KR20140037010A - 추출 장치 및 밀봉 시스템 - Google Patents

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루이스 도이버
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루나 테크놀로지 시스템즈 엘티에스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 추출 재료를 갖춘 캡슐(51)을 수용하기 위한 브루잉 모듈(1)을 포함하는 추출 장치에 관한 것이다. 브루잉 모듈은 제1 브루잉 모듈 부품 및 제1 브루잉 모듈 부품에 대해 이동될 수 있는 제2 브루잉 모듈 부품을 포함하고, 제1 브루잉 모듈 부품 및 제2 브루잉 모듈 부품은 캡슐(51)로부터 추출 생성물을 토출시키기 위한 토출 장치(3)와 추출 유체를 캡슐(51) 내로 도입시키기 위한 도입 장치(4)를 구비한다. 본 발명에 따른 그러한 추출 장치를 위한 밀봉 시스템이 실질적으로 시일(61, 62)이 라인 또는 스트립 형상으로 캡슐(51)의 표면에 맞대어져 놓이는 그리고 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립 및/또는 하나의 원주 방향 밀봉 비드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

추출 장치 및 밀봉 시스템{EXTRACTION DEVICE AND SEALING SYSTEM}
본 발명은 캡슐 내에 수용된 추출 재료, 예를 들어 분쇄 커피로부터 음료 등을 준비하기 위한 추출 장치에 관한 것이다. 그것은 또한 그러한 추출 재료를 위한 밀봉 시스템 및 브루잉 모듈(추출 모듈)(brewing module)에 관한 것이다.
1회분(1회분량의) 패키징(portion packaging) 내에 존재하는 추출 재료로부터 음료 등을 준비하기 위한 추출 장치가 예를 들어 커피 머신 또는 에스프레소 머신으로서 알려져 있고, 높아가는 인기를 누리고 있다. 많은 해당하는 시스템에서, 1회분 패키징은 추출 재료가 기밀 방식으로 밀봉되는 캡슐로서 설계된다. 추출을 위해서, 일반적으로 캡슐 또는 캡슐의 내부에 존재하는 별개의 용기가 서로 대향하여 놓인 두 측에서 천공된다. 제1 측에서, 추출 유체 - 일반적으로 온수 - 가 주입기 장치(도입 장치)에 의해 도입된다. 제2 측에서, 추출 생성물이 추출 장치(토출 장치)에 의해 캡슐 밖으로 안내된다. 이는 이른바 브루잉 모듈(추출 모듈)(brewing module)로 달성된다. 이러한 브루잉 모듈은 캡슐이 내부에 수용되는 브루잉 챔버(추출 챔버)(brewing chamber)를 포함한다. 캡슐이 브루잉 모듈 내로 삽입되고 브루잉 챔버가 폐쇄되는 브루잉 모듈이 특히 인기 있으며, 여기에서 브루잉 과정 후 브루잉 챔버의 재차 개방에 의해, 캡슐이 브루잉 챔버로부터 자동으로 제거되고, 캡슐 용기 내로 방출된다. 자동 캡슐 방출 기능을 갖는 이러한 브루잉 모듈은 흔히 수평 브루잉 모듈로서 설계되며, 즉 캡슐 공급이 위로부터 달성되고, 브루잉 챔버의 폐쇄가 두 브루잉 챔버 부품의 수평 상대 운동이며, 브루잉 유체가 본질적으로 수평으로 유동하고, 캡슐 용기가 브루잉 챔버 아래에 형성된다. 브루잉 챔버가 물 주입기와 선회 레버를 갖춘 피스톤 사이에 형성되는 이른바 피스톤 캐리어 시스템이 마찬가지로 알려져 있다.
음료의 브루잉(brewing)시, 추출 유체는 흔히 예를 들어 10-20 바의 큰 압력 하에서 캡슐 내로 도입된다. 이에 의해, 추출 유체가 캡슐을 통해 제2 측에 도달하는 것과, 그것이 고압으로 인해 캡슐을 지나서 유동하지 않는 것이 중요하다. 이러한 이유로, 캡슐은 주입기 장치 및 추출 장치에 대해 밀봉되어야 하며, 여기에서 이들 시일은 조합될 수 있다.
일반적인 장치의 캡슐은 측방향으로 돌출된 칼라를 갖춘 원추형의 비커-같은 기본 형상을 갖는다. 이러한 칼라는 제1 일반적 과정에 따르면 밀봉시 중요한 기능을 갖는다. 환형 시일이 칼라의 영역에서 단부-표면상에 지지되며, 여기에서 칼라가 시일과 상대 요소 사이에 클램핑되도록 칼라도 역시 마찬가지로 환형의 상대-요소에 의해 지지된다. 제2 일반적 과정에 따르면, 밀봉은 단면이 원형인 비커의 원추형 측방향 표면이 브루잉 챔버 수용기의 상응하게 동일하게 형상화된 원추형 표면에 표면 방식으로 가압됨으로써 꼭 끼워 맞춤(snug fit)에 의해 달성된다. 비커의 칼라는 캡슐을 이러한 브루잉 챔버 수용기 내로 도입할 때 캡슐을 유지시키고 위치시키기 위해 필요하다.
