KR20220002548A - 액체 거품을 생성하기 위한 거품 생성 장치, 거품 분배 장치 및 음료 분배 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간적으로 서로 분리된 액체 유입구(310) 및 거품 배출구(320)가 제공되는 거품 생성 챔버(350)를 갖는 거품 생성 유닛(300)을 포함하는, 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체로부터 액체 거품을 생성하기 위한 장치를 제공한다. 회전 축을 중심으로 회전하도록 배열된 로터 바디가 거품 생성 챔버에 제공된다. 로터 바디(330)는 거품 생성 챔버의 챔버 벽(351, 352)까지 갭(360)을 사방에 명확하게 남겨둔다. 액체 유입구(310)와 거품 배출구(320)가 갭을 통해 연결된다. 액체 유입구(310)로부터 거품 배출구(320)로 축방향으로 로터 바디가 외부로 감소하고 특히 점차적으로 좁아지는 활성 섹션을 가진다. 챔버 벽(351, 352)과 로터 바디(330)가 서로를 향하여 지향되는 적어도 실질적으로 평행한 활성 표면을 포함하고, 그 중 적어도 하나의 표면은 적어도 갭(360)의 위치에서 울퉁불퉁하다. 이러한 거품 생성 장치는 거품 분배 장치 및/또는 음료 분배 장치에 특히 적합하다.

Description

액체 거품을 생성하기 위한 거품 생성 장치, 거품 분배 장치 및 음료 분배 장치

본 발명은 공간적으로 서로 분리된 액체 유입구 및 거품 배출구가 제공되는 거품 생성 챔버(frothing chamber)를 가지는 거품 생성 유닛(frothing unit)을 포함하는, 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체로부터 액체 거품을 생성하기 위한 장치에 관한 것이고, 거품 생성 챔버에는 회전 축을 중심으로 하는 회전을 위한 로터 바디가 제공되고, 로터 바디는 챔버의 챔버 벽까지 갭을 사방에 명확하게 남겨두고, 액체 유입구와 거품 배출구가 갭을 통해 연결된다. 여기에서, 달리 명시적으로 언급되지 않거나 암시적으로 명백하지 않는 한, 본 출원에서 단순히 벽이 언급되는 경우, 이는 연결된 벽들의 조립체를 의미하는 것으로도 이해되어야 한다는 점에 유의한다. 또한, 본 발명은 이러한 거품 생성 장치가 적용되는 거품 분배 장치 및 음료 분배 장치에 관한 것이다. 본 출원에서 거품 생성이 언급되는 경우, 이는 또한 액체로부터 이미 부분적으로 생성되고 유체로서 액체 유입구에서 공급되는 거품을 안정화 및/또는 수정하는 것을 의미하는 것으로 이해된다는 점에 유의한다.

서문에 기술된 유형의 거품 생성 장치는 커피 제품에 첨가하기 위한 우유, 적어도 우유(단백질) 함유 액체의 이른바 거품 생성을 위해 특히 활용될 수 있다. 우유로부터 우유 거품을 만드는 다양한 기술이 있다. 알려진 기술은 예를 들어 전통적인 숙련된 커피 바리스타에 의해 수작업으로 수행되는 것처럼, 예를 들어 압력 하에 난류 방식으로 우유에 스팀을 도입하고 이에 따라 최종 우유 거품을 직접 생성하는 것이다. 또한, 거품기(whisk)나 로터와 같은 교반 부재로 공기를 기계적으로 도입함으로써 주로 기계적 방식으로 우유 거품을 생성하는 것이 알려져 있다. 실제로, 휘핑 우유에 의해 생성된 이러한 우유 거품은 특히 견고하고 안정적인 것으로 밝혀졌다.

이러한 기계적 방식으로 우유를 액체 우유 거품으로 생성하는 거품 생성 장치는 예를 들어 이탈리아 회사인 Rancilio Group S.P.A 명의의 국제 특허 출원 WO 2016/151422에 알려져 있다. 이로부터 알려진 장치는 거품 생성 챔버를 가지는 거품 생성 유닛을 포함한다. 거품 생성 챔버에는 가열된 우유와 같은 선택적으로 가열된 액체를 위한 액체 유입구가 제공되고, 그 하류에는 생성된 거품이 빠져나갈 수 있는 배출구가 제공된다. 거품 생성 챔버 내에서, 이 목적을 위해 제공된 모터에 의해 거품 생성 챔버의 중심축을 중심으로 회전하도록 설정된 로터가 유입구와 배출구 사이에 위치된다. 여기에서 로터가 가지는 원추형 로터 바디는 대응하여 형성된 거품 생성 챔버의 벽까지 일정하고 좁은 갭을 명확하게 남긴다.

이 갭은 액체 유입구로부터 액체 배출구로 액체가 사용할 수 있는 유일한 흐름 경로이다. 따라서, 액체는 이 유로로 밀어 넣어지고 여기에서 공기를 비말 동반한다. 이는 테일러-쿠에테 유동(Taylor-Couette flow)이라고도 하는 서로에 대해 회전하는 2개의 평행한 표면 사이의 갭 내의 액체의 층류 거동을 초래한다. 좁은 갭에서, 액체는 점성 유발 저항(항력)을 받는다. 낮은 회전 속도(즉, 회전 수)에서, 이 흐름은 안정적이다. 그러나 회전 속도가 임계값 이상으로 증가될 때, 액체 흐름이 불안정해져 결국에는 난류가 발생하고, 기포가 형성되어 갇히게 된다. 마지막으로, 이러한 기포는 배출구에서 제거될 수 있는 액체 거품과 같이 나타난다.

