KR100627779B1 - 농축액을 이용한 커피자동판매기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피자동판매기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크류펌프를 이용하여 커피, 프림, 설탕등의 농축액을 교반장치로 보내고 상기 교반장치로 보내어진 농축액을 급탕장치에서 공급된 뜨거운 물과 혼합하여 자동으로 커피음료를 만들어내는 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 커피자판기는 커피, 프림, 설탕의 농축액을 저장하고 있는 원료통과;

상기 원료통의 하단에 위치하면서 스크류에 의하여 원료통에서 공급된 농축액을 하부로 이송시키는 스크류펌프와;

상기 스크류펌프의 하단에 위치하면서 농축액배출관을 개폐하는 개폐수단과;

상기 밸브의 하단에 위치하면서 상기 농축액을 물에 용해시키는 교반장치와;

상기 교반장치에 뜨거운 물을 공급하는 급탕장치로 구성된다.

농축액, 커피, 자판기, 스크류펌프, 포핏밸브

Description

농축액을 이용한 커피자동판매기{COFFEE VENDING MACHINE USING COFFEE CONCENTRATE}

도 1은 본 발명의 실시예와 관련되는 커피자동판매기의 기기 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 커피자동판매기에서 스크류펌프를 나타내는 단면도

도 3a은 본 발명에 따른 커피자동판매기에서 개폐수단을 나타내는 종단면도.

도 3b은 본 발명에 따른 커피자동판매기에서 개폐수단이 작동된 모습을 나타내는 종단면도.

<도면의 부호의 설명>

10 : 원료통20 : 농축액배출관

30 : 스크류펌프31 :하우징

32 : 농축액인입부33 : 농축액토출부

34 : 제1스크류축35 : 주나선부

35a : 나사산36 : 제2스크류축

37 : 종동나선부37a : 나사산

38 : 유체실39 : 구동모터

40~43 : 헬리컬기어50 : 개폐수단

51 : 밸브몸체51a : 돌출턱

52 : 포핏밸브53 : 스프링

54 : 조정볼트54a : 볼트머리

60 : 교반장치70 : 급탕장치

본 발명은 커피자동판매기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크류펌프를 이용하여 커피, 프림, 설탕등의 농축액을 교반장치로 보내고 상기 교반장치로 보내어진 농축액을 급탕장치에서 공급된 뜨거운 물과 혼합하여 자동으로 커피음료를 만들어내는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동판매기는 상품을 무인으로 판매하는 기기로써, 이로 인한 자동판매기는 커피 등의 컵음료를 판매하기 위한 것과 캔 음료를 판매하기 위한 것과 일회용품을 판매하기 위한 것 등 여러 종류가 있다.

이중 본 발명과 관련된 장치는 커피 등의 컵음료를 판매하기 위한 장치로써 종래 기술은 다음과 같다.

분말의 원료를 저장하는 원료통과 뜨거운 물을 공급하는 급탕장치가 설치된 다. 상기 원료통의 하부에는 투출된 원료와 뜨거운 물을 혼합시켜 음료를 만드는 교반장치가 설치된다.

이와 같이 구성된 자동판매기는 원료통에서 투출된 원료와 급탕장치에서 공급된 물을 교반장치에서 혼합시켜 커피등의 음료를 만든다.

이상과 같이 만들어진 음료는 배출관을 통하여 컵인출부에 있는 컵으로 투출되며, 이상과 같이 투출된 음료를 마시게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 자동판매기는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 원료의 혼합이 이루어지는 교반장치내에 완전히 용해되지 않은 분말찌꺼기가 남아있어 위생상 문제가 있었다.

다만 이를 개선하기 위하여 혼합작용이 끝난 교반장치에 약간의 물이 재공급되어 혼합기를 세척하는 경우도 있지만, 그 정도가 약하여 찌꺼기는 여전히 잔류하는 경우가 많았다.

이상과 같은 교반장치내 남아있는 찌꺼기는 교반장치에 고착되어 변질되거나 다음번 혼합음료에 섞여 함께 배출됨으로써 맛을 떨어뜨리고 비위생적이었다.

둘째, 자동판매기내의 원료분말은 교반장치에서 유입된 수증기와 습도가 높은 여름철에 발생하는 공기중의 습기로 인하여 분말상태의 원료가 굳어지는 고형화 현상이 발생하는 경우가 있다.

