KR20030088058A - 일회용 음료 제조기용 배플 작동식 액체 가열 및 분배시스템 - Google Patents

Abstract

음료 제조기는 공급 액체를 수용하도록 된 저장 탱크와, 계량 챔버와 연통하는 입구를 거쳐 저장 탱크로부터 수용된 계량된 양의 액체로 재충전되도록 구성되고 배열된 계량 챔버를 포함한다. 제조 챔버는 건성 음료 매질을 포함하는 음료 필터 카트리지를 수용하도록 구성되고 배열된다. 저장 탱크 내의 배플은, 그의 입구를 거쳐 저장 탱크와 계량 챔버 사이의 액체 유동을 허용하는 개방 위치로부터, 이러한 유동을 방지하고 저장 탱크로부터 계량 챔버를 격리하는 폐쇄 위치로 전환 가능하다. 제조 사이클 중에, 필터 카트리지 내에 수용된 음료 매질과의 혼합을 위해, 액체가 이와 같이 격리된 계량 챔버로부터 제조 챔버로 전달된다. 제조 사이클의 마지막에, 배플은 개방 위치로 복귀되고, 이에 의해 그 입구를 거쳐 저장 탱크로부터 수용된 액체로 계량 챔버가 재충전되는 것을 허용한다.

Description

일회용 음료 제조기용 배플 작동식 액체 가열 및 분배 시스템{BAFFLE OPERATED LIQUID HEATING AND DISPENSING SYSTEM FOR A SINGLE SERVE BEVERAGE BREWER}

미국 특허 제6,082,247호(볼리외)에는 1회용 제조기의 제조 챔버로 계량된 양의 가열 액체를 분배하기 위한 공지의 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템에서는, 가열된 물의 저장 탱크와 계량 챔버 사이의 유입구는 계량 챔버에 내장된 볼에 의해 선택적으로 개폐된다. 볼은, 계량 챔버가 제조 사이클 동안 가압될 때 중력에 의해 유입구를 차단하는 폐쇄 위치에 안착된다. 제조 사이클의 마지막에, 계량챔버는 통기되고 볼은 저장 탱크로부터의 액체의 유입에 의해 유입구로부터 유압식으로 이탈된다.

이 시스템은 일반적으로 만족스러운 방식으로 작동되지만, 볼 표면 또는 계량 컵 밀봉 표면 상의 무기물 침전물 등의 축적에 기인하여 종종 밀봉 문제에 직면하고 있다. 게다가, 저장 탱크의 내용물을 최적 제조 효율에 요구되는 온도로 재가열하는데 필요한 시간에 기인하여 연속적인 제조 사이클 사이에 시간 지연이 종종 문제가 되고 있다.

관련 출원

본 출원은 본 명세서에서 전체적으로 참조하게 되는 2001년 4월 6일 출원된 미국 임시 특허 출원 제60/281,954호, 2001년 4월 17일 출원된 미국 임시 특허 출원 제60/284,403호 및 2002년 4월 1일 출원된 미국 실용신안 출원(출원번호 미확인)을 우선권 주장한다.

본 발명은 일반적으로 1회용 음료 제조기(beverage brewer)에 관한 것이며, 특히 연속적인 제조 사이클을 실행하는데 필요한 계량된 양의 가열 액체를 신속하게 가열하고 반복적으로 분배하기 위한 개량된 배플 작동식 시스템에 관한 것이다.

도1은 분배 시스템이 제조 사이클의 개시에 앞서 "준비" 상태에 있는 것을 도시하는, 본 발명에 따른 액체 분배 시스템을 구체화한 1회용 제조기의 수직 단면도.

도2는 제조 사이클 중에 작동 중인 분배 시스템을 도시하는 도1과 유사한 도면.

도3a 및 도3b는 도1 및 도2의 원으로 나타낸 영역의 확대도.

도4는 배플이 제조 사이클의 마지막에 상승될 때 계량 챔버로부터 통기되는 공기와 계량 챔버 내로 유입되는 가열 액체를 개략적으로 도시하는 확대도.

도5는 계량 챔버가 재충전된 후의 물 순환을 개략적으로 도시하는 도4와 유사한 도면.

