KR20120096835A

KR20120096835A - 커피 로스터 및 로스팅 제어방법

Info

Publication number: KR20120096835A
Application number: KR1020110016184A
Authority: KR
Inventors: 우종욱
Original assignee: 주식회사 스트롱홀드테크놀로지
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-08-31
Also published as: KR101217086B1; WO2012115448A2; WO2012115448A3

Abstract

커피 로스터 및 그 제어방법을 개시한다. 커피 로스터는 바닥에 다수의 통공 및 배출구가 형성되고, 커피생콩을 담는 원통형 챔버와, 커피생콩을 투입하기 위한 투입구가 설치되고, 챔버의 상부를 덮는 덮개와, 투입구를 개폐하기 위한 커피생콩 투입 개폐기와, 배출구를 개폐하기 위한 볶은 커피콩 배출 개폐기와, 챔버 내부에 설치되어 커피생콩을 교반하기 위한 수직축 회전날개 교반기와, 덮개에 설치된 히터와, 챔버의 바닥면 하방에 설치되어 다수의 통공을 통하여 챔버 내부의 공기를 흡입하여 배출하기 위한 사이클론 배출기와, 챔버 내부에 설치된 온도센서와, 제어부를 포함한다. 제어부는 온도센서를 통하여 히터를 제어하여 챔버 내부를 예열온도로 예열시키고, 투입 개폐기를 제어하여 투입구를 통하여 예열된 챔버 내부로 커피생콩을 투입시키고, 교반기를 통하여 커피생콩이 골고루 균일하게 가열되도록 히터를 제어하여 커피생콩을 로스팅하고, 로스팅 과정에서 크랙 발생이후 크랙발생을 억제하기 위한 로스팅 온도를 하강시키기 위하여 히터를 오프시킨 상태에서 투입 개폐기를 개방하고 사이클론 배출기를 작동시켜서 외부의 찬 공기가 챔버 투입구 - 챔버 내부 - 챔버 바닥 경사면 통공들을 순으로 상부로부터 하부로 흐르도록 하고, 로스팅이 완료되면 배출 개폐기를 개방하여 볶아진 커피콩을 외부로 배출하도록 제어하는 프로그램을 실행한다.

Description

커피 로스터 및 로스팅 제어방법{Coffee Roaster and Methof for Controlling thereof}

본 발명은 커피 로스터 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직축 회전날개 교반에 의한 커피콩을 볶는 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근에 커피콩과 같은 커피를 전문 커피숍이나 가정에서 손쉽게 자동으로 볶을 수 있는 커피 로스터 또는 커피 로스터가 소개되고 있다.

이와 같은 커피 로스터는 온도센서와 마이크로컴퓨터를 이용하여 로스팅 운전모드를 세팅하면 자동으로 커피콩을 볶아 준다.

종래의 업소용 자동 커피 로스터는 주로 수평 회전 드럼식으로 드럼을 정역 회전시켜 원두가 골고루 잘 볶아지도록 교반하는 방식이다(등록특허 제342091호, 등록특허 제369539호, 등록특허 제463341호, 등록특허 제804106호, 등록특허 제887985호, 등록특허 제963695호, 공개특허 제2009-30655호, 공개특허 제2010-38802호).

종래의 가정용 자동 커피 로스터는 주로 수직형으로 원통형 챔버 내부에 교반을 위한 바람을 송풍하거나 회전날개를 회전시켜 원두를 교반하는 방식이다(등록특허 제135197호, 등록특허 제163116호, 등록특허 제264356호, 등록특허 제321351호, 등록특허 제918037호, 공개특허 제2002-40462호).

가정용으로 많이 사용되는 수직형은 구조적으로 수직축을 중심으로 수직으로 부품들을 실장할 수 있으므로 소형 제작이 가능하나 단순한 회전날개로 원두를 교반하기 때문에 한꺼번에 많은 량의 원두를 균일하게 볶기에는 한계가 있으므로 회전날개의 교반능력에 의해 한번에 볶을 수 있는 원두량이 제한되는 문제가 있었다.

한편 업소용으로 사용되는 수평 회전 드럼식은 드럼을 회전하기 때문에 1kg 이상의 다량의 원두를 균일하게 볶을 수 있으므로 한번에 볶을 수 있는 원두량을 가변적으로 조절이 가능하다는 이점이 있지만 드럼을 회전시키는 구조상 소형제작이 곤란하고 소음 발생이 크고 무게가 무겁고 설치 공간을 많이 차지하는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다량의 원두를 균일하게 볶을 수 있는 수직축 회전 날개 교반식 커피 로스터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수직축 회전 날개 교반식 커피 로스터를 최적으로 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 설치 공간을 최소화하고 운반이 용이한 업소용 커피 로스터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전력 소모를 줄일 수 있는 커피 로스터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 또한 본 발명의 커피 로스터는 바닥에 다수의 통공 및 배출구가 형성되고, 커피생콩을 담는 원통형 챔버와, 커피생콩을 투입하기 위한 투입구가 설치되고, 챔버의 상부를 덮는 덮개와, 투입구를 개폐하기 위한 커피생콩 투입 개폐기와, 배출구를 개폐하기 위한 볶은 커피콩 배출 개폐기와, 챔버 내부에 설치되어 커피생콩을 교반하기 위한 수직축 회전날개 교반기와, 덮개에 설치되어 챔버 내부의 커피 생콩을 가열하기 위한 히터와, 챔버의 바닥면 하방에 설치되어 다수의 통공을 통하여 챔버 내부의 공기를 흡입하여 배출하기 위한 사이클론 배출기와, 챔버 내부에 설치되어 챔버 내부 온도 및 커피콩 온도를 측정하기 위한 온도센서와, 제어부를 포함한다. 제어부는 온도센서를 통하여 히터를 제어하여 챔버 내부를 예열온도로 예열시키고, 투입 개폐기를 제어하여 투입구를 통하여 예열된 챔버 내부로 커피생콩을 투입시키고, 교반기를 통하여 커피생콩이 골고루 균일하게 가열되도록 히터를 제어하여 커피생콩을 로스팅하고, 로스팅 과정에서 크랙 발생이후 크랙발생을 억제하기 위한 로스팅 온도를 하강시키기 위하여 히터를 오프시킨 상태에서 투입 개폐기를 개방하고 사이클론 배출기를 작동시켜서 외부의 찬 공기가 챔버 투입구 - 챔버 내부 - 챔버 바닥 경사면 통공들을 순으로 상부로부터 하부로 흐르도록 하고, 로스팅이 완료되면 배출 개폐기를 개방하여 볶아진 커피콩을 외부로 배출하도록 제어하는 프로그램을 실행한다.

