KR20110045028A

KR20110045028A - 원심 펌프를 구비한 음료 생성 장치

Info

Publication number: KR20110045028A
Application number: KR1020117004713A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 티. 제이콥스; 제임스 이. 셰퍼드; 케빈 피. 설리반; 이안 팅클러
Original assignee: 큐릭, 인코포레이티드
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-05-03
Also published as: TWI486301B; HK1157160A1; EP2337480A2; MY178853A; JP2011529717A; JP5436555B2; US20100024658A1; EP2337480B1; TW201012737A; CN102112026B; US8151694B2; CN102112026A; CA2731804A1; WO2010014201A3; AU2009277159A1; NZ590843A; CA2731804C; BRPI0916731A2; KR101650967B1; WO2010014201A2

Abstract

음료 생성 장치는 저장 탱크와, 공급 도관에 의해 저장 탱크에 연결되는 입구를 갖는 원심 펌프를 포함한다. 원심 펌프는 저장 탱크의 만수위 아래에 위치되는 프라이밍 벤트를 포함하여 액체가 펌프를 프라이밍할 때 공기의 배출을 가능하게 한다. 정량 탱크는 펌프 도관에 의해 원심 펌프에 연결되는 입구와, 정량 탱크로부터 수용된 액체를 이용하여 음료를 생성하는 추출 챔버에 연결되는 출구를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 체크 밸브와 같은 유동 제어 밸브는 펌프로부터 정량 탱크로 유동을 허용하고 그 반대의 유동을 억제하도록 펌프 도관에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 도관의 벤트 밸브는 펌프 도관의 적어도 일부를, 예컨대 대기압과 통기시키도록 배열될 수 있다.

Description

원심 펌프를 구비한 음료 생성 장치{BEVERAGE FORMING APPARATUS WITH CENTRIFUGAL PUMP}

본 발명은 카트리지를 이용하여 음료를 생성하는 음료 추출 기구와 같은 음료 생성 장치에 관한 것이다.

음료 생성 장치는 일반적으로 저장 탱크 또는 상수원 관리 지역에 연결된 배관과 같은 물 공급원을 포함한다. 특히, 저장 탱크를 갖는 기계에 있어, 저장 탱크로부터 여러 부분으로, 가령 음료를 생성하기 위해 물과 음료 매체가 혼합되는 추출 챔버로, 물을 전달하기 위해 펌프 또는 다른 장치를 종종 필요로 한다.

매사추세츠주의 리딩(Reading, MA)에 소재하는 큐릭 인코포레이티드(Keurig, Incorporated)에 의해 제작된 커피 추출기들 중 일부는 저장 탱크로부터 물이 가열되는 정량 챔버로 물을 전달하기 위해 솔레노이드 작동식 펌프를 포함한다. 솔레노이드 작동식 펌프는 하나 이상의 체크 밸브, 또는 물이 정량 탱크로부터 저장 탱크 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 다른 역류 방지기를 포함한다.

본 발명의 발명자는 일부 환경에서 솔레노이드 작동식 펌프가 바람직하기보다는 많은 소음을 야기할 수 있다는 것을 알 것이다. 그러나, 이들 펌프는 자체 프라이밍(self-priming) 특징을 갖는 장점이 있는 반면에, 대부분의 다른 펌프는 그런 특징이 없다. 펌프의 자체 프라이밍 특징은, 예컨대 추출기 또는 다른 음료 생성 장치로 물을 처음으로 도입할 때, 또는 음료 생성 장치가 제거 가능한 저장 탱크를 가지는 경우에 유리할 수 있다. 즉, 추출기가 처음 사용될 때 또는 물 저장 탱크가 추출기로부터 제거될 때, 공기가 물 공급원으로 유입될 수 있다. 이런 공기는 비자체 프라이밍 펌프를 에어 바운드(air bound)시켜, 저장 탱크가 추출기에 재결합될 때 저장 탱크로부터 추출기의 다른 부분으로 물의 펌핑을 저해한다. 이는 특히 펌프를 프라이밍할 방법이 없는 가정용 사용자에게서 상당한 문제를 야기할 수 있다. 커피 추출기와 같은 가정용 음료 생성 장치의 제작자들은 이런 이유로 비자체 프라이밍 펌프를 사용하지 않았다. 예를 들어, 다소간 에어 바운드되어 추출용 물을 펌핑할 수 없는 비자체 프라이밍 펌프를 사용한 추출기 제작자는, 추출기를 무용지물로 초래하게 될 것이다.