본 발명의 한 목적은 연속적인 제조 사이클을 실행하는데 필요한 계량된 양의 액체를 반복적으로 분배하기 위한 개량된 배플 작동식 시스템을 제공함으로써, 전술한 종래의 밀봉 문제점을 회피하거나 적어도 상당히 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 계량 챔버 내에 수용된 액체의 더욱 신속한 가열뿐만 아니라, 저장 탱크 내의 액체의 더욱 점진적이며 균일한 가열을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명할 것이다.

먼저 도1을 참조하면, 일회용 제조기(10)는 액체 저장 탱크(14)를 수납하는 하우징(12)을 포함한다. 상기 탱크는 시트(20)를 한정하는 원형 밀봉 표면에서 더욱 큰 직경의 탱크 측벽에 일체식으로 결합된 좁아지는 직경의 컵 형상 바닥부(18)에 의해 형성된 하부 계량 챔버(16)를 가진다.

고정식 내부 구조체는 수평 플랫폼(22)과, 탱크(14) 및 그 컵 형상 바닥부(18)에 대한 중심에 정렬되어 수직 배치된 슬리브 베어링(26)을 지지하는 지주(24)를 포함한다.

수직 왕복 샤프트(28)는 슬리브 베어링(26)을 통하여 연장한다. 샤프트는 그 하단부에 있는 원형 배플(30) 및 플랫폼(22)의 아래에 배치된 원판(32)을 운반한다. 추가적으로 도3a를 참조하면, 배플(30)의 하부면은 편평 환형 수평 선반(30b)에 의해 둘러싸인 하향 돌출된 중심 원뿔형 영역(30a)으로 구성된다는 것을 알 수 있다. 탄성 압축 가스켓(33)이 선반에 시트(20) 위에 놓여지는 위치에서 체결된다.

아암(34)이 플랫폼(22)에 의해 운반되는 브래킷(36) 상에 피봇식으로 장착된다. 아암(34)은 핀(38)에 의해 샤프트(28)에 결합된다. 코일 스프링(40)이 아암(34)과 플랫폼(22)의 상부 표면 사이에서 핀(38)을 둘러싸고, 팽창식 블래더(42)가 플랫폼(22)의 바닥면과 플레이트(32) 사이에 위치된다.

아암(34)의 말단부는, 예컨대, 그 기재 내용이 본 명세서에서 전체적으로 참조로서 결합된, 2001년 2월 13일에 출원된 공동 계류 중인 특허 출원 제09/782,622호에 설명된 유형의 일회용 음료 필터 카트리지(46)를 수용하도록 설계된 제조 챔버(44)내로 연장된다.

플랫폼(22) 상의 공기 펌프(48)는 블래더(42)에 연결되고, 또한 가요성 호스(50)를 경유하여 배플(30) 내의 포트(52)에 연결된다. 계량 튜브(54)가 배플(30)을 통하여 챔버(16) 내로 연장된다. 계량 튜브(54)는 제2 가요성 호스(56)를 경유하여 아암(34)에 의해 운반되는 종속된 튜브형 프로브(probe, 58)에 연결된다. 제2 튜브형 프로브(60)는 카트리지(46) 하방에 놓이고, 컵(64) 등의 리셉터클을 지지하도록 구성되고 치수 결정된 외부 선반(62) 상에서 하방으로 개방된다.

탱크(14)는 컵 형상 바닥부(18)의 하방에 놓인 전기 가열 소자(68)에 의해 가열된 공급 액체(66)를 저장한다.