좋은 품질로 간주되는 우유 거품은 견고하고, 공기가 잘 통하고, 안정적이며, 더 오랫동안 자신의 부피를 유지한다는 것을 의미한다. 거품은 바람직하게는 더 큰 기포보다는 미세한 기포로 구성된다. 장치의 거품 생성 능력은 출발 액체의 양에 대한 거품의 부피 증가로 결정된다. 또한, 장치는 바람직하게는 사용된 출발 액체의 성질 및 온도에 상대적으로 둔감하다.

본 발명은, 다른 것들 중에서도, 이러한 안정적이고 공기가 잘 통하는 우유 거품이 생성될 수 있는 거품 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

언급된 목적을 달성하기 위해, 서문에 설명된 유형의 거품 생성 장치는 액체 유입구로부터 거품 배출구로 축방향으로 로터 바디가 외부로 감소하고 특히 점차적으로 좁아지고 특히 점차적으로 좁아지는 활성 섹션을 갖고, 챔버 벽과 로터 바디가 서로를 향하여 지향되는 적어도 실질적으로 평행한 활성 표면을 포함하고, 그 중 적어도 하나의 표면은 적어도 갭의 위치에서 울퉁불퉁한 본 발명에 따른 특징을 가진다. 이와 관련하여 중요한 것은, 본 발명에 따른 로터 바디가 배출구를 향해 좁아진다는 것이다. 이와 관련된 회전 속도의 감소는 거품이 배출구에서 분배되기 전에 거품을 안정화시키는 것으로 추측된다.

활성 주 표면들 중 하나 또는 양자 모두에 제공되는 릴리프는 거품 생성 액체에서 추가적인 교반을 제공하며, 이는 결국 거품 생성과 관련하여 증가된 수율로 나타나게 된다. 특정 실시예는 여기에서 외부 벽의 활성 표면이 축방향으로 적어도 실질적으로 점진적으로, 특히 원뿔형으로 좁아지고, 액체 유입구로부터 거품 배출구까지 갭이 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐 적어도 실질적으로 고정된 갭 폭을 갖는 본 발명에 따른 특징을 가진다.

로터 바디의 활성 표면과 챔버의 챔버 벽 사이에 형성된 갭의 갭 폭과 관련하여, 한편으로의 유동 저항과 다른 한편으로의 액체의 효과적인 거품 생성 사이의 균형이 특별한 목표이다. 실제로, 특히 뜨거운 거품에 대하여, 최적의 균형이 갭 폭이 약 1 ㎜ 미만이고, 특히 0.1 내지 0.6 ㎜에 있고, 더욱 구체적으로 0.3 내지 0.6 ㎜에 있는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 거품 생성 장치의 추가의 특정 실시예에서 달성되는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따르면, 2개의 활성 주 표면 중 적어도 하나가 울퉁불퉁하다. 이것은 다소 불규칙한 릴리프를 포함할 수 있지만, 선택적으로, 특히 융기부, 함몰부 또는 융기부와 함몰부의 조합의 형태로 요철부의 다소 규칙적인 패턴을 포함할 수 있다.

제1 바람직한 실시예에서, 거품 생성 장치는, 요철부가 적어도 실질적으로 상호 동일하고, 규칙적인 패턴으로 제공되는 본 발명에 따른 특징을 가진다. 논의되고 있는 표면은 여기에서 특히 딤플, 벌지(bulge), 그루브 또는 리브로 지칭되는 피트(pit)의 패턴, 더욱 구체적으로 원형 피트의 패턴을 포함한다. 여기에서, 밀도, 개별 형상 및 크기는 의도되는 거품의 품질을 추가로 최적화하기 위해 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 거품 생성 장치의 추가의 특정 실시예는 요철부가 세장형이고, 길이 방향이 로터 바디의 회전 축을 통과하는 횡단면에 대해 고정된 각도로 연장되는 것을 특징으로 한다. 이의 다른 실시예는 여기에서 연속적인 요철부가 항상 로터 바디의 회전 방향과 반대 방향으로 지향되는 특징을 가진다. 세장형 함몰부(피트) 및/또는 융기부(벌지)의 이러한 표면은 회전에 의해 부과되는 반경 방향을 따라 이에 의해 그 사이에 정의된 길이 방향을 따라 대안적으로 액체를 운반한다. 액체의 이러한 교반은 미세하게 분포된 기포 형성을 초래하고, 결국 액체, 특히 동물성 또는 식물성 우유로부터 견고하고 폭기되고 부피가 큰 거품을 생성한다.

거품 배출구로의 액체의 축방향 수송에 대한 관점에서, 장치의 추가의 특정 실시예는 여기에서 연속적인 요철부가 축방향으로 상호 오프셋되고, 특히 다수의 가상의 상호 평행한 나선형 라인 중의 나선형 라인을 따라 적어도 실질적으로 제공되는 특징을 가진다. 따라서, 연속적인 요철부는 나선을 따라 배출구로 액체를 운반하여, 특정 펌프 작용이 얻어지고, 이는 배출구에서 거품의 분배를 향상시킨다.

이것은 적어도 하나의 울퉁불퉁한 활성 표면이 각각이 거품 배출구를 향하여 좁아지는 함몰부의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치의 추가의 특정 실시예에 의해 더욱 향상된다. 여기에서, 함몰부가 좁아지는 것은 더 작은 밀폐 부피를 초래하여, 액체가 그로부터 강제될 것이다. 이러한 자가 방출 작용은 배출구를 향한 액체 및/또는 그로부터 생성된 거품의 축방향 액체 수송을 더욱 향상시킨다.

