KR102203755B1

KR102203755B1 - 드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스

Info

Publication number: KR102203755B1
Application number: KR1020200054610A
Authority: KR
Inventors: 정찬목
Original assignee: (주)한터테크놀러지
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-01-15

Abstract

본 발명은, 커피 원두에 대해 액체를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈; 회전력을 발생시키기 위한 액츄에이터와 상기 회전력을 전달받아 회전하는 종동 기어 및 상기 종동 기어에 연결되어 회전하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및 상기 토출관을 병진 궤적을 따라 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재를 구비하는 병진구동 유닛과, 상기 병진 궤적 내에서 탄성적으로 편향되는 상기 토출관의 위치를 조절하는 조절 캠과, 상기 조절 캠의 회전을 위하여 상기 액츄에이터에서 발생된 상기 회전력을 상기 조절 캠에 전달하는 매개 유닛을 구비하는 병진 모듈을 포함하고, 상기 토출관은, 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 액체를 토출하게 되는, 액체 토출 디바이스 및 그를 구비하는 드립 커피 머신을 제공한다.

Description

드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스{DRIP COFFEE MACHINE AND LEQUID DISCHARGE DEVICE USED THEREFOR}

본 발명은 자동으로 드립 커피를 만들기 위해 사용되는 드립 커피 머신과 그에 사용되는 액체 토출 디바이스에 관한 것이다.

드립 커피(Drip Coffee)란, 커피 추출 방식의 하나로서, 커피 원두를 그라인딩하여 필터에 넣은 후, 뜨거운 온수를 커피 원두 위로 천천히 부음으로써 온수가 필터를 통과하여 커피가 한 방울씩 낙하하여(drip) 추출되게 하는 것이다.

드립 커피는 사용자가 직접 주전자를 사용하여 커피 원두가 담긴 필터에 온수를 제공하는 것이 일반적이나, 최근에는 드립 커피를 카페에서 판매하면서 많은 양의 드립 커피를 빠르게 추출하기 위하여 온수를 자동으로 제공하는 드립 커피 머신을 개발되고 있다.

사용자에 의해서든 머신에 의해서든, 온수는 커피에 대해 대체로 스파이럴(spiral)한 궤적을 따라서 제공된다. 이를 머신에서 구현하기 위해서는, X축 및 Y축을 따른 모션을 조합하기도 한다.

그 경우에는, 2개 이상의 모터가 사용되기에, 그들에 전기를 공급하는 것이 복잡해지는 문제가 있다. 왜냐하면, 한 부분이 제1 모터에 의해 이동되는데, 그 부분에 설치되어 다른 부분을 이동시키는 제2 모터에 대한 전원 공급에 장애가 생기기 때문이다.

본 발명의 목적은, 외부 입력이 필요한 액츄에이터를 하나만 사용하면서도 스파이럴한 액체 토출 궤적을 만들어 낼 수 있는, 드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스는, 커피 원두에 대해 액체를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈; 회전력을 발생시키기 위한 액츄에이터와 상기 회전력을 전달받아 회전하는 종동 기어 및 상기 종동 기어에 연결되어 회전하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및 상기 토출관을 병진 궤적을 따라 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재를 구비하는 병진구동 유닛과, 상기 병진 궤적 내에서 탄성적으로 편향되는 상기 토출관의 위치를 조절하는 조절 캠과, 상기 조절 캠의 회전을 위하여 상기 액츄에이터에서 발생된 상기 회전력을 상기 조절 캠에 전달하는 매개 유닛을 구비하는 병진 모듈을 포함하고, 상기 토출관은, 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 액체를 토출하게 될 수 있다.

여기서, 상기 액츄에이터는, 전기 모터; 및 상기 전기 모터의 출력축에 설치되고, 상기 종동 기어와 치합되는 구동 기어를 포함하고, 상기 종동 기어는, 상기 베이스 플레이트를 둘러싸는 링 형상의 회전 몸체; 및 상기 회전 몸체의 외주면에 형성되는 외주 나사산을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전 모듈은, 관통 슬롯을 더 포함하고, 상기 토출관은, 상기 관통 슬롯에 삽입되어, 상기 베이스 플레이트의 회전시 상기 회전 궤적을 따라 상기 베이스 플레이트에 의해 밀려서 이동할 수 있다.

