KR101772620B1 - 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초미세기포수를 이용하여 원두로부터 커피를 추출할 수 있는 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 초미세기포수를 이용하여 원두에서 커피를 추출할 경우, 상기 초미세기포수가 차가워도 뜨거운 생수로 추출하는 경우와 비슷한 수준의 추출 효율을 가질 수 있기 때문에, 차가운 원두 커피를 바로 제조할 수 있고, 이러한 원리를 이용하여 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커를 제조할 수 있으며, 초미세기포는 자체적으로 살균작용을 하기 때문에 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커는 종래의 커피 메이커보다 세척을 자주 할 필요가 없다.

Description

초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법{COFFEE MAKER INCLUDING DEVICE FOR GENERATING NANOBUBBLE AND PREPARING METHOD FOR COFFEE USING BY NANOBUBBLE-WATER}

본 발명은 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초미세기포수를 이용하여 원두로부터 커피를 추출할 수 있는 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 커피 메이커 및 초미세기포수를 이용한 커피액 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 커피 메이커는 히터에 의해 가열된 물을 커피가루가 수용된 추출기에 공급하여 커피액을 우려내는 기기이다. 이러한 커피 메이커는 인스탄트 커피보다 그 향이 우수하여 커피 본래의 맛을 즐길 수 있는 장점이 있다. 그러나 종래의 커피 메이커는 커피 추출 효율을 높이기 위해 고온의 물을 이용할 수 밖에 없어서 뜨거운 커피만 제조할 수 있는 한계가 있고, 이때문에 차갑게 만들기 위해 따로 얼음을 준비해야 하는 번거로움이 있으며, 커피 메이커 내 물통을 자주 세척해줘야 하는 단점이 있다.

차가운 원두 커피로는 차가운 물에 원두를 침지시킨 후 하루 동안 천천히 추출시키는 방법으로 제조되는 더치(Dutch) 커피가 있지만, 물이 담궈져 있는 상태로 오랫동안 추출되기 때문에, 더치 커피 추출기 내부에 병원균 등이 번식할 우려가 있고, 추출하는데 너무 오랜 시간이 걸리는 단점이 있다.

차가운 원두 커피를 제조하기 위한 커피 메이커를 공지한 한국공개특허 제1999-0058602호가 있지만, 단순히 얼음물만을 사용하기 때문에 커피 추출 효율이 매우 나쁜 단점이 있다.

따라서, 차가운 원두 커피를 빠르게 제조할 수 있으면서도 추출 효율이 우수하고, 세척을 자주할 필요가 없는 커피 메이커를 개발할 필요가 있다.

한국공개특허 제1999-0058602호

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 원두를 초미세기포수로 추출하여 커피액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 초미세기포 생성 장치, 상기 초미세기포 생성 장치에 물을 공급하기 위한 물 저장부, 상기 초미세기포 생성 장치에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부, 상기 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포수를 공급받아 원두로부터 커피를 추출하는 커피 추출부, 및 상기 추출부에서 추출된 커피를 보관하기 위한 커피 저장부를 포함하는 커피 메이커를 제공한다.

상기 커피 메이커는, 상기 초미세기포수가 가열되는 부위인 가열관, 상기 가열관에 열을 가해주는 히터부, 및 추출된 커피액을 보온시켜주는 보온판을 추가로 포함할 수 있다.

상기 초미세기포 생성 장치는 물 저장부와 연결된 물 분출관, 및 공기 공급부와 연결된 공기 분출관이 연결된 공기-물 혼합류 분출관;

상기 초미세기포 생성 장치 내부의 상부에 위치하고, 상기 공기-물 혼합류 분출관의 분출구와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 상기 공기-물 혼합류 분출관을 통해 분출된 공기-물 혼합류를 관통시킴으로써, 상기 공기-물 혼합류에 포함되어 있는 공기를 미세화 하는 1차 다공판;

상기 초미세기포 생성 장치 내부에, 상기 1차 다공판의 아래 공간에 상호 이격되어 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판을 관통한 공기-물 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 공기-물 혼합류 내 공기를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포수를 생성하는 2차 다공판, 및

상기 생성된 초미세기포수를 배출하는 배출구를 포함할 수 있다.

상기 1차 다공판 및 상기 2차 다공판의 관통공 직경이 5 내지 15mm이고, 상기 관통공이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30 내지 90%일 수 있다.

상기 초미세기포 생성 장치는 복수개로 직렬 연결된 형태일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원두를 초미세기포수로 추출하여 커피액을 제조하는 방법을 제공한다.

상기 커피액은 상기 본 발명에 따른 커피 메이커를 이용하여 추출될 수 있다.

본 발명에 따라 초미세기포수를 이용하여 원두에서 커피를 추출할 경우, 상기 초미세기포수가 차가워도 뜨거운 생수로 추출하는 경우와 비슷한 수준의 추출 효율을 가질 수 있기 때문에, 차가운 원두 커피를 바로 제조할 수 있고, 이러한 원리를 이용하여 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커를 제조할 수 있으며, 초미세기포는 자체적으로 살균작용을 하기 때문에 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커는 종래의 커피 메이커보다 세척을 자주 할 필요가 없다.

