KR20210012288A - 커피 로스팅 장치용 히터 유닛 및 이를 구비한 커피 로스팅 장치 - Google Patents

Abstract

커피 로스팅 장치용 히터 유닛 및 이를 구비한 커피 로스팅 장치가 개시된다. 본 발명의 커피 로스팅 장치용 히터 유닛은, 한 쌍의 절연판 사이에 배치되는 복수의 절연체; 복수의 절연체의 내부를 관통하여 한 쌍의 절연판에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재; 복수의 절연체의 사이에 배치되어 복수의 심 부재의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일; 및 한 쌍의 절연판의 사이에 배치되어 복수의 히터 코일을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 복수의 심 부재의 일단부는 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합되고, 복수의 절연체는 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

커피 로스팅 장치용 히터 유닛 및 이를 구비한 커피 로스팅 장치{HEAT UNIT AND COFFEE ROASTING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은, 커피 로스팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 온도 조절 반응이 빠르고 복사열의 효율이 좋으며 배치가 쉬운 히터 유닛 및 이를 구비한 커피 로스팅 장치에 관한 것이다.

최근에 커피콩과 같은 커피를 전문 커피숍이나 가정에서 손쉽게 자동으로 볶을 수 있는 커피 로스터 또는 커피 로스터가 소개되고 있다.

이와 같은 커피 로스터는 커피 원두(생두)를 볶아주는 로스팅 기구를 일컫는 것으로서, 종래에 로스팅을 원활하게 하는 기능과 냉각을 하는 기능을 가지면서 로스팅 및 냉각 공정을 일련적으로 할 수 있는 커피 로스터가 공지되어 있다.

이러한 종래의 커피 로스터는 통상적인 박스형 기기 내부에 히팅 챔버가 마련되어 있으며, 히팅 챔버의 내부에 회전구동축에 연결된 교반날개가 구비되어 상기 교반날개가 회전하면서 내부로 투입되어 가열되어 볶이고 있는 생두를 고루 섞어주도록 구성되어 있다. 이러한 로스팅을 행하는 공정을 마치면 로스팅된 커피 원두를 히팅챔버 내부에서 냉각한 후 외부로 배출하도록 구성되어 있다.

전술한 종래의 커피 로스터는 로스팅 공정을 마친 상태에서 커피 원두의 냉각시에도 내열재료(금속제)로 된 히팅 챔버 내부가 쉽게 식지 않아 커피 원두가 원하는 것보다 좀 더 익게 되는 등 커피 원두의 품질을 원하는 바대로 맞출 수 없는 문제점을 갖고 있다. 즉, 커피 원두의 경우에는 로스팅하는 온도 및 시간 뿐 아니라 냉각공정도 그 향과 맛을 좌우하는 요소가 될 수 있는데 열이 쉽게 식지 않는 히팅 챔버의 내부 온도에 의해 커피 원두 자체에 가열된 잠열이 쉽게 사라지지 않게 되어 원두가 원하지 않게 너무 타게 되거나 이러한 문제를 반영하여 가열시간 제어로써 보정하려 하면 원두를 설 볶게 될 수도 있는 문제점이 있다.

나아가, 종래의 커피 로스터는 투입된 커피 원두가 로스팅 시간 뿐 아니라 냉각하는 공정시간까지도 히팅 챔버 내에 오랜 시간동안 존재하게 되므로 그만큼 커피 원두의 껍질이 날려서 히터에 달라붙거나 챔버 내부에 달라붙어 빠른 시간에 오염되어 그만큼 오염을 제거하는 보수를 자주해 주어야 하는 문제점이 있다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국등록특허공보 제10-1974430호(주식회사 미래금속) 2019. 04. 25.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 온도 조절 반응이 빠르고 복사열의 효율이 좋으며 배치가 쉬운 히터 유닛 및 이를 구비한 커피 로스팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 절연판 사이에 배치되는 복수의 절연체; 상기 복수의 절연체의 내부를 관통하여 상기 한 쌍의 절연판에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재; 상기 복수의 절연체의 사이에 배치되어 상기 복수의 심 부재의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일; 및 상기 한 쌍의 절연판의 사이에 배치되어 상기 복수의 히터 코일을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 상기 복수의 심 부재의 일단부는 상기 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합되고, 상기 복수의 절연체는 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치용 히터 유닛이 제공될 수 있다.