여기서, 상기 매개 유닛은, 상기 베이스 플레이트의 회전과 무관하도록 고정된 고정 기어; 및 상기 베이스 플레이트의 회전에 따라 상기 고정 기어에 맞물려서 회전하고, 상기 조절 캠에 연동되는 연동 기어를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 연동 기어는, 상기 조절 캠의 회전 속도를 감속하기 위해 서로 순차적으로 치합되는 복수의 감속 기어를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전 모듈은, 상기 베이스 플레이트와 다른 레벨에 배치되고, 상기 베이스 플레이트와 함께 상기 조절 캠을 회전 가능하게 지지하는 제1 보조 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트를 기준으로 상기 제1 보조 플레이트의 반대 측에 배치되고, 상기 베이스 플레이트와 함께 상기 연동 기어를 회전 가능하게 지지하는 제2 보조 플레이트를 포함하고, 상기 토출관은, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 보조 플레이트, 및 상기 제2 보조 플레이트를 관통하도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 회전 모듈은, 상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트를 프레임에 대해 지지하기 위한 지지 베어링; 및 상기 제1 보조 플레이트 및 상기 제2 보조 플레이트를 상기 베이스 플레이트에 대해 연결하는 연결대를 더 포함하고, 상기 지지 베어링은, 상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트와 결합되고, 상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트와 함께 회전하도록 배치되는 내륜; 및 상기 내륜을 감싸도록 배치되고, 상기 프레임에 고정되는 외륜을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 병진구동 유닛은, 상기 병진 궤적을 따라 배치되어, 상기 토출관을 상기 병진 궤적을 따라 안내하는 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스는, 액체를 공급받는 유입관과, 상기 유입관에 연통되고 공급받은 액체를 커피 원두에 대해 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈; 전기적 입력에 의해 회전력을 발생시키는 전기 모터와 상기 회전력에 연동되어 회전하는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 형성되는 관통 슬롯을 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 토출관을 병진 궤적을 따라 이동시키는 병진구동 유닛과, 상기 병진 궤적 내에서 상기 토출관의 위치를 조절하는 조절 유닛을 구비하고, 상기 토출관의 병진 이동은 전기적 입력 없이 수행되도록 구성되는, 병진 모듈을 포함하고, 상기 토출관은, 상기 관통 슬롯에 삽입된 채로 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 액체를 토출하게 될 수 있다.

여기서, 상기 관통 슬롯은, 상기 병진 궤적을 따라 연장되는 장홀일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 드립 커피 머신은, 장착부와, 상기 장착부를 바닥에서 이격시키는 이격부를 구비하는 프레임; 온수를 제공하는 보일러; 상기 장착부에 설치되고, 온수를 커피 원두가 수용된 필터를 향해 토출하는 온수 토출 디바이스; 및 상기 보일러 및 상기 온수 토출 디바이스를 제어하기 위한 제어기를 포함하고, 상기 온수 토출 디바이스는, 상기 보일러로부터 온수를 공급받는 유입관과, 상기 유입관에 연통되고 공급받은 온수를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈; 전기적 입력에 의해 회전력을 발생시키는 전기 모터와 상기 회전력에 연동되어 회전하는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 형성되는 관통 슬롯을 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 토출관을 병진 궤적을 따라 이동시키는 병진구동 유닛과, 상기 병진 궤적 내에서 상기 토출관의 위치를 조절하는 조절 유닛을 구비하고, 상기 토출관의 병진 이동은 전기적 입력 없이 수행되도록 구성되는, 병진 모듈을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어하여, 상기 관통 슬롯에 삽입된 상기 토출관이 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 온수를 토출하게 할 수 있다.

여기서, 상기 온수 토출 디바이스는, 설정 위치에서 상기 토출관의 존재 여부를 감지하도록 구성되는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어 시에 상기 센서 모듈의 감지 결과를 이용하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 장착부의 하측에 위치하도록 상기 이격부에 설치되는 지지대를 더 포함하고, 상기 지지대는, 상기 필터를 지지하는 제1 지지대와, 상기 제1 지지대의 하측에 위치하고 상기 필터로부터 낙하하는 커피를 수용하는 용기를 지지하는 제2 지지대 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 드립 커피 머신은, 장착부와, 상기 장착부를 바닥에서 이격시키는 이격부를 구비하는 프레임; 상기 장착부에 설치되고, 온수를 커피 원두가 수용된 필터를 향해 토출하는 온수 토출 디바이스; 및 상기 온수 토출 디바이스가 온수를 토출하는 동작을 제어하기 위한 제어기를 포함하고, 상기 온수 토출 디바이스는, 외부로부터 온수를 공급받는 유입관과, 상기 유입관에 연통되고 공급받은 온수를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈; 전기적 입력에 의해 회전력을 발생시키는 전기 모터와 상기 회전력에 연동되어 회전하는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 형성되는 관통 슬롯을 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및 상기 베이스 플레이트에 설치되고 상기 토출관을 병진 궤적을 따라 이동시키는 병진구동 유닛과, 상기 병진 궤적 내에서 상기 토출관의 위치를 조절하는 조절 유닛을 구비하고, 상기 토출관의 병진 이동은 전기적 입력 없이 수행되도록 구성되는, 병진 모듈을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어하여, 상기 관통 슬롯에 삽입된 상기 토출관이 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서 온수를 토출하게 할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스에 의하면, 배관 모듈의 토출관은 회전 모듈에 의해 회전 궤적을 따라 이동되고 병진 모듈에 의해 병진 궤적을 따라 이동하여 최종적으로 그들이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하며 액체를 토출하게 되는데, 회전 모듈에서 회전력을 발생시키는 액츄에이터는 종동 기어를 거쳐서 베이스 플레이틀 회전시키고, 병진 모듈은 탄성적으로 토출관을 편향시키는 병진구동 유닛에 더하여 위의 회전력에 의해 토출관의 병진 궤적 내의 위치가 조절되게 하는 조절 캠과 매개 유닛을 가지게 되어, 외부 입력이 필요한 구동원은 하나의 액츄에이터만으로 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립 커피 머신(100)에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 드립 커피 머신(100)에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 도 1의 액체 토출 장치(200)를 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 3의 액체 토출 장치(200)를 다른 방향에 바라본 사시도이다.
도 5는 도 3의 액체 토출 장치(200)를 일 방향에서 바라 본 절단 사시도이다.
도 6은 도 3의 액체 토출 장치(200)를 다른 방향에서 바라 본 절단 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립 커피 머신(100)에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 드립 커피 머신(100)에 대한 제어 블록도이다.

