 격벽부에는 함몰부가 형성되어 상기 밸브가압부의 돌출부가 삽입될 수 있다.

또한 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 탄산가스를 공급하는 이산화탄소 저장탱크와, 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출되는 탄산가스가 통과하는 것으로 상술한 바와 같은 레귤레이터와, 상기 레귤레이터를 통과한 탄산가스를 제공받아 탄산수를 생성하는 탄산믹서통과, 상기 탄산믹서통에서 생성된 탄산수가 배출되는 디스펜서와 상기 탄산믹서통을 냉각시키는 냉각수단을 포함하는 물공급장치를 제시한다.

여기서 상기 이산화탄소 저장탱크는, 상기 이산화탄소 저장탱크의 압력을 감지하여 일정 압력 이하인 경우 교체신호를 보내는 압력감지부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 물공급장치에서 소비자에게 제공하는 탄산수의 품질을 향상시키는 것이다. 물공급장치에서 사용되는 탄산가스의 압력을 고르게 함으로써 탄산수의 탄산가스압이 임의로 달라지지 않도록 한다. 따라서 소비자는 항상 일정 수준의 탄산가스압을 가진 탄산수를 제공받을 수 있게 된다.

또 공급받는 탄산가스의 압력이 안정화되므로, 탄산가스와 연관된 물공급장치의 배관 등의 부재의 손상이 크게 줄어들게 된다. 이는 물공급장치를 안정적으로 운영할 수 있게 하며, 파손에 따른 위험성을 저감시킨다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물공급장치의 주요 구성과 계통을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 물공급장치에 채택된 레귤레이터를 나타내는 개념도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 물공급장치에 채택된 레귤레이터를 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 A-A 부분의 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 레귤레이터의 작동도.
도 6은 도 4에 도시된 레귤레이터의 범퍼를 확대한 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레귤레이터의 범퍼를 나타내는 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 믹싱유닛 및 이를 포함하는 물공급장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 실시예들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

본 명세서의 설명에 있어서, '액체', '냉수', '온수', '원수' 및 '탄산수'는 모두 물을 의미한다. 따라서 '냉수', '온수', '원수' 및 '탄산수'는 '물'이나 '액체'로 호칭될 수 있다. '냉수'와 '온수'는 온도에 따라 구분하기 위해 사용되며, '원수'는 온도의 증감 처리 또는 이산화탄소의 용해도를 증대시키기 위한 처리 등 각종 처리 전의 물을 의미하거나, 어떤 용기에 주입되는 대상으로서의 물을 의미하거나, 어떠한 처리 단계를 거치기 전의 물을 의미한다.

또 첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물공급장치와 관련된다.

물공급장치(100)는 냉수통(10)과 냉수통(10)에 담긴 물을 적정 온도로 냉각시키는 냉각수단(20)(20)을 포함한다. 또한 물공급장치(100)는 탄산수를 생성하거나 생성된 탄산수를 보관하기 위한 탄산공급 부재를 구비하고 있으며, 이는 이산화탄소를 제공하는 이산화탄소 저장탱크(30), 레귤레이터(80) 및 탄산수를 임시 저장하는 탄산믹서통(40)을 포함한다.

또한 온수를 제공하는 온수통(60), 공급된 물을 임시 저장하는 저수통(70), 소비자의 선택에 따라 냉수, 온수 또는 탄산수를 선택적으로 외부로 배출하는 디스펜서(50) 그리고 냉각수단(20), 디스펜서(50), 탄산공급 부재 등을 적절히 운영하기 위한 제어모듈(도시 생략)을 포함한다. 그 외에도 물공급장치는 자가 살균 수단, 안전성을 높이기 위한 각종 감시수단 등을 더 포함할 수 있다.

도시된 물공급장치(100)는 냉수, 온수 및 탄산수를 제공할 수 있도록 전술한 모든 구성을 포함한다. 그러나 다른 실시예의 물공급장치는 온수통, 저수통, 냉수통 등 일부의 구성을 구비하지 않을 수 있다. 그에 따라 소비자에게 제공하는 물의 종류가 한정되어 서비스 범위가 축소되지만, 그 대가로 물공급장치를 소형 사이즈로 제작하기가 용이해지며 제어모듈의 설계가 용이해진다.

