KR102506252B1 - 가열 장치 및 기구 - Google Patents

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헨드릭 요한 디스
에이브람 크리스티안 닙
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코닌클리케 도우베 에그베르츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 유체 채널 및 가열 요소를 포함하는 기부 구조체를 포함하는 가열 장치를 제공하는데, 가열 요소는 사용시 유체 채널 내의 유체를 가열하도록 배열되며, 가열 장치는 사용시 유체 채널을 냉각시키도록 배열되는 냉각 수단을 추가로 포함한다.

Description

가열 장치 및 기구{HEATING DEVICES AND APPARATUS}
본 발명은 가열 장치, 특히 가열 요소 및 사용시 가열 요소를 냉각시키도록 배열되는 냉각 수단을 포함하는 가열 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가열 장치의 가열 요소를 냉각시키는 방법; 가열 장치를 포함하는 음료 제조 기구(beverage preparation apparatus); 및 하나 이상의 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
관류식 저 열질량 히터(flow through low thermal mass heater)(이하 "FTH")가 음료의 제조를 위한 가열된 액체의 즉각적인 공급을 위해 몇몇 기기, 특히 주방 기기, 예를 들어 물 주전자 및 커피 머신과 같은 브루잉 장치(brewing device)에 사용된다. 알려진 관류식 열질량 히터는 뜨거운 액체의 공급이 필요할 때 채널 내의 액체를 가열하도록 가열 요소에 작동가능하게 연결되는 비-선형 액체 유동 채널을 가질 수 있다. 커피 및/또는 핫 초콜릿 기기와 같은, 그러한 가열 장치를 포함하는 음료 제조 기기에서, 액체(통상적으로 물 또는 우유)는 효율적이고 신속한 방식으로 가열되어, 각각의 음료에 대해 물 및/또는 우유가 데워지기를 기다릴 필요 없이, 연속적으로 여러 음료를 브루잉하거나 제조할 수 있게 하는 이점을 사용자에게 제공할 수 있다.
비교적 최근에, 집에서의 또는 집 밖에서의 차가운 음료의 소비가 증가하였다. 이는 특히 가정에서의 소비를 위한 소비자가 뜨거운 음료 및 차가운 음료를 번갈아 제조하게 하는 기기에 대한 소비자로부터의 수요의 증가를 가져왔다.
전술된 유형의 알려진 기기는, 뜨거운 음료가 제조된 후에 차가운 음료를 분배할 때, 가열된 유체 채널로부터의 잔열이 차가운 음료로 전달될 수 있다는 단점을 갖는다. 이는, 예를 들어 풍미 상실(off-flavour) 및/또는 바람직하지 않은 음료 온도의 발생과 같은, 차가운 음료의 좋지 못한 품질을 초래할 수 있다. 실제로, 관류식 저 열질량 히터가 열 소산(heat dissipation) 시간을 감소시키는 데 효과적이지만, 그럼에도 불구하고 그들의 질량은 비록 낮음에도 음료를 위한 액체를 가열한 후에 잔열을 보유한다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 소비자가 차가운 음료를 필요로 할 때 작동되는 바이패스 밸브(bypass valve)를 포함하는 기기가 개발되었다. 차가운 음료 액체가 FTH의 가열된 유체 채널을 우회하기 위해, 대안적인 채널 경로가 사용되며; 이러한 경로는 오직 차가운 액체 음료 전용이고, 바이패스 밸브의 사용에 의해 작동된다.
그럼에도 불구하고, 가열된 유체 채널 경로 및 밸브에 의해 제어되는 전용의 별개의 차가운 유체 채널 경로를 통합한 FTH를 포함하는 이들 종류의 기기는, 고가인 점, 시스템에 복잡성을 추가하는 점(오작동의 가능성의 증가를 초래함), 및 좋지 못한 위생 관리를 초래하는, 다수의 밸브의 사용으로 인한 세정의 어려움을 포함한 다수의 단점을 갖는다. 특히, 바이패스 밸브를 포함하는 기기는 특히 우유와 함께 사용될 때, 밸브가 막히거나 고장나기 쉽기 때문에 더 낮은 신뢰성을 보이며, 이는 결과적으로 소비자에 대한 비용의 증가를 초래한다.
이와 관련하여, 뜨거운 음료를 브루잉한 직후에 동일한 채널을 통해 차가운 음료를 제조하기 위해, FTH로부터, 특히 그의 가열된 유체 채널로부터 잔열을 제거하는 능력이 유리할 것이다.
따라서, 소비자가 가열 장치 내의 동일한 유체 채널을 통해 뜨거운 음료 및 차가운 음료를 번갈아 제조하여, 잠재적으로 주방 선반 상의 공간을 절감할 수 있게 하는 기기를 제공하는 것이 유리할 것이다.
소비자가 뜨거운 음료를 분배한 후에 기기 내의 유체 채널이 냉각되기를 기다릴 필요 없이 뜨거운 음료 및 차가운 음료를 번갈아 제조하여, 차가운 음료의 제조를 빠르게 할 수 있으면 더 유리할 것이다.
