KR20090072984A - 커피머신 - Google Patents

Abstract

[과제] 보온효과를 높이고, 커피의 산화열화를 방지하여, 맛있는 커피를 제공함과 동시에,에너지를 절약한다.

[해결수단] 커피 원두의 분말에 뜨거운 물을 주입하여 커피를 추출하는 커피 머신100에 있어서, 커피머신 본체10는 질소가스를 발생시키는 질소가스발생유니트30와, 질소가스발생유니트30에서 발생하는 질소가스를 포트60 내부에 공급하는 질소가스공급부31를 구비하고, 포트60는, 단열재로서 형성되는 포트본체61와, 포트본체61을 밀폐시키는 커버부62와, 포트본체61 또는 커버부62 중 적어도 일방에 설치되어 적어도 포트본체61를 가열시키는 히터72를 구비한다.

커피머신, 질소가스, 히터, 가열진공포트, 안내관

Description

커피머신{Coffee Machine}

본 발명은 커피를 추출함과 동시에, 추출된 커피의 품질과 신선도를 보존하는 커피머신에 관한 것이다.

종래부터,추출된 커피의 품질과 신선도를 보존하는 위한 연구가 있었다.

커피의 품질과 신선도를 보존하기 위해서는, 커피 원두가 양질인 것을 전제로 하면,

(1)커피의 열에 의한 열화를 방지하기 위하여, 배전(커피의 볶음)시 및 추출시 이외에는 가열하지 말 것, (2)커피의 산화열화를 방지하기 위하여, 추출 후에 공기와 접촉시키지 말 것, (3)재가열하지 말고, 추출 후에는 될수록 빠른 시간내에 음용에 제공할 것 등이 중요하게 인식되고 있다.

상점에서 커피를 판매하는 경우, 커피의 품질을 보증하는 관점에서, 추출후 30분을 경과한 커피는 판매하지 않고 처분하고 있다. 예를 들어, 상점이 하루 10시간 영업한다면, 평균 하루에 100컵분의 커피를 처분하게 되는 낭비가 발생한다. 공기에 접 촉에 의한 산화나, 보온을 위한 가열에 의하여 커피의 품질저하를 방지하면 이러한 낭비는 줄일 수 있게 된다.

일본공개특허 특개2004-283574에서는 커피 등의 보존된 액체의 산화열화를 억제함과 동시에, 보존액체를 소량씩으로 배출할 때에도 그 억제효과를 유지시킬수 있는 액체용기를 개시하였다. 상기 액체용기는, 보온성을 갖고 있는 내용기 내부공간을 커버부로 밀폐시킴으로써 기밀상태를 유지한다. 밀폐공간 내를 불활성 가스 분위기로 하여, 보존액체와 대기의 접촉을 차단한다. 상기 액체용기에서는, 내용기와 연통되는 추출밸브 개방시에, 공급되는 불활성 가스의 압력에 의하여 보존된 액체를 배출한다.

도9는 종래의 커피포트의 내부의 구조를 나타내는 도면이다. 종래의 커피포트는 단열구조를 갖고 있는 포트본체50와, 포트본체50를 밀폐시키는 커버부51로 구성된다. 커버부51에는, 드립(drip)된 커피를 포트본체50에 도입하기 위한 도입부52와, 도입부52로부터 들어오는 커피의 역류를 막기 위한 밸브52a가 설치되어 있다. 또한,커버부51에는, 가열된 질소 가스를 포트본체50 내부에 도입하기 위한 질소가스 도입부53가 설치되어 있다. 질소가스 도입부53에는, 질소가스의 역류를 막기 위한 밸브53a가 설치되어 있다. 또한,커버부51에는, 포트본체50 내부의 여분의 질소 가스를 배출하기 위한 질소가스배출부54가 설치되어 있다. 질소가스배출부54에는, 일정 압력을 초과하면 열리는 밸브54a가 설치되어 있고, 포트본체50내부의 질소가스의 압력이 일정값을 초과하면 질소가스가 외부에 배출되도록 구성되어 있다.

또한, 포트본체50의 저부에는, 보존되어 있는 커피를 취출하기 위한 취출구56가 설치되어 있다. 상기 취출구56는, 펌프57를 구비하는 커피 도출부58에 연결 되어 있다. 커피를 포트본체50에서 취출할 시에, 펌프57를 작동시키면 커피가 취출구56 및 커피도출부58를 거쳐 외부로 토출된다. 커피도출부58의 선단부에는 커피의 역류를 방지하기 위한 밸브58a가 설치되어 있다.

그러나, 종래의 포트에서는 포트본체50의 열전도에 의하여 커피의 온도가 내려가게 된다. 즉, 포트본체50는, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비하고 있지만, 진공영역에서는 열전도를 차단할 수 있더라도, 포트본체50의 외측 금속과 내측 금속의 접합부에서는 열전도가 발생한다. 그 결과, 포트본체50 내부의 열이 외부로 빠져나가게 된다. 이와 같이, 종래의 포트에서는, 포트본체50의 외측 금속과 내측 금속의 접합부가 열의 통로로 작용하기 때문에, 진공영역을 구비하고 있어도, 커피의 온도저하를 피할 수 없다.

