KR101277288B1 - 커피머신용 캡슐 천공장치 - Google Patents

Abstract

커피머신의 커피 추출액이 막히지 않고 원활하게 흐를 수 있도록, 받침과, 상기 받침의 상단면 가운데 부분에 설치된 침부를 포함하는 커피머신용 캡슐 천공장치로, 상기 침부는 각기둥 형태의 침과, 상기 침의 끝에 위치하는 각뿔 형태의 침머리, 상기 침의 각 모서리가 위치한 곳에 형성되어 아래로 받침의 상단면까지 연장되고 위로 상기 침머리의 대응되는 단면을 관통하는 유수홈을 포함하고, 상기 받침은 침의 각 측면과 대응되는 위치에 상단면에서 돌출된 돌출대를 구비하고, 상기 각 돌출대는 침과 대응되는 측면의 저부와 연결되며, 받침의 상단면과 침의 측면 사이에서 계단 형태를 이루는 커피머신용 캡슐 천공장치를 제공한다.

Description

커피머신용 캡슐 천공장치{DEVICE FOR PUNCHING CAPSULE FOR COFFEE MACHINE}

본 발명은 커피머신에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 음료 캡슐을 관통하여, 우려낸 음료를 캡슐로부터 빼내는 작용을 하는 커피머신용 캡슐 천공장치에 관한 것이다.

현대 생활의 빠른 리듬과 편리성에 대한 수요에 적응하고, 상대적으로 음료를 깨끗하게 제조하고 제조한 음료의 양과 품질이 변함 없도록 제어하기 위해 각종 유형의 커피기계가 잇달아 출시되고 있다. 이러한 커피기계는 소정의 음료원료를 내포하고 있는 음료백에 대해 추출을 진행하여 커피음료를 만든다.

음료백의 구조는 부직포 형태의 티백과 밀봉포장된 용기 형태의 캡슐 등 크게 두 가지가 있다. 그 중 캡슐을 채용한 음료추출장치, 예를 들어 커피머신은 커피머신에 캡슐을 천공하는 천공재를 설치해야 한다. 상기 천공재는 다시 캡슐 물주입부 천공재와 음료 출구부 천공재로 나뉜다. 물 주입부 천공재는 뜨거운 물이 캡슐 안으로 들어가도록 캡슐 물주입부 단면을 천공하는 데 쓰이고, 음료 출구부 천공재는 우려낸 음료를 캡슐 내부로부터 빼내도록 캡슐의 단면을 천공하는 데 쓰인다.

중국특허 ZL02142522.1(공개번호 CN1408309A)의 커피머신, 중국특허ZL200910004833.4 (공개번호CN101485542A)의 음료 기계 및 음료 기계의 개방장치용 천공부재 및 중국특허 ZL200780029129.3(공개번호CN101500458A)의 일회용 캡슐로부터 음료를 제조하는 주입장치 등 종래의 기술에 따른 천공재는 모두 원추형이다.

천공한 캡슐 단면의 포장재는 일반적으로 일정한 강인성과 탄성을 지니고 있기 때문에, 천공 후의 포장재는 천공재를 향해 수축하려는 경향이 있어 천공재의 주의를 단단히 감싸 뜨거운 물이 경로로 유입되거나 커피가 흘러나오는 통로의 형성을 방해하게 된다. 이에 뜨거운 물이 순조롭게 유입되거나 커피가 순조롭게 배출되는 데 영향을 미치게 된다. 특히 원추형 구조의 천공재는 포장재를 천공한 후 포장재에 형성된 구멍이 원형이고 포장재의 원형 구멍 주위에 항장력이 비교적 커 쉽게 찢어지지 않아 수축하고 감싸려는 경향이 더 심해진다.

