KR101433602B1 - 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치 - Google Patents

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홍선배
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Abstract

본 발명은 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레버의 동작에 의해 추출챔버의 회전과 상하이동이 함께 이루어지며, 온도변환탱크와 추출챔버를 연결하는 출수관에 고압의 공기를 불어넣어서 출수관에 남아있는 잔수를 배출할 수 있도록 하는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 추출챔버를 한 번의 레버 동작으로 열거나 닫을 수 있어서 캡슐을 손쉽게 탈착할 수 있는 효과가 있다.

Description

회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치{BEVERAGE MACHINE WITH ROTATABLE BREW CHAMBER}
본 발명은 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레버의 동작에 의해 추출챔버의 회전과 상하이동이 함께 이루어지며, 온도변환탱크와 추출챔버를 연결하는 출수관에 고압의 공기를 불어넣어서 출수관에 남아있는 잔수를 배출할 수 있도록 하는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치에 관한 것이다.
최근에 많이 판매되고 있는 캡슐타입 커피머신은 커피원두 또는 우유 등이 들어있는 캡슐(Capsule)이나 파드(Pod), 팩(Pack) 등을 출수구의 트레이에 삽입하고, 고온 및 고압의 물을 추출챔버를 통해 캡슐 내부로 투입하여 배출되는 커피음료를 사용자에게 제공하는 장치이다.
커피머신에는 상온의 물을 저장하는 저장탱크와, 저장탱크로부터 들어온 물을 가열하여 저장하는 온도변환탱크가 설치되며, 온도변환탱크에서 출수된 물이 추출챔버 내부에 장착된 캡슐 내부로 투입된다.
캡슐을 추출챔버 내부에 장착하기 위해서는 트레이나 컨테이너를 바깥으로 꺼내서 내부의 공간에 캡슐을 안착시키게 된다. 일반적으로는 서랍식으로 꺼낼 수 있는 트레이를 사용하여 커피머신으로부터 완전히 분리시킨 상태에서 캡슐을 넣고, 다시 커피머신의 추출챔버 내부에 끼워넣는다.
최근에는 하나의 동작으로 회전하는 컨테이너를 이용하여 회전과 이동이 동시에 이루어지도록 하는 장치가 개시되고 있다.
도 1a 내지 1d는 종래기술에 따른 커피머신의 추출챔버의 개폐과정을 나타낸 단면도이다.
종래기술의 커피머신은 장치 내부의 부품들을 지지하기 위한 하우징을 갖는데, 일반적으로는 하우징의 상단 정면에 추출챔버가 위치한다.
캡슐을 수용하는 공간이 형성되는 컨테이너(20)는 하우징에 회전가능하게 고정된다. 컨테이너(20)의 상부는 뚜껑(22)에 의해 밀폐되는데, 뚜껑(22)도 하우징에 대해서 회전가능하게 고정된다.
컨테이너(20)는 뚜껑(22)에 의해 닫히는 수직 위치(밀폐 상태)와 전방으로 기울어진 위치(개방 상태) 사이에서 회전운동을 한다. 컨테이너(20)는 하우징에 연결되는 제1회전축(A1)을 중심으로 수직 위치와 기울어진 위치 사이를 왕복한다.
컨테이너(20)가 회전하면서 기울어진 위치가 되면 컨테이너(20)의 개방된 윗면이 앞쪽으로 노출되기 때문에 캡슐을 넣거나 뺄 수 있다.
또한 뚜껑(22)은 제2회전축(A2)을 중심으로 하우징에 대하여 회전운동을 하는데, 뚜껑(22)이 아래쪽으로 내려오면 컨테이너(20)의 개방된 윗면과 맞닿게 된다. 이때에는 컨테이너(20)가 밀폐 상태가 된다. 그리고 뚜껑(22)이 위쪽으로 회전하면서 컨테이너(20)로부터 멀어지면 개방 상태가 된다.
이러한 컨테이너(20)와 뚜껑(22)의 동작은 하나의 레버(40)에 의해 이루어지는데, 레버(40)를 당기거나 미는 동작에 따라 컨테이너(20)에 형성된 가이드홈(38)을 따라 움직이는 돌기(36)가 컨테이너(20)의 회전과 뚜껑(22)의 하강작용을 안내한다.
컨테이너(20)가 완전히 개방된 상태에서 레버(40)를 앞으로 내리면 컨테이너(20)가 밀폐 상태로 회전하면서 동시에 뚜껑(22)이 아래로 회전하면서 내려온다.
그리고 컨테이너(20)가 완전히 똑바로 선 상태에서 뚜껑(22)이 가이드홈(38)의 모양을 따라 아래로 내려가면 컨테이너(20)와 뚜껑(22)이 완전히 밀착되면서 추출챔버가 밀폐된 상태가 된다.
