KR20200042495A - 온음료 제조 기계 - Google Patents

Abstract

온음료를 제조하는 기계는, 제조된 온음료를 배출하는 음료 배출구, 온음료 제조 동안 물을 가열하는 순간 온수기, 순간 온수기를 통과해 흐르는 물의 유동 체적을 결정하는 유량계, 및 유동 방향으로 순간 온수기의 하류에 배치되고 제어되는 방향 제어 밸브의 형태를 한 배수 밸브를 포함하고 배수 밸브를 경유하여 순간 온수기를 통과해 흐르는 물은 음료 배출구를 향하는 대신에 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내될 수 있다. 이 기계는 또한 유량계의 측정된 값들을 이용하여 순간 온수기의 물때 수준을 분석하는 물때 검출 기능을 갖는 제어 장치를 포함한다. 이 제어 장치는 물때 수준 분석 동안 배수 밸브를 전환 위치로 전환하도록 설계되고 이 전환 위치에서 유체 유동은 순간 온수기에서 곧바로 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내된다.

Description

온음료 제조 기계

본 발명은, 예를 들어 차 또는 커피 음료와 같은, 온음료를 제조하는 기계에 관한 것으로서, 제조된 온음료를 배출하는 음료 배출구를 포함하고, 온음료를 제조하는 동안 물을 가열하는 순간 온수기를 포함하고, 순간 온수기를 통과해 흐르는 물의 체적 유동을 분석하는 유량계를 포함하고, 그리고 유동 방향에서 순간 온수기의 하류에 배치되어 있고 제어 가능한 방향 제어 밸브의 형태를 한 배수 밸브를 포함하고, 이를 경유하여 순간 온수기를 통과해 흐르는 물은 음료 배출구를 향하는 대신에 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내된다.

버튼을 터치하여 여러 명 분량의 신선하게 끓인 커피 음료를 제조하는 완전 자동 커피 머신은 종래기술에 알려져 있다. 여기에 필요한 온수는 일반적으로 온수 보일러에 저장되어 긴 가열 시간을 제거한다. 때때로, 완전 자동 커피 머신은 음료를 배출할 때에 순간 온수기로 물을 가열하는 것도 제안되어 왔다.

또한 완전 자동 커피 머신에 있어서 온수 생성기의 물때 제거(descaling)를 가끔 수행해야만 하는 것도 알려져 있다. 이를 위하여, 예를 들어 WO 2013/023963 A1 또는 EP 2705784 A1에 개시된 바와 같은, 알려진 해결책들에서는, 물때 제거 처리를 수행하기 위하여 기계에 수용성 물때 세척제(descaler)를 포함하는 카트리지를 삽입 및/또는 부착한다. CH 709738에서는 가변적인 부피를 갖는 용기에 수용된 물때 세척 용액을 포함하는 물때 세척 적용 장치가 커피 머신에 부착된다.

본 발명의 목적은 온음료를 제조하는 기계에 있어서, 온음료는 빠르고 안정적으로 제조될 수 있으며, 유지 보수 부담이 낮고 교정 수리에 민감하지 아니하며 사용자 및/또는 작업하는 직원이 간단하고 사용시 안전하게 작동시킬 수 있는 기계를 명시하는데 있다. 이와 관련해서 온음료는 신선하게 끓여진 커피 또는 차, 및 예를 들어 콘소메, 인스턴트 차, 인스턴트 커피, 인스턴트 초콜렛 음료 등등과 같은, 즉석 음료일 수 있다.

그러므로, 본 발명은, 기존의 보일러를 포함한 완전 자동 커피 머신과 달리, 경량이고 소형인 온수를 준비하는 순간 온수기를 사용한다. 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 해당 순간 온수기는, 예를 들어, WO 2013/189869에 명시되고 불필요한 반복을 피하기 위하여 그 전체가 원용된다.

그러나, 본 발명은 본 발명의 범위 내에서 적합한 순간 온수기의 경우에, 상기 순간 온수기가 물을 빨리 끓이기 위해 필요한 고온 및 순간 온수기 내 좁지만 긴 유동 경로들 때문에 물때가 끼기 쉽다는 인식에 기초한다. 그러므로, 본 발명의 범위에 있어서, 제어 장치가 제공되고, 상기 제어 장치는 유량계의 측정된 값들을 이용하여 순간 온수기의 물때 수준을 분석하는 물때 검출 기능을 갖는다. 이 제어 장치는 물때 수준을 분석하는 동안 배수 밸브를 전환 위치로 전환시키도록 설계되고, 이 전환 위치에서 순간 온수기로부터 오는 유체 유동은 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 직접적으로 안내된다. 따라서 물때 수준은 배수 밸브가 열렸을 때에만 분석된다.

유량계를 통해 측정될 수 있는 유속은, 한편으로는, 순간 온수기의 유입구 및 배출구 사이의 압력 차이에 따라 달라지고, 다른 한편으로는, 라인 단면적 따라서 물때 수준에 따라 달라진다. 그래서 물때 수준은 입력 압력을 알고 있을 때, 예를 들어 압력 리미터를 통해 조정가능한 라인 압력, 물 펌프를 이용할 때 알고 있는 예비 펌프 압력, 또는 압력계로 측정된 압력을 알고 있을 때 분석될 수 있다. 이 경우에 열린 배수 밸브는 측정하는 동안 오직 순간 온수기 상의 압력 손실만 고려하고, 가령 열탕(brewing) 챔버 또는 혼합 챔버와 같은, 더 하류에 배치된 하위 조립체들 상의 압력 손실은 그렇지 않다.

