KR102345123B1 - 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치 - Google Patents

Abstract

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치는, 커피 추출수를 정수하기 위한 정수부재와 상기 정수부재로부터 전달되는 추출수를 살균하기 위한 살균부재와 커피 분말을 수용하는 카트리지를 장착하기 위한 카트리지장착부재와 상기 카트리지장착부재 내에 장착되는 카트리지에 압력을 인가하기 위한 압력인가부재와 상기 카트리지장착부재로부터 전달되는 커피추출물을 수용하고 혼합하기 위한 수용혼합부재와 상기 수용혼합부재로부터 전달되는 커피추출물을 여과하기 위한 여과부재와 커피 추출장치의 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 카트리지장착부재는 복수 개 포함되되, 각 카트리지장착부재에는 복수 개의 카트리지들이 배치되도록 구성되고, 상기 수용혼합부재 내부에는 상기 카트리지로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용부재가 상기 카트리지와 대응되는 갯수로 설치되며, 상기 카트리지장착부재에는 상기 카트리지로부터 상기 수용부재로 커피추출물을 유동시키기 위한 유동관이 설치되고, 상기 수용부재는 상기 카트리지장착부재보다 높은 위치에 설치되어, 상기 유동관은 수직 방향으로 형성되는 수직부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 커피추출물에 포함된 이물질이 최소화됨으로써, 커피의 추출효율이 향상되고 커피 본연의 맛이 그대로 우러나며, 커피가 단시간에 대량으로 추출가능하면서도, 생산된 커피음료 완제품의 완성도가 향상되어 상품가치가 증대되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 관한 발명이다.

Description

이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치{COFFEE EXTRACTION SYSTEM WITH IMPROVED REMOVAL PERFORMANCE OF FOREIGN SUBSTANCES}

본 발명은 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는, 커피추출물에 포함된 이물질이 최소화됨으로써, 커피의 추출효율이 향상되고 커피 본연의 맛이 그대로 우러나며, 커피가 단시간에 대량으로 추출가능하면서도, 생산된 커피음료 완제품의 완성도가 향상되어 상품가치가 증대되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 관한 발명이다.

일반적으로, 원두커피는 커피나무 열매의 종자인 커피원두를 원료로 한 기호음료로서, 커피의 종류는 약 40종이 있지만 상업적으로 재배되는 커피의 품종은 아라비카종과 로부스타종(콩고종), 리베리카종, 엑셀사종의 4종 뿐이며, 각각 식물의 형태와 특성이 크게 다르고 품질에도 많은 차이가 있다.

상기 커피원두를 이용한 음료는 일반기호품으로서 지속적으로 보급되어, 현재 커피에 관련된 산업제품 수요가 창출되고, 이로 인한 시장수요도 점차 확대되고 있으며, 커피에 관련된 업종 종사자와 이와 관련있는 산업분야가 급증하고 있는 추세이다.

한편, 상기 커피원두로부터 다양한 향미 성분을 추출하는 방식에 따라 커피의 맛과 향이 달라지게 되며, 커피의 추출 방법은 크게 드립식과 에스프레소 방식으로 구분된다.

상기 드립식 방식은, 커피가 오랜시간 동안 자연적으로 추출되도록 함으로써, 카페인이 적으면서 커피 자체의 향미를 유지할 수는 있으나, 커피 추출에 매우 많은 시간이 소요되기 때문에 대량생산이 어려워 상업적으로 이용되기에는 현실적으로 한계가 있다.

이에 비해, 상기 에스프레소 방식은 가압여과 추출 방식으로서, 곱게 분쇄된 커피원두(커피 분말)에 온수와 압력을 이용하여, 단시간에 커피추출물을 추출하는 방법을 의미한다.

그런데, 상기 에스프레소 방식에 의해 커피가 한꺼번에 대량으로 추출되는 경우, 상기 커피원두가 우러난 정도가 전체적으로 균일하지 못하고, 커피음료 완제품의 맛과 품질이 일정하게 유지되지 못하는 문제가 있다.

또한, 상기 에스프레소 방식과 같이, 고온의 온수가 이용되어 커피가 추출되는 경우, 상기 커피원두의 유효 성분이 열에 의해 변화됨으로써, 상기 원두가 갖는 본연의 맛과 성분이 변질되는 문제가 있다.

한편, 상기 에스프레소 방식은 커피 분말에 용매로서의 추출수를 침투시켜 상기 커피원두로부터 가용성 성분을 추출하는 원리로써, 상기 커피원두로부터 커피가 추출됨에 있어서 추출수의 상태가 커피의 맛과 향에 많은 영향을 미친다.

예를 들어, 통상 수돗물은 산화물질인 염소 성분이 함유되어 있으며, 상기 염소 성분은 커피의 산을 중화시키면서도 특유의 냄새를 풍기기 때문에, 커피 추출에 적합하지 못한 문제가 있다.

따라서, 정수와 살균작용을 통해 커피 추출에 적합한 추출수가 공급되고, 커피 내 불순물 함유량을 최소화시키기 위해 이물질 제거 성능이 개선되며, 효율적으로 대량생산이 가능하면서도 커피 본연의 맛과 향이 구현되고, 생산된 커피음료 완제품의 품질이 일정하게 유지되도록 하는 커피 추출장치에 대한 필요성이 요구된다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 추출수와 커피추출물이 중력을 거슬러 상방으로 유동됨으로써, 커피추출물 내 이물질이 최소화되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 커피 추출을 위해 공급되는 추출수에 염소성분이 제거되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 커피 추출에 이용되는 추출수가 살균부재에 의해 살균됨으로써, 박테리아와 바이러스 및 곰팡이와 같은 유해성분이 제거되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 복수 개의 상기 카트리지에서 커피가 일괄적으로 추출되도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 각 상기 카트리지로부터 추출된 각 커피추출물이 서로 활발히 혼합되도록 유도됨으로써, 커피음료 완제품들이 균일한 맛과 향을 나타내도록 구성되는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치는, 커피 추출수를 정수하기 위한 정수부재와 상기 정수부재로부터 전달되는 추출수를 살균하기 위한 살균부재와 커피 분말을 수용하는 카트리지를 장착하기 위한 카트리지장착부재와 상기 카트리지장착부재 내에 장착되는 카트리지에 압력을 인가하기 위한 압력인가부재와 상기 카트리지장착부재로부터 전달되는 커피추출물을 수용하고 혼합하기 위한 수용혼합부재와 상기 수용혼합부재로부터 전달되는 커피추출물을 여과하기 위한 여과부재와 커피 추출장치의 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 카트리지장착부재는 복수 개 포함되되, 각 카트리지장착부재에는 복수 개의 카트리지들이 배치되도록 구성되고, 상기 수용혼합부재 내부에는 상기 카트리지로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용부재가 상기 카트리지와 대응되는 갯수로 설치되며, 상기 카트리지장착부재에는 상기 카트리지로부터 상기 수용부재로 커피추출물을 유동시키기 위한 유동관이 설치되고, 상기 수용부재는 상기 카트리지장착부재보다 높은 위치에 설치되어, 상기 유동관은 수직 방향으로 형성되는 수직부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 카트리지장착부재 내부에서 상기 카트리지는 미리 지정된 각도 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 상기 유동관에서 상기 수직부와 상기 수용부재 사이의 유동관은 상방을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 압력인가부재로부터 상기 카트리지 내부로 80 바(bar) 내지 90 바의 압력을 작용하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 살균부재로부터 상기 카트리지장착부재로 공급되는 추출수를 유동시키기 위한 물유동관은 상기 카트리지장착부재 하부에서 수직 방향으로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 수용부재는 상기 카트리지로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용용기와 상기 수용용기로부터 혼합전달관으로 커피추출물을 전달하기 위한 이송부를 포함하며, 상기 수용용기와 이송부는 수직 방향으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 이송부 내부에는 커피추출물 유동 공간이 형성되되, 상기 유동공간은 하방을 향할수록 직경이 작아지는 원형 단면의 공간으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 혼합전달관 내면에는 원형의 오목부와 볼록부들이 형성될 수 있다.