이들 두 절차 방식은 가치가 있는 것으로 판명되었지만, 그것들은 단지 언급된 칼라를 갖춘 원추형 비커 형상의 캡슐에만 적합하다. 이러한 형상은 그것이 보관 및 수송시 상당히 큰 공간을 차지하고, 또한 재료에 따라 칼라가 기계적 사용 중 쉽게 손상될 수 있는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 원주 방향 칼라를 갖춘 이러한 비커 형상에 의존하지 않는 그리고 상이한 캡슐 형상 및 상이한 브루잉 챔버 기구에 적합한 그리고 그럼에도 불구하고 밀봉 기능을 신뢰성 있게 수행하는, 밀봉 시스템을 갖춘 추출 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명에 의해 달성된다.
본 명세서에서 논의되는 유형의 추출 장치는 특히 음료를 브루잉(brewing)하기에 적합하다. 그것은 예를 들어 커피 머신이다. 추출 장치는 추출 재료를 갖는 캡슐을 수용하기 위한 브루잉 모듈을 포함한다. 브루잉 모듈은 제1 브루잉 모듈 부품 및 제1 브루잉 모듈 부품에 대해 이동가능한 제2 브루잉 모듈 부품을 포함하며, 여기에서 제1 및 제2 브루잉 모듈 부품은 캡슐 밖으로의 추출 생성물의 토출을 위한 토출 장치와 추출 유체를 캡슐 내로 도입시키기 위한 도입 장치를 형성하며, 여기에서 도입 장치는 적어도 하나의 관통 팁을 포함한다. 추출 장치는 또한 추출 유체를 펌핑하기 위한 유체 펌프 및 선택적으로, 추출 유체를 캡슐 내로의 도입 전에 가열하기 위한 가열 장치를 포함한다. 추출 유체는 많은 경우에 물이고, 만약 추출 장치가 커피 머신 또는 티 머신(tea machine)이면, 그것은 또한 "브루잉 유체(brewing fluid)"로 불리운다.
본 발명에 따른 그러한 추출 장치는 본질적으로 그것이 도입 장치의 관통 팁 또는 관통 팁들을 둘러싸는 그리고 캡슐을 위치 설정 및 유지 방식으로 둘러싸는 시일 칼라와 적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립 및/또는 원주 방향 밀봉 비드를 포함하는 탄성 변형가능 시일을 갖춘 밀봉 시스템을 포함하고, 상기 밀봉 립 및/또는 밀봉 비드가 라인형 또는 스트립형 방식으로 캡슐의 표면상에 지지되고 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 것을 특징으로 한다. 캡슐 벽이 캡슐 내부 쪽으로 가압되는 것에 관하여, 이는 밀봉 립 또는 밀봉 비드의 위치에 지지하는 상대-요소가 존재하지 않고, 반면에 캡슐 벽이 밀봉 립 또는 밀봉 비드에 의해 캡슐 충전물 쪽으로 어느 정도(quasi) 가압되는 것을 의미한다.
이에 의해, 시일은 캡슐의 정확한 위치가 시일에 의해 결정되도록 추출 장치 내에서(특히 이것의 브루잉 모듈 내에서) 유지된다. 특히, 종래 기술과 대조적으로, 추출 장치는 캡슐을 부분적으로 둘러싸는 그리고 원주 방향 벽 상에 표면 방식으로 지지되는 특히 탄성 변형가능하지 않은 요소에 의해 형성되는 시트(seat)가 없다. 바람직한 실시 형태에서, 그것은 특히 도입 장치의 주입 플레이트(관통 팁이 그것으로부터 돌출되는 그리고 관통시 캡슐이 그것에 맞대어져 가압되는 플레이트)와 시일 사이에, 캡슐 벽 상에 지지되는 그리고 캡슐 상에 지지되는 비-탄성 요소가 없다.
이러한 개념은 음료, 예를 들어 에스프레소(espresso)를 브루잉하기 위해 요구되는 압력으로, 앤빌(anvil) 또는 꼭 끼워 맞춤의 필요 없이, 필요한 밀봉 기능을 얻기 위해 그러한 원주 방향 립 시일의 사용이 가능하다는 상당히 놀라운 인식에 기초한다.
기술된 유형의 시일이 도입 장치에 존재한다. 이러한 주입측 시일은 캡슐 내로 도입될 브루잉 유체가 캡슐 내로 가압되는 것과는 다른 상이한 경로를 취하지 못하도록 방지하는 목적을 갖는다. 주입측에 형성되는 압력은 특히 크다. 본 발명은 PCT/CH2010/000098에 상세히 기술된 바와 같이, 브루잉 유체가 채널을 구비한 관통 팁을 통해 주입되지 않는 주입 시스템과 조합되어 특히 유리하다. 반면에, 그러한 시스템의 경우, 관통 팁은 캡슐을 관통하는 역할을 한다. 브루잉 유체는 관통 팁 부근에서 그리고 관통 팁에 의해 생성되는 개구를 통해 그러나 관통 팁을 지나서 캡슐 내로 도입된다. 특히, 이어서 브루잉 유체를 위한 도입 개구가 캡슐 벽이 그것 상에 위치되는 평면 내에 놓일 수 있다. 그러한 시스템은 관통 시스템에 관해, 특히 플라스틱 벽을 갖춘 더욱 환경 친화적인 캡슐의 관통 시스템에 관해 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 그것들은 압력의 일부가 추출 재료에 의해 감쇠되는, 팁을 통해 직접 캡슐의 내부로 주입하는 경우와는 달리, 브루잉 유체의 전체 압력이 밀봉 시스템에 가해지는 효과를 갖는다.