주입부 천공재이든 배출구 천공재이든 관계없이 캡슐을 천공할 때 모두 천공재가 캡슐 안을 향하므로, 포장재는 모두 안 쪽으로 뒤집혀 천공재 주위를 감싼다. 따라서 물주입부 천공재는 포장재가 뒤집히는 방향이 물주입 방향과 같아 주입압력은 포장재를 천공재로부터 떨어뜨리는 데 유리하게 작용하게 된다. 이에 뜨거운 물은 압력작용 하에서 여전히 천공재와 포장재 사이의 틈을 통해 캡슐 안으로 주입될 것이다. 하지만 배출구 천공재는 포장재가 뒤집히는 방향이 커피 배출방향과 서로 반대되어 캡슐 안으로 뒤집힌 포장재가 더욱 천공재 주위로 밀착되어 커피의 배출에 영향을 미친다.

상기 원추형 구조의 천공재를 채택한 커피머신 외에도 중국특허ZL03142398.1(공개번호 CN1483375A)의 커피머신의 밀봉용기를 천공하는 방법과 장치는 패인 표면을 가진 각뿔 형태의 천공재를 개시하고 있다. 이 구조는 원뿔형 천공재에 비해 개량된 것으로 특히 주입부 척침재로 쓸 때 일정한 개량 효과가 있는데, 첫째로 각 모서리 부분이 잘라낸 포장재의 강도가 비교적 약해 포장재가 천공재를 향해 수축하고 감싸려는 힘을 약화시키고, 두 번째는 움푹 패인 표면이 천공재와 포장재 간에 틈을 형성하는데 유리하다.

그러나 상기 종래 구조 또한 상기 천공재를 배출구 천공재에 사용하였을 때 여전히 포장재의 수축하고 감싸려는 것과 커피 압력 작용 하에서 달라붙는 문제를 극복하기는 어렵고 잔류한 커피분말이 움푹 패인 표면으로 되어 있는 흐름통로를 막게 되어 커피 음료의 원활한 유동을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 이에 종래 커피머신용 천공재의 개선이 필요하다.

이에, 커피머신의 커피 추출액이 막히지 않고 원활하게 흐를 수 있도록 된 커피머신용 캡슐 천공장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 받침과, 상기 받침의 상단면 중앙부에 설치된 각기둥 형태의 침, 상기 침의 끝에 위치하는 각뿔 형태의 침머리, 상기 침의 각 모서리가 위치한 곳에 형성되어 아래로 받침의 상단면까지 연장되고 위로 상기 침머리의 대응되는 단면을 관통하는 유수홈, 상기 침의 각 측면과 대응되는 위치에서 상기 받침의 상단면에 돌출된 돌출대를 포함할 수 있다.

상기 각 돌출대는 침과 대응되는 측면의 저부와 연결되며, 받침의 상단면과 침의 측면 사이에서 계단 형태를 이루는 구조일 수 있다.

본 장치는 상기 유수홈의 한 측면이 경사면이고, 상기 경사면과 상기 받침의 상단면 간의 협각은 90도보다 큰 구조일 수 있다.

상기 유수홈 하단 폭은 침의 단면 폭의 1/3보다 작은 구조일 수 있다.

상기 유수홈의 다른 측면은 바닥 상단면과 수직을 이루는 수직면이고, 상기 돌출대의 좌우 측면과 상기 유수홈의 상응하는 측면은 모두 편평한 구조일 수 있다.

상기 돌출대 간의 간격은 유수홈 하부의 입구와 상응한 구조일 수 있다.

상기 돌출대의 전면은 원호형태의 만곡면일 수 있다.

상기 받침은 외주면에 패킹링을 설치하는 데 쓰이는 고리형홈이 형성될 수 있다.

상기 받침은 저부에 고리형 플랜지가 더 구비될 수 있다.

상기 침은 정사각기둥 형태일 수 있다.

상기 침머리는 정사각뿔 형태일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 침머리에 각기둥과 각뿔이 서로 결합하는 구조를 채택함으로써 캡슐 포장재가 각뿔에 의해 천공된 후 벌어지고 음료 캡슐의 포장재가 찢어져 여러 개의 가장자리 틈을 가진 구멍이 생겨, 캡슐의 포장재가 유수홈이 형성된 침에 밀착되지 않게 하여 밖으로 뒤집어져 캡슐내의 고압 커피의 압력작용이 있다해도 캡슐의 포장재가 커피 추출액을 가로막지 않아 커피 추출액이 순조롭게 입구로 흘러나오게 하고 유수홈을 통해 커피 추출액이 더욱 원활하게 배출된다.

