KR20230083501A

KR20230083501A - 커피 메이커 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR20230083501A
Application number: KR1020210171541A
Authority: KR
Inventors: 최승연; 남현식; 문현욱; 양중근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-12
Also published as: WO2023101081A1

Abstract

커피 메이커 및 이의 제어 방법이 개시된다. 개시된 커피 메이커는 뜸 들이기 과정과 대응되는 제1 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈을 닫힘 상태로 제어하여 추출홀을 폐쇄할 수 있고, 커피 추출 과정과 대응되는 제2 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈을 열림 상태로 제어하여 추출홀을 개방할 수 있다. 따라서, 핸드 드립 동작과 유사한 커피 드립 과정이 구현될 수 있다.

Description

커피 메이커 및 이의 제어 방법{COFFEE MAKER AND METHOD FOR CONTROL THEREOF}

본 발명은 커피 원두 또는 커피 분말에서 커피를 추출하는 커피 메이커 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

최근에는 많은 소비자들이 다양한 방식으로 가정, 회사 등에서 직접 커피를 제조해서 이를 음용한다.

커피를 제조하는 방식 중 핸드 드립(drip) 방식은, 필터가 설치된 드리퍼에 로스팅된 커피 분말을 담고, 커피 분말로 물을 부어 추출홀이 형성된 드리퍼의 하부로 커피를 추출하는 방식이다. 핸드 드립 방식은 뜸 들이기(pre-wetting) 과정 및 커피 추출 과정으로 이루어진다.

뜸 들이기 과정은 블루밍(blooming), 프리-인퓨전(pre-infusion) 등으로도 호칭되며, 커피 추출 과정을 수행하기 전에 커피 분말에 소량의 물을 부어 후 일정 시간 동안 기다리는 과정이다. 뜸 들이기 과정을 통해 물이 커피 분말에 미리 균일하게 확산되고, 커피 분말에 포함된 탄소 가스가 배출된다. 커피 추출 과정은 다량의 물을 커피 분말에 부어 커피를 추출하는 과정이다. 그리고, 뜸 들이기 과정 및 커피 추출 과정에서, 사용자는 동심원 형태 또는 스파이럴(나선형) 형태로 물을 커피 분말에 붓는다.

한편, 핸드 드립 방식과 유사한 방식으로 커피를 추출하는 종래기술들이 개시되었다.

대한민국 등록특허 제10-1324817호에서는 커피 핸드드립 장치를 개시하고 있다. 상기한 커피 핸드드립 장치는 드립 유닛에 일정 양의 커피 분말에 물을 주입하면서 드립 유닛을 회전시켜 물이 커피 분말에 균일하게 접촉되도록 한다. 또한, 드립 유닛의 추출공의 개도를 조절하는 유량조절밸브가 주입되는 물의 양에 의해 수동적으로 동작하여 커피의 추출 속도를 조절한다.

대한민국 등록특허 제10-1570162호에서는 커피 추출 시간을 조절할 수 있는 드립퍼를 개시하고 있다. 상기한 드립퍼는 커피의 추출 시간을 설정하기 위한 태엽모듈을 구비하고, 추출 시간이 경과하면 드레인 밸브가 추출용기의 하부개부를 개방한다.

하지만, 상기한 종래기술들은 커피 드립 과정에서 순차적으로 진행되는 뜸 들이기 과정 및 커피 추출 과정을 구현하지 못한다. 특히, 뜸 들이기 과정이 진행되지 못하여 커피 분말에 포함된 탄소 가스가 배출되지 못하여 커피가 원활하게 추출되지 못하는 단점이 있다. 또한, 상기한 종래기술들은 직선 형태로 물을 출수할 뿐이며, 핸드 드립 방식과 유사하게 스파이럴 형태로 물을 출수하지 못한다.

본 발명의 목적은 핸드 드립 동작과 유사하게 커피를 추출할 수 있는 커피 메이커 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 핸드 드립 동작 중 뜸 들이기(pre-wetting) 과정을 구현할 수 있는 커피 메이커 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 추출된 커피에 함유된 쓴 맛을 제거할 수 있는 커피 메이커 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 핸드 드립 동작과 유사하게 물을 커피 분말로 공급할 수 있는 커피 메이커 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 최적의 맛과 향을 가지는 커피를 추출할 수 있는 커피 메이커 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커 및 이의 제어 방법은 드리퍼의 하부면에 형성된 추출홀을 폐쇄하여 뜸 들이기 과정을 수행하고, 추출홀을 개방하여 커피 추출 과정을 수행할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커 및 이의 제어 방법은, 뜸 들이기 과정과 대응되는 제1 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈을 닫힘 상태로 제어하여 추출홀을 폐쇄할 수 있고, 커피 추출 과정과 대응되는 제2 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈을 열림 상태로 제어하여 추출홀을 개방할 수 있다. 따라서, 핸드 드립 동작과 유사한 커피 드립 과정이 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커 및 이의 제어 방법은 커피 추출 과정이 종료된 후 추출홀을 폐쇄할 수 있다. 따라서, 추출된 커피에서 쓴 맛이 제거될 수 있고, 바닥으로 추출된 커피가 떨어지지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커는 물 공급 구간 각각에서, 물을 출수하는 제1 동작 및 물의 출수를 정지(또는 휴지)하는 제2 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 핸드 드립 과정과 유사하게 커피 분말로 물을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커는 드리퍼에 수용된 커피 분말의 중심과 가장자리 사이에서 물을 스파이럴 이동하도록 출수 노즐을 제어할 수 있다. 따라서, 커피 분말에 균일하게 물을 공급할 수 있고, 핸드 드립 과정과 유사하게 커피 분말로 물을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커는, 적층되어 배치되는 제1 및 제2 링 기어의 축 방향 회전을 제어하여 출수 노즐을 스파이럴 이동시킬 수 있다. 따라서, 간단하고 효율적으로 출수 노즐의 스파이럴 이동을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 커피 메이커는, 커피 분말을 수용하고, 상기 커피 분말로부터 커피를 추출하기 위한 추출홀이 하부면에 형성되는 드리퍼와, 상기 추출홀을 개방하는 열림 상태 또는 상기 추출홀을 폐쇄하는 닫힘 상태로 동작하는 드리퍼 밸브 모듈과, 상기 커피 분말로의 물 공급 동작을 수행하는 출수 모듈을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 출수 모듈은 순차적인 제1 및 제2 물 공급 구간 각각에서 물 공급 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제1 물 공급 구간에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 닫힘 상태로 동작할 수 있고, 상기 제2 물 공급 구간에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 열림 상태로 동작할 수 있다.

또한, 상기 제2 물 공급 구간의 종료 시점에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 닫힘 상태로 동작할 수 있다.

또한, 상기 드리퍼 밸브 모듈은, 고정된 상기 드리퍼의 하부면에서 상기 추출홀의 축 방향으로 회전 가능하게 연결되고, 상기 추출홀과 연결되는 연결홀이 형성되는 드리퍼 베이스와, 상기 추출홀의 내부에서 상하 방향으로 이동하고, 외부면의 하부에 제2 나사가 형성된 드리퍼 캡을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 연결홀의 내부면에는 상기 제2 나사와 맞물리는 제1 나사가 형성될 수 있고, 상기 드리퍼 베이스의 축 회전에 의해 상기 제1 나사가 회전할 수 있고, 상기 제1 나사의 회전에 의해 상기 제2 나사가 풀리거나(unscrew) 조여 져서(screw) 상기 드리퍼 캡이 상기 추출홀의 상하 방향으로 이동할 수 있고, 상기 추출홀의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 추출홀이 개방되거나 폐쇄될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 물 공급 구간 각각에서, 상기 출수 모듈은 1회 이상의 물 공급 동작을 수행할 수 있고, 상기 출수 모듈의 물 공급 동작은 순차적으로 수행되는 제1 및 제2 동작을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 출수 모듈의 제1 동작은 상기 출수 모듈이 물을 출수하는 동작을 포함할 수 있고, 상기 출수 모듈의 제2 동작은 상기 출수 모듈이 물의 출수를 정지하는 동작을 포함할 수 있다.

또한, 상기 커피 분말은 로스팅된 커피 분말이고, 상기 제1 물 공급 구간에서 수행되는 상기 출수 모듈의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 상기 출수 모듈의 제2 동작의 수행 시간은 상기 경과된 시간과 반비례할 수 있다.

또한, 상기 제2 물 공급 구간에서 수행되는 상기 출수 모듈의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 상기 출수 모듈의 제2 동작의 수행 시간은 상기 커피 분말의 입자 크기와 반비례할 수 있다.

