KR20220144817A - 음료 양조장치의 탄성 어셈블리, 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리, 및 음료 양조 장치 - Google Patents

Abstract

음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리에 있어서, 탄성 어셈블리 및 탄성 어셈블리와 세트로 사용되는 위치한정장치를 포함한다. 위치한정장치는 위치한정부재(4) 및 위치한정부재(4)를 장착하기 위한 위치한정부재 베이스(5)를 포함하며, 탄성 어셈블리는 탄성 베이스(1), 탄성소자(2) 및 차단소자(3)를 포함한다. 탄성 어셈블리를 이용하여, 위치한정부재에 의한 구동 제한 기능 및 탄성소자(2)의 탄성 제어 가능 특성을 통해, 탄성 어셈블리가 하향 운동과 상향 운동 시 설정된 위치에서 왕복하는 것을 구현하고, 전자동 음료기의 추출 기기에 적용될 경우 하부 피스톤(8)의 찌꺼기 추진 및 복원 기능을 구현할 수 있다.

Description

음료 양조장치의 탄성 어셈블리, 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리 및 이의 장치

본 발명은 음료 제조 기술분야에 관한 것으로서, 특히는 음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리 및 이의 장치에 관한 것이다.

종래의 음료 생산 기기는 차 음료 추출 기기와 커피 추출 기기 등을 포함한다. 커피 추출 기기를 예로 들면, 커피 추출 또는 양조장치의 주된 부품으로서 상하 피스톤과 추출 실린더를 포함한다. 상하 피스톤은 추출 실린더와 함께 추출 챔버을 형성하며, 추출 과정에서 뜨거운 물은 압력의 작용으로 수송되어 커피분말을 통과하여 커피 음료를 우려내며, 이 커피 음료는 출구관을 통해 배출된다. 추출 동작을 완료한 후에는 그 다음 번의 추출을 위해 커피 찌꺼기를 제거해야 한다. 종래기술에서는 일반적으로 추출 실린더 내에 장착된 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 통해 하부 피스톤이 커피 찌꺼기를 추출 챔버에서 밀어내는 동작(즉 찌꺼기의 추진 및 배출 동작)과, 하부 피스톤과 추출 실린더를 커피분말의 투입 위치로 복원시키는 동작(즉 복원 동작)을 구현함으로써, 커피 추출의 전체 과정을 완성한다. 커피와 같은 음료의 종래의 일부 양조장치는 추출 실린더 내의 하부 피스톤과 추출 실린더의 상태적인 운동을 발생시킴으로써 상술한 찌꺼기 추진 및 복원 공정 과정을 구현하며, 다시 말해 하부 피스톤이 커피 찌꺼기를 추출 챔버로부터 밀어내는 동작, 및 하부 피스톤과 추출 실린더가 커피분말 투입 위치로 복원하는 동작을 구현한다. 상술한 상대적인 운동을 완성하기 위하여, 하부 피스톤은 축방향 이동 가능하게 추출 실린더에 장착돤다. 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동에는 상하부 한계위치가 설정되며, 하부 피스톤이 추출 실린더와의 상대적인 운동의 상부 한계위치에 위치할 경우, 하부 피스톤의 상부면과 추출 실린더의 상부 개구가 기본적으로 가지런해져 찌꺼기 추진이 수행된다. 하부 피스톤이 추출 실린더의 밑단까지 운동하여 추출 실린더의 용적이 가장 클 때, 커피분말이 수용될 수 있도록 하부 피스톤은 추출 실린더와의 상대적인 운동의 하부 한계위치에 위치한다.

현재 공개된 기술에서, 찌꺼기 추진 및 복원 공정 과정에서 커피 찌꺼기가 추출 챔버로부터 밀려나오고 하부 피스톤과 추출 실린더가 복원되는 과정을 수행하기 위해서는 추출 실린더 내의 하부 피스톤의 운동 정지 및/또는 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적 운동을 발생시켜야 한다. 이러한 기능을 구현하는 구조체는, 커피 양조장치의 하부 피스톤의 내면에 위치하고 일반적으로 연성 재질로 제작되는 압축 가능한 돌기와, 커피머신 양조장치의 프레임에 고정된 위치한정장치로 구성된다. 추출 실린더가 구동 주축에 의해 구동되어 축방향에서 운동하는 경우, 하부 피스톤의 내면의 연성 재질로 제작된 압축 가능한 돌기는 위치한정장치와 함께 하부 피스톤의 운동을 차단하여 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 발생시킴으로써, 상술한 찌꺼기 추진 및 복원 기능을 수행한다. 여기서, 찌꺼기 추진 및 복원 기능을 함께 구현하는 어셈블리(종래기술에서는 하부 피스톤 내면 상의 압축 가능한 연성 돌기와 프레임 상의 위치한정장치임)를 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리로 정의한다. 그러나, 상술한 위치한정장치와 함께 하부 피스톤의 운동을 차단하는 압축 가능한 연성 돌기는 사용 시간의 증가에 따라 위치한정장치와의 마찰 접촉으로 인한 마모가 심각해지는 문제가 존재하여, 구조체의 신뢰성에 영향을 미치고, 부품의 작동 안정성과 사용 수명을 저하시키며, 부품 교체로 인해 비용이 증가한다.

상술한 문제로 인해, 성능이 확실하고 안정적이며, 사용 수명이 길고 구조가 간단하며, 비용이 상대적으로 저렴한 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리와 음료 양조장치의 연구 개발이 필요하다.

본 발명의 목적은 종래기술에 존재하는 상술한 문제에 대하여, 구조가 상대적으로 간단하고 성능이 확실하며 사용 수명이 긴 음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리, 그리고 당해 어셈블리를 구비한 음료 양조장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 기술적 방안은 아래와 같다. 음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리에 있어서, 음료 양조장치의 하부 피스톤의 내면에 위치하도록 설치된 탄성 어셈블리 및 상기 탄성 어셈블리와 세트로 사용되는 위치한정장치를 포함한다. 탄성 어셈블리와 위치한정장치는 서로 매칭되어 하부 피스톤의 차단과/또는 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 구현하도록 구성된다. 여기서, 상기 위치한정장치는 강성 재질로 제작된 위치한정부재와, 위치한정부재를 장착하기 위한 위치한정부재 베이스를 포함한다. 상기 탄성 어셈블리는 탄성소자, 차단소자 및 탄성 베이스를 포함하고, 탄성 베이스는 탄성소자와 차단소자를 하부 피스톤의 내부 공간 내에 고정시키도록 구성된 것이며, 탄성소자는 차단소자의, 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단에 장착되어 차단소자에 탄성력을 제공한다. 차단소자는 강성 재질로 제작되고, 상기 차단소자는 하부 피스톤의 운동 과정에서 탄성소자으로부터 탄성력을 받아 부분적으로 위치한정부재에 가압적으로 접촉할 수 있거나, 또는 상기 차단소자는 탄성소자와 강성 재질로 제작된 위치한정부재의 공통 작용으로 탄성 베이스 내에서 전체적으로 변위할 수 있다. 이로써 하부 피스톤의 차단과/또는 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 구현한다. 차단소자와 상기 위치한정부재는 모두 강성 재질로 제작되므로, 상호 작용시 상대적인 변위로 인해 발생되는 현저한 마모를 방지할 수 있어 사용 수명을 연장한다. 또한, 차단소자의 재질 자체의 변형으로 하부 피스톤의 차단과/또는 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 구현하는 것이 아니라, 탄성소자 등의 작용하에 차단소자가 전체적으로 변위하게 하므로, 구조 전체가 상대적으로 간단하고 성능이 확실하며 사용 수명이 더 길다.

구체적으로, 탄성 어셈블리의 하나의 구체적인 실시예는 아래와 같을 수 있다. 상기 탄성 베이스에는 상기 위치한정부재의 외주면과 서로 매칭되는 내측 원기둥 구멍, 및 상기 탄성 베이스의 원주방향으로 개설된 적어도 하나의 반경방향 관통공이 형성되어 있으며, 차단소자는 반경방향으로 이동 가능하게 상기 탄성 베이스의 반경방향 관통공 내에 장착된다. 상기 차단소자는 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단에 호형면 부분이 형성된다. 상기 반경방향 관통공의, 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단인 내단은, 직경이 축소되거나 또는 제한부재가 설치되어 있어, 탄성소자로 하여금 차단소자의, 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단을 받쳐주도록 하여, 차단소자의 호형면 부분이 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입되도록 한다. 상기 위치한정부재는 구체적으로 대응되게 강성 캠으로 형성된다. 이하 강성 캠을 위치한정 캠으로 칭한다. 상기 위치한정 캠의 외경과 상기 탄성 베이스의 내측 원기둥 구멍은 서로 매칭된다. 상기 제한부재는 반경방향 관통공의 횡단면의 반경방향으로 형성된 돌기일 수 있으며, 이 또한 상기 반경방향 관통공의, 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단인 내단의 직경을 축소시켜, 차단소자가 내측으로 탄성 베이스를 벗어나지 못하도록 하는 효과가 있다. 물론 제한부재는 다른 형태일 수도 있으며, 차단소자를 제한할 수 있으면 된다. 차단소자에 대한 탄성소자의 탄성력 및 상기 위치한정 캠과 차단소자 사이의 작용력을 이용해 차단소자의 반경방향 관통공 내에서의 위치를 제어함으로써, 하부 피스톤에 대한 차단, 하부 피스톤과 추출 실린더를 상대적으로 변위시킴 등의 기능을 구현한다. 차단소자는 내측 단부가 호형면이므로, 위치한정부재와 매끄럽게 접촉하여, 마찰과 부품의 마모를 감소시킨다.

이하, 음료기의 찌꺼기 추진 및 복원 공정 과정을 결합하여 구체적으로 작동 과정을 설명한다. 음료를 추출한 후, 추출 실린더가 하부 피스톤을 데리고 함께 아래로 제1 운동을 하는 과정에서, 하부 피스톤은 탄성 어셈블리를 데리고 함께 아래로 운동한다. 이때 추출 실린더, 하부 피스톤과 탄성 어셈블리는 운동 속도가 서로 같다. 차단소자가 상기 위치한정부재인 강성 위치한정 캠의 상부면인 상부 스토핑면과 부딪으면 제2 운동이 시작되며, 이때 하부 피스톤과 탄성 어셈블리는 위치한정부재에 의해 차단되어 운동 속도가 감소되거나 또는 완전히 정지되는 반면, 추출 실린더는 여전히 계속 아래로 운동하며, 즉 하부 피스톤과 추출 실린더는 상대적으로 운동하게 된다. 추출 실린더가 하부 피스톤에 대해 운동하고 양자의 상대적인 위치의 상부 한계위치까지 도달한 경우, 다시 말해 하부 피스톤의 상단면과 추출 실린더의 상단면이 기본적으로 가지런하게 될 때, 음료 양조 구동 유닛에 의해 지속적으로 구동되어 추출 실린더는 하부 피스톤과 함께 아래로 추동된다. 이로써, 탄성 어셈블리 중의 상기 차단소자의, 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입한 호형면 부분이 위치한정 캠에 의해 부분적 또는 전체적으로 반경방향 관통공으로 압입되고, 차단소자는 탄성소자와 위치한정 캠의 협동 작용으로 반경방향으로 전체적으로 변위하여, 추출 실린더와 하부 피스톤은 위치한정 캠의 저항을 돌파하여 제3 운동이 발생하도록 함께 계속 하향 운동을 한다. 물론, 탄성소자의 작용으로 제3 운동 과정에서 차단소자와 위치한정부재 사이에는 마찰이 발생하며, 이때 차단소자가 받는 저항력은 제1 운동 과정에서 받는 저항력보다 크다. 추출 실린더와 하부 피스톤이 함께 진행하는 제3 운동 과정에서, 찌꺼기 배출부재가 하부 피스톤의 상부면에 있는 음료 찌꺼기를 제거한다.