또는, 상기 혼합전달관 내면에는 나선형의 오목부가 형성될 수 있다.

한편, 상기 카트리지의 상단부와 하단부 각각에는 필터와 마개부가 배치될 수 있다.

여기서, 상기 카트리지 내부에는 높이 방향을 따라 유동 공간이 형성되되, 상기 유동 공간은 서로 다른 형태의 제 1 유동공간과 제 2 유동공간을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제 1 유동공간은 높이 방향을 따라 동일한 직경의 원형 단면으로 형성되는 원기둥 형태의 공간으로 형성되고, 상기 제 2 유동공간은 높이 방향을 따라 점점 증가되는 직경의 원형 단면으로 형성되는 역절두원추형태의 공간으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 카트리지 내부에는 미세한 오목부들이 형성될 수 있다.

한편, 상기 정수부재는 수평 방향으로 설치되는 수평방향정수부재와, 수직 방향으로 설치되는 수직방향정수부재를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 살균부재는 자외선살균장치를 포함하며, 상기 살균부재 내부에서 자외선살균장치는 복수개 병렬적으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 여과부재에는 가압부재가 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 여과부재에는 진동인가부재가 설치될 수 있다.

한편, 상기 혼합전달관과 이송부 사이에는 개폐부재가 설치될 수 있다.

이때, 상기 수용용기들 중 상기 여과부재로부터 먼 위치에 배치되는 수용용기 내의 커피추출물이 먼저 상기 혼합전달관으로 유동되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 수용용기에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 아크릴벽체부가 상기 수용용기를 둘러싸도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의해, 추출수와 커피추출물에 포함된 이물질이 최소화됨으로써, 커피의 추출효율이 향상되고, 커피의 향미가 저하되거나 불량품이 발생되는 것이 방지되며, 커피원두 본연의 맛이 그대로 우러날 수 있다.

또한, 추출수로부터 염소성분이 제거되어, 염소성분에 의해 커피원두에 포함된 주요성분이 변성되는 것이 방지됨으로써, 상기 커피원두의 맛과 향이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 살균부재에 의해 추출수에 포함된 박테리아와 바이러스 및 곰팡이와 같은 유해성분이 제거됨으로써, 장기가 유통의 경우에도 커피가 변질되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상온의 정수를 고압으로 가압시켜 커피가 추출됨으로써, 단시간에 커피가 추출되면서도, 열로 인한 커피의 유효성분 변화가 최소화될 수 있다.

또한, 복수 개의 카트리지에서 커피가 일괄적으로 추출됨으로써, 하나의 대형 커피추출탱크에서 커피가 추출되는 경우에 비해, 상기 커피원두가 고루 충분히 우러나면서도, 커피가 단시간에 대량으로 추출 가능하다.

또한, 각 상기 카트리지로부터 추출된 각 상기 커피추출물이 서로 활발히 혼합됨으로써, 완성된 커피음료 완제품의 가변성이 최소화되어 제품의 품질 균일도가 향상될 수 있다.

또한, 커피 수용용기 내부로 이물질이 침입되는 현상이 방지되고, 상기 커피추출물에 상기 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이물질이 여과필터에 적체되는 것이 방지되어 여과작업의 속도가 증가되고 작업 효율이 향상될 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 도시한 개략도이며,
도 2 는 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 포함되는 정수부재의 사시도이며,
도 3 은 상기 정수부재와 연결된 살균부재를 도시한 사시도이며,
도 4 는 상기 살균부재로부터 추출수를 공급받는 카트리지장착부재의 사시도이며,
도 5 는 상기 카트리지장착부재로부터 카트리지가 분리된 상태를 도시한 사시도이며,
도 6 은 상기 카트리지를 도시한 분해도이며,
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 카트리지의 투시도이며,
도 8 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 카트리지의 사시도이며,
도 9 는 상기 카트리지장착부재와 수용혼합부재가 유동관을 매개로 연결된 상태를 도시한 사시도이며,
도 10 은 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 포함되는 수용혼합부재의 부분 사시도이며,
도 11 은 수용부재에 아크릴벽체부가 설치된 상태를 도시한 사시도이며,
도 12 는 상기 수용혼합부재의 전체 사시도이며,
도 13 은 상기 수용혼합부재에 포함되는 이송부의 사시도(a)와 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 이송부의 사시도(b)이며,
도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합전달관의 단면도이며,
도 15 는 상기 혼합전달관과 연결된 여과부재의 사시도이며,
도 16 은 상기 여과부재의 분해도이며,
도 17 은 상기 여과부재에 가압부재가 연결 설치된 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 도시한 개략도이며, 도 2 는 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 포함되는 정수부재의 사시도이며, 도 3 은 상기 정수부재와 연결된 살균부재를 도시한 사시도이며, 도 4 는 상기 살균부재로부터 추출수를 공급받는 카트리지장착부재의 사시도이며, 도 5 는 상기 카트리지장착부재로부터 카트리지가 분리된 상태를 도시한 사시도이며, 도 6 은 상기 카트리지를 도시한 분해도이며, 도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 카트리지의 투시도이며, 도 8 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 카트리지의 사시도이며, 도 9 는 상기 카트리지장착부재와 수용혼합부재가 유동관을 매개로 연결된 상태를 도시한 사시도이며, 도 10 은 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 포함되는 수용혼합부재의 부분 사시도이며, 도 11 은 수용부재에 아크릴벽체부가 설치된 상태를 도시한 사시도이며, 도 12 는 상기 수용혼합부재의 전체 사시도이며, 도 13 은 상기 수용혼합부재에 포함되는 이송부의 사시도(a)와 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 이송부의 사시도(b)이며, 도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합전달관의 단면도이며, 도 15 는 상기 혼합전달관과 연결된 여과부재의 사시도이며, 도 16 은 상기 여과부재의 분해도이며, 도 17 은 상기 여과부재에 가압부재가 연결 설치된 상태를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치는, 커피 추출수를 정수하기 위한 정수부재(10)와 상기 정수부재(10)로부터 전달되는 추출수를 살균하기 위한 살균부재(20)와 커피 분말을 수용하는 카트리지(2)를 장착하기 위한 카트리지장착부재(30)와 상기 카트리지장착부재(30) 내에 장착되는 카트리지(2)에 압력을 인가하기 위한 압력인가부재(27)와 상기 카트리지장착부재(30)로부터 전달되는 커피추출물을 수용하고 혼합하기 위한 수용혼합부재(40)와 상기 수용혼합부재(40)로부터 전달되는 커피추출물을 여과하기 위한 여과부재(50)와 커피 추출장치의 구성들을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하며, 상기 카트리지장착부재(30)는 복수 개 포함되되, 각 카트리지장착부재(30)에는 복수 개의 카트리지(2)들이 배치되도록 구성되고, 상기 수용혼합부재(40) 내부에는 상기 카트리지(2)로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용부재(42)가 상기 카트리지(2)와 대응되는 갯수로 설치되며, 상기 카트리지장착부재(30)에는 상기 카트리지(2)로부터 상기 수용부재(42)로 커피추출물을 유동시키기 위한 유동관(35)이 설치되고, 상기 수용부재(42)는 상기 카트리지장착부재(30)보다 높은 위치에 설치되어, 상기 유동관(35)은 수직 방향으로 형성되는 수직부(352)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치를 도시한 개략도이다.