그런데 이런 동작을 구현하기 위해서는 컨테이너(20)와 뚜껑(22)이 각각의 회전축에 의해 하우징에 연결되어야 한다. 그러나 일반적으로 뚜껑(22)에는 물을 공급하는 입수구 노즐이 설치되는데, 입수구 노즐에는 온수를 공급하는 출수관이 연결된다. 출수관이 연결된 입수구 노즐이 뚜껑(22)의 동작에 따라 함께 움직이면 내부 구조가 복잡해지고, 뚜껑에 붙어있는 뾰족한 입수구 노즐이 드러나면서 사용자가 다칠 수 있는 문제가 있으며, 뚜껑과 컨테이너 사이에 손이 끼일 수 있는 위험이 생긴다.
US 2005-0126400 A1 US 2006-0090653 A1 US 2005-0126401 A1 US 2013-0004629 A1
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 입수구 노즐과 같은 뾰족한 물체가 드러나지 않는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 카트리지가 장착되는 컨테이너가 상하 운동과 회전 운동을 함께 하면서 챔버몸체에 밀착되는 밀폐 상태와 챔버몸체로부터 멀어지는 개방 상태 사이를 움직이도록 하는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 컨테이너에 형성된 가이드홈을 따라 가이드돌기가 슬라이딩 운동을 하도록 함으로써 컨테이너가 상하와 회전 운동을 하나의 레버 동작에 의해 실행되도록 하는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 출수관 상에 있는 워터펌프를 이용하여 온도변환탱크의 액체를 이송하며, 워터펌프가 동작할 때, 온도변환탱크의 수위가 떨어져 워터펌프로 공기가 흡입되지 않는 적절한 수위까지 연장된 출수관을 사용한 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 음료의 추출이 끝난 이후에 고압의 공기로 출수관에 남아있는 액체를 제거할 수 있도록 하는 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 음료용 원료가 포장된 카트리지에 액체를 공급하여 음료를 생성하는 음료생성장치(100)로서, 상기 액체를 저장하는 저장탱크(102)와; 상기 저장탱크(102)로부터 공급되는 액체를 받아서 저장하는 온도변환탱크(112)와; 내부에는 상기 카트리지가 장착되며, 위쪽으로 상승하여 밀착되는 밀폐 위치와 앞쪽으로 기울어지는 개방 위치 사이에서 상하 이동과 회전운동을 하며, 상기 온도변환탱크(112)로부터 공급되는 액체를 상기 카트리지로 공급하여 음료가 생성되도록 하는 추출챔버(126)와; 상기 온도변환탱크(112)의 액체를 상기 추출챔버(126)로 이동시키는 워터펌프(108);를 포함하며, 상기 추출챔버(126)는 상기 음료생성장치(100)의 외부케이스(101)에 고정되며, 내부에는 입수구 노즐(126-1a)이 설치되는 챔버몸체(126-1)와; 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 일정 범위내에서 상하 방향으로 이동하면서 앞뒤 방향으로 회전하는 컨테이너(126-3)와; 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 컨테이너(126-3)를 상기 챔버몸체(126-1)와 연결하여 상하 방향으로 이동하면서 앞뒤 방향으로 회전하도록 하는 수동으로 이동가능한 레버(126-4);를 포함한다.
상기 저장탱크(102)와 상기 온도변환탱크(112)를 연결하여 상기 저장탱크(102)로부터 배출된 액체가 상기 온도변환탱크(112)로 이동하도록 유도하는 공급관(104)과; 일측 말단이 상기 온도변환탱크(112)의 상단에 연결되며, 타측 말단이 상기 추출챔버(126)에 연결되어 상기 온도변환탱크(112)의 액체를 상기 추출챔버(126)로 이동하도록 유도하는 출수관(120);을 추가로 포함한다.
상기 레버(126-4)는 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전 가능하다.
상기 컨테이너(126-3)는 상기 레버(126-4)에 대하여 제2축(A2)을 중심으로 회전 가능하다.
상기 레버(126-4)는 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전 가능하고, 상기 컨테이너(126-3)는 상기 레버(126-4)에 대하여 제2축(A2)을 중심으로 회전가능하며, 상기 제2축(A2)은 상기 제1축(A1)을 중심으로 회전한다.
상기 컨테이너(126-3)를 상기 레버(126-4)에 연결하고, 상기 밀폐위치와 개방위치 사이에서 상기 레버(126-4)의 운동에 반응하여 상기 컨테이너(126-3)를 각각 위쪽으로 상승하는 밀폐위치와 앞쪽으로 기울어지는 개방위치 사이에서 회전하기 위한 연결수단(126-1b, 126-3b)을 더 포함한다.
상기 연결수단(126-1b, 126-3b)은 상기 챔버몸체(126-1)에서 돌출하는 가이드 돌기(126-1b)를 포함하고, 상기 가이드 돌기(126-1b)는 상기 컨테이너(126-3)에 있는 가이드 홈(126-3b)에 결합되고, 그 가이드 홈(126-3b)을 따라 이동가능하다.
상기 워터펌프(108)의 출구 부분에 일측 말단이 연결되는 에어공급관(130)과; 상기 에어공급관(130)의 타측 말단에 설치되어 고압의 공기를 상기 출수관(120)으로 불어넣어 상기 출수관(120) 내부에 남아있는 액체를 바깥으로 밀어내는 에어펌프(128);를 추가로 포함한다.