본 발명의 설명에 있어서 물공급장치(100)는 레귤레이터(80), 이산화탄소 저장탱크(30) 등의 탄산공급 부재와 디스펜서(50)를 포함하는 것으로 한다. 추가로 상기 물공급장치(100)는 냉각수단(20)과 냉수통(10)을 더 구비하거나, 이에 더하여 온수통(60)을 더 구비하는 것으로 한다. 나아가 물공급장치는 전술한 모든 구성을 구비할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 적용되는 탄산수 생성 방법은 밀폐된 용기로 제공되는 탄산믹서통(40) 내에 원수와 탄산가스를 주입한 후 일정 시간 동안 고압의 환경으로 둠으로써, 탄산가스가 원수에 용해되어 탄산수가 되도록 한 것이다.

이를 위하여 탄산믹서통(40)은 이산화탄소 저장탱크(30)와 연결되어 있다. 이산화탄소 저장탱크(30)는 고압의 이산화탄소를 저장하고 있으며, 저장한 이산화탄소를 소비한 후에 새로운 이산화탄소 저장탱크(30)로 교체될 수 있다.

이를 위하여 이산화탄소 저장탱크(30)에는 이산화탄소 저장탱크(30)의 압력을 감지하여 일정 압력 이하인 경우 교체신호를 보내는 압력감지부가 구비될 수 있다.

또한 이산화탄소 저장탱크(30)에서 토출되는 이산화탄소의 압력을 적절히 조절하기 위한 레귤레이터(80)와, 도시를 생략하였지만 이산화탄소의 역류를 방지하는 체크밸브 등이 더 구비된다.

탄산믹서통(40)의 내부에서 일정량의 물과 이산화탄소가 고압 상태에서 공존하게 된다. 시간이 경과함에 따라 이산화탄소는 물에 용해됨으로써 탄산믹서통(40)의 물은 높은 가스압의 탄산수가 될 수 있다. 탄산수의 배출은 디스펜서(50)의 개방에 따라 대기압과 탄산믹서통(40) 내부의 압력 차이에 의해 탄산수가 자연히 배출되도록 하거나, 이에 더하여 탄산믹서통(40)에 새로운 물을 공급함으로써 전술한 냉수통(10)이나 온수통(60)과 같이 탄산수가 밀려나와 배출되도록 할 수 있다.

도 1에서 일점쇄선으로 표시한 라인은 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 공급되는 냉매의 이동 경로를 나타낸 것이다. 냉각수단(20)은 알려진 바와 같은 냉동 사이클을 사용하는 것이다. 그에 따라 물공급장치의 내부에는 냉매를 증발, 압축, 응축 및 팽창시키기 위한 장치들이 구비된다.

다른 실시예에서 냉각수단(20)은 펠티에 효과를 이용한 연전소자 모듈이 될 수 있다. 이 경우 냉매 없이 흡열 측을 냉수통이나 후술하는 케이스에 바로 접촉시키거나, 흡열 측에 접하는 브래킷 등이 냉수통 등에 접촉하는 구성을 가질 수 있다.

냉각수단(20)은 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 연결되어 있어, 냉수통(10)과 탄산믹서통(40)에 담긴 물(냉수, 탄산수)을 적절히 냉각시키고, 냉각된 온도를 유지시킨다. 이러한 냉각수단(20)에 의해 냉수통(10)은 소비자에게 냉수를 제공할 수 있는 본래의 기능을 발휘할 수 있게 되며, 탄산믹서통(40)에서는 이산화탄소의 용해도를 높여 탄산가스압을 증대시키고, 이를 유지할 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 물공급장치에 채택된 레귤레이터를 나타내는 개념도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 레귤레이터(80)는 레귤레이터 몸체(1)와 범퍼(2)를 포함한다.

레귤레이터 몸체(1)는 이산화탄소 저장탱크(30)로부터 유입되는 탄산가스의 압력을 일정한 압력으로 변환하여 배출시킨다. 또한 이러한 기능을 하기 위하여 밸브를 포함한 각종 요소들을 포함할 수 있다. 한편 일반적으로 사용하는 레귤레이터(80)를 채용할 수도 있다. 레귤레이터 몸체는 연결부재(4)를 개재하여 탄산믹서통(40)으로 연결된다.