물때 수준을 검출함으로써, 물때 제거 처리가 필요하고 착수 및/또는 실행이 되어야 하는 어느 순간에 미리미리 메시지가 생성될 수 있다. 그래서 순간 온수기는, 일단 순간 온수기가 완전히 막히면 더 이상 물때가 제거되지 않을 수 있고 교체해야 하거나 파괴해야하기 때문에, 막히게 될 수 있는 것으로부터 방지된다.

유리하게는, 순간 온수기의 가열 단계에서 배수 밸브는 순간 온수기에서 오는 유체 유동을 폐수 라인 또는 폐수 용기로 안내하는 역할을 하여, 가열 처리가 충분히 이루어진 후에 비로소 온수는 음료 배출구의 방향으로 안내되고, 다만 가열 처리 중에 아직 충분히 뜨겁지 않은 물이 배출구로 들어간다. 이 경우에, 제어기는 가열 단계 동안 물때 수준의 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서 물때 수준의 분석은 정상 동작 동안 자동으로 수행되고 따라서 작동의 중단 또는 별도의 유지 보수 처리들이 필요 없다.

이 경우에, 가열 단계는 바람직하게는 온음료의 각각의 배출과 같이 수행된다. 그러므로, 음료 각각의 배출 후에 순간 온수기는 꺼지고 쿨 다운될 수 있다. 이것은 순간 온수기의 물때를 감소시킨다. 가열은 충분히 빠르게 일어나서 작동 동안 방해가 되지 않는다. 물때 수준의 분석은 당연히 각각의 개별적인 음료 배출과 같이 수행될 수도 있다. 그러나, 이것은 또한 예를 들어 매 열 번째 온음료와 함께 물때 수준의 측정을 수행하는 것만으로도 충분할 수 있다.

동일한 방식으로, 순간 온수기의 쿨 다운 단계에서 배수 밸브는 또한 순간 온수기로부터 오는 유체 유동을 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내하는 역할을 할 수 있다. 그래서, 제품의 배출 후에 순간 온수기는 순간 온수기에 남아있는 온수에 의한 물때를 감소시키기 위해서 물로 쿨 다운될 수 있다. 이 경우에도 쿨 다운 단계는 제품 각각의 배출과 같이 수행되는 것이 유리하다. 배수 밸브는 쿨 다운 단계 동안 열려있기 때문에, 그리하여, 물때 수준의 분석은 가열 단계 대신에 (또는 추가적으로) 쿨 다운 단계에서 수행될 수 있다.

물론, 음료의 각각의 개별적인 배출 후에 순간 온수기를 끌 필요는 없다. 만약 복수의 음료들이 이미 배출을 위해 미리 선택되어 있었다면, 마지막 음료를 배출한 후에 비로소 순간 온수기를 끄는 것이 유리할 수도 있다.

순간 온수기의 유입구에서 수압을 분석하기 위하여, 순간 온수기의 유입구 측 상에 압력계를 배치하는 것이 유리하다. 그래서 유입 압력은 안정적으로 분석될 수 있고 물때 수준의 검출이 향상된다.

본 발명의 개발에 있어서, 순간 온수기는 유체가 통과해 흐르는 유입구 및 배출구를 가지고 가열이 될 나선형 유동 채널을 갖는다. 이 경우에 유동 채널을 그의 채널 단면적이 배출구 방향으로 적어도 단부 영역에서 더 넓어지는 것이 유리하다. 이것은 순간 온수기의 유동 채널이 그 끝을 향해서 최대로 물때가 낀다는 것을 알고 있으며, 거기에서 물 온도가 가장 높이 도달하기 때문이다.

실험이 보여주는 것은 일정한 채널 직경을 가지고서, 유속의 감소에 의해 물때가 검출되었음에도 유동 채널이 계속 열려있는 상태, 및 유동 채널이 완전히 막혀 있는 상태는 매우 빠르게 잇따라서 일어날 수 있다. 다시 말하면, 반응해서 물때 제거 처리를 개시하는데 아주 짧은 시간만이 남아 있다. 일단 순간 온수기가 막히면 물때 세척제로 물때를 녹이고 순간 온수기를 다시 청소하는 것이 더 이상 가능하지 않다. 그러나, 여기서 제시되고 배출구 방향으로 더 넓어지는 채널 단면적에 있어서, 유속의 감소 및 그에 따른 유동 채널의 막힘은 채널 단면적이 일정한 경우보단 상당히 더 느리게 일어난다. 그래서, 예를 들어 식당이나 소매점의 영업 종료 후에, 물때 제거를 수행할 시간이 더 남아 있어서, 전반적으로 작동 안전성이 향상된다.

음료를 제조하기 위하여 온수를 생성하는 순간 온수기에 단면적이 넓어지는 유동 채널의 사용은, 원칙적으로, 순간 온수기에 물때 수준의 검출과는 관계없는 것이고, 그러므로, 위에 설명한 바와 같은 자동 검출 기능 없이 사용될 수도 있다. 따라서 이러한 순간 온수기를 포함하는 자동 온음료 기계가, 배출구 방향으로 적어도 단부 영역에서 넓어지는 그의 채널 단면적을 갖는 것은, 독립적으로 청구되는 별도의 발명적 특징을 나타낸다.

