KR20170139153A - 특히 에스프레소 커피를 위한 뜨거운 음료용 분배 유닛 및 상기 분배 유닛을 포함하는 커피 머신 - Google Patents

Abstract

특히, 에스프레소 커피와 같은 뜨거운 음료 분배용 유닛(1)에 관한 것으로서, 메인 본체(2)에 제거 가능하도록 장착되는 필터 홀더 유닛(2)이 제공되는 메인 본체(2); 메인 본체(2)와 기계식으로 연결되며 보일러의 물(X)을 가열하기 위해 하나 이상의 가열 요소(5)를 제공하는 보일러(4); 보일러에서 순환하는 물(X)을 가열하기 위해 보일러(4) 내부로 뻗어 있는 제1 순환기; 필터 홀더 유닛(3)으로 분배한 물을 운반하기 위한 제2 순환기로 구성되어 있다. 분배 유닛은 제2 순환기에 장착되며 보일러 내부에 담긴 물에 잠겨 있는 고리 형태의 카트리지(10)를 포함한다. 카트리지(10)의 표면(13) 중 한 곳에는, 분배한 물(Y)의 유입을 위한 제1 홀(14a); 필터 홀더 유닛(3)으로 분배한 물(Y)의 유출을 위한 제2 홀(14b)이 있다. 제1 홀 및 제2 홀은 나선형 경로를 따라 뻗어 있는 분배한 물(Y) 통로에 대한 이중 나선형 채널(12)의 시작과 끝을 각각 구성한다.

Description

특히 에스프레소 커피를 위한 뜨거운 음료용 분배 유닛 및 상기 분배 유닛을 포함하는 커피 머신

본 발명은 특히 에스프레소 커피를 위한 뜨거운 음료용 분배 유닛에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 시장에는 다양한 타입의 사용 가능한 커피 머신이 있다.

특히, 주요 전문 커피 머신 중에서도 에스프레소 커피를 추출하기 위해(for brewing) 필요한 물을 분배하기 위한 다음의 시스템들이 있다.: 즉,

1) 서모사이펀 순환 시스템(the thermosyphon circulation system);

2) 포화 추출 그룹(the saturated brew groups) 기술 시스템.

상기 설명된 두 가지 시스템 중 첫 번째로, 공급 보일러(the service boiler)에 배열된 열 교환기(heat exchangers) 및 물 공급 시스템(the water supply system)의 수압(the water pressure)을 통해 발생하는 열 전달(the transfer of heat)로 인해 분배한 물이 데워지고 두 시스템 모두 순환 상태로 유지된다. 이 순환 효과는 에스프레소 커피를 분배하기 위해 필요한 시스템의 온도를 유지시켜준다.

한편으로는, 상기 서모사이펀 순환 시스템이 커피를 9bar의 일정한 압력으로 지속적으로 분배하기 위해서뿐만 아니라, 에스프레소 커피를 분배하기 위해 물 공급 시스템에서 물을 이용할 수 있도록 해주는 반면, 다른 한편으로는

- 공급 보일러 분배 순환기 사이의 상호의존성(interdependence)

- 커피 음료 분배 온도 제어의 어려움

- 상당한 에너지 소비의 단점들이 드러나기도 한다.

이로써, "분배한 물(dispensing water)"이라는 표현은 커피 머신에 의해 분배되고, 필터 홀더(the filter holder)에 보관된 커피 파우더와 적절하게 혼합된 후에 커피 잔으로 분배되는 물을 나타내기 위해 사용된다.

두 번째 시스템은 두 가지의 보일러를 제공하며, 하나는 커피 음료 분배용이고 다른 하나는 공급 보일러용이다.

상기 시스템은 커피 음료 분배를 위한 물이 물 공급 시스템에서가 아닌 커피 분배 유닛(the coffee dispensing unit)과 직접 연결된 포화 추출 보일러에 의해 직접 가열되어 추출되도록 공급해준다. 에스프레소 커피 분배 유닛은 보일러와 분배 유닛 사이에 발생하는 열 전달에 의해 필요한 온도로 유지된다.

이로써, "분배 유닛(dispensing unit)"이라는 표현은 잔을 채우기에 충분한 양의 커피 음료 분배를 통해, 전열기(heating elements) 및 커피 파우더를 보관하는 필터 홀더 유닛을 제공하는 보일러를 포함하는 부품(components)의 조립을 나타내기 위해 사용된다.

