KR20200103028A - 빙과 1인분을 제공하기 위한 시스템 - Google Patents

빙과 1인분을 제공하기 위한 시스템 Download PDF

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KR20200103028A
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매튜 폰테
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Abstract

빙과 1인분을 제공하기 위한 시스템으로서, 시스템은 빙과 1인분을 제공하기 위한 적어도 하나의 재료를 포함하는 포드를 포함하고; 시스템은 포드를 냉각하고; 시스템은 포드에 물을 도입하고; 시스템은 포드의 적어도 하나의 벽 상의 빙과의 축적을 방지하기 위해 포드의 적어도 하나의 벽을 긁어내는 동시에 포드의 내용물을 젓고; 시스템은 포드 바깥으로 빙과를 배출한다.

Description

빙과 1인분을 제공하기 위한 시스템
계속 중인 이전 특허 출원에 대한 참조
본 출원은:
(1) Sigma Phase, Corp. 및 Matthew Fonte에 의해 SYSTEM FOR PROVIDING A SINGLE SERVING OF A FROZEN CONFECTION(Attorney's Docket No. 47354-0003001)에 대해 2017년 6월 16일 출원된 계속 중인 이전의 미국 특허 출원 제15/625,690호의 부분 계속 출원으로:
(a) Xciting Innovations, LLC에 의해 SINGLE SERVE ICE CREAM MACHINE: COMPRESSOR, VORTEX TUBE, SPRAY NOZZLE, SINGLE POD OF DRY ICE CREAM MIX(Attorney's Docket No. 47354-0003P01)에 대해 2016년 6월 16일 출원된 이전의 미국 가특허 출원 제62/351,001호의 우선권을 주장하고;
(2) Sigma Phase, Corp. 및 Matthew Fonte에 의해 SYSTEM FOR PROVIDING A SINGLE SERVING OF A FROZEN CONFECTION(Attorney's Docket No. 47354-0004P01)에 대해 2018년 1월 12일 출원된 이전의 미국 가특허 출원 제62/616,742호의 우선권을 주장한다.
(3) 상기 세 특허 출원은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 빙과(예컨대, "소프트" 또는 일반("하드") 아이스크림, 프로즌 요거트, 냉동 단백질 쉐이크, 스무디 등)를 제공하는 시스템에 관한 것으로, 특히 빙과 1인분을 제공하는 시스템에 관한 것이다.
현재의 가정용 아이스크림 메이커는 일반적으로 약 20-60분의 기간 동안 상대적으로 큰 1회분의 아이스크림, 보통 1.0리터 내지 2.0리터 이상 사이를 제조하도록 설계되었다. 나아가, 최근의 가정용 아이스크림 메이커는 아이스크림을 만들기 전 용기(그 안에서 아이스크림이 제조될)가 "냉동"될 것, 즉 용기가 사용 전 약 4-8시간 동안 냉동실에 있어야 할 것도 요구한다.
따라서, 아이스크림을 만들기 시작하는 시간과 아이스크림 1회분이 완료되는 시간 사이에 실질적인 지연이 있다. 나아가, 아이스크림 1회분이 완료된 후에도, 여전히 아이스크림 메이커에서 아이스크림을 수동으로 제거해야 할 필요가 있고, 아이스크림 1인분을 소비를 위한 개별 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 퍼내야 할 필요도 있다. 따라서 감소된 기간에 소비될 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 직접 제공되는 빙과 1인분을 제공하기 위한 새로운 시스템의 필요가 있다.
나아가, 동일 시스템이 찬 음료 1인분 및/또는 뜨거운 음료 1인분을 제공할 수 있는 것도 바람직하다.
본 발명은 감소된 기간에 소비될 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 직접 제공되는 빙과 1인분을 제공하기 위한 새로운 시스템의 제공 및 사용을 포함한다. 새로운 시스템은 부엌 조리대 위에 알맞고, 부엌 보관장 안에 알맞을 정도로 충분히 작고, 최대 1800와트의 120볼트 부엌 전기 콘센트에 의해 공급되며, 50파운드 미만의 무게이다. 새로운 시스템은 약 5분 이하에 적어도 5액량 온스의 빙과를 만들 수 있고 1회분 사이에 지체 시간 없이 연속으로 적어도 4회분의 빙과를 제조할 수 있다.
나아가, 동일 시스템은 찬 음료 1인분 및/또는 뜨거운 음료 1인분도 제공할 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 섭취 가능한 물질 1인분을 제공하기 위한 장치가 제공되는데, 장치는:
섭취 가능한 물질 1인분을 형성하기 위한 적어도 하나의 재료를 포함하는 포드를 수용하기 위한 네스트;
포드를 냉각하기 위한 냉각 유닛; 및
포드에 물을 도입하기 위한 물 공급을 포함하고,
네스트는 고리 모양 구성을 가지는 포드를 수용하기 위한 고리 모양 리세스를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 섭취 가능한 물질 1인분을 제공 및 분배하기 위한 장치가 제공되는데, 장치는:
섭취 가능한 물질 1인분을 형성하기 위한 적어도 하나의 재료를 포함하는 포드를 수용하기 위한 네스트;
포드를 냉각하기 위한 냉각 유닛;
포드에 물을 도입하기 위한 물 공급; 및
포드의 적어도 하나의 내부 패들을 회전시키기 위한 회전 유닛을 포함하고,
포드는 적어도 하나의 내부 패들을 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 섭취 가능한 물질 1인분을 제공하기 위한 장치가 제공되는데, 장치는:
섭취 가능한 물질 1인분을 형성하기 위한 적어도 하나의 재료를 포함하는 포드를 수용하기 위한 네스트;
포드 및 네스트 간에 열을 전달하기 위한 열 전달 유닛; 및
포드에 물을 도입하기 위한 물 공급을 포함하고,
열 전달 유닛은 (i) 포드의 열을 빼앗고, (ii) 포드로 열을 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 빙과 1인분을 제공하기 위한 방법이 제공되는데, 방법은:
빙과 1인분을 제공하기 위한 적어도 하나의 재료를 포함하는 포드를 제공하는 단계;
포드를 냉각하는 단계;
포드로 물을 도입하는 단계;
포드의 적어도 하나의 벽 상의 빙과의 축적을 방지하기 위해 포드의 적어도 하나의 벽을 긁어내며 동시에 포드의 내용물을 젓는 단계; 및
포드 바깥으로 빙과를 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 섭취 가능한 물질 1인분을 제공하기 위한 포드가 제공되는데, 포드는:
섭취 가능한 물질 1인분을 형성하기 위한 밀봉된 용기 내부에 배치된 적어도 하나의 재료; 및
적어도 하나의 재료를 휘젓기 위한 밀봉된 용기 내부에 배치된 적어도 하나의 패들을 포함하는 밀봉된 용기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 새로운 시스템은 빙과 1인분을 제공하기 위해 개시된다.
그리고 본 발명의 또 다른 형태에서, 새로운 포드는 빙과 1인분을 제공하기 위해 개시된다.
본 발명의 다른 형태에서, 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
포드 및 네스트를 제공하는 단계로서:
포드는:
더 작은 제1 단부, 더 큰 제2 단부 및 그 사이를 연장하는 측벽을 가지고, 내부를 정의하는 테이퍼링된 본체;
상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 큰 제2 단부에 영구적으로 장착된 캡;
상기 테이퍼링된 본체의 상기 내부 내에 이동 가능하게 배치되고, 날을 포함하는 스크래퍼 혼합 패들;
상기 테이퍼링된 본체의 상기 제1 단부에 형성되고 상기 테이퍼링된 본체의 상기 내부와 소통하는 출구 포트; 및
냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 재료를 포함하고,
네스트는 더 작은 제1 단부, 더 큰 제2 단부 및 그 사이를 연장하는 측벽을 가지는 테이퍼링된 캐비티를 포함하는, 포드 및 네스트를 제공하는 단계;
상기 포드를 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 제2 단부로 삽입하고 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽이 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽에 대해 실질적으로 같은 높이가 되도록 안착하도록 야기하는 단계;
상기 네스트를 냉각하고 상기 재료가 아이스크림으로 변하는 동안 상기 재료를 젓기 위하여 상기 스크래퍼 혼합 패들을 회전시키는 단계;
상기 출구 포트를 개방하는 단계; 및
상기 출구 포트를 통해 상기 포드로부터 상기 아이스크림을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 스크래퍼 혼합 패들의 상기 날은 상기 포드의 상기 측벽과 접촉하고, 부딪히고, 긁어낸다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명의 이들 및 다른 객체와 특징은, 유사한 번호가 유사한 부분을 참조하는 첨부되는 도면과 함께 고려될 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명에 의해 보다 완전히 개시되거나 명백해질 것이다.
도 1-6은 빙과 1인분을 제공하는 새로운 시스템을 도시하는 개략도인데, 시스템의 모든 컴포넌트가 도 1-3에 불투명하게 도시되며 시스템의 일부 컴포넌트가 도 4-6에 투명하게 도시된다.
도 7-12는 도 1-6에 도시된 시스템의 네스트 조립체의 추가 상세를 도시하는 개략도이다.
도 13 및 14는 (i) 도 1-6에 도시된 시스템의 뚜껑 조립체, (ii) 도 1-6에 도시된 시스템의 냉수 및 공기 전달 조립체의 일부 및 (iii) 도 1-6에 도시된 시스템의 제어 전자부품의 추가 상세를 도시하는 개략도이다.
도 15 및 16은 특히, 도 1-6에 도시된 시스템의 열 방산 조립체의 추가 상세를 도시하는 개략도이다.
도 17은 도 1-6에 도시된 시스템의 제어 전자부품의 추가 상세를 도시하는 개략도이다.
도 18-20은 도 1-6에 도시된 시스템의 포드의 추가 상세를 도시하는 개략도이다.
도 21은 도 1-6에 도시된 시스템의 예시적인 동작을 도시하는 개략도이다.
도 22 및 23은 도 1-6에 도시된 시스템의 네스트 조립체의 내부 부분을 냉각하는 대안적 접근법을 도시하는 개략도이다.
도 24-27은 도 1-6에 도시된 시스템과 함께 사용될 수 있는 다른 포드를 도시하는 개략도이다.
도 28은 빙과 1인분을 제공하는 다른 새로운 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 29-31은 빙과 1인분을 제공하는 다른 새로운 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 32-35는 본 발명에 따라 형성된 다른 새로운 시스템을 도시하는 개략도로, 새로운 시스템은 고정 캡 포드를 가지는 컴프레서 냉각 장치를 포함한다.
도 35a는 본 발명에 따라 형성된 다른 새로운 시스템을 도시하는 개략도로, 새로운 시스템은 소정의 빙과 또는 소정의 차거나 뜨거운 음료를 제조하기 위한 네스트 쌍을 포함한다.
도 35b 및 35c는 본 발명에 따라 형성된 추가 네스트 및 포드 구성을 도시하는 개략도이다.
도 36은 공융 용액의 공융점을 도시하는 그래프이다.
도 37은 향상된 효율로 컴프레서에 의해 구동되는 냉매를 전달하는 동축 튜브를 도시하는 개략도이다.
도 37a는 네스트에 배치되는 포드를 냉각시키기 위한 한 바람직한 배열을 도시하는 개략도이다.
도 38은 네스트 조립체를 냉각시키는데 사용될 수 있는 직접 팽창 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 38a는 네스트에 배치되는 포드를 냉각시키기 위한 다른 바람직한 배열을 도시하는 개략도이다.
도 39-42는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 포드의 다른 형태를 도시하는 개략도이다.
도 42a는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 포드의 다른 형태를 도시하는 개략도이다.
도 42b는 혼합 동안 포드의 내용물의 이동을 도시하는 개략도이다.
도 43은 유연한 주머니가 네스트 조립체에 배치된 포드와 딱 맞도록 네스트 조립체가 어떻게 포드를 수용하는 유연한 주머니를 포함할 수 있는지 도시하는 개략도이다.
도 44는 포드 내에 배치되는 재료에 포함되는 "거품 방울"을 도시하는 개략도인데, 봉합재는 물이 포드 내부에 추가될 때 봉합재가 용해되어, CO2나 N2를 방출하고 빙과에 "거품"을 생성하도록 선택된다.
본 발명은 감소된 기간에 소비될 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 직접 제공되는 빙과 1인분을 제공하기 위한 새로운 시스템의 제공 및 사용을 포함한다.
나아가, 동일 시스템은 찬 음료 1인분 및/또는 뜨거운 음료 1인분도 제공할 수 있다.
시스템 일반
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 먼저 도 1-6을 보면, 빙과(예컨대, 아이스크림, 프로즌 요거트, 스무디 등) 1인분을 제공하는 새로운 시스템(10)이 제공된다. 시스템(10)은 찬 음료 1인분 및/또는 뜨거운 음료 1인분도 제공할 수 있다.
설명의 명확성을 위하여, 시스템(10)은 먼저 빙과 1인분을 제공하는 상황에서 설명될 것이고, 그 후 시스템(10)이 찬 음료 1인분을 제공하는 상황에서 설명될 것이고, 그리고 시스템(10)이 뜨거운 음료 1인분을 제공하는 상황에서 설명될 것이다.