이로 인하여 분말원료를 교반장치로 공급하는 스크류의 회전토크가 과대해지므로 상기 스크류에 동력을 공급하는 모터는 과부하 상태로 되게 된다.

이러한 상태가 계속되면 상기 스크류의 날개가 부러지거나 모터가 손상되어 수리가 완료 될 때까지 자동판매기를 사용할 수 없게 되기 때문에 상당한 불편과 영업손실을 초래한다.

셋째, 분말상태의 원료가 교반장치에 공급이 되므로 단시간내에 분말상태의 원료가 물에 용해되지 않고 수분이 지나야 용해되거나, 시간이 지나도 용해되지 않고 컵의 바닥에 가라앉게 된다.

따라서, 사용자는 커피음료의 투출과 동시에 음료를 마시지 못하고 막대등을 이용하여 저어준 후에 마시거나, 수분이 지나고 나서야 마실 수 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 커피, 프림, 설탕등의 종래장치에 사용되었던 분말원료 대신 본 발명에서는 액상원료를 사용함으로써 교반장치내에서 상기 액상원료가 완전하게 용해되어 위생적이면서 맛있는 커피를 제공함을 목적으로 한다.

둘째, 종래장치가 분말원료를 사용하였던 것을 본 발명에서는 액상원료를 사 용함으로써 상기 액상원료를 장기간 보관하여도 원료가 고형화될 염려가 없으며, 또한 상기 교반장치와 원료통사이를 밸브로 차단시켜 불필요한 수증기가 원료통으로 스며드는 것을 방지하도록 한다.

셋째, 액상의 원료를 이용하여 혼합음료를 생산함으로써 단시간내 교반장치 내에서 상기 액상의 원료가 완전하게 용해되고, 이에 따라 사용자는 투출과 동시에 커피를 마실 수 있으며, 또한 컵바닥에 찌꺼기가 남게 되지 않는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 커피자동판매기는 커피, 프림, 설탕등의 원료에 물을 투여하여 음료를 생성하는 자동판매기에 있어서,

커피, 프림, 설탕의 농축액을 저장하고 있는 원료통과;

상기 원료통의 하단에 위치하면서 스크류에 의하여 원료통에서 공급된 농축액을 하부로 이송시키는 스크류펌프와;

상기 스크류펌프의 하단에 위치하면서 농축액배출관을 개폐되는 개폐수단과;

상기 밸브의 하단에 위치하면서 상기 농축액을 물에 용해시키는 교반장치와;

상기 교반장치에 뜨거운 물을 공급하는 급탕장치로 구성되어 있다.

또한, 상기 스크류펌프(30)는 내부중앙에 유체실(38)이 형성되어 있으며, 농 축액인입부(32)와 농축액토출구(33)가 각각 구비된 하우징(31)과, 상기 유체실(38)의 내부에 장착되어 서로 반대방향으로 회전되는 주나선부(35)와 종동나선부(37)가 형성된 제1, 2스크류축(34)(36)과, 상기 제1, 2스크류축(34)(36)의 일측단에 서로 반대방향으로 회전하면서 기어의 이가 일정각도 비틀려져 형성된 헬리컬기어(40~43)와,

상기 제1스크류축(34)의 일단에 연결되어 있는 구동모터(39)로 구성되어 있다.

또한, 상기 개폐수단은 농축액배출관의 중간에 위치되어 있는 포핏밸브와,

상기 포핏밸브와 일정간격을 두고 위치되어 있으며, 볼트머리가 외부로 향하고 있는 조정볼트와,

상기 포핏밸브와 조정볼트사이에 위치하고 있는 스프링으로 구성된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예와 관련되는 커피자동판매기의 기기 구성도를 나타낸 도면으로써, 본 발명의 따른 커피자동판매기는 원료통(10)과 상기 연료통(10)의 하단에 부착되어 위치하고 있는 스크류펌프(30)와 상기 스크류펌프(30)의 하단에 위치한 개폐수단(50)과 상기 개패수단(50)의 하단에 위치하고 있는 교반장치(60)와, 상기 교반장치(60)에 뜨거운 물을 공급하는 급탕장치(70)로 구성되어 있다.

또한, 상기 교반장치(60)의 하단에는 공지의 자동판매기에서 사용되는 커피투출관(80)과 컵(90)이 있다.

