KR20190115127A - 응축 진공의 흡입력 필터링에 의한 커피 추출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피메이커에 관한 것으로 중력에 의존한 걸음식(Filtering type) 커피 추출 방법에 응축진공력을 더하여 흡입 추출을 하게 함으로서 보다 짧은 시간에 효율적으로 커피를 추출 할 수 있게 한다. 또한 저온 추출(Cold brew)을 통해 커피의 쓴맛과 신맛을 내는 불필요한 오일(Oil)과 산성(Acids) 성분들의 추출은 줄이되 항산화성분과 카페인성분과 같은 필요한 성분을 충분히 추출하기 위해 강한 진공 내에서 강제 축출 (Extracting)을 한 후 흡입 필터링 추출을 하게 함으로 짧은 시간 내에 깊은 농도의 저온 커피를 만들어 낸다.
상부에 공급할 물을 수용하며 밑면에 커피 분말을 수용할 좁고 긴 관과 같은 커피저장용기가 서로 한 몸으로 연장된 상부용기(물/커피 저장 용기)가, 물을 가열 하고 추출된 커피를 수용할 수 있게 만들어진 하부 용기와 스크루나 크립 또는 탄력성이 있는 고무 재질로 서로 상 하 기밀 결합되고, 커피분말저장용기 양쪽 끝 상부와 하부에 물과 추출된 커피는 통과시키되 커피 분말은 걸러내는 필터가 각각 기밀 고정되며，하부 용기는 응축 진공을 만들어 내기 위해 가열 수단이 장착되어 있거나 외부 가열 수단을 통해 가열할 수 있도록 밑이 판판한 구조를 갖으며, 하부용기 상부에 에 구비된 물을 공급하고 커피 추출 액을 딸아 낼 수 있게 한 관에 양/부 압 조절 밸브 또는 플러그를 고정해 하부용기 내의 압을 조절하고 스팀 량과 스팀 온도를 조절하며，저온 추출시 깊은 맛을 내기 위해 진공 축출을 통해 1 차 축출을 한 후 흡입 필터링을 통해 2번 커피를 우려내는 효율적이면서 빠르게 원하는 맛의 커피를 추출 할 수 있게 하는 장치이다.

Description

응축 진공의 흡입력 필터링에 의한 커피 추출 장치 {Coffee Brewing Device by Suction Power Filtering Method with Condensed Vacuum}

본 발명은 스팀 응축 진공을 이용한 커피 추출(Brewing) 장치로 밀폐된 공간에 생성된 스팀이 응축하는 동안 만들어진 진공(Vacuum)을 이용 가늘고 긴 커피 수용 용기 안에 충전된 커피 분말에 원하는 온도의 물을 강제로 흡입 통과 시킴으로 진한 농도의 커피를 빠른 시간 안에 효율적으로 추출(Brewing) 하게 하는 커피 추출 장치(Coffee Brewing Device) 이다.