또한, 상기 출수 모듈은, 내부가 관통된 제1 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재의 상측에 배치되고, 내부가 관통된 제2 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재의 관통된 내부와 상기 제2 회전 부재의 관통된 내부에 의해 정의되는 내부 공간에서 물을 출수하는 출수 노즐과, 상기 제1 및 제2 회전 부재 각각의 회전에 기초하여 상기 내부 공간에서 이동하고, 상기 출수 노즐과 결합된 출수 노즐 이동부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 출수 노즐 이동부는, 상기 드리퍼의 입구의 중심과 대응되는 상기 내부 공간의 제1 측과 상기 드리퍼의 입구의 가장자리와 대응되는 상기 내부 공간의 제2 측 사이에서 상기 출수 노즐을 스파이럴 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 커피 분말이 상기 드리퍼에 수용되기 전에, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 내부 공간의 제2 측과 인접한 초기 위치에 배치될 수 있고, 상기 제1 물 공급 구간이 개시되기 전에, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측으로 이동시킬 수 있고, 상기 제2 물 공급 구간이 종료된 후, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 초기 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에 배치될 수 있고, 상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측 방향에서 상기 내부 공간의 제2 측 방향으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동할 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에 배치될 수 있고, 상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동할 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에 배치될 수 있고, 상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동할 수 있고, 상기 출수 노즐이 물을 출수를 정지하는 제2 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동할 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제1 회전 부재의 제1 지점에서 상기 제1 회전 부재와 결합될 수 있고, 상기 제2 회전 부재의 제1 지점에서 회동(pivot) 가능하도록 접촉될 수 있다. 또한, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 제1 및 제2 회전 부재 각각의 회전에 기초하여 상기 내부 공간의 제1 측을 중심으로 공전하면서 상기 제1 회전 부재의 제1 지점을 중심으로 자전할 수 있고, 상기 출수 노즐은 상기 출수 노즐 이동부의 공전 및 자전에 기초하여 스파이럴 이동할 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제1 회전 부재의 제1 지점에서 결합되는 힌지와, 상기 힌지에서 상기 내부 공간의 제1 측 방향으로 연장 형성되며, 상기 출수 노즐과 결합되는 제1 암과, 상기 힌지를 중심으로 상기 제1 암과 대향되게 연장 형성되며, 상기 제2 회전 부재의 제1 지점과 접촉하여 회동하는 제2 암을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 및 제2 회전 부재의 회전에 기초하여 상기 출수 노즐 이동부가 공전할 수 있고, 상기 제1 회전 부재와 회전 속도 및 상기 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이에 기초하여 상기 제2 암의 회동이 조절되어 상기 출수 노즐 이동부가 상기 제1 회전 부재의 제1 지점을 중심으로 자전할 수 있다.

또한, 상기 제2 회전 부재의 회전 속도가 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 큰 시간 구간에서, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 회전 부재의 회전 속도가 상기 제2 회전 부재의 회전 속도보다 큰 시간 구간에서, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 및 상기 제2 회전 부재 각각의 회전 속도는 상기 드리퍼에 수용된 커피 분말의 반경에 기초하여 설정될 수 있다.

또한, 상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작에서, 상기 제1 및 제2 회전 부재는 제1 방향으로 회전할 수 있고, 상기 제2 회전 부재의 회전 속도는 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 미리 설정된 제1 속도 차이값만큼 클 수 있다. 이 경우, 상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제1 속도 차이값에 기초하여 상기 제1 방향으로 공전할 수 있고, 상기 제1 방향으로 자전할 수 있으며, 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 동작이 수행되는 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간 이후의 제2 시간 구간에서, 상기 제2 회전 부재의 회전 속도는 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 미리 설정된 제2 속도 차이값만큼 작을 수 있다. 이 경우, 상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제2 속도 차이값에 기초하여 상기 제1 방향으로 공전할 수 있고, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 자전할 수 있으며, 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커피 메이커는, 커피 분말을 수용하고, 상기 커피 분말로부터 커피를 추출하기 위한 추출홀이 하부면에 형성되는 드리퍼와, 상기 추출홀을 개방하는 열림 상태 또는 상기 추출홀을 폐쇄하는 닫힘 상태로 동작하는 드리퍼 밸브 모듈과, 상기 커피 분말로의 물 공급 동작을 수행하는 출수 모듈을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 추출홀의 개방도는 상기 드리퍼 밸브 모듈의 열림 상태의 레벨과 대응될 수 있고, 상기 드리퍼 밸브 모듈의 열림 상태의 레벨은 상기 커피 분말의 입자 크기에 기초하여 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커피 메이커의 제어 방법은, 커피 분말이 수용된 드리퍼의 하부면에 형성된 추출홀을 폐쇄하도록 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계와, 제1 물 공급 구간에서 상기 커피 분말로 물을 공급하도록 출수 모듈을 제어하는 단계와, 상기 추출홀을 개방하도록 상기 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계와, 제2 물 공급 구간에서 상기 커피 분말로 물을 공급하도록 상기 출수 모듈을 제어하는 단계와, 상기 추출홀을 폐쇄하도록 상기 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 핸드 드립 과정과 유사한 커피 드립 과정이 수행됨으로써 최적의 맛과 향을 가지는 커피가 추출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 뜸 들이기와 대응되는 제1 물 공급 구간을 수행함으로써, 커피 분말에 포함된 탄소 가스를 배출하여 커피의 풍미(flavor)을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 커피 추출 과정이 종료된 후 추출홀을 폐쇄하여 바닥으로 커피가 떨어지지 않게 함으로써, 사용 편의성이 증가될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 액츄에이터의 축 방향 회전에 기초하여 간단하고 효율적으로 출수 노즐의 스파이럴 이동을 제어함으로써, 다양한 커피 레시피를 구현할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일부의 케이스가 생략된 커피 메이커의 사시도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈의 전방 사시도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈의 후방 사시도를 도시한 도면이다.
도 6는 도 5의 후방 사시도에서 출수 모듈의 일부 구성 요소가 생략된 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 노즐 이동부의 자전 동작의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 출수 모듈이 스파이럴 이동하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 드리퍼 모듈의 제1 부분이 드리퍼 모듈의 제2 부분과 탈착되는 사시도를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈의 단면 사시도를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈의 일부 구성 요소들의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커의 구성 요소 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커의 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 드리퍼 내부의 커피 분말 낙하 영역을 도시한 도면이다
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 시간의 흐름에 따른 출수 노즐에서의 물 공급 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 물 출수 구간에서의 출수 노즐의 스파이럴 이동의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 로스팅 후 경과 기간 및 커피 분말의 입자 크기에 따른 출수 노즐에서의 물 공급 동작을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성 요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

명세서 전체에서 "상하 방향"은 커피 메이커가 일상적으로 사용되도록 설치된 상태에서 커피 메이커의 상하 방향을 의미한다. "좌우 방향"은 상하 방향과 직교하는 방향을 의미하고, 전후 방향은 상하 방향 및 좌우 방향 모두에 대하여 직교하는 방향을 의미한다. "양측 방향" 또는 "측 방향"은 좌우 방향과 동일한 의미를 가지고, 이들 용어들은 본 명세서에서 혼용될 수 있다.

본 명세서에서, 커피 원두(whole bean)라 함은 커피 나무에서 수확한 커피 생두(coffee bean)가 아니라, 로스팅된 커피 원두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 로스팅된 커피 원두는 로스팅의 정도에 따라 여러 가지 종류가 있을 수 있다. 예를 들어, 다크 로스팅 커피는 라이트 로스팅 커피보다 더 물에 쉽게 커피 성분이 용해될 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 커피 원두는 로스팅 정도에 무관하게 커피 추출을 위해 이용할 로스팅된 커피 원두를 의미하기 위해 사용되었다.

또한, 본 명세서에서, 커피 메이커는 분쇄된 커피 즉, 커피 분말(powder)를 물과 혼합한 후 커피 성분을 물에 녹여 액상 커피 또는 커피 액(coffee liquid)을 추출하는 장치를 의미한다. 커피 액은 커피 분말에서 추출한 커피 성분이 포함된 물을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서, 커피 액을 추출한다는 것은 커피 분말을 물에 용해하여 커피 분말에서 커피 성분을 포함하는 물을 추출한다는 것을 의미한다. 따라서, 특별한 언급이 없는 한, 커피는 일반적으로 커피 액을 의미하고, 커피 원두 및 커피 분말은 고체 형상의 커피를 의미한다.

1. 커피 메이커(1)의 전체 구조

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커(1)의 사시도를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일부의 케이스(10)가 생략된 커피 메이커(1)의 사시도를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 좌표 축에서, x축 및 -x축 방향을 전방 및 후방으로, y축 및 -y축 방향을 우측방 및 좌측방으로, z축 및 -z축 방향을 상방 및 하방으로 표현하도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 커피 메이커(1)는 케이스(10), 물 탱크 모듈(20), 호퍼(30), 그라인더 모듈(40), 출수 모듈(50), 드리퍼 모듈(60), 커피 서버(70), 회로 기판(80)을 포함할 수 있다.

케이스(10)는 커피 메이커(1)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(10)는 다양한 형상을 가질 수 있다.

실시예로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(10)는 바디(11), 베이스(12), 제1 커버(13), 제2 커버(14), 제1 설치부(15), 제2 설치부(16)를 포함할 수 있다.

바디(11)는 커피 메이커(1)의 구성 요소들의 설치 공간을 제공할 수 있다. 베이스(12)는 바디(11)를 지지할 수 있으며, 커피 서버(70)가 안착될 수 있다. 제1 커버(13)는 물 탱크 모듈(20)의 입구를 덮을 수 있으며, 물을 외부로부터 보호할 수 있다. 제2 커버(14)는 호퍼(30)의 입구를 덮을 수 있으며, 커피 원두를 외부로부터 보호할 수 있다. 제1 설치부(15)는 호퍼(30)의 일부분 및 그라인더 모듈(40)을 설치하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 제2 설치부(16)는 출수 모듈(50)을 설치하기 위한 공간을 제공할 수 있다.

물 탱크 모듈(20)은 물을 수용할 수 있고, 수용된 물을 가열할 수 있다. 물 탱크 모듈(20)을 다양한 방식으로 물을 수용할 수 있고, 물을 가열할 수 있다.

실시예로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 물 탱크 모듈(20)은 물 탱크 바디(21), 가열판(22) 및 가열 모듈(23)을 포함할 수 있다.

물 탱크 바디(21)는 내부 공간이 비어 있으며, 상측 입구가 개방될 수 있다. 실시예로서, 물 탱크 바디(21)는 상측이 개방되어 있는 직육면체 형상일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 물 탱크 바디(21)는 다양한 형상을 가질 수 있다.

물 탱크 바디(21)의 내부 공간에는 물이 수용될 수 있다. 이 때, 수용된 물의 온도는 상온수일 수 있다. 물 탱크 바디(21)의 입구는 제1 커버(13)에 의해 폐쇄될 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 물 탱크 모듈(20)은 수위 센서를 포함할 수 있다. 수위 센서는 물 탱크 바디(21)에 수용된 물의 높이를 감지할 수 있다. 감지된 센싱값(수위값)은 제어 모듈(90, 도 15)로 전달될 수 있다.