제2 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 거품 생성 장치는 활성 표면 중 하나가 각각이 다수의 가상의 상호 평행한 나선형 라인 중의 나선형 라인을 따라 나선형으로 지나가는 다수의 리브를 포함하는 것을 특징으로 하며, 더욱 구체적으로는, 나선형 라인이 로터 바디의 회전 방향으로 지향되는 피치를 규정하는 것을 특징으로 한다. 로터가 회전할 때, 나선형 리브의 이러한 패턴은 액체에서 대응하는 난류를 초래하고, 기포가 형성되고 특히 효과적인 방식으로 그 안에 갇히게 된다. 또한, 이러한 다수의 나선은 액체/거품 혼합물의 특히 강력한 전방 추진을 거품 배출구로 제공하고, 이는 액체 수송 및 거품 배출을 향상시킨다.

비교 연구는 내부에서 서로 비교되는 많은 구성 중에서, 장치의 바람직한 실시예가 항상 로터 바디가, 적어도, 적어도 하나의 울퉁불퉁한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하였다는 것을 나타내어 왔다. 로터 바디가 여기에서 제거 가능한 형태를 취한다면, 이것은 이의 가능한 청소, 교체 및/또는 유지 보수를 더욱 단순화한다.

장치는 차가운 거품을 생성하는 것과 뜨거운 거품을 생성하는 것에 모두 적합하며, 후자의 경우 액체는 챔버에서 예열되거나 가열된다. 이러한 후자의 관점에서, 거품 생성 장치의 제1 특정 실시예는 거품 생성 챔버가 액체 유입구 가까이에 뜨거운 스팀을 유입시키기 위한 스팀 유입구를 포함하는 본 발명에 따른 특징을 가지고, 제2 특정 실시예는 여기에서 액체를 가열할 목적으로 액체 유입구의 상류에 가열 장치가 제공되는 것을 특징으로 한다. 여기에서 거품 생성 장치의 추가적인 특징 실시예는 가열 장치가 뜨거운 스팀을 생성하고 이를 액체에 도입하기 위한 스팀 생성기를 포함하는 본 발명에 따른 특징을 가진다.

차갑거나 적어도 가열되지 않은 거품을 생성할 목적으로, 로터 바디의 외부 벽과 거품 생성 챔버의 챔버 벽이 모두 울퉁불퉁한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예로 뛰어난 결과가 달성되었다. 차갑거나 적어도 가열되지 않은 거품과 뜨겁거나 적어도 가열된 거품을 모두 생성하기 위한 목적으로, 바람직하게는, 로터 바디의 활성 표면의 외부 벽이 함몰부의 규칙적인 패턴 및 회전 방향으로 피치를 갖는 다수의 나선형 리브 중 하나를 포함하고, 챔버 벽이 함몰부의 규칙적인 패턴을 갖는 활성 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 거품 생성 장치의 추가의 바람직한 실시예가 사용된다.

본 발명은 또한 전술된 바와 같은 본 발명에 따른 거품 생성 장치가 제공된 거품 분배 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 거품 분배 장치는 이러한 거품 생성 장치에 추가하여,

- 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체를 보유하기 위한 액체 저장소;

- 액체 저장소로부터 거품 생성 유닛의 유입구로 액체를 운반하기 위한 액체 도관을 갖고, 유입구가 거품 생성 챔버의 액체 유입구에 결합되는 펌프 수단;

- 선택적으로 액체를 가열할 목적으로 액체 도관 내의 액체와 열교환 접촉하는 액체 유입구의 상류에 있는 스위칭 가능한 가열 수단; 및

- 액체로부터 생성된 거품이 수용될 수 있는 거품 생성 챔버의 거품 배출구에 결합된 거품 배출구

를 갖는 하우징을 포함한다.

이에 의해, 본 발명은 출발 액체로부터, 특히 식물성 또는 동물성 우유로부터, 액체 거품을 생성하기 위한 자동 장치를 제공한다. 특히 동물성 우유 제품의 저장 수명을 연장하기 위한 관점에서, 거품 분배 장치의 바람직한 실시예는 여기에서 액체 저장소와 열교환 접촉하는 냉각 수단이 제공되는 본 발명에 따른 특징을 가진다.

뜨거운 음료 용도로 적용할 목적으로, 바람직하게는, 적어도 더 낮은 온도로 뜨거운 음료의 온도에 영향을 미치기 위해 마찬가지로 뜨거운 거품이 사용된다. 여기에 대한 관점으로, 거품 분배 장치의 특정 실시예는, 가열 수단이, 액체 도관이 결합되는 제1 유입구, 스팀 도관이 결합되는 제2 유입구 및 거품 생성 유닛의 유입구에 결합되는 배출구가 제공되는 혼합 챔버를 갖는 혼합 장치를 펌프 수단의 하류에 포함하는 본 발명에 따른 특징을 가진다.

또한, 본 발명은 전술된 바와 같은 본 발명에 따른 거품 생성 장치가 제공된 음료 분배 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 음료 분배 장치는 이러한 거품 생성 장치와, 물 및 분말로부터, 특히 온수 및 분쇄 커피로부터, 뜨거운 음료를 제조하기 위한 달임(decoction) 장치를 포함하고,

- 거품 생성을 위한 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체를 보유할 목적으로 액체 저장소가 제공되고, 액체 저장소는 액체 도관에 의해 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 액체 유입구에 결합되고;

- 달임 장치는 일정량의 물을 공급할 목적으로 물 도관이 결합되는 물 유입구를 포함하고;

- 달임 장치는 작동 중에 분말의 묽은 혼합물 또는 추출물이 빠져나가는 제품 배출구를 포함하고;

- 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 거품 배출구는 거품 분배기에 결합되고;

- 달임 장치의 제품 유출부는 거품 분배기 부근에서 제품 분배기에 결합되고;

- 거품 생성 장치 및 달임 장치는 공유 물 공급부 결합되고; 그리고

- 하우징은 달임 장치를 작동시키고 제어하며 거품 생성 장치를 작동시키고 제어할 목적으로, 달임 장치로의 물 및 전력 공급을 제어할 수 있고 제어하도록 구성된 제어 수단을 포함한다.