커피의 맛과 신선도가 커피를 추출하는 물의 온도와 추출 방법에 좌우됨으로 소비자의 기호에 맞추어 각각의 맛을 낼 수 있는 많은 종류의 커피 추출 장치 들이 개발 되어 있다. 이들 중에서 가열 장치에 의해 자동으로 온수를 생산 커피 분말에 공급하게 하는 제품들은 공급하는 온수의 온도가 높아 추출 시 커피가 빨리 산화 되어 커피 맛을 저하시킨다. 또한 커피를 추출하는 과정에서 추출되는 쓴맛을 내게 하는 오일 (Fatty oil) 성분들과 위장과 입 몸을 상하게 하는 신 맛을 나게 하는 산성 (Acids) 성분들이 커피 분말을 고온의 물로 추출하는 과정에서 나온다는 사실이 알려진 이후에 많은 커피 애호가들이 저온 커피추출 (Cold Brew) 을 선호하고 있으며 최근 들어 각자가 원하는 온도의 물을 커피 분말에 부어 거름망 또는 거름 종이를 통해 걸러 마시는 방법이 유행되고 있다. 그러나 추출에 사용하는 물의 온도가 낮을 경우 (예를 들어 0℃-35℃ 의 Cold Brew 커피를 만들고자 할 때) 커피 분말이 차가운 물에서는 짧은 시간 내에 잘 우려지지 않아 단순히 커피 분말을 걸러 내는 방법으로 만은 충분한 농도의 커피를 만들어 내지 못해 커피 분말을 장시간 (6-12시간 이상) 물에 적시었다가 필터를 통해 거르거나, 커피 수용 용기에 수용된 커피 분말이 물에 충분히 우러나게 하기 위해 (즉 커피 분말이 물에 젖어 있는 시간을 길게 하기 위해) 물을 한 방울씩 3-4 시간 천천히 공급해 1-2 컵의 커피를 만드는 방법이 사용되고 있어 많은 시간을 기다려야 하는 불편함이 있다. 또한 물이 상대적으로 넓은 커피 분말 수용 용기 중앙에만 한방을 씩 떨어져 효과적인 추출을 하지 못해 충분한 농도의 커피를 추출하기 위해 상대적으로 많은 량의 커피 분말을 사용해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 커피 충전 카트리지가 상대적으로 좁고 긴 관 형태로 만들어져 공급되는 물이 좁은 관을 통과 하면서 모든 커피 분말을 적시고 흘러가야 하겠으나 대부분의 방법들이 물의 중력에 의한 흐름만을 이용하기 때문에 젖은 커피 분말이 물의 흐름을 막아 추출 시간이 더욱 길어지게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 적은 량의 물을 끓이는 중에 생성되는 스팀이 밀폐된 용기 내에서 응축될 때 만들어 지는 응축 진공 즉 흡입력을 이용 커피 충전 용기 상부에 있는 물 수용 용기에 담겨진 다양한 온도의 물 (0℃ - 100℃)을 커피 충전 용기에 강제적으로 흡입 통과 시킴으로 서 커피 충전 용기가 좁고 길다 할지라도 진공 흡입력에 의해 물이 빠른 시간 내에 커피 분말을 통과 하면서 효율적으로 커피를 추출하게 한다. 또한 추출하고자 하는 물의 온도가 낮더라도 커피 분말이 길고 좁은 용기에 분산 수용되어 물이 모든 커피 분말을 통과하며 추출 함으로 타 커피메이커와 비교할 때 같은 량의 물에 1/3-1/2 의 커피 분말을 사용해도 원하는 맛의 커피를 짧은 시간 내에 만들어 내게 한다. 즉 별도의 진공 펌프를 사용하지 않고 용기 내부에서 만들어진 강하고 깨끗한 응축 진공을 이용 커피 분말에 물을 강제 흡입 통과시켜 커피 분말에서 우려내고자 하는 보다 많은 성분들을 충분히 효율적으로 우려 낼 수 있게 한다. 특히 찬물 추출의 경우 추출 농도를 깊게 하기 위해 강제 흡입 필터링 에 의한 추출을 하기 전에 커피 분말이 물에 젖은 상태에서 강한 진공 상태에서 5분 - 15분 정도 축출 (Extracting) 을 한 다음 흡입 필터링을 통해 추출을 하게 함으로서 쓴맛과 신맛은 내지않으면서 깊은 커피를 만들어 내게 한다.