또한, 밀봉 시스템은 바람직하게는 또한 토출 장치 측에서 적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립 및/또는 원주 방향 밀봉 비드를 갖춘 기술된 유형의 시일을 포함하며, 이때 상기 립 및/또는 비드는 라인형 또는 스트립형 방식으로 캡슐의 표면상에 지지되고 캡슐 벽을 캡슐의 내부 쪽으로 가압시킨다. 바람직하게는, 이러한 추출측 시일은 또한 캡슐을 위치 설정 방식으로 둘러싸는 시일 칼라를 포함한다. 이러한 추출측 시일은 예를 들어 마찬가지로 관통 팁으로부터 국소적으로 분리되는 할당된 토출 개구를 갖춘 추출측 관통 팁을 둘러싸고, 캡슐로부터 나오는 유체를 예상된 도관에 공급하는 그리고 그것이 캡슐을 지나 다른 경로를 취하지 못하도록 방지하는 목적을 갖는다.
주입측 시일 및 선택적으로 또한 추출측 시일은 각각 도입 장치 또는 토출 장치 상에 체결되고, 두 브루잉 모듈 부품의 서로에 대한(따라서 특히 토출 장치에 대한 도입 장치의) 운동에서, 시일 또는 시일들은 그것들을 따라 이동된다.
주입측 시일 및 경우에 따라 또한 추출측 시일은 탄성적이고, 특히 탄성중합체로 제조된다. 50 내지 90 쇼어(Shore) A, 특히 70 내지 85 쇼어 A의 쇼어 경도를 갖는 재료가 주입측 시일에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 추출측 시일의 경도는 주입측 시일의 경도와 동일할 수 있거나, 또는 그것은 보다 낮을 수 있다. 특히, 추출측 시일은 55 내지 80 쇼어 A의 쇼어 경도를 가질 수 있다.
적어도 하나의 밀봉 립 및/또는 밀봉 비드가 원주 방향 표면을 따라 캡슐을 둘러싸고, 그 탄성으로 인해, 캡슐이 밀봉 립(들) 또는 밀봉 비드(들)의 이러한 지지 접촉으로 인해 시일에 의해 유지되도록 캡슐 벽에 맞대어져 가압되면 흔히 유리하다.
복수의 원주 방향 밀봉 립 및/또는 밀봉 비드, 따라서 적어도 2개의 밀봉 립, 적어도 각각의 경우 하나의 밀봉 립 및 하나의 밀봉 비드, 또는 적어도 2개의 밀봉 비드를 포함하는 구성이 상황에 따라(특히 주입측 시일에 대해, 그러나 실시 형태들에서 경우에 따라 또한 추출측 시일에 대해) 마찬가지로 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이에 의해, 밀봉 립(들) 또는 밀봉 비드(들)는 그 탄성으로 인해 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키며, 여기에서 작동 상태에서, 원주 방향 캐비티가 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드와 캡슐 사이에 형성되도록, 요홈이 각각의 경우 2개의 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드 사이에 배치된다.
원형 실린더형 또는 원추형 캡슐의 경우에는 원주 방향 표면이 측방향 표면에 의해 형성되고, 입방체 형상 또는 평행 육면체 형상의 경우에는 4개의 주연부 측면(많은 실시 형태들에서, 브루잉 유체가 그것을 통해 주입되는 그리고 브루잉된(brewed) 음료가 그것을 통해 캡슐 밖으로 토출되는 측면/측면들과 상이함)에 의해 형성된다. 또한 캡슐 벽이 캡슐 축 및 브루잉 챔버 축에 대해 일정하지 않은 각도를 갖는 위치에서, 예를 들어 단부면과 원주 방향 표면 사이의 전이부의 위치에서, 밀봉 립 또는 밀봉 비드가 캡슐 벽 상에 지지될 수 있다.
캡슐을 원주 방향 표면을 따라 둘러싸는 개념과 조합하여, 원주 방향 밀봉 립 또는 밀봉 비드 중 적어도 하나가 캡슐의 단부면에 맞대어져 가압되고, 원주 방향 밀봉 립 또는 밀봉 비드 중 적어도 하나가 원주 방향 표면에 맞대어져 가압되면, 주입측 시일 및/또는 추출측 시일에 특히 유리하다.
본 발명에 따른 추출 장치의 브루잉 챔버는 상이한 형상, 특히 원형 실린더형 또는 입방체 형상(예를 들어 PCT/CH2010/000097에서와 같은)을 가질 수 있다. 에지가 있거나 없는 그리고 하나의 단부면(캡슐이 관통되는 표면)의 내향으로의 만곡이 있거나 없는 원추형 - 비커-같은 캡슐 - 도 또한 배제되지 않는다.
하나의 설계에 따르면, 립 또는 립들 중 적어도 하나는 특히 그것이 캡슐의 단부면의 영역에서 캡슐 상에 지지되면 유체 주입 또는 유체 추출 위치 쪽으로 내향으로 돌출될 수 있다. 이때 유체 압력은 밀봉 립을 이것의 탄성의 효과에 추가적으로 예를 들어 단부면의 영역에서 캡슐 상으로 가압시킬 것이다.
