KR102185842B1 - 에어리스 타입의 탄산정수기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어리스 타입의 탄산정수기에 관한 것으로, 원수를 저장하는 정수조, 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉수 탱크, 정수조로부터 공급되는 정수를 가열하는 온수 탱크, 탄산수를 저장하는 탄산수 탱크 및 탄산수 탱크에 탄산을 주입하는 탄산 실린더 및 정수조, 냉수 탱크, 온수 탱크, 탄산수 탱크 및 탄산 실린더를 구동하는 제어 패널를 포함하고, 탄산수 탱크의 내부는 냉수 탱크로부터 공급된 냉수와 탄산 실린더로부터 공급된 탄산이 혼합되어 저장되고, 탄산 실린더로부터 탄산이 공급될 경우, 탄산수 탱크의 내부 압력은 높아지고, 탄산수 탱크의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지고, 탄산의 농도가 조절 가능하다.
Description
본 발명은 에어리스 타입의 탄산정수기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원수를 저장하는 정수조, 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉수 탱크, 정수조로부터 공급되는 정수를 가열하는 온수 탱크, 탄산수를 저장하는 탄산수 탱크 및 탄산수 탱크에 탄산을 주입하는 탄산 실린더 및 정수조, 냉수 탱크, 온수 탱크, 탄산수 탱크 및 탄산 실린더를 구동하는 제어 패널를 포함하고, 탄산수 탱크의 내부는 냉수 탱크로부터 공급된 냉수와 탄산 실린더로부터 공급된 탄산이 혼합되어 저장되고, 탄산 실린더로부터 탄산이 공급될 경우, 탄산수 탱크의 내부 압력은 높아지고, 탄산수 탱크의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지고, 탄산의 농도가 조절 가능하다.
일반적으로, 정수기는 수돗물이나 약수와 같은 원수를 정수시키기 위한 장치로, 침전, 여과, 살균 등의 과정을 포함한 정수법을 기초로 원수에 포함된 중금속이나 기타 유해물질을 제거하여 인체에 유익한 물질만이 포함된 음용수를 제공하는 장치이다.
이와 같은 정수기에는 원수를 정수시키기 위해 다양한 필터들이 구비되는데, 이러한 필터들은 그 기능에 따라 세디멘트 필터, 활성탄 필터(AC 필터, Activated Carbon), UF 중공사막필터 또는 RO 멤브레인 필터 등으로 구분된다. 상기와 같은 필터들은 순차적으로 연결되어 필터 시스템을 이루고, 원수가 상기 필터 시스템을 통과하면서 원수에 함유된 중금속이나 유해물질이 제거되어 정수가 된다.
최근에는 냉온 정수를 제공할 뿐만 아니라, 탄산가스를 함유한 정수를 제공하는 탄산수 정수기가 등장하고 있다.
탄산수 정수는 탄산가스가 정수에 용존되어 목넘김이 좋아 시원하며, 정수가 상쾌한 맛을 내기 때문에, 음료의 질을 높이는 탄산수 정수기의 개발이 지속적으로 연구되고 있다.
이와 같은 종래의 탄산수 정수기는 정수 탱크 내에서 정수와 탄산이 단순 혼합되는 구조를 취하므로, 정수 탱크에 구비되는 통기구를 통해 대부분의 탄산이 외부로 유출되기 때문에, 탄산이 정수에 제대로 용존되지 않아 탄산수의 용해도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 탄산 정수기는 단순히 필터된 정수에 탄산을 포함시킨 탄산수만을 공급하는 구조를 취하므로, 정수와 탄산수의 선택적 취출이 곤란한 문제점이 있을 뿐만 아니라, 탄산수의 농도를 조절할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 탄산수의 농도 조절을 하기 위함이다. 이를 위해, 본 발명은 원수를 저장하는 정수조, 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉수 탱크, 정수조로부터 공급되는 정수를 가열하는 온수 탱크, 탄산수를 저장하는 탄산수 탱크 및 탄산수 탱크에 탄산을 주입하는 탄산 실린더 및 정수조, 냉수 탱크, 온수 탱크, 탄산수 탱크 및 탄산 실린더를 구동하는 제어 패널를 포함하고, 탄산수 탱크의 내부는 냉수 탱크로부터 공급된 냉수와 탄산 실린더로부터 공급된 탄산이 혼합되어 저장되고, 탄산 실린더로부터 탄산이 공급될 경우, 탄산수 탱크의 내부 압력은 높아지고, 탄산수 탱크의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지게 된다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기는 원수를 저장하는 정수조; 상기 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉수 탱크; 상기 정수조로부터 공급되는 정수를 가열하는 온수 탱크; 탄산수를 저장하는 탄산수 탱크; 상기 탄산수 탱크에 탄산을 주입하는 탄산 실린더; 및 상기 정수조, 상기 냉수 탱크, 상기 온수 탱크, 상기 탄산수 탱크 및 상기 탄산 실린더를 구동하는 제어 패널;을 포함하고, 상기 탄산수 탱크의 내부는 상기 냉수 탱크로부터 공급된 냉수와 상기 탄산 실린더로부터 공급된 탄산이 혼합되어 저장된다.