도 1은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 상기 도 1의 초미세기포수를 가열시킬 수 있는 장치가 추가로 장착된 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 상기 도 3의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 6은 상기 도 4의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 7은 상기 도 3 및 4의 일 실시예에 구비된 1차 다공판을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도이다.
도 8은 상기 도 3의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도이다((a)와 (b)의 형태가 상하 교대로 구비됨).
도 9는 도 4의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 이하의 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성 요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축적대로 도시된 것이 아니라, 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 정의한다.

"초미세기포"는 입경이 1㎛ 미만이고, 육안으로 확인이 불가능한 기포를 의미하는 것으로, "나노버블" 또는 "나노기포"라고도 한다.

"초미세기포수"는 초미세기포가 녹아있는 물로서, 약 20℃에서 대략 1시간 방치했을 때, 초미세기포의 농도 감소율이 20% 미만인 물을 의미한다.

어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 커피 메이커에 초미세기포수를 가열시킬 수 있는 장치가 추가로 장착된 다른 일 실시예의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커는, 초미세기포 생성 장치(10), 초미세기포 생성 장치(10)에 물을 공급하기 위한 물 저장부(11), 초미세기포 생성 장치(10)에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부(14), 초미세기포 생성 장치(10)에서 생성된 초미세기포수를 공급받아 원두로부터 커피를 추출하는 커피 추출부(16), 커피 추출부(16)에서 추출된 커피를 보관하기 위한 커피 저장부(18)를 포함한다.

본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피메이커의 일 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(20) 내부의 일측에 초미세기포 생성 장치(10), 초미세기포 생성 장치(10)에 물을 공급할 수 있는 물 저장부(11), 및 초미세기포 생성 장치(10)에 공기를 공급할 수 있는 공기 공급부(14)가 구비된다. 초미세기포 생성 장치(10)에, 물 저장부(11)로부터 물 공급관(13)을 통해 물이 공급되고 공기 공급부(14)로부터 공기가 공급되면 초미세기포수가 생성된다. 초미세기포 생성 장치(10)에 물 및 공기가 공급될 때에는 초미세기포 생성 장치(10)의 용량에 따라 적당한 압력을 가해줄 필요가 있고. 따라서 물 공급관(13) 및 공기 공급부(14)는 각각 물 공급 압력 조절기(12) 및 공기 공급 압력 조절기(15)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 물 공급 압력 조절기(12)는 물 저장부(11)로부터 물을, 공기 공급 압력 조절기(13)는 외부로부터 공기를 빨아들여 초미세기포 생성 장치(10) 내부로 공급하고, 필요에 따라 물 및 공기를 적절히 가압하여 공급할 수 있다. 물 공급 압력 조절기(12) 및 공기 공급 압력 조절기(15)의 압력 세기 및 전원을 조절할 수 있는 스위치(도면에 미도시)는 본체(20) 외부에 포함될 수 있다. 한편, 공기 공급부(14)는 초미세기포 생성 장치(10)가 없는 다른 끝단에 산소 발생 장치를 포함할 수 있다. 아울러, 도 1에 물 저장부(11) 및 공기 공급부(14)를 초미세기포 생성 장치(10)의 상부에 배치하여 표현하였으나, 물 저장부(11) 및 공기 공급부(14)가 초미세기포 생성 장치(10)와 연결이 가능하다면 어떠한 형태로 배치되어도 무방하다.

덧붙여, 도 1에 물 저장부(11) 및 공기 공급부(14)를 다른 공간에 격리시켜 배치하였으나, 서로의 작동을 방해하지 않는다면 어떠한 형태로든 배치되어도 무방하다.

물 저장부(11)는 내부에 먼지나 이물질, 오염물질 등이 들어가지 않도록 상부에 뚜껑(도면에 미도시)을 포함할 수 있고, 또는 물 저장부 수용 공간(21)의 상부에 뚜껑(22)이 마련될 수 있으며, 뚜껑(22)은 일측이 개폐 가능하도록 본체(20)와 힌지 결합될 수 있다.

초미세기포 생성 장치(10)에서 생성된 초미세기포수는 초미세기포 생성 장치에서 인출된 급수관(19)를 통해 커피 추출부(16)에 공급된다. 커피 추출부(16)는 급수관(19)으로부터 초미세기포수를 공급받아 커피액을 우려낸다. 커피 추출부(16)의 내부는 깔때기 형상으로 되어 있고, 세척 및 필터지 교환을 용이하게 하기 위해서 본체(20)로부터 분리가 가능하다. 또한, 커피 추출부(16)의 저면에는 초미세기포수에 의해 우려진 커피액이 외부로 유출될 수 있도록 추출구(17)가 마련된다. 커피액 추출 시, 커피 추출부(16)의 깔때기 형상의 내측에는 교환이 가능한 여과용 필터(도면에 미도시)가 삽입되고, 상기 여과용 필터 내에 커피가 추출될 수 있는 원재료(예를 들어, 원두)가 수용된다. 이후, 급수관(19)을 통해 공급된 초미세기포수가 상기 수용된 원재료를 통과하면서 커피액을 우려내고, 상기 우려낸 커피액은 여과용 필터를 통과하면서 커피 추출구(17)를 통해 커피 저장부(18)로 수용된다. 상기 여과용 필터 내측에는 수용되어 있던 원재료가 걸러져서 남아 있다.