개략적으로는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상수도 또는 지하수와 같은 수원(미도시)으로부터 정수부재(10)로 추출수가 공급되며, 추출수는 상기 정수부재(10)에 의해 정수된 후 살균부재(20)로 전달된다.

상기 정수부재(10)는 수평방향으로 배치되는 수평방향정수부재(12)와 수직방향으로 배치되는 수직방향정수부재(14)를 포함하며,최초 상기 수평방향정수부재912)로 물을 통과시키는 과정에서 필터를 통해 불순물을 여과하고, 이후 상기 수직방향정수부재(14)를 통과하는 과정에서 중력을 거슬러 물이 유동되도록 구성된다.

그리하여, 수평 방향 또는 중력을 거슬러 유동되는 과정에서 다양한 밀도의 불순물들을 효과적으로 여과하도록 구성된다.

상기 살균부재(20)로 전달된 추출수는 상기 살균부재(20)에 의해 추출수 내에 포함된 세균과 같은 유해물질들이 살균되고, 상기 살균부재(20)를 통과한 추출수는 물유동관(25)을 따라, 카트리지장착부재(30)에 장착된 복수 개의 카트리지(2) 내부로 분기되어 공급된다.

상기 살균부재(20)는 예를 들어, UV살균램프를 포함하여 구성되며, 물이 상기 UV살균램프를 통과하여 유동되는 과정에서 각종 세균들을 살균하도록 구성된다.

상기 카트리지(2)의 내부에는 곱게 분쇄된 커피원두(이하 커피 분말)가 수용된 상태에서, 상기 카트리지(2)의 내부로 상기 추출수가 충진되며, 압력인가부재(27)에 의해 압력이 가압됨으로써, 상기 커피 분말에 포함된 커피의 맛과 향을 내는 가용성 성분이 추출수로 추출되어 커피추출물이 생성된다.

상기 카트리지(2) 내부에 추출수가 충진된 상태에서, 상기 압력인가부재927)에 의해 상기 카트리지 내부로 80 바(bar) 내지 90 바의 고압이 작용되도록 구성되며, 상기와 같은 고압이 작용되는 상태에서 예를 들어 5분 내지 7분동안 추출된다.

이후, 상기 카트리지(2)와 수용혼합부재(40) 사이에 형성된 추출밸브(354)가 개방됨으로써, 상기 카트리지(2)로부터 커피추출물이 유동관(35)을 따라 상기 수용혼합부재(40)의 수용용기(422)로 유동된다.

상기 수용혼합부재(40)는 수용부재(42)와 개폐부재(44) 및 혼합전달관(45)을 포함하며, 상기 수용부재(42)는 수용용기(422)와 이송부(424)를 포함한다.

상기 수용부재(42)는 상기 카트리지장착부재(30)보다 높은 위치에 설치됨으로써, 상기 카트리지(2)와 상기 수용용기(422) 사이에서 커피추출물을 유동시키는 상기 유동관(35)은 상방을 향하여 형성된다.

그리하여, 상기 카트리지(2)로부터의 커피추출물은, 상기 유동관(35)을 따라 중력을 거슬러 상기 수용용기(422)까지 상방 이동되며, 복수 개의 상기 수용부재(42)로 전달된다.

복수 개의 상기 수용용기(422)에 커피추출물이 수용된 상태에서, 소정의 미리 지정된 시간 경과 후 상기 개폐부재(44)가 일괄적으로 개방됨으로써, 상기 수용용기(422)의 하부에 연결 형성된 상기 이송부(424)를 통과하여 커피추출물이 혼합전달관(45)으로 동시적으로 유입된다.

상기 혼합전달관(45)으로 유입된 커피추출물은 상기 혼합전달관(45)에서 섞여 혼합된 후, 도 1 을 기준으로 상기 혼합전달관(45)의 좌측에 위치된 여과부재(50)로 유동된다.

상기 여과부재(50)로 유동된 커피추출물은, 상기 여과부재(50)에 의해 공정 중에 유입되는 이물질 등이 여과된 후, 이후 공정인 포장공정 또는 살균공정으로 전달된다.

상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치는, 상기 커피추출장치의 구성들을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함한다.

상기의 과정에서, 제어부(60)에 의해 상기 정수부재(10)와 살균부재(20) 및 카트리지장착부재(30) 등의 동작이 제어될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 커피 추출장치가 간략히 표현된 도면으로서, 본 발명의 실시예는 상기 도면에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 커피추출장치에 의해 수행되는 각 단계에 대한 설명은 이하의 도면을 통해 상세하게 서술하도록 한다.

도 2 는 상기 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치에 포함되는 상기 정수부재(10)를 도시한 사시도이다.

일반적으로, 수돗물은 노후화된 상수도 배관으로부터의 오염을 방지하기 위해, 염소성분으로 소독처리가 된 후 사용자에게 공급된다.

즉, 상기 상수도로부터 급수되는 수돗물에는 잔류염소가 함유되어 있으며, 상기 염소성분은 강한 산화물질로서 커피성분을 중화시킴으로써, 수돗물을 그대로 커피추출에 이용하는 경우에는 커피추출물의 맛이 본연의 맛과 달리 변질될 수 있다.