상기한 기능을 제공하기 위한 본 발명의 구성 요소로서: 커피 분말에 공급할 물을 수용하는 맨 상부에 위치하는 상부용기(10) 와 상부용기(10)를 덮으며 진공을 유지하기위한 실(Seal)과 응용 상황에 따라 수동으로 열고 닫을 수 있는 밸브가 구비된 상부용기커버 (30)와; 상기 상부용기(10) 밑에서 커피 분말을 수용할 수 있는 커피분말저장용기(13) 가 상기 상부용기(10) 와 한 몸으로 상하 일 직선상에 구비되거나 두 용기로 분리되되 기밀을 유지하기 위해 서로 스크루 또는 크립과 같은 견고한 연결 수단과 실(seal) 을 통해 한 몸과 같이 기밀 연결 고정 될 수 있게 하며, 상기 커피분말저장용기(13)는 좁고 긴 관과 같이 만들어져 상기 상부용기(10)로부터 공급되는 물이 좁고 긴 관에 수용된 커피 분말을 모두 적시고 우려낸 후 내려갈 수 있게 하며, 상기 커피분말저장용기(13) 상 하 끝 부분에 물과 추출된 커피와 같은 액체는 통과하되 커피 분말은 통과시키지 않는 필터상(14) 과 필터 하(15) 가 장착되며; 상기 상부용기(10)의 밑 부분과 결합되어 추출된 커피추출액을 받으며 응축 진공을 유발하기 위해 전기가열장치(23)가 장착 되거나 물을 가열하기에 용이하도록 밑이 판판하고 넓게 만들어지며, 상기 언급한 좁고 긴 커피분말저장용기(13) 보다 길이가 길어 조립 시 상기 커피분말저장용기(13)의 끝이 밑 바닥 부분과 일정 간격을 유지하게 만들어진 하부용기(20); 상기 상부용기(10)와 하부용기(20) 사이를 서로 기밀 결합 할 수 있게 하며 하부용기(20)를 가열 시 발생하는 스팀 압에 의해 상부용기(10)가 분리되는 것을 막기위해 상부용기(10)를 잡아주는 기능을 갖은 상부/하부 용기(10, 20) 고정 실(Seal)(11) 또는 스크루나 클림과 같은 결합 수단을 이용한 상부/하부 용기(10, 20) 고정 장치(상부용기고정스크루 12a, 하부용기고정스크루 12b); 하부용기(20) 상부에 물을 붓거나 추출된 커피를 딸아 낼 수 있게 하는 급출관 (Inlet and outlet pipe)(21)과; 상기 급출관(21)에 장착되어 수동으로 열고 닫을 수 있는 플러그(22)나 압축스프링에 의해 밸브의 열림 간격을 스크루를 돌려 조절해 하부용기(20) 안의 압과 스팀 배출량을 조절할 수 있는 기능이 있으며 하부용기(20) 안의 물이 끓어 하부용기(20)안의 압이 일정 이상의 플러스 압으로 변할 때는 열리며, 하부 용기 안의 압이 부압(Negative Pressure) 으로 낮아져 응축 진공을 유도 할 때는 막혀 용기 안의 부압을 유지하며, 하부용기 (20)에 생성된 응축 진공이 너무 강해 하부 용기의 형상이 수축 변형이 되거나 하부용기(20)가 유리 재질로 되어 있을 시 하부용기(20)가 깨지는 것을 방지하기 위해 일정 이하의 부 압이 생성될 때(부압이 선택된 스프링의 압축력을 능가할 때) 자동적으로 열려 하부용기(20)가 깨지거나 변형이 가는 것을 막아 주는 부압조절 밸브 기능을 가지면, 축출을 마치고 커피를 딸기 위해 상부용기(10)를 하부용기(20)와 분리 하고자 할 때 하부용기(20) 안에 형성된 진공을 임의대로 폐하게 하기 위해 공기를 유입 시킬 수 있는 기능이 (도 1과 7에서는 버튼으로 표현) 구비된 자동 양/부 압 조절 밸브(40)와; 상기 밸브가 고정되는 급출관 (21)과 밸브와의 기밀을 유지하기 위해 부드럽고 열에 견디는 실리콘과 같은 재질로 만들어진 양/부 압 조절 밸브 실링(49)이 구비된 응축진공을 이용한 강제 흡입 필터링에 의한 커피 추출장치이다.

본 발명이 제공하는 응축진공을 이용 상대적으로 낮은 온도의 물로도 진한 커피를 추출할 수 있어 고온의 물을 통해 추출되어 나오는 원치 않는 쓴맛을 내는 오일성분(Oil) 과 신맛을 내는 산성(Acids) 성분들의 추출을 줄일 수 있어 몸에 해가 되는 프림과 설탕을 사용하지 않고도 커피를 즐길수 있게 한다.

또한 1-2 잔의 저온 커피를 만들기 위해 3 - 4시간 소요해야 되는 커피 추출 시간을 본 발명이 제공하는 강제 흡입 필터링 방법을 통해 2 - 10 컵의 커피를 10분 - 30분 안에 추출할 수 있게 된다.

에너지 소비 면에서도 타 추출 방법에 비해 월등히 적다. 하부용기(20) 밑면의 크기에 따라 밑면을 커버할 수 있는 량인 10 ml - 30 ml 만의 물을 끓여 강제 추출에 사용될 응축진공을 유도하기 때문에 물을 끓이는 시간과 소모되는 에너지는 매우 짧으며 적다. 특히 cold brew 의 경우 물 전체를 끓이지 않고 상온의 물을 부어 바로 추출에 들어가기 때문에 추출에 필요한 물 전체를 끓이는 다른 추출 방법보다 시간과 에너지가 매우 적게 든다. 또한 차가운 물로 추출을 하는 경우 필요한 성분을 충분히 효율적인 추출을 하게 하기 위해 진공 축출(Vacuum Extracting)을 한 후 흡입 필터링을 하게 함으로서 2중의 추출 효과를 내게 한다.

본 발명이 제공하는 강한 응축진공을 통해 강제 흡입 필터를 하기 때문에 커피분말저장용기(13) 구조를 좁고 길게 만들 수 있으며 물이 모든 커피 분말에 강제로 흡입 통과 되어 추출 효과가 높아 타 커피메이커에 사용되는 1/3 - 1/2 만의 커피 분말로 같은 농도의 커피 맛을 내게 한다.