범퍼(2)는 일단이 이산화탄소 저장탱크(30)에 연결부재(3)를 개재하여 연결되고 다른 일단이 상기 레귤레이터 몸체(1)에 일체가 되도록 연결된다. 범퍼(2)는 이산화탄소 저장탱크(30)에서 배출된 탄산가스를 머물게 한 후 레귤레이터 몸체(1)로 배출한다.

또한 범퍼(2)는 탄산가스가 레귤레이터(80)를 통과하여 흐를 때 이산화탄소 저장탱크(30)에서 배출된 탄산가스의 압력을 일시적으로 낮추는 작용을 한다. 참고로 탄산가스가 흐를 때의 압력변화를 도 2에 화살표로 도시하였다.

일반적으로 이산화탄소 저장탱크(30)에서 배출되는 탄산가스의 압력은 고압이고 레귤레이터(80)에서 배출되는 탄산가스의 압력은 저압이다.

따라서 레귤레이터(80)가 잘 작동한다고 하여도 배출되는 가스압이 불안정할 수 있다. 이를 개선하기 위하여 정밀한 레귤레이터(80)를 채용하거나 별도로 안정화를 위한 장치를 구비하기에는 비용 및 공간의 제약이 있다.

한편 여기서 범퍼(2)를 레귤레이터 몸체(1)에 일체가 되도록 연결한다는 것은 범퍼(2)가 레귤레이터 몸체(1)와 직접 또는 결합부재 등에 의해 한 몸이 되도록 연결되는 것을 의미하는 것으로서 배관 등에 의해 레귤레이터 몸체(1)와 별도로 배치되는 상태가 아님을 의미한다.

따라서 이와 같이 하면 레귤레이터(80)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또한 고압의 탄산가스가 레귤레이터 몸체(1)로 유입될 때 레귤레이터 몸체(1) 내의 급격한 압력의 변화에도 불구하고 범퍼(2)가 완충역할을 담당한다. 이에 따라 레귤레이터 몸체(1)에서 배출되는 배출압력을 정해진 저압으로 일정하게 하는 것이 가능하다.

이하 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 물공급장치에 채택된 레귤레이터(80)를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 부분의 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 레귤레이터(80)의 작동도이다.

상기 레귤레이터(80)는 레귤레이터 몸체(1)와 범퍼(2)를 포함한다. 한편 레귤레이터 몸체(1)는 하우징(11)과, 격벽부(12)와, 밸브부(13) 및 밸브가압부(14)를 포함한다.

도면을 참조하면 하우징(11)은 상부하우징(111)과 하부하우징(112)으로 이루어지고 상부하우징(111)과 하부하우징(112)은 나사체결방식으로 결합된다. 상부하우징(111)과 하부하우징(112)의 결합에 의해 압력조절공간(S2)이 형성된다.

또한 상부하우징(111)에는 유입공간(S1)이 형성된다. 유입공간(S1)은 유입홀(113)과 연결되고 일정한 체적을 가지는 공간으로서 범퍼(2)를 통해 레귤레이터 몸체(1)로 유입된 탄산가스가 머물러 있게 된다. 한편 이 유입공간(S1)에는 후술하는 밸브부(13)가 배치된다.

상부하우징(111)에는 탄산가스가 유입되는 유입홀(113)과 탄산가스가 배출되는 배출홀(114)이 형성된다. 유입홀(113)이 형성된 측에는 범퍼(2)가 결합된다. 한편 배출홀(114)이 형성된 측에는 연결부재(4)가 결합된다.

유입홀(113)은 좁은 홀로 이루어져 범퍼(2)로부터 유입되는 탄산가스가 급속하게 유입되는 것을 방지한다. 한편 배출홀(114)은 비교적 넓은 홀로 이루어져 레귤레이터 몸체(1)로부터 배출되는 탄산가스가 잘 배출되도록 한다.

격벽부(12)는 상기 상부하우징(111)에 결합되어 하우징(11)의 내부에 배치되고 중심부에 관통홀(123)이 형성된다. 이에 따라 범퍼(2)로부터 유입된 탄산가스는 하우징(11)의 유입공간(S1)을 지나 관통홀(123)을 통하여 압력조절공간(S2)으로 이동할 수 있다.

한편 격벽부(12)에는 후술하는 밸브부(13)가 안착될 수 있는 안착부재(121)가 결합된다. 이 안착부재(121)는 고무, 실리콘 등과 같이 탄성을 가지는 물질로서 밸브부(13)가 안착되었을 때 관통홀(123)로 탄산가스가 유출되지 않도록 실링하는 역할을 한다.

