KR101280882B1 - 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 플라스크의 물을 끓여서 상부 플라스크의 커피를 추출하는 사이폰 원리를 이용하여 커피를 제조하는 장치 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 하부 플라스크의 물을 끓여주는 가열수단으로 긴 수명을 가지면서 저 전력소모 특성을 갖는 복수 개의 일반 조명용 할로겐 램프를 조합한 형태를 적용함으로써, 사이폰 커피메이커의 가격을 대폭 낮출 수 있고, 램프의 수명을 오래 유지하여 사이폰 커피메이커의 사용기간을 늘릴 수 있는 한편, 할로겐 램프의 열에 의해 소켓의 리드선이 녹거나 쇼트 내지 소손되는 것을 방지하기 위한 수단으로 소켓측으로 공기를 불어넣어줄 수 있는 송풍팬을 구비하여 소켓 주변을 효율적으로 냉각시키는 한편, 자연스럽게 뜨거워진 공기의 흐름을 하부 플라스크 주변으로 유도하는 에어커튼 방식을 채용하여, 하부 플라스크에서 발산되는 열기를 차단할 수 있도록 함으로써, 열효율을 올려서 빠른 시간에 물을 끓일 수 있는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 커피의 맛을 좌우하는 각종 조작의 최적 시기를 철저히 계산하여 이를 음성이나 그림, 문자 및 신호음 등으로 알려줄 수 있는 운영 컨트롤 시스템을 구현함으로써, 초를 다투는 커피 추출을 누구나 손쉽게 수행할 수 있고, 전문 상식이 없는 비숙련자라도 손쉽게 최상의 커피를 제조할 수 있는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조를 위한 제어 방법을 제공한다.

Description

사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치{Device for producing coffee using siphon basic}

본 발명은 커피 제조장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부 플라스크의 물을 끓여서 상부 플라스크의 커피를 추출하는 사이폰 원리를 이용하여 커피를 제조하는 장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 사이폰 원리를 이용하여 커피를 제조하는 방법은 화학 실험실에서 오래 전부터 사용되는 플라스크를 상하부로 설치하고, 하부 플라스크를 가열하면 연결된 관을 통해 상부로 물이 끓어 올라가는 원리를 이용하여 커피를 추출하는 방법이다.

이는 100여년이 지난 방법으로 사용은 불편하더라도 커피가 추출되는 과정을 관찰할 수 있으며, 추출시 향의 느낌이 좋아 멋진 커피 추출방법으로 현재도 일부 계층과 영업장에서 이용되고 있는 추세이다.

보통 사이펀식 커피 메이커의 열원으로서는 주로 알콜 램프가 사용되었으나, 이러한 알콜 램프의 경우에는 화력의 조절이 대부분 불가능하고, 연료의 보급 및 연료의 저장을 필요로 하는 등 취급상의 번거로움이 있으며, 화재의 원인이 되는 위험을 항상 수반하고 있는 문제가 있다.

최근에는 도시가스나 LPG가스 등의 연료를 사용하는 방식이 개발되어 보급되고 있으나, 이 또한 화재 혹은 폭발 가능성으로 인해 이를 기피하고 있으며, 일부는 가스렌지를 소형화시킨 형태의 가스테이블을 만들어 영업용으로도 쓰여지고 있는데, 이 경우 LNG 혹은 LPG 탱크를 놓아야 하는 번거로움이 있다.

이와 같은 점을 고려하여 전열 히터를 이용하는 방법이 일부 제시되고 있으나, 저항 발열체인 니크롬선을 사용하는 관계로 통전 기동시간이 길고 물이 끓을 때가지 많은 시간이 소요되는 등 효율성 측면에서 불리한 점이 있다.

한편, 위와 같은 불편함을 해결하고 커피 추출과정을 멋지게 보이도록 하는 방법으로 빛의 열을 응용하는 할로겐 램프를 이용하여 커피를 제조하는 방법에 제시되고 있다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 2001-78889호에는 할로겐 램프를 이용하는 "가열장치"가 개시되어 있다.

이는 가열 할로겐의 특수성 및 빛 반사등을 이용하는 기술인데, 가격이 매우 고가인 단점이 있고, 고열 할로겐의 특수성에 따른 램프의 수명이 짧은 단점이 있다.