상기 온도변환탱크(112)의 상단에 연결되어 팽창하는 액체나 공기를 배출하는 벤트관(124)과; 상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체를 가열하는 히터(114)와; 상기 온도변환탱크(112)에 설치되어 상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체의 온도를 감지하는 온도센서(118);를 추가로 포함한다.
상기 온도변환탱크(112)의 내부에서 상기 출수관(120)의 말단은 상기 벤트관(124)의 말단 보다 h 높이만큼 더 낮은 곳에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체의 수위를 감지하는 온도변환탱크 수위센서(134)와; 상기 저장탱크(102)에 저장된 액체의 수위를 감지하는 저장탱크 수위센서(135)와; 상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체를 냉각하는 냉각장치(136);를 추가로 포함한다.
뚜껑(126-2)의 윗면에 버튼스프링(126-7a)이 삽입된 상태에서 설치되며, 위쪽으로 돌출된 상태에서 상기 레버(126-4)의 안쪽면과 만나면서 상기 레버(126-4)가 위쪽으로 올라오지 못하게 고정하는 레버고정버튼(126-7);을 추가로 포함한다.
상기 온도변환탱크(112)는 상기 저장탱크(102)의 기저보다 낮은 높이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 뾰족한 입수구 노즐이 달린 챔버몸체가 외부케이스에 고정되어 있어서 추출챔버를 열더라도 위해요소가 드러나지 않는 효과가 있다.
또한 추출챔버를 한 번의 레버 동작으로 열거나 닫을 수 있어서 카트리지를 손쉽게 탈착할 수 있는 효과가 있다.
또한 출수관에 남아있는 액체를 제거함으로써 출수 후 잔수가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 중력을 이용하여 저장탱크의 액체를 온도변환탱크로 이송하여 온도변환탱크의 수위센서를 사용하지 않고 온도변환탱크의 액체 수준을 제어하는 효과가 있다.
도 1a 내지 1d는 종래기술에 따른 커피머신의 추출챔버의 개폐과정을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음료생성장치의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 음료생성장치의 측면 구조를 나타낸 측면도.
도 4는 음료생성장치의 내부 수배관 구조를 나타낸 블럭도.
도 5는 추출챔버의 구조를 나타낸 사시도.
도 6은 추출챔버의 구성요소 사이의 결합관계를 나타낸 분해사시도.
도 7은 도 6의 추출챔버의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 8은 레버를 반 정도 내린 상태의 추출챔버의 구조를 나타낸 단면도.
도 9는 레버를 완전히 내린 상태의 추출챔버의 구조를 나타낸 단면도.
도 10은 초기에 저장탱크에서 온도변환탱크로 액체가 공급되는 과정을 나타낸 블럭도.
도 11은 온도변환탱크에서 추출챔버로 액체를 출수하는 과정을 나타낸 블럭도.
도 12는 에어펌프를 작동시켜 출수관 내부의 액체를 제거하는 과정을 나타낸 블럭도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치"(이하, '음료생성장치'라 함)를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음료생성장치의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 음료생성장치의 측면 구조를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 음료생성장치(100)는 종래기술의 장치와 유사하게 각종 원료(커피 원두, 찻잎, 가루우유, 코코아 가루 등)가 포장된 별도의 카트리지(캡슐, 파드, 팩 등)를 장착한 상태에서 고압의 액체(온수, 냉수 등)를 카트리지에 공급하여 내부에 저장된 원료로부터 만들어진 음료(커피, 차, 우유, 코코아 등)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
음료생성장치(100)는 외형을 구성하는 외부케이스(101)의 내부 공간에 각종 수배관 설비와 전기제어장치 등이 설치된 구조로 만들어진다. 그리고 외부케이스(101)의 정면 윗부분에는 음료용 카트리지를 장착할 수 있는 장치와 생성된 음료가 배출되는 장치(추출챔버(126))가 설치된다.
도 4는 음료생성장치의 내부 수배관 구조를 나타낸 블럭도이다.
음료생성장치(100)의 내부에 설치된 저장탱크(102)는 음료를 제조하기 위한 액체를 저장하는데, 저장탱크(102)의 저면부에는 공급관(104)의 일측 말단이 연결된다. 공급관(104)의 타측 말단은 온도변환탱크(112)에 연결되며, 저장탱크(102)에 저장된 액체는 공급관(104)을 통해 온도변환탱크(112)에 유입된다. 저장탱크(102)는 고정식인 경우도 있지만, 탈착이 가능하도록 하여 사용자가 액체를 쉽게 보충할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 저장탱크(102)가 탈착식인 경우에는 음료생성장치(100)의 바깥쪽으로 노출되도록 하는 것이 편리할 것이다.
온도변환탱크(112)는 저장탱크(102)로부터 공급되는 액체를 가열하거나 냉각하면서 저장한다. 온도변환탱크(112)는 저장탱크(102)의 기저보다 낮은 높이에 위치하며, 음료생성장치(100)에 저장탱크(102)를 장착했을 때, 중력에 의해 저장탱크(102)의 액체가 공급관(104)을 따라 온도변환탱크(112)로 이동한다. 액체가 온도변환탱크(112)로 이동할 때는 온도변환탱크(112)의 벤트관(124)으로 공기가 빠져나간다.