또한, 수돗물은 상기 염소성분의 특유한 냄새때문에 상기 커피추출에 부적합한 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 상기 커피 추출장치에는 커피 추출수를 정수하기 위한 정수부재(10)가 포함되며, 상기 정수부재(10)는 수평 방향으로 설치되는 수평방향정수부재(12)와, 수직 방향으로 설치되는 수직방향정수부재(14)를 포함할 수 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 상수도(미도시)로부터 수평방향정수부재(12)로 커피 추출수로서 수돗물이 급수되며, 수돗물은 상기 수평방향정수부재(12)와 상기 수직방향정수부재(14)를 통과함으로써, 커피추출에 적합한 추출수로 정수되도록 구성된다.

상기 수평방향정수부재(12)의 내부에는, 예를 들어 압축 활성탄과 같은 여과재가 배치될 수 있으며, 상기 수평방향정수부재(12)를 통과한 수돗물은 염소성분과 함께 먼지와 같은 기타 이물질이 여과재에 흡착됨으로써 제거된다.

즉, 상기 수평정수부재(12)에 의해 수돗물에 포함된 이물질이 입자 크기에 의해 필터링되며, 상기 수돗물에 포함된 용존 산소는 온전히 유지됨으로써, 수돗물이 커피 추출에 적합한 추출수로 정수될 수 있다.

상기 수직방향정수부재(140 내부에도 여과재가 배치되되, 수돗물이 수직방향정수부재(14)를 통해 중력을 거슬러 통과하도록 구성되며, 상기 수직방향정수부재(14)는 상기 수돗물에 포함된 미세 부유물질 또는 미세 고형물이 부유 또는 침전방식에 의해 분리되도록 구성된다.

즉, 수돗물 불순물을 입자 크기에 의해 필터링하는 상기 수평방향정수부재(12)와, 중력에 의한 밀도 차이에 따라 필터링하는 수직방향정수부재(14)를 통과하도록 구성된다.

따라서, 수돗물에 포함되는 이물질들이 효과적으로 여과될 수 있고, 상기 정수부재(10)를 통과한 수돗물은 불순물과 염소성분이 제거됨으로써 커피추출을 위한 추출수로 이용이 가능해진다.

상기 정수부재(10)의 정수과정을 통과한 추출수는, 도 3 에 도시된 상기 살균부재(20)로 전달된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 커피 추출장치는 상기 정수부재(10)로부터 전달되는 추출수를 살균하기 위한 상기 살균부재(20)를 포함한다.

상기 살균부재(20)는 자외선살균장치(22)를 포함하며, 상기 살균부재(20) 내부에서 상기 자외선살균장치(22)는 복수개 병렬적으로 결합될 수 있다.

상기 정수부재(10)로부터 상기 살균부재(20)로 전달된 추출수는, 상기 자외선살균장치(22)를 통과하는 과정에서 살균된다.

그리하여, 상기 살균된 추출수에 의해 커피음료 완제품이 생산됨으로써, 상기 커피음료 완제품의 유통과정에서 변질되는 것을 방지하도록 구성된다.

또한, 자외선살균장치(22)는 복수개가 병렬적으로 결합되어 동시에 다량의 추출수를 처리가능하도록 구성된다.

상기 살균부재(20)의 살균과정을 통과한 추출수는 상기 물유동관(25)을 통해, 도 4 에 도시된 상기 카트리지장착부재(30)로 전달된다.

상기 커피 추출장치는, 커피 분말을 수용하는 상기 카트리지(2)를 장착하기 위한 상기 카트리지장착부재(30)를 포함하며, 상기 살균부재(20)로부터 상기 카트리지장착부재(30)로 공급되는 추출수를 유동시키기 위한 상기 물유동관(25)은 상기 카트리지장착부재(30) 하부에서 수직 방향으로 설치될 수 있다.

즉, 상기 물유동관(25)이 지면의 수직방향으로 형성됨으로써, 상기 물유동관(25)의 내부를 유동하는 추출수가 중력을 거슬러 낮은 유동속도로 상기 카트리지장착부재(30)로 유동되도록 구성된다.

그리하여, 상기 카트리지장착부재(30)로 공급되는 추출수에 이물질이 포함되더라도, 상기 이물질이 수직 방향으로 설치된 상기 물유동관(25)을 따라 상측으로 승강되는 것이 방지됨으로써, 상기 카트리지(2)로의 이물질 유입이 최소화될 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지장착부재(30)는 하부장착부(34)와 상부장착부(32) 및 상부고정부(31)를 포함하며, 상기 하부장착부(34)와 상부장착부(32) 및 상부 고정부(31)는 가이드축(33)을 매개로 연결 형성된다.

상기 가이드축(33)은 원형 막대형상으로 형성되되, 상기 카트리지장착부재(30)의 양 측부에 설치되며, 상기 가이드축(33)의 상하 양단에는 상기 상부고정부(31)와 하부장착부(34)가 형성되고, 상기 상부고정부(31)와 하부장착부(34)의 사이에는 상기 상부장착부(32)가 배치된다.

상기 물유동관(25)은 상기 하부장착부(34)의 하부에 수직방향으로 설치된 상태에서, 상기 하부장착부(34) 내부에서 세 갈래로 분기되어, 상기 카트리지(2)가 장착되는 상기 하부장착부(34)의 상단부까지 연장된다.

상기 하부장착부(34)의 상단부에는 상기 카트리지(2)의 하단부의 내경과 동일한 크기의 물유입구(342)가 형성된다.

또한, 상기 상부장착부(32)의 하단부에서 상기 물유입구(342)에 대면하는 위치에는, 상기 카트리지(2)의 상단부 내경과 동일한 크기의 추출물배출구(322)가 형성된다.

상기 카트리지(2)는 상기 물유입구(342)와 추출물배출구(322)의 사이에 배치된다.

이러한 상태에서, 상기 상부장착부(32)가 모터(미도시)의 구동력에 의해, 상기 카트리지장착부재(30)의 양측부에 형성된 가이드축(33)을 따라 상하방향으로 이동됨으로써, 상기 상부장착부(32)와 하부장착부(34) 사이에 배치되는 상기 카트리지(2)를 강하게 압박하거나 카트리지92)로부터 분리되도록 구성된다.

또한, 상기 상부장착부(32)의 위치는, 상기 상부장착부(32)의 좌측부에 설치된 위치감지센서(301)에 의해 감지되고, 상기 위치감지센서(301)에 수집된 데이터를 기반으로, 상기 카트리지장착부재(30)에서 상기 상부장착부(32)가 상기 카트리지(2)와 결합 또는 분리되도록 구성된다.

한편, 상기 카트리지(2)는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 형성되되 상기 카트리지(2)의 상하부를 관통하는 중공부인 유동공간(202)이 형성되도록 구성된다.

또한, 상기 카트리지(2)의 상단부와 하단부 각각에는 필터(204)와 마개부(206)가 배치된다.

상기 필터(204)는 상부필터(2042)와 하부필터(2044)를 포함하며, 상기 마개부(206)는 상부마개부(2062)와 하부마개부(2064)를 포함한다.

상기 상부필터(2042)와 상기 하부필터(2044)가 각각 상기 유동공간(202)의 상하부에 수용된 상태에서, 상기 상부마개부(2062)와 하부마개부(2064)가 상기 카트리지(2)의 상하단에 각각 결합되어 지지함으로써, 상기 필터(2042, 2044)가 상기 카트리지(2)로부터 이탈되는 것이 방지된다.

