KR101333953B1

KR101333953B1 - 뜨거운 물을 준비하는 장치 및 이러한 장치가 마련된 커피기기

Info

Publication number: KR101333953B1
Application number: KR1020087012075A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 데오도루스 에메렌티아 휴이베르츠
Original assignee: 브라빌로 홀딩 베.베.
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2013-11-27
Also published as: RU2008119838A; US20080245238A1; AU2006304996B2; IL190894A; AU2006304996A1; WO2007046702A2; US8375845B2; CN101316536B; NL1030235C2; CA2626210A1; PL1937121T3; CN101316536A; ATE478590T1; ES2350473T3; KR20080070670A; NZ567541A; RU2401041C2; DK1937121T3; CA2626210C; DE602006016460D1

Abstract

본 발명은 상대적으로 차가운 물을 압력 펌프에 공급하기 위한 공급 파이프 및 가열체와 열교환 접촉하는 가열 파이프에 연결되는 출구를 구비하는 압력 펌프, 가열 파이프에서의 출구 밸브 및 가열 파이프에 연결되며 커피 층을 수용하기 위한 커피 홀더가 마련되는 뜨거운 물을 준비하는 장치로서, 가열체는 가열 요소 및 열교환 매개로서 물을 구비하며 주위에 개방적으로 연결된 저장소를 포함하는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치에 대한 것이다. 압력 조절 밸브(56)가 마련된 우회 파이프(54)가 압력 펌프(34)의 입구(57)와 출구(35)를 서로 연결시킨다.

Description

뜨거운 물을 준비하는 장치 및 이러한 장치가 마련된 커피 기기{DEVICE FOR PREPARING HOT WATER AND COFFEE MACHINE PROVIDED WITH SUCH A DEVICE}

본 발명은 상대적으로 차가운 물을 압력 펌프에 공급하기 위한 공급 파이프 및 가열체와 열교환 접촉하는 가열 파이프에 연결되는 출구를 구비하는 압력 펌프, 가열 파이프에서의 출구 밸브 및 가열 파이프에 연결되며 커피 층을 수용하기 위한 커피 홀더가 마련되는 뜨거운 물을 준비하는 장치로서, 가열체는 가열 요소 및 열교환 매개로서 물을 구비하며 주위에 개방식으로 연결된 저장소를 포함하는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치에 대한 것이다.

이러한 장치는 예컨대 미국특허출원공보 제5,498,757호에 개시된 에스프레소 기기에서 공지된 바 있다. 이러한 유닛에서, 커피 추출은 온도가 약 85 ℃ 내지 105 ℃인 끓지 않는 물을 약 10 bar의 압력으로 원두 커피 층을 통과하여 들어가게 함으로써 이루어지며, 그 결과 필요한 맛과 향이 물에 베인다. 이러한 방식으로 25 ml 내지 130 ml의 커피 추출이 약 15 g의 원두 커피로 이루어진다.

커피를 준비하는 경우, 커피 제조 과정을 어느 정도 자동적으로 수행하게 하는 특별히 설계된 용례가 이용된다. 이러한 용례 대부분에서 차가운 물은 후속하여 차가운 물이 필요한 온도로 가열되는 가열 요소를 통과하기 위해 펌프로 압축된 다. 필요한 압력은 물이 통과하여 유동하는 것을 제한하는 어느 정도 조밀한 덩어리로 원두 커피 층을 압축시킴으로써 이루어지고, 이에 따라 압력 증가가 이루어진다.

커피 제조 과정 후의 압력을 줄이기 위해, 물 유동은 개방 출구로 보내지고, 그 후 잔류 물은 일반적으로 배수부로 향한다. 또한, 시스템에 여전히 잔류하는 물을 배수하는 것은 잔류 물이 끓어서 과열되고 스팀을 형성하는 것 또는 여전히 존재하는 차가운 물이 팽창하는 것을 방지하는데, 양쪽 경우 모두 용인할 수 없는 압력 증가를 초래하여 시스템의 손상을 발생시킬 수 있다. 그렇지만, 뜨거운 물을 배수하는 것의 결점은 알려진 시스템이 뜨거운 물 이용 측면에서 효율적이지 못하다는 것이다. 게다가, 특별한 배수부는 중앙 배수부에 연결하여 활용되어야 하거나, 차후에 일반적으로 비워져야 하는 저장소의 물을 수집하여야 한다.

알려진 가열 파이프가 대기를 향해 개방된 저장소의 물과 예컨대 저장소를 통과하여 지나가는 가열 파이프에 의해 열교환 접촉하기 때문에, 가열 파이프의 물 온도는 물의 끓는점보다 절대 높을 수 없다. 이러한 방식에서 가열 파이프에서의 바람직하지 않은 스팀 형성과 압력 증가가 방지된다.