도 1은 본 발명이 제공하는 응축 진공을 이용한 진공축출(Vacuum Extracting) 과 강제 흡입 필터링(Suction Filtering) 에 의한 커피 추출(Brewing) 장치의 전체적인 구성 요소 들을 개략적으로 예시한 단면도이고,
도 2a는 본 발명에 따른 흡입 필터링에 필요한 응축 진공을 유도하기 위해 하부용기(20)에 약간의 물을 붓고 스팀 생산을 위해 물을 끓이는 예시도 이며,
도 2b는 상부용기(10)와 한 몸으로 되어있으며 필터 하(15)가 고정되어 있는 커피분말저장용기(13)에 커피를 충전한 후 필터 상(14)을 고정시킨 예시도 이고,
도 3a는 커피 분말을 충전한 상부용기(10)를 하부용기(20)에 기밀 고정한 예시도 이며,
도 3b는 상부용기(10)에 얼음물을 붇고 가열을 중단한 후 하부용기(20) 내에 생성되는 응축 진공에 의한 흡입 필터링을 통해 추출을 하고 있는 예시도 이고,
도 4a 는 도 2a 에서 보인 봐와 같이 진공축출(Vacuum Extracting)을 위해 하부용기(20)에 소량의 물을 '끓이는 예시도 이며,
도 4b 는 본 발명에 따른 응축진공을 통해 흡입 필터링을 하기 전 진공축출을(Vacuum Extracting) 하기 위해 어름과 커피 분말을 상부용기(10)에 넣는 예시도 이고,
도 5a 는 커피 분말과 어름이 충전된 상부용기(10)를 응축진공을 유도하기 위한 소량의 물이 끓고있는 하부용기(20)에 고정한 후 상부용기(10)에 물을 체우는 예시도 이며,
도 5b 는 하부용기(20)에 가열을 중단하고 상부용기커버밸브(31)가 장착된 상부용기커버(30)를 상부용기(10)에 고정한 후 상부/하부 용기(10, 20) 전체 내부를 진공으로 유지하여 상부용기(10)와 커피분말충전용기(13) 안에 젖어 있는 커피 분말에서 추출하고자 하는 성분을 강제로 축출하는 예시도 이고,
도 6 는 진공 축출을 마치고 흡입 필터링에 의해 최종 추출을 하기 위해 상부용기커버밸브(31)를 열은 상태에서 흡입 진공을 이용 필터링을 통한 추출을 하는 예를 보인 예시도 이며,
도 7a, 7b, 7c 는 응축 진공을 통해 진공 축출을 하기 위한 밸브의 작동 방법을 예시한 예시도 이다.

다음은 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 제공하는 응축진공에 의한 커피 분말 축출 (Extracting)과 흡입 필터링에 의한 커피 추출(Brewing) 장치에 대한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1과 7에서 보인 본 발명을 구성하는 주요 부품들은: 커피를 추출할 물을 수용하는 상부용기(10)가 상부용기커버(30)에 의해 덮어지고, 상부용기(10) 밑부분에는 커피분말저장용기(13)가 상부용기(10)와 한 몸 또는 두 파트가 한 파트처럼 기밀 결합되며, 상기 상부용기(10)는 커피분말저장용기(13) 끝에서 추출된 커피를 받을 수 있는 하부용기(20)와 상하 기밀 결합되며, 상기 하부용기(20) 상단에 구비된 급출관(21)에 플러그(22)를 사용 하부용기(20) 내부에 부압(Negative Pressure)을 유지케 하거나 양/부 압 조절 밸브(40)를 고정 상부/하부 용기(10, 20) 내의 압력을 자동 조절하게 한다.

상기 두 상부/하부 용기 (10, 20)는 하부용기(20)에서 스팀을 생산하는 중에 만들어 지는 스팀 압에 의해 분리되지 않으며, 하부용기(20)에서 생성된 응축력에 의한 부압이 생성될 때 외부에서 공기가 상기 상부/하부 용기(10, 20) 연결부위로 유입되는 것을 막기 위해 고정 스크루(12a, 12b)와 상/하 용기 실링(11a) 에 의해 기밀 고정 되거나 유리 제품과 같이 스크루 나 다른 고정 수단을 사용하기 어려울 경우 고무 재료의 인장력을 이용 고정과 실링(Sealing)을 같이 할 수 있는 상/하 용기 고정 및 실링(11)을 이용 상기 상부/하부 용기(10, 20) 사이를 고정하고 기밀을 유지케 하며;