시스템(10)은 일반적으로 장치(20) 및 포드(30)를 포함하는데, 장치(20)는 특히 빙과 1인분을 형성하기 위한 재료 공급을 포함하는 포드(30)를 수용하고, 포드(30)(및 그 내용물)를 냉각하고, 냉수와 공기를 포드(30)로 도입하고, 빙과를 형성하기 위하여 포드(30)의 내용물을 휘젓고, 빙과를 포드(30)에서 소비될 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 직접 배출하도록 구성된다.
장치
장치(20)는 특히 빙과 1인분을 형성하기 위한 재료 공급을 포함하는 포드(30)를 수용하고, 포드(30)(및 그 내용물)를 냉각하고, 냉수와 공기를 포드(30)로 도입하고, 빙과를 형성하기 위하여 포드(30)의 내용물을 휘젓고, 빙과를 포드(30)에서 소비될 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 직접 배출하도록 구성된다.
이를 위하여, 장치(20)는 일반적으로 하우징(40), 네스트 조립체(50), 뚜껑 조립체(60), 물 공급(70), 냉수 및 공기 전달 조립체, 열 방산 조립체(90) 및 제어 전자부품(100)을 포함하는 재사용 가능한 디바이스이다.
하우징(40)은 도 1-6에 도시된다. 하우징(40)은 일반적으로 베이스(110), 베이스(110)에 장착된 커버(120) 및 베이스(110)에 장착된 트레이(130)를 포함한다. 커버(120)는 장치(20)의 내부 컴포넌트를 둘러싸고 장치(20)의 다른 컴포넌트를 지지하는 역할을 한다. 트레이(130)는 빙과가 배출되고 빙과가 소비되는 용기(예컨대, 보울)을 수용하는 역할을 한다(대안적으로, 빙과가 콘에서 소비되는 경우, 콘은 트레이(130) 위에 고정된다). 바람직하다면, 냉각 요소(예컨대, TEC(thermoelectric cooler) 요소를 포함하는 TEC(thermoelectric) 조립체)가 트레이(130)의 베이스에 배치될 수 있어 트레이(130)를 빙과를 받는 용기(예컨대, 보울)을 "미리 냉각"할 수 있다.
네스트 조립체(50)는 도 7-12에 더 자세히 도시된다. 네스트 조립체(50)는 빙과 1인분을 형성하기 위한 재료의 공급을 포함하는 포드(30)를 수용하고, 특히 감소된 기간에 빙과 1인분을 제공하기 위하여 포드(30)(및 그 내용물)을 신속하게 냉각하는 역할을 한다. 이를 위하여, 후술되는 바와 같이 네스트 조립체(50)와 포드(30)는 포드(30)의 냉각을 가속하기 위하여 각각 고유의 구성과 고유의 구조로 제공된다.
특히, 네스트 조립체(50)는 일반적으로 상부 표면(150), 하부 표면(160) 및 복수의 외부면(170)을 가지는 네스트(140)를 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 네스트(140)는 8개의 외부면(170)을 가져서, 네스트(140)는 일반적으로 팔각형 구성을 가진다. 대안적으로, 네스트(140)는 상이한 수의 외부면(170)을 가질 수 있다. 네스트(140)는 바람직하게는 알루미늄과 같은 높은 열 전달 물질로 이루어진다.
네스트(140)는 보어(180) 및 카운터보어(190)도 포함한다. 빈 실린더(200)가 보어(180)에 배치되고 카운터보어(190)로 위를 향해 연장한다. 이 구성의 결과, 고리 모양의 리세스(210)(즉, 도넛형의 리세스(210))가 네스트(140)의 상부 표면(150)에 형성된다. 고리 모양의 리세스(210)는 일반적으로 외벽(220)(상술한 카운터보어(190)에 의해 정의됨) 및 내벽(230)(상술한 빈 실린더(200)에 의해 정의됨)에 의해 특징지어진다. 후술되는 바와 같이 고리 모양의 리세스(210)는 그 안에 포드(30)를 수용하는 크기이다.
네스트(140)는 네스트(140)의 하부 표면(160)을 개방하고 고리 모양의 리세스(210)의 내부와 소통하는 보어(232)도 포함한다. 출구 노즐(233)이 보어(232)에서 네스트(140)의 하부 표면(160)에 장착되어 출구 노즐(233)의 출구 포트(234)가 고리 모양의 리세스(210)의 내부와 소통한다. 포드(30)가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 배치될 때 감지하기 위하여 포드 센서(235)가 네스트(140)에 제공된다.
네스트 조립체(50)는 복수의 TEC(thermoelectric) 조립체(240)도 포함한다. TEC 조립체(240) 각각은 TEC(thermoelectric cooler) 요소(250), 열 싱크(260) 및 TEC 요소(250)로부터 열 싱크(260)로 열을 전달하기 위한 복수의 열 파이프(270)를 포함한다. 바람직하다면, 단일 스테이지 TEC 요소(250)로 가질 수 있는 것보다 높은 열 차이를 달성하기 위하여 다수의 TEC 요소(250)가 각 열 싱크(260)에 쌓일 수 있다. 도 7, 8 및 11에 도시된 바와 같이, TEC 조립체(240)는 네스트(140)의 외부면(170)에 맞닿아 위치되어 TEC 요소(250)에 공급되는 전류의 방향에 따라 TEC 요소(250)가 냉기나 열을 네스트(140)의 외부면(170)에 제공하고, 이로써 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)의 외벽(220)에 냉기나 열을 제공할 수 있다(따라서 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 배치된 포드(30)에 냉기나 열을 제공할 수 있다). 장치(20)가 빙과를 제공하기 위하여 사용될 때, TEC 요소(250)에 공급되는 전류의 방향은 네스트(140)의 외부면(170)에 냉기가 가해지도록 함을 이해할 것이다.
열 파이프(270)는 바람직하게는 도 12에 도시된 종류인데, 즉 TEC 요소(250)에서 열 싱크(260)로 열을 전달하기 위하여 높은 열 전달 용량을 제공한다. 열 파이프(270)는 바람직하게는 주위로의 추가 방산을 위해 열 파이프(270)에 의해 수집된 열을 열 방산 조립체(90)로 운반하기 위하여 열 방산 조립체(90)에도 연결된다.
네스트 조립체(50)는 고리 모양의 리세스(210)의 내벽(230)에 냉기를 제공하기 위한 원통형 TEC(280) 및 고리 모양의 리세스(210)의 내벽(230)에 열을 공급하기 위한 원통형 TEC(290)도 포함한다.
뚜껑 조립체(60)는 도 13 및 14에 더 자세히 도시된다. 뚜껑 조립체(60)는 일반적으로 뚜껑(310)이 핸들(300)과 함께 움직이도록 뚜껑(310)에 장착되는 핸들(300)을 포함한다. 핸들(300)은 피벗 핀(320)을 통해 하우징(40)의 커버(120)에 축을 중심으로 회전하도록 장착된다. 이 구성의 결과, 뚜껑 조립체(60)는 네스트 조립체(50)를 향해 또는 반대로 축을 중심으로 회전할 수 있다(도 1 참조). 뚜껑 센서(325)(도 1 및 2)는 뚜껑(310)이 폐쇄 위치에 있을 때 감지하기 위해 제공된다.
뚜껑 조립체(60)는 뚜껑(310)에 이동 가능하게 장착되는 플런저(330)를 포함한다. 특히, 플런저(330)는 둘레 기어(340)와 길이 기어(350)를 포함하고, 뚜껑 조립체(60)는 회전 기어(370)를 구동하기 위한 회전 모터(360)와 수직 기어(390)를 구동하기 위한 수직 모터(380)를 포함하고, 회전 모터(360)의 회전 기어(370)는 플런저(330)의 둘레 기어(340)와 맞물리고, 수직 모터(380)의 수직 기어(390)는 플런저(330)의 길이 기어(350)와 맞물린다. 이 구성의 결과, 회전 모터(360)는 플런저(330)가 뚜껑(310) 내에서 회전하게 할 수 있고, 수직 모터(380)는 플런저(330)가 뚜껑(310) 내에서 수직으로 이동하게 할 수 있다.
플런저(330)는 포드(30)의 반대 핑거와 맞물리기 위한 복수의 핑거(400)(아래 참조), 포드(30)의 상부를 관통하고 추가 재료를 포드(30)로 전달하기 위한 한 쌍의 빈 팽(410, 420)(아래 참조)를 더 포함한다.
다음으로 도 1-6을 보면, 물 공급(70)은 일반적으로 주위 온도 물 탱크(430)와 냉수 탱크(440)를 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 주위 온도 물 탱크(430)는 약 2.0리터의 물을 보유할 수 있고, 냉수 탱크(440)는 약 0.5리터의 물을 보유할 수 있다. 주위 온도 물 탱크(430)는 주위 온도 물 탱크(430)가 물로 채워질 수 있게 하는 탈착 커버(445)를 포함한다. 물을 주위 온도 물 탱크(430)에서 냉수 탱크(440)로 이동시키기 위해 선(미도시)이 제공된다. 물 센서(450)(도 4)가 주위 온도 물 탱크(430)의 물의 존재를 모니터링하기 위해 제공되고, 수온 센서(460)(도 6)가 냉수 탱크(440)의 물의 온도를 모니터링하기 위해 제공된다. 각각이 상술한 TEC 조립체(240)와 유사한 복수의 TEC 조립체(470)가 냉수 탱크(440)의 물을 냉각시키기 위해 제공되는데, 즉 TEC 조립체(470)는 TEC 요소(473), 열 싱크(475) 및 열 파이프(477)를 포함한다. TEC 조립체(470)의 열 파이프(477)는 바람직하게는 TEC 조립체(470)에 의해 생성된 열을 열 방산 조립체(90)로 운반하기 위해 열 방산 조립체(90)에 연결된다.
다음으로 도 6 및 14를 보면, 냉수 및 공기 전달 조립체(80)는 일반적으로 냉수를 냉수 탱크(440)로부터 플런저(330)의 빈 팽(410)으로 펌핑하는 물 펌프(480) 및 공기를 플런저(330)의 빈 팽(420)으로 펌핑하는 공기 펌프(490)를 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 빈 팽(410)은 원자화된 물의 방울을 포드(30)로 주입하기 위한 스프레이 노즐(아래 참조)를 포함하여, 이로써 빙과의 형성을 가능하게 한다(아래 참조). 이러한 스프레이 노즐은 액체 분산 분야에 공지되어 있다. 냉수 및 공기 전달 조립체(80)는 물을 냉수 탱크(440)로부터 플런저(330)의 빈 팽(410)으로 전달하고 공기를 플런저(330)의 빈 팽(420)으로 도입하기 위한 다양한 유체 라인(미도시)도 포함한다.
열 방산 조립체(90)는 도 15 및 도 16에 더 자세히 도시된다. 열 방산 조립체(90)는 네스트(140)의 TEC 조립체(240)의 열 파이프(270)로부터 받은 열을 방산하고 냉수 탱크(440)의 TEC 조립체(470)의 열 파이프(477)로부터 받은 열을 방산한다. 열 방산 조립체(90)는 일반적으로 열 파이프(510)(네스트(140)의 TEC 조립체(240)의 열 파이프(270) 및 냉수 탱크(440)의 TEC 조립체(470)의 열 파이프(477)에 연결됨)로부터 열을 뽑아내는 복수의 열 싱크(500), 열 싱크(500)로부터 열을 받기 위한 복수의 컨덴서(520) 및 컨덴서(520)를 냉각하기 위한 복수의 팬(530)을 포함한다.
제어 전자부품(100)은 일반적으로 전력원(530)(도 14), CPU(central processing unit)(550) 및 사용자 인터페이스(570)(도 2), 즉 디스플레이 스크린, 동작 버튼 등을 포함한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 전력원(530) 및 CPU(550)는 상술한 물 센서(450), 수온 센서(460), TEC 조립체(470), 원통형 TEC(280), 원통형 TEC(290), 뚜껑 센서(325), 포드 센서(235), TEC 조립체(240), 물 펌프(480), 공기 펌프(490), 회전 모터(360), 수직 모터(380), 컨덴서(520), 팬(530) 및 사용자 인터페이스(570)에 연결된다. CPU(550)는 후술되는 바와 같이 사용자 인터페이스(570)로부터 수신한 명령에 응답하여 장치(20)를 동작시키도록 적절하게 프로그래밍된다.
장치(20)가 바람직하게는 부엌의 일반적인 콘센트가 다룰 수 있는 최대 부하인 최대 1800와트의 부하로 동작하도록 구성됨을 이해할 것이다.
포드
포드(30)는 빙과(예컨대, 아이스크림, 프로즌 요거트, 스무디 등) 1인분을 제공하기 위한 재료의 공급을 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 포드(30)는 단일 사용의 1회용 포드로 제공되는데, 즉 빙과의 각 제공마다 새 포드(30)가 사용된다.
상술한 바와 같이, 그리고 후술되는 바와 같이, 포드(30)는 포드(30)(및 그 내용물)의 냉각을 가속하기 위하여 고유의 구성과 고유의 구조로 제공되어, 이로써 빙과 제조 과정을 가속한다.
