KR20100038802A - 커피볶음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소연기의 폐열을 활용하여 열효율을 향상시킬 수 있는 동시에 원두의 맛을 증가시킬 수 있고, 원두의 냉각방식 및 구조를 개선하여 장치의 소형화를 실현할 수 있는 커피볶음기에 관한 것이다.

본 발명은 원두를 볶을 때 발생한 연기를 제거하는 소연기의 폐열을 원두 볶음 챔버안으로 대류풍으로 흘려 보내 순환시키는 새로운 형태의 로스팅 방식을 구현함으로써, 연기를 빨아 올리는 연통을 배제할 수 있음은 물론, 무엇보다도 열효율을 상승시켜 전력 소모를 줄일 수 있고 원두의 맛을 증가시킬 수 있는 한편, 원두를 볶은 후에 즉시 냉각시켜서 원두의 맛 유지와 보관기간 연장을 실현함을 물론, 냉각을 위한 팬모터 어셈블리와 냉각트레이를 평행하게 설치하고, 또 플렉시블 호스를 통해 공기를 흡입하는 새로운 냉각 방식을 구현함으로써, 기기의 높이를 낮출 수 있고 길이를 줄일 수 있는 등 기기의 소형화를 실현하여 업소나 가정에서도 손쉽게 사용할 수 있으며, 또 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정하여 챔버의 온도를 단계적으로 자동 조절하는 디지털 개념의 조정방식을 응용함으로써, 최적의 로스팅 운전 조건에서 원두를 볶을 수 있고, 전문 상식이 없는 비숙련자의 경우에도 손쉬운 조작으로 최상의 커피를 볶을 수 있는 커피볶음기를 제공한다.

전기열 응용 커피로스터, 내장형 소연기, 대류풍, 순환열, 원두냉각장치, 연기배출모터, 외팔보 저어주기

Description

커피볶음기{Apparatus for roasting coffee bean}

본 발명은 커피볶음기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소연기의 폐열을 활용하여 열효율을 향상시킬 수 있는 동시에 원두의 맛을 증가시킬 수 있고, 원두의 냉각방식 및 구조를 개선하여 장치의 소형화를 실현할 수 있는 커피볶음기에 관한 것이다.

일반적으로 커피는 원두 커피와 원두분쇄 커피 및 인트턴트 커피가 있고, 이중에서 원두 커피는 맛과 향이 좋기 때문에 유럽지역 등에서 커피를 마시는 인구의 90% 정도가 공장에서 구워 포장판매하는 원두 커피를 고가에 구입하고 있는 실정이다.

그리고, 원두 커피를 즐기는 가정은 대부분 분쇄기구를 보유하고 있는데, 가정에서 생원두를 직접 구워 원두 커피로 가공하면 신선한 맛과 향을 손실없이 즐길 수 있을 뿐만 아니라, 생두와 가공 원두의 가격차이가 1:3 내지 1:5임을 감안하면 매우 경제적이다.

또한, 진공 포장된 원두 커피라 할지라도 공장 제조일로부터 6개월 이상 보관이 불가능 하지만, 생두의 경우는 수확 후 1∼2년 장기 보관한 생두가 숙성이 잘되기 때문에 최고의 맛을 즐길 수 있고, 생두의 경우 밀봉하여 보관하지 않아도 되기 때문에 보관이 편리한 이점이 있다.

따라서, 최근에는 가정이나 업소에 직접 커피 원두를 볶을 수 있는 기기가 많이 보급되고 있는 추세이다.

보통 커피 원두를 볶는 열원으로 전기를 사용할 경우 원두 1kg 이라면 전기 사용량이 최저 14kW에서 20kW가량 소비되므로, 원두 1kg 이상에서는 모두가 프로판 가스나 LNG 가스 등의 가스를 열원으로 사용하고 있다.

그러나, 가스열은 경험이 많은 숙련자만이 커피를 잘 볶을 수 있는 단점이 있으므로, 가정이나 소형의 업소에서 사용하기에는 제한적일 수 밖에 없다.

따라서, 누구나 손쉽게 적절한 맛을 내는 원두 커피를 볶을 수 있는 전기가열 방식의 커피볶음기의 경우 열효율을 높여서 전기사용량을 줄이는 문제에 대한 많은 연구와 개발이 이루어지고 있는 추세이다.

한편, 원두를 볶을 때는 굉장한 연기가 나오게 되는데, 종래에는 높은 연통을 옥외로 설치하여 연기를 대기로 뽑아내거나, 로스터 기계보다 5∼6배가 더 큰 집진장치를 부착하여 로스터 기계의 2배 이상 크기의 애프터 버너로 집진된 연기를 재연소 제거하는 방법으로 연기를 제거하고 있다.

즉, 커피를 볶을 때 발생되는 엄청난 양의 연기를 처리하기 위해서는 매우 높은 굴뚝시설을 하든지 소연장치를 갖추어야 한다.

