KR101738839B1 - 복사열 조절 셔터를 가진 커피 로스터 - Google Patents

복사열 조절 셔터를 가진 커피 로스터 Download PDF

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Abstract

모터가 설치된 본체; 본체 안에 설치된 상부 챔버와 하부 챔버로 구성된 로스팅 챔버; 밖으로 돌출된 배기관이 중심부에 형성된 상면, 중심부에 유입구가 형성된 하면, 상면과 하면의 테두리를 에워싸는 원통 형상의 측면, 및 측면이 하면 아래 소정 거리 연장되어 형성된 개구부로 구성되며, 상부 챔버 내부 위쪽에 설치된 연소관; 상면과 하면 사이에 위치하는 히터; 히터와 연소관 사이에 기체유동이 가능하게 형성된 연소공간; 및 하면 아래쪽에 설치되며, 개구부를 닫거나 열 수 있는 셔터로 구성되며, 셔터가 열리면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되어 커피콩이 가열되는 동시에 연소공간에서 유기물이 열분해되고, 셔터가 닫히면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 것이 차단되어 커피콩이 ?각되는 동안 유기물은 연소공간에서 열분해되는 로스터.

Description

복사열 조절 셔터를 가진 커피 로스터 {Coffee .roaster having a shutter for controlling radiant heat}
커피콩을 볶을 때 생기는 연기와 냄새를 효율적으로 저감시킬 수 있는 로스터를 제공한다. 구체적으로는 히터가 커피콩을 가열하고, 연기와 냄새를 열분해하는, 두 가지 기능을 동시에 하는 로스터에 복사열을 조절하는 셔터가 제공된다. 셔터가 열리면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되어 커피콩이 가열되는 동시에 유기물이 열분해되고, 셔터가 닫히면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 것이 차단되어 커피콩이 냉각되는 동안 유기물은 열분해된다.
커피콩을 볶을 때 증기와 함께 연기와 냄새가 발생한다. 로스팅 과정 중 혐기적 조건이 형성되어 커피콩의 건조가 진행될수록 더욱 심한 연기와 냄새가 발생한다. 이러한 연기와 냄새는 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염, 불쾌감을 유발하는 원인이 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 다양한 방식의 기술이 도입된 커피 로스터가 출시되었다.
커피 로스터는 가열방식에 따라 직화식, 반열풍식, 그리고 열풍식으로 구분된다. 어떤 가열방식을 사용하여도 커피콩을 볶을 때에는 연기와 냄새가 발생하는데, 이를 적절히 처리하기 위하여는 많은 비용과 노력이 필요하다. 연기와 냄새를 처리하는 손쉬운 방법은 로스터에 연통을 설치하여 연기와 냄새를 외부로 배기하는 것이다. 그러나, 이 방법은 주위 사람들에게 불편을 주어 민원이 제기될 수 있다. 다른 방법으로는 로스터에 집진장치를 부착시키고, 애프터 버너를 설치하여 연기와 냄새를 재연소하여 제거하는 것으로서, 이 방법은 많은 공간이 필요하고, 장치의 설치 및 유지에 필요한 비용이 크다는 단점이 있다.
특히, 가정용 소형 로스터에는 연기와 냄새를 제거하는 장치가 설치되어 있지 않아 커피콩을 볶은 후 창문을 열고 환기를 시켜야만 하는 불편함이 있다.
한편, 종래의 제연장치가 구비된 커피 로스터는 커피콩을 가열하는 가열수단과 로스팅 과정에서 발생하는 연기와 냄새를 제거하는 재연소 장치가 별도로 설치되어 구조적으로 복잡하고 에너지 효율성이 낮다.
종래의 커피 로스터는 또한 커피콩을 가열하는 로스팅 챔버와 가열된 커피콩을 냉각시키는 냉각 챔버가 별도로 구비된다.