커피를 추출한 직후의 온도는 85℃ 전후이고, 커피의 최적음용온도는 75℃～76℃로 알려져 있다. 커피의 온도가 60℃～70℃까지 떨어지면 맛있지 않다고 느끼는 사람이 급증하고 있다. 이로 인해, 커피판매점에서는, 온도가 60℃～70℃까지 떨어진 커피는 판매하지 못한다. 이러한 식은 커피는 폐기할 수 밖에 없다. 따라서, 커피판매점에서는 폐기손실을 억제하기 위하여 커피온도저하를 방지하는 방법을 중요시하고 있다.

한편, 도9에서 도시한 바와 같이, 종래의 포트에서는 도입부52가 포트본체50의 상부에 설치되어 있기 때문에, 드립된 커피가 포트본체50의 저부을 향하여 낙하하게 된다. 이때 커피가 공기와 접촉하게 되어 커피의 산화열화를 초래하게 된다. 커피 판매점에서는 이와 같은 산화열화된 커피를 판매하지 못하고 폐기할 수 밖에 없다. 따라서, 커피판매점에서는 폐기손실을 억제하기 위하여 추출후의 커피가 공기와 접촉하는 것을 방지하는 방법을 중요시하고 있다.

그리고, 일본공개특허 특개2004-283574에서는, 포트 내에 불활성 가스 분위기를 조성함으로써 보존액체와 대기의 접촉을 차단한다. 이 점에서 보존액체의 산화열화를 방지할 수 있다. 그러나 일본공개특허 특개2004-283574에서는, 상기 불활성 가스를 가열한다는 기재가 없기 때문에 대기온도의 불활성 가스를 사용했을 것으로 추정된다. 즉, 일본공개특허 특개2004-283574에 기재된 바에 의하면, 포트에 대기온도의 불활성 가스를 충진하고, 불활성 가스의 압력에 의하여 보존된 액체를 배출시켜, 그때마다 대기온도의 불활성 가스를 충진시키는 것을 반복하면, 보존액체의 온도저하를 촉진하게 된다. 특히, 보존액체가 커피일 경우에는, 이와 같이 가스교환을 자주 하면, 온도저하뿐만 아니라, 커피특유의 향기가 없어져서, 맛있는 커피를 제공할 수 없게 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 보온효과가 높고, 커피의 산화열화를 방지하여, 맛있는 커피를 제공함과 동시에, 에너지를 절약할 수 있는 커피 머신을 제공하는 데 그 목적이 있다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이하와 같은 수단을 사용한다. 즉, 본 발명의 커피 머신은,

커피 원두의 분말에 뜨거운 물을 주입하여 커피를 추출하는 커피머신본체 및 상기 추출된 커피를 보관하는 포트로 구성되는 커피머신에 있어서,

상기 커피머신본체는, 질소가스를 발생시키는 질소가스발생유니트와, 질소가스발생유니트에서 발생하는 질소가스를 포트 내부에 공급하는 질소가스공급부를 구비하며,

상기 포트는, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비한 포트본체와,

상기 포트본체를 밀폐시키는 커버부와,

상기 포트본체 또는 상기 커버부 중 적어도 어느 일방에 설치되어 적어도 상기 포트본체를 가열시키는 히터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이,히터에 의하여 적어도 포트본체를 가열하기 때문에 포트본체의 내측과 외측의 온도차이에 의한 열전도를 차단할 수 있게 된다. 즉, 포트본체는 진공구조를 구비하고, 상기 진공구조가 포트본체의 외측과 내측의 열전도를 차단한다. 이와 같은 포트본체의 진공구조를 형성하기 위해서는, 외측의 금속과 내측의 금속을 포트본체의 최상부에서 접합한다. 상기 접합은, 예를 들어 용접에 의해 형성한다. 상기 용접은 매우 정밀하게 진행되며 접합점의 두께는 약 0.1mm 이다. 그러나, 금속의 열전도성이 높기 때문에, 상기 미소한 접합점에서도 열전도가 발생하며 포트본체의 내측 열이 외측으로 빠지게 된다. 이와 같이, 외측의 금속과 내측의 금속이 접합되는 부분이 열의 통로로 작용하기 때문에, 포트본체가 진공영역을 구비하고 있다 하더라도 커피의 온도저하의 원인이 된다. 상기 접합부에서의 열의 통로를 차단하기 위하여 ,포트본체의 외측의 금속과 내측의 금속사이의 온도차이를 없앨 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 포트본체 또는 커버부 중 적어도 어느 일방에, 적어도 포트본체를 가열시키는 히터를 설치하였다. 이로 인해, 접합점을 경유하여 커피의 열이 빠져나가는 것을 방지한다. 또한, 본 발명에서는 질소가스를 포트에 공급하기 때문에 포트 내부의 커피와 대기의 접촉을 차단할 수 있게 된다.

(2)본 발명의 커피 머신에 있어서, 상기 질소가스공급부는, 상기 히터의 열을 질소가스에 흡수시키는 열흡수부와, 상기 흡열한 질소가스를 상기 포트본체 내부에 도입하는 질소가스도입부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

히터의 열을 질소가스에 흡수시킨 후에 질소가스를 포트본체 내부에 도입하기 때문에, 포트본체 내부에 보존되어 있는 커피와의 온도차이를 없앨 수 있게 된다. 그 결과, 열전도에 의한 커피의 온도저하를 방지할 수 있게 된다.