후속되는 운동 과정은 위치한정 캠의 형태에 따라 다르다. 여기서 위치한정 캠은 높이가 다름에 따라 두 가지 형태가 존재하며, 위치한정 캠의 첫 번째 형태는 위치한정 캠의 높이가 충분히 높은 형태, 다시 말해 추출 실린더와 하부 피스톤이 탄성 어셈블리와 함께 운동하여 최저점까지 도달해도 위치한정 캠의 하부면에는 도달하지 않는 형태이다. 위치한정 캠의 두 번째 형태는 위치한정 캠의 높이가 작은 형태, 다시 말해 추출 실린더와 하부 피스톤이 탄성 어셈블리와 함께 운동할 때 먼저 위치한정 캠의 하부면에 도달한 후 계속 운동해야만 최저점에 도달하는 형태이다. 여기서, 위치한정 캠을 2개의 스토핑면을 구비하는 것으로 이해될 수 있으며, 다시 말해 위치한정 캠의 상부면이 상부 스토핑면이고 하부면이 하부 스토핑면이다. 스토핑면의 최대 외경은 바로 위치한정 캠의 최대 외경이며, 탄성 베이스의 내측 원기둥 구멍의 직경은 상기 위치한정 캠의 최대 외경보다 크다.

위치한정 캠의 첫 번째 형태에 대하여, 추출 실린더와 하부 피스톤이 함께 제3 운동을 진행하여 최저점까지 운동한 후, 차단소자의, 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내에 진입한 호형면 부분은 위치한정 캠에 의해 부분적 또는 전체적으로 반경방향 관통공으로 압입된다. 이때 추출 실린더, 하부 피스톤과 탄성 어셈블리는 최저점에 도달하여 정지 상태가 되며, 차단소자와 위치한정부재 사이에는 마찰력이 존재한다. 추출 실린더가 구동 유닛의 구동하에 위로 운동하기 시작하면 제4 운동이 발생하며, 이때 하부 피스톤의 운동은 위치한정 캠의 차단에 의해 속도의 증가가 느리거나 또는 여전히 완전히 정지되어 있는 반면, 추출 실린더는 여전히 빠른 속도로 계속 위로 운동하므로, 하부 피스톤과 추출 실린더는 상대적으로 운동하게 된다.

위치한정 캠의 두 번째 형태에 대하여, 추출 실린더와 하부 피스톤이 함께 제3 운동을 진행하여 위치한정 캠을 통과하고 위치한정 캠의 하부면인 하부 스토핑면의 아래에 도달할 때까지 운동한다. 이때 차단소자는 위치한정부재의 차단에서 벗어나므로 탄성소자의 작용력에 의해 초기 위치로 복원하며, 다시 말해 호형면 부분이 상기 내측 원기둥 구멍 내로 압입된다. 추출 실린더, 하부 피스톤과 탄성 어셈블리는 계속 이러한 상태로 운동하여 최저점까지 도달한 후 정지 상태가 된다. 추출 실린더가 위로 운동하여 차단소자가 위치한정부재인 강성 위치한정 캠의 하부면인 하부 스토핑면과 접촉할 때 제4 운동이 시작된다. 이때 하부 피스톤의 운동은 위치한정 캠의 차단에 의해 운동 속도가 저하되거나 또는 완전히 정지되는 반면, 추출 실린더는 여전히 계속 위로 운동하고, 하부 피스톤과 추출 실린더는 상대적인 운동이 발생한다.

상술한 어떤 형태의 위치한정 캠이든, 추출 실린더가 하부 피스톤에 대해 운동하여 양자의 상대적인 위치의 하부 한계위치까지 도달할 때, 다시 말해 추출 실린더의 용적이 최대가 될 때, 일반적으로 이때는 분말을 충진할 수 있다. 위치한정 캠의 첫 번째 형태에 대하여, 충진이 완료된 후, 음료 양조 구동 유닛에 의해 구동되어, 추출 실린더는 하부 피스톤과 탄성 어셈블리를 구동하여 위치한정 캠의 저항을 극복하여 함께 위로 운동할 수 있으며, 즉 제5 운동을 진행한다.

위치한정 캠의 두 번째 형태에 대하여, 충진이 완료된 후, 음료 양조 구동 유닛에 의해 구동되어 추출 실린더와 하부 피스톤은 함께 위로 추동함으로써, 차단소자의, 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내에 진입한 호형면 부분이 위치한정 캠에 의해 부분적 또는 전체적으로 반경방향 관통공으로 압입되도록 한다. 이로써, 차단소자는 탄성소자와 위치한정 캠의 작용으로 전체적인 변위를 구현하여, 추출 실린더와 하부 피스톤은 위치한정 캠의 저항을 돌파하고 제5 운동을 진행하여 함께 계속 위로 운동할 수 있다. 추출 실린더가 하부 피스톤과 탄성 어셈블리를 데리고 제5 운동을 진행하는 과정에서, 이들 3자는 위치한정 캠을 통과하고 위치한정 캠을 벗어난다. 차단소자가 위치한정 캠을 벗어나면, 차단소자는 탄성소자의 탄성력을 받아 초기 위치로 복원하며, 다시 말해 차단소자의 호형면 부분은 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입하고, 추출 실린더는 하부 피스톤과 탄성 어셈블리를 구동하여 함께 위로 운동하여 상부 피스톤과 함께 추출 챔버을 형성함으로써 커피 추출을 구현한다. 음료가 추출된 후, 다음 사이클이 진행되며, 추출 실린더는 하부 피스톤을 구동하여 함께 아래로 제1 운동을 진행한다. 탄성 어셈블리와 위치한정장치의 맞춤 결합을 통해, 하부 피스톤이 음료 찌꺼기를 점차적으로 양조 챔버로부터 밀어내는 동작, 또는 하부 피스톤과 추출 실린더를 분말 투입 위치로 복원시키는 동작을 구현할 수 있다. 여기서, 탄성 어셈블리와 위치한정장치 이들 양자를 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리라고 칭한다. 여기서, 탄성소자의 탄성 작용으로 인해, 차단소자가 위치한정부재에게 받는 추력이 탄성소자에게 받는 탄성력보다 크면, 차단소자는 바깥측으로 반경방향의 탄성 변위가 발생하며, 차단소자와 탄성소자 사이의 탄성력은 탄성부재의 파라미터를 통해 제어될 수 있다. 반경방향 관통공의 직경은 차단소자의 윤곽의 최대 외경이상 이므로, 차단소자는 반경방향 관통공 내에서 이동할 수 있다.

일부 바람직한 실시형태에서, 위치한정 캠은 상술한 위치한정 캠의 두 번째 형태를 선택하며, 다시 말해 상부 스토핑면과 하부 스토핑면을 포함한다. 바람직하게, 상기 상부 스토핑면과 하부 스토핑면은 뿔형면이고, 뿔형면과 차단소자는 서로 접하도록 매끄럽게 맞춤 결합되어 접촉한다. 이와 같이 설치하면 원뿔형면과 차단소자가 맞춤 결합되어 마모가 더 작아지고, 또한 원뿔형면의 각도를 변경함으로써 탄성 어셈블리의 구동력을 변경할 수 있으므로 조절과 제어가 편리하다는 장점이 있다.

위치한정 캠의 사용 수명을 향상시키기 위하여, 추출 실린더가 하부 피스톤과 탄성 어셈블리를 구동하여 발생하는 상술한 제3 운동 또는 제5 운동 과정에서의 차단소자와 위치한정부재 사이의 마찰력을 감소할 수 있다. 바람직하게, 상기 위치한정 캠의 상부 스토핑면과 하부 스토핑면 사이의 일부의 기둥면은 오목형 곡면이다. 위치한정 캠의 오목형 곡면으로 인해, 차단소자는 탄성소자의 작용하에 부분적 또는 완전히 복원하며, 다시 말해 차단소자의 호형면 부분이 부분적 또는 전체적으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 반경방향으로 진입하여, 차단소자와 위치한정부재 사이의 마찰과 탄성 어셈블리의 구동 에너지 소모를 감소시킨다.

탄성 베이스의 내면에는 위치한정부재의 외면과 서로 마주하는 내측 원기둥 구멍이 형성되며, 그 직경은 상기 위치한정부재의 최대 외경보다 크다. 다수의 반경방향 관통공은 탄성 베이스의 원주방향으로 균일하게 개설되고, 다수의 차단소자의, 내측 원기둥 구멍으로 압입된 부분에 의해 구성되는 원은 위치한정부재의 최대 외경보다 작다. 다수의 반경방향 관통공과 차단소자를 설치함으로써 탄성 어셈블리와 위치한정부재 사이의 안정적인 접촉을 확보할 수 있고, 반경방향 관통공은 차단소자와 탄성소자가 반경방향으로 이동하는 공간을 제공한다.

여기서 차단소자는 강성 볼이거나 또는 위치한정부재와 가까운 일단에 호형면 부분이 형성된 강성 기둥체인 것이 바람직하며, 구체적으로 제작 재질은 스테인리스 강인 것이 바람직하다. 구형 또는 호형면의 구조는 위치한정부재의 상부 스토핑면 또는 하부 스토핑면과의 접촉 시에 경사면과의 매끄러운 맞춤 결합을 구현하여 부품 사이의 마모를 감소시킬 수 있다.

일부 실시형태에서, 탄성소자는 스프링이며, 스프링의 일단은 직접 또는 간접적으로 하부 피스톤의 내벽과 가압적으로 접촉하고, 타단은 차단소자에 있어서 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단을 받쳐주며, 스프링은 압력을 받아 차단소자가 부분적으로 탄성 베이스의 내측 원기둥 구멍 내로 압입되도록 한다. 상기 탄성 베이스는 상기 하부 피스톤의 내측 원기둥형의 표면에 고정 장착되고, 스프링의 외단은 하부 피스톤의 내측 원기둥형의 표면을 받쳐주며, 타단은 차단소자에 있어서 상기 내측 원기둥 구멍과 멀어지는 일단인 외단을 받쳐준다.