본 도면들을 참조하면, 드립 커피 머신(100)은, 프레임(110), 액체 토출 디바이스(130), 지지대(150), 제어기(170), 그리고 보일러(190)를 포함할 수 있다.

프레임(110)은 전체적인 뼈대를 이루는 구성으로서, 그에는 액체 토출 디바이스(130) 등이 설치될 수 있다. 프레임(110)은 장착부(111)와 이격부(115)로 구성될 수 있다. 이격부(115)는 장착부(111)가 바닥에서 이격되게 하는 구성으로서, 높이 방향을 따라 배치되는 기둥일 수 있다. 이격부(115)는 본 실시예에서 한 쌍으로 예시되나, 한 개만으로 구비될 수도 있다. 이러한 장착부(111)와 이격부(115)는 금속 재질 혹은 플라스틱 재질 등으로 제작될 수 있다.

액체 토출 디바이스(130)는 프레임(110)에 내장되어, 그라인딩된 원두를 향해 액체를 토출하는 구성이다. 여기서, 액체는 물로서, 보다 구체적으로는 커피 추출에 적합한 온도로 맞춰진 온수일 수 있다. 액체 토출 디바이스(130)는 그라인딩된 원두를 수용하는 필터(F) 및 그 필터(F)를 거쳐서 추출되는 커피를 수용하는 용기(C)에 대응하여 복수 개로 구비될 수 있다. 복수의 액체 토출 디바이스(130)는 각기 독립적으로 작동할 수 있다.

지지대(150)는 필터(F)나 용기(C)를 지지하기 위한 구성이다. 지지대(150) 중 하나인 제1 지지대(151)는 필터(F)를 지지하기 위한 것이다. 용기(C)는 제2 지지대(155)에 의해 지지된다. 제2 지지대(155)는 제1 지지대(151)의 하측에 배치된다. 제1 지지대(151)에는 필터(F)를 거치 커피가 통과하는 관통홀이 형성될 수 있다. 아울러, 필터(F)는 그러한 관통홀에 삽입 배치될 수 있다. 제1 지지대(151)와 제2 지지대(155)는 모두 구비되지 않거나 그들 중 어느 하나만 구비될 수 있다. 지지대(150)가 구비되지 않는 경우라면, 바닥에 용기(C)를 놓고 그 위에 필터(F)가 얹혀 사용될 수 있다.

제어기(170)는 액체 토출 디바이스(130) 등을 제어하기 위한 구성이다. 제어기(170)의 작동과 관련되어서는, 사용자 입력부(181), 통신 모듈(183), 메모리(185) 등이 추가로 구비될 수 있다. 사용자 입력부(181)는 프레임(110) 등에 설치되어 사용자의 명령을 입력받기 위한 키패드나 터치 스크린 등이 될 수 있다. 이와 달리, 통신 모듈(183)은 사용자의 스마트폰(M)과 통신하여, 스마트폰(M)을 통한 사용자의 명령을 입력받는 구성이다. 메모리(185)는 원두의 종류나 상태에 따라 액체 토출 디바이스(130)가 액체를 토출하는 모드에 관한 프로그램을 저장하는 구성이다.