밸브부(13)는 격벽부(12)의 관통홀(123)을 폐쇄 또는 개방하는 부분으로써 상부하우징(111)의 유입공간(S1)에 배치된다.

밸브부(13)는 탄성부재(131)와 이 탄성부재(131)에 연결되는 개폐부재(132)를 포함한다. 탄성부재(131)는 개폐부재(132)를 격벽부(12) 방향으로 가압하도록 배치된다. 개폐부재(132)는 탄성부재(131)에 의해 가압되어 격벽부(12)의 안착부재(121)에 밀착됨으로써 관통홀(123)을 폐쇄한다.

개폐부재(132)는 일단이 격벽부(12)의 관통홀(123)에 삽입될 수 있도록 돌출된 부분이 형성된 형태이다. 초기 상태에서 탄성부재(131)의 가압에 의해 개폐부재(132)의 일단은 관통홀(123)에 삽입되면서 관통홀(123)을 폐쇄하게 된다.

이 상태에서 밸브부(13)가 열리면 유입공간(S1)에 대기하고 있던 탄산가스는 압력조절공간(S2)으로 이동하게 된다. 밸브부(13)는 압력조절공간(S2)에 있던 탄산가스가 상부하우징(111)의 배출홀(114)과 연결부재(4)의 통공을 거쳐 탄산믹서통(40)으로 공급됨으로써 압력조절공간(S2)의 탄산가스의 압력이 낮아지는 경우 열리게 되는데 이에 대한 상세한 작동은 후술한다.

이와 같이 압력조절공간(S2)의 탄산가스의 압력이 규정된 압력보다 낮아지면 밸브부(13)가 열리고 유입공간(S1)에 대기하고 있던 탄산가스가 유입됨으로써 압력을 유지하게 된다. 이에 따라 압력조절공간(S2)은 일정한 압력으로 유지된다.

밸브가압부(14)는 하우징(11) 내부에 배치되고 압력조절공간(S2)의 탄산가스의 압력이 일정한 압력 미만인 경우 밸브부(13)를 가압하여 격벽부(12)의 관통홀(123)을 개방한다.

밸브가압부(14)는 밸브부(13)를 가압하는 가압부재(141)와 가압부재(141)에 탄성력을 가하는 탄성부재(143)를 포함한다. 한편 탄성부재(143)의 탄성력을 조절하여 가압부재(141)의 가압력을 조절하는 가압조절부재(145)를 구비할 수 있다.

여기에서 탄성부재(143)의 탄성력은 레귤레이터(80)의 규정된 출력압력을 기준으로 하여 설정된다. 즉 압력조절공간(S2)에서 탄산가스는 규정된 출력압력으로 가압부재(141)를 가압하고 탄성력은 이에 따른 힘보다 작은 힘으로 설정된다.

참고로 레귤레이터(80)에서 출력되는 압력은 탄산믹서통(40)으로 이동하는 탄산가스의 압력을 고려하여 설정되고 대략 3.5 내지 4.5 kgf/cm² 로 설정된다.

이에 따라 압력조절공간(S2) 내의 탄산가스의 압력이 규정된 출력압력을 유지하고 있는 경우에는 이 압력에 의한 힘이 탄성부재(143)의 탄성력보다 크므로 가압부재(141)는 개폐부재(132)를 가압하지 못하고 하강된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 레귤레이터(80)에서 탄산믹서통(40)으로 탄산가스가 배출되면 압력조절공간(S2) 내의 탄산가스의 압력이 규정된 압력보다 낮아지게 된다. 이 경우 탄산가스의 압력에 의한 힘이 탄성부재(143)의 탄성력보다 작아지므로 가압부재(141)는 탄성력에 의해 상승하게 되고 도 5에 도시된 바와 같이 개폐부재(132)를 가압하게 된다.

개폐부재(132)가 가압되게 되면 개폐부재(132)는 상승하게 되고 격벽부(12)의 관통홀(123)도 개방되게 되므로 격벽부(12)의 관통홀(123)을 통해 탄산가스는 압력조절공간(S2)으로 유입된다.