도 1은 본 실시예에 따른 커피머신용 캡슐 천공장치의 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 커피머신용 캡슐 천공장치의 정면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 커피머신용 캡슐 천공장치의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 천공장치의 사시도이고, 도 2와 도 3은 각각 본 천공장치의 정면도와 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 천공장치는 받침(1)의 상단면(11) 가운데 부분에 설치된 침부를 포함한다. 상기 받침(1)의 주위에는 패킹링을 설치하는데 쓰이는 고리형 홈(12)이 형성된다. 상기 고리형 홈은 패킹링이 보다 안정적으로 고정 설치되도록 한다. 상기 고리형 홈에 설치되는 패킹링은 천공장치가 커피머신에 장착되어 사용되는 상황에서 천공장치와 커피머신 사이에 기밀이 유지되도록 한다. 또한, 상기 받침(1)의 저부에는 원형 플랜지(13)가 구비된다. 상기 원형 플랜지(13)는 천공장치가 커피머신에 장착될 때 천공장치의 설치 위치를 규제하여 천공장치가 커피머신에 보다 안정적으로 장착될 수 있도록 한다.

상기 침부는 정사각기둥 형태의 침(2)과, 상기 침의 끝에 위치하는 정사각뿔 형태의 침머리(3)를 포함한다. 상기 침(2)과 침머리(3)는 정사각형태에 한정되지 않는다. 본 실시예에서 상기 침(2)과 침머리(3)는 각각 그 형태가 대칭적인 구조로 되어 있다. 이러한 구조는 제품 생산에 매우 유리한 잇점을 제공한다.

상기 침머리(3)는 여러 개의 경사면으로 침(2)의 상부를 경사지게 절단하여 형성한다. 상기 침(2)의 각 모서리가 위치하는 곳에 모두 유수홈(4)을 형성한다. 각 유수홈(4)은 아래로 받침의 상단면(11)까지 뻗어 있고, 위로 침머리(3)의 대응되는 단면을 관통한다. 상기 유수홈(4)의 한 측면은 본 천공장치의 수직축에 대해 경사면(41)을 이룬다. 상기 경사면(41)과 유수홈(4) 저부의 받침의 상단면(11) 사이의 협각(α)은 90도보다 큰 구조로 되어 있다. 이에 상기 유수홈은 침머리쪽의 유수홈 상부 입구가 받침쪽의 하부 출구보다 큰 구조로 되어 있다. 상기 유수홈(4)의 다른 측면은 받침(1)의 상단면(11)과 수직을 이루는 수직면(42)이다.

여기서 상기 유수홈(4)은 침(2)의 각 측면에 대한 하단 출구의 폭이 상기 침의 단면 폭의 1/3보다 작은 구조로 되어 있다. 상기 유수홈의 하단 출구의 폭이 침의 단면 폭의 1/3 이상인 경우 캡슐에 고압이 걸렸을 때 침의 측면이 캡슐의 찢어진 포장재를 충분히 받쳐 지지하지 못하여 상기 찢어진 포장재가 유수홈쪽으로 변형되어 유수홈을 막게 된다.

상기 침은 모서리에 유수홈이 형성되므로 유수홈의 하단 출구에서 침의 측면 폭은 각 모서리에 형성되는 유수홈의 폭을 제외한 길이가 된다. 이에 상기 유수홈의 하단 출구의 폭이 침의 단면 폭의 1/3 이상인 경우, 유수홈에 의해 모서리부분이 제거되고 남은 침의 측면 폭은 침의 단면 폭의 1/3 이하가 된다. 이하 설명에서 침의 단면 폭은 유수홈이 형성되지 않은 상태에서 침의 대향하는 양 측면 사이의 길이를 의미하며, 침의 측면 폭은 침의 측면에서 각 모서리에 유수홈을 형성한 후 실제 외측면을 이루는 침의 측면 길이를 의미한다.