캡슐을 원주 방향 방식으로 둘러싸는 시일 칼라와 조합하여, 단부면 상에 지지되도록 제공되는 그러한 내향으로 돌출된 밀봉 립은 근위 영역에서 칼라로부터 내향으로 돌출될 수 있다.
특히 단부면의 영역에서 내향으로 돌출되는 그러한 밀봉 립은 바람직하게는 단면이 윙형(wing-like) 또는 소엽형(lobular)이다.
단부면의 영역에서 내향으로 돌출된 립을 갖춘 그리고 원주 방향 표면의 영역에서 및/또는 단부면과 원주 방향 표면 사이의 전이부에서 사이에 캐비티를 갖춘 복수의 밀봉 립 또는 밀봉 비드를 갖춘 시일의 설계가 주입측 시일 및/또는 추출측 시일에 특히 바람직하다. 이는 다단(multi-stage) 시일을 달성하며, 이는 특히 주입측에서 유리한데, 왜냐하면 거기에서 압력이 최대이고, 밀봉이 특히 어려운 문제이기 때문이다. 내향으로 돌출된 립은 큰 압력이 형성되는 곳에 배치되는, 밀봉 립의 설계로 인해 밀봉 효과를 지원하는 제1 단이다. 원주 방향 표면의 영역 또는 전이부에 존재하는 립/비드는 사이에 놓인 캐비티와 함께, 제1 단을 통과하는 잔류 유체 부분이 예를 들어 압력의 증가 중 또는 가능하게는 또한 그 후에 빠져나갈 수 없도록 방지하는 추가 단의 역할을 한다. 또한, 그것들은 제1 단이 유체 압력과 주위 압력 사이의 완전한 압력 차이를 견디지 못하는 경우에 단계적 압력 감소를 달성한다.
특히, 주입측 시일은 바람직하게는 그것이 단독으로, 그 탄성으로 인해 그리고 캡슐의 추가 클램핑력 없이 캡슐을 포위 방식으로 유지시켜, 구체적으로는 바람직하게는 또한 캡슐이 유체로 완전히 함침된 때, 캡슐을 포위 시일 밖으로 끌어당기기 위한 힘이 캡슐의 고유 중량을 초과하도록 설계된다.
단면이 톱니인 설계가 주입측 시일에 대해, 캡슐을 둘러싸는 시일 칼라의 영역에서 밀봉 립의 형상으로서 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이러한 톱니 형상은 밀봉 효과를 증가시키는 형성되는 압력으로 인해 점차 캡슐에 맞대어져 가압되는 내향으로 돌출된 립의 효과와, 그것이 내향으로 돌출된 소엽형 립에 비해 더욱 큰 강성을 가짐으로써 유발되는 클램핑 효과를 통합한다. 이러한 더욱 큰 강성은 캡슐의 신뢰성 있는 포위 유지를 허용한다.
브루잉 과정(brewing procedure) 후, 브루잉 챔버가 개방되고, 특히 도입 장치와 토출 장치의 상대 운동으로 인해, 캡슐이 방출되되, 예를 들어 이것을 위해 의도되는 캡슐 용기 내로 방출된다. 본 발명에 따른, 이어서 바람직한 실시 형태들의 군에 따른 추출 장치는 캡슐을 둘러싸는 시일 - 특히 주입측 시일 - 이 브루잉 챔버 개방시 캡슐을 유지시키고, 따라서 캡슐이 대향하여 놓인(특히 추출측) 관통 팁 밖으로 그리고 경우에 따라, 각각의 타측(특히 추출측)에 존재하는 포위 시일 밖으로 끌어당겨지는 효과를 갖는다. 또한, 추출 장치는 와이퍼(wiper) 수단을 포함하며, 이에 의해 상대 운동의 일부분 후, 캡슐이 이동하는 부품(특히 도입 장치)에 대해 제지되며, 이에 의해 그것이 포위 시일로부터 해제될 수 있고, 예를 들어 하향으로 떨어질 수 있다. 와이퍼 수단은 예를 들어 측방향으로 내향으로 브루잉 챔버 내로 돌출되는 그리고 상대 운동 중 내향으로 이동되거나 비드, 원추형 또는 캡슐의 완전 실린더 형상으로부터의 다른 이탈로 인해, 단지 상대 운동의 일부분 후 캡슐 상에 맞물리는 웨브(web)를 포함할 수 있다.