보일러(190)는 액체 토출 디바이스(130)에 제공하기 위한 온수를 만드는 구성이다. 보일러(190)는 프레임(110)에 내장될 수도 있으나, 프레임(110)과 분리되어 외부에 구비될 수도 있다. 프레임(110)이 까페의 테이블 위에 놓인 경우에, 보일러(190)는 테이블의 하측에 배치될 수 있다. 그 경우에, 보일러(190)와 액체 토출 디바이스(130)를 연결하는 액체 관은 이격부(115)를 통해 장착부(111)로 연장될 수 있다. 드립 커피 머신(100)이 사용되는 환경에 별도의 온수 공급 시설이 있거나, 온수 아닌 냉수로 드립하는 경우라면, 보일러(190)는 드립 커피 머신(100)의 구성에서 제외될 수도 있을 것이다.

이러한 구성에 의하면, 사용자는 사용자 입력부(181)나 스마트폰(M)을 통해 커피 원두의 종류나 상태를 입력하거나 그에 맞는 작동 모드를 입력하게 된다. 제어기(170)는 그러한 입력에 대응하여, 메모리(185)에 저장된 프로그램을 참조하여, 보일러(190) 및 액체 토출 디바이스(130)를 작동시킨다.

구체적으로, 보일러(190)에 의해 설정 온도의 온수가 준비되면, 제어기(170)는 액체 토출 디바이스(130)를 작동시켜 그 온수가 필터(F)를 향해 토출되게 한다. 그 경우, 액체 토출 디바이스(130)는 대체로 스파이럴(spiral)한 토출 궤적을 따라 이동하면서 필터(F)에 담기 원두에 대해 온수를 토출할 수 있다.

그라인딩된 원두를 적시는 온수는 필터(F)를 통과하면서, 용기(C)를 향해 한 방울씩 떨어지게 된다. 그에 의해, 용기(C)에는 드립 커피가 모이게 된다.

이제는 이상의 액체 토출 디바이스(130)에 대해 구체적으로 살펴본다. 이하에서는, 액체 토출 장치의 도면 부호는 편의상 200으로 변경된다.

도 3은 도 1의 액체 토출 장치(200)를 일 방향에서 바라본 사시도이고, 도 4는 도 3의 액체 토출 장치(200)를 다른 방향에 바라본 사시도이며, 도 5는 도 3의 액체 토출 장치(200)를 일 방향에서 바라 본 절단 사시도이고, 도 6은 도 3의 액체 토출 장치(200)를 다른 방향에서 바라 본 절단 사시도이다.

본 도면들을 참조하면, 액체 토출 장치(200)는, 배관 모듈(210), 회전 모듈(240), 병진 모듈(270), 그리고 센서 모듈(290)을 포함할 수 있다.

배관 모듈(210)은 보일러(190, 도 2)로부터 온수를 공급받아 필터(F, 도 1 참조)에 담긴 원두를 향해 토출하기 위한 구성이다. 배관 모듈(210)은, 구체적으로, 토출관(211), 유입관(213), 연결관(215), 공급 밸브(217), 그리고 유량계(219)를 가질 수 있다. 토출관(211)은 배관 모듈(210)의 말단에 위치하고, 필터(F)를 대면하면서 그에 대해 온수를 토출하는 부분이다. 유입관(213)은 토출관(211)의 반대 측의 말단에 위치하여, 보일러(190)로부터 제공되는 온수를 받아들이는 부분이다. 연결관(215)은 유입관(213)과 토출관(211)을 연결하여 온수가 흐르게 하는 부분이다. 공급 밸브(217)와 유량계(219)는 연결관(215)에 설치되고, 각각 온수를 단속하거나 온수의 유량을 계측하게 된다. 이러한 공급 밸브(217)와 유량계(219)는 제어기(170, 도 2 참조)에 연결되어, 그의 제어를 받으면서 작동하게 된다.

회전 모듈(240)은 토출관(211)을 회젠 궤적(R)을 따라 이동시키기 위한 구성이다. 회전 모듈(240)은, 액츄에이터(241), 종동 기어(245), 베이스 플레이트(251), 및 지지 베어링(261) 등을 포함할 수 있다.

액츄에이터(241)는 외부의 입력을 받아서 회전력을 발생시키는 구성이다. 액츄에이터(241)는 구체적으로 전기 모터(242)를 가질 수 있다. 전기 모터(242)는 전기적 입력에 의해 작동하고, 그의 출력축에는 구동 기어(243)가 장착될 수 있다. 나아가, 전기 모터(242)는 브라켓(244)에 설치되는데, 그 브라켓(244)은 프레임(110)의 장착부(111, 이상 도 1 참조)에 설치될 수 있다. 그에 의해, 전기 모터(242)는 프레임(110)에 고정적으로 설치되는 것이 된다.

종동 기어(245)는 전기 모터(242)의 회전력을 전달받는 구성으로서, 구체적으로는 구동 기어(243)와 맞물리는 기어이다. 종동 기어(245)는 링 형상의 회전 몸체(246)와, 회전 몸체(246)의 외주면에 형성되는 외주 나사산(247)으로 형성될 수 있다. 이 외주 나사산(247)이 구동 기어(243)의 나사산과 치합된다.

