KR20170099882A - 일회용 열 전달 장치 및 그러한 장치를 통합한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주문 시(on demand) 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치(10)에 관한 것으로서, 일회용 열 전달 장치는 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로(30) 및 열전도성 재료로 제조된 적어도 하나의 층(11)을 포함하고, 경로(30)는 층(11)이 가열될 때 유체 또는 유체 거품이 경로(30)를 통해 순환함에 따라 층이 유체 또는 유체 거품으로 열을 전달하는 바와 같은 방식으로 층(11)과 접촉한다.

Description

일회용 열 전달 장치 및 그러한 장치를 통합한 시스템{DISPOSABLE HEAT TRANSFER DEVICE AND SYSTEM INTEGRATING SUCH A DEVICE}

본 발명은 유체 또는 유체 거품을 효율적이고 깨끗한 방식으로 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치와 또한 그러한 일회용 열 전달 장치를 통합한 시스템에 관한 것이다.

유체 거품은 2개의 상, 즉, 수상(aqueous phase) 및 기체(공기) 상으로 이루어진다. 유체 거품은 유체 구조 내에 많은 기포들을 포획함으로써 형성되는 물질인데, 유체 거품을 생성하는 것은 이들 기포의 생성뿐만 아니라, 안정적인 거품을 제공하기 위하여 전체 유체 구조 내로의 이들 기포의 패킹 및 보유도 수반한다.

요즘에는, 더 다양한 커피 유형을 소비하는 추세가 있으며, 그들 중 대부분은 이전보다 훨씬 많은 우유를 함유하고 있다. 이러한 새로운 커피 유형은 아주 자주 우유 거품을 포함하고, 따라서, 장시간 동안 안정적인 양질의 거품을 제공하는 것이 현재 필요하다. 그 결과, 특히 음료 제조를 수반하는 광범위한 사업의 경우에 거품 가열 기술, 특히 우유 거품 가열 기술에 대한 강한 요구가 있다. 현재로서는, 세척 용액이 존재하지 않으며, 우유가 수반되는 경우 귀찮은 문제로 되는 기계의 부분의 세척을 소비자가 항상 수행해야 하는데: 우유는 시간이 지남에 따라 급속히 품질 저하(deteriorate)되기 때문에 시스템을 아주 자주, 바람직하게는 매 사용 후에 철저히 세척할 필요가 있다. 우수한 품질의 우유 거품이 또한 점점 더 많이 요구되고 있으며, 가열 시스템은 거품 품질을 감소시키지 않고 우수한 컵내 결과물(in cup result)을 제공하도록 스마트하게 설계되어야 한다.

현재, 우수한 품질의 우유 거품을 제공할 수 있는 기존의 시스템들이 존재하며: 이러한 우유 거품은 저온(cold) 우유로부터 생성되고 이어서 크림 질감이 보다 장기간 동안 안정적으로 유지되도록 나중 단계에서 가열되는데: 이는 그의 질감을 떨어뜨리지 않고서 거품을 가열할 수 있는 것에 어려움을 동반(entrain)한다. 최첨단 기술로 알려진 저온 우유 거품을 가열하는 여러 가지 방식들이 있다. 일부는 예를 들어 서모블록(thermoblock)과 같은 열 전달 장치를 이용하는데, 열전달 장치는 우유 거품이 일단 생성되면 이를 가열한다. 이러한 열 전달 장치를 사용하는 문제는, 우유 유체가 열 전달 장치 내에서 순환하고 장치에 더 오래 머무를 경우 품질 저하되어 오염원이 될 수 있기 때문에 열 전달 장치를 매일 깊이 있게 세척해야 할 필요가 있다는 것이다. 또한, 이러한 시스템은, 바람직하게는 정상 작동 또는 투여에 필요로 되는 물의 양의 몇 배를 사용하여 헹구는 것에 의해 세척된다. 일부 다른 공지된 시스템은 이미 형성된 우유 거품을 통한 증기의 직접적인 흐름을 사용하여 이를 가열하지만, 이는 우유 거품의 질감을 파괴하여 컵 내에 매우 낮은 품질의 거품을 제공한다.