이것은 특히 일반적으로 커피 머신이라고 하는 것을 포함하며, 액체 저장소는 우유 거품을 생성하기에 적합한 동물성 또는 식물성 우유 또는 적어도 우유로 만든 액체를 냉각된 상태로 유지하도록 의도되고 구성되며, 분말은 커피 원두 분쇄물을 포함한다. 이에 의해 커피 추출물과 조합하여 생성되는 우유 거품은 카푸치노 및 라떼와 같은 커피-우유 거품 베리에이션의 준비에 특히 적합하다. 음료 분배 장치의 특정 실시예는 여기에서 액체 저장소와 열교환 접촉하는 냉각 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 냉각은 유제품의 저장 수명을 증가시킨다.

본 발명은 예시적인 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 거품 분배 장치와 조합된 음료 분배 장치의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 2a는 본 발명에 따른 거품 분배 장치의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 2b는 본 발명에 따른 음료 분배 장치의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 3a는 도 1, 도 2a 및 도 2b의 각각의 장치의 거품 생성 장치에 적용된 거품 생성 유닛의 분해도를 도시하고;
도 3b는 도 3a의 거품 생성 유닛의 단면도를 도시하고;
도 4는 도 3a 및 도 3b의 거품 생성 유닛과 함께 적용하기 위한 스팀 주입기의 사시도를 도시하고;
도 5a는 본 발명에 따른 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 제1 실시예의 사시도를 도시하고;
도 5b는 본 발명에 따른 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 제2 실시예의 사시도를 도시하고;
도 6a 내지 도 6f는 도 5a 및 도 5b의 거품 생성 챔버에 적용될 수 있는 로터 바디의 상이한 실시예들을 도시하고;
도 7은 도 1의 장치의 전기 기계적 작동 다이어그램을 도시하고; 그리고
도 8은 도 2b의 장치의 전기 기계적 작동 다이어그램을 도시한다.
본 명세서에서, 도면들은 순전히 개략적이며 항상 (동일한) 축척으로 그려진 것은 아니라는 점에 유의한다. 일부 치수는 특히 명확성을 위해 다소 과장될 수 있다. 대응하는 부분은 동일한 참조 번호로 도면에 표시된다.

도 1은 뜨거운 음료를 준비하기 위한 장치(100)의 구성을 도시하며, 그 음료와 조합하여 사용될 수 있는 액체 거품을 생성하기 위한 장치(200)가 이에 인접하거나 적어도 이에 가까이 있다. 이것은 특히 머신의 하우징(104) 내의 분쇄 유닛(더 도시되지 않음) 상으로 개방되는 커피 원두를 위한 하나 이상의 원두 저장소(102)를 갖는 다소 전통적인 커피/에스프레소 머신(100)을 포함한다. 추가로 도시되지는 않아도 당업자에게 충분히 알려진 것으로 간주되지만, 하우징은 보일러 또는 열 블록과 같은 온수 기기, 제어 유닛 및 온수가 증가된 압력 하에서 달임 그룹으로 전달되게 하는 펌프를 더 포함한다.

달임 그룹은 여기에서 분쇄된 커피 분말이 분쇄 유닛으로부터 수용되고 압축되어 투입된 일정량의 뜨거운 물로 증가된 압력 하에 그로부터 커피 추출물을 추출하는 달임 챔버를 포함한다. 이 추출물은 이중 분배기(106)에서 받을 수 있다. 이것은 이 목적으로 제공된 사용자 인터페이스(110)를 통해 사용자가 입력할 수 있는 사용자의 선호에 따라 원하는 강도의 에스프레소 커피 또는 룽고나 아메리카노와 같은 다른 커피 제품일 수 있다. 또한, 하우징은 스팀 생성기 및 뜨거운 스팀이 배출될 수 있는 스팀 분배기(112)를 수용한다. 온수 및 냉수를 분배하기 위한 추가 분배기(113) 세트가 또한 제공된다.

달임 그룹은 달리 선택적으로 논의가 되고 있는 저장소 또는 유입구로부터 직접 공급받은 분쇄된 커피 분말이 공급될 수 있고, 이 경우에, 원두 분쇄기는 선택적으로 장치에서 생략될 수 있다. 동결 건조된 커피와 같은 가용성 제품도 또한 사용될 수 있고, 이 경우에, 달임 장치는 제품이 투입되는 일정량의 뜨거운 물과 혼합되어 그 안에서 용해되는 혼합 챔버만 포함할 것이다.

커피 머신 근처에는 커피 머신(100)로부터 얻은 커피 제품과 조합하여 카푸치노 또는 라떼를 준비할 목적으로 우유 거품이 차가운 우유로부터 생성될 수 있는 독립형 장치(200)가 배치된다. 장치는 이 목적으로 적절한 동물성 또는 식물성 우유 제품을 갖는 냉각된 우유 저장소(202) 포함한다. 거품 생성 장치(200)의 하우징(204) 내에 이 목적으로 제공된 펌프 수단을 이용하여, 우유는 저장소(202)로부터 도 3a 및 도 3b에 추가로 도시된 거품 생성 유닛의 액체 유입구로 운반된다.

액체 유입구의 상류에서, 액체는 이 목적을 위하여 우유 도관에 수용된 스팀 또는 공기 주입기(400)를 통과한다(도 4 참조). 이는, 스팀용 유입구(430) 및 주변 공기용 배출구(440) 세트에 추가하여, 우유 도관과 일렬로 늘어선 유입 연결부(410) 및 유출 연결부(420)를 포함한다. 공기/스팀/액체 혼합물이 주입기(400)로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 역류 방지 밸브가 개방된 유입구(430, 440)에 내에 배열되거나 그렇지 않으면 그 가까이에 배열된다.