(3)본 발명의 커피 머신에 있어서, 상기 히터는, 상기 포트본체의 목부 외주면상에 설치되고, 상기 열흡수부는, 상기 히터의 외면상에서 상기 히터와 접촉하는 것을 특징으로 한다.

히터는 포트본체의 목부의 외주면상에 설치되어 있기 때문에, 포트본체의 외측 금속과 내측 금속의 접합부 부근을 가열할 수 있다. 이로 인해, 접합부에 있어서 외측금속과 내측금속 사이의 온도차이가 없어지고, 접합부에서의 열의 통로를 차단할 수 있다. 또한, 열흡수부가 히터의 외면상에서 히터에 접촉되어 있기 때문에, 질소가스는 히터의 열을 충분히 흡수할 수 있게 된다.

(4) 본 발명의 커피 머신에 있어서, 상기 커피머신본체는, 히터를 구비함과 동시에, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비하고, 커피 추출시에 사용되는 뜨거운 물을 저장하는 가열진공포트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

커피머신본체가 열전도를 차단하는 진공영역이 있는 가열진공포트를 구비하기 때문에, 열전도에 의하여 커피에 공급되는 뜨거운 물의 온도저하를 방지할 수 있고, 항상 뜨거운 물을 커피추출에 사용할 수 있다. 열전도가 차단되어 있기에, 뜨거운 물의 온도저하가 작게 되기 때문에, 가열빈도를 적게하여, 소비전력의 낭비를 줄일 수 있다.

(5) 본 발명의 커피 머신에 있어서, 상기 히터에 의해,

상기 포트본체 내부에 보존되어 있는 커피 및 상기 포트본체 내부에 도입되는 질소가스의 온도가 75℃～90℃의 범위내로 제어하는 것을 특징으로 한다.

커피의 최적음용온도가 75℃～76℃으로 알려져 있기 때문에, 포트본체 내부에 보존되어 있는 커피의 온도를 75℃～90℃의 범위내로 제어하는 것이 바람직하다. 또한 포트본체 내부에 도입되는 질소가스를 종래와 같이 대기온도로 사용하면 포트본체 내부에 보존되어 있는 커피의 온도저하를 초래하기 때문에, 포트본체 내부에 도입되는 질소가스의 온도도 75℃～90℃의 범위내로 제어하는 것이 바람직하다.

(6)본 발명의 커피 머신에 있어서,상기 커버부는,

커피를 유입시키는 유입공과,

상기 유입된 커피를 상기 포트본체 내부에 유출시키는 유출공과,

일단이 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성되고, 타단은 상기 유출공에 연결되고, 상기 유입공부터 유입된 커피를 상기 포트본체 내부의 저면으로 안내하는 안내관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

안내관은, 하단이 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성되고, 커피를 포트본체의 저면으로 안내한다. 커피 머신에서는, 커피 추출개시시와 추출종료시의 커피 농도에는 차이가 존재한다. 추출개시시의 커피 농도는 진하고, 추출종료시의 커피 농도는 비교적 연하다. 그리하여, 커피의 농도를 균일하게 하기 위해서는, 커피를 교반해야 하는데, 단순히 교반하는 것은 커피가 대기와 접촉해버린다. 이 때문에, 본 발명에서는 안내관의 하단을 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성함으로써 커피를 포트본체 내부에서 소용돌이 형상으로 흘러들어 가도록 한다. 안내관의 하단은 포트 본체의 저면 부근에 위치하기 때문에, 커피의 낙차가 작고, 또한 커피가 포트본체의 저부로부터 공급되기 때문에 커피의 최상면이 조용히 상승하게 된다. 이로 인해, 포트본체 내부의 커피가 대기와 접촉하는 곳은, 커피의 최상면뿐이기 때문에, 커피가 대기와 혼합되는 부분은 최대한 적게 된다. 그리고, 커피가 포트본체 내에 소용돌이 형상으로 흘러들기때문에 추출한 커피는 혼합되어 커피의 농도가 균일하게 된다.

(7)본 발명의 커피 머신에 있어서, 상기 커버부는,

상기 유출공을 막거나 열어주는 밸브와,

상기 밸브에 대하여 상기 유출공 방향으로 힘을 인가하는 제1스프링과, 형상기억합금으로 형성되고, 가열시에 상기 밸브에 대하여 상기 유입공 방향으로 힘을 인가하는 제2스프링으로 구성되는 개폐장치를 더 구비하고,

대기시에는, 상기 제1스프링이 상기 제2스프링보다 더 큰 힘으로 상기 밸브에 대하여 상기 유출공 방향으로 힘을 인가하는 한편 커피유입시에는, 상기 제2스프링이 상기 제1스프링보다 더 큰 힘으로 상기 밸브에 대하여 상기 유입공 방향으로 힘을 인가하는 것을 특징으로 한다.

개폐장치는, 대기시에는, 상기 제1 스프링이 상기 제2 스프링 보다 큰 힘으로 밸브에 대해 유출공 방향으로 힘을 인가한다. 이로 인해, 밸브가 유출공을 막기 때문에, 공기가 불필요하게 포트본체의 내부로 유입되는 것을 방지함과 동시에, 포트본 체의 내부에 충진된 질소가스가 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 포트본체의 내부에 보존되어 있는 커피가 대기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 커피 유입시에는, 상기 제2스프링이 상기 제1 스프링 보다 큰 힘으로 밸브에 대해 유입공 방향으로 힘을 인가한다. 즉, 형상기억합금으로 형성되어 있는 상기 제2스프링은 커피로부터 열을 받으면 수축되어 상기 제1스프링보다 더 큰 힘을 밸브에 인가하게 된다. 이에 의해, 밸브가 유출공을 개구시키기 때문에 커피를 포트본체의 내부로 유입시킬 수 있게 된다.