커피 저장부(18)는 커피 추출구(17)를 통해 배출되는 커피액을 받아서 저장하기 위한 것으로서, 일반적으로 투명부재로 마련된다.

커피를 추출하기 위해서는 일반적으로 뜨거운 물이 필요하기 때문에, 종래의 커피 메이커는 반드시 물을 가열하기 위한 히터 장치를 포함하지만, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예는 히터 장치를 포함하지 않는다. 이는 초미세기포 생성 장치(10)를 포함하기 때문에 가능한 것인데, 초미세기포가 파열될 때 초음파를 포함하는 충격파가 매우 빠르게 튀어나와 원두에 충격을 가하기 때문에 차가운 초미세기포수로도 추출 효율이 매우 우수하다. 따라서, 초미세기포 생성 장치(10)를 포함하는 본 발명의 커피 메이커는 차가운 원두 커피도 바로 제조할 수 있다. 차가운 원두 커피로는 더치(Dutch) 커피가 있는데, 더치 커피는 제조에 평균 하루가 걸리고 오랜 시간 동안 물에 원두를 침지하여 추출하기 때문에 세균 번식의 우려가 있지만, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 본 발명의 커피 메이커는 단 몇 초 또는 몇 분 만에 차가우면서도 향이 진하고 좋은 원두커피를 제조할 수 있어 세균 번식의 우려가 없다. 또한, 초미세기포는 파열될 때 프리 라디칼이 발생하여 유해 화학물질이나 미생물을 분해하기 때문에 강력한 살균 효과를 갖고 있어, 초미세기포수를 이용하면 커피 메이커를 자주 세척할 필요가 없는 점에서 편의성이 있다.

본 발명에 따른 커피 메이커는 초미세기포수로 커피를 추출하기 때문에 고온의 물이 필요 없지만, 뜨거운 커피를 선호하는 사용자를 만족시키기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커피 메이커는 가열관(23), 히터부(25), 및 보온판(26)을 추가로 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 커피 메이커는 도 1에 도시된 일 실시예에, 급수관(19)에서 공급되는 초미세기포수가 가열되는 부위인 가열관(23), 가열관(23)에 열을 가해주는 히터부(25), 가열관(23)에서 뜨거워진 초미세기포수를 추출부에 공급하는 급탕관(24) 및 추출된 커피액을 보온시켜주는 보온판(26)을 추가로 포함할 수 있다.

히터부(25)의 하단에는 가열관(23)이, 상단에는 보온판(26)이 구비되며, 보온판(26)은 커피 저장컵(18)의 하단에 마련된다. 가열관(23)은 일측에 초미세기포 생성 장치(10)로부터 인출된 급수관(19)이 연결되고, 타측에는 추출부(16)에 초미세기포수를 공급하기 위한 급탕관(24)이 연결된다.

히터부(25)는 가열관(23)에 열을 가해서 초미세기포 생성 장치(10)로부터 공급된 초미세기포수를 가열하고, 또한 커피 저장컵(18)의 저면에 마련되어 있는 보온판(26)을 뜨겁게 하여 추출된 커피액을 보온시킨다.

초미세기포수를 뜨겁게 만들기 위한 장치를 포함하는 도 2에 도시된 일 실시예는 히터부(25)의 전원을 on-off 할 수 있는 스위치(27)를 포함할 수 있다. 차갑게 커피를 추출할 경우에는 스위치(27)로 히터부(25)의 전원을 끔으로서 초미세기포수가 가열되지 않도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 일 실시예의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 다른 일 실시예의 단면도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 초미세기포 생성 장치(10)는, 물 저장부(11)와 연결된 물 분출관(132) 및 공기 공급부(14)와 연결된 공기 분출관(134)이 연결된 공기-물 혼합류 분출관(130), 초미세기포 생성 장치 내부(151)의 상부에 위치하고, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 공기-물 혼합류 분출관(130)을 통해 분출된 공기-물 혼합류를 관통시킴으로서 상기 공기-물 혼합류에 포함되어 있는 공기를 미세화 하는 1차 다공판(110), 초미세기포 생성 장치 내부(151)에서, 1차 다공판(110)의 아래 공간에 상호 이격되어 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판(110)을 관통한 공기-물 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 공기-물 혼합류 내 공기를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포수를 생성하는 2차 다공판(120), 및 상기 생성된 초미세기포수를 배출하는 배출구(140)를 포함한다. 배출구(140)는 급수관(19)과 연결된다.