스팀 유입구(430)는 거품 장치(200)의 하우징(204)에 있는 자체 스팀 생성기에 의해 공급될 수 있다. 그러나, 이 목적으로 제공된 스팀 도관(150)과 2개의 장치(100, 200) 사이에 제공되는 대응하는 연결부를 통해 커피 머신(100)으로부터 뜨거운 스팀을 얻을 수도 있다. 역으로, 거품 생성 장치(200)의 스팀 생성기는 또한 이 목적으로 제공된 스팀 도관(150)을 통해 커피 머신(100)에 제공할 수 있다. 주입기(400)는 거품 생성 유닛(300)에 공급되는 공기/우유 또는 스팀/우유 혼합물을 생성하고, 이로부터 액체 우유 거품이 거품 생성 유닛에 의해 생성되며, 이 거품은 이러한 목적을 위해 제공된 도관(250)을 통해 메인 장치(100)로 운반되어, 그 안에서 제2 분배기(206)에서 배출될 수 있다. 거품 생성 유닛의 작동은 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 거품 형성 장치는 독립형 방식으로 적용될 수 있다. 도 2a는 이의 일례를 도시한다. 장치는 도 1에서의 뜨거운 음료를 준비하기 위한 장치(100) 근처에 배치된 장치(200)와 대체로 동일하지만, 독립형 실시예에서, 도관(150, 250)이 없거나 적어도 연결되지 않고, 장치(200) 자체에 거품 분배기(206)가 장착된다. 상류에서, 거품 분배기(206)는 장치(200)에 수용되는 우유 거품 생성 유닛의 배출구에 결합된다.

2개의 개별 장치 형태를 취하는 대신, 도 1의 어셈블리는 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 단일 장치에 통합될 수도 있다. 이 경우에, 장치는, 전술된 바와 같이, 커피 제품을 준비하기 위한 기능 부품 외에 선택적으로 우유 거품을 준비하기 위한 기능 부품도 포함한다. 하나 이상의 원두 저장소(102) 외에, 냉각된 우유 저장소(202)가 이 목적을 위해 또한 장치에 제공되고, 장치는 또한 이중 커피 분배기(106) 내에 우유 거품용 분배기(206)를 포함한다.

도 3a에서의 분해도 및 도 3b에서의 단면도에 추가로 도시된 바와 같이, 우유 거품 생성 유닛(300)은 액체 유입구(310) 및 거품 배출구(320)가 제공된 거품 생성 챔버(350)를 포함한다. 액체 유입구(310)의 입구는 여기에서 스팀 주입기(400)의 배출구(420)에 결합되고, 거품 배출구(320)는 장치의 거품 분배기(206)에 결합된다. 로터 바디(330)는 출력 구동 샤프트(345)가 로터 바디(330) 내로 돌출하는 전기 모터(340)에 의해 구동되는 축방향으로 지향된 회전 축(X)을 중심으로 거품 생성 챔버(350) 내부에서 회전 가능하다. 출력 구동 샤프트(345)는 여기에서 거품 생성 챔버(350)를 닫는 커버(370) 내의 개구를 통해 돌출하고, 베어링 및 액체 배리어 모두가 개구에 제공된다. 또한, 로터 바디(330)도 베어링이 장착되어 말단 외부 단부에 고정된다. 거품 생성 챔버(350)는 이 목적으로 압입 베이스 베어링(355)을 포함한다. 전기 모터(340)는 장치의 프레임(390)에 연결되는 모터 하우징(380)에 수용된다.

도 3b에 특히 명확하게 도시된 바와 같이, 액체 유입구(310)와 거품 배출구(320)는 로터 바디(330)와 거품 생성 챔버(350)의 챔버 벽 사이의 좁은 갭(360)에 의해 서로 연결된다. 선택적으로, 액체 유입구(310)를 통해 유입되는 가열된 우유가 갭(360)을 통해서만 거품 배출구에 도달할 수 있다. 여기에서 빠르게 회전하는 로터 바디는 액체를 교반하여, 공기와 혼합되고 그 안에 기포가 형성된다. 이렇게 생성된 우유 거품은 거품 배출구를 통해 거품 생성 챔버를 빠져나간다. 여기에서 로터 바디(330)의 섹션 및 마찬가지로 거품 생성 챔버(350)의 섹션이 축방향으로 감소하는 것이 본 발명의 범위 내에서 중요하다. 로터 바디의 이러한 (여기에서의) 점진적인 좁아짐으로 인해, 주어진 회전 수에서 주변 속도가 감소하여, 생성된 거품이 더욱 안정화될 것이다. 로터 바디의 회전 수는 통상적으로 분당 2000 내지 5000 회전 정도이며, 로터 바디의 직경은 채널(360)의 길이에 걸쳐 축방향으로 넓은 것에서 좁은 것으로 진행한다(좁아진다).