한편, 상기 두 번째 분배 시스템이 커피 음료 분배 온도를 고르고(fairly) 정확하게 제어할 수 있도록 해주며 물 분배 온도가 더 이상 보일러 압력에 의존하지 않는다는 것을 보장해주는 반면, 다른 한편으로는 커피 분배를 위해 (고여 있는(stagnant)) 탁한 물(impure water)을 이용한다는 단점을 드러내기도 한다. 실제로, 이러한 경우 분배한 물은 물 공급 시스템에서가 아닌 포화 추출 보일러에서 직접 추출된다.

포화 추출 그룹 기술은 각각의 분배 유닛용 보일러 및 공급 보일러용 보일러가 장착된 이중 보일러 시스템(a dual boiler)에서부터 다중 보일러 시스템(a multiboiler system)까지 발전했다.

한편으로, 다중 보일러 시스템이 각각의 분배 유닛에 대하여 분배한 물(및, 즉 커피)의 온도를 제대로 제어할 수 있도록 해주는 반면, 다음과 같이:

- 시스템의 열 안정성(the thermal stability of the system)은 공급 보일러 작동과 관련 있는 공급 보일러 물 순환기에 대한 커피 음료 물 분배 순환기의 상호의존성; 및

- 시스템 전체의 효율이 커피 음료 물 분배 순환기 및 보일러 물 순환기 둘 모두의 작동을 요한다는 사실로 인해 실제 에너지 소비 감축의 결여와 같은 단점을 드러내기도 한다.

특허실용신안 DE 20 2011 050945 U1는 특히 에스프레소 커피와 같은 뜨거운 음료를 분배하기 위한 유닛을 나타내고 있으며:

- 적어도 하나의 필터 홀더 유닛을 장착한 본체;

- 본체와 연결된 보일러;

- 보일러에 있는 물을 가열하기 위한 보일러 내부의 제1 순환기(a first circuit);

- 필터 홀더 유닛을 향해 분배한 물을 운반해주기 위한 제1 순환기로부터의 독립적인 제2 순환기를 포함한다.

미국공개특허공보 US 1 631 753 A는 서로 나선형으로 감겨 있고 동축(spiral-wound and coaxial) 상에 있는 다수의 덕트(ducts)를 포함하는 전기 물 가열기(an electrical water heater)를 나타내고 있다.

본 발명의 목적은 상기 설명된 단점을 극복하기 위한 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 분배 시 물 온도를 더 정확히 제어하기 위한 시스템을 갖춘 뜨거운 음료 분배 유닛을 제공하고, 알려진 타입의 시스템에 대해 더 일정한 물 온도 분배를 할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 커피 한 잔에 대한 분배를 막 마치고 즉시 다음의 분배를 하는 사이의 시간이 경과하는 동안 분배 온도를 낮추는데 필요한 시간을 줄여줄 수 있도록 해주고 특히 에스프레소 커피와 같이 뜨거운 음료 분배를 위한 유닛을 제공하는 것이다.

상기에 설명된 목적은 청구항 1에 주요 특징이 서술되어 있는 분배 유닛에 대한 본 발명에 의해 달성 되어진다.

상기에 설명된 목적은 또한 청구항 12에 주요 특징이 서술되어 있는 에스프레소 커피 머신에 의해 달성 되어진다.

본 발명의 추가의 상세한 특징은 종속 항에 서술되어 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 분배 유닛은 분배한 물과 공급 보일러의 가열 요소 사이에 어떠한 직접적인 접촉도 제공하지 않는다.

계속해서 유리하게는, 본 발명에 따른 분배 유닛은 잔에 분배되는 커피에 더 일정하게 에스프레소 커피 음료를 얻는 데 필요한 일정량의 분배한 물(the amount of dispensing water)에 즉각적인 가열을 해준다.

계속해서 유리하게는, 본 발명에 따른 분배 유닛은 분배 순환기 및 서모사이펀 순환기, 즉, 서로 완전히 독립적인 두 순환기 사이에 직접적인 접촉이 없는 물 분배 순환기를 제공한다. 그러므로, 분배한 물은 서모사이펀 순환기에 속하는 가열 요소(the heating element, (레지스터))와는 직접적인 접촉이 없다.