차가운 음료를 개선된 음료 품질(cup quality)을 가지고 정확한 온도로 분배하기 위해, 뜨거운 음료를 제조한 후에 FTH와 같은 가열 장치로부터 잔열이 즉시 제거될 수 있으면 더 유리할 것이다.
바이패스 밸브가 전술된 기기의 알려진 가열 장치로부터 제거되어, 덜 복잡하고, 더 콤팩트하고, 더 위생적이고 그리고/또는 더 신뢰할 수 있는 시스템이 얻어질 수 있으면 더 유리할 것이다.
잠재적으로 냉각력을 증가시키고 냉각 속도를 빠르게 하기 위해, 여러 유형의 냉각제가 사용될 수 있도록, 가열된 유체 채널로부터 완전히 분리되는 냉각 수단이 제공될 수 있으면 더 유리할 것이다.
가열 에너지를 절감하기 위해, 가열된 유체 채널로부터 열이 전달되고 이러한 잔열이 추가의 가열을 위해 의도되는 액체의 온도를 높이는 데 도움을 주기 위해 사용되어, 더 환경친화적인 장치가 얻어질 수 있으면 더 유리할 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예의 목적은 FTH와 같은 최적화된 가열 장치에 대해 상당히 느껴왔던 소망을 충족시키고/시키거나 본 명세서에 개시되는지 여부에 관계없이 종래 기술의 적어도 하나의 문제를 극복하거나 완화시키는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 유체 채널 및 가열 요소를 포함하는 기부 구조체(base structure)를 포함하는 가열 장치가 제공되는데, 가열 요소는 사용시 유체 채널 내의 유체를 가열하도록 배열되며, 가열 장치는 사용시 유체 채널을 냉각시키도록 배열되는 냉각 수단을 추가로 포함한다.
FTH와 같은 가열 장치의 기부 구조체 내에서의 일체형 냉각 수단의 사용은 위에서 기술된 공지의 시스템들의 단점들 중 하나 이상을 극복한다. 사용시, 가열된 유체 채널의 재료 자체를 냉각시키는 냉각 수단을 포함함으로써, 본 발명의 제1 태양의 가열 장치는 바이패스 밸브를 사용하지 않고서 동일한 가열 장치를 통한 뜨거운 음료 및 차가운 음료의 교번 제조를 허용하여, 더 높은 표준의 음료 품질을 생성하고, 뜨거운 음료를 제조한 후에 시스템이 냉각되는 것을 기다리는 것 없이 차가운 음료의 제조를 빠르게 한다. 뜨거운 음료의 분배 후에 유체 채널을 냉각시키기 위한 냉각 수단의 사용은 또한, 유체 채널 내의 환경이 박테리아 또는 다른 미생물 성장에 덜 도움이 되게 하는, 유체 채널이 더 긴 기간 동안 더 낮은 온도로 유지되는 것을 보장함으로써, 가열 장치의 전체 위생을 증가시킨다.
유체 채널은 기부 구조체를 통해 연장될 수 있거나, 기부 구조체의 하나 이상의 표면들 상에서 연장될 수 있다. 유체 채널은 금속, 합금 또는 임의의 다른 적합한 열전도성 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 요소는 적어도 하나의 유체 채널에 의해 형성되는 유체 채널 경로와 적어도 부분적으로 일치하고, 유체 채널의 유체 채널 경로와 완전히 일치할 수 있다.
바람직하게는, 기부 구조체는 플레이트-유사(plate-like) 구조체를 포함하고, 이는 열전도성 재료를 포함할 수 있으며, 열전도성 재료를 통해 유체 채널과 냉각 수단 사이에서 열이 교환된다.
바람직한 실시예에서, 냉각 수단은 냉각 채널을 포함한다. 냉각 채널은 사용시, 유체 채널에 가열된 유체 또는 유체들이 실질적으로 없을 때, 바람직하게는 가열된 액체 또는 액체들이 실질적으로 없을 때, 유체 채널을 냉각시키도록 배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 냉각 채널은 유체 채널 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 냉각 채널의 적어도 일부는 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 측부에 인접할 수 있고, 바람직하게는 냉각 채널의 적어도 일부는 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 2개의 상이한 측부들에 인접할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 채널의 적어도 일부는 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 측부, 바람직하게는 적어도 2개의 측부들에 인접하고 그로부터 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 채널은 유체 채널의 적어도 하나의 측부, 바람직하게는 2개의 측부들의 전체에 인접하고, 바람직하게는 그로부터 이격된다.