본 발명의 범위 내에서, 로터 바디의 외부 표면과 챔버 벽의 표면 중 적어도 하나가 평평하지 않고 채널(360)의 위치에서 울퉁불퉁한 것이 또한 중요하다. 이것은 다양한 형태를 취할 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 예에서, 로터 바디의 표면에는 그 주변부에 걸쳐 연속적인 열(row)로 배열된 다수의 실질적으로 동일한 딤플(331)이 그와 같이 제공된다(도 6a 참조). 축방향으로 연속적인 열의 딤플(331)은 여기에서 서로에 대해 오프셋되고, 이에 의해 다수의 상호 평행한 나선형 라인 중의 가상의 나선형 라인 상에 적어도 실질적으로 놓인다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 딤플(331)은 각각 배출구(320)를 향해, 즉 하류 방향으로 좁아진다. 딤플(331)의 이러한 점차적으로 더 작은 부피로 인해, 액체는 그로부터 점차적으로 강제될 것이다. 이것은 딤플(331)을 자가 배출형(self-discharging)으로 만든다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 적어도 로터 바디(330)의 위치에서 완전히 평평하고 매끄러운 내부 벽(351)을 갖는 거품 생성 챔버(350)가 사용될 수 있지만, 도 5b에 도시된 바와 같이, 이 내부 벽에는 또한 요철부(352)가 제공될 수도 있다. 이러한 요철부가 될 때, 시스템의 적절한 세척과 관련하여 바람직하게는 함몰부(352)로 만들어진 챔버 벽과 관련하여 사용되며, 이 시스템은 임의의 가능한 우유 잔류물을 제거해야 한다. 이러한 울퉁불퉁한 챔버 벽(350)의 경우, 원한다면, 매끄러운 주변 벽(336)과 함께, 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같이, 매끄러운 로터 바디(330)가 사용될 수 있다.

도 6c 내지 도 6f는 본 발명의 범위 내에서 구체화될 수 있는 로터 바디(330)의 비한정적인 추가 예를 도시한다. 도 6c 및 도 6d는 여기에서 각각 규칙적인 패턴으로 제공되는 세장형 함몰부(332) 및 융기부(333)를 포함한다. 여기에서 관련 요철부(332, 333)는 이의 장축이 로터 바디의 표면에 걸쳐 상정될 수 있는 다수의 상호 평행한 나선 중의 가상 나선을 따르도록 배향된다. 논의되고 있는 나선의 피치는 로터 바디(330)의 회전 방향(R) 및 이에 따른 관련 요철부의 배향에 반대로 지향된다.

로터 바디(330)의 다른 대안적인 실시예가 도 6e 및 도 6f에 도시되며, 로터 바디(330)의 표면은 평행한 리브(334, 335) 또는 그루브의 세트가 그 위로 연장된다는 점에서 울퉁불퉁하다. 이러한 리브/그루브(334, 335)는 여기에서 로터 바디(330)의 회전 방향(R)을 따라 회전하는, 즉 이 회전 방향으로 지향되는 피치를 갖는 다수의 평행한 나선형 라인 중의 가상의 나선형 라인을 따라 지나간다.

로터 바디(330)와 챔버 벽 사이의 갭(360)은 통상적으로 1 ㎜ 미만의 폭을 가진다. 차가운 우유 거품을 생산할 목적으로, 특정 폭은 여기에서 그다지 중요하지 않은 것으로 밝혀졌다. 1 ㎜ 미만의 갭 폭에서 전체 영역에서 좋은 거품 수율이 얻어질 수 있다. 일부 경우에, 거품의 안정성은 약 0.6 ㎜ 이상의 갭 폭에서 시작하여 상당히 감소한다. 따라서, 바람직하게는 0.6 ㎜의 이 크기 미만의 갭 폭이 사용된다. 그 경우, 거품은 심지어 5분 후에도 붕괴되지 않거나 거의 붕괴되지 않는 것으로 밝혀졌다.

뜨거운 거품을 생성하기 위해서는 0.8 ㎜ 미만, 특히 0.3 내지 0.6 ㎜의 갭 폭이 어떤 경우에도 바람직한 것으로 밝혀졌다. 이 전체 범위 내에서, 거품 형성 장치는 부피 증가의 관점에서 허용 가능한 거품 수율을 생성하며, 0.3 내지 0.6 ㎜의 갭 폭으로 거품은 또한 충분한 시간 동안 그 형태를 유지한다. 거품 수율과 안정성은 모두 갭 폭이 감소함에 따라 항상 증가하는 것으로 밝혀졌다. 다른 한편으로, 장치의 (관통) 유동 저항은 갭 폭이 감소함에 따라 마찬가지로 증가할 것이며, 이에 의해 단위 시간당 수율도 감소할 것이다. 또한, 부품을 세척할 목적으로 장치가 플러싱되고 있을 때, 양호한 관통 유동도 중요하다. 따라서, 상기 수율, 관통 유동 및 무엇보다도 허용 오차의 관점에서, 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상의 갭 폭이 유지된다. 여기에 제공된 예시적인 실시예에서, 선호 및 중용에 따라 약 0.3 내지 0.6 ㎜의 갭 폭이 사용된다.

도 7 및 도 8은 각각 도 1 및 도 2의 장치의 간략한 기술적 작동 다이어그램을 개략적으로 도시한다. 도 7은 여기에서 도 1에 도시된 바와 같이 음료 분배 장치(100)에 인접하거나 적어도 그에 가까운 독립형 거품 분배 장치(200)를 나타낸다. 음료 분배 장치(100)는 자체 스팀 분배기(112)를 위한 물 공급부(71)를 갖는 스팀 생성기(70)를 포함한다(도 1 참조). 두 장치(100, 200) 사이에 이 목적으로 제공된 스팀 도관(150)을 통해, 이 스팀 생성기(70)는 또한 거품 분배 장치(200)를 위하여 활용되며 여기에서 스팀 주입기(400)의 스팀 유입구(430)에 결합된다. 또한, 거품 분배 장치(200)는 선택적으로 독립형 방식으로 적용될 수 있으며, 이 경우, 이러한 또는 유사한 스팀 제공(70)이 거품 분배 장치(200) 자체에 수용될 것이다.