예를 들어, WO 2014/077692호에 따르면, 우유 제품과 같은 부패하기 쉬운 제품을 위한 제품 입구 및 제품 출구를 갖는 가요성 코일을 포함하는 일회용 열교환기가 최첨단 기술로 공지되어 있으며: 가요성 코일을 둘러싸는 가열 매체가 또한 그것을 통해 순환하는 부패하기 쉬운 제품을 가열하기 위해 제공되어 있다. 이 문헌은, 바람직하게는 가열된 우유 제품을 거품형성을 위해 열교환기 내의 제품 출구 전에 배치되는 거품형성 모듈(frothing module)을 추가로 개시한다. 그러나, 이러한 시스템은 우유가 가열된 후에 거품형성이 행해지는 문제점을 가지며, 이는, 따라서, 낮은 품질의 우유 거품을 제공한다. 더욱이, 이 문헌에 개시된 열교환기의 배열체는 콤팩트하지 않으며 보다 많은 양의 유체(전형적으로 5 내지 10 리터의 유체로 이루어짐)와 함께 작동하는데, 이는 유체의 일부가 시스템 내부에 잔류하여 오염될 수 있게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 주문 시(on demand) 우수한 품질의 우유 거품을 위한 부드럽고 비파괴적이고 강력한 가열 시스템을 제공하는 것이며, 이는 사용자에 의해 작동 및 유지하기가 용이하다.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 주문 시 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치에 관한 것으로서, 일회용 열 전달 장치는 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로 및 열전도성 재료로 제조된 적어도 하나의 층을 포함하고, 경로는 층이 가열될 때 유체 또는 유체 거품이 경로를 통해 순환함에 따라 층이 유체 또는 유체 거품으로 열을 전달하는 방식으로 층과 접촉한다.

바람직하게는, 일회용 열 전달 장치는 증기가 순환하는 제1 경로를 추가로 포함하여서, 제1 경로를 통해 순환할 때 증기 상을 액체 상으로 변화시킴으로써 층이 가열되게 한다.

다른 실시예에 따르면, 일회용 열 전달 장치는 증기가 순환하는 제2 경로 및 제2 경로와 접촉하는 2차 층을 추가로 포함하여서, 제2 경로를 통해 순환할 때 증기 상을 액체 상으로 변화시킴으로써 2차 층이 가열되게 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 층은 전도 및/또는 복사 및/또는 고온(hot) 공기 및/또는 유도에 의해 가열된다.

본 발명에 따르면, 층이라는 것은, 바람직하게는 금속 재료로 제조된 얇은 포일(foil)로서 바람직하게 구성되는 얇은 재료의 시트임을 이해하여야 한다.

바람직하게는, 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로는 미로(labyrinth) 형상으로 구성된다. 더 바람직하게는, 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로와 제1 경로 및/또는 제2 경로는 상보적인 형상이 되도록, 바람직하게는 미로 형상으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 일회용 열 전달 장치는, 일회용 열 전달 장치에 통합되는 펌핑 및 발포 장치를 추가로 포함하여서, 공기가 또한 그 안에 제공되게 한다. 바람직하게는, 이러한 펌핑 및 발포 장치는 하나가 다른 하나에 대해 이동가능한 2개의 부분(양쪽 부분들 모두 이동가능하거나, 또는 한 부분은 고정일 수 있고 다른 부분은 이동가능할 수 있음: 양쪽 구성 모두에서, 2개의 부분들 사이에는 상대적인 이동이 존재할 것임)을 포함하여서, 공기와 유체의 혼합물이 2개의 부분을 통해 순환하고 유체와 공기의 혼합물의 발포를 허용하는 전단 응력을 받게 되도록 한다. 이러한 발포 원리는 쿠에트 흐름(Couette Flow)으로서 공지되어 있다.

제2 태양에 따르면, 본 발명은 전술된 바와 같은 열 전달 장치를 포함하는 일회용 뚜껑 또는 캡에 관한 것이다.

제3 태양에 따르면, 본 발명은 내부 용적부에 유체 및/또는 발포성 유체 제품을 포함하는, 주문 시 고온 유체 또는 고온 유체 거품을 제공하기 위한 팩에 관한 것으로서, 팩은 전술된 바와 같은 일회용 뚜껑 또는 캡을 포함한다.

바람직하게는, 팩은 단일 투여량(mono-dose) 또는 다중 투여량 구성을 포함하는, 병으로서, 파우치로서 또는 포드(pod)로서 구성되고, 팩은 바람직하게는 일회용으로 구성된다.