탄성소자는 일부 실시형태에서 탄성 클램프 링인 것이 바람직하다. 탄성 클램프 링은 개구된 고리일 수 있으며, 다수의 차단소자의 외단을 받쳐주어 다수의 차단소자로 하여금 이들 각각을 수용하는 반경방향 관통공의 내단과 접촉하고 부분적으로 상기 내측 원기둥 구멍의 내면으로부터 돌출되도록 한다. 탄성 베이스의 외주면에는 내측으로 오목하게 들어간 원주방향 오목홈이 형성되어 있고, 원주방향 오목홈은 탄성 클램프 링을 수용하도록 구성되고, 반경방향 관통공은 원주방향 오목홈 내에 형성된다. 원주방향 오목홈에 장착된 탄성 클램프 링은 차단소자를 반경방향 관통공 내에 위치한정한다. 탄성 베이스의 외주면에는 축방향 키홈이 개설되어 있으며, 축방향 키홈은 액체 배관을 통과시키기 위한 것이다. 바람직하게, 상기 탄성 베이스의 축방향 키홈의 양측 수직면은 바깥측으로 연장되어 탄성 베이스의 외면으로부터 돌출되어 리테이닝 플랜지를 형성한다.

일반적으로, 음료기의 적용 장소 등의 원인으로, 다양한 음료 분말과 매칭하기 위하여, 추출 실린더와 상하부 피스톤의 구멍은 직경이 일치하지 않을 수 있다. 탄성 어셈블리의 사이즈가 일정한 경우, 탄성 어셈블리의 조립과 탈착을 편리하게 하기 위하여, 상기 탄성 어셈블리와 하부 피스톤 사이에 스토핑 탄성 베이스를 추가 설치할 수 있으며, 스토핑 탄성 베이스를 통해 상기 탄성 어셈블리를 상기 하부 피스톤의 내부 공간에 간접적으로 장착한다. 이와 같이, 탄성 어셈블리의 사이즈가 일정한 경우, 스토핑 탄성 베이스 만을 변경시키면, 동일한 사이즈의 탄성 어셈블리를 다양한 음료기에 적용하는 것을 구현할 수 있다. 상기 스토핑 탄성 베이스는 2개의 반기둥체가 폐합되어 형성된 중공의 원기둥 구조체일 수 있으며, 중공의 원기둥 구조체에는 탄성 어셈블리와 서로 매칭되고 탄성 어셈블리를 수용하는 챔버가 형성되며, 2개의 반기둥체를 폐합하여 고정함으로써, 탄성 어셈블리를 하부 피스톤의 내부 공간에 고정한다. 스토핑 탄성 베이스는 탄성 어셈블리의 원주방향 롤링과 축방향 이동을 제한한다. 상기 스토핑 탄성 베이스는 2개의 반기둥체가 힌지 결합으로 폐합되어 형성되는 것이 바람직하다. 힌지 결합 구조는 간단하고 유연하며, 탄성 어셈블리, 스토핑 탄성 베이스와 하부 피스톤의 조립과 탈착이 편리하다.

또한, 상기 위치한정부재는 회전 가능하게 상기 위치한정부재 베이스에 장착된다. 위치한정부재와 위치한정부재 베이스 사이에는 축방향과 반경방향의 틈새가 형성되어, 위치한정부재가 음료 양조 유닛의 하부 피스톤 상의 탄성 어셈블리와 접촉하는 과정에서 위치한정부재가 위치한정부재 베이스에 대해자가 적응적으로 회전할 수 있도록 보장한다. 고정 장착하는 조립 방식과 비교하여, 위치한정부재와 위치한정부재 베이스를 조립할 때에 적합한 틈새를 설계하면 위치한정부재가 일정한 회전 자유도를 유지하면서 상기 프레임의 위치한정부재 베이스에 장착되도록 한다. 탄성 어셈블리가 축방향으로 이동하여 위치한정부재와 접촉하는 경우, 위치한정부재는 탄성 어셈블리의 추력을 받아 매번 미세하게 회전하며, 비록 회전 각도는 매우 작으나, 이는 매번 접촉시의 마찰 위치를 변경시키며, 즉 매번 마찰되는 위치가 모두 지난번에 마찰된 위치와 다르다. 이에 따라, 위치한정부재는 차단소자에 의해 동일한 위치가 계속 마모되지 않도록 할 수 있다. 검증 결과, 이는 위치한정부재의 사용 수명을 현저히 향상시킬 수 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위하여 음료 양조장치를 제공한다. 이는 프레임, 상부 피스톤, 추출 실린더, 하부 피스톤 및 구동 주축을 포함한다. 상부 피스톤은 직접 또는 간접적으로 프레임에 고정되고; 구동 주축은 회전 가능하게 프레임에 지지되며; 추출 실린더는 구동 주축에 장착되고; 하부 피스톤은 추출 실린더 내에 장착된다. 구동 주축의 구동하에, 상부 피스톤과 하부 피스톤은 상기 추출 실린더를 폐쇄하여 추출 챔버를 형성할 수 있다. 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동에는 상하부 한계위치가 설정된다. 또한, 음료 양조장치에 있어서, 본 발명의 상술한 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리를 더 포함하며, 상기 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리의 위치한정부재 베이스는 프레임의 하단에 장착된다. 이와 같은 음료 양조장치는 구조가 간단하고, 신뢰성이 높으며, 사용 수명이 길다.

통상적인 경우, 추출 실린더에 대해 하부 피스톤이 위로 이동하는 한계위치는, 하부 피스톤의 저부에 형성된 플랜지와 위치한정 고리의 맞춤 결합에 의해 한정된다. 본 발명에서, 상기 하부 피스톤의 중공의 원기둥 축의 주면에는 위치한정 버클을 장착하기 위한 장착 구멍이 더 형성될 수 있으며, 위치한정 버클이 상기 하부 피스톤의 외주면으로부터 돌출된 부분은 위치한정 플랜지를 형성한다. 위치한정 플랜지는 추출 실린더의 저부 단면에 저항함으로써, 하부 피스톤이 추출 실린더와의 상대적인 운동의 상부 한계위치에 위치하도록 하여, 하부 피스톤이 위로 추출 실린더를 벗어나는 것을 방지한다. 나아가, 위치한정 버클은 상기 장착 구멍에 삽입되어 상기 탄성 어셈블리를 고정시킨다. 위치한정 버클과 장착 구멍을 사용함으로써, 상기 탄성 어셈블리를 하부 피스톤의 내부 공간에 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 추출 실린더에 대해 하부 피스톤이 위로 이동하는 한계위치를 한정할 수 있으며, 구조가 간단하고 조립과 탈착이 쉬우며, 위치한정 버클이 탄성을 가지므로 장착과 하부 피스톤으로부터 분리하기 용이하다.

종래기술과 비교하여, 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과가 있다.

(1) 본 발명에 따른 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리는 반경방향으로 이동 가능한 차단소자를 포함하고, 차단소자는 위치한정부재와 맞춤 결합되어 하부 피스톤의 스토핑을 구현한다. 종래의 찌꺼기 추진 및 복원 구조체에 비해, 구조가 간단하다. 또한, 차단소자는 탄성소자의 탄성력에 의해 제어되어 압축되거나 원 상태로 복원되며, 이러한 기계적 구조는, 연성 재질 자체의 압축과 복원에 비해, 내마모성과 작동 신뢰성이 향상된다. 또한 탄성소자의 탄성력을 제어함으로써 차단소자의 구동력을 제어 가능하도록 할 수 있다.

(2) 위치한정부재에는 상하부 스토핑면이 형성되고, 이들은 각각 찌꺼기 추진 포인트와 복원 포인트에 대응되도록 구성될 수 있으며, 스토핑면은 원추면이고 강성의 차단소자와 서로 접하도록 접촉하므로, 확실하게 맞춤 결합되고 부품의 마모가 작다. 원추면의 각도를 조정함으로써 탄성 어셈블리의 구동력을 변경시킬 수 있다. 위치한정부재 본체의 중간부는 오목면을 가진 곡면이므로, 강성의 차단소자가 위치한정부재 본체를 통과할 때 어느 정도로 복원할 수 있어, 탄성 어셈블리가 통과할 때에 받을 마찰 저항력이 떨어져, 구동 에너지 소모와 강성 부재의 마모를 감소시킨다.

(3) 위치한정부재는 일정한 회전 자유도를 유지하면서 상기 프레임의 위치한정부재 베이스에 장착되어, 차단소자가 위치한정부재와 접촉하는 경우, 일정한 추력하에 자가 적응적으로 회전하여 마찰 위치가 변화할 수 있으므로, 위치한정부재는 스틸 볼에 의해 동일한 위치가 지속적으로 마모되지 않을 수 있어, 수명이 향상된다.

(4) 2개의 반기둥체로 형성된 스토핑 탄성 베이스를 사용하여, 탄성 어셈블리의 축방향과 원주방향에서의 위치한정을 구현한다. 종래의 억지끼움 결합 또는 나사 등으로 탄성 어셈블리를 하부 피스톤에 고정하는 것에 비해, 구조가 간단하고 확실하며, 장착하기 편리하고 빠르다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 탄성 어셈블리의 조립도와 분해도이며, 도 1A는 탄성 어셈블리의 조립도이고, 도 1B는 탄성 어셈블리의 분해도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 탄성 어셈블리와 위치한정부재의 분해도와 단면도이며, 도 2A는 탄성 어셈블리와 위치한정부재의 분해도이고, 도 2B는 탄성 어셈블리와 위치한정부재의 단면도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 탄성 어셈블리의 탄성 베이스의 구조 개략도이다.
도 4는 실시예 1에 따른 탄성 어셈블리와 스토핑 탄성 베이스 및 하부 피스톤의 조립 투시도이다.
도 5는 실시예 1에 따른, 커피분말을 추출 실린더에 충진하는 단계에서의 커피머신 양조장치의 단면도이다.
도 6은 커피 양조 과정에서 밀폐된 추출 챔버를 구비한 양조장치의 단면도이다.
도 7은 추출 챔버를 열고 하부 피스톤이 찌꺼기 추진을 시작한 경우의 양조장치의 단면도이다.
도 8은 커피 찌꺼기가 추출 실린더로부터 밀려난 경우의 양조장치의 단면도이다.
도 9는 찌꺼기 배출 과정에서 탄성 어셈블리의 스틸 볼이 반경방향으로 이동하여 위치한정 캠 본체를 통과한 경우의 단면도이다.
도 10은 커피 찌꺼기가 찌꺼기 배출부재에 의해 완전히 제거된 경우의 양조장치의 단면도이다.
도 11은 하부 피스톤이 준비 상태로 복원된 경우의 양조장치의 단면도이다.
도 12는 충진 상태에서의 양조장치의 사시도이다.
도 13은 추출 실린더가 최저 위치에 있는 경우의 양조장치의 사시도이다.
도 14는 탄성 어셈블리 내의 스틸 볼이 반경방향으로 이동하여 위치한정 캠 본체를 통과한 경우의 단면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 실시예 2에 따른 스토핑 탄성 베이스의, 전개 및 폐합 상태에서의 구조 개략도이다.
도 16은 실시예 2에 따른 위치한정 버클의 구조 개략도이다.
도 17a는 실시예 2에 따른 위치한정 버클, 스토핑 탄성 베이스, 탄성 어셈블리 및 하부 피스톤의 분해도이고, 도 17b는 실시예 2에 따른 위치한정 버클, 스토핑 탄성 베이스, 탄성 어셈블리 및 하부 피스톤의 조립도이다.
도 18a 내지 도 18b는 서로 다른 시야각에서의 실시예 2에 따른 스토핑 탄성 베이스, 하부 피스톤 및 추출 실린더의 조립 개략도이다.
도 19a 내지 도 19b는 실시예 2에 따른 하부 피스톤이 추출 실린더에 대한 축방향 운동의 2개의 한계위치에 위치한 경우의 탄성 어셈블리, 위치한정 버클 및 스토핑 탄성 베이스의 단면 개략도이다.
도 20은 실시예 3에 따른, 탄성소자가 스프링인 양조장치의 부분 단면도이다.
도 21은 실시예 3에 따른, 탄성소자가 스프링인 탄성 어셈블리의 분해도와 하부 피스톤의 개략도이다.
도 22는 실시예 4에 따른, 차단소자가 기둥체인 양조장치의 단면도이다.
도 23은 실시예 4에 따른, 탄성소자가 스프링이고 차단소자가 기둥체인 탄성 어셈블리의 분해도와 하부 피스톤의 개략도이다.
도 24는 실시예 5에 따른, 위치한정 캠이 위치한정 캠 베이스에 대해 일정한 회전 자유도를 유지 가능하게 배치된 경우의 개략도이다.
도 25는 실시예 5에 따른, 스틸 볼이 위치한정부재의 스토핑면과 비동시적으로 접촉한 경우의 개략도와 부분 확대도이다.
도 26은 실시예 5에 따른 위치한정 캠의 마모 흔적의 개략도이다.