상기 유동공간(202)에는 커피 분말이 수용되며, 상기 카트리지(2)의 상하단에 상기 필터(2042, 2044)와 마개부(2062, 2064)가 순차적으로 결합된다.

그리하여, 상기 물유입구(342)로부터 상기 유동공간(202)으로 추출수가 공급되는 경우, 상기 추출수의 불순물은 상기 하부필터(2044)에 의해 여과된다.

그리고, 압력인가부재(27)에 의해 강한 압력이 작용되는 경우에도, 상기 마개부(206)에 의해 상기 필터(204)들이 상기 유동공간(202)으로부터 이탈되는 것이 방지된다.

한편, 상기 마개부(206)에는 복수 개의 개구(2065)들이 형성되어, 추출수가 상기 하부마개부(2064)에 형성된 개구(2065)를 통해 상기 유동공간(202)으로 유입된다.

또한, 유입된 상기 추출수에 의해, 상기 유동공간(202)에 수용된 커피 분말로부터 커피성분이 추출되고, 추출된 커피추출물은 상기 상부마개부(2062)에 형성된 개구(2065)를 통해 배출된다.

한편, 상기 마개부(206)는 상기 카트리지(2)로부터 용이하게 분리 및 결합되도록 구성됨으로써, 상기 유동공간(202)의 세척이 용이하고, 상기 필터(204)가 용이하게 교체될 수 있으며, 상기 상부필터(2042)와 하부필터(2044)는 각기 다른 종류로 배치되는 것이 가능해진다.

예를 들어, 추출수의 유동방향에 의해 분말 상태의 커피가 상기 유동공간(202) 내 상기 상부필터(2042)에 적체되어 커피추출물의 배출속도가 저하되는데, 하부필터(2044)에 비해 보다 성긴 재질의 상기 상부필터(2042)가 배치됨으로써, 상기 카트리지(2)로부터 배출되는 커피추출물이 보다 원활히 유동될 수 있어 신속하고도 효율적인 커피추출이 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 커피 분말이 수용된 상기 카트리지(2)의 상기 유동공간(202)에 추출수가 충진된 상태에서, 커피 분말로부터 가용성 성분인 유효성분을 보다 원활히 추출하기 위해, 상기 카트리지(2) 내 추출수는 높은 압력 상태 하에서 일정 시간 유지된다.

따라서, 상온의 추출수로도 충분히 커피의 유효 성분들을 추출 가능하도록 구성됨으로써, 고온의 추출수를 이용하는 경우에 비하여, 열로 인한 커피의 유효성분 변화가 최소화될 수 있다.

이를 위해, 도 5 와 같이, 상기 커피 추출장치에는, 상기 카트리지장착부재(30) 내에 장착되는 상기 카트리지(2)에 압력을 인가하기 위한 상기 압력인가부재(27)가 포함된다.

상기 압력인가부재(27)는 고압펌프 등으로써 형성될 수 있으며, 상기 압력인가부재(27)는 상기 하부장착부(34)로 인입된 상기 물유동관(25)과 연결된다.

상기 압력인가부재(27)로부터 상기 카트리지(2) 내부로 80 바(bar) 내지 90 바의 높은 압력이 작용될 수 있으며, 이러한 고압 작용에 의해 상기 카트리지(2) 내부에서의 커피 유효성분 추출효율이 향상된다.

즉, 상기 카트리지(2)의 내부의 유동공간(202)에 커피 분말과 추출수가 수용된 상태에서, 상기 압력인가부재(27)로부터 작용된 높은 압력에 의해, 추출수가 커피 분말의 입자 내 미세한 기공들에 침투하여 커피의 유효성분들이 추출됨으로써, 상온의 추출수로도 오일과 에센스의 변형 없는 커피 유효성분들이 추출될 수 있다.

상기 상부장착부(32)에는 상기 카트리지(2)로부터 커피추출물이 배출되는 통로인 유동관(35)이 설치된다.

상기와 같이 카트리지(2)의 유동공간(202)에서 고압 상태의 추출수에 의해 커피 분말로부터 유효 성분들이 추출된 상태에서, 상기 유동관(35)에 형성된 추출밸브(354)가 개방됨으로써, 상기 카트리지(2)의 유동공간(202)으로부터 커피추출물이 상기 유동관(35)을 따라 배출된다.

상기 압력인가부재(27)에 의해 상기 카트리지(2) 내부의 추출수가 가압되거나, 추출수가 상기 유동관(35)을 따라 배출되더라도, 상기 카트리지(2)는 상기 상부장착부(32)와 하부장착부(34)에 의해 고정배치된 상태로써, 상기 카트리지장착부재(30)로부터 상기 카트리지(2)와 필터(204) 및 마개부(206)는 이탈이 방지되도록 고정된 상태로 유지된다.

한편, 상기 카트리지(2)에서 커피의 추출효율을 보다 향상시키기 위해, 상기 카트리지(2)는 도 7 및 8 과 같은 형상으로 구성될 수 있다.

도 7 과 8 은 본 발명에 따른 상기 카트리지(2)의 다른 실시예를 도시한 사시도로서, 상기 카트리지(2) 내부에는 높이 방향을 따라 상기 유동공간(202)이 형성되되, 상기 유동공간(202)은 서로 다른 형태의 제 1 유동공간(2022)과 제 2 유동공간(2024)을 포함한다.

여기서, 상기 제 1 유동공간(2022)은 상기 카트리지(2)로 추출수가 유입되는 상기 하부마개(2064) 측에 형성된 공간이며, 상기 제 2 유동공간(2024)은 상기 카트리지(2)로부터 커피추출물이 배출되는 상기 상부마개(2062) 측에 형성된 공간으로 설정될 수 있다.

이때, 상기 제 1 유동공간(2022)은 높이 방향을 따라 동일한 직경의 원형 단면으로 형성되는 원기둥 형태의 공간으로 형성되고, 상기 제 2 유동공간(2024)은 높이 방향을 따라 점점 증가되는 직경의 원형 단면으로 형성되는 역절두원추형태의 공간으로 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 제 2 유동공간(2024)은 배출되는 커피추출물의 압력을 상승시키는 일종의 디퓨저(Diffuser)로서의 역할을 하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 카트리지(2)로부터의 커피추출물은 상기 상부필터(2042)를 통과하며 토출되는데, 상기 제 2 유동공간(2024)의 형상이 상기 카트리지(2)의 단부로 갈수록 확장되며, 상기 제 2 유동공간(2024)을 유동하는 추출수의 압력이 점차 증가되면서 상기 제 2 유동공간(2024)의 단부인 상기 상부필터(2042)가 배치된 부분에서 최대가된다.

따라서, 커피 추출물이 상기 제 2 유동공간(2024)를 통과하면서 압력이 증대되어, 상기 상부필터(2042)를 높은 압력으로 통과할 수 있다.