커피 원두의 주성분은 대략 조섬유29%, 추출분29.5%, 수분2.5%, 광물질5% 이외에, 탄닌4%, 지방13%, 단백질14%, 당분1.5%를 포함한다. 이와 같은 커피 원두에는 카페인이 함유되어 있기 때문에, 커피를 섭취하면 카페인이 중추신경에 대하여 부드러운 자극제로서 작용하여 피로회복, 사고력 향상, 소화작용의 촉진 등 효과를 얻게 된다. 또한, 당분은 배전시에 절반이상이 카라멜로 변화하여, 쓴맛, 단맛 및 향기를 낸다.

커피 원두에 포함되어 있는 탄닌은 쓴맛 성분으로서 양질인 경우, 처음엔 쓴맛이 나고 끝부분엔 단맛이 남는다고 알려져 있다. 그러나, 탄닌은 가열하면 분해되어 피로갈롤산이 생성되는데 이는 커피 맛을 저하시키는 요인으로 된다. 또한, 단백질은 가열되면 응고침전을 일으키기 때문에 커피가 혼탁하게 되고 맛을 떨어뜨린다. 이 때문에, 맛있는 커피를 제공하기 위해서는 커피를 추출한 후에는 재가열을 피해 야 한다.

그리고,커피 원두에 포함되어 있는 지방은 커피의 향기와 깊은 관계가 있지만, 커피 추출후, 공기와 접촉함으로 인해 2~3시간 사이에 산화되어, 커피의 맛과 향기를 저하시키는 요인으로 된다. 따라서, 맛있는 커피를 제공하기 위해서는, 커피를 추출한 후, 커피가 공기와 접촉되지 않도록 하는 것은 아주 중요하다.

본 발명자는 상기와 같이, 추출한 커피를 가열할 경우의 결점 및 추출한 커피가 공기와 접촉할 경우의 결점에 주목하여, 커피머신에 있어서, 상기 결점을 회피할 수 있는 구성을 채용함으로써, 맛있는 커피를 제공할수 있는 방법을 모색하여 본 발명에 이르게 되었다.

즉, 본 발명의 커피 머신은 질소가스발생유니트에서 발생된 질소가스를 포트 내부에 공급함과 동시에, 히터를 이용하여 포트본체를 가열한다. 그리고, 히터의 열을 질소가스에 흡수시킨후 포트본체 내부에 도입한다. 그리고, 일단이 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성된 안내관에 의해 유입된 커피를 포트본체 내부의 저면으로 안내한다. 또한, 포트의 커버부에는, 커피의 유출공을 막거나 열어주는 밸브와, 밸브에 대하여 유출공 방향으로 힘을 인가 하는 제1스프링과, 형상기억합금으로 형성되고 가열시에 밸브에 대하여 유입공 방향으로 힘을 인가하는 제2스프링으로 구성되는 개폐장치가 구비한다.

상기와 같은 구성을 채용함으로써, 본 발명자는 추출한 커피의 품질과 신선도를 유지하며, 맛있는 커피를 제공할 수 있게 되었다.

본 발명에 따른 커피머신에 의하면, 히터에 의하여 적어도 포트본체를 가열하기 때문에 포트본체의 내측과 외측의 온도차이에 의한 열전도를 차단할 수 있다. 즉, 포트본체는 진공구조를 구비하고, 상기 진공구조가 포트본체의 외측과 내측의 열전도를 차단한다.

이와 같은 포트본체의 진공구조를 형성하기 위해서는 외측의 금속과 내측의 금속을 포트본체의 최상부에서 접합한다. 상기 접합은 예를 들어 용접에 의해 형성한다. 상기 용접은 매우 정밀하게 진행되며 접합점의 두께는 약 0.1mm 이다. 그러나, 금속의 열전도성이 높기 때문에, 상기 미소한 접합점에서도 열전도가 발생하며 포트본체 내측의 열이 외측에 빠지게 된다. 이와 같이,외측의 금속과 내측의 금속이 접합되는 부분이 열의 통로로 작용하기 때문에, 포트본체가 진공영역을 구비하고 있다 하더라도 커피의 온도저하를 초래하게 된다. 상기 접합부에서의 열의 통로를 차단하기 위해서는, 포트본체의 외측의 금속과 내측의 금속사이의 온도차이를 없앨 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 포트본체 또는 커버부 중 적어도 어느 일방에, 적어도 포트본체를 가열시키는 히터를 설치하였다. 이로 인해 접합점을 경유 하여 커피의 열이 빠져나가는 것을 방지한다. 또한, 본 발명에서는 질소가스를 포트에 공급하기 때문에 포트 내부의 커피와 대기와의 접촉을 차단할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커피머신을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 실시형태에 따른 커피머신의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 커피머신100은, 커피머신본체10와 포트60로 구성된다. 커피머신본체10는, 수돗물 취입부11로부터 수돗물을 취입하여 감압밸브12를 통하여 필터13에 수도물을 통과시킨다. 필터를 통과한 물은 물공급용 전자밸브14를 통하여 가열진공포트15에 도입된다. 가열진공포트15는, 수위를 검출하는 레벨스위치16와, 물을 가열하는 가열히터17와, 수온을 검출하는 온도센서18를 구비한다. 이와 같이, 커피머신본체10에 가열진공포트15를 사용하였기 때문에 뜨거운 물의 온도가 쉽게 내려가지 않는다. 그 결과, 뜨거운 물에 대한 재가열 빈도가 감소하여 에너지를 절약하게 된다.

