KR20100052524A - 음료 제조용 추출 유닛 및 상기 추출 유닛을 포함하는 기계 - Google Patents

Abstract

추출 유닛은 피스톤이 활주 가능하게 수용되는(13) 회전 이동을 갖는 시트(19)를 포함한다. 카운터 피스톤(41)이 시트 및 피스톤과 협동하여 추출 챔버를 형성한다. 시트, 피스톤 및 카운터 피스톤의 이동을 제어하기 위한 캠 부재(25, 45)가 더 제공된다. 시트, 피스톤 및 카운터 피스톤은 음료의 제조를 위한 제품의 적어도 하나의 충전 위치, 추출 챔버의 2개의 상이한 체적에 대응하는 적어도 2개의 별개의 추출 위치 및 소비된 제품을 배출하기 위한 위치를 서로에 대해 점유할 수 있다.

Description

음료 제조용 추출 유닛 및 상기 추출 유닛을 포함하는 기계{BREWING UNIT FOR PREPARATION OF BEVERAGES, AND MACHINE COMPRISING SAID BREWING UNIT}

본 발명은 음료의 제조를 위한, 특히 한정적인 것은 아니지만 커피의 제조를 위한 추출 유닛(brewing unit)의 개선에 관한 것이고, 특히 추출 유닛이 음료의 제조를 위해 소정 1회량의 분쇄 커피(ground coffee)(미리 포장된 또는 포장되지 않은) 또는 다른 제품을 수용하고, 추출 챔버의 폐쇄, 온수(hot water)에 의한 주입을 통한 음료의 제조, 및 소비된 분쇄 커피 또는 다른 소비된 제품의 배출의 사이클을 수행하는 자동 기계에 사용하기 위해 설계된 추출 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 또한 전술된 유형의 추출 유닛을 포함하는 음료 제조용 기계에 관한 것이다.

본 발명은 일반적으로 가정용 또는 상업용 기계 및 또한 자동 판매기에 관련된다.

음료 및 특히 커피의 제조 또는 제조를 위한 전기 기계에서, 소위 추출 유닛이 사용되는데, 이 추출 유닛은 1회량의 포장되지 않은 분쇄 커피 또는 캡슐, 카트리지 등의 형태로 포장된 다른 커피가 충전되는 추출 챔버를 형성하는 복수의 이동 부재를 포함한다. 분쇄 커피로 충전된 후에, 추출 챔버는 폐쇄되고, 온수가 분쇄 커피로부터 향기를 추출하기 위해 적절한 압력에서 그 내부로 통과되어 음료를 제조한다. 추출 단계의 종료시에, 추출 챔버는 개방되고, 소비된 분쇄 커피는 배출된다.

이 유형의 몇몇 기계, 특히 카트리지, 캡슐 등의 형태로 미리 포장된 제품과 함께 기능하도록 설계된 기계들은 또한 홍차, 초콜릿 등과 같은 다른 유형의 음료 또는 식료품 제품의 제조를 가능하게 한다.

US-A-4681028호에 설명된 것은 전술된 유형의 추출 유닛이고, 상기 추출 유닛 내의 추출 챔버는 서로에 대해 이동하는 2개의 부분 사이에 형성된다. 더 상세하게, 이 종래의 특허에 설명된 추출 유닛은 그 내부에서 피스톤이 활주하는 실린더 또는 시트를 포함한다. 시트는 지지 구조체에 대해 진동하고 병진 운동하여 그 자신을 분쇄 커피 충전 위치에 그리고 추출 위치에 고정할 수 있다. 추출 위치는 지지 구조체 상에 고정된 카운터 피스톤(counter-piston)을 향해 이 카운터 피스톤 둘레에서 시트의 병진 운동을 발생시킴으로써 도달한다. 카운터 피스톤, 시트 및 피스톤은 고정 체적의 추출 챔버를 형성한다. 개방 및 폐쇄 메커니즘은, 일단 상기 폐쇄 및 추출 위치에 도달하면, 챔버 자체 내에 공급된 물의 압력에 기인하여 추출 챔버를 형성하는 부분에 작용하는 힘이 개방 및 폐쇄 메커니즘을 작동시키는 모터 조립체를 가압하지 않고 지지 구조체 상에 가해지도록 이루어진다. 유사한 유형의 다른 추출 디바이스 또는 조립체가 ES-A-2156668호, FR-A-2663216호, US-A-5259296호, EP-A-486433호, US-A-5551988호, US-A-6779436호, US-A-6807898호, EP-A-1459663호 및 EP-A-937432호에 설명되어 있다.

US-A-6101923호에 설명된 것은 2중 추출 챔버를 갖는 회전형 추출 유닛이다. 2개의 추출 챔버는 2개의 상이한 품질의 커피, 더 구체적으로는 예를 들어 에스프레소 커피 및 프레시 브루 커피(fresh brew coffee)의 제조를 위해 사용된다. 회전 조립체는 캠을 구비하고, 이 캠은 추출 챔버 내의 피스톤의 이동을 제어한다.

EP-A-0380450호에 설명된 것은 휴지 위치로부터 작동 위치로의 제한된 진동 이동을 갖는 카운터 피스톤과 협동하는 회전 원통형 챔버를 갖는 다른 추출 유닛이다. 작동 위치에서, 카운터 피스톤은 원통형 챔버에 결합되어 챔버 자체 내의 피스톤 세트와 함께 추출 체적을 형성한다. 피스톤은 나선형 스프링을 갖고, 이 나선형 스프링은 추출 챔버 내에 수납된 분쇄 커피의 체적의 임의의 가능한 편차를 보상하기 위한 목적을 갖는다. 이 추출 유닛은 소정 추출 챔버의 체적을 갖는 단일의 추출 위치와, 그 내부에서 발생하는 압력 응력을 지지 구조체 상에 가하기 위해 작동 위치에서 추출 챔버를 차단하기 위한 시스템을 갖는다. 추출 챔버의 차단 디바이스를 활성화 및 비활성화하기 위한 작동 메커니즘이 제공된다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 특정 내구성 및 신뢰성 구조체에 의해 추출 챔버의 가변 체적과 작용하는 것을 가능하게 하여 상이한 품질의 음료(예를 들어, 에스프레소 커피 및 프레시 브루) 및/또는 각각의 개별 추출 사이클에서 가변적인 수의 1회량의 음료, 예를 들어 단일의 추출 작동에서의 단지 1컵의 커피 또는 2컵의 커피를 제조하는 커피의 제조를 위한 또는 일반적으로 음료의 제조를 위한 추출 유닛에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 추출 유닛은 피스톤이 활주하는 시트를 갖는 회전 유닛과, 추출 챔버를 형성하기 위해 상기 캐비티 및 상기 피스톤과 협동하는 카운터 피스톤을 포함한다.

이하에서는 커피의 제조를 위한 추출 유닛이 특히 참조될 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 추출 유닛의 특징은 상이한 음료를 제조하기 위한 다른 유형의 기계 또는 커피 및 또한 다른 유형의 음료를 제조할 수 있는 기계에도 유리하게 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 커피 및 분쇄 커피가 참조될 때, 몇몇 실시예에서는 동일한 추출 유닛이 다른 유형의 음료의 제조를 위해 가능하게는 1회량 또는 다수회량 패키지로 분쇄 커피 이외의 제품과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

유리하게는, 몇몇 실시예에서, 커피 또는 일반적으로 다른 음료의 제조 또는 제조를 위한 추출 유닛이 제공되고, 이 추출 유닛은 피스톤이 활주 가능하게 수용되는 회전 이동을 갖는 시트와, 추출 챔버를 형성하기 위해 상기 시트 및 상기 피스톤과 협동하는 카운터 피스톤과, 시트, 피스톤 및 카운터 피스톤의 이동을 제어하기 위한 캠 부재를 포함한다. 시트, 피스톤 및 카운터 피스톤은, 음료의 제조될 제품 또는 물질(예를 들어, 분쇄 커피)을 충전하기 위한 적어도 하나의 충전 위치, 추출 챔버의 2개의 상이한 체적에 대응하는 적어도 2개의 별개의 추출 위치 및 소비된 제품 또는 물질, 예를 들어 분쇄 커피의 타블렛(tablet) 또는 소비된 커피 캡슐 또는 카트리지를 배출하기 위한 배출 위치를 점유하기 위해 배열되고, 설계되고, 제어된다.

유리한 실시예에서, 충전 위치는 배출 위치와 2개 이상의 추출 위치 사이의 중간에 있다.

일 실시예에서, 캠 부재는 추출 단계 중에 피스톤 및 카운터 피스톤 상에 작용하는 응력의 상당한 부분을 지지 구조체 상에 가하기 위해 설계된다. 이들 응력은 음료의 제조를 위해 사용된 분쇄 커피 또는 다른 제품의 압축 및 음료가 제조되는 물질의 추출을 위해 분쇄 커피를 통과하도록 이루어진 온수의 압력에 기인한다. 이 방식으로, 특히 유효한 추출 챔버의 개방 및 폐쇄의 메커니즘이 얻어지고, 여기서 분쇄 커피 또는 다른 제품을 통한 온수의 공급 및/또는 압축 중에 추출 챔버를 적소에 유지하기 위한 보조 차단 부재를 고려할 필요가 없다. 제어 캠을 통해 지지 구조체 상에 응력의 상당한 부분을 가함으로써, 모터 샤프트 상의 임의의 비틀림 응력이 방지된다. 유리하게는, 캠의 형상은 모든 상이한 가능한 추출 위치 또는 적어도 일부에서 추출 챔버 내부의 압력에 대한 적절한 작용력을 공급하기 위한 것이다.

가능한 실시예에서, 추출 유닛은 추출 챔버의 3개의 별개의 체적에 대응하는 시트, 피스톤 및 카운터 피스톤의 3개의 작동 위치를 포함한다.

바람직하게는, 카운터 피스톤은 시트 내에 삽입되어 활주하기 위해 이동한다.

강인하고 콤팩트한 구조체를 얻기 위해, 일 실시예에서, 회전 캠은 기계로부터 가능하게는 추출 가능할 수 있는 고정 지지 구조체를 형성하는 2개의 대향하는 플레이트 사이에 지지된다.

일 가능한 실시예에서, 회전 시트는 고정 지지 구조체에 의해 지지된 회전축을 제시하는 회전 유닛에 구속되거나 회전 유닛과 단일 부품으로 제조된다. 가능한 실시예에서, 캠 부재는 지지 구조체에 대해 완전히 또는 부분적으로 고정된다. 수정된 실시예에서, 추출 유닛의 이동 부재를 제어하기 위한 캠 또는 다른 캠 프로파일은 지지 구조체에 대해 부분적으로 고정되고 부분적으로 이동하는데, 예를 들어 회전축 둘레로 회전한다. 이동은 연속적인 회전 이동이거나 바람직하게는 왕복 회전 이동, 즉 반대 방향에서의 진동 이동일 수 있다.

캠은 바람직하게는 홈 형상 캠, 즉 채널형 캠이다.

바람직한 실시예에 따르면, 본 발명은 고온 음료, 특히 커피를 제조하기 위한 추출 유닛을 제공하고, 이 추출 유닛은 회전 및 병진 이동을 갖고 피스톤이 활주 가능하게 수용되어 있는 시트와, 상기 시트 및 상기 피스톤과 협동하여 추출 챔버를 형성하는 카운터 피스톤을 포함한다. 각각의 상기 피스톤, 카운터 피스톤 및 시트의 이동은 고정 및 회전 캠 프로파일에 의해 제어된다. 더 구체적으로, 몇몇 실시예에 따르면, 시트는 제 1 축 주위의 회전 운동 및 제 2 축을 따른 병진 운동을 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 축은 바람직하게는 서로 대략 직교한다. 유사하게, 상기 시트 내에 활주 가능하게 수용된 피스톤은 또한 대응 회전 및 병진 이동을 구비한다. 바람직하게는, 카운터 피스톤은 병진 이동을 구비하지만, 바람직하게는 회전 운동을 갖지 않는다. 몇몇 실시예에서, 각각의 상기 피스톤, 카운터 피스톤 및 시트는 각각의 고정 및 회전 캠 프로파일 또는 고정 및 회전 캠 프로파일의 쌍과 협동한다. 더 구체적으로는, 시트의 운동은 적어도 고정 캠 프로파일 및 이동 가능 캠 프로파일에 의해 제어된다. 바람직하게는, 더 강인한 구조체를 얻기 위해, 한 쌍의 고정 캠 프로파일 및 한 쌍의 이동 가능 캠 프로파일이 제공되고, 각각의 쌍의 프로파일은 대칭이거나 동일하다. 유사하게, 피스톤은 고정 캠 프로파일 및 이동 가능 캠 프로파일(또는 동일한 형상을 갖는 한 쌍의 고정 및 한 쌍의 이동 가능 캠 프로파일)에 의해 제어되고, 카운터 피스톤은 고정 캠 프로파일 및 이동 가능 캠 프로파일 또는 한 쌍의 동일한 고정 캠 프로파일 및 이동 가능 캠 프로파일에 의해 각각 제어된다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 피스톤, 카운터 피스톤 및 시트를 제어하는 이동 가능 캠 프로파일은 공통 회전축 주위에서 회전한다. 몇몇 실시예에서, 이동 가능 캠 프로파일은 공통 회전 캠 상에 제공된다. 캠 프로파일의 쌍이 각각의 이동 가능한 부재(피스톤, 시트 및 카운터 피스톤)에 제공되면, 바람직하게는 2개의 회전 캠이 제공되고, 상기 2개의 회전 캠의 각각은 각각의 상기 캠 프로파일의 쌍의 캠 프로파일 중 각각의 하나를 구비한다.