도2는 본 발명의 실시예와 관련되는 커피자동판매기의 스크류펌프를 나타내는 단면도로써, 상기 스크류펌프는 원료통의 하단에 위치하며, 개폐수단의 상부에 위치하고 있다.

상기 스크류펌프(30)는 내부중앙에 형성된 유체실(38)과, 상기 유체실(38)의 상단에 위치하고 있으며, 원료통(10)으로부터 농축액이 유입되는 농축액인입부(32)와, 상기 유체실(38)의 하단에 위치하고 있으며, 유체실(38)내부에 있는 농축액을 개폐수단(50)으로 배출하는 농축액토출구(33)가 각각 구비된 하우징(31)으로 구성된다.

또한, 상기 유체실(38)의 내부에는 서로 반대방향으로 회전되는 주나선부(35)와 종동나선부(37)가 형성된 제1, 2스크류축(34)(36)과, 상기 제1, 2스크류축(34)(36)의 일측단에는 서로 반대방향으로 회전하면서 기어의 이가 일정각도 비틀려있는 헬리컬기어(40~43)가 형성되어 있다.

상기 제1스크류축(34)의 일단은 구동모터(39)와 연결되어 있다. 이때, 스크류펌프에 평기어 대신 헬리컬기어를 사용하는 이유는 평기어에 비하여 전동이 매우 원활하고 진동소리가 적으며 큰 힘을 전달할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시예에 나타난 구성과 달리 상기 헬리컬기어(40~43)는 하우징(31)외부에 위치하는 것도 가능하겠다.

상기 제1스크류축(34)상에 형성되는 주나선부(35)는 오른나사로 형성되며, 상기 제2스크류축(36)상에 형성되는 종동나선부(37)는 상기 주나선부(35)와 맞물려 회전하며 왼나사로 형성되어 있다. 다만, 상기 제1, 2스크류축의 중앙에는 상기 주나선부(35)와 종동나선부(37)가 형성되어 있지 않다.

또한, 상기 제2스크류축(36)과 농축액인입부(32) 사이에는 상기 종동나선부(37)의 길이만큼 길이방향으로 차단벽(44)이 형성된다.

도3a는 본 발명에 따른 커피자동판매기에서 개폐수단(50)을 나타내고 있는 도면으로써, 상기 농축액배출관(20)의 중간에 형성된 밸브몸체(51)에 포핏밸브(52)와 조정볼트(54)가 위치되어 있으며,

상기 포핏밸브(52)와 조정볼트(54)사이에는 스프링(53)을 개재하고 있어 소정압력이상이 되면 상기 포핏밸브(52)가 밀리어 농축액배출관(20)이 개방되고 소정압력 이하가 되면 다시 포핏밸브(52)가 원상복귀 되면서 농축액배출관(20)이 폐쇄된다.

이때, 상기 소정압력은 조정볼트(54)를 회전시켜 조절하게 하였다.

또한, 상기 포핏밸브(52)가 밀려서 이동하는 이동경로 상에 돌출턱(51a)이 구비되어 있다. 상기 돌출턱(51a)은 포핏밸브(52)의 전방에 형성되어 있으며, 밸브몸체(51)와 일체로 형성된다.

상기 돌출턱(51a)로 인하여, 농축액에 의하여 압력이 제공되지 않는 경우에는 후방에서 포핏밸브(52)를 미는 스프링(53)의 힘으로 상기 포핏밸브(52)가 상기 돌출턱(51a)에 맞닿아 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 커피자동판매기의 작동에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시예와 관련되는 커피자동판매기의 기기구성을 나타내는 도면으로써, 커피, 프림, 설탕등의 농축액을 원료통(10)에 투입하게 된다.

다만, 상술한 바와 같이 원료통에 농축액을 투입하는 방식 외에 이미 농축액이 담겨있는 농축액저장통을 교환하는 방식도 사용할 수 있겠다. 이와 같이 농축액저장통을 사용하는 경우 상기 농축액저장통내에 들어있는 농축액이 모두 사용되면 교체하는 방식을 사용할 수 있다.

이상과 같이 원료통(10)내부에 있는 농축액은 농축액배출관(20)을 통하여 스크류펌프(30)로 인입되게 된다.