일부 실시예에서, 냉각 채널의 적어도 일부는 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 측부에 인접하거나 접촉할 수 있거나, 또는 냉각 채널의 적어도 일부는 또한 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 2개의 상이한 측부들, 바람직하게는 대향 측부들과 인접하거나 접촉할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 채널은 유체 채널의 적어도 하나의 측부, 바람직하게는 2개의 측부들의 전체에 인접하거나 접촉하고, 이에 의해 유체 채널의 하나 이상의 측부들과 나란히 근접하여 연장될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 유체 채널의 적어도 일부 및 냉각 채널의 적어도 일부는 기부 구조체의 적어도 일부를 가로질러 또는 그를 통해 또는 그 상에 교번 패턴으로 배열된다. 바람직하게는, 유체 채널의 적어도 일부 및 냉각 채널의 적어도 일부는 비-선형이다. 유체 채널의 적어도 일부 및 냉각 채널의 적어도 일부는 바람직하게는 나선형, 파형(undulating), 미로(labyrinthine), 좌우교대식(boustrophedonic), 및 지그-재그, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 형상을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 사용시, 유체 채널 내의 유체 및 냉각 채널 내의 유체는 동일하거나 반대 방향으로 유동할 수 있다. 바람직하게는, 사용시, 유체 채널 내의 유체는 액체 및/또는 기체, 특히 물 및/또는 우유를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 사용시, 냉각 채널 내의 유체는 액체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 유체 채널을 통해 가열된 유체를 전달하는 단계; 및 냉각 수단을 사용하여 유체 채널을 냉각시키는 단계를 포함하는, 본 발명의 제1 태양의 가열 장치의 유체 채널을 냉각시키기 위한 방법이 제공된다.
바람직한 실시예에서, 가열 장치의 냉각 수단은 냉각 채널을 포함하며, 본 방법은 열전달을 통해 유체 채널을 냉각시키기 위해 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 운반하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 냉각 수단을 사용하여 유체 채널을 냉각시키기 전에 유체 채널로부터 가열된 유체를 실질적으로 비우는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 유체 채널에서 가열된 액체 및 선택적으로 또한 증기를 실질적으로 비우는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 냉각 유체가 냉각 채널을 통과한 후에 냉각 유체를 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 가열된 유체 채널로부터 잔류 열을 흡수하여서, 원래의 냉각 유체와 비교하여 상승된 온도를 갖는 냉각 유체가, 예를 들어 유체 채널을 통해 후속 운반되는 유체로서 사용될 수 있다. 냉각 유체가 열을 흡수하였고 가열되지 않은 냉각 유체와 비교하여 그의 온도가 상승된 때, 가열된 냉각 유체를 유체 채널을 통해 통과시키는 것은 유체 채널 내의 유체를 원하는 온도로 가열하는 데 필요한 시간을 감소시킨다.
바람직하게는 냉각 채널 내에서 유체를 운반하는 단계는 냉각 유체가 주위 온도 이하, 바람직하게는 25℃ 이하의 온도에 있는 제1 냉각 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 유체는 30℃ 내지 10℃, 예를 들어 25℃ 내지 15℃의 온도에 있다.
바람직한 실시예에서, 냉각 채널 내에서 유체를 운반하는 단계는 냉각 유체가 10℃ 이하, 바람직하게는 5℃ 이하의 온도에 있는 제2 냉각 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 냉각 단계에서 사용되는 냉각 유체는 1℃ 내지 12℃, 예를 들어 2℃ 내지 10℃ 또는 3℃ 내지 8℃, 또는 대략 4℃의 온도일 수 있다.
일부 실시예에서, 냉각 유체는 재순환될 수 있다. 바람직하게는, 냉각 유체에 의해 흡수된 열은 추가의 유체를 가열하는 데 사용될 수 있거나, 가열된 냉각 유체는 재순환되거나 가열 유체로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 냉각 채널 경로는 유체 채널 경로로부터 분리된 전용 경로를 포함할 수 있다. 전용 냉각 채널 경로 내에서, 예를 들어 글리콜 및/또는 물 또는 이들의 임의의 조합과 같은 냉각제 유체가 사용되어, 냉각 채널의 냉각 속도를 빠르게 할 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 본 발명의 제1 태양의 가열 장치를 포함하는 음료 제조 기구가 제공된다.
바람직하게는, 본 기구는 예를 들어 커피-제조 기구와 같은 브루잉식 음료 제조 기구이다.
본 기구는, 예를 들어 음료 액체 탱크(예를 들어, 물 또는 우유일 수 있음), 냉각 유체 탱크 또는 냉각기 및 재순환된-냉각 유체 탱크와 같은 하나 이상의 유체 탱크들을 포함할 수 있다.
본 기구는 하나 이상의 성분 호퍼(hopper) 또는 용기, 예를 들어 분쇄 또는 인스턴트 커피 또는 핫 초콜릿 용기를 포함할 수 있다.
본 기구는 주문형 음료 기구일 수 있고, 예를 들어 음료 성분들을 수용하는 포드(pod), 캡슐 또는 다른 장치의 삽입을 위한 하나 이상의 인클로저(enclosure)들을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 하나 이상의 음료들을 제조하는 방법으로서, 본 발명의 제3 태양의 음료 제조 기구의 가열 요소의 유체 채널 내에서 음료 유체를 가열하는 단계; 유체 채널로부터 가열된 음료 유체를 운반하는 단계; 유체 채널을 냉각시키는 단계; 및 선택적으로 유체 채널을 통해 추가의 유체를 통과시키는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일부 실시예에서, 본 방법은 음료 성분들을 수용하는 포드, 캡슐 또는 다른 장치를 하나 이상의 인클로저 내로 삽입하는 단계; 및 가열된 음료를 추출 및/또는 용해될 성분들을 위한 포드, 캡슐 또는 장치를 통해 운반하는 단계를 포함할 수 있다.