몇몇 실시예에서, 피스톤 및 시트는 대응 이동 및 고정 캠 프로파일 내에 예를 들어 핀의 형상의 각각의 필러에 의해 지지되는 유닛을 형성한다. 이동 가능한 캠 프로파일의 회전은 피스톤 및 시트의 회전 및 병진 이동을 유도한다. 개별 캠 프로파일이 피스톤 및 시트를 위해 제공되기 때문에, 따라서 피스톤 및 시트 양자 모두에 동일한 회전 운동을 부여하지만 2개의 부재에 대해 상이한 병진 이동을 갖게 하여 피스톤이 시트에 대해 활주하게 하는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 동일한 액추에이터에 의해, 충전 위치로부터 추출 위치로 이어서 배출 위치를 향해 시트의 이동을 발생시키는 것이 가능하다. 피스톤은 가능한 상이한 추출 위치(추출 챔버의 더 큰 또는 더 작은 체적을 갖는) 및 또한 이용된, 즉 소비된 커피 분말 또는 소모된 커피 카트리지, 꼬투리(pod) 또는 캡슐의 시트로부터의 배출 위치를 점유하도록 시트 내에서 활주할 수 있다. 유사하게, 카운터 피스톤은 또한 피스톤 및 시트의 이동을 제어하는 하나의 동일한 모터 또는 액추에이터에 의해 또한 제어된다. 따라서, 상이한 종류의 커피(예를 들어, 프레스 브루 또는 소위 "아메리칸 커피") 또는 상이한 수의 커피 컵(예를 들어, 한잔 또는 두잔)의 추출이 성취되는 극단적으로 간단하고 융통성이 있는 구조체가 얻어진다. 동시에, 모터 샤프트, 즉 운동을 회전 캠에 전달하는 샤프트에 가해지는 힘(커피의 압축 및/또는 추출 챔버 내에서의 수압에 기인함)을 최소화하거나 어떻게든 상당히 감소시키는 가능성이 제공된다.

일 실시예에서, 캠 부재는 시트 내의 상기 피스톤의 활주 이동을 제어하기 위해 피스톤과 협동하는 제 1 캠을 포함한다. 일 실시예에서, 회전 유닛의 회전은 피스톤에 대해 고정된 필러의 제 1 캠을 따라 활주를 유발한다. 바람직하게는, 캠 부재는 지지 구조체에 대해 고정되고 상기 시트 내의 상기 카운터 피스톤의 이동을 제어하기 위해 카운터 피스톤과 협동하는 제 2 캠을 포함한다. 실용적인 실시예에서, 피스톤은 회전 유닛에 의해 이동 구동되고, 카운터 피스톤의 필러는 상기 회전 유닛이 카운터 피스톤을 구동하는 동안 제 2 캠을 따라 활주한다. 이 방식으로, 단일 모터가 회전 유닛의 회전과 피스톤 및 카운터 피스톤의 이동을 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 캠은 상기 2개의 플레이트 중 하나 및/또는 다른 하나 상에 제공된다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 캠은 2개의 플레이트의 각각 상에 제공된다. 실제로, 즉 각각의 캠은 2중이고 2개의 플레이트의 각각 상에 홈을 포함한다.

일 실시예에서, 회전 유닛에 대해 고정된 견인 부재는 상기 회전 유닛에 의해 대기 위치로부터 추출 위치로 카운터 피스톤을 견인하고 회전 유닛이 소비된 커피를 배출하기 위한 배출 위치로 변위되는 동안 추출 위치로부터 대기 위치로 카운터 피스톤을 복귀시키도록 구성된다.

수정된 실시예에서, 추출 유닛은 지지 구조체에 대해 고정된 제 1 세트의 캠 프로파일과, 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤의 이동을 제어하기 위해 상기 지지 구조체에 대해 이동하는, 바람직하게는 회전하는 제 2 세트의 캠 프로파일을 포함하는 캠 부재를 고려한다.

이동 캠 프로파일은 개별 디스크 상에 또는 바람직하게는 공통 회전 캠 상에 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 추출 유닛은 서로 실질적으로 동일한 고정 캠 프로파일의 세트를 각각 갖는 한 쌍의 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 옆에 설치된 한 쌍의 회전 캠을 고려하고, 각각의 회전 캠은 서로 실질적으로 동일한 회전 캠 프로파일의 세트를 갖고, 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤은 상기 2개의 고정 플레이트 사이에 설치된다.

일 실시예에서, 고정 플레이트는 회전 캠을 지지한다. 바람직하게는, 각각의 회전 캠은 고정 플레이트에 의해 지지되고 그 외부 또는 내부에 설치되는데, 즉 2개의 회전 캠은 2개의 고정 플레이트 사이에 배열된다.

일 실시예에서, 피스톤, 시트 및 카운터 피스톤은 각각의 필러를 구비하고, 필러의 각각은 적어도 하나의 고정 캠 프로파일 및 하나의 회전 캠 프로파일과 협동한다.

고정 캠 및 회전 캠에 의해, 피스톤 및 시트의 회전 및 병진 이동을 제어하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 캠은 카운터 피스톤이 대신에 고정 하중 지지 구조체에 대해 병진 이동을 제공할 수 있는 방식으로 제공될 수 있다.

본 발명의 부가의 유리한 실시예 및 특징이 첨부된 청구범위에 지시되고 본 발명의 실시예의 몇몇 예를 참조하여 이하에서 설명될 것이다.

본 발명의 더 명백한 이해는 예로서 분쇄 커피의 제조를 위한 추출 유닛에 적용된 본 발명의 실용적인 비한정적인 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면과 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 특정 내구성 및 신뢰성 구조체에 의해 추출 챔버의 가변 체적과 작용하는 것을 가능하게 하여 상이한 품질의 음료(예를 들어, 에스프레소 커피 및 프레시 브루) 및/또는 각각의 개별 추출 사이클에서 가변적인 수의 1회량의 음료, 예를 들어 단일의 추출 작동에서의 단지 1컵의 커피 또는 2컵의 커피를 제조하는 것이 가능한 커피의 제조를 위한 또는 일반적으로 음료의 제조를 위한 추출 유닛이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 추출 유닛이 사용될 수 있는 커피 기계의 정면도.
도 2는 제 1 실시예에서 본 발명에 따른 추출 유닛의 부분 절결 사시도.
도 3은 도 2의 라인 III-III을 따른 도면.
도 4는 도 3의 라인 IV-IV를 따른 단면도.
도 5는 도 3의 라인 V-V를 따른 단면도.
도 6은 도 3의 라인 VI-VI을 따른 단면도.
도 7 내지 도 11은 도 1 내지 도 6의 추출 유닛의 작동 시퀀스의 개략도.
도 12는 제 2 실시예에서 일부 부분이 제거되어 있는 본 발명에 따른 추출 유닛의 사시도.
도 12a는 도 12의 실시예의 고정 캠 프로파일이 제공되어 있는 고정 플레이트들 중 하나의 정면도.
도 12b는 회전 캠 프로파일을 갖는 회전 캠들 중 하나의 정면도.
도 13 내지 도 18은 상이한 작동 위치에서 도 12의 추출 유닛의 정면도 및 부분 단면도.
도 19, 도 20 및 도 21은 측면 플레이트들 중 하나가 제거되어 내부 메커니즘을 도시하고 있는 3개의 상이한 작동 위치에서 본 발명에 따른 추출 유닛의 다른 실시예의 축측 투상도.
도 20a는 도 20의 XXA-XXA를 따른 단면도.
도 22는 제거된 부분이 없는 도 21의 도면과 유사한 도면.
도 23 및 도 24는 도 19 내지 도 22의 추출 디바이스의 2개의 고정 플레이트의 내부도.
도 25는 도 23의 XXV-XXV를 따른 단면도.
도 26은 도 19 내지 도 25의 추출 디바이스의 이동 캠들 중 하나의 정면도.
도 27은 도 26의 XXVII-XXVII을 따른 단면도.
도 28은 이 실시예의 추출 디바이스의 2개의 이동 캠들 중 다른 하나의 도 26의 도면과 유사한 도면.
도 29는 도 28의 XXIX-XXIX에 따른 단면도.
도 30은 추출 유닛이 분쇄 커피로 충전될 준비가 되어 있는 위치에서의 도 31의 라인 XXX-XXX에 따른 도 19 내지 도 29의 디바이스의 실질적으로 중간 평면에 따른 단면도.
도 31은 도 30의 XXXI-XXXI을 따른 평면도.
도 32는 도 31의 XXXII-XXXII를 따른 국부 단면도.
도 33 및 도 34는 추출 유닛이 추출 챔버의 폐쇄 단계에 있는 도 30 및 도 32의 것과 유사한 단면도.
도 35는 추출 유닛이 커피의 소비된 카트리지의 배출을 위한 구성에 있는 도 30 및 도 33의 것과 유사한 단면도.
도 36 및 도 37은 가능한 실시예에서의 추출 디바이스의 피스톤의 축측 투상도 및 단면도로서, 도 37은 도 36의 피스톤의 XXXVII-XXXVII을 따른 단면도.
도 38 및 도 39는 2개의 작동 구성에서의 도 36 및 도 37의 피스톤의 XXXVIII-XXXVIII을 따른 단면도.
도 40 내지 도 45는 상이한 작동 위치에서의 본 발명에 따른 추출 유닛의 다른 실시예의 단면도.
도 46a 내지 도 46d는 다양한 가능한 작동 위치에서 카운터 압력 조정 밸브를 도시하는 도면.
도 47은 본 발명에 따른 유닛의 다른 실시예의 고정 캠 프로파일이 제공되는 2개의 고정 플레이트들 중 하나의 정면도.
도 47a, 도 47b, 도 47c는 도 47의 라인 A-A, B-B 및 C-C를 따른 국부 단면도.
도 48은 도 47의 고정 프로파일에 대응하는 각각의 회전 캠 프로파일을 갖는 2개의 회전 캠들 중 하나의 정면도.
도 49a 내지 도 49d는 상이한 각도 위치에서의 도 47 내지 도 48의 고정 및 회전 캠 프로파일을 포함하는 유닛의 단면도이고, 도 50은 도 47의 각각의 캠을 따라 피스톤 및 시트를 구동하는 핀의 궤도를 도시하는 도면.

도 1은 본 발명에 따른 추출 유닛이 적용될 수 있는 전체로서 도면 부호 1로 지정된 커피의 제조를 위한 자동 기계의 개략 정면도이다. 도면 부호 3으로 지정된 추출 유닛의 위치는 도 1의 표현에서 일점쇄선으로 투시도로 지시되어 있다. 도면 부호 5에 의해 지정된 것은 기계에 의해 전달 노즐 또는 배수구(spout)(7A, 7B)를 통해 전달된 커피가 수집되는 컵이 그 상부에 배치되어 있는 표면이다. 도 1에 도시된 커피 기계(1)는 가정용 기계이다. 그러나, 본 발명에 따른 추출 유닛이 또한 상업용 유형의 커피 기계에 그리고 가정용의 더 진보한 자동 기계에 사용된 것들과 유사한 추출 유닛을 통상적으로 이미 현재 사용하고 있는 소위 자동 판매기 또는 자동 분배기에 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 11의 실시예

추출 유닛(3)의 제 1 실시예가 도 2 내지 도 11에 상세히 도시되어 있다. 이 실시예에서, 추출 유닛(3)은 2개의 플레이트(9A, 9B)를 포함하고, 이 플레이트들은 실질적으로 서로 동일하고 크로스 부재(11)에 의해 결합되어 기계(1) 내에 장착된 고정 지지 구조체를 형성한다. 고정 구조체(9A, 9B, 11)는 기계(1)로부터 유리하게 추출되어 그 세척, 유지 보수, 교체 또는 필요하게 될 수 있는 임의의 다른 유형의 간섭을 가능하게 할 수 있다.

2개의 플레이트(9A, 9B) 사이에 지지된 것은 회전 유닛(13)이다. 유닛(13)은 축(A-A) 둘레로 회전할 수 있도록 샤프트 또는 핀(13A)을 경유하여 지지된다. 핀 또는 축(13A) 중 하나는 도시되지 않은 작동 모터에 연결된다. 커플링은 홈 형성 프로파일에 의해 또는 임의의 다른 방식으로, 가능하게는 토크 리미터에 의해 얻어질 수 있다. 가능한 실시예에서, 회전 유닛(13)은 회전축(A-A)과 동축이고 2개의 플레이트(9A, 9B) 내에 제공된 환형 홈(15)에 결합되는 2개의 환형 돌출부(13B)를 갖는다. 환형 돌출부 및 대응 캐비티는 지지 구조체에 대한 회전 유닛(13)의 회전 이동의 안내를 향상하는 목적을 갖는다.

시트(19)가 회전 유닛(13) 내에 제공된다. 일 실시예에서, 시트(19)는 실질적으로 원형 단면을 갖는 원통형 전개부를 갖는다.

시트(19) 내에 수용된 피스톤(21)은 시트(19)의 축(B-B)을 따라 활주한다. 피스톤(21)은 횡단방향 핀(23)에 결합된 로드(21A)를 갖고, 이 횡단방향 핀(23)은 축(B-B) 및 피스톤(21)의 로드(21A)에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 전개한다.

핀(23)은 회전 유닛(13)의 각 측면에 제공된 2개의 슬롯(13C)(특히, 도 2 참조)을 통해 회전 유닛(13)으로부터 돌출된다. 핀(23)의 축방향 길이는 플레이트(9A, 9B) 내에 제공된 대응 캠 프로파일(25A, 25B) 내의 슬롯(13C)을 통해 돌출하는 양 단부에서 결합되도록 이루어진다. 캠 프로파일(25A, 25B)은 기본적으로 홈 형성 캠을 구성하고, 추출 유닛(3)의 추출 챔버를 형성하는 이동 요소의 이동을 제어하는 캠 부재의 부분을 형성한다. 캠 부재는 캠 프로파일(25A, 25B)에 부가하여 이하에 설명되는 카운터 피스톤의 이동을 위한 다른 캠 프로파일을 포함한다.

캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(25A, 25B)은 실질적으로 서로 동일하고, 그 형상은 예를 들어 도 4에 상세히 도시되어 있다. 일 실시예에서, 이 제 1 캠 프로파일(25A, 25B)은 회전 유닛(13)의 회전축(A-A)으로부터 제 1 거리에 설치된 제 1 단부(25X)와, 상기 축(A-A)으로부터 더 작은 거리에 설치된 제 2 단부(25Y)를 갖는다. 2개의 단부 사이에서, 캠 프로파일은 회전축(A-A)으로부터 최대 거리까지 점진적으로 이동하고 이어서 회전축(A-A)으로부터 최소 거리에서 캠 프로파일(25A, 25B)의 제 2 단부(25Y)에 도달할 때까지 회전축에 재차 접근하는 곡선형 전개부를 갖고 전개된다. 이 캠 프로파일(25A, 25B)의 특정 구성의 작동은 도 7 내지 도 11의 작동 순서를 참조하여 이하에 명백하게 설명할 것이다.