본 발명에서 챔버는 주변 경사면에 다수의 통공이 형성된 접시형 바닥판과 상기 바닥판 에지로부터 상방향으로 연장된 원통형 측벽을 가지며 회전말개 교반기는 챔버 중심선 상에 배치된 회전축과, 회전축에 고정되고 접시형 바닥판의 중앙 평탄면에 쌓인 커피를 주변 경사면 방향으로 밀어내는 회전날개와, 원통형 측벽에 일단이 고정되고 회전날개의 높이 보다 높게 쌓인 커피를 챔버 중심방향으로 가이드 하는 가이드 날개를 포함한다.

따라서 바닥 하층의 커피가 회전날개에 의해 중심에서 가장자리로 밀어내고 밀어낸 커피는 경사면을 타고 상층으로 올라가고 상층으로 올라간 커피는 가이드 날개에 의해 다시 중심으로 이동되는 순환과정을 통해 커피가 상하 구분없이 잘 교반될 수 있으므로 균일하게 볶아진다. 한번에 볶을 수 있는 커피의 양은 가이드 날개의 날개 높이로 세팅된 범위 내에서 가변적으로 조절할 수 있다.

여기서 회전날개는 회전축에 고정되고 접시형 바닥판의 중앙 평탄면에 제1높이로 쌓인 저층 커피들을 주변 경사면 방향으로 밀어내는 적어도 하나 이상의 나선형 날개판을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 회전날개는 회전축에 고정되고 나선형 날개판를 타고 넘어서 제2 높이로 쌓인 중층 커피들을 주변 경사면 방향으로 밀어내는 적어도 하나 이상의 직선형 날개판을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 회전날개는 접시형 바닥판의 중앙 평탄면과 주변 경사면이 접하는 중앙 평탄면의 에지에 쌓인 커피를 밀어주는 적어도 하나 이상의 보조 날개판를 포함할 수도 있다.

본 발명에서 가이드 날개는 챔버 중심으로 갈수록 곡률반경이 줄어드는 적어도 하나 이상의 나선형 날개판으로 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 챔버는 원통형 측벽 상단에 결합된 원판형 챔버 덮개를 구비하고, 수직축은 바닥판 중심과 챔버 덮개의 중심 사이에 회전 가능하게 설치되고, 챔버 덮개 상부면에 설치된 모터의 회전축과 축이음된다. 여기서 축이음은 죠 커플링을 사용한다.

이와 같은 구조는 모터를 챔버 덮개 상부에 위치시킴으로서 로스터의 설계를 단순화시킬 수 있으며, 죠 커플링은 단열재를 삽입하는 것에 의해 수직축을 통해 모터까지 열이 전달되는 것을 차단시킬 수 있으며 단순하면서도 회전축과 모터축의 축이음을 용이하게 하며 동력전달이 우수하고 충격완화, 진동흡수 및 내마모성 특성이 매우 우수하다.

본 발명에서는 챔버 덮개 하부면에 챔버 내부를 가열하기 위한 적어도 하나 이상의 할로겐 램프 히터를 설치한다. 챔버 덮개 하부면과 할로겐램프 히터 사이에는 반사판이 설치된 것이 바람직하다.

할로겐램프는 로스터의 소형화를 가능하게 하고 복사열과 원적외선을 조사하여 짧은 시간에 커피의 내부까지 골고루 로스팅이 가능하여 전체적인 로스팅 시간을 단축시키면서 에너지 소모량을 줄일 수 있다.

챔버 바닥판 하방에는 껍질 호퍼가 설치되고, 수직축은 바닥판을 관통하여 껍질호퍼의 내부 공간까지 연장되고 이 연장축에 고정되고 껍질 호퍼의 내측 경사면에 쌓인 껍질을 긁어내기 위한 날개판을 더 구비한 것이 바람직하다. 또한 껍질 호퍼의 중앙에는 배출구가 형성되고 이 배출구에 배출덕트를 통하여 사이클론이 결합되어 배기가스와 껍질을 분리하여 가스는 외부로 배출하고 껍질은 껍질통에 수거된다.

이와 같은 구조는 로스팅 과정에서 생긴 커피의 껍질이 경사면의 다수의 통공을 통하여 하방의 껍질 호퍼로 자연스럽게 떨어지고 배기과정에서 껍질 호퍼에 쌓인 껍질들은 사이클론에서 분리되어 껍질통으로 수거되므로 챔버 내의 껍질을 완벽하게 제거할 수 있다.