유입된 탄산가스는 압력조절공간(S2) 내의 탄산가스 압력을 규정된 압력으로 상승시킨다. 만약 압력조절공간(S2) 내의 탄산가스의 압력이 다시 작아지게 되면 위와 같은 작동을 반복함으로써 압력조절공간(S2) 내의 탄산가스 압력을 규정된 압력으로 유지시킨다.

한편 가압부재(141)의 외주에는 하우징(11)의 내벽과 접촉하여 기밀을 유지하는 실링부재(144)가 결합된다. 이때 상기 실링부재(144)는 단면이 u자 형상으로 형성될 수 있다.

위와 같이 u자형 단면을 가지는 실링부재(144)을 채택하면 실링부재(144)는 압력 증가에 따라 실링효과를 증대시킨다. 즉 압력조절공간(S2)의 압력이 증가되면 실링부재(144)는 벌어져 미끄럼 이동하는 벽면과의 밀착 성능을 증대시킨다.

한편 밸브가압부(14)에는 돌출부(142)가 형성되고 격벽부(12)에는 함몰부(122)가 형성될 수 있다. 이에 따라 밸브가압부(14)의 돌출부(142)는 격벽부(12)의 함몰부(122)에 삽입되면서 밸브부(13)를 가압한다. 돌출부(142)와 함몰부(122)는 서로 대응되는 형상으로 이루지므로 돌출부(142)와 함몰부(122)는 협소한 유로를 형성한다.

위와 같은 돌출부(142)와 함몰부(122)의 구성은 관통홀(123)을 통과하는 탄산가스가 급격하게 압력조절공간(S2)에 채워지는 것을 방지한다. 이는 하우징(11) 내부의 급격한 압력상승을 방지하게 하여 레귤레이터(80)의 안정성을 높인다.

도 6은 도 4에 도시된 레귤레이터의 범퍼를 확대한 단면도이다.

도면을 참조하면 범퍼(2)는 연결부재(4)를 개재하여 이산화탄소 저장탱크(30)와 연결된다. 범퍼(2)는 유입홀(25)과 저장공간(S)을 포함한다.

유입홀(25)로는 이산화탄소 저장탱크(30)의 탄산가스가 유입된다. 한편 저장공간(S)은 유입홀(25)보다 큰 폭으로 형성되고 유입홀(25)을 통과한 탄산가스가 머물게 된다.

유입홀(25)은 범퍼(2)의 일단에 형성되고 저장공간(S)으로 연결된다. 저장공간(S)은 범퍼(2)의 원통대의 외주면을 따라 형성된다. 유입홀(25)과 저장공간(S)은 원통형으로 형성하는 것이 바람직하다.

참고로 범퍼(2)로 입력되는 탄산가스의 압력은 60 내지 70 kgf/cm²이다. 이는 이산화탄소 저장탱크(30)의 일반적인 배출압력에 해당한다.

이러한 탄산가스의 압력을 레귤레이터(80) 출력시 대략 3.5 내지 4.5 kgf/cm²로 안정적으로 만들기 위해서는 탄산가스가 범퍼(2)를 통과할 때 어느 정도의 압력 강하가 발생할 필요가 있다.

이를 위하여 유입홀(25)의 직경(D1)은 0.7㎜ 내지 1.3㎜로 한다. 유입홀(25)의 직경이 0.7㎜ 미만인 경우에는 압력에 의하여 범퍼(2)의 파손 우려가 있고, 1.3㎜가 초과되는 경우에는 충분한 압력 강하 효과를 얻지 못한다.

한편 저장공간(S)은 레귤레이터(80)에서 배출되는 탄산가스 압력이 빠르고 안정적으로 출력되도록 하기 위해 적절한 체적을 가질 필요가 있다. 즉 밸브부(13)가 폐쇄된 상태에서 적정량의 탄산가스가 저장공간(S)에 머물러 있을 필요가 있다.

이를 위하여 저장공간(S)의 체적은 170 ㎣ 내지 275 ㎣ 일 수 있다. 이는 저장공간(S)의 체적이 170 ㎣ 미만인 경우 저장공간(S)에서 압력의 강하가 너무 낮아 레귤레이터(80)에서 출력되는 탄산가스의 압력이 불안정할 수 있고 저장공간(S)의 체적이 275 ㎣ 를 초과하는 경우에는 압력의 강하가 너무 커서 레귤레이터(80)에서 출력되는 탄산가스의 압력이 규정압력까지 도달하는 데 시간이 많이 걸릴 수 있다.