상기 상부용기(10) 밑부분과 한 몸 또는 기밀결합되는 커피 분말을 수용할 수 있는 커피분말저장용기(13)의 구조는 추출하는 동안 커피 분말이 물과의 접촉 시간을 길게 하고 골고루 접촉 하게 함으로서 효율적인 추출이 이루어 지게 하기 위해 좁고 긴 관 형태로 만들어지며,

상기 하부용기(20)의 길이는 상기 기술한 좁고 긴 커피분말저장용기(13)의 끝 보다 길게 하며 커피분말저장용기(13) 끝부분에 고정된 필터 하(15)와 5 mm 이상 거리를 유지하게 함으로서 추출되어 내려오는 추출 액이 하부용기(20) 바닥에 닿아 저항을 받지 않게 하며;

상기 하부용기(20)의 크기는 상부용기(10)가 허락하는 최대 용량의 물을 강한 응축 진공으로 모두 흡입 수용하고도 계속적인 강한 응축 진공을 만들기 위해, 즉 충분한 스팀을 확보 할 수 있게 하기 위해, 상부용기(10)의 약 2배에 가까운 부피를 갖으며;

상기 하부용기(20)는 밑면에 전기가열장치(23)가 부착되어 있거나 또는 개스, 전기 스토브 또는 다른 외부 가열 장치를 통해 가열 할 수 있게 하기 위해 밑이 평평한 구조를 갖은 추출액 수용 용기 겸 응축 진공 생성 용기 역할을 하며;

상기 커피분말수용용기(13)는 밑 끝부분에 추출하고자 하는 물과 추출액은 통과시키되 커피 분말은 걸래내는 작은 타공으로 이루어진 반 영구적인 스테인레스 재질의 필터 하(15)가 필터 하 고정실링(16)에 의해 기밀 고정되어 하부용기(20) 안에 생성되는 진공에 의해 흡입 필터시 커피 분말이 새어 나오지 않게 하며;

상기 커피분말저장용기(13) 상부에 고정되는 필터 상(14) 또한 반복적으로 세척이가능한 2개의 천 재질의 필터가 형상 변형이 가능한 스프링에 의해 위/아래 2중으로 고정되어 상부용기(10) 입구를 통해 커피분말저장용기(13)의 목에 쉽게 고정 분리 할 수 있도록 하거나 스테인레스 망이나 작은 타공으로 이루어진 필터 외각을 인체에 무해한 프라스틱이나 실리콘 재질로 감싸 커피분말저장용기(13) 목 부위에 기밀 고정을 할 수 있게 하여, 필터링을 통해 추출을 하고자 할 때는 필터 상(14)을 분리한 후 커피분말저장용기(13)에 커피 분말을 충전한 후 다시 필터 상(14)을 고정 하여 물을 상부용기(10)에 부을 때 커피 분말이 물에 의해 뜨지 않고 가능하면 모든 커피 분말이 좁고 긴 커피분말저장용기(13) 안 에 수용되도록 하며, 흡입 필터링에 의한 추출을 하기 전 진공축출(Vacuum Extracting)을 하고자 할 때는 커피 분말과 물이 잘 섞여 커피 분말이 물에 노출되게 하기 위하여 필터상(14)을 사용하지 않고 커피 분말 에 물을 부어 잘 저어 진공 축출을 효과적으로 하게 한다.

하부용기(20) 상부에 구비된 급출관(21)에 의해 상부/하부 용기(10, 20)가 조립된 상태에서 응축진공을 유도하기 위한 소량의 물을 하부용기(20)에 주입할 수도 있고 또 추출된 커피를 딸아 마실 수 있을 뿐 아니라 본 발명이 제공하는 응축진공의 응용 상황에 따라 상기 급출관(21)에 양/부 압 조절 밸브(40)를 장착 하부용기(20) 안의 기압을 조절할 수 있다.

상기 양/부 압 조절 밸브(40)는 하부용기(20) 안의 압이 높으면 열려 스팀을 배출하고 압이 낮아지면 닫치되 압이 일정 이하로 낮아지면 열려 외부 공기를 하부용기(20) 안에 유입 시키는 기능을 갖는다. 또한 양압/부압 조절 밸브 케이스(41a, 41b)을 돌려 양압밸브스프링(43) 강도를 조절 양압밸브(42)의 열림 시점을 조절할 수 있어 하부용기(20) 내의 스팀 생산 량과 스팀 온도를 조절해 응축 진공력을 조절 할 수 있다.