초미세기포 생성 장치(10)는 본 발명의 일 실시예에서는 원기둥형이지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 커피 메이커의 형태에 적합하도록 직육면체형, 삼각기둥형, 또는 구 등의 형상으로도 구현될 수 있다.

공기-물 혼합류 분출관(130)은 물 분출관(132) 및 공기 분출관(134)이 공기-물 혼합류 분출관(130)의 내부(131)로 물 및 공기를 공급하여 공기-물 혼합류를 분출하는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 하부에 위치하여 상방을 향하는 형태로 배치될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 상부에 위치하여 하방을 향하는 형태로 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 하부에 위치하여 상방을 향하는 형태로 배치될 경우, 공기-물 혼합류가 올라갈 때 한 번, 내려올 때 한 번, 즉, 총 두 번 1차 다공판(110)을 통과하게 되어, 도 4의 형태로 배치될 때보다 초미세기포 생성량이 더 많아질 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 형태로 배치될 경우, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133) 입구는 공기-물 혼합류가 1차 다공판(110)을 고르게 통과될 수 있도록 넓게 퍼진 형태가 바람직할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

공기-물 혼합류 분출관(130)의 배치는, 상기 형태에 한정되지 않고, 공기-물 혼합류가 공기-물 혼합류 분출관(130)에서 분출되었을 때, 가장 먼저 1차 다공판(110)을 통과할 수 있는 모든 형태가 바람직할 수 있다.

물 분출관(132) 및 공기 분출관(134)의 배치는 이에 한정되지는 않지만, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기-물 혼합류 분출관(130)에 각각 연결되어, 산소 및 물이 분출관(130)에 따로 공급되는 형태일 수 있고, 또는 물 분출관(132)에 공기 분출관(134)이 혼입되거나 공기 분출관(134)에 물 분출관(132)이 혼입된 형태로 공기-물 혼합류 분출관(130)에 연결되어, 공기-물 혼합류 자체가 분출관(130)에 공급되는 형태일 수 있다.

공기-물 혼합류 분출관(130)에서 분출되는 공기-물 혼합류의 공급 압력은 물 공급 압력 조절기(12) 및 공기 공급 압력 조절기(15)를 통해 조절되며, 상기 공급 압력은 공기-물 혼합류에 의해 1차 다공판(110)이 손상되지 않으면서도, 상기 공기-물 혼합류가 1차 다공판(110)의 관통공을 통과할 수 있는 정도의 압력이면 특별한 제한 없이 적용이 가능하다. 또한, 상기 압력은 공기-물 혼합류 분출관(130)의 길이, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)와 1차 다공판(110) 간의 이격 거리 등에 따라 적합하게 설정될 수 있다.

도 5는 상기 도 3의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이고, 도 6은 상기 도 4의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치(10)는 복수개가 직렬로 연결될 수 있다. 복수 개의 초미세기포 생성 장치(10)는 연결라인(160)을 통해 직렬로 연결되고, 연결라인(160)에는 공기-물 혼합류의 이동을 원활히 하기 위해 압력을 부여할 수 있는 펌프(161)를 설치할 수 있지만, 필수적이지는 않다. 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치(10)를 복수 개로 직렬 연결할 경우, 초미세기포수 내 초미세기포의 농도를 더욱 높일 수 있다.

도 7은 상기 도 3 및 4의 일 실시예에 구비된 1차 다공판(110)을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도이다.

도 7에 도시된 1차 다공판(110)은 공기-물 혼합류 분출관(130)에서 분출된 공기-물 혼합류가 첫 번째로 통과하는 기판으로써, 초미세기포 생성에 매우 중요하다. 1차 다공판(110)은 상기 혼합류에 포함된 공기를 1차적으로 미세화하는 역할을 하고, 물도 미세화시켜 공기와의 접촉 면적을 증가시킴으로서 상기 미세화된 공기의 혼합류 내 농도를 증가시킨다. 1차 다공판(110)의 형태는 이에 한정되지는 않지만, 도 7에 도시된 바와 같이 원형일 수 있고, 초미세기포 생성 장치의 형태에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

1차 다공판(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)와 마주하여 이격된 상태로 설치되거나, 공기-물 혼합류 분출관(130)의 분출구(133)에 장착될 수 있다.

1차 다공판(110)은 단면적이 초미세기포 생성 장치 내부(151)의 단면적과 일치하여 초미세기포 생성 장치 내벽에 꼭 들어맞거나, 초미세기포 생성 장치 내부(151)의 단면적보다 작아서 내벽에 닿지 않는 부분이 존재할 수 있다. 상기 내벽과 1차 다공판 사이에 간격 없이 꼭 들어맞을 경우, 공기-물 혼합류에 섞여있을 수 있는 불순물 등이 1차 다공판의 관통공(112)을 막아서 상기 혼합류가 역류할 수 있는 위험이 있으므로, 1차 다공판(110)과 초미세기포 생성 장치(10) 내벽 간에 틈이 있는 것이 더 바람직하다.

