KR20200092214A - 에스프레소 커피 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에스프레소 커피 기계에 관한 것으로, 원두를 분쇄할 때 공기 중으로 발산되어 사라지는 원두의 향을 손실 없이 에스프레소에 포함하여 추출하기위해, 다기능 실린더(100)를 구비하며, 상기 다기능 실린더(100) 내부에 원두 분쇄 유닛(120)을 설치하고 상기 다기능 실린더(100)에 원두를 직접 투입하고, 온수와 원두를 혼합한 후 피스톤(110)에 결합된 분쇄 유닛(120)을 작동시켜, 원두와 온수의 혼합물을 압착 분쇄 한 후 피스톤(110) 가동하여 다기능실린더(100) 내부를 압축하고 지정된 압력에 도달하면 필터 개폐 부재(220)를 개방하여, 원두가 가진 향미를 손실없이 추출하는 에스프레소 커피 기계이다.

Description

에스프레소 커피 기계{ A Espresso coffee machine}

본 발명은 원두가 가진 향미를 손실 없이 추출하는 에스프레소 커피 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다기능 실린더를 구비하고, 분쇄 유닛을 실린더 내부에 설치하며, 다기능 실린더 내부에 원두와 온수를 투입하고 온수 속에서 원두를 분쇄하여, 원두를 분쇄할 때 발생하는 향기 성분을 보존하고, 보존된 향기 성분을 에스프레소에 포함해 추출할 수 있고, 무엇보다도 구조가 간단하며, 압착 및 회전하며 원두를 분쇄하는, 분쇄 장치를 추출 장치와 결합시켜, 공정의 단축과 추출 시간의 단축 그리고 향미가 향상된 에스프레소를 추출하는 에스프레소 커피 기계에 관한 것이다.

커피는 에티오피아에서 처음 발견된 이래로 17~18세기 무렵에 유럽 각지에서 대중화되었고, 도시 곳곳에 커피하우스가 생겼다. 이때 까지만 해도 음용 방법은 물에 커피가루와 설탕을 함께 넣고, 끓여서 마시는 터키식 거피가 주류였다. 그 후 천을 이용하여 커피를 여과하여 마시는 드립 방식과 같은 여과 방식들이 생겨나며, 커피 추출 방법이 발전하였다. 그러나 터키식과 여과 식 추출 방법은 추출 시간이 오래 걸린다는 단점을 안고 있었다. 커피가 대중화되고 인기가 있어서 커피하우스에서는 더 많은 손님에게 좀 더 빨리 커피를 제공할 수단이 요구되었고, 이런 요구에 의한 기술로서 1840년대에 기압으로 커피의 추출 속도를 빨리하는 사이펀(버큠포트)방식이 개발되었으며, 당시엔 획기적인 방법이었다. 이 방법은 이후에 증기를 이용하는 커피 기계의 기초가 되었다. 이렇게 증기를 이용한 방법은 여러 가지로 응용되었으며, 그 방법 중에 증기압을 이용하여 뜨거운 물을 강제로 커피에 통과시키는 방법이 1901년 이탈리아의 베제라에 의해 특허 등록되었다. 그러나 이러한 증기를 이용하여 물을 밀어내는 방식은 온도가 너무 높아 커피의 잡미 까지 추출되는 문제점이 있었다, 이러한 문제점을 개선한 방법이 레버를 이용한 피스톤 방식으로 발전하였으며, 1961년 보일러와 펌프를 이용한 커피 기계가 개발되어 현재까지 사용되며, 이때부터 황금색 크레마를 가진 에스프레소를 마실 수 있게 되었다. 이렇게 커피 기계의 발전에 의해 황금색 크레마를 가진 향기롭고 풍부한 맛을 지닌 에스프레소를 만들 수 있었다, 그러나 이렇게 좋은 에스프레소라고 알고 있는 황금색 크레마를 가진 에스프레소도, 원두를 분쇄할 때 공중으로 분산되는 향미성분(바리스타들이 가장 좋은 향기성분이라고 느끼는)을 포함하지 않는 에스프레소 인것이다.