또한, 사이폰 커피의 맛의 결정은 물이 끓어 상부 플라스크에 올라올 때부터 몇 초 간격에서 저어주고, 또 얼마 동안 기다리고 커피를 하강시켜 내리는 조작이 서투르면 맛이 달라지게 되는데, 즉, 숙련된 달인만이 맛있는 커피를 만들 수 있다는 문제점을 해결할 수 있는 "가열장치"의 컨트롤 장치로 이를 철저히 계산 수행할 수 있는 자동운전 컨트롤 시스템을 필요로 하는 등 커피 제조장치의 운영 측면에서 미흡한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 하부 플라스크의 물을 끓여주는 가열수단으로 긴 수명을 가지면서 저 전력소모 특성을 갖는 복수 개의 일반 조명용 할로겐 램프를 조합한 형태를 적용함으로써, 사이폰 커피메이커의 가격을 대폭 낮출 수 있고, 램프의 수명을 오래 유지하여 사이폰 커피메이커의 사용기간을 늘릴 수 있는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 할로겐 램프의 열에 의해 소켓의 리드선이 녹거나 쇼트 내지 소손되는 것을 방지하기 위한 수단으로 소켓측으로 공기를 불어넣어줄 수 있는 송풍팬을 구비하여 소켓 주변을 효율적으로 냉각시키는 한편, 자연스럽게 뜨거워진 공기의 흐름을 하부 플라스크 주변으로 유도시켜 에어커튼 방식으로 활용하면, 하부 플라스크에서 냉각시키는 외부의 찬 공기를 차단시켜 플라스크의 보온은 물론 발산되는 열기를 차단할 수 있도록 함으로써, 열효율을 올려서 빠른 시간에 물을 끓일 수 있는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 커피의 맛을 좌우하는 각종 조작의 최적 시기를 철저히 계산하여 이를 음성이나 문자 등으로 알려줄 수 있는 운영 컨트롤 시스템을 구현함으로써, 초를 다투는 커피 추출을 누구나 손쉽게 수행할 수 있고, 전문 상식이 없는 비숙련자라도 손쉽게 최상의 커피를 제조할 수 있는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치는 물을 끓이고 커피를 추출하기 위한 상부 플라스크 및 하부 플라스크와, 상기 하부 플라스크에 들어 있는 물을 가열하기 위한 가열장치와, 지지체 역할을 하는 케이스 어셈블리와, 장치의 운영을 위한 컨트롤 유니트를 포함하며, 특히 상기 가열장치는 하부 플라스크의 하부에 위치되면서 빛의 열을 이용하여 물을 가열하는 복수 개의 일반 조명용 할로겐 램프, 예를 들면 5개로 구성되어 그 중에서 1개는 중앙에, 나머지 4개는 그 주위에서 90°간격으로 배치되는 형태로 조합되는 할로겐 램프와, 리드선을 가지면서 각 할로겐 램프에 하나씩 배속되는 램프 소켓과, 상기 할로겐 램프 및 램프 소켓을 수용하면서 지지하는 소켓 하우징을 포함하는 형태로 구성되는 것이 특징이다.

여기서, 상기 케이스 어셈블리의 내부에는 외부의 공기를 끌어들이기 위한 송풍팬을 설치하는 동시에 윗쪽의 소켓 하우징측으로 공기를 유도하기 위한 냉각 유도관을 설치하여, 외부의 공기를 이용하여 소켓 하우징측의 리드선을 고온의 열로부터 보호할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 소켓 하우징의 주변을 둘러싸면서 케이스 어셈블리상에 설치되고, 아래쪽의 냉각 유도관과 통하는 동시에 상단부 가장자리를 따라 배치되는 다수의 통기구를 가지는 램프 하우징을 더 구비하여, 리드선 냉각에 의해 자연적으로 뜨거워진 공기를 통기구로 배출하고, 이때의 배출되는 공기의 에어커튼 작용을 통해 외부 찬 공기의 접근을 차단하여 하부 플라스크의 냉각과 발산되는 열기를 보호하여 열효율을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 컨트롤 유니트의 경우에는 물온도 센서로부터 입력되는 물의 온도값과 기설정된 온도값을 비교하여, 상부 플라스크를 바로 세우는 시점인 물의 온도가 일정온도에 도달하는 시간, 물이 끓기 시작하면서 상부 플라스크로 물이 일정 수위 올라가는 시간, 상부 플라스크에 물이 전부 올라간 시점에서 일정시간 머무르는 시간을 계산하여 작업자에게 작업시점과 방법을 문자나 알람, 또는 음성 등으로 알려주는 제어를 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 커피 제조를 위한 장치의 제어 방법은 물 온도 센서에 의해 측정된 하부 플라스크에 들어 있는 물의 온도인 제1온도(T1) 데이터를 입력받아 이를 컨트롤 유니트에 저장하는 단계; 상기 제1온도(T1)가 상기 컨트롤 유니트에 기 저장된 제2온도(T2)로 올라갈 때까지의 시간(t1)을 미리 입력된 값에 따라 계산하는 단계; 상기 제1온도(T1)가 상기 제2온도(T2)에 도달하는 시점에 이르면 상부 플라스크를 바로 세우고 뚜껑을 덮어주는 신호를 알람부를 통해 알려주는 단계; 상기 하부 플라스크에 들어 있는 물이 가열되면서 사이폰 원리에 의해 하부 플라스크의 물이 상부 플라스크로 올라가는 경우에 상기 상부 플라스크에 물이 일정 수위까지 올라갈 때까지의 시간(t2)을 미리 입력된 값에 따라 계산하는 단계; 상기 상부 플라스크에 물이 일정 수위까지 올라가는 시점에 이르면 상부 플라스크에 들어 있는 커피 분말이 물에 잘 섞이도록 저어주도록 하는 신호를 알람부를 통해 알려주는 단계; 상기 상부 플라스크에 물이 전부 올라갈 때까지의 시간(t3)을 미리 입력된 값에 따라 계산하는 단계; 및 상기 상부 플라스크에 물이 전부 올라간 시점으로부터 일정 시간이 경과되면 가열장치라 자동으로 꺼지는 단계; 를 포함한다.