피스톤(21)의 전방 부분은 예를 들어 천공된 금속 캡에 의해 구성된 필터(31)를 구비한다. 필터(31)의 후방에 제공된 것은 캐비티(33)인데, 이 캐비티에는 추출 사이클 중에 생성된 커피가 수집된다. 캐비티(33)는 예를 들어 가요성 튜브를 구비한 커피를 배출하기 위한 파이프(35)와 유체 연결되고, 이는 추출 사이클의 다양한 단계 중에 시트(19)와 피스톤(21) 사이의 병진 이동을 가능하게 한다. 가요성 튜브(35)는 채널(37)에 연결되고, 이 채널은 이어서 도시되지 않은 당 기술 분야의 숙련자에 의해 즉시 설계될 수 있는 도관을 경유하여 기계의 전달 배수구 또는 배수구들(7A, 7B)과 연결된다. 유리하게는, 이 실시예에서, 파이프(37)는 회전 핀(13A) 내에 제공되기 때문에 회전 유닛(13)에 대해 동축이다.

추출 유닛은 다수의 작동 위치 사이에서 이하에 설명되는 방식으로 이동하는 카운터 피스톤(41)을 추가로 포함한다. 카운터 피스톤(41)은 도시된 실시예에서 실질적으로 원형 단면인 시트(19) 및 피스톤 헤드(21)의 단면에 실질적으로 대응하는 단면을 갖는다. 이 카운터 피스톤은 횡단방향 핀(43)을 구비하고, 이 횡단방향 핀은 핀(23)에 실질적으로 평행하고, 그 대향 단부들은 각각 고정 플레이트(9A, 9B) 내에 제공된 캠 프로파일(45A, 45B) 내에 결합된다. 2개의 캠 프로파일(45A, 45B)은 서로 동일하고, 기본적으로 그 핀(43)이 필러(feeler)를 형성하는 홈 형성 캠을 구성한다.

일 실시예에서, 홈 형성 캠 또는 캠 프로파일(45A, 45B)은 회전 유닛(13)의 회전축(A-A)에 대해 동심인 대략 원주형 부분을 갖는다. 상기 원주형 부분은 회전축(A-A)으로부터 점진적으로 이격하여 이동하여 전개되는 캠의 연장부로 반경형성되고, 예를 들어 캠 자체의 원주형 부분의 오목부[축(A-A)을 향해 배향됨]에 대향하는 측면으로 지향하는 오목부를 갖는다.

카운터 피스톤(41)은 커피 기계(1)의 보일러(도시 생략)로부터 도래하는 압축된 온수를 공급하기 위한 가요성 튜브(49)에 연결된 관통 파이프(47)(특히, 도 6 참조)를 갖는다. 필터를 통해 공급된 온수는 피스톤(21)의 상부, 즉 필터(31)와 카운터 피스톤(41)의 전방 필터(41A) 사이의 시트(19) 내에 형성된 추출 챔버 내의 압축된 분쇄 커피를 통해 삼투되도록 이루어진다. 피스톤(21)을 통해 압력 하에서 온수를 공급함으로써 유압 회로를 역전시키는 것과 카운터 피스톤(41) 내에 제공된 파이프(47)를 통해 추출 챔버 내에 제조된 커피를 흡인하는 가능성이 배제되지는 않는다.

회전 유닛(13)은 캠 프로파일(45A, 45B)의 쌍에 의해 형성된 경로를 따라 상기 카운터 피스톤을 변위시키기 위한 카운터 피스톤(41)의 결합용 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 흡인 시스템은 적어도 하나의 제 1 쌍의 부속품(51A, 53A) 및 바람직하게는 실질적으로 서로 동일한 2개의 쌍의 부속품(51A, 53A; 51B, 53B)을 포함한다. 2개의 쌍의 부속품의 배열은 그 단부 부근에서 핀(43)의 균형화 방식의 결합을 가능하게 하고, 이 핀은 홈 형성 캠(45A, 45B) 내에서 활주할 수 있다.

일 실시예에서, 부속품(51A, 53A; 51B, 53B)의 각각은 부속품(51A, 51B)에 대해 도면 부호 55A, 55B로, 부속품(53A, 53B)에 대해 도면 부호 57A, 57B로 지정된 직선형 에지를 갖는다. 에지(55A, 57A, 55B, 57B)는 서로 대향하고 에지 자체와 핀(43) 사이에 상호 활주 채널을 형성한다. 각각의 부속품(51A, 51B, 53A, 53B)은 더욱이 부속품(51A, 53A)에 대해 각각의 곡선형 에지 또는 프로파일(59A, 61A) 및 부속품(51B, 53B)에 대해 각각의 곡선형 에지 또는 프로파일(59B, 61B)을 갖는다. 도 5에서 특히 주목될 수 있는 바와 같이, 부속품(51A, 51B)은 이하에서 명백하게 설명될 목적으로 부속품(53A, 53B)의 전개보다 큰 반경방향 전개를 갖는다. 직선형 에지 또는 프로파일(55A, 57A, 55B, 57B, 59A, 61A, 59B, 61B)은 작동 사이클에서 추종하는데 필요하고 캠 프로파일(45A, 45B)에 의해 형성되는 경로를 따르는 이동을 발생시키기 위해 카운터 피스톤(41)의 핀(43)과 협동한다.

지금까지 설명된 디바이스는 이하에 설명되는 바와 같이 작동한다. 추출 사이클은 도 7에 개략적으로 도시된 위치에서 시작한다. 이 위치에서, 회전 유닛(13)은 시트(19)가 예를 들어 전체로서 T로 지시된 호퍼의 아래에 실질적으로 수직으로 있는 위치에 설치되는 방식으로 위치되고, 이 호퍼를 경유하여 분쇄 커피(C)가 시트(19)의 측벽과 필터(31)에 의해 형성된 피스톤(21)의 전방 표면 사이에 형성된 공간 내에 충전된다. 분쇄 커피(C)는 기계(1) 내에 수납된 분쇄기 조립체에 의해 직접 제조될 수 있는데, 이 분쇄기 조립체는 커피 원두를 분쇄하거나 또는 분쇄 커피의 용기로부터 취할 수 있거나 또는 예를 들어 1회량 투여 디바이스의 보조에 의해 조작자에 의해 수동으로 재차 충전될 수 있다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 캠 프로파일(25A, 25B)용 필러를 구성하는 핀(23)은 회전 유닛(13)의 회전축(A-A)으로부터 최대 거리에서 상기 캠의 곡선의 부분에 배치된다. 카운터 피스톤(41)은 비작동 위치에 있고, 핀(43)[캠 프로파일(45A, 45B)의 필러를 구성함]은 캠 프로파일(45A, 45B)의 상단부에 대응하는 위치 부근 또는 그 위치에 설치된다. 카운터 피스톤(41)을 이 위치에 차단하기 위한 부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 차단 부재는 탄성 부재 또는 제어 액추에이터를 갖는 부재일 수 있다. 카운터 피스톤(41)의 전방면(41A)은 회전 유닛(13)의 외부 원통형 프로파일을 추종하고 따라서 작동 모터(도시 생략)에 의해 제어된 회전 유닛(13)의 후속의 회전 이동 중에 상기 외부면과 함께 휴지하여 유지되기 위해 유리하게 만곡될 수 있다.

도 8은 시트(19) 및 피스톤(21)이 그 내부에 수용되어 활주하는 회전 유닛(13)의 화살표(f13)에 따른 제 1 회전 단계를 도시한다. 도 8의 각도 위치에서, 시트(19)의 축(B-B)은 카운터 피스톤(41)의 축과 정렬되고, 회전 유닛(13)에 대해 고정된 부속품(51A, 51B)의 각각의 에지(55A, 55B)는 핀(43)과 접촉하게 된다.

화살표(f13)에 따른 회전이 진행함에 따라, 회전 유닛(13)은 부속품(51A, 51B)로 인해 카운터 피스톤(41)과 함께 견인된다. 피스톤 슬라이드(43)가 이를 따라 회전 유닛(13)의 회전에 의해 구동되는 홈(45A, 45B)의 캠 프로파일은, 회전 유닛(13)의 회전이 축(A-A) 둘레에서 화살표(f13)를 따라 진행할 때 카운터 피스톤이 회전 유닛(13) 내에 제공된 시트 또는 실린더(19) 내에 통과하는 축(A-A)에 접근하도록 이루어진다.

도 10은 시계방향에서의 회전 유닛(13)의 최대 회전의 위치를 도시한다(본 예에서). 이 위치에서, 피스톤(21)은 카운터 피스톤을 향해 캠 홈(25A, 25B)과 협동하는 핀(23)을 경유하여 압박되어 있고, 카운터 피스톤은 시트(19) 내에 배치된다. 도 9 및 도 10 사이의 비교로부터 주목될 수 있는 바와 같이, 이들 2개의 도면에서 추출 유닛에 의해 점유되는 각도 위치 사이에는, 피스톤(21)과 카운터 피스톤(41) 사이의 거리의 차이, 따라서 피스톤(21), 카운터 피스톤(41) 및 상기 부재들이 그 내부에서 활주하는 시트(19)의 원통형 벽 사이에 형성된 추출 챔버의 체적의 차이가 존재한다. 도 9 및 도 10의 위치의 양자 모두에서, 추출 챔버는 폐쇄되고 그 내부에는 피스톤(21) 및 카운터 피스톤(41)의 대향 표면에 의해 작용되는 압력의 결과로서 압축된 커피(C)의 1회량이 존재한다. 도 9 및 도 10에 각각 도시된 것들 사이의 중간의 모든 각도 위치에서, 점진적으로 가변하는 체적의 폐쇄된 추출 챔버가 형성되어 있다.

회전 유닛(13)에 의해 점유된 최종 각도 위치에 따르면, 따라서 최대 체적(도 9)과 최소 체적(도 10) 사이에서 변화되는 체적의 추출 챔버를 형성하는 것이 가능하다. 이들 위치의 각각에서, 추출 단계는 제조된 커피의 축(A-A)을 통해 보일러 및 수집부로부터 압력 하에서 물의 도입으로 실시될 수 있다. 캠 프로파일(25A, 25B, 45A, 45B)을 갖는 추출 유닛의 특정 구성으로 인해, 커피의 압축에 의해 그리고 피스톤(21) 및 카운터 피스톤(41)의 대향 표면들 상의 추출 챔버에 공급된 물에 의해 인가된 압력은 전술된 핀(23, 43)과 각각의 캠 프로파일(25A, 25B, 45A, 45B) 사이에 발생된 반응력에 의해 큰 정도로 평형화된다. 따라서, 추출은 회전 유닛(13)을 적소에서 차단 유지하기 위한 임의의 특정 수단의 요구 없이 특히 모터 자체의 회전 운동을 역전시키는 경향이 있고 따라서 도 7의 초기 위치로 회전 유닛(13)을 복귀시키는 경향이 있을 수 있는 모터 샤프트 상에 토크를 발생시키는 추출 챔버 내의 압력 없이, 도 9의 각도 위치와 도 10의 각도 위치 사이에 포함된 임의의 각도 위치에서 실시될 수 있다.

일단, 추출 단계가 완료되면, 회전 유닛(13)의 운동이 역전되고, 유닛 자체는 추출 위치로부터 도 11에 도시된 소비된 커피(CE)를 배출하기 위한 배출 위치로 이동된다. 이 위치에서, 핀(23)이 2개의 홈 형성 캠 또는 캠 프로파일(25A, 25B)의 단부(25Y)에 대응하는 위치를 점유하고, 따라서 피스톤 자체는 시트(19)의 마우스에 최대 접근한 위치를 차지한다. 실제로, 필터(31)의 전방면은 회전 유닛(13)의 측면 원통형 표면과 동일 높이이다. 이 영역에 제공된 스크레이퍼(scraper)는 필터(31)의 표면으로부터 소비된 커피를 긁어내기 위해 유용할 수 있다.

추출 위치로부터 도 11의 배출 위치를 향한 복귀 이동(도면에서 볼 때 반시계방향 회전)시에, 회전 유닛(13)은 더 짧은 부속품(53A, 53B)을 경유하여 도 11에 도시된 바와 같이 그 휴지 위치로 카운터 피스톤(41)을 이동시킨다. 이는 핀(43) 상의 직선형 에지(57A, 57B)의 추력의 결과로서 얻어진다. 부속품(51A, 51B, 53A, 53B)의 상이한 길이는 카운터 피스톤(41)이 도 11의 휴지 위치에서 부속품(53A, 53B)에 의해 해제되게 하고 도 7의 위치로부터 도 8, 도 9 및 도 10의 위치를 향해 역방향 이동으로 더 긴 부속품(51A, 51B)에 의해 재차 취해지게 한다.

도 12 내지 도 18의 실시예

도 12 내지 도 18은 본 발명에 따른 추출 유닛의 제 2 실시예를 도시한다. 또한, 재차 전체로서 도면 부호 3으로 지정된 도 12 내지 도 18의 추출 유닛은 도 1에 도시된 유형의 커피 기계 또는 심지어 상업용 유형의 다른 기계 또는 자동 분배기 또는 자동 판매기 등 내에 삽입될 수 있다.

이 실시예에서, 추출 유닛(3)은 가능하게는 커피 기계로부터 추출될 수 있는 지지 구조체를 형성하기 위해 크로스 부재(111)에 의해 서로 연결된 한 쌍의 고정 플레이트(109A, 109B)를 갖는다. 고정 플레이트(109A, 109B) 사이에는 피스톤(113), 피스톤(113)이 활주하고 그 내부에 추출 챔버가 형성되는 시트(115) 및 카운터 피스톤(117)이 설치된다. 이들 3개의 요소[피스톤(113), 시트(115) 및 카운터 피스톤(117)]는 추출 사이클을 수행하기 위한 상호 이동을 갖는다. 이어지는 내용으로부터 명백해지는 바와 같이, 가능한 실시예에서, 피스톤(113) 및 시트(115)는 회전 및 병진 이동을 수행하고, 일 실시예에서 카운터 피스톤(117)은 단지 병진 이동만을 수행한다.

3개의 부재(113, 115, 117)의 이동은 캠 프로파일에 의해 제어된다. 고정 플레이트(109A, 109B) 상에는 제 1 세트의 고정 캠 프로파일이 제공된다. 이 실시예에서, 양 플레이트(109A, 109B)는 캠 프로파일을 갖고, 상기 플레이트들 상에 제공된 고정 캠 프로파일은 서로 거울-대칭이다. 따라서, 이하에 플레이트(109B)의 프로파일이 설명되는데, 플레이트(109A)에서는 거울-대칭 프로파일이 존재한다는 것이 이해된다. 더 구체적으로, 고정 캠 프로파일의 세트는 피스톤(113)의 이동을 제어하기 위한 제 1 캠 프로파일(121), 시트(115)의 이동을 제어하기 위한 제 2 고정 캠 프로파일(123) 및 카운터 피스톤(117)의 이동을 제어하기 위한 제 3 캠 프로파일(125)을 포함한다.