본 발명의 태양은 추출기가 제거 가능한 물 저장 탱크를 포함하고 있는 경우에도, 비자체 프라이밍 펌프 유형(non-self-priming pump type), 가령 원심 펌프가 추출기 또는 다른 음료 생성 장치에 사용될 수 있는 성능을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 일 태양에서, 원심 펌프는 펌프 자체가 프라이밍되는 것을 허용하기에 충분할 정도로 펌프로 물의 유동을 허용하는 프라이밍 벤트(priming vent)를 포함한다. 프라이밍 벤트는 펌프 작동과 무관하게 영구적으로 개방된 상태로 유지되어, 추출을 위해 물이 적절히 공급되기에 충분한 압력을 펌프가 전개토록 한다. 프라이밍 벤트는, 예컨대 펌프 작동시에 프라이밍 벤트로부터 발생한 임의 유동을 펌프로 재공급하기 위해 물 저장 탱크로 전달될 수 있도록, 저장 탱크에 연결될 수 있다. 프라이밍 벤트는 저장 탱크가 채워진 상태에서 탱크의 물의 상부 수위가 위치된 저장 탱크의 만수위 아래에 위치될 수 있다. 이는 프라이밍을 위해 중력에 의한 펌프로의 물의 유동을 도울 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 저장 탱크로부터 정량 탱크로 액체를 공급하는 액체 공급 회로는 원심 펌프와, 장치에 걸쳐 적절한 압력차가 생길 경우 일방향 유동을 허용하도록 개방되는 역류 방지기 또는 체크 밸브를 펌프의 하류에 포함할 수 있다. 역류 방지기는 펌프로부터 정량 펌프로의 액체 유동을 허용하지만, 예컨대 사이펀에 의해 발생될 수 있는 정량 펌프로부터 펌프로의 액체 유동을 방지할 수 있다. 예를 들면, 중력에 의해 전개된 압력은 체크 밸브 또는 다른 장치를 개방시킬 만큼 충분하지 않기 때문에 펌프를 프라이밍하기 위해 저장 탱크로부터 원심 펌프로 중력에 의한 액체의 유동을 역류 방지기가 방지할 수는 있지만, 원심 펌프의 프라이밍 벤트는 펌프가 프라이밍되도록 액체의 충분한 유동과 공기의 배출을 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프의 작동 시에도 프라이밍 벤트는 항상 개방된 상태로 유지될 수 있고, 이에 따라 밸브의 개방/폐쇄 제어가 필요하지 않은 비교적 저렴한 프라이밍 구성을 허용한다.

본 발명의 다른 태양은 예컨대 정량 탱크로부터 펌프로 액체 역류를 방지하는 것을 돕기 위해서 및/또는 도관에 체크 밸브와 같은 역류 방지기로부터의 누출을 억제하는 것을 돕기 위해서, 추출기의 정량 펌프와 펌프 사이의 도관에 벤트를 제공한다. 정량 탱크로부터 펌프로의 역류를 방지하기 위해 공급 펌프와 정량 탱크 사이의 도관에 마련된 체크 밸브는 종종, 특히 체크 밸브의 하류 도관의 압력이 상대적으로 높을 때, 누출될 수 있다. 본 발명의 태양에 따르면, 벤트는 역류 방지기의 도관 하류의 압력을 완화하기 위해 제공되어 원치않는 액체의 역류를 억제하도록 돕는다. 본 발명의 다른 태양에서, 벤트는 펌프와 정량 탱크 사이의 도관에 마련된 사이펀을 차단할 수 있다. 또한, 이는 체크 밸브 또는 다른 역류 방지기가 없더라도 원치않는 역류를 방지하도록 도울 수 있다. 일 실시예에서, 펌프와 정량 탱크 사이의 도관은 정량 탱크의 상부 위쪽으로 진행될 수 있고, 이에 의해 중력 구동 사이펀의 형성이 방지될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 음료 생성 장치는 저장 탱크와 원심 펌프를 포함하며, 상기 저장 탱크는 저장 탱크가 액체로 채워졌을 때 액체가 만수위를 갖는 액체의 공급원을 보유하고, 상기 원심 펌프는 공급 도관에 의해 저장 탱크에 연결된 입구와 프라이밍 벤트를 가진다. 프라이밍 벤트는 저장 탱크의 만수위 아래에 위치될 수 있고, 저장 탱크로부터의 액체가 예컨대 중력의 힘에 의해 펌프를 채울 때 원심 펌프의 공기가 배기되도록 허용한다. 정량 탱크는 펌프 도관에 의해 원심 펌프의 출구에 연결되는 입구와, 출구를 가지며, 추출 챔버는 정량 탱크 도관에 의해 정량 탱크의 출구에 연결되어 정량 탱크로부터 수용된 액체를 이용하여 음료를 생성한다.

일 실시예에서, 체크 밸브와 같은 유동 제어 밸브는, 펌프로부터 정량 탱크로의 유동을 허용하고 정량 탱크로부터 펌프로의 유동을 억제하기 위해 펌프 도관에 선택적으로 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 도관의 벤트 밸브는 펌프 도관의 적어도 일부를 펌프 도관의 압력과는 다른 압력과 통기하도록, 예를 들면 펌프 도관의 일부가 대기압과 통기하도록 배열될 수 있다. 따라서, 유동 제어 밸브와 벤트 밸브 모두가 장치에 함께 포함되거나, 각각 단독으로 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 벤트 밸브와 프라이밍 벤트는 공동 도관에 의해 저장 탱크에 연결될 수 있다. 벤트 밸브는 정량 탱크의 상부 위쪽 지점에서 (제공되는 경우) 유동 제어 밸브의 펌프 도관 하류에 연결될 수 있다. 이런 구성은 정량 탱크와 원심 펌프 사이에 형성될 수 있는 사이펀을 차단하도록 도울 수 있다.