본 발명에서 제공하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치 및 제어방법은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 할로겐 가열수단으로 대략 20만원대에 달하는 고가의 고열 할로겐 램프를 배제하고, 어디서나 손쉽게 구입할 수 있는 약 5천원대의 인테리어 조명용 할로겐 램프 다수 개를 조합한 형태를 적용함으로써, 가격을 대폭 낮출 수 있으며, 수명 또한 오래 연장할 수 있다.

둘째, 케이스 어셈블리의 내부에 송풍팬을 설치함과 아울러 소켓의 리드선 주변으로 바람을 유도할 수 있는 냉각 유도관을 설치하여, 외부의 냉기로 소켓 주변을 냉각시킬 수 있으므로, 소켓에 연결된 리드선이 고열에 의해 녹아서 쇼트 내지 소손되는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 소켓의 냉각을 마치고 자연스럽게 뜨거워진 공기를 하부 플라스크의 주변으로 유도하여, 하부 플라스크 주변의 에어커튼 효과를 도모함으로써, 하부 플라스크의 외부로 발산되는 열기를 차단 및 외부공기로 냉각됨을 방지하여 열효율을 높일 수 있는 등 빠른 시간에 물을 끓일 수 있다.

넷째, 내열성의 블랙색상을 가지는 램프 커버용 유리를 적용함으로써, 램프에서 조사되는 빛을 전사시켜 극소량의 빛이 나오도록 할 수 있고, 따라서 조명용 할로겐 램프에서 조사되는 강력한 빛이 작업자인 바리스타에 눈부심을 주는 문제를 해소할 수 있다.

다섯째, 사이폰 커피 제조시 커피를 저어주는 시점, 기다리는 시점, 커피를 내리는 시점 등을 문자나 음성으로 정확히 알려주는 운영 컨트롤 시스템을 구비함으로써, 누구나 일정하게 커피를 내릴 수 있는 등 비숙련자라도 손쉽게 최상의 커피를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치를 나타내는 조립 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치를 나타내는 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치를 나타내는 단면도
도 4a,4b,4c,4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치에서 램프와 소켓의 조립과정을 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치에 상부 플라스크와 하부 플라스크를 설치한 상태를 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치의 사용상태를 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치에서 커피를 제조하는 제어 방법에 따른 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 커피 제조장치는 사이폰 원리를 이용하여 커피를 제조하는 장치로서, 특히 여러 개의 일반 조명용 할로겐 램프를 조합한 형태의 가열수단과, 할로겐 램프에서 방사되는 열로부터 소켓의 리드선을 보호하는 냉각수단과, 하부 플라스크 주변을 차단하는 에어커튼 수단과, 커피 추출시의 각 작업 포인트마다 소리 혹은 문자나 음성으로 작업시점과 방법을 알려주는 컨트롤러 수단 등을 포함한다.

이를 위하여, 여러 대의 가열장치(12)가 설치되는 가열테이블 어셈블리(13)가 마련되고, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 전면에는 메인 스위치(30)를 비롯하여 화면 및 버튼 등을 가지는 컨트롤 유니트(14)가 설치되며, 상기 가열장치(12)는 가열테이블 어셈블리(13)에 마련되어 있는 각각의 홀을 통해 상부에 놓여지는 형태로 설치된다.

상기 가열장치(12)는 빛의 열을 이용하여 물을 끓이는 할로겐 램프 타입으로 이루어지며, 특히 일반 인테리어 조명용으로 사용되는 복수 개의 할로겐 램프(15)를 조합한 형태로 되어 있다.

예를 들면, 상기 일반 조명용 할로겐 램프(15)는 2∼5개로 구성될 수 있으며, 5개로 구성되는 경우에 5개의 램프 중에서 1개는 중앙에 배치되고, 이렇게 중아 있는 1개를 기준하여 나머지 4개는 그 주위를 따라가면서 90°간격으로 배치되는 형태로 조합될 수 있게 된다.

이러한 일반 조명용 할로겐 램프(15)는 램프 소켓(17)과 한 세트로 결합되어 소켓 하우징(18) 내에 모여있는 형태로 지지된다.

예를 들면, 도 4a 내지 4d에 도시한 바와 같이, 5개의 일반 조명용 할로겐 램프(15)에는 리드선(16)을 가지는 각각 하나씩의 램프 소켓(17)이 결속되고, 이렇게 결속된 일반 조명용 할로겐 램프(15) 및 램프 소켓(17)은 원통형의 용기 형태로 이루어진 소켓 하우징(18)의 내부에 수용됨과 더불어 그 바닥에 체결구조로 고정설치되며, 상기 소켓 하우징(18)의 상부가 소켓 하우징 커버(28)로 마감되므로서, 하나의 어셈블리 형태의 가열장치(12)가 완성된다.

이때, 상기 소켓 하우징(18)의 외부로 인출되는 리드선(16)은 가열테이블 어셈블리(13)의 바닥에 설치되어 있는 터미널 블럭(29)측에 접속되어 전원을 제공받을 수 있게 된다.

그리고, 상기 램프 소켓(17)은 소켓 하우징(18)에 설치되는 소켓 브라켓(34) 내에 끼워져 지지될 수 있게 된다.