가열판(22)은 물 탱크 바디(21)의 내측 하부면에 설치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 가열판(22)은 물 탱크 바디(21)의 외측 하부면에 설치될 수도 있다. 가열판(22)은 금속 재질일 수 있다. 물 탱크 바디(21)가 직육면체 형상인 경우, 가열판(22)은 직사각 형상일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

가열 모듈(23)은 물 탱크 바디(21)에 수용된 물을 가열하기 위해 설치된 장치일 수 있다. 일례로서, 가열 모듈(23)은 유도 가열(IH: Induction Heating) 방식으로 물을 가열할 수 있다. 이를 위해, 도면에는 도시되지 않았지만, 가열 모듈(23)은 워킹 코일, 페라이트, 알루미늄 쉴드, 온도 센서 등을 포함할 수 있다.

유도 가열 방식에 따르면, 소정 크기의 고주파 전력이 워킹 코일에 인가되어 워킹 코일 주변에 자계가 발생된다. 발생된 자계에 기초하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체, 즉 가열판(22)에 와전류(eddy current)가 발생된다. 발생된 와전류에 기초하여 피가열 물체, 즉 물이 가열된다.

유도 가열 방식으로 물을 가열함으로써, 빠른 속도로 물을 가열할 수 있고, 자기장의 출력을 제어하여 원하는 온도로 물을 가열할 수 있다. 따라서, 사용자의 조작에 따라, 사용자가 원하는 온도의 물이 생성될 수 있다.

한편, 가열 모듈(23)의 가열 방식은 상기에서 설명된 내용에 한정되지 않으며, 다양한 가열 방식이 커피 메이커(1)에 적용될 수 있다.

호퍼(30)는 커피 원두를 수용할 수 있다. 호퍼(30)는 충분한 양의 커피 원두를 저장할 수 있으며, 일정량의 커피 원두를 그라인더 모듈(40)에 제공할 수 있다.

호퍼(30)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 실시예로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 호퍼(30)의 대체적으로 깔때기(funnel) 형상을 가질 수 있다.

그라인더 모듈(40)은 호퍼(30)에 의해 제공된 커피 원두를 분쇄하여 커피 분말을 생성할 수 있다. 그라인더 모듈(40)은 호퍼(30)의 하방에 배치될 수 있고, 드리퍼 모듈(60)의 상방에 배치될 수 있다. 그라인더 모듈(40)에 의해 생성된 커피 분말은 중력에 의해 드리퍼 모듈(60)로 제공되어 드리퍼 모듈(60)의 내부에 수용될 수 있다.

그라인더 모듈(40)은 미리 설정된 분쇄도에 따라 커피 원두를 분쇄할 수 있다. 분쇄도는 커피 분말의 입자 크기와 대응될 수 있다. 분쇄도가 높으면 커피 분말의 입자 크기는 작아질 수 있고, 분쇄도가 낮으면 커피 분말의 입자 크기는 커질 수 있다. 즉, 분쇄도는 커피 분말의 입자 크기와 반비례하는 관계를 가질 수 있다.

분쇄도는 커피 레시피에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 분쇄도는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 일례로, 커피 메이커(1)는 복수의 커피 레시피를 구현할 수 있고, 사용자는 복수의 커피 레시피 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 커피 레시피에 기초하여 분쇄도가 설정될 수 있다. 또는, 커피 메이커(1)는 커피 분말의 입자 크기를 감지하는 센서(일례로, 이미지 센서)를 포함할 수 있고, 분쇄도는 감지된 커피 분말의 입자 크기에 기초하여 설정될 수 있다. 즉, 분쇄도는 커피 분말의 입자 크기의 감지를 통해 사용자의 관여 없이 자동으로 설정될 수도 있다.

커피 원두를 분쇄하기 위해, 다양한 구조의 그라인더 모듈(40)이 커피 메이커(1)에 적용될 수 있다. 일례로, 그라인더 모듈(40)은 모터, 내측 버(burr), 외측 버 등과 같은 다양한 구성 요소를 포함할 수 있다. 그라인더 모듈(40)에 대한 상세한 구조의 설명은 생략하기로 한다.

출수 모듈(50)은 드리퍼 모듈(60)에 수용된 커피 분말로 물을 공급할 수 있다. 출수 모듈(50)은 그라인더 모듈(40)의 하방에 배치될 수 있고, 드리퍼 모듈(60)의 상방에 배치될 수 있다. 즉, 출수 모듈(50)이 그라인더 모듈(40)의 상방에 배치되면 물의 공급이 그라인더 모듈(40)에 의해 방해 받을 수 있으므로, 출수 모듈(50)은 그라인더 모듈(40)과 드리퍼 모듈(60)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 중력에 의해 물을 자연스럽게 공급하기 위해, 출수 모듈(50)은 드리퍼 모듈(60)의 입구의 상방에 배치될 수 있다.

출수 모듈(50)은 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물을 드리퍼 모듈(60)로 공급할 수 있다. 출수 모듈(50)은 상온수 또는 온수를 드리퍼 모듈(60)로 공급할 수 있다. 물 탱크 모듈(20)의 가열 모듈(23)이 동작하지 않는 경우, 출수 모듈(50)은 상온수를 드리퍼 모듈(60)로 공급할 수 있고, 이에 따라 핫 브루(hot brew) 방식이 커피가 추출될 수 있다. 물 탱크 모듈(20)의 가열 모듈(23)이 동작하는 경우, 출수 모듈(50)은 온수를 드리퍼 모듈(60)로 공급할 수 있고, 이에 따라 콜드 브루(cold brew) 방식이 커피가 추출될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 출수 모듈(50)은, 뜸 들이기(pre-wetting) 구간과 대응되는 제1 물 공급 구간과 커피 추출 구간과 대응되는 제2 물 공급 구간 각각에서 물을 드리퍼 모듈(60)로 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따면, 핸드 드립 동작과 유사하게 출수 모듈(50)은 스파이럴 형상으로 물을 출수하여 커피 분말로 공급할 수 있다.

출수 모듈(50)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 실시예에 따르면, 출수 모듈(50)은 복수의 액츄에이터(53, 54), 출수 노즐(56), 출수 노즐 이동부(55) 등을 포함할 수 있다. 이는 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

드리퍼 모듈(60)은 그라인더 모듈(40) 및 출수 모듈(50) 각각의 하방에 배치될 수 있다. 드리퍼 모듈(60)은 그라인더 모듈(40)에서 제공되어 출수 모듈(50)을 통과한 커피 분말을 수용할 수 있고, 출수 모듈(50)에서 제공된 물을 수용할 수 있으며, 물 및 커피 분말로부터 커피를 추출할 수 있다.

드리퍼 모듈(60)의 입구를 통해 커피 분말 및 물이 드리퍼 모듈(60)의 수용 공간으로 공급될 수 있다. 드리퍼 모듈(60)의 출구는 드리퍼 모듈(60)의 하측에 형성되며, 추출된 커피를 커피 서버(70)로 공급할 수 있다.

드리퍼 모듈(60)의 출구는 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 특히, 드리퍼 모듈(60)의 출구가 폐쇄됨으로써, 커피 메이커(1)는 핸드 드립 과정 중 뜸 들이기 과정을 구현할 수 있다.

드리퍼 모듈(60)의 출구를 개폐할 수 있는 다양한 구조의 드리퍼 모듈(60)이 커피 메이커(1)에 적용될 수 있다. 실시예에 따르면, 드리퍼 모듈(60)은 드리퍼(61, 도 11) 및 드리퍼 밸브 모듈(62, 도 11)을 포함할 수 있다. 드리퍼(61)에는 커피 분말 및 물을 수용하는 공간이 형성될 수 있고, 드리퍼(61)의 하부면에는 커피를 추출하기 위한 추출홀(612, 도 13)이 형성될 수 있다. 드리퍼 모듈(60)의 입구는 드리퍼 입구(611, 도 11)와 대응될 수 있고, 드리퍼 모듈(60)의 출구는 추출홀(612)과 대응될 수 있다. 드리퍼 밸브 모듈(62)은 추출홀(612)을 개폐하는 동작을 수행할 수 있다. 드리퍼 모듈(60)의 구조는 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시되지 않았지만, 드리퍼 모듈(60)의 내부면, 즉 드리퍼(61)의 내부면에는 필터(미도시)가 설치될 수 있다. 필터는 그라인더 모듈(40)에서 제공된 커피 분말 및 출수 모듈(50)에서 제공된 물을 일차적으로 수용하며, 물에 의해 용해된 액상의 커피만을 통과시킬 수 있다. 드리퍼(61)의 내부면은 필터를 안정적으로 지지할 수 있다.

출수 모듈(50)에서 상온수가 공급되는 경우, 드리퍼 모듈(60)은 콜드 브루 방식으로 커피를 추출할 수 있다. 또는, 출수 모듈(50)에서 온수가 공급되는 경우, 드리퍼 모듈(60)은 핫 브루 방식으로 커피를 추출할 수 있다.

커피 서버(70)는 케이스(10)로부터 착탈 가능하며, 사용자는 커피 서버(70)에 수용된 커피를 커피 용기에 담아 커피를 음용할 수 있다.

이하, 도 3 등을 참조하여, 출수 모듈(50) 및 드리퍼 모듈(60)의 구조를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

2. 출수 모듈(50)의 구조

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈(50)의 분해 사시도를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈(50)의 전방 사시도를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 모듈(50)의 후방 사시도를 도시한 도면이다. 도 6는 도 5의 후방 사시도에서 출수 모듈(50)의 일부 구성 요소가 생략된 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 출수 모듈(50)은, 출수 모듈 하우징(51, 52), 제1 액츄에이터(53, actuator), 제2 액츄에이터(54), 출수 노즐(56) 및 출수 노즐 이동부(55)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 액츄에이터(53) 및 제2 액츄에이터(54)의 동작을 감지하기 위해 다양한 센서(58, 59)가 출수 모듈(50) 내에 설치될 수 있다.