다른 실시예에서, 프라이밍 벤트는 항상 개방된 상태로 대기압과 연통될 수 있다. 예를 들면, 프라이밍 벤트는 원심 펌프를 프라이밍하기 위해 충분한 공기의 유동을 허용하지만 펌프 작동시에 상당한 양의 누출을 방지하도록 액체의 유동을 억제하는 적절한 크기의 오리피스를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 에어 펌프는 가압된 상태의 공기를 정량 탱크로 이송하여 액체를 정량 탱크로부터 추출 챔버로 유동시킬 수 있다. 예를 들면, 원심 펌프는 (예를 들면, 정량 탱크 내의 도전성 프로브 또는 다른 수위 센서에 의해 측정된 바와 같은) 소정량의 액체를 정량 탱크에 공급할 수 있으며, 탱크에 공급된 액체는 탱크를 가압하는 에어 펌프에 의해 정량 탱크로부터 배출되어 추출 챔버로 유입된다. 가열기는 정량 탱크 내의 액체를 가열하기 위해 또는 추출 챔버에 공급된 액체를 가열하기 위해 제공될 수 있다.

본 발명의 이들 태양 및 다른 태양들은 이하의 상세한 설명과 특허청구범위로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 태양은 유사한 구성요소에 유사한 도면부호가 부여된 다음의 도면들을 참조하여 이하 설명될 것이다.
도 1은 음료 생성 장치의 사시도이다.
도 2는 음료 카트리지를 수납한 음료 생성 장치의 측면도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 음료 생성 장치의 선택된 구성요소들에 대한 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 원심 펌프의 분해도이다.

본 발명의 태양들은 본 발명의 태양들에 따른 예시적인 실시예들을 도시하는 도면들을 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예들은 본 발명의 모든 태양들을 나타내고자 하는 것이 아니라, 단지 몇몇 예시적인 실시예들을 설명하고자 하는 것이다. 즉, 본 발명의 태양들은 예시적인 실시예들에 기초하여 발명의 보호 범위를 좁히고자 하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 태양들은 단독으로 또는 본 발명의 다른 태양들과 임의 적절하게 조합될 수 있음을 이해할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 하나 이상의 태양들을 포함하는 음료 생성 장치(100)의 사시도 및 측면도를 각각 도시하고 있다. 음료 생성 장치(100)가 임의 적절한 음료, 가령 티(tea), 커피, 다른 침출식(infusion-type) 음료, 액상형 또는 분말형 농축물로 생성된 음료를 또는 그외의 것을 생성하기 위해 사용될 수 있지만, 예시적인 실시예에서 장치(100)는 커피 또는 티 음료를 생성하도록 배열된다. 이런 실시예에서, 장치(100)는 외부 프레임 또는 하우징(6)을 포함하며, 상기 외부 프레임 또는 하우징은 사용자가 장치(100)의 다양한 기능을 제어하기 위해 작동시킬 수 있는 사용자 인터페이스(8)를 구비한다. 종래 기술에 공지된 바와 같이, 음료 카트리지(1; 도 2 참조)는 장치(100)에 제공되어 드립 트레이(drip tray; 9) 또는 만일 있다면 다른 지지대에 배치되는 컵(2) 또는 다른 적절한 컨테이너에 침전되는 음료를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 카트리지(1)는 음료 생성 장치(100)의 제1 부분(3)과 제2 부분(4)에 의해 형성된 카트리지 수납부에 수동으로 또는 자동으로 장착될 수 있다. 예를 들면, 카트리지(1)가 장착될 수 있는 컵 형상 영역 또는 다른 적절한 형상 영역이 노출되도록 사용자가 핸들(5)을 들어올려 제1 부분(3) 및 제2 부분(4)을 개방 위치로 이동시킬 수 있다. 카트리지(1)의 장착 이후에, 제1 부분(3) 및 제2 부분(4)이 (도 1에 도시된) 폐쇄 위치로 이동되도록 핸들(5) 또는 다른 작동부를 수동 또는 자동 방식으로 이동시킬 수 있으며, 그로 인해 추출 챔버 내에 카트리지(1)를 부분적으로 둘러싼다. 그러나, 카트리지(1)는 임의 적절한 방식에 따라 장치(100)에 수납될 수 있으며, 장치(100)가 카트리지(1)를 수납하거나 또는 카트리지(1)를 사용하는 방식이 본 발명의 태양에서 핵심이 아니라는 것을 알 것이다.