이제 도 18-20을 보면, 특히 포드(30)는 일반적으로 그 안에 형성된 개구(590)를 가지는 베이스(580)를 포함한다. 외부 빈 튜브(600)가 베이스(580)의 외주로부터 위로 상승하고, 내부 빈 튜브(610)가 베이스(580)의 개구(590) 내에 배치되며 베이스(580)의 내주로부터 위로 상승한다. 이 구성의 결과, 고리 모양의 리세스(620)(즉, 도넛 모양의 리세스(620))가 베이스(580), 외부 빈 튜브(600) 및 내부 빈 튜브(610) 사이에 형성되고, 고리 모양의 리세스(620)는 일반적으로 바닥(630)(베이스(580)에 의해 정의됨), 외벽(640)(외부 빈 튜브(600)에 의해 정의됨) 및 내벽(650)(내부 빈 튜브(610)에 의해 정의됨)에 의해 특징지어진다. 포드(30)의 외부 빈 튜브(600)의 직경은 네스트(140)의 카운터보어(190)의 직경보다 약간 작고, 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)의 직경은 네스트 조립체(50)의 빈 실린더(200)의 직경보다 약간 커서, 포드(30)가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 안착될 수 있고, 포드(30)의 외부 빈 튜브(600)는 네스트(140)의 외벽(220)과 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이루고 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)는 네스트 조립체(50)의 내벽(230)과 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이룬다.
바람직하게는 포드(30)의 베이스(580)는 높은 열 전달 물질(예컨대, 알루미늄, 성형 폴리머 등)을 포함하고, 포드(30)의 외부 빈 튜브(600)는 높은 열 전달 물질(예컨대, 알루미늄, 성형 폴리머 등)을 포함하고, 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)는 높은 열 전달 물질(예컨대, 알루미늄, 성형 폴리머 등)을 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 베이스(580), 외부 빈 튜브(600) 및 내부 빈 튜브(610)는 플라스틱/금속 박막 합성물(즉, 금속 박막의 외피를 가지는 플라스틱 본체)을 포함한다. 플라스틱/금속 박막 합성물은 향상된 열 전달을 가능하게 하고 포드(30)의 내용물의 보존을 돕는 한편, 포드(30)에 고유의 포장 외관도 제공함을 이해할 것이다. 바람직하게는 베이스(580), 외부 빈 튜브(600) 및 내부 빈 튜브(610)는 실질적으로 단단하다.
따라서 네스트 조립체(50)와 포드(30)의 고유의 구성과 고유의 구조 때문에, 포드(30)가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 배치될 때, 냉기가 네스트(140)의 외벽(220)에 의해 효율적으로 포드(30)의 외벽(640)에 가해질 수 있고, 냉기가 네스트 조립체(50)의 내벽(230)에 의해 효율적으로 포드(30)의 내벽(650)에 가해질 수 있고, 냉기가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)의 바닥에 의해 효율적으로 포드(30)의 베이스(580)에 가해질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그 결과, 장치(20)는 감소된 기간에 빙과 1인분을 제공하기 위하여 신속하게 포드(30)(및 그 내용물)을 냉각할 수 있다.
포드(30)는 캡(660), 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)도 포함한다.
캡(660)은 포드(30)의 외벽(640)의 직경보다 약간 작은 크기의 외부 가장자리(700)를 가지고, 캡(660)은 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)보다 약간 큰 직경을 가지는 내부 구멍(710)을 가져서, 캡(660)은 포드(30)의 고리 모양의 리세스(620) 안으로 및 이를 따라 세로로 이동할 수 있다. 캡(660)은 바람직하게는 실질적으로 단단하다.
캡(660)은 후술되는 바와 같이 플런저(330)의 반대 핑거(400)와 맞물리기 위한 핑거(720)도 포함하여, 이로써 플런저(330)에 의해 포드(30)의 캡(660)으로 회전 및 세로 이동이 주어질 수 있다. 캡(660)은 더 자세히 후술되는 바와 같이, 플런저(330)의 빈 팽(410, 420)에 의한 관통을 위해 두 약한 부분(730, 740)도 포함한다.
외부 나선형 스크래퍼 패들(670)은 캡(660)과 하부 스크래퍼 패들(690) 사이로 연장하고, 고리 모양의 리세스(620)의 외벽(640)과의 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이루는 외부 가장자리(750)를 포함한다. 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)은 캡(660)과 하부 스크래퍼 패들(690) 사이로 연장하고, 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)와의 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이루는 내부 가장자리(760)를 포함한다. 하부 스크래퍼 패들(690)은 베이스(580)와 접촉하고 고리 모양의 리세스(620)의 외벽(640)과 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이루는 외부 링(770), 베이스(580)와 접촉하고 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)와 정밀한 미끄럼 끼워 맞춤을 이루는 내부 링(780) 및 베이스(580)와 접촉하고 외부 링(770)과 내부 링(780) 사이로 연장하는 한 쌍의 스트럿(790)을 포함한다. 이 구성의 결과, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670)이 회전하며 포드(30)의 외벽(640)의 내부 표면을 긁어내고, 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)이 회전하며 내부 빈 튜브(610)의 외부 표면을 긁어내고, 스트럿(790)이 회전하며 베이스(580)의 바닥(630)을 긁어내도록 핑거(720)가 캡(660)을 회전시키는데 사용될 수 있다. 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)의 제공이 매우 유리함을 이해할 것인데, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)이 동시에 (i) 빙과의 균일하고 신속한 형성을 보장하기 위하여 포드(30)의 내용물을 휘젓고, (ii) 포드(30)의 내용물의 냉각을 저해하는 베이스(580), 외부 빈 튜브(600) 및 내부 빈 튜브(610) 상의 빙과의 축적을 방지할 수 있기 때문이다.
외부 나선형 스크래퍼 패들(670)과 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)은 캡(660)에 세로 방향의 힘을 가함으로써 세로로 압축될 수 있도록 설정 및 구성되어, 이로써 캡(660)을 실질적으로 베이스(580)와 맞물리게 하기 위해(아래 참조) 캡(660)을 포드(30)의 고리 모양의 리세스(620) 안으로 및 이를 따라 이동시킨다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670) 및 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)은 스프링 강으로 이루어지고, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670) 및 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)은 세로 방향의 힘이 캡(660)을 베이스(580)에 대해(또는 더 정확하게는, 평평해진 외부 나선형 스크래퍼 패들(670) 및 평평해진 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)이 캡(660)과 베이스(580) 사이에 배치되고, 캡(660)을 베이스(580)로부터 약간 분리시킬 것이기 때문에, 실질적으로 베이스(580)에 대해) 밀어 넣을 때 실질적으로 평평한 구성으로 압축한다. 하부 스크래퍼 패들(690)도 스프링 강으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670) 및/또는 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)(및/또는 하부 스크래퍼 패들(690))은 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 바람직하다면, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670) 및/또는 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)(및/또는 하부 스크래퍼 패들(690))은 형상 기억 물질(예컨대, 니티놀)을 포함할 수 있다.
보어(800)는 베이스(580)를 통과하고 고리 모양의 리세스(620)의 내부와 소통한다. 약한 부분(810)은 보통 보어(800)를 차단하지만 물질(예컨대, 빙과)을 통과시키기 위해 적절한 힘이 가해지면 파열될 수 있다. 출구 노즐(820)은 보어(800) 근처에 베이스(580)에 장착되어 출구 노즐(820)의 출구 포트(830)는 약한 부분(810)이 파열되었을 때 고리 모양의 리세스(620)의 내부와 소통한다.
포드(30)는 일반적으로 2:1보다 큰, 바람직하게는 약 8:1의 표면적 대 체적 비를 가진다. 포드(30)의 표면적이 포드(30) 내의 빙과 형성 속도를 증가시키는데, 열이 포드(30)(및 그 내용물)에서 더 빨리 뽑아내어질 수 있게 하기 때문임을 이해할 것이다. 또한 포드(30)를 도넛 구성(즉, 내부와 외부 모두 표면에 접근)으로 형성하는 것은 증가된 표면적을 제공하고 포드(30)와 그 내용물의 보다 빠른 냉각을 가능하게 하는데, 냉기가 포드(30)의 외부 표면과 포드(30)의 내부 표면 모두에 동시에 가해질 수 있기 때문이다.
제한이 아닌 예로서, 본 발명의 바람직한 한 형태에서, 포드(30)는 2.25인치의 외부 직경과 3.75인치의 높이를 가져서(즉, 외부 빈 튜브(600)는 2.25의 외부 직경과 3.75인치의 높이를 가짐), 이로써 26.49제곱인치의 표면적과 14.90세제곱인치의 체적을 제공하고, 포드(30)는 1.4인치의 내부 직경과 3.75인치의 높이를 가져서(즉, 내부 빈 튜브(610)는 1.4인치의 내부 직경과 3.75인치의 높이를 가짐), 이로써 16.49제곱인치의 표면적과 5.77세제곱인치의 체적을 제공하고, 이로써 42.95제곱인치(즉, 26.49제곱인치+16.49제곱인치=42.98제곱인치)의 총 포드 표면적과 9.13세제곱인치(즉, 14.90세제곱인치-5.77세제곱인치=9.13세제곱인치)의 총 포드 체적, 8.47:1의 표면적 대 체적 비가 도출된다.
포드(30)는 빙과(예컨대, 아이스크림, 프로즌 요거트, 스무디 등) 형성을 위한 재료의 신선한 공급을 포함한다. 특히, 포드(30)는 예컨대, 바람직하게는 그 다수가 50pm 미만의 크기인 설탕과 가루 결정, 바람직하게는 적어도 0.1체적%의 안정제를 포함하는 빙과 믹스(건조하거나 액체)를 포함할 수 있다. 건조한 빙과 믹스는 바람직하게는 그 구성 성분(예컨대, 설탕 및 가루 결정)의 적어도 50%가 50pm 이하의 크기를 가진다.
포드(30)가 아이스크림 1인분을 제조하는 경우, 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 포드(30)는 약 4-6온스의 재료를 보유할 수 있고, 재료는 약 8%의 지방(예컨대, 크림, 버터, 분말 유지, 식물성 지방 등), 약 1%의 MSNF(milk solids-non-fat)(예컨대, SMP(skim milk power), WMP(whole milk powder), 농축 우유, 연유 등), 약 13%의 자당, 약 0.5%의 유화제 및 약 0.5%의 안정제를 포함할 수 있다.
제한이 아닌 추가 예로서, 만약 포드(30)가 1.25온스의 건조 요거트 믹스를 포함한다면, 장치(20) 가동 후 5온스의 프로즌 요거트가 포드(30)에서 형성될 것이다.
시스템 사용
이제 도 21을 보면, 물을 주위 온도 물 탱크(430)에 도입하고 장치(20)를 켬으로써 장치(20)가 사용 준비된다. 물 센서(450)는 주위 온도 물 탱크(430)에 물이 있음을 확인한다. 장치(20)는 그 후 물을 주위 온도 물 탱크(430)에서 냉수 탱크(440)로 펌핑하고 냉수 탱크(440)에서 TEC 조립체(470)를 사용하여 냉각한다. 수온 센서(460)는 냉수 탱크(440)에서 수온을 모니터링한다. 바람직하게는 냉수 탱크(440)의 물은 약 섭씨 1-3도 사이로 냉각된다. 장치(20)는 그 후 빙과(예컨대, 아이스크림, 프로즌 요거트, 스무디 등) 1인분이 준비될 때까지 이 스탠바이 상태에 들어가, 필요에 따라 냉수 탱크(440)의 물을 재냉각한다.
빙과 1인분이 준비되면, 장치(20)의 뚜껑 조립체(60)가 열리고 새 포드(30)가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 위치한다. 이것은 포드(30)의 출구 노즐(820)이 네스트(140)의 출구 노즐(233)에 안착하도록 된다. 그 후 플런저(330)의 핑거(400)가 포드(30)의 핑거(720)와 맞물리고, 플런저(330)의 빈 팽(410, 420)이 포드(30)의 두 약한 부분(730, 740)을 관통하도록 뚜껑 조립체(60)가 닫힌다. 나아가, 용기(즉, 빙과가 소비될 용기)가 장치(20)의 트레이(130)에 배치되고, 용기는 네스트 조립체(50)의 출구 노즐(233) 아래 중심에 맞춰진다(대안적으로, 용기가 콘에서 소비되는 경우, 콘이 트레이(130) 위에 고정된다).