가열된 유체 채널을 냉각시키는 단계는 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 운반하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 유체는 주위 온도 이하, 바람직하게는 25℃ 이하의 온도를 갖는다.
바람직한 실시예에서, 본 방법은 냉각 유체가 10℃ 이하, 바람직하게는 5℃ 이하의 온도에서 냉각 채널을 통해 운반되는 제2 냉각 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 냉각 유체는 재순환될 수 있고, 예를 들어 음료 유체로서 후속적으로 사용될 수 있다. 유체 채널로부터 냉각 유체에 의해 흡수되는 열은 추가의 유체를 가열하는 데 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 방법은 추가의 음료의 제조를 위해 유체 채널을 통해 제2 액체를 통과시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 액체는 가열되지 않거나 가열될 수 있다.
본 방법은 음료를 컵 및/또는 머그 또는 임의의 다른 음료 용기 내로 분배하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명이 더 명확하게 이해될 수 있게 하기 위해, 본 발명의 실시예가 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가열 장치의 제1 실시예의 평면도.
도 2는 도 1의 제1 실시예의 선 C-C를 따른 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 가열 장치의 제2 실시예의 평면도.
도 4는 냉각 유체 재순환이 없는, 본 발명에 따른 음료 제조 기구의 제1 실시예의 흐름도의 개략도.
도 5는 냉각 유체 재순환이 있는, 본 발명에 따른 음료 제조 기구의 제2 실시예의 흐름도의 개략도.
도 6은 냉각 유체 재순환이 있는, 본 발명에 따른 음료 제조 기구의 제3 실시예의 흐름도의 개략도.
이하의 도면을 참조하면, 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 표시한다.
도 1 및 도 2를 먼저 참조하면, 음료 제조 기구에 사용하기 위한, 본 발명에 따른 가열 장치(2)의 일 실시예가 도시되어 있다. 관류식 열 가열 장치("FTH")(1)는 플레이트-유사 구조체(4) 형태의 기부 구조체를 포함하는 가열 장치(2)를 포함한다. 가열 장치(2)는, 플레이트-유사 구조체(4) 내에서, FTH(1)를 통한 가열 유체(도시되지 않음)의 유동을 위한 유체 채널(6), 및 뜨거운 음료를 분배한 후에 차가운 음료를 제조하기 위해 시스템에 의해 유체 채널(6)의 냉각이 요구될 때 FTH(1)를 통한 냉각 유체(도시되지 않음)의 유동을 위한 냉각 채널(10) 형태의 냉각 수단을 포함한다. 또한, 가열 장치(2)는 직접 및/또는 간접 접촉을 통해 유체 채널(6)과 열을 교환하기 위해 유체 채널(6) 아래에 그리고 그에 근접하게 위치되는 가열 요소(8) 형태의 가열 수단을 포함한다. 가열 요소(8)는 유체 채널(6) 경로와 일치할 수 있거나, 유체 채널(6) 경로와 부분적으로 일치할 수 있다.
제1 실시예의 다른 배열에서, 가열 수단(8)은 유체 채널(6) 아래보다는 유체 채널 위에 있고 그에 근접할 수 있다.
플레이트-유사 구조체(4)는, 예를 들어 유체 채널(6) 및 가열 요소(8); 및/또는 유체 채널(6) 및 냉각 채널(10); 및/또는 유체 채널(6) 및 가열 유체(도시되지 않음); 및/또는 냉각 채널(10) 및 냉각 유체(도시되지 않음)와 같은, 플레이트-유사 구조체(4)의 구성요소들 사이의 열교환을 허용하기 위해 열전도성 재료로 형성된다.
냉각 채널의 용량은 2 내지 5 ㎤의 범위 내에 있지만, 대안적인 실시예에서 용량은 더 높거나 더 낮을 수 있으며, 정확한 용량은 가열 장치(2)가 사용될 기구의 유형에 의존할 것이다.
도 1 및 도 2의 실시예의 유체 채널(6) 및 냉각 채널(10)은 실질적으로 나선형 형상을 갖는 형상화된 채널 패턴/경로를 포함한다.
제1 실시예의 대안적인 배열에서, 채널 경로는 예를 들어 파형, 미로, 좌우교대식, 및 지그-재그 또는 이들의 임의의 조합과 같은 추가의 형상을 포함할 수 있다.
이들 상이한 구성(파형, 미로, 좌우교대식, 및 지그-재그) 중 임의의 구성의 제1 실시예의 다른 배열에서, 유체 채널(6) 및 냉각 채널(10)의 채널 패턴/경로는 채널 패턴/경로의 전체 길이를 따라 또는 대안적으로 단지 그들의 길이의 일부에 걸쳐 서로 인접하게 놓일 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 유체 채널(6) 및 냉각 채널(10)의 경로는 전체 채널 경로를 따라 서로 인접하고, 전체 길이를 따라 실질적으로 이격된다. 이러한 형태에서, 유체 채널(6)의 양쪽 측부는 실질적으로 유체 채널(6)의 전체 길이를 따라 냉각 채널(10)에 인접한다.