일단 카트리지(1)가 수납되면, 음료 생성 장치(100)는 음료를 생성하기 위해 카트리지(1)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 제1 부분(3)에 결합된 하나 이상의 주입구 니들(inlet needle; 7)이 가열된 물이나 다른 액체가 카트리지(1)로 주입되도록 카트리지(1)를 천공할 것이다. 주입된 액체는 원하는 음료 또는 음료 전구 물질(즉, 우유 또는 향료 등을 추가하는 등의 다른 작업을 통해 음료를 생성하기 위해 이용되는 물질)을 생성할 수 있다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 카트리지(1)는 사쉐(sachet), 포드(pod), 캡슐, 컨테이너 등으로 통상 알려진 형태와 같은 임의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 카트리지(1)는 볶아서 분쇄한 커피(roasted and ground coffee) 등과 같은 음료 매체가 함유된 불침투성 외부 커버를 포함할 수 있다. 또한, 카트리지(1)는 음료 매체와 액체의 상호 작용에 의해 형성된 음료가 컨테이너(2)로 유입되기 전에 필터를 통과하도록 필터를 포함할 수 있다. 본 기술분야의 당업자에게 자명한 바와 같이, (예컨대, 음료 매체를 캡슐화하는 투과성 필터 종이의 대향 층들을 갖는) 포드 형태의 카트리지는 생성된 음료를 필터링하기 위해 카트리지(1)의 외측 부분을 이용할 수 있다. 또한, 제2 부분(4)은 생성된 음료가 카트리지(1)로부터 배출되도록 출구 측면에 카트리지(1)를 천공하거나 뚫을 수 있는 하나 이상의 출구 니들 또는 다른 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 예컨대 카트리지가 투과성 하측 부분을 가짐으로써 카트리지의 압력하에서 액체의 유입에 따라 개방될 수 있는 다른 구조도 가능하다.

도 3은 본 발명의 태양에 따른 음료 생성 시스템 장치(100)에 포함된 다양한 구성요소들에 대한 개략적인 블록 다이어그램을 도시하고 있다. 물 또는 따른 액체는 저장 탱크(10)로부터 공급 도관(11)을 거쳐 원심 펌프(12)로 공급될 수 있으며, 상기 원심 펌프는 공급된 액체를 펌프 도관(15)을 통해 정량 탱크 또는 챔버(18)로 펌핑한다. 장치(100)의 워터 펌프(12)와 다른 구성요소의 작동은 제어기(30)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 제어기는 예컨대 적절한 소프트웨어 또는 다른 작동 지시를 수반하는 프로그래밍된 프로세스 및/또는 다른 데이터 프로세싱 장치, 하나 이상의 메모리, 온도 및 액위 센서, 압력 센서, 입력/출력 인터페이스, 통신 버스 또는 다른 링크, 디스플레이, 스위치, 릴레이, 트라이액(triacs), 또는 원하는 입력/출력 또는 다른 기능들을 수행하기 위해 필요한 다른 구성요소들을 포함한다. 정량 탱크(18)는 임의 적절한 기술, 가령 미리 정해진 시간 동안 펌프(12)를 가동시키거나, 도전성 프로브 센서 또는 용량 센서를 이용하여 정량 탱크(18)의 수위를 검출하거나, 탱크가 액체에 의해 채워질 때 정량 탱크(18)의 압력 상승을 검출하거나, 또는 임의의 다른 실행 가능한 기술을 이용함으로써 원하는 양만큼의 액체로 채워질 수 있다. 예를 들면, 물이 정량 탱크(18)의 상부에 도달했음을 나타내는 압력으로 상승하였음을 압력 센서가 검출하면, 제어기(30)는 정량 탱크(18)가 완전히 채워졌음을 검출할 수 있다. 필요에 따라, 탱크 내의 물이 가열 요소(23)에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소의 작동은 온도 센서로부터의 입력 또는 다른 적절한 입력을 이용하는 제어기(30)에 의해 제어된다. 정량 탱크(18) 내의 물은 정량 탱크 도관(19)을 거쳐 추출 챔버(20) 또는 다른 음료 생성 스테이션으로 분배될 수 있다. 추출 챔버(20)는 분쇄된 커피, 티, 향료가 첨가된 음료 혼합물, 또는 카트리지(1)에 함유된 다른 물질과 같은 임의의 음료 제조 성분을 포함할 수 있다. 액체는 에어 펌프(21)에 의해 공급되는 공기에 의해 정량 펌프가 가압됨으로써 정량 탱크(18)로부터 배출될 수 있으며, 이에 의해 액체는 튜브(17)로부터 정량 탱크 도관(19)으로 배출된다. 정량 탱크(18)로부터의 분배 완료는 정량 탱크(18)의 압력 강하를 검출하거나, 정량 탱크(18)의 수위 변화를 검출하거나, 또는 임의의 다른 실행 가능한 기술을 이용하는 등의 임의 적절한 방식으로 검출할 수 있다. 추가의 액체를 탱크(18)로 유입하도록 작동하는 펌프(12)에 의해 정량 탱크(18)로부터 액체가 교대로 배출될 수 있으며, 이에 의해 물이 탱크(18)로부터 추출 챔버로 유입된다. 유동 센서 또는 다른 적절한 장치가 탱크(18)로 이송된 액체의 양과, 그로 인해 추출 챔버로 이송된 액체의 양을 판단하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 일 태양에서, 음료 생성 장치는 저장 탱크로부터 정량 탱크 및/또는 추출 챔버로 액체를 공급하는 원심 펌프를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 저장 탱크(10)는, 예를 들면 공급 도관(11)의 연결부에서 장치(100)로부터 제거될 수 있다. 전술한 바와 같이, 공급 도관(11)으로부터 저장 탱크(10)의 연결 해제로 인해, 저장 탱크(10)는 완전 배출[또는 "런 드라이(run dry)"]되거나, 또는 장치(100)의 최초 작동은 공급 도관(11)으로의 공기를 도입할 수 있다. 대부분의 원심 펌프는 펌프 본체 및/또는 펌프로의 공급 도관에 공기가 존재하는 상태를 자체적으로 적절하게 프라이밍할 수 없다. 본 발명의 태양에 따르면, 원심 펌프(12)는 공급 도관(11) 및/또는 펌프(12)의 챔버로부터 공기의 배출을 허용하는 프라이밍 벤트(priming vent; 13)를 포함할 수 있고, 이에 따라 저장 탱크(10)로부터 도관(11) 및/또는 펌프(12)로의 액체 유동을 허용한다. 프라이밍 벤트(13)는 저장 탱크(10)의 만수위(101), 즉 탱크(10)가 가득 채워졌을 때 저장 탱크(10) 내의 액체의 상부 수위 아래에 위치될 수 있다. 따라서, 공기가 프라이밍 벤트(13)에 의해 배출되면 중력에 의해 액체가 공급 도관(11)과 펌프(12)로 유동할 수 있다. 프라이밍 벤트(13)에 의해 공급 도관(11)과 펌프(12)는 액체로 완전히 채울 필요는 없다. 대신에, 초기 작동 시에 펌프(12) 자체가 완전하게 자체 프라이밍 상태가 되기에 충분한 정도로 채워지면 된다.