예를 들면, 커피 1kg을 볶을 때 필요로 하는 소연장치의 평균 최소사이즈는 약 Ø1200mm 둘레에 약 2000mm 높이의 집연장치에 대형 애프터 버너로 연소시켜서 다시 굴뚝으로 가스를 배출하고 있는 실정이다.

이로 인해, 원두 커피를 볶기 위해 매우 넓은 공간이 필요한 문제점이 있고, 그리고 연소된 가스를 배출시키기 위해서는 높은 굴뚝이 필수 조건으로 시설 준비가 매우 힘들어 적은 양을 볶더라도 점포 등에서는 로스팅이 거의 불가능한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 원두를 볶을 때 발생한 연기를 제거하는 소연기의 폐열을 원두 볶음 챔버안으로 대류풍으로 흘려 보내 순환시키는 새로운 형태의 로스팅 방식을 구현함으로써, 연기를 빨아 올리는 연통을 배제할 수 있음은 물론, 무엇보다도 열효율을 상승시켜 전력 소모를 줄일 수 있고 원두의 맛을 증가시킬 수 있는 커피볶음기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 원두를 볶은 후에 즉시 냉각시켜서 원두의 맛 유지와 보관기간 연장을 실현함을 물론, 냉각을 위한 팬모터 어셈블리와 냉각트레이를 나란한 높이로 평행하게 설치하고, 또 플렉시블 호스를 통해 공기를 흡입하는 새로운 냉각 방식을 구현함으로써, 기기의 높이를 낮출 수 있고 길이를 줄일 수 있는 등 기기의 소형화를 실현하여 업소나 가정에서도 손쉽게 사용할 수 있는 커피볶음기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정하여 챔버의 온도를 단계적으로 자동 조절하는 디지털 개념의 조정방식을 응용함으로써, 최적의 로스팅 운전 조건에서 원두를 볶을 수 있고, 전문 상식이 없는 비숙련자의 경우에도 손쉬운 조작으로 최상의 커피를 볶을 수 있는 커피볶음기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 커피볶음기는 상부 일측의 원두 투입구와 다른 일측의 에어 유입 및 가스 배출구, 하부 일측의 원두 배출구를 갖는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 설치되고 모터의 구동에 의해 회전되면서 원두를 볶는 드럼과, 상기 드럼의 내부에 설치되는 할로겐 램프 히터와, 커피를 볶을 때 발생하는 연기를 제거하는 적어도 2개의 소연기와, 상기 챔버의 일측에 설치되어 실내측 소연기를 통과한 내부의 열기와 에어 유입 및 가스 배출구를 통해 들어와 실외측 소연기를 통과한 외부로부터의 공기열을 챔버 내로 불어넣어 드럼 내에 대류를 형성시킴과 동시에 반복 순환시키는 순환용 팬모터 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 순환용 팬모터 어셈블리는 서로 마주보며 배치되어 있는 실내측 소연기와 실외측 소연기 사이에 설치되는 동시에 챔버의 내부와 통해 있는 열기유도용 덕트에 설치되어, 내부의 열기와 외부로부터의 공기열을 동시에 흡입한 후 챔버 내로 불어넣어 줄 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커피볶음기는 챔버의 원두 배출구 바로 앞쪽에 배치되어 낙하되는 원두를 받아 냉각시키는 냉각트레이 및 이 냉각트레이를 받쳐주는 트레이 케이싱을 더 포함하는 형태로 구성하여, 냉각트레이를 포함하는 트레이 케이싱을 슬라이드 레일을 통해 본체측에 밀착시켜 놓거나(수납), 본체로부터 앞쪽으로 빼낼 수 있도록(인출) 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 커피볶음기는 원두의 냉각을 위하여 냉각트레이측 열기를 흡입하 는 냉각용 팬모터 어셈블리를 더 포함하는 형태로 구성하고, 이때의 냉각용 팬모터 어셈블리의 경우 본체의 내부에 위치시키면서 냉각트레이 및 트레이 케이싱과 나란한 높이로 설치하는 동시에 플렉시블 호스로 연결하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커피볶음기는 원두를 볶는 방식에 있어 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정하여 드럼의 온도를 조절하는 형태로 단계별로 조절하는 컨트롤 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때의 컨트롤 유니트는 단계별 원두 크랙온도를 설정하여 설정온도 도달시 할로겐 램프 히터의 전원을 끄고 물을 분사시켜 드럼 내의 온도를 즉시 하강시킴으로써 크랙음 발생을 막을 수 있도록 제어하는 프로그램을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 커피볶음기는 소연기의 폐열을 이용하기 때문에 전력 소모가 적고 이에 따라 커피를 경제적 및 효율적으로 볶을 수 있으며, 커피를 볶을 때 발생하는 연기를 효과적으로 제거할 수 있어 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있을 뿐 아니라, 조작이 간편하고 자동으로 제어되기 때문에 누구나 쉽게 취급할 수 있는 장점이 있다.