커피 또는 차 브루잉 시스템은 본 명세서에 상세히 기술된 유형의 추출 장치 이외에, 또한 추출 재료를 갖는 1회분 캡슐을 포함한다. 1회분 캡슐은 특히 사이에 놓인, 안정화 부품 또는 필터로서의 역할을 하는 부품 없이, 추출 재료를 직접 둘러싸는 플라스틱 벽을 갖춘 유형이며, 즉 캡슐은 캡슐 벽과 추출 재료로 구성된다. 특히 바람직한 캡슐 벽 재료는 폴리프로필렌(PP)이다. 다른 재료, 특히 다른 식품-적합성 플라스틱도 또한 고려될 수 있다. 특히 폴리프로필렌 캡슐의 경우 벽 두께는 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.5 mm, 예를 들어 0.2 mm 내지 0.4 mm, 특히 0.25 mm 내지 0.35 mm이다. 캡슐 본체를 추출 재료로 충전한 후 캡슐은 특히 캡슐 본체의 돌출 에지와 커버가 용접과 동시에 분리되는 방법으로 커버에 의해 폐쇄된다. 캡슐은 보강 방식으로 작용하는, 이것으로 인한 원주 방향 용접 브로우(welding brow)를 구비한다. 시일 또는 시일들 중 하나는 이것에 맞추어질 수 있고, 예를 들어 용접 브로우의 양측에서 캡슐 상에 지지되는 밀봉 립을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 원주 방향 칼라를 갖춘 이러한 비커 형상에 의존하지 않는 그리고 상이한 캡슐 형상 및 상이한 브루잉 챔버 기구에 적합한 그리고 그럼에도 불구하고 밀봉 기능을 신뢰성 있게 수행하는, 밀봉 시스템을 갖춘 추출 장치가 제공된다.
이하에서는 본 발명의 실시예가 도면에 의해 설명된다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 가리킨다. 도면은 서로 부분적으로 대응하는 요소를 도면마다 상이한 크기로 도시한다.
도 1은 종방향 평면을 따라 절단된 브루잉 모듈의 도면이다.
도 2는 대략 입방체 형상의 캡슐의 도면이다.
도 3은 커피 머신의 개략도이다.
도 4는 브루잉 모듈의 구조가 단지 부분적으로 나타내어진, 대안적인 브루잉 모듈의 도면이다.
도 5는 캡슐과 함께 도 4에 따른 브루잉 모듈의 토출 장치의 단면도이다.
도 6은 특히 토출 장치를 위한 시일의 제1 실시 형태의 도면이다.
도 7은 마찬가지로 토출 장치에 특히 적합한 시일의 제2 실시 형태의 도면이다.
도 8은 절단된 방식으로 나타내어진, 도 7에 따른 시일의 도면이다.
도 9는 도입 장치에 특히 적합한 시일의 다른 실시 형태의 도면이다.
도 10은 절단된 방식으로 나타내어진, 도 9에 따른 시일의 도면이다.
도 11 및 도 12는 각각의 경우, 절단된 방식으로 나타내어진 그리고 입방체형이 아니라 예를 들어 실린더형 또는 원추형 캡슐에 적합한 다른 시일의 도면이다.
도 13 내지 도 15는 종방향 평면을 따라 절단된 도 1에 따른 브루잉 모듈의 다양한 상태에서의 도면이다.
도 1에 따른 브루잉 모듈(1)은 "수평 브루잉 모듈" 유형이다. 공지된 방식으로, 그것은 구조물 상에 체결되거나 그것 상에서 안내되는 그리고 선회 핀(6)을 중심으로 선회가능한 조작 레버(5)에 의해 서로에 대해 변위가능한 토출 장치(3) 및 도입 장치(4)를 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 도입 장치(4)는 조작 레버(5)의 선회 운동에 의해 토출 장치(3)의 방향으로 전방으로 변위가능한 반면, 후자는 구조물에 대해 움직일 수 없다.
입방체 1회분 캡슐을 삽입하기 위한 삽입 개구(7)를 도 1 및 도 3에서 잘 볼 수 있다. 그러한 입방형의, 대략 입방체 형상의 1회분 캡슐(51)의 일례가 도 2에 도시된다. 캡슐(51)은 특허 출원 PCT/CH2010/000097에 상세히 기술된 바와 같은 캡슐 유형이다. 이러한 특허 출원 PCT/CH2010/000097은 플라스틱 벽을 갖춘 그러한 캡슐의 본질에 관하여 그리고 그 제조 - 바람직하게는 돌출 에지가 용접과 동시에 분리되는 방법으로 캡슐이 폐쇄되는 - 에 관하여 참조된다. 도 2에서, 특성 캡슐 형상 이외에, 언급된 방법으로 발생하는 그리고 캡슐의 추가의 보강부로서의 역할을 할 수 있는 원주 방향 용접 브로우(welding brow)(51.1)를 또한 볼 수 있다.
본 발명에 따른 추출 장치의 실시 형태는 특히 플라스틱으로 제조되는 캡슐에 맞추어진다. 이에 관하여 특히 바람직한, 캡슐을 위한 한가지 재료는 폴리프로필렌(PP)이다. 다른 재료, 특히 다른 식품-적합성 플라스틱도 또한 고려될 수 있다. 플라스틱 캡슐, 특히 폴리프로필렌 캡슐로서의 설계에서 벽 두께는 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.5 mm, 예를 들어 0.2 mm 내지 0.4 mm, 특히 0.25 mm 내지 0.35 mm이다.
삽입 개구(7)는 구조물 내에 설계되고, 토출 장치(3)의 영역에 위치되며, 이 장치와 같이, 조작 레버(5)의 운동 중 고정되어 유지된다. 삽입 개구(7)는 캡슐의 재밍(jamming)의 위험이 너무 커지는 일 없이, 삽입 중 캡슐(51)에 중심 설정 효과를 부여하기 위해 기저부 쪽으로 약간 원추형으로 테이퍼질 수 있다.