계속해서 유리하게는, 본 발명에 따른 커피 머신은 식료품 처리를 위해 적절한 재료를 이용하여 전체적으로 제작될 수 있는 물 분배 순환기를 제공한다.

상기에 설명된 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 하여 비제한적인 예시의 방법으로 하기에 서술된 본 발명의 실시 예의 설명으로 인해 더 명백해진다.

- 도 1은 본 발명에 따른 분배 유닛의 평면도이다;
- 도 2는 도 1의 절단선 A-A의 단면도이다;
- 도 3은 도 1의 절단선 E-E의 추가 단면도이다;
- 도 4는 도 1의 절단선 C-C의 추가 단면도이다;
- 도 5는 도 1의 절단선 D-D의 추가 단면도이다;
- 도 6은 도 1의 절단선 B-B의 추가 단면도이다;
- 도 7은 도 1의 절단선 F-F의 추가 단면도이다;
- 도 8 및 도 9는 도 2에서 볼 수 있는 각각의 카트리지 입체도 및 상세 단면도이다.
- 도 10은 도 2에서 K로 표시되어 있는 부분을 확대한 상세도이다.
- 각각 도 11 및 도 12는 도 2의 구역(K)으로 삽입되는 두 가지의 다른 작동 배열로 표현된 공기/물의 혼합을 조절하기 위한 삽입부 두 가지의 단면도이다.
- 도 13은 도 2, 도 4, 도 7 및 도 10에서 분리되어 보이는 분배한 물 흐름에 대한 채널 연결부를 상세하게 나타낸 입체도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 메인 본체(2)에서 제거 가능하도록 장착되어 있는 커피 필터 홀더 유닛(3, a coffee filter holder unit)을 제공하는 메인 본체(2)를 포함하는 전반적으로 1로 표시되어 있는 분배 유닛(a dispensing unit)이 관찰된다.

도 2를 참조하면, 메인 본체(2)와 기계식으로 연결되고, 보일러의 바닥부(6)에 장착되어 있고 보일러에 담겨 있는 물을 가열하기에 적절한 하나 또는 그 이상의 가열 요소(5, heating elements)를 제공하는 보일러(4)를 포함하는 분배 유닛(1)이 관찰된다.

특히, 본 실시 예에서 보일러(4)에 담겨있는 물(X)은 가열 요소(5, a resistor)로 가열이 되며, 가열 요소는 서모사이펀 순환 보일러(the boiler of the thermosyphon circulation circuit)의 물을 구성한다.

일단 물(X)이 가열이 되면, 도 3 및 도 5에서 볼 수 있는 필터 홀더 유닛(3) 및 특히 커피 필터 구역으로 서모사이펀 순환 물(X)을 운반해주는 제1 서모사이펀 덕트(7, a first thermosyphon duct)로 도달할 때까지 물(X)은 위로 운반된다.

도 3에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 물이 고리 형태(the annular type)의 서모사이펀 순환기(70, a path)를 따라서 보일러(4)로 다시 흘러갈 때까지, 도 3 및 도 6에서 볼 수 있듯, 물은 제2 서모사이펀 덕트(8, a second thermosyphon duct)를 따라서 가열한 물보다 더 낮은 온도로 되돌아온다.

기본적으로, 온도가 다른 수량(水量) 사이의 유일한 밀도 차로 인한 물(X)의 대류 순환(a convective circulation)이 일어나는 자립형 서모사이펀(the self-supporting thermosyphon) 타입의 제1 순환기가 있다.

특히, 도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 유입구 덕트(9, a first inlet duct)를 통해 물 공급 시스템에서부터 약 15~20°C의 온도로 들어온 물(Y)을 곧장 끌어올리고, 제2 유출구 덕트(15, a second duct) 및 솔레노이드 벨브(23, a solenoid valve)를 통해 필터 홀더 유닛(3)으로 물(Y)을 운반해주는 커피 잔으로 분배한 물(Y)에 대한 제2 순환기도 또한 확인된다. 상기 제2 분배 순환기의 작동은 하기에 상세하게 추가로 설명된다.

본 발명에 따라, 그리고 도 2, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 분배 유닛(1)은 보일러(4)에 담겨 있으며, 분배한 물(Y)에 대한 제2 순환기에 있는 물(X) 속에 잠겨 있는 카트리지(10, a cartridge)를 포함한다.