상기 스크류펌프(30)로 인입된 농축액은 스크류펌프(30)의 작동에 따라 하단의 개폐수단(50)으로 이동하게 된다. 이상과 같이 하단의 개폐수단(50)으로 이송된 농축액은 포핏밸브(52)를 밀면서 하단의 교반장치(60)로 이송하게 된다.

이상과 같이 하단의 교반장치(60)로 이송된 농축액은 급탕장치(70)로부터 공급된 뜨거운 물과 혼합되어 희석되며, 이에 따라 신속하게 상기 농축액이 물과 함께 섞여 혼합액이 형성되는 것이다. 상기 교반장치(60)에서 신속하게 혼합된 혼합액은 커피투출관(80)를 통하여 컵(90)으로 떨어지게 된다.

이러한 교반장치은 종래 일반적인 커피자동판매기에서 사용되는 커피와 뜨거운 물을 혼합하는 장치이며, 상기 혼합된 커피를 이동시키는 커피투출관과 상기와 같이 이동된 혼합액이 담기는 컵도 종래의 장치와 동일한 것으로써, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도2는 상기 커피자동판매기에서 스크류펌프(30)를 나타내는 단면도로써, 제1스크류축에 장착된 구동모터(39)를 동작시키게 되면, 주나선부(35)가 정방향으로 회전되고, 이와 맞물린 종동나선부(37)가 역회전을 하게 된다.

따라서 이때 하우징(31)의 상부에 형성된 농축액인입부(32)를 통해 유입된 농축액은 상기 하우징 중앙에 형성된 차단벽(44)과 부딪혀서 좌우로 분리되며, 상기 분리된 농축액은 제1, 2샤프트(34), (36)의 양끝단부로 인입된다.

이상과 같이 인입된 농축액은 주나선부(35)와 종동나선부(37)의 나사산(35a)(37a)사이에 채워진 상태로 전진하여 상기 제1, 2샤프트(34), (35)의 중앙으로 모아지게 된다.

이상과 같이 중앙에 모아진 농축액은 주나선부(35)와 종동나선부(37)에서 계속적으로 밀려들어 오는 농축액에 의하여 하우징(31)의 하단에 형성된 농축액토출구(33)로 배출된다. 상기 농축액토출구(33)에서 배출된 농축액은 농축액배출관(20)을 통하여 개폐수단(50)으로 이동하게 된다.

이상과 같은 점성이 큰 농축액을 이송시키는 장치로는 상기 스크류펌프 이외에도 기어펌프도 흔히 사용되는데, 본 발명에서 스크류펌프를 사용하는 이유는 다음과 같다.

우선, 기어펌프는 같은 형태를 가진 두개의 기어가 서로 맞물림으로서 농축액을 송출하게 되며, 상기 기어펌프는 구조도 간단하면서도 가벼운 장점이 있다.

그러나, 이러한 기어펌프는 스크류펌프에 비하여 농축액을 이송시키는 부분이 짧아 농축액의 누설이 있을 수 있으며, 이송력도 작아서 고점도의 유체를 가압시기 어렵다. 또한, 토출 압력도 낮아서 고점도의 유체가 쉽게 유동되지 않는다.

따라서, 본 발명과 같이 농축액의 점성이 높고, 농축액의 기밀성이 요구되는 장치의 경우 기어펌프는 부적당하여, 스크류펌프를 사용한다.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 커피자동판매기에서 개폐수단(50)인 포핏밸브(54)를 나타내는 종단면도로써, 상기 포핏밸브(52)는 밸브몸체(51)에 형성된 돌출턱(51a)에서부터 조정볼트(54)사이에서 이동한다.

상기 스크류펌프(30)의 작동이 없어 유체의 입력이 없는 경우 상기 포핏밸브(54)는 후방에 위치한 스프링(53) 탄성력에 의하여 전방에 위치한 돌출턱(51a)에 맞닿아 있으며, 이때, 농축액배출관(20)은 닫혀있게 된다.

이후, 스크류펌프(30)가 작동하여 농축액배출관(20)을 통해 농축액이 입력되고, 상기 농축액의 압력이 소정압력이상이 되면 스프링(53)에 의하여 탄성지지 되어 있는 포핏밸프(52)가 조절볼트(54)방향으로 밀리게 된다.

이상과 같이 포핏밸브(52)가 밀려서 농축액배출관(20)이 열리게 되면, 상기 농축액은 농축액배출관(20)을 통하여 하부 교반장치(60)로 배출된다.