1차 다공판(110)을 챔버 내부(151)의 상부에 위치하도록 도와주는 지지대(111)는, 1차 다공판(110)이 챔버 내벽에 부착될 경우 필요 없지만, 1차 다공판(110)이 초미세기포 생성 장치(10) 내벽과 이격되어 있을 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 초미세기포 생성 장치(10)의 상부와 연결되는 형태로 배치될 수 있고, 또는, 초미세기포 생성 장치(10)의 측면 또는 하부와 연결될 수 있으며, 공기-믈 혼합류 분출관(130) 또는 2차 다공판(120)과 연결될 수 있다. 지지대(111)의 배치는 상기에 한정되지 않고, 1차 다공판(110)이 초미세기포 생성 장치 내부(151)의 상부에 위치하도록 지지할 수 있는 모든 배치가 바람직할 수 있다.

도 8은 상기 도 3의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도((a)와 (b)의 형태가 상하 교대로 구비됨)이고, 도 9는 도 4의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 초미세기포 생성 장치의 상부에서 바라본 정면도이다.

2차 다공판(120)은 1차 다공판(110)에서 미세화된 공기를 더 미세화하고, 혼합류의 흐름을 간섭하여 와류를 발생시킴과 동시에, 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만들어, 물에 녹아있는 초미세기포의 농도를 더욱 증가시킨다. 따라서, 2차 다공판(120)은 공기-물 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만듦과 동시에 와류를 형성하도록 유도하기 위해, 이격되어 복수개 설치되는 것이 바람직하다. 복수개의 2차 다공판(120)은 수직방향을 따라 교호적으로 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 초미세기포 생성 장치(10)에 장착되어 있는 2차 다공판(120)은, 도 8에 도시된 바와 같이 도너츠 형태로써, 도너츠 형태의 중심원이 공기-물 혼합류 분출관(130)에 부착되고, 바깥원은 초미세기포 생성 장치(10) 내벽에 닿지 않는 형태 1(도 8의 a에 도시), 및 도너츠 형태의 중심원이 공기-물 혼합류 분출관(130)에 닿지 않고 바깥원이 초미세기포 생성 장치(10) 내벽에 부착된 형태 2(도 8의 b에 도시)가 교대로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 2차 다공판(120)이 상기와 같이 배치될 경우, 공기-물 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만들 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 초미세기포 생성 장치(10)에 장착되어 있는 2차 다공판(120)은, 도 9에 도시된 바와 같이 부채꼴 형태로써, 그 중심각이 이에 한정되지는 않지만, 180°이상 내지 360°미만이 바람직할 수 있다. 상기 중심각이 180°이상이면, 1차 다공판(110)을 통과한 공기-물 혼합류가 복수개의 2차 다공판(120)을 모두 관통하도록 유도할 수 있다. 상기 중심각이 360°미만인 이유는, 위에 배치된 2차 다공판(120)으로부터 아래에 배치된 2차 다공판(120)으로, 관통공(121)을 통과하지 않은 혼합류가 흘러 내려갈 수 있는 틈이 있어야 하기 때문이다.

2차 다공판(120)의 형태 및 배치는, 초미세기포 생성 장치(10) 형태 또는 공기-물 혼합류 분출관(130) 배치 구도에 따라 적절히 변경될 수 있고, 복수개의 2차 다공판(120)들은 그 사이즈가 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 2차 다공판(120)은 챔버 내벽과 직각으로 형성되거나, 하방 또는 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)의 관통공(112, 121)은 그 직경이 바람직하게는 5 내지 15 mm일 수 있다. 관통공(112, 121) 직경이 15mm를 초과하면, 지름이 1 마이크로 미터 이상인 산소 기포들이 많이 생성되고, 와류가 적게 형성되어 양식수 내 산소의 농도가 감소한다. 또한, 관통공(112, 121) 직경이 5mm 미만이면, 공기-물 혼합류의 흐름이 정체되어 내부 압력이 높아지고, 이로 인해 공기-물 혼합류의 흐름이 역류하는 현상이 발생할 수 있다.

1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)에서 관통공(112, 121)이 차지하는 면적은, 각각의 다공판 면적 대비 약 30 내지 90%일 수 있고, 바람직하게는 약 65 내지 85%일 수 있다. 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 다공판(110, 120) 면적 대비 30% 미만일 경우, 1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)에 가해지는 압력이 너무 커지기 때문에 다공판(110, 120)이 손상되거나 공기-물 혼합류의 흐름이 역류하는 현상이 발생할 수 있으며, 관통공(112, 121)을 통과하지 않고 지나가는 공기-물 혼합류가 많아져 초미세기포 산소의 생성량이 현저히 감소하게 된다. 따라서, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30% 미만이면, 1차 다공판(110)및 2차 다공판(120)의 설치가 무의미해질 수 있다.