상기 복수의 심 부재의 상기 타단부는 상기 나머지 하나의 절연판에 마련된 복수의 지지홀을 관통하여 상기 나머지 하나의 절연판의 외측으로 노출될 수 있다.

상기 복수의 지지홀의 직경은 상기 복수의 심 부재의 외경보다 크게 마련될 수 있다.

상기 복수의 절연체는 막대 형상을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본체에 마련되며 커피 원두가 저장되는 드럼; 상기 본체에 마련되어 커피 원두를 가열시키며 한 쌍의 절연판 사이에 배치되는 복수의 절연체, 상기 복수의 절연체의 내부를 관통하여 상기 한 쌍의 절연판에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재, 상기 복수의 절연체의 사이에 배치되어 상기 복수의 심 부재의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일 및 상기 한 쌍의 절연판의 사이에 배치되어 상기 복수의 히터 코일을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 상기 복수의 심 부재의 일단부는 상기 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합되는 히터 유닛; 상기 드럼에 결합되는 열전대; 상기 본체에 마련되는 온도 조절부; 상기 본체에 마련되는 전력 제어기; 및 상기 본체에 마련되는 알람기를 포함하는 커피 로스팅 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 복수의 심 부재의 일단부가 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합됨과 아울러 절연체가 탄성 부재에 의해 지지됨으로써 열팽창에 의한 휘어짐을 방지할 수 있고 절연체의 흔들림을 방지할 수 있다.

또한 복수의 절연체가 막대 형상을 가져 축열이 쉽고 냉각 속도가 빠르기 때문에 온도 조절 반응이 빠르다.

나아가 히터 코일이 배치되어 열풍 비중이 높고, 수평 일자형 배열로 복사열의 효율이 좋으며 드럼을 따라 쉽게 배치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 히터 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 주요부의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 절연체와 심 부재와 히터 코일을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 히터 유닛이 드럼에 장착된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 히터 유닛을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 주요부의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 절연체와 심 부재와 히터 코일을 도시한 도면이고, 도 5는 도 2에 도시된 히터 유닛이 드럼에 장착된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 커피 로스팅 장치(1)는, 본체에 마련되는 드럼(10)과, 본체에 마련되어 드럼(10)에 저장된 커피 원두를 가열하는 히터 유닛(20)과, 드럼(10)에 결합되는 열전대(30)와, 본체에 마련되는 온도 조절부(40)와, 본체에 마련되는 전력 제어기(50)와, 본체에 마련되는 가변 저항(60)과, 본체에 마련되어 전기 장치를 온 및 오프시키는 릴레이(70)와, 본체에 마련되어 릴레이(70)를 작동시키는 스위치(80)와, 본체에 마련되며 온도 조절부(40)와 연결되는 알람기(90)를 구비한다.

드럼(10)은, 커피 원두의 저장 장소로 제공되며, 히터 유닛(20)에 의해 공급되는 열에 의해 커피 원두를 가열시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 드럼(10)은 원형 형상을 가질 수 있고, 본체에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

히터 유닛(20)은, 본체에 마련되어 커피 원두를 가열시키며, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 절연판(21) 사이에 배치되는 복수의 절연체(22)와, 복수의 절연체(22)의 내부를 관통하여 한 쌍의 절연판(21)에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재(23)와, 복수의 절연체(22)의 사이에 배치되어 복수의 심 부재(23)의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일(24)과, 한 쌍의 절연판(21)의 사이에 배치되어 복수의 히터 코일(24)을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재(25)와, 복수의 심 부재(23)에 결합되어 복수의 심 부재(23)를 고정시키는 복수의 고정 부재(26)를 포함한다.