본 발명에 따르면, 상기 탄산 실린더로부터 탄산이 공급될 경우, 상기 탄산수 탱크의 내부 압력은 높아지고, 상기 탄산수 탱크의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지고, 탄산의 농도가 조절 가능한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 제어 패널에 탄산의 농도가 조절되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 냉수 탱크의 외측면을 따라 상기 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉각 장치가 구비되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 탄산수 탱크는, 소량의 탄산이 배출되는 탄산 제거관; 및 상기 탄산 제거관에 결합되는 에어벤트 밸브;를 구비하되, 상기 에어벤트 밸브는 상기 탄산수 탱크의 과압을 조절하는 것이다.
본 발명의 에어리스 타입의 탄산정수기에 의하면 탄산수 탱크는 냉수 탱크의 내부에 삽입되는 일체형 구조로, 부피를 줄일 수 있고, 상호 연결되는 관의 길이를 최소화함에 따라 제작비용을 절감할 수 있으며, 낮은 온도에서 탄산수를 제조할 수 있어 용해도롤 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉수 탱크로부터 냉수가 탄산수 탱크로 주입될 때, 동시에 에어벤트 밸브가 개폐되어, 내부에 잔류되어 있는 공기를 자동으로 배출함으로써, 탄산수 제조의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 탄산 저장조와 탄산수 탱크를 연결하는 탄산 공급관의 일지점에는 레귤레이터 및 압력 스위치를 구비하여 탄산수 탱크의 내부 압력을 조절하여 과압으로 인한 사고를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 의한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 블록다이어그램이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 의한 에어리스 타입의 탄산정수기는 정수조(100), 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300), 탄산수 탱크(400), 탄산 실린더(500), 소음기(600) 및 제어패널(700)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 도면에 미 도시되었지만, 정수조(100), 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300), 탄산수 탱크(400) 및 탄산수 실린더(500)의 각각의 관에 소정의 위치에 설치되는 복수 개의 밸브를 구비하고, 복수 개의 밸브들은 상기 구성요소에서 원수, 온수, 냉수, 탄산 및 탄산수의 유입 또는 배출을 제어하는 역할로, 공지 기술에 해당하며, 복수 개의 밸브들은 제어 패널(700)에 의해 제어될 수 있다.
이하에서의 상세한 설명에서는 복수 개의 밸브들이 제어 패널(700)에 의한 구동이 생략되었지만, 원수, 온수, 냉수, 탄산 및 탄산수의 유입 또는 배출을 위해 복수 개의 밸브들이 설치 및 구동되는 것은 해당분야의 통상의 지식을 가진 자가 일반적인 정수기에서 유체 및 기체의 이동하는 방법과 동일하게 이루어지는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 블록도이다.
정수조(100)는 냉수 탱크(200) 및 온수 탱크(300)로 공급될 원수가 저장된다. 또한, 정수조(100)의 내부에 카트리지식으로 필터를 교체할 수 있도록 공간을 형성할 수 있으며, 일 예로, 원통형 필터를 복수 개로 내장될 수 있다. 이는 공지 기술로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
정수조(100)의 일지점에는 원수를 공급하기 위해 정수 유입관(101)이 결합된다. 이때, 도면에 미 도시하였지만, 정수 유입관(101)의 일지점에는 정수조(100)로부터 공급되는 원수를 정제하는 수단인 필터 또는 여과지가 구비될 수 있다. 따라서, 원수에 함유된 중금속이나 유해물질이 제거되어 사용자는 보다 깨끗한 물을 공급받을 수 있게 되어 식수 이용의 안전성을 향상시킬 수 있다.
정수 유입관(101)의 단부는 밸브(102)가 결합되어 제1 정수공급부(103) 또는 제2 정수공급부(104)와 연결될 수 있다. 여기서, 밸브(102)는 정수 유입관(101)과 제1 정수공급부(103) 및 제2 정수공급부(104)를 각각 다른 경로를 지니도록 삼방밸브의 형태로 결합될 수 있다.
제1 정수공급부(103)를 따라 유동된 정수는 온수 탱크(300)로 공급되고, 제2 정수공급부(104)를 따라 유동된 정수는 냉수 탱크(200)로 공급된다.
먼저, 온수 탱크(300)의 내부로 공급된 정수는 가열장치(미 도시)에 의해 가열될 수 있으며, 사용자의 기호에 맞춰 온수가 배급될 수 있다. 여기서, 정수기 내부에 구비되는 가열장치는 공지의 기술로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 온수의 공급을 위해 제1 정수공급부(103)를 통해 정수가 온수 탱크(300)로 공급되고, 온수 배출관(301)을 따라 온수 솔레노이드 밸브(302)를 거쳐 배출관(108)으로 빠져나와 사용자에게 배급될 수 있다. 여기서, 온수 솔레노이드 밸브(302)는 전류가 흐를 때 열리며, 전류가 흐르지 않을 때 닫힘으로 제어가 가능한 추출액의 흐름을 조절하는 장치(Solenoid Valve)로, 공지의 기술이다.
또한, 냉수 탱크(200)의 내부로 공급된 정수는 냉수 탱크(200)의 외측면을 따라 결합된 냉각 장치(201)에 의해 일정하게 온도가 유지될 수 있다.
일 예로, 냉각 장치(201)는 냉수 탱크(200)로 공급된 정수가 5℃ ~ 10℃로 유지될 수 있도록 하는 공지의 냉각기 기술로 구현될 수 있고, 일정 온도를 유지하기 위해 온도 검출 신호를 발생하는 온도조절기가 설치될 수 있으며, 제2 정수공급부(104)를 따라 냉수 탱크(200)로 유입된 정수는 냉각 장치(201)에 의해 냉수로 전환되어 저장된다.