본 발명에서는 일반 조명용 할로겐 램프(15)로부터 얻을 수 있는 발열 효과를 최대한 확보할 수 있는데, 소켓과 소켓의 간격을 최소화하여 5개의 램프 초점을 최대한 한 곳에 집중시키는 것이 필요하며, 이를 위해 하부 플라스크(11)의 하단이 후술하는 램프 커버용 유리(23)에 근접할 때, 유리와의 높이차가 10mm 미만이고 소켓 하우징(18)의 직경이 약 50mm 내외이므로, 소켓의 사이즈를 결정하여 5개의 램프 중 1개는 중앙에 나머지 4개는 90°방향에 각각 설치하여, 램프 초점을 45mm 이내에 집중 투시하도록 함으로써, 최대의 발열로 가열시킬 수 있게 된다.

이러한 가열장치(12)는 후술하는 냉각 유도관(20)의 상면 중앙에 있는 홀에 끼워져 고정되는 구조로 설치되며, 이렇게 설치되는 가열장치(12)의 상부에는 추출기구(24)의 하부 플라스크(11)가 위치되어, 가열장치(12)의 일반 조명용 할로겐 램프(15)에서 발산되는 빛에 의한 열을 받아 가열될 수 있게 된다.

또한, 상기 램프 소켓(17)의 간격이 약 15mm 내외로 간격이 매우 좁기 때문에 열이 소켓의 리드선(16)을 녹이거나 태울 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 리드선(16)을 열로부터 보호할 수 있는 냉각수단을 제공한다.

예를 들면, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 내부 바닥에는 외부의 공기를 끌어들이기 위한 송풍팬(19)이 설치되고, 상기 송풍팬(19)의 주변으로는 윗쪽에 있는 소켓 하우징(18)측으로 공기를 유도하기 위한 냉각 유도관(20)이 설치된다.

이에 따라, 상기 송풍팬(19)의 가동에 의해 냉각 유도관(20)의 내부로 유입된 외부의 공기는 상부로 유도되어 밑면이 그대로 노출되어 있는 소켓 하우징(18)측으로 보내지게 되고, 결국 소켓 하우징(18)의 밑면은 물론 냉각 유도관(20)의 내부에 늘어져 있는 리드선(16)이 냉각될 수 있게 된다.

그리고, 상기 냉각 유도관(20)의 상단부 가장자리에는 다수의 통기구(21b)가 형성되어 있으며, 이때의 통기구(21b)를 통해 빠져나간 공기, 예를 들면 리드선(16)을 냉각시키고 자연스럽게 뜨거워진 공기는 후술하는 에어커튼 작용을 수행하는데 쓰일 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 추출기구(24)의 하부 플라스크 주위로 에어커튼을 형성하여 하부 플라스크 외부로 발산되는 열기를 차단할 수 있는 수단을 제공한다.

이를 위하여, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 상부에는 소켓 하우징(18)의 주변을 둘러싸면서 내부에 일정 공간을 확보할 수 있는 대략 원통형의 램프 하우징(22)이 설치되고, 이렇게 설치되는 램프 하우징(22)의 상부는 가장자리 둘레를 따라 다수의 통기구(21a)가 형성되어 있는 램프 하우징 커버(27)가 장착된다.

이때의 램프 하우징 커버(27)에 형성되는 통기구(21a)의 분포 직경은 하부 플라스크(11)의 직경보다 큰 직경을 갖게 된다.

그리고, 상기 램프 하우징(22)의 내부 공간은 냉각 유도관(20)에 있는 통기구(21b)를 통해 냉각 유도관(20)측과 연통되는 구조를 이루게 된다.

이에 따라, 할로겐램프(15)의 피드 백(Feed Back) 열로 자연적으로 뜨거워진 할로겐램프소켓(17)이 하단 송풍팬(19) 풍압의 공기가 냉각 유도관(20)의 통기구(21b)와 램프 하우징(22)의 램프 하우징 커버(27)에 있는 통기구(21a)를 통해 위로 배출되면서 하부 플라스크(11)의 둘레를 흐르게 되므로서, 이렇게 흐르는 공기층에 의해 하부 플라스크(11)의 둘레에는 자연스럽게 에어커튼이 형성될 수 있게 된다.

결국, 이러한 에어커튼 작용에 의해 하부 플라스크(11)의 주위가 차단되면서 하부 플라스크(11)에서 발산되는 열기를 차단할 수 있게 됨은 물론 냉각을 방지하여, 열효율을 높일 수 있게 되고, 따라서 빠른 시간에 물을 끓일 수 있게 된다.

또한, 상기 가열장치(12)로 사용되는 할로겐 램프는 일반 조명용 할로겐 램프이기 때문에 강력한 빛이 작업자인 바리스타에 눈부심을 줄 수 있게 되는데, 이를 방지하기 위하여 할로겐 램프(15)의 상부에는 눈부심 방지를 위해 빛을 차단하는 램프 커버용 유리(23)가 위치되며, 이때의 램프 커버용 유리(23)는 이면이 블랙색상으로 되어 있는 내열성의 유리로 이루어지게 된다.