베이스 플레이트(251)는 종동 기어(245)의 회전에 연동되어 회전하면서, 토출관(211)을 회전 궤적(R)을 따라 이동시키는 구성이다. 베이스 플레이트(251)는 대체로 원형으로 형성되어, 종동 기어(245)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 베이스 플레이트(251)는 또한 종동 기어(245)와 동일한 평면을 이루도록 그와 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 나아가, 본 도면들에 예시된 바와 달리, 종동 기어(245)와 베이스 플레이트(251)는 하나의 단일 부재로 형성될 수도 있을 것이다.

나아가, 베이스 플레이트(251)에 더하여, 제1 보조 플레이트(253)와 제2 보조 플레이트(255)가 추가로 구비될 수 있다. 그들은 각각 베이스 플레이트(251)와 다른 레벨에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 보조 플레이트(253)가 베이스 플레이트(251)의 하측에 배치되고, 제2 보조 플레이트(255)는 베이스 플레이트(251)의 상측에 배치될 수 있다. 이들은 베이스 플레이트(251)와 함께, 후술할 조절 캠(275) 또는 연동 기어(281)를 회전 가능하게 지지하게 된다.

이들 플레이트들(251,253,255)에는 관통 슬롯(257)이 형성된다. 관통 슬롯(257)은 플레이트들(251,253,255)에 각각 형성되는 것(257a,257b,257c)으로서, 서로 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 관통 슬롯(257)은 병진 궤적(D)을 따라 배열되는 장홀 형태로 형성될 수 있다. 토출관(211)은 이러한 관통 슬롯(257)에 삽입되어, 베이스 플레이트(251), 제1 보조 플레이트(253), 및 제2 보조 플레이트(255)를 관통하도록 배치된다. 이렇게 토출관(211)이 관통 슬롯(257)에 삽입됨에 의해, 베이스 플레이트(251)의 회전시에 토출관(211)은 그에 밀려서 회전 궤적(R)을 따라 이동하게 되는 것이다. 그러나, 관통 슬롯(257)에 삽입되는 방식이 아니더라도, 토출관(211)은 베이스 플레이트(251)의 회전에 밀려서 이동될 수는 있을 것이다.

지지 베어링(261)은 프레임(110, 도 1 참조)에 대해 종동 기어(245)와 베이스 플레이트(251) 등을 회전 가능하게 지지하기 위한 구성이다. 지지 베어링(261)은 서로에 대해 상대 회전하게 연결되는 내륜(262)과 외륜(263)으로 구성된다. 내륜(262)은 그의 상면을 통해서 종동 기어(245)에 연결되고, 그의 하면을 통해서는 제1 보조 플레이트(253)에 연결된다. 내륜(262)은 종동 기어(245) 및 제1 보조 플레이트(253)와 함께 회전하게 되는 것이다. 그에 반해, 외륜(263)은 프레임(110)에 결합된 채로 고정된 상태가 된다. 여기서, 내륜(262)이 외륜(263) 보다 높은 레벨에 위치하여, 회전하는 종동 기어(245)가 외륜(263)과 마찰을 일으키지 않게 된다.

지지 베어링(261)에 의해 종동 기어(245)와 제1 보조 플레이트(253)가 연결될 때, 제1 보조 플레이트(253)와 베이스 플레이트(251) 및 제2 보조 플레이트(255) 간의 연결은 연결대(267,268)에 의해 이루어질 수 있다. 연결대(267,268)는 높이 방향을 따라 배치되는 로드(rod)와 같은 형태로서, 제1 보조 플레이트(253)를 베이스 플레이트(251)에 대해 연결하는 것(267)이고, 또한 베이스 플레이트(251)를 제2 보조 플레이트(255)에 대해 연결하는 것(268)이다.

병진 모듈(270)은, 병진구동 유닛(271), 조절 유닛(275), 그리고 매개 유닛을 포함할 수 있다.

병진구동 유닛(271)은 토출관(211)을 병진 궤적(D)을 따라 외부의 입력, 구체적으로 전기적 입력없이 이동시키는 구성이다. 병진구동 유닛(271)은, 예를 들어 토출관(211)을 병진 궤적(D)을 따르는 일 방향으로 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재(272)를 가질 수 있다. 탄성견인 부재(272)는, 일 단부는 베이스 플레이트(251)에 연결되고 타 단부는 토출관(211)에 설치된 브라켓(221)에 연결되는 코일 스프링일 수 있다. 탄성견인 부재(272)에 의한 토출관(211)의 이동은 관통 슬롯(257) 내에서 이루어지고, 또한 가이드(273)에 의해 안내될 수 있다. 가이드(273)는, 예를 들어 LM 가이드로서, 관통 슬롯(257a)의 측방에 병진 궤적(D)을 따라 배치될 수 있다.