이하, 냉수 또는 탄산수의 배급을 설명하도록 한다.
도 1과 같이, 냉수이동관(104a)은 냉수 탱크(200)에 저장된 냉수를 그대로 사용자에게 공급하거나 탄산수 제조를 위해 탄산수 탱크(400)에 주입하기 위해 냉수 탱크(200)의 일지점에 구비될 수 있다.
이때, 냉수이동관(104a)은 밸브(105)와 연결되고, 밸브(105)는 탄산수 탱크(400)로 향하는 냉수 공급관(202) 및 냉수 솔레노이드 밸브(107)로 향하는 냉수 배출관(106)과 연결된다.
여기서, 밸브(105)는 서술한 정수 유입관(101)과 결합되는 밸브(102)와 동일한 삼방밸브로 구비될 수 있고, 중복설명을 방지하기 위해 상세한 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 냉수 탱크(200)에서 저장된 냉수는 냉수이동관(104a) 및 밸브(105)를 통해 냉수 공급관(202) 또는 냉수 배출관(106)으로 상이하게 이동될 수 있다.
여기서, 냉수가 냉수 공급관(202)을 통해 탄산수 탱크(400)로 이동되는 경우는, 탄산수 제조를 위함이고, 냉수가 냉수 배출관(106)으로 이동되는 경우는, 사용자에게 배급되기 위함이다.
먼저, 사용자에게 냉수가 배급되기 위해서, 냉수 배출관(106)을 따라 이동되는 냉수는 냉수 솔레노이드 밸브(107)를 거쳐 배출관(108)을 따라 배급될 수 있다. 여기서, 냉수 솔레노이드 밸브(107)는 서술한 온수 솔레노이드 밸브(302)와 동일한 공지의 부품이다.
이는, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기의 외측에 가압할 수 있는 버튼(미 도시)이 구비되고, 사용자가 온수, 냉수 및 탄산수의 추출을 위해 상기 버튼을 가압할 경우, 제어 패널(700)은 신호를 감지하고, 냉수 솔레노이드 밸브(107) 또는 온수 솔레노이드 밸브(302)를 구동하여 사용자에게 공급할 수 있다.
다음으로, 냉수가 냉수 공급관(202)을 따라 탄산수 탱크(400)로 공급되고, 탄산수가 제조되는 것을 상세하게 서술하도록 한다.
냉수 공급관(202)을 통해 냉수가 탄산수 탱크(400)로 주입되면서 탄산수 제조가 시작될 수 있는데, 이때, 탄산수 탱크(400)는 냉수 탱크(200)의 내부에 삽입되는 일체형 구조로 구비되는 것이 바람직하다.
상세하게 설명하자면, 냉수 탱크(200)는 냉수만을 저장하고, 탄산수 탱크(400)는 탄산 및 냉수를 공급받아 형성된 탄산수만을 저장하도록 공간이 분리되는 일체형으로 형성될 수 있다.
따라서, 탄산수 탱크(400)는 냉수 탱크(200)의 냉수가 냉각 장치(201)에 의해 일정한 온도로 유지되는 점이 탄산수 탱크(400)에 그대로 적용되어 사용자에게 시원한 청량감을 제공할 수 있는 효과가 발생된다.
또한, 탄산수 탱크(400)가 냉수 탱크(200)의 내부에 삽입되는 일체형 구조로, 부피를 줄일 수 있고, 상호 연결되는 관의 길이를 최소화함에 따라 제작비용을 절감할 수 있다.
또한, 탄산수 탱크(400)가 냉수 탱크(200)의 내부에 위치되어 냉수 탱크(200)의 낮은 온도와 같이 탄산수 탱크(400)의 온도가 낮게 유지되어, 냉수 및 탄산의 혼합 시, 낮은 온도에서 탄산수를 제조할 수 있어 용해도롤 높일 수 있는 효과가 있다.
즉, 일반적으로 기체의 용해도는 온도가 낮을수록 기체 분자의 운동이 덜 활발해져 액체 분자의 운동과 비슷해진다.
따라서, 탄산수 탱크(400)가 냉수 탱크(200)의 내부에 위치되면서 저온으로 유지되어 탄산이 냉수와 잘 섞일 수 있는 조건이 성립될 수 있게 된다.
이때, 탄산수 탱크(400)로 냉수가 공급될 때, 탄산수 탱크(400)에 결합된 에어벤트 밸브(405)가 개폐되는 것이 바람직하다.
상세하게 설명하자면, 탄산수 탱크(400)로 냉수가 공급될 때, 탄산수 탱크(400)의 일지점에 설치된 에어벤트 밸브(공기 구멍, Air vent)(405)로, 배관 또는 탄산수 탱크(400) 내부에 잔류되어 있는 공기를 자동으로 배출시켜 유체의 흐름을 원활하게 해주는 역할로, 탄산수 탱크(400) 내부의 과압을 방지하는 공지의 기술이다. 이와 같은 에어벤트 밸브(405)의 구동은 제어 패널(700)에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 냉수 공급관(202)으로부터 냉수가 탄산수 탱크(400)로 주입될 때, 내부에 잔류되어 있는 공기를 자동으로 배출해주고, 탄산이 공급되기 전 과압을 방지하므로, 탄산수 제조의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
위와 같이, 탄산수 탱크(400)에 냉수가 공급된 다음으로, 탄산이 주입되는 것이 바람직하다.