이하는 본 발명의 구체적인 실시예이며 도면을 결합하여 본 발명의 기술적 방안에 대해 더 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 설명에서 이해해야 할 것은, “상”, “하”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “위”, “아래”, “내”, “외” 등과 같은 용어가 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 나타낸 방위 또는 위치 관계를 토대로 하며, 본 발명을 설명하고 설명을 단순화 하기 위한 것일 뿐이며, 지칭되는 장치 또는 요소가 반드시 특정 방위를 가지고 특정 방위를 위해 구성되고 조작됨을 가리키거나 암시하지 않으므로, 본 발명에 대한 한정으로 이해해서는 안된다.

이하 실시예에서 커피 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리에 대해 설명하며, 구체적으로 아래와 같다.

실시예 1

도 1 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 커피 양조장치는 프레임(14) 내에 유지되는 상부 피스톤(13)을 포함하고, 추출 실린더(10)는 상부 피스톤(13)과 동축으로 장착되고 상부 피스톤(13)에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)의 원기둥형 구멍 내에 장착되고, 마찬가지로 추출 실린더(10)에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 하부 피스톤(8)과 추출 실린더(10)의 상대적인 운동에는 상, 하부 한계위치가 설정되며, 하부 피스톤(8)은 하부 한계위치부재(8a)와 상부 한계위치부재(8b)를 구비한다. 추출 실린더의 원기둥 구멍 내에는, 하부 피스톤(8)을 추출 실린더(10)의 원기둥 구멍 내에 한정하기 위한 단턱면이 형성되어 있다. 이에 따라, 하부 피스톤(8)의 헤드부 단면인 하부 한계위치부재(8a)가 상기 단턱면에 지탱되는 경우가 바로 추출 실린더(10)에 대한 하부 피스톤(8)의 최저 위치인 하부 한계위치에 도달한 경우이다. 하부 피스톤(8)의 밑단의 외주변에는, 하부 피스톤이 위로 추출 실린더의 챔버를 벗어나는 것을 방지하기 위한 상부 한계위치부재(8b)로 작용하는 플랜지가 형성되어 있으며, 하부 피스톤이 추출 실린더에 대한 최고 위치인 상부 한계위치에 위치하는 경우, 당해 플랜지와 추출 실린더의 밑단의 단면이 서로 지탱된다. 추출 실린더(10)는 구동 스크류와 가까운 측에 나사부재가 형성되어 있고, 나사부재는 구동 스크류(15)와 맞물리며, 구동 스크류(15)는 회전 가능하게 프레임(14)에 고정된다. 당해 구동 스크류(15)의 양단에는 샤프트 부싱(16)이 설치되어 있으며, 샤프트 부싱은 프레임(14)에 강성을 가지고 유지된다. 구동 스크류(15)는 구동되어 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전할 수 있으며, 구동 스크류(15)는 회전 과정에서 추출 실린더(10)를 축방향으로 위 또는 아래로 이동시킨다. 본 실시예의 찌꺼기 배출부재(11)는 회전축(11a)을 에워싸고 회전 가능하게 추출 실린더(10)에 고정된다. 커피분말 통로(12)는 회전축(12a)을 에워싸고 회전 가능하게 프레임(14)에 보지된다.

양조장치는 프레임(14)에 장착된 위치한정장치 및 위치한정장치와 세트로 사용되는 탄성 어셈블리를 더 포함하며, 양자의 매칭을 통해, 하부 피스톤(8)의 운동을 차단하는 것 및/또는 하부 피스톤(8)과 추출 실린더(10)의 상대적인 운동을 발생시킴으로써, 찌꺼기 추진 및 커피분말 투입 위치로의 복원을 완성하는 기능을 구현한다. 따라서 양자를 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리로 정의한다. 그 중 위치한정장치는 강성 재질로 제작된 위치한정부재와, 위치한정부재를 장착하기 위한 위치한정부재 베이스를 포함한다. 위치한정부재는 구체적으로 강성 캠이고, 즉 위치한정 캠이다. 위치한정 캠은 높이에 따라 2가지 형태로 나뉘며, 본 명세서의 내용을 줄이기 위한 등의 원인으로, 본 실시예의 위치한정 캠을 발명의 내용 부분에서 언급한 두 번째 형태의 위치한정 캠, 즉 높이가 낮고 상부 스토핑면과 하부 스토핑면을 포함하는 위치한정 캠(4)으로 한다.

도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 위치한정부재 베이스인 캠 베이스(5)는 프레임(14)의 하단에 유지되고, 위치한정 캠(4)은 볼트(7)에 의해 캠 베이스(5)에 확실하게 고정되며, 위치한정 캠(4)과 추출 실린더(10)는 동일한 수직 축선에 위치한다. 본 실시예에서의 위치한정 캠(4)의 상부 스토핑면(4a)과 하부 스토핑면(4b)은 뿔형 면이다.

위치한정장치와 탄성 어셈블리는 세트로 사용되고, 탄성 어셈블리는 도 1A와 같다. 도 1B에 도시한 바와 같이, 탄성 어셈블리는 탄성 베이스(1), 탄성소자인 탄성 클램프 링(2) 및 차단소자인 스틸 볼(3)을 포함한다. 탄성 어셈블리의 바람직한 하나의 실시형태로서, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 탄성 베이스(1)는 고리형이고 위치한정 캠(4)의 외면과 매칭되는 내측 원기둥 구멍(1a)이 형성되어 있다. 3개의 반경방향 관통공은 탄성 베이스(1)의 원주방향을 따라 균일하게 분포된다. 탄성 베이스(1)의 외주면에는 원주방향 오목홈(1d)이 개설되어 있고, 원주방향 오목홈은 C형상이며, 반경방향 관통공은 원주방향 오목홈(1d) 내에 개구된다. 반경방향 관통공의 직경은 스틸 볼(3)의 직경보다 작지 않으므로, 스틸 볼이 반경방향 관통공 내에서 이동할 수 있도록 한다. 본 실시예에서, 반경방향 관통공의 내단, 즉 탄성 베이스(1)의 내측 원기둥 구멍(1a)과 가까운 일단은, 직경이 축소되거나, 또는 제한부재가 설치될 수 있다. 이로써 각 구멍 내단의 직경이 스틸 볼(3)의 직경보다 약간 작도록 하여, 스틸 볼(3)이 탄성 베이스(1)의 내측으로부터 벗어나지 않도록 한다. 탄성 베이스(1)의 내측 원기둥 구멍의 직경은 위치한정 캠(4)의 최대 외경보다 크고, 3개의 스틸 볼이 탄성 베이스(1)의 내측 원기둥 구멍으로 진입한 부분의 최내단으로 구성된 원은 위치한정 캠의 최대 외경보다 작다. 개구를 구비한 탄성 클램프 링(2)은 원주방향 오목홈(1d) 내에 위치하고, 탄성 클램프 링(2)의 작용으로, 각 스틸 볼(3)은 이를 수용하는 구멍의 내단 가장자리에 지탱되고, 각 스틸 볼(3)의 내단이 반경방향으로 내측 원기둥 구멍(1a) 내로 돌입된다.

탄성 클램프 링(2)은 탄성을 가지며, 스틸 볼(3)의 내단이 추력을 받으면, 스틸 볼(3)은 탄성 클램프 링(2)에 저항하여 그 전체가 외측으로 반경방향을 따라 탄성적 이동이 발생할 수 있다. (여기서, 반경방향 관통공은 탄성 클램프 링과 스틸 볼이 반경방향으로 이동할 수 있도록 공간을 제공한다).

차단소자인 스틸 볼(3)은, 하부 피스톤(8)의 운동 과정에서 탄성소자인 탄성 클램프 링(2)의 탄성력 작용으로 일부가 위치한정 캠(4)과 가압적으로 접촉할 수 있거나, 또는 탄성소자인 탄성 클램프 링(2)과 강성 재질로 제작된 위치한정 캠(4)의 공통 작용으로 탄성 베이스(1) 내에서 전체적으로 이동할 수 있으므로, 하부 피스톤을 차단하는 것, 및/또는 하부 피스톤과 추출 실린더를 상대적으로 운동시키는 것을 구현하여, 하부 피스톤이 커피 찌꺼기를 추출 챔버로부터 밀어내는 기능 및 하부 피스톤이 커피분말 투입 위치로 복원하는 기능, 다시 말해 찌꺼기 추진 및 복원 기능을 구현한다. 탄성 어셈블리를 이용하고 위치한정 캠(4)의 상부 스토핑면(4a) 및 하부 스토핑면(4b)에 의한 구동 제한을 통하여, 그리고 탄성 클램프 링(2)의 제어 가능한 탄성 특성을 이용하여, 탄성 어셈블리가 하향 운동과 상향 운동 시에 설정된 위치 사이에서 왕복 전환하도록 함으로써, 찌꺼기 추진 및 복원 기능을 구현한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 위치한정 캠(4)의 구체적인 구조는 아래와 같다. 위치한정 캠(4)의 상단 단면의 바깥 가장자리가 외측으로 경사지여, 경사진 상부 스토핑면(4a)을 형성하고, 위치한정 캠의 하단 단면의 바깥 가장자리가 위로 경사지여, 경사진 하부 스토핑면(4b)을 형성한다. 상, 하부 스토핑면 사이의 부분은 위치한정 캠 본체이다. 상부 스토핑면(4a)의 하단의 바깥 가장자리가 아래로 연장하여 한 구간의 상부 원기둥면(4d)이 형성되고, 하부 스토핑면의 하단의 바깥 가장자리가 위로 연장하여 한 구간의 하부 원기둥면(4e)이 형성된다.