즉, 상기 램프 커버용 유리(23)는 내열성의 유리로 이루어지고, 할로겐 램프측을 바로보는 이면은 흑색 도장처리가 되어 있어서 작업자의 눈부심을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 램프 커버용 유리(23)는 램프 하우징(22)의 램프 하우징 커버(27)에 형성되어 있는 중앙의 안착홈(31) 내에 삽입되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

또한, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 상면에는 상부 플라스크(10)와 하부 플라스크(11)를 포함하는 추출기구(24)의 장착여부, 즉 추출기구(24)의 하부 플라스크(11)를 가열장치(12)의 상부에 위치시킨 상태의 여부를 감지하는 근접센서(25)가 설치된다.

이에 따라, 상부 플라스크(10) 및 하부 플라스크(11)가 설치되어 있는 추출기구(24)의 받침부재를 가열장치(12)의 한쪽 옆에 있는 근접센서(25) 위에 올려놓으면, 이때의 근접센서(25)가 감지한 센싱신호는 컨트롤 유니트(14)측으로 보내질 수 있게 된다.

또한, 커피 추출과 관련한 각종 조작 시점이 물의 온도에 기초하여 정해질 수 있으며, 이러한 물의 온도를 측정하는 수단으로 물온도 센서(26)가 마련된다.

이러한 물온도 센서(26)에는 센서 플러그(33)가 구비되어 있으며, 이때의 센서 플러그(33)를 가열테이블 어셈블리(13)의 일측에 설치되어 있는 센서 소켓(32)에 연결하여 사용할 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 작업자가 물온도 센서(26)를 가지고 각 추출기구(24)에 있는 하부 플라스크(11)의 물의 온도를 측정할 수 있게 되고, 이렇게 측정한 하부 플라스크(11) 내의 물의 온도는 컨트롤 유니트(14)측에 제공될 수 있게 된다.

그리고, 상기 물온도 센서(26)는 하부 플라스크(11)의 최초 상태의 물의 온도를 측정한 후, 바로 빼내어 상부 플라스크(10)를 하부 플라스크(11)에 바로 세울 때, 간섭이 없도록 하는 것이 바람직하며, 하나의 물온도 센서(26)로 다수의 하부 플라스크(11)의 물의 온도를 측정하는데 사용할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치에 상부 플라스크와 하부 플라스크를 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 하나의 가열테이블 어셈블리(13)에 4개의 가열장치(12)가 마련되어 물을 끓이고 커피를 추출하기 위한 상부 플라스크(10) 및 하부 플라스크(11)를 가지는 4대의 추출기구(24)로부터 커피를 추출할 수 있는 형태를 보여준다.

즉, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 상부에는 일렬로 나란하게 설치되는 4개의 가열장치(12)가 마련되고, 각각의 가열장치(12)에 1대씩의 추출기구(24)가 놓여지게 되므로서, 4대의 추출기구(24)를 이용하여 커피를 추출할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 하나의 테이블 어셈블리에 4대의 추출기구가 구비되는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니라 필요에 따라 추출기구의 수를 늘리거나 줄일 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 제조장치의 사용상태를 나타내는 단면도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 커피 추출을 위해 가열장치(12)를 작동시킨 상태에서 가열장치(12)의 소켓 하우징(18) 주변 및 리드선(16)을 냉각시키는 과정을 보여준다.

이를 위하여, 상기 가열장치(12)의 일반 조명용 할로겐 램프(15)에서 조사되는 빛의 열을 이용하여 추출기구(24)의 하부 플라스크(11)에 들어 있는 물을 끓이게 되면, 일반 조명용 할로겐 램프(15)의 피드 백(Feed Back) 열로 램프 소켓(17)이 속해 있는 램프 하우징(22)의 주변으로 많은 열이 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 열에 의한 영향을 리드선(16)이 받게 된다.

이때, 가열테이블 어셈블리(13)의 내부에 설치되어 있는 송풍팬(19)을 가동하게 되면, 외부의 공기가 냉각 유도관(20)의 내부로 유입되고, 이렇게 유입된 공기는 위로 유도되면서 소켓 하우징(18)의 저면부와 그 밑으로 늘어져 있는 리드선(16)을 냉각시킬 수 있게 되므로, 리드선(16)을 열로부터 보호할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 램프 소켓(17)을 냉각시키고 뜨거워진 공기는 냉각 유도관(20)의 통기구(21b), 램프 하우징(22)의 내부, 램프 하우징(22)에 장착되어 있는 램프 하우징 커버(27)의 통기구(21a)를 차례로 거치면서 외부로 배출될 수 있게 되고, 이렇게 배출되는 뜨거운 공기가 상부로 진행하면서 하부 플라스크(11)의 주변에 에어커튼을 조성하게 되므로, 하부 플라스크(11)로부터 발산되는 열을 가두어 둘 수 있게 되고, 결국 열효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

예를 들면, 상기 에어커튼에 의해 하부 플라스크(11)는 물론 상부 플라스크(10)가 외부 온도, 즉 여름 또는 겨울의 외기 온도나 주변의 다른 열원에 의한 온도 등에 영향을 받지 않기 때문에 컨트롤 유니트(14)에 입력된 값이 편차없이 정확하게 제어될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 커피를 저어주는 시점, 기다리는 시점, 커피를 내리는 시점 등을 알려줌으로써, 숙련자가 아니더라도 누구나 일정하게 맛있는 커피를 내릴 수 있는 운영 방식을 제공한다.