제4 태양에 따르면, 본 발명은 또한, 주문 시 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 기계에 관한 것으로서, 전술된 바와 같은 팩에 연결가능하고, 기계는 팩, 특히 일회용 열 전달 장치가 통합되는 뚜껑 또는 캡을 수용하기에 적합한 연결부, 및 뚜껑 또는 캡에 열을 전달하는 가열 유닛을 포함한다.

바람직하게는, 가열 유닛은 뚜껑 또는 캡 내로 증기를 분배하는 증기 발생기를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 가열 유닛은 전도 및/또는 복사 및/또는 고온 공기 및/또는 유도에 의해 뚜껑 또는 캡에 열을 전달하는 가열 요소를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 기계는 또한, 뚜껑 또는 캡 내의 펌핑 및 발포 장치를 구동시킬 수 있는 발포 구동 유닛을 포함한다.

또한, 제5 태양에 따르면, 본 발명은 전술된 바와 같은 장치 및 팩을 포함하는, 주문 시 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 시스템에 관한 것이다.

첨부 도면과 함께 취했을 때, 본 발명의 비제한적인 실시예들의 하기의 상세한 설명을 읽을 시, 본 발명의 추가의 특징, 이점 및 목적이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치에서 사용될 수 있는 유체 경로(fluidic path)의 가능한 상이한 구성의 개략도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치에서 사용될 수 있는 유체 경로의 다른 가능한 구성(이 경우에는 원통형 배열체로 구성됨)의 개략도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치의 가능한 구성 - 여기서는 증기 가열이 사용됨 - 을 도시한다.
도 9는 제1 또는 제2 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치를 통합한, 본 발명에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 시스템의 개략도를 도시한다.
도 10은 제3 실시예에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치를 통합한, 본 발명에 따른 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 시스템의 개략도를 도시한다.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 유체 또는 유체 거품을 효율적이고 깨끗한 방식으로 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치에 관한 것이다.

제1 실시예 에 따르면, 본 발명은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 샌드위치 구조를 갖는, 증기를 이용하는 일회용 열 전달 장치(10)에 관한 것이다. 이러한 구조는, 열을 전달할 수 있는 재료(바람직하게는 금속 재료)로 제조된, 바람직하게는 포일로서 구성되고 이하에서 포일(11)로 지칭되는 박층(thin layer)을 포함하며, 이러한 포일(11)은 고온 증기가 순환하는 제1 경로(20)(바람직하게는 미로 형상을 가짐)와 유체(바람직하게는 액체, 전형적으로는 우유) 또는 거품이 순환하는 제2 경로(30)(바람직하게는 또한 미로 형상을 가짐) 사이에 개재되어 있다. 이러한 구조에 의하면, 제1 경로(20) 내의 증기로부터의 열은 열 전달체 매체로서 작용하는 포일(11)에 의해 제2 경로(30) 내의 유체 또는 거품에 의해 흡수된다. 제1 및 제2 경로(20, 30)는, 그 사이에 포일(11)과 함께 있게 될 때, 제2 경로(30)에서의 유체 또는 거품의 순환이 제1 경로(20)에서의 증기의 순환과 조화되거나 맞서게 되고 그에 따라 열 전달이 최적화될 수 있도록 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제1 경로(20) 및 제2 경로(30)의 형상 또는 구조는 도 4, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 미로 형상 유형으로 제조된다. 그러나, 제1 및 제2 경로(20, 30)에 대한 다른 상보적인 형상이 또한, 포일(11)을 통한 정확한 열 전달을 보장하는 한, 가능하다.

기술된 바와 같이, 양 경로(20, 30)의 형상은 상보적이고, 바람직하게는 동일한데, 적어도 하나의 경로가 미로 형상을 갖고, 가장 바람직하게는 양쪽 경로(20, 30) 모두가 미로 형상을 갖는다.

미로 형상은 바람직한 형상인데, 이는 유체 또는 유체 거품과 포일(11) 사이의 열 전달 영역을 증가시킴으로써 더 양호한 열 전달을 가능하게 하기 때문이다.