상부 원기둥면과 하부 원기둥면 사이에는 내측으로 오목한 곡면(4c)이 형성되어 있어, 탄성 어셈블리가 위치한정 캠인 위치한정부재 (4)의 본체를 통과할 때에 발생하는 마찰이 감소된다. 물론, 여기서 위치한정 캠은 매끄러운 원기둥체일 수도 있고, 매끄러운 원기둥체의 상, 하 단면은 각각 상부 스토핑면과 하부 스토핑면이다.

이하, 당해 실시예의 탄성 베이스(1)의 구체적인 구조에 대해 설명한다. 도 2A를 결합하여 살펴보면, 탄성 베이스(1)의 C형상의 원주방향 오목홈의 양단 끝 부분의 외주면에는 액체 배관을 통과시키기 위한 키홈(1c)이 축방향으로 개설되어 있고, 키홈(1c)의 양측 수직면이 바깥측으로 연장되어 탄성 베이스의 외면으로부터 돌출하여 리테이닝 플랜지(1b)를 형성한다. 도 3과 도 2는 탄성 베이스의 하나의 바람직한 구조를 나타낸다. 탄성 베이스(1)는 위로부터 아래로 차례로 뿔대(1e), 제1 원뿔대(1f) 및 제2 원뿔대(1g)를 포함한다. 제1 원뿔대(1e)는 제2 원뿔대(1g)의 위에 위치하고, 외경이 제2 원뿔대(1g)의 외경보다 작다. 뿔대(1e)는 제1 원뿔대(1f)의 위에 형성되고, 뿔대(1e)의 큰 단의 외경은 제1 원뿔대(1f)의 외경과 같다. 이러한 구조의 탄성 베이스(1)는, 개구를 구비한 탄성 클램프 링(2)의 장착에 유리하고, 장착이 용이하다. 뿔대(1e), 제1 원뿔대(1f) 및 제2 원뿔대(1g)의 내면에는 위치한정 캠(4)의 외면과 마주하는 내측 원기둥 구멍(1a)이 형성되어 있다. 제1 원뿔대(1e)의 밑단에서 제2 원뿔대(1g)와 인접한 위치에는 원주방향에서 바깥측으로 개구된 오목홈(1d)이 형성되어 있다. 오목홈은 원주방향으로 폐쇄되지 않고, 오목홈의 양단은 키홈(1c)의 양측 근처에서 종료된다. 오목홈(1d)은 탄성 클램프 링(2)을 수용하고, 탄성 클램프 링(2)은 제1 원뿔대(1f)와 제2 원뿔대(1g) 사이의 경계부에 위치한다.

제1 원뿔대(1f)와 제2 원뿔대(1g)의 경계면에서, 반경방향 관통공이 오목홈(1d)을 반경방향으로 관통한다. 반경방향 관통공의 직경은 오목홈의, 탄성 베이스의 축방향에서의 사이즈보다 크다. 탄성 베이스(1)는, 뿔대(1e)와 제1 원뿔대(1f)의 내면에서 공통으로 형성되는 간헐적으로 배치된 스틸 볼 홀더(1h)와 반경방향 스포크(1i)를 더 포함하며, 제2 원뿔대(1g)의 원기둥 내면에서는 위치한정 캠(4)의 외주면과 맞춤 결합되는 내측 원기둥 구멍(1a)이 형성되어 있다.

탄성 어셈블리는 스토핑 탄성 베이스(6)를 통해 하부 피스톤(8)의 내부 공간에 동축으로 고정된다. 스토핑 탄성 베이스(6)는 탄성 어셈블리와 매칭되고 탄성 어셈블리를 수용하는 챔버를 구비한다. 도 4 및 도 5를 살펴보면, 스토핑 탄성 베이스(6)의 내주에는 탄성 클램프 링(2)과 서로 마주하고 탄성 클램프 링(2)이 직경 증가 시 이동하는 공간을 제공하는 고리형 홈이 형성된다. 탄성 베이스(1)의 리테이닝 플랜지(1b)는 스토핑 탄성 베이스(6)에 삽입 결합되고, 리테이닝 플랜지(1b)는 스토핑 탄성 베이스(6)의, 액체 배관을 통과시키는 오목홈 부위의 원주면에 접촉하여 지탱된다.

일반적인 고정 방식 예를 들어 나사 고정을 통해, 탄성 어셈블리가 스토핑 탄성 베이스(6)를 통해 하부 피스톤에 고정되는 것을 구현할 수 있다.

통상적인 경우, 음료기의 적용 장소 등의 원인으로, 다양한 음료 분말 수량과 매칭시키기 위하여, 추출 실린더와 상하부 피스톤의 구멍 직경은 일치하지 않을 수 있다. 탄성 어셈블리의 사이즈가 일정한 경우, 탄성 어셈블리의 조립과 탈착이 편리해지도록, 탄성 어셈블리와 하부 피스톤(8) 사이에 스토핑 탄성 베이스(6)를 추가 설치하며, 스토핑 탄성 베이스(6)를 통해 상기 탄성 어셈블리를 상기 하부 피스톤의 내부 공간에 간접적으로 장착한다. 이로써, 탄성 어셈블리의 사이즈가 일정한 경우, 스토핑 탄성 베이스(6) 만을 변경시킴으로써 동일한 사이즈의 탄성 어셈블리를 다양한 음료기에 적용할 수 있다.

위에서 양조장치의 기본적인 부품을 소개하였다. 이하 작동 과정을 통해 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리의 작동 원리를 설명한다.

도 5는 양조장치의 충진 위치를 나타낸다. 이때 추출 실린더(10)는 준비(READY) 위치에 위치하고, 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)의 최저 위치에 위치하며, 탄성 어셈블리는 위치한정 캠(4)의 하부 스토핑면(4b)의 하면에 위치한다. 스틸 볼(3)과 하부 스토핑면(4b)은 서로 접하도록 접촉된다. 하부 피스톤(8)의 하부 한계위치부재(8a)는 추출 실린더(10) 구멍 내의 단턱면에 접촉하여 지탱되며, 추출 실린더(10)의 하단을 폐쇄하여 추출 챔버를 형성한다. 찌꺼기 배출부재(11)는 추출 실린더(10)의 안쪽 위치에 위치하며, 커피분말(9)은 커피분말 통로(12)로부터 추출 실린더의 원형 구멍 내로 투입된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 구동 스크류(15)가 시계방향으로 회전하여 추출 실린더(10)를 위로 축방향으로 이동시키며(즉, 발명의 내용 부분에서 설명한 제5 운동), 이때 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)와의 상대적 운동의 하부 한계위치에 위치하며, 추출 실린더(10)에 의해 구동되어 함께 축방향을 따라 위로 이동한다. 추출 실린더(10)의 축방향에서의 이동력이 탄성 어셈블리에 의한 저항력보다 크므로, 탄성 어셈블리의 스틸 볼(3)이 탄성 클램프 링(12)의 탄성 작용에 의해 반경방향으로 이동하여 위치한정 캠(4)을 통과하고, 추출 실린더(10)가 상부 피스톤(13)에 의해 밀폐될 때까지 계속 위로 이동한다. 이때, 커피분말(9)은 상부 피스톤(13)에 의해 가압되고, 밀폐된 추출 챔버가 형성되어 커피가 제작된다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 커피 제작이 완료되면, 구동 스크류(15)는 시계반대방향으로 회전하여, 추출 실린더(10)를 축방향으로 아래로 이동시키며, 상부 피스톤(13)이 추출 실린더(10)를 벗어나, 추출 실린더(10)의 상단은 개방 상태가 된다. 하부 피스톤(8)과 추출 실린더(10)는 이때 함께 축방향을 따라 아래로 이동한다(즉 발명의 내용 부분에서 설명한 제1 운동). 하부 피스톤(8) 하단의 탄성 어셈블리 상의 스틸 볼(3)이 위치한정 캠(4)의 상부 스토핑면(4a)과 접촉할 때이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 추출 실린더(10)는 계속 축방향으로 아래로 이동하고, 이때 하부 피스톤(8)과 추출 실린더(10)의 상대적인 축방향 운동에 의한 마찰력이 탄성 어셈블리에 의한 저항력(즉 스틸 볼(3)에 대한 탄성 클램프 링(2)의 탄성력)보다 작으므로, 상부 스토핑면(4a)이 스틸 볼(13)을 막아 하부 피스톤(41)이 추출 실린더(43)를 따라 함께 아래로 이동하는 것을 제한하며, 이때 발명의 내용 부분에서 설명한 제2 운동이 시작된다. 이때 추출 실린더(10)는 계속 축방향으로 아래로 이동하고, 하부 피스톤과 추출 실린더는 상대적인 운동이 발생하며, 양조 챔버 내의 커피분말이 밀려 나온다.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 구동 스크류(15)는 계속 시계반대방향으로 회전하여, 추출 실린더(10)는 계속 축방향을 따라 아래로 이동한다. 하부 피스톤(8)이 마침 추출 실린더(10)와의 상대적인 축방향 이동의 상부 한계위치에 위치하면, 하부 피스톤(8)의 상부 한계위치부재는 추출 실린더(10) 하부의 단면에 접촉하여 지탱되며, 추출 실린더의 상단은 피스톤의 상단과 거의 가지런하다. 이때, 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)에 의해 구동되어 함께 축방향으로 아래로 이동하며, 제3 운동이 시작된다. 추출 실린더가 축방향으로 하향 이동하는 힘이 탄성 어셈블리에 의한 스토퍼링 힘보다 크므로, 탄성 어셈블리 상의 스틸 볼(3)은 반경방향으로 이동하게 되어(탄성 어셈블리 상의 스틸 볼(3)이 반경방향 관통공을 따라 바깥측으로 탄성 클램프 링(12)을 밀어 반경방향에서 이동한다), 위치한정 캠(4)의 본체를 통과하는 과정에서 위치한정 캠(4)과 서로 접하는 마찰 운동을 진행하되, 탄성 어셈블리의 스틸 볼(13)이 위치한정 캠(4)의 하부 스토핑면(4b)의 하면까지 이동할 때까지 통과한다. 이때 커피분말(9)은 찌꺼기 배출부재(11)에 의해 회전하면서 추출 실린더(10)로부터 긁어 제거된다. 여기까지, 도 10에 나타낸 바와 같이, 양조장치의 찌꺼기 추진과 배출 동작이 완료된다. 추출 실린더(10)는 양조장치(4)의 최하단까지 도달하고, 스틸 볼(13)은 탄성 클램프 링(12)의 탄성 작용으로 초기 위치로 리턴한다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 구동 스크류(15)는 시계방향으로 회전하여, 추출 실린더(10)를 축방향으로 상향 이동시킨다. 이때, 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)의 상단에 위치하고, 하부 피스톤(8)의 탄성 어셈블리 상의 스틸 볼(3)은 위치한정 캠(4)의 하부 스토핑면(4b)에 의해 제한된다. 추출 실린더(10)가 축방향으로 상향 이동하는 경우, 즉 제4 운동이 발생하는 경우, 하부 피스톤(8)은 위치한정 캠(4)에 의해 차단되어 속도의 증가가 느리거나 또는 정지 상태를 유지하여 추출 실린더(10)를 따라 함께 동기적으로 이동하지 않는 반면, 추출 실린더는 여전히 빠른 속도로 계속 위로 운동하므로, 하부 피스톤과 추출 실린더 사이에는 상대적인 운동이 발생한다. 하부 피스톤(8)의 하부 한계위치부재(8a)가 추출 실린더(10)의 구멍 내의 단턱면에 접촉하여 지탱되면, 하부 피스톤은 추출 실린더와의 상대적인 운동의 하부 한계위치에 위치하며, 구동 스크류(15)는 회전을 정지하고, 추출 실린더(10)의 축방향 이동이 정지되며, 커피머신의 양조장치는 다시 충진 위치로 복원되고, 당해 양조장치의 충진, 분말 가압, 커피 제작, 찌꺼기 추진, 찌꺼기 배출 및 하부 피스톤 복원을 포함한 전체 동작이 완성된다.