포드 센서(235)가 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 포드(30)의 존재를 감지하면, 장치(20)는 TEC 조립체(240)와 원통형 TEC(280)를 통해 네스트 조립체(50)를 냉각하여, 결국 네스트(140)의 고리 모양의 리세스(210)에 위치한 포드(30)(및 그 내용물)를 냉각한다. 고리 모양의 리세스(210)의 외벽(220)을 냉각하고, 이로써 포드(30)의 외부 빈 튜브(600)를 냉각하기 위하여 TEC 조립체(240)가 네스트(140)의 외부면(170)을 냉각하고, 고리 모양의 리세스(210)의 내벽(230)을 냉각하고, 이로써 포드(30)의 내부 빈 튜브(610)를 냉각하기 위하여 원통형 TEC(280)가 빈 실린더(200)를 냉각함을 유의하여야 한다. 포드(30)의 도넛 구성에 의해 제공되는 높은 표면적 대 체적 비가 포드(30)(및 그 내용물)의 보다 빠른 냉각을 가능하게 함을 유의하여야 한다. 제한이 아닌 예로서, 2분 내에 아이스크림을 형성하기 위하여 포드(30)의 내용물은 약 섭씨 -30도의 온도로 냉각될 수 있다(포드(30)의 내용물은 섭씨 -18도의 온도에서 아이스크림으로 바뀔 것이고, 더 낮은 온도는 훨씬 빠르게 아이스크림을 생성할 것이다). 또한 포드(30)에서 TEC 조립체(240) 및 원통형 TEC(280)를 통해 제거된 열이 주변으로의 방산을 위해 열 방산 조립체(90)으로 전달된다.
포드(30)가 적절하게 냉각되면, 물 펌프(480)는 적절한 양의 냉수(예컨대, 적어도 1.25온스의 냉수)를 냉수 탱크(440)에서 플런저(330)의 빈 팽(410)으로, 그리고 캡(660)의 약한 부분(730)을 통해 펌핑하여, 냉수가 포드(30)의 내부로 뿌려지고, 포드(30)의 내용물과 혼합된다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 섭씨 2도의 물 4온스가 포드(30)에 뿌려진다. 동시에, 회전 모터(360)가 플런저(330)를 회전시켜, 이로써 포드(30)의 캡(660)을 회전시키는데, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)이 포드(30)의 고리 모양의 리세스(620) 내에서 회전하도록 한다.
캡(660), 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)만이 회전하고, 포드(30)의 나머지는 고정된 채 유지되는데, 포드(30)의 출구 노즐(820)이 네스트 어셈블리(50)의 출구 노즐(233)에 배치되기 때문임을 유의하여야 한다.
이 회전 동작은 포드(30)의 내용물의 균일하고 신속한 혼합을 보장하기 위하여 포드(30)의 혼합물을 휘젓는다. 스크래퍼 패들의 회전 속도는 빙과의 점도에 따라 약 5에서 약 400RPM까지 변화할 수 있다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 포드(30) 내의 빙과의 점도를 바꾸는데 응답하여 스크래퍼 패들의 회전 속도를 조정하는 토크 센서가 제공된다(예컨대, 스크래퍼 패들의 회전 속도는 빙과의 점도를 증가시킴에 따라 느려진다). 나아가, 이 회전 동작은 포드(30)의 벽 상의 빙과의 축적(포드(30)의 내용물의 냉각을 저하할 수 있음)을 방지하기 위하여 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)이 계속하여 포드(30)의 벽을 긁어내도록 한다. 그 후 공기 펌프(490)가 공기를 플런저(330)의 빈 팽(420)으로, 그리고 캡(660)의 약한 부분(740)을 통해 펌핑하여, 공기가 포드(30)의 내부로 들어가고 포드(30)의 내용물과 혼합된다. 바람직하게는 충분한 공기가 포드(30)로 펌핑되어 포드(30)에 약 30%-50% 초과(즉, 공기 방울)를 제공하여, 이로써 아이스크림에 소정의 "로프트"를 준다. 이것이 일어남에 따라, 포드(30)의 내용물의 균일하고 신속한 혼합을 보장하고 포드(30)의 벽을 계속 긁어내기 위하여 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)가 포드(30)의 내용물을 계속 휘저어서, 이로써 포드(30)의 벽 상의 빙과의 축적(포드(30)의 내용물의 냉각을 방지할 수 있음)을 방지한다.
"부드러운" 빙과를 만들기 위하여, 빙과에 형성되는 얼음 결정의 대다수는 약 50pm보다 작아야 한다. 만약 얼음 결정 중 다수가 50pm보다 크다면, 또는 극도로 큰 얼음 결정(즉, 100pm 이상)이 존재한다면, 빙과는 "거칠어질" 것이다. 시스템(10)은 약 50pm보다 작은 대다수의 얼음 결정을 제공함으로써 "부드러운" 빙과를 제조하도록 설계된다.
특히, 적절한 분산(수, 크기 및 형상)으로 얼음 결정을 발달시키기 위하여, 냉동 과정: 핵형성 대 결정 성장의 속도를 제어할 필요가 있다. 시스템(10)은 포드(30)의 고리 모양의 리세스(620)의 내부 및 외부 표면을 동시에 긁어냄으로써 이것을 수행한다. 나아가, 많은 작은 얼음 결정을 생성하기 위하여, 포드(30) 내의 냉동 조건은 핵 형성을 촉진하고 얼음 결정 성장을 최소화하여야 한다. 얼음 핵형성 촉진은 아주 낮은 온도를 요구하는데, 예컨대 신속한 핵형성을 촉진하기 위하여 섭씨 -30도만큼 낮은 것이 이상적이다. 시스템(10)은 포드(30)의 내용물을 아주 빠르게(예컨대, 2분 미만) 냉동하여, 이로써 얼음 결정이 "숙성"(즉, 성장)할 시간을 가지는 것을 막는다. 나아가, 얼음 핵이 형성되면, 얼음 결정을 가능한 한 작게 유지하기 위해 그 성장을 최소화하는 조건이 요구된다. 가능한 가장 작은 얼음 결정을 얻기 위해, 얼음 결정의 "숙성"(즉, 성장)을 최소화하기 위해 가능한 가장 짧은 체류 시간을 가질 것이 필요하다. 시스템(10)은 포드의 벽에서 얼음 결정을 제거하기 위해 다수의 내부 스크래퍼 패들을 사용함으로써 이것을 달성하는데, 얼음 결정을 작게(예컨대, 50pm 미만) 유지하는 높은 처리율을 만드는데 도움을 준다.
포드(30)의 빙과가 장치(20)의 트레이(130)에 배치된 용기(즉, 빙과가 소비될 용기) 또는 트레이(130) 위에 고정된 콘으로 제공될 준비가 되면, 수직 모터(380)는 플런저(330)를 수직으로 이동시켜, 플런저(330)가 포드(30)의 캡(660)을 아래로 포드(30)의 베이스(580)를 향해 밀고, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670)과 내부 나선형 스크래퍼 패들(680)은 캡(660)의 전진과 함께 세로로 압축된다. 이 동작은 고리 모양의 리세스(620)의 체적을 감소시킨다. 수직 모터(380)는 계속하여 플런저(330)를 수직으로 이동시켜, 포드(30)의 빙과의 힘이 포드(30)의 약한 부분(810)을 파열시키고 빙과가 포드(30)의 출구 포트(830)로 밀려 배출될 때까지 고리 모양의 리세스(620)의 체적을 감소시키고, 그 결과 빙과는 네스트(140)의 출구 포트(234)를 통하여 트레이(130) 상에 설치된 용기(즉, 빙과가 소비될 용기) 또는 트레이(130) 위에 고정된 콘으로 통과한다. 이 동작은 캡(660)이 베이스(580)에 대해 밀릴 때까지 계속되어, 효율적으로 포드(30)의 빙과를 모두 아이스크림이 소비될 용기로 배출한다.
그 후, 사용된 포드(30)는 장치(20)에서 제거될 수 있고, 빙과의 다른 1인분이 준비될 때, 새 포드(30)로 교체될 수 있고 상기 과정이 반복된다.
네스트 조립체의 내부 부분을 냉각하기 위한 대안적 접근법
이제 도 22를 보면, 바람직하다면, 원통형 TEC(280)는 그 자체가 TEC 요소(850)에 의해 냉각되는 나선 코일(840)로 대체될 수 있다.
대안적으로, 이제 도 23을 보면, 바람직하다면, TEC 조립체(240)는 네스트(140)의 하부 표면(160)에 장착될 수 있어 TEC 조립체(240)는 (네스트(140)의 하부 표면(160)뿐만 아니라) 네스트(140)의 빈 실린더(200)를 냉각할 수 있다.
찬 음료를 제공하기 위한 시스템 사용
시스템(10)은 찬 음료 1인분을 제공하기 위해서도 사용될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 포드(30)는 차가운 차(때때로 "아이스 티"로도 지칭됨), 차가운 커피(때때로 "아이스 커피"로도 지칭됨), 차가운 탄산음료, 차가운 맥주 등을 형성하기 위한 재료의 공급도 포함할 수 있다. 이 상황에서, 포드(30)는 건조 또는 액체 차가운 차 믹스, 건조 또는 액체 커피 믹스, 건조 또는 액체 탄산음료 믹스 또는 건조 또는 액체 맥주 믹스 등을 포함할 수 있다.
시스템(10)이 찬 음료 1인분을 제공하기 위해 사용되는 경우, 찬 음료를 형성하는데 사용되는 재료의 공급을 포함하는 포드(30)가 네스트 조립체(50)에 삽입된다. 네스트 조립체(50)는 그 후 포드(30)를 냉각하는데 사용되고, 냉수가 냉수 탱크(440)에서 포드(30)로 펌핑되는데, 포드(30) 내에 포함된 재료와 조합되고, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)에 의해 혼합된다. 혼합이 완료되면, 수직 모터(380)가 동작하여 찬 음료를 대기 중인 용기로 배출한다.
찬 음료가 제조되는 경우, 공기는 포드(30)로 펌핑될 수 있거나 되지 않을 수 있음을 이해할 것이다(예컨대, 차가운 차나 차가운 커피가 제조될 때 공기가 포드(30)로 펌핑되지 않을 수 있고, 차가운 탄산음료나 차가운 맥주가 제조될 때 공기가 포드(30)로 펌핑될 수 있다).
또한 찬 음료가 제조되는 경우, 바람직하다면 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)이 포드(30)에서 생략될 수 있음을 이해할 것이다.
뜨거운 음료를 제공하기 위한 시스템 사용
시스템(10)은 뜨거운 음료 1인분을 제공하기 위해서도 사용될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 포드(30)는 뜨거운 음료, 예컨대 핫 초코, 뜨거운 커피 등을 형성하기 위한 재료의 공급을 포함할 수 있다. 이 상황에서, 포드(30)는 뜨거운 물과 혼합될 때 원하는 음료를 제공하는 재료로 형성되는 건조 믹스, 예컨대 핫 초코 믹스, 인스턴트 커피 믹스 등을 포함할 수 있다.
시스템(10)이 뜨거운 음료 1인분을 제공하기 위해 사용되는 경우, 뜨거운 음료를 형성하는데 사용되는 재료의 공급을 포함하는 포드(30)가 네스트 조립체(50)에 삽입된다. 네스트 조립체(50)는 그 후 포드(30)를 가열하는데 사용되고, 주위 온도의 물이 주위 온도 물 탱크(430)에서 포드(30)로 펌핑되는데, 포드(30) 내에 포함된 재료와 조합되고, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)에 의해 혼합된다. 단순히 TEC 요소(250)에 공급되는 전류의 방향을 반대로 함으로써 TEC 조립체(240)가 네스트(140)의 외부 표면에 열을 공급하는데 사용될 수 있고, 원통형 TEC(290)가 네스트(140)의 내부 컬럼에 열을 공급하여, 이로써 포드(30)의 내용물을 가열하는데 사용될 수 있음을 유의하여야 한다. 나아가, 바람직하다면, 주위 온도 물 탱크(430)의 주위 온도의 물은 포드(30)로 주입되기 전 예컨대 주위 온도 물 탱크(430)와 플런저(330)의 빈 팽(410) 사이의 라인에 위치한 저항 가열기를 통해 가열될 수 있다. 뜨거운 음료가 제조되는 경우, 공기는 일반적으로 포드(30)에 펌핑되지 않음을 이해할 것이다.
많은 경우에, 예컨대 커피나 차의 경우와 같이 물을 알갱이 재료의 공급에 통과시킴으로써 뜨거운 음료를 "브루(brew)"하는게 바람직할 수 있다. 이제 도 24-27을 보면, 이를 위해 포드(30)에 브루될 알갱이 재료(예컨대, 간 커피콩, 찻잎 등)의 공급을 포함하는 필터(860)가 제공될 수 있다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 도 24-27에 도시된 바와 같이, 필터(860)가 캡(660) 근처에 배치되는데, 예컨대 필터(860)가 캡(660)에 고정되고, 외부 나선형 스크래퍼 패들(670), 내부 나선형 스크래퍼 패들(680) 및 하부 스크래퍼 패들(690)가 포드(30)에서 생략된다. 플런저(330)가 캡(660)을 베이스(580)를 향해 무너뜨릴 때, 바람직하게는 필터(860)도 무너질 것인데, 이로써 예컨대 소위 "프렌치 프레스" 커피 메이커의 방식으로 필터(860)에서 액체를 짜내기 위해 필터(860) 내에 포함된 알갱이 재료의 압축을 가능하게 함도 유의하여야 한다. 필터(860)는 필터(860)의 알갱이 내용물이 포드(30)를 통과하지 않도록 무너지는 동안 그 구조적 온전함을 유지하도록 구성됨을 이해할 것이다.