히터 유닛(20)의 한 쌍의 절연판(21)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 납작한 판 형상을 가질 수 있고, 그 사이에는 절연체(22)와 히터 코일(24)과 탄성 부재(25)가 배치될 수 있다.

본 실시 예에서 한 쌍의 절연판(21)은 운모 또는 세라믹을 포함하는 재질로 제작될 수 있다.

또한 본 실시 예에서 한 쌍의 절연판(21)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 심 부재(23)를 지지하는 지지홀(21a)이 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 복수의 지지홀(21a)의 직경은 복수의 심 부재(23)의 외경보다 크게 마련되어 심 부재(23)는 절연판(21)에서 움직일 수 있다.

히터 유닛(20)의 복수의 절연체(22)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 절연판(21)의 사이에 배치되어 복수의 히터 코일(24)을 지지할 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 절연체(22)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 막대 형상을 가질 수 있고 한 쌍의 절연판(21)의 사이에 일렬로 배치될 수 있다. 그 결과 본 실시 예는 축열이 적고 냉각 속도가 빨라 온도 조절 속도가 빠르기 때문에 커피 원두의 품질을 원하는 바대로 맞출 수 있는 이점이 있다.

또한 본 실시 예에서 복수의 절연체(22)는 석영 유리 튜브, 세라믹 튜브, 세라믹을 포함하는 재질로 제작될 수 있다.

히터 유닛(20)의 복수의 심 부재(23)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 절연체(22)를 관통하도록 마련되며 일단부는 한 쌍의 절연판(21) 중 하나의 절연판(21)에 고정 결합되고 타단부는 나머지 절연판(21)를 관통하여 나머지 절연판(21)의 외측으로 노출됨과 아울러 나머지 절연판(21)에 움직일 수 있게 즉 유격을 갖도록 결합될 수 있다.

본 실시 예는 심 부재(23)의 전술한 타단부가 절연판(21)에 일정 유격을 갖도록 결합됨으로써 열 팽창에 의해 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 심 부재(23)는 철심을 포함하고, 전술한 나머지 절연판(21)에 배치되는 심 부재(23)의 단부에는 고정 부재(26)가 결합되어 나머지 절연판(21)을 지지할 수 있다. 본 실시 예에서 고정 부재(26)는 심 부재(23)의 직경보다 크게 마련되어 심 부재(23)에 끼워 맞춤 결합될 수 있다.

히터 유닛(20)의 복수의 히터 코일(24)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 절연체(22)의 외벽을 감싸도록 마련되어 드럼(10)에 저장된 커피 원두를 가열시키는 역할을 한다.

본 실시 예는 복수의 히터 코일(24)에 의해 열풍 비중을 높일 수 있다.

히터 유닛(20)의 탄성 부재(25)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체(22)를 탄성 지지하도록 마련되어 절연체(22)의 흔들림을 방지할 수 있다.

본 실시 예에서 탄성 부재(25)는 코일 스프링을 포함한다.

또한 본 실시 예에서 탄성 부재(25)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체(22)의 일부분만을 지지할 수 있다.

열전대(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 드럼(10)에 결합되어 드럼(10)의 온도를 측정할 수 있다.

온도 조절부(40)는, 본체에 마련되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전대(30)에서 감지되는 온도를 기초로 히터 코일(24)의 온도를 조절할 수 있다.

전력 제어기(50)는, 본체에 마련되어 히터 코일(24)의 온도를 제어할 때 온도의 변화를 최소화시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 전력 제어기(50)는 초기에 온도를 올릴 때 정격전류의 최대 출력을 사용하여 온도를 상승시킨 후 온도가 적정선에 도달하면 적정량의 전류 출력을 사용하여 항상 온도가 일정하게 유지 되도록 한다. 본 실시 예에서 전력 제어기(50)는 비례제어(PID control)를 통해 히터 코일(24)의 온도를 조절할 수 있다.