실시예 2

당해 실시예와 실시예 1의 다른 점은 아래와 같다. 도 15a 내지 도 15c 및 17A에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 스토핑 탄성 베이스(6)는 2개의 반기둥체가 힌지결합으로 폐합되어 형성된 중공의 원기둥 구조체이고, 중공의 원기둥 구조체에는 탄성 어셈블리와 매칭되고 탄성 어셈블리를 수용하는 챔버가 형성되어 있다. 힌지결합 구조는 간단하고 유연한다. 물론 2개의 반기둥체를 폐합하는 방식은 힌지결합 구조에 한정되지 않는다. 도 15a 내지 도 15c에 나타낸 바와 같이, 바람직한 스토핑 탄성 베이스(6)의 구체적인 구조는 아래와 같다. 즉, 2개의 반기둥체는 힌지결합부(6g)를 통해 상대적으로 회동할 수 있으며, 2개의 반기둥체가 폐합되어 형성된 상부 구간 원기둥 구멍(6b)과 하부 구간 원기둥 구멍(6e) 사이에는 탄성 어셈블리를 장착하기 위한 챔버(6c)가 존재하고, 챔버(6c)는 탄성 베이스(1)의 외면과 매칭된다. 챔버(6c)는 스토핑 탄성 베이스(6)의 주면에 형성된 고리형 오목홈(6d)을 포함하고, 고리형 오목홈(6d)은 탄성 클램프 링(2)과 대향하여, 탄성 클램프 링(2)이 직경 증가 시 반경방향으로 발생하는 위치 이동을 위해 공간을 제공한다. 상부 구간 원기둥 구멍(6b)의 밑단과 하부 구간 원기둥 구멍(6e)의 상단에는 탄성 베이스(1)의 단면을 위치결정하도록 구성되는 위치결정 단면이 각각 형성되어 있다.

탄성 베이스의 리테이닝 플랜지(1b)는, 스토핑 탄성 베이스(6)의 2개의 반기둥체의 폐합 부위에 형성된 오목홈(6h)에서의, 2개의 반기둥체의 주면(6a)에 접촉하여 지탱되고, 음료 배관을 통과시키고 탄성 베이스(1)의 회동을 제한하는 기능을 공동으로 구현한다.

상부 구간 원기둥 구멍(6b)에는 직경이 상부 구간 원기둥 구멍(6b)의 직경보다 큰 1단의 단턱이 위로 형성되어 있다.

하부 구간 원기둥 구멍(6e)에는 직경이 하부 구간 원기둥 구멍(6e)의 직경보다 큰 윤곽이 아래로 형성되어 있다.

상술한 스토핑 탄성 베이스(6) 자체의 구조를 통해, 스토핑 탄성 베이스(6)는 탄성 어셈블리의 원주방향에서의 회동과 축방향에서의 이동을 제한한다. 당해 구조의 스토핑 탄성 베이스에 의해 스토핑 탄성 어셈블리를 축방향 및 원주방향에서 위치한정하는 것은, 종래의 억지끼움 결합 또는 나사 등에 의해 고정시키는 방식에 비해, 구조가 간단하고 확실하며, 장착하기 편리하고 빠르다.

그리고 스토핑 탄성 베이스(6), 탄성 어셈블리와 하부 피스톤(8)은 위치한정 버클(17)을 이용하여 고정시킨다. 위치한정 버클(17)의 형태는 도 16에 나타낸 바와 같이 버클부, 연결 버클부 및 탄성을 제공하는 연결부를 포함하며, 위치한정 버클(17)은 탄성을 가진다.

도 15a~15B, 도 17a~17B, 도 18a~18B 및 도 19a~19B에 나타낸 바와 같이, 스토핑 탄성 베이스(6)의 외주에는 대칭되는 장착 구멍인 호형 홈(6f)이 원주방향으로 개설되어 있다. 호형 홈의 위치는 탄성 베이스(1)의 제2 원뿔대(1f)를 향하고, 하부 피스톤의 주면에는 상응하게 2개의 호형 홈인 장착 구멍(8c)이 개설되어 있다. 위치한정 버클(17)의 버클부는 호형 홈에 걸림 삽입되어 탄성 베이스(1)를 받쳐주고, 그 탄성을 통해 스토핑 탄성 베이스(6)를 죄어 탄성 어셈블리를 고정한다. 위치한정 버클(17)의, 호형 홈 내에 삽입된 양단 중의 하나는 개구된 형태이다. 추출 실린더(10)의 저부 주면의 양측에는 홈(10b)이 형성되어 있으며, 위치한정 버클(17)은 홈(10b)을 관통하여 추출 실린더(10)의 단면(10a)에 접촉하여 지탱됨으로써 위치한정 플랜지로서 작용한다. 위치한정 버클(17)의 연결부가 스토핑 탄성 베이스(6)와 하부 피스톤(8)의 밑단의 2개의 평행하는 오목홈 내에 삽입됨으로써 위치결정을 구현한다. 위치한정 버클은 도 16에 나타낸 형태에 한정되지 않으며, 예를 들어 연결부는 하부 피스톤의 외주면과 매칭되는 호형일 수도 있으며, 버클부는 하부 피스톤의 장착 구멍에 삽입될 수 있다. 위치한정 버클을 이용하여, 탄성 어셈블리, 스토핑 탄성 베이스(6)와 하부 피스톤(8)의 탈착가능한 고정 연결 방식을 구현하는 동시에, 위치한정 플랜지로 사용하여 하부 피스톤(8)이 위로 추출 실린더(10)를 벗어나는 것을 방지할 수도 있으며, 구조가 간단하고 부품을 절감하며, 확실하게 고정하고, 하부 피스톤을 추출 실린더로부터 분리하기 편리하며, 하나의 부품을 다용도로 사용하고, 구조가 간단하며, 조작이 편리하고 빠르며 유연하다.

실시예 3

본 실시예는 아래와 같은 점에서 실시예 1과 다르다. 도 20 및 21에 나타낸 바와 같이, 탄성 어셈블리는 탄성소자인 스프링(2'), 차단소자인 스틸 볼(3) 및 탄성 베이스(1')를 포함하며, 탄성 베이스(1')에는 원주방향으로 스틸 볼(3)을 장착하기 위한 반경방향 관통공이 형성되어 있고, 원주방향에서 축방향 키홈이 개설되어 있으며, 밑단에는 플랜지(1'a)가 형성되어 있다. 플랜지(1h)는 하부 피스톤(8)의 하단의 홈에 삽입되어, 하부 피스톤이 추출 실린더를 벗어나는 것을 방지하기 위한 스토핑 단면을 형성한다. 탄성 어셈블리는 억지끼움 결합 또는 고정부재를 통해 하부 피스톤(8) 내의 구멍에 장착되어, 스프링(2')은 자유 상태에서 압력을 받아 일단이 하부 피스톤(8)의 내주면에 지탱되고 타단이 스틸 볼(3)을 받쳐주며, 스프링(2')의 작용으로 스틸 볼(3)의 내단은 반경방향 관통공의 내단에 접촉하여 지탱되고, 반경방향으로 탄성 베이스(1')의 내측 원기둥 구멍으로 진입되며, 반경방향 관통공은 내단의 직경이 축소되므로, 스틸 볼이 탄성 베이스(1')의 내부로부터 벗어나는 것을 방지한다.

실시예 4

본 실시예는 아래와 같은 점에서 실시예 3과 다르다. 도 22 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 차단소자는 일단이 호형면인 기둥체(3')이고, 기둥체(3')는 반경방향으로 이동 가능하게 탄성 베이스(1')의 반경방향 관통공 내에 장착되며, 스프링(2')의 일단은 피스톤의 내벽에 접촉하여 지탱되어 기둥체(3')를 반경방향 관통공 내에 고정시키며, 기둥체(3')의 내단은 추력을 받으면 바깥측을 향해 반경방향에서의 탄성적인 위치 이동이 발생한다.

반경방향 관통공의 직경은 기둥체(3')의 최대 직경보다 작지 않으며, 이에 따라 기둥체(3')는 반경방향 관통공 내에서 이동할 수 있다. 반경방향 관통공의 내단(즉, 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단)은 직경이 축소되거나 또는 걸림부가 형성되어 있어, 기둥체의, 내측을 향한 운동이 제한되어 반경방향 관통공을 벗어나지 않는다. 탄성 어셈블리가 하부 피스톤(8)의 내부 구멍에 장착되어, 스프링(2')은 자유 상태에서 압력을 받아, 일단이 하부 피스톤(8)의 내주면에 접촉하여 지탱되고, 타단이 기둥체(3')를 받쳐준다. 스프링의 탄성력 작용으로, 기둥체(3')의 내단은 반경방향 관통공의 내단 가장자리에 접촉하여 지탱됨으로써, 기둥체의 호형면은 반경방향으로 탄성 베이스(1')의 내측 원기둥 구멍 내로 진입하며, 반경방향 관통공은 스프링(2')과 기둥체(3')가 반경방향에서 이동할 수 있도록 공간을 제공한다.

탄성 어셈블리와 하부 피스톤의 고정 방식에 있어서, 예를 들어 억지끼움 결합 또는 나사와 같은, 일반적인 고정 방식을 사용하여 고정을 구현할 수 있으며; 전술한 위치한정 버클(17)을 이용하여 고정을 구현할 수도 있으며, 탈착하기 편리하다. 탄성 어셈블리의 외주면에 대칭되게 2개의 호형 홈이 형성되고, 하부 피스톤의 외주면에 상응하게 호형 홈이 개설되며, 위치한정 버클(17)은 양측으로부터 두 부품의 호형 홈 내에 삽입되어 걸림으로써 탄성 베이스를 긴밀하게 죄며(미도시), 이로써 하부 피스톤(8)과 탄성 어셈블리의 고정을 구현하는 동시에 위치한정부재의 플랜지로서 작용한다.