제2 실시예 에 따르면, 본 발명은 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 샌드위치 구조를 갖는, 증기를 이용하는 일회용 열 전달 장치(10)에 관한 것이다. 이러한 구조는, 고온 증기가 순환하는 제1 경로(20)(바람직하게는 미로 형상을 가짐), 열을 전달할 수 있는 재료(바람직하게는 금속 재료)로 제조된 1차 포일(11)로 지칭되는 1차 박층, 유체(바람직하게는 액체, 전형적으로는 우유) 또는 거품이 순환하는 제2 경로(30)(바람직하게는 미로 형상을 가짐), 열을 전달할 수 있는 재료(바람직하게는 금속 재료)로 제조된 2차 포일(12)로 지칭되는 2차 박층, 및 고온 증기가 순환하는 제3 경로(40)(바람직하게는 또한 미로 형상을 가짐)를 포함한다. 이러한 구조에 의하면, 제1 경로(20) 및 제3 경로(40) 내의 증기로부터의 열은 2개의 포일, 즉, 1차 포일(11) 및 2차 포일(12)에 의해 제2 경로(30) 내의 액체 또는 거품에 의해 흡수되는데, 이들 2개의 포일 양자 모두는 열 전달체로서 작용한다. 이러한 구조는 이전에 개시된 제1 실시예의 것보다 훨씬 더 효율적인데, 이는 유체 또는 거품이 2개의 증기 경로(제1 경로(20) 및 제3 경로(40))로부터 동시에 열을 흡수하기 때문이다.

제1, 제2 및 제3 경로(20, 30, 40)는, 개재된 1차 및 2차 포일(11, 12)과 함께 있게 될 때, 제2 경로(30)에서의 유체 또는 거품의 순환이 제1 경로(20)에서의 증기의 순환 및 또한 제3 경로(40)에서의 증기의 순환과 조화되거나 맞서게 되고; 그에 따라 열 전달이 매우 효율적으로 발생할 수 있도록 동일한 형상(전형적으로, 미로 형상)을 갖는 것이 바람직하다.

기술된 바와 같이, 경로(20, 30, 40)의 형상은 상보적이고, 바람직하게는 동일한데, 적어도 하나의 경로가 미로 형상을 갖고, 가장 바람직하게는 모든 경로(20, 30, 40)가 미로 형상을 갖는다.

미로 형상은 바람직한 형상인데, 이는 유체 또는 유체 거품과 포일(11, 12) 사이의 열 전달 영역을 증가시킴으로써 더 양호한 열 전달을 가능하게 하기 때문이다.

제1 또는 제2 실시예 중 어느 하나에 따른 일회용 열 전달 장치(10)는, 바람직하게는, 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함하는 팩 또는 패키지(바람직하게는 병, 파우치 또는 포드로서 구성됨) 내에 통합되는 일회용 뚜껑 또는 캡의 일부분이다. 그렇게 구성된 뚜껑 또는 캡은 평탄하고 콤팩트한 것이 바람직하다. 패키지와 통합된 이러한 뚜껑 또는 캡은 적어도 다음을 포함하는 기계(200)에 연결될 것이다: 뚜껑 또는 캡(일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 곳)을 수용하기에 적합한 연결부, 증기 제조 유닛(전형적으로 서모블록 및 펌프) 및 증기를 뚜껑 또는 캡에 분배하기 위한 연결부. 그러한 기계(200)의 추가 상세사항이 이후에 설명될 것이다.

제3 실시예 에 따르면, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 샌드위치 구조를 갖는, 바람직하게는 전도를 이용하는 일회용 열 전달 장치(10)에 관한 것이다. 이러한 구조는 열을 전달할 수 있는 재료(바람직하게는 금속 재료)로 제조된 포일(11)로서 구성되는 박층, 및 유체 또는 거품이 순환하는 경로(30)(바람직하게는 미로 형상을 가짐)를 포함한다. 포일(11)이 가열될 때, 포일(11)은 경로(30)를 통해 순환하는 거품 또는 유체에 열을 전달한다. 포일(11)은, 추가로 설명되는 바와 같이, 일회용 열 전달 장치(10)가 연관되는 기계(200)에 배열된 대응하는 가열 요소(21)에 의해 가열된다. 따라서, 포일(11)은, 이전 실시예에서와 같이, 열 전달체 매체로서 작용한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 일회용 열 전달 장치(10)를 위한 유체 경로에 대해(즉, 유체 또는 거품이 순환하는 경로(30)에 대해) 사용될 수 있는 원통형 배열체의 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 유체 또는 유체 거품은 일회용 열 전달 장치(10) 내의 경로(30)를 통해 순환할 것이고, 대응하는 기계(200)에 배열된 가열 요소(21)에 의해 가열될 것이다. 가열 요소(21)에는 특히, 전도, 유도, 고온 공기 또는 복사와 같은 상이한 가열 기술들이 이용될 수 있다.