저장공간(S)을 원통형으로 형성하는 경우 상술한 체적을 만족하도록 하기 위해 저장공간(S)의 직경(D2)과 길이(L)를 변형할 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에 따른 레귤레이터(80)에서, 도 6에 도시된 형태의 저장공간(S)에 대하여 직경(D2)에 대한 길이(L)의 비율을 달리하여, 최종 배출된 탄산가스의 탄산가스압이 안정되는 시간을 측정하는 실험을 하였다.

실험을 위해 범퍼(2)의 저장공간(S)의 크기를 달리하는 여러 실험예들을 제작하였다. 실험예들의 형상은 도 6에 도시된 바와 같은 형태이면서, 실험예마다 저장공간(S)의 길이(L)를 달리하도록 하였다. 이때, 모든 실험예에서 유입홀(25)의 W직경(D1)은 1 밀리미터로 저장공간(S)의 직경(D2)은 3 밀리미터로 동일하게 하였다.

각 실험예들은 하나의 이산화탄소 저장탱크(30)에서 공급되는 탄산가스가 레귤레이터(80)를 통과하도록 하였다. 각 실험예에서 압력측정기를 이용하여 레귤레이터(80)로부터 배출된 탄산가스의 가스압을 측정하였다. 여기서, 배출되는 탄산가스의 압력은 4 kgf/cm² 로 설정하였고 실험예들 전체에 대하여 동일한 조건이다. 아래 [표1]은 실시예들에서 최종 배출된 탄산가스가 4 kgf/cm² 일 때까지의 시간을 나타낸 것이다.

	저장공간(S)길이(㎜)	안정시간(sec)	폭 : 길이
실험예1	24	2.1	1 : 8
실험예2	27	1.4	1 : 9
실험예3	30	1.2	1 : 10
실험예4	33	1.1	1 : 11
실험예5	36	1.3	1 : 12
실험예6	39	2.0	1 : 13

실험결과에 따르면, 직경(D2)에 대하여 길이(L)가 9 배 미만인 실험예들에서 소요된 안정시간은 2초 이상인 것을 확인하였다. 이러한 수준은 범퍼(2)를 거치지 아니하고 배출되는 탄산가스의 안정시간과 유사하다.

한편 직경(D2)에 대하여 길이(L)가 12배를 초과하는 실험예들에서 소요된 안정시간도 2초 이상인 것을 확인하였다.

즉 직경(D2)에 대하여 길이(L)의 비율이 9배 내지 12배 사이인 실험예를 경계로, 9 배 미만과 12배 초과 부분에서는 안정시간을 줄이는 효과가 거의 발휘되지 아니하다가, 9배 내지 12배 사이에서 안정시간이 상당히 짧아지는 효과가 있음을 확인하였다.

추정하건대, 안정시간의 감소를 위해서는 저장공간(S)을 통과하는 과정 중에 탄산가스 흐름에서 압력의 감소가 이루어저야 하는데, 직경(D2) 대 길이(L)의 면적비가 1 : 9 미만의 경우에는 탄산가스의 저장이 충분히 이루어지지 못함으로써 탄산가스의 흐름의 압력 감소가 거의 이루어지지 못하여, 안정시간의 변화가 미비하거나 없는 것으로 판단된다.

한편 직경(D2) 대 길이(L)의 비가 1 : 12를 초과하는 경우에는 탄산가스가 과다하게 저장됨으로써 범퍼(2)를 통과하는 탄산가스의 흐름이 지연되어 안정시간이 길어지는 것으로 판단된다.

이러한 점을 고려해볼 때에, 저장공간(S)의 직경(D2)과 길이(L)의 비율은 9 내지 12 사이로 조절되는 것이 바람직하다.

한편 여기에서 상기 저장공간(S)은, 주저장공간(S11) 및 주저장공간(S11)과 단차를 두고 형성되고 레귤레터 몸체(1)의 탄산가스 유입홀(113)에 연결되는 배출공간(S12)을 포함할 수 있다.

이와 같이 저장공간(S)에서 탄산가스가 배출되는 출구 부분에 단차를 두어 배출공간(S12)을 형성하면 난류를 발생시켜 레귤레이터 몸체(1)로 탄산가스를 더 원활하게 유입시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 레귤레이터(80)는 다음과 같이 작동한다.