또한, 현재의 에스프레소 커피 기계는 외부의 분쇄기에서 원두를 분쇄하는 공정, 포터필터에 채우는 공정, 채워진 커피를 다지는 탬핑공정, 포터필터를 에스프레소 추출 기계에 장착하는 공정 등 많은 공정으로 시간의 소요가 상당하고, 또한 분쇄장치를 따로 준비하여야 하는 번거로움이 있으며, 원두를 아주 미세하게 분쇄하기 때문에 분쇄할 때 발생하는 열로 인하여 커피의 중요한 향미 성분을 대부분 공기 중으로 사라져 버리게 하는 아주 커다란 단점이 있다.

위와 같이 현재 커피전문점에서 사용되는 에스프레소 커피 기계의 추출방식은 분쇄할 때 공기 중으로 발산하여 사라지는 향미성분을 에스프레소에 포함할 수 없으며, 또한 추출하는 데에는 여러가지 공정이 수반되어 상당한 시간이 소요된다.

본 발명의 목적은 다기능 실린더에 원두를 직접 투입하고 다기능 실린더 내부에서 압착 및 분쇄하여, 그라인더를 별도로 준비할 필요가 없고, 포터필터가 필요 없으며, 탬핑하는 공정도 없으며, 외부에서 분쇄할 때 손실되는 커피의 향미성분까지 에스프레소에 포함해 추출하는 에스프레소 커피 기계를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 에스프레소 커피 기계는 원두를 보관하고 다기능 실린더로 보내는 원두 컨테이너와 원두를 수용하여 분쇄하고 압축하여 에스프레소를 추출하는 양측이 개방된 다기능 실린더가 설치된다. 다기능 실린더의 내주면을 왕복 운동하며 다기능 실린더 내부를 압축하여 에스프레소를 추출하는 피스톤과 피스톤의 중심부를 통하여 설치되는 분쇄 유닛은 피스톤과 연동하여 피스톤과 동시 동작이 가능하며, 또한 피스톤은 고정된 상태에서 분쇄 유닛만 다기능 실린더의 내주면을 따라 왕복 운동 및 회전 운동하며 원두와 온수의 혼합물을 분쇄할 수 있게 설치된다. 분쇄 유닛은 분쇄 부재 구동축과 연결된 타단 부에 하나 이상의 면을 구비하며 상기 면에 접촉하여 설치되는 1개 이상의 분쇄 날을 구비한 분쇄 부재를 포함한다. 분쇄 부재는 다기능 실린더를 개폐하며, 에스프레소를 배출하는 필터와 상호 작용하며 원두를 압착 및 회전하며 분쇄하게 된다. 분쇄가 완료되면 피스톤을 더 하강시켜 다기능 실린더를 압축하여 분쇄된 원두의 다공질 조직 내에 고온 고압이 도달하여 에스프레소가 추출되게 되며, 지정된 압력에 도달하면 필터 개폐부재를 개방하여 에스프레소만를 외부로 배출하게 된다.

그린 빈을 로스팅 하면, 로스팅이 진행됨에 따라 1차 크랙 2차 크랙이 발생하고, 그린 빈은 갈색으로 그리고 더 로스팅이 진행되면 아주 진한 갈색으로 변화되며 부피는 커지게 되며 잘 부서지는 다공질 구조로 바뀌게 된다. 이렇게 잘 부서지게 변화된 원두를 분쇄 부재와 분쇄 날 그리고 필터가 상호 작용하여 원두의 다공질 구조를 무너뜨려 분쇄할 수 있으며, 고온 고압을 이용하여 에스프레소를 추출하기 때문에 추출되는 에스프레소는 압력 및 삼투압 그리고 확산 등의 작용에 의해 다기능 실린더 내부의 분쇄된 원두는 용해되는 성분이 균등하게 추출 되어 과소 추출 과 과다 추출이 발생하지 않고 언제나 일관된 추출이 가능하게 된다. 또한, 온수와 원두를 혼합한 상태에서 분쇄가 이루어져 원두의 향미 성분을 손실 없이 에스프레소에 포함시켜 추출하는 에스프레소 커피 기계를 제공하게 된다.