또한, 원두를 볶은 후 즉시 냉각트레이로 보내어 냉각시키는 방식이므로, 최상의 커피 맛을 유지할 수 있고, 보관할 수 있는 기간을 오래 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 원두의 냉각시 외팔보 형태의 바를 이용하여 원두를 골고루 저어주고 안팍으로 골고루 섞어주는 방식을 사용함으로써, 빠른 시간 안에 냉각을 마칠 수 있는 장점이 있다.

또한, 냉각트레이에 들어 있는 원두의 열기를 흡입하는 팬모터 어셈블리를 냉각트레이의 옆쪽으로 평행하게 설치하고, 또 냉각트레이의 경우 플렉시블 호스를 통해 수납 및 인출식 구조로 구성함으로써, 기기의 높이와 길이를 대폭 줄일 수 있고, 이에 따라 기기의 소형화를 실현하여 업소나 가정에서 설치장소 등의 부담없이 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종전과 같이 사용자의 판단에 의해 온도와 시간을 조절하는 방식으로 로스팅을 수행되지 않고, 디지털 개념의 조정방식을 응용하여 기본적으로 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정한 후 챔버의 온도를 단계적으로 조절하는 방식을 적용함으로써, 숙련자가 아니더라도 누구나 손쉽게 최적의 맛과 향기를 갖는 커피를 제조할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커피볶음기를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 커피볶음기는 소연 후 그대로 배출시켜 버리는 폐열을 재활용하여 열효율을 높여줌으로써, 기기 운전시의 전체적인 소비전력을 저감할 수 있는 구조와 운전방식을 갖는다.

예를 들면, 열기의 배출경로와 신선공기의 유입경로 사이에 순환용 팬모터 어셈블리를 설치하여 폐열을 로스팅 챔버 내로 불어 넣어 드럼 내에 대류를 형성시키고, 이때의 대류는 다시 연기를 몰아 소연기로 바로 진입시켜 소연을 반복하는 한편, 압축된 가스는 신선공기 유입측으로 배출되어지도록 하는 구조를 구현함으로써, 연기를 빨아올릴 연통이 필요없을 뿐만 아니라, 소연기 폐열을 활용하여 열효율을 증대시킬 수 있다.

이에 따라, 원두의 구성성분 중 유지방(9∼18%), 탄수화물(37∼55%), 단백질(3.0∼4.5%) 등이 내부발열을 촉발시켜 원두 외부가 타지 않으면서 내부가 잘 익어가도록 하는 효과를 얻을 수 있고, 결국 좋은 맛을 내는 원두를 제조할 수 있다.

예를 들면, 보통 커피 로스팅을 하면 외부 색상이 진해지고 내부 색상이 엷게 보이는데, 이의 차이가 적을수록 성공적인 로스팅으로 판정되고 있다.

본 발명에서 제공하는 커피볶음기를 사용하는 경우 외부 색상은 오히려 엷은 색상을 지녔어도 내부 색상은 더 진한 결과를 얻을 수 있다.

이를 위하여, 상하부 조립형으로 이루어진 본체(22)의 내부에는 드럼(14)이 속해 있는 챔버(13)가 조성되고, 본체(22)의 상부 일측, 즉 앞쪽으로는 원두의 투입을 위한 원두 투입구(10)가 형성되는 동시에 뒷쪽으로는 운전 형태에 따라 에어의 유입과 가스의 배출이 선택적으로 이루어지는 에어 유입 및 가스 배출구(11)가 형성되며, 챔버(13)의 하부 앞쪽으로는 볶아진 원두를 배출하기 위한 원두 배출구(12)가 형성된다.

여기서, 상기 원두 투입구(10)에는 원두의 투입량을 단속하는 슬라이드식 셔터(29)가 설치되고, 상기 원두 배출구(12)에는 모터에 의해 개폐가능한 도어(30)가 설치된다.

상기 드럼(14)은 일정량의 원두를 섞어가면서 볶아주는 일종의 타공드럼으로서, 챔버(13)의 내부에서 축(31)을 통해 양단 지지되는 구조로 설치되고, 이때의 축(31)의 한쪽과 모터(28)의 축 사이에 벨트전동장치가 연결 설치되므로서, 드럼(14)은 회전하면서 원두를 섞어줄 수 있게 된다.

또한, 상기 드럼(14)의 내부에는 발열수단으로서 할로겐 램프 히터(15)가 설치되고, 이때의 할로겐 램프 히터(15)의 가동과 드럼 내를 순환하는 폐열에 의해 드럼 내의 온도는 약 200∼220℃까지 상승될 수 있다.

소연기 폐열의 활용을 위하여, 챔버(13)의 내부 윗쪽으로는 적어도 2곳이 챔버 내부와 통하는 제1덕트부(32)가 설치되는 동시에 이때의 제1덕트부(32)에는 실내측 소연기(16a)가 설치되므로서, 챔버 내의 열기를 실내측 소연기(16a)측으로 유도할 수 있게 된다.