고정 캠 프로파일은 고정 플레이트(109A, 109B) 중 하나가 다른 기계적인 부분으로부터 격리되어 도시되어 있는 도 12a의 정면도에 도시되어 있다.

캠 프로파일(121) 내에서의 활주하는 필러(113B)는 피스톤(113) 및 추출 챔버의 축(B-B)에 실질적으로 직교하는 횡단방향 핀에 의해 형성된다. 따라서, 핀(113B)은 피스톤(113)의 로드(113A)에 직교한다. 2개의 플레이트(109A, 109B) 상에 2중 채널(121)을 제공함으로써, 핀(113B)은 상기 홈 형성 캠을 따라 양 단부에서 안내된다.

시트(115)에는 바람직하게는 서로 대향하고 동축인 핀(115A)이 고정되는데, 이 핀은 2개의 고정 플레이트(109A, 109B) 상에 제공된 바람직하게는 서로 동일한 2개의 캠 프로파일(123) 내에 결합된다.

마지막으로, 카운터 피스톤(117) 상에는 대향하는 바람직하게는 동축 핀 또는 활주 블록(117A)이 고정되고, 이 활주 블록은 2개의 고정 플레이트(109A, 109B)의 캠 프로파일(125) 내에 결합한다. 더 구체적으로는, 핀(117A)은 카운터 피스톤(117)에 대해 고정되어 가능하게는 그 일체형 부분을 형성하는 U형 브래킷(117B) 상에 장착된다.

고정 플레이트(109A, 109B)의 외부에는 플레이트(109A, 109B)의 지지축과 일치하는 공통축(A-A) 둘레로 회전하는 캠을 구성하는 2개의 디스크(131A, 131B)가 설치된다. 일 실시예에서, 각각의 회전 캠 또는 디스크(131A, 131B)는 바람직하게는 실질적으로 서로 거울-대칭인 한 세트의 회전 캠 프로파일을 갖는다. 디스크 또는 캠(131B)의 캠 프로파일은 이하에 설명된다. 도 12B(회전 캠 중 하나의 정면도를 도시함) 및 도 13을 특히 참조하면, 디스크 또는 캠(131B) 상에는 피스톤(113)의 이동을 제어하기 위한 제 1 회전 캠 프로파일(133), 시트(115)의 이동을 제어하기 위한 제 2 회전 캠 프로파일(135) 및 카운터 피스톤(117)의 이동을 제어하기 위한 제 3 회전 캠 프로파일(137)이 설치된다. 도 12로부터 특히 명백하게 이해될 수 있는 바와 같이, 핀(113B)의 대향 단부들은 고정 플레이트(109A, 109B)를 횡단하여 2개의 고정 캠 프로파일(121) 뿐만 아니라 회전 캠 프로파일(133)에 결합된다. 실용적으로, 동일한 사항이 시트(115)에 대해 고정된 2개의 대향 핀(115A)에도 적용되는데, 이 핀들은 고정 플레이트(109A, 109B) 상에 제공된 캠 프로파일(123)을 통해 돌출되고 회전 캠 디스크(131A, 131B) 상에 제공된 이동 캠 프로파일(135)에 결합된다. 카운터 피스톤(117)에 대해 고정된 대향 핀(117A)은 플레이트(109A, 109B)의 홈 또는 캠 프로파일(125)을 횡단하고 또한 회전 캠(131A, 131B)의 캠 프로파일(137)에 결합된다.

기본적으로, 부재(113, 115, 117)의 각각은 필러로서 작용하는 각각의 핀에 의해서 2쌍의 캠 프로파일에 결합되고, 여기서 캠 프로파일의 각각의 쌍은 고정 프로파일 및 공통축(A-A) 둘레에서 회전하는 프로파일을 포함한다. 이 방식으로, 고정 플레이트(109A, 109B)와 디스크 또는 회전 캠(131A, 131B) 사이의 상호 회전은 도 13 내지 도 18의 순서를 참조하여 이하에 상세히 설명되는 바와 같은 운동 법칙으로 부재(113, 115, 117)의 병진 및/또는 회전 이동을 제어한다.

캠(131A, 131B)의 회전의 이동은 예를 들어 한 쌍의 모터 구동 피니언이 결합되는(그 중 하나를 도 13에 도면 부호 132로 나타냄) 주위 치형부[캠(131B)에 대해 도 13에 전체로서 도면 부호 131D로 나타냄]를 제공함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어 축방향 운동 전달에 의한 대안의 해결책이 배제되는 것은 아니다.

도 13의 구성에서, 추출 유닛(1)은 커피가 개방된 추출 챔버 내에, 즉 시트(115)의 원통형 벽과 피스톤(113)의 헤드에 의해 형성된 단부에 의해 형성된 공간 내에 충전되는 제 1 위치에 있다. 피스톤(113)은 도 1 내지 도 11에 도시된 실시예의 피스톤(21)의 필터(31)와 유사한 필터를 구비하고, 그와 연관된 것은 추출 챔버 내에 충전된 분쇄 커피로부터 향기의 추출에 의해 얻어진 음료(커피)를 수집하여 배출하기 위한 유사한 시스템이다. 대신에 카운터 피스톤(117)에는 압력 하에서 온수를 공급하기 위한 파이프가 결합된다. 물의 공급 및 커피의 전달의 배열을 역전하는 가능성이 배제되는 것은 아니다.

도 13의 위치에서, 피스톤(113)에 대해 고정된 핀(113B)은 회전 캠 또는 디스크(131A, 131B)의 회전축(A-A)에 대해 최대 거리에 설치된 프로파일(121) 자체의 곡선형 연장부(121A)에 대응하는 위치에서 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(121)에 결합된다. 고정 플레이트(109A, 109B)의 두께를 통과함으로써, 핀(113B)은 또한 전술된 바와 같이 실질적으로 반경방향 직선형 부분(133B)과 상기 캠 프로파일(133)의 반경에 대해 경사진 실질적으로 직선형 부분(133C) 사이에 설치된 정점(133A)에 대응하는 위치에서 홈 형성 캠 또는 캠 프로파일(133)에 결합된다.

시트(115)에 대해 고정된 핀(115A)은 각각의 고정 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(123)의 곡선형 부분(123A) 및 회전 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(135)의 곡선 또는 정점(135A)에 대응하는 위치에 결합된다.

마지막으로, 카운터 핀(117)에 대해 고정된 핀(117A)은 직선형 반경방향 홈 형성 캠 또는 캠 프로파일(125)에, 그리고 캠(131A, 131B)의 회전축(A-A) 둘레에 실질적으로 나선의 부분의 패턴을 갖는 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(137)의 중간점에 결합된다.

도 14에는 추출 위치를 향한 제 1 회전(도면에서 볼 때 반시계방향) 후에 추출 유닛(1)에 의해 도달된 각도 위치가 도시되어 있다. 이 구성에서, 추출 챔버의 축(B-B)은 카운터 피스톤(117)의 축에 정렬되고, 카운터 피스톤은 시트(115) 내에 삽입될 수 있다. 도 13의 위치로부터 도 14의 위치로의 각도 변위는 디스크 또는 회전 캠(131A, 131B)을 경유하여 캠 프로파일(133)[피스톤(113)에 대해] 및 캠 프로파일(135)[시트(115)에 대해] 내의 상기 핀의 결합에 의해 피스톤(113) 및 시트(115)에 대해 고정된 핀(113B, 115A)의 회전시의 견인에 의해 얻어진다. 도 13의 위치로부터 도 14의 위치로, 핀(113B)은 실질적으로 축(A-A)에 동심인 캠 프로파일(121)의 경로(121A)를 따라 캠 프로파일(133)에 의해 압박되어 피스톤 자체가 기본적으로 간단한 회전 이동을 수행하게 된다. 유사하게, 핀(115A)은 캠 프로파일(123)의 축(A-A)에 실질적으로 동심인 원형 연장부를 따른다. 따라서, 또한 시트(115)는 이 단계에서 축(A-A) 둘레의 병진 이동 없이 상당한 회전 이동을 수행한다.

도 14의 위치로부터 도 15의 위치로 통과하여, 회전 캠 또는 캠 디스크(131A, 131B)가 축(A-A) 둘레로 부가의 회전을 수행하고, 이 회전은 회전 캠 프로파일(133, 135, 137)에 의해 3개의 부재, 피스톤(113), 시트 또는 추출 챔버(115) 및 카운터 피스톤(117)의 고정 플레이트(109A, 109B)에 대한 그리고 서로에 대한 병진 이동을 발생시킨다.

도 14 및 도 15의 비교로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 특히 피스톤은 핀(113B)이 고정 캠 프로파일(121)의 반경방향 직선형 부분(121B)을 따라 변위되도록 하는 병진 이동을 수행하는데, 상기 이동은 회전 캠 프로파일(133)의 부분(133C)에 의해 상기 핀에 작용되는 추력에 의해 발생된다. 시트(115)에 대해 고정된 핀(115A)의 쌍은 캠 프로파일 또는 홈 형성 회전 캠(135)에 의해 발생된 핀(115A) 상의 추력의 결과로서, 더 구체적으로는 상기 프로파일의 곡선형 부분(135B)에 의해 작용된 추력의 결과로서 고정 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(123)의 실질적으로 반경방향 직선형 부분(123B)을 따라 이동되어 있다. 직선형 캠 프로파일(125)을 따른 카운터 피스톤(117)의 캠 또는 디스크(131A, 131B)의 회전축(A-A)을 향한 반경방향 이동은 나선형 회전 캠 프로파일(137)에 의해 발생된 추력의 결과로서 얻어져 있다.

도 15의 구성은 카운터 피스톤(117)이 카운터 피스톤(117) 및 피스톤(113)의 대향 전방면 사이에 뿐만 아니라 시트(115)의 측면 원통형 표면에 의해 경계 형성된 추출 챔버를 각각의 가스켓을 경유하여 폐쇄하는데 충분한 양만큼 시트(115)에 진입하도록 이루어진다. 이어서, 이 위치에서 추출이 수행될 수 있다. 이는 추출 챔버가 가능한 최대 체적을 갖는 위치이다. 후속의 도 16 및 도 17은 상기 구성 요소들의 부가의 상호 병진 이동을 경유하여 도달되는 요소(113, 115, 117)의 2개의 부가의 상호 위치를 도시하고 있다. 구성 요소(113, 115, 117)의 병진 이동은 고정 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(121, 123, 125)을 따라 안내되는 핀(113B, 115A, 117A) 상의 회전 캠 프로파일 또는 홈 형성 캠(133, 135, 137)의 추력의 결과로서 재차 얻어진다.

더 구체적으로, 도 16의 구성은 캠 프로파일(123)의 직선형 부분(123B)의 말단부에 대응하는 고정 위치에 시트(115)가 유지되는 동안 각각의 전방면의 상호 접근에 의한 카운터 피스톤(117) 및 피스톤(113)의 양자 모두의 공통축(B-B)을 따른 병진 이동에 의해 얻어진다. 이 위치는 회전 캠 프로파일(135)의 부분(135B)이 회전축(A-A)에 대해 실질적으로 동심인 사실에 의해 유지된다. 도 16 내지 도 17로부터, 회전 캠(131A, 131B)의 시계방향(도면에서 볼 때)에서의 회전 이동의 실행에 의해 제어된 고정 플레이트(109A, 109B)에 대한 이들 요소 양자 모두의 병진 이동의 결과로서 카운터 피스톤(117) 및 피스톤(113)의 상호 접근의 추가의 이동이 재차 존재한다.

이 경우에, 추출 유닛은 복수의 가능한 추출 위치를 갖는 것이 또한 이해되는데, 도 15의 위치에서 최대 체적을 갖는 추출 챔버가 얻어지고, 도 16의 위치에서 추출 챔버는 중간 크기를 갖고, 도 17에서 추출 챔버는 최소 크기를 갖는다. 도 17의 추출 위치는 예를 들어 단일의 1회량의 에스프레소 커피의 제조를 위해 사용될 수 있고, 반면 도 16의 위치는 예를 들어 단일의 추출 작업에서 2개의 에스프레소 커피의 동시의 전달을 위해 사용될 수 있다. 도 15의 위치는 프레시 브루 커피의 제조를 위해 사용될 수 있다. 모든 경우에, 추출 챔버 내의 투여된 커피의 양은 그 자체가 공지된 방식으로 조절될 수 있다.

추출 챔버의 상이한 체적에 대응하는 추출 유닛의 다양한 위치는 캠의 형상에 의해 그리고 회전 캠의 각도 위치에 의해 정확하게 제어되고, 상이한 추출 체적은 회전 캠(131A, 131B)의 상이한 각도 위치에 의해 형성된다는 것을 주목해야 한다. 다소 동일한 방식으로, 전술된 실시예(도 1 내지 도 11)에서, 추출 챔버의 체적은 캠(45A, 45B; 25A, 25B)의 형상에 의해 회전 유닛(13)의 각도 위치에 의해 정확하게 제어될 수 있다.

모든 위치에서, 추출 챔버의 내부 압력에 저항하기 위해 필요한 피스톤(113) 및 카운터 피스톤(117)에 작용하는 힘의 상당한 부분이 캠 프로파일에 의해 공급되고, 이는 따라서 회전 캠(131A, 131B)에 운동을 전달하는 모터 샤프트 상에 비틀림 응력의 상당한 감소를 갖고 고정 구조체(109A, 109B) 상에 직접 응력을 가한다.

일단 도 15의 위치로부터 시작하여 도 17의 위치까지 가능한 중간 위치들 중 하나 또는 다른 위치에서 추출이 수행되면, 추출 유닛은 추출 챔버로부터 소비된 커피를 배출한다. 이 배출 단계는 피스톤(113)이 시트(115)에 유도되고 카운터 피스톤(117)이 도 18의 형태로 유도될 때까지 캠(131A, 131B)의 회전의 이동의 역전을 포함한다. 이 각도 위치는 커피 충전 위치(도 13)를 통과하여 도달된다.