상기 양/부 압 조절 밸브(40)는 부압밸브(45)가 양압밸브(42) 안쪽 상부에 부압밸브스프링(46)과 부압밸브오링(47)에 의해 서로 밀착 결합되어 있으며, 양압밸브(42)는 양압밸브스프링(43)과 양압밸브오링(44)에 의해 양/부 압 조절 밸브 케이스(41b)에 밀착되어 있어 대기압 상태에서는 상기 두 양압밸브(42)와 부압밸브(45)가 두 압축 스프링에 의해 닫쳐 있어 하부용기(20) 안에 외부와의 공기 유(in) 출(out) 입을 허락지 않으며, 하부용기(20) 안의 압이 일정 이상으로 높아지면 양압밸브스프링(43)을 밀어 양압밸브(42)가 상부로 이동하면서 밸브가 열려 하부용기(20) 안의 압이 외부로 빠져나가고, 하부용기(20) 안의 압이 대기압과 같거나 부압으로 떨어지면 양압밸브(42)가 닫쳐 외부로부터 공기 유입이 차단되며, 일정 이하의 부압이 형성되어 그 부압이 부압밸브스프링(46)의 힘을 능가하면 부압밸브(45)가 열려 외부의 공기가 부압밸브스프링(46)이 부압밸브(45)을 닫을 때까지 하부용기(20) 안으로 유입된다. 이 양/부 압 조절 밸브(40)의 주요 기능은 하부용기(20)에 형성된 진공에 의해 상부용기(10) 안에 있는 물을 강제 흡입 추출을 하게 하나 진공이 일정 이하로 떨어져 유리와 같은 재질로 만들어진 하부용기(20)가 강한 부압에 견디지 못해 깨지거나 금속 재질로 된 하부용기(20)의 형상을 일그러 트리는 것을 방지하기 위함이다.

상기 양/부 압 밸브(40) 의 또 하나의 기능은 흡입 추출을 마치고 커피를 따르기 위해 상부용기(10)를 하부용기(20)로부터 분리하고자 할 때 하부용기(20) 안에 있는 진공을 폐 하기 위해 부압밸브오푼버튼(48)을 눌러 외부 공기가 하부용기(20) 안으로 유입 시키게 하는 기능을 한다.

도 7에 묘사된 양/부 압 조절 밸브(40)의 작동에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 7의 40a는 본 양/부 압 조절 밸브(40)가 하부용기(20) 상부에 고정된 급출관(21)에 장착되었을 때 하부용기(20) 안의 물이 끓어 압이 높을 때 열려 스팀압이 밖으로 배출되는 상황을 묘사한 것이고, 40b 는 하부용기(20) 안의 압이 대기압과 같아지거나 낮아질 때 닫쳐 외부와의 공기 유출이 차단된 것을 묘사한 그림이며, 40c 는 하부용기(20) 안의 기압이 일정 이하로 낮아져 하부용기(20)를 깨거나 변형시킬 염려가 있을 때 부압밸브(45)를 열어 일정 이하의 음압을 조절하는 역할을 하게 한다.

상기 양/부 압 조절 밸브(40)는 급출관(21)에 고정시 하부용기(20) 안의 압이 높을 때는 날개가 열려 압을 배출하고 하부용기(20) 안의 압이 낮을 때는 급출관(21)에 흡입 밀찰 되어 기밀을 유지하게 하기 위해 톱니 모양을 한 실링 날개을 갖은 양/부 압 조절 밸브실링(49)에 의해 고정되게 했다.

또한 상부용기커버실링(32)과 상부용기커버밸브(31)가 장착된 상부용기커버(30)가 기밀을 유지하며 상기 상부용기(10) 입구에 고정되어 본 발명이 제공하는 응축진공을 통해 흡입 필터링을 하기 전 진공 축출을 하게 한다. 즉 하부용기(20)를 가열하여 응축진공을 만들어낼 충분한 스팀을 만들어 낸 후 가열을 멈추고 상부용기(10)를 하부용기(20)에 결합 체결 시킨 후 상부용기커버(30)를 닫으면 상부용기커버실링(32)과 상부용기커버밸브(31)에 의해 기밀이 유지되고 상/하 용기(10, 20) 내부에 진공이 만들어져 상부용기(10) 내에서 물에 젖어있는 커피 분말이 상/하 용기(10,20) 내에 형성된 강한 진공에 의해 축출되게 된다. 진공축출을 한 후 최종 흡입 필터링을 하기 위해 상부용기커버(30)에 고정된 상부용기커버밸브(31)를 수동으로 열거나 상부/하부 용기(10, 20) 안에 일정 이하의 부압이 만들어 지면 자동으로 열려 공기가 상부용기(10)에 유입되면서 상부용기(10)에 있는 물과 커피 분말이 하부용기(20)에 형성된 강한 진공에 의해 흡입 필터 되어 최종 추출을 하게 함으로서 찬물을 사용하여 잘 우려 나오지 않을 성분까지도 충분히 우려 내게 한다.