상세하게, 탄산 실린더(500)에 저장된 탄산이 탄산수 탱크(400)와 연결된 탄산 공급관(501)을 따라 탄산이 탄산수 탱크(400)로 공급될 수 있다.
또한, 탄산수 탱크(400)의 일지점에는 에어벤트 밸브(405)가 설치되도록 탄산 제거관(404)이 연결되고, 탄산 제거관(404)은 소음기(600)와 결합되어 에어벤트 밸브(405)가 공기 배출을 위해 구동될 때, 소음을 줄여줄 수 있는 역할을 하며, 공지의 기술로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이, 냉수 및 탄산이 공급된 탄산수 탱크(400)는 혼합되기 위해, 일정 시간동안 대기 상태를 유지할 수 있다. 일 예로, 탄산수 탱크(400)로 탄산 및 냉수의 공급이 중단될 수 있으며, 대기 상태는 10초 동안 유지될 수 있다.
위와 같이 제조된 탄산수는 탄산수 탱크(400)에서 저장되고, 사용자의 버튼 가압 신호에 따라 혼합관(401)을 지나 탄산 솔레노이드 밸브(402)를 거쳐 탄산 배출관(403)으로 사용자에게 배급될 수 있다.
따라서, 온수, 냉수 및 탄산수는 온수 탱크(300), 냉수 탱크(200) 및 탄산수 탱크(400)의 내부에 개별적으로 저장되고, 사용자의 기호에 따라 버튼(미 도시)을 상이하게 가압함에 따라 제어 패널(700)이 신호를 감지하고 이에 대응하도록 구동되므로, 사용자의 만족도가 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 탄산 실린더(500)의 일지점에는 레귤레이터(502) 및 압력 스위치(503)가 구비되어 탱크 내의 압력이 고압이 되지 않도록 제어 패널(700)에 의해 제어될 수 있다.
이를 위해, 레귤레이터(502)는 디지털 방식의 압력 스위치(503)와 연결될 수 있고, 압력 체크를 지속적으로 진행하도록 제어 패널(700)의 제어에 따라 구동되게 된다.
또한, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기는 탄산 실린더(500)로부터 탄산이 탄산수 탱크(400)의 내부로 공급될 경우, 탄산수 탱크(400)의 내부 압력은 높아지고, 탄산수 탱크(400)의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지는 원리를 적용하여 탄산의 농도가 조절될 수 있도록 하는 특징이 있다. 이는, 하기에서 탄산수 제조 과정을 설명할 때 상세하게 설명하도록 한다.
여기서, 압력은 일반적으로 우리가 살고 있는 대기압인 1기압보다 더 높은 기압으로 3~4 기압의 압력을 가하여 형성되는데, 이는 탄산수의 용해도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 일 예로, 톡 쏘는 탄산수의 맛을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 구조는, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기의 외측에 사용자가 가압할 수 있는 서술한 버튼(미 도시)을 복수 개를 구비하여 선택적으로 가압하여 탄산 농도를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기의 외측의 일지점에 디스플레이 형태로 탄산수 저장량, 탄산수 탱크의 물 공급 상태, 탄산수 제조 상태 등을 표시할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 온수, 냉수 및 탄산수를 선택할 수 있는 버튼(미 도시)을 제외하고, 탄산수의 농도를 선택할 수 있는 버튼(미 도시)이 추가로 구비될 수 있다.
제어 패널(700)은 사용자에 의해 선택된 탄산 농도에 따라 후술할 탄산 제조과정을 반복하여 탄산수의 농도를 제어할 수 있다. 이러한 제어 패널(700)은 마이크로프로세서, 마이컴, 중앙처리 장치, 컨트롤러와 같은 공지의 제어장치로 구현될 수 있다.
또한, 탄산수 탱크(400)에는 도면에 미 도시되었지만, 탄산수의 수위를 감지하는 수위감지센서가 더 구비되는 것이 바람직하다.
이러한 수위감지센서는 최하 수위를 감지하는 저 수위 감지센서 및 만 수위를 감지하는 만 수위 감지센서로 구비될 수 있으며, 수위감지센서의 신호에 따라 제어 패널(700)은 신호를 수신받고, 탄산 실린더(500)로부터 탄산을 탄산수 탱크(400)에 공급하여 탄산수를 자동으로 제조할 수 있다.
이하, 탄산수 탱크(400) 내의 탄산이 없다는 가정 하에, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기의 탄산수 제조 과정을 서술하도록 한다.
탄산수 제조 과정은 상기 압력 스위치가 상기 탄산수 실린더의 내부 잔압을 확인하는 단계(S100), 상기 냉수 탱크에 저장된 냉수가 냉수 공급관을 통해 상기 탄산수 탱크로 주입되는 단계(S200), 상기 탄산 실린더로부터 탄산이 상기 탄산수 탱크로 주입되는 단계(S300), 상기 탄산수 탱크의 내부에 탄산과 냉수가 혼합되도록 대기하는 단계(S400), 상기 탄산수 탱크의 내압을 제거하기 위해 상기 에어벤트 밸브가 개폐되는 단계(S500), 상기 탄산 실린더로부터 탄산이 상기 탄산수 탱크로 2차 주입되는 단계(S600), 상기 탄산수 탱크의 내부에 탄산과 냉수가 혼합되도록 2차 대기하는 단계(S700) 및 상기 압력 스위치가 상기 탄산수 탱크의 내부 잔압을 확인하는 단계(S800)를 포함한다.