커피를 제조할 때 압력 펌프는 압축된 물을 가열 파이프 라인을 통해 커피 층으로 들어가게 해야 한다. 가열 파이프 라인의 치수를 정확하게 정함으로써 정확한 온도에 도달하게 된다. 분배 밸브를 닫는 순간, 분배 밸브 하류의 파이프 섹션의 압력은 대기 압력과 동일하다.

공지된 장치의 결점은 펌프가 과잉 압력 밸브를 통해 열교환기에 연결된다는 점이다. 열교환기 상류의 파이프 내의 압력이 증가하는 경우, 이 과잉 압력 밸브는 주위로 물을 방출한다. 이러한 물을 수집하기 위해 별도의 장치가 필요하며, 이는 공지된 장치를 상대적으로 복잡하게 만든다. 게다가, 과잉 압력의 경우 물의 손실이 발생하며, 그 결과 불필요한 에너지 손실이 발생한다.

따라서, 뜨거운 물을 준비하면서 복잡성이 낮은 장치를 마련하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 추가적인 목적은 과잉 압력 보호 장치가 설치되어 있는 뜨거운 물을 준비하는 장치로서 에너지 손실을 제한하는 장치를 마련하는 것이다. 또 다른 목적은 상대적으로 조밀한(compact) 장치를 마련하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 장치는 우회 라인이 압력 펌프의 입구 및 출구를 우회 라인의 압력 조절 밸브와 연결하는 것을 특징으로 한다.

바이패스 라인을 압력 펌프에 병렬로 적용시킴으로써, 압력이 격렬히 증가하는 경우 물이 펌프의 흡입측에 공급될 수 있는데, 이 흡입측은 저장소를 통해 대기에 연결된다. 이러한 방식에서는, 과잉 압력의 경우에 장치로부터 외부적으로 물을 제거할 필요가 없어서, 물 수집부 또는 배수부를 추가적으로 마련할 필요가 없다. 이 결과 장치는 상대적으로 간단하게 설계될 수 있다. 추가적으로, 과잉 압력의 경우 뜨거운 물은 펌프의 저압측으로 유동할 것이고 이어지는 전달 사이클이 펌프에 의해, 함유 열을 보존하면서, 열교환기로 복귀될 것이다. 이러한 방식에서 본 발명에 따른 장치는 비교적 에너지를 절약하는 방식으로 설계될 수 있다. 가열 파이프가 펌프와 열교환기 사이에 추가적인 과잉 압력 밸브를 갖지 않음에 따라, 이 파이프는 비교적 짧게 설계될 수 있고 펌프는 가열 파이프에 비교적 가깝게 배치될 수 있어서 조밀한 장치가 얻어진다.

본 발명에 따른 장치에 대한 일실시예에서, 저장소는 물 공급 파이프 및 저장소로부터 뜨거운 물을 공급하는 뜨거운 물 전달 파이프에 연결된다. 저장소의 뜨거운 물은 열 교환에 추가하여 뜨거운 물 준비에 이용될 수 있으며, 이로 인해 뜨거운 물과 커피 이외의 홍차, 핫초코, 스프 및 이와 유사한 것과 같은 음료가 준비될 수 있다.

제2 펌프는 저장소에 물을 공급하도록 설계된 물 공급 파이프에 연결될 수 있지만, 압력 펌프는 커피가 제조되지 않는 경우 작동하지 않는다. 제2 펌프는 압력 펌프의 공급 파이프에 설치될 수 있고, 이에 따라 이 공급 파이프는 분기 파이프를 통해 저장소에 연결된다. 변형 실시예에서 제2 펌프는 뜨거운 물 저장소로 직접 개방된 병렬 공급 파이프와 연결된다.

바람직하게는, 압력 펌프의 공급 파이프는 그 내부로 구축되며 단위 시간당 유량계를 통과하여 유동하는 부피를 기초로 적어도 하나의 펌프를 제어하는 조절 유닛에 연결된 유량계를 갖는다. 유량계에 의해 저장소에 공급되는 물의 양이 정밀하게 결정될 수 있고, 이에 따라 제2 펌프는 유량계에서 발생한 입력 신호를 기초로 조절 유닛에 의해 제어된다.

선택적으로, 제2 펌프는 병렬 공급 파이프를 통해 저장소에 연결되고 저장소에 공급되는 물의 양은 제2 펌프의 작동 시간과 속도에 의해 결정된다.

조절 유닛은 전달 밸브 또는 뜨거운 물 전달 파이프의 밸브를 선택하는 이용자 작동 선택 유닛에 바람직하게 연결된다.

본 발명에 대한 일실시예가 첨부 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 장치를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예에 대한 개략도.

도 3은 차가운 물 저장소와 따뜻한 물 저장소 사이에 추가적인 공급 파이프가 마련된 실시예에 대한 개략도.

