KR20110053362A - 액체 거품화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

거품 제조 장치는 펌핑 기능을 수행하고 동시에 적어도 하나의 액체와 가스의 혼합 공정을 수행하는데 적합한 수단(1)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 펌핑 수단(1)에 액체와 가스를 공급하는데 적절한 수단(2), 및 펌핑 수단(1)으로부터 거품을 배출하는데 적절한 수단(3)을 포함한다. 장치가 뜨거운 거품을 만들 수 있게 하기 위하여, 증기를 공급하기 위한 수단(4)이 제공되고, 펌핑 수단(1)에, 특히 펌핑 수단(1)의 유체 배출측에 직접 증기를 공급하도록 배열된다. 펌핑 수단(1)에 가열 기능성을 부속시키는 이러한 방식은 가장 콤팩트한 디자인의 선택을 포함하는 많은 잇점을 가진다. 또한, 증기는 펌핑 수단(1)을 세척하기 위하여 사용될 수 있다.

Description

액체 거품화 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR FROTHING A LIQUID}

본 발명은, - 유체에서의 압력을 증가시키면서, 펌핑 기능을 수행하는데, 특히 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로 유체를 변위시키는데 적합한 수단;

- 상기 펌핑 수단의 유체 유입측에서, 상기 펌핑 수단으로 액체를 공급하기 위한 수단; 및

- 상기 펌핑 수단의 유체 유입측에서, 상기 펌핑 수단으로 공기와 같은 가스를 공급하기 위한 수단을 포함하는, 우유와 같은 액체를 거품화하는 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기된 바와 같은 거품화 장치를 포함하는, 커피 기구 또는 에스프레소 기구와 같은 음료 메이커와, 우유와 같은 액체를 거품화하여 가열하는 방법에 관한 것이며, 유체에서의 압력을 증가시키면서, 펌핑 기능을 수행하는데, 특히 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로 유체를 변위시키는데 적합한 수단은 액체와 가스를 혼합하고, 이에 의해 상기 액체를 거품화하기 위해 제공되며, 액체와 가스는 펌핑 수단의 유체 유입측에서 펌핑 수단으로 공급된다.

앞에서 기술된 바와 같은 내용을 가지는 우유와 같은 액체를 거품화하기 위한 장치 및 방법은 공지되어 있다. 예를 들어, US 2005/0233043은 우유 거품을 만들기 위한 장치 및 방법을 개시하고, 여기에서, 펌프는 용기로부터 우유를 흡인하여 우유를 장치의 출구로 운반하기 위해 사용된다. 우유는 흡인 및 가열 동안 연속식 유동 가열기(continuous-flow heater)를 통하여 보내진다. 또한, 공기는 우유를 거품화하기 위하여 우유에 부가될 수 있다.

공지의 장치에서 연속식 유동 가열기에 기초하여, 차갑거나 뜨거운 우유 거품을 만들기 위하여 하나 및 동일한 장치를 사용하는 것이 가능하다. 특히, 연속식 유동 가열기는 고온 우유 거품이 만들어지는 것이 필요할 때만 작동 상태로 놓이는데 반하여, 연속식 유동 가열기는 차가운 우유 거품이 만들어지는 것이 필요할때 비작동 상태로 유지된다.

연속식 유동 가열기처럼 전도성에 기초하여 우유 거품에 열을 전달하는데 적합한 가열기를 적용할 때의 단점은 우유 거품을 접촉하도록 작용하는 가열기의 표면을 세척할 필요성이 있다는 것이다. 동일한 단점은 사용 후에 펌프의 내부를 세척하는 것이 필요함에 따라서 우유 거품을 만들기 위하여 기계적인 펌프를 적용할 때 발생된다.