조절 유닛(275)은 병진 궤적(D) 내에서 일 방향으로 편향되는 토출관(211)의 위치를 조절하기 위한 구성이다. 조절 유닛(275)은 구체적으로, 그의 회전축이 베이스 플레이트(251)와 제1 보조 플레이트(253)에 각각 회전 가능하게 지지되는 캠일 수 있다. 조절 캠(275)은 그의 외주면이 토출관(211), 구체적으로는 그에 설치된 베어링(223)과 접촉하게 배치될 수 있다. 이를 위해, 토출관(211)은 조절 캠(275)이 이루는 평면에 교차하는 방향, 구체적으로는 베이스 플레이트(251)에 수직한 방향을 따라 배치될 수 있다.

조절 캠(275)은 자체적으로 외부 입력을 받아서 작동하는 것이 아니어서, 예를 들어 전기 모터(242)에 의해 발생된 회전력으로 작동할 수 있다. 이는 상기 회전력을 조절 캠(275)에 전달하는 상기 매개 유닛에 의해 가능해진다. 상기 매개 유닛은, 고정 기어(277)와 연동 기어(281)를 가질 수 있다.

고정 기어(277)는 종동 기어(245)의 상측에 이격 배치되고, 종동 기어(245) 및 베이스 플레이트(251)의 회전과 무관하게 고정된 구성이다. 고정 기어(277)는 링 형태로 형성된 고정 몸체(278)와, 그의 내주면에 형성된 내주 나사산(279)으로 구성될 수 있다. 고정 몸체(278)는 장착대(265)에 의해 지지되고, 그 장착대(265)는 프레임(110, 도 1 참조)에 설치될 수 있다.

연동 기어(281)는 고정 기어(277)와 맞물리는 기어이다. 구체적으로, 연동 기어(281)의 회전축은 베이스 플레이트(251)와 제2 보조 플레이트(255)에 양단부가 회전 가능하게 지지될 수 있다. 연동 기어(281)의 나사산이 고정 기어(277)의 내주 나사산(279)에 치합됨에 의해, 베이스 플레이트(251)가 회전 시에 연동 기어(281)는 고정 기어(277)와 맞물려 회전하게 된다. 이러한 연동 기어(281)는 또한 조절 캠(275)에 연동된다. 이를 위해, 연동 기어(281)의 회전축에 설치된 풀리(282)와 조절 캠(275)의 회전축에 설치된 풀리(276)는 벨트(283)로 연결될 수 있다.

여기서, 연동 기어(281)는 하나의 기어가 아니라 복수의 기어로 이루어져서, 조절 캠(275)의 회전 속도를 감속할 수 있다. 그 경우, 연동 기어(281)인 감속 기어는, 서로 순차적으로 치합되며 기어비가 서로 다른 복수의 기어일 수 있다.

센서 모듈(290)은 설정 위치에 토출관(211)이 존재하는지 여부를 감지하는 구성이다. 이를 위해, 센서 모듈(290)은 설정 위치에 위치하는 센서(291)와, 센서(291)가 설치되는 마운트(295)를 가질 수 있다. 센서(291)는 토출관(211)과의 거리를 감지하는 거리 센서일 수 있다. 마운트(295)는 고정 기어(277)에 설치될 수 있다. 센서(291)에 의해 토출관(211)이 설정 위치에 위치한 것이 파악되면, 제어기(170, 도 2 참조)는 그를 이용하여 회전 모듈(240)과 병진 모듈(270)을 제어하게 된다.

이러한 구성에 의하면, 제어기(170)는 필요한 양의 온수를 토출하기 위하여 공급 밸브(271)를 개방하게 된다. 또한, 제어기(170)는 전기 모터(242)를 작동시켜 회전력이 발생되게 하고, 그 회전력이 구동 기어(243)와 종동 기어(245)를 거쳐서, 베이스 플레이트(251) 그리고 제1 보조 플레이트(253) 및 제2 보조 플레이트(255)를 회전시킨다. 베이스 플레이트(251)가 회전함에 따라, 관통 슬롯(257)에 삽입된 토출관(211)은 베이스 플레이트(251)에 밀려서 회전 궤적(R)을 따라 이동하게 된다.

또한, 탄성견인 부재(272)는 전기 모터(242)의 작동과 무관하게 자체의 탄성력에 의해 토출관(211)을 관통 슬롯(257) 내에서 일 방향을 따라 편향시키고 있다. 이런 상태에서, 조절 캠(275)은 전기 모터(242)에서 발생된 회전력에 의해 회전하면서, 조절 캠(275)의 외주면에 접촉되는 토출관(211)을 병진 궤적(D) 내에서 상기 일 방향, 또는 상기 일 방향에 반대되는 방향으로 위치 조절하게 된다. 조절 캠(275)의 회전은, 베이스 플레이트(251)의 회전에 따라 그에 설치된 연동 기어(281)가 고정 기어(277)에 맞물려 회전하고, 그 연동 기어(281)가 조절 캠(275)과 연동됨에 의해 이루어진다.