온음료를 제조하는 기계는 바람직하게는 완전 자동 음료 기계로서 음료를 선택한 후 완전히 자동으로 상응하여 선택된 온음료를 준비하고 이를 제공된 음용 그릇에 분배하는 완전 자동 음료 기계일 수 있다. 특히 완전 자동 음료 기계에 있어서, 물때 제거 시스템이 순간 온수기의 물때를 자동으로 제거하도록 제공하는 경우에 유리하다. 이 방식에 있어서, 순간 온수기의 물때 제거는 어느 때라도 과도한 노력 없이 그것이 필요하자 마자 수행될 수 있다. 일반적으로 이것은 사용자에 의해, 빠르고 쉽게, 작동의 시작 또는 종료시에 수행될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 물때 제거 시스템은 물때 세척 용액을 섞는 혼합 용기, 액체 물때 세척 농축액을 위한 저장 용기를 위한 수용 챔버 및 저장 용기로부터 혼합 용기로 물때 세척 농축액의 계량된 수송을 위한 계량 펌프를 포함한다. 그러므로, 혼합 용기에 있어서, 필요하다면, 즉 물때 제거 처리가 수행될 때에, 물때 세척 용액은 액체 물때 세척 농축액을 물과 섞은 것이고, 액체 물때 세척 농축액은 저장 용기로부터 혼합 용기로 계량 펌프를 통해 음료 제조 기계로부터 자동으로 수송된다.

액체 물때 세척 농축액의 사용은 이점을 갖는데 다량의 농축액이 복수의 물때 제거 처리들을 위한 음료 제조 기계에 저장될 수 있어서, 저장 용기의 교체 또는 되 채우기는, 물때 제거 처리가 빈번한 경우에도, 긴 시간 간격에 걸쳐 필요할 뿐이다. 이것은 필요한 유지 보수 노력을 상당히 줄여주고 사용자가 기술적 지식 없이 물때 제거를 정기적으로 수행하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 액체 물때 세척 농축액은 계량 펌프를 통해 간단하고 사용시 안전하게 계량될 수 있어서 물때 세척 용액이 자동적으로 그리고 언제나 정확하고 원하는 계량된 양만큼 섞일 수 있다.

유리하게는, 음료 제조 기계는 음용수 공급 라인, 예를 들어 완전 자동 음료 기계에 삽입된 물 연결부 또는 물 용기로부터 물을 추출하고, 순간 온수기로 물을 수송하는 물 펌프를 포함한다. 물 펌프는 일정하고 충분히 높은 압력을 보장하고, 이는 특히, 매력적이고 안정된 크레마를 얻기 위해서 에스프레소 커피를 제조하는데 요구된다.

이 경우에, 다른 것들 중에서, 물 펌프에 의해 수송되는 물의 용량을 분석하기 위해, 장치에 사용되는 유량계가 제공된다. 이러한 용량 분석을 위한 유량계는 또한 본 발명의 범위 내에서 여러 이점들을 제공한다: 한편으론, 물때 세척 용액을 섞기 위하여 물 펌프를 통해 혼합 용기로 채워지는, 담수 용량은 유량계를 통해 측정될 수 있다. 다른 한편으론, 이미 언급한 바와 같이, 순간 온수기를 통해 흐르는 유속, 즉 단위 시간 당 용량은 유량계에 의해 분석될 수 있고 순간 온수기의 물때 수준은 그로부터 결정될 수 있다. 마지막으로 유량계는 당연히 상이한 온음료를 제조할 때 담수 분량을 측정하는 역할을 한다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 흡입 측에서 물 펌프는 제1 방향 제어 밸브를 통해 물때 세척 용액이 수용 및/또는 혼합되는 혼합 용기로 전환 가능하게 연결될 수 있게 제공된다. 그래서 물때 세척 용액은 제1 방향 제어 밸브가 전환 밸브 위치에 있을 때 물 펌프를 통해 혼합 용기로부터 순간 온수기로 수송될 수 있다.

추가적인 실시예에 따르면, 압력 측 상에서 물 펌프는 제2 방향 제어 밸브를 통해 혼합 용기의 물 공급 라인으로 전환 가능하게 연결될 수 있게 제공된다. 그러므로, 혼합 용기에 물때 세척 용액을 혼합하기 위하여, 물은 제2 방향 제어 밸브가 전환 밸브 위치에 있을 때 물 펌프에 의해 혼합 용기로 수송될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서 제공되는 배수 밸브는 바람직하게는 자동 물때 제거 처리 동안에, 전환 위치로 이동되고, 순간 온수기를 통해 흐른 후에 물때 세척 용액은 음료 배출구의 방향으로, 예를 들어 열탕 장치로 안내되지 않고, 폐수 라인 또는 상응하는 폐수 집수 용기로 직접적으로 들어간다. 물때 세척 용액이 평범한 음료 배출구로 배출되지 않는 것에 의해서, 예를 들어 물때 세척 용액이 고객의 음료 용기로 배출되는 것을 야기할 수 있는, 의도치 않은 작동 실수가 회피 된다.

프로그래밍 가능한 제어 장치는 본 발명의 범위 내에 완전 자동 물때 제거 처리를 수행하는데 편리하고 유리하며, 자동 물때 제거 처리를 수행하기 위하여 상기 제어 장치는 저장 용기로부터 혼합 용기로 기결정된 양의 물때 세척 농축액을 수송하기 위하여 계량 펌프를 활성화시키도록 구성 및/또는 프로그래밍되고; 상기 제어 장치는 추가적으로 물 펌프를 혼합 용기의 물 공급 라인으로 연결하기 위하여 제2 방향 제어 밸브를 전환하고 기결정될 수 있는 양의 물을 수송하기 위하여 물 펌프를 활성화시키도록 프로그래밍되고; 그리고 상기 제어 장치는 추가적으로 물 펌프를 흡입 측에서 혼합 용기의 추출 라인으로 연결하고 혼합 용기로부터 순간 온수기로 물때 세척 용액을 수송하기 위하여 제1 방향 제어 밸브를 전환시키도록 프로그래밍된다.