본 발명에 따르면 다기능 실린더 내부에 직접 원두와 온수를 직접 투입하고, 분쇄 및 압축, 추출을 실행하여, 원두커피의 향미성분 대부분을 에스프레소에 포함하며, 에스프레소 추출 공정이 획기적으로 단축되고, 분쇄장치가 별도로 필요 없으며, 에스프레소 추출에 외부 변수가 없어 언제나 일정하고, 일관되며, 커피 향미가 손실 없이 에스프레소에 포함되는 에스프레소를 추출할 수 있는 에스프레소 커피 기계가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계의 대략적인 구성을 나타내는 구성을 포함하는 에스프레소 추출 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계 일부분의 단면을 나타내는 단면도.
도 4는 도 3의 단면 일부분을 확대한 확대도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계(1)를 개략적으로 나타낸 구성도 및 에스프레소 추출 장치의 사시도(A), 도 2 및 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계(1)의 측면도 및 단면도 그리고 도 3의 단면의 일부분을 확대한 확대도 이다.

도 1 내지 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 에스프레소 커피 기계(1)에 대해 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 에스프레소 커피 기계(1)는 물을 공급하는 급수 및 배수 유닛(4), 물을 수용하여 가열하는 보일러(3), 본체 프레임(20)에 설치되는 다기능 실린더(100), 피스톤(110), 분쇄 유닛(C), 급수, 배수유닛과 보일러와 연통되어 물을 다기능 실린더(100)와 추출피스톤(110) 및 분쇄유닛(C)으로 보내는 도관(500) 그리고 원두를 보관하는 컨테이너(10), 원두를 다기능 실린더(100)로 이송하는 이송 도관(11)을 포함하며 각각의 모든 유닛과 연결되어 설치되며, 모든 에스프레소 추출에 관련된 일련의 과정을 제어하는 제어 유닛(2) 그리고 에스프레소 추출 장치(A)를 포함하여 구성된다.

도 2와 도 3, 도 4를 참조하면 에스프레소 커피 기계 본체(1)에 양측이 개방되고 원두를 투입할 수 있는 개방 부(D)가 설치된 다기능 실린더(100)가 본체 프레임(20)에 설치되며, 다기능 실린더(100)의 일측부를 통하여 설치되며, 다기능 실린더(100)의 내주면을 따라 왕복운동 하며, 다기능 실린더 내부를 압축하여 에스프레소를 추출하는 피스톤(110)이 설치된다. 피스톤(110)은 2개의 축(32)이 구비되고 피스톤 구동부(30)에 의해 구동되며, 구동부(30)는 유압, 공압, 전동 실린더 및 AC, DC 모터 등의 조합으로 구성 가능하며, 축 연결 부재(31)로 구동부 축과 2개의 피스톤 축(32)을 고정하여 피스톤을 안정적으로 승강시킬 수 있게 된다. 2개의 피스톤 축(32)은 축을 고정하며, 승강운동이 가능하게 가이드 하는 축 고정 부재(50)에 지지 되어 승강운동 하게 된다.

피스톤(110)의 중심부를 통하여, 피스톤(110)의 일측부에 분쇄 부재(44)가 설치되며, 분쇄 부재(44)는 분쇄 부재 축(42)과 연결된 타단부 방향으로 소정의 두께를 가지며, 1개 이상의 면을 구비하며, 상기 분쇄 부재 면에 접촉하여 설치되어 상기 접촉 면의 타단부방향으로 소정의 길이를 갖는 분쇄 날(45)이 1개 이상 설치된다. 또한, 분쇄 부재(44)는 피스톤(110)의 지름보다 작게 설치되어, 분쇄 부재가 다기능 실린더 내주면을 왕복 및 회전 운동하며 원두를 분쇄할 때 공기 및 원두와 온수의 혼합 유체의 저항을 적게 받게 된다.

분쇄 부재(44)는 분쇄 부재 축(42)에 설치된 기어(43)와 분쇄 부재 회전 구동부(47)에 연결된 구동 축(48)과 구동축에 설치된 기어(46)의 회전에 의해 회전 구동 가능하게 설치된다. 상기 기어를 이용하여 회전하는 분쇄 부재(44)의 회전은 하나의 예시이고 다양한 방법으로 회전 가능하게 설치될 수도 있다. 예를 들어 볼펜 심이 노크 방식으로 1회 눌려지면 일정 각도를 회전하는 방식 등 다양한 방법으로 회전 가능할 것이다.