본 발명에서 온도센서는 덮개에 일단이 설치되고 회전날개 높이까지 타단이 하방으로 연장되어 적어도 커피의 쌓인 높이 보다 더 낮은 높이에 배치된다. 따라서 예열단계에서는 온도센서의 타단이 노출되므로 할로겐 램프 히터의 열과 빛이 동시에 직접 가해져 챔버 내부의 온도를 측정하고 커피가 챔버 내부에 채워져 볶는 과정에서는 온도센서의 타단이 커피에 의해 히터열이 직접 가해지지 않고 커피와 집적 접촉되므로 커피 온도를 측정할 수 있어서 부품 수를 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 로스팅 장치는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스팅부가 설치된 로스팅 통과, 로스팅 통에 인접하여 설치되고 커피 로스팅부의 배출구와 배기덕트로 연결된 싸이클론이 설치된 배기통과, 로스팅 통과 배기통 사이에 인접하여 설치되고 커피 로스팅부의 커피 배출구를 통해 배출된 커피를 냉각시키기 위한 냉각통이 일체로 결합되고, 이들 일체 구조의 바닥면에는 복수의 캐스터가 설치된 것을 특징으로 한다.

그러므로 설치공간을 많이 차지하지 않으며 캐스터에 의해 이동이 용이하므로 커피전문업소 등에 설치가 용이하다.

또한 본 발명의 제어방법은 온도센서를 통하여 히터를 제어하여 챔버 내부를 예열온도로 예열시키는 단계와, 예열이 완료되면 투입 개폐기를 개방하여 호퍼에 담겨진 커피생콩을 챔버 내부로 투입시키는 단계와, 투입 개폐기를 폐쇄시킨 상태에서 수직축 회전날개 교반기를 통하여 투입된 커피생콩이 골고루 균일하게 가열되도록 교반하면서 히터를 제어하여 로스팅하는 단계와, 로스팅 하는 과정에서 커피콩에 크랙이 발생하면 크랙 발생을 억제하기 위하여 히터를 오프시킨 상태에서 투입 개폐기를 개방하고 사이클론 배출기를 작동시켜서 외부의 찬 공기가 챔버 투입구 - 챔버 내부 - 챔버 바닥 통공들을 순으로 상부로부터 하부로 흐르도록 하여 챔버 내부의 온도를 하강시키는 과정을 적어도 1회 이상 반복하는 단계와, 로스팅이 완료되면 배출 개폐기를 개방하고 상기 수직축 회전날개 교반기를 회전시켜 볶아진 커피콩을 챔버 외부로 배출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스터는 가정이나 커피 전문 업소 등에서 간단하게 커피콩과 같은 커피를 다양한 양으로 자동으로 볶을 수 있으며 좁은 설치공간에도 용이하게 설치할 수 있으며 이동이 용이하다.

도 1은 본 발명에 의한 커피 로스터의 바람직한 일실시예의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 커피 로스터의 정면도이다.
도 3은 도 1의 커피 로스터의 분해 사시도이다.
도 4는 챔버 내에 회전날개 교반기가 설치된 챔버 측단면도이다.
도 5는 도 4의 챔버 덮개를 설명하기 위한 챔버 덮개 저면도이다.
도 6은 도1의 커피 로스터의 회전 날개 교반기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6의 회전날개 교반기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 1의 커피 로스터의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 도 1의 커피 로스터의 동작을 설명하기 위한 디스플레이 화면 상태 순서도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 커피 로스터의 바람직한 일실시예의 외관 사시도이고, 도 2는 정면도이고, 도 3은 분해 사시도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 커피 로스터(10)는 크게 로스팅 원통(100), 배기 원통(200), 냉각 원통(300)이 일체로 조립된 것으로 바닥에는 이동이 용이하도록 캐스터(12)를 설치한 것이다.

로스팅 원통(100) 내부에 수직축 회전날개 교반식 커피 로스팅부가 설치되고 상면에는 호퍼(102)가 설치되고 측면에는 챔버 내부를 들여다 볼 수 있는 투시창(104)이 형성되고 투시창(104) 아래에 커피콩 배출용 슈트(chute)(106)가 돌출된다.

배기 원통(200) 내부에 사이클론 배출기가 설치되고 측면에는 표시창(202), 5개의 작동버튼들(204) 및 전원스위치(206)가 설치된다. 하단 측벽에는 서랍식 껍질통(208)이 설치된다.

냉각 원통(300)은 로스팅 원통(100)과 배기 원통(200) 사이에 인접하여 설치되고 냉각팬 유니트(302) 상에 냉각 통(304)이 재치된다. 냉각통(304)은 슈트(106)에서 떨어지는 커피콩을 담을 수 있는 위치에 배치된다.

로스팅 원통(100)은 지지통체(108), 상부 케이스(110), 케이스 덮개(112)를 포함한다. 케이스 덮개(112)의 저면에는 냉각팬(114)이 설치되고, 케이스 덮개(112)에는 다수의 냉각 통공들(116)과 사각 결합공(118)이 각각 형성된다. 로스팅 원통(100)의 내부에는 챔버(120)가 설치된다.

도 4는 챔버 내에 회전날개 교반기가 설치된 챔버 측단면도이고, 도 5는 도 4의 챔버 덮개를 설명하기 위한 챔버 덮개 저면도이다.