보관장 구성
이제 도 28을 보면, 바람직하다면, 장치(20)는 보관장(870)에 장착될 수 있는데, 보관장(870)은 다리(880)에 얹혀진다. 이 구성에서, 보관장(870)은 열 방산 조립체(90)로부터 열을 제거하기 위한 추가 냉각 장치를 포함할 수 있다(예컨대, 추가 열 파이프, 컨덴서와 팬 또는 종래의 냉동 유닛 등). 보관장(870)은 새 포드(30) 및/또는 빙과(예컨대 보울 및 콘), 찬 음료(예컨대, 컵) 및 뜨거운 음료(예컨대, 컵)를 받기 위한 용기를 수납하기 위하여도 구성될 수 있다.
냉동 코일로 포드 냉각
이제 도 29-31을 보면, 본 발명의 다른 형태에서, 네스트 조립체(50)는 외벽(220A)과 내벽(230A)으로 특징지어진 도넛 형태의 네스트(140A)를 포함하는 대안적인 네스트 조립체(50A)로 대체될 수 있는데, 도넛은 높은 열 전달 물질(예컨대, 알루미늄)으로 이루어지고, 또한 TEC 조립체(240)는 열 방산 조립체(90A)에 연결된 냉동 코일(240A)로 대체되는데, 열 방산 조립체(90A)는 냉동 코일(240A)을 구동하기 위한 컴프레서를 포함한다.
이 구성의 결과, 네스트 조립체(50A)(따라서 네스트 조립체(50A)에 배치된 포드(30))가 종래의 냉동 시스템을 통해 냉각될 수 있음을 이해할 것이다. 이 구성은 포드(30)를 TEC 요소(250)의 열적 성능을 넘는 섭씨 -40도로 빠르게 냉각할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
대안적인 네스트 및 포드 구성
상술한 개시에서, 네스트 조립체(50)와 네스트 조립체(50A)는 외부 냉각 요소(예컨대, TEC 조립체(240))뿐만 아니라 내부 냉각 요소(예컨대, TEC(280)를 포함하는 빈 실린더(200))를 포함하고, 포드(30)는 네스트 조립체(50 및 50A)의 내부 냉각 요소를 수용하기 위한 내부 개구(즉, 내부 빈 튜브(610)의 내부 공간)를 포함한다. 하지만, 바람직하다면 내부 냉각 요소는 네스트 조립체(50 및 50A)에서 생략될 수 있는데, 이 경우 포드(30)의 내부 개구도 생략될 수 있다.
고정 캡 포드를 가지는 컴프레서 -냉각 장치
다음으로 도 32-35, 35a, 35b 및 35c를 보면, 빙과, 예컨대 아이스크림(소프트 아이스크림 또는 하드), 프로즌 요거트, 냉동 단백질 쉐이크, 스무디 등 1인분을 제공하기 위한 다른 새로운 시스템(900)이 도시된다. 본 발명의 목적을 위하여, 빙과 1인분은 약 2액량 온스 내지 약 8액량 온스로 간주될 수 있다.
시스템(900)은 찬 음료 1인분 및/또는 뜨거운 음료 1인분도 제공할 수 있다.
시스템(900)은 두 네스트(915)를 포함할 수 있는데, 한 네스트(915)는 5-8온스의 빙과 포드를 수용하도록 구성되고 더 작을 수 있는 다른 인접한 네스트(915)는 커피 포드(예컨대, K-Cup 포드)나 찬 음료 포드(예컨대, 아이스 티 포드)를 수용하도록 구성된다. 본 발명의 이 형태에서, 물(뜨겁거나 차가운)은 원하는 빙과 또는 원하는 뜨겁거나 찬 음료를 형성하기 위해 적절한 네스트(915)로 보내진다. 예컨대, 원하는 빙과나 원하는 뜨겁거나 찬 음료를 제조하기 위한 두 네스트(915)를 도시하는 도 35a를 보자(시스템(900)의 구성은 단일 네스트 또는 이중 네스트가 제공되는지 여부에 따라 약간 다를 수 있다). 바람직하게는, 어떤 네스트가 어떤 종류의 포드(예컨대, 빙과, 뜨거운 커피, 차가운 차 등)를 수용했는지 식별하여 장치가 적절한 네스트로 적절한 차거나 뜨거운 물을 보내기 위하여 포드 검출기(미도시)가 각 네스트(915)에 제공된다.
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 시스템(900)은 일반적으로 장치(905) 및 포드(910)를 포함하는데, 장치(905)는 특히 빙과 1인분을 형성하기 위한 재료 공급을 포함하는 포드(910)를 수용하고, 포드(910)(및 그 내용물)를 냉각하고, 냉수와 공기를 포드(910)로 도입하고(적절한 경우, 아래 참조), 빙과를 형성하기 위하여 포드(910)의 내용물을 휘젓고, 3 내지 8온스의 빙과를 포드(910)에서 소비될 용기(예컨대, 미리 냉각된 보울, 주변의 보울, 콘 등)로 직접 배출하도록 구성된다.
본 발명의 한 형태에서, 시스템(900)은 포드(910)로 물 및/또는 공기를 도입하지 않고 빙과를 형성할 수 있다(아래 참조).
장치(905)
장치(905)는 장치(905)가 포드(910)를 냉각하는데 컴프레서를 사용하고 물 공급(70)이 일부 경우에 생략될 수 있음(아래 참조)을 제외하면 일반적으로 상술한 장치(20)와 유사하다. 특히, 장치(905)는 포드(910)를 수용하기 위한 네스트(915), 네스트(915)를 냉각하기 위한 냉각수 유닛(920) 및 냉각수 유닛(920)을 냉각하기 위한 냉동 유닛(925)을 포함한다. 장치(905)는 50파운드 미만의 무게이고 약 1쿼트 이하의 양의 빙과 또는 뜨겁거나 찬 음료 1인분을 5분 이하 내로 제조 및 제공하도록 구성된다. 빙과는 1회분당 10-60% 사이의 초과(즉, 공기량)를 가질 것이다. 초과량은 포드(910)에서 만들어지는 특정 제품에 따라 달라짐을 이해할 것이다.
특히, 네스트(915)는 대응하는 테이퍼링된(바람직하게는 뿔대) 포드(910)를 수용하기 위한 테이퍼링된(바람직하게는 뿔대) 리세스(935) 및 네스트(915)의 리세스(935)를 냉각하기 위한 내부 챔버(940)를 정의하는 본체(930)를 포함한다. 네스트(915)는 내부 챔버(940)로 이어지는 주입구(945) 및 내부 챔버(940)에서 이어지는 배출구(950)를 더 포함한다.
본 발명의 한 형태에서, 네스트(915)의 테이퍼링된 리세스(935)는 더 작은 제1 단부(951), 더 큰 제2 단부(952) 및 더 작은 제1 단부(951)와 더 큰 제2 단부(952) 사이에 연장하는 테이퍼링된 측벽(953)을 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 테이퍼링된 리세스(935)는 뿔대이다. 본 발명의 한 형태에서, 리세스(935)의 테이퍼링된 측벽(953)은 약 5도 이상의 테이퍼링을 가진다. 본 발명의 한 형태에서, 더 작은 제1 단부(951)는 폐쇄될 수 있다. 본 발명의 다른 형태에서, 더 작은 제1 단부(951)는 부분적으로 개방될 수 있다. 본 발명의 다른 형태에서, 더 작은 제1 단부(951)는 완전히 개방될 수 있다. 예컨대, 네스트(915)의 추가 구성을 도시하는(그리고 포드(910)의 추가 구성도 도시하는) 도 35b 및 35c를 보자.
네스트(915)의 더 작은 제1 단부(951)가 부분적으로 개방되거나 완전히 개방되는 경우, 네스트(915)의 포드(910)가 더 잘 맞게 만들 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 네스트(915)의 바닥이 부분적으로 또는 완전히 개방되는 경우, 포드(910)는 "바닥에 닿는 일(bottoming out)" 없이 네스트(915)에 맞아서 네스트의 벽과 포드의 벽 사이에 더 잘 맞게 되고, 이로써 포드의 훨씬 더 효율적인 냉각을 가능하게 한다.
냉각수 유닛(920)은 냉각수의 공급을 포함하는 용기(955), 순환 모터(960), 용기(955)를 순환 모터(960)에 연결하는 라인(965), 순환 모터(960)를 네스트(915)의 주입구(945)와 연결하는 라인(970) 및 네스트(915)의 배출구(950)를 용기(955)와 연결하는 라인(975)을 포함한다. 이 구성의 결과, 용기(955)에 포함된 냉각수는 네스트(915)의 리세스(935)에 포함된 포드(910)를 냉각하기 위해 네스트(915)의 내부 챔버(940)를 통해 순환할 수 있다.
냉동 유닛(925)은 컴프레서(980), 컨덴서(985), 컨덴서의 하류에 위치한 팽창 밸브(미도시) 및 냉각수 유닛(920)의 용기(955)에 위치한 증발기(미도시, 하지만 냉각수 탱크의 침수 코일일 수 있음)를 포함하는 냉동 사이클을 포함하여, 컴프레서(980)가 냉동 사이클을 통해 냉매를 구동하여 냉각수 유닛(920)의 용기(955) 내에 배치된 냉각수를 냉각시킬 수 있다.
이 구성의 결과, 냉동 유닛(925)은 냉각수 유닛(920)을 냉각하는데 사용될 수 있고, 냉각수 유닛(920)은 네스트(915)에 배치된 포드(910)를 냉각하는데 사용될 수 있다. 냉각수 유닛(920)의 적절한 냉각수를 선택함으로써, 그리고 적절한 크기의 용기(955)를 제공함으로써, 충분한 "냉기"가 냉각수 유닛(920) 내에 축적될 수 있어 빙과 다회분이 실질적으로 지연 시간 없이 연속으로 제조될 수 있음을 유의하여야 한다.
공융 용액
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 공융 용액을 보유하는 적어도 하나의 용기가 네스트(915)의 포드 자리에 인접하여 배치된다. 이 공융 용액은 네스트에 "냉기"를 저장하기 위해 사용된다. 특히, 냉각수 유닛(920)은 공융 용액을 어는점으로 냉각하는데 사용되고, 공융 용액은 포드(910)로부터 열을 흡수함으로써, 빙과를 제조한다.
특히, 시스템(900)이 유휴 상태로 있는 동안(즉, 빙과 제조 전), 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)가 켜진다. 컴프레서(980)는 냉각수 유닛(920)의 용기(955)의 냉각수를 냉각하기 위하여 그 냉매(예컨대, 프레온, R-134A, R-407C, R-404A, R-410A 등으로 지칭되는 노르플루린)를 그 냉동 사이클을 통해 순환시키고, 그 후 용기(955)의 냉각수는 네스트(915)의 적어도 하나의 용기에 포함된 공융 용액을 0°C 내지 -114°C로 냉각시킨다. 네스트(915) 주위의 공융 용액이 0°C 내지 -114°C로 냉각되면, 시스템(900)은 자동으로 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)를 끈다. 시스템(900)이 빙과를 만드는 동안 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)는 동작할 필요가 없는데, 이미 냉각된 냉각수 유닛(920)의 냉각수 및/또는 네스트의 적어도 하나의 공융 용액이 네스트(915)의 포드(910)를 냉각시키는데 실제로 사용되기 때문임을 유의하여야 한다. 물론, 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)가 시스템(900)이 빙과를 만드는 동안 바람직하다면 동작할 수 있다.
포드(910)로부터 열을 제거함으로써 공융 용액으로부터 손실되는 냉기는 냉각된 공융 용액이 천천히 따뜻해짐에 따라 열 교환에 의해 대체된다. 이것은 여러 포드의 빙과를 빠르게 연속으로 만드는 동안 네스트(915)의 온도를 -40°C 내지 0°C 사이로 유지한다. 공융 용액이 따뜻해짐에 따라, 냉각수 유닛(920)의 순환 모터(960)는 공융 용기의 냉각 부하 운반을 돕기 위해 계속 네스트로 냉각수를 펌핑한다. 나아가, 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)는 자동으로 다시 켜져, 냉각수 유닛(920)으로 냉매를 펌핑한다(공융 용액의 재냉각이다).
포드의 냉각 간에 및/또는 장치(905)의 사용 간에, 성에가 네스트(915) 안에 축적될 수 있다. 네스트(915)의 표면에 열을 비추는 것이 네스트(915)의 표면의 성에를 제거한다. 이 열 비춤은 따뜻한 공기, 유도 코일 열, 저항 열 등의 형태일 수 있다.
공융 용액은 상 변화 물질을 포함함을 이해할 것이다. 이와 관련하여, PCM(phase change material)은 데우고 냉각하는 과정 동안 열 에너지를 저장 및 방출하는 합성물임을 이해할 것이다. 상 변화 물질은 일반적으로 냉각 시 많은 양의 에너지를 방출(잠열의 형태로)하지만, 데울 때 직면한 환경으로부터 동일한 양의 에너지를 흡수한다. 이 방식으로, 상 변화 물질은 열 에너지 저장을 가능하게 하는데, 열이나 냉기가 한 기간에 저장되고 나중 시점에 사용된다.