출수 모듈 하우징(51, 52)은 제1 출수 모듈 하우징(51) 및 제2 출수 모듈 하우징(52)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 액츄에이터(53)는 제1 링 기어(531), 제1 아이들러 기어(idler gear)(532), 제1 구동 기어(533) 및 제1 모터(534)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 액츄에이터(54)는 제2 링 기어(541), 제2 아이들러 기어(542), 제2 구동 기어(543) 및 제2 모터(544)를 포함하도록 구성될 수 있다. 출수 노즐 이동부(55)는 힌지(551), 제1 암(552) 및 제2 암(553)을 포함하도록 구성될 수 있다. 출수 노즐(56)은 노즐(561), 제1 파이프(562), 제2 파이프(563), 제3 파이프(564) 및 워터 펌프(565)를 포함하도록 구성될 수 있다.

각 구성 요소 별로 그 기능을 설명하면 다음과 같다.

출수 모듈 하우징(51, 52)은 출수 모듈(50)을 구성하는 구성 요소의 설치 공간을 제공할 수 있고, 상기 구성 요소를 보호할 수 있다. 출수 모듈 하우징(51, 52)은 드리퍼 모듈(60)의 입구, 즉 드리퍼 입구(611)와 대응되는 관통된 내부 공간을 구비할 수 있다.

출수 모듈 하우징(51, 52) 중 제1 출수 모듈 하우징(51)은 출수 모듈 하우징(51, 52)의 하측을 구성할 수 있고, 출수 모듈 하우징(51, 52) 중 제2 출수 모듈 하우징(52)은 출수 모듈 하우징(51, 52)의 상측을 구성할 수 있다. 제1 출수 모듈 하우징(51)과 제2 출수 모듈 하우징(52)은 서로 결합되어 출수 모듈 하우징(51, 52)을 구성할 수 있다.

제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)은 내부가 관통된 기둥 형상을 가질 수 있다. 특히, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)의 형상과 대응되도록, 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)은 내부가 관통된 원기둥 형상을 가질 수 있다. 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 내부 공간에 제1 링 기어(531), 제2 링 기어(541) 및 출수 노즐 이동부(55)가 설치될 수 있다.

제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 외부면에는 홀 센서(58)가 설치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)는 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 상하 방향으로 형성된 중심축을 기준으로 회전, 즉 공전(revolution)할 수 있다. 따라서, 홀 센서(58)는 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)의 공전 위치를 감지하기 위해 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)에 설치될 수 있다.

홀 센서(58)는, 제1 링 기어(531)의 회전 위치를 감지하기 위한 제1 홀 센서(581)와, 제2 링 기어(541)의 회전 위치를 감지하기 위한 제2 홀 센서(582)를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 제1 홀 센서(581)는 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 외부면의 하측에 설치될 수 있고, 제2 홀 센서(582)는 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 외부면의 상측에 설치될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541) 각각의 외부면에는 자석이 설치될 수 있고, 제1 홀 센서(581) 및 제2 홀 센서(582) 각각은 자석과 반응하여 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)의 공전 위치를 감지할 수 있다. 감지된 센싱값(공전 위치값)은 제어 모듈(90)로 전달될 수 있다.

제2 출수 모듈 하우징(52)의 제1 부분(521)은 내부가 관통된 형상일 수 있다. 특히, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)의 형상과 대응되도록, 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제1 부분(512)은 내부가 관통된 원 형상을 가질 수 있다. 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제1 부분(521)은 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)의 상부에 결합될 수 있다. 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제1 부분(521)의 결합에 따라 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)가 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제1 부분(511)에서 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)은 내부가 비어 있는 기둥 형상을 가질 수 있다. 특히, 제1 모터(534) 및 제2 모터(544)의 형상과 대응되도록, 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)은 내부가 비어 있는 직육면체 형상을 가질 수 있다.

제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)은 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)의 상부에 결합될 수 있다. 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)에는 제2 모터(544)의 회전축을 설치하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 한편, 도면에서 명확하게 도시되지 않았지만, 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)의 하부면은 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)의 하부면에도 제1 모터(534)의 회전축을 설치하기 위한 홀이 형성될 수 있다.

제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512) 및 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)은 제1 아이들러 기어(532), 제2 아이들러 기어(542), 제1 구동 기어(533), 제2 구동 기어(543), 제1 모터(534), 제2 모터(544) 및 포토 인터럽터(59)의 설치 공간을 제공할 수 있다. 결합된 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512) 및 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)의 내부 공간에 제1 아이들러 기어(532), 제2 아이들러 기어(542), 아이들러 기어 샤프트(57), 제1 구동 기어(533), 제2 구동 기어(543) 및 포토 인터럽터(59)가 설치될 수 있다. 제1 모터(534)는 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)의 하측에서 제1 출수 모듈 하우징(51)의 제2 부분(512)의 하부면을 관통하여 설치될 수 있다. 제2 모터(544)는 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)의 상측에서 제2 출수 모듈 하우징(52)의 제2 부분(522)의 상부면을 관통하여 설치될 수 있다.

한편, 아이들러 기어 샤프트(57)는 제1 아이들러 기어(532) 및 제2 아이들러 기어(542)를 동일한 축 방향으로 연결하기 위해 설치될 수 있다. 포토 인터럽터(59)는 제1 구동 기어(533) 및 제2 구동 기어(543)의 회전 위치를 감지하기 위해 설치될 수 있다. 포토 인터럽터(59)는 제1 포토 인터럽터(591), 제2 포토 인터럽터(592) 및 포토 인터럽터 기판(593)를 포함할 수 있다. 제1 포토 인터럽터(591)는 제1 구동 기어(533)의 회전 위치를 감지할 수 있고, 제1 구동 기어(533)와 인접하도록 설치될 수 있다. 제2 포토 인터럽터(592)는 제2 구동 기어(543)의 회전 위치를 감지할 수 있고, 제2 구동 기어(543)와 인접하도록 설치될 수 있다. 제1 포토 인터럽터(591) 및 제2 포토 인터럽터(592)는 포토 인터럽터 기판(593)에 설치될 수 있다. 감지된 센싱값(즉, 구동 기어 회전 위치값)은 제어 모듈(90)로 전달될 수 있다.

출수 노즐(56)은 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물을 드리퍼 모듈(60)로 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 출수 노즐(56)은 출수 모듈 하우징(51, 52)에 의해 정의된 내부 공간, 보다 정확하게는 제1 링 기어(531)의 관통된 내부 및 제2 링 기어(541)의 관통된 내부에 의해 정의되는 내부 공간(50a, 도 7 등)에서 드리퍼 입구(611) 방향으로 물을 출수할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 출수 노즐(56)은, 노즐(561), 제1 파이프(562), 제2 파이프(563), 제3 파이프(564) 및 워터 펌프(565)를 포함할 수 있다.

워터 펌프(565)는 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물을 펌핑할 수 있다. 워터 펌프(565)는 상부면에 구비되는 입구 및 출구를 포함할 수 있다. 워터 펌프(565)의 입구로 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물이 제공될 수 있고, 워터 펌프(565)의 출구는 제3 파이프(564)와 연결될 수 있다. 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물이 워터 펌프(565)로 효율적으로 제공되기 위해, 워터 펌프(565)는 물 탱크 모듈(20)의 하방에 배치될 수 있다.

제3 파이프(564)는 워터 펌프(565)의 출구에서 펌핑된 물을 제2 파이프(563)로 제공할 수 있고, 제2 파이프(563)는 제1 파이프(562)와 연결될 수 있다. 제1 파이프(562) 및 제2 파이프(563)는 제3 파이프(564)에서 제공된 물의 유동 경로를 제공할 수 있다. 제1 파이프(562)에 노즐(561)이 연결될 수 있고, 제1 파이프(562)를 통해 유동된 물은 노즐(561)에서 출수될 수 있다. 노즐(561)은 상하 방향으로 배치될 수 있다. 이에 따라 노즐(561)에서 출수된 물은 중력에 의해 드리퍼 모듈(60)에 수용된 커피 분말로 공급될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 노즐(561)은 상기 내부 공간(50a)에서 이동할 수 있다. 이를 위해, 제3 파이프(564)의 일단은 워터 펌프(565)의 출구와 연결될 수 있고, 제2 파이프(563)의 일단은 제3 파이프(564)의 타단과 축 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제1 파이프(562)의 일단은 제2 파이프(563)의 타단과 축 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제1 파이프(562)의 타단은 노즐(561)과 연결될 수 있다.

출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)에서 수평면을 따라 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 출수 노즐 이동부(55)의 이동에 의해 출수 노즐(56), 정확하게는 노즐(561)이 상기 내부 공간(50a)에서 이동할 수 있다. 이 때, 노즐(561)의 이동은 수평면에서의 스파이럴 이동일 수 있다. 즉, 출수 노즐 이동부(55)는, 드리퍼 입구(611)의 중심과 대응되는 내부 공간의 중심(즉, 제1 측)과 드리퍼 입구(611)의 가장자리와 대응되는 상기 내부 공간(50a)의 가장자리(즉, 제2 측) 사이에서 노즐(561)을 스파이럴 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 출수 노즐 이동부(55)는 노즐(561)과 회전 가능하도록 결합될 수 있다.

보다 상세하게, 출수 노즐 이동부(55)는 힌지(551), 제1 암(552) 및 제2 암(553)을 포함하도록 구성될 수 있다.

힌지(551)는 제1 링 기어(531)의 제1 지점에서 결합될 수 있고, 제1 링 기어(531)의 제1 지점에서 축 방향으로 회전할 수 있다. 힌지(551)는 대체적으로 수직하게 배향되며, 출수 노즐 이동부(55)의 단부들로부터 이격되도록 형성될 수 있다.