챔버(120)는 원통 측벽(122), 경사판(124) 및 덮개(126)로 구성된다.

챔버(120)의 평평한 바닥면과 원통 측벽(122)이 결합되는 구석을 따라 깔대기 형상의 경사판(124)이 설치된다. 따라서 챔버(120) 바닥판(128)의 중앙부는 평평한 면을 형성하고 주변부는 경사면을 형성하게 된다. 경사판(124)에 의해 가려진 바닥면(129)에는 호형상의 장공(129a)들이 형성된다. 그러므로 경사판(124)에 형성된 다수의 통공(124a)들 및 호형 장공(129a)들을 통하여 껍질이 챔버 하방으로 떨어지게 된다.

덮개(126)에는 2개의 할로겐 램프 히터 설치 장공(126a)과 투입관 연결용 투입구(126b), 온도센서 설치용 통공 및 회전축공 등이 형성된다.

온도센서(145)는 덮개(126)에 일단이 설치되고 직선형 날개판(136) 높이까지 타단이 하방으로 연장되어 적어도 커피콩의 중간층 높이에 배치된다. 따라서 하나의 온도센서로 챔버 내의 온도와 커피콩의 온도를 측정할 수 있어서 온도센서의 수를 줄일 수 있다.

덮개(126)의 중심 축공 상에는 모터 지지대(150)가 설치되고 모터 지지대(150) 상에 모터(152)가 설치된다. 모터(152)는 모터 지지대(150)에 의해 덮개(126)로부터 일정 공간부를 두고 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 수직 축(132)은 모터 축과 죠 커플링(154)을 통하여 축이음 된다. 챔버(120)내에 설치된 수직 축(132)에 직접 히터 열이 가해지지만 죠 커플링(154)에 삽입되는 단열재에 의해 모터로 전달되는 열은 차단된다.

덮개(126)의 장공(126a)에는 히터모듈(160)이 설치된다. 히터모듈(160)은 장공(126a)을 덮는 지지판(162)과 지지판(162)에 양단이 고정되고, 덮개 저면으로부터 하방으로 돌출된 U자형 할로겐램프(164)와 덮개 저면으로부터 일정 간격을 두고 이격되게 설치된 반사판(166)을 포함한다. 도 5에 도시한 바와 같이 반사판(166)에는 두개의 장공(166a), 투입구(166b), 축공(166c), 온도센서 설치용 통공(166d)이 각각 형성된다.

반사판(166)은 할로겐램프(164)의 수평부분만 하방으로 돌출될 정도의 높이로 덮개(126)의 저면으로부터 이격된다. 그러므로 할로겐램프(164)를 기계적 충격으로부터 보호하고 할로겐램프(164)에서 방사된 열과 빛을 챔버 바닥으로 반사시켜서 커피콩에 보다 많은 열과 빛이 조사되게 하며 덮개 상방으로 열이 전달되는 것을 차단하는 역할을 하여 챔버 내의 열효율을 향상시킨다.

덮개(126)의 투입구(126b)와 케이스 덮개(112)의 사각 결합공(118) 사이에는 투입 개폐기 모듈(170)이 설치된다. 투입 개폐기 모듈(170)은 투입관(172), 투입 개폐기(174), 개폐기 작동모터(176)를 포함한다. 투입관(172)의 상단에는 투입 개폐기(174)가 설치되고 투입 개폐기(174)는 개폐기 작동 모터(176)에 의해 투입관을 개폐한다. 투입관(172)의 상단에는 호퍼(102)가 결합된다.

챔버(120) 하단에는 껍질 호퍼(180)가 결합된다. 껍질호퍼(180)는 깔대기 형상으로 중앙에 배출구(182)가 형성되고 상단에 플랜지(184)가 형성되어 지지통체(108)의 상단 걸림턱(108a)에 걸쳐 나사 조립된다. 배출구(182)에는 연결용 배기덕트(186)가 결합된다.

챔버(120) 저면과 껍질 호퍼(180) 사이에는 공간부가 형성되고 수직축(132)의 일단은 바닥면을 관통하여 이 공간부까지 연장되고 그 종단에 날개판(188)이 고정된다. 날개판(188)은 수직축(132)과 같이 회전하면서 호퍼(180)의 경사면에 쌓인 껍질을 긁어내어 배출구(182)로 떨어뜨린다.

챔버(120)의 바닥면에는 경사판(124)과 접하는 에지부위에 커피콩 배출구(129b)가 형성되고 이 배출구에 배출 개폐기 모듈(190)이 결합된다.

배출 개폐기 모듈(190)은 슈트(106), 슬라이딩 개폐기(194), 개폐 작동 모터(196)를 포함한다. 슈트(106)의 상단과 배출구(129b) 사이에는 슬라이딩 배출 개폐기(194)가 설치되고 슬라이딩 배출 개폐기(194)는 개폐기 작동 모터(196)에 의해 배출구(129b)를 개폐한다. 슈트(106) 종단 하방에는 냉각통(304)이 배치된다.

챔버(120)의 측벽 투시창과 과 상부 케이스의 투시창 사이에 투시모듈(198)이 설치된다. 투시모듈(198)은 투시통(198a)과 투명판(198b)을 포함한다. 투명판(198b)은 챔버(120) 측벽 투시창에 설치되어 내부 열기가 외부로 전달되는 것을 차단하면서 챔버(120) 내부가 보이도록 내열성이 우수한 유리 또는 강화 투명 플라스틱 재질로 형성된다. 투시통(198a)은 사각튜브형상으로 내면이 모두 경면 처리된 스테인레스 금속판으로 구성되어 챔버 내부를 반사시켜 보다 넓은 면적을 볼 수 있도록 한다.