전도뿐만 아니라, 포일(11)에 열을 전달할 수 있는 임의의 다른 수단, 예컨대, 적외선 또는 할로겐 램프를 이용한 복사, 고온 공기, 유도 등이 또한 사용될 수 있으며, 이에 따라 이들은 본 출원의 보호 범주 내에 포함되어야 한다.

제3 실시예에 따른 이러한 일회용 열 전달 장치(10)에 대해 개시된 배열체는, 바람직하게는, 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함하는 팩 또는 패키지(바람직하게는 병, 파우치 또는 포드) 내에 통합되는 일회용 뚜껑 또는 캡의 일부분이다. 그렇게 구성된 뚜껑 또는 캡은 바람직하게는 평탄하고 콤팩트하며, 따라서 경량이고 쉽게 처분할 수 있다. 패키지와 통합된 뚜껑 또는 캡은 적어도 다음을 포함하는 기계(200)에 연결된다: 뚜껑 또는 캡을 수용하기 위한 기계적 연결부, 및 뚜껑 또는 캡에(뚜껑 또는 캡의 포일(11)에) 열을 전달하는 가열 요소(21). 기계(200)의 추가적인 설명 및 세부사항이 이어질 것이다.

전술된 바와 같이, 제1 및 제2 실시예는 가열원으로서 증기를 사용하여 포일(11) 또는 1차 및 2차 포일(11, 12)에 열을 제공한다. 증기는 증기로부터 액체(물)로 상을 변화시킴으로써 포일 또는 포일들에 열을 매우 효율적으로 전달하여, 경로 또는 경로들의 길이가 감소되는 것을 가능하게 하는데, 여기서 열 전달을 위한 활성 표면은 미로 형상을 이용함으로써 확장되어 본 발명의 구성이 통합되는 뚜껑 또는 캡이 콤팩트하게 유지되게 한다. 그러므로, 유체 또는 거품의 가열이 직접적인 흐름에서 그리고 기계 또는 장치와 제품 사이의 어떠한 접촉도 없이 행해지고, 이에 따라 소비자에게 어떠한 세척도 필요로 하지 않는 용이한 해결책을 제공한다. 증기 상 변화로 인해 생성된 물은 제품(분배될 유체 또는 거품)과 혼합될 수 있거나 또는 나중 단계에서 제거되도록 드립 트레이를 향해 지향될 수 있다.

제3 실시예에서 이용되는 접근법은 기계(200) 내의 가열 요소(21) - 이에 대해 포일(11)이 눌려 뜨거워짐 - 를 이용하여, 유체 또는 증기가 포일(11)과 접촉하여 경로(30)를 통해 순환할 때 뜨거워지게 한다. 다시 한번, 본 실시예는 열이 제품과 기계(200) 사이의 접촉 없이 유체 또는 거품으로 전달되어, 이에 따라 소비자에게 어떠한 세척도 필요로 하지 않는 용이한 해결책을 제공하는 것을 가능하게 한다.

제2 태양에 따르면, 본 발명은 고온 유체 또는 유체 거품을 제공하기 위한 팩에 관한 것으로서, 바람직하게는 병으로서 또는 파우치로서 또는 포드로서 구성되고, 팩은 내부 용적부에, 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함한다. 팩은 전술된 바와 같은 일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 뚜껑 또는 캡을 포함한다. 팩은 한 번 사용되는 단일 투여량 팩(바람직하게는, 이어서, 포드로서 구성됨)으로서, 또는 복수의 사용을 허용하는 다중 투여량 팩(이 경우, 팩은 바람직하게는 병으로서 또는 파우치로서 구성될 것임)으로서 구성될 수 있다. 팩이 다중 투여량으로서 구성되는 경우, 일회 사용과 다음 사용 사이에서, 팩은 제품의 임의의 품질 저하를 피하기 위해 적절한 온도로 냉장고에 보관될 수 있다.

제3 태양에 따르면, 본 발명은 유체 또는 유체 거품을 효율적이고 깨끗한 방식으로 가열하기 위한 기계(200)에 관한 것이다. 이 기계(200)에 전술된 팩(내부 용적부에 유체 제품을 포함하고 또한 일회용 열 전달 장치(10)를 포함함)이 연결된다. 본 발명의 일회용 열 전달 장치(10)는, 바람직하게는, 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함하는 팩 또는 패키지 내에 통합되는 일회용 뚜껑 또는 캡의 일부분이다. 패키지와 통합되는 이러한 뚜껑 또는 캡이 기계(200)에 연결될 것이다.