상기 침의 측면은 캡슐의 포장재가 천공되었을 때 캡슐의 찢어진 포장재와 접하는 받침면 역할을 하는 부분이고, 상기 유수홈은 찢어진 포장재에서 이격되어 틈새를 이루어 추후 찢어진 포장재가 변형되는 부분이다. 이에 캡슐 내부의 압력에 의해 상기 캡슐의 찢어진 포장재가 침의 측면으로 밀착될 때 상기 침의 측면은 밀착되는 캡슐의 찢어진 포장재를 받쳐 지지하게 되며 유수홈쪽에서는 찢어진 포장재가 변형되어 유수홈으로 밀려들어가게 된다. 따라서 캡슐의 찢어진 포장재를 받쳐 지지하는 침의 측면 폭이 유수홈의 폭보다 작은 경우 캡슐의 찢어진 포장재를 충분히 받쳐 지지하지 못하여 캡슐의 찢어진 포장재가 유수홈으로 밀려들어가게 된다. 따라서 받침면 역할을 하는 침의 측면 폭이 유수홈의 폭보다 큰 구조가 되도록, 상기 침의 각 측면에서 상기 유수홈의 하단 출구의 폭은 1/3 이하로 형성한다.

상기 받침의 상단면(11)에는 침(2)의 각 측면과 대응되는 위치에 상단면(11)에서 위로 돌출된 돌출대(5)가 구비된다. 상기 돌출대(5)는 받침의 상단면(11)에서 돌출되어 캡슐의 포장재가 받침의 상단면까지 내려오는 것을 방지하여 캡슐의 저부와 받침의 상단면(11) 사이에 적절한 공간을 형성시키게 된다. 상기 돌출대(5)의 돌출 높이는 캡슐 포장재를 이루는 재료의 변형정도에 근거하여 음료가 원활하게 유출될 수 있는 정도면 충분하며 특별히 한정되지 않는다.

상기 돌출대(5)의 좌우측면은 편평하며 상기 유수홈(4)의 상응하는 측면과 동일 평면을 이룬다. 즉, 돌출대의 일측면은 유수홈의 수직면과 동일평면을 이루고, 타측면은 유수홈의 경사면과 동일평면을 이루어, 인접한 두 돌출대(5)는 유수홈의 하부 출구와 대응되는 만큼 간격을 두고 설치된다. 유수홈을 따라 흐르는 음료가 이웃하는 돌출대 사이에서 유수홈 하부 출구를 통해 안정적으로 배출된다.

그리고 상기 돌출대(5)의 전면(51)은 원호형태의 만곡면을 이룬다. 이에 음료가 어느 방향에서도 돌출대의 전면을 따라 보다 원활하게 외부로 흐를 수 있게 된다. 상기 각 돌출대(5)는 침(2)과 대응하는 측면의 저부와 연결되며, 받침의 상단면(11)과 돌출대(5)의 상단면 및 침(2)의 상응하는 측면이 같이 계단 형태를 형성한다.

이하, 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 천공장치에 의한 천공 과정에서, 먼저 침머리(3)가 캡슐의 포장재에 접촉한다. 캡슐의 포장재는 안으로 뒤집혀 변형되고, 캡슐의 포장재 재질이 일정한 탄성을 가지고 있어 캡슐 포장재가 음료 추출을 시작하기 전에 뚫리지 않았다가, 캡슐 내부가 일정한 압력에 달하면, 캡슐 포장재가 침머리(2)의 끝에 의해 뚫린다.

이때 캡슐 포장재는 다각형태의 침머리와 침에 의해 다각형태로 찢어져 다수의 가장자리 틈을 가진 구멍이 생기고, 침(2)에 형성된 유수홈(4)이 캡슐 포장재와 틈새를 이루게 된다. 이에 캡슐 내의 커피 추출액은 상기 유수홈(4)을 따라 배출된다.