제조 사이클 동안, 적절한 밸브 및 (도시되지 않은) 회로를 포함하는 제어 시스템은 공기 펌프(48)가 이하의 순서를 공압식으로 수행하도록 작동시킨다.

a) 도2에 도시된 바와 같이, 탱크(14)의 잔여부로부터 계량 챔버(16) 내의액체를 밀폐하기 위해 가스켓(33)이 시트(20)에 대항하여 가압될 때까지, 샤프트(28) 및 배플(30)을 하향으로 가압하면서, 블래더(42)가 팽창된다. 또한, 샤프트(28)의 하향 운동은 스프링(40)의 저항에 대항하여 아암(34)의 하향 피봇식 운동을 발생시키며, 차례로, 제조 챔버(44) 내의 카트리지(46)의 뚜껑 및 바닥이 각각 프로브(58, 60)에 의하여 관통되는 것을 초래한다.

b) 그후, 계량된 양의 액체가 방출되어 호스(56) 및 튜브형 프로브(58)를 경유하여 카트리지(46)에 공급되는 것을 야기시키기 위해 압축 공기가 호스(50)를 경유하여 계량 챔버(16) 내로 공급된다. 그 결과 가열된 액체가 카트리지 내의 음료 매질과 배합되어서 프로브(60)를 경유해서 배출되고 하방에 놓인 컵(64) 내로 수용되어 제조된 음료를 생산한다.

c) 제조 사이클의 마지막에, 펌프(46)는 비활성화되고 시스템은 배기되어서 도1에 도시된 상태로 복귀된다. 블래더(42)는 샤프트(28)의 상향 변위를 야기한 스프링(40)의 복귀력에 의해 접어진다. 따라서 배플(30)은 시트(20) 상방으로 상승되고, 챔버(16) 내의 공기가 탱크(14) 내의 액체에 의해 대체될 수 있게 한다. 또한, 스프링(40)의 복귀력은 아암(34)을 상향으로 피봇 운동시키고, 차례로 프로브(58)를 카트리지(46)로부터 제거한다.

그후, 다음 사이클을 위한 시스템을 준비하기 위해 사용된 카트리지(46)는 제조 챔버로부터 제거될 것이다.

도4를 참조하면, 원뿔형 영역(30a)은 약 5 내지 20°, 양호하게는 약 8 내지 12°사이의 테이퍼 각(α)을 가진다는 것을 알 수 있다.

이러한 배열로써, 도4에 도시된 바와 같이, 제조 사이클의 마지막에 배플의 상승시에, 원뿔형 중심 영역(30a)은 배플의 전체 주연부로 및 그 둘레로 탈출 공기(점선 화살표로 개략적으로 지시됨)가 균일하게 분배되는 것을 돕는다. 탈출 공기는 배플의 전체 주연부 둘레로 계량 챔버에 진입하는 물의 역류(실선 화살표로 개략적으로 지시됨)에 의해 대체된다.

도5에 도시된 바와 같이, 배플(30)이 그 완전 상승 위치에 있을 때, 이는 배플 직경 "D"의 대략 2 내지 10 % 사이이며 양호하게는 배플 직경의 대략 3 내지 5 % 사이로 측정되는 간극 "x"를 한정하기 위해 시트(20)와 협동한다. 배플은 계량 챔버(16)와 탱크의 잔여부 사이에서 열적 계층화를 유발한다. 실선 화살표에 의해 개략적으로 지시된 바와 같이, 간극 "x"는 계량 챔버 내의 재순환 대류를 촉진하면서 계량 챔버와 탱크의 잔여부 사이의 대류 및 열 전달을 제어하는 기능을 한다. 이는 계량 챔버 내에 수용된 물의 신속한 가열과 탱크의 잔여부의 물의 보다 점진적이고 균일한 가열을 모두 보장한다.

다양한 변경이 본 명세서에서 개시된 실시예에 이루어질 수 있다. 예컨대, 샤프트(28)는 다른 수단, 즉, 모터식 기어 구동 또는 아암(34)의 수동 작동에 의해 수직으로 왕복될 수 있다. 계량 챔버(16) 및 시트(20)는 탱크와 일체형으로 형성되는 대신에 탱크 내에 수용된 별도의 컵 형상 삽입체 상에 형성될 수 있다.

저장 탱크 내의 액체를 가열하기 위해 외부 대신 내부 가열 소자가 채용될 수 있다. 예컨대 정방형 또는 장방형 단면을 가지는 다른 탱크 형상이 동일한 형상의 배플을 채용할 수 있다. 블래더(42)를 팽창시키고 계량 챔버(16)를 가압하기위해 다중 공기 펌프가 채용될 수 있다.