도 9 및 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 팩이 연결되는, 특히 팩의 뚜껑 또는 캡이 연결되는 기계(200)는 적어도 다음을 포함한다:

- 일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 뚜껑 또는 캡을 수용하기에 적합한 기계적 연결부(도시되지 않음);

- 증기 가열을 이용하는 제1 및 제2 실시예의 경우에 뚜껑 또는 캡 내로 증기를 분배하기 위한 증기 발생기 또는 증기 제조 유닛(22)(전형적으로 서모블록 및 펌프)(도 9 참조); 또는 전도, 적외선 또는 할로겐 램프를 이용한 복사, 고온 공기, 유도 등을 이용하는 제3 실시예의 경우에 가열 요소로부터의 열을 뚜껑 또는 캡으로 전달하는 가열 요소(21)(도 10 참조);

- 선택적으로, 발포를 수행하기 위해 뚜껑 또는 캡 내의 대응하는 펌핑 및 발포 장치(50)를 구동시키는 발포 구동 유닛(23), 및, 또한, 유체(팩에 포함됨)와 공기의 혼합물이 발포되도록 펌핑 및 발포 장치(50) 내에 공기를 제공하기 위한 대응하는 공기 입구 및 공기 조절기(도시되지 않음); 본 발명에 따르면, 공기 입구가 활성화되지 않을 때, 장치(50)는 펌핑하기만 할 뿐 발포하지는 않으며; 반대로, 공기 입구가 활성화될 때, 펌핑 및 발포 장치(50)는 양쪽 활동 모두, 즉 펌핑 및 발포 양쪽 모두를 수행한다.

본 발명에 따른 팩에 포함된 유체는, 또한, 소정 향미를 가질 수 있어서, 팩으로부터의 결과물은 맛이 좋고, 고온이며 가능하게는 또한 발포된 음료일 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 팩은 내부 용적부 내에 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함하고, 또한, 일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 뚜껑 또는 캡을 포함한다. 전체 팩은 바람직하게는 본 발명에 따라 일회용으로 제조될 것이다.

도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 유체 제품이 발포될 때, 이는 먼저 펌핑 및 발포 장치(50)로 지향될 것이고, 여기서 기계(200) 내의 공기 입구를 통해 펌핑 및 발포 장치(50) 내로 제공되는 공기와 함께 이 유체의 혼합물이 발포될 것이다. 거기에서부터, 발포된 혼합물은 제2 경로(30)로 지향될 것이다. 유체가 발포되지 않을 때, 펌핑 및 발포 장치(50)는 단순히 활성화되지 않고 유체는 제2 경로(30)로 지향될 것이다. 제2 경로(30)를 통한 유동에 의해, 유체 또는 발포된 유체 제품은 1차 포일(11)(제1 실시예) 또는 1차 및 2차 포일(11, 12)(제2 실시예)에 의해 가열될 것이고, 컵 또는 적절한 그릇(recipient)으로 지향될 것이다.

팩이 연결된 기계(200)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 증기 발생기(22) 및 발포 구동 유닛(23)을 포함한다. 바람직하게는, 펌핑 및 발포 장치(50)는 고정 부분에 대해 회전하는 회전가능 부분 또는 서로에 대해 회전하는 2개의 회전가능 부분으로서 구성되어, 2개의 부분 사이에 포함된 공기와 유체의 혼합물이 쿠에트 흐름 효과에 의해 발포를 생성할 전단 응력을 받게 되도록 할 것이다. 바람직하게는, 이들 부분은 원반형(disc) 또는 원통형(cylinder)으로서 형상화되는 것이 바람직할 것이다. 회전가능 부분(또는 양측 회전가능 부분들)은 발포 구동 유닛(23), 전형적으로 모터에 의해 회전 구동될 것이다.

유사하게, 도 10은, 일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 뚜껑 또는 캡과 함께, 내부 용적부 내에 가열될 그리고 가능하게는 또한 발포될 유체 제품을 포함하는 본 발명에 따른 팩을 도시한다. 전체 팩은 바람직하게는 본 발명에 따라 일회용으로 제조될 것이다.