원두가 투입되는 개방 부(D)를 통하여 원두가 투입되고 피스톤이 하강하여 개방 부(D)를 밀폐하고, 보일러와 연통된 도관(500)을 통해서 연통된 피스톤 배출공(B1), 분쇄 부재 배출공(B2), 다기능 실린더 배출공(B3) 등에서 온수를 다기능 실린더(100) 내부로 투입한다. 다기능 실린더에 원두와 온수가 투입된 후 혼합물을 다기능 실린더(100)의 공간 내에서 분쇄 부재(44)의 하강 및 회전에 의해 압착 분쇄하게 된다. 이때에 다기능 실린더(100)의 일측면에 접촉하여 설치된 필터(200)와 상호 작용에 의해 압착되어 원두가 분쇄되게 된다. 또한, 분쇄 부재(44)는 분쇄 부재 구동축(42)과 연결된 부분의 중심부에서 외부 방향으로 낮아지는 경사(S)가 형성되어 있어서 피스톤에 설치된 온수 배출공(B1)에서 온수를 배출하여 분쇄 부재의 경사면(S)에 있는 찌꺼기를 청소할 수 있으며, 피스톤과 연동하여 피스톤과 동시 구동 및 분쇄 부재만 개별적인 운동이 가능하게 설치된다. (분쇄 부재의 구동부는 유압, 공압, 전동 실린더와 모터의 조합 등으로 구성될 수 있다. 또한, 원두컨테이너에서 다기능 실린더로 이송 도관(11)을 통해 원두를 투입하는 동력은 중력 또는 모터 그리고 공기압 등으로 구성할 수 있다.)

위에서 설명한 것과 같이 온수와 혼합된 원두만을 분쇄하는 것으로 한정하여서는 안 되며, 다기능 실린더(100)에 원두를 투입한 후 피스톤(110)을 하강시켜 다기능 실린더의 개방부(D)를 폐쇄한 후 분쇄유닛을 작동시키고 분쇄하여 분쇄할 때 발생하는 원두의 향미를 다기능 실린더(100)의 내부에 가두어 두고 분쇄가 끝난 후에 온수를 투입하고, 다기능 실린더(100)을 더 압축하여 에스프레소를 추출하여 에스프레소에 분쇄될 때 발생하는 원두의 향미를 에스프레소에 포함할 수도 있을 것이다. 분쇄 유닛의 구동부(40)는 피스톤의 2축을 고정하는 축 연결 부재(31)에 고정되어 피스톤과 동시 동작이 가능하게 설치되며, 독립적으로 분쇄 부재 구동부(40)와 구동 축(41)을 구동하여 피스톤(110)과 독립적으로 원두를 분쇄하게 된다.

피스톤(110)이 설치된 다기능 실린더(100)의 타단 부에 다기능 실린더(100)를 개방 및 폐쇄하는 필터(200)가 접촉하여 설치된다. 필터(200)는 분쇄 유닛(C)과 상호 작용하며, 원두를 분쇄하고, 에스프레소만을 배출하는 기능과 에스프레소를 배출한 후 다기능 실린더(100)를 개방하여 다기능 실린더(100)에 남아있던 원두 찌꺼기를 제거할 수 있게 한다. 필터(200)의 구동은 다기능 실린더(100)의 고정 부재(60)에 접촉하여 회전 가능하게 설치된 필터 구동부(230)에 의해 구동된다.

이와 같이 필터의 구동을 회전 방식으로만 한정하여서는 안 되며, 스라이딩 방식 등 다른 방식으로 다기능 실린더(100)를 개폐할 수 있다.