저장탱크 수위센서(135)는 저장탱크(102)나 외부케이스(101)와 저장탱크(102)가 닿는 부위의 외부케이스(101)의 내측벽에 설치된다. 저장탱크 수위센서(135)는 저장탱크(102)의 수위를 감지한다. 온도변환탱크(112)는 저장탱크(102)의 기저보다 낮은 위치에 있으므로, 저장탱크(102)에 액체가 있다면 온도변환탱크(112)에 액체가 가득 차 있을 것이다.
온도변환탱크(112)의 내부에 온도변환탱크 수위센서(134)가 설치될 수 있는데, 이것은 온도변환탱크(112) 내부에 물이 가득 들어가 있는지 없는지를 감지하는 보조장치이다.
벤트관(124)은 온도변환탱크(112)의 상측에 연결되어 저장탱크(102)의 상단으로 연결된다. 벤트관(124)은 온도변환탱크(112) 내부에 저장된 고온의 액체에서 발생되는 증기를 저장탱크(102)로 배출하여 온도변환탱크(112) 내부의 압력을 적절하게 유지할 수 있도록 해준다.
출수관(120)은 벤트관(124)보다 높이 h만큼 하측으로 연장되어 온도변환탱크(112)의 액체를 추출챔버(126)로 이동하도록 한다.
출수관(120)의 어느 한 곳에는 온도변환탱크(112)로부터 추출챔버(126)로 액체를 이동시키는 힘을 발생시키는 워터펌프(108)가 설치된다. 워터펌프(108)는 통상적인 형태의 유체 이동용 펌프로서, 일정량의 액체를 분배할동안 온도변환탱크(112)의 수위를 특정 높이(h) 이상으로 유지시키는 유량을 갖는다. 만약 액체를 분배할동안 온도변환탱크(112)의 수위가 높이 h 이하로 하강하게 되면, 워터펌프(108)는 벤트관(124)으로부터 공기를 흡입하게 될 것이다.
출수관(120)에는 체크밸브(110)가 설치되는데, 체크밸브(110)는 출수관(120)의 내부를 흐르는 액체가 온도변환탱크(112)에서 추출챔버(126)로만 흐르고, 추출챔버(126)로부터 온도변환탱크(112) 방향으로는 역류하지 않도록 한다. 체크밸브(110)는 출수관(120)의 어느 곳에도 설치될 수 있다.
압력해제밸브(122)는 출수관(120)이나 입수구 노즐(126-1a) 혹은 출수구 노즐(126-5a)이 막혀 있을때, 펌프의 작동에 의해 출수관(120)이 일정 압력이상으로 올라가면 이 압력을 해제하도록 해준다. 압력해제밸브(122)는 바이패스관(121)에 설치되며 이것은 출수관(120)과 벤트관(124)을 연결한다.
온도변환탱크(112)의 내부에는 히터(114)가 설치되는데, 히터(114)는 전력공급부(도면 미도시)로부터 공급되는 전류를 이용하여 열을 발생시키며, 히터(114)에서 발생되는 열에 의해 온도변환탱크(112) 내부에 저장된 액체가 고온으로 가열된다.
온도변환탱크(112) 내부에 저장된 액체의 온도를 측정하기 위해서 온도변환탱크(112)의 외측벽 또는 내부에 온도센서(118)가 설치될 수 있다.
출수관(120)을 통해서는 온도변환탱크(112) 내부의 액체가 배출되어 추출챔버(126)에 공급된다.
음료생성장치(100)에는 카트리지가 장착되는 추출챔버(126)가 구비되는데, 출수관(120)의 타측 말단은 추출챔버(126)에 연결된다. 추출챔버(126)의 구조와 동작 원리에 대해서는 후술한다.
음료생성장치(100)의 내부에는 고압의 공기를 배출하는 에어펌프(128)가 설치되는데, 에어펌프(128)는 에어공급관(130)을 통해 고압의 공기를 공급한다. 에어공급관(130)의 일측 말단은 워터펌프(108)의 초입부에 연결된다. 즉 출수관(120)이 워터펌프(108)와 연결되는 부분과 근접한 곳에 에어공급관(130)의 일측 말단이 연결되며, 타측 말단은 에어펌프(128)에 연결된다. 에어펌프(128)에서 배출된 고압의 공기는 에어공급관(130)을 통과하여 출수관(120) 내부로 들어간다. 고압의 공기에 의해 출수관(120) 내부에 남아있던 액체가 추출챔버(126) 방향으로 이동한다.
그리고 온도변환탱크(112)에는 온도변환탱크 수위센서(134)가 설치되어 내부에 저장된 액체의 수위를 측정하는데, 측정한 값은 제어부(132)에 전달한다.
온도변환탱크(112)의 외부에는 냉각장치(136)가 추가적으로 또는 히터(114)를 대체하도록 설치되어 온도변환탱크(112) 내부에 저장된 액체를 냉각한다.