수직축 회전날개 교반기(130)가 챔버(120)의 중심선 상에 배치된다. 수직축 회전날개 교반기(130)는 수직축(132), 나선형 날개판(134), 직선형 날개판(136), 보조날개판(138) 및 가이드 날개판(140)을 포함한다.

도 6은 도4의 커피 로스터의 회전 날개 교반기를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6의 회전날개 교반기를 설명하기 위한 평면도이다.

수직축(132)은 일단이 챔버 바닥판 중심에 회전가능하게 설치되고 타단이 덮개(126) 중심에 회전 가능하게 설치된다.

나선형 날개판(134)은 한 쌍으로 수직축(132)을 중심으로 회전대칭으로 배치되고 중심에서 멀어질수록 큰 곡률반경을 갖는다. 그러므로 바닥면으로부터 나선형 날개판의 높이까지 쌓인 바닥층 커피콩들이 나선형 날개판(134)의 회전시 날개판을 타고 중심으로부터 외곽으로 밀려나게 된다.

직선형 날개판(136)은 두 쌍으로 수직축(132)을 중심으로 서로 회전대칭으로 90도 간격으로 배치되고 나선형 날개판(134)의 높이로부터 일정 높이까지의 중간층 커피콩들을 회전방향으로 밀어주는 역할을 한다.

보조날개판(138)은 한 쌍으로 수직축(132)을 중심으로 회전대칭으로 배치되고 직선형 날개판(136)과 동일 높이로 위치하며 종단부(138a)가 바닥면을 향하여 하방으로 연장되어 평탄한 바닥면과 경사면이 만나는 에지부위의 남겨진 커피콩들이 배출구(129b)로 배출되도록 하는 역할을 한다.

가이드 날개판(140)은 챔버 내측벽(122)에 일단이 고정되고 타단은 수직축(132)방향으로 갈수록 곡률반경이 작아지는 나선형으로 직선형 날개판(134)의 높이 보다 높은 위치에 배치된다.

따라서 직선형 날개판(134)에 의해 회전되는 중간층 커피콩들 상에 쌓여서 같이 회전되는 상층부의 커피콩들은 회전 도중에 가이드 날개판(140)에 걸리게 되고 가이드 날개판의 나선방향으로 밀려서 외곽으로부터 수직축 방향으로 가이드된다.

즉 교반기(130)는 바닥 하층의 커피콩들을 나선형 날개(132)에 의해 중심에서 가장자리로 밀어내고 가장자리로 밀려난 커피콩들은 경사판(124)의 경사면을 타고 상층으로 올라가고 상층으로 올라간 커피콩들은 직선형 날개판(134)에 의해 회전하는 중간층 커피콩 상에 올려져 회전하다가 가이드 날개판(140)에 걸려서 가장자리로부터 중심을 향하여 다시 이동되는 순환과정을 거치게 된다.

그러므로 상부에서 하방으로 조사되는 할로겐램프의 복사열에 의해 상층부의 커피콩들이 직접적으로 커피콩 내부의 온도가 상승하게 되고 온도가 상승된 커피콩들은 중심에서 하층으로 이동되고 가장자리에서 하층에서 상층으로 이동되는 순환 교반에 의해 균일하게 잘 볶아지게 된다.

또한 할로겐램프에서 원적외선이 방출되므로 방사된 원적외선은 커피콩 내부 깊숙이 전달되므로 커피콩의 표면과 내부가 거의 동시에 순간적으로 동일 온도조건에서 볶아지게 되므로 복사열과 빛에 의해 커피콩의 풍미를 한층 높일 수 있으며 볶는 시간을 단축시킬 수 있으므로 기존의 열풍방식에 비하여 전력 사용량을 절감시킬 수 있다.

한번에 볶을 수 있는 커피의 양은 가이드 날개의 날개 높이로 세팅된 범위 내에서 가변적으로 조절할 수 있다. 또한 가이드 날개의 높이를 조절하여 한번에 볶는 양을 세팅시킬 수도 있다.

챔버(120)와 상부 케이스(110) 사이에는 공간부가 형성되고 이 공간부에는 단열재가 충진된다. 따라서 챔버(120)는 상부 케이스(110), 케이스 덮개(112), 껍질 호퍼(180) 등으로 둘러싸여 열손실을 최소화하고 외부로 열전달을 최소화함으로써 접촉에 의한 화상 위험 요소 등을 제거할 수 있다.

또한 챔버(120)의 덮개(126)와 케이스 덮개(112) 사이에 모터(152)가 배치되므로 모터(152)에 열전달을 최소화하기 위하여 모터 지지대(150), 죠 커플링(154)을 사용하고, 덮개(126) 저면에 반사판(166)을 설치하여 상방으로 열이 전달되는 것을 최소화하며 케이스 덮개(112)에는 냉각팬(114)을 설치하여 모터(152)를 냉각시켜 모터(152)를 열충격으로부터 보호하는 구조를 채택하고 있다.

배기원통(200)은 지지통체(210), 상부 케이스(212), 케이스 덮개(214)로 구성된다.

지지통체(210)와 지지통체(108)의 측벽 일부가 제거되어 내부공간이 서로 연통되고 이 공간부를 통하여 배기덕트(186)가 설치된다.

