KR100245232B1 - 뜨거운 음료를 추출 및 분배하기 위한 장치에 사용되는 일회용 카트리지 - Google Patents

뜨거운 음료를 추출 및 분배하기 위한 장치에 사용되는 일회용 카트리지 Download PDF

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Abstract

카트리지의 유입단부벽은 외부주변부 환형리브(26)를 갖추고 있다. 외부 주변부 환형리브(26)는 구멍 형성지역(20)을 둘러싸고 있으며, 뜨거운 물을 카트리지 내로 도입하기 위하여 기계적인 압력하에서 송출판(P)과 결합될 수 있다. 환형리브(260는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 재료로 제조되는데, 이러한 재료는 물송충판(P)이 가열되는 온도에서 연화될 수 있다.

Description

뜨거운 음료를 추출 및 분배하기 위한 장치에 사용되는 일회용 카트리지
제1도는 환형 리브를 갖춘 본 발명에 따른 카트리지의 사시도이다.
제2도는 제1도에 도시된 카트리지의 종단면도이다.
제3도는 제2도의 원｜｜｜으로 둘러싸인 영역의 확대 부분 단면도이다.
제4도는 열의 영향 및 송출판에 의해 가해지는 기계적인 압력에 의해서 변형되는 혼형 리브가 변형된 상태를 개략적으로 나타낸 제3도와 유사한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 케이싱 12 : 컵 형상부
14 : 덮개부 16 : 측벽
18 : 배출 단부벽 20 : 중앙 영역
22,24 : 환형 플랜지 26 : 환형 리브
28 : 절두원추형 면 30 : 외부면
32 : 환형 크레스트(꼭지점) 34 : 공간
M : 미립자 형태의 재료 P : 송출판
본 발명은 뜨거운 음료를 추출 및 분배하기 위한 장치에 사용되는 일회용 카트리지에 관한 것이다.
이와 같은 일회용 카트리지는 단단한 케이싱으로 구성되는데, 이러한 케이싱은 압력하에서 온수를 이용한 여과, 용해 또는 우려냄(infusion)에 의해 음료를 만들어내도록 분말, 입자 또는 미립자 형태의 재료를 수용한다. 이러한 케이싱은 원통형의 속이 빈 몸체로 이루어져 있는데, 구멍이 없는 측벽, 구멍이 형성된 중앙 영역을 갖춘 유입 단부벽과 구멍이 형성된 바닥벽을 이루는 배출 단부벽을 포함하고 있다. 유입 단부벽은 구멍이 형성된 중앙 영역을 에워싸는 외부주변부의 환형 리브를 갖추고 있는데, 환형 리브는 가열판에 의해 기계적 압력하에서 결합될 수 있다. 가열판은 일회용 카트리지내에서 음료를 제조하고 배출 단부벽을 통해 분배하도록 구멍이 형성된 중앙 영역을 통해 카트리지안으로 수압하에 온수를 도입하기 위한 것이다.
유럽특허 제 0041931호에는 이와 같은 유형의 일회용 카트리지를 사용하는 음료를 추출 및 분배 장치가 개시되어 있다.
또한, 유럽특허 제 0057 671호에는 이러한 일반적인 타입의 일회용 카트리지가 개시되어 있다.
이러한 종래의 일회용 카트리지에 있어서, 케이싱의 외부주변부에 형성된 환형 리브가 앞서 설명한 으료 추출 및 분배 장치의 금속재 송출판의 중앙으로부터 카트리지의 상부벽의 구멍이 형성된 영역을 통해서 카트리지내로 도입되는 압력상태의 온수를 수용하도록 송출판과 협동하는 일종의 밀봉체로서 작용한다.
송출판에 의해서 송출되는 온수의 압력이 10 내지 15bar정도 일 때, 송출판이 환형 리브상으로 눌려져 정밀하게 환형 리브와 결합됨으로써 온수가 카트리지 내부에 도달하기 전에 주변으로 누설되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
그러나, 이러한 결합은 종종 송출판과 환형 리브의 상부가 동일 평면상에 놓여지지 않기 때문에 완전하게 이루어지지 못하였다.