또한, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 90% 초과할 경우, 공기-물 혼합류가 2차 다공판(120)을 대부분 그대로 통과하게 되어, 와류가 적게 형성되고, 혼합류의 흐름 궤적이 짧아지기 때문에, 물에 녹는 초미세기포 산소의 양이 현저히 감소한다. 뿐만 아니라, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 너무 넓기 때문에 다공판(110, 120)의 내구성이 약해질 수 있다.

본 발명은 원두를 초미세기포수로 추출하여 커피액을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 초미세기포수는 0℃초과 내지 100℃, 1℃ 내지 100℃, 4℃ 내지 100℃, 4℃ 내지 95℃, 또는 4℃ 내지 90℃일 수 있다. 초미세기포수로 추출할 시에는, 초미세기포수가 고온이 아니더라도, 향이 더 진하고 좋게 추출될 수 있고, 카페인 추출량이 더 많아지기 때문에, 차갑거나 상온의 커피를 바로 추출할 수 있다. 기존의 차가운 더치 커피는 추출하는데 일반적으로 하루 정도 걸리고, 하루 동안 물에 원두가 침지되어 있기 때문에 병원균의 번식이 우려되지만, 초미세기포수는 차가워도 추출 효율이 매우 우수하기 때문에 빠르게 차가운 원두 커피를 제조할 수 있고, 초미세기포수 자체가 살균 효과를 갖기 때문에 병원균 번식의 우려가 없다.

본 발명에 상기 커피액 제조방법에서 상기 커피액은 본 발명에 따른 커피 메이커를 이용하여 추출될 수 있다. 이하, 전술한 구성부를 참조하여 본 발명에 따른 커피메이커에 의한 커피액 추출과정을 설명하고자 한다.

도 1에 도시된 일 실시예를 사용할 경우에는, 사용자가 커피 메이커에 전원을 넣은 상태에서 물 저장부(11)에 물을 공급한 후, 몰 공급 압력 조절기(12) 및 공기 공급 압력 조절기(15)를 작동시켜 초미세기포 생성 장치(10)에 물 및 공기를 공급하면 초미세기포 생성 장치(10)에서 초미세기포수가 생성된다. 상기 초미세기포수는 급수관(19)을 거쳐 추출부(16)로 공급되어 추출부(16) 내측에 마련되어 있는 커피 추출 원재료를 통과하면서 커피 성분을 우려내며, 커피 추출 원재료는 여과용 필터를 거치면서 커피가루가 걸러지게 된다. 또한, 추출부(16)에서 추출된 커피액은 추출구(17)를 통해 커피 저장부(18)에 저장된다.

도 2에 도시된 히터부(25), 가열관(23), 급탕관(24) 및 보온판(26)을 추가로 포함하는 다른 일 실시예를 사용할 경우에는 초미세기포 생성 장치(10)에서 생성된 초미세기포수가 급수관(19)을 거쳐 가열관(23)에서 히터부(25)에 의해 가열된 후, 급탕관(24)을 통해 추출부(16)로 공급되어 추출부(16) 내측에 마련되어 있는 커피 추출 원재료를 통과하면서 커피 성분을 우려낸다.

< 실시예 - 초미세기포 생성 장치의 제조 >

도 3에 도시된 바와 같은 초미세기포 생성 장치(실시예 1)를 제조하였고, 도 4에 도시된 바와 같은 초미세기포 생성 장치(실시예 2)를 제조하였다. 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적 비율만 실시예 1과 달리하여 실시예 3 내지 6을 제조하였고, 실시예 1을 직렬 연결한 실시예 7을 제조하였다. 제조된 실시예의 챔버는 원기둥 형태로써, 높이가 약 1m이고 직경이 약 2m이다.

< 비교예 >

실시예 1과 동일하되 1차 다공판이 없는 비교예 1, 실시예 7과 동일하되 1차 다공판이 없는 비교예 2, 실시예 1과 동일하되 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적 비율만 달리한 비교예 3 내지 5를 제조하였다. 비교예 챔버의 크기는 상기 실시예와 동일하다.

< 실험예 >

< 실험예 1 - 실시예 및 비교예의 효능 비교 >

물 및 산소를 이용하여, 상기 실시예 및 비교예의 용존산소량 및 산소농도감소 비율을 비교해 보았다. 용존산소량계(YSI-550A)로 실시예 및 비교예에서 생성된 산소용해수의 용존산소량(ppm)을 측정하였으며, 그 후, 20℃에서 1시간 방치하여 산소농도감소 비율(%)을 계산하였다. 또한, 초미세기포(입경이 1㎛ 미만)인지 여부는 육안으로 관찰하였다.