그에 의해, 토출관(211)은 회전 궤적(R) 및 병진 궤적(D)이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 원두 커피에 온수를 토출하게 된다. 상기 토출 궤적은 스파이럴한 형태를 가질 수 있고, 상기 설정 위치에서 시작되어 밖으로 회전된 후에 다시 안쪽으로 회전되어 상기 설정 위치로 돌아올 수 있다. 토출관(211)이 상기 설정 위치에 위치하는지 여부는 센서(291)를 통해 제어기(170)에 입력된다.

제어기(170)는 토출관(211)이 설정된 모션을 통해 설정된 온수를 토출한 경우라면, 공급 밸브(217)를 닫게 된다. 설정 유량의 온수가 토출되었는지는 유량계(219)를 통해 파악된 것이다.

상기와 같은 드립 커피 머신 및 그에 사용되는 액체 토출 디바이스는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 드립 커피 머신 110: 프레임
130,200: 액체 토출 디바이스 150: 지지대
170: 제어기 190: 보일러
210: 배관 모듈 211: 토출관
240: 회전 모듈 241: 액츄에이터
245: 종동 기어 251: 베이스 플레이트
270: 병진 모듈 271: 병진구동 유닛
277: 고정 기어 281: 연동 기어
290: 센서 모듈

Claims

커피 원두에 대해 액체를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈;
회전력을 발생시키기 위한 액츄에이터와 상기 회전력을 전달받아 회전하는 종동 기어 및 상기 종동 기어에 연결되어 회전하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및
상기 토출관을 병진 궤적 내에서 일 방향을 따라 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재를 구비하는 병진구동 유닛과, 상기 탄성견인 부재에 의해 상기 병진 궤적 내에서 탄성적으로 편향되는 상기 토출관의 위치를 상기 병진 궤적 내에서 상기 일 방향 및 상기 일 방향에 반대되는 타 방향 중 하나를 따라 조절하기 위해 상기 베이스 플레이트에 회전 가능하게 설치되고 그의 외주면에는 상기 토출관이 접촉되는 조절 캠과, 상기 조절 캠이 상기 토출관과 접촉된 채로 회전되게 하기 위하여 상기 액츄에이터에서 발생된 상기 회전력을 상기 조절 캠에 전달하는 매개 유닛을 구비하는 병진 모듈을 포함하고,
상기 토출관은,
상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서, 액체를 토출하게 되는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 액츄에이터는,
전기 모터; 및
상기 전기 모터의 출력축에 설치되고, 상기 종동 기어와 치합되는 구동 기어를 포함하고,
상기 종동 기어는,
상기 베이스 플레이트를 둘러싸는 링 형상의 회전 몸체; 및
상기 회전 몸체의 외주면에 형성되는 외주 나사산을 포함하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 회전 모듈은,
관통 슬롯을 더 포함하고,
상기 토출관은,
상기 관통 슬롯에 삽입되어, 상기 베이스 플레이트의 회전시 상기 회전 궤적을 따라 상기 베이스 플레이트에 의해 밀려서 이동하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 매개 유닛은,
상기 베이스 플레이트의 회전과 무관하도록 고정된 고정 기어; 및
상기 베이스 플레이트의 회전에 따라 상기 고정 기어에 맞물려서 회전하고, 상기 조절 캠에 연동되는 연동 기어를 포함하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제4항에 있어서,
상기 연동 기어는,
상기 조절 캠의 회전 속도를 감속하기 위해 서로 순차적으로 치합되는 복수의 감속 기어를 포함하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제4항에 있어서,
상기 회전 모듈은,
상기 베이스 플레이트와 다른 레벨에 배치되고, 상기 베이스 플레이트와 함께 상기 조절 캠을 회전 가능하게 지지하는 제1 보조 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트를 기준으로 상기 제1 보조 플레이트의 반대 측에 배치되고, 상기 베이스 플레이트와 함께 상기 연동 기어를 회전 가능하게 지지하는 제2 보조 플레이트를 더 포함하고,
상기 토출관은,
상기 베이스 플레이트, 상기 제1 보조 플레이트, 및 상기 제2 보조 플레이트를 관통하도록 배치되는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제6항에 있어서,
상기 회전 모듈은,
상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트를 프레임에 대해 지지하기 위한 지지 베어링; 및