도 7에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 카트리지는:

- 물 공급 시스템에서부터 물(Y)을 운반하는 제1 유입구 덕트(9); 및,

- 물(Y)의 유출을 위한 제2 유출구 덕트(15, the second duct)와 연결된다.

도 8 및 도 9에서 더 상세하게 볼 수 있는 카트리지(10)는 바람직하게는 식료품 산업에 적합한 구리 합금(a copper alloy)으로 제작된 제1 구성요소(11a, a first component) 및 바람직하게는 스테인리스 강으로 제작된 제2 튜브형 구성요소(11b, a second tubular component)로 구성된다.

상기 제1 구성요소(11a)는 바람직하게는 CNC 기술을 이용해 얻어지며, 나선형 채널(12, a helical channel)은 제1 구성요소의 외측 부분에 얻어진다.

계속해서 도 8을 참조하면, 이중 나선형 채널(12)은 나선(121, 122, the helices)이 서로 평행하게 뻗어있는 이중 나선 채널로 되어 있다.

카트리지(10)의 상면(13. the upper surface)에서는, 서로 이격을 갖는 두 개의 홀이 얻어지며:

- 나선(121)과 연결된 유입구 홀(14a, an inlet hole);

- 나선(122)과 연결된 유출구 홀(14b, an outlet hole)이 확인된다.

상기 홀(14a, 14b)은 각각 이중 나선형 채널(12)의 시작 부분과 끝 부분을 구성하며, 이중 나선형 채널(12)이 카트리지(10)와 같은 쪽에서 시작과 끝이 나는 방식으로 얻어진다.

유리하게는, 이중 나선형 채널(12)에서, 이 경우 나선(121)을 가로지르는 물과 같은 유체는 다른 하나의 나선(122)을 가로지르는 유체에 대한 흐름과는 반대로 흐른다.

계속해서 유리하게는, 상기 유체의 나선형 통로는 흐름과 반대로 발생하는 열 교환을 얻게 되고, 따라서 단일 흐름 방향(a single flow direction)을 따라 흐르는 유체에 발생하는 열 교환 보다 더 효율적이다. 따라서, 커피 블랜드(the coffee blend)로 변환되는 기능으로 물(Y)의 온도는 선택된 온도까지 상승된다.

유리하게는, 상기에 설명된 제2 튜브형 구성요소(11b)는 제1 구성요소(11a) 위에 밀봉되어 스플라인 처리되고, 제1 구성요소(11a)와 연결된 상기 언급된 (기밀한 압인 채널인) 이중 나선형 채널(12)을 정의하기 위한 카트리지(10)에 대해서는 재킷(a jacket)의 역할을 해준다.

도 9를 참조하면, 구리 합금으로 제작된 제1 구성요소(11a)는 최적의 열전도체이며, (그리고 따라서 서모사이펀 순환기의 송출 물(X)부터 분배 순환기의 물(Y)까지 열을 전달시켜주는) 반면, 스테인리스 강으로 제작된 제2 튜브형 구성요소(11b)는 열전도율이 낮은 재료이며, 따라서 단열재(an insulator) 역할을 해준다.

유리하게는, 제2 튜브형 구성요소(11b)가 기밀성 있는 단열재라는 사실은 또한 카트리지(10)를 포함하는 분배한 물(Y)에 대한 제2 순환기에 대하여 분배 유닛(1)의 제1 서모사이펀 순환기를 단열시켜줄 수 있다.

계속해서 유리하게는, 카트리지(10)의 내부 부품으로써 구리 및 카트리지 외부 부품으로써 스테인리스 강과 같은 상기에 언급된 두 가지 재료의 조합은 서모사이펀 순환기의 온도를 일정하게 유지시켜주는 온도 차(a temperature differential)를 발생시켜준다.

도 2를 참조하면, 전기 가열 요소(5) 위에는 보정 홀(41, a calibrated hole)이 있는 제1 삽입부(40)가 위치되어 있다.

유리하게는, 카트리지(10)에서 또한 직접 얻을 수 있는 상기 보정 홀(41)은 수축을 이루고, 따라서 물의 유출 압력을 증가시키고 물(X)에 난류 유동(a turbulent flow)를 일으키기 위한 서모사이펀 순환기를 가열하는 물(X)의 유출을 막아준다.