이를 위하여, 상기 물온도 센서(26)로부터 입력되는 물의 온도값과 기설정된 온도값을 비교하여, 소정의 작업시점과 방법을 알려주는 컨트롤 유니트(14)가 마련된다.

이때의 컨트롤 유니트(14)는 상부 플라스크를 바로 세우는 시점인 물의 온도가 일정온도에 도달하는 시간, 물이 끓기 시작하면서 상부 플라스크로 물이 일정 수위 올라가는 시간, 상부 플라스크에 물이 전부 올라간 시점에서 일정시간 머무르는 시간 등을 계산하여, 작업자에게 정확한 작업시점과 방법을 문자, 알람, 음성 등으로 알려주는 제어를 수행하게 된다.

이를 도 7을 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치에서 커피를 제조하는 제어 방법에 따른 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 컨트롤 유니트에 의해 수행되는 커피 제조를 위한 제어방법으로는 아래와 같은 순서상으로 제어할 수 있게 된다.

먼저, 입력부의 메인 스위치를 온(on) 하면 전원이 커진 후에 장치의 전반적인 제어를 위한 작동이 시작된다.(S100)

다음으로, 하부 플라스크의 물의 온도가 일정 온도, 예를 들면 97~98℃ 정도의 온도에 도달하는 시점에서 누어져 있는 상부 플라스크를 바로 세우고 뚜껑을 덮어주도록 안내하게 된다.

둘째, 상부 플라스크의 물이 일정 수위, 예를 들면 1/2 또는 1/3 정도의 수위까지 올라오는 시점에서 뚜껑을 열고 커피 분말이 물이 잘 섞이도록 저어주도록 안내하게 된다.

셋째, 상부 플라스크로 물이 전부 올라간 시점에서 일정시간 동안 머무르는 시간을 안내하게 된다.

즉, 하부 플라스크에 들어 있는 물의 온도(T1)를 물온도 센서로 측정하고(S110), 하부 케이스의 전면에 있는 컨트롤 유니트의 온도 버튼을 누르게 되면(S120), 물온도 센서에 측정된 물의 온도(T1)가 컨트롤 유니트에 자동 입력되며, 이와 동시에 할로겐 램프가 켜지면서 가열이 시작된다(S130).

여기서, 물을 빠른 시간 안에 끓이기 위해서는 용기(하부 플라스크)를 예열시킨 후 가능한 뜨거운 물을 먼저 플라스크에 넣는 것이 바람직하며, 이는 최초의 물의 온도가 끓는 포인트 도달시간을 결정하기 때문이다.

이때부터, 컨트롤 유니트에서는 ①하부 플라스크를 바로 세우는 시점인 물의 온도(T2)가 약 97~98℃ 정도에 도달하는 시간(t1), ②물이 끓기 시작하면서 상부 플라스크로 물이 1/2 또는 1/3 정도 올라가는 시간(t2), ③상부 플라스크에 물의 전부 올라간 시간(t3)에서 일정 시간 동안 머무르는 시간을 최초 입력된 온도값으로부터 콘트롤 유니트에 입력된 기설정된 값을 비교한 후에 각 동작 시점에 도달 여부를 시간으로 계산하여 문자 등으로 알려주게 된다.(S140~S180)

예를 들어, 하부 플라스크의 최초의 물의 온도(T1)가 90℃ 인 경우에 상부 플라스크를 바로 세우기 위한 물의 온도(T2)를 97~98℃로 가정하면, 컨트롤 유니트에서 물의 온도가 90℃에서 97~98℃로 올라갈 때의 시간(t1)을 미리 입력된 값에 따라 계산하여 이를 알람부로 알려주게 되는 것이다.(S140~S150)

즉, 할로겐 램프의 가열로 물이 끓기 시작하면서 상부 플라스크로 물이 올라가는 예정시간을 컨트롤 유니트의 메인 칩에서 계산하도록 하고, 예정 시간 도달 전에 문자 메시지 혹은 "삐" 소리로 물이 올라가는 것을 알려주게 된다.

다음, 문자 안내 후, 상부 플라스크에 절반 정도 물이 올라오는 시점에서 막대로 커피분말이 물에 잘 섞이도록 저어주어야 하므로, 이 시점에서 저어주라는 문자 메시지 혹은 "삐" 소리로 알려주거나, 음성으로 "잘 저어주세요"라고 알려주게 된다. (S160~S170)

다음, 하부 플라스크의 물이 상부 플라스크로 전부 올라간 후, 하부 플라스크를 계속 가열하면 커피는 아래로 내려가지 않고 상부 플라스크에 남아 있게 되며, 커피가 물과 완전히 희석된 후 몇 초 동안만 상부에 머무를 수 있게 하는 것이 커피 맛이 변화되는 중요한 포인트이므로, 이를 컨트롤 유니트의 프로그램에 입력하여 이 시간에 도달하게 되면, 자동으로 할로겐 램프가 꺼지면서 추출된 커피가 하부 플라스크로 다시 내려오게 된다.(S180~S190)

계속해서, 커피가 내려온 후에는 보온모드로 전환될 수 있게 되고, 이 시점도 "삐" 소리나 문자 메시지 등으로 커피가 완성되었음을 알려주게 된다.(S210~S220)

그리고, 상부 플라스크에서 하부 플라스크를 분리한 후에 하부 플라스크를 가열장치로부터 빼내고 보온모드의 전원을 차단하는 것으로 커피 추출을 위한 과정을 마칠 수 있게 된다.