거품 분배 장치(200)는 거품 생성을 위한 액체가 유지될 수 있는 하나 이상의 저장소(73, 74)를 포함한다. 이 예는 동물성 또는 식물성 우유를 위한 2개의 우유 용기를 포함하며, 2개의 저장소는 2배의 양의 동일한 액체를 함께 보유하거나, 각각 개별적으로 다른 우유 제품, 예를 들어 각각 동물성 우유 및 식물성 두유 또는 아몬드 우유를 포함하도록 배치될 수 있다. 두 제품으로부터 선택은 하류 액체 도관에서 이 목적을 위해 적용된 3방향 밸브(76)에 의해 이루어질 수 있다. 세정액을 보유하기 위한 저장소(77)가 3방향 밸브에 추가로 결합되며, 이로부터 장치는 내부에 보유된 세정액으로 주기적으로 또는 요구에 따라 플러싱될 수 있다. 언급된 처음 2개의 저장소(73, 74) 내의 유제품의 저장 수명을 연장할 목적으로, 이들은 단열 케이싱으로 구체화되고 강제식으로 그리고 바람직하게는 자동 온도 조절식으로 제어되는 냉각이 제공된다.

저장소(73, 74, 77)는 펌프(75)에 결합되어, 3방향 밸브(76)의 위치에 따라, 액체가 그로부터 인출되고, 압력 하에 우유 도관(160) 내에 배열된 스팀 주입기(400)의 유입구(410)로 펌핑된다. 스팀 주입기에서, 우유/스팀 혼합물이 형성되고, 액체는 뜨거운 스팀의 영향으로 통상적으로 55℃ 내지 65℃의 온도로 가열된다. 이 혼합물은 스팀 주입기의 배출구(420)에서 스팀 주입기를 빠져나간다. 역류 방지 밸브(78, 79) 세트는 이 혼합물이 스팀 도관(150) 또는 공기 도관(180)으로 들어갈 수 있는 것을 방지한다. 여기에서의 경우와 같이, 상류에서 이 목적으로 제공되고 주변 영역으로부터 공기를 인입시키는 공기 펌프(72)를 이용하여 그 하류에서 혼합물로 공기가 송입되는 것이 여전히 가능하다. 이렇게 형성된 스팀/공기 혼합물은 거품 유닛(300)의 유입구(310)로 운반되고, 혼합물은 전술된 바와 같이 교반에 의해 거품 배출구(320)에서 배출될 수 있는 견고하고 폭기된 우유 거품으로 생성된다.

생성된 거품은 두 장치 사이의 거품 도관(170)을 통해 커피 머신(100)의 커피 분배기(106) 근처에 배치된 거품 분배기(206)로 운반되어 그 아래에 우유 거품 제품을 갖는 커피를 수용할 수 있다. 대안적으로, 거품 분배기(206)가 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 거품 분배 장치(200)에 제공될 수도 있다. 그 경우에, 사용자는 두 제품을 받기 위해 한 장치에서 다른 장치로 컵이나 머그를 이동시켜야 한다. 거품 분배 장치의 작동, 제어 및 모니터링을 위해 프로세서로 제어되는 제어 유닛(80)이 장치(200)에 제공되며, 이 유닛은 또한, 도시된 상황에서와 같이 사용되는 경우에, 커피 머신(100)에서 적어도 스팀 생성기(70)에 작동 가능하게 결합된다. 제어 유닛(80)은, 도면에서 각각의 파선으로 도시된 바와 같이, 그 중에서도 2개의 펌프(72, 75), 3방향 밸브(76) 및 거품 생성 유닛(300)에 작동 가능하게 결합된다.

도 1에서와 같이 2개의 개별 장치 대신에, 무엇보다도 뜨거운 음료를 준비하기 위한 달임 장치와 거품 생성 장치가 모두 집합적 하우징에 수용되는 완전히 통합된 적용예가 또한 사용될 수 있다. 이러한 장치가 도 2에 도시되고, 도 8은 그 내에 구체적으로 포함된 여러 부품과 함께 이를 위한 가능한 작동 다이어그램을 제공한다. 여기에서 도 7의 장치의 부품에 대응하는 부품은 동일한 참조 번호와 실질적으로 동일한 작동을 가지지만, 이 경우에 별도의 스팀 주입기(400)가 적용되지 않고, 스팀과 공기는 이 목적을 위해 제공된 거품 생성 챔버의 유입구 또는 공유 유입구(450)를 통해 거품 생성 챔버 내로 직접 유입된다. 이 경우에, 거품 생성 장치의 작동 및 모니터링은 또한 이 목적을 위해 제공되고 여기에서 장치의 커피 준비 부분의 제어 유닛(91)에 결합되거나 이의 일부를 형성하는 프로세스로 제어되는 제어 유닛(90)에 의해 제어되며, 이는 여기에서 더 논의되지 않고 충분이 잘 알려져 있다고 가정된다. 생성된 우유 거품은 거품 도관(170)을 통해 거품 생성 챔버를 빠져나간다.

본 발명이 단지 하나의 예시적인 실시예를 참조하여 위에서 추가로 설명되었지만, 본 발명이 결코 이에 한정되지 않는다는 것이 명백할 것이다. 반대로, 많은 변형예 및 실시예가 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 여전히 가능하다.

Claims (23)