계속해서 유리하게는, 보정 홀(41)로 인해 발생된 압력 차(the pressure differential)는 도 3에서 볼 수 있는 서모사이펀 순환기에서의 물의 순환을 유발시켜 주며, 서모사이펀 순환기의 물을 필요한 온도로 유지시켜줄 수 있도록 해준다.

카트리지(10)는 분배한 물(Y)의 유입을 위한 상기에 설명된 제1 유입구 덕트(9)뿐만 아니라 솔레노이드 벨브(23, the solenoid valve)로 분배한 물 유출을 위한 제2 유출구 덕트(15)도 제공된다(도 13 참조).

제2 유출구 덕트(15)에서 흘러 나오는 분배한 물은 도 4 및 도 13에서 볼 수 있는 제3 공급 덕트(25, a third supply duct)를 통해 솔레노이드 벨브(23)로 운반된다.

제2 분배 순환기의 작동에 대해서는 하기에 더 상세하게 설명된다.

분배 유닛(1)에 9~15bar의 압력 값으로 구성된 분배 순환기에 퍼 올려지는 물(Y)을 지탱해주며 그 자체로도 알려진 타입의 외부 펌프(an outer pump, 도면에 도시되지 않음)와도 또한 관련이 있다.

도 2에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 필터 홀더 유닛(3)에 대해서는 제3 공급 덕트(16)와 내왕(來往)하도록 위치된 디퓨저(30, a diffuser) 및 원하는 커피 파우더 블랜드가 채워지기에 적절한 하부 필터 홀더(31, an underlying filter holder container)를 포함한다.

필터 홀더(31)를 하부에 두고, 사용자가 잡아주도록 해주는 손잡이부(33, a gripping element)가 측면으로 연결되어 있는 필터 홀더(31) 자체에 지지 구성요소(32, an element)가 있다.

분배 유닛의 물(Y)을 혼합한 후, 커피 음료는 유출구(34)를 통해 흘러 나간다.

계속해서 도 2를 참조하면, 상부에 서로와 적절한 이격을 갖는 다수의 공기 내부 영역(22, air interspace)이 내부에 제공되는 커버(21) 방식으로 인해 외부 환경에 대하여 분배 유닛(1)은 단열이 된다.

유리하게는, 상기 공기 내부 영역(22)은 외부 환경으로부터 필터 홀더 유닛(3)의 상면(the upper surfaces)을 단열시켜 주고, 따라서 분배 유닛(1)에 의해 흡수되는 적은 양의 킬로와트(kW)급 에너지에 대하여 상당한 에너지 절약이 될 수 있도록 해준다.

도 10을 참조하면, 분배 순환기의 제2 유출구 덕트(15)와 내왕하는 예비 주입 챔버(50, a pre-infusion chamber)가 있다.

실시 예에 따르면, 제2 삽입부(51, a second insert)와 조합되어 있는 예비 주입 챔버(50)는 커피 음료를 분배하는 동안 물 및 공기의 혼합을 개선시켜주는 기능이 있고, 즉 거품을 발생시킨다.

반드시 그런 것은 아니나, 바람직하게는 도 11 및 도 12에 표현된 제2 삽입부(51)는 도 2에 도시된 구역(K)의 예비 주입 챔버(50)에 수용된다.

삽입부(51)는 나사산 처리가 되어 있고, 삽입부의 나사부는 분배 유닛(1)의 메인 본체(2)에 있는 부분적으로 나사산 처리된 시트부(52, a partly threaded seat)와 함께 활용될 수 있다. 즉, 제2 삽입부(51)는 상기에 설명된 시트부(52)에 조여서 삽입되어질 수 있다.

도 11 및 도 12에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 제2 삽입부(51)는 내부로 뻗어 있는 제1 채널(53, a first channel)을 통해 분배 순환기의 제3 공급 덕트(16)의 유출구와 내왕한다. 그러나 도면에 도시되지 않은 다양한 실시 예에 따라 제2 삽입부(51)는 다른 곳에 위치할 수도 있다.

제1 채널(53)의 상부 말단부에는 각각 서로 이격이 있는 두 개의 홀(54a, 54b)이 있다.

계속해서 도 11 및 도 12를 참조하면, 삽입부(51)는 오링(55, an O-ring)을 이용하여 시트부(52)에 압입으로 삽입되며, 사용자에 의해 상기 시트부(52)에서 수동으로 나사를 조이고 풀 수 있다.