고정 및 이동 캠 프로파일의 형상은 이 역회전 이동에 의해, 회전축(A-A)으로부터 최대 거리의 위치로의 카운터 피스톤(117)의 병진 이동, 뿐만 아니라 각도(α)를 통한 축(B-B)의 회전에 의한 도 17의 위치로부터 도 18의 위치로의 시트(115) 및 피스톤(113)의 각도 회전, 및 압축된 분쇄 커피의 소비된 카트리지를 상기 시트의 외부로 압박하기 위해 피스톤(113)이 그 헤드가 시트(115)와 동일한 높이이거나 그로부터 약간 돌출하여 위치되는 방식으로 축(B-B)을 따른 시트(115) 및 피스톤(113) 양자 모두의 병진 이동에 의한 변위를 발생시키기 위한 것이다. 배출 영역에서, 피스톤(113)의 전방면으로부터 커피의 탈착을 용이하게 하기 위한 스크레이퍼가 제공될 수 있다.

특히 도 13 및 도 18의 비교로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 배출 위치에서 시트(115)는 수직에 대해 대략 80°를 통한 진동 또는 회전 및 그 후퇴를 발생시키는 병진 이동을 경험하고, 반면에 피스톤은 도 13의 수직 위치에 대해 대략 80°를 통한 유사한 회전 및 시트(115)의 축방향 범위에 실질적으로 대응하는 양만큼의 병진 이동에 의한 전진을 경험한다.

도 18의 위치로부터의 대략 80°의 역방향 이동은 새로운 추출 사이클을 위해 준비된 도 13의 위치로 추출 유닛을 복귀시킨다.

도 19 내지 도 39의 실시예

도 19 내지 도 39는 이하에 더 상세히 설명되는 몇몇 구조적인 변동을 갖는 도 12 내지 도 18과 유사한 실시예를 도시한다. 동일한 도면 부호는 도 12 내지 도 18의 부분과 동일하거나 등가의 부분을 나타낸다.

먼저, 도 19 내지 도 39에 도시된 실시예에서 고정 캠 프로파일(121, 123, 125)이 제공되어 있는 고정 플레이트(109A, 109B)는 외부에 배열되어 있고, 이동 캠(131A, 131B)은 고정 플레이트 내부에 배열되어 있다는 것을 주목할 수 있다.

회전 캠(131A, 131B)으로의 이동은 캠 자체 상에 제공된 기어와 연동하는 피니언을 통하는 대신에, 2개의 캠(131A, 13B) 중 하나에 대해 고정된 6각형 샤프트(134)(도 28 및 도 29)에 의해 공급되고, 반면에 다른 캠(131B, 131A)(도 26 및 도 27)은 크로스 부재(136)를 경유하여 6각형 샤프트에 구속되고 대응 고정 플레이트와의 커플링 및 지지체를 구성하는 허브(132)를 갖는다. 6각형 샤프트(134)는 조립체가 삽입되는 기계의 부분을 형성하는 전기 모터(도시 생략)의 모터 샤프트에 결합된다. 추출 유닛과 모터 사이의 기계적인 커플링은 또한 예를 들어 홈 형성 프로파일 또는 소정의 다른 것을 갖는 상이한 형상을 취할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

캠 프로파일의 형상은 이전의 실시예의 것들과 실질적으로 유사하고(특히 도 23 내지 도 29 참조) 동일한 도면 부호로 지정된다. 한편, 특히 캠 프로파일(137)과 관련하여, 이는 2중 프로파일(특히 도 20a의 국부 단면 참조)인데, 즉 각각의 캠(131A, 131B)이 카운터 피스톤(117)에 구속된 대응 2중 필러에 결합하는 2중 홈(137)을 갖는다는 것을 주목할 수 있다. 이 방식으로, 추출 중에 챔버 내에 발생하는 압력의 결과로서 그 상부에 가해지는 응력에 대한 캠의 내구성이 증가한다.

게다가, 캠(135)의 부분(135B)은 캠의 회전축(A-A)에 동심이지 않아 추출 챔버의 폐쇄 이동시에 카운터 피스톤 및 시트(115)가 서로 결합된 후에 캠(131A, 131B)이 회전할 때, 시트(115)는 피스톤 및 카운터 피스톤의 축(A-A)을 따라 변위된다.

카운터 피스톤(117)을 위한 고정 캠(125)이 더 크고, 이는 카운터 피스톤(117)에 대해 고정된 핀에 의해서가 아니라 이 경우에는 핀(117A)을 갖지 않는 브래킷(117B)에 의해 직접 결합된다. 이 실시예에서, 카운터 피스톤(117)의 브래킷(117B))을 2중 홈 형성 캠(137)에 결합하기 위해, 각각의 2중 홈(137)을 위한 진동 필러(117C)(도 20, 도 20a)가 고려된다. 진동 필러(117C)는 각각의 캠(137)의 2개의 홈의 각각 내에 1개씩 결합하는 2개의 대향 부속품(117D)을 갖는다.

게다가, 도 19 내지 도 39의 추출 유닛은 추출 후에 소비된 제품(분쇄 커피의 타블렛)의 배출을 용이하게 하기 위한 메커니즘을 포함한다. 상기 메커니즘은 2개의 진동 아암(163)을 경유하여 2개의 고정 플레이트(109A, 109B)에 힌지 연결된 진동 표면(161)을 포함한다. 표면(161)의 진동은 슬롯(163A) 및 핀(165A)을 거쳐 2개의 진동 아암(163) 중 하나에 일 단부에서 힌지 연결된 타이 로드 받침대(tie rod-strut)(165)를 경유하여 제어된다. 대향 단부에서, 타이 로드 받침대(165)는 캠 프로파일(167) 내에 결합되는 핀(165B)을 갖는다. 고정 플레이트(109A)는 타이 로드 받침대(165)가 캠(167)에 의해 제어된 그 이동 내에서 안내되는 직선형 홈(168)(도 23)을 갖는다.

도 19 내지 도 22, 도 30, 도 33, 도 35에 도시된 추출 유닛의 이동으로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 캠(167)은 사이클의 종료시에 추출 챔버로부터 오게 되는 커피의 타블렛(PC, 도 35) 또는 다른 소비된 제품이 추출 유닛이 없는 도시되지 않은 용기 세트 내로 배출되는 방식으로 표면(161)의 진동 이동을 제어한다.

소비된 타블렛의 배출을 위한 전술된 메커니즘은 또한 전술된 실시예에서 사용될 수도 있다.

도 30 내지 도 35는 추출 유닛에 온수를 공급하고 추출 유닛으로부터 커피를 전달하기 위한 회로, 뿐만 아니라 추출 사이클 중의 그 작동을 상세히 도시한다. 이 회로는 전술된 실시예에서도 또한 사용될 수 있다.

특히, 카운터 피스톤(117)에는 예를 들어 천공된 금속 플레이트로 제조된 필터(172)의 후방에 제공된 격실과 연통하여 커피 출구 파이프(171) 상에 설치된 도면 부호 169로 지정된 카운터 압력 조절용 밸브가 결합되는데, 상기 필터(172)는 추출 사이클 중에 추출 챔버로부터의 고체 제품(예를 들어, 분쇄 커피)의 유출을 방지한다. 카운터 압력 조절 밸브(169)는 예를 들어 US-B-6,382,083호에 설명된 바와 같이 설계될 수 있다.

보일러(도시 생략, 공지된 유형임)로부터 도래하는 온수를 공급하기 위한 접속부(173)가 카운터 피스톤(117)에 대해 고정된다. 도면 부호 173A로 지정된 것은 보일러로부터 도래하는 공급 파이프가 접속되는 접속부(173)의 일 단부이다. 포갬식 파이프(telescopic pipe)의 제 1 부분(175A)이 시트(115)에 대해 고정되고, 도면 부호 175B로 지정된 것은 피스톤(113)에 대해 고정된 제 2 부분이다. 포갬식 파이프의 2개의 부분(175A, 175B)은 항상 서로 연결되고(특히, 도 34 참조), 부분(175B)은 시트(115) 내에서의 피스톤(113)의 이동을 따라 부분(175A) 내에서 활주한다. 대신에, 커넥터(173)는 카운터 피스톤(117)과 시트(115) 사이의 상대 위치에 따라 부분(175A)에 대해 결합되고 분리될 수 있다. 커넥터(173)가 포갬식 파이프(175A, 175B)의 부분(175A)에 결합될 때(도 34), 온수용 연속 경로가 접속부(173A)로부터 피스톤(113)의 스템 또는 핀(113B)의 저부로 형성된다. 상기 스템은 중앙이 중공형이어서 스템을 따라 추출 챔버까지의 온수의 통과를 가능하게 한다. 이 위치는 추출 챔버를 형성하는 부분(113, 115, 117)이 서로 축방향으로 정렬되어 결합할 때 점유된다. 제품의 충전이 추출 챔버 내에서 실시되는 위치(도 30 내지 도 32)에서 그리고 소비된 제품의 배출이 실시되는 위치(도 35)에서, 대신에 커넥터(173)는 신축 파이프(173A, 173B)에 대해 분리된다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 피스톤(113)은 특히 도 36 내지 도 39에 도시된 유형의 구성을 가질 수 있다. 이 피스톤은 피스톤(113) 및 스템 또는 로드(113A)의 본체 내에 형성된 축방향 활주 시트(205) 내에서 활주하는 로드(203)에 대해 고정된 천공된 캡(201)을 갖는다. 캡(201)은 포갬식 파이프(175A, 175B)로부터 도래하는 압력 하에서의 온수의 통과 및 피스톤(113), 카운터 피스톤(117) 및 시트(115) 사이에 형성된 추출 챔버 내에서 압축된 분쇄 커피(또는 음료의 제조를 위한 다른 제품) 내의 물의 분배를 가능하게 하기 위해 도면 부호 201A에서 천공되어 있다. 캡(201)에 대해 대향된 단부에서, 로드(203)는 예를 들어 활주 시트(205) 상에 밀봉을 제공하는 O-링과 같은 환형 가스켓(207)을 갖는다.

활주 시트(205)는 피스톤(113)의 스템(113A)에 제공된 포트(209)를 거쳐 포갬식 파이프(175A, 175B)와 연통한다.

캡(201)은 예를 들어 나선형 압축 스프링(202)과 같은 탄성 부재에 의해 피스톤(113)의 본체로부터 이격하여 설치된 위치를 향해 탄성 로딩된다. 피스톤(113)의 본체는 피스톤이 활주하는 시트(115)의 내부 원통형 표면 상에 밀봉을 제공하는 립 밀봉부(lip seal)(204)를 구비한다. 추출 챔버가 그 내부의 분쇄 커피에 의해 폐쇄될 때, 피스톤(113)과 카운터 피스톤(117) 사이의 상대 이동은 스프링(202)의 압착을 유발하고, 따라서 캡(201)은 가스켓(207)이 포갬식 파이프(175A, 175B)와 유체 연결된 포트(209) 아래로 이동하는 동안 피스톤(113)의 본체의 전방부에 지지된다. 이 방식으로, 가스켓(207)이 포트(209) 아래에 설치된 상태에서, 이 포트는 축방향 활주 시트(205)와 캡(201)의 스템(203) 사이의 환형 단면을 갖는 공간과 연결되어 설치된다. 상기 시트는 실제로 스템(203)의 직경보다 큰 직경을 갖고, 스템은 상부 부싱(210) 및 활주 시트(205)의 저부를 경유하여 안내되고, 활주 시트는 O-링(207)에 의한 밀봉을 가능하게 하도록 더 작은 직경을 갖는 단면을 갖는다.

이 방식으로, 물이 포갬식 파이프(175A, 175B)를 통해 축방향 활주 시트(205)와 스템(203) 사이의 환형 공간을 따라 커넥터(173)에 의해 공급되어 캡(201)의 후방의 공간에 도달한다. 캡(201)의 구멍(201A)을 통해, 물이 추출 챔버에 도달하고 추출 챔버 내에 압축된 분쇄 커피를 횡단한다.

일단 음료의 제조가 완료되면, 추출 챔버가 개방될 때, 나선형 스프링 또는 다른 등가의 탄성 부재(202)에 의해 압박된 캡(201)은 피스톤(113)의 본체로부터 이격 이동하여 변위된다. 이 방식으로, 환형 가스켓(207)이 포트(209) 상부에서 변위되고 피스톤(113)의 스템(113A)의 저부에 제공된 중공 공간(211A)과 접속하여 포트(209)[따라서, 포갬식 파이프(175A, 175B) 및 보일러]를 설치한다. 중공 공간(211A)은 2개의 배출 포트(211B)를 거쳐 외부 분위기에 접속된다. 보일러와 포트(209) 사이의 공급 파이프 내의 잔류수(residual water)는 이 방식으로 외부를 향해 배출되고, 추출 챔버의 개방 전에 피스톤(113), 시트(115) 및 카운터 피스톤(117) 사이의 상대 이동에 기인하는 추출 챔버의 체적의 증가가 유압 회로 내의 흡인 효과를 발생시키지 않는다. 추출 챔버 내의 압력은 시트(205), 포트(209), 공간(211A) 및 포트(211B)를 통해 얻어진 접속에 의해 대기압에 도달한다. 가스켓(207)은 [압축 스프링(202)이 압착되지 않을 때] 실제로 시트(205)가 가스켓(207)의 직경보다 큰 직경을 갖는 시트(205)의 위치에 설치된다.

전술된 메커니즘에 의해, 캡(201) 상에 압축된 분쇄 커피에 의해 작용된 압력에 의해 보일러와 접속하여 추출 챔버를 설치하는 것이 가능하고, 상기 압력은 스프링(202)의 탄성력을 극복하고 따라서 포트(209) 아래의 가스켓(207)의 변위를 발생시킨다. 동시에, 상기 압력이 추출 챔버의 개방시에 중단되는 사실은 피스톤(113)과 보일러 사이의 유압 파이프 내의 잔류수의 배출을 가능하게 한다. 부가의 장치가 없을 때, 이와 같이 설계된 시스템은 커피가 없을 때의 추출 챔버의 세척 및/또는 가열 사이클을 가능하게 하지 않는데, 이는 스프링(202)의 추력 하에서 캡(201)이 추출 챔버가 폐쇄된 경우에도 피스톤(113)의 본체로부터 상승되어 유지될 수 있고, 따라서 가스켓(207)이 포트(211B)를 거쳐 외부 분위기와 연통하는 아래의 중공 공간(211)과 포트(209) 사이의 통로를 폐쇄시키지 않을 것이다.