도 1은 예컨대 주요 물 공급부로부터 차가운 물이 탭(20)을 통해 추가되는 차가운 물 저장소(10)를 갖는 종래 기술에 따른 커피 제조 기기를 도시한다. 저장소(10)의 레벨 센서(18)는 탭(20)을 작동시키는 조절기(19)에 연결된다. 펌프(15)를 통해, 물은 저장소로부터 예컨대 가열 요소(17)에 의해 100 ℃의 온도로 유지되는 물로 일반적으로 채워지는 가열 유닛(11)으로 보내진다. 가열 요소는 유량계(22)에서 생성된 측정값을 기초로 펌프(15)를 또한 작동시키는 조절기(21)에 의해 제어된다. 가열 파이프(14)를 통해, 뜨거운 물은 커피 층(16)이 압축 형태로 존재하는 홀더(13)로 유동할 수 있다. 압력이 약 10 bar로 증가하는 경우, 커피 추출이 컵(18)으로 유동할 수 있다. 이러한 장치는 본 출원인 명의의 네덜란드 특허출원공보 제1023023호에 개시되어 있다.

조절기(21)에 의해 작동되는 밸브(8)를 통해, 커피 제조 후에 물은 파이 프(14)로부터 출구 파이프(9)로, 그리고 그곳으로부터 수집 저장소 또는 배수부로 제거된다.

도 2는 본 발명에 따른 장치(30)를 도시하는데, 이 장치는 펌프(32)를 통해 공급 파이프(33)에 연결되는 차가운 물 저장소(31)를 구비한다. 공급 파이프(33)는 그 출구측(35)에서 따뜻한 물 저장소(36)로 연결되는 압력 펌프(34) 내로 개방된다. 가열 파이프는, 예컨대 코일(37)의 형태로, 따뜻한 물 저장소(36)의 곡류 경로를 따라 연장하며, 파이프(38)를 통해 출구 밸브(39)로 연결된다. 출구 밸브(39)를 통해, 압축된 물이 봉입 및 압축된 원두 커피 층(43)을 함유하는 커피 홀더(42)에 공급될 수 있다.

분기 파이프(45)를 통해 펌프(32)는 따뜻한 물 저장소(36)의 물 공급 파이프(46)에 연결된다. 저장소(36)는 가열 요소(40)를 포함하며 대기에 개방식으로 연결된다. 따뜻한 물은 뜨거운 물 전달 파이프(47)를 통해 저장소(36)로부터 이용자에게 뜨거운 물을 전달하는 전달 헤드(48)로 공급될 수 있다.

차가운 물 저장소(31)는 밸브(51)를 통해 저장소(31)에 물을 공급하는 공급 파이프(50)에 연결된다. 조절 유닛(55)에 연결된 유량계(52)는 파이프(33)에 배치된다.

압력 조절 밸브(56)는 압력 펌프(34)의 출구측(35)을 입력측(57')과 연결한다.

출구(59)가 마련된 조절 유닛(55)이 펌프들을 작동 개시/종료시키기 위해 제2 펌프(32) 및 압력 펌프(34)와 연결된다(도면에서 전기적 접촉이 파선으로 개략적으로 도시되어 있음). 조절 유닛(55)은 출력부(61)에 의해 가열 요소(40)에 연결되고, 출력부(64)에 의해 전달 헤드(48)에 연결된다. 조절 유닛(55)은 또한 유량계(52)에서 생성된 유동 측정 신호를 입력부(57)에서 수신하고, 선택 유닛(60)에서 발생한 입력값을 입력부(58)에서 수신한다.

커피를 제조하는 경우, 이용자는 선택 유닛(60)을 통해 조절 유닛(55)에 선택을 전달하여 이것이 장치(30)를 정확한 작동 조건으로 설정하도록 한다. 조절 유닛(55)을 통해(이용자가 커피 제조를 선택한 경우) 압력 펌프(34)가 작동 개시되고 출구 밸브(39)가 개방된다. 저장소(36)의 온도 센서에 연결된 가열 요소(40)가 그 후 작동되어 저장소(36)의 물이 일정한 온도로 유지되도록 한다. 압력 펌프(34)에 의해 펌핑되는 차가운 물은 코일(37)을 통해 약 97 ℃의 온도로 가열된다. 개방된 출구 밸브(39)를 통해 뜨거운 물이 약 10 bar의 압력으로 커피 층을 통과하여 들어가게 된다.

유량계에서 생성된 값을 기초로 조절 유닛(55)에서 정밀하게 특정된 소정 양의 물을 전달하고 난 후, 출구 밸브(39)가 폐쇄되어 커피 층(43)의 압력 및 홀더(42)와 출구 밸브(39) 사이의 파이프의 압력이 대기압으로 돌아갈 수 있도록 한다.