밸브부(13)가 닫혀 있는 경우에 범퍼(2) 내부의 압력은 이산화탄소 저장탱크(30)의 내부 압력과 동일한 압력이 유지된다. 이는 이산화탄소 저장탱크(30)는 열려 있고 이로부터 공급되는 탄산가스는 레귤레이터 몸체(1)의 유입공간(S1)까지 흘러가면서 압력평형을 이루기 때문이다.

만일 탄산수를 배출함으로써 탄산믹서통(40)의 압력이 내려가고 탄산가스가 탄산믹서통(40)으로 배출되어 레귤레이터(80)의 탄산가스 압력이 크게 낮아지는 경우는 밸브부(13)가 열려 범퍼(2)에 머물던 탄산가스가 레귤레이터 몸체(1)로 유입된다.

한편 레귤레이터 몸체(1)로 유입되는 탄산가스만큼 이산화탄소 저장탱크(30)로부터 탄산가스가 범퍼(2)로 유입된다.

이때 이산화탄소 저장탱크(30)에서 유입되는 탄산가스는 범퍼(2)의 유입홀(25)을 통과하면서 다소 낮아진 압력이 되어 저장공간(S)을 통과하고, 범퍼(2) 내의 낮은 압력의 탄산가스가 레귤레이터 몸체(1)를 통과하게 되므로 탄산믹서통(40)으로 전달되는 배출가스의 압력이 안정적으로 유지된다.

한편 탄산가스가 탄산믹서통(40)으로 전달되는 것이 멈추면 레귤레이터(80) 내부의 압력이 상승하게 되고 밸브부(13)는 닫힌다. 또한 범퍼(2) 내부의 압력도 이산화탄소 저장탱크(30)의 압력과 평형을 유지하게 된다.

이에 따라 탄산가스가 빠른 시간 내에 적정한 압력으로 탄산믹서통(40)에 공급될 수 있으므로 탄산수의 품질이 향상된다.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 범퍼(2)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레귤레이터(80)의 범퍼(2)를 나타내는 단면도이다.

도시된 실시예에서 레귤레이터(80)의 범퍼(2)는 복수로 이루어지고 각 범퍼(2)는 서로 연결되며 유입홀(25)과 저장공간(S)을 구비한다. 따라서 유입홀(25)과 저장공간(S)을 통한 탄산가스의 저장 및 탄산가스가 흐를 때 탄산가스압을 낮추는 작용은 전술된 실시예와 사실상 동일하다.

도면을 참조하면 상기 범퍼(2)는, 제1범퍼(21)와 제2범퍼(22)를 포함한다.

상기 제1범퍼(21)는, 일단이 이산화탄소 저장탱크(30)에 연결되고 상기 이산화탄소 저장탱크(30)에서 배출된 탄산가스가 머무는 저장공간(S21)이 형성된다.

상기 제2범퍼(22)는, 상기 제1범퍼(21)에 연결되고 상기 제1범퍼(21)에서 배출된 탄산가스가 통과하는 유입홀(25)과 상기 유입홀(25)보다 큰 직경으로서 상기 유입홀(25)을 통과한 탄산가스가 머무는 저장공간(S22)이 형성된다.

이와 같이 범퍼(2)를 복수로 형성하는 경우에는 탄산가스의 압력을 단계적으로 낮출 수 있다. 따라서 범퍼(2)의 전체 길이를 짧게 하면서도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 이는 컴팩트한 구성이 필요한 경우 채용할 수 있다.

도 7에 도시된 실시예들은 다양한 형상의 범퍼가 레귤레이터에 사용될 수 있음을 나타낸다. 도시된 실시예 외에도 유입홀과 저장공간이 형성되는 다양한 형태의 범퍼가 사용될 수 있다.