세척 및 가열 작동이 수행될 수 있게 하기 위해 또는 임의의 경우에 분쇄 커피가 없을 때에 추출 챔버를 통한 물의 유동을 허용하기 위해, 본 발명의 몇몇 실시예에서 피스톤(113)에는 축방향 활주 시트(205)에 대해 횡단방향으로 피스톤(113)의 본체 또는 스템의 저부에 형성된 활주 시트(215) 내에 수용된 2개의 슬라이더(213)(특히, 도 38, 도 39 참조)가 결합된다. 활주 시트(215)는 중공 공간(211A)과 전방에서 연결되고, 포트(211B)는 상기 활주 시트를 교차한다. 슬라이더(213)는 공간(211A)에 대면하는 슬라이더(213)의 단부 부근에 설치된 환형 가스켓(217)을 구비한다. 상기 환형 가스켓(217)은 각각의 횡단방향 활주 시트(215) 내의 슬라이더(213)에 의해 점유된 축방향 위치에 따라 이들이 중공 공간(211A)과 포트(211B) 사이의 접속부를 개방하거나 폐쇄하는 방식으로 설치된다. 도 38에서, 슬라이더(213)는 각각의 스프링(219)에 의해 외부를 향해 압박되고, 가스켓(217)이 중공 공간(211A)과 릴리프 또는 배출 포트(211B) 사이의 통로를 폐쇄하지 않도록 하는 위치에 있다. 대신에, 도 39에서, 슬라이더(213)는 활주 시트(215) 내에서 축방향으로 압박되어 있고, 가스켓(217)은 중공 공간(211A)과 배출 또는 릴리프 포트(211B) 사이의 통로를 폐쇄한다.

슬라이더(213)의 활주 이동을 제어하기 위해, 이들은 이들 시트 내에서 슬라이더를 압박하기 위해 회전 캠(131A, 131B)에 대해 고정된 전방 캠 프로파일(도 38 및 도 39에는 단지 간단한 도시를 위해 전체로서 도면 부호 214로서 나타냄)에 작용하는 외부 단부(213A)를 구비한다. 역방향 이동이 나선형 스프링(219)을 통해 얻어진다. 슬라이더(213)의 이동을 제어하기 위한 캠 프로파일은, 추출 챔버가 폐쇄될 때 챔버의 어떤 폐쇄 위치이던지, 뿐만 아니라 챔버의 조건이 무엇이던지(충만하던지 비어있던지) 슬라이더(213)가 폐쇄 위치[이들이 출구 포트(211B)를 향해 접속을 중단함]에 있는 방식으로 캠(131A, 131B) 상에 설치된다.

이 방식으로, 분쇄 커피가 존재하지 않아도 추출 챔버를 통해 온수의 순환을 유발하는 것이 가능해진다. 대신에, 추출 챔버가 폐쇄 위치에 있지 않을 때, 포트(211B)는 물 공급 파이프와 접속되고 회로로부터 잔류수를 범람 제거할 수 있게 한다.

도 40 내지 도 45의 실시예

도 40 내지 도 45는 이전의 도 19의 실시예와 유사한 추출 유닛의 다른 실시예의 단면도를 도시한다. 동일한 또는 대응 부분은 동일한 도면 부호로 나타내고 다시 상세히 설명되지 않는다. 도 40 내지 도 45의 실시예는 2개의 관점에서 이전의 도 19의 실시예와 상이하다.

제 1 관점에 따르면, 도 40 내지 도 45에 도시된 추출 유닛은 도 41 및 도 42에 가장 양호하게 도시된 추가의 작동 위치를 구비한다. 상기 추가의 작동 위치는 도 40에 도시된 커피 충전 위치와 도 43에 도시된 추출 위치 사이의 중간이다. 상기 중간 위치에서, 피스톤(113)의 본체를 둘러싸는 밀봉부(204)는 시트(115)가 없어 환형 구멍이 피스톤(113)과 시트(115) 사이에 생성된다. 온수가 이 위치에서 추출 챔버를 향해 공급되면, 추출 챔버 내에 존재하는 커피 분말은 물 유동을 방해하는 카운터 압력을 발생시킨다. 그 결과, 물은 피스톤(113)을 둘러싸는 환형 구멍을 통해 유동하고, 따라서 물 히터로부터 추출 챔버의 저부로 전체 물 덕트를 가열한다.

일단 충분한 온수가 공급되어 추출 유닛을 가열하면, 추출 유닛은 도 43, 도 44, 도 45에 도시된 커피 분배 위치들 중 하나를 취한다. 연속적인 물 유동이 이제 추출 챔버 내에 수납된 압축된 커피 분말을 통과하고 커피 분말로부터 음료를 추출한다. 도 43, 도 44 및 도 45에 도시된 3개의 위치는 3개의 상이한 분배 조건에 대응하는데, 도 43에서 레귤러 커피(소위, 필터 커피 또는 "아메리칸 커피")가 다소 낮은 수압 및 약간 압축된 커피 분말로 제조되고, 도 44의 위치는 2개의 에스프레소(또는 더블 에스프레소)가 하나의 동일한 추출 사이클 중에 제조되는 것이고, 도 45는 단일 에스프레소를 제조하기 위해 추출 유닛에 의해 취해진 위치를 도시한다.

전술된 바와 같이, 조정 가능한 카운터 압력 밸브는 추출 챔버 내에 원하는 압력을 유지하기 위해 추출 챔버와 유체 접속하여 출구 포트 상에 제공될 수 있다. 도 40 내지 도 45의 실시예에서, 최적 압력 제어를 위해 2중 포트 배열이 제공된다. 이하에서 설명될 이 2중 포트 배열은 또한 전술된 실시예 중 임의의 하나에서 사용될 수 있다. 2중 포트 배열을 나타내기 위해, 도 42의 단면은 나머지 도 40, 도 41, 도 43, 도 44 및 도 45의 단면과는 약간 상이한 위치에서 취해진다. 이들 도 40, 도 41, 도 43, 도 44 및 도 45는 카운터 피스톤(117)의 본체 내에 제공된 제 1 음료 출구 포트를 도시하고 있고, 상기 포트는 덕트(301)에 의해 형성되어 있다. 덕트(301)는 더 큰 직경을 갖는 제 1 부분과, 더 작은 직경을 갖는 제 2 부분을 갖고, 2개의 부분은 전이 구역(301A)에서 서로 연결되어 있다. 구조체(109A, 109B)에 대해 고정 지지되어 있는 파이프(303)는 덕트(301) 내에 포갬식으로 배열되어, 카운터 피스톤(117)이 구조체(109A, 109B)에 대해 이동할 때 파이프(303) 및 덕트(301)가 서로에 대해 활주할 수 있게 된다. 덕트(303)는 파이프(303)의 말단 단부 부근 및 중간 위치에 각각 배열된 제 1 환형 밀봉부(305) 및 제 2 환형 밀봉부(307)를 구비한다. 파이프(303)의 말단 단부는 전방에서 폐쇄되어 있고 반경방향 구멍(309)을 구비하고, 상기 구멍은 밀봉부(305)의 후방에 제공되어 있다.

따라서, 파이프(303)는 구조체(109A, 109B)의 상부에 배열된 커피 출구 덕트(311)와 유체 연통하여 추출 챔버의 내부를 배치할 수 있다. 추출 유닛이 도 43에 도시된 위치를 취할 때, 구멍(309)은 추출 챔버와 덕트(303)의 전이 구역(303A) 사이에 위치되어, 추출 챔버 내에 제조된 커피 음료가 구멍(309)을 통해 덕트(303) 내로, 그리고 그로부터 출구 덕트(311)로 유동할 수 있게 된다. 유동 단면은 실질적인 제로 과압이 추출 챔버의 출구에서 발생하도록 이루어진다.

제 2 음료 분배 포트는 도 42에 도면 부호 315로 도시된 바와 같이 카운터 피스톤(117)의 본체 내에 제공된다. 제 2 음료 분배 포트(315)는 파이프(317)가 포갬식으로 배열되는 덕트에 의해 형성된다. 파이프(303)와 유사하게, 또한 파이프(317)는 구조체(109A, 109B)에 의해 일체로 지지된다. 덕트(315) 및 파이프(317) 장치는 카운터 압력 밸브(319)와 추출 챔버의 내부를 유체 접속한다. 이 밸브는 조정 가능할 수 있고, 그 내용이 본 명세서에 참조로 합체되어 있는 미국 특허 제 6,382,083호에 개시된 바와 같이 설계될 수 있다.

추출 챔버가 도 43에 도시된 위치에서 폐쇄될 때, 커피는 덕트(301, 303)를 통해 유동하는데, 이는 적은 유동 저항을 제공한다. 역으로, 추출 챔버가 도 44 또는 도 45에 도시된 위치에서 폐쇄되면, 덕트(301, 303)를 통한 유동이 방지되는데, 이는 구멍(309)이 밀봉부(305)를 넘어 배치되고 밀봉부는 덕트(301)의 더 좁은 부분에 대해 폐쇄되기 때문이다. 결과적으로, 기계의 물 공급 펌프의 추력 하에서, 커피는 포트(315), 파이프(317) 및 카운터 압력 밸브(319)를 통해 강제로 유동된다.

따라서, 추출 챔버에 의해 취해진 위치에 따라, 상이한 카운터 압력 조건이 발생되고 상이한 품질의 음료가 제조된다.

도 46a 내지 도 46d의 카운터 압력 조정 밸브

도 46a 내지 도 46d는 본 발명에 따른 추출 유닛용 신규한 카운터 압력 밸브를 도시한다. 밸브는 격리되어 도시되어 있지만, 상기 밸브는 추출 유닛의 추출 챔버 내에 제조된 커피 음료가 이를 통해 분배되는 출구 덕트 상에 상기 밸브가 배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상기 밸브는 예를 들어 커피 출구 파이프(171)(도 30) 상에 배열될 수 있다.

카운터 압력 밸브(400)는 추출 챔버와 유체 연통하고 카운터 피스톤(117)과 같은 추출 유닛의 카운터 피스톤에 의해 지지되는 커피 분배 덕트(401)를 구비한다. 덕트(401)는 파이프(171)와 같은 커피 출구 파이프 내에서 포갬식으로 활주할 수 있어, 카운터 피스톤(117)이 카운터 압력 밸브(400)가 지지되는 지지 구조체에 대해 이동할 수 있다.

카운터 압력 밸브(400)는 외부 하우징(403)을 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, 디자인 목적으로 상기 외부 하우징(403)은 2개의 부분(403A, 403B)으로 구성된다. 슬라이더(405)는 하우징(403) 내에 활주 가능하게 수용된다. 상기 슬라이더(405)는 본 명세서에서 이하에 설명되는 바와 같이 다수의 작동 위치들 중 하나를 선택적으로 취하도록 2중 화살표(f405)를 따라 활주할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 슬라이더(405)는 상기 슬라이더의 활주 이동 및 하우징(403) 내의 복수의 축방향 위치들 중 선택된 하나 내의 슬라이더의 정확한 위치설정을 제어하기 위해 수동 액추에이터 부재 또는 서보 모터 등(도시 생략)에 의해 결합될 수 있는 나사산 형성 단부(405A)를 갖는다.

그 측벽을 따라, 하우징(403)은 덕트(401)와 유체 연통하는 커피 입구 포트(407), 커피가 분배되는 배수구 또는 노즐과 유체 연통하는 커피 출구 포트(409), 및 압력 릴리프 포트(411)를 갖는다. 부가적으로, 전방 공기 흡입 포트(412)는 전방 위치에 제공된다. 하우징(403)의 부분(403A)의 내경은, 릴리프 포트(411)가 배열되는 섹션에서 더 큰 직경, 커피 입구 포트(407)가 위치되는 중간 직경 및 최전방 영역에서 더 작은 직경을 갖고 단계 방식으로 가변적이다.

슬라이더(405)는 전방 개구(413A)에서 종료하고 서로로부터 종방향으로 이격된 2개의 세트의 반경방향 구멍(415, 417)과 유체 연통하는 축방향 캐비티(413)를 갖는다. 밀봉 링(419, 421, 423)은 하우징부(403A)의 3개의 가변 직경의 부분에 따라 작용하는 슬라이더의 외부면 상에 배열된다. 슬라이더(405)의 전방 개구(413A)는 나선형 압축 스프링(429)에 의해 슬라이더(405)에 대해 탄성 응력을 받는 셔터 또는 폐쇄 부재(427)에 의해 폐쇄된다. 상기 스프링(429)은 전방 공기 흡입 포트(412)를 폐쇄하는 밀봉 링(433)을 구비하는 전방 활주 핀(431)과 셔터(427) 사이에 유지된다. 핀(431)은 이하에 설명되는 목적으로 분위기와 연통하는 하우징(403) 및 슬라이더(405)의 내부에 배치하기 위해, 핀(431)이 좌측(도면에서)에 이동할 때 공기 흡입 포트(412) 내에 안내 효과를 제공하지만 공기의 침입을 허용하기 위해 성형되는 하우징(403)으로부터 돌출된 말단부와 접촉 링(431A)을 구비한다.

지금까지 설명된 밸브(400)는 이하와 같이 작동한다. 도 46a에서, 슬라이더(405)는 그 최우측 위치(도면을 참조하여), 즉 스프링(429)이 그 최대 압축 위치에 있는 위치에 위치된다. 밀봉 링(423)은 중간 내경을 갖는 하우징부(403)의 섹션을 넘어 이동하고, 따라서 반경방향 구멍(417)은 커피 출구 포트(409)와 유체 연통한다[하우징부(403B)의 캐비티를 통해]. 커피 입구 포트(401)는 반경방향 구멍(415)을 경유하여 슬라이드(405)의 내부 축방향 캐비티(413)와 유체 연통한다. 따라서, 커피는 입구 포트(401)로부터 출구 포트(409)를 향해 유동할 수 있다. 따라서, 덕트(401) 내의 압력은 실질적으로 분위기 압력과 동일하다(즉, 추출이 실질적으로 제로 카운터 압력에서 실시됨). 릴리프 포트(411)를 통한 커피 유동은 밀봉 링(421)에 의해 방지되고, 스프링(429)은 전방 개구(413A) 뿐만 아니라 공기 흡입 포트(412)의 양자 모두를 폐쇄 위치에 유지한다.