본 발명의 목적은, 기계적인 펌프를 포함할 수 있으며, 거품화된 액체를 가열하기 위한 공정과 차가운 상태로 거품화된 액체를 내보내는 공정 사이에서 전환할 수 있고 개선된 세척성을 가지는, 우유와 같은 액체를 거품화하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 앞에서 기술된 바와 같은 펌핑 수단, 액체 공급 수단, 및 가스 공급 수단을 포함하고, 펌핑 수단의 유체 배출측에서 펌핑 수단에 증기를 공급하기 위한 수단을 추가로 포함하는 장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따라서, 증기는 펌핑 수단으로 직접 공급되고, 즉, 펌핑 수단에서, 액체와, 액체를 거품화하기 위한 가스는 혼합되고, 결과적으로 거품화 공정이 발생한다. 이렇게 하는 방식은 다수의 잇점들을 가진다. 첫번째로, 추가적인 가열 챔버 등을 가질 필요가 없다. 일반적으로, 증기가 가열을 위해 사용됨에 따라서, 거품화 장치는 추가적인 가열 전도성 표면이 없어서, 세척될 면적을 증가시키지 않고 거품화된 액체를 가열할 가능성이 실현된다. 두번째로, 증기는 펌핑 수단의 내부를 증기 세척하는데 매우 잘 사용되게 된다. 세번째로, 단지 가열의 목적을 위한 증기의 사용은 큰 잔여물 보온 효과(big rest warmth effects)없이 냉온 사이의 전환을 허용한다. 네번째로, 거품화 장치는 펌핑, 거품화, 및 가열의 모든 기능들이 조합된다는 사실에 기초하여 콤팩트하고 단순화될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서, 펌핑 수단은 임의의 적절한 형태의 기계적인 펌프를 포함할 수 있으며, 즉, 임의의 펌프는 액체와 거품을 만드는 목적을 위한 가스를 혼합하고, 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로 다양한 유체들의 변위를 실현할 수 있다. 예를 들어, 펌핑 수단은 2개의 맞물림 기어들을 가지는 기어 펌프를 포함할 수 있다. 이 경우에, 증기 공급 수단이 기어 펌프의 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로의 방향으로 보이는 바와 같이 기어들의 맞물림 영역 바로 뒤로 증기를 공급하는데 적합하며, 이렇게 하여, 기어 펌프의 펌핑 및 거품화 기능들에 영향없이 거품화된 액체의 최적의 가열 공정을 실현하는 것이 가능하다. 특히, 증기 공급 수단이 기어 펌프의 기어들의 회전축에 실질적으로 평행하게 배향된 유동으로 기어 펌프에 증기를 공급하는데 적합한 경우에 유익하다. 이 경우에, 증기는 주로 기어들과 접하여 유동하도록 배향되며, 가열 능력의 대부분은 실제로 만들어진 거품을 가열하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명은 또한, 펌핑 수단이 액체와 가스를 혼합하고, 이에 의해 액체를 거품화하기 위하여 제공되며, 액체와 가스가 펌핑 수단의 유체 유입측에서 펌핑 수단에 공급되며, 증기가 펌핑 수단의 유체 배출측에서 마찬가지로 펌핑 수단에 공급되는, 액체를 거품화하고 가열하기 위한 방법에 관한 것이다. 펌핑 수단의 유체 배출측에서, 펌핑 수단에 증기를 직접 가열하여 공급하기 위하여 증기를 사용하는 잇점은 본 발명에 따른 거품화 장치에 대하여 이미 기술된 것과 동일하다.

앞에서 기술된 이유들 때문에, 펌핑 수단이 2개의 맞물림 기어들을 가지는 기어 펌프일 때, 및 기어 펌프의 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로의 방향으로 보이는 바와 같이 기어들의 맞물림 영역들 바로 뒤로 증기를 공급하는 것이 유익하고 실제적이며, 기어 펌프의 기어들의 회전축에 실질적으로 평행하게 배향된 유동으로 증기를 공급하는 것이 바람직한 선택이다.

본 발명은 또한, 장치의 증기 공급 수단에 의해 펌핑 수단에 증기가 공급되는 거품화 장치의 펌핑 수단의 세척 방법에 관한 것이다. 증기 세척은 양호한 결과를 산출하고, 증기 공급 수단이 2개의 상이한 기능, 즉 거품화된 액체의 가열 공정을 수행하거나 또는 펌핑 수단의 세척 공정을 수행하기 위하여 사용되는데 적절하다는 사실은 거품화 장치의 콤팩트한 디자인에 기여한다.

본 발명의 상기 및 다른 양태들은 본 발명에 따른 거품화 장치의 실시예의 다음의 설명을 참조하여 명백하게 되고 설명된다.

본 발명은 동일 또는 유사한 부분들이 동일한 도면 부호에 의해 지시된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 기술된다.

도 1은 본 발명에 따른 거품화 장치의 다수의 부품, 특히 기어 펌프의 개략 단면도로서, 기어 펌프의 유체 유입측에서 기어 펌프에 연결된 유입 튜브의 일부분 및 기어 펌프의 유체 배출측에서 기어 펌프에 연결된 배출 튜브의 일부를 도시한 도면.
도 2는 기어 펌프의 개략 정면도로서, 기어 펌프의 유체 유입측에서 기어 펌프에 연결된 유입 튜브의 일부, 기어 펌프의 유체 배출측에서 기어 펌프에 연결된 배출 튜브의 일부, 및 기어 펌프의 유체 배출측에서 기어 펌프에 연결된 유입 튜브의 일부를 도시한 도면.
도 3은 기어 펌프의 개략 측면도로서, 기어 펌프의 유체 배출측에서 기어 펌프에 연결된 배출 튜브의 일부, 및 기어 펌프의 유체 배출측에서 기어 펌프에 연결된 유입 튜브의 일부롤 도시한 도면.