본 발명의 목적은 송출판과 환형 리브의 상부가 동일 평면상에 위치하지 않을지라도 이러한 송출판과 환형 리브 사이의 완전한 밀봉 결합이 이루어지는 일회용 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 환형 리브를 송출판이 가열되는 온도에서 연화될 수 있는 플라스틱 재료로 제조한 것을 특징으로 하는 카트리지에 의해 달성된다.
바람직하게, 환형 리브는 플라스틱 재료가 연화된 후에 송출판의 기계적인 압력하에서 다시 편평해 질 수 있는 환형 크레스트(crest)를 갖추고 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 환형 리브는 카트리지의 축선과 일치하는 정점을 갖는 절두원추형 면을 갖추고 있을 뿐만 아니라 절두원추형 면과 함께 편형해질 수 있는 환형 크레스트를 형성하는 반경방향 외부면을 갖추고 있으며, 절두원추형 면의 정점의 각도는 둔각을 이룬다.
이러한 구성에 따르면, 열의 영향에 따른 환형 리브의 변형은 환형리브와 송출판이 동일 평면 상에 위치하지 않기 때문에 생기는 종래의 모든 결점들을 해결하며, 따라서, 압력하에 카트리지안으로 도입하는 물의 완전한 밀봉이 보장된다.
바람직한 실시예에서, 환형 리브의 절두원추형 면은 케이싱의 상부벽의 중앙을 향한 매우 작은 기울기를 갖는다. 환형 크레스트가 점진적으로 연화되므로, 송출판이 하강함에 따라 급격히 성장하는 리브이 송출판에 의해 눌려질 수 있는데, 이에 대응해서 리브의 상부면 상에 가해지는 기계적 압력의 급격한 감소를 가져온다. 이와 같은 특정 압력의 감소에 상응하게 플라스틱 재료의 연화도 점진적으로 감소되며, 이로 인해 리브가 전체적으로 연화되지 않은 상태로 리브의 변형이 중단된다.
본 발명의 목적은 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 것이다.
제1도 및 2도를 참조하면, 일회용 카트리지는 속이 빈 몸체로 이루어진 케이싱 (10)으로 이루어져 있다. 케이싱(10)은 대략 원통형으로 형성되어 있으며, 가압하에 온수를 이용한 여과, 용해 또는 우려냄에 의해 음료를 만들어 내도록 입자, 분말 또는 미립자 형태의 재료(M)를 수용할 수 있다(제2도 참조). 미립자 상태의 재료(M)는 예를 들어 커피, 밀크, 차, 코코아 등을 포함한다. 이러한 카트리지를 사용하는 종래의 장치에 관해서 살펴보면, 유럽특허 제 0041 03호에는 첨부된 도면을 통해 예시된 바와 같은 카트리지를 이용할 수 있는 커피 자동 판매기가 개시되어 있다.
속이 빈 몽체로 이루어진 케이싱(10)은 컵 형상부(12) 및 덮개부(14)를 포함한다. 컵 형상부(12) 및 덮개부(14)는 음식물에 대하여 사용가능한 경질의 플라스틱 재료를 이용하여 경제적으로 제조될 수 있다. 그러나, 플라스틱 재료의 이용은 하기에서 설명될 특징들을 제외하고는 제한 받지 않는다.
컵 형상부(12) 및 덮개부(14)를 제조하기에 편리한 재료는 약 100℃의 연화온도를 갖는 폴리프로필렌이다. 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 사용되는 것으로, 추후에 설명될 것이다.
컵 형상부(12)는 케이싱(10)의 측벽을 구성하는 구멍 없는 원통형 측벽(16) 및 케이싱(10)의 바닥벽을 이루는 배출 단부벽(180을 포함한다. 배출단부벽(18)은 환형 리브(19)에 의해서 둘러싸인다. 환형 리브(19)는 카트리지를 지지할 수 있는 하부판 등의 요소상에 밀봉체로서 작용한다.
케이싱의 바닥벽을 이루는 배출 단부벽(18)은 유럽특허 제 0041 931호에 개시된 다수의 구멍 또는 유럽특허 제 0057 671호에 개시된 단일 중앙구멍을 갖출 수 있다.