본 발명의 범위 내에서, 온음료의 제조를 위한 물을 가열하는 순간 온수기를 포함하는, 온음료를 제조하는 기계의 물때 수준을 분석하는 방법도 제공한다. 이 방법에 있어서, 순간 온수기를 통과해 흐르는 물의 유속은 유량계에 의해 측정되고 물때 수준은 유속을 이용해 분석된다. 이 경우에, 본 발명에 따르면 물때 수준을 분석하는 동안, 순간 온수기의 하류 유동 방향에 배치된, 배수 밸브는 전환 위치로 움직이고 이 전환 위치에서 순간 온수기(10, 20)를 통과해 흐르는 물은 기계의 음료 배출구의 방향 대신에 폐수 라인 또는 집수 용기로 직접적으로 안내된다.

본 발명의 추가적인 이점들 및 특징들은 도면들을 참조한 대표 실시예의 다음 설명에서 개시된다. 도면에 있어서:
도 1은 두 개의 순간 온수기를 포함하는 완전 자동 음료 기계 및 순간 온수기를 자동으로 물때 제거하는 통합된 물때 제거 시스템의 물 흐름 다이어그램을 보여주고,
도 2는 시간에 따른 그리고 배수 밸브의 전환 상태에 따른 순간 온수기의 배출구에서의 물 온도의 곡선을 다이어그램으로 보여준다.

도 1에 있어서 온음료를 제조하는 기계의 구조는, 예를 들어 완전 자동 커피 머신으로서 사용되는 것으로서, 소위 유수 다이어그램으로 도시된다. 순간 온수기(10)는 온수를 생성하는 역할을 하고, 온음료는 그에 의해 제조된다. 물 유동 방향에서 순간 온수기(10)의 상류에는 라인(13)을 통해 순간 온수기(10)로 연결되는 물 펌프(11) 및 유량계(12)가 위치한다. 복수의 방향 제어 밸브(15a, 15b, 15c 및 16)들은 라인(14)을 통해 순간 온수기(10)의 온수 배출구로 연결된다. 선택적으로 압력계(17)가 순간 온수기(10)의 유입구에 배치될 수 있으며 온도 탐침(probe)이 순간 온수기(10)의 배출구에 배치될 수 있다.

온수의 준비를 위해 제공되는 순간 온수기(10)에 더하여, 기계는, 예를 들어 재가열 또는 거품 우유 또는 다른 음료들을 위한, 온음료를 제조하는 역할도 할 수 있는, 스팀을 생성하는 역할을 하는 제2 순간 온수기(20)를 갖는다. 더욱이, 여기선 스팀을 생성하는 역할을 하는 제2 순간 온수기(20)는 또한 본 발명의 의미 내에서 넓은 의미로 온수 생성기라고 이해된다.

제2 순간 온수기(20)의 상류에는 라인(23)을 통해 순간 온수기(20)의 유입구로 연결된 물 펌프(21) 및 유량계(22)가 또한 위치한다. 서로 다른 방향 제어 밸브(25a, 25b, 26)들은 라인(24)을 통해 순간 온수기(20)의 온수 및/또는 스팀 배출구로 연결된다. 선택적으로 또한 압력계(17)는 순간 온수기(20)의 유입구에도 배치될 수 있고 온도 탐침(28)은 순간 온수기(20)의 배출구에 배치될 수 있다.

대표 실시예에 있어서 두 개의 유량계(12, 22)는 할당된 펌프(11, 21)의 상류 각각에 배치된다. 그러나, 이와 유사하게 유량계(12, 22)들을 할당된 물 펌프(11, 21)들의 유동 방향 하류에 배치하는 것이 가능할 수 있다. 흡입 측 상에서, 두 개의 물 펌프(11, 21)들은 음용수 공급 라인(30) 및 선택적인 전환 밸브(31)를 통해 공용수 본관의 음용수 연결부(32)로 또는 기기 상에 또는 안에 제공되는 물 탱크(33)로 연결된다. 공용수 본관(32)에 연결되는 경우에, 체크 밸브(34), 역류방지 밸브(35) 및 감압기(36)는 공급 라인에 제공될 수 있다.

물 펌프(11)는 라인(13)을 통해 연결된 음용수 공급 라인(30)으로부터 순간 온수기(10)로 음용수를 수송하고 이로부터 온수는 방향 제어 밸브(15b)를 통해 열탕부(50)로 수송될 수 있다. 열탕부(50)는 알려진 바와 같은 방식으로, 공급되는 온수를 끓일 수 있거나 또는 열탕부를 미리 가열할 수 있는 히터(51), 및 수 분량의 갓 갈아 놓은 커피 가루(53)가 안에 채워져 있는 열탕 챔버(52)를 포함한다. 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 열탕부는 예를 들어 EP 2561778 A1에 설명되어 있으며, 불필요한 반복을 피하기 위하여 그의 전체가 원용된다.