도면들은 본 발명에 따른 거품화 장치의 부분인 기어 펌프(1)와, 기어 펌프(1)에 유체를 공급하거나 또는 기어 펌프(1)로부터 유체를 배출하기 위하여 기어 펌프(1)에 연결된 다양한 튜브(2, 3, 4)들의 부분들을 도시한다. 본 발명에 따른 거품화 장치는 전체로서 도시되지 않았으며, 대체로, 거품화 장치는 액체와 가스를 혼합하는 것에 의해 거품을 만드는데 적합하다는 것을 유념하여야 한다. 다음의 설명에서, 액체가 우유이고, 가스가 공기인 것을 가정하며, 이러한 것은 다른 유체들이 본 발명의 범위 내에서 선택될 수 있다는 것을 바꾸지 않는다.

거품화 장치는 우유와 공기를 넣기 위한 입구들과, 우유 거품을 배출하기 위한 출구를 가진다. 거품화 장치는 일정한 양의 우유를 수용하기 위한 적절한 용기를 추가로 포함할 수 있다. 기어 펌프(1)는 그 내측으로 우유와 공기를 흡인하고, 이러한 2개의 성분들을 혼합하고, 거품화 장치의 출구를 향하여 이러한 방식으로 얻어진 우유 거품을 변위시키기 위하여 동작한다. 이러한 것이 행해지는 방식은 도 1에 기초하여 설명된다.

도 1은 기어 펌프(1)의 단면도를 도시하여셔, 기어 펌프(1)의 내부는 이 도면에서 볼 수 있다. 기어 펌프(1)는 종래의 기어 펌프이며, 2개의 맞물린 기어(10, 11)들과, 이 기어(10, 11)들 중 하나의 샤프트(12, 13)을 구동하기 위한 모터를 포함한다. 모터는 도면에서 도시되지 않았지만, 모터를 수용하기 위한 하우징(5)은 도 3에 도시되어 있다. 기어(10, 11)들이 모터의 동작 동안 회전하는 방향들은 도 1에서 화살표들에 의해 개략적으로 도시되어 있다.

도시된 예에서, 우유와 공기는 유체 유입측으로 지칭되는 측부에서 기어 펌프(1)에 연결된 단일의 유입 튜브(2)를 통하여 기어(10)로 공급된다. 유입 튜브(2)는 기어 펌프(1)의 기어(10, 11)들이 맞물린 위치에서 우유와 공기를 공급하도록 배열되고, 우유와 공기의 유동은 초기에 기어(10, 11)들의 회전축에 대해 직각으로 배향된다. 기어 펌프(1)의 내부에서, 우유와 공기는 기어(10, 11)들의 톱니형 외주변에서 기어(10, 11)들과 함께 유동하도록 강요된다. 이러한 공정에서, 우유와 공기는 우유 거품이 만들어지도록 혼합된다. 특정 시점에, 우유 거품은 유체 배출측으로 지칭되는 기어 펌프(1)의 다른 측부에 도달한다. 이 측부에서, 배출 튜브(3)는 기어 펌프(1)에 연결되고, 우유 거품은 이 배출 튜브(3)를 통하여 기어 펌프(1)로부터 배출되어, 우유 거품을 수용하기 위한 용기가 위치될 수 있는 거품화 장치의 출구를 향해 더욱 운반된다.

우유, 공기 및 우유 거품들 중 아무것도 기어(10, 11)들 사이, 즉 기어(10, 11)들이 맞물린 영역을 통과할 수 없다. 그러므로, 이러한 유체들이 기어 펌프(1)를 통과하는 유일한 방법은 기어(10, 11)들의 주변을 따르는 것이며, 기어(10, 11)들의 전진 회전 및 기어(10, 11)들 사이의 차단된 통로로 인하여 되돌아가는 방법이 없다. 이러한 공정에 있어서, 압력은 증가되고, 기어 펌프(1)의 유체 배출측에서의 압력은 압력 유입측보다 높다.