또한, 챔버(13)의 상부 외측에는 제1덕트부(32)의 출구측과 통하는 동시에 챔버(13)의 내부와도 통하는 열기유도용 덕트(18)가 설치되어 실내측 소연기(16a)를 거쳐 나오는 폐열이 열기유도용 덕트(18)쪽으로 진행될 수 있게 된다.

또한, 상기 열기유도용 덕트(18)의 상부 바깥쪽으로는 제1덕트부(32)와 마주보며 일렬로 나란하게 배치되는 제2덕트부(33)가 설치되는 동시에 이때의 제2덕트부(33)에는 실외측 소연기(16b)가 설치되고, 이렇게 설치되는 제2덕트부(33)의 뒷쪽 상부에 에어 유입 및 가스 배출구(11)가 설치된다.

이에 따라, 제2덕트부(33)를 따라 들어온 외부의 공기가 실외측 소연기(16b) 를 거쳐 가열된 후, 열기유도용 덕트(18)쪽으로 보내질 수 있고, 운전 방식에 따라, 예를 들면 챔버 내의 압력 증가로 압축가스를 배출하는 운전시의 경우 제2덕트(33) 및 에어 유입 및 가스 배출구(11)를 통해 압축가스가 외부로 배출될 수 있다.

소연시 폐열의 활용을 위한 구동수단인 순환용 팬모터 어셈블리(17)는 열기유도용 덕트(18)의 벽면에 지지되는 구조로 설치되고, 이때의 순환용 팬모터 어셈블리(17)의 팬은 열기유도용 덕트(18)의 내측 아래쪽에 위치된다.

이에 따라, 순환용 팬모터 어셈블리(17)가 작동하면, 제1덕트부(32)로 유도되어 실내측 소연기(16a)를 통과한 내부의 열기와 제2덕트부(33)로 유도되어 실외측 소연기(16b)를 통과한 외부로부터의 공기열이 열기유도용 덕트(18)의 내부로 모여진 후, 다시 챔버(13)의 내부로 보내져 챔버(13) 내에 있는 드럼(14)의 내부에 대류를 형성시키게 되고, 이러한 열기의 순환이 반복되면서 드럼(18) 내의 온도가 상승하게 되므로, 할로겐 램프 히터(15)와 더불어 순환되는 폐열을 이용하여 드럼 내의 온도를 적절하게 높일 수 있고, 결국 이때의 폐열이 담당하는 부분만큼 소비전력을 절약할 수 있다.

따라서, 드럼에 원두를 넣고 할로겐 램프 히터로 원두를 볶는 경우, 원두가 익어가는 과정에서 발생되는 연기를 제거함에 있어, 연기가 소연기의 전기코일선 사이를 통과할 때 전기발열에 의해 연기를 제거한 후에 배출되는 폐열을 재차 챔버 내부로 순환시키고, 드럼 내 원활한 대류를 형성시키기 위해 신선한 공기를 가열시킨 후 유입함으로써, 드럼 내에 소연기 폐열과 가열된 신선한 공기열을 통해 열효 율을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 기기의 소형화를 실현할 수 있는 개선된 원두 냉각구조 및 방식을 제공한다.

이를 위하여, 챔버(13)의 원두 배출구(12)로부터 이어지는 슈트(36)의 바로 앞쪽에는 낙하되는 원두를 담을 수 있는 냉각트레이(19)가 트레이 케이싱(20) 위에 지지되는 형태로 설치된다.

상기 냉각트레이(19)는 타공망으로 된 바닥과 상부가 개방된 원형의 용기 형태로 이루어져 있으며, 트레이 케이싱(20)에 형성되어 있는 안착홈부(34) 내에 얹혀지는 형태의 착탈식 구조로 설치되고, 이에 따라 원두의 냉각이 끝난 후에는 트레이 케이싱(20)으로부터 냉각트레이(19)를 손쉽게 떼어내어 원두를 담은 채로 다른 곳으로 옮길 수 있다.

이러한 냉각트레이(19) 및 트레이 케이싱(20)은 본체(22)로부터 연장되는 2열의 슬라이드 레일(21)을 통해 본체(22)의 앞쪽으로 길게 빼내거나, 본체(22)의 앞쪽에 밀착시킬 수 있는 구조를 갖는다.

이에 따라, 원두 냉각수단을 포함하는 본체의 전체적인 전후 길이를 단축할 수 있고, 결국 기기의 소형화를 도모하는데 일조할 수 있다.

또한, 냉각트레이(19)에 담겨 있는 원두의 냉각시 냉각트레이(19)측 열기를 흡입하는 냉각용 팬모터 어셈블리(23)는 본체(22)의 내부에 위치되면서 냉각트레이(19) 및 트레이 케이싱(20)과 나란한 높이로 설치되고, 이렇게 설치되는 냉각용 팬모터 어셈블리(23)의 흡입측과 트레이 케이싱(20)의 내부는 플렉시블 호스(24)로 연결된다.