작동 상태에서, 브루잉 모듈은 커피 머신의 브루잉 모듈의 역할을 한다. 브루잉 모듈을 갖춘 본 발명에 따른 커피 머신은 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 브루잉 모듈 이외에, 물 탱크(71), 브루잉 물을 도입 장치(4)에 공급하기 위한 펌프(72), 및 물 가열 장치(73)(예를 들어 물 가열기)를 포함한다. 브루잉 과정 후 캡슐(51)이 내부로 떨어지거나 수송되는 캡슐 용기(75)가 브루잉 모듈 아래에 배치된다.
도입 장치(4)로의 가열된 물의 공급은 가요성 물 도관 섹션(가요성 관)을 통해 그리고 공급 채널(18)을 통해 달성된다. 도입 장치는 또한 할당된 공급 개구를 갖춘 적어도 하나의 관통 팁(12)을 포함하여, 캡슐이 관통될 수 있고 공급 개구를 통해 추출 유체를 공급받을 수 있다. 커피 머신은 또한 예를 들어 브루잉 챔버 아래에 배치되는 그리고 캡슐이 브루잉 과정 후 조작 레버(5)의 들어올림에 의해 내부로 자동으로 방출되는 캡슐 용기(75)를 포함한다.
토출 장치(3)는 또한 적어도 하나의 관통 팁(11) 및 할당된 토출 개구를 구비한다. 또한, 구성에 따라, 토출 장치의 출구(8)로부터 나오는 커피(또는 유사한 것)를 이것이 예상된 위치에 놓인 컵(78) 안으로 흐르도록 안내하는 토출 도관이 또한 존재한다.
토출 장치(3)의 관통 팁(11)은 추출측 시일(61)에 의해 둘러싸이고, 도입 장치(4)의 관통 팁은 주입측 시일(62)에 의해 둘러싸인다. 이들 시일은 이하에서 더욱 상세히 기술된다. 와이퍼(wiper) 요소(15)가 또한 도시되며, 그 기능이 마찬가지로 이하에서 기술된다.
관통 팁과 이것들이 체결되는 요소는 본 명세서에 명백히 참조되는 언급된 특허 출원 PCT/CH2010/000098에 따라 설계될 수 있다.
브루잉 챔버가 개방된 때(도 1) 삽입 개구(7)를 통해 삽입되는 대략 입방체 형상의 캡슐(51)은 토출 장치(3)의 지지 부분(16)과 이동가능한 캡슐 지지체(19)에 의해 지지 방식으로 브루잉 모듈 내에서 유지된다.
도 4는 브루잉 모듈의 변형예를 도시하며, 이때 개방된 브루잉 챔버 내로 삽입되는 대략 입방체 형상의 캡슐(15)이 브루잉 챔버의 지지체(20)에 의해 지지되고, 상기 지지체는 측벽(14), 토출 장치의 관통 팁(11)을 포함하는 토출 장치의 단부-표면, 및 도입 장치(4)의 요소와 함께 브루잉 챔버를 형성한다. 도 4에 따른 브루잉 모듈은 밀봉 시스템을 제외하고는 교시가 본 명세서에 명백히 참조되는 특허 출원 PCT/CH2010/000099에 기술된 브루잉 모듈에 대응한다.
도 5는 개략적으로 나타내어진 캡슐(51)과 함께 도 5의 브루잉 모듈의 토출 장치를 단면도로 도시한다. 시일(61)을 명확히 볼 수 있고, 이러한 시일(61)은 또한 도 6에 나타내어진다. 이는 캡슐(51)의 정면측에 맞대어지는 내향으로 돌출된 원주 방향 밀봉 립(61.1)을 포함한다. 추가 밀봉 단으로서의 밀봉 비드(61.2)가 캡슐의 원주 방향 표면을 따라 맞대어진다. 도시된 실시 형태에서, 밀봉 비드(61.2)의 영역에서 시일은 밀봉 비드(61.2)의 영역에서 시일의 탄성을 증가시키는 선택적 외측 노치(61.3)를 포함한다. 확연한 트로프(trough)(61.4)가 밀봉 립과 밀봉 비드 사이에 - 따라서 캡슐의 둥근 에지의 영역 - 형성되고, 캡슐을 토출 장치에 강하게 가압시키는 경우에도, 이러한 트로프는 밀봉 립(61.1), 밀봉 비드(61.2) 및 캡슐(51) 사이에 캐비티를 형성한다. 시일 플랜지(seal flange)(61.5)가 브루잉 모듈 내의 체결에 기여한다.
토출 장치를 위한 시일의 다른 실시예가 도 7 및 도 8에 도시된다. 이러한 시일은 도 1에 따른 브루잉 모듈의 토출 장치(3)의 시일에 대응한다. 전술된 시일과 같이, 이러한 시일(61)은 또한 캡슐(51)을 둘러싸는 시일 칼라(61.7)를 포함한다. 시일 칼라(61.7) 상에 근위 방향으로 칼라식으로 형성되고 내향으로 돌출되며 캡슐(51)의 단부면에 맞대어지는 (제1) 밀봉 립(61.1)에 더하여, 시일(61)은 그 에지 영역에서 캡슐에 맞대어지는 2개의 다른 밀봉 립(61.8)을 포함한다. 특히, 밀봉 립(61.8)은 이것들이 보강 용접 브로우(51.1)의 양측에 놓이도록 배치될 수 있으며, 이는 특히 매우 우수한 안정성 및 밀봉 효과를 유발한다.