열탕부(50)는, 사전에 완전 자동 커피 머신의 밀(mill)에서 수 분의 갓 갈아낸 커피 가루 한 분량을 채우기 위해서 열릴 수 있도록 설계된다. 게다가, 끓이는 처리 후 열탕부가 열리면 남아있는 커피 찌꺼기는 잔여물 용기로 배출될 수 있다. 열탕부는 또한 이동식 피스톤(미도시)를 가지고 이는 열탕 챔버에 위치한 열탕 거름망에 대고 채워진 커피 가루를 압착한다. 피스톤이 되돌아 이동한 후, 펌프(11)의 압력 하에서 순간 온수기(10)로부터의 끓는 물은 그에 따라 압착된 커피 가루를 통과해 흐를 수 있다. 완성된 원두 커피(brewed coffee)는 배출 라인을 통해 열탕부(50)에서 커피 음료를 위한 배출구(55)로 안내된다. 방향 제어 밸브(15a)를 통해 온수는, 예를 들어 청소 목적으로 또는 즉석 음료를 제조하기 위하여, 배출구(55)로 곧바로 안내될 수 있다. 더욱이, 온수는 또한 방향 제어 밸브(15c)를 통해, 예를 들어 차를 제조할 때 쓰이는 별도의 온수 배출구(56)로 안내될 수 있다.

제2 순간 온수기(20)가 생성하는 스팀은 방향 제어 밸브(25a)를 통해 소위 증기 노즐(57)로도 불리는 곳으로 안내되어, 예를 들어 우유의 거품을 낼 수 있고, 스팀은 또한 방향 제어 밸브(b)를 통해 배출구(55)로 안내되어, 예를 들어 별도의 라인(미도시)를 통해 공급된 우유를 가열하거나 거품을 낼 수 있다.

배수 밸브(16 및 26)들은 방향 제어 밸브로서 구성된 것으로서 순간 온수기(10) 및/또는 순간 온수기(20)의 온수 배출구를 소위 배수 시스템, 즉 폐수 라인 또는 폐수를 위한 폐수 집수 용기로 연결하는 역할을 한다. 이것은 다른 무엇보다도, 순간 온수기(10, 20)를 통과해 안내되는 물때 세척 용액을 우회시키기 위해, 할당된 순간 온수기(10, 20)의 물때를 제거하는 목적을 위해서 필요하다.

그러나, 추가적으로 두 개의 배수 밸브(16, 26)는 또한 할당된 순간 온수기의 가열 단계에 있는 관통해 흐르고 있는 물을 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내하는 역할을 한다. 따라서 가열된 물 및/또는 스팀은 기결정될 수 있는 최소 온도에 도달한 후에 비로소 할당된 배출구의 방향으로 안내되는 것을 보장한다. 그러나, 가열 처리 동안 충분히 뜨겁지 않은 물은 폐수 시스템으로, 즉 배출구(55, 56, 57)들 중 하나로 가지 않을 수 있게, 방향이 전환된다.

도 2는 온도 곡선 및 배수 밸브(15)의 전환 상태를 보여준다. 이 경우에 배수 밸브(16)는 전류의 부재시 열리는 솔레노이드 밸브로서 구성된다. 순간 온수기(10)의 배출구에 온도 탐침(18)으로 측정된 온도 곡선은 TP로 표시되고, 배수 밸브(16)를 위한 솔레노이드 전류는 DV로 표시된다. 곡선들은 이상적인 방식으로 도시된다. 실제로는, 온도 곡선은 상황에 따라 온도 조절에 대응하는 약간의 변동(fluctuations)을 띨 수 있다.

제품의 배출을 시작할 때 물 펌프(11)는 켜지고 순간 온수기(10)의 방향으로 공급 라인(30) 밖으로 물을 펌핑한다. 배수 밸브(16)에 전류가 인가되어 있지 않기 때문에, 즉 열려있기 때문에, 순간 온수기(10)로부터 오는 물은 라인(14)을 통해 유출부로 흘러간다. 밸브(15a, 15b, 및 15c)는 이 경우에 닫혀있다. 순간 온수기의 배출구에 물 온도(TP)는 급수 온도에 대응하고, 제시된 경우에는 대략 24 ℃이다.

시간(t1)에서 순간 온수기(10)의 가열부는 켜진다. 온도(TP)는 이제 설정 기준 온도로 상승한다. 이것은 제1 제품 배출을 위한 80℃이다. 시간(t2)에서 설정 온도는 도달된다. 이제 배수 밸브(16)는 닫히고(솔레노이드 전류 인가) 밸브(15b)가 열려서 이제 충분히 뜨거운 물이 더 이상 유출부로 가지 않고 열탕 챔버(50)로 안내된다. 배출구(50)에서 배출되는 커피 음료의 제조는 시작한다. 물 온도(TP)는 제어 정밀도 측면에서 순간 온수기(10)의 가열 출력을 조절함으로써 일정하게 유지된다. 도 2의 온도 곡선은 위에 언급한 바와 같이 이상적인 방식으로 도시되고 물론 제어 정밀도 측면에서 변동할 수 있다.

시간(t3)에서 커피 음료의 제조는 완료된다. 밸브(15b)는 닫히고 배수 밸브(16)는 열린다. 같은 시간에, 순간 온수기(10)의 가열부는 꺼진다. 펌프(11)가 계속 물을 나르고 있기 때문에, 가열부가 꺼질 때 물 온도는 상기 순간 온수기가 쿨 다운될 때부터 순간 온수기(10)의 배출구에서 천천히 낮아진다. 시간(t4)에서 물 펌프(11)는 꺼지고, 더 이상 물이 흐르지 않고, 라인에 남아 있는 나머지 물의 온도는 대략 일정하게 머무르거나 및/또는 천천히 떨어질 뿐이다.