상기 실시예 및 비교예의 구성 및 상기 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

	챔버 개수	공급반 배치형태	1차 다공판 설치 여부	2차 다공판 설치 여부	관통공 면적	용존 산소량 (ppm)	산소농도 감소비율 (%)	육안으로 기포관찰 가능여부
실시예 1	1	도 1	○	○	75%	19	15	×
실시예 2	1	도 2	○	○	75%	18	18	×
실시예 3	1	도 1	○	○	85%	17	17	×
실시예 4	1	도 1	○	○	90%	16	19	소량 관찰
실시예 5	1	도 1	○	○	45%	17	18	×
실시예 6	1	도 1	○	○	35%	17	18	×
실시예 7	2	도 3	○	○	75%	30	14	×
비교예 1	1	도 1	×	○	75%	11	32	○
비교예 2	2	도 3	×	○	75%	18	30	○
비교예 3	1	도 1	○	○	25%	13	28	○
비교예 4	1	도 1	○	○	10%	역압으로 인해 실험 불가	-	-
비교예 5	1	도 1	○	○	95%	12	22	소량 관찰

비교예 1은 실시예 1에서 1차 다공판을 설치하지 않은 것으로, 용존산소량이 실시예 1 에 비해 약 42% 감소되었고, 초미세기포가 생성되지 않았다. 초미세기포는 용매에서 방출이 잘 되지 않기 때문에, 용매 내 농도의 감소 비율이 큰 기포들보다 매우 작은데, 비교예 1은 초미세기포보다 입경이 큰 기포들이 생성되었으므로, 산소농도감소 비율이 실시예 1보다 2배 이상으로 컸다.

또한, 비교예 2는 실시예 7에서 1차 다공판을 설치하지 않은 것으로, 상기 비교예 1 및 실시예 1의 비교 양상과 비슷하게, 용존 산소량이 실시예 7에 비해 약 43% 감소하였고, 산소농도감소 비율이 2배 이상으로 증가되었다.

상기 비교예 1 및 2와 실시예 1 및 7의 비교를 통하여, 1차 다공판이 초미세기포의 생성 및 초미세기포의 용해농도 상승에 필수적인 구성이라는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 7은 실시예 1을 두 개 직렬 연결한 것으로써, 용존산소량이 실시예 1에 비해 약 37% 증가되었는바, 본 발명에 따른 장치를 복수개로 직렬 연결하면, 초미세기포의 용해농도를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.

실시예 1은 1차 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적이 75%인데 반해, 비교예 3은 상기 면적을 25%로 설정한 것으로서, 실시예 1에 비해 용존산소량이 약 32% 감소하였고, 산소농도감소 비율은 약 1.9배 증가되었으며, 이러한 용존산소량 감소율 및 산소농도감소 비율 증가 정도는, 1차 다공판이 없는 비교예 1과 비슷한바, 이는 다공판에서 관통공이 차지하는 면적을 30% 미만으로 설정하면, 1차 다공판의 설치가 무의미하다는 것을 의미한다.

아울러, 실시예 1과 구조가 동일하되, 1차 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적을 10%로 설정한 비교예 4는, 공급관에서 분출된 혼합류가 1차 다공판으로부터 역압을 받게 되어, 공급관으로부터의 혼합류 분출이 원활하지 않았고, 혼합류가 공급관 내부로 역류하는 현상까지 발생하여 실험 자체를 진행할 수 없었다.

또한, 실시예 1과 구조가 동일하되, 관통공이 차지하는 면적이 95%인 비교예 5는 용존산소량이 실시예 1에 비해 약 37% 감소하였고, 산소농도감소 비율은 약 1.5배 증가되었는데, 이는 비교예 5에서 관통공이 차지하는 비율이 너무 커서, 와류 형성이 부족하였고, 다공판을 그대로 통과하는 물의 양이 많아지는 바람에 흐름궤적이 짧아져서 용존산소량이 크게 감소된 것으로 판단된다.

상기 비교예 3 내지 5의 결과를 통해, 다공판에서 관통공이 차지하는 면적은 약 30 내지 90%가 바람직하다는 것을 알 수 있다.

< 실험예 2 - 초미세기포수의 커피 추출 효율 >

상온의 초미세기포수(상기 실시예 1로 제조됨), 상온의 일반 생수 및 95℃의 일반 생수를 준비한 후, 동량의 원두에 상기 액체를 각각 동량으로 처리함으로서 커피 추출 효율을 비교해보았다. 커피 추출 효율을 측정하는데 사용된 요소는, 향의 진함, 카페인 추출 농도(w/v%) 및 커피색의 진함 정도로 설정하였다. 패널 10명에게 향의 진함은 5점 척도(1점 : 거의 향이 나지 않음 / 5점 : 향이 매우 진함)로 평가하도록 하였고, 추출된 커피색의 진함 정도는 하얀 종이 위에 기재된 검은 글자를 기재한 후, 그 앞을 추출된 커피가 담긴 투명컵으로 가로막아 상기 검은 글자가 보이는 정도를 5점 척도(1점 : 글자가 매우 잘 보임 / 3점 : 글자의 내용을 인식할 수 있음 / 5점 : 글자가 보이지 않음)로 평가하도록 하였으며, 상기 평가 결과의 평균을 계산하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