이상으로 본 발명을 구성하는 부품들과 각 부품의 기능을 살펴보았으며 상기 예시된 도면들을 통해 본 발명에 따른 응축진공을 통한 흡입 필터링에 의한 커피 추출 장치 사용 방법 및 작동 원리를 예를 들어 설명하고자 한다.

도 2와 도 3의 에서 예사한 바와 같이 응축진공을 위한 스팀을 생산하기 위해 하부용기(20) 밑 바닥을 커버할 소량의 물을 하부용기(20) 크기에 따라 10 ml - 30 ml 정도 물을 부은 후 하부용기(20)을 가열한다. 하부용기(20)을 가열하는 동안에 상부용기(10) 밑 부분에 상부용기(10)와 한 몸으로 연장되어 만들어진 좁고 긴 관과 같은 형상을 가진 커피분말저장용기(13) 안에 커피 분말을 충전한 후 필터 상(14)을 커피분말저장용기(13) 상부에 고정시킨다. 하부용기(20) 안의 물이 끓어 스팀이 생성될 때 커피가 충전된 커피분말저장용기(13)를 상부용기(10)와 같이 상/하 용기 고정 및 실링(11) 또는 상부/하부 용기 고정 스크루(12a, 12b) 와 상/하 용기 실링(11a)을 통하여 하부용기(20)에 기밀 고정 한다. 하부용기(20)에 가열을 중단하고 추출하고자 하는 량의 물을 상부용기(10)에 부으면 하부용기(20) 내에 생성된 스팀이 응결되면서 만들어지는 응축 진공에 의해 하부용기(20) 내에 진공이 형성되어 상부용기(10) 내에 있는 물을 흡입시켜 커피분말저장용기(13) 안에 충전된 커피분말을 적셔 커피분말에 있는 성분들을 추출한후 커피분말저장용기(13) 하단에 구비된 필터하(15)를 통해 추출액이 하부용기(20)에 흘러내려 수용된다. 상부용기(10) 안에 있는 최대의 물을 다 흡입 할 때까지 강한 진공을 유지하게 하기 위해 하부용기(20) 의 크기를 상부용기(10)의 2배 정도 크게 함으로, 상부용기(10)에 수용된 물이 하부용기(20) 내부로 모두 흡입 될 때까지 하부용기(20) 안은 강한 진공을 유지하게 된다. 모든 흡입 필터링 추출이 끝나면 공기가 하부용기(20) 안으로 유입되면서 점차적으로 진공이 약해 지겠으나 커피를 시음하기 전 상부용기(10)를 분리하기 위해 부압밸브오푼버튼(48)을 눌러 외부 공기를 하부용기(20)에 유입시키거나 급출관(21)에 고정된 양/부 압 조절 밸브(40)을 열어 하부용기(20) 내 진공을 폐한 후 상부용기(10)를 분리해 커피를 딸아 시음한다.

본 발명에 따른 제품이 외부의 온도가 낮은 곳에서 사용되거나 또는 강한 진공을 짧은 시간 내에 만들 내기 위하여 하부용기(20) 외부에 찬 물을 뿌리거나 찬 물에 제품을 담금 수 있으며 이때 하부용기(20) 안에 있는 많은 량의 스팀이 순간적으로 응축되어 짧은 시간 내에 강한 진공이 만들어져 유리 제품일 경우에는 순간적인 강한 진공에 견디지 못해 깨질 수가 있으며 금속 제품의 경우 제품의 형상이 변형될 수가 있어 하부용기(20) 내에 일정 이하의 부압이 형성되면 양/부 압 조절 밸브 (40) 의 부압밸브(45)가 자동으로 열려 제품이 깨지 거나 형상 변형을 막게 한다.