먼저, 상기 압력 스위치가 상기 탄산수 실린더의 내부 잔압을 확인하는 단계(S100)로, 압력 스위치(503)가 탄산수 실린더(500)의 내부 잔압을 확인하여 과압을 방지하고, 탄산을 배출시킬 수 있다.
이를 위해, 제어 패널(700)은 압력 스위치(503)가 탄산수 실린더(500)의 내부 잔압이 특정 범위를 벗어났을 경우, 탄산 실린더(500)의 일지점에 결합된 레귤레이터(502)를 구동하도록 제어할 수 있다. 여기서, 압력 스위치(503) 및 레귤레이터(502)는 탄산 실린더(500)의 내부에 저장되는 탄산이 가스의 종류로, 새거나 터져 화재로 이어지는 사고를 방지하기 위해 함께 사용되는 압력 조절기 역할로, 공지의 기술이다. 본 발명에서는 탄산 실린더(500)의 결합되는 압력 스위치(503) 및 레귤레이터(502)만을 서술하였지만, 온수 탱크(300), 냉수 탱크(200) 및 탄산수 탱크(400)에 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절하게 설계되어질 수 있다.
이와 같이, S100 단계에서, 주기적으로 탄산수 실린더(500)의 내부 잔압을 확인할 수 있고, 탄산수 탱크(400)의 저장된 탄산수의 수위가 저 수위에 접근해 있을 경우 다음 단계로 진행된다.
상기 냉수 탱크에 저장된 냉수가 냉수 공급관을 통해 상기 탄산수 탱크로 주입되는 단계(S200)로, 탄산수 제조를 위해, 탄산수 탱크(400)의 내부에 냉수가 공급되는 단계이다.
이때, 탄산수 탱크(400)는 냉수 탱크(200)의 내부에 삽입되는 일체형의 구조로 인해, 냉수 탱크(200)의 외측면을 따라 결합된 냉각 장치(201)에 의해 냉수의 낮은 온도(5℃ ~ 10℃)와 동일하게 유지할 수 있게 된다.
따라서, 탄산수 제조함에 있어서, 냉수에 탄산인 기체가 혼합되는 과정에서 낮은 온도를 유지할 수 있어 용해도를 높일 수 있는 효과가 발생된다.
즉, 탄산수 탱크(400)가 냉수 탱크(200)의 내부에 삽입되는 구조로, 낮은 온도에서 제조되므로, 용해도가 향상되어 탄산수 제조를 더 원활하게 할 수 있다.
또한, 냉수 탱크(200)로부터 냉수가 공급됨과 동시에 에어벤트 밸브(405)가 개폐되어 탱크 또는 배관 중에 잔류되는 공기를 자동으로 배출시켜 과압을 방지시킬 수 있다. 이는, 서술한 내용으로 중복 설명을 방지하기 위해 상세한 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 탄산 실린더로부터 탄산이 상기 탄산수 탱크로 주입되는 단계(S300)이다.
냉수에 탄산을 혼합하기 위한 전 단계로 냉수 탱크(200)로부터 냉수가 공급된 이후, 탄산 실린더(500)로부터 탄산이 공급되게 된다.
다음으로, 상기 탄산수 탱크의 내부에 탄산과 냉수가 혼합되도록 대기하는 단계(S400)이다.
탄산수 탱크(400)의 내부에 냉수 및 탄산이 공급된 이후, 혼합되어 탄산수가 생성되도록 기 설정된 시간만큼 대기하게 된다. 일 예로, 10초 동안 대기 상태가 유지될 수 있으며, 대기 시간을 유지함에 따라 냉수에 탄산의 혼합율을 높여 질 높은 탄산수를 사용자에게 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 탄산수 탱크의 내압을 제거하기 위해 상기 에어벤트 밸브가 개폐되는 단계(S500)이다.
탄산수 탱크(400)의 내부에서 냉수와 탄산의 혼합을 위한 대기 상태 이후에, 에어벤트 밸브(405)가 개폐되어 탄산수 탱크(400)의 내부에 잔류하고 있는 공기를 배출하여 이후 진행될 탄산의 공급을 원활하게 할 수 있다.
다음으로, 상기 탄산 실린더로부터 탄산이 상기 탄산수 탱크로 2차 주입되는 단계(S600)이다.
탄산수 탱크(400)의 내부로 탄산이 2차로 공급될 수 있다. 이는, 탄산의 농도를 짙게 하기 위함이며, 사용자가 탄산수를 음용함에 있어서, 탄산의 청량함을 극대화시켜 주기 위함이다.
또한, 탄산수 탱크(400)의 내부에 상시 공급될 수 있도록 탄산수를 미리 저장시켜 놓는 구조 상, 탄산을 2차 주입할 수 있는 시간적 여유가 있어 사용자에게 보다 질 높은 탄산수를 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 탄산수 탱크의 내부에 탄산과 냉수가 혼합되도록 2차 대기하는 단계(S700)이다.