하나의 가열수단으로 커피콩을 가열하고, 연기와 냄새를 제거하는 두 기능을 하면 에너지를 절감할 수 있어 바람직하다. 또한, 하나의 챔버에서 커피콩을 볶고, 볶아진 커피콩을 냉각시킬 수 있다면 공간활용이 효율적이어서 바람직하다.
본 발명은 하나의 히터로 커피콩을 볶고, 볶음 과정 중 발생하는 연기와 냄새를 열분해하여 에너지를 절감하는 로스터를 제공한다. 또한 하나의 로스팅 챔버를 커피콩을 볶는 용기로 사용하거나, 또는 볶아진 커피콩을 냉각하는 용기로도 사용되게 조절이 가능한 복사열 조절 셔터가 구비된 로스터를 제공한다.
10-0887985 (커피 볶음기 및 그 제어방법). 10-1310811 (로스터). 10-1199451 (커피 로스터) 10-1272459 (커피 로스터) US 4,871,901 (Control device for a coffee roaster) US 6,382,087 B1 (Coffee bean roaster with recirculated, filtered exhaust airflow) US 7,143,686 B1 (Coffee roasting apparatus and method)
복사열 조절 셔터(shutter)를 설치하여 커피콩을 볶을 때 발생하는 연기와 냄새(이하 유기물로 표기)를 효율적으로 열분해하는 로스터를 제공한다. 복사열 조절 셔터는 하나의 로스팅 챔버를 커피콩을 볶는 용기로 사용하거나, 또는 볶아진 커피콩을 냉각하는 용기로도 사용될 수 있게 하여 로스팅 챔버의 공간활용을 높힌다. 셔터를 선택적으로 조절하여 로스팅 챔버안의 커피콩을 가열하는 동시에 유기물을 열분해하고, 또는 커피콩이 냉각되는 동안 유기물을 열분해되는 방법을 제공하는 것이다.
모터가 설치된 본체; 본체 안에 설치된 상부 챔버와 하부 챔버로 구성되고, 하부 챔버 내부 바닥에 교반기가 형성된 수직 방향 원통 형상의 로스팅 챔버; 밖으로 돌출된 배기관이 중심부에 형성된 상면, 중심부에 유입구가 형성된 하면, 상면과 하면의 테두리를 에워싸는 원통 형상의 측면, 및 측면이 하면 아래 소정 거리 연장되어 형성된 개구부로 구성되며, 상부 챔버 내부 위쪽에 설치된 연소관; 상면과 하면 사이에 위치하는 원통 형상의 히터; 히터와 연소관이 서로 소정 간격 이격되여 기체유동이 가능하게 형성된 연소공간; 및 하면 아래쪽에 설치되며, 개구부를 닫거나 열 수 있는 셔터(shutter)로 구성되며,
히터가 온(on)인 상태에서 셔터가 커피콩의 가열을 시작하거나 종료할 수 있는 독립적인 조절장치 역할을 하고,
셔터가 열리면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되어 커피콩이 가열되는 동시에 연소공간에서 유기물이 열분해되고, 셔터가 닫히면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 것이 차단되어 커피콩이 냉각되는 동안 유기물은 연소공간에서 열분해되는 것을 특징으로 하는 로스터에 의해 달성된다.
여기서, 상부 챔버와 하부 챔버가 서로 분리 가능하게 연결되고, 로스팅 챔버에 생긴 유기물은 유입구를 통해 연소공간으로 유입된다.
또한, 하면이 광을 투과시키는 석영, 세라믹 글라스 또는 내열 유리 중 어느 한 재질로 이루어지고, 상면과 측면은 빛을 반사하는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 배기관의 말단이 상부 챔버를 관통하여 외부와 공기 소통이 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 로스팅 챔버내 유기물이 다른 곳으로 새지 않고 유입구로 유입되어 배기관을 통해서만 외부로 배출되는 것이 바람직하다.