그리하여, 장기간 커피 추출의 경우에도 커피추출물이 상기 상부필터(2042)를 높은 압력으로 통과하여 유동됨으로써, 추출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 8 에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(2) 내부에는 미세한 오목부(2021)들이 형성될 수 있다.

상기 오목부(2021)는 샌드 블러스팅(Sand Blasting) 가공 공정을 거쳐 상기 카트리지(2)의 내부 표면에 성형되며, 상기 샌드 블러스팅 가공을 위해, 도 8 과 같이, 두 부분으로 분할된 상기 카트리지(2)가 샌드 블러스팅 가공 후 용접 결합되는 방식이 이용될 수 있다.

상기 오목부(2021)는 일종의 딤플(Dimple)로서의 역할을 하여, 상기 유동공간(202)의 내부를 통과하는 추출수에 대한 상기 카트리지(2) 내부표면의 유동저항이 감소됨으로써, 상기 카트리지(2) 내에서 추출수가 원활히 유동되어 커피의 추출효율이 향상될 수 있다.

도 9 는 상기 카트리지장착부재(30)와 상기 수용혼합부재(40)가 상기 유동관(35)을 매개로 연결된 상태를 도시한 사시도이다.

도 9 와 같이, 상기 커피 추출장치에는 상기 카트리지장착부재(30)가 복수 개 포함되되, 각 카트리지장착부재(30)에는 복수 개의 상기 카트리지(2)들이 배치되도록 구성된다.

그리고, 상기 복수 개의 카트리지(2)들로부터 동시에 커피가 고압으로 추출됨으로써, 커피를 단시간에 대량으로 추출가능하면서도, 하나의 대형 커피추출탱크에서 커피가 추출되는 경우에 비해 커피원두를 충분히 우려낼 수 있다.

즉, 대형 커피추출탱크를 통해 커피가 추출되는 경우, 추출수와 원두 간의 접촉이 균일하지 못하고, 높은 압력 상태에서 커피를 추출하는 것이 어렵게 되며, 커피 추출에 소요되는 시간이 길어지는 등의 문제가 있다.

이에 비해, 본 발명은 복수 개의 상기 카트리지(2)들을 통해 고압으로 커피가 추출됨으로써, 커피 추출 시간이 단축되어 추출효율이 향상되면서도, 충분히 우러나지 못하고 낭비되는 커피 원두가 최소화될 수 있다.

또한, 커피원두의 로스팅된 정도에 따라, 각 상기 카트리지(2)에 작용되는 압력이 각각 다르게 적용될 수도 있으므로, 커피의 맛과 향이 보다 섬세하게 구현될 수 있다.

비록, 도 9 에서는 하나의 카트리지장착부재(30) 당 세 개의 카트리지(2)가 배치되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 변형 실시가 가능하다.

한편, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지장착부재(30) 내부에서 상기 카트리지(2)는 미리 지정된 각도로 경사지게 배치될 수 있으며, 이를 위해 상기 카트리지장착부재(30) 역시 상기 카트리지(2)와 마찬가지로 경사지게 배치될 수 있다.

그리하여, 먼저, 수직방향으로 설치된 상기 물유동관(25)에서 상기 카트리지(2)로 추출수가 중력을 거슬러 유입되도록 구성됨으로써, 밀도 높은 이물질이 상기 카트리지(2) 내부로 유입되는 것을 1차적으로 차단하고, 2차적으로는 상기 카트리지(2)의 내부에서 추출수가 경사지게 유동되도록 구성됨으로써, 상기 카트리지(2) 내부의 추출수에 포함된 이물질들이 상기 수직부(352)로 유동되는 것을 최소화할 수 있다.

그리고, 이후 커피 추출물이 상기 수직부(352)를 통해 중력을 거슬러 유동됨으로써, 밀도 높은 금속성 이물질들이 커피 추출물 내에 포함된 상태로 유동되는 것을 방지하도록 구성된다.

한편, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 커피 추출장치에는 상기 카트리지장착부재(30)로부터 전달되는 커피추출물을 수용하고 혼합하기 위한 수용혼합부재(40)가 포함된다.

상기 수용혼합부재(40) 내부에는 상기 카트리지(2)로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용부재(42)가 상기 카트리지(2)와 대응되는 갯수로 설치된다.

즉, 상기 수용부재(42)는 상기 카트리지(2)와 일대일 대응 연결되도록 구성되며, 복수 개의 상기 수용부재(42)는 상기 혼합전달관(45)의 길이방향을 따라 배치된다.

그리하여, 복수 개의 상기 카트리지(2) 내부에서 소정의 압력으로 가압된 추출수가, 일정시간 동안 커피 분말로부터 커피 성분을 추출한 후 상기 추출밸브(354)가 개방됨에 따라, 상기 카트리지(2)와 각각 대응되는 상기 수용부재(42)로 유동되도록 구성된다.

상기 추출밸브(354)는 수동으로 개폐되거나, 상기 제어부(60)를 통해 자동으로 제어될 수 있다.

한편, 상기 카트리지(2)로부터 상기 수용부재(42)로 커피추출물을 유동시키기 위해, 상기 카트리지장착부재(30)의 상부장착부(32)에는 유동관(35)이 설치된다.

상기 유동관(35)은 수직 방향으로 형성되는 상기 수직부(352)와 상기 추출밸브(354), 그리고 상기 수직부(352)와 상기 수용부재(42)를 연결하는 추출관(356)을 포함한다.

상기 수용부재(42)는 상기 카트리지장착부재(30)로부터 높은 위치에 설치되어, 상기 유동관(35)은 수직 방향으로 형성되는 상기 수직부(352)를 포함하여 형성된다.

즉, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 수직부(352)는 상기 카트리지장착부재(30)로부터 높은 위치에 형성된 상기 수용부재(42)로 커피추출물을 유동시키기 위해 지면에 수직 방향으로 형성된다.

보다 상세하게는, 상기 수직부(352)는 "ㄱ" 형상으로 형성되되, 상기 상부장착부(32)로부터 지면에 수직한 방향으로 길게 형성됨으로써, 상기 카트리지(2)로부터 추출되는 커피추출물이 상기 수직부(352)를 따라 중력을 거슬러 상방으로 유동되도록 구성된다.

그리하여, 커피추출물이 상기 수직부(352)를 따라 중력을 거슬러 상기 수용부재(42)로 이동됨으로써, 커피추출물에 포함되는 이물질이 최소화될 수 있다.

또는, 도 5 에 도시된 상기 수직부(352)와 같이, 상기 수직부(352)가 상기 상부장착부(32)에 대해 수직한 방향으로 형성됨으로써, 상기 수직부(352)를 통과하는 커피추출물에 포함되는 이물질의 유동이 보다 어렵도록 구성될 수도 있다.

도 9 에 도시된 상기 수직부(352)에서 상기 추출밸브(354)가 형성된 부분인 타측부는, 각 상기 수용부재(42)를 향하는 방향으로 형성되며, 상기 수직부(352)의 타측부와 상기 수용부재(42)는 상기 추출관(356)을 매개로 연결되도록 구성된다.