도 46b에서, 슬라이더(405)는 반경방향 구멍(415, 417)이 슬라이더(405)의 내부 캐비티 및 덕트(401)와 유체 연통하도록 좌측(도면에서)을 향해 약간 이동한다. 스프링(429)은 도 46a에서보다 약간 덜 압축된다. 추출 챔버의 출구, 즉 덕트(401)에서의 카운터 압력이 스프링(429)에 의해 작용된 힘에 의해 규정된 값에 도달할 때, 즉 압력이 스프링(429)에 의해 작용된 힘보다 큰 힘을 셔터(427) 상에 발생시킬 때, 물이 추출 챔버를 통해 유동하고 따라서 추출된 커피가 덕트(401), 반경방향 개구(415, 417), 축방향 캐비티(413) 및 출구 포트(409)를 통해 유동한다.

도 46c에서, 슬라이더(405)는 재차 도 46b에 대해 좌측(도면에서)을 향해 더 약간 이동되어, 스프링(429)이 덜 압축되고 따라서 커피가 덕트(401)를 통해 유동하는 카운터 압력이 도 46b에서보다 작다(카운터 압력이 요구되지 않는 도 46a에서보다는 높음). 도 46b 및 도 46c의 모두에서, 릴리프 덕트(411) 및 공기 입구 포트(412)가 폐쇄된다.

따라서, 도 46a의 위치는 실질적으로 카운터 압력 없이 레귤러 커피가 추출되어 크림이 없는 더 연한(light) 음료가 얻어지게 된다. 더 진하거나 더 연한 에스프레소 커피가 도 46b 및 도 46c 각각의 위치에서 조정된 밸브(400)에 의해 얻어진다.

슬라이더(405)의 위치는 사용자에 의해 수동으로 또는 자동으로 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이는 스크류 메커니즘 등에 의해 성취될 수 있다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 카운터 압력의 선택은 터치 스크린, 하나 이상의 버튼 등과 같은 적합한 사용자 인터페이스를 경유하여 사용자의 명령 하에서 서보 액추에이터로 성취될 수 있다. 바람직하게는, 카운터 압력 밸브(400)의 위치는 가장 적절한 추출 챔버 체적이 밸브(400) 상에서 사용자에 의해 설정된 각각의 카운터 압력에 대해 선택되도록 추출 챔버의 체적에 상관될 수 있다.

추출 사이클의 종료시에, 어느 위치가 밸브(400)의 슬라이더(405)에 의해 취해졌는지에 무관하게, 슬라이더는 도 46d의 위치에서 이동하는데, 즉 전적으로 좌측으로(도면에서) 이동한다. 이 위치에서, 공기 흡입 포트(412)가 개방되고, 공기 유동 통로가 하우징부(403B)의 내부, 슬라이더(405)의 축방향 캐비티(413), 반경방향 구멍(415) 및 릴리프 포트(411)를 통해 형성된다. 이 방식으로, 추출 챔버 내부의 압력이 릴리프되고, 공기가 추출 유닛의 유압 회로에 진입하여 추출 챔버의 개방을 허용한다.

도 47 내지 도 50의 실시예

도 47 내지 도 50은 본 발명에 따른 추출 유닛의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 도 19 내지 도 35에 도시된 것과 유사하지만, 고정 캠 프로파일은 추출 유닛의 이동의 약간 상이한 순서를 성취하기 위해 상이하게 성형된다. 주요 차이점은 도 47 내지 도 50의 실시예에서 소비된 커피 분말이 추출 챔버로부터 배출되는 위치가 커피 충전 위치에 대해 이전에 설명된 실시예(특히, 도 19 내지 도 35)에서의 배출 위치의 반대측에 있다는 것이다.

도 47 내지 도 50에 따른 추출 유닛은 다수의 관점에서 이전의 실시예와 실질적으로 유사하기 때문에, 주로 이전의 실시예와는 상이한 특징이 이하에 설명될 것이고, 이전의 실시예의 것들과 유사하고, 동일하거나 등가의 특징들은 더 상세히 설명되지 않을 것이다. 도 47 내지 도 50에 따른 추출 유닛은 이전에 설명된 카운터 압력 조절 밸브 중 임의의 하나를 구비할 수 있다는 것을 더 주목해야 한다.

도 47 내지 도 50의 실시예에서, 추출 유닛은 3개의 고정 캠 프로파일이 제공되어 있는 한 쌍의 고정 플레이트로 재차 구성되고, 각각의 고정 플레이트는 회전 캠 프로파일이 배열되어 있는 회전 캠과 조합된다. 도 47은 도면 부호 500으로 지정된 고정 플레이트들 중 하나의 정면도를 도시한다. 대향 고정 플레이트는 적어도 이하에 설명될 캠 프로파일이 관련되는 한 실질적으로 동일하다.

고정 플레이트는 도 19 내지 도 35의 고정 캠(121, 123, 125)과 훨씬 동일한 기능을 갖는 3개의 고정 캠 프로파일(501, 503, 505)을 구비한다. 더 구체적으로, 캠 프로파일(501)은 추출 챔버의 피스톤의 이동을 제어하고, 캠 프로파일(503)은 추출 챔버의 피스톤이 활주하는 시트의 이동을 제어하고, 캠 프로파일(505)은 카운터 피스톤의 이동을 제어한다. 그러나, 이 실시예에서, 캠 프로파일(501, 503)은 주로 폐쇄형 채널로서, 즉 대응 태핏 또는 핀이 활주하는 무한 곡선으로서 형성된다.

더욱이, 상기 캠 프로파일(501, 503)의 각각은 추출 챔버의 시트 및 피스톤에 고정되는 태핏 또는 핀의 소정의 이동을 방지하기 위해 채널 내부로 돌출하는 탄성 텅부(toungue)를 갖는다. 더 구체적으로, 캠 프로파일(501)은 자유 단부(501B)가 캠 프로파일(501)을 형성하는 채널 내부로 돌출하는 판 스프링(501A)의 형상의 제 1 텅부를 갖는다. 상기 탄성 또는 탄력성 텅부(501A)의 형상은 도 47a의 단면도에 가장 양호하게 도시되어 있다. 이하에 더 명백히 설명되는 바와 같이, 탄성 텅부(501A)는 핀의 운동을 제한하는데, 이는 피스톤의 이동을 제어한다. 판 스프링(501C)의 형상의 제 2 탄성 텅부는 캠 프로파일(501)의 중앙 채널부(501D)를 따라 배열된다. 텅부(501C)는 자유 단부(501E)를 갖고 그 형상은 도 47b의 단면도에 가장 양호하게 도시되어 있다. 중앙 채널부(501D)는 캠 프로파일(501)의 상부 캠 채널부에 하부 캠 채널부를 연결한다. 상부 채널부는 전체로서 도면 부호 501F로서 나타내고 실질적으로 외향 오목 형상을 갖는다. 하부 채널부는 실질적으로 외향 볼록 형상을 갖고, 2개의 섹션(501G, 501H)으로 구성되고, 채널(501) 내에서 활주하는 핀이 섹션(501G)으로부터 섹션(501G)으로 이동하는 것이 방지되고 섹션(501G)으로부터 중간 캠 부분(501D)으로 강제로 이동하도록 탄성 텅부(501A)가 배열된다.

유사하게, 고정 캠 프로파일(503)은 외향으로 지향하고 추출 유닛의 중심축(A-A)을 향해 배향된 오목부를 가진 형상을 갖는 하부 캠 프로파일 섹션(503A)을 갖고, 이 중심축(A-A) 둘레에서 회전 캠(510)이 모터(도시 생략)의 제어 하에서 회전한다. 캠 프로파일(503)의 폐쇄된 경로는 판 스프링의 형상의 텅부(503C)가 이를 따라 배열되는 외향 볼록형 상부 프로파일 섹션 또는 부분(503B)에 의해 완성된다. 상기 텅부의 자유 단부(503D)는 도 47c의 단면도에 가장 양호하게 도시된 바와 같이 채널형 캠 프로파일(503) 내부로 돌출된다. 실질적으로 직선형 캠 프로파일 섹션(503E)이 실질적으로 텅부(503C)의 자유 단부에 대응하는 위치로부터 시작하여 섹션(503B)으로부터 캠 프로파일(505)을 향해 연장한다. 텅부(503C)는 캠 프로파일(503)을 따라 이동하는 각각의 태핏 또는 핀이 섹션(503B)을 따라 직선형 부분(503D)을 넘어 우측으로부터 좌측으로 이동하는 것을 방지하고, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 상기 핀이 캠 프로파일의 상기 직선형 부분(503D)으로 진입하도록 실행한다.

도 48은 회전 캠 프로파일이 제공되어 있는 2개의 회전 캠 중 하나의 정면도를 도시한다. 회전 캠은 도면 부호 510으로 지정된다. 3개의 회전 캠 프로파일이 상기 회전 캠 상에 형성된다. 상기 회전 캠 프로파일은 도면 부호 533, 535, 537로 나타내고, 도 26 및 도 28의 캠 프로파일(133, 135, 137)과 실질적으로 동일한 형상 및 기능을 갖는다. 따라서, 상기 캠 프로파일의 상세한 설명은 제공되지 않을 것이다.

도 19 내지 도 35의 실시예와 유사하게, 도 47 내지 도 50의 실시예에서도 추출 유닛은 피스톤(113)과 유사한 회전 및 병진 이동 피스톤(543)을 포함하고[특히, 도 49a 내지 도 49d 참조], 상기 피스톤은 시트(115)에 대응하는 회전 및 병진 이동 시트(545) 내에 수용되고, 카운터 피스톤(547)은 카운터 피스톤(117)에 대응한다. 핀(113B)에 대응하는 핀 또는 태핏(543B)이 피스톤(543)에 고정되고, 상기 핀은 2개의 대향 고정 플레이트(500)의 고정 캠 프로파일(501)과 회전 캠(510)의 2개의 회전 캠 프로파일(533)을 결합하는 필러를 형성한다. 유사하게, 시트(545)는 2개의 대향 고정 캠 프로파일(503) 및 2개의 회전 캠 프로파일(535)을 결합하는 대향 핀 또는 필러(545A)를 구비한다. 카운터 피스톤(547)은 고정 캠 프로파일(505)에 결합되고 회전 캠 프로파일(537)을 결합하는 태핏 또는 필러(547C)를 갖는다.

이와 같이 설명된 추출 유닛의 작동이 이제 더 상세히 설명될 것인데, 도 49a 내지 도 49d의 순서 및 핀(543B, 545A)의 이동 궤도를 도시하는 도 50의 다이어그램을 참조한다.

도 49a에서, 추출 유닛은 충전 위치에 있다. 시트(545)는 실질적으로 수직 위치에 있고, 피스톤(543)은 시트 내부의 하부 위치에 있어서 그 저부를 폐쇄시킨다. 원하는 커피 분말의 양이 도시되지 않은 분배 덕트로부터 시트(545)에 충전된다. 핀(543B)은 캠(501)의 섹션(501G)을 따라 위치(P0)에 배치된다. 시트(545)에 고정된 핀(545A)은 캠(503)의 섹션(503B)을 따라 위치(P0)에 있다.

일단 커피가 추출 챔버의 시트 내에 충전되면, 시트(545) 및 피스톤(543)은 도 49b에 도시된 추출 위치를 향해 캠(510)을 회전시킴으로써 이동한다. 추출 위치는 이미 전술된 바와 같이 요구되는 커피의 양 또는 커피의 수에 따라 달라진다. 캠 섹션(501D) 상의 점(P1)은 예를 들어 필터 커피가 추출될 때의 핀(543B)의 위치를 지시하고, 캠 섹션(503E) 상의 점(P1)은 핀(545A)의 대응 위치이다. 캠 섹션(501D) 상의 P2는 단일 또는 2중 에스프레소가 추출될 때 핀(543B)의 가능한 위치를 지시하고, 핀(545A)의 대응 위치는 캠(503)의 섹션(503E)을 따라 점(P2)에 의해 표현된다.

추출 위치는 캠(501) 및 대응 회전 캠 프로파일을 적절하게 회전시킴으로써 선택된다. 중간 캠 부분 또는 섹션(501D, 503E)의 형상에 기인하여, 피스톤(543) 및 시트(545)는 추출 위치에서 카운터 피스톤(547)의 축과 일치하는 축을 따라 직선형으로 이동한다. 카운터 피스톤은 고정 캠 프로파일(505) 및 회전 캠 프로파일(537)에 의해 대응 직선형 궤도를 갖고 강제로 이동한다. 핀(543b)은 탄성 텅부(501A)에 의해 캠 부분 또는 캠 섹션(501H)을 따라 이동하는 것이 방지되고, 반면 핀(545A)은 탄성 텅부(503C)에 의해 캠 섹션 또는 캠 부분(503C)을 따라 이동하는 것이 방지된다.

일단 추출이 완료되면, 소비된 커피 분말이 배출되어야 한다. 배출 위치를 성취하기 위해, 피스톤(543) 및 시트(545)는 먼저 충전 위치를 향해 이 충전 위치를 지나 도 49c에 도시된 중간 위치로 이동한다. 이 이동은 하부 캠 부분(501G)으로부터 상부 캠 부분(501F)으로 핀(543B)을 전달시키고 상부 캠 부분(503B)으로부터 하부 캠 부분(503A)으로 핀(545A)을 전달하기 위해 필요하다. 도 50에서, 도 49b의 추출 챔버 위치에 대응하는 관련 캠(501, 503) 내의 핀(543B, 545A)의 위치가 P3에 도시되어 있다.

일단 도 49b의 위치에 도달하면, 플레이트(510) 및 각각의 회전 캠의 회전이 역전되고, 핀(543B, 545B)은 도 49d의 최종 배출 위치가 성취될 때까지, 캠(501)의 상부 부분 또는 섹션(501F) 및 캠(503)의 하부 부분 또는 섹션(503A)을 따라 이동하기 시작한다. 각각의 캠 프로파일(501) 내의 탄성 텅부(501C)는 각각의 핀(543B)이 캠의 중간 섹션(501D)에 진입하는 것을 방지하고 이를 상부 섹션(501F)을 따르게 실행한다. 도 49d의 배출 위치에서, 시트(545)는 소비된 커피 수집 슈트(chute) 등(도시 생략)을 향해 배향되고, 피스톤(543)은 상기 시트의 외부로 커피를 압박하기 위해 시트의 개구를 향해 이동된다. 추출 유닛이 도 49d의 배출 위치에 있을 때의 각각의 캠 프로파일 내의 핀(543B, 545A)의 위치가 도 50의 P4에 도시되어 있다.

배출 위치로부터, 추출 유닛이 회전 캠(510)의 회전을 역전시킴으로써 충전 위치에 재차 유도된다(도 49a).