1. 공간적으로 서로 분리된 액체 유입구 및 거품 배출구가 제공되는 거품 생성 챔버를 갖는 거품 생성 유닛을 포함하는, 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체로부터 액체 거품을 생성하기 위한 장치로서, 상기 거품 생성 챔버에는 회전 축을 중심으로 하는 회전을 위한 로터 바디가 제공되고, 상기 로터 바디는 거품 생성 챔버의 챔버 벽까지 갭을 사방에 명확하게 남겨두고, 상기 액체 유입구와 상기 거품 배출구는 상기 갭을 통해 연결되는 것인 거품 생성 장치에 있어서,
   상기 액체 유입구로부터 상기 거품 배출구로 축방향으로 상기 로터 바디는 외부로 감소하고 특히 점차적으로 좁아지는 활성 섹션을 갖고, 상기 챔버 벽과 상기 로터 바디는 서로를 향하여 지향되는 적어도 실질적으로 평행한 활성 표면을 포함하고, 상기 활성 표면 중 적어도 하나의 표면은 적어도 상기 갭의 위치에서 울퉁불퉁한 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 외부 벽의 상기 활성 표면은 축방향으로 적어도 실질적으로 점진적으로, 특히 원뿔형으로 좁아지고, 상기 액체 유입구로부터 상기 거품 배출구까지 상기 갭이 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐 적어도 실질적으로 고정된 갭 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 갭 폭은 약 1 ㎜ 미만이고, 특히 0.1 내지 0.6 ㎜이며, 더 구체적으로는 0.3 내지 0.6 ㎜인 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 적어도 하나의 울퉁불퉁한 표면은 요철부의 선택적으로 규칙적인 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치
5. 제4항에 있어서, 상기 요철부는 적어도 실질적으로 상호 동일하고, 규칙적인 패턴으로 제공되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 요철부는 세장형이고, 길이 방향이 상기 로터 바디의 상기 회전 축을 통과하는 횡단면에 대해 고정된 각도로 연장되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
7. 제6항에 있어서, 연속적인 요철부는 항상 상기 로터 바디의 회전 방향과 반대 방향으로 지향되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 울퉁불퉁한 활성 표면은, 각각이 상기 거품 배출구를 향하여 좁아지는 함몰부들의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
9. 제4항 내지 제8항 중 하나 이상의 항에 있어서, 연속적인 요철부는 축방향으로 상호 오프셋되고, 특히 다수의 가상의 상호 평행한 나선형 라인 중의 나선형 라인을 따라 적어도 실질적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
10. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 활성 표면 중 하나는, 각각이 다수의 가상의 상호 평행한 나선형 라인 중의 나선형 라인을 따라 나선형으로 연장되는 다수의 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 거품 생성 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 나선형 라인은 상기 로터 바디의 회전 방향으로 지향되는 피치를 획정하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 로터 바디는, 상기 적어도 하나의 울퉁불퉁한 표면을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 로터 바디의 외부 벽과 상기 거품 생성 챔버의 챔버 벽 양자 모두는 울퉁불퉁한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 로터 바디의 활성 표면의 외부 벽은, 함몰부들의 규칙적인 패턴 및 회전 방향으로 피치를 갖는 다수의 나선형 리브 중 하나를 포함하고, 상기 챔버 벽은 함몰부들의 규칙적인 패턴을 갖는 활성 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 회전 축을 중심으로 상기 로터 바디를 회전시킬 목적으로 모터가 제공되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 거품 생성 챔버는 액체 유입구에 근접하여 뜨거운 스팀을 유입시키기 위한 스팀 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 액체를 가열할 목적으로 상기 액체 유입구의 상류에 가열 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 가열 장치는 뜨거운 스팀을 생성하고 이를 상기 액체에 도입하기 위한 스팀 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 생성 장치.
19. 하우징을 포함하는 거품 분배 장치로서,
    - 제1항 내지 제18항 중 하나 이상의 항에 따른 거품 생성 장치;
    - 상기 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체를 보유하기 위한 액체 저장소;
    - 상기 액체 저장소로부터 상기 거품 생성 유닛의 유입구로 상기 액체를 운반하기 위한 액체 도관을 갖고, 유입구가 상기 거품 생성 챔버의 액체 유입구에 연결되는 펌프 수단;
    - 선택적으로 액체를 가열할 목적으로 액체 도관 내의 액체와 열교환 접촉하는 액체 유입구의 상류에 있는 스위칭 가능한 가열 수단; 및
    - 액체로부터 생성된 거품이 수용될 수 있는 거품 생성 챔버의 거품 배출구에 연결된 거품 배출구
    를 구비하는 거품 분배 장치.
20. 제19항에 있어서, 액체 저장소와 열교환 접촉하는 냉각 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 거품 분배 장치.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 가열 수단은, 액체 도관이 연결되는 제1 유입구, 스팀 도관이 연결되는 제2 유입구 및 거품 생성 유닛의 유입구에 연결되는 배출구가 제공되는 혼합 챔버를 갖는 혼합 장치를 펌프 수단의 하류에 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 분배 장치.
22. 제1항 내지 제18항 중 하나 이상의 항에 따른 거품 생성 장치와, 물 및 분말, 특히 온수 및 분쇄 커피로부터 뜨거운 음료를 제조하기 위한 달임(decoction) 장치를 포함하는 음료 분배 장치로서,
    - 거품 생성을 위한 액체, 특히 우유를 함유하거나 적어도 우유로 만든 액체를 보유할 목적으로 액체 저장소가 제공되고, 상기 액체 저장소는 액체 도관에 의해 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 액체 유입구에 연결되고;
    - 상기 달임 장치는 일정량의 물을 공급할 목적으로 물 도관이 연결합는 물 유입구를 포함하고;
    - 상기 달임 장치는 작동 중에 분말의 묽은 혼합물 또는 추출물이 빠져나가는 제품 배출구를 포함하고;
    - 거품 생성 장치의 거품 생성 챔버의 상기 거품 배출구는 거품 분배기에 연결되고;
    - 상기 달임 장치의 제품 유출부는 거품 분배기 부근에서 제품 분배기에 연결되고;
    - 상기 거품 생성 장치 및 상기 달임 장치는 공유 물 공급부에 결합되고;
    - 하우징은, 상기 달임 장치를 작동시키고 제어하며 상기 거품 생성 장치를 작동시키고 제어할 목적으로, 상기 달임 장치로의 물 및 전력 공급을 제어할 수 있고 제어하도록 구성된 제어 수단을 포함하는 것인 음료 분배 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 액체 저장소와 열교환 접촉하는 냉각 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 장치.

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