단순하고 저렴하고 효율적인 상 변화 물질은 물/얼음임을 이해할 것이다. 불행하게, 물/얼음은 0°C(+32°F)의 어는점을 가지는데, 대다수의 에너지 저장 응용에서 물/얼음을 불가능하게 한다. 하지만, 물/얼음과 같이 차갑고 따뜻하지만 극저온 내지 섭씨 수백 도의 온도 범위인 많은 수의 대안적인 상 변화 물질이 식별 및 개발되었다. 염이 물에 더해지면 물의 어는점을 낮춘다. 더 많은 염을 추가하는 것은 일반적으로 어는점을 더 낮추지만, 이 용액은 정확한 온도에서 깔끔하게 어는 대신 슬러시를 형성하는 경향이 있다. 하지만, 특정 염이 특정 농도로 물에 더해지면, 그 결과물인 용액은 일정한 온도에서 깔끔하게 얼고 녹아, 많은 양의 에너지를 방출 및 저장한다. 이 온도는 공융점으로 불리며 합성물은 공융 용액으로 불린다. 이것은 도 36에 도시된 단순화된 그래프로 표현된다. 도 36의 그래프의 곡선은 어는점 곡선을 나타낸다. 곡선의 왼쪽에서 시작하면, 합성물은 100% 물이고 어는점은 0°C (32°F)이다. 염이 추가됨에 따라, 염/물 혼합물의 어는점은 낮아진다. 그래프의 이 부분에서 결빙이 일어날 때, 순수한 물만이 용액에서 결빙되고 염은 용액에 남는다. 더 많은 염이 추가되면, 어는점은 곡선의 가장 낮은 어는점에서 공융점에 도달할 때까지 더 낮아진다. 일부 PCM은 겔이다. PCM은 폴리아크릴산 나트륨, 염 수화물 또는 실온에서 왁스 같은 농도를 가지는 고분자량 탄화수소인 파라핀으로 이루어질 수 있다. 파라핀은 직쇄 탄화수소 및 식물성 PCM으로 이루어진다. 아래는 0 내지 -114°C 범위의 상 변화를 가지는 0-미만 공융 PCM 용액의 목록이다.
PCM 타입 상 변화 온도 밀도 잠열 용량
(°C) (°F) (kg/m3) (lb/ft3) (kJ/kg) Btu/lb)
E0 0 32 1,000 62.4 332 143
E-2 -2.0 28 1,070 66.8 306 132
E-3 -3.7 25 1,060 66.2 312 134
E-6 -6.0 21 1,110 69.3 275 118
E-10 -10.0 14 1,140 71.2 286 123
E-11 -11.6 11 1,090 68.0 301 129
E-12 -12.3 10 1,110 69.3 250 108
E-14 -14.8 5 1,220 76.2 243 105
E-15 -15.0 5 1,060 66.2 303 130
E-19 -18.7 -2 1,125 70.2 282 121
E-21 -20.6 -5 1,240 77.4 263 113
E-22 -22.0 -8 1,180 73.7 234 101
E-26 -26.0 -15 1,250 78.0 280 112
E-29 -29.0 -20 1,420 88.6 222 95
E-32 -32.0 -26 1,290 80.5 243 105
E-34 -33.6 -28 1,205 75.2 240 103
E-37 -36.5 -34 1,500 93.6 213 92
E-50 -49.8 -58 1,325 82.7 218 94
E-75 -75.0 -103 902 56.3 102 44
E-78 -78.0 -108 880 54.9 115 49
E-90 -90.0 -130 786 49.1 90 39
E-114 -114.0 -173 782 48.8 107 46
PCM 타입 용적 열용량 비열 용량 열전도도
(MJ/m3) (Btu/ft3) (kJ/kg K) (Btu/lb°F) (W/m K) (btu/ft2 h °F)
E0 332 8,911 4.186 0.992 0.580 0.335
E-2 327 8,777 3.80 0.900 0.580 0.335
E-3 331 8,884 3.84 0.910 0.600 0.347
E-6 305 8,186 3.83 0.907 0.560 0.324
E-10 326 8,750 3.33 0.789 0.560 0.324
E-11 328 8,804 3.55 0.841 0.570 0.329
E-12 278 7,462 3.47 0.822 0.560 0.324
E-14 296 7,945 3.51 0.832 0.530 0.306
E-15 321 8,616 3.87 0.917 0.530 0.306
E-19 344 9,233 3.29 0.779 0.580 0.335
E-21 326 8,750 3.13 0.741 0.81 0.295
E-22 276 7,408 3.34 0.791 0.570 0.329
E-26 325 8,723 3.67 0.869 0.580 0.335
E-29 264 7,086 3.69 0.874 0.640 0.370
E-32 313 8,401 2.95 0.699 0.560 0.324
E-34 286 7,676 3.05 0.723 0.540 0.312
E-37 302 8,106 3.15 0.746 0.540 0.312
E-50 283 7,596 3.28 0.777 0.560 0.324
E-75 92 2,469 2.43 0.576 0.170 0.098
E-78 101 2,716 1.96 0.464 0.140 0.081
E-90 71 1,906 2.56 0.606 0.140 0.081
E-114 84 2,255 2.39 0.566 0.170 0.098
컴프레서 (980)
바람직하다면, 종래의 왕복 컴프레서(예컨대, Tecumseh TC1413U-DS7C 컴프레서)가 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)를 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 로터리 컴프레서(예컨대, Aspen Systems, 삼성 및 Rigid가 제조한 것과 같은)가 냉동 유닛(925)의 컴프레서(980)를 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, -40°C 내지 10°C의 증발 온도를 가지는 Danfoss의 Direct Current Compressor R290 - 12-24 V가 사용될 수 있다.
냉동 사이클을 위한 배관
상술한 바와 같이, 냉동 유닛(925)은 컴프레서(980)로부터, 컨덴서(985)를 통하고, 컨덴서 하류에 위치한 팽창 밸브(미도시)를 통하고, 냉각수 유닛(920)의 용기(955)에 위치한 증발기(미도시)를 통하여 냉매를 순환시킨다. 본 발명의 한 형태에서, 종래의 냉동 배관은 냉동 유닛(925)의 다양한 컴포넌트 간에 냉매를 운반하는데 사용된다. 이제 도 37을 보면, 본 발명의 다른 형태에서, 동축 냉동 튜브가 냉동 유닛(925)의 다양한 컴포넌트 간에 냉매를 운반하는데 사용될 수 있어, 이로써 향상된 냉동 효율을 얻는다.
네스트에 배치된 포드를 냉각시키기 위한 한 바람직한 배열
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 네스트(915)가 네스트(915)의 하나 이상의 용기에 포함된 공융 용액을 사용하여 냉각되는 경우, 냉각수 유닛(920)과 공융 용액 용기(들) 모두 시스템(900)의 효율을 증가시키기 위해 "냉기"를 저장할 수 있다. 특히, 컴프레서(980)는 용기(955)의 냉각수를 냉각시키기 위해 냉각수 유닛(920)의 용기(955)를 통해 냉매를 구동함으로써, 용기(955)에 "냉기"를 저장한다. 그 후 공융 용액을 냉각하기 위해 용기(955)의 냉각수는 냉각수 유닛(920)의 순환 모터(960)에 의해 네스트(915)의 공융 용액 용기(들)로 구동됨으로써, 네스트에 추가 "냉기"를 저장한다. 도 37a를 참조하라. 이 방식으로, 냉동 유닛(925)이 빙과 다회분을 냉각시키기를 기다릴 필요 없이 다수의 포드를 냉각시킬 수 있는 충분한 "냉기"가 시스템에 저장되어 있으므로 빙과 다회분이 연속으로 만들어질 수 있다. 나아가, 컴프레서(980)는 빙과 다회분이 만들어지기 위해 끊임없이 동작할 필요가 없다.
네스트(915)의 직접 팽창 냉동
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 냉동 유닛(925)은 냉각수 유닛(920)의 용기(955)의 냉각수를 냉각하는데 사용되고, 냉각수 유닛(920)은 네스트(915)(또는 네스트(915)의 하나 이상의 용기에 포함된 공융 용액)를 냉각하는데 사용됨으로써, 네스트(915)에 배치된 포드(910)를 냉각한다. 하지만, 바람직하다면, 직접 팽창 시스템이 네스트(915)를 냉각하는데 사용될 수 있다. 직접 팽창 시스템은 2차 냉각수 루프(즉, 냉각수 유닛(920)의 냉각수 루프)의 사용을 제거하고 냉동 유닛(925)의 냉매를 냉각판을 통해 네스트(915)를 직접 냉각하는데 사용한다. 냉각판은 아주 높은 열속을 생성하기 위해 커스텀되어, 주위보다 아주 낮은 온도에서 동작할 수 있다. 직접 팽창 시스템의 냉각판에서, 냉동 유닛(925)으로부터의 냉매는 등온 상 변화를 겪어, 냉각판에 걸쳐 빈틈 없는 온도 제어를 제공한다. 도 38에 도시된 바와 같이, 직접 팽창 시스템은 증기 압축 냉동 시스템의 기본 4개의 컴포넌트: 컴프레서, 컨덴서, 팽창 밸브 및 증발기로 이루어진다. 직접 팽창 시스템에서, 증발기는 네스트(915)로부터 열을 직접 흡수한다. 2차 냉각수 루프가 필요하지 않기 때문에(즉, 냉각수 유닛(920)이 제거됨), 최소의 부품이 직접 팽창 시스템에 필요하다. 차가운 공기를 순환시키기 위한 팬이 필요 없고 냉각수를 순환시키기 위한 펌프가 필요 없는데, 시스템 구조를 단순화하고 시스템 효율을 향상시킨다.
네스트에 배치된 포드를 냉각시키기 위한 다른 바람직한 배열
본 발명의 다른 바람직한 형태에서, 공융 용액을 보유하는 적어도 하나의 용기가 네스트(915)의 포드 자리에 인접하여 배치된다. 냉동 유닛(925)이 공융 용액을 어는점으로 직접 냉각시키는데 사용된다. 본 발명의 이 형태에서, 냉각수 유닛(920)이 제거된다. 컴프레서(980)는 네스트(915)에 안착된 포드에 인접한 용기(들)의 공융 용액을 냉각시키기 위해 네스트(915)를 통해 직접 냉매를 구동함으로써, 네스트에 "냉기"를 저장한다. 도 38a를 참조하라. 이 방식으로, 냉동 유닛(925)이 빙과 다회분을 냉각시키기를 기다릴 필요 없이 다수의 포드를 냉각시킬 수 있는 충분한 "냉기"가 네스트에 저장되어 있으므로 빙과 다회분이 연속으로 만들어질 수 있다. 나아가, 컴프레서(980)는 빙과 다회분이 만들어지기 위해 끊임없이 동작할 필요가 없다.
포드(910)
포드(910)는 포드(910)가 영구적으로 고정된 캡을 가지고 밀봉된 것을 제외하면 일반적으로 상술한 포드(30)와 유사하다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 포드(910)는 단일 사용의 1회용 포드로 제공되는데, 즉 빙과(또는 뜨겁거나 찬 음료)의 각 제공마다 새 포드(910)가 사용된다. 하지만, 바람직하다면, 포드(910)는 다회용, 재사용 가능한 포드로 제공될 수 있는데, 즉 포드는 빙과(또는 뜨겁거나 찬 음료) 추가 인분을 제공하기 위해 재사용(새 재료를 채운 후)될 수 있다. 포드(910)가 재사용 가능한 경우, 포드의 캡은 포드의 나머지로부터 선택적으로 제거 가능하다.
포드(910)는 내부 스크래퍼 패들의 방향을 반대로 함으로써 포드의 하부에서 빙과를 배출하도록 구성된 플라스틱으로 만들어진 내부 스크래퍼 패들이 제공된다. 내부 스크래퍼 패들은 사출 성형 또는 3D 프린트에 의해 만들어질 수 있다.
이제 도 35, 35b, 39-42, 42a 및 42b를 보면, 특히 포드(910)는 일반적으로 통(990), 내부 스크래퍼 패들 조립체(995) 및 캡(1000)을 포함한다.
통(990)은 테이퍼링되고(바람직하게는 뿔대) 바닥(1005) 및 거기서 위로 솟는 측벽(1010)을 포함한다. 본 발명의 한 형태에서, 테이퍼링된 통(990)은 더 작은 바닥(1005), 더 큰 캡(1000) 및 더 작은 바닥(1005)과 더 큰 캡(1000) 사이에 연장하는 테이퍼링된 측벽(1010)을 포함한다. 본 발명의 한 바람직한 형태에서, 테이퍼링된 통(990)은 뿔대이다. 통(990)의 테이퍼링은 네스트(915)의 테이퍼링과 일치하여, 포드(910)가 네스트(915) 안에 딱 맞춰짐으로써, 포드와 네스트 간의 우수한 열 전달을 가능하게 할 수 있음을 유의하여야 한다.
본 발명의 다른 형태에서, 테이퍼링된 측벽(1010)은 약 5도 이상의 테이퍼링을 가진다.
통(990)은 베이스에 개구(1015)를 가진다. 노즐(1020)이 개구(1015)에 인접하여 형성된다. 후술되는 바와 같이 슬라이딩 게이트(1025)가 개구(1015)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄한다. 스탑(1030)이 바닥(1005)에 형성되어 슬라이딩 게이트(1025)의 움직임을 제한한다.