거품화 장치는 장치의 사용자의 선택에 의존하여 차가운 우유 거품 또는 뜨거운 우유 거품을 만들 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에 따라서, 기어 펌프(1)에 증기를 공급하기 위한 유입 튜브(4)가 기어 펌프(1)의 유체 배출측에서 기어 펌프(1)에 연결된다. 이러한 증기 유입 튜브(4)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있으며, 도 1에서, 이러한 유입 튜브(4)의 위치는 점선에 의해 지시된다. 증기 유입 튜브(4)가 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로의 방향으로 보이는 바와 같이 기어들의 맞물림 영역 바로 뒤의 위치에서 증기를 공급하도록 배열되는 것이 도 1로부터 명확하게 된다. 이 위치에서, 증기는 기어 펌프(1)의 펌핑 기능과 우유와 공기의 혼합 공정을 방해함이 없이 그 가열 기능을 수행한다. 특히, 증기 유입 튜브(4)는 유동시에 기어(10, 11)들의 회전축에 실질적으로 평행한 방향으로 증기를 공급하도록 배열되어서, 증기는 기어(10, 11)들을 직접 목표로 하지 않고, 그 가열 능력의 대부분이 실제로 우유 거품을 가열하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 거품화 장치에서, 필요하면 우유 거품을 가열하기 위하여 증기가 사용된다는 것을 이전의 설명으로부터 명확하다. 일반적으로, 본 발명은 거품화 장치의 기계적인 거품화 부품 내로 직접 증기를 공급하는 것으로서 인용될 수 있다. 이러한 사실의 중요한 잇점은 기어 펌프(1)로 증기를 공급하는 수단 외에, 가열의 가능성을 실현하기 위하여 별도의 수단을 거품화 장치가 포함하는 것을 필요로 하지 않는다는 것이다. 거품화 장치의 단일 부품에서 펌핑, 혼합 및 가열의 기능들을 조합하는 것이 본 발명에 따라서 달성된다. 또한, 증기는 기어 펌프(1)의 내부를 세척하는 목적을 위해 사용될 수 있어서, 세척 기능을 실현하기 위한 추가의 조치를 취할 필요가 없다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 비교적 단순하고 극히 콤팩트한 디자인이다.

본 발명에 따른 거품화 장치는 독립형 장치로서 사용될 수 있지만, 또한 보다 큰 시스템에서 하나의 유닛으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 거품화 장치는 우유 조리법을 공급하여야만 하는 커피 기구 또는 에스프레소 기구와 같은 음료 메이커에 통합될 수 있다.

기어 펌프(1)에 공급되는 증기는 그 자체가 공지된 임의의 적절한 방식으로 만들어질 수 있다. 이를 위해, 거품화 장치는 증기 발생기와, 또한 가능하게 증기를 만들기 위하여 사용되도록 물을 수용하는 물 탱크와 결합되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 거품화 장치의 도시된 실시예에서, 우유와 공기는 단일 튜브(2)의 수단에 의해 기어 펌프(1)에 공급된다. 그러나, 이는 별개의 튜브들이 적용될 수 있다는 사실을 바꾸지 않는다.

본 발명에 따른 거품화 장치는 이전에 기술된 바와 같은 기어 펌프(1) 외에 다른 적절한 형태의 기계적인 펌프를 포함할 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 어떠한 경우에도, 본 발명에 따라서, 거품화 장치는 펌프, 특히 펌프의 유체 배출측에 증기를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 펌프에 유체를 공급하는 수단과 펌프로부터 유체를 배출하기 위한 수단들은 반드시 튜브일 필요가 없을 뿐만 아니라, 다른 적절한 방식으로 구체화될 수 있다. 예를 들어, 공급/배출 수단들은 단편의 물질을 통해 연장하는 덕트들을 포함할 수 있다.

본 발명의 범위가 이전에 기술된 예들로 한정되지 않을 뿐만 아니라 다수의 보정 및 변형들이 첨부된 특허청구범위에서 한정된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 가능하다는 것은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하게 된다. 본 발명이 도면 및 상세한 설명에서 예시되고 기술되었지만, 이러한 예시 및 설명은 단지 예시적이거나 또는 예로 고려되며 제한으로 고려되는 것은 아니다. 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않는다.

개시된 실시예들의 변형들은 도면, 상세한 설명 및 청구된 발명의 연구로부터 청구된 발명을 실시에 있어서 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되고 실행될 수 있다. 특허청구범위에서, 용어 "포함하는"은 다른 단계 또는 요소들을 배제하지 않으며, 단수 표현은 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치들이 상호 상이한 종속항들에서 인용되었다는 단순한 사실은 이러한 조치들의 조합이 유익하도록 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 특허청구범위에서의 임의의 도면부호들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 고려되지 않아야 한다.