제2 제품의 배출는 물 펌프(11) 및 순간 온수기(10)의 가열부를 킴으로써 시간(t5)에서 시작한다. 배수 밸브(16)는 계속 열려 있어서 물이 재차 순간 온수기(10) 밖의 유출부로 방향이 전환된다. 가열부가 순간 온수기를 가열하기 때문에 물 온도(TP)는 더 오른다. 제2 제품 배출을 위한 목표 온도는 이제 92℃이다. 목표 온도가 시간(t6)에서 도달하면 배수 밸브(16)는 닫히고 열탕 챔버(50)를 향하는 밸브(15b)는 열린다. 제품의 배출이 시간(t7)에서 끝난 후에 밸브(15b)는 다시 닫히고 배수 밸브(16)는 열린다. 더욱이, 순간 온수기(10)의 가열부는 꺼진다. 이제 다시 쿨 다운되는 물은 물 펌프(11)가 꺼지는 시간(t8)까지 유출부로 안내된다. 순간 온수기는 이제 물때를 감소시키기 위하여, 통과해 흐르는 물에 의해 쿨 다운된다.

시간 t1-t2 및 t5-t6 동안, 즉 가열 동안, 그리고 시간 t3-t4 및 t7-t8 동안, 즉 쿨 다운 동안 배수 밸브가 열려 있고 따라서 이 단계들에서 순간 온수기를 통과하는 유속의 분석은 수행될 수 있는 점이 중요하다. 이 방식으로 측정된 그 유속이 시간에 걸쳐 크게 감소하고 최소 유속 밑으로 떨어지면, 그로부터 순간 온수기(10)를 통과하는 유동 경로가 물때에 의해 제약을 받고 따라서 물때 제거 처리가 수행되어야 한다는 것을 추정할 수 있다. 이것은 대표 실시예로서 수동으로 시작되고 난 다음 자동으로 수행된다.

이를 위하여, 제공된 통합된 물때 제거 시스템(40)을 이하 설명한다. 물때 제거 시스템(40)은 혼합 용기(41), 액체 물때 세척 농축액을 위한 저장 용기(42) 및 계량 펌프(43)를 포함한다. 물 펌프(11, 12)들의 흡입 측 상에 공통 음용수 공급 라인(30)은 전환 밸브(44)를 통해 흡입 라인(49)으로 연결될 수 있고 흡입 라인은 혼합 용기(41)의 바닥까지 도달하여 물때를 제거할 목적으로 혼합 용기로부터 물때 세척 용액을 빨아들이고 순간 온수기(10, 20)들로 상기 물때 세척 용액을 나른다. 물때 세척 용액은 공급 라인(48)을 통해 혼합 용기로 계량 펌프(43)에 의해 수송된 물때 세척 농축액의 계량 가능한 양만큼 혼합 용기(41)에서 미리 섞여있다.

흡입 측 상에서 펌프(11)에 연결된 공급 라인(13)과 연결되는 방향 제어 밸브(45)를 통하여, 담수는 물 펌프(11)에 의해 공급 라인(47)을 통해 혼합 용기로 채워질 수 있다. 채워진 담수의 양은 이 경우엔 유량계(12)에 의해 분석될 수 있어서 기결정된 물 양이 혼합 용기(41)에 채워진 후에 밸브(45)는 닫힐 수 있다.

물때 세척 용액이 혼합 용기(41)에 혼합된 후에, 공급 라인(30)은 밸브(44)를 통해 흡입 라인(49)으로 연결될 수 있다. 그리고 배수 밸브(16)는 열리고 물 펌프(11)를 통해 물때 세척 용액은 혼합 용기(41)로부터 순간 온수기(10)를 통과해 수송된다. 그리고 전환 밸브(44)는 다시 작동 위치로 되돌아서 전환되고 이 작동 위치에서 공급 라인(30)은 공용수 연결부(32) 또는 물 탱크(33)에 연결되고 담수는 물 펌프(11)에 의해 재차 순간 온수기(10)를 통해 씻어 내려간다. 역류 방지 밸브(46)는 공급 라인(30)에 잠재적으로 여전히 위치하는 물때 세척 용액이 담수 탱크(33)로 역으로 흘러 들어 가는 것을 방지한다. 같은 방식으로 순간 온수기(20)도 물 펌프(21)를 통해 혼합 용기(41)로부터 순간 온수기(20)를 통과하고 배수 밸브(26)를 통해 유출부로 수송되는 물때 세척 용액에 의해 물때 제거되고 청소될 수 있다.

본 대표 실시예에선 순간 온수기(20)가 스팀을 생성하는 역할을 하지만, 본 발명의 의미 내에서 이것은 더 넓은 의미에서 온수 생성기로서 이해될 수도 있다. 물때 제거 시스템(40)의 방향 제어 밸브(45)도, 라인(13)을 통한 물 펌프(11) 대신에, 라인(23)을 통해 물 펌프(21)와 연결될 수 있다. 본 대표 실시예에서 사용된 순간 온수기(10, 20)들은 소위 가열 카트리지의 형태를 한 소형 순간 온수기이다. 이 가열 카트리지는 전열선을 구비한 얇은 벽의 원통형 내부 본체를 가지고, 그의 외표면은 외측면 상에 나선형으로 진행하는 홈을 구비하고 이 홈은 외측 원통형 재킷에 의해 바깥쪽이 한정되고 따라서 가열하고자 하는 주된 물을 위한 유동 경로를 형성한다. 이러한 가열 카트리지는 예를 들어 공개 WO 2013/189869 A1에 개시되며, 불필요한 반복을 피하기 위해 그 전체를 원용한다. 단부 방향으로, 즉 순간 온수기의 배출구의 방향으로, 홈의 단면적은 넓어진다. 이것은 증가하는 양의 물때가 너무 이르게, 즉 물때를 검출하고 제거하기 전에, 단부 방향으로 순간 온수기를 완전히 막아서 순간 온수기를 쓸 수 없게 만들지 못하게 하는 결과를 갖는다.