필터(200)의 일측면에 밀착하여 설치되는 필터 개폐 부재(210)는 필터(200)를 폐쇄하거나 개방한다. 필터 개폐 부재(210)가 필터(200)을 폐쇄하여 다기능 실린더(100) 내부의 압력이 형성되게 하여 에스프레소를 추출 하게 하며, 지정된 압력에 도달하면 필터(200)를 개방하여 에스프레소가 필터(200)를 통과해서 다기능 실린더(100) 외부로 배출되게 한다. 필터 개폐 부재(210)를 개폐하는 구동장치로 구동샤프트(310)을 횡 방향으로 왕복운동 하게 하는 구동하는 구동부(300)로 표시하여 개폐 가능하게 도시 하였으나 이것 또한 일례를 표시한 것으로, 필터 개폐 부재(210) 자체를 슬라이딩 방식 또는 회전 구동하게 하여 구동하는 등 다른 방식으로 구동할 수도 있을 것이다.

위와 같이 본 발명의 구성은 간단하고 명료하지만 에스프레소를 추출하는 과정은 기존의 방식과는 완전히 구별되며, 추출되는 에스프레소 또한 커피의 모든 향미를 포함하는 에스프레소 이다.

구조가 간단하고 공정이 단순하여 가정은 물론이고 커피 전문점, 또는 대량의 커피음료를 생산하는 음료회사 등 커피 관련 산업 전반에서 이용가능하다.

1: 에스프레소 커피 기계 100: 다기능 실린더
C: 분쇄 유닛 110: 피스톤
44: 분쇄 부재 200: 필터
210: 필터 개폐 부재 D: 원두 투입구

Claims (6)

1. 급수, 배수유닛과 펌프, 보일러, 가열유닛, 제어유닛을 포함하는 에스프레소 커피 기계에 있어서
   상기 에스프레소 커피 기계 본체에 설치되며, 원두를 저장하는 원두 컨테이너;
   상기 원두 컨테이너와 이송관으로 연결되어 원두가 투입되며, 또한, 온수를 수용하며, 수용된 원두가 분쇄되는 공간 및 상기 분쇄된 원두와 온수의 혼합물에서 에스프레소를 추출하는 공간을 형성하는 다기능 실린더;
   상기 다기능 실린더의 일측면을 통해 설치되어 상기 다기능 실린더의 내주면을 왕복운동 하며 에스프레소를 추출하는 피스톤; 과
   상기 피스톤 중심부를 통하여 상기 피스톤의 일측면에 접촉하여 설치되는 분쇄 유닛; 과
   상기 다기능 실린더의 일측면에 밀착하여 설치되고 상기 분쇄 유닛과 상호 작용하여 원두를 압착 분쇄하며, 에스프레소를 배출하는 필터; 와
   상기 필터의 일측면에 밀착하여 설치되어 상기 다기능 실린더의 압력을 형성하게 하며, 또한 에스프레소를 배출할 수 있게 하는 필터 개폐 부재; 를 더 포함하는 에스프레소 커피 기계.
   
2. 제1항에서 상기 분쇄유닛은 상기 다기능 실린더 내부에서 상기 피스톤과 동시동작 및 개별 동작이 가능하게 설치되어, 다기능 실린더 내주면을 따라 왕복운동 및 회전운동를 하며 원두를 분쇄하는 에스프레소 커피 기계
   
3. 제1항에서 상기 분쇄유닛은 축 연결부의 타단부에 1개 이상의 면으로 구성된 분쇄 부재를 구비하고, 상기 분쇄 부재는 축 연결부로부터 상기 분쇄 부재의 면까지 소정의 두께를 가지며, 상기 분쇄 부재의 평면에 접촉하여 설치되며 상기 축 연결부의 타단부를 향해 소정의 길이를 갖는 1개 이상의 분쇄 날을 더 포함하는 에스프레소 커피 기계.
   
4. 제1항에서, 상기 다기능 실린더, 상기 피스톤 및 상기 분쇄 유닛은 상기 다기능 실린더 내부에 온수를 공급하는 급수유닛, 보일러와 연통된 1개 이상의 온수 공급구를 구비한 에스프레소 커피 기계.
   
5. 제1항에서 상기 다기능 실린더는 원두를 투입하는 개방 부를 더 포함하는 에스프레소 커피 기계.
   
6. 제3항에서 상기 분쇄 부재는 상기 제1항의 추출피스톤의 지름 크기보다 지름이 작게 구비되는 에스프레소 커피 기계.
   

Images