앞에서, 거품을 만들기 위한 장치가 기술되었다. 거품화 장치는 펌핑 기능을 수행하고 동시에 적어도 하나의 액체와 가스를 혼합하는 공정을 수행하는데 적합한 수단(1)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 펌핑 수단(1)에, 특히 유체 유입측으로 인용된 펌핑 수단(1)의 측부에 액체와 가스를 공급하기 위한 수단(2), 및 펌핑 수단(1)으로부터, 특히 유체 배출측으로 인용된 펌핑 수단(1)의 측부로부터 거품을 배출하는데 적절한 수단(3)을 포함한다. 장치가 뜨거운 거품을 만들 수 있게 하기 위하여, 증기를 공급하기 위한 수단(4)이 제공되고, 펌핑 수단(1)에, 특히 펌핑 수단(1)의 유체 배출측에 직접 증기를 공급하도록 배열된다. 펌핑 수단(1)에 가열 기능성을 부속시키는 이러한 방식은 가장 콤팩트한 디자인의 선택을 포함하는 많은 잇점을 가진다. 또한, 증기는 펌핑 수단(1)을 세척하기 위하여 사용될 수 있다.

Claims (8)

1. 우유와 같은 액체를 거품화하기 위한 장치로서,
   - 유체에서의 압력을 증가시키면서, 펌핑 기능을 수행하도록 구성된, 특히 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로 유체를 능동적으로 변위시키도록 구성된 수단(1);
   - 상기 펌핑 수단(1)의 유체 유입측에서, 상기 펌핑 수단(1)으로 액체를 공급하기 위한 수단(2);
   - 상기 펌핑 수단(1)의 유체 유입측에서, 상기 펌핑 수단(1)으로 공기와 같은 가스를 공급하기 위한 수단(2); 및
   상기 펌핑 수단(1)의 유체 배출측에서, 상기 펌핑 수단(1)에 증기를 공급하기 위한 수단(4)을 포함하는 거품화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌핑 수단은 2개의 맞물림 기어(10, 11)들을 가지는 기어 펌프(1)를 포함하고, 상기 증기 공급 수단(4)은 상기 기어 펌프(1)의 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로의 방향으로 보이는 바와 같이 상기 기어(10, 11)들의 맞물림 영역 바로 뒤로 증기를 공급하도록 구성된 거품화 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 증기 공급 수단(4)은 상기 기어 펌프(1)의 기어(10, 11)들의 회전축에 실질적으로 평행하게 배향되는 유동으로 상기 기어 펌프(1)에 증기를 공급하도록 구성된 거품화 장치.
4. 제 1 항에 따른 거품화 장치를 포함하는, 커피 기구 또는 에스프레소 기구와 같은 음료 메이커.
5. 우유와 같은 액체를 거품화하여 가열하는 방법으로서,
   유체에서의 압력을 증가시키면서, 펌핑 기능을 수행하도록 구성된, 특히 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로 유체를 능동적으로 변위시키도록 구성된 수단(1)은 액체와 가스를 혼합하고, 이에 의해 상기 액체를 거품화하기 위해 제공되며, 상기 액체와 상기 가스는 상기 펌핑 수단(1)의 유체 유입측에서 상기 펌핑 수단(1)으로 공급되고, 증기는 상기 펌핑 수단(1)의 유체 배출측에서 마찬가지로 상기 펌핑 수단(1)에 공급되는, 액체를 거품화하여 가열하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 펌핑 수단은 2개의 맞물림 기어(10, 11)들을 가지는 기어 펌프(1)를 포함하고, 증기는 상기 기어 펌프(1)의 유체 유입측으로부터 유체 배출측으로의 방향으로 보이는 바와 같이 상기 기어(10, 11)들의 맞물림 영역 바로 뒤로 공급되는, 액체를 거품화하여 가열하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 증기는 상기 기어 펌프(1)의 기어(10, 11)들의 회전축에 실질적으로 평행하게 배향된 유동으로 상기 기어 펌프(1)에 공급되는, 액체를 거품화하여 가열하는 방법.
8. 제 1 항에 따른 장치의 펌핑 수단(1)을 세척하기 위한 방법으로서,
   증기는 상기 장치(1)의 증기 공급 수단(4)에 의해 상기 펌핑 수단(1)에 공급되는, 거품화 장치의 펌핑 수단 세척 방법.
   

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