도 1에 따른 브루잉 모듈의 주입측 시일(62)이 도 9 및 도 10에 도시된다. 캡슐의 단부면에 맞대어지는 내향으로 돌출된 제1 밀봉 립(62.1)에 더하여, 복수의 제2 포위 밀봉 립(62.9)이 시일 칼라(62.7) 상에 존재한다. 도시된 실시예에서는 4개의 그러한 밀봉 립(62.9)이 있으며, 다른 실시 형태에서는 2개의, 3개의, 5개의 또는 훨씬 더 많은 그러한(또는 다른) 밀봉 립이 존재한다. 바람직하게는, 개수는 2개 내지 5개이며, 특히 3개 내지 5개이다. 추출측 시일(61)과 마찬가지로, 도시된 실시 형태의 주입측 시일(62)도 또한 체결 플랜지(62.5)를 포함한다.
추출측 시일(61)의 제1 밀봉 립(61.1) 및 다른 밀봉 립(61.8)과 대조적으로 제2 밀봉 립은 그 기하학적 구조로 인해 비교적 높은 강성을 가지며, 이에 의해 그것들은 비교적 큰 탄성력을 이러한 힘이 외부로부터 지탱되는 일 없이 둘러싸인 캡슐에 가하여 이것을 유지시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 제2 밀봉 립은 원위 방향으로(즉, 브루잉 유체가 주입되는 방향으로부터 멀어지게) 돌출된 립 후부(62.10)를 갖춘 톱니 형상이다. 이러한 형태도 역시 대략 수직의 표면(62.11)에 대한 근위측으로부터의 브루잉 유체의 압력이 캡슐 벽에 비해 훨씬 더 크게 밀봉 립을 가압시키는 효과를 갖는다. 그러나, 제1 밀봉 립(62.1)의 경우와 마찬가지로 단면이 다소 윙-같은 경향이 있는 내향으로 돌출된 립과 대조적으로, 톱니 형상은 언급된 강성을 달성한다.
각각의 경우에, 입방형이 아니라 원형 실린더형, 배럴형 또는 비커형 캡슐에 적용될 수 있는 바와 같은 추출측 시일(61) 및 주입측 시일(62)이 도 11 및 도 12에 도시된다. 이러한 도면에서, 도 8 및 도 10과 대조적으로 캡슐 축을 중심으로 회전 대칭인 형상을 명확히 볼 수 있다.
본 발명에 따른 추출 재료의 실시 형태는 브루잉 챔버 개방시 주입측 시일(62)이 캡슐을 유지시키고 그것을 추출측 관통 팁 밖으로 그리고 추출측 포위 시일(61) 밖으로 끌어당겨 사용 후 캡슐이 캡슐 용기(75) 내로 떨어지도록 설계된다. 이것이 도 13 내지 도 15에 예시된다.
도 1은 삽입된 캡슐이 없는 브루잉 모듈의 초기 위치를 도시한다. 도 13에서 캡슐(51)이 삽입 개구(7)를 통해 삽입되었고, 이동가능한 캡슐 지지체(19)와 토출 장치(3)의 지지 부분(16) 상에 놓인다. 이에 후속하여, 조작 레버(5)의 움직임에 의해, 도입 장치(4)가 캡슐(51) 쪽으로 그리고 토출 장치(3) 쪽으로 변위되고, 이에 의해 주입측 시일(62)이 캡슐 위로 가압되며, 캡슐이 토출 장치에 맞대어져 가압되고 주입측 및 추출측에서 관통된다. 브루잉 챔버를 폐쇄하는 상대 운동에 의해, 캡슐이 주입측 시일에 의해 둘러싸이고 이에 의해 적소에서 유지되자마자, 캡슐 지지체가 또한 캡슐로부터 멀어지게 변위될 수 있다. 브루잉 과정은 브루잉 챔버의 폐쇄에 후속하여 수행되며, 이러한 브루잉 과정에서, 브루잉 유체는 압력 하에서 캡슐 내로 도입되고, 브루잉 음료는 추출측에서 캡슐 밖으로 안내된다.
도 14는 도입 장치와 토출 장치의 상대 운동의 시작시 캡슐(15)을 갖춘 브루잉 모듈을 도시하며, 이때 상기 상대 운동은 브루잉 챔버를 개방시키고, 이번에도 조작 레버의 선회 운동에 의해 달성된다. 주입측 시일(62)은 캡슐을 유지시키고, 그것을 추출측 관통 팁(11) 및 추출측 시일(61) 밖으로 끌어당긴다. 도 14에 따른 위치로부터 우측으로 도 15에 따른 위치의 방향으로 더욱 멀리 계속 이동하는 경우, 캡슐이 와이퍼 수단(15)에 의해 파지되고, 계속 이동하는 도입 장치에 대한 그 움직임이 차단되며, 이에 의해 캡슐이 또한 주입측 시일(62) 밖으로 끌어당겨진다. 캡슐은 캡슐 지지체(19)가 초기 위치 밖으로 변위되기 때문에 캡슐 용기(75) 내로 하향으로 떨어질 수 있다. 도 15는 캡슐 지지체(19)가 다시 초기 위치로 변위되기 전, 브루잉 챔버가 개방된 상황을 도시한다.