그리고, 상기 가열진공포트15의 저부에는 뜨거운 물을 취출하는 취출구19에 연결되는 온수도출부20가 설치되어 있다. 온수도출부20에는 펌프21이 설치되어 있어, 가열진공포트15내의 온수를 도출시킬 수 있다. 온수도출부20상에는 온수의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브22가 설치되어 있다. 온수도출부20의 선단부에는 샤워 부24가 설치되어 있어, 커피 드립퍼23에 들어있는 커피 분말 전체에 온수를 뿌려주는 작용을 한다.

그리고, 커피머신본체10에는 질소가스를 발생하는 질소가스발생유니트30가 설치되어 있다. 질소가스발생유니트30에서 발생한 질소가스는, 질소가스공급부31에 의하여 감압밸브32, 쓰로틀 밸브33 및 전자밸브34를 통하여 포트50에 공급된다. 그리고, 커피머신본체10에는 질소가스발생유니트30에서 발생하는 질소가스를 가열시키는 히터를 설치해도 좋다.

포트60는 진공구조를 갖고 있는 포트본체61와, 포트본체61을 밀폐시키는 커버부62로 구성된다. 커버부62에는, 드립된 커피를 포트본체61에 도입하기 위한 커피도입부63와, 커피도입부63로부터 들어오는 커피의 역류를 막기 위한 밸브63a가 설치되어 있다. 또한, 커버부62에는, 질소 가스를 포트본체61내부에 도입하기 위한 질소가스 도입부64가 설치되어 있다. 질소가스도입부64에는, 질소가스의 역류를 막기 위한 밸브64a가 설치되어 있다. 또한, 커버부62에는, 포트본체61내부의 여분의 질소 가스를 배출하기 위한 질소가스배출부66가 설치되어 있다. 질소가스 배출부66에는, 일정 압력을 초과하면 열리는 밸브66a가 설치되어 있고, 포트본체61내부의 질소가스의 압력이 일정값을 초과하면 질소가스를 외부에 배출하도록 구성되어 있다. 상기와 같이 질소가스를 포트에 공급하기 때문에 포트내의 커피가 공기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

포트60에는 질소가스공급부31의 내부에 흐르는 질소가스를 가열하는 질소가스 히터67가 설치되어 있다. 상기 질소가스 히터67는 커피머신본체10에 설치해도 좋다. 이와 같이 질소가스발생유니트30에서 발생하는 질소가스를 질소가스히터67를 통하여 충분히 가열시킬 수 있다.

포트본체61의 저부에는 보존되어 있는 커피를 취출하기 위한 취출구68가 설치되어 있다. 상기 취출구68는 펌프69을 구비하는 커피도출부70에 연결되어 있다. 커피를 포트본체61에서 취출할 시에, 펌프69을 작동시켜면 커피가 취출구68및 커피도출부70를 거쳐 외부로 토출된다. 커피도출부70의 선단부에는 커피의 역류를 방지하기 위한 밸브70a가 설치되어 있다.

커버부62의 커피도입부63는 안내관71과 연결되어 있다. 안내관71은, 하단이 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성되어, 커피머신본체10에서 추출된 커피를 포트본체61의 저면으로 안내한다. 도2는 안내관71의 기능을 나타내는 도면이다. 커피 추출개시시와 추출종료시의 커피 농도에는 차이가 존재한다. 추출개시시의 커피 농도는 진하고, 추출종료시의 커피 농도는 비교적 연하다. 따라서, 커피의 농도를 균일하게 하기 위해서는, 커피를 교반해야 하는데, 단순히 교반하는 것은 커피가 대기와 접촉해버린다. 이 때문에 본 실시예에서는 도2에 나타낸 바와 같이, 안내관71의 하단에 원호 형상(또는 나선 형상)으로 형성되어 있다. 이로 인해, 커피를 포트본 체61내부에서 소용돌이 치면서 유입시킬 수 있다. 안내관71의 하단은 포트본체61의 저면부근에 있기 때문에, 커피가 저면에 도착할때까지의 낙차가 작고, 도9에서 나타낸 종래의 방식과 같이, 커피가 낙하하는 것에 따른 품질저하를 피할 수 있다. 또한, 커피가 포트본체61의 저부에서 공급되기 때문에, 도2에서 나타낸 바와 같이, 커피의 최상면은 조용히 상승하게 된다.

상기 구조에 의해, 포트본체61내부의 커피가 대기와 접촉하는 것은, 커피의 최상면 부분뿐이기 때문에, 커피가 대기와 혼합되는 부분은 최대한 적게 된다. 또한, 커피가 포트본체61내에 소용돌이 형상으로 흘러들기때문에 추출한 커피는 혼합되고 커피의 농도가 균일하게 된다.