한편, 위와 같은 컨트롤 유니트의 운영을 위해서는 메인 컴퓨터 CPU, 문자나 그림의 메시지을 위한 그래픽 LCD 창, 전류 혹은 전압 제어로 열량을 조절할 수 있는 수단 등이 컨트롤 유니트에 구비되며, 그 밖에 물의 온도를 측정하는 센서 수단 및 플라스크가 가열장치 상단에 근접 혹은 이탈되는지의 여부를 감지하는 센서 수단이 사용될 수 있게 된다.

그리고, 위와 같은 컨트롤 유니트의 운영을 위한 구성요소 및 운영방식으로서, 장치의 컨트롤 유니트는 다음과 같은 것들을 포함한다.

1. 할로겐 램프는 1구당 3~5개로 전류 트라이악 제어로 단상 단선 운영할 수 있다.

2. DC15V 전원공급은 SMPS를 사용하며, 1개의 유니트로 5개까지 운영이 가능하다.

3. 5개의 가열기는 각자의 인디케이터와 스타트 및 온도와 시간 수정이 가능하다.

4. 모니터로 적용되는 LCD 패널은 그래픽 표시가 가능하다.

5. 5개 중 1개의 선택은 각기의 소유 메인 스위치를 누르면 인디케이터에 기 설정 온도가 표시 혹은 실내온도 표시 및 1개의 물온도 센서를 사용하여 해당 5개 중 선택된 곳에 온도 표시가 가능하다.

6. 각기의 메인 스위치를 누르면 모든 카운터와 설정 온도에 따라 운전이 시작된다.

7. 각기의 메시지 운영이 가능하고, "삐" 소리로 공정변화를 알릴 수 있다.

8. 가열이 완료되고 커피가 하부 플라스크로 내려온 후에는 자동 보온이 시작될 수 있다(전류 제어).

9. 하부 플라스크를 가열장치에서 빼내면 모든 전원이 OFF될 수 있다.

10. 운전 시작 전 물온도 센서로 끓인 물은 담은 하부 플라스크의 온도를 측정하여, 해당 가열장치가 선택된 것에 입력시키고, 해당 가열장치 정위치에 놓으면 현재 물의 온도가 끓는 포인트에 도달 시간을 가정하여 진행을 세팅하여 준다.

이때, 가정시간은 주변 온도를 측정하여 보상시간을 산출할 수 있다.

11. 플라스크를 예열하고자 할 때도 플라스크를 정위치에 놓고 메인 스위치를 ON하면 인디케이터에 설정된 예열 온도와 시간으로 예열할 수 있다.

12. 운전 중 온도, 시간 설정은 물론 메인 스위치 ON 상태에서 설정 저장이 가능하다.

이와 같은 사이폰 커피 추출을 위한 장치의 운영은 아래와 같이 자동 모드 및/또는 수동모드로 운영될 수 있다.

1. 장치의 운전을 시작하기 전에 예열 모드를 운영할 수 있다.

2. 끓는 물을 하단 플라스크에 넣은 후 물의 온도를 측정한다.

3. 물 온도별 끓는 포인트에 도달하는 시간을 측정한 데이터로 물이 끓기 시작하여 상부 플라스크로 올라갈 수 있는 시점을 "물이 올라갑니다" 라는 음성 알림 혹은 부저 소리(1회)로 알려준다.

4. 물이 상부 플라스크에 1/3 또는 1/2 또는 2/3 정도 올라오는 시간을 측정하였다가 선택된 수위 상승 레벨이 선택되면 "커피를 저어주세요" 라는 음성 알림 혹은 부저 소리(2회)로 알려준다.

5. 하부 플라스크의 물이 상부 플라스크로 모두 올라오면 자동모드에서는 설정된 시간(예를 들면, 60초, 70초, 80초, 90초 등) 후 자동으로 가열장치가 OFF되면서 상부 플라스크의 커피가 하부 플라스크로 내려오고, 수동모드에서는 상부 플라스크로 물이 올라온 것을 확인하고 스타트 카운터를 한 후에 설정시간에 도달하면 가열장치를 OFF시킨다.

6. 하부 플라스크로 모든 커피가 내려오면 시간 측정 후 예열 모드로 전환된다.

7. 커피 제공을 위해 하부 플라스크를 장치로부터 분리하면 예열이 자동으로 OFF된다.