본 발명의 한 형태에서, 테이퍼링된 측벽(1010)은 길이를 따라 균일한 두께를 가진다.
본 발명의 다른 형태에서, 테이퍼링된 측벽(1010)은 길이를 따라 달라지는 두께를 가진다. 특히, 테이퍼링된 측벽(1010)은 더 작은 바닥(1005)에 인접하여 더 얇을 수 있고 더 큰 캡(1000)에 인접하여 더 두꺼울 수 있어, 포드 재료가 더 큰 캡(1000)에 인접하여 어는 것보다 포드 재료가 더 작은 바닥(1005)에 인접하여 더 빨리 얼 것이다.
통(990)에 테이퍼링된 측벽(1010)을 제공하는 것이 포드(910)와 네스트(915) 사이(즉, 포드(910)의 테이퍼링된 측벽(1010)과 네스트(915)의 테이퍼링된 측벽(953) 사이)에 양호한 표면 접촉을 만들기 위해 중요함을 이해할 것이다. 포드(910)와 네스트(915) 사이에 딱 맞게 하는 것은 포드(910)의 내용물을 효율적으로 얼리기 위한 네스트(915)에서 포드(910)로의 적절한 열 전달에 중요하다.
통(990)에 테이퍼링된 측벽(1010)을 제공하는 것은 포드의 내용물을 집중시켜 내용물이 포드(910)의 통(990)의 개구(1015)를 향해 움직임도 이해할 것이다. 구체적으로, 포드(910)가 빙과를 만드는데 사용될 때, 테이퍼링된 측벽(1010)은 빙과를 집중시켜 개구(1015)를 향해 및 노즐(1020) 밖으로 언다.
통(990)은 바람직하게는 높은 열 전달 용량을 가지는 물질, 예컨대 얇은 금속, 얇은 플라스틱 등으로 이루어진 얇은 측벽을 포함한다. 통(990)은 바람직하게는 네스트(915)와 포드(910) 사이의 높은 열 전달 속도를 제공하기 위하여 50-500마이크론의 두께이다. 또한 통(990)은 바람직하게는 네스트(915)에 대해 팽창하는 일부 능력을 가지도록 다소 변형 가능함으로써, 포드와 네스트 사이의 높은 열 전달을 보장한다.
내부 스크래퍼 패들 조립체(995)는 일반적으로 나선 구성을 가지는 복수의 스크래퍼 날(1035)을 포함한다. 본 발명의 한 형태에서, 스크래퍼 날(1035)은 포드(910)의 내벽에 잘 일치하고 긁어내기 위하여 날의 끝에 고무 롤러를 가질 수 있다. 바람직하게는 개구(1040)가 스크래퍼 날(1035)에 형성된다. 내부 스크래퍼 날 조립체(995)는 10 내지 400RPM의 속도로 회전할 수 있는 위로 돌출한 스템(1045)도 포함한다.
캡(1000)은 통(990)에 고정된다(즉, 영구적으로 붙여진다). 캡(1000)은 유체(예컨대, 액체 또는 공기)가 통(990)의 내부로 들어갈 수 있게 하는 개구(1050) 및 위로 돌출한 스템(1045)이 통(990)의 내부 바깥으로 돌출할 수 있게 하는 개구(1055)를 포함한다.
캡(1000) 및 바닥(1005)은 절연 물질로 만들어지거나 절연 물질, 예컨대 에어로젤로 코팅될 수 있다.
사용 전, 바닥(1005)의 개구(1015) 및 캡(1000)의 개구(1050)는 파열 가능한 막으로 폐쇄된다.
상기 구성의 결과, 위로 돌출한 스템(1045)이 제1(반시계) 방향으로 돌 때, 슬라이딩 게이트(1025)가 폐쇄 구성으로 몰리고 포드(910)의 내용물이 캡(1000)을 향해 위로 밀린다. 위로 돌출한 스템(1045)이 반대(시계) 방향으로 돌고 10 내지 400RPM 범위의 속도로 회전될 때 슬라이딩 게이트(1025)는 개방 구성으로 몰리고 포드(910)의 내용물은 통(990)의 바닥(1005)에 대해 아래로 밀려, 그 결과 바닥(1005)의 개구(1015)를 덮고 있는 파열 가능한 막이 끊어져, 포드(910)의 내용물이 개구(1015) 및 노즐(1020)을 통해 배출될 수 있게 한다.
본 발명의 다른 형태에서, 노즐(1020), 슬라이딩 게이트(1025) 및 스탑(1030)은 생략될 수 있고, 개구(1015)는 제거 가능한 실(1060)로 폐쇄될 수 있다(도 42a 참조). 본 발명의 이 형태에서, 내부 스크래퍼 패들 조립체(995)가 한 방향으로 도는데 따라, 포드의 내용물은 젓는 내용물이 바닥(1005)을 때릴 때까지 아래로 밀리고(복수의 스크래퍼 날(1035)을 통해), 그 후 내용물은 포드 내에서 위로 이동하고(도 42b 참조), 복수의 스크래퍼 날(1035)의 개구(1040)가 포드의 내용물의 위로의 상승을 가능하게 한다. 포드의 내용물은 혼합 동안 방사상으로 바깥 방향으로도 밀리는데, 방사상으로 바깥 방향 힘을 네스트(915)의 테이퍼링된 측벽(953)에 가하는데 도움이 되어, 네스트(915)의 테이퍼링된 측벽(953)에 대한 포드(910)의 테이퍼링된 측벽(1010)의 안착을 돕고, 포드와 네스트 간의 열 전달을 향상시킨다. 포드의 내용물이 방출될 때, 제거 가능한 실(1060)이 제거되고, 포드의 내용물이 개구(1015)를 통해 배출된다. 본 발명의 이 형태에서, 포드에서 빙과를 배출할 때 스크래퍼 날(1035)을 돌리는 방향을 역으로 할 필요가 없을 유의하여야 한다.
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 포드(910)는 상이한 내용물, 즉 한 영역에 가루 아이스크림, 제2 영역에 크림이나 우유나 물을 수용하는 다수의 구획이나 영역을 포함할 수 있다. 장치(905)의 뚜껑이 닫히면, 영역 사이의 분리막은 구멍이 나거나 파열되어 다양한 내용물이 혼합될 수 있게 한다.
포드(910)와 네스트 (915) 사이의 꼭 맞음
실제로, 포드(910)와 네스트(915) 간에 꼭 맞게 하는 것은 포드(910)와 네스트(915) 간의 빠른 열 전달을 가능하게 하고, 따라서 빙과 1인분의 제조를 더 빠르게 함이 발견되었다. 이러한 꼭 맞음은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
제한이 아닌 예로서, 포드(910)는 통(990)의 외측 표면에 나사선(미도시)를 포함할 수 있고 네스트(915)는 네스트(915)의 리세스(935)의 표면 상에 반대 나사선(미도시)를 포함할 수 있어, 포드(910)가 네스트(915)와 밀접 접촉하도록 조여질 수 있다.
제한이 아닌 추가 예로서, 포드(910)의 뿔대 통(990)은 경사를 가질 수 있고, 네스트(915)의 뿔대 리세스(935)가 대응하는 경사를 가질 수 있어, 장치(905)의 뚜껑 조립체가 닫힐 때, 포드(910)가 네스트(915)와 꼭 맞도록 아래로 밀어 넣어진다.
제한이 아닌 추가 예로서, 포드(910)는 포드(910)의 상단부에 힘이 가해질 때, 네스트(915)의 리세스(935)와 더 가까이 맞춰지기 위해 포드(910)가 약간 팽창하도록 구성될 수 있다.
또는 포드(910)의 통(990)의 측벽을 네스트(915)의 리세스(935)와 더 가까이 맞춰지도록 부풀리기 위해 가압된 유체(예컨대, 공기, CO2 또는 질소)가 포드(910)의 내부로 주입될 수 있다.
제한이 아닌 추가 예로서, 네스트(915)의 리세스(935)는 포드(910)의 통(990)을 수용하기 위한 유연한 주머니(1065)(도 43)를 포함하여, 유연한 주머니(1065)가 네스트(915)에 배치된 포드(910)와 꼭 맞춰질 수 있다.
제한이 아닌 추가 예로서, 네스트(915)의 리세스(935)는 포드(910)의 철 합금(즉, 강철) 통(990)을 수용하기 위한 자석 물질을 포함하여, 네스트(915)에 배치된 포드(910)와 꼭 맞춰지기 위해 포드(910)가 네스트(915)로 자기적으로 당겨질 수 있다.
포드(910)의 내용물
포드(910)의 내용물은 상술한 포드(30)의 내용물과 동일할 수 있다.
바람직하다면, 포드(910)는 그 안에 밀봉된 종래의 요거트 제품(예컨대, 겔 같은 형태의 요거트)을 가져, 새로운 시스템(900)이 그 후에 용기(예컨대, 보울, 콘 등)로 제공하기 위한 프로즌 요거트를 형성할 수 있다.
나아가, 바람직하다면, 포드(910)는 냉각되고 휘저어지면, 원하는 빙과를 형성하는 액체 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 이 형태에서, 원하는 빙과를 만들기 위해 포드로 아무런 추가 재료를 펌핑할 필요가 없을 수 있다.
상기에 추가로, 이제 도 44를 보면, 바람직하다면, "거품 방울"(예컨대, CO2나 N2를 둘러싼 봉합재)가 포드(910) 내에 배치된 재료에 포함될 수 있다. 이 봉합재는 물이 포드(910) 내부에 추가될 때 봉합재가 용해되어, CO2나 N2를 방출하고 빙과에 "거품"을 생성하도록 선택된다.
또한 포드(910)가 냉동 단백질 쉐이크를 만드는데 필요한 내용물, 예컨대 유장 단백질 파우더, 카제인 단백질 파우더, 완두 단백질 파우더, 콩 단백질 파우더 등 본질적으로 물과 혼합되고 냉각되면 냉동 단백질 쉐이크를 만드는 임의의 가루를 포함할 수 있음이 예상될 것이다.
본 발명의 한 바람직한 형태에서, 냉동 단백질 쉐이크가 제조되는 경우, 포드(910)의 내용물은:
크림, 무른 크림, 버터, 분말 유지/버터 오일, 팜유, 야자핵 기름, 코코넛 오일 및 다른 안전하고 적절한 식물성 기름과 같은 비-유제품 지방과 같은 3-10% 유지;
농축유(농축 우유/연유), 가당 연유, 분유, 탈지 또는 전유 신선 크림 버터밀크, 농축 또는 건조 유장, 농축 또는 건조 유즙 단백질, 농축 유장 단백질, 농축 또는 가수 분해 또는 변형 우유 단백질, 카제인 나트륨과 같은 9-15% MSNF(milk solids non-fat);
4-14% 당 및 옥수수 시럽 감미료; 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스(셀룰로오스 검), 구아 검, 메뚜기콩 검, 알긴산 나트륨, 알긴산 프로필렌 글리콜, 크산탄, 카라기닌, 변형 녹말, 마이크로크리스탈린 셀루로오스(셀룰로오스 겔), 젤라틴, 황산칼슘, 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트 또는 다른 모노에스테르 및 기타와 같은 최대 0.5%의 안정제 또는 농후제;
모노 및 디클리세리드, 정제된 모노글리세리드(포화 또는 비포화), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트(60) 또는 모노올레이트(80) 및 기타와 같은 최대 0.5%의 유화제; 및
5 내지 60그램의 유장, 카제인, 완두, 콩 형태의 단백질 및 상기 단백질의 조합을 가질 수 있다.
냉동 단백질 쉐이크 3-8온스마다 이상적으로는 10그램 이상의 단백질과 200칼로리 미만이 있을 것이다.
포드 재료의 추가 예시는 소프트 아이스크림 가루, 가루 요거트, 가루 쉐이크 믹스, 액체 슬러시 믹스, 가루 커피 기반 믹스, 가루 스무디 믹스, 가루 또는 액체 달지 않은 중성 베이스 및 프리미엄 중성 베이스 재료를 포함할 수 있으며 아래 나열된다.