본원은 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 상기 및 기타 다른 변형예 및 수정예를 포함한다.

Claims (18)

1. 공급 액체를 저장하도록 된 저장 탱크와,

   서로 연통하는 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 계량된 양만큼의 상기 액체로 충전되도록 구성 및 배열된 계량 챔버와,

   음료 매질을 저장하는 음료 필터 카트리지를 수용하도록 구성 및 배열된 제조 챔버와,

   상기 저장 탱크 내에 가동식으로 배열된 배플과,

   상기 입구를 통해 상기 계량 챔버와 저장 탱크 사이의 액체 유동을 수용하는 개방 위치에서부터, 상기 유동을 방지하고 상기 저장 탱크로부터 상기 계량 챔버를 격리시키는 폐쇄 위치로 상기 배플을 이동시키도록 제1 모드로 작동 가능한 작동 수단과,

   상기 제조 챔버와 계량 챔버 사이에 연결을 위한 연결 수단과,

   상기 필터 카트리지 내에 저장된 음료 매질과 조합하기 위해 액체를 이렇게 격리된 계량 챔버로부터 상기 연결 수단을 통해 상기 제조 챔버로 운반하도록 제조 사이클 동안 작동 가능한 분배 수단을 포함하고,

   상기 작동 수단은 상기 배플을 상기 개방 위치로 이동시켜서 상기 계량 챔버가 상기 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 액체로 재충전되도록, 상기 제조 사이클의 마지막에 제2 모드로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
2. 제1항에 있어서, 상기 저장 탱크는 원통형 측벽을 갖고, 상기 계량 챔버는 상기 저장 탱크의 직경이 감소된 컵형 바닥부로서 형성된 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
3. 제2항에 있어서, 상기 컵형 바닥부는 상기 입구를 둘러싸는 원형 밀봉 표면에 의해 상기 원통형 측벽에 결합된 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
4. 제1항에 있어서, 상기 작동 수단은 상기 제1 모드에서 공압식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 작동 수단은 상기 제2 모드에서 탄성적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
6. 제1항에 있어서, 상기 연결 수단은 상기 배플을 관통하여 연장된 포트를 통해 상기 계량 챔버와 연통하는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
7. 제1항에 있어서, 상기 분배 수단은 이렇게 격리된 제조 챔버를 공압식으로 가압하도록 상기 제조 사이클 동안 작동 가능한 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
8. 제1항에 있어서, 상기 배플은 상기 개방 및 폐쇄 위치 사이의 수직 왕복 운동용으로 지지된 샤프트 상에서 운반되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
9. 제8항에 있어서, 상기 저장 탱크 위에 놓이고 저장 탱크에 고정되고, 상기 수직 샤프트가 관통하여 연장되며 수직으로 왕복 운동하는 수평 플랫폼과,

   상기 플랫폼 아래에서 상기 샤프트에 고정된 플레이트를 더 포함하고,

   상기 작동 수단은 상기 플랫폼과 플레이트 사이에 개재된 블래더를 포함하고,

   상기 블래더는 제1 모드에서 공압식으로 부풀어서 상기 개방 위치에서 폐쇄 위치로의 상기 배플의 이동을 수반하면서 상기 샤프트를 축방향으로 하강시키는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
10. 제9항에 있어서, 상기 플랫폼 상에 배열되고 상기 플랫폼 상에 피봇식으로 지지되며 상기 제조 챔버 내로 연장된 말단부를 갖는 아암과,

    상기 아암의 말단부에 의해 유지된 튜브형 입구 프로브와,

    상기 샤프트에 상기 아암을 연결하기 위한 수단을 더 포함하고,

    상기 샤프트의 축방향 하강은 상기 아암의 말단부의 피봇식 하강을 수반하여, 상기 입구 프로브는 상기 제조 챔버 내에 수용된 음료 필터 카트리지를 관통하고,