또한, 셔터가 광을 반사하는 재질로 이루어지고, 셔터가 닫히면 히터의 복사열을 위쪽으로 반사하고 셔터와 개구부 사이에 형성된 틈을 통해 유기물이 통과할 수 있도록 배치된 것이 바람직하다.
또한, 셔터가 10°- 180° 사이의 각도로 회동하는 힌지에 연결된 한 쌍의 반원으로 구성되어 개구부의 닫힌 면적을 다양하게 늘리거나 줄일 수 있도록 배치된 것이 바람직하다.
또한, 히터가 복사열을 공급하여 커피콩을 가열하고, 또 연소공간의 유기물을 열분해 하는 두 기능을 동시에 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 로스터는, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 히터가 복사열을 공급하여 커피콩을 가열하고, 또 연소공간의 유기물을 열분해하는 두 기능을 동시에 하여 에너지가 절감된다.
둘째, 로스팅 챔버를 커피콩을 볶는 용기로 사용되거나, 또는 볶아진 커피콩을 냉각하는 용기로도 사용되게 조절이 가능한 셔터가 구비되어 로스팅 챔버의 공간활용도가 높다.
셋째, 셔터를 선택적으로 조절하여 로스팅 챔버안의 커피콩을 가열하는 동시에 유기물을 열분해하고, 또는 커피콩이 냉각되는 동안 유기물을 열분해하여 연기와 냄새가 현저히 저감된다.
도 1 은 로스터(10)의 전체적인 구성을 보여주는 단면도.
도 2 는 히터(40)와 연소관(50)의 분해 사시도.
도 3a 는 셔터(70)의 사시도.
도 3b 는 도 3a 의 3b-3b 를 절개한 단면도.
도 4 는 개구부(58)가 열린 상태를 보여주는 확대 단면도.
도 5 는 셔터(70)에 의해 개구부(58)가 닫힌 상태를 보여주는 확대 단면도.
상기 목적외에 본 발명의 다른 특징 및 작용을 이하 실시예를 통해 상세히 설명하고자 한다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 로스터(10)는 모터(22)가 설치된 본체(20); 본체(20) 안에 설치된 로스팅 챔버(30); 로스팅 챔버(30) 내부 위쪽에 설치된 연소관(50); 열을 발산하는 히터(40); 및 연소관(50) 하방에 설치된 셔터(70)를 포함하여 구성된다.
본체(20) 안에는 상부 챔버(32)와 하부 챔버(34)로 구성되고, 수직 방향 원통 형상을 한 로스팅 챔버(30)가 구비된다. 상부 챔버(32)와 하부 챔버(34)는 서로 분리 가능하게 연결된다. 상부에 형성된 개구를 통해 커피콩을 수용하는 하부 챔버(34) 내부 바닥에는 커피콩을 교반할 수 있는 교반기(36)가 설치된다. 본체(20) 하부에는 모터(22)가 설치되며, 모터(22)는 교반기(36)와 체결되어 회전운동을 할 수 있다. 하부 챔버(34)의 외측면에는 손잡이(38)가 부착된다.
본체(20)의 내부 모터(22) 아래쪽에는 승강부(미도시)가 설치될 수 있다. 승강부는 모터(22)의 상하 이동을 가능하게 하여 하부 챔버(34)를 상부 챔버(32)에 부착 또는 탈착시킬 수 있다.
상부 챔버(32)는 하부에 개구가 형성된 원통 형상으로 그 내부 위쪽에는 연소관(50)이 설치된다. 연소관(50)은 밖으로 돌출된 배기관(62)이 중심부에 형성된 원판 형상의 상면(52), 중심부에 원형 유입구(64)가 형성된 원판 형상의 하면(54), 상면(52)과 하면(54)의 테두리를 에워싸는 원통 형상의 측면(56), 그리고 측면(56)이 하면(54) 아래 소정 거리 연장되어 형성된 개구부(58)로 구성된다.