도1 및 도2에 있어서는, 포트본체61의 목부61a에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도3은 포트본체61의 목부61a를 확대한 도면이다. 포트본체61의 목부61a의 외주면상에는 히터72가 설치되어 있다. 그리고, 히터72의 표면에는 질소가스도입부64가 복수회(도3에서는 3회)감겨져서 권회부64b를 구성한다. 그리고, 히터72와 권회부64b를 피복하도록 단열재73가 설치되어 있다. 또한, 권회부64b는 열흡수부를 구성한다.

도4는 포트본체61의 목부61a를 확대한 도면이고, 포트 내의 열전도과정을 표시한다. 포트본체61는 진공구조를 구비하고, 상기 진공구조가 포트본체61의 외측과 내측의 열전도를 차단한다. 이와 같이, 포트본체61의 진공구조를 형성하기 위해 외측의 금속61b과 내측의 금속61c을 포트본체61의 최상부에서 접합한다. 상기 접합은 예를 들어 용접에 의해 형성한다. 상기 용접은 매우 정밀하게 진행되며, 도4에 있어서 접합점A의 두께는 약 0.1mm 이다. 그러나, 금속의 열전도성이 높기 때문에, 상기 미소한 접합점에서도 열전도가 발생하여 포트본체61의 내측 열이 외측으로 빠지게 된다. 이와 같이, 외측의 금속61b과 내측의 금속61c이 접합되는 부분이 열의 통로로 작용하기 때문에, 포트본체61가 진공영역을 구비하고 있다 하더라도 커피의 온도저하의 원인이 된다. 이 때문에, 본 실시예에서는 접합점A를 통하여 커피의 열이 빠져나가지 못하도록, 포트본체61의 목부61a에 히터72를 설치한 것이다.

도4에 나타낸 바와 같이, 포트본체61 내부의 열전도는 사선으로 표시된 화살표로 표시된다. 커피의 열은 사선으로 표시된 화살표와 같이, 포트본체61 내측의 금속61c와 커피의 최상면에서 빠져나가려고 한다. 이 상태로는 포트본체61 내측의 금속61c을 통하여 접합부A로부터 커피의 열이 외측의 금속61b에 빠져 나가게 되지만, 본 실시예에서는 히터72에 의하여 검은 칠한 화살표가 표시한 바와 같이 열량을 공급한다. 이로 인해, 접합부A에 있어서, 포트본체61 내측의 열이 열전도에 의하여 외측에 빠져나가더라도, 그 열을 초과하는 크기의 열이 히터로부터 공급되기 때문에, 결과적으로는 접합부A에서의 열의 통로를 차단하는 것이 가능하게 된다.

접합부A에서의 열의 통로를 차단하기 위해서는, 포트본체61 외측의 금속61b과 내측의 금속61c사이의 온도차이를 없앨 필요가 있다. 구체적으로는, 포트본체61 내부에 보존되어 있는 커피의 온도는 약 80℃ 이기 때문에, 본 실시예에서는 히터72의 가열온도도 약 80℃로 한다. 즉, 히터72는 커피를 보온 또는 가열시키기 위한 장치가 아니라, 포트본체61의 내측과 외측의 온도차이에 의한 열전도를 차단하기 위하여 설치된 것이다.

또한, 본 실시예에서는 포트본체61의 목부61a의 외주면에 설치되어 있는 히터72에 의하여 질소가스발생유니트로부터 공급되는 질소가스를 가열하여 포트본체61내부에 도입한다. 포트본체61내부에 도입되는 질소가스의 온도도 약 80℃ 이다. 이 역시 질소가스와 커피의 온도차이를 없애서 열전도를 방지기 위한 것이다. 종래의 기술과 같이, 대기온도의 질소가스를 사용하는 것은 커피의 열이 질소가스를 데우는데 사용되어 커피의 온도저하를 초래한다. 본 실시예에서는 질소가스의 온도를 커피의 온도와 거의 비슷하게 함으로써 이와 같은 열전도 현상을 차단하고, 커피의 온도저하를 방지한다.

이와 같이, 히터72에 의하여 포트본체61의 접합부A 및 질소가스를 커피온도와 거의 비슷하게 할 수 있기 때문에 열전도에 의한 커피의 온도저하를 방지할 수 있다. 또한, 질소가스도입부64에 의하여 권회부64b가 구성되어 있기 때문에 질소가스에 히터72로부터 열을 충분히 흡수시킬 수 있게 된다. 그리고 본 실시예에 있어서, 히터72가 장착된 위치는 포트본체61의 목부61a이지만, 이에 제한되지 않고, 적어도 포트본체61을 가열할수 있다면 커버부62에 설치해도 좋다.

도5 및 도6은 포트60의 커버부62의 확대단면도이다. 도5 및 도6에서 나타낸 바와 같이,커버부62는 커피를 유입시키는 유입공62a과, 유입된 커피를 포트본체61내부에 유출시키는 유출공62b을 구비한다. 유출공62b에는 안내관71이 연결되어 있다. 또한, 커버부62는 밸브로서의 체크볼62c을 구비하고, 체크볼62c이 유출공62b을 막거나 열어주는 개폐밸브로서 기능한다. 그리고, 체크볼62c에 대하여 유출공62b방향으로 힘을 인가하는 제1스프링62d과, 형상기억합금으로 형성되고, 가열시에 체크볼62c에 대하여 유출공62b방향으로 힘을 인가하는 제2스프링62e을 구비하고, 체크볼62c, 제1스프링62d 및 제2스프링62e는 개폐장치62f를 구성한다.