예시된 실시 형태에서, 브루잉 모듈은 "수평 브루잉 모듈" 유형이다. 그러나, 다른 실시 형태도 또한 가능하다. 특히, 추출 장치는 또한 토출 장치 또는 가능하게는 도입 장치가 브루잉 챔버 형성을 위해 추출 장치의 고정 부품상에 체결가능한 피스톤 내에 통합되는 "피스톤 머신" 유형일 수 있다.
1: 브루잉 모듈 3: 토출 장치
4: 도입 장치 5: 조작 레버
12: 관통 팁 51: 캡슐
61: 추출측 시일 62: 주입측 시일

Claims (14)

  1. 캡슐 벽을 갖춘 그리고 캡슐 내부의 추출 재료를 갖춘 캡슐(51)을 수용하기 위한 브루잉 모듈(1)을 구비하는 추출 장치, 예를 들어 커피 머신으로서, 브루잉 모듈(1)은 제1 브루잉 모듈 부품 및 제1 브루잉 모듈 부품에 대해 이동가능한 제2 브루잉 모듈 부품을 포함하고, 제1 및 제2 브루잉 모듈 부품은 캡슐 밖으로의 추출 생성물의 토출을 위한 토출 장치(3)와 추출 유체를 캡슐 내로 도입시키기 위한 도입 장치(4)를 형성하며, 도입 장치는 캡슐을 관통하기 위한 적어도 하나의 관통 팁(12)을 포함하는 추출 장치에 있어서,
    도입 장치(4)는 도입 장치의 관통 팁 또는 관통 팁들(12)을 둘러싸는 그리고 캡슐을 위치 설정 및 유지 방식으로 둘러싸는 시일 칼라(62.7)와 적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립(62.1, 62.9) 및/또는 원주 방향 밀봉 비드를 포함하는 탄성 변형가능 주입측 시일(62)을 구비하고, 적어도 하나의 밀봉 립 또는 적어도 하나의 밀봉 비드는 라인형 또는 스트립형 방식으로 캡슐의 표면상에 지지되고 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    토출 장치(3)는 적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립(61.1, 61.8) 및/또는 원주 방향 밀봉 비드(61.2)를 갖춘 추출측 시일(61)을 포함하고, 밀봉 립 또는 밀봉 비드는 캡슐의 표면상에 라인형 또는 스트립형 방식으로 지지되고 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉 립(61.8, 62.9) 및/또는 밀봉 비드(61.2)는 원주 방향 표면을 따라 캡슐(51)을 둘러싸고, 그 탄성으로 인해, 캡슐이 시일에 의해 유지되도록 캡슐 벽에 가압되는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주입측 시일(62) 또는 시일(61, 62) 중 적어도 하나는 그 탄성으로 인해 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 복수의 원주 방향 밀봉 립(61.8, 62.9) 및/또는 밀봉 비드를 포함하고, 작동 상태에서 원주 방향 캐비티가 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드와 캡슐 사이에 형성되도록 각각의 경우 요홈이 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    원주 방향 밀봉 립(61.1, 62.1) 또는 밀봉 비드 중 적어도 하나는 캡슐의 단부면에 가압되고, 원주 방향 밀봉 립 또는 밀봉 비드(61.2, 61.8, 62.9) 중 적어도 하나는 원주 방향 표면에 가압되는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    복수의 원주 방향 밀봉 립 또는 밀봉 비드(61.2, 61.8, 62.9)가 원주 방향 표면에 가압되고, 작동 상태에서 원주 방향 캐비티가 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드와 캡슐 사이에 형성되도록 각각의 경우 요홈이 연속되는 밀봉 립 또는 밀봉 비드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속되는 밀봉 립은 단면이 톱니 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    도입 장치(4)는 관통 팁 또는 관통 팁들(12)로부터 공간적으로 분리되는 적어도 하나의 유체 도입 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    브루잉 챔버 개방시, 캡슐이 시일(62)의 유지 효과로 인해 추출측 관통 팁(11) 밖으로 끌어당겨지도록, 주입측 시일은 캡슐을 둘러싸고 캡슐을 시일의 탄성으로 인해 단독으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    캡슐을 주입측 시일(62)로부터 해제시키기 위한 스트리핑(stripping) 수단(15)을 특징으로 하는 추출 장치.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    브루잉 모듈은 수평 브루잉 모듈인 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주입측 시일(62) 또는 시일(61, 62) 중 적어도 하나는 외향으로 돌출되는 체결 플랜지(61.5, 62.5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출 장치.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따른 추출 장치와, 추출 재료를 갖는 1회분 캡슐(51)을 포함하는 커피 또는 차 브루잉 시스템으로서,
    브루잉 모듈은 치수가 1회분 캡슐에 맞추어지는 브루잉 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 커피 또는 차 브루잉 시스템.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 추출 장치를 위한 시일(61, 62)로서,
    적어도 하나의 원주 방향 밀봉 립(61.1, 62.1, 61.8, 62.9) 및/또는 원주 방향 밀봉 비드(61.2)를 포함하고, 적어도 하나의 밀봉 립 또는 적어도 하나의 밀봉 비드는 캡슐 내부에 수용되는 추출 재료를 갖는 캡슐(51)의 표면상에 라인형 또는 스트립형 방식으로 지지되고 캡슐 벽을 캡슐 내부 쪽으로 가압시키는 것을 특징으로 하는 시일.
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