저장탱크(102)와 온도변환탱크(112)를 연결하는 공급관(104)에는 배수밸브(138)가 설치될 수 있다. 배수밸브(138)를 통해서 저장탱크(102), 공급관(104), 온도변환탱크(112)에 남아있던 액체를 외부로 배출시킬 수 있다.
제어부(132)는 워터펌프(108)나 히터(114), 에어펌프(128) 등의 동작을 제어하며, 온도센서(118)와 수위센서(134, 135)에서 전달되는 측정 데이터를 기초로 음료생성장치(100)의 상태를 조절한다.
도 5는 추출챔버의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 6은 추출챔버의 구성요소 사이의 결합관계를 나타낸 분해사시도, 도 7은 도 6의 추출챔버의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
추출챔버(126)는 음료용 카트리지를 장착한 상태에서 온도변환탱크(112)로부터 공급되는 온수 또는 냉수를 카트리지 내부로 투입하고, 아래쪽으로 음료가 배출되도록 하는 장치이다.
추출챔버(126)는 음료생성장치(100)의 외부케이스(101)에 고정되는 챔버몸체(126-1)와, 챔버몸체(126-1)의 윗면을 밀폐시키는 뚜껑(126-2)으로 이루어진다. 챔버몸체(126-1)와 뚜껑(126-2)은 일체로 사출될 수도 있다.
챔버몸체(126-1)의 내부에는 아래방향으로 입수구 노즐(126-1a)이 설치되는데, 입수구 노즐(126-1a)의 상단 끝에는 출수관(120)의 끝이 연결되어 온도변환탱크(112)로부터 이동한 액체가 공급된다.
챔버몸체(126-1)는 앞부분이 개방된 상태에서 아래쪽으로 좌우측과 뒤쪽 벽면이 연장된 형태로 만들어지며, 내부에는 개방된 앞부분을 통해 컨테이너(126-3)가 상하운동 및 회전가능하게 삽입되어 고정된다. 컨테이너(126-3)는 내부에 카트리지 홀더(126-5)를 끼울 수 있는 원통형의 공간이 형성되며, 원통형 몸체의 바깥쪽 측면으로는 비교적 넓은 사각형의 판이 일체로 형성된다. 사각형의 판 아래쪽에는 컨테이너 회전홈(126-3a)이 좌우 양쪽으로 형성된다. 컨테이너 회전홈(126-3a)에 레버(126-4)의 컨테이너 회전축(126-4b)이 끼워져서 상하 방향으로 이동하며 앞뒤 방향으로 일정 범위내에서 회전할 수 있도록 해준다.
컨테이너(126-3)의 좌우측 판에는 대략 V자 모양의 가이드홈(126-3b)이 형성된다. 가이드홈(126-3b)은 뒤집어진 V자 모양으로 만들어지는데, 챔버몸체(126-1)의 좌우측 벽면의 안쪽에 돌출된 가이드돌기(126-1b)가 가이드홈(126-3b) 내부에 삽입된다. 가이드돌기(126-1b)는 움직이지 않는 챔버몸체(126-1)에 형성되고, 가이드홈(126-3b)의 내부에는 가이드돌기(126-1b)가 끼워져서 슬라이딩 운동을 하기 때문에 컨테이너(126-3)가 레버(126-4)의 움직임에 따라 가이드홈(126-3b)의 모양과 같은 움직임을 하게 된다.
레버(126-4)는 대략 뒤집어진 U자 모양이면서 아래쪽의 끝부분에서는 앞쪽으로 연장되는 팔이 각각 형성된다. 레버(126-4)에는 레버 회전축(126-4a)이 뒤집어진 U자의 아래쪽 끝부분 안쪽면에 돌출 형성되어 챔버몸체(126-1)의 좌우측 면의 아래쪽 홈(126-1c)에 끼워진다. 이로 인해 레버(126-4)가 챔버몸체(126-1)에 대해서 앞뒤 방향으로 일정 범위내에서 회전운동을 할 수 있다.
그리고 U자의 끝부분에서 앞쪽으로 연장된 팔의 끝부분에는 컨테이너 회전축(126-4b)이 형성되며, 이 컨테이너 회전축(126-4b)에는 컨테이너 회전홈(126-3a)이 회전가능하게 삽입된다.
카트리지 홀더(126-5)는 컨테이너(126-3) 내부에 탈착이 가능한데, 카트리지 홀더(126-5)의 안쪽 바닥에는 출수구 노즐(126-5a)이 돌출 형성된다. 출수구 노즐(126-5a)은 윗부분이 입수구 노즐(126-1a)의 아랫부분과 같이 날카로운 형태로 되어 있어서 카트리지의 아랫면을 뚫는 역할을 한다. 즉, 카트리지를 추출챔버(126)에 넣고 레버(126-4)를 올리면, 컨테이너(126-3)의 윗면이 챔버몸체(126-1)의 밑면과 밀착되면서 입수구 노즐(126-1a)과 출수구 노즐(126-5a)이 카트리지의 위아래 면을 동시에 뚫고 들어가게 된다.