상기 개폐장치62f는 대기시에는, 도5에서 나타낸 바와 같이, 제1스프링62d이 제2스프링62e보다 더 큰 힘으로 체크볼62c에 대하여 유출공62b방향으로 힘을 인가 한다. 이로 인해, 체크볼62c이 유출공62b을 막기 때문에, 공기가 불필요하게 포트본체61의 내부에 유입되는 것을 방지함과 동시에, 포트본체61의 내부에 충진된 질소가스가 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 포트본체61의 내부에 보존되어 있는 커피가 대기에 접촉하지 않도록 할 수 있다.

한편, 커피 유입시에는, 도6에서 나타낸 바와 같이, 제2스프링62e이 제1스프링62d 보다 더 큰 힘으로 체크볼62c에 대하여 유입공62b방향으로 힘을 인가한다. 즉, 형상기억합금으로 형성되어 있는 제2스프링62e는 커피로부터 열을 받으면 수축되어 제1스프링62b보다 더 큰 힘으로 체크볼62c를 끌어올린다. 이로 인해, 체크볼62c이 유출공62b을 개구시키기 때문에 커피를 포트본체61의 내부에 유입시킬 수 있다.

도7 및 도8은 포트의 복수개소의 온도를 측정하고 시간경과에 따른 관계를 표시한 도면이다. 도7 및 도8에 있어서, A는 도1의 샤워부24의 온도변화를 나타내고, B는 도1의 추출된 직후의 커피 온도를 나타낸다. 그리고 C는 커피도입부63의 온도변화를 나타내고, D는 포트본체61내부의 질소가스의 온도변화를 나타낸다. 그리고, E는 취출구68의 온도변화를 나타내고, F는 포트본체 내부의 커피의 온도변화를 나타낸다. E는 일정 간격을 두고 피크를 보여주는데, 이는 커피를 일정시간 간격으로 취출하기 때문에 발생하는 현상이다. 그리고, 도7은 포트본체61의 목부에 히터72를 구비한 경우의 온도측정결과를 나타내고, 도8은 히터를 구비하지 않은 경우의 온도측정결과를 나타낸다.

도7 및 도8에 있어서, A 및 B의 온도변화는 거의 같다. C에 관해서는, 도7에서 포트본체61의 목부에 히터72가 설치되어 있기 때문에 커피도입부63의 온도가 도8에 비해 높다. 도7과 도8에서 제일 현저한 차이가 나는 것은 D,E,F 이다. 즉, 도7에 나타낸 바와 같이, 포트본체61의 목부에 히터72를 구비한 경우는, 포트본체61 내부의 질소가스의 온도(D)와 커피의 온도(F)는 대략 82℃ 이상을 유지하는데 반해, 도8에 나타낸 바와 같이, 히터가 구비되지 않은 경우에는, 포트본체61내부의 질소가 스의 온도(D)와 커피온도(F)는 시간이 경과에 따라 저하되고 있다. 이 때문에, 취출구68의 온도(E)에 있어서도, 도7에서는 시간이 경과해도 높은 피크치를 유지하지만, 도8에서는 시간이 경과함에 따라 피크치가 점점 내려가게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 커피머신에 의하면, 히터72에 의하여 포트본체61을 가열하기 때문에, 포트본체61의 내측과 외측의 온도차이에 의한 열전도를 차단할 수 있다. 즉, 포트본체61는 진공구조를 구비하고, 상기 진공구조가 포트본체의 외측과 내측의 열전도를 차단한다. 이와 같이, 포트본체61의 진공구조를 형성하기 위해 외측의 금속61b과 내측의 금속61c을 포트본체61의 최상부에서 접합한다. 상기 접합은 예를 들어 용접에 의해 형성한다. 상기 용접은 매우 정밀하게 진행되며 접합점A의 두께는 약 0.1mm 이다. 그러나, 금속의 열전도성이 높기 때문에, 상기 미소한 접합점에서도 열전도가 발생하며 포트본체61 내측의 열이 외측으로 빠지게 된다. 이와 같이, 외측의 금속61b과 내측의 금속61c이 접합되는 부분이 열의 통로로 작용하기 때문에, 포트본체61가 진공영역을 구비하고 있다 하더라도 커피의 온도저하의 원인이 된다. 상기 접합부A에서의 열의 통로를 차단하기 위하여, 포트본체61의 외측의 금속61b과 내측의 금속61c사이의 온도차이를 없앨 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 포트본체61에 히터72를 설치하였다. 이에 의해, 접합점A을 통해 커피의 열이 빠져나가지 않도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 질소가스를 포트60에 공급하기 때문에 포트60내부의 커피와 대기의 접촉을 차단할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 커피머신에 대해 설명하였다.

본 발명에 따른 커피머신에 의하면, 히터에 의하여 적어도 포트본체를 가열하기 때문에 포트본체의 내측과 외측의 온도차이에 의한 열전도를 차단할 수 있다. 즉, 포트본체는 진공구조를 구비하고, 상기 진공구조가 포트본체의 외측과 내측의 열전도를 차단한다.