이와 같이, 탄산이 2차 공급된 탄산수 탱크(400)는 냉수와 탄산이 혼합되기 위해 2차로 대기 상태를 유지하여, 혼합율을 더욱 향상시킬 수 있다. 냉수와 탄산이 혼합되기 위한 2차 대기 상태의 시간은 1차와 동일하게 10초로 유지될 수 있다.
마지막으로, 상기 압력 스위치가 상기 탄산수 실린더의 내부 잔압을 확인하는 단계(S800)이다.
이는, 상기 압력 스위치가 상기 탄산수 실린더의 내부 잔압을 확인하는 단계(S100)와 동일한 과정으로, 주기적으로 탄산수 실린더(500)의 내부 잔압을 확인하여, 과압을 방지하고 탄산을 배출시켜 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
서술된 탄산수 제조 과정을 하나의 사이클(Lo 프로세스)이라고 한다면, 본 발명에 따른 에어리스 타입의 탄산정수기는 하나의 사이클(Lo)을 2번 반복하여 Hi 프로세스로 탄산수를 제조할 수 있다.
이는, 사용자가 기 설정한 탄산수 농도에 따라 제어 패널(700)에 의해 프로세스가 변경될 수 있으며, 이로 인해, 사용자는 탄산수 농도를 선택하여 임의대로 원하는 탄산수의 농도로 추출 받을 수 있다.
다시 말해, 초기에 사용자가 버튼(미 도시)을 통해 탄산수 농도를 선택하여 탄산량이 조절될 수 있고, 탄산량의 조절은 하나의 사이클(Lo 프로세스)의 반복횟수로 조절될 수 있다(일 예로, 사이클이 여러 번 반복될수록 농도가 짙어질 수 있고, 이는 제어 패널(700)의 제어로 이루어진다).
또한, 프로세스의 반복되는 과정에서 음성 또는 특정 소리로 출력될 수 있으며, 사용자는 출력되는 소리로 탄산수 농도를 인지할 수 있다.
또한, 서술된 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)에는 코팅필름층이 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)의 내부에 저장되는 원수, 온수, 냉수 및 탄산수에 의한 오염을 방지할 수 있다. 즉, 장시간 물에 노출되면, 물에 포함되어 있는 다양한 미네랄 성분 등에 의해 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)의 표면에 오염이 발생할 수 있고, 세척이 장시간 진행되지 않는 경우, 오염층에 유해 균이 증식하는 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)는 항균 코팅층을 형성하여 물에 의한 오염을 방지할 수 있다.
상기 항균 코팅필름층은, 원수의 통과 시, 항균 코팅층의 성분이 원수로 유입되지 않아, 원수의 오염을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)의 오염을 방지할 수 있다.
상기 항균 코팅필름층은, 셀룰로오스 필름층; 및 항균 코팅층을 포함하는 것이다.
상기 셀룰로오스 필름층은 기재층으로, 항균 코팅층이 결합하여 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)를 흐르는 물에 의해 항균 코팅층이 이탈하는 문제를 방지할 수 있다.
상기 항균 코팅필름층의 셀룰로오스 필름층은, 항균 코팅층이 형성되지 않은 다른 일면을 통해, 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)의 표면에 부착될 수 있다.
이때, 통상적인 접착제를 통해 부착될 수도 있으며, 열에 의해 가압 접착 방식을 통해서도 부착이 가능하나, 상기 접착 방식은 특별히 제한되지 않고 통상의 기술자에게 자명한 사항에 의해 모두 가능하다.
상기 항균 코팅층은, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물, 진피 추출물, 수리취 추출물 및 낭인 추출물을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 탄소수 5 내지 10의 알킬기이다.
바람직하게 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 실란 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
상기 진피(Citri Pericarpium)는 운향과에 속한 상록 소교목인 귤(Citrus unshiu Markovich)의 성숙한 과실에 과피를 건조시킨 것으로 진피 또는 귤피(橘皮)라고 한다. 대한약전에서는 주요 플라보노이드 성분인 헤스페리딘 (hesperidin)의 함유량이 4% 이상으로 알려져 있으며 그 외에도 나린진(naringin), 네오헤스페리딘 (neohesperidin) 등이 함유되어 있다. 방향성 건위약으로 위염, 소화불량 등에 쓰이며, 진토, 진해, 거담제로서 사용된다.
상기 수리취 (Synurus deltoides Aiton, Nakai)는 전국의 산지에 분포하고 있는 여러해살이 식물로서 초록색의 착색매체로 이용되어 식용색소로 사용되는 식물이다. 1m의 높이까지 자라고 줄기에 얕은 홈이 패인 듯 세로로 줄이 나 있으며 흰색 털이 있다. 잎은 어긋나고 달걀 모양이거나, 달걀에 가까운 타원 모양이며 긴 털이 난다. 가장자리에 톱니가 있고, 잎 뒷면에는 흰색의 부드러운 털이 촘촘하게 나는 특징이 있다. 한방에서는 종창, 부종, 지혈, 토혈, 안태, 이뇨, 방광염 등에 이용하였으며, 항산화 기능이 있는 초본식물로 알려져 왔다.