예컨대 파이프에서 가열되는 차가운 물의 팽창으로 인한 파이프(35, 38)의 압력을 제한하고 압력 증가를 방지하기 위해, 압력 펌프(34)의 출구측(35)은 짧은 순환 라인(54) 및 압력 조절 밸브(56)에 의해 압력 펌프(34)의 입구측(57')에 연결된다.

전달 헤드(48)를 통해 뜨거운 물을 전달하는 경우, 이용자에 의한 이러한 선택은 예컨대 버튼을 누르거나 돌림으로써 선택 유닛(60)을 통해 조절 유닛(50)에 전달된다. 그 후, 조절 유닛(55)은, 출구 밸브(39)가 폐쇄된 채로, 제2 펌프(32)를 작동 개시시키고 차가운 물은 파이프(46)로부터 저장소(36)로 펌핑되며, 바람직하게는 온도가 85 ℃ 내지 97 ℃인 따뜻한 물이 저장소(36)로부터 파이프(47)를 통해 전달 헤드(48)로 전달된다.

도 3에 따른 실시예에서는, 병렬 공급 파이프(33')가 차가운 물 저장소(31)와 따뜻한 물 저장소(36) 사이에서 설치된다. 이는 펌프가 압력 펌프(34)에 불충분한 유동을 공급하는 경우 또는 유량계(52)에서 너무 많은 난류를 유발하여 유량계(52)의 작동이 악화되는 경우에 유용하다. 병렬 공급 파이프(33')에 의해 물은 따뜻한 물 저장소(36)로 공급되며, 단지 압력 펌프(34)에 공급되는 물의 양만이 유량계에 의해 측정된다. 따뜻한 물 저장소(36)에 전달되는 물의 양은 펌프(32)의 공지의 펌프 성능에 의해 결정되는데, 펌프(32)가 작동하는 시간이 곱해진다.

Claims

상대적으로 차가운 물을 압력 펌프에 공급하기 위한 공급 파이프(33) 및 가열체와 열교환 접촉하는 가열 파이프(37, 38)에 연결되는 출구(35)를 구비하는 압력 펌프(34), 가열 파이프(37, 38)에 마련된 출구 밸브(39) 및 가열 파이프(37, 38)에 연결되며 커피 층(43)을 수용하기 위한 커피 홀더(42)가 마련되고,

상기 가열체는, 열교환 매개로서 물 및 가열 요소(40)를 구비하며 주위에 개방식으로 연결된 저장소(36)를 포함하는 것이고,

차가운 물 저장소(31)가 주위와 개방 연통하며 압력 펌프(34)의 입구와 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30)로서,

압력 조절 밸브(56)가 마련된 우회 파이프(54)가 압력 펌프(34)의 입구(57')와 출구(35)를 서로 연결시키며, 유량계(52)가 차가운 물 저장소(31)와 압력 펌프(34) 사이의 공급 파이프(33)에 설치되고, 유량계의 출력 신호는 압력 펌프(34)를 작동시키는 조절 유닛(55)에 접속되며, 압력 펌프(34)의 입구는 유량계(52)를 통하여 차가운 물 저장소(31)와 개방 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 뜨거운 물을 준비하는 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 저장소(36)는 물 공급 파이프(46) 및 저장소로부터 뜨거운 물을 전달하는 뜨거운 물 전달 파이프(47)와 연결되는 것을 특징으로 하는 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 2에 있어서, 상기 물 공급 파이프(46)와 제2 펌프(32)가 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 3에 있어서, 상기 제2 펌프(32)는 압력 펌프(34)의 공급 파이프(33)에 설치되고, 공급 파이프(33)는 분기 파이프(45)를 통해 저장소(36)에 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 압력 펌프(34)의 공급 파이프(33)에 유량계(52)가 설치되어 있고, 이 유량계(52)는 유량계에서 측정된 유동을 기초로 적어도 하나의 펌프(32, 34)를 제어하는 조절 유닛(55)에 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 출구 밸브(39)는 전기적으로 작동하는 밸브를 포함하고, 뜨거운 물 전달 파이프(47)에 전기적으로 작동하는 전달 헤드(48)가 설치되며, 조절 유닛(55)은 그 작동을 위해 전기적으로 작동하는 밸브 및 전달 헤드(48)에 연결되며, 조절 유닛(55)은 또한 출구 밸브(39)의 작동 또는 뜨거운 물 전달 파이프(47)의 전달 헤드(48)의 작동을 선택하는 이용자 작동 선택 유닛(60)에 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 3에 있어서, 병렬 공급 파이프(33')가 한편으로는 제2 펌프(32)에 다른 한편으로는 따뜻한 물 저장소(36)에 연결되는 것인 뜨거운 물을 준비하는 장치(30).
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 뜨거운 물을 준비하는 장치(30)가 마련된 커피 제조 기기.