유리하게는, 삽입부(51)가 있음으로서 하기에 추가로 상세히 설명한 바와 같이, 분배된 커피에 있는 거품의 양을 사용자가 조절할 수 있도록 해준다.

작동에 있어 모든 도면을 참조하면, 분배 유닛(1)은 다음과 같이 작동한다.

필터 홀더 유닛(3)을 필요 온도로 유지시켜주도록 보일러(4)는 이미 유체(X)로 채워져 제공된다.

서모사이펀 순환기의 물/유체(X)는 가열 요소(5)로 가열이 되며, 가열에 의해 고리형의 서모사이펀 순환기(70)를 따라 제1 서모사이펀 덕트(7, the first thermosyphon duct, 도 5 참조)로 물/유체가 들어갈 때까지 보정 홀(41)을 통하여 대류에 의해 발생한다.

고리형 서모사이펀 순환기(70)에서, 물(X)은 보일러(4)로 되돌아가기 전과 가열 요소(5) 방식에 의해 재 가열되기 전, 제2 서모사이펀 덕트(8, 도 6 참조)를 통해 더 차가운 상태로 되돌아간다.

보일러(4)에 잠겨 있는 카트리지(10)의 작동에 대해, 분배 순환기의 물(Y)은 물 공급 시스템에서 끌어올려지며, 제1 유입구 덕트(9)를 통해 카트리지(10)로 운반된다(도 7 참조).

도 7에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 제1 유입구 덕트(9)는 실질적으로 수직인 제1의 부분(9a) 및, 제1의 부분(9a, the first portion)과 실질적으로 직각(orthogonal)을 이루는 제2의 부분(9b, a second portion)으로 이루어진다.

유리하게는, 상기 구성은 분배 순환기의 제1 유입구 덕트(9)로 흐르는 물(Y)이 제1 유입구 덕트(9)의 엘보 부분(90, the elbow portion)에서 층류(laminar)에서 난류 유동(turbulent)으로 물의 흐름을 변화시켜줄 수 있도록 해준다.

따라서, 난류 유동을 유도하는 카트리지(10)의 이중 나선형 채널(12)을 지나가는 물은 물(Y) 표면에 열 교환이 상당히 잦아져, 분배한 물(Y)의 온도를 상승시킬 수 있도록 해준다.

따라서, 가열된 분배한 물(Y)은 분배 순환기의 제2 유출구 덕트(15)로부터 흘러 나오며, 분배 순환기의 제2 유출구 덕트(15)의 엘보 부분(150)에서 상당한 층류 유동을 다시 얻는다.

계속해서 도 7에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 제2 유출구 덕트(15)는 제1 유입구 덕트(9)와 비슷한 구성을 하고 있으며, 따라서 실질적으로 수직인 제1의 부분(15a)과 제1의 부분(9a)에 실질적으로 직각을 이루는 제2의 부분(9b)으로 이루어진다.

제2 유출구 덕트(15)로부터 흘러 나온 후에 가열된 물(Y)은 일단 활성화 되면, 물 공급 시스템으로부터 들어오고 카트리지(10)에서 가열된 물(Y)이 덕트(16)로 그리고, 커피와 혼합되고 잔으로 분배되는 필터 홀더 유닛(3)으로 흐를 수 있게 해주는 솔레노이드 벨브(23)로 운반이 된다(도시되지 않음).

필터 홀더 유닛(3)이 해체될 때, 제2 삽입부(51)가 예비 주입 챔버(50)에 있다면, 삽입부(51)의 시트부(52)로 제2 채널(56)을 통해 운반되는 공기는 외부 환경으로부터 흘러 들어오게 된다.

그 동안, 덕트(24)에서 흘러 나오는 분배한 물은 삽입부(51) 내부의 제1 채널(53)로 흐르며, 제2 채널(56) 내부로 흐르는 외기(the external air)를 혼합시켜주는 두 개의 홀(54a, 54b)로부터 흘러 나온다.

삽입부(51)가 시트부(52)와 완전히 체결될 때(도 12 참조), 시트부(52)에 생성된 공기 챔버(57)는 체적이 최소가 되며, 따라서 커피 잔에 거품을 동일하게 최소로 생성하도록 해주는 최소의 공기 체적이 생긴다.