예시적인 일 실시예에서, 프라이밍 벤트(13)는 영구적으로 개방상태일 수 있다. 즉, 프라이밍 벤트는 폐쇄되도록 의도되지 않는 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프라이밍 벤트(13)는, 공기의 통과를 비교적 자유롭게 허용하지만, 액체 유동에 대해 적절한 유동 제한기로서 기능하여 프라이밍 벤트(13)를 통한 누출이 액체를 정량 탱크(18)로 공급하는 원심 펌프(12)의 성능에 큰 영향을 미치지 않도록, 적절한 크기(예를 들면, 보다 클 수도 작을 수도 있지만 약 1 내지 3 ㎜ 직경)의 오리피스를 포함할 수 있다. 프라이밍 벤트(13)는 대기압과 통기될 수 있고, 만수위(101)에서, 그 위에서 또는 그 아래에서 저장 탱크(10)에 연결될 수 있다. 저장 탱크(10)와 프라이밍 벤트(13)의 연결은 펌프(12)의 작동 시에 프라이밍 벤트(13)를 통해 누출된 액체를 수집하여 펌프(12)로 재공급하는 것을 허용한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 장치는 원심 펌프로부터 정량 탱크로의 유동을 허용하지만 정량 탱크로부터 원심 펌프로의 유동을 제한하는 유동 제어 밸브를 펌프 도관에 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 제어 밸브(14)는 체크 밸브일 수 있다. 그러나, 유동 제어 밸브(14)는 다른 수동식 일방향 밸브, 제어기(30)의 제어에 따라 작동하는 전기식 또는 공압식 제어 밸브 등과 같은 다른 적절한 형태를 취할 수 있다. [도 3은 유동 제어 밸브(14)와 제어기(30) 사이의 제어 라인을 도시하고 있지만, 유동 제어 밸브(14)가 체크 밸브 또는 다른 수동식 장치인 경우에는 이런 제어 라인 불필요하다는 것을 알 것이다.] 따라서, 펌프(12)가 가동될 때 유동 제어 밸브(14)는 펌프(12)로부터 정량 탱크(18)로의 유동을 허용하지만 펌프(12)가 가동되지 않을 때 정량 탱크(18)로부터 펌프(12)로의 유동을 억제한다. 이런 구조는, 예를 들면 사이펀에 의한 중력 하에서 또는 에어 펌프(21)가 정량 탱크(18)를 가압하여 정량 탱크(18)로부터 추출 챔버(20)로 물을 배출할 때, 정량 탱크(18)로부터 펌프(12)로의 액체 역류를 방지한다. 또한, 유동 제어 밸브(14)의 채용은 프라이밍 벤트(13)의 사용을 중요하게 할 수 있는데, 그 이유는 유동 제어 밸브(14)가 펌프 도관(15)을 통한 유동을 억제할 수 있기 때문에 그렇지 않으면 펌프 프라이밍을 도울 수 있기 때문이다. 예를 들어, 유동 제어 밸브(14)가 체크 밸브이면, 밸브를 개방하기 위해 필요한 파쇄 압력 또는 개방 압력은 펌프가 가동되지 않을 때 펌프 도관(15)의 압력보다 클 수 있다. [이런 조건에서 펌프 도관(15)의 압력은 저장 탱크(10) 내의 액체 높이의 함수일 수 있다.] 따라서, 펌프(12)로부터 정량 탱크(18)로의 유동은 중력의 작용하에서 일어나지 않는다. 그러나, 프라이밍 벤트(13)의 존재는 전술한 바와 같이 원심 펌프(12)를 프라이밍하기에 충분할 정도의 유동을 허용할 수 있다. [프라이밍 벤트가 포함되지 않은 다른 실시예에서, 체크 밸브의 파쇄 압력은 적절히 낮을 수 있고, 또는 그렇지 않으면 펌프를 프라이밍하기에 적절한 유동을 저장 탱크(10)와 펌프(12) 사이에 허용하도록 유동 제어 밸브가 배열될 수 있다.]