그리하여, 상기 유동관(35)에서 상기 수직부(352)와 상기 수용부재(42) 사이의 유동관(35)인 상기 추출관(356)은 상방을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 수직부(352)와 추출관(356)을 통과하면서, 커피추출물의 속도가 감속되어 상기 커피추출물 내의 밀도가 큰 이물질들이 상기 수용부재(42)로 유입되는 것이 방지된다.

도 10 에 도시된 바와 같이, 상기 수용부재(42)는 상기 카트리지(2)로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용용기(422)와 상기 수용용기(422)로부터 상기 혼합전달관(45)으로 커피추출물을 전달하기 위한 이송부(424)를 포함하며, 상기 수용용기(422)와 이송부(424)는 수직 방향으로 설치된다.

상기 수용용기(422)와 이송부(424)는 원기둥 형태로 형성되되, 상기 수용용기(422)의 직경이 상기 이송부(424)의 직경보다 크도록 형성된다.

또한, 상기 수용용기(422)는 상기 이송부(424)의 상부에 위치되어, 상기 수용용기(422)에 수용된 커피추출물이 중력에 의해 상기 이송부(424)로 유동되도록 구성된다.

상기 혼합전달관(45)은 수평 방향으로 배치된 원통형상으로서, 상기 이송부(424)의 하단부에 배치되고, 복수 개의 상기 이송부(424)들이 상기 혼합전달관(45)의 길이방향을 따라 배치되어 상기 혼합전달관(45)과 수직 방향으로 결합된다.

한편, 상기 수용용기(422)에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해, 도 11 에 도시된 바와 같이, 아크릴벽체부(43)가 상기 수용용기(422)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 아크릴벽체부(43) 내부로 이물질이 침입하는 것이 최소화되고, 상기 수용용기(422)에 수용된 상기 커피추출물로 상기 이물질이 유입되는 것이 방지될 수 있다.

상기 수용용기(422)에 수용된 커피추출물은 상기 이송부(424)를 거쳐 상기 혼합전달관(45)으로 유동되도록 낙하시킬 수 있으며, 상기 수용용기(422)로부터 낙하된 커피추출물은 상기 혼합전달관(45)의 내부면과 충돌되어 분산된다.

한편, 도 12 에 도시된 바와 같이, 상기 혼합전달관(45)과 상기 이송부(424) 사이에는 개폐부재(44)가 설치될 수 있으며, 상기 개폐부재(44)는 상기 이송부(424)와 상기 혼합전달관(45) 사이의 통로를 개폐하는 역할을 한다.

상기 개폐부재(44)는, 상기 개폐부재(44) 상에 형성된 개폐밸브(442)에 의해 수동으로 작동되거나, 상기 제어부(60)에 의해 일괄적으로 자동 제어될 수 있다.

상기 제어부(60)에 의해, 도 12 에 도시된 모든 상기 개폐부재(44)가 동시에 개방됨으로써, 각 상기 수용용기(422)에 수용된 커피추출물이 상기 혼합전달관(45)으로 동시에 유동 낙하되어, 상기 혼합전달관(45)에서 커피추출물이 고르게 혼합되도록 구성될 수 있다.

또는, 상기 수용용기(422)들 중 상기 여과부재(50)로부터 먼 위치에 배치되는 수용용기(422) 내의 커피추출물이 먼저 상기 혼합전달관(45)으로 유동되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 12 를 기준으로, 상기 여과부재(50)로 커피추출물이 배출되는 통로인 배출관(47)이 좌측에 위치되므로, 가장 우측에 배치되는 상기 수용부재(42)를 시작으로 순차적으로 상기 개폐부재(44)가 개방되도록 제어될 수 있다.

그리하여, 상기 혼합전달관(45) 내부에서 커피추출물이 상기 배출관(47)을 향하여 유동되면서, 순차적으로 낙하유동되는 커피추출물과 충돌됨과 동시에 뒤섞여 고르게 혼합되도록 할 수 있다.

즉, 상기 수용용기(422)에 저장된 커피추출물의 위치에너지가 커피추출물의 혼합에 이용됨으로써, 추가적인 동력 공급의 필요없이 각 수용용기(422)로부터 배출된 커피추출물이 고르게 혼합될 수 있다.

한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 이송부(424) 내부에는 커피추출물 유동 공간(4242)이 형성되되, 도 13(a)에 도시된 바와 같이 원기둥 형상으로 형성되거나, 도 13(b)와 같이 하방을 향할수록 직경이 작아지는 원형 단면의 공간으로 형성될 수 있다.

도 13(b)에 도시된 상기 유동공간(4242)은 일종의 노즐로서의 역할을 하여, 상기 혼합전달관(45)으로 유동되는 커피추출물의 속도가 증대된 상태로 낙하되어 보다 균일한 혼합을 이룰 수 있다.

즉, 상기 수용용기(422)에 수용된 커피추출물이 하방을 향할수록 직경이 작아지는 상기 이송부(424)를 통과하면서 유동속도가 증가된다.

따라서, 상기 이송부(424)를 통과한 커피추출물은 상기 혼합전달관(45) 내부로 분사되듯이 공급됨으로써, 복수 개의 각 상기 이송부(424)로부터 유동된 커피추출물이 상기 혼합전달관(45)에서 보다 고루 혼합될 수 있다.

또한, 도 14(a)에 도시된 바와 같이, 상기 혼합전달관(45)의 내면에는 원형의 오목부(452)와 볼록부(454)들이 형성되어, 상기 혼합전달관(45)에서 유동되는 커피추출물의 난류성 유동을 유도함으로써, 상기 혼합전달관(45)에서의 커피추출물의 혼합도가 향상될 수 있다.

또는, 도 14(b)와 같이, 상기 혼합전달관(45)의 내면에 나선형의 오목부(456)가 형성되어, 상기 혼합전달관(45)에서 유동되는 커피추출물에 난류성 유동과 동시에 회전유동이 발생되도록 구성될 수 있다.

그리하여, 각 상기 카트리지(2)로부터 추출된 커피추출물이 상기 혼합전달관(45) 내에서 보다 균일하게 혼합됨으로써, 완성된 커피음료의 품질 가변성이 최소화될 수 있다.

한편, 도 15 와 같이, 상기 커피 추출장치에는 상기 수용혼합부재(40)로부터 전달되는 커피추출물을 여과하기 위한 여과부재(50)가 포함된다.

상기 여과부재(50)는 상기 혼합전달관(45)의 하부에 형성된 상기 배출관(47)과 관이음을 매개로 연결 결합될 수 있다.

상기 여과부재(50)는 전체적으로 수직방향으로 배치된 원기둥 형태로 형성되며, 도 16 에 도시된 바와 같이, 상기 여과부재(50)의 내부에는 여과필터(502)가 배치되고, 상기 여과부재(50)의 상부에는 상기 여과필터(502)를 덮기위한 덮개부(51)가 배치된다.