제1 암(552)은 힌지(551)에서 소정 방향으로 연장되도록 형성될 수 있고, 노즐(561)과 결합될 수 있다.

구체적으로, 제1 암(552)은 힌지(551)에서 상기 내부 공간(50a)의 제1 측 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내부 공간(50a)의 제1 측은 상기 내부 공간(50a)의 중심 또는 드리퍼 입구(611)의 중심과 대응될 수 있다. 제1 암(552)의 일단은 힌지(551)와 연결될 수 있고, 제1 암(552)의 타단에는 슬리브(5521)가 형성될 수 있다. 노즐(561)은 슬리브(5521) 내에 회전 가능하도록 삽입될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 출수 노즐 이동부(55)는 자전(rotation) 및 공전 등의 다양한 모션을 수행할 수 있으며, 이에 따라 노즐(561)은 상기 내부 공간(50a)에서 스파이럴 이동할 수 있다. 이를 위해, 노즐(561)은 슬리브(5521)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

제2 암(553)은 힌지(551)를 중심으로 제1 암(552)과 대향되는 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 암(553)은 힌지(551)에서 상기 내부 공간(50a)의 제2 측 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이 때, 상기 내부 공간(50a)의 제2 측은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리 또는 드리퍼 입구(611)의 가장자리와 대응될 수 있다. 제2 암(553)은 제2 링 기어(541)의 제1 지점과 접촉하여 회동할 수 있다. 여기서, 제2 링 기어(541)의 제1 지점은 상기한 제1 링 기어(531)의 제1 지점과 인접할 수 있다.

구체적으로, 제2 암(553)은 제2 링 기어(541)가 배치된 방향으로 연장될 수 있다. 제2 암(553)의 일단은 힌지(551)와 연결될 수 있고, 제2 암(553)의 타단에는 피니언 기어(5531)가 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제2 링 기어(541)의 제1 지점에는 내접 기어(5413)가 형성될 수 있으며, 제2 암(553)의 피니언 기어(5531)는 제2 링 기어(541)의 내접 기어(5413)와 서로 맞물릴 수 있다. 따라서, 제2 암(553)은 힌지(551)를 중심으로 회동할 수 있고, 이에 따라 출수 노즐 이동부(55) 전체가 회전, 즉 자전할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 제2 암(553)은 피니언 기어(5531)와 힌지(551) 사이에 배치된 복수의 리브 또는 스포크(spoke)를 포함할 수 있다. 리브 사이에는 복수의 개구부가 형성될 수 있다. 그라인더 모듈(40)에서 제공되는 커피 분말이 출수 노즐 이동부(55)의 상부면에 쌓이지 않게 하기 위해 리브 및 개구부가 형성될 수 있다.

제1 액츄에이터(53) 및 제2 액츄에이터(54)는 상기 내부 공간(50a)에서 출수 노즐 이동부(55)를 회전, 즉 공전 및 자전시키기 위해 위해 설치되는 구성 요소이다. 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전에 따라 출수 노즐(56), 즉 노즐(561)이 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제1 액츄에이터(53) 및 제2 액츄에이터(54)는 노즐(561)을 스파이럴 이동시키기 위해 구비될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 제1 액츄에이터(53)는 제1 링 기어(531), 제1 아이들러 기어(532), 제1 구동 기어(533) 및 제1 모터(534)를 포함하여 구성될 수 있고, 제2 액츄에이터(54)는 제2 링 기어(541), 제2 아이들러 기어(542), 제2 구동 기어(543) 및 제2 모터(544)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 링 기어(531)는 상기 내부 공간(50a)의 하측에 배치될 수 있다. 제1 링 기어(531)는 상기 내부 공간(50a)의 제2 측에 배치될 수 있고, 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 제1 링 기어(531)는 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 공전하는 제1 회전 부재일 수 있다.

제1 링 기어(531)는 상기 내부 공간(50a)의 제2 측을 따라서 원주 방향으로 연속적으로 연장되는 몸체를 가질 수 있다. 즉, 제1 링 기어(531)는 내부가 관통된 원 형상을 가질 수 있고 내부 공간의 가장자리를 감쌀 수 있다.

제1 링 기어(531)의 외부면에는 제1 외접 기어(5311)가 형성될 수 있다. 제1 외접 기어(5311)는 제1 링 기어(531)의 외부면 전체에 걸쳐 배열되는 티스(teeth)로 구성될 수 있다.

제1 링 기어(531)의 내부면의 제1 지점에는 힌지 결합부(5312)가 형성될 수 있다. 힌지 결합부(5312)는 수직하게 배치될 수 있다. 힌지(551)는 힌지 결합부(5312)에서 회전 가능하게 삽입되어 결합될 수 있다. 따라서, 힌지(551) 및 힌지 결합부(5312)의 결합에 의해, 출수 노즐 이동부(55)는 제1 링 기어(531)의 제1 지점에서 안정적으로 자전할 수 있다.

제1 아이들러 기어(532)는 제1 외접 기어(5311)와 제1 구동 기어(533)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 아이들러 기어(532)는 제1 외접 기어(5311) 및 제1 구동 기어(533) 각각과 맞물릴 수 있다. 제1 아이들러 기어(532)는 변속비를 변경하지 않고 제1 구동 기어(533)의 운동을 제1 외접 기어(5311)로 전달할 수 있다.

제1 구동 기어(533)는 제1 모터(534)의 구동축과 결합될 수 있다. 제1 모터(534)는 제1 링 기어(531)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다.

제1 액츄에이터(53)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제어 모듈(90)의 제어 하, 제1 모터(534)의 구동축은 제1 회전수로 구동될 수 있다. 제1 모터(534)에서 생성된 동력은 제1 구동 기어(533) 및 제1 아이들러 기어(532)를 통해 제1 외접 기어(5311)로 전달될 수 있다. 제1 외접 기어(5311)가 제1 아이들러 기어(532)와 맞물림으로써 제1 링 기어(531)가 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 회전(공전)할 수 있다.

제2 링 기어(541)는 상기 내부 공간(50a)의 상측에 배치될 수 있다. 제2 링 기어(541)는 상기 내부 공간(50a)의 제2 측에 배치될 수 있고, 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 제2 링 기어(541)는 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 공전하는 제2 회전 부재일 수 있다. 제2 링 기어(541)는 제1 링 기어(531)의 상측에서 적층되어 배치될 수 있다.

제2 링 기어(541)는 제1 링 기어(531)의 상부면에 배치되므로, 제2 링 기어(541)의 하부면은 제1 링 기어(531)의 상부면과 접촉하면서 이동할 수 있다. 즉, 제1 링 기어(531)의 상부면은 제2 링 기어(541)에 대해 베어링으로 기능할 수 있다.

제2 링 기어(541)는 상기 내부 공간(50a)의 제2 측을 따라서 원주 방향으로 연속적으로 연장되는 몸체를 가질 수 있다. 즉, 제2 링 기어(541)는 내부가 관통된 원 형상을 가질 수 있고 내부 공간의 가장자리를 감쌀 수 있다.

제2 링 기어(541)의 내부면 및 외부면은 단차지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 링 기어(541)의 하측의 크기는 제2 링 기어(541)의 상측의 크기보다 작을 수 있다.

제2 링 기어(541)의 외부면에는 제2 외접 기어(5411)가 형성될 수 있다. 즉, 제2 링 기어(541)의 외부면의 하측에 제2 외접 기어(5411)가 형성될 수 있다. 제2 외접 기어(5411)는 제2 링 기어(541)의 외부면 전체에 걸쳐 배열되는 티스로 구성될 수 있다.

제2 링 기어(541)의 내부면의 제1 지점에는 내접 기어(5413)가 형성될 수 있다. 즉, 제2 링 기어(541)의 내부면의 상측에 내접 기어(5413)가 형성될 수 있다. 내접 기어(5413)는 제2 링 기어(541)의 내부면의 일부를 따라 배열되는 티스로 구성될 수 있다. 내접 기어(5413)는 제2 암(553)의 피니언 기어(5531)와 맞물릴 수 있다.

제2 링 기어(541)의 내측에는 서포터(5412)가 형성될 수 있다. 서포터(5412)는 제2 링 기어(541)의 상측과 하측을 연결할 수 있다. 서포터(5412)는 상기 내부 공간(50a)의 제1 측 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 서포터(5412)는 대체적으로 판형 부재로 이루어질 수 있으며, 제2 링 기어(541)의 내측 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 서포터(5412)는 내접 기어(5413)에 의해 회동하는 제2 암(553)을 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 출수 노즐 이동부(55)가 자전하여 상기 내측 공간의 제2 측에 배치된 경우, 출수 노즐 이동부(55) 전체를 균일하게 지지할 수도 있다

제2 아이들러 기어(542)는 제2 외접 기어(5411)와 제2 구동 기어(543)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 아이들러 기어(542)는 제2 외접 기어(5411) 및 제2 구동 기어(543) 각각과 맞물릴 수 있다. 제2 아이들러 기어(542)는 변속비를 변경하지 않고 제2 구동 기어(543)의 운동을 제2 외접 기어(5411)로 전달할 수 있다.

제2 구동 기어(543)는 제2 모터(544)의 구동축과 결합될 수 있다. 제2 모터(544)는 제2 링 기어(541)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다.

제2 액츄에이터(54)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제어 모듈(90)의 제어 하, 제2 모터(544)의 구동축은 제2 회전수로 구동될 수 있다. 제2 모터(544)에서 생성된 동력은 제2 구동 기어(543) 및 제2 아이들러 기어(542)를 통해 제2 외접 기어(5411)로 전달될 수 있다. 제2 외접 기어(5411)가 제2 아이들러 기어(542)와 맞물림으로써 제2 링 기어(541)가 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 회전(공전)할 수 있다. 또한, 제2 링 기어(541)가 회전함으로써 내접 기어(5413)도 제2 링 기어(541)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 내접 기어(5413)와 피니언 기어(5531)가 맞물림으로써 제2 암(553)이 힌지(551)를 중심으로 회동할 수 있다.