도 4와 5에서 예시한 것처럼 저온 추출을 할 때 진한 농도의 커피를 얻고자 하여 흡입 추출 전 응축진공에 의한 축출(Extracting)을 하고자 할 때 상기에서 설명한 하부용기(20)에 물을 부어 물이 끓어 스팀이 만들어 질 때 커피 분말이 충전된 상부용기(10) 겸 커피분말저장용기(13)에 커피분말을 충전 한 후 필터 상(14)을 장착하지 않은 상태에서 하부용기(20)에 결합 시킨 후 추출하고자 하는 물을 상부용기(10)에 채운다. 이때 필터 상(14)을 장착하지 않은 상태에서 물을 붓기 때문에 상부용기(10)에 물을 붓는 동안 대부분의 커피 분말이 물과 혼합되어 적시게 된다. 상부용기커버밸브(31)와 상부용기커버실링(32)이 고정된 상부용기커버(30)를 상부용기(10) 입구에 기밀 고정 한 후 가열을 중단 한다. 이때 잠시동안 하부용기(20) 안에 생성되는 스팀압에 의해 양/부 압 조절밸브(40)가 열려 하부용기(20) 안에 있는 스팀이 배출되다가 가열을 중단하고 하부용기(20) 안의 압이 낮아질 때는 양/부 압 조절밸브가(40)가 닫혀 하부용기(20)뿐만 아니라 상부용기(10) 내부 까지도 응축진공에 의한 진공이 만들어져 상부용기(10) 안에 있는 커피 분말이 강한 진공에 의해 축출 된다. 처음 몇 초 동안은 하부용기(20) 안의 먼저 생성된 응축진공에 의해 상부용기(10) 내에 있는 물이 일부 흡입되어 커피분말저장용기(13)에 남아 있는 커피분말을 적시면서 하부용기(20)로 흘러 내려 가다가 상부용기(10) 안에도 진공이 형성되어 상부/하부 용기(10, 20) 내의 진공의 균형이 이루어 지면 상부용기(10) 안의 물이 매우 느리게 흡입 되면서 커피분말저장용기(13) 내에 있는 커피뿐만 아니라 상부용기(10)에 흙어진 커피분말에 있는 성분들이 진공속에서 축출되어 물에 농축된다. 원하는 농도의 커피가 축출되면 상부용기커버(30)에 고정된 상부용기 커버밸브(31)를 열어 상부용기(10)내에 공기를 유입시켜 흡입 필터링을 통해 최종 추출을 마친다.

이상으로 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

10: 상부용기
11: 상/하 용기 고정 및 실링
11a: 상/하 용기 실링
12a: 상부용기 고정 스크루
12b: 하부용기 고정 스크루
13: 커피분말저정용기
14: 필터 상
15: 필터 하
16: 필터 하 고정 실링
20: 하부용기
21: 급출관
22: 플러그
23: 전기가열장치
30: 상부용기 커버
31: 상부용기 커버 밸브
32: 상부용기 커버 실링
40: 양/부 압 조절 밸브,
41a, 41b: 양/부 압 조절 밸브 케이스,
42: 양압밸브,
43: 양압밸브스프링,
44: 양압밸브오링,
45: 부압밸브,
46: 부압밸브스프링,
47: 부압밸브오링,
48: 부압밸브 오푼 버튼,
49 양/부 압 조절 밸브 실링

Claims (1)

1. 상부용기와 하부용기 사이에 커피 필터와 커피 카트리지를 구비하고 원하는 온도의 물을 중력에 의지하여 커피 분말에 떨어뜨려 추출하는 걸음식 커피 추출 장치에 응축 진공력을 더하여 강제 흡입 추출을 하게 하는 장치로서, 상부에 공급할 물을 수용 할 수 있는 상부용기(10) 밑면에 커피분말저장용기(13)가 상기 상부용기(10)와 상 하 한 몸으로 구성 되거나 또는 2개의 용기가 한 몸처럼 상 하 기밀 고정된 상부용기(10)/커피분말저장용기(13)가, 상부용기(10) 보다 더 큰 공간을 갖으며 가열 수단(23)이 장착되어 있거나 외부 가열 수단을 통해 가열할 수 있도록 밑이 판판한 구조를 갖춘 물을 가열 하고 추출된 커피를 수용하는 하부용기(20)와 기밀 결합되고, 커피분말저장용기(13) 하부 끝에 물과 추출된 커피는 통과시키되 커피 분말은 걸러내는 기능을 하는 필터 하(15)가 기밀 고정되며, 하부용기(20) 상부에 물을 공급하고 커피 추출 액을 딸아 낼 수 있게 한 입출관(21)에, 양/부 압 조절 밸브(40) 또는 플러그(22)를 고정해 하부용기(20) 내의 압을 조절하며 하부용기(20) 내의 스팀생산량과 생성되는 스팀의 온도를 조절하여 응축진공력을 조절할 수 있게 하며, 상부용기(10) 안을 진공으로 만들어 진공 축출(Vacuum Extracting)을 할수 있게 하기 위해 상부용기커버밸브(31)와 상부용기커버실링(32)을 갖춘 상부용기커버(30) 로 구성된 진공 축출 및 흡입 필터링에 의한 커피 추출 장치.

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