상기 여과부재(50)에 의한 여과과정은, 상기 여과과정 이후의 살균공정, 포장공정과 같은 마무리 공정 전에 커피추출물로부터 이물질을 최종적으로 여과하는 과정으로서, 상기 커피 추출장치의 공정 상에서 유입될 수 있는 먼지 또는 머리카락 등과 같은 이물질이나, 커피 추출과정에서 미처 여과되지 못한 커피 분말이 상기 여과필터(502)를 통해 여과된다.

상기 여과필터(502)는 종이 또는 섬유재로써 형성될 수 있으며, 필요에 따라 이중으로 구성됨으로써, 커피추출물에 포함될 수 있는 불순물이 보다 확실히 분리될 수 있다.

상기 여과부재(50)의 하부에는 진동인가부재(54)가 설치될 수 있으며, 상기 진동인가부재(54)에는 편심추(542)와 회전축(544)이 포함될 수 있다.

상기 진동인가부재(54)는 상기 회전축(544)과 상기 편심추(542)가 결합되어 형성되며, 상기 회전축(544)은 상기 여과부재(50) 내부에 배치된 모터(미도시)에 의해 회전구동될 수 있다.

그리하여, 상기 편심추(542)가 상기 여과부재(50)의 하부에서 회전됨으로써, 상기 편심추(542)에서 발생된 진동에너지가 상기 여과부재(50)로 전달되며, 상기 여과부재(50)에 설치된 상기 여과필터(502)가 진동된다.

따라서, 커피추출물을 상기 여과부재(50)에서 여과시킬 때, 상기 진동인가부재(54)를 작동시켜 상기 여과필터(502)가 진동됨으로써, 상기 여과필터(502)에 의해 여과된 이물질이 여과필터의 기공을 막고 적체되는 것이 방지되어, 장기간 작동의 경우에도 여과작업의 속도가 일정하게 유지될 수 있어 작업 효율이 향상될 수 있다.

또한, 상기 진동인가부재(54)에 의해 상기 여과부재(50)가 진동되어, 상기 여과부재(50)에 수용된 커피추출물이 계속적으로 진동 혼합됨으로써, 커피추출물의 혼합도를 높일 수도 있다.

한편, 도 17 에 도시된 바와 같이, 상기 여과부재(50)에는 고압펌프 등과 같은 가압부재(52)가 설치될 수 있으며, 상기 가압부재(52)는 상기 덮개부(51)와 연결 설치될 수 있다.

그리하여, 상기 가압부재(52)에 의해, 상기 여과장치를 통과하는 커피추출물에 추가적인 압력이 가해짐으로써, 상기 여과작업의 작업 효율이 향상될 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

2 : 카트리지
10: 정수부재
20: 살균부재
30: 카트리지장착부재
40: 수용혼합부재
50: 여과부재
60: 제어부

Claims (20)

1. 커피 추출수를 정수하기 위한 정수부재와;
   상기 정수부재로부터 전달되는 추출수를 살균하기 위한 살균부재와;
   커피 분말을 수용하는 카트리지를 장착하기 위한 카트리지장착부재와;
   상기 카트리지장착부재 내에 장착되는 카트리지에 압력을 인가하기 위한 압력인가부재와;
   상기 카트리지장착부재로부터 전달되는 커피추출물을 수용하고 혼합하기 위한 수용혼합부재와;
   상기 수용혼합부재로부터 전달되는 커피추출물을 여과하기 위한 여과부재와;
   커피 추출장치의 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
   상기 카트리지장착부재는 복수 개 포함되되, 각 카트리지장착부재에는 복수 개의 카트리지들이 배치되도록 구성되고,
   상기 수용혼합부재 내부에는 상기 카트리지로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용부재가 상기 카트리지와 대응되는 갯수로 설치되며,
   상기 카트리지장착부재에는 상기 카트리지로부터 상기 수용부재로 커피추출물을 유동시키기 위한 유동관이 설치되고,
   상기 수용부재는 상기 카트리지장착부재보다 높은 위치에 설치되어, 상기 유동관은 수직 방향으로 형성되는 수직부를 포함하여 형성되고,
   상기 살균부재로부터 상기 카트리지장착부재로 공급되는 추출수를 유동시키기 위한 물유동관은 상기 카트리지장착부재 하부에서 수직 방향으로 설치되며,
   상기 카트리지장착부재 내부에서 상기 카트리지는 미리 지정된 각도 경사지게 배치되도록 구성되며,
   상기 유동관에서 상기 수직부와 상기 수용부재 사이의 유동관은 상방을 향하여 경사지게 형성되고,
   상기 카트리지 내부에는 높이 방향을 따라 유동 공간이 형성되되,
   상기 유동 공간은 서로 다른 형태의 제 1 유동공간과 제 2 유동공간을 포함하며,
   상기 제 1 유동공간은 상기 카트리지로 추출수가 유입되는 하부마개 측에 형성되는 공간으로서, 높이 방향을 따라 동일한 직경의 원형 단면으로 형성되는 원기둥 형태의 공간으로 형성되고,
   상기 제 2 유동공간은 상기 제 1 유동공간의 상부에서 상기 카트리지로부터 커피추출물이 배출되는 상부마개 측에 형성되는 공간으로서, 높이 방향을 따라 점점 증가되는 직경의 원형 단면으로 형성되는 역절두원추형태의 공간으로 형성되며,
   상기 카트리지 내부 표면에는 미세한 오목부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압력인가부재로부터 상기 카트리지 내부로 80 바(bar) 내지 90 바의 압력을 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용부재는 상기 카트리지로부터 전달되는 커피추출물을 수용하기 위한 수용용기와 상기 수용용기로부터 혼합전달관으로 커피추출물을 전달하기 위한 이송부를 포함하며, 상기 수용용기와 이송부는 수직 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이송부 내부에는 커피추출물 유동 공간이 형성되되, 상기 유동공간은 하방을 향할수록 직경이 작아지는 원형 단면의 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 혼합전달관 내면에는 원형의 오목부와 볼록부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 혼합전달관 내면에는 나선형의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 카트리지의 상단부와 하단부 각각에는 필터와 마개부가 배치되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 정수부재는 수평 방향으로 설치되는 수평방향정수부재와, 수직 방향으로 설치되는 수직방향정수부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 살균부재는 자외선살균장치를 포함하며,
   상기 살균부재 내부에서 자외선살균장치는 복수개 병렬적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과부재에는 가압부재가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 여과부재에는 진동인가부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 혼합전달관과 이송부 사이에는 개폐부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
13. 제 3 항에 있어서,
    상기 수용용기들 중 상기 여과부재로부터 먼 위치에 배치되는 수용용기 내의 커피추출물이 먼저 상기 혼합전달관으로 유동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
14. 제 3 항에 있어서,
    상기 수용용기에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 아크릴벽체부가 상기 수용용기를 둘러싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거 성능이 개선된 커피 추출장치.
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