이에 따라, 냉각용 팬모터 어셈블리(23)의 작동시 실내의 공기가 냉각트레이(19)에 담겨 있는 원두 속을 통과하여 플렉시블 호스(24)를 통해 흡입되므로서, 원두의 냉각이 이루어질 수 있게 된다.

원두 냉각 효과를 높이기 위하여 원두를 저어주는 암(25)은 외팔보 형태로 이루어져 있으며, 트레이 케이싱(20)의 내부에 설치되어 있는 냉각용 모터(35)측으로부터 동력을 받아 회전하는 형태로 작동된다.

특히, 원두를 저어주는 외팔보 형태의 암(25)의 경우 원추에서 20∼30°꺽어진 평형으로 저어주는 방식으로 되어 있어서 원두를 안팍으로 골고루 저어줄 수 있게 된다.

예를 들면, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 냉각용 모터(35)의 축에 장착되어 있는 기어풀리(40)에는 내주면에 기어가 형성되어 있는 암 축(41)이 결합되고, 상기 암 축(41)에는 외팔보 형태의 암(25)이 일체 형성된다.

이때의 암(25)은 축 중심에서 방사상으로 일정길이 연장된 후, 수평 방향을 따라 재차 20∼30°의 각도로 꺽어진 형태로 이루어져 있어서 원두를 골고루 저어줄 수 있게 된다.

또한, 상기 암(25)에는 아래쪽으로 일정폭 연장되는 실리콘 재질 등의 블레이드(42)가 부착되어 있으며, 이에 따라 블레이드(42)를 이용하여 쌓여있는 원두를 얇게 펴주면서 저어줄 수 있기 때문에 냉각효과를 더욱 높일 수 있다.

여기서, 미설명 부호 43은 암 축을 마감하는 캡이고, 44와 45는 베어링과 베 어링 케이스를 각각 나타낸다.

또한, 상기 본체(22)의 내부에는 분사노즐(37), 펌프(미도시), 물탱크(38) 등으로 구성되는 물분사장치(26)가 설치되며, 이때의 물분사장치(26)는 원두를 볶는 드럼(14)측에 물을 분사하여 드럼 내 온도를 즉시 하강시키는 역할을 하게 된다.

이와 같이, 원두를 볶는 이상적인 드럼 내 온도는 약 230℃로 원두가 생성될 때의 원두의 온도는 약 200∼220℃이며, 230℃ 이상이 되면 발화된다.

그러므로, 원두가 볶아지면 즉시 냉각시켜야 하며 빠른 냉각이 커피의 맞 유지와 보관에 막대한 영향을 주기 때문에 냉각 효율 개선 혹은 강력한 냉각시스템들이 커피볶음이 완성된 이후 매우 중요한 공정이 된다.

본 발명에서는 원두를 볶은 후 즉시 냉각트레이로 원두를 낙하시켜주면, 냉각트레이의 아래쪽 경로를 통해 한쪽 옆에 연결되어 있는 냉각용 팬모터 어셈블리가 열기를 흡입하고, 이때 실내공기가 원두 알 틈새공간을 스쳐 빠져 나가면서 열기를 배출하는 방식으로 냉각을 하게 된다.

이때, 틈새공간을 골고루 퍼지게 저어줌으로써 원두의 상하가 섞이게 되고, 약간 낮아진 원두의 쌓인 부분이 생기도록 하여 냉각속도를 빠르게 할 수 있다.

기존 기기들의 경우 트레이 바닥면 바로 아래에 수직으로 팬모터를 설치하여 효율을 증대시키고 있으나, 이렇게 하면 기기구조가 높아지게 되면서 공간을 많이 차지하게 되어 공장이 아닌 소형 점포의 경우 사용하기 곤란하고, 비록 설치하여 사용하더라도 공간을 많이 차지하고 실내 미관에도 어울리지 않는 불편함이 있다.

하지만, 본 발명의 기기는 냉각트레이 하단을 이동식으로 하여 원두의 낙하위치 안쪽으로 밀어 넣게 하여 기기의 길이를 줄여주고, 안쪽 측면에 플랙시블 호스로 냉각용 팬모터 어셈블리와 연결시켜 열기를 뽑도록 하였으며, 원두 냉각이 끝난 후에는 냉각트레이를 떼어내어 커피작업장소로 가지고 가서 밀폐병에 보관 혹은 사용이 편리하도록 탈착식 구조를 갖도록 하였다.

또한, 원두를 저어주는 방식에 있어 대개의 저어주는 암은 2∼3개 혹은 4∼5개로 구성하여 원두를 저어주고 있지만, 본 발명의 경우에는 1개의 외팔보 형태로 이루어진 암으로 원두를 저어주고 있고, 비록 외팔보 형태이지만 암의 각도 구성으로 원두를 골고루 저어주고 안팍으로 골고루 섞어줄 수 있어 빠른 시간 안에 냉각을 마칠 수 있다.