실시예 5

캠 베이스에 고정 장착된 전술한 위치한정 캠은 운동 과정에서 탄성 어셈블리와 마찰이 발생하며, 마찰 과정에서는 예외없이 마모가 발생한다. 위치한정 캠은 강성적으로 고정되므로, 매번 모두 동일한 위치가 마모된다(도 26에 나타낸 바와 같음). 이들의 재질이 고도의 내마모성 재질이 아닌 이상, 이러한 마모는 의심할 바 없이 위치한정 캠의 사용 수명을 크게 감소시킨다. 그러나 고도의 내마모성 재질은 일반적으로 비용이 높다.

본 실시예는 위치한정 캠의 조립 방식을 최적화함으로써 위치한정 캠과 탄성 어셈블리의 작동 상태를 변경하여 위치한정 캠의 사용 수명을 향상시킨다.

구체적으로, 위치한정 캠(4)과 캠 베이스(5)를 조립할 때, 일부 적절한 틈새를 설계하여, 위치한정 캠이 일정한 자유도를 가지도록 한다. 이에 따라 위치한정 캠과 탄성 어셈블리는 운행 과정에서 매번 마찰되는 위치를 자가 적응적으로 변경할 수 있다. 검증 결과, 이는 위치한정 캠의 사용 수명을 현저히 향상시킬 수 있다.

도면으로부터 알 수 있듯이, 도 24에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 위치한정장치는 캠 베이스(5), 위치한정 캠(4), 고정 볼트(7') 및 고정 너트(7a)를 포함한다. 그 중에서, 위치한정 캠(4)에는 상부 스토핑면(4a), 하부 스토핑면(4b) 및 내측 구멍(AH)이 형성되어 있고, 캠 베이스(5)에는 원기둥(AC), 캠 위치결정면(DF), 볼트 위치결정면(CF), 너트 위치결정면(EF) 및 볼트 장착 구멍(5b)이 형성되어 있다. 위치한정 캠(4)은 축선(R)을 따라 캠 베이스(5)의 원기둥(AC)에 동축으로 장착되고, 위치한정 캠(4)의 하단면(BF)은 캠 베이스(5)의 단면(DF)과 겹친다. 고정 볼트(7')는 볼트 장착 구멍(5b)으로부터 삽입되어 캠 베이스(5)에 장착되고, 고정 볼트(7')의 접시머리 단면(FF)과 캠 베이스(5)의 볼트 위치결정면(CF)은 서로 겹치면서 하나로 조립된다. 고정 너트(7a)는 나사 조립 방식으로 고정 볼트(7')의 나사단에 고정되고, 고정 너트(7a)와 캠 베이스(5)의 너트 위치결정면(EF)은 서로 겹치면서 장착되어, 고정 볼트(7')를 캠 베이스(5)에 고정한다. 고정 볼트(7')의 접시머리 단면(FF)과 캠 베이스(5)의 캠 위치결정면(DF) 사이에는 하나의 공간이 형성되고, 위치한정 캠(4)은 당해 공간 내에 장착된다. 고정 볼트(7')의 접시머리 단면(FF)과 위치한정 캠(22)의 상단면(AF) 사이에는 틈새(61)가 형성되고, 위치한정 캠(22)의 내측 구멍과 캠 베이스(5)의 원기둥(AC) 사이에는 틈새(62)가 형성되어 있으며, 설정된 이들 틈새를 이용하여, 위치한정 캠(4)은 축선(R)을 에워싸고 회전할 수 있다.

당해 위치한정장치를 실시예 1에 적용하고, 기타 각 부품의 운동은 실시예 1과 동일하게 설정한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 커피 추출이 완료된 후, 구동 스크류(15)는 시계반대방향으로 회전하여 추출 실린더(10)를 축방향으로 하향 이동시키며, 이때 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)와 함께 아래로 이동한다. 전술한 바와 같이 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)에 대해 축방향을 따라 왕복 운동을 할 수 있고, 왕복 운동에는 상, 하부 한계위치가 있다. 이때 하부 피스톤(8)은 마침 추출 실린더(10)의 하단에 위치한다. 탄성 어셈블리 상의 스틸 볼(3)은 위치한정 캠(4)의 상부 스토핑면(4a)과 접촉할 때에 위치한정 캠(4)에 하나의 추력(F)을 가한다. 개구된 탄성 클램프 링(2)이 3개의 스틸 볼에 대한 탄성력이 서로 다르므로, 3개의 스틸 볼은 위치한정 캠의 상부 스토핑면과 동시에 접촉하지 않는다(도 25에 나타낸 바와 같음). 이때 3개의 스틸 볼의 일부가 탄성 베이스(1)의 내측 원기둥 구멍 내에 진입하여 위치한정 캠과 근접하는 일단들에 의해 형성된 원의 원심은 캠 베이스(5)의 원기둥의 원심과 일치하지 않으므로, 스틸 볼이 위치한정 캠(4)과 접촉할 때 위치한정 캠(4)에 대한 미세한 토크가 발생한다. 이 토크로 인해 위치한정 캠(4)은 축선(R)을 따라 작은 범위에서 회전하게 되며, 이어서 하부 피스톤(8)은 차단되어 하향 이동을 멈추고, 추출 실린더(10)는 하부 피스톤(8)이 추출 실린더(10)와의 상대적인 축방향 이동의 상부 한계위치에 도달할 때까지 계속 아래로 이동한다(도 8에 나타낸 바와 같음).

도 9에 나타낸 바와 같이, 추출 실린더는 계속 아래로 이동한다. 이때 하부 피스톤(8)과 추출 실린더(10)는 동시에 이동하고, 탄성 어셈블리의 스틸 볼(3)은 반경방향으로 장착 구멍을 따라 탄성 클램프 링(2)을 바깥측으로 밀어내며, 탄성 어셈블리의 스틸 볼(3)은 위치한정 캠(4)의 하부 스토핑면(4b)의 하단으로 이동할 때까지 위치한정 캠(4)과 서로 접하도록 마찰 운동을 한다. 전술한 바와 같이, 위치한정 캠(4)은 스틸 볼(3)과 접촉할 때 작은 범위의 회전이 발생하므로, 이번의 마찰 운동은 그 전번의 마찰 운동과 위치한정 캠에서의 같은 위치에서 일어나지 않는다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 추출 실린더(10)는 이미 양조장치의 최하단까지 도달하고 스틸 볼(3)은 탄성 클램프 링(2)의 탄성 작용으로 초기 위치로 복원하였다. 구동 스크류(15)는 다시 시계방향으로 회전하여, 추출 실린더(10)를 축방향으로 상향 이동시키며, 스틸 볼(3)도 이를 따라 함께 위로 이동한다. 이때 스틸 볼(3)은 위치한정 캠(4)의 하부 스토핑면(4b)과 접촉하여 위치한정 캠(4)에 대해 하나의 추력(F)을 제공하며, 위치한정 캠(4)은 당해 추력(F)의 작용으로 다시 축선(R)을 따라 회전 운동을 하고, 하부 스토핑면(4b)은 스틸 볼(3)을 차단함으로써 하부 피스톤(8)이 추출 실린더(10)와 함께 위로 이동하는 것을 제한한다. 하부 피스톤(8)은 추출 실린더(10)의 상단에 위치하고, 추출 실린더(10)와의 사이에 일정 거리의 위치 이동 공간이 존재한다. 추출 실린더(10)가 축방향으로 상향 이동할 때, 하부 피스톤(8)은 정지 상태를 유지하고, 추출 실린더(10)는 하부 피스톤(8)이 마침 추출 실린더(10)와의 상대적인 축방향 이동의 하부 한계위치에 위치할 때까지(도 11에 나타낸 바와 같음) 계속 상향 이동하며, 추출 실린더가 운행을 멈추면, 이때 양조장치는 한 번의 커피 추출 과정을 완료하고 충진 위치로 복원한다.

위치한정 캠과 캠 베이스가 조립될 때, X축, Y축 및 Z축으로 모두 일정한 자유도를 가지며; 위치한정 캠은 축방향으로 일정 거리만큼 위치 이동할 수 있는 동시에 약간의 외력을 받기만 해도 자유롭게 회전할 수 있다.

탄성 어셈블리가 축방향으로 이동하여 위치한정 캠과 접촉하는 경우, 위치한정 캠은 탄성 어셈블리의 추력의 작용으로 작은 범위에서 회전하게 된다. 비록 회전 각도는 작으나 이는 마찰하는 위치를 변경시키며, 매번 마찰되는 위치가 모두 전번에 마찰된 위치와 다르다.

매번 동일한 위치가 마찰되면 위치한정 캠에 심각한 마모가 초래된다. 이에 대해, 본 발명에서는 매번 운행 시에 마찰되는 위치가 항상 동일하지 않으므로, 위치한정 캠에는 도 26에 나타낸 바와 같은 마모 흔적(4f)이 남지 않으며, 따라서 비용 또는 부품의 수가 증가하지 않고 위치한정 캠의 사용 수명이 현저히 향상된다.

위에서 설명한 실시예는 본 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실천하는 데에 허용되는 필요한 정보를 대표하며, 본 발명을 실천하는 가장 바람직한 방식을 나타냈다. 도면을 토대로 상술한 설명을 읽었다면, 본 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 구상을 이해하고 여기서 특별히 설명하지 않은 이들 구상의 적용을 알게 될 것이다. 이들 구상과 적용이 본 발명의 공개와 후술되는 청구범위의 범위 내에 속한다는 것을 이해해야 한다.