요컨대, 제1 모터(534), 제1 구동 기어(533), 제1 아이들러 기어(532)의 동작에 기초하여 제1 링 기어(531)가 제1 방향(즉, 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 회전할 수 있다. 또한, 제2 모터(544), 제2 구동 기어(543), 제2 아이들러 기어(542)의 동작에 기초하여 제2 링 기어(541)가 제1 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 제1 링 기어(531)의 제1 지점에서 제1 링 기어(531)와 결합된 출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)의 제1 측을 중심으로 공전할 수 있다. 더불어, 제2 암(553)은 제2 링 기어(541)의 제1 지점에서 회동 가능하게 접촉될 수 있으며, 출수 노즐 이동부(55)는 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541)의 회전 속도 차이에 기초하여 제1 링 기어(531)의 제1 지점을 중심으로 자전할 수 있다. 결국, 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전에 기초하여 출수 노즐 이동부(55)에 결합된 노즐(561)이 스파이럴 이동할 수 있다.

3. 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전 동작, 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동 동작

출수 노즐 이동부(55)를 회전, 즉 공전 및 자전시키기 위해, 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541)는 동일한 방향으로 회전할 수도 있고, 서로 반대되는 방향으로 회전할 수도 있다. 특히, 출수 노즐 이동부(55)를 회전 제어의 편의성을 위해, 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541)는 동일한 방향으로 방향으로 회전할 수 있다. 구체적으로, 서로 반대되는 방향으로 양 링 기어(531, 541)가 회전하는 경우, 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541) 간의 큰 상대 운동이 급격하게 발생되고, 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전의 제어가 어려울 수 있다. 따라서, 이하에서 설명하는 실시예에서는 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)가 모두 제1 방향으로 회전하는 것으로 가정한다.

출수 노즐 이동부(55)의 공전 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 출수 노즐 이동부(55)의 힌지(551)는 제1 링 기어(531)의 제1 지점에 형성된 힌지 결합부(5312)에서 제1 링 기어(531)와 결합될 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)는 제1 링 기어(531)의 회전에 기초하여 공전할 수 있다. 한편, 도 6을 참조하면, 출수 노즐 이동부(55)의 제2 암(553)의 피니언 기어(5531)는 제2 링 기어(541)의 제1 지점에 형성된 내접 기어(5413)와 접촉할 수 있다. 이 때, 제1 링 기어(531)만이 회전하고 제2 링 기어(541)가 회전하지 않는 경우 또는 제1 링 기어(531)의 회전 속도와 제2 링 기어(541)의 회전 속도가 현격하게 차이가 나는 경우, 제2 암(553)의 피니언 기어(5531)와 제2 링 기어(541)의 내접 기어(5413)의 맞물림이 해제되어 출수 노즐 이동부(55)의 공전이 제대로 수행되지 않을 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)의 공전은 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541) 각각의 회전에 기초하여 수행될 수 있다. 이 때, 출수 노즐 이동부(55)의 원활한 공전을 위해, 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541)는 조화롭게(harmonized) 회전할 수 있다.

출수 노즐 이동부(55)의 자전 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출수 노즐 이동부(55)의 자전 동작의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 출수 모듈(50)이 스파이럴 이동하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 7 및 도 8에서는 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)가 상기 내부 공간(50a)의 중심축을 기준으로 시계 방향(제1 방향)으로 회전하는 상황을 도시하였다. 이 때, 제2 링 기어(541)의 회전 속도는 제1 링 기어(531)의 회전 속도보다 현저하게 큰 것으로 가정한다.

도 6을 더 참조하면, 제2 암(553)에 형성된 피니언 기어(5531)는 내접 기어(5413)와 맞물린다. 제2 링 기어(541)가 시계 방향으로 회전함으로써 내접 기어(5413)도 시계 방향으로 회전할 수 있다. 제1 링 기어(531)의 회전 속도는 제2 링 기어(541)의 회전 속도보다 작으므로, 내접 기어(5413)와 맞물리는 피니언 기어(5531)는 힌지(551)를 중심으로 시계 방향으로 회동할 수 있다. 피니언 기어(5531)의 시계 방향으로의 회동에 의해 제1 암(552)도 힌지(551)를 중심으로 시계 방향으로 회동할 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55) 전체가 힌지(551)를 중심으로 시계 방향으로 자전할 수 있다.

다시 말해, 도 7 및 도 8의 설명을 참조하면, 제2 링 기어(541)의 회전으로 의해, 내접 기어(5413)는 이에 맞물린 피니언 기어(5531)를 시계 방향으로 회동시킬 수 있다. 피니언 기어(5531)의 회동으로 인해 제2 암(553) 역시 제2 링 기어(541)의 회전 방향과 동일한 방향, 즉 시계 방향으로 자전할 수 있다. 제2 암(553)이 회동하는 경우 제2 암(553)과 대향되어 형성된 제1 암(552)도 시계 방향으로 회동할 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55) 전체가 힌지(551)를 중심으로 회동, 즉 자전할 수 있다.

또한, 출수 노즐 이동부(55)는 제1 링 기어(531)의 제1 지점에 형성된 힌지 결합부(5312)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제1 링 기어(531)가 회전하는 경우 힌지 결합부(5312)도 회전할 수 있다. 따라서, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)가 서로 다른 회전 속도로 동시에 회전하는 경우, 출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)의 가장자리(즉, 상기 내부 공간(50a)의 제2 측)의 전체에서 자전할 수 있다. 이 때, 제2 암(553)은 내접 기어(5413)의 회동 길이만큼 회동할 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)의 자전 범위 또는 자전 각도는 내접 기어(5413)의 회동 길이 또는 회동 각도와 대응될 수 있다.

정리하면, "결합"이 "접촉"을 포함하는 의미로 이해하면, 출수 노즐 이동부(55)는 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541) 모두와 결합될 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)를 상기 내부 공간(50a)의 제2 측 전체에서 자전시키기 위해, 제2 링 기어(541)는 제1 링 기어(531)와 상대적으로 회전(공전)하여야 한다. 상대적인 회전을 위해, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)의 모션 특성, 즉 회전 속도 및 회전량이 조절될 수 있다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이, 출수 노즐 이동부(55)의 제1 암(552)에는 슬리브(5521)가 형성되고, 출수 노즐(56)에 포함된 노즐(561)은 슬리브(5521)에서 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전에 기초하여 노즐(561)은 상기 내부 공간(50a)에서 이동 즉 스파이럴 이동할 수 있다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 출수 노즐 이동부(55)의 공전 및 자전에 기초한 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동의 동작을 상세하게 설명한다.

도 9는 소정의 시간 구간에서 출수 노즐 이동부(55)가 공전 및 자전을 수행하는 동작의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 이 때, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)는 시계 방향(제1 방향)으로 회전하고, 제1 링 기어(531)의 제1 회전 속도(w1)는 제2 링 기어(541)의 제2 회전 속도(w2)보다 작은 것으로 가정한다. 또한, 출수 노즐 이동부(55)의 길이는 제1 암(552)의 길이(Rb)와 제2 암(553)의 길이(Ra)의 합과 대응된다.

도 9의 (a)를 참조하면, 제1 회전 속도(w1)가 제2 회전 속도(w2)보다 작으므로, 제2 링 기어(541)의 제2 회전량(θ2)은 제1 링 기어(531)의 제1 회전량(θ1)보다 클 수 있다. 따라서, 소정의 시간 구간에서 양 링 기어(531, 541)의 회전량의 차이(△θ)는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

상기 회전량의 차이(△θ)로 인해, 제2 암(553), 즉 내접 기어(5413)는 La 만큼 이동할 수 있다. 호의 길이 공식 및 도 9의 (a)를 참조하면, 내접 기어(5413)의 회동 길이(La)는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

여기서, Rb는 제1 암(552)의 길이를 의미한다.

한편, 상기 회전량의 차이(△θ)로 인해, 제2 암(553), 즉 내접 기어(5413)는 θa 만큼 회동할 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 θa 만큼 자전할 수 있다. 호의 길이 공식 및 도 9의 (b)를 참조하면, 내접 기어(5413)의 회동 길이(La)는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

여기서, Ra는 제2 암(553)의 길이를 의미한다.

따라서, 상기 회전량의 차이(△θ)와 제2 암(553)의 회동 각도(θa)는 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

한편, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 암(553)의 회동으로 인한 제1 암(552)의 회전 길이(Lb)는 이등변 삼각형의 성질에 기초하여 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

수학식 5를 제2 암(553)의 회동 각도(θa)에 대해 정리하면, 아래의 수학식 6으로 표현될 수 있다.

이 때, 수학식 4 및 수학식 6를 연립하면, 아래의 수학식 7이 도출될 수 있다.

여기서, 제1 암(552)의 길이(Rb) 및 제2 암(553)의 길이(Ra)는 고정된 값일 수 있다. 따라서, 제1 암(552)의 회전 길이(Lb)와 대응되도록 상기 회전량의 차이(△θ)를 설정할 수 있다. 그리고, 상기 회전량의 차이(△θ)는 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541)의 회전 속도의 차이와 관련이 있다. 따라서, 제1 암(552)의 회전 길이(Lb)와 대응되도록 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541) 각각의 회전 속도를 설정할 수 있다.