도 50에서, 다양한 점(P1 내지 P4)을 연결하는 화살표는 핀의 운동을 도시한다.

도면은 단지 본 발명의 기초를 이루는 사상의 범주로부터 일탈하지 않고 형태 및 배열과 관련하여 다양할 수 있는 본 발명의 비한정적인 실시예를 도시하고 있다는 것이 이해된다. 첨부된 청구범위의 도면 부호의 가능한 존재는 설명 및 도면을 참조하여 그 독해를 용이하게 하기 위한 것이고 결코 청구범위에 의해 표현된 보호의 범주를 한정하는 것이 아니다.

1: 기계 3: 추출 유닛
9A, 9B: 플레이트 11: 크로스 부재
13: 회전 유닛 13A: 핀
13B: 환형 돌출부 19: 시트
21: 피스톤 23: 핀
25A, 25B: 캠 프로파일 31: 필터
33: 캐비티 41: 카운터 피스톤
45A, 45B: 캠 프로파일 51A, 51B: 부속품
53A, 53B: 부속품 109A, 109B: 고정 플레이트
111: 크로스 부재 113: 피스톤
115: 시트 117: 카운터 피스톤
121: 제 1 고정 캠 프로파일 123: 제 2 고정 캠 프로파일
131A, 131B: 디스크 133: 제 1 회전 캠 프로파일
135: 제 2 회전 캠 프로파일 137: 제 3 회전 캠 프로파일

Claims (40)

1. 고온 음료, 특히 커피의 제조를 위한 추출 유닛으로서,
   - 피스톤이 활주 가능하게 수용되는 적어도 회전 이동을 갖는 시트와,
   - 추출 챔버를 형성하기 위해 상기 시트 및 상기 피스톤과 협동하는 카운터 피스톤과,
   - 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤의 이동들을 제어하기 위한 캠 부재들을 포함하고,
   상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤은 서로에 대해, 음료의 제조를 위해 제품을 충전하기 위한 적어도 하나의 충전 위치, 상기 추출 챔버의 2개의 상이한 체적들에 대응하는 적어도 2개의 별개의 추출 위치들 및 소비된 제품을 배출하기 위한 배출 위치를 점유할 수 있는 추출 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 캠 부재들은 추출 단계에서 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤 상에 작용하는 응력들의 상당한 부분을 지지 구조체 상에 가하기 위해 배열되는 추출 유닛.
3. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 추출 챔버의 3개의 별개의 체적들에 대응하는 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤의 3개의 추출 위치들을 포함하는 추출 유닛.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카운터 피스톤은 상기 시트 내에 삽입되어 활주하기 위해 이동하는 추출 유닛.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 시트는 고정 지지 구조체를 형성하는 2개의 대향하는 플레이트들 사이에 지지되는 추출 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 시트는 고정 지지 구조체에 의해 지지된 회전축을 갖는 회전 유닛에 구속되고, 상기 캠 부재들은 상기 지지 구조체에 대해 고정되고,
   상기 캠 부재들은,
   상기 시트 내의 상기 피스톤의 활주 이동을 제어하기 위해 상기 피스톤과 협동하는 제 1 캠으로서, 상기 회전 유닛의 회전은 상기 피스톤에 대해 고정된 필러의 상기 제 1 캠을 따르는 활주를 유발하는 상기 제 1 캠과;
   상기 지지 구조체에 대해 고정되고 상기 카운터 피스톤과 협동하는 제 2 캠으로서, 상기 시트 내의 상기 카운터 피스톤의 이동을 제어하는 상기 제 2 캠을 포함하며, 상기 카운터 피스톤은 상기 제 2 캠을 따라 활주하는 필러를 구비하는 추출 유닛.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 카운터 피스톤은 상기 회전 유닛에 의해 이동하도록 구동되고, 상기 카운터 피스톤이 상기 회전 유닛에 의해 구동되는 동안 상기 카운터 피스톤의 상기 필러는 상기 제 2 캠을 따라 활주하고, 단일 모터가 상기 회전 유닛의 회전 및 상기 피스톤과 상기 카운터 피스톤의 이동들을 발생시키는 추출 유닛.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 캠 및 상기 제 2 캠은 상기 2개의 플레이트들 중 하나 및/또는 다른 하나 상에 제공되는 추출 유닛.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 캠 및 상기 제 2 캠은 동일한 플레이트 상에 모두 제공되는 추출 유닛.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 캠 및 상기 제 2 캠은 2중이고, 각각의 캠은 2개의 플레이트들 상에 제공된 2개의 실질적으로 동일한 홈들을 포함하는 추출 유닛.
11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 유닛은 상기 카운터 피스톤과 협동하는 구동 부재들을 포함하는 추출 유닛.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 구동 부재들은 상기 회전 유닛에 의해 상기 카운터 피스톤을 대기 위치로부터 추출 위치로 견인하도록 그리고 상기 회전 유닛이 소비된 제품을 배출하기 위한 위치로 변위되는 동안 상기 카운터 피스톤을 상기 추출 위치로부터 상기 대기 위치로 복귀시키도록 배열되는 추출 유닛.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 구동 부재들은 상기 회전 유닛에 대해 고정되어 상기 회전 유닛의 실질적으로 원형 에지로부터 돌출하는 2개의 대향 부속품들을 포함하고, 상기 2개의 부속품들의 각각은 실질적으로 직선형의 대략 반경방향 제 1 에지를 갖고, 상기 2개의 부속품들의 2개의 실질적으로 직선형 에지들은 서로 대면하고 상기 카운터 피스톤의 대향 방향들에서의 결합 및 구동을 위한 표면들을 형성하고, 상기 부속품들은 서로 상이한 반경방향에서의 연장부들을 갖고, 상기 음료의 제조를 위해 상기 제품의 충전 위치로부터 추출 위치까지 상기 회전 유닛의 회전 방향에 대해 더 후방에 설치된 부속품은 다른 부속품보다 반경방향으로 더 연장되는 추출 유닛.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 부속품들의 각각은 제 2 볼록 곡선형 에지를 갖는 추출 유닛.
15. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 시트의 상기 축방향 전개에 실질적으로 직교하는 핀을 갖고, 상기 피스톤은 상기 회전 유닛의 벽 내에 제공되어 상기 시트의 축에 실질적으로 평행한 방향으로 전개되는 실질적으로 직선형 슬롯 내로 안내되어 상기 시트 내에서 활주하는 추출 유닛.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 핀은 상기 제 1 캠용 필러를 구성하는 추출 유닛.
17. 제 6 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카운터 피스톤은 상기 회전 유닛에 대해 고정된 구동 부재들과 협동하는 횡단방향 핀에 대해 고정되는 추출 유닛.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 카운터 피스톤에 대해 고정된 상기 횡단방향 핀은 상기 제 2 캠과 협동하는 필러를 구성하는 추출 유닛.
19. 제 6 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 유닛은 상기 회전 유닛의 회전축에 동축인 실질적으로 원통형 형상을 갖는 추출 유닛.
20. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캠 부재들은 지지 구조체에 대해 고정된 제 1 세트의 캠 프로파일들과, 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤의 이동들을 제어하기 위해 상기 지지 구조체에 대해 회전하는 제 2 세트의 캠 프로파일들을 포함하는 추출 유닛.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 회전 캠 프로파일들은 공통 회전 캠 상에 제공되는 추출 유닛.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 서로에 대해 고정되고 실질적으로 거울-대칭인 한 세트의 캠 프로파일들을 각각 갖고 지지 구조체를 형성하는 한 쌍의 고정 플레이트들과, 상기 고정 플레이트들의 옆에 설치되고 서로에 대해 실질적으로 거울-대칭인 한 세트의 회전 캠 프로파일들을 각각 갖는 한 쌍의 회전 캠들을 포함하고, 상기 시트, 상기 피스톤 및 상기 카운터 피스톤은 상기 2개의 고정 플레이트들 사이에 배열되는 추출 유닛.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 회전 캠들은 상기 고정 플레이트들에 의해 지지되는 추출 유닛.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 회전 캠들은 상기 고정 플레이트들 내에 설치되는 추출 유닛.
25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤, 상기 시트 및 상기 카운터 피스톤은 각각의 필러들을 구비하고, 이 필러들의 각각은 적어도 하나의 고정 캠 프로파일 및 하나의 회전 캠 프로파일과 협동하는 추출 유닛.
26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캠 프로파일들은 홈들 또는 채널들의 형상인 추출 유닛.
27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 및 상기 시트는 회전 및 병진 이동들을 갖고, 상기 카운터 피스톤은 고정 하중 지지 구조체에 대해 병진 이동을 갖는 추출 유닛.
28. 제 20 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 및 상기 피스톤은 제 1 공통 회전축 둘레의 회전 이동 및 상기 제 1 축에 실질적으로 직교하는 제 2 공통 병진 이동축을 따른 병진 이동을 갖고, 상기 제 2 축은 복수의 각도 위치들을 점유하도록 상기 제 1 축 둘레로 선회하고, 상기 카운터 피스톤은 상기 시트가 상기 카운터 피스톤과의 각도 정렬 위치를 점유할 때 상기 시트 내에 삽입되도록 하는 병진 이동을 갖는 추출 유닛.
29. 제 20 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 제 1 고정 캠 프로파일 및 제 1 회전 캠 프로파일과 협동하는 제 1 필러를 포함하고, 상기 피스톤은 제 2 고정 캠 프로파일 및 제 2 회전 캠 프로파일과 협동하는 제 2 필러를 포함하고, 상기 카운터 피스톤은 제 3 고정 캠 프로파일 및 제 3 회전 캠 프로파일과 협동하는 제 3 필러를 포함하고, 상기 고정 캠 프로파일들에 대한 상기 회전 캠 프로파일들의 상대 이동은 상기 피스톤, 상기 시트 및 상기 카운터 피스톤의 회전 및 병진 이동을 제어하는 추출 유닛.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 고정 캠 프로파일들 및 회전 캠 프로파일들은 음료의 제조를 위해 제품을 충전하기 위한 위치로부터 상기 카운터 피스톤과의 정렬 위치로의 상기 시트 및 상기 피스톤의 제 1 회전 이동과;
    공통 병진 이동축을 따른 상기 피스톤, 상기 시트 및 상기 카운터 피스톤의 제 2 상호 병진 이동으로서, 상기 추출 챔버의 상이한 체적들에 대응되고, 상기 피스톤, 상기 카운터 피스톤 및 상기 시트에 의해 경계 형성된 가변적인 상호 위치들로 상기 피스톤, 상기 시트 및 상기 카운터 피스톤을 유도하는 상기 제 2 상호 병진 이동과;
    상기 시트 및 상기 피스톤을 소비된 제품의 배출을 위한 위치로 유도하기 위해 상기 제 1 회전 이동과, 상기 시트 및 상기 피스톤의 상호 병진 이동에 대향하는 방향에서의 제 3 회전 이동을 제어하기 위해 설계되는 추출 유닛.
31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 및 상기 시트가 상기 배출 위치에 있을 때 상기 소비된 제품이 배출되는, 상기 소비된 제품을 배출하기 위한 배출 표면을 포함하는 추출 유닛.
32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 추출 챔버 내에서의 음료의 제조를 위한 상기 제품의 존재시에 상기 피스톤의 본체로부터 멀리 이동하도록 탄성 부재에 의해 압박되는 탄성 로딩된 캡을 갖고, 상기 캡은 상기 피스톤의 본체에 대해 압박되는 추출 유닛.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 캡은 상기 캡과 단일 부품으로서 이동하는 스템에 대해 고정되고, 상기 스템은 상기 추출 챔버와 그리고 외부와 연통하기 위한 적어도 하나의 포트와 교대로 접속하여 온수를 공급하기 위한 포트를 제공하는 추출 유닛.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 추출 챔버가 적어도 하나의 추출 위치에 있을 때 상기 고온수 공급 포트와 외부와 연통하기 위한 상기 적어도 하나의 포트 사이의 접속부를 폐쇄하는 슬라이더들을 포함하는 추출 유닛.
35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출 챔버로부터 음료의 출구를 위한 파이프 상에 압력 조절기 밸브가 배열되는 추출 유닛.
36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카운터 피스톤이 일 단부에서 상기 시트를 폐쇄하는 추출 챔버 예열 위치를 포함하고, 상기 피스톤은 상기 시트의 대향 단부를 폐쇄하여 저부 배출 구멍을 남겨두는데, 이 저부 배출 구멍으로부터 상기 피스톤 내에서 순환하는 가열 유체가 상기 추출 챔버로 진입하지 않고 탈출될 수 있는 추출 유닛.
37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 음료 분배 포트 및 제 2 음료 분배 포트를 포함하고, 상기 포트들은 상기 추출 유닛이 추출 위치에 있을 때 상기 추출 챔버와 유체 연통하고, 상기 제 1 음료 분배 포트는 밀봉 장치와 조합되고 상기 제 2 음료 분배 포트는 카운터 압력 밸브와 조합되고, 제 1 추출 위치에서 상기 밀봉 장치는 상기 제 1 분배 포트를 통해 상기 음료를 배출하기 위해 개방되고, 제 2 추출 위치에서 상기 밀봉 장치는 상기 제 1 음료 분배 포트를 통해 음료가 유동하는 것을 방지하기 위해 폐쇄되어, 따라서 상기 음료가 상기 제 2 분배 포트 및 상기 카운터 압력 밸브를 통해 유동하도록 실행하는 추출 유닛.
38. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출 챔버의 내부와 유체 연통하는 조정 가능한 카운터 압력 밸브를 포함하고 하우징 내에 활주 가능하게 배열된 슬라이더를 포함하며, 상기 하우징은 음료 입구 및 출구 포트들과 압력 릴리프 포트를 포함하고, 상기 슬라이더는 복수의 음료 분배 위치들 중 임의의 하나로 이동 가능하고, 각각의 위치는 상기 추출 챔버 내의 상이한 카운터 압력에 대응하는 추출 유닛.
39. 제 20 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 캠 프로파일들은 상기 피스톤의 이동을 제어하기 위한 제 1 캠 프로파일 및 상기 시트의 이동을 제어하기 위한 제 2 캠 프로파일을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 캠 프로파일은 폐곡선의 형상의 채널들 및 상기 제 1 및 제 2 캠 프로파일을 따라 소정 위치들에서 상기 피스톤 및 상기 시트에 고정된 대응 필러들의 이동을 방지하는 이동 방지 부재들을 포함하는 추출 유닛.
40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 따른 추출 유닛을 포함하는 음료 제조용 자동 기계.

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