도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 유체 제품이 발포될 때, 이는 먼저 펌핑 및 발포 장치(50)로 지향될 것이고, 여기서 이는 펌핑 및 발포 장치(50) 내로 공기를 제공하는 기계(200) 내의 공기 입구로부터 오는 공기와 혼합될 것인데, 유체와 공기의 혼합물은 발포되고 이어서 제2 경로(30)로 지향된다. 유체가 발포되지 않을 때, 펌핑 및 발포 장치(50)는 단순히 활성화되지 않고 유체는 제2 경로(30)로 지향될 것이다. 제2 경로(30)를 통한 유동에 의해, 유체 또는 발포된 유체 제품은 대응하는 가열 요소(21)(제3 실시예)에 의해 가열되는 포일(11)에 의해 가열될 것이고, 컵 또는 적절한 그릇으로 지향될 것이다. 가열 요소(21)의 가열은 전도, 적외선 또는 할로겐 램프를 이용한 복사, 고온 공기, 유도 등에 의해 행해질 것이다.

팩이 연결된 기계(200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 가열 요소(21) 및 발포 구동 유닛(23)을 포함한다. 또한 바람직하게는, 펌핑 및 발포 장치(50)는 고정 부분에 대해 회전하는 회전가능 부분으로서 구성되어(장치가 서로에 대해 회전하는 2개의 부분을 포함하는 것이 또한 가능함), 2개의 부분 사이에 포함된 공기와 유체의 혼합물이 쿠에트 흐름 효과에 의해 발포를 생성할 전단 응력을 받게 되도록 할 것이다. 바람직하게는, 회전가능 부분 및 고정 부분(또는 2개의 회전가능 부분들)은 원반형 또는 원통형으로서 형상화될 것이다. 회전가능 부분(또는 양측 회전가능 부분들)은 발포 구동 유닛(23), 전형적으로 모터에 의해 회전 구동될 것이다.

또한, 제4 태양에 따르면, 본 발명은 고온 유체 또는 유체 거품을 효율적이고 깨끗한 방식으로 제공하기 위한 시스템(100)에 관한 것으로서, 시스템은 전술된 바와 같은 팩(일회용 열 전달 장치(10)를 통합한 팩) 및 팩이 연결될 기계(200)를 포함한다. 전체 시스템의 대표적인 개략도가 도 9 및 도 10에 도시되어 있다.

일반적으로 개시된 바와 같이, 본 발명의 열 전달 장치(10) 및 이를 통합하는 뚜껑 또는 캡은 바람직하게는 완전히 일회용으로 제조되며, 이에 따라 세척 작업이 전혀 필요하지 않게 된다. 전형적으로, 열 전달 장치(10)를 또한 통합하는 전체 팩 또는 패키지도 또한 일회용으로 제조된다.

이미 이전에 관련되었던 바와 같은 본 발명의 시스템의 이점들 중 일부가 이제 다음과 같이 요약된다:

- 열 전달 장치(10)는 기술적 캡의 일부분이고 패키지(전형적으로 병, 파우치 또는 포드)와 함께 완전히 일회용이다;

- 거품과 가열원 사이에 직접 접촉이 없기 때문에, 유체 거품은 매우 부드럽게 가열된다(그에 따라 매우 고품질로 제공됨);

- 시스템은 직접적인 흐름 상에서 인라인식(in-line)이며, 고온 유체 또는 유체 거품은 주문 시에 제공될 수 있다;

- 시스템은 또한, 유체 또는 유체 거품과 기계 사이의 접촉이 없기 때문에 전체적으로 깨끗하다(전형적으로, 시스템은 전적으로 일회용이다);

- 시스템, 특히 패키지는 콤팩트하게 제조되어 더 적은 공간을 필요로 하며, 뚜껑 또는 캡은 경량이고 작고 일회용으로 구성된다;

- 패키지가 단일 투여량 또는 전형적으로 3회 내지 5회의 최대 투여를 갖는 다중 투여량으로 제조되므로 오염이 회피된다;

- 시스템, 특히 열 전달 장치(10)는, 치수를 최소화할 수 있고 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로를 더 짧게 제조함으로써 팩이 보다 콤팩트해지도록 매우 효율적으로 제조된다.

본 발명이 그의 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 많은 수정들 및 대안들이 이루어질 수 있다.