본 발명의 다른 태양에서, 장치는 예컨대 펌프 도관의 압력을 완화하거나 및/또는 그렇지 않으면 펌프 도관에 형성될 수 있는 사이펀을 차단하기 위해 펌프 도관에 벤트 밸브를 포함할 수 있다. 벤트 밸브는 예컨대 통기 시에 정량 탱크로부터 원심 펌프로의 유동을 초래할 수 있는 사이펀에 대한 차단을 보장하기 위해 정량 탱크의 상부 위쪽 지점에 위치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 벤트 밸브(16)는 제어기(30)의 제어에 따라 개방 및 폐쇄되는 전기 제어식 솔레노이드 밸브이다. 원심 펌프(12)가 가동되면, 벤트 밸브(16)는 폐쇄되어 펌프 도관(15)을 통해 정량 탱크(18)로의 유동을 허용한다. 그러나, 펌프(12)가 가동 중지되면, 벤트 밸브(16)는 가능한 간략하게 말해서 정량 탱크의 상부 위쪽 지점에서 펌프 도관(15)이 대기압과 통기하도록 개방될 수 있다. 이런 통기는 원심 펌프(12)의 작동에 의해 축적된 펌프 도관(15) 내의 압력, 및/또는 정량 탱크(18)를 가압하는 에어 펌프(21)에 의해 축적된 압력을 완화할 수 있다. 일부의 경우, 펌프 도관(15) 내의 압력은 정량 탱크(18)로부터 펌프(12) 방향으로 유동 제어 밸브(14; 예를 들면, 체크 밸브)에서의 원치않는 누출을 초래할 수 있음을 발명자는 알았다. 유동 제어 밸브(14)에서의 누출은 과압을 완화함으로써 방지될 수 있다. 또한, 정량 탱크(18)로부터 펌프(12) 쪽으로의 유동을 가져올 수 있는 사이펀은 정량 탱크(18)의 상부 위쪽 지점에서 펌프 도관(15)을 통기시킴으로써 차단될 수 있다. 사이펀 차단은 유동 제어 밸브(14)가 제공되지 않거나 불량한 저압 성능을 가진 경우에 유리할 수 있다.

도 3에 명확하게 도시된 바와 같이, 벤트 밸브(16)는 펌프 도관(15)을 저장 탱크(10) 또는 다른 적절한 위치와 통기시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, [정량 탱크(18)가 원심 펌프(12)에 의해 액체로 채워질 때 공기와의 통기를 허용하도록 개방되고, 에어 펌프(21)가 탱크(18)를 가압하여 추출 챔버로 물의 유동을 허용하도록 폐쇄되는] 정량 탱크의 벤트 밸브(22)가 저장 탱크(10)에 연결될 수도 있다. 이런 방식에서, 펌프 도관(15) 및/또는 정량 탱크(18)로부터 배출된 임의의 액체는 저장 탱크(10) 또는 다른 위치로 이송될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 태양은 단독으로 및/또는 임의 적절한 조합을 통해 사용될 수 있다. 예를 들면, 프라이밍 벤트(13), 유동 제어 밸브(14) 및 벤트 밸브(16)를 구비한 장치(100)가 도 3에 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 프라이밍 벤트(13)만을, 유동 제어 밸브(14)만을, 벤트 밸브(16)만을, 또는 프라이밍 벤트(13)와 유동 제어 밸브(14)의 조합이, 프라이밍 벤트(13)와 벤트 밸브(16)의 조합이, 또는 유동 제어 밸브(14)와 벤트 밸브(16)의 조합이 사용될 수 있다. 프라이밍 벤트(13)만이 사용되는 경우, 장치(100)가 가동되지 않는 상태라면 정량 탱크(18)로의 공기 유입이 억제될 수 있고, 이에 의해 정량 탱크(18)로부터 펌프(12)로 액체의 사이펀(siphoning)이 방지된다. 벤트 밸브(16)만을 사용하는 경우, 벤트 밸브(16)는 원심 펌프(12)를 프라이밍하기 위한 유동을 허용하도록 개방될 수 있고, 또한 발생할 수 있는 사이펀을 차단하기 위해 정량 탱크(18)를 채운 후에 개방될 수 있다. 유동 제어 밸브(14)만을 사용하는 경우, 유동 제어 밸브(14)는 낮은 파쇄 압력에서 유동을 허용하여 원심 펌프(12)의 프라이밍을 적절히 허용하도록 배열될 수 있다. 물론, 유동 제어 밸브(14)와 벤트 밸브(16)는 필요에 따라 단일의 3방향 밸브로 조합될 수 있음을 알 것이다.