    상기 분배 수단은 이렇게 관통된 음료 카트리지의 내부에 액체를 운반하도록 상기 프로부를 통해 작동 가능한 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
11. 제1항에 있어서, 상기 배플의 원형 하부 표면은 수평 환형 릿지에 의해 둘러싸인 중심이 하향 돌출된 원뿔 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
12. 제11항에 있어서, 상기 원뿔 영역은 약 5 내지 20°사이의 테이퍼 각을 갖는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
13. 제11항에 있어서, 상기 원뿔 영역은 약 8 내지 12°사이의 테이퍼 각을 갖는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
14. 제11항에 있어서, 원형 시트는 상기 저장 탱크와 계량 챔버 사이의 연결부에 한정되고, 가스켓은 상기 환형 릿지 상에 제공되고, 상기 가스켓은 상기 배플이 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 시트와 밀봉 관계로 협력하도록 구성 및 치수 결정되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
15. 제14항에 있어서, 상기 배플이 상기 개방 위치에 있을 때 상기 가스켓은 상기 배플의 직경의 약 2 내지 10 % 사이의 측정 간극만큼 상기 원형 시트로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
16. 제15항에 있어서, 상기 간극은 상기 배플 직경의 약 3 내지 5 % 사이로 측정되는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
17. 공급 액체를 저장하도록 된 저장 탱크와,

    서로 연통하는 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 계량된 양만큼의 상기 액체로 충전되도록 구성 및 배열된 계량 챔버와,

    음료 매질을 저장하는 음료 필터 카트리지를 수용하도록 구성 및 배열된 제조 챔버와,

    상기 저장 탱크 내에 가동식으로 배열된 배플과,

    상기 입구를 통해 상기 계량 챔버와 저장 탱크 사이의 액체 유동을 수용하는 개방 위치에서부터, 상기 유동을 방지하고 상기 저장 탱크로부터 상기 계량 챔버를 격리시키는 폐쇄 위치로 상기 배플을 이동시키도록 제1 모드로 작동 가능한 공압식 작동 수단과,

    상기 제조 챔버와 계량 챔버 사이에 연결을 위한 연결 수단과,

    상기 필터 카트리지 내에 저장된 음료 매질과 조합하기 위해 액체를 이렇게 격리된 계량 챔버로부터 상기 연결 수단을 통해 상기 제조 챔버로 운반하도록 제조 사이클 동안 공압식으로 작동 가능한 분배 수단과,

    상기 제조 사이클의 마지막에 상기 배플을 상기 개방 위치로 이동시켜서 상기 계량 챔버가 상기 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 액체로 재충전되도록, 제2 모드로 작동 가능한 탄성 작동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.
18. 공급 액체를 저장하도록 된 저장 탱크와,

    서로 연통하는 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 계량된 양만큼의 상기 액체로 충전되도록 구성 및 배열된 계량 챔버와,

    음료 매질을 저장하는 음료 필터 카트리지를 수용하도록 구성 및 배열된 제조 챔버와,

    상기 저장 탱크 내에 가동식으로 배열된 배플과,

    상기 입구를 통해 상기 계량 챔버와 저장 탱크 사이의 액체 유동을 수용하는 개방 위치에서부터, 상기 유동을 방지하고 상기 저장 탱크로부터 상기 계량 챔버를 격리시키기 위해 상기 시트에 대항하여 상기 가스켓을 가압하는 폐쇄 위치로 상기 배플을 이동시키도록 제1 모드로 작동 가능한 작동 수단과,

    상기 제조 챔버와 계량 챔버 사이에 연결을 위한 연결 수단과,

    상기 필터 카트리지 내에 저장된 음료 매질과 조합하기 위해 액체를 이렇게 격리된 계량 챔버로부터 상기 연결 수단을 통해 상기 제조 챔버로 운반하도록 제조 사이클 동안 작동 가능한 분배 수단을 포함하고,

    상기 작동 수단은 상기 배플을 상기 개방 위치로 이동시켜서 상기 계량 챔버가 상기 입구를 통해 상기 저장 탱크로부터 받아들인 액체로 재충전되도록, 상기 제조 사이클의 마지막에 제2 모드로 작동 가능하고,

    상기 저장 탱크와 상기 계량 챔버는 시트를 한정하도록 연결부에서 서로 협력하고,

    상기 배플은 밀봉 가스켓에 의해 둘러싸이고 하향 대면한 원뿔 중심 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 음료 제조기.