대표 실시예로서 설명된 완전 자동 커피 머신은 또한 프로그래밍 가능한 제어기(60) 및 에를 들어 터치 감지 디스플레이 또는 다른 종류의 디스플레이와 입력부의 형태를 한, 제어기(60)와 연결된 사용자 인터페이스(61)를 갖는다. 물 펌프(11, 21)들의 기능들, 모든 방향 제어 밸브들, 순간 온수기(10, 20)들과 물때 제거 시스템(40)의 활성화 및 그의 계량 펌프(43)는 제어기(60)를 통해 활성화된다. 제어기는 도한 유량계(12, 22)들로부터 측정된 값들을 판독한다. 둘 다 제어기(60)를 통하여, 정상 작동 중에는, 커피 음료 또는 다른 온음료들의 제조는 제어될 수 있고 순간 온수기(10, 20)들의 물때 제거는 물때 제거 시스템(40)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(60)는 두 개의 유량계(12, 22)를 통해 할당된 순간 온수기(10 및/또는 20)를 통과해 흐르는 물의 기결정될 수 있는 양까지 얼마나 시간이 걸릴지 설정할 수 있다. 순간 온수기(10, 20)의 물때 수준은 그로부터 평가될 수 있어서, 제어기는 그래픽 사용자 인터페이스(61)를 통해 자동 물때 제거 처리가 필요할지 모른다는 메시지를 생성할 수 있다. 그러면 사용자는 사용자 인터페이스(61) 상에 대응하는 입력을 통해서 자동 물때 제거 처리를 개시 및/또는 활성화시킬 수 있다.

물때를 감지하기 위하여, 제어기(60)는 적절한 소프트웨어 루틴, 프로그램 모듈, 서비스, 또는 그와 같은 것의 형태로, 검출 기능을 실시하고, 이는 검출을 실행하기 전에 배수 밸브(16 및/또는 26)가 열려 있고 물 펌프(11 및/또는 21)가 활성화되어 있는지 여부를 확인하고, 필요하다면 이를 지시하고, 그리고 유량계(12 및/또는 22)에 의해 관련 순간 온수기(10, 20)를 통과하는 유속을 결정한다. 유속에 더하여, 또한 관련 압력계(17 및/또는 27)를 통해서, 압력은 순간 온수기(10 및/또는 20)의 유입구에서 결정될 수 있고, 측정된 압력 값을 사용하여 측정된 유속에 대한 값은 정정될 수 있다. 만약 이 유속, 선택적으로 일정한 유입구 압력으로 교정되어 온 유속이, 시간에 걸쳐, 즉 복수의 가열 및 쿨 다운 사이클들에 걸쳐, 최소 유속 밑으로 떨어지면, 물때 제거 처리가 수행될 것이라는 메시지가 생성된다.

물때 제거 처리를 수행하기 위하여, 앞서 이미 설명된 바와 같이, 먼저 계량된 양의 물때 세척 농축액이 저장 용기(42)에서 혼합 용기(41)로 수송되고 나서 혼합 용기(41)는 방향 제어 밸브(45)를 통해 담수로 채워진다. 그 후 물때 세척 용액(41)은 상기 순간 온수기의 물때를 제거하기 위하여 관련 순간 온수기(10 및/또는 20)를 통과해 수송된다. 그러고 나서 담수는 통과해 씻어 내려간다. 그리고 완전 자동 커피 머신은 작동을 재개할 준비가 된다.

예를 들어, 농축 용액의 형태를 한 구연산, 말산 또는 타르타르산은 물때 세척 농축액으로 사용될 수 있다. 물때 세척 농축액은 일회용 포장재에 채워져 있거나 또는 필요에 따라 재충전 가능한 저장 용기에 대시 채워질 수 있다. 이 경우에 저장 용기는 완전 자동 음료 기계 안에 고정적으로 짜여져 있을 수 있지만 바람직하게는 충전 및 교환을 위해서 제거할 수 있다. 일회용 용기의 경우에, 이것은 열리고 및/또는 예를 들어, 추출 바늘 또는 핀에 의해 뚫려서 계량 펌프와 연결될 수 있다.

Claims (15)