임의 적절한 원심 펌프 구조가 본 발명의 태양에 따라 이용될 수 있지만, 본 발명의 태양에 따라 이용될 수 있는 예시적인 원심 펌프(12)가 도 4에 도시되어 있다. 예시적인 실시예에서, 펌프(12)는 모터(121)와, 모터(121)에 고정되는 임펠러 베이스(122)를 포함한다. 자석 체결 판(123)과 자석(124)은 모터(121) 샤프트에 고정되어 펌프 임펠러를 구동하도록 이용된다. 밀봉판(125)은 자석(124)에 끼워져서 임펠러 베이스(122)와 맞물림에 따라 펌프 챔버 내의 액체가 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 자석(124)은 밀봉 판(125)의 "드라이(dry)" 측면, 즉 임펠러(127)가 위치되는 펌프 챔버의 외측면에 위치된다. 샤프트(126)은 펌프 챔버의 밀봉 판(125)에 위치되고 임펠러(127)는 샤프트(126)에 장착된다. 임펠러(127)는 함께 결합되어 일체형 유닛을 형성하는 여러 개의 구성부품을 포함하며, 상기 구성부품은 (도 4에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로) 브래킷, 금속판, 자석, 자석 커버 및 임펠러 블레이드를 포함한다. 임펠러(127) 내의 자석은 자석(124)과 자기적으로 결합되어, 자석(124)이 모터(121)에 의해 회전될 때 임펠러(127)가 회전하여 펌프 챔버를 통해 입구로부터 출구로 액체를 펌핑한다. 밀봉 링(128)은 베이스(122)와 커버(129) 사이에 배치되고, 베이스(122)와 커버(129)는 함께 고정된다. 커버(129)는 펌프 입구 및 출구와, 두 개의 프라이밍 벤트(13)를 포함한다. 두 개의 프라이밍 벤트(13)는 중력에 대해 다른 위치에 있는 펌프(12)를 수용하도록 다른 각도를 이루며 제공되어, 적절한 통기를 허용할 수 있다. 물론, 하나의 프라이밍 벤트(13)만이 제공될 수 있고, 벤트(13)는 임의 적절한 위치에 제공될 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예들의 여러 태양에 대해 설명되었지만, 다양한 변형, 변경 및 개조가 실시될 수 있음을 본 기술분야의 당업자는 알 것이다. 이런 변형, 변경 및 개조는 본 명세서의 일부로서 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 따라서, 전술한 상세한 설명 및 도면들은 단지 예시일 뿐이다.