이와 같은 포트본체의 진공구조를 형성하기 위해서는 외측의 금속과 내측의 금속을 포트본체의 최상부에서 접합한다. 상기 접합은 예를 들어 용접에 의해 형성한다. 상기 용접은 매우 정밀하게 진행되며 접합점의 두께는 약 0.1mm 이다. 그러나, 금속의 열전도성이 높기 때문에, 상기 미소한 접합점에서도 열전도가 발생하며 포트본체 내측의 열이 외측에 빠지게 된다. 이와 같이,외측의 금속과 내측의 금속이 접합되는 부분이 열의 통로로 작용하기 때문에, 포트본체가 진공영역을 구비하고 있다 하더라도 커피의 온도저하를 초래하게 된다. 상기 접합부에서의 열의 통로를 차단하기 위해서는, 포트본체의 외측의 금속과 내측의 금속사이의 온도차이를 없앨 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 포트본체 또는 커버부 중 적어도 어느 일방에, 적어도 포트본체를 가열시키는 히터를 설치하였다. 이로 인해 접합점을 경유하여 커피의 열이 빠져나가는 것을 방지한다. 또한, 본 발명에서는 질소가스를 포트에 공급하기 때문에 포트 내부의 커피와 대기와의 접촉을 차단할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 커피머신의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도2는 안내관의 기능을 표시하는 도면이다.

도3은 포트본체의 목부를 확대한 도면이다.

도4은 포트본체의 목부를 확대한 도면이다.

도5는 포트 커버부의 확대 단면도이다.

도6는 포트 커버부의 확대 단면도이다.

도7은 포트의 복수개소의 온도를 측정하여 시간경과와의 관계를 나타내는 도면이다.

도8은 포트의 복수개소의 온도를 측정하여 시간경과와의 관계를 나타내는 도면이다.

도9는 종래의 커피포트의 내부 구조를 나타내는 도면이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 설명 **

10 커피머신본체 15 가열진공포트

23 커피드립퍼 24 샤워부

30 질소가스발생유니트 31 질소가스공급부

60 포트 61 포트본체

61a 목부 61b 외측금속

61c 내측금속 62 커버부

62a 유입공 62b 유출공

62c 체크볼(밸브) 62d 제1스프링

62e 제2스프링 62f 개폐장치

63 커피도입부 63a 밸브

64 질소가스도입부 64a 밸브

64b 권회부(열흡수부) 66 질소가스배출부

66a 밸브 67 질소가스히터

68취출구 69 펌프

70 커피도출부 70a 밸브

71 안내관 72 히터

100 커피머신

Claims (9)

1. 커피 원두의 분말에 뜨거운 물을 주입하여 커피를 추출하는 커피머신본체 및 상기 추출된 커피를 보관하는 포트로 구성되는 커피머신에 있어서,

   상기 커피머신본체는, 질소가스를 발생시키는 질소가스발생유니트와,

   상기 질소가스발생유니트에서 발생하는 질소가스를 포트 내부에 공급하는 질소가스공급부를 구비하며,

   상기 포트는,

   열전도를 차단하는 진공영역을 구비한 포트본체와,

   상기 포트본체를 밀폐시키는 커버부와,

   상기 포트본체 또는 상기 커버부 중 적어도 일방에 설치되어 적어도 상기 포트본체를 가열시키는 히터

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 질소가스공급부는,

   상기 히터의 열을 질소가스에 흡수시키는 열흡수부와,

   상기 흡열한 질소가스를 상기 포트본체 내부에 도입하는 질소가스도입부

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 히터는, 상기 포트본체의 목부 외주면상에 설치되고,

   상기 열흡수부는, 상기 히터의 외면상에서 상기 히터와 접촉하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 커피머신본체는,

   히터를 구비함과 동시에, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비하고, 커피 추출시에 사용되는 뜨거운 물을 저장하는 가열진공포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 히터에 의해,

   상기 포트본체 내부에 보존되어 있는 커피 및 상기 포트본체 내부에 도입되는 질소가스의 온도를 75℃～90℃의 범위내로 제어하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 커버부는,

   커피를 유입시키는 유입공과,

   상기 유입된 커피를 상기 포트본체 내부에 유출시키는 유출공과,

   일단이 원호 형상 또는 나선 형상으로 형성되는 한편, 타단은 상기 유출공에 연결되고, 상기 유입공으로부터 유입된 커피를 상기 포트본체 내부의 저면으로 안내하는 안내관

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 커버부는,

   상기 유출공을 막거나 열어주는 밸브와,

   상기 밸브에 대하여 상기 유출공 방향으로 힘을 인가하는 제1스프링과, 형상기억합금으로 형성되어, 가열시에 상기 밸브에 대하여 상기 유입공 방향으로 힘을 인가하는 제2스프링으로 구성되는 개폐장치를 더 구비하고,

   대기시에는, 상기 제1스프링이 상기 제2스프링보다 더 큰 힘으로 상기 밸브에 대하여 상기 유출공 방향으로 힘을 인가하는 한편,

   커피유입시에는, 상기 제2스프링이 상기 제1스프링보다 더 큰 힘으로 상기 밸브에 대하여 상기 유입공 방향으로 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는 커피머신.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 커피머신본체는,

   히터를 구비함과 동시에, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비하고, 커피 추출시에 사용되는 뜨거운 물을 저장하는 가열진공포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 머신.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 커피머신본체는,

   히터를 구비함과 동시에, 열전도를 차단하는 진공영역을 구비하고, 커피 추출시에 사용되는 뜨거운 물을 저장하는 가열진공포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피머신.

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