입수구 노즐(126-1a)을 통해 배출된 액체는 카트리지 내부를 통과하면서 음료가 되고, 생성된 음료는 카트리지의 하부에 연결된 출수구 노즐(126-5a)을 통해 외부로 배출된다.
출수구 노즐(126-5a)을 통해 배출된 음료는 카트리지 홀더(126-5)의 밑부분에 장착되는 음료출수구(126-6)를 통과해서 사용자의 컵에 담기게 된다.
한편, 레버고정버튼(126-7)은 레버(126-4)가 쉽게 열리지 않도록 해주는 역할을 한다. 레버고정버튼(126-7)은 버튼스프링(126-7a)이 삽입된 상태에서 뚜껑(126-2)의 윗면에 설치된다. 레버고정버튼(126-7)은 상하 방향으로 움직이도록 구성되는데, 버튼스프링(126-7a)의 탄성력에 의해 평상시에는 위쪽으로 돌출된 상태를 유지한다.
레버(126-4)를 가장 위쪽까지 올리면, 레버고정버튼(126-7)이 레버(126-4)의 안쪽면과 만나면서 레버(126-4)가 위쪽으로 올라오지 못하게 된다. 이 상태에서 사용자가 레버(126-4)를 열려면, 레버고정버튼(126-7)을 눌러서 레버(126-4)와의 마찰을 해제하여야 한다. 즉, 레버고정버튼(126-7)에 의해 컨테이너(126-3)가 밀폐 상태를 유지하게 된다.
이하에서 도면을 참조하여 추출챔버(126)의 상세한 동작 내용을 설명한다.
도 8은 레버를 반 정도 내린 상태의 추출챔버의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 9는 레버를 완전히 내린 상태의 추출챔버의 구조를 나타낸 단면도이다.
추출챔버(126)에 카트리지를 장착하기 위해서 컨테이너(126-3)의 개방된 상부를 외부로 노출시켜야 하는데, 이를 위해 레버(126-4)를 앞으로 당긴다. 레버(126-4)는 레버 회전축(126-4a)을 중심으로 앞쪽으로 회전하면서 움직인다.
레버(126-4)가 밀폐 위치로 완전히 당겨진 상태에서는 가이드돌기(126-1b)가 가이드홈(126-3b)의 제일 아래쪽에 위치한 상태가 된다. 이 상태에서 레버(126-4)를 앞으로 반 정도 당기면 레버(126-4)는 앞으로 회전하면서 컨테이너 회전홈(126-3a)에 연결된 컨테이너(126-3)가 레버(126-4)의 회전 동작에 의해 약간 아래쪽으로 내려온다. 가이드홈(126-3b)의 절반은 세로 방향으로 형성되어 있기 때문에 컨테이너(126-3)도 가이드홈(126-3b)과 같이 세로 방향으로 내려오게 된다. 이때 컨테이너(126-3)는 지면에 대해서 거의 수직인 상태를 유지하게 된다.
레버(126-4)를 반 정도 당긴 상태에서는 가이드돌기(126-1b)가 가이드홈(126-3b)의 중간 부분(V자로 꺾이는 경계)까지 올라간다.
다음으로, 도 9와 같이 레버를 완전히 내린다.
사용자가 레버(126-4)를 앞쪽으로 더 당기면 가이드돌기(126-1b)가 V자로 꺾인 가이드홈(126-3b)의 가운데를 지나서 지면을 향해 비스듬하게 내려가는 경로로 들어서게 된다. 그리고 레버(126-4)의 U자 연장부의 끝이 아래로 내려오게 되고, 컨테이너(126-3)는 더 아래로 내려온다. 그리고 가이드홈(126-3b)이 형성된 컨테이너(126-3)는 고정된 가이드돌기(126-1b)의 위치 변화에 의해 앞쪽으로 회전하면서 기울어지게 된다. 즉, 컨테이너(126-3)가 컨테이너 회전홈(126-3a)을 중심으로 앞쪽으로 회전하면서 기울어진다.
레버(126-4)를 완전히 당기면 가이드돌기(126-1b)가 가이드홈(126-3b)의 끝까지 이동하면서 멈추게 되고, 컨테이너(126-3)는 완전히 앞으로 기울어진 개방 상태가 되면서 멈추게 된다.
사용자는 컨테이너(126-3)의 개방된 윗부분을 통해 카트리지(카트리지 홀더에 장착된 상태)를 컨테이너(126-3) 내부에 삽입할 수 있다.
그리고 레버(126-4)를 다시 위로 밀어올리면 전술한 방식의 역순대로 올라가면서 컨테이너(126-3)가 챔버몸체(126-1)의 밑부분에 밀착하게 된다.
추출챔버(126)가 안전하게 닫혔음을 감지하는 스위치(126-8)가 챔버몸체(126-1)에 고정되어 있다. 이 스위치(126-8)는 레버(126-4)가 뚜껑(126-2)에 밀착되어 추출챔버(126)가 닫힐 때, 뚜껑(126-2)에 설치된 스위치 버튼(126-9)에 의해 동작한다.