이상과 같이 배출이 완료되면 포핏밸브(52)는 스프링(53)의 탄성력에 의하여 원상복귀 되면서 처음상태와 같이 농축액배출관(20)을 닫는다.

이때, 상기 포핏밸브(52)를 미는 압력은 상기 스크류펌프(30)에 의하여 제공되는 것으로써, 상기 스크류펌프(30)가 작동하여 농축액을 밀게 되면 상기 농축액의 압력이 포핏밸브(52)에 제공되며, 상기 스크류펌프(30)의 작동이 멈추게 되면 상기 농축액의 압력이 소멸된다.

또한, 상기 스프링(53)의 탄성력조정은 조정볼트(54)에 의해서 이루어지는데, 사용자는 원하는 탄성력을 얻기 위하여 외부로 돌출된 조정볼트(54)의 머리부(54a)를 드라이버로 돌려서 스프링(53)을 압축하거나 늘이게 된다.

이상과 같이 조정볼트(54)의 작동에 의하여 포핏밸브(52)와 조정볼트(54)사이의 간격이 좁아지게 되면, 스프링(53) 탄성력이 증대되어 농축액의 압력이 조정볼트(54)를 조정하기 전 보다 높아야만 상기 포핏밸브(52)가 작동하게 되며,

상기 포핏밸브(52)와 조정볼트(54)사이의 간격이 넓어지게 되면 스프링(53) 탄성력이 감소하여 조정볼트를 조정하기 전보다 농축액의 압력이 낮아도 상기 포 핏밸브(52)가 작동하게 된다.

따라서, 사용자는 초기에 원하는 설정상태를 정해놓고 간편하게 외부의 조정볼트(54)를 회전시켜가면서 스프링 탄성력을 조정하면 되는 것이다.

이상에서 사용한 밸브의 경우 다양한 형태의 밸브형태가 가능할 수 있으며, 별도의 센서를 통한 제어장치를 이용하여 일정한 시간간격으로 밸브가 개폐되는 장치를 사용할 수도 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 커피자동판매기에 대한 효과는 다음과 같다.

첫째, 농축액으로 되어 있는 원료가 교반장치내에서 완전히 용해됨에 따라 교반장치내의 청결함을 유지할 수 있다.

둘째, 상술한 바와 같이 농축액이 교반장치내에 남지 않음에 따라 남은 찌꺼기가 다음 혼합음료에 섞이지 않게 되며, 이에 따라 언제나 동일한 맛을 유지할 수 있다.

셋째, 자동판매기내의 원료와 교반장치사이에 별도의 차단장치를 구비하여 교반장치내에 유입된 수증기가 농축액에 유입되지 않게 되며, 이에 따라 농축액의 변질이 발생하지 않는다.

넷째, 액상의 원료가 뜨거운 물과 혼합되어 혼합음료를 만들게 됨으로써, 분말보다 신속한 용해가 가능하며, 이에 따라 컵에 배출된 커피혼압음료를 막대기등으로 젓거나 일정한 시간을 기다림없이 즉시 마실 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 커피, 프림, 설탕등의 원료에 물을 투여하여 음료를 생성하는 자동판매기에 있어서,

   커피, 프림, 설탕의 농축액을 저장하고 있는 원료통(10)과;

   상기 원료통(10)의 하단에 위치하면서 스크류에 의하여 원료통(10)에서 공급된 농축액을 하부로 이송시키는 스크류펌프(30)와;

   상기 스크류펌프(30)의 하단에 위치하면서 농축액배출관(20)을 개폐하는 포핏밸브(52)를 포함하는 개폐수단(50)과;

   상기 밸브의 하단에 위치하면서 상기 농축액을 물에 용해시키는 교반장치(60)와;

   상기 교반장치(60)에 뜨거운 물을 공급하는 급탕장치(70)로 구성되고;

   상기 포핏밸브(52)를 미는 압력이 상기 스크류펌프(30)에 의하여 제공되는 것으로써, 상기 스크류펌프(30)가 작동하면 농축액의 압력이 포핏밸브(52)에 제공되며, 상기 스크류펌프(30)의 작동이 멈추게 되면 농축액의 압력이 소멸되는 것을 특징으로 하는 농축액을 이용한 커피자동자판기.
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