	향의 진함	카페인 추출 농도(w/v%)	추출된 커피색의 진함 정도
상온의 초미세기포수	3.1	0.475	4.2
95℃의 초미세기포수	4.8	0.830	5.0
상온의 일반 생수	1.0	0.001	1.0
95℃의 일반 생수	4.2	0.524	4.6

상온의 일반 생수로 추출된 커피는 갈색을 거의 띄지 않아 하얀 종이에 기재된 글자가 매우 잘 보였고, 향이 전혀 나지 않았으며, 카페인 추출 농도도 매우 낮았다. 그러나 상온의 초미세기포수로 추출된 커피는 짙은 갈색을 띄어 글자를 판별하는 것이 어려웠고, 카페인 추출 농도도 생수로 추출된 커피보다 현저히 높았으며, 95℃ 생수로 추출한 커피와 비슷한 수준으로 추출되었다. 또한, 향의 진함에 있어서도 상온 생수로 추출한 커피보다 현저히 진했고, 95℃ 생수로 추출한 커피보다는 진함이 약간 약했다. 상온의 초미세기포수로 추출한 커피가 95℃ 생수로 추출한 커피보다 향이 약한 것은 초미세기포수의 온도가 '상온'이라서 향의 확산이 제대로 이루어지지 않았기 때문이라 판단된다. 한편, 95℃의 초미세기포수로 추출한 커피는 향의 진함, 카페인 추출 농도 및 커피색의 진함 정도 등의 모든 면에서 다른 추출 커피보다 현저히 높은 결과가 나왔다.

이상에서 설명된 본 발명의 초미세기포 생성 장치를 포함하는 커피 메이커의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 초미세기포 생성 장치 11 : 물 저장부
12 : 물 공급 압력 조절기 13 : 물 공급관
14 : 공기 공급부 15 : 공기 공급 압력 조절기
16 : 커피 추출부 17 : 커피 추출구
18 : 커피 저장부 19 : 급수관
20 : 커피 메이커 본체 21 : 물 저장부(11) 수용 공간
22 : 물 저장부 수용 공간의 뚜껑 23 : 가열관
24 : 급탕관 25 : 히터부
26 : 보온판 27 : 히터부(25)의 전원 스위치
110 : 1차 다공판 111 : 1차 다공판의 지지대
112 : 1차 다공판의 관통공 120 : 2차 다공판
121 : 2차 다공판의 관통공 130 : 공기-물 혼합류 분출관
131 : 분출관(130)의 내부공간 132 : 물 분출관
133 : 분출관(130)의 분출구 134 : 공기 분출관
140 : 배출구
151 : 초미세기포 생성 장치(10)의 내부공간
160 : 초미세기포 생성 장치(10) 간 연결 라인
161 : 펌프

Claims (7)

1. 초미세기포 생성 장치;
   상기 초미세기포 생성 장치에 물을 공급하기 위한 물 저장부;
   상기 초미세기포 생성 장치에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부;
   상기 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포수를 공급받아 원두로부터 커피를 추출하는 커피 추출부, 및
   상기 커피 추출부에서 추출된 커피를 보관하기 위한 커피 저장부를 포함하며,
   상기 초미세기포 생성 장치가,
   상기 물 저장부와 연결된 물 분출관, 및 상기 공기 공급부와 연결된 공기 분출관이 연결된 공기-물 혼합류 분출관;
   상기 초미세기포 생성 장치 내부의 상부에 위치하고, 상기 공기-물 혼합류 분출관의 분출구와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 상기 공기-물 혼합류 분출관을 통해 분출된 공기-물 혼합류를 관통시킴으로서, 상기 공기-물 혼합류에 포함되어 있는 공기를 미세화 하는 1차 다공판;
   상기 초미세기포 생성 장치 내부에, 상기 1차 다공판의 아래 공간에 상호 이격되어 수직방향을 따라 교호적으로 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판을 관통한 공기-물 혼합류를 다시 관통시킴으로서, 상기 공기-물 혼합류 내 공기를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포수를 생성하는 2차 다공판, 및
   상기 생성된 초미세기포수를 배출하는 배출구를 포함하고,
   상기 1차 다공판 및 2차 다공판의 단면적은 상기 초미세기포 생성 장치의 가로 방향 내측 단면적보다 좁으며,
   상기 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30 내지 90%인, 커피 메이커.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 커피 메이커가, 초미세기포수가 가열되는 부위인 가열관, 상기 가열관에 열을 가해주는 히터부, 및 추출된 커피액을 보온시켜주는 보온판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 커피 메이커.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 1차 다공판 및 상기 2차 다공판의 관통공은 직경이 5 내지 15mm인 것을 특징으로 하는, 커피 메이커.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 초미세기포 생성 장치가 복수개로 직렬 연결된 형태인 것을 특징으로 하는, 커피 메이커.
   
6. 원두를 초미세기포수로 추출하여 커피액을 제조하는 방법에 있어서,
   상기 커피액은 제1항의 커피 메이커를 이용하여 추출되는 것을 특징으로 하는, 커피액을 제조하는 방법.
   
7. 삭제

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