그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 암(552)에 형성된 슬리브(5521)에 노즐(561)이 결합될 수 있고, 제1 암(552)의 회전 길이(Lb)는 노즐(561)의 회전 길이와 대응될 수 있다. 따라서, 상기 회전량의 차이(△θ) 또는 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541) 각각의 회전 속도를 제어하여 노즐(561)의 회전 길이를 조절할 수 있다. 즉, 제1 암(552) 및 제2 암(553)을 적절한 길이로 형성하고 상기 회전량의 차이(△θ) 또는 제1 링 기어(531)와 제2 링 기어(541) 각각의 회전 속도를 제어함으로써, 노즐(561)이 스파이럴 이동이 조절될 수 있다.

이하, 도 10을 참조하여, 상기 회전량의 차이(△θ)에 기초하여 노즐(561)이 특정 시간 구간에서 스파이럴 이동하는 동작을 상세하게 설명한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)는 시계 방향(제1 방향)으로 회전하고, 출수 노즐 이동부(55) 역시 시계 방향으로 공전한다. 또한, 특정 시간 구간의 시작 시점에서 출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)의 중심(제1 측)을 향하는 제1 형상으로 배치된다. 그리고, 특정 시간 구간의 종료 시점에서 출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)의 가장자리(제2 측)과 인접한 제2 형상으로 배치된다.

이 때, 출수 노즐 이동부(55)가 제1 형상에서 제2 형상까지 이동하는 자전 각도 즉, θa는 55°인 것으로 가정한다. 또한, 출수 노즐 이동부(55)를 55°만큼 자전시키기 위해 제2 링 기어(541)는 제1 링 기어(531)에 보다 11°만큼 더 회전하는 것으로 가정한다. 여기서, 11°는 상기 회전량의 차이(△θ)와 대응된다.

도 10과 같은 스파이럴 이동을 위해, 제1 링 기어(531)는 단위 시간 당 45°로 등속 회전할 수 있고, 제2 링 기어(541)는 단위 시간 당 46°로 등속 회전할 수 있다. 이 경우, 단위 시간에서, 출수 노즐 이동부(55)는 5°만큼 자전할 수 있다. 따라서, 특정 시간 구간에서, 제1 링 기어(531)는 495°만큼 회전할 수 있고, 제2 링 기어(541)는 506°만큼 회전할 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 55°만큼 자전할 수 있다. 이에 따라 노즐(561)이 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다.

4. 드리퍼 모듈(60)의 구조

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈(60)의 분해 사시도를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분이 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분과 탈착되는 사시도를 도시한 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈(60)의 단면 사시도를 도시한 도면이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드리퍼 모듈(60)의 일부 구성 요소들의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 7 내지 도 14를 참조하면, 드리퍼 모듈(60)은, 드리퍼(61) 및 드리퍼 밸브 모듈(62)을 포함하도록 구성될 수 있다.

드리퍼(61)는 그라인더 모듈(40)에서 제공된 커피 분말을 수용하며, 출수 모듈(50)에서 제공된 물을 수용할 수 있다. 드리퍼(61)는, 상측에 형성된 드리퍼(61)의 개방된 입구와, 하부면에 형성된 드리퍼(61)의 출구, 즉 추출홀(612)을 포함할 수 있다. 일례로서, 추출홀(612)은 드리퍼(61)의 하부면의 중심에서 관통되어 형성될 수 있다. 드리퍼(61)의 외부면에는 사용자의 손에 의해 파지되는 손잡이(614)가 형성될 수 있다.

커피 메이커(1)가 커피를 추출하는 동작을 수행하는 경우, 드리퍼(61)는 고정되며 회전하지 않을 수 있다.

원활하게 커피 분말 및 물을 공급받도록 하기 위해, 드리퍼 입구(611)는 상대적으로 크고, 드리퍼 모듈(60)의 출구는 상대적으로 작게 형성될 수 있다. 즉, 드리퍼(61)는 전체적으로 깔때기의 상측 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다.

추출홀(612)은, 추출홀(612)의 상측에 형성된 제1 추출홀(6121)과, 추출홀(612)의 하측에 형성된 제2 추출홀(6122)을 포함할 수 있다. 제1 추출홀(6121)에는 드리퍼 캡(622)의 상측 일부가 배치될 수 있고, 제2 추출홀(6122)에는 드리퍼 캡(622)의 하측 일부가 배치될 수 있다.

제1 추출홀(6121)은 전체적으로 원기둥 형상을 가질 수 있다. 한편, 다른 실시예에 따르면, 제1 추출홀(6121)은 깔때기의 상측 형상과 대응되는 형상을 가질 수도 있다.

도 13을 참조하면, 제1 추출홀(6121)의 내부면에는 복수의 가이드 돌기(613)가 형성될 수 있다. 가이드 돌기(613)는 제1 추출홀(6121)의 가장자리에서 중심 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 가이드 돌기(613)는 드리퍼 캡(622)의 상측에 형성된 가이드 부재(6221)와 결합되어 드리퍼 캡(622)의 상하 방향의 이동을 지지할 수 있다.

드리퍼 밸브 모듈(62)은 추출홀(612)을 개방하거나 폐쇄하는 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 드리퍼 밸브 모듈(62)은 열림 상태 및 닫힘 상태로 동작할 수 있다. 드리퍼 밸브 모듈(62)이 열림 상태인 경우 추출홀(612)이 개방될 수 있다. 드리퍼 밸브 모듈(62)이 닫힘 상태인 경우 추출홀(612)이 폐쇄될 수 있다.

또한, 추출홀(612)의 개방 시, 드리퍼 밸브 모듈(62)은 추출홀(612)의 개방도를 조절할 수 있다. 즉, 드리퍼 밸브 모듈(62)은 열림 상태의 레벨을 조절할 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 드리퍼 캡(622)의 높이를 조절함으로써 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨이 조절될 수 있고, 이에 따라 추출홀(612)의 개방도가 조절될 수 있다.

드리퍼 밸브 모듈(62)은 제1 드리퍼 밸브 모듈(62a) 및 제2 드리퍼 밸브 모듈(62b)을 포함할 수 있다. 제1 드리퍼 밸브 모듈(62a)은 드리퍼(61)의 하방에서 드리퍼(61)와 결합될 수 있다. 제2 드리퍼 밸브 모듈(62b)은 케이스(10)와 연결될 수 있다. 도 12를 참조하면, 제1 드리퍼 밸브 모듈(62a)과 결합된 드리퍼(61)(즉, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분)은 제2 드리퍼 밸브 모듈(62b)(즉, 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분)과 장탈착 가능하게 결합될 수 있다.

제1 드리퍼 밸브 모듈(62a)은 드리퍼 베이스(621), 드리퍼 캡(622), 드리퍼 실러(623) 및 드리퍼 윙(624)을 포함할 수 있다. 제2 드리퍼 밸브 모듈(62b)은 드리퍼 서포터(625, 626), 제1 풀리(627), 제2 풀리(628), 벨트(629) 및 제3 모터(630)를 포함할 수 있다

드리퍼 베이스(621)는 드리퍼(61)의 하부면(즉, 바닥면)과 결합될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제2 드리퍼 밸브 모듈(62b)에 의해 드리퍼 베이스(621)는 드리퍼(61)의 중심축을 기준으로 축 회전할 수 있으므로, 드리퍼 베이스(621)는 축 회전 가능하도록 드리퍼(61)의 하부면과 결합될 수 있다. 즉, 드리퍼 베이스(621)는 드리퍼(61)의 하부면에서 추출홀(612)의 축 방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

드리퍼 베이스(621)는 드리퍼(61)의 하부면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 원 형상의 드리퍼(61)의 하부면과 대응하여 드리퍼 베이스(621)는 내부가 비어 있는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 드리퍼 베이스(621)의 비어 있는 내부에 드리퍼 캡(622)의 일부분, 드리퍼 실러(623) 및 드리퍼 윙(624)이 배치될 수 있다.

드리퍼 베이스(621)에는 연결홀(6211)이 형성될 수 있다. 연결홀(6211)은 추출홀(612)과 연통되도록 드리퍼 베이스(621)에 관통되어 형성될 수 있다. 드리퍼(61)에서 추출된 커피는 서로 연통된 추출홀(612) 및 연결홀(6211)을 통해 커피 서버(70)로 제공될 수 있다.

연결홀(6211)의 내부면에는 제1 나사(6212)가 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제1 나사(6212)는 드리퍼 캡(622)의 외부면의 하측에 형성된 제2 나사(6222)와 맞물릴 수 있다. 일례로, 제1 나사(6212)는 암나사일 수 있고, 제2 나사(6222)는 수나사일 수 있다.

드리퍼 베이스(621)의 외부면에는 복수 개의 제1 결합 부재(6213)가 형성될 수 있다. 제1 결합 부재(6213)는 드리퍼 베이스(621)를 제1 풀리(627)에 결합시키기 위해 드리퍼 베이스(621)에 형성될 수 있다. 일례로서, 제1 결합 부재(6213)는 드리퍼 베이스(621)의 외부면의 하측부에 형성될 수 있다. 제1 결합 부재(6213)는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 결합 부재(6213)는 제1 풀리(627)의 내부면에 형성된 복수 개의 제2 결합 부재(6271)와 결합될 수 있다. 제2 결합 부재(6271)는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 서로 인접한 2개의 제2 결합 부재(6271)의 사이에는 갭(cap)이 형성될 수 있으며, 제1 결합 부재(6213)는 상기 캡을 통과할 수 있다. 이 때, 드리퍼(61)가 축 방향으로 소량 이동할 수 있고, 제1 결합 부재(6213) 역시 소량 이동할 수 있다. 소량 이동된 제1 결합 부재(6213)의 상부면은 제2 결합 부재(6271)의 하부면과 접촉할 수 있다. 따라서, 제1 결합 부재(6213)와 제2 결합 부재(6271)의 접촉으로 의해 드리퍼 베이스(621)는 제1 풀리(627)와 결합되어 고정될 수 있다.

제1 결합 부재(6213)와 제2 결합 부재(6271)가 결합되는 경우, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분은 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분에 장착될 수 있다. 제1 결합 부재(6213)와 제2 결합 부재(6271)가 결합되지 않는 경우, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분이 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분에서 탈착될 수 있다.