가변 저항(60)과 릴레이(70)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 제어기(50)에 연결될 수 있다.

스위치(80)는, 본체에 마련되어 릴레이(70)를 온 또는 오프시킬 수 있다.

알람기(90)는, 본체에 마련되어 본 실시 예가 1차 설정 온도에 도달되는 경우 특정 소리를 발생시킬 수 있다. 본 실시 예는 2차 설정 온도 예를 들어 히터 코일(24)이나 드럼(10) 내부의 온도가 1차 설정 온도보다 높은 설정 온도에 도달되면 히터 코일(24)의 전원이 차단될 수 있다. 또한 본 실시 예는 히터 코일(24)이나 드럼(10)의 온도가 2차 설정 온도의 미만이 되고 스위치(80)가 온인 조건인 경우 재작동될 수 있다.

본 실시 예에서 히터 유닛(20)은 히터 코일(24)의 두께가 두꺼운 경우 복수의 히터 코일(24)을 지지하는 복수의 지지대(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 복수의 심 부재의 일단부가 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합됨과 아울러 절연체가 탄성 부재에 의해 지지됨으로써 열팽창에 의한 휘어짐을 방지할 수 있고 절연체의 흔들림을 방지할 수 있다.

또한 복수의 절연체가 막대 형상을 가져 축열이 쉽고 냉각 속도가 빠르기 때문에 온도 조절 반응이 빠르다.

나아가 히터 코일이 배치되어 열풍 비중이 높고, 수평 일자형 배열로 복사열의 효율이 좋으며 드럼을 따라 쉽게 배치할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 커피 로스팅 장치
10 : 드럼 20 : 히터 유닛
21 : 절연판 21a : 지지홀
22 : 절연체 23 : 심 부재
24 : 히터 코일 25 : 탄성 부재
26 : 고정 부재 30 : 열전대
40 : 온도 조절부 50 : 전력 제어기
60 : 가변 저항 70 : 릴레이
80 : 스위치 90 : 알람기

Claims (5)

1. 한 쌍의 절연판 사이에 배치되는 복수의 절연체;
   상기 복수의 절연체의 내부를 관통하여 상기 한 쌍의 절연판에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재;
   상기 복수의 절연체의 사이에 배치되어 상기 복수의 심 부재의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일; 및
   상기 한 쌍의 절연판의 사이에 배치되어 상기 복수의 히터 코일을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재를 포함하고,
   상기 복수의 심 부재의 일단부는 상기 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합되고, 상기 복수의 절연체는 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치용 히터 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 심 부재의 상기 타단부는 상기 나머지 하나의 절연판에 마련된 복수의 지지홀을 관통하여 상기 나머지 하나의 절연판의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치용 히터 유닛.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수의 지지홀의 직경은 상기 복수의 심 부재의 외경보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치용 히터 유닛.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 절연체는 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커피 로스팅 장치용 히터 유닛.
5. 본체에 마련되며 커피 원두가 저장되는 드럼;
   상기 본체에 마련되어 커피 원두를 가열시키며 한 쌍의 절연판 사이에 배치되는 복수의 절연체, 상기 복수의 절연체의 내부를 관통하여 상기 한 쌍의 절연판에 양단부가 결합되는 복수의 심 부재, 상기 복수의 절연체의 사이에 배치되어 상기 복수의 심 부재의 외벽을 감싸며 커피 원두를 가열시키는 복수의 히터 코일 및 상기 한 쌍의 절연판의 사이에 배치되어 상기 복수의 히터 코일을 탄성 지지하는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 상기 복수의 심 부재의 일단부는 상기 한 쌍의 절연판 중 하나의 절연판에 고정 결합되고 타단부는 나머지 하나의 절연판에 움직이게 결합되는 히터 유닛;
   상기 드럼에 결합되는 열전대;
   상기 본체에 마련되는 온도 조절부;
   상기 본체에 마련되는 전력 제어기; 및
   상기 본체에 마련되는 알람기를 포함하는 커피 로스팅 장치.

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