1. 온음료 제조 기계로서,
   - 제조된 온음료를 배출하기 위한 음료 배출구(55),
   - 상기 온음료를 제조하는 동안 물을 가열하기 위한 순간 온수기(10, 20);
   - 상기 순간 온수기(10, 20)를 통과해 흐르는 물의 체적 유동을 분석하기 위한 유량계(12, 22),
   - 유동 방향으로 상기 순간 온수기(10, 20)의 하류에 배치되고 제어되는 방향 제어 밸브(16, 26) 형태인 배수 밸브를 포함하고,
   상기 배수 밸브를 경유하여 상기 순간 온수기(10, 20)를 통과해 흐르는 물은 상기 음료 배출구를 향하는 대신에 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내될 수 있는, 기계에 있어서,
   상기 유량계(12, 22)의 측정된 값들을 이용하여 상기 순간 온수기(10, 20)의 물때 수준을 분석하기 위한 물때 검출 기능(61)을 갖는 제어 장치(60)를 포함하고, 상기 제어 장치(60)는 물때 수준을 분석하는 동안 상기 순간 온수기(10, 20)로부터 오는 물이 상기 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 바로 안내되는 전환 위치로 상기 배수 밸브(16, 26)를 전환시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 순간 온수기(10, 20)의 가열 단계에서, 상기 배수 밸브(16, 26)는 순간 온수기(10, 20)로부터 오는 물을 상기 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내하고 상기 제어기(60)는 상기 가열 단계 동안 물때 수준의 분석을 수행하도록 구성되는, 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가열 단계는 온음료의 각각의 배출과 함께 수행되는, 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 순간 온수기(10, 20)의 쿨 다운 단계에서, 상기 배수 밸브(16, 26)는 순간 온수기(10, 20)로부터 오는 물을 상기 폐수 라인 또는 폐수 집수 용기로 안내하고, 상기 제어기(60)는 상기 쿨 다운 단계 동안 물때 수준의 분석을 수행하도록 구성되는, 기계.
5. 제3항에 있어서,
   상기 쿨 다운 단계는 온음료의 각각의 배출과 함께 수행되는, 기계.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 순간 온수기(10, 20)의 유입구 측 상에 압력계(17, 18)가 배치되는, 기계.
7. 제1항의 전제부에 있어서, 특히 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 순간 온수기(10, 20)는 관통해 흐르면서 가열되는 액체를 위한 유입구 및 배출구를 갖는 나선형 유동 채널을 가지고, 상기 유동 채널의 채널 단면적은 상기 배출구의 방향으로 적어도 단부 영역에서 더 넓어지는, 기계.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 순간 온수기(10, 20)의 물때를 자동으로 제거하는 물때 제거 시스템(40)을 구비하는, 기계.
9. 제8항에 있어서,
   상기 물때 제거 시스템(40)은, 물때 세척 용액을 혼합하기 위한 혼합 용기(41), 액체 물때 세척 농축액을 위한 저장 용기(42)를 위한 수용 챔버, 및 물때 세척 농축액을 상기 저장 용기(42)에서 혼합 용기(41)로 계량해 수송하기 위한 계량 펌프(43)를 포함하고, 상기 물때 세척 용액은 상기 물때 세척 농축액과 물을 섞은 것인, 기계.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    음용수 공급 라인(30)에서 상기 순간 온수기(10, 20)로 물을 수송하는 물 펌프(11, 21)를 포함하는, 기계.
11. 제8항 및 제10항에 따른 완전 자동 음료 기계로서,
    흡입 측에서, 상기 물 펌프(11, 21)는 물때 세척 용액을 수용하는 혼합 용기(41)의 추출 라인(49)으로 제1 방향 제어 밸브(44)를 통해 전환 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제1 방향 제어 밸브(44)가 전환 밸브 위치에 있을 때 상기 물때 세척 용액이 상기 혼합 용기(41)에서 상기 순간 온수기(10, 20)로 수송되게 하는, 완전 자동 음료 기계.
12. 제11항에 있어서,
    압력 측에서, 상기 물 펌프(11)는 액체 물때 세척 농축액으로부터 물때 세척 용액을 혼합하는 혼합 용기(41)의 물 공급 라인(47)으로 제2 방향 제어 밸브(45)를 통해 전환가능하게 연결될 수 있고, 상기 제2 방향 제어 밸브(45)가 전환 밸브 위치에 있을 때 물이 상기 혼합 용기(41)로 수송되게 하는, 완전 자동 음료 기계.
13. 제12항에 있어서,
    자동 물때 제거 처리를 수행하기 위하여, 상기 제어 장치(60)는 상기 저장 용기(42)에서 혼합 용기(41)로 기결정된 양의 물때 세척 농축액을 수송하게 상기 계량 펌프(43)를 활성화시키도록 프로그래밍되고, 상기 제어 장치는 추가적으로 상기 물 펌프(11)를 혼합 용기(41)의 물 공급 라인(47)과 연결하도록 상기 제2 방향 제어 밸브(45)를 전환시키고, 상기 혼합 용기(41)에 기결정될 수 있는 양의 물을 수송하도록 상기 물 펌프(11, 21)를 활성화시키도록 프로그래밍되며, 상기 제어 장치는 추가적으로 상기 물 펌프(11)를 흡입 측에서 혼합 용기(41)와 연결시키고 상기 혼합 용기(41)에서 순간 온수기(10, 20)로 물때 세척 용액을 수송하게 상기 제1 방향 제어 밸브(44)를 전환시키도록 프로그래밍되는, 완전 자동 음료 기계.
14. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 기결정된 값, 특히 최대 관통-유동 시간 또는 최소 유속에 관한 값에 도달하면, 물때 제거 처리가 필요하다는 메시지를 생성하도록 구성되는, 기계.
15. 온음료 제조를 위한 물을 가열하는 순간 온수기(10, 20)를 포함하는 온음료 제조 기계의 물때 수준을 분석하는 방법으로서, 상기 순간 온수기(10, 20)를 통과해 흐르는 물의 유속이 유량계(12, 22)에 의해 측정되고 상기 유속을 이용해 물때 수준을 분석하는, 방법에 있어서,
    상기 물때 수준을 분석하는 동안, 유동 방향으로 상기 순간 온수기(10, 20)의 하류에 배치된 배수 밸브(16, 26)가, 상기 순간 온수기(10, 20)를 통과해 흐르는 물이 상기 기계의 음료 배출구(50)의 방향 대신에 폐수 라인 또는 집수 용기로 바로 안내되는 전환 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는, 방법.

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