100 : 물공급장치
10 : 냉수통 20 : 냉각수단 30 : 탄산가스 저장탱크
40 : 탄산믹서통 410 : 배출관 50 : 디스펜서 60 : 온수통
70 : 저수통 710 : 펌프 80 : 레귤레이터
S : 저장공간 S1 : 유입공간 S2 : 압력조절공간
S11 : 주저장공간 S12 : 배출공간 S21 : 저장공간 S22 : 저장공간
1 : 몸체
11 : 하우징
111 : 상부하우징 112 : 하부하우징 113 : 유입홀 114 : 배출홀
12 : 격벽부 121 : 안착부재 122 : 함몰부 123 : 관통홀
13 : 밸브부 131 : 탄성부재 132 : 개폐부재
14 : 밸브가압부 141 : 가압부재 142 : 돌출부 143 : 탄성부재
144 : 실링부재 145 : 가압조절부재
2 : 범퍼
21 : 제1범퍼 22 : 제2범퍼 25 : 유입홀
D1, D2 : 직경 L : 길이
3, 4 : 연결부재

Claims (12)

1. 입력되는 유체를 일정한 압력으로 출력하는 레귤레이터 몸체 및
   일단이 이산화탄소 저장탱크에 연결되고 다른 일단이 상기 레귤레이터 몸체에 일체가 되도록 연결되며 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출된 탄산가스를 머물게 하고 상기 레귤레이터 몸체로 배출하는 범퍼를 포함하고,
   상기 범퍼는, 이산화탄소 저장탱크의 탄산가스가 유입되는 유입홀 및 상기 유입홀보다 큰 폭으로 형성되고 상기 유입홀과 이어져 상기 유입홀을 통과한 탄산가스가 머무는 저장공간이 형성되며,
   상기 유입홀은 원통형으로 형성되고 상기 유입홀의 직경은 0.7㎜ 내지 1.3㎜이고, 상기 저장공간은 원통형으로 형성되고 상기 저장공간의 체적은 170 ㎣ 내지 275 ㎣ 이며, 상기 저장공간의 단면을 이루는 원의 지름의 길이와 상기 저장공간의 길이의 비는 1:9 내지 1:12 인 레귤레이터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에서,
   상기 저장공간은,
   주저장공간 및
   상기 주저장공간과 단차를 두고 형성되고 상기 레귤레이터 몸체의 탄산가스 유입홀에 연결되는 배출공간을 포함하는 레귤레이터.
7. 제1항에서,
   상기 레귤레이터 몸체는,
   상기 탄산가스가 유입되는 유입홀과 상기 탄산가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 하우징,
   상기 하우징의 내부에 배치되고 탄산가스가 통과하는 관통홀이 형성되는 격벽부,
   상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 격벽부의 관통홀을 폐쇄하는 밸브부 및
   상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 배출홀의 탄산가스의 압력이 일정한 압력 미만인 경우 밸브부를 가압하여 상기 격벽부의 관통홀을 개방하는 밸브가압부
   를 포함하는 레귤레이터.
8. 제7항에서,
   상기 밸브가압부는,
   상기 밸브부를 가압하는 가압부재 및 상기 가압부재의 외주에 결합되고 상기 하우징의 내벽과 접촉하여 기밀을 유지하는 U자 형상의 실링부재를 포함하는 레귤레이터.
9. 제7항에서,
   상기 밸브가압부에는 돌출부가 형성되고 상기 돌출부가 상기 밸브부를 가압하고,
   상기 격벽부에는 함몰부가 형성되어 상기 밸브가압부의 돌출부가 삽입되는 레귤레이터.
10. 제1항에서,
    상기 범퍼는,
    일단이 이산화탄소 저장탱크에 연결되고 상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출된 탄산가스가 머무는 공간이 형성되는 제1범퍼 및
    상기 제1범퍼에 연결되고 상기 제1범퍼에서 배출된 탄산가스가 통과하는 유입홀과 상기 유입홀보다 큰 직경으로서 상기 유입홀을 통과한 탄산가스가 머무는 공간이 형성되는 제2범퍼
    를 포함하는 레귤레이터.
11. 탄산가스를 공급하는 이산화탄소 저장탱크,
    상기 이산화탄소 저장탱크에서 배출되는 탄산가스가 통과하는 것으로, 제1항 또는 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 레귤레이터,
    상기 레귤레이터를 통과한 탄산가스를 제공 받아 탄산수를 생성하는 탄산믹서통,
    상기 탄산믹서통에서 생성된 탄산수가 배출되는 디스펜서 및
    상기 탄산믹서통을 냉각시키는 냉각수단
    을 포함하는 물공급장치.
12. 제11항에서,
    상기 이산화탄소 저장탱크는,
    상기 이산화탄소 저장탱크의 압력을 감지하여 일정 압력 이하인 경우 교체신호를 보내는 압력감지부를 포함하는 물공급장치.

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