원두의 로스팅시 온도나 시간 등을 제어하기 위한 수단, 즉 로스팅 프로그램을 포함하는 컨트롤 유니트(27)는 사용자의 조작이 간편한 위치인 본체(22)의 전면에 설치되고, 원두 온도 제공을 위한 원두 온도센서(39)는 도어(30)측에 설치되며, 드럼 온도 제공을 위한 드럼 온도센서(미도시)는 챔버(13) 내의 드럼과 인접한 위치에 설치된다.

보통 원두의 로스팅을 위한 온도와 시간 기준의 조절방식은 사용자의 판단에 의해 조절하는 방식으로 로스팅이 수행되고 있다.

본 발명에서는 디지털 개념의 조절 방식을 응용하여 기본적으로 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정하여 드럼의 온도를 조절하고 단계별로 조절하는 방식을 채용하고 있다.

보통 생두가 가열되고 팽창되면서 크랙음이 발생되는데, 종전의 경우 첫 크랙음 발생시점을 기준하여 크랙소리가 몇 번 들려지는 시점에 도달할 때, 온도를 낮추어 드럼 내 열기를 낮추고, 연통부에 연결된 댐퍼를 열어 드럼 열기를 강제로 빼기도 한다.

본 발명에서는 첫 크랙음이 발생되는 시점에서 소정의 온도를 설정하고(예를 들면, 174∼184℃ 이내의 온도를 1차 크랙온도 시점으로 설정함), 이 온도에 도달하면 미리 프로그램화된 감소 온도치만큼 온도를 떨어지게 하기 위해, 일차로 할로겐 램프 히터의 전원을 끄고 약간의 물을 분사시켜 드럼 내 온도가 즉시 하강하게 하는 방식으로 크랙음 발생을 방지한다.

2차 크랙온도 시점과 3차 크랙온도 시점도 동일한 방법으로 드럼 온도와 원두 온도를 설정하여 로스팅할 수 있다.

원두 로스팅 제어를 위한 프로그램의 경우 간단하게 로직을 구현할 수 있다.

기초 데이터로 먼저 생두의 상태, 즉 수분함량과 경도를 시각적으로 구분할 수 있는 방법의 하나인 생두의 색상을 진초록, 초록, 연초록, 중간색, 연갈색, 갈색, 진갈색의 7가지 중 한가지를 선택하고, 사용자가 볶고자 하는 원두의 색상 4가지(라이트, 미디움, 다크, 피치다크) 중 한 색상을 선택하면, 컨트롤 유니트에서 로스팅 기초 조정시작인 예열온도, 드럼 타겟온도, 1차 드럼 차감온도, 2차 온도가 계산되며, 이렇게 하여 원두 온도의 1차 크랙 지정온도, 2차 크랙 지정온도, 마지막 종료되는 원두의 온도를 표시하여 준다.

이렇게 표시된 수치들은 대체로 평균이 되는 기준치로서, 각자의 특색있는 로스팅을 위해 수치를 조금씩 가감하여 자신만의 특색있는 커피 로스팅을 할 수 있다.

또한, 본원 발명은 드럼 내부 온도 및 기기 주변 온도에 따라 예열 설정 온도 또는 원두의 1차 및 2차 크랙 온도를 차감 혹은 증가시켜서 전체적으로 드럼 내부에 열을 인가하는 시간을 차감 혹은 증가시키기 때문에 원두에 열을 가하는 드럼 내부의 시작 온도를 자동으로 조정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 로스팅을 연속적으로 사용시와 일별 또는 계절별 기온차에 의한 기기의 주변 온도차이 등에 따른 드럼 내부의 시작 온도 차이는 로스팅을 위한 가열 시간과 가열 온도에 막대한 영향을 끼침으로 이를 보편화하기 위해 제일 먼저 드럼 내부를 일정 온도로 예열한 후 볶고자하는 생두를 넣어 해결하고 있다.

그러나, 기기 동작, 예열 온도 설정, 작업 온도 설정 등은 드럼 내부의 온도를 감지하는 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 조정이 되는데, 로스팅 기계를 1,2,3회 연속적으로 사용할 경우에는 드럼 내부 전체가 열이 축적되어 있어 이를 접속하는 생두의 온도가 온도 센서로부터 감지된 생두의 온도보다 더 높을 수 있게 되어, 온도 센서가 감지하는 온도가 실질 드럼 내부의 환경을 정확하게 측정할 수 없게되는 문제점이 있고, 이는 원두의 로스팅시 가열 온도와 가열 시간으로 주어지는 열량의 계산에 착오가 발생되어 만족스럽지 못한 로스팅이되는 문제점을 야기시키게 된다.