상면(52)과 하면(54) 사이에는 인가되는 전기를 사용하여 열을 발산하는 히터(40)가 위치한다. 히터(40)와 연소관(50)은 서로 소정 간격 이격되며, 그 간격 사이에 기체유동이 가능한 연소공간(44)이 형성된다.
연소관(50)은 히터(40)을 둘러싸아 히터(40)가 발산되는 열을 연소공간(44)에 가두었다가 다시 방출하는 일종의 열 저수지(heat reservoir)와 같은 역할을 한다. 연소공간(44)은 600 - 700 ℃ 사이의 온도로 유지됨으로써 이곳에서 유기물을 열분해시킬 수 있다. 히터(40)의 복사열은 하면(54)을 통해 아래쪽으로 공급되어 하부 챔버(34)에 수용된 커피콩을 가열한다. 따라서, 히터(40)는 복사열을 공급하여 커피콩을 가열하고, 또 연소공간(44)의 유기물을 열분해 하는 두 기능을 동시에 할 수 있다.
히터(40)의 복사열을 하면(54)을 통해 아래쪽으로 공급하기 위해서 하면(54)은 광을 투과시키는 석영, 세라믹 글라스 또는 내열 유리 중 어느 한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상면(52)과 측면(56)은 광을 반사하는 재질로 이루어진다.
유입구(64)는 하면(54)의 중심부에 형성된 원 형상의 개구이다. 히터(40)의 복사열에 의해 가열된 커피콩으로부터 발생하는 유기물은 유입구(64) 통해 연소공간(44)으로 유입되어 열분해된다.
배기관(62)은 상면(52)의 중심 외부쪽으로 돌출되게 형성된 관으로 연소공간(44)과 공기소통이 가능하게 연결된다. 배기관(62)의 말단은 상부 챔버(32)를 관통하여 외부와 공기소통이 가능하게 배치된다.
로스팅 챔버(30)내 유기물은 다른 곳으로 새지 않고 유입구(64)로 유입되어 배기관(62)을 통해서만 외부로 배출된다.
하면(54) 아래쪽에는 개구부(58)를 닫거나 열 수 있는 셔터(70)가 설치된다. 셔터(70)는 광을 반사하는 재질로 이루어지거나 또는 광을 반사하는 재질로 덮혀, 셔터(70)가 개구부(58)를 닫았을 때 셔터(70)가 히터(40)의 복사열을 위쪽으로 반사하도록 형성된다. 도 3a 와 도 3b 를 참조하면, 셔터(70)는 10°- 180°사이의 각도(x°)로 회동하는 힌지에 연결된 한 쌍의 반원으로 구성되어 개구부(58)의 닫힌 면적을 다양하게 늘리거나 줄일 수 있도록 배치된다.
셔터(70)가 열리면 히터(40)의 복사열이 아래쪽으로 전달되어 커피콩이 가열되는 동시에 연소공간(44)에서 유기물이 열분해되고, 셔터(70)가 개구부(58)를 닫으면 히터(40)의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 것이 차단되어 커피콩이 냉각되는 동안 유기물은 연소공간(44)에서 열분해된다.
셔터(70)가 닫히면 히터(40)의 복사열이 더 이상 커피콩으로 전달되지 않지만, 이미 가열된 커피콩으로부터 5 - 10분 정도 유기물이 발생한다. 이 경우, 히터(40)를 계속 온(on) 상태로 유지하면, 하부 챔버(34)로 공급되는 복사열은 차단되어도 커피콩이 식는 동안 발생하는 유기물은 연소공간(44)에서 열분해된다. 따라서, 셔터(70)는 로스팅 챔버(30)를 커피콩을 볶는 용기로 사용되거나, 또는 볶아진 커피콩을 냉각하는 용기로도 사용되게 조절할 수 있어 로스팅 챔버(30)의 공간활용을 높힌다.