상기 낭인(Persicaria senticosa (Meisn.) H.Gross ex Nakai )은 들에 자라는 일년생 덩굴식물로 길이 1 내지 2m에 달하고 줄기는 사각형이며 붉은 빛이 돌고 가시가 있다. 잎은 호생하며 삼각형이고 예두이며 심장저이고 양면에 털이 있다. 꽃은 양성화로 7 내지 8월에 가지 끝에 둥글게 모여 달리고 꽃자루에 선모가 있다. 열매는 수과로 흑색이며 꽃받침으로 싸여 있다. 전초를 여름에 채취하여 햇볕에 말려 사용한다.
본 발명에 있어서, 상기 추출물은 물, 탄소수 1 내지 4의 알코올, 에테르, 클로로포름， 에틸아세테이트, 다이메틸설폭사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추출 용매를 이용하여 추출하는 것이다.
상기 진피 추출물은 건조한 진피를 분쇄한 분쇄물을 물, 에탄올, 메탄올 등과 같은 탄소수 1 내지 4의 알코올, 다이메틸설폭사이드와 같은 극성 용매, 또는 알코올과 물의 1:0.1 내지 1:10의 혼합비를 갖는 혼합 용매로 용출할 수 있으며, 보다 상세하게는 추출 용매로 에탄올을 이용할 수 있다. 이 때, 추출 온도는 10℃ 내지 100℃, 바람직하게는 25 ℃에서 추출한 추출물일 수 있다.
상기 추출 용매는 시료의 중량 기준으로 2 내지 50배를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 20배이다. 추출을 위해 시료는 추출 용매에서 침출을 위해 1 내지 72 시간 동안 방치될 수 있으며, 상세하게는 1 내지 24시간 동안 방치될 수 있다.
상기 진피 추출물은 동결 건조한 후, 에탄올과 같은 유기 용매에 용해시켜 코팅 조성물로 사용될 수 있다.
상기 진피 추출물 이외에 수리취 추출물 및 낭인 추출물 모두, 진피 추출물과 동일한 방식을 이용하여 사용한다.
상기 실란 화합물은, 셀룰로오스층의 -OH기와 반응에 의해 화학적 결합을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 화학식 1의 화합물의 경우, 실란에 수산화기가 2개 포함되어 있어, 상기 수산화기가 셀룰로오스층 표면의 수산화기와 수소 결합을 형성하여 결합될 수 있다.
수산화기가 셀룰로오스층 표면의 수산화기와 수소 결합을 형성하게 되며, 이때 2개의 수산화기가 각각 수소 결합을 통해 결합됨에 따라, 보다 강한 수소 결합을 통해 결합될 수 있다.
본 발명의 상기 항균 코팅필름층은 셀룰로오스 필름층에 천연 추출물이 용해된 유기 용매를 분사하여 흡수시키고, 상기 실란 화합물을 화학적 결합을 통해 결합시킴으로 인해, 장시간 셀룰로오스 필름층에 흡수된 천연 추출물에 의한 항균 효과가 지속될 수 있을 뿐 아니라, 물을 장시간 흘려줌에 따른, 코팅층의 성분 이탈 효과도 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 진피 추출물, 수리취 추출물 및 낭인 추출물은 에탄올 100 중량부에 대해, 진피 추출물 20 내지 40 중량부; 수리취 추출물 1 내지 5 중량부 및 낭인 추출물 1 내지 5 중량부로 포함한다. 상기 범위 내에서 혼합 사용 시, 천연 추출물의 혼합에 따라, 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)의 오염을 방지할 수 있다.
상기 셀룰로오스 필름층을 상기 천연 추출물이 용해된 에탄올에 침지시키거나, 상기 천연 추출물을 스프레이 분사 방식을 통해 분사시켜 흡수하게 하고, 이후, 실란 화합물을 도포시킨 후, 가열하여 결합을 진행하게 된다.
가열 이후, 정제수에 상기 셀룰로오스 필름층을 세척하면, 미반응된 실란 화합물은 세척되고, 셀룰로오스 필름층은 천연 추출물이 흡수되고, 실란 화합물이 결합된 형태로 제조가 완료된다.
상기 제조가 완료된 셀룰로오스 필름층은 앞서 설명한 바와 같이 냉수 탱크(200), 온수 탱크(300) 및 탄산수 탱크(400)에 부착되어 코팅층을 형성하게 된다.
제조예 1
천연 추출물의 제조
진피을 깨끗하게 세척하고 건조한 후, 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 이후, 진피 분쇄물 50g을 90 내지 100℃의 물 500ml에 넣고 3시간 동안 교반 추출하였다. 추출물은 여과한 후 회전식 감압농축기(rotary vaccum evaporator, Eyela N-1N)로 감압농축한 후에 동결건조기(FD SFDSM12, Samwon, 한국)를 이용하여 동결건조된 진피 추출물을 제조하였다
상기 수리취 추출물 및 낭인 추출물도 진피 추출물의 제조 방법과 동일한 방식으로 제조하였다.
항균 조성물의 제조
상기 진피 추출물, 수리취 추출물 및 낭인 추출물을 하기와 같이 혼합한 후, 에탄올에 용해하여 항균 조성물로 제조하였다.
| AR1 | AR2 | AR3 | AR4 | AR5 | |
| 진피 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 수리취 | 0.5 | 1 | 3 | 5 | 10 |
| 낭인 | 0.5 | 1 | 3 | 5 | 10 |
| 에탄올 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
(단위 중량부)
제조예 2
항균 코팅필름층의 제조
셀룰로오스 필름를 상기 AR1 내지 AR5의 천연 추출물이 혼합된 용액 내에 침지시키고, 열풍 건조하였다.