상기 제1 보조 플레이트 및 상기 제2 보조 플레이트를 상기 베이스 플레이트에 대해 연결하는 연결대를 더 포함하고,
상기 지지 베어링은,
상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트와 결합되고, 상기 종동 기어 및 상기 제2 보조 플레이트와 함께 회전하도록 배치되는 내륜; 및
상기 내륜을 감싸도록 배치되고, 상기 프레임에 고정되는 외륜을 포함하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 병진구동 유닛은,
상기 병진 궤적을 따라 배치되어, 상기 토출관을 상기 병진 궤적을 따라 안내하는 가이드를 더 포함하는, 드립 커피 머신용 액체 토출 디바이스.
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장착부와, 상기 장착부를 바닥에서 이격시키는 이격부를 구비하는 프레임;
온수를 제공하는 보일러;
상기 장착부에 설치되고, 온수를 커피 원두가 수용된 필터를 향해 토출하는 온수 토출 디바이스; 및
상기 보일러 및 상기 온수 토출 디바이스를 제어하기 위한 제어기를 포함하고,
상기 온수 토출 디바이스는,
상기 보일러로부터 온수를 공급받는 유입관과, 상기 유입관에 연통되고 공급받은 온수를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈;
회전력을 발생시키기 위한 액츄에이터와 상기 회전력을 전달받아 회전하는 종동 기어 및 상기 종동 기어에 연결되어 회전하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및
상기 토출관을 병진 궤적 내에서 일 방향을 따라 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재를 구비하는 병진구동 유닛과, 상기 탄성견인 부재에 의해 상기 병진 궤적 내에서 탄성적으로 편향되는 상기 토출관의 위치를 상기 병진 궤적 내에서 상기 일 방향 및 상기 일 방향에 반대되는 타 방향 중 하나를 따라 조절하기 위해 상기 베이스 플레이트에 회전 가능하게 설치되고 그의 외주면에는 상기 토출관이 접촉되는 조절 캠과, 상기 조절 캠이 상기 토출관과 접촉된 채로 회전되게 하기 위하여 상기 액츄에이터에서 발생된 상기 회전력을 상기 조절 캠에 전달하는 매개 유닛을 구비하는 병진 모듈을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어하여, 상기 토출관이 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서 온수를 토출하게 하는, 드립 커피 머신.
제11항에 있어서,
상기 온수 토출 디바이스는,
설정 위치에서 상기 토출관의 존재 여부를 감지하도록 구성되는 센서 모듈을 더 포함하고,
상기 제어기는,
상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어 시에 상기 센서 모듈의 감지 결과를 이용하도록 구성되는, 드립 커피 머신.
제11항에 있어서,
상기 장착부의 하측에 위치하도록 상기 이격부에 설치되는 지지대를 더 포함하고,
상기 지지대는,
상기 필터를 지지하는 제1 지지대와, 상기 제1 지지대의 하측에 위치하고 상기 필터로부터 낙하하는 커피를 수용하는 용기를 지지하는 제2 지지대 중 적어도 하나를 포함하는, 드립 커피 머신.
장착부와, 상기 장착부를 바닥에서 이격시키는 이격부를 구비하는 프레임;
상기 장착부에 설치되고, 온수를 커피 원두가 수용된 필터를 향해 토출하는 온수 토출 디바이스; 및
상기 온수 토출 디바이스가 온수를 토출하는 동작을 제어하기 위한 제어기를 포함하고,
상기 온수 토출 디바이스는,
보일러로부터 온수를 공급받는 유입관과, 상기 유입관에 연통되고 공급받은 온수를 토출하기 위한 토출관을 구비하는 배관 모듈;
회전력을 발생시키기 위한 액츄에이터와 상기 회전력을 전달받아 회전하는 종동 기어 및 상기 종동 기어에 연결되어 회전하는 베이스 플레이트를 구비하고, 상기 베이스 플레이트는 회전 시에 상기 토출관을 회전 궤적을 따라 이동시키도록 구성되는, 회전 모듈; 및
상기 토출관을 병진 궤적 내에서 일 방향을 따라 탄성적으로 편향시키는 탄성견인 부재를 구비하는 병진구동 유닛과, 상기 탄성견인 부재에 의해 상기 병진 궤적 내에서 탄성적으로 편향되는 상기 토출관의 위치를 상기 병진 궤적 내에서 상기 일 방향 및 상기 일 방향에 반대되는 타 방향 중 하나를 따라 조절하기 위해 상기 베이스 플레이트에 회전 가능하게 설치되고 그의 외주면에는 상기 토출관이 접촉되는 조절 캠과, 상기 조절 캠이 상기 토출관과 접촉된 채로 회전되게 하기 위하여 상기 액츄에이터에서 발생된 상기 회전력을 상기 조절 캠에 전달하는 매개 유닛을 구비하는 병진 모듈을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 회전 모듈 및 상기 병진 모듈을 제어하여, 상기 토출관이 상기 회전 궤적 및 상기 병진 궤적이 조합된 토출 궤적을 따라 이동하면서 온수를 토출하게 하는, 드립 커피 머신.