소프트 아이스크림 아이템# 타입 제조사
Dole Vanilla Soft Serve D500 가루 Precision Foods
Dole Chocolate Soft Serve D510 가루 Precision Foods
Frostline Vanilla Soft Serve D400 가루 Precision Foods
Frostline Chocolate Soft Serve D410 가루 Precision Foods
Frostline Vanilla Soft Serve (RTU) DL28 액체 Precision Foods
Frostline Chocolate Soft Serve (RTU) DL27 액체 Precision Foods
프로즌 요거트 아이템# 타입 제조사
Frostline Vanilla Yogurt Y800 가루 Precision Foods
Frostline Cocolate Yogurt Y810 가루 Precision Foods
쉐이크 아이템# 타입 제조사
Frostline Vailla Shake Mix D425 가루 Precision Foods
슬러시 아이템# 타입 제조사
Flavor Burst Premium Neutral Base 6 half-gallon jugs per case - 1:5 mixiing ration FLA NB-3 액체 Flavor Burst Company
프로즌 커피 아이템# 타입 제조사
JavaLatte Coffee Base requires soft service mix - see available soft serve mixes above FLA-JL-2 가루 Flavor Burst Company
스무디 아이템# 타입 제조사
Frostline Smoothie Base Mix D595 가루 Precision Foods
FCB(frozen carbonated beverage) 아이템# 타입 제조사
National Fruits Flavors 액체 National Fruit Flavor
Chilly Willee National, Inc 액체 Chiily Willee
과일 칵테일 - 아래 제조법 참조! 아이템# 타입 제조사
Low Sweet Neutral Base 가루 United Citrus
Flavor Burst Premium Neutral Base FLA-NB-3 액체 Flavor Burst Company
소프트 아이스크림 믹스 구성
본 발명의 다른 형태에서, 소프트 아이스크림 1인분을 형성할 때, 물 공급(70)은 냉각기(미도시)로 대체될 수 있다. 냉각기는 약 1.0리터 내지 약 3.0리터의 액체 소프트 아이스크림 믹스를 보유하는 용기(예컨대, 플라스틱 병 또는 비닐 봉지)를 수용할 수 있다. 본 발명의 이 형태에서, 포드(910)는 액체 소프트 아이스크림 믹스를 수용하고 소프트 아이스크림 믹스 1인분이 냉각되는 동안 휘저음으로써 소프트 아이스크림 1인분을 형성하는데 사용된다.
액체 소프트 아이스크림 믹스를 포드(910)로 주입함으로써, 빙과(즉, 소프트 아이스크림)를 만들기 위해 유체(즉, 공기나 액체)가 이어서 포드로 주입될 필요가 없음을 이해할 것이다. 포드(910)가 적절하게 냉각되면, 내부 패드 조립체(995)의 회전은 포드(910)에 소프트 아이스크림 1인분을 형성한다.
나아가, 본 발명의 이 형태에서, 새로운 시스템(900)을 사용하여 소프트 아이스크림 다음 1인분이 준비되기 전에 튜브에서 잔여 액체 소프트 아이스크림 믹스를 려흘려 보내기 위해 약 0.5온스 내지 약 1.0온스의 물을 용기(예컨대, 플라스틱 병 또는 비닐 봉지)를 포드로 연결하는 튜브를 통해 펌핑할 수 있는 개별 물 용기 탱크(미도시)가 제공될 수 있다.
바람직한 실시예의 변형
본 발명의 본질을 설명하기 위해 본 명세서에 서술 및 예시된 세부 사항, 재질, 단계 및 부품 배열에 많은 추가 변화가 통상의 기술자에 의해 본 발명의 원리와 범위에 벗어나지 않으며 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (58)

  1. 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    포드 및 네스트를 제공하는 단계로서:
    포드는:
    더 작은 제1 단부, 더 큰 제2 단부 및 그 사이를 연장하는 측벽을 가지고, 내부를 정의하는 테이퍼링된 본체;
    상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 큰 제2 단부에 영구적으로 장착된 캡;
    상기 테이퍼링된 본체의 상기 내부 내에 이동 가능하게 배치되고, 날을 포함하는 스크래퍼 혼합 패들;
    상기 테이퍼링된 본체의 상기 제1 단부에 형성되고 상기 테이퍼링된 본체의 상기 내부와 소통하는 출구 포트; 및
    냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 재료를 포함하고,
    네스트는 더 작은 제1 단부, 더 큰 제2 단부 및 그 사이를 연장하는 측벽을 가지는 테이퍼링된 캐비티를 포함하는, 포드 및 네스트를 제공하는 단계;
    상기 포드를 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 제2 단부로 삽입하고 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽이 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽에 대해 실질적으로 같은 높이가 되도록 안착하도록 야기하는 단계;
    상기 네스트를 냉각하고 상기 재료가 아이스크림으로 변하는 동안 상기 재료를 젓기 위하여 상기 스크래퍼 혼합 패들을 회전시키는 단계;
    상기 출구 포트를 개방하는 단계; 및
    상기 출구 포트를 통해 상기 포드로부터 상기 아이스크림을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 스크래퍼 혼합 패들의 상기 날은 상기 포드의 상기 측벽과 접촉하고, 부딪히고, 긁어내는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽은 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽의 구성과 실질적으로 일치하는 구성을 가지는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체는 뿔대인 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티는 뿔대인 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽은 실질적으로 균일한 두께를 가지는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽은 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 적은 제1 단부에서 더 얇고 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 큰 제2 단부에서 더 두꺼운 두께를 가지는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽의 두께는 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽의 길이를 따라 테이퍼링되는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드는 1회용인 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 날은 나선 구성을 가지는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크래퍼 혼합 패들은 복수의 날을 가지는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드는 냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 액체 재료를 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 포드는 냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 복수의 액체 재료를 포함하는 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드는 냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 가루 재료를 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 포드는 냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 복수의 가루 재료를 포함하는 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드는 냉각될 때 아이스크림 1인분을 제공하기 위한 액체 재료 및 가루 재료로 이루어진 그룹에서 적어도 하나를 포함하는 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티는 상기 포드를 완전히 수용하기 위한 크기인 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 제1 단부는 적어도 부분적으로 개방된 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 제1 단부는 완전히 개방된 방법.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽에 대해 실질적으로 같은 높이가 되는 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽의 안착을 향상시키기 위해 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 제2 단부에 힘이 가해지는 방법.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 내부 내에서 상기 스크래퍼 혼합 패들을 회전시키는 것은 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽에 바깥 방향 힘을 가함으로써, 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽에 대해 실질적으로 같은 높이가 되는 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽의 안착을 향상시키는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 바깥 방향 힘은 (i) 상기 스크래퍼 혼합 패들의 상기 날이 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽과 맞물리는 것, 및 (ii) 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체에 포함된 상기 재료가 상기 스크래퍼 혼합 패들에 의해 저어지는 것 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방법.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크래퍼 혼합 패들을 회전시키는 것은 상기 포드에 포함된 상기 재료로 하여금 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 측벽을 향해, 그리고 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 작은 제1 단부를 향해, 그리고 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 큰 제2 단부를 향해 움직이도록 야기하는 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 스크래퍼 혼합 패들의 상기 날은 상기 포드에 포함된 상기 재료가 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 작은 제1 단부에서 상기 포드의 상기 테이퍼링된 본체의 상기 더 큰 제2 단부를 향해 움직일 수 있게 하는 개구를 포함하는 방법.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 출구 포트는 제거 가능한 밀봉 부재에 의해 폐쇄되고, 상기 출구 포트를 개방하는 단계는 상기 제거 가능한 밀봉 부재를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 포드로부터 상기 아이스크림을 제공하는 단계는 상기 스크래퍼 혼합 패들의 회전 방향을 반대로 하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 청구항 1에 있어서,
    상기 아이스크림은 먹을 수 있는 콘 및 수집 용기 중 적어도 하나로 상기 아이스크림이 다른 물체와 접촉하지 않고 제공되는 방법.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티로부터 상기 포드를 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽으로부터 응결을 제거하기 위하여 상기 네스트의 상기 테이퍼링된 캐비티의 상기 측벽을 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 빙과 1인분을 제공하기 위한 방법으로서:
    하나 이상의 재료 및 혼합 패들을 포함하는 포드를 빙과 1인분을 제공하기 위한 장치의 리세스로 삽입하는 단계;
    리세스의 측벽에 대해 포드의 측벽을 접촉시키는 단계;
    혼합 패들의 스템에 장치의 모터를 연결하는 단계;
    하나 이상의 재료로부터 빙과를 형성하기 위하여 리세스를 냉각하는 동안 포드 내부로 혼합 패들을 이동시키는 단계; 및
    포드가 장치의 리세스에 있는 동안 먹을 수 있는 콘 또는 수집 용기로 빙과가 다른 물체와 접촉하지 않고 포드로부터 빙과를 제공하는 단계를 포함하고,
    스템은 포드의 벽을 통해 연장하는 방법.
  30. 청구항 29에 있어서,
    빙과를 제공하는 단계는 포드의 출구 포트를 개방하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 청구항 29에 있어서,
    재료로부터 빙과를 형성하기 위하여 리세스를 냉각하는 동안 포드 내부로 혼합 패들을 이동시키는 단계는 혼합 패들을 제1 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 방법.
  32. 청구항 29에 있어서,
    포드로부터 빙과를 제공하는 단계는 혼합 패들을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 청구항 29에 있어서,
    리세스의 측벽에서 응결을 제거하기 위하여 리세스의 측벽을 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 청구항 29에 있어서,
    포드의 측벽과 리세스의 측벽 간의 접촉을 향상시키기 위하여 포드의 측벽에 바깥 방향 힘을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    혼합 패들을 회전시키는 것은 포드의 측벽에 바깥 방향 힘을 가하고 바깥 방향 힘은 (i) 혼합 패들이 포드의 본체의 측벽과 맞물리는 것, 및 (ii) 포드의 본체에 포함된 재료가 혼합 패들에 의해 저어지는 것 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방법.
  36. 청구항 29에 있어서,
    포드에 물을 더하는 단계를 더 포함하는 방법.
  37. 청구항 29에 있어서,
    포드의 내부로 가압 유체를 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  38. 청구항 29에 있어서,
    토크 센서에 의해 측정되는 바와 같은 포드의 빙과의 점도가 변화하는데 응답하여 혼합 패들의 회전 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  39. 빙과 1인분을 제공하기 위한 방법으로서:
    하나 이상의 재료 및 혼합 패들을 포함하는 포드를 빙과 1인분을 제공하기 위한 장치의 리세스로 삽입하는 단계;
    리세스의 측벽에 대해 포드의 측벽을 접촉시키는 단계;
    포드의 캡을 통해 혼합 패들에 장치의 모터를 연결하는 단계; 및
    하나 이상의 재료로부터 빙과를 형성하기 위하여 리세스를 냉각하는 동안 포드 내부로 혼합 패들을 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  40. 청구항 39에 있어서,
    포드가 장치의 리세스에 있는 동안 포드로부터 빙과를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  41. 청구항 40에 있어서,
    포드는 제거 가능한 밀봉 부재에 의해 폐쇄되는 출구 포트를 더 포함하고, 빙과를 제공하는 단계는 제거 가능한 밀봉 부재를 제거함으로써 출구 포트를 개방하는 단계를 포함하는 방법.
  42. 청구항 40에 있어서,
    재료로부터 빙과를 형성하기 위하여 리세스를 냉각하는 동안 포드 내부로 혼합 패들을 이동시키는 단계는 혼합 패들을 제1 방향으로 회전시키는 단계를 포함하고 포드로부터 빙과를 제공하는 단계는 혼합 패들을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 방법.
  43. 청구항 40에 있어서,
    포드로부터 빙과를 제공하는 단계는 포드가 장치의 리세스에 있는 동안 먹을 수 있는 콘 또는 수집 용기로 빙과가 다른 물체와 접촉하지 않고 포드로부터 빙과를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  44. 청구항 40에 있어서,
    캡은 포드의 측벽에 영구적으로 장착되는 방법.
  45. 청구항 39에 있어서,
    혼합 패들을 이동시키는 단계는 포드 내에서 혼합 패들을 회전시키는 단계를 포함하는 방법.
  46. 청구항 39에 있어서,
    포드의 캡을 통해 혼합 패들에 장치의 모터를 연결하는 단계는 포드의 캡을 통해 연장하는 스템을 통해 혼합 패들에 장치의 모터를 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    스템은 혼합 패들의 스템인 방법.
  48. 청구항 39에 있어서,
    리세스의 측벽에서 응결을 제거하기 위하여 리세스의 측벽을 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  49. 청구항 39에 있어서,
    포드의 내부로 가압 유체를 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  50. 청구항 50에 있어서,
    포드의 측벽과 리세스의 측벽 간의 접촉을 향상시키기 위하여 포드의 측벽에 바깥 방향 힘을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  51. 청구항 51에 있어서,
    혼합 패들을 회전시키는 것은 포드의 측벽에 바깥 방향 힘을 가하는 방법.
  52. 청구항 50에 있어서,
    바깥 방향 힘은 (i) 혼합 패들이 포드의 본체의 측벽과 맞물리는 것, 및 (ii) 포드의 본체에 포함된 재료가 혼합 패들에 의해 저어지는 것 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방법.
  53. 청구항 39에 있어서,
    포드는 캡과 대향하는 베이스를 포함하는 뿔대 본체를 가지고, 포드의 측벽은 베이스와 캡 사이에 연장하는 방법.
  54. 청구항 39에 있어서,
    하나 이상의 재료는 냉각될 때 빙과 1인분을 제공하기 위한 액체 재료를 포함하는 방법.
  55. 청구항 39에 있어서,
    하나 이상의 재료는 가루 재료를 포함하는 방법.
  56. 청구항 55에 있어서,
    포드에 물을 더하는 단계를 더 포함하는 방법.
  57. 청구항 39에 있어서,
    빙과는 아이스크림, 스무디, 프로즌 요거트, 차가운 커피 음료 또는 냉동 음료인 방법.
  58. 청구항 39에 있어서,
    포드의 빙과의 점도가 변화하는데 응답하여 스크래퍼 패들의 회전 속도를 조정하기 위하여 토크 센서를 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
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