이를 위하여, 본원 발명은 로스팅 시작 전에 드럼 내부의 열을 감지하여 기 설정된 예열 온도를 자동으로 조정하여 보다 정확한 로스팅을 결정할 수 있게 하는 것으로, 로스팅을 연속으로 1,2,3회 사용시와 일별 또는 계절별 기온 변동에 따른 예열 온도 기본 설정을 드럼 온도와 기기 주변 온도에 따라 매 로스팅 시작 전에 자동으로 조정하고, 또한 동시에 조정된 예열 온도가 낮게 설정될 때에는 보완적으로 드럼의 타겟 온도를 조정하는 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명에서 제공하는 로스팅 프로그램은 로스팅 전 또는 로스팅 직후의 드럼 내부 온도를 0~180℃ 까지 구분하여 드럼 내부의 온도에 따라 예열 온도를 최저 약 200~240℃ 사이에 차등적으로 설정하여 주고, 또한 동시에 설정된 예열 온도의 차이에 따라 드럼의 타겟 온도를 1~4℃ 내에서 차등적으로 증가시켜 주도록 구성되어 있다.

상술한 설명은 기기의 주변 온도가 상온(대략 25℃)을 기준으로 예열 온도를 설정한 것을 설명한 것으로, 본 발명에서 제공하는 로스팅 프로그램은 기기의 주변 온도에 따라 원두의 1차 및 2차 크랙온도를 조정하도록 구성된 것으로, 보다 상세하게는 기기의 주변 온도를 0~30℃ 범위로 구분하여 주변 온도에 따라 원두의 1차 크랙 온도 및 2차 크랙 온도를 1~3℃ 내에서 차등적으로 증가시켜 주도록 구성되어 있다.

이와 같이 드럼 내부의 온도와 기기의 외부 온도를 합산한 예열 온도에 로스팅시 중요한 1차 드럼 온도 설정과 로스팅시 원두의 1차 크랙 온도와 2차 크랙 온도 설정치를 기존 설정 데이터에 증가시켜 주어 최적의 로스팅 온도 및 로스팅 시간을 완벽하게 자동화로 이룰 수 있게 되는 것이다.

커피를 볶아주는 컨트롤 방식에서, LCD 판넬과 프로그램 입력키와 조절키를 갖춘 상태에서 신속히 프로그램을 구성시켜주기 위한 간편한 방법으로 자동 컨트롤 방식과 수동 컨트롤 방식이 제공될 수 있다.

자동에서는 새로운 프로그램 작업모드와 기 설정된 프로그램 별로 불러 로스팅을 할 수 있고, 또 고장진단을 부품별로 전압, 전류, 왓트로 판별하도록 할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 로스팅 프로그램을 이용한 컨트롤 방식의 경우, 로스팅 중에도 설정된 예열온도, 1차 차감온도, 2차 차감온도, 1차 크랙음 발생온도, 2차 크랙음 발생온도를 재설정할 수 있으며, 그 결과에 만족한다면 로스팅 완료 후 동일 번호 혹은 타 번호로 설정 저장할 수 있다.

또한, 컨트롤 유니트의 로스팅 프로그램을 이용하여 사용자가 볶고자 하는 생두의 색상과 동일한 색상을 선택하거나, 혼합 브랜드 커피는 중간색을, 에스프레소 혼합 브랜드는 브라운을 선택하면 모든 기본 로스팅 데이터가 산출되도록 할 수 있고, 또는 이를 일부 수정하여 특징있는 로스팅을 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 컨트롤 유니트에 있는 드럼온도 센서키, 원두온도 센서키, 혹은 생두의 타입키, 로스팅 원두 컨트롤을 누르면, 각 입력 데이터 수정 위치 공간으로 진입되어 로스팅 프로그램 수정을 쉽게 처리할 수 있다.

또한, 로스팅 프로그램 중 전 화면을 다시 보거나 재수정할 때 리턴 백 키를 눌러 전 화면의 내용을 다시 수정할 수 있다.

이때, 수정된 데이터를 프리셋(Preset) 기능에 입력하기 위해 ◁▷ 좌우 선택키를 눌러 프리셋 NO를 선택한 후, 엔터키를 길게 눌러주면 해당 프레셋 NO에 연 구 세팅시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 소연기의 폐열을 이용한 원두 로스팅과 원두 냉각구조 개선을 통해 로스팅 열효율을 상승시킬 수 있는 동시에 원두의 맛을 높일 수 있고, 기기의 소형화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피볶음기에서 본체의 상하 분리 상태를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피볶음기에서 냉각트레이의 인출 상태를 나타내는 사시도

도 3a,3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피볶음기에서 구성부품의 분리 상태를 나타내는 사시도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피볶음기에서 소연기 폐열의 순환 상태를 나타내는 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 원두 투입구 11 : 에어 유입 및 가스 배출구