Claims

음료 생성 장치이며,
저장 탱크와,
원심 펌프와,
정량 탱크와,
추출 챔버를 포함하며,
저장 탱크는 저장 탱크가 액체로 채워졌을 때 만수위를 갖는 액체의 공급원을 보유하고,
원심 펌프는 프라이밍 벤트와, 출구와, 공급 도관에 의해 저장 탱크에 연결된 입구를 가지며, 프라이밍 벤트는 저장 탱크의 만수위 아래에 위치되어 저장 탱크로부터의 액체에 의해 펌프가 채워질 때 원심 펌프 내의 공기 배출을 허용하며,
정량 탱크는 펌프 도관에 의해 원심 펌프의 출구와 연결되는 입구와, 출구를 가지며,
추출 챔버는 정량 탱크 도관에 의해 정량 탱크의 출구와 연결되어 정량 탱크로부터 수용된 액체를 이용하여 음료를 생성하는 음료 생성 장치.
제1항에 있어서,
펌프로부터 정량 탱크로의 유동을 허용하고 정량 탱크로부터 펌프로의 유동을 억제하는 펌프 도관 내의 유동 제어 밸브와,
펌프 도관의 적어도 일부를 펌프 도관의 압력과는 다른 압력으로 통기시키도록 배열되는 펌프 도관 내의 벤트 밸브를 더 포함하는 음료 생성 장치.
제2항에 있어서, 유동 제어 밸브는 체크 밸브인 음료 생성 장치.
제2항에 있어서, 벤트 밸브는 펌프 도관을 대기압에 선택적으로 통기시키도록 배열되는 음료 생성 장치.
제2항에 있어서, 벤트 밸브와 프라이밍 벤트는 공동 도관에 의해 저장 탱크에 연결되는 음료 생성 장치.
제2항에 있어서, 벤트 밸브는 정량 탱크의 상부 위쪽 지점에서 펌프 도관에 연결되는 음료 생성 장치.
제2항에 있어서, 벤트 밸브는 저장 탱크와 정량 탱크 사이의 펌프 도관에서 사이펀이 형성되는 것을 방지하도록 배열되는 음료 생성 장치.
제1항에 있어서, 프라이밍 벤트는 항상 개방된 상태로 대기압에 연결되는 음료 생성 장치.
제1항에 있어서, 가압 공기를 정량 탱크로 이송하여 정량 탱크로부터 추출 챔버로 액체를 밀어내는 공기 펌프를 더 포함하는 음료 생성 장치.
제1항에 있어서, 정량 탱크의 액체를 가열하는 가열기를 더 포함하는 음료 생성 장치.
음료 생성 장치이며,
저장 탱크와,
원심 펌프와,
정량 탱크와,
유동 제어 밸브와,
추출 챔버를 포함하며,
저장 탱크는 저장 탱크가 액체로 채워졌을 때 만수위를 갖는 액체의 공급원을 보유하고,
원심 펌프는 프라이밍 벤트와, 출구와, 공급 도관에 의해 저장 탱크에 연결된 입구를 가지며, 프라이밍 벤트는 저장 탱크의 만수위 아래에 위치되어 저장 탱크로부터의 액체에 의해 펌프가 채워질 때 원심 펌프 내의 공기 배출을 허용하며,
정량 탱크는 펌프 도관에 의해 원심 펌프의 출구와 연결되는 입구와, 출구를 가지며,
유동 제어 밸브는 펌프 도관에 배치되어 원심 펌프로부터 정량 탱크로의 유동을 허용하고 정량 탱크로부터 원심 펌프로의 유동을 억제하고,
추출 챔버는 정량 탱크 도관에 의해 정량 탱크에 연결되어 정량 탱크로부터 수용된 액체를 이용하여 음료를 생성하는 음료 생성 장치.
제11항에 있어서, 유동 제어 밸브는 체크 밸브인 음료 생성 장치.
제11항에 있어서, 벤트 밸브는 솔레노이드 제어식 밸브인 음료 생성 장치.
제11항에 있어서, 프라이밍 벤트는 대기압에 대해 영구적으로 개방된 음료 생성 장치.
제11항에 있어서, 유동 제어 밸브의 펌프 도관 하류의 적어도 일부를 펌프 도관 내의 압력과는 상이한 압력으로 통기시키도록 배열된 펌프 도관 내의 벤트 밸브를 더 포함하는 음료 생성 장치.
음료 생성 장치이며,
저장 탱크와,
원심 펌프와,
정량 탱크와,
벤트 밸브와,
추출 챔버를 포함하며,
저장 탱크는 저장 탱크가 액체로 채워졌을 때 만수위를 갖는 액체의 공급원을 보유하고,
원심 펌프는 프라이밍 벤트와, 출구와, 공급 도관에 의해 저장 탱크에 연결된 입구를 가지며, 프라이밍 벤트는 저장 탱크의 만수위 아래에 위치되어 저장 탱크로부터의 액체에 의해 펌프가 채워질 때 원심 펌프 내의 공기 배출을 허용하며,
정량 탱크는 펌프 도관에 의해 원심 펌프의 출구와 연결되는 입구와, 출구를 가지며,
펌프 도관 내의 벤트 밸브는 펌프 도관의 적어도 일부를 펌프 도관의 압력과는 다른 압력으로 통기시키도록 배열되고,
추출 챔버는 정량 탱크 도관에 의해 정량 탱크와 연결되어 정량 탱크로부터 수용된 액체를 이용하여 음료를 생성하는 음료 생성 장치.
제16항에 있어서, 펌프로부터 정량 탱크로의 유동을 허용하고 정량 탱크로부터 펌프로 펌프 도관 내의 유동을 억제하는 유동 제어 밸브를 펌프 도관 내에 더 포함하는 음료 생성 장치.
제17항에 있어서, 벤트 밸브는 유동 제어 밸브와 정량 탱크 사이의 펌프 도관에서 정량 탱크의 상부 위쪽 지점에 연결되는 음료 생성 장치.
제16항에 있어서, 벤트 밸브와 원심 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 음료 생성 장치.
제16항에 있어서, 프라이밍 벤트는 영구적으로 대기압에 개방되는 음료 생성 장치.