대안적인 배열에서, 채널 경로들은 서로 인접하게 놓일 수 있고, 두 채널(6, 10)의 전체 길이에 걸쳐 또는 단지 두 채널(6, 10)의 길이의 일부에 걸쳐 실질적으로 이격될 수 있다.
이러한 실시예의 다른 배열에서, 유체 채널(6)은 두 채널(6, 10)의 전체 길이를 따라 냉각 채널(10)의 적어도 하나의 측부에 인접하거나 그와 접촉할 수 있다.
다른 배열에서, 유체 채널(6)은 단지 두 채널(6, 10)의 길이의 일부를 따라 냉각 채널(10)의 적어도 하나의 측부에 인접하거나 그와 접촉할 수 있다.
도 1 및 도 2의 실시예에서, 유체 채널(6)은 유체 채널 입구(12) 및 유체 채널 출구(16)를 포함하고, 냉각 채널(10)은 냉각 채널 입구(14) 및 냉각 채널 출구(18)를 포함한다. 입구(12, 14)들은 플레이트-유사 구조체(4)의 상부 표면(20)의 외부 에지/경계의 영역 내에 놓인다. 출구(16, 18)들은 실질적으로, 플레이트-유사 구조체(4)의 상부 표면(20)의 중심에 놓인다. 이는 제조자가 FTH(1)의 유압 회로(도시되지 않음)에 입구들 및 출구들을 용이하게 연결하게 한다.
대안적으로, 도시되지 않은 다른 배열에서, 입구(12, 14)들 및 출구(16, 18)들은 플레이트-유사 구조체(4) 상에서 서로 바뀐 위치를 가질 수 있어, 입구(12, 14)들이 플레이트-유사 구조체(4)의 상부 표면(20)의 중심에 놓일 수 있고, 출구(16, 18)들이 플레이트-유사 구조체(4)의 상부 표면(20)의 외부 에지/경계의 영역 내에 놓일 수 있도록 한다.
이제 도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2의 실시예와 유사한 본 발명에 따른 가열 장치(2)의 제2 실시예가 도시되어 있으며, 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 가열 장치(2)는 플레이트-유사 구조체(4) 형태의 기부 구조체를 포함한다. 플레이트-유사 구조체 내에서, 유체 채널(6)과 냉각 채널(10)이 약간 이격되어 그리고 나선형 채널 경로로 연장된다. 도 1 및 도 2의 가열 장치(2)의 실시예와 대조적으로, 도 3의 가열 장치(2)는 유체 채널(6)의 길이를 따라, 냉각 채널(10)이 유체 채널(6)의 전체 길이를 따라 유체 채널(6)의 단지 단일 측부에 인접하게 연장되도록 구성된다.
도 3의 제2 실시예의 다른 배열에서, 두 채널(6, 10)은 채널(6, 10)들의 길이의 적어도 일부 또는 전부에 걸쳐 그들의 길이의 단지 하나의 측부를 따라 인접하고 접촉할 수 있다.
제2 실시예의 유체 채널 입구(12), 유체 채널 출구(16), 냉각 채널 입구(14) 및 냉각 채널 출구(18)는 서로 근접하게 그리고 플레이트-유사 구조체(4)의 상부 표면(20)의 외부 에지/경계에 인접하게 놓인다. 이는 입구(12, 14)들 및 출구(16, 18)들이 모두 플레이트-유사 구조체(4)의 동일 영역 내에 그리고 동일 측에 있기 때문에, FTH(1)의 유압 회로(도시되지 않음)에 대한 연결의 용이함을 허용함으로써, 가열 장치(2)를 제조 및 설치하기 더 간단하게 만든다.
사용시, 도 1 내지 도 3에 대해 기술된 실시예들 중 임의의 실시예의 가열 장치(2)는 음료 제조 기구에 사용된다. 조작자는 FTH(1)를 작동시킴으로써 뜨거운 음료를 쉽게 제조할 수 있다. 가열 유체(도시되지 않음)가 유체 채널 입구(12)로부터 유체 채널(6)을 통해 유체 채널 출구(16)로 1 내지 20 ml/s의 범위 내의 유량으로 보내진다. 한편, 가열 요소(8)는 (자신의 선택으로서 뜨거운 음료를 선택한) 사용자에 의해 작동되고, 가열 요소는 이어서 유체 채널(6)과 열을 교환하여, 유체 채널(6)을 통해 유동하는 유체(도시되지 않음)가 가열되어, 음료 제조를 위해 보내질 준비가 되게 한다.