볶음 과정은 커피콩을 가열하는 로스팅 단계와 로스팅이 끝난 후에 커피콩을 식히는 냉각 단계로 구분할 수 있다. 각각의 단계마다 로스터(10)의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1 과 도 4 는 로스팅 단계의 로스터(10) 작동 상태를 도시한 것이다. 로스팅 단계에서 히터(40)는 온(on) 상태를 유지하고, 셔터(70)가 접혀 개구부(58)는 열린 상태이다. 히터(40)가 연소공간(44)을 가열할 뿐만 아니라 그 복사열을 하면(54)을 통해 아래쪽으로 공급하여(R1) 커피콩을 가열한다. 가열된 커피콩에서 발생하는 유기물은 개구부(58) 위쪽으로 상승하며(F0) 유입구(64)를 통해 연소공간(44)으로 유입된다(F2). 유기물은 연소공간(44)을 통과하는 도중 가열수단(40)에 의해 열분해된다(F3). 연소공간(44)을 통과한 기체는 배기관(62)를 통해 외부로 배출된다(F4).
도 5 는 냉각 단계의 로스터(10) 작동 상태를 도시한 것이다. 냉각 단계에서 히터(40)는 온(on) 상태를 유지하고, 셔터(70)가 펼쳐져 개구부(58)는 닫힌 상태이다. 히터(40)의 복사열이 셔터(70)에 의해 반사되어(R2) 커피콩이 냉각되기 시작한다. 이미 가열된 커피콩이 완전히 냉각될때까지 5 - 10분 정도 유기물이 로스팅 챔버(30) 안에 발생한다. 이 유기물은 셔터(70)와 개구부(58) 사이에 형성된 틈을 통해 개구부(58) 위쪽으로 이동한다(F1). 유기물은 유입구(64)를 통해 연소공간(44)으로 유입되고(F2), 연소공간(44)을 통과하는 도중 가열수단(40)에 의해 열분해된다(F3). 연소공간(44)을 통과한 기체는 배기관(62)를 통해 외부로 배출된다(F4).
커피콩이 상온으로 식으면 냉각단계는 종료된다. 냉각단계가 끝나면 히터(40)는 오프(off) 상태가 되고, 로스팅 챔버(30)내에는 더 이상 유기물이 생기지 않는다.
종래의 로스터는 히터를 온/오프(on/off) 시켜 커피콩의 가열을 시작하거나 종료시킨다. 히터가 커피콩을 가열하는 동시에 발생하는 유기물을 열분해하는 로스터의 경우 히터의 온/오프(on/off)를 조절하는 것만으로 두 가지 기능을 만족스럽게 할 수 없다.
본 발명이 제공하는 로스터(10)는 셔터(70)를 선택적으로 조절하여 로스팅 챔버(30)를 커피콩을 볶는 용기, 또는 볶아진 커피콩을 냉각하는 용기 두 용도로 사용할 수 있어 로스팅 챔버(30)의 공간활용이 효율적이다. 또한, 히터(40)가 온(on)인 상태에서 개구부(58)를 개폐하는 셔터(70)가 커피콩의 가열을 시작하거나 종료할 수 있는 독립적인 조절장치 역할을 한다. 특히, 로스팅이 끝난 커피콩을 냉각할 때 뜨거운 커피콩으로부터 발생하는 유기물을 열분해하는데 효과적이다. 셔터(70)가 개구부(58)를 닫으면 커피콩이 냉각되기 시작하고 히터(40)는 온(on) 상태를 유지하여 커피콩이 완전히 식을 때까지 발생하는 유기물을 열분해할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 청구의 범위에 의해서만 단지 제한된다.
10: 로스터 20: 본체
22: 모터 30: 로스팅 챔버
32: 상부 챔버 34: 하부 챔버
36: 교반기 38: 손잡이
40: 히터 44: 연소공간
50: 연소관 52: 상면
54: 하면 56: 측면
58: 개구부 62: 배기관
64: 유입구 70: 셔터
F0: 로스팅 챔버(30)의 유기물이 개구부(58) 위쪽으로 이동하는 흐름.