한편, 도 10은 초기에 저장탱크에서 온도변환탱크로 액체가 공급되는 과정을 나타낸 블럭도이며, 도 11은 온도변환탱크에서 추출챔버로 액체를 출수하는 과정을 나타낸 블럭도, 도 12는 에어펌프를 작동시켜 출수관 내부의 액체를 제거하는 과정을 나타낸 블럭도이다.
최초로 음료생성장치(100)을 사용하는 상태 또는 오랜 시간 보관한 후에 사용하는 경우에는 내부에 액체가 전혀 들어있지 않을 것이다. 이 상태에서 저장탱크(102)에 액체를 채운 후, 음료생성장치(100)에 장착하면 온도변환탱크(112)로 액체를 보내서 저장해야 한다. 저장탱크(102)의 기저보다 낮은 높이에 위치한 온도변환탱크(112)는 중력에 의해 저장탱크(102)의 액체가 이동하여 채워지게 된다. 저장탱크(102)에서 온도변환탱크(112)로 이동하는 공급관(104)의 유량은 저장탱크(102)와 온도변환탱크(112)의 수위차 및 공급관(104)의 내경에 의해 변화할 것이다.
저장탱크(102)에서 온도변환탱크(112)로 액체가 이동하는 동안에 온도변환탱크(112)의 공기는 벤트관(124)을 통해 배출된다.
액체의 이동이 완료되면 저장탱크(102)에는 일정 수준의 액체가 들어있고, 온도변환탱크(112)에는 액체가 가득 차 있게 될 것이다.
사용자가 카트리지를 장착하여 시작 스위치를 누르면, 도 11에서와 같이 제어부(132)는 워터펌프(108)를 동작시킨다. 그러면 온도변환탱크(112) 내부에 저장되어 있던 액체가 출수관(120)을 통해 추출챔버(126)로 공급된다. 이와 동시에 저장탱크(102)로부터 온도변환탱크(112)로 액체가 공급되므로, 저장탱크(102) 내부의 수위는 내려간다. 그러나, 온도변환탱크(112)에는 중력에 의해 액체가 다시 공급되며, 워터펌프(108)의 출수유량과 온도변환탱크(112)로의 공급유량의 관계에 의해 온도변환탱크(112) 내부는 h 보다 높은 수위 상태가 유지된다.
정해진 양만큼의 액체가 추출챔버(126)로 공급되면 제어부(132)는 워터펌프(108)의 동작을 중단시킨다. 그러면 추출챔버(126)로 더 이상의 액체가 공급되지는 않지만, 출수관(120) 내부에는 일정 정도의 액체(잔수)가 남아있게 된다.
출수관(120)에서 추출챔버(126)로 출수되는 액체의 양은 액체의 이동 시간을 제어하여 조절할 수 있다. 즉, 제어부(132)가 워터펌프(108)의 동작 시간을 변화시킴으로써 출수되는 액체의 양을 조절한다. 일반적으로 워터펌프(108)는 단위시간당 동일한 양의 액체를 공급하게 되므로, 시간의 제어로 인해 정해진 액체의 양을 정확하게 맞출 수 있다.
추출챔버(126)로 액체의 공급이 완료되면 도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(132)는 워터펌프(108)의 동작을 멈춘 상태에서 에어펌프(128)를 가동시킨다.
에어펌프(128)는 고압의 공기를 에어공급관(130)을 통해 출수관(120) 내부로 주입한다. 주입된 고압의 공기에 의해 출수관(120) 내부에 남아있던 액체가 추출챔버(126)로 이동한다. 그러면서 출수관(120) 내부가 비게 된다.
고압의 공기에 의해 밀려나는 액체(잔수)는 온도변환탱크(112) 방향으로 갈 수도 있는데, 다이어프램식 워터펌프(108)가 액체의 역류를 막아주기 때문에 공기에 의해 밀려난 액체가 온도변환탱크(112)로 들어가지는 못한다. 따라서 대부분의 액체(잔수)는 추출챔버(126) 방향으로 이동할 수밖에 없을 것이다.