뜨거운 음료가 제조된 후에, 이어서 차가운 음료가 조작자에 의해 요구되면, 가열 유체(도시되지 않음)가 음료 제조로 보내져 음료 제조를 위해 사용되었기 때문에 유체 채널(6)은 이미 비어 있다. 이어서, 냉각 유체(도시되지 않음)가 냉각 채널 입구(14)를 통해 그리고 냉각 채널(10) 내로 통과한다. 냉각 유체(도시되지 않음)는 초기에 주위 온도 이하, 바람직하게는 25℃ 이하의 온도에 있고, 냉각 채널(10) 온도가 유체 채널(6)의 온도보다 낮은 것을 보장한다. 결과적으로, 냉각 채널(10)의 전체 길이를 따라 인접하게 그리고 실질적으로 이격되어 배열되는 유체 채널(6)의 재료 내의 잔열이 냉각 채널(10)과 교환되어, 유체 채널(6)의 온도를 낮추고 냉각 유체의 온도를 높인다. 후속 냉각 단계에서, 유체 채널(6)의 온도를 추가로 감소시키기 위해, 10℃ 이하의 더 낮은 온도의(바람직하게는 5℃ 이하의) 냉각 유체가 냉각 채널(10)을 통과하고, 유체 채널(6)과 냉각 채널(10) 사이의 추가의 열교환이 일어난다. 후속적으로, 냉각된 유체 채널(6), 및 그에 따라서 냉각된 FTH(1)는 유체 채널 입구(12), 유체 채널(6)을 통해 유동하고 최종적으로 차가운 음료 제조를 위해 유체 채널 출구(16)로부터 나오는 차가운 음료의 제조를 위한 추가의 양의 액체(도시되지 않음)를 수용할 준비가 된다.
이제, 냉각 유체 재순환이 없는, 본 발명에 따른 음료 제조 기구(100)의 제1 실시예의 개략적인 흐름도를 예시하는 도 4를 참조한다.
음료 제조 기구(100)는 4개의 주요 구성요소: 물 탱크(106); 냉각기(116); 성분 챔버(124) 및 본 발명의 FTH(126) 형태의 가열 장치를 포함한다. 물 탱크(106), 냉각기(116), 성분 챔버(124) 및 FTH(126) 각각은 물 회로(102)를 통해 연결된다. 유체 회로는 다음과 같이 다수의 도관 및 밸브를 포함한다. 물 입구(104)가 물 탱크(106)로 진입하고; 물 탱크(106)의 하류에 주 물 밸브(108)가 있으며; 주 물 밸브(108)의 하류에 냉각기 회로 밸브(110) 및 냉각기 바이패스 밸브(112)가 있고; 냉각기 회로 밸브(110)의 하류에 냉각기(116)로 진입하는 냉각기 유동 도관(114)이 있으며; 냉각기 바이패스 밸브(112)의 하류에 음료 유체 도관(117)이 있고; 음료 유체 도관(117)의 하류에 냉각수 밸브(118) 및 성분 혼합기 밸브(120)가 있으며; 성분 혼합기 밸브(120)는 성분 혼합 챔버(124)에 연결되는 반면, 냉각수 밸브(118)의 하류에는 냉각된-물 도관(122)이 있다. 냉각된-물 도관(122) 및 성분 혼합 챔버(124) 둘 모두의 하류에 FTH(126)가 있다. 냉각된-물 출구(130) 및 음료 출구(128)가 FTH(126)에 작동가능하게 연결된다.
이제 도 4의 음료 제조 기구(100)의 사용이 기술될 것이다. 먼저, 물이 물 입구(104)를 통해 주 물 탱크(106)로 들어간다. 물이 물 회로(102)를 통과하는 것이 요구될 때, 주 물 밸브(108)는 개방되어 그의 하류로의 유동을 허용한다.
뜨거운 음료를 제조하는 것이 요구될 때, 냉각기 회로 밸브(110)는 물이 냉각 유동 도관(114)을 따라 냉각기(116) 내로 유동할 수 없도록 폐쇄된다. 동시에, 냉각 바이패스 밸브(112)가 개방되고, 물이 음료 유체 도관(117)을 통해 유동한다. 냉각수 밸브(118)가 폐쇄되고, 성분 혼합 밸브(120)가 개방되며, 물이 성분 혼합 챔버(124) 내로 유동하고 성분들과 혼합된 다음에 FTH 내로 유동하고 FTH(126) 내에서 가열되며 출구(128)로부터 분배된다. 음료 성분들은 성분 탱크(125)로부터 공급될 수 있거나, 성분 혼합 챔버(도시되지 않음) 내에 포드, 캡슐 등으로 존재할 수 있다. 마지막으로, 음료가 음료 출구(128)를 빠져나간다.
이때, FTH(126) 내의 가열된 유체 채널은 음료 및 가열된 유체가 없지만, 뜨거운 음료 및 유체로부터의 잔열을 보유한다. 이어서 FTH(126)를 통해 차가운 음료를 분배하는 것이 요구되는 경우, 성분 혼합 밸브(120)가 폐쇄되고, 냉각수 밸브(118)가 개방되며, 냉각 바이패스 밸브(112)가 폐쇄되고, 냉각기 회로 밸브(110)가 개방되어, 물이 냉각 유동 도관(114)을 통해, 냉각기(116) 및 냉각수 밸브(118)를 통해 유동할 수 있게 하며; 여기에서 물은 이어서 냉각된-물 도관(122)을 통해 그리고 FTH(126) 내로 유동한다. FTH(126) 내에서, 냉각된 물은 냉각 채널을 통과하고, 유체 채널이 주위 온도 이하로, 바람직하게는 10℃ 미만으로 냉각되도록 유체 채널 내의 잔열과 냉각 채널 사이에서 열전달이 일어나는 반면, 냉각 채널 내의 냉각된 물은 데워지고, 냉각된-물 출구(130)를 통해 FTH(126) 밖으로 운반된다.