덮개부(14)는 구멍이 형성된 원형 중앙 영역(20)을 포함하는데, 이 중앙 영역(20)은 케이싱(10)의 유입 단부벽을 구성한다. 중앙 영역(20)은 주변의 환형 플랜지(22)에 의해 외부적으로 둘러싸인다. 환형 플랜지(22)는 이에 상응하는 컵 형상부( 12)의 환형 플랜지(24)와 결합한다. 환형 플랜지(24)는 컵 형상부(12)의 측벽(16)의 상부테두리에 일체로 형성되어 있다.
중앙 영역(20)은 다수의 구멍 또는 다른 틈새들, 또는 유럽특허 제 0057 671호에 개시된 바오 같은 하나 이상의 주변부 구멍을 가질 수 있다.
덮개부(14)의 구벙이 형성된 중앙 영역(20)의 외부면은 외부주변부 환형 리브(26)에 의해서 둘러싸인다. 외부주변부 환형 리브의 기능은 제3도 및 제4로를 참조로 하여 설명될 것이다.
제3도를 참조하면, 내부 단부벽의 구멍이 형성된 중앙 영역(20)을 둘러싸는 외부주변부 환형 리브(26)는 절두원추형 면(28)을 갖는다. 절두원추형 면(28)의 정점은 카트리지의 축에 일치한다. 절두원추형 면(28)의 정점으로부터 이루는 각은 둔각이다. 정점이 이루는 갓은 175℃정도로, 거의 수평을 이룬다.
환형 리브(26)는 반경방향 외부면(30)에 의해서 형성되는데, 반경방향외부면( 30)은 절두원추형 면(28)과 함께 환형의 크레스트(crest) 또는 환형 꼭지점(32)을 형성한다. 바람직하게, 적어도 환형 꼭지점(32)의 영역에서, 절두원추형 면(28)과 반경방향 외부면(30)은 서로 약 90°정도의 각을 이룬다.
혼형 리브(26) 및 케이싱(10)의 전체에 대해 바람직한 재료는 식품에 대하여 사용가능한 등급의 폴리프로필렌이다. 이 폴리프로필렌은 끓는 물의 온도보다 약간 낮은 연화점을 가지며, 끓는 물의 온도보다 높은 융점(예를 들면, 110℃)을 갖는다.
제4도에서 있어서, 송출판(P)은 커피자동판매기의 일부분 또는 카트리지내에 포함된 미립자 형태의 재료(M)(제2도)로부터 음료를 추출해내는 다른 기게장치의 일부분이다. 상기 기계장치는 유럽특허 제 0041 031호에 개시된 타이이 될 수 있다.
송풀판(P)은 에를 들여, 90℃의 온도, 10 내지 15bar사이의 압력에서 온수를 송출하기 위한 중앙궝을 갖추고 있다.
아력하에서 온수를 송출하기 위해서, 송출판(P)은 환형 리브(26) 위로 화살표( F)의 바향으로 낮추어 지거나 또는 가압된다. 송출판(P)의 온도는 온수의 온도와 같다. 즉, 90℃가 된다.
화살표(F)의 방향으로의 기계적인 압력하에서, 송출판(P)은 먼저 환형 꼭지점(32)을 연화 변형시키고, 그 다음 부분적으로 환형 리브(26)의 상부를 연화 변형시킨다.
제4도에 있어서, 도면부호 26a는 연화되기 전의 완전한 상태의 리브(26)를 나타내며, 도면부호 26b는 환형 꼭지점(32) 아래의 연화된 면(28a)으로부터 파생된 팽창부(bulge)를 나타낸다. 여기서 알 수 있듯이, 송출판(P)의 편평한 압력면(S)은 초기의 절두원추형 면(28)을 송출판(P)의 표면에 대향해 밀봉되는 편평한 면(28a)으로 크게 변형시키므로, 덮개부(14)의 구멍이 형성된 중앙 영역(20)과 이에 대응하는 송춘판(P)의 중앙 영역 사이에 형성된 공간(34)으로부터 압력하에서 온수가 빠져나가지 못하게 밀봉을 보장한다.
열의 영향하에서 연화되고 변형되어지는 환형 리브(26)의 플라스틱 재료는 환형 리브의 온도가 카트리지 내로 유입되는 물의 온도, 약 100℃를 초과하지 않는다는 사실 때문에, 용융되지 않는다. 플라스틱 재료는 "고무"상태로 불리는 상태로 유지하며, 이 상태에서 탄성 밀봉체로서 밀봉효과의 장점을 제공한다.
제4도에 잘 도시된 바와 같이, 환형 리브(26)의잔여 부분 및 꼭기점(32)을 이루는 플라스틱 재료의 열변형에 의해서 얻어진 송춘판(P)과 환형리브(26) 사이에 접촉하는 면(28a)은 초기의 절두원추형 면의 주요 부분을 차지한다. 이에 의해, 밀봉효과에 손실을 끼칠 수 있는 환형 리브(26)의 완전한 연화를 야기하지 않도록 화살표(F)방향의 특정한 기계적인 압력을 보장한다.