F1: 로스팅 챔버(30)의 유기물이 셔터(20)와 개구부(58) 사이의 틈을 통과하는 흐름.
F2: 유기물이 유입구(64)를 통과하여 연소공간(44)으로 이동하는 흐름.
F3: 연소공간(44)을 이동하면서 열분해 되는 기체의 흐름.
F4: 배기관(62)을 통해 외부로 빠져나오는 기체의 흐름.
R1: 하면(54)를 통과한 히터(40)의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 방향.
R2: 하면(54)를 통과한 히터(40)의 복사열이 셔터(70)에 의해 반사되는 방향.

Claims (10)

  1. 모터가 설치된 본체;
    본체 안에 설치된 상부 챔버와 하부 챔버로 구성되고, 하부 챔버 내부 바닥에 교반기가 형성된 수직 방향 원통 형상의 로스팅 챔버;
    밖으로 돌출된 배기관이 중심부에 형성된 상면, 중심부에 유입구가 형성된 하면, 상면과 하면의 테두리를 에워싸는 원통 형상의 측면, 및 측면이 하면 아래 소정 거리 연장되어 형성된 개구부로 구성되며, 상부 챔버 내부 위쪽에 설치된 연소관;
    상면과 하면 사이에 위치하는 원통 형상의 히터;
    히터와 연소관이 서로 소정 간격 이격되여 기체유동이 가능하게 형성된 연소공간; 및 하면 아래쪽에 설치되며, 상기 개구부를 닫거나 열 수 있는 셔터로 구성되며,
    히터가 온(on)인 상태에서 셔터가 커피콩의 가열을 시작하거나 종료할 수 있는 독립적인 조절장치 역할을 하고,
    셔터가 열리면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되어 커피콩이 가열되는 동시에 연소공간에서 유기물이 열분해 되고, 셔터가 닫히면 히터의 복사열이 아래쪽으로 전달되는 것이 차단되어 커피콩이 냉각되는 동안 유기물은 연소공간에서 열분해되는 것을 특징으로 하는 로스터.
  2. 제 1 항에 있어서, 로스팅 챔버에 생긴 유기물이 유입구를 통해 연소공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 로스터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상부 챔버와 하부 챔버가 서로 분리 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 로스터.
  4. 제 1 항에 있어서, 하면이 광을 투과시키는 석영, 세라믹 글라스 또는 내열 유리 중 어느 한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로스터.
  5. 제 1 항에 있어서, 배기관의 말단이 상부 챔버를 관통하여 외부와 공기 소통이 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 로스터.
  6. 제 1 항에 있어서, 로스팅 챔버내 유기물이 다른 곳으로 새지 않고 유입구로 유입되어 배기관을 통해서만 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 로스터.
  7. 제 1 항에 있어서, 셔터가 개구부를 닫았을 때 셔터가 히터의 복사열을 위쪽으로 반사하도록 형성된 것을 특징으로 하는 로스터.
  8. 제 1 항에 있어서, 셔터와 개구부 사이에 형성된 틈을 통해 유기물이 통과할 수 있도록 셔터가 배치된 것이 것을 특징으로 하는 로스터.
  9. 제 1 항에 있어서, 셔터가 10°- 180°사이의 각도(x°)로 회동하는 힌지에 연결된 한 쌍의 반원으로 구성되어 개구부의 닫힌 면적을 다양하게 늘리거나 줄일 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 로스터.
  10. 제 1 항에 있어서, 히터가 복사열을 공급하여 커피콩을 가열하고 또 연소공간의 유기물을 열분해 하는 두 기능을 동시에 하는 것을 특징으로 하는 로스터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003102453A (ja) 2001-09-28 2003-04-08 Dainichi Co Ltd コーヒー豆焙煎器
KR100887985B1 (ko) 2006-10-13 2009-03-09 송유진 커피 볶음기 및 그 제어방법
KR101451063B1 (ko) 2014-01-21 2014-10-14 이영희 열분해 기능을 가진 볶음기

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