지지통체(210)에는 사이클론 배기모듈(220)이 설치된다. 사이클론 배기모듈(220)은 사이클론 통체(222), 사이클론 팬(224), 댐퍼(226)를 포함한다. 사이클론 통체(222)의 유입구에는 배기덕트(186)가 연결되고, 하방 배출구에는 껍질 통틀(228)이 조립되고, 상방 배기구에는 사이클론 팬(224)이 연결된다. 따라서 껍질 호퍼(180), 배기덕트(186)를 통해 배기가스와 함께 껍질이 유입되고 유입된 껍질은 가스와 분리되어 하방 배출구를 통해 껍질통(208)으로 수거된다. 배기가스는 사이클론 팬(224) 및 댐퍼(226)를 거쳐서 외부로 배출된다.

상부 케이스(212)에는 표시구(212a), 전원버튼 설치구(212b), 작동버튼 설치구(212c) 등이 형성된다. 이들 통공에 매칭되어 버튼들(204, 206) 및 동작상태 디스플레이(202)가 설치된 인터페이스 보드(230)가 설치된다. 지지통체(210)에는 제어모듈(240)이 설치된다.

냉각 원통(300)은 지지통체(302), 냉각통(304), 그믈망판(306), 냉각팬(308)을 포함한다. 지지통체(302) 상단에는 흡기구(302a)가 형성되고 이 흡기구(302a)에는 그믈망판(306)이 설치되며, 내부에 냉각팬(308)이 배치된다. 그러므로 바닥에 다수의 통공이 형성된 냉각통(304)을 지지통체(302) 상에 올려놓고 냉각팬(308)을 작동시키면 냉각통(304), 그믈망판(306)을 통하여 공기가 냉각팬(308)으로 흡입되어 배기구를 통해 배기된다.

도 8은 도 1의 커피 로스터의 동작을 설명하기 위한 블록도이고, 도 9는 도 1의 커피 로스터의 동작을 설명하기 위한 디스플레이 화면 상태 순서도이다.

도면을 참조하면 제어부(400)는 제어모듈(240) 내에 구성되고 마이크로 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서, 클록발생기 및 전원부를 포함하고 본 발명에 의한 커피 로스팅 프로그램을 수행한다. 제어부(400)는 투입개폐기(176), 온도센서(145), 할로겐램프히터(164), 배출개폐기(196), 사이클론 팬(224), 댐퍼(226), 디스플레이(202), 명령 입력부(232), 메모리(402), 교반모터(152), 모터냉각팬(114) 및 냉각통팬(308)과 전기적으로 연결되어 신호를 입력받고 제어신호를 공급한다. 디스플레이(202) 및 명령입력부(232)는 인터페이스보드 상에 구성되고 명령입력부(232)는 전원버튼 및 작동버튼들의 키신호를 입력한다. 메모리(402)는 제어부(400)와 함께 제어모듈(240) 상에 구성되며 프로그램 데이터 및 프로세싱 데이터를 저장한다.

도 8에 도시한 디스플레이 상태 표시 흐름도를 참조하여 커피 로스팅 프로그램의 구성을 설명하면 다음과 같다.

초기에 전원을 투입하여 시스템을 부팅시키면 제어부(400)는 시스템을 초기화하고 디스플레이(202)에 제품로고와 프로그램버전이 표시된다(S100).

이어서 메인화면에서 선택메뉴화면이 표시된다. 선택메뉴화면에서는 자동/수동/저장/테스트의 네가지 동작모드를 명령입력부(232)의 작동버튼들을 통해 선택할 수 있다(S102).

S102단계에서 자동모드를 선택하면 생두 선택화면이 표시된다(S104). 생두 종류로는 NICARAGUA/SANTOS/MANDELING/COLOMBIA/TANZANIA/GUATEMALA 등의 생두 원산지를 선택할 수 있다. 물론 여기서 원산지 종류표시뿐만 아니라 생두의 색상값을 선택하는 것도 가능하다.

S104단계 이후에 자동모드 세팅화면을 표시한다(S106). 자동모드세팅화면은 예열/1차크랙/2차크랙/색상에 대하여 각 항들에 대해서 10단계로 온도조건을 가변시키면서 세팅할 수 있다. 여기서 각 단계별 온도는 2도의 변화량을 줄 수 있다.

S106단계에서 세팅이 완료되면 로스팅 시작명령을 하달하면 제어부(400)는 할로겐램프히터(164)를 가열하여 챔버 내부의 온도를 실시간으로 10%단위로 디스플레이(202)에 표시하면서 설정된 목표 예열온도까지 챔버 내부를 예열한다(S108). 디스플레이(202)에는 목표온도와 현재온도를 비교할 수 있도록 표시한다.

100% 도달시 버저음을 발생하고 예열완료 후 디스플레이에 "예열이 완료되었습니다. 생두를 호퍼에 올려주세요. 투입준비가 되었으면 엔터버튼을 눌러주시고 투입구를 확인해 주세요"라는 메시지를 표시하고 대략 5분정도 지나도 별다른 지시가 없으면 예열을 중단하고 메인메뉴로 복귀한다(S110).

S110단계에서 엔터버튼을 누르면 제어부(400)에서는 투입개폐기(176)를 개방하여 호퍼(102)내의 생두를 챔버 내부로 투입한다. 8초정도 지나면 투입 개폐기(176)를 닫고 할로겐램프히터(164)를 가동하고 교반모터(152)를 통하여 교반날개(130)를 회전시켜 커피콩을 교반시킨다(S112).