그리고 사용자가 새로운 음료용 카트리지를 장착하면 전술한 것과 동일한 방식으로 액체를 공급한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 음료생성장치 101 : 외부케이스
102 : 저장탱크 104 : 공급관
108 : 워터펌프 110 : 체크밸브
112 : 온도변환탱크 114 : 히터
118 : 온도센서 120 : 출수관
121 : 바이패스관 122 : 압력해제밸브
124 : 벤트관 126 : 추출챔버
126-1 : 챔버몸체 126-1a : 입수구 노즐
126-1b : 가이드돌기 126-1c : 홈
126-2 : 뚜껑 126-3 : 컨테이너
126-3a : 컨테이너 회전홈 126-3b : 가이드홈
126-4 : 레버 126-4a : 레버 회전축
126-4b : 컨테이너 회전축 126-5 : 카트리지 홀더
126-5a : 출수구 노즐 126-6 : 음료출수구
126-7 : 레버고정버튼 126-7a : 버튼스프링
126-8 : 스위치 126-9 : 스위치 버튼
128 : 에어펌프 130 : 에어공급관
132 : 제어부 134 : 온도변환탱크 수위센서
135 : 저장탱크 수위센서 136 : 냉각장치
138 : 배수밸브

Claims (13)

  1. 음료용 원료가 포장된 카트리지에 액체를 공급하여 음료를 생성하는 음료생성장치(100)로서,
    상기 액체를 저장하는 저장탱크(102)와;
    상기 저장탱크(102)로부터 공급되는 액체를 받아서 저장하는 온도변환탱크(112)와;
    내부에는 상기 카트리지가 장착되며, 위쪽으로 상승하여 밀착되는 밀폐 위치와 앞쪽으로 기울어지는 개방 위치 사이에서 상하 이동과 회전운동을 하며, 상기 온도변환탱크(112)로부터 공급되는 액체를 상기 카트리지로 공급하여 음료가 생성되도록 하는 추출챔버(126)와;
    상기 온도변환탱크(112)의 액체를 상기 추출챔버(126)로 이동시키는 워터펌프(108);를 포함하며,
    상기 추출챔버(126)는
    상기 음료생성장치(100)의 외부케이스(101)에 고정되며, 내부에는 입수구 노즐(126-1a)이 설치되는 챔버몸체(126-1)와;
    상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 일정 범위내에서 상하 방향으로 이동하면서 앞뒤 방향으로 회전하는 컨테이너(126-3)와;
    상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 컨테이너(126-3)를 상기 챔버몸체(126-1)와 연결하여 상하 방향으로 이동하면서 앞뒤 방향으로 회전하도록 하는 수동으로 이동가능한 레버(126-4);를 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크(102)와 상기 온도변환탱크(112)를 연결하여 상기 저장탱크(102)로부터 배출된 액체가 상기 온도변환탱크(112)로 이동하도록 유도하는 공급관(104)과;
    일측 말단이 상기 온도변환탱크(112)의 상단에 연결되며, 타측 말단이 상기 추출챔버(126)에 연결되어 상기 온도변환탱크(112)의 액체를 상기 추출챔버(126)로 이동하도록 유도하는 출수관(120);을 추가로 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레버(126-4)는 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전 가능한, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 컨테이너(126-3)는 상기 레버(126-4)에 대하여 제2축(A2)을 중심으로 회전 가능한, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레버(126-4)는 상기 챔버몸체(126-1)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전 가능하고, 상기 컨테이너(126-3)는 상기 레버(126-4)에 대하여 제2축(A2)을 중심으로 회전가능하며, 상기 제2축(A2)은 상기 제1축(A1)을 중심으로 회전하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너(126-3)를 상기 레버(126-4)에 연결하고, 상기 밀폐위치와 개방위치 사이에서 상기 레버(126-4)의 운동에 반응하여 상기 컨테이너(126-3)를 각각 위쪽으로 상승하는 밀폐위치와 앞쪽으로 기울어지는 개방위치 사이에서 회전하기 위한 연결수단(126-1b, 126-3b)을 더 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결수단(126-1b, 126-3b)은 상기 챔버몸체(126-1)에서 돌출하는 가이드 돌기(126-1b)를 포함하고, 상기 가이드 돌기(126-1b)는 상기 컨테이너(126-3)에 있는 가이드 홈(126-3b)에 결합되고, 그 가이드 홈(126-3b)을 따라 이동가능한, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 워터펌프(108)의 출구 부분에 일측 말단이 연결되는 에어공급관(130)과;
    상기 에어공급관(130)의 타측 말단에 설치되어 고압의 공기를 상기 출수관(120)으로 불어넣어 상기 출수관(120) 내부에 남아있는 액체를 바깥으로 밀어내는 에어펌프(128);를 추가로 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 온도변환탱크(112)의 상단에 연결되어 팽창하는 액체나 공기를 배출하는 벤트관(124)과;
    상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체를 가열하는 히터(114)와;
    상기 온도변환탱크(112)에 설치되어 상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체의 온도를 감지하는 온도센서(118);를 추가로 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도변환탱크(112)의 내부에서 상기 출수관(120)의 말단은 상기 벤트관(124)의 말단 보다 h 높이만큼 더 낮은 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  11. 제2항 또는 제9항에 있어서,
    상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체의 수위를 감지하는 온도변환탱크 수위센서(134)와;
    상기 저장탱크(102)에 저장된 액체의 수위를 감지하는 저장탱크 수위센서(135)와;
    상기 온도변환탱크(112)에 저장된 액체를 냉각하는 냉각장치(136);를 추가로 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  12. 제1항에 있어서,
    뚜껑(126-2)의 윗면에 버튼스프링(126-7a)이 삽입된 상태에서 설치되며, 위쪽으로 돌출된 상태에서 상기 레버(126-4)의 안쪽면과 만나면서 상기 레버(126-4)가 위쪽으로 올라오지 못하게 고정하는 레버고정버튼(126-7);을 추가로 포함하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 온도변환탱크(112)는 상기 저장탱크(102)의 기저보다 낮은 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 회전식 추출챔버를 구비한 음료생성장치.
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