이어서, 냉각기(116)로부터의 냉각된 물을 음료 유체 도관(117)을 통해, 성분 혼합 밸브(120)를 통해 운반하고, 냉각된 물을 성분 혼합 챔버(124) 및 FTH(126)를 통해 그리고 마지막으로 음료 출구(128)를 통해 통과시킴으로써 차가운 음료가 음료 기구(100)로부터 분배될 수 있다.
위의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 FTH(126)를 포함하는 음료 기구(100)는 차가운 음료가 FTH(126)의 임의의 유체 채널 내의 잔열에 의해 우발적으로 가열되지 않는 것을 보장하면서 뜨거운 음료 및 차가운 음료가 동일한 FTH(126)를 통해 번갈아 분배될 수 있게 함으로써, 잠재적으로 차가운 음료에 풍미 상실을 주거나 차가운 음료를 이상적인 것에 못미치는 온도로 분배하는 것을 회피한다.
이제, 본 발명의 음료 제조 기구(100)의 제2 실시예를 예시하는 도 5를 참조한다. 도 5의 음료 제조 기구(100)는 도 4에 대해 전술된 것과 유사하며, 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 5의 음료 제조 기구(100)는 FTH(126)에 작동가능하게 연결되는 냉각 유체 재순환 도관(132); 재순환된 물이 주 물 밸브(108)의 하류에 있는 유체 회로(102) 내로 다시 유동하는 것을 가능하게 하거나 방지하는 재순환된-물 밸브(136)가 그 하류에 있는 물 재순환 탱크(134)로 이루어지는 유체 재순환 회로를 포함한다.
도 5의 음료 제조 기구(100)의 사용은, FTH(126)를 통과하였고 내부에 잔열을 흡수하였으며 따라서 데워진 냉각된 물이 다음과 같이 물 회로(102)로 재순환되고 복귀될 수 있는 것을 제외하고는, 도 4의 기구(100)에 대해 전술된 것과 매우 유사하다.
먼저, 가열된 냉각 유체가 냉각 유체 재순환 도관(132)을 통해 FTH(126)를 빠져나가고, 물 재순환 탱크(134)로 들어간다. 원하는 경우, 재순환된-물 밸브(136)가 이어서 개방되어, 가열되고 재순환된 냉각수가 주 물 밸브(108)의 하류에 있는 물 회로(102)로 들어가게 할 수 있다. 이어서, 가열되고 재순환된 냉각수가 주 물 밸브(108)를 빠져나가는 물과 혼합됨으로써, 물 회로(102) 내의 전체 물을 데운다. 이어서, 데워진 물이 냉각 바이패스 밸브(112)를 통해 유동할 수 있고, FTH(126)에 사용될 수 있으며, FTH에서 그의 더 높은 온도는 물을 임의의 원하는 뜨거운 음료 온도로 가열하는 데 더 적은 에너지가 요구되는 것을 보장한다.
물 재순환 탱크(134)는 20℃, 바람직하게는 30℃ 내지 40℃의 범위 내에서 유지될 수 있다. 가열된 냉각 유체의 재순환은, 물 재순환 탱크(134) 내의 물 온도가 FTH(126) 내의 유체 채널과 냉각 채널 사이에서 교환된 열에 의해 이미 더 높은 온도로 상승되어 있기 때문에, 추가의 뜨거운 음료가 필요할 때 장치(100)가 더 적은 에너지를 사용하게 한다. 이는 더 환경친화적인 기구(100)를 생성한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 기구(100)의 제3 실시예는 도 4 및 도 5에 대해 전술된 기구와 유사하며, 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도 6의 기구(100)에서, 성분 혼합 챔버(124) 및 성분 탱크(125)는 FTH(126)의 하류에 위치되고, 성분 혼합 밸브가 대신에 FTH 밸브(124)로서 작용한다. 이러한 실시예에서, 뜨거운 음료를 분배하는 것이 요구될 때, 음료 유체가 가열을 위해 FTH 밸브(124)를 통하여 FTH(126) 내로 직접 통과하고, 이어서 가열된 물이 성분들과의 혼합을 위해 성분 혼합 챔버(124) 내로 유동한다. 성분들은 성분 탱크(125)로부터 공급될 수 있고/있거나, 음료 성분들 중 적어도 일부를 포함하는 제거가능 포드, 캡슐 또는 다른 용기가 성분 혼합 챔버(124) 내에 있을 수 있다. 도 6에 도시된 기구(100)의 실시예는, 음료 출구(128)로부터 음료를 분배하기 전에 FTH(126)로부터의 가열된 물이 커피 또는 차 성분들을 추출하고 그들을 물에 용해시키기 위해 사용될 수 있기 때문에, 커피 및 차와 같은 뜨거운 음료를 브루잉 및 분배하는 데 사용하기에 특히 적합하다. FTH(126)의 냉각 및 데워진 냉각 유체의 재순환은 도 4에 대해 전술된 것과 유사한 방식으로 수행된다.