Claims (6)

  1. 음료를 추출 및 분배하기 위한 장치에 사용되는 일회용 카트리지로서, 단단한 케이싱(10)으로 이루어져 있으며, 상기 케이싱(10)은 압력하에서 온수를 이용한 여과, 용해 또는 우려냄에 의해 음료를 만들어내도록 입자, 분말 또는 미립자 형태의 재료(M)를 수용하며, 상기 케이싱(10)은 원통형의 속이빈 몸체로 이루어져 있고, 상기 케이싱( 10)이 구멍이 없는 측벽(16)과, 구멍이 형성된 중앙 영역을 갖춘 유입 단부벽과 그리고 구멍이 형성된 배출 단부벽(18)을 포함하고 있으며, 상기 유입 단부벽은 구멍이 형성된 중앙 영역(200을 둘러싸는 외부 주변부의 환형 리브(26)를 갖추고 있으며, 음료를 만들어 내고 상기 배출 단부벽(18)을 통해서 음룔르 송출하도록 수압하에서 상기 중앙 영역(20)을 통해 상기 카트리지내로 온수를 도입하기 위한 송출판(P)과 상기 환형 리브 (26)가 기계적인 압력하에서 함께 결합될 수 있는 일회용 카트리지에 있어서, 상기 환형 리브(26)는 상기 송출판(P)이 가열되는 온도에서 연화될 수 있는 플라스틱 재료로 제조됨을 특징으로 하는 일회용 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환형 리브(26)는 상기 송출판(P)의 기계적인 압력하에서 플라스틱 재료의 연화효과 때문에 편평해질 수 있는 환형 크레스트(32)를 가지을 특징으로 하는 일회용 카트리지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환형 리브(26)는 정점이 상기 카트리지의 축상에 놓이고 둔각의 정점각을 이루는 절두원추형 면(28)과, 상기 절두원추형 면(28)과 함게 상기 편평해질 수 있는 환형 크레스트(32)를 형성하는 반경방향 외부면(30)을 가짐을 특징으로 하는 일회용 카트리지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절두원추형 면(28)의 정점각은 175°의 둔각임을 특징으로 하는 일회용 카트리지.
  5. 제3항 또는 4항에 있어서, 상기 편평해 질 수 있는 환형 크레스트(32)의 영영에서, 상기 절두원추형 면(28)과 반경방향 외부면(30)은 90°또는 이에 가까운 각도를 이룸을 특징으로 하는 일회용 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 환형 리브(26)의 재료는 끓는 물의 온도보다 낮은 연화점 및 끓는 물의 온도보다 높은 융점을 갖는 폴리프로필렌임을 특징으로 하는 일회용 카트리지.ㅎ
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