설정된 1차 크랙 도달 온도값을 10단계로 나누어 10%씩 진행상태를 디스플레이에 표시하면서 생두가 직접 접촉되는 온도센서를 통하여 생두의 온도를 측정한다.

S112단계에서 설정된 1차크랙 온도에 도달되면 크랙 발생을 억제하기 위하여 할로겐램프히터(164)를 오프시키고 투입개폐기(176)를 개방한 상태에서 사이클론 팬(224) 및 댐퍼(226) 개방상태로 작동시켜서 챔버 내부의 열기를 배출하면서 동시에 외부의 찬공기를 챔버 내부로 흡입하여 신속하게 챔버 내부의 온도를 떨어드린다(S114).

대략 40초 정도 챔버 내부의 온도를 떨어뜨린 다음에 투입개폐기(176)를 닫고, 사이클론 팬(226)을 정지한 다음에 다시 할로겐램프히터(164)를 가동하여 챔버 내부의 온도를 2차크랙 설정온도까지 다시 상승시킨다(S116).

설정된 2차 크랙 도달 온도값을 10단계로 나누어 10%씩 진행상태를 디스플레이에 표시하면서 생두가 직접 접촉되는 온도센서를 통하여 생두의 온도를 측정한다.

S116단계에서 설정된 2차크랙 온도에 도달되면 크랙 발생을 억제하기 위하여 할로겐램프히터(164)를 오프시키고 투입개폐기(176)를 개방한 상태에서 사이클론 팬(224)을 작동시켜서 챔버 내부의 열기를 배출하면서 동시에 외부의 찬공기를 챔버 내부로 흡입하여 신속하게 챔버 내부의 온도를 떨어드린다(S118).

대략 40초 정도 챔버 내부의 온도를 떨어뜨린 다음에 투입개폐기(176)를 닫고, 사이클론 팬(224)을 정지한 다음에 다시 할로겐램프히터(164)를 가동하여 챔버 내부의 온도를 설정된 색상값 설정온도까지 다시 상승시킨다(S120).

설정된 색상 도달 온도값을 10단계로 나누어 10%씩 진행상태를 디스플레이에 표시하면서 생두가 직접 접촉되는 온도센서를 통하여 생두의 온도를 측정한다. 이 때 챔버 내부에 가스와 연기가 일정량 이상 차지 않도록 대략 3회에 걸쳐서 약 3초 내지 4초동안 사이클론 팬(224) 및 댐퍼(226)를 작동시켜서 챔버 내부의 연기와 가스를 간헐적으로 배기시킨다.

S120단계에서 설정된 색상온도 값에 도달하면 할로겐램프히터(164)를 오프시키고 투입개폐기(176)를 개방하고 사이클론 팬(224)을 작동시켜서 챔버 내의 연기 및 가스를 배기하면서 배출개폐기(196)를 개방하여 커피콩을 냉각통(304)으로 배출시킨다. 이때 교반날개는 계속 회전되어 챔버 바닥에 잔존하는 커피콩들을 보조날개판(138)에 의해 배출구(129b) 밖으로 남김없이 모두 배출시킨다.

동시에 냉각통(304)에 담겨진 커피콩을 냉각시키기 위하여 냉각팬을 작동시켜서 찬공기가 커피콩을 통하여 그믈망판을 통해 흐르도록 하여 쿨링시킨다. 쿨링시간은 원두 1.5kg에 대해서 대략 4분정도 소요된다(S122).

S122단계에서 쿨링이 종료되면 제어부는 저장모드를 표시한다(S124). 저장화면에는 커피콩의 종류, 저장페이지, 예열온도, 1차크랙온도, 2차크랙온도, 색상값온도 등의 볶음정보를 표시하고 저장을 원할 경우 해당 정보를 메모리(402)에 저장한다.

이상, 본 발명의 실시예들에 따른 커피 로스터 및 그 제어방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 도면 및 그에 대한 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 커피콩뿐만 아니라 다른 커피에 대해서도 해당 커피에 맞는 볶음 온도 조건 등을 프로그램할 수 있으므로 다양한 커피들을 볶을 수 있으며 청구범위에서 일부 구성요소의 추가 및/또는 생략 등의 설계 변경은 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 기술적 사상이 본 발명의 실시예들로 한정되어서는 아니될 것이다.