반대로도 마찬가지로, 도 11에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 사용자가 시트부(52)에서 삽입부(51)를 풀어줄 때, 공기 챔버(57)는 최대 체적까지 도달하여 확장이 된다. 상기의 경우, 공기의 양은 최대가 되며, 따라서 커피 잔의 거품의 양이 최대가 된다.

따라서, 유리하게는 시스템을 혼합하는 공기/물은 잔에 배분되는 커피에 제공되는 거품의 양을 조절할 수 있도록 해준다.

상기 내용을 고려하여, 본 발명에 따른 분배 유닛 및 커피 머신이 사전 설정된 목적을 달성하는 것을 관찰할 수 있다.

특히, ±0.5°C와 동등하게 나타나는 분배 온도 오차를 갖는 단열 최적화 시스템(an optimised heat insulation system)으로 인해 분배 온도의 정적 제어 시스템(a constant regulation system)을 얻기 위한 목적이 달성된다. 따라서, 각각의 분배 유닛의 전력이 대폭 줄어든다는 결과를 얻게 되며; 따라서 상기 결과는 알려져 있는 타입의 커피 머신에 대하여 상당한 에너지를 절감할 수 있도록 해준다.

덧붙여, 본 발명에 따른 분배 유닛의 열 관성(the heat inertial)에 대한 문제점을 극복하기 위한 목적은, 현재 15-20°C로 물 공급 시스템으로부터 들어와 유입되는 물은 서모사이펀 순환기의 물 및 공급 보일러의 물이 미리 섞이지 않도록 해야 하는 것을 제외하고, 잔으로 커피를 분배하기 위해 분배 순환기를 향해 직접 원하는 온도(약 90°C)로 올리는 것으로서 달성된다.

상기 목적은 본 발명에 따른 분배 유닛이 종래의 시스템에 요구되는 시간보다 더 짧은 시간 내에 커피를 커피 잔으로 분배할 수 있다는 것을 뜻한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 분배 유닛에 있어서, 분배한 물 및 서모사이펀 순환기의 보일러의 가열 요소 사이에 직접적인 접촉은 없다.

계속해서 유리하게는, 본 발명에 따른 분배 유닛의 서모사이펀 순환기의 낮은 작동 압력은 가열 요소의 침착물의 크기를 축소시키기 위한 증류수 또는 다른 유체가 공급되는 고분자 재료(polymeric material)로 제작된 보일러를 이용할 수 있도록 해준다.

여전히 유리하게는, 상기에 언급된 카트리지의 나선형 채널(the helical channel)은 원하는 에스프레소 커피를 분배하기 위해 필요한 물의 정확한 양을 수용하도록 하는 방식으로 치수가 매겨질 수 있다.

계속해서 유리하게는, 본 발명에 따른 커피 머신은, 서모사이펀 순환기에 물을 수용하고 있는 물 공급 시스템에서 들어오는 물을 미리 혼합할 필요 없이, 서로로부터 모두가 독립적이며, 보일러의 서모사이펀 순환기로부터 모두가 독립적인 하나 이상의 분배 유닛이 제공된다.

덧붙여, 물 공급 시스템의 압력으로부터 서모사이펀 순환기의 독립성은 서모사이펀 순환기 물의 순환 속도가 일정하도록 만들어주며, 따라서 모든 단계에서의 분배 유닛을 더욱 균일하게 가열하도록 해준다.

끝으로, 첫 분배 후에 분배를 하는 동안 시간이 흘러도 커피 음료의 분배 온도가 유지될 뿐만 아니라, 또한 본 발명에 따른 분배 유닛이 시간이 흘러도 변하지 않는 커피 음료의 감각적 특성(the organoleptic properties)이 남아 있도록 유지 가능케 해준다.

1: 분배 유닛
2: 메인 본체
3: 필터 홀더 유닛
4: 보일러
5: 가열 요소
23: 솔레노이드 벨브
33: 손잡이부

Claims (12)