이후, 하기 화학식 2로 표시되는 실란 화합물을 스프레이 분사 방식으로 도포하고, 80 내지 100℃로 가열된 오븐에서 3 내지 5초 정도 가열하여 반응을 진행한 후, 정제수에 세척하여 항균 코팅필름층을 제조하였다:
[화학식 2]
비교예로, 실란 화합물을 도포하지 않은 항균 코팅필름층을 사용하여 항균 효과의 비교 실험을 진행하였다.
실험예
항균 효과 실험
항균성 평가를 위해, 상기 항균 코팅필름층에 대장균을 접종하고 24시간 경과 후 균의 농도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.
| 초기 농도(CFU/mL) | 24시간 후의 log(CFU/mL) | 세균 감소율(%) | |
| 비교예 | 1.00ⅹ105 | 8.00ⅹ105 | - |
| AR1 | 1.00ⅹ105 | 8.00ⅹ105 | - |
| AR2 | 1.00ⅹ105 | 0 | 100 |
| AR3 | 1.00ⅹ105 | 0 | 100 |
| AR4 | 1.00ⅹ105 | 0 | 100 |
| AR5 | 1.00ⅹ105 | 8.00ⅹ105 | - |
(CFU는 균의 수를 개념적으로 표시한 것이다)
상기 표 2에 따르면, 본 발명의 항균 코팅필름층은 대장균에 대한 우수한 항균 효과를 나타냄을 확인하였다. 또한, 본 발명의 범위 내로 코팅층이 형성되는 경우 항균 효과가 나타남을 확인하였으며, 완전히 대장균의 제거가 불가한 경우에는, 24시간동안의 증식에 의해 세균 감소율에 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 정수조, 101 : 정수 유입관,
102 : 밸브, 103 : 제1 정수공급부,
104 : 제2 정수공급부, 105 : 밸브,
106 : 냉수 배출관, 107 : 냉수 솔레노이드 밸브,
108 : 배출관, 200 : 냉수 탱크,
201 : 냉각 장치, 202 : 냉수 공급관,
300 : 온수 탱크, 301 : 온수 배출관,
302 : 온수 솔레노이드 밸브, 400 : 탄산수 탱크,
401 : 혼합관, 402 : 탄산 솔레노이드 밸브,
403 : 탄산 배출관, 404 : 탄산 제거관,
405 : 에어벤트 밸브, 500 : 탄산 실린더,
501 : 탄산 공급관, 502 : 레귤레이터,
503 : 압력 스위치, 600 : 소음기,
700 : 제어 패널.
102 : 밸브, 103 : 제1 정수공급부,
104 : 제2 정수공급부, 105 : 밸브,
106 : 냉수 배출관, 107 : 냉수 솔레노이드 밸브,
108 : 배출관, 200 : 냉수 탱크,
201 : 냉각 장치, 202 : 냉수 공급관,
300 : 온수 탱크, 301 : 온수 배출관,
302 : 온수 솔레노이드 밸브, 400 : 탄산수 탱크,
401 : 혼합관, 402 : 탄산 솔레노이드 밸브,
403 : 탄산 배출관, 404 : 탄산 제거관,
405 : 에어벤트 밸브, 500 : 탄산 실린더,
501 : 탄산 공급관, 502 : 레귤레이터,
503 : 압력 스위치, 600 : 소음기,
700 : 제어 패널.
Claims (5)
- 원수를 저장하는 정수조;
상기 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉수 탱크;
상기 정수조로부터 공급되는 정수를 가열하는 온수 탱크;
탄산수를 저장하는 탄산수 탱크;
상기 탄산수 탱크에 탄산을 주입하는 탄산 실린더; 및
상기 정수조, 상기 냉수 탱크, 상기 온수 탱크, 상기 탄산수 탱크 및 상기 탄산 실린더를 구동하는 제어 패널;을 포함하고,
상기 탄산수 탱크의 내부는 상기 냉수 탱크로부터 공급된 냉수와 상기 탄산 실린더로부터 공급된 탄산이 혼합되어 저장되고,
상기 탄산 실린더로부터 탄산이 공급될 경우, 상기 탄산수 탱크의 내부 압력은 높아지고, 상기 탄산수 탱크의 내부 압력이 높아질수록 용해도가 높아지고, 탄산의 농도가 조절 가능하고,
상기 제어 패널에 탄산의 농도가 조절되고,
상기 냉수 탱크의 외측면을 따라 상기 정수조로부터 공급되는 정수를 냉각하는 냉각 장치가 구비되고,
상기 탄산수 탱크는,
소량의 탄산이 배출되는 탄산 제거관; 및
상기 탄산 제거관에 결합되는 에어벤트 밸브;를 구비하되,
상기 에어벤트 밸브는 상기 탄산수 탱크의 과압을 조절하고,
상기 냉수 탱크, 상기 온수 탱크 및 상기 탄산수 탱크의 표면에는 항균 코팅필름층이 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 항균 코팅필름층은 셀룰로오스 필름층; 및 항균 코팅층을 포함하는 것으로,
상기 항균 코팅층은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물; 진피 추출물, 수리취 추출물 및 낭인 추출물을 포함하는 것인
에어리스 타입의 탄산정수기:
[화학식 1]
여기서, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 탄소수 5 내지 10의 알킬기이다.
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-
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