음료 성분들을 포함하는 포드, 캡슐 또는 다른 용기의 사용은, 포드, 캡슐 또는 용기를 변경함으로써 상이한 음료들이 순차적으로 분배될 수 있기 때문에 특히 유용하다. 예를 들어, 뜨거운 커피가 커피 포드 또는 캡슐로부터 분배될 수 있고, 캡슐이 제거되고 우유 포드 또는 캡슐로 대체될 수 있으며; 이어서, FTH(126)가 냉각되고, 냉각된 액체가 FTH(126)를 통해 우유 포드 또는 캡슐 내로 통과하여 차가운 또는 시원한 우유를 분배할 수 있다.
위의 실시예들은 단지 예로서 기술된다. 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 많은 변형이 가능하다.

Claims (29)

  1. 가열 장치로서,
    유체 채널 및 가열 요소를 포함하는 기부 구조체(base structure)를 포함하고,
    상기 가열 요소는 사용시 상기 유체 채널 내의 유체를 가열하도록 배열되며,
    상기 가열 장치는 사용시 상기 유체 채널을 냉각시키도록 배열되는 냉각 수단을 추가로 포함하고,
    상기 냉각 수단은 냉각 채널을 포함하고,
    상기 냉각 채널은 상기 유체 채널과 분리되어 있으며 상기 유체 채널과 나란히 배치되고,
    사용시, 상기 냉각 채널은 상기 유체 채널에서 가열된 유체가 비워진 후 상기 유체 채널을 냉각하도록 구성된,
    가열 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 적어도 하나의 상기 유체 채널의 유체 채널 경로와 적어도 부분적으로 일치하는, 가열 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기부 구조체는 플레이트-유사(plate-like) 구조체를 포함하는, 가열 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기부 구조체는 열전도성 재료를 포함하며, 상기 열전도성 재료를 통해 상기 유체 채널과 상기 냉각 수단 사이에서 열이 교환되는, 가열 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 채널은 상기 유체 채널 위 또는 아래에 위치되는, 가열 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 상기 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 측부에 인접하는, 가열 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 상기 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 2개의 상이한 측부들에 인접하는, 가열 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 상기 유체 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 측부에 인접하거나 접촉하는, 가열 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 냉각 채널의 상기 적어도 일부는 상기 유체 채널의 상기 상기 적어도 일부의 적어도 2개의 상이한 측부들 또는 대향 측부들에 인접하거나 접촉하는, 가열 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 채널의 적어도 일부 및 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 상기 기부 구조체의 적어도 일부를 가로질러 또는 상기 기부 구조체의 적어도 일부를 통해 교번 패턴으로 배열되는, 가열 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 채널의 적어도 일부 및 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 비-선형인, 가열 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 채널의 적어도 일부 및 상기 냉각 채널의 적어도 일부는 나선형, 파형(undulating), 미로(labyrinthine), 좌우교대식(boustrophedonic), 지그-재그 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 형상을 포함하는, 가열 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용시, 상기 유체 채널 내의 유체 및 상기 냉각 채널 내의 유체는 동일 또는 반대 방향으로 유동하는, 가열 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용시, 상기 유체 채널 내의 유체는 액체 및/또는 기체를 포함하는, 가열 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액체는 물 및/또는 우유를 포함하는, 가열 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용시, 상기 냉각 채널 내의 유체는 액체를 포함하는, 가열 장치.
  17. 제1항 또는 제2항에 따른 가열 장치의 상기 유체 채널을 냉각시키기 위한 방법으로서,
    a. 상기 유체 채널을 통해 가열된 유체를 운반하는 단계; 및
    b. 상기 냉각 수단을 사용하여 상기 유체 채널을 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 방법은 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 운반하여 열전달을 통해 상기 유체 채널을 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 방법은 상기 냉각 유체가 상기 냉각 채널을 통과한 후에 상기 냉각 유체를 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 냉각 채널 내의 상기 유체를 냉각시키는 단계는 상기 냉각 유체가 주위 온도 이하 또는 25℃ 이하의 온도에 있는 제1 냉각 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 냉각 채널 내의 상기 유체를 냉각시키는 단계는 상기 냉각 유체가 10℃ 이하 또는 5℃ 이하의 온도에 있는 제2 냉각 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 냉각 유체는 재순환되는, 방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 냉각 유체에 의해 흡수된 열이 추가의 유체를 가열하는 데 사용되는, 방법.
  24. 제1항 또는 제2항에 따른 가열 장치를 포함하는 음료 제조 기구(beverage preparation apparatus).
  25. 제24항에 있어서, 상기 기구는 브루잉식(brewed) 음료 제조 기구인, 음료 제조 기구.
  26. 하나 이상의 음료들을 제조하는 방법으로서,
    제24항에 따른 상기 음료 제조 기구의 상기 가열 요소의 상기 유체 채널 내의 음료 유체를 가열하는 단계;
    상기 유체 채널로부터 상기 가열된 음료 유체를 배출하는 단계;
    상기 유체 채널을 냉각시키는 단계; 및
    선택적으로, 추가의 유체를 상기 유체 채널을 통해 통과시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
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