12 : 원두 배출구 13 : 챔버

14 : 드럼 15 : 할로겐 램프 히터

16 : 소연기 17 : 순환용 팬모터 어셈블리

18 : 열기유도용 덕트 19 : 냉각트레이

20 : 트레이 케이싱 21 : 슬라이드 레일

22 : 본체 23 : 냉각용 팬모터 어셈블리

24 : 플렉시블 호스 25 : 암

26 : 물분사장치 27 : 컨트롤 유니트

28 : 모터 29 : 셔터

30 : 도어 31 : 축

32 : 제1덕트부 33 : 제2덕트부

34 : 안착홈부 35 : 냉각용 모터

36 : 슈트 37 : 분사노즐

38 : 물탱크 39 : 원두 온도센서

Claims (14)

1. 상부 일측의 원두 투입구(10)와 다른 일측의 에어 유입 및 가스 배출구(11), 하부 일측의 원두 배출구(12)를 갖는 챔버(13)와, 상기 챔버(13)의 내부에 설치되고 모터(28)의 구동에 의해 회전되면서 원두를 볶는 드럼(14)과, 상기 드럼(14)의 내부에 설치되는 할로겐 램프 히터(15)와, 커피를 볶을 때 발생하는 연기를 제거하는 적어도 2개의 소연기(16)와, 상기 챔버(13)의 일측에 설치되어 실내측 소연기를 통과한 내부의 열기와 에어 유입 및 가스 배출구(11)를 통해 들어와 실외측 소연기를 통과한 외부로부터의 공기열을 챔버 내로 불어넣어 드럼 내에 대류를 형성시킴과 동시에 반복 순환시키는 순환용 팬모터 어셈블리(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 순환용 팬모터 어셈블리(17)는 서로 마주보며 배치되어 있는 실내측 소연기와 실외측 소연기 사이에 설치되는 동시에 챔버(13)의 내부와 통해 있는 열기유도용 덕트(18)에 설치되어, 내부의 열기와 외부로부터의 공기열을 동시에 흡입한 후 챔버 내로 불어넣어 줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 챔버(13)의 원두 배출구(12) 바로 앞쪽에 배치되어 낙하되는 원두를 받아 냉각시키는 냉각트레이(19) 및 이 냉각트레이(19)를 받쳐주는 트레이 케이싱(20)을 더 포함하며, 상기 냉각트레이(19)를 포함하는 트레이 케이싱(20)은 슬라이드 레일(21)을 이용하여 본체(22)측에 수납 및 인출될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
4. 청구항 1에 있어서, 원두의 냉각을 위하여 냉각트레이(19)측 열기를 흡입하는 냉각용 팬모터 어셈블리(23)를 더 포함하며, 상기 냉각용 팬모터 어셈블리(23)는 본체(22)의 내부에 위치되면서 냉각트레이(19) 및 트레이 케이싱(20)과 나란한 높이로 설치되는 동시에 플렉시블 호스(24)로 연결되는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 냉각트레이(19)는 원두의 냉각이 끝난 후 떼어내어 옮길 수 있는 착탈식 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 냉각트레이(19)는 원두를 저어주는 외팔보 형태의 암(25)을 포함하며, 상기 암(25)은 원추에서 20∼30°꺽어진 평형으로 저어주는 것 을 특징으로 하는 커피볶음기.
7. 청구항 1에 있어서, 원두를 볶는 드럼(14)측에 물을 분사하여 드럼 내 온도를 즉시 하강시킬 수 있는 분사노즐, 펌프, 물탱크로 구성되는 물분사장치(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
8. 청구항 1에 있어서, 원두를 볶는 방식에 있어 볶아지고 있는 원두의 온도를 측정하여 드럼의 온도를 조절하는 형태로 단계별로 조절하는 컨트롤 유니트(27)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 단계별 원두 크랙온도를 설정하여 설정온도 도달시 할로겐 램프 히터의 전원을 끄고 물을 분사시켜 드럼 내의 온도를 즉시 하강시킴으로써 크랙음 발생을 막을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 LCD 판넬, 프로그램 입력키, 조절키를 갖추고 있으며, 자동 및 수동 모드 제어가 가능하고, 자동 모드에서는 새로운 프로그램 작업모드와 기 설정된 작업모드로 로스팅할 수 있는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
11. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 로스팅 중에도 설정온도를 재설정할 수 있는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
12. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 사용자가 볶고자 하는 생두의 색상과 동일한 색상을 선택하고, 볶고자하는 원두의 색상을 선택하면 모든 기본 로스팅 데이터가 산출되어 특징있는 로스팅을 할 수 있도록 하는 특징으로 하는 커피볶음기.
13. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 매 로스팅 시작 전에 드럼 내부의 온도 또는 커피 볶음기 주변 온도에 따라 기 설정된 예열 온도를 자동으로 조정함과 동시에, 예열 온도가 낮게 조정되는 경우에는 드럼 타켓 온도를 차등적으로 증가시켜 주는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 컨트롤 유니트(27)는 커피 볶음기 주변 온도에 따라 기 설정된 원두의 1차 및 2카 크랙 온도를 차등적으로 증가시켜 주는 것을 특징으로 하는 커피볶음기.

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