도면 번호의 목록

100 유체 또는 유체 거품 가열 시스템

10 일회용 열 전달 장치

11 1차 포일

12 2차 포일

20 제1 경로

30 제2 경로

40 제3 경로

50 펌핑 및 발포 장치

200 기계

21 가열 요소

22 증기 발생기

23 발포 구동 유닛

Claims (16)

1. 주문 시(on demand) 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 일회용 열 전달 장치(10)로서, 상기 유체 또는 유체 거품이 순환하는 경로(30) 및 열전도성 재료로 제조된 적어도 하나의 층(11)을 포함하고, 상기 경로(30)는 상기 층(11)이 가열될 때 상기 유체 또는 유체 거품이 상기 경로(30)를 통해 순환함에 따라 층이 상기 유체 또는 유체 거품으로 열을 전달하는 방식으로 상기 층(11)과 접촉하는, 일회용 열 전달 장치(10).
2. 제1항에 있어서, 증기가 순환하는 제1 경로(20)를 추가로 포함하여서, 상기 제1 경로(20)를 통해 순환할 때 증기 상을 액체 상으로 변화시킴으로써 상기 층(11)이 가열되게 하는, 일회용 열 전달 장치(10).
3. 제2항에 있어서, 증기가 순환하는 제2 경로(40) 및 상기 제2 경로(40)와 접촉하는 2차 층(12)을 추가로 포함하여서, 상기 제2 경로(40)를 통해 순환할 때 증기 상을 액체 상으로 변화시킴으로써 상기 2차 층(12)이 가열되게 하는, 일회용 열 전달 장치(10).
4. 제1항에 있어서, 상기 층(11)은 전도 및/또는 복사 및/또는 고온 공기 및/또는 유도에 의해 가열되는, 일회용 열 전달 장치(10).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 또는 유체 거품이 순환하는 상기 경로(30)는 미로(labyrinth) 형상으로 구성되는, 일회용 열 전달 장치(10).
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유체 또는 유체 거품이 순환하는 상기 경로(30)와 상기 제1 경로(20) 및/또는 상기 제2 경로(40)는 상보적인 형상이 되도록, 바람직하게는 미로 형상으로 구성되는, 일회용 열 전달 장치(10).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일회용 열 전달 장치(10)에 통합되는 펌핑 및 발포 장치(50)를 추가로 포함하고, 상기 펌핑 및 발포 장치(50) 내로 공기가 또한 제공되는, 일회용 열 전달 장치(10).
8. 제7항에 있어서, 상기 펌핑 및 발포 장치(50)는 한 부분이 이동가능하고 한 부분이 고정된 2개의 부분 또는 서로에 대해 이동가능한 2개의 부분을 포함하여서, 유체와 공기의 혼합물이 상기 2개의 부분을 통해 순환하고 혼합물의 발포를 허용하는 전단 응력을 받게 되도록 하는, 일회용 열 전달 장치(10).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 열 전달 장치(10)를 포함하는 일회용 뚜껑 또는 캡.
10. 내부 용적부에 유체 및/또는 발포성 유체 제품을 포함하는, 주문 시 고온 유체 또는 고온 유체 거품을 제공하기 위한 팩으로서, 상기 팩은 제9항에 따른 일회용 뚜껑 또는 캡을 포함하는, 팩.
11. 제10항에 있어서, 단일 투여량(mono-dose) 또는 다중 투여량 구성을 포함하는, 병으로서, 파우치로서 또는 포드(pod)로서 구성되고, 상기 팩은 바람직하게는 일회용으로 구성되는, 팩.
12. 주문 시 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 기계(200)로서, 제10항 또는 제11항에 따른 팩에 연결가능하고, 상기 기계는 상기 팩, 특히 상기 일회용 열 전달 장치(10)가 통합되는 상기 뚜껑 또는 캡을 수용하기에 적합한 연결부, 및 상기 뚜껑 또는 캡에 열을 전달하는 가열 유닛을 포함하는, 기계(200).
13. 제12항에 있어서, 상기 가열 유닛은 상기 뚜껑 또는 캡 내로 증기를 분배하는 증기 발생기(22)를 포함하는, 기계(200).
14. 제12항에 있어서, 상기 가열 유닛은 전도 및/또는 복사 및/또는 고온 공기 및/또는 유도에 의해 상기 뚜껑 또는 캡에 열을 전달하는 가열 요소(21)를 포함하는, 기계(200).
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뚜껑 또는 캡 내의 펌핑 및 발포 장치(50)를 구동시킬 수 있는 발포 구동 유닛(23)을 추가로 포함하는, 기계(200).
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 기계(200) 및 제10항 또는 제11항에 따른 팩을 포함하는, 주문 시 유체 또는 유체 거품을 가열하기 위한 시스템.

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