여기서 상기 유수홈(4)의 경사면(41)은 받침의 상단면과의 협각이 90도 보다 큰 구조로, 유수홈 상부 입구가 하부 출구보다 크다. 따라서 캡슐이 천공된 후 캡슐 안으로 뒤집혀져 있는 캡슐 포장재가 캡슐 내부 압력과 끓는 물에 의한 후속 온도의 증가에 의해 눌려지고 변형되어 침의 각 측면을 따라 달라 붙을 때, 유수홈의 상부 입구를 충분히 막지 못하게 되어 유수홈이 계속 개방된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 캡슐의 포장재는 각뿔 형태의 침머리에 의해 천공된 후, 유수홈이 형성된 침에 의해 다각형태로 찢어져 벌어진다. 그리고 유수홈은 캡슐 내부의 고압하에서도 상부 입구와 하단 출구가 모두 상기 천공된 캡슐의 포장재에 의해 막히지 않는다. 따라서 캡슐의 포장재가 음료의 흐름을 가로막지 못하여 음료가 유수홈을 따라 순조롭게 배출된다.

한편, 캡슐 포장재가 뚫리고 침머리(3)와 침(2)이 캡슐 내부로 삽입되면서 캡슐 포장재가 침머리(3)의 여러 경사면을 따라 이동되어 침의 측면을 지나 돌출대(5)의 상단면까지 미끄러지게 된다. 상기 돌출대(5)에 의해 상기 캡슐 내부로 침이 완전히 삽입된 상태에서도 받침의 상단면(11)과 캡슐 포장재 사이에서 유수홈(4)의 하단 출구가 개방된 상태를 유지하게 된다. 즉, 상기 받침의 상단면(11)과 돌출대(5) 및 침(2) 사이에 계단면이 존재하여, 캡슐 포장재와 받침의 상단면(11) 간의 간격이 발생된다. 이에 유수홈(4)을 따라 흘러내린 음료는 순조롭게 돌출대 사이로부터 외부로 흘러나오게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

1 : 받침 2 : 침
3 : 침머리 4 : 유수홈
5 : 돌출대 11 : 상단면
12 : 고리형홈 13 : 플랜지
41 : 경사면 42 : 수직면
51 : 전면

Claims (9)

1. 받침과, 상기 받침의 상단면 중앙부에 설치된 각기둥 형태의 침, 상기 침의 끝에 위치하는 각뿔 형태의 침머리, 상기 침의 각 모서리가 위치한 곳에 형성되어 아래로 받침의 상단면까지 연장되고 위로 상기 침머리의 대응되는 단면을 관통하는 유수홈, 상기 유수홈 형성 후 남은 침의 각 측면과 대응되는 위치에서 상기 받침의 상단면에 돌출된 돌출대를 포함하는 커피머신용 캡슐 천공장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 돌출대는 침과 대응되는 측면의 저부와 연결되며, 받침의 상단면과 유수홈 형성후 남은 침의 측면 사이에서 계단 형태를 이루는 커피머신용 캡슐 천공장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 돌출대는 전면이 원호형태의 만곡면을 이루는 커피머신용 캡슐 천공장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 받침은 외주면에 패킹링 설치를 위한 고리형 홈이 형성된 커피머신용 캡슐 천공장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 받침은 저부에 원형 플랜지가 구비된 커피머신용 캡슐 천공장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 침은 정사각기둥 형태이고, 상기 침머리는 정사각뿔 형태인 커피머신용 캡슐 천공장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유수홈은 일 측면이 경사면을 이루고, 상기 경사면과 상기 받침의 상단면 간의 협각은 90도보다 큰 구조의 커피머신용 캡슐 천공장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 유수홈은 하단의 폭이 침의 단면 폭의 1/3보다 작은 구조의 커피머신용 캡슐 천공장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 유수홈은 다른 측면이 받침의 상단면과 수직을 이루는 수직면이고, 상기 돌출대의 좌우 측면과 상기 유수홈의 대응되는 측면은 모두 편평한 구조의 커피머신용 캡슐 천공장치.
   

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