1. 특히, 에스프레소 커피와 같은 뜨거운 움료 분배를 위한 유닛은:
   - 메인 본체(2)에서 제거 가능하도록 장착되어 있는 적어도 하나의 커피 필터 홀더 유닛(3)을 제공하는 메인 본체(2);
   - 상기 메인 본체(2)에 기계식으로 연결되며, 보일러에 있는 물(X)을 가열하기 위해 상기 보일러(4) 내부에 하나 이상의 가열 요소(5)가 제공되는 보일러(4);
   - 상기 필터 홀더 유닛(3)에서 순환하는 물(Y)에 대해 미리 설정된 작동 온도 값을 유지하기 위해 보일러에서 순환하는 물(X)을 가열하기 위한 상기 보일러(4) 내부로 뻗어 있는 제1 순환기(a first circuit);
   - 상기 필터 홀더 유닛(3)과 연결되며, 상기 제1 순환기로부터 독립적이고, 상기 필터 홀더 유닛(3)으로 분배한 물(Y)을 운반하기 위한 제2 순환기를 포함하고, 카트리지(10)의 표면(13) 중 한 곳에 있어서, 제2 순환기에 속하고, 보일러 내의 물에 잠겨 있는 기본적으로 관 형태를 갖는 카트리지(10)를 포함하고,
   - 물 공급 시스템에서 들어오는 분배한 물(Y)의 유입을 위한 제1 홀(14a);
   - 필터 홀더 유닛(3)으로 분배한 물(Y)의 유출을 위한 상기 제1 홀로부터 이격을 이루고 있는 제2 홀(14b)이 구비되고,
   상기 제1 및 제2 홀은 분배한 물(Y)의 경로에 대한 채널(12)의 시작 부분과 끝 부분을 각각 구성하고, 상기 채널(12)이 상기 카트리지(10)의 외부 측면에 구비되고, 나선형 경로를 따라 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 채널(12)은 이중 나선형 구조의 경로를 따라 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 이중 나선형 구조의 경로에서, 한 방향 유동에서 상기 나선들 중 하나의 나선(121)을 가로지르는 물이, 반대 방향의 다른 나선(122)을 가로지르는 물에 대한 흐름과 반대로 흐르는 두 개의 나선(121, 122)이 확인되는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 카트리지(10)는:
   - 열 전도율이 우수한 재료를 사용하여 얻어진 제1 구성요소(11a);
   - 제1 구성요소(11a)의 외부에 있으며, 제1 구성요소(11a)보다 열 전도율이 낮고, 수밀성 있는 나선형 덕트를 얻기 위해 상기 제1 구성요소(11a)에 밀봉되어 스플라인되어 구성되어 있는 제2 튜브형 구성요소(11b)를 포함하는 분배 유닛(1).
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 구성요소(11a)가 식료품 산업에 적합한 구리 합금으로 제작되는 반면, 상기 제2 튜브형 구성요소(11b)는 스테인리스 강으로 제작된 재킷으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 분배 순환기는
   - 상기 카트리지(10)로 물 공급 시스템에서 들어오는 분배한 물(Y)의 유입을 위한 제1 유입구 덕트(9);
   - 상기 필터 홀더 유닛(3)으로 상기 카트리지(10)로부터 분배한 물의 유출을 위한 제2 유출구 덕트(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 유입구 덕트(9) 및 제2 유출구 덕트(15)는 제1의 부분(9a, 15a) 및 제1의 부분(9a, 15a)과 결합되며 실질적으로 제1의 부분과 직각을 이루는 제2의 부분(9b, 15b)을 포함하기 위해 구성되고, 이 구성이 층류에서 난류까지 통과하는 덕트(9, 15)로 흐르는 분배한 물(Y)을 허용해주는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 카트리지(10)에서, 보정 홀(41)이 있는 제1 삽입부(40)를 포함하며, 상기 보정 홀(41)은 상기 제1 순환기의 물(X) 순환을 유발하도록 하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   분배한 물(Y)의 유출을 위한 상기 제2 유출구 덕트(15)와 연결되며 제3 공급 덕트(16)를 통해 상기 필터 홀더 유닛(3)과 내왕하는 제2 삽입부(51)를 포함하고, 상기 제2 삽입부(51)는 시트부(52)로 삽입되며 상기 시트부(52)에 나사를 조이고 풀어 커피 음료에 담겨 있는 공기/물의 혼합을 조절하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 삽입부(51)는 부분적으로 나사산 처리되어 있으며, 제2 삽입부의 나사부는 상기 시트부(52)의 나사부와 체결될 수 있는 부분을 갖추는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 순환기가 서모사이펀 순환기라는 것을 특징으로 하는 분배 유닛(1).
    
12. 하나 이상의 분배 유닛(1)을 포함하는 커피 머신에 있어서,
    상기 각각의 분배 유닛(1)은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따라 제작되는 것을 특징으로 하는 커피 머신.

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