이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10 : 상부 플라스크 11 : 하부 플라스크
12 : 가열장치 13 : 가열테이블 어셈블리
14 : 컨트롤 유니트 15 : 일반 조명용 할로겐 램프
16 : 리드선 17 : 램프 소켓
18 : 소켓 하우징 19 : 송풍팬
20 : 냉각 유도관 21a,21b : 통기구
22 : 램프 하우징 23 : 램프 커버용 유리
24 : 추출기구 25 : 근접센서
26 : 물온도 센서 27 : 램프 하우징 커버
28 : 소켓 하우징 커버 29 : 터미널 블럭
30 : 메인 스위치 31 : 안착홈
32 : 센서 소켓 33 : 센서 플러그
34 : 소켓 브라켓

Claims (11)

1. 물을 끓이고 커피를 추출하기 위한 상부 플라스크(10) 및 하부 플라스크(11)와, 상기 하부 플라스크(11)에 들어 있는 물을 가열하기 위한 가열장치(12)와, 지지체 역할을 하는 가열테이블 어셈블리(13)와, 장치의 운영을 위한 컨트롤 유니트(14)를 포함하며,
   상기 가열장치(12)는 하부 플라스크(11)의 하부에 위치되면서 빛의 열을 이용하여 물을 가열하는 복수 개의 일반 조명용 할로겐 램프(15)와, 리드선(16)을 가지면서 각 할로겐 램프(15)에 하나씩 배속되는 램프 소켓(17)과, 상기 할로겐 램프(15) 및 램프 소켓(17)을 수용하면서 지지하는 소켓 하우징(18)을 포함하여 구성되고,
   상기 가열테이블 어셈블리(13)의 내부에는 외부의 공기를 끌어들이기 위한 송풍팬(19)이 설치되는 동시에 윗쪽의 소켓 하우징(18)측으로 공기를 유도하기 위한 냉각 유도관(20)이 설치되어, 외부의 공기를 이용하여 소켓 하우징(18)측의 리드선(16)을 냉각시킬 수 있고,
   상기 소켓 하우징(18)의 주변을 둘러싸면서 가열테이블 어셈블리(13)상에 설치되고, 아래쪽의 냉각 유도관(20)과 통하는 램프 하우징(22)과, 상기 램프 하우징(22)의 상부에 장착되고 가장자리 둘레를 따라 다수의 통기구(21a)가 형성되어 있는 램프 하우징 커버(27)를 더 포함하며, 리드선 냉각에 의해 자연적으로 뜨거워진 공기가 상기 통기구(21a)로 배출되고, 이때의 배출되는 공기의 에어커튼 작용을 통해 하부 플라스크(11)의 주위를 차단할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 일반 조명용 할로겐 램프(15)는 5개로 구성되며, 5개의 램프 중 1개는 중앙에, 나머지 4개는 그 주위에서 90°간격으로 배치되는 형태로 조합되는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 할로겐 램프(15)의 상부에 위치되면서 눈부심 방지를 위해 빛을 차단하는 램프 커버용 유리(23)을 더 포함하며, 상기 램프 커버용 유리(23)는 이면이 블랙색상으로 되어 있는 내열성의 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 상면에는 상부 플라스크(10) 및 하부 플라스크(11)를 포함하는 추출기구(24)의 장착 여부를 센싱하는 근접센서(25)가 설치되는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 가열테이블 어셈블리(13)의 일측에 설치되며 하부 플라스크(11)에 들어 있는 물의 온도를 측정하여 이를 컨트롤 유니트(14)에 제공하는 물온도 센서(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(14)는 물온도 센서(26)로부터 입력되는 물의 온도값과 기설정된 온도값을 비교하여, 상부 플라스크를 바로 세우는 시점인 물의 온도가 일정온도에 도달하는 시간, 물이 끓기 시작하면서 상부 플라스크로 물이 일정 수위 올라가는 시간, 상부 플라스크에 물이 전부 올라간 시점에서 일정시간 머무르는 시간을 계산하여 작업시점과 방법을 알려주는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(14)는 작업시점과 방법을 알려주는 방식으로서 그림, 문자나 알람, 또는 음성을 사용하는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(14)는,
    물 온도 센서에 의해 측정된 하부 플라스크에 들어 있는 물의 온도인 제1온도(T1)를 입력받아 상기 제1온도(T1)가 상기 컨트롤 유니트에 기 저장된 제2온도(T2)로 올라갈 때까지의 시간(t1)을 미리 입력된 값에 따라 계산하여, 상기 제1온도(T1)가 상기 제2온도(T2)에 도달하는 시점에 이르면 상부 플라스크를 바로 세우고 뚜껑을 덮어주는 신호를 알람부를 통해 알려주고,
    상기 하부 플라스크에 들어 있는 물이 가열되면서 사이폰 원리에 의해 하부 플라스크의 물이 상부 플라스크로 올라가는 경우에 상기 상부 플라스크에 물이 일정 수위로 올라갈 때까지의 시간(t2)을 미리 입력된 값에 따라 계산하여, 상기 상부 플라스크에 물이 일정 수위까지 올라가는 시점에 이르면 상부 플라스크에 들어 있는 커피 분말이 물에 잘 섞이도록 저어주도록 하는 신호를 알람부를 통해 알려주며,
    상기 상부 플라스크에 물이 전부 올라갈 때까지의 시간(t3)을 미리 입력된 값에 따라 계산하여, 상기 상부 플라스크에 물이 전부 올라간 시점으로부터 일정 시간이 경과되면 가열장치가 자동으로 꺼지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
    
11. 청구항 제10항에 있어서, 상기 컨트롤유니트(14)는 상기 가열장치가 꺼진 후에 상부 플라스크에서 제조된 커피가 상기 하부 플라스크로 다 내려오면 보온모드로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사이폰 원리를 이용한 커피 제조장치.
    

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