Claims (30)

1. 음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리에 있어서,
   상기 음료 양조장치의 하부 피스톤의 내면에 위치하도록 설치된 탄성 어셈블리 및 상기 탄성 어셈블리와 세트로 사용되는 위치한정장치를 포함하며;
   상기 탄성 어셈블리와 상기 위치한정장치는 서로 매칭되어 상기 하부 피스톤의 차단 및/또는 상기 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동을 구현하도록 구성되며,
   상기 위치한정장치는 강성 재질로 제작된 위치한정부재 및 상기 위치한정부재를 장착하기 위한 위치한정부재 베이스를 포함하며;
   상기 탄성 어셈블리는 탄성소자, 차단소자 및 탄성 베이스를 포함하고, 상기 탄성 베이스는 상기 탄성소자와 상기 차단소자를 수용하고 상기 탄성소자와 상기 차단소자를 상기 하부 피스톤의 내부 공간 내에 고정하기 위한 것이며, 상기 탄성소자는 상기 차단소자의, 상기 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단에 장착되어 상기 차단소자에 탄성력을 제공하며;
   상기 차단소자는 강성 재질로 제작되고, 상기 차단소자는 상기 탄성소자에 의한 탄성력을 받아 상기 하부 피스톤의 운동 과정에서 일부가 상기 위치한정부재와 가압적으로 접촉할 수 있거나, 또는,
   상기 차단소자는 상기 탄성소자와 강성 재질로 제작된 상기 위치한정부재의 공동 작용으로 상기 탄성 베이스 내에서 전체적으로 위치 이동할 수 있으며,
   이로써 상기 하부 피스톤의 차단 및/또는 상기 하부 피스톤과 상기 추출 실린더의 상대적인 운동 발생을 구현하는 것을 특징으로 하는 음료 양조장치의 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 베이스에는 상기 위치한정부재의 외주면과 서로 매칭되는 내측 원기둥 구멍, 및 상기 탄성 베이스의 원주방향으로 개설된 적어도 하나의 반경방향 관통공이 형성되어 있으며,
   상기 차단소자는 반경방향으로 이동 가능하게 상기 탄성 베이스의 상기 반경방향 관통공 내에 장착되고, 상기 차단소자는 상기 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단에 호형면 부분이 형성되고,
   상기 반경방향 관통공의, 상기 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단의 직경이 축소되거나, 또는 상기 반경방향 관통공의, 상기 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단에 제한부재가 설치되므로, 상기 탄성소자로 하여금 상기 차단소자의, 상기 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단을 받쳐주도록 하여, 상기 차단소자의 호형면 부분이 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입되도록 하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 위치한정부재는 강성의 위치한정 캠이며, 상기 위치한정 캠의 외경은 상기 탄성 베이스의 상기 내측 원기둥 구멍에 매칭되는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 위치한정부재는 상부 스토핑면과 하부 스토핑면을 포함하며,
   상기 차단소자가 상기 위치한정부재의 상기 상부 스토핑면 또는 상기 하부 스토핑면과 접촉하면, 상기 하부 피스톤의 축방향 운동이 차단되고, 상기 하부 피스톤과 상기 추출 실린더는 상대적으로 운동하게 되며,
   상기 탄성 어셈블리는 상기 위치한정부재의 상부 스토핑면과 하부 스토핑면 사이에서 왕복 전환하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
5. 제4항에 있어서,
   상기 위치한정부재의 상부 스토핑면과 하부 스토핑면은 뿔형 면인 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 위치한정부재의 상부 스토핑면과 하부 스토핑면 사이는 위치한정부재 본체이고, 위치한정부재 본체의 외면은 기둥면이며, 기둥면의 일부는 오목형 곡면인 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
   상기 탄성 베이스의 내면에 형성된 내측 원기둥 구멍의 직경은 상기 위치한정부재의 최대 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   다수의 반경방향 관통공은 탄성 베이스의 원주방향으로 균일하게 형성된 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
9. 제8항에 있어서,
   상기 차단소자는 강성 볼이거나, 또는
   상기 차단소자는 상기 위치한정부재와 가까운 일단에 호형면 부분이 형성된 강성 기둥체인 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성소자는 스프링이며, 상기 스프링의 일단은 직접 또는 간접적으로 상기 하부 피스톤의 내벽에 가압적으로 지탱되고, 상기 스프링의 타단은 상기 차단소자의, 상기 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단을 받쳐줌으로써, 상기 차단소자의 일부가 상기 탄성 베이스의 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입되도록 하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
11. 제9항에 있어서,
    상기 탄성소자는 탄성 클램프 링인 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
12. 제11항에 있어서,
    상기 탄성 베이스의 외주면에는 내측으로 오목하게 들어간 원주방향 오목홈이 형성되어 있고,
    상기 원주방향 오목홈은 상기 탄성 클램프 링을 수용하도록 구성되며, 상기 반경방향 관통공은 상기 원주방향 오목홈 내에 형성되고, 상기 원주방향 오목홈에 장착된 상기 탄성 클램프 링은 상기 차단소자를 상기 반경방향 관통공 내에 위치한정하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 탄성 베이스에는 원주방향으로 축방향 키홈이 개설되어 있으며, 상기 축방향 키홈은 액체 배관을 통과시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
14. 제13항에 있어서,
    상기 탄성 어셈블리는 스토핑 탄성 베이스를 통해 상기 하부 피스톤에 장착되되,
    상기 스토핑 탄성 베이스는 2개의 반기둥체가 폐합되어 형성된 중공의 원기둥 구조체이며, 2개의 반기둥체가 폐합되어 고정됨으로써, 상기 탄성 어셈블리가 상기 하부 피스톤의 내부 공간에 고정되는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
15. 제14항에 있어서,
    상기 스토핑 탄성 베이스는 2개의 반기둥체가 힌지결합으로 폐합되어 형성된 중공의 원기둥 구조체인 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
16. 제15항에 있어서,
    상기 스토핑 탄성 베이스는 상기 탄성 어셈블리를 수용하는 챔버를 구비하며, 상기 챔버의 양단은 상기 탄성 어셈블리의 축방향 운동을 한정하는 단턱면이며, 상기 탄성 어셈블리의 상기 탄성 베이스의 키홈의 양측 수직면은 바깥측으로 연장되어 상기 탄성 어셈블리의 상기 탄성 베이스의 외면으로부터 돌출되어 리테이닝 플랜지를 형성하며, 상기 리테이닝 플랜지는 상기 스토핑 탄성 베이스의 상기 2개의 반기둥체가 폐합되어 형성된 오목홈에 접촉하여 지탱되어, 공동으로 액체 배관을 통과시키는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
17. 제16항에 있어서,
    상기 스토핑 탄성 베이스의 내주면에는 고리형 오목홈이 개설되어 있고, 상기 고리형 오목홈은 상기 탄성소자와 서로 마주하며 상기 탄성소자가 반경방향으로 이동하는 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
18. 제17항에 있어서,
    상기 2개의 반기둥체의 주면에는 각각 위치한정 버클 장착 구멍이 형성되어 있으며, 상기 위치한정 버클 장착 구멍은 상기 하부 피스톤의 주면에서의 위치한정 버클 장착 구멍과 서로 대응되어, 위치한정 버클로 하여금 상기 위치한정 버클 장착 구멍에 삽입되어 상기 탄성 어셈블리와 상기 하부 피스톤의 고정을 구현하도록 하는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
19. 제1항에 있어서,
    상기 위치한정부재는 상기 위치한정부재 베이스에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리.
20. 음료 양조장치에 있어서,
    프레임, 상부 피스톤, 추출 실린더, 하부 피스톤 및 구동 주축을 포함하며;
    상기 상부 피스톤은 직접 또는 간접적으로 상기 프레임에 고정되고;
    상기 구동 주축은 회전 가능하게 상기 프레임 위에 지탱되며;
    상기 추출 실린더는 상기 구동 주축에 장착되고, 상기 하부 피스톤은 상기 추출 실린더 내에 장착되며;
    상기 구동 주축에 의해 구동되어, 상기 상부 피스톤과 상기 하부 피스톤은 상기 추출 실린더를 폐쇄하여 추출 챔버을 형성할 수 있으며;
    상기 하부 피스톤과 상기 추출 실린더 사이의 상대적인 운동에는 상하부 한계위치가 설정되되,
    상기 음료 양조장치는 상기 제1항 내지 제6항 및 제19항 중 어느 한 항에 따른 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리를 더 포함하며, 상기 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리의 상기 위치한정부재 베이스는 상기 프레임의 하단에 장착되는 것을 특징으로 하는 음료 양조장치.
21. 제20항에 있어서,
    상기 하부 피스톤의 중공의 원기둥 축의 주면에는 위치한정 버클을 장착하기 위한 장착 구멍이 형성되어 있으며, 상기 위치한정 버클에 있어서 상기 하부 피스톤의 외주면으로부터 돌출된 부분은 위치한정 플랜지를 형성하며, 상기 위치한정 플랜지는 상기 추출 실린더의 스토핑 단면에 접촉하여 지탱됨으로써 상기 하부 피스톤이 위로 추출 실린더를 벗어나는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 음료 양조장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 위치한정 버클은 상기 장착 구멍에 삽입되어 상기 찌꺼기 추진 및 복원 어셈블리의 상기 탄성 어셈블리를 고정하는 것을 특징으로 하는 음료 양조장치.
23. 음료 양조장치의 탄성 어셈블리에 있어서,
    상기 탄성 어셈블리는 탄성소자, 차단소자 및 탄성 베이스를 포함하며,
    상기 탄성 베이스는 상기 탄성소자와 상기 차단소자를 수용하고 상기 탄성소자와 상기 차단소자를 상기 음료 양조장치의 하부 피스톤의 내부 공간 내에 장착하도록 구성되며,
    상기 탄성소자는 상기 차단소자의, 상기 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단에 장착되어, 상기 차단소자에 탄성력을 제공하며;
    상기 차단소자는 강성 재질로 제작되되,
    상기 차단소자는 상기 탄성소자로부터 탄성력을 받아 상기 하부 피스톤의 운동과정에서 일부가 상기 음료 양조 유닛의 위치한정부재에 가압적으로 접촉하거나, 또는
    상기 차단소자는 상기 탄성소자와 상기 위치한정부재에 의한 공동 작용으로 상기 탄성 베이스 내에서 전체적으로 위치 이동하며,
    이로써 상기 하부 피스톤의 차단 및/또는 상기 하부 피스톤과 추출 실린더의 상대적인 운동의 발생을 구현하는 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
24. 제23항에 있어서,
    상기 탄성 베이스에는 상기 위치한정부재의 외주면과 서로 매칭되는 내측 원기둥 구멍, 및 상기 탄성 베이스의 원주방향으로 형성된 적어도 하나의 반경방향 관통공이 형성되어 있으며, 상기 차단소자는 반경방향으로 이동 가능하게 상기 탄성 베이스의 반경방향 관통공 내에 장착되고, 상기 차단소자의, 상기 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단은 호형면 부분이고, 상기 반경방향 관통공은 상기 내측 원기둥 구멍과 가까운 일단에 제한부재가 형성되어 있거나 또는 직경이 축소되어, 상기 탄성소자로 하여금 상기 차단소자의, 상기 하부 피스톤의 내벽과 가까운 일단인 외단을 받쳐주도록 하여, 상기 차단소자의 호형면 부분이 반경방향으로 상기 내측 원기둥 구멍 내로 진입되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 차단소자는 강성 볼이거나 또는 위치한정부재와 가까운 일단이 호형면인 강성 기둥체인 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
26. 제25항에 있어서,
    상기 탄성소자는 탄성 클램프 링인 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
27. 제25항에 있어서,
    상기 탄성소자는 스프링인 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
28. 제26항에 있어서,
    상기 탄성 베이스의 외주면에는 내측으로 오목하게 들어간 원주방향 오목홈이 형성되어 있고, 상기 원주방향 오목홈은 상기 탄성 클램프 링을 수용하기 위한 것이며, 상기 반경방향 관통공은 상기 원주방향 오목홈 내에 형성되고, 상기 원주방향 오목홈에 장착된 상기 탄성 클램프 링은 상기 차단소자를 상기 반경방향 관통공 내에 위치한정하는 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
29. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 탄성 베이스의 원주방향으로 축방향 키홈이 개설되어 있으며, 상기 축방향 키홈은 액체 배관을 통과시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.
30. 제29항에 있어서,
    상기 키홈의 양측 수직면은 바깥측으로 연장되어 상기 탄성 베이스의 외면으로부터 돌출되어 리테이닝 플랜지를 형성한 것을 특징으로 하는 탄성 어셈블리.

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