Claims

바닥에 다수의 통공 및 배출구가 형성되고, 커피생콩을 담는 원통형 챔버;
상기 커피생콩을 투입하기 위한 투입구가 설치되고, 상기 챔버의 상부를 덮는 덮개;
상기 투입구를 개폐하기 위한 커피생콩 투입 개폐기;
상기 배출구를 개폐하기 위한 볶은 커피콩 배출 개폐기;
상기 챔버 내부에 설치되어 상기 커피생콩을 교반하기 위한 수직축 회전날개 교반기;
상기 덮개에 설치되어 상기 챔버 내부의 커피 생콩을 가열하기 위한 히터;
상기 챔버의 바닥면 하방에 설치되어 상기 다수의 통공을 통하여 챔버 내부의 공기를 흡입하여 배출하기 위한 사이클론 배출기;
상기 챔버 내부에 설치되어 챔버 내부 온도 및 커피콩 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
상기 온도센서를 통하여 상기 히터를 제어하여 상기 챔버 내부를 예열온도로 예열시키고, 상기 투입 개폐기를 제어하여 상기 투입구를 통하여 예열된 챔버 내부로 커피생콩을 투입시키고, 상기 교반기를 통하여 커피생콩이 골고루 균일하게 가열되도록 상기 히터를 제어하여 상기 커피생콩을 로스팅하고, 로스팅 과정에서 로스팅 온도를 하강시키기 위하여 상기 히터를 오프시킨 상태에서 상기 투입 개폐기를 개방하고 상기 사이클론 배출기를 작동시켜서 외부의 찬 공기가 챔버 투입구 - 챔버 내부 - 챔버 바닥 통공들 순으로 상부로부터 하부로 흐르도록 하고, 로스팅이 완료되면 상기 배출 개폐기를 개방하여 볶아진 커피콩을 외부로 배출하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
제1항에 있어서, 상기 원통형 챔버는
주변 경사면에 다수의 통공이 형성된 접시형 바닥판과 상기 바닥판 에지로부터 상방향으로 연장된 원통형 측벽을 가지며,
상기 회전날개 교반기는
상기 챔버 중심선 상에 배치된 회전축;
상기 회전축에 고정되고 상기 접시형 바닥판의 중앙 평탄면에 쌓인 커피를 주변 경사면 방향으로 밀어내는 회전날개; 및
상기 원통형 측벽에 일단이 고정되고 상기 회전날개의 높이 보다 높게 쌓인 커피를 챔버 중심방향으로 가이드하는 가이드 날개를 구비한 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
제2항에 있어서, 상기 회전날개는
상기 회전축에 고정되고 상기 접시형 바닥판의 중앙 평탄면에 제1높이로 쌓인 저층 커피들을 주변 경사면 방향으로 밀어내는 적어도 하나 이상의 나선형 날개판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제3항에 있어서, 상기 회전날개는
상기 회전축에 고정되고 상기 나선형 날개판를 타고 넘어서 제2 높이로 쌓인 중층 커피들을 주변 경사면 방향으로 밀어내는 적어도 하나 이상의 직선형 날개판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전날개는
상기 접시형 바닥판의 중앙 평탄면과 주변 경사면이 접하는 중앙 평탄면의 에지에 쌓인 커피를 밀어주는 적어도 하나 이상의 보조 날개판를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제2항에 있어서, 상기 가이드 날개는
상기 챔버 중심으로 갈수록 곡률반경이 줄어드는 적어도 하나 이상의 나선형 날개판으로 구성된 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제2항에 있어서, 상기 챔버는
상기 수직축은 상기 바닥판 중심과 상기 챔버 덮개의 중심 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상기 챔버 덮개 상부면에 설치된 모터의 회전축과 축이음된 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제7항에 있어서, 상기 축이음은 죠 커플링인 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제1항에 있어서, 상기 히터는 할로겐램프 히터인 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제9항에 있어서, 상기 챔버 덮개 하부면과 상기 할로겐램프 히터 사이에는 반사판이 설치된 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제2항에 있어서, 상기 챔버의 바닥판 하방에는 껍질 호퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제11항에 있어서, 상기 수직축은 상기 바닥판을 관통하여 상기 껍질호퍼의 내부 공간까지 연장되고 이 연장축에 고정되고 상기 껍질 호퍼의 내측 경사면에 쌓인 껍질을 긁어내기 위한 날개판을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제11항에 있어서, 상기 껍질 호퍼의 중앙에는 배출구가 형성되고 이 배출구에 배출덕트를 통하여 상기 사이클론 배출기가 결합되어 배기가스와 껍질을 분리하여 가스는 외부로 배출하고 껍질은 껍질통에 수거하는 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
제2항에 있어서, 상기 온도센서는 덮개에 일단이 설치되고, 상기 회전날개 높이까지 타단이 하방으로 연장되어 적어도 커피의 쌓인 높이 보다 더 낮은 높이에 배치된 것을 특징으로 하는 수직축 회전날개 교반식 커피 로스터.
온도센서를 통하여 히터를 제어하여 챔버 내부를 예열온도로 예열시키는 단계;
예열이 완료되면 투입 개폐기를 개방하여 호퍼에 담겨진 커피생콩을 상기 챔버 내부로 투입시키는 단계;
상기 투입 개폐기를 폐쇄시킨 상태에서 수직축 회전날개 교반기를 통하여 투입된 커피생콩이 골고루 균일하게 가열되도록 교반하면서 상기 히터를 제어하여 로스팅하는 단계;
로스팅 하는 과정에서 커피콩에 크랙이 발생하면 크랙 발생을 억제하기 위하여 상기 히터를 오프시킨 상태에서 상기 투입 개폐기를 개방하고 사이클론 배출기를 작동시켜서 외부의 찬 공기가 챔버 투입구 - 챔버 내부 - 챔버 바닥 통공들을 순으로 상부로부터 하부로 흐르도록 하여 챔버 내부의 온도를 하강시키는 과정을 적어도 1회 이상 반복하는 단계; 및
로스팅이 완료되면 배출 개폐기를 개방하고 상기 수직축 회전날개 교반기를 회전시켜 볶아진 커피콩을 챔버 외부로 배출하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 커피콩 로스팅 제어방법.
수직축 회전날개 교반식 커피 로스팅부가 설치된 로스팅 원통;
상기 로스팅 원통에 인접하여 설치되고 상기 커피 로스팅부의 배출구와 배기덕트로 연결된 싸이클론이 설치된 배기원통; 및
상기 로스팅 원통과 배기원통 사이에 인접하여 설치되고 상기 커피 로스팅부의 커피 배출구를 통해 배출된 커피를 냉각시키기 위한 냉각 원통이 일체로 결합되고
이들 일체 구조의 바닥면에는 복수의 캐스터가 설치된 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치.