드리퍼 캡(622)은 추출홀(612)을 개폐하기 위해 구비될 수 있다. 드리퍼 캡(622)은 추출홀(612)의 내부 및 연결홀(6211)의 내부에 배치될 수 있다. 도 11 및 도 14를 참조하면, 추출홀(612) 및 연결홀(6211)의 형상과 대응되도록, 드리퍼 캡(622)은 전체적으로 원기둥 형상일 수 있다.

드리퍼 캡(622)의 상측은 추출홀(612)과 결합될 수 있다. 드리퍼 캡(622)은 추출홀(612)의 내부에서 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라 추출홀(612)이 개폐될 수 있다. 이 때, 드리퍼(61)가 축 회전하지 않으므로, 추출홀(612)과 결합된 드리퍼 캡(622) 역시 축 회전하지 않을 수 있다. 즉, 드리퍼 캡(622)은 축 방향으로 회전하지 않고 상하 방향으로만 이동할 수 있다.

도 13을 참조하면, 드리퍼 캡(622)의 상측 단부에는 복수의 가이드 부재(6221)가 형성될 수 있다. 가이드 부재(6221)의 개수는 가이드 돌기(613)의 개수와 동일할 수 있다. 복수의 가이드 부재(6221) 각각은 드리퍼 캡(622)의 상측 단부의 전측, 후측, 좌측 및 우측에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 가이드 부재(6221)는 드리퍼 캡(622)의 상측 단부에서 십자가 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 가이드 부재(6221)의 배치 위치는 상기 도면에 한정되지 않는다.

가이드 부재(6221)의 외측 단부에는 가이드 홀(6221a)이 형성될 수 있다. 가이드 돌기(613)는 가이드 홀(6221a)의 내부로 삽입될 수 있다. 가이드 홀(6221a)의 내부로 가이드 돌기(613)가 삽입됨으로써, 추출홀(612)의 내부에서의 드리퍼 캡(622)의 상하 이동이 안정적으로 지지될 수 있다.

드리퍼 실러(623)는 추출홀(612)이 폐쇄되는 경우, 커피가 추출홀(612)(즉, 제2 추출홀(6122))로 유출되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 드리퍼 실러(623)는 가이드 부재(6221)의 하측에 배치될 수 있다. 도 14를 참조하면, 가이드 부재(6221)의 하방에는 실러 설치홀(6223)이 형성될 수 있고, 드리퍼 실러(623)는 실러 설치홀(6223)에 설치될 수 있다. 드리퍼 실러(623)의 크기는 가이드 부재(6221)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 일례로, 드리퍼 실러(623)의 크기는 가이드 홀(6221a)이 형성되지 않는 가이드 부재(6221)의 일부분의 크기와 유사할 수 있다.

드리퍼 윙(624)은 드리퍼 베이스(621)의 축 회전을 지지하기 위해 드리퍼 베이스(621)에 설치될 수 있다. 일례로, 드리퍼 윙(624)은 드리퍼 베이스(621)와 나사 결합될 수 있다. 따라서, 드리퍼(61)가 고정되고 드리퍼 베이스(621)가 축 회전하는 경우, 드리퍼 윙(624)도 드리퍼 베이스(621)와 함께 축 회전할 수 있다. 따라서, 드리퍼 윙(624)인 베어링과 유사한 기능을 수행할 수 있다.

드리퍼 서포터(625, 626)는 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분을 지지할 수 있으며, 제1 풀리(627)가 설치되는 공간을 제공할 수 있다. 드리퍼 서포터(625, 626)는 제1 드리퍼 서포터(625) 및 제2 드리퍼 서포터(626)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 드리퍼 서포터(625)는 드리퍼 서포터(625, 626)의 하측을 구성할 수 있고, 제2 드리퍼 서포터(626)는 드리퍼 서포터(625, 626)의 상측을 구성할 수 있다. 제1 드리퍼 서포터(625)와 제2 드리퍼 서포터(626)는 서로 결합되어 드리퍼 서포터(625, 626)를 구성할 수 있다.

제1 드리퍼 서포터(625)에는 드리퍼 베이스(621)의 연결홀(6211)과 연통되는 제1 관통홀(6251)이 형성될 수 있다. 제2 드리퍼 서포터(626)에는 드리퍼 베이스(621)를 삽입하기 위한 제2 관통홀(6261)이 형성될 수 있다. 따라서, 제2 관통홀(6261)을 통해 드리퍼(61)와 결합된 드리퍼 베이스(621)가 드리퍼 서포터(625, 626)에 삽입되고, 드리퍼 베이스(621)의 연결홀(6211)에서 추출된 커피가 제1 관통홀(6251)을 통해 커피 서버(70)로 제공될 수 있다.

제2 드리퍼 서포터(626)에는 고정홀(6262)이 형성될 수 있다. 고정홀(6262)은 제2 관통홀(6261)과 연결되도록 형성될 수 있다. 일례로, 고정홀(6262)은 직사각 형상일 수 있다. 또한, 도면에 도시되지 않았지만, 드리퍼(61)의 외부면에는 고정 돌기(미도시)가 형성될 수 있다. 고정 돌기는 드리퍼(61)의 손잡이(614)와 대향되어 드리퍼(61)의 외부면의 하측부에 형성될 수 있다. 일례로서, 고정 돌기는 직사각 형상을 가질 수 있다. 고정 돌기는 고정홀(6262)에 삽입될 수 있다. 즉, 고정 돌기가 고정홀(6262)에 삽입된 상태에서 드리퍼(61)의 하부면과 결합된 드리퍼 베이스(621)가 제2 관통홀(6261)에 수용될 수 있다. 따라서, 드리퍼(61)는 축 회전하지 않고, 드리퍼 베이스(621)만이 축 회전할 수 있다.

제1 풀리(627)는 드리퍼 서포터(625, 626)의 내부에 배치될 수 있다. 제1 풀리(627)는 내부가 관통된 형상을 가질 수 있고, 전체적으로 드리퍼 베이스(621)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 일례로, 제1 풀리(627)는 내부가 관통된 링 형상일 수 있다. 드리퍼 베이스(621)는 제1 풀리(627)의 내부에 결합될 수 있다. 제1 풀리(627)의 내부면에는 앞서 언급한 복수 개의 제2 결합 부재(6271)가 형성될 수 있다. 제1 풀리(627)의 외부면은 벨트(629)의 일부분과 접촉할 수 있다.

제2 풀리(628)는 드리퍼 서포터(625, 626)의 외부에 배치될 수 있다. 제2 풀리(628)는 제1 풀리(627)와 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 제2 풀리(628)의 중앙에는 제3 모터(630)의 구동축과의 결합을 위한 홀이 형성될 수 있다. 제2 풀리(628)의 외부면은 벨트(629)의 타부분과 접촉할 수 있다. 제2 풀리(628)는 제3 모터(630)의 구동력을 제1 풀리(627)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.

벨트(629)는 제1 풀리(627)와 제2 풀리(628) 사이에 연결될 수 있다. 벨트(629)는 제2 풀리(628)의 회전에 따른 운동을 제1 풀리(627)로 전달할 수 있다. 제3 모터(630)는 드리퍼 베이스(621)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다.

드리퍼 밸브 모듈(62)이 드리퍼(61)의 추출홀(612)을 개폐하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 이 때, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분이 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분과 결합되고, 드리퍼 캡(622)이 제1 추출홀(6121)의 바닥면에 밀착되며, 이에 따라 추출홀(612)이 폐쇄되어 있는 것으로 가정한다.

제3 모터(630)의 구동축은 일 방향(즉, 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 회전할 수 있다. 제3 모터(630)의 구동축의 일 방향으로의 회전에 의해 제2 풀리(628)가 일 방향으로 축 회전할 수 있고, 벨트(629)에 의해 제1 풀리(627)가 일 방향으로 회전할 수 있다. 제1 풀리(627)의 일 방향으로의 회전에 의해 제1 풀리(627)와 고정 결합된 드리퍼 베이스(621)도 일 방향으로 회전할 수 있다.

이 때, 드리퍼(61)는 제2 드리퍼 서포터(626)에 고정되어 축 회전하지 않을 수 있고, 드리퍼 베이스(621)만이 일 방향으로 축 회전할 수 있다. 드리퍼 베이스(621)의 일 방향으로의 축 회전에 따라 연결홀(6211)이 일 방향으로 축 회전할 수 있고, 이에 따라 연결홀(6211)에 형성된 제1 나사(6212)가 일 방향으로 회전할 수 있다.

한편, 제1 추출홀(6121)의 가이드 돌기(613)은 드리퍼 캡(622)의 가이드 부재(6221)가 결합될 수 있다. 이 때, 드리퍼(61)가 축 회전하지 않으므로, 드리퍼 캡(622) 역시 축 회전하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 나사(6212)의 일 방향으로의 회전으로 인해, 드리퍼 캡(622)의 제2 나사(6222)는 제1 나사(6212)에서 풀어질 수 있다(unscrew). 풀어진 제2 나사(6222)는 상방으로 직선 이동하고, 이에 따라 드리퍼 캡(622) 자체가 추출홀(612)의 내부에서 상방으로 직선 이동할 수 있다. 드리퍼 캡(622)이 상방으로 직선 이동함으로써 추출홀(612) 내부에 개방된 공간이 발생할 수 있다. 이에 따라, 추출홀(612)이 개방될 수 있다.

이 후, 제3 모터(630)의 구동축은 일 방향과 반대되는 타 방향으로 회전할 수 있다. 제3 모터(630)의 구동축의 타 방향으로의 회전에 의해 제2 풀리(628)가 타 방향으로 축 회전하고, 벨트(629)에 의해 제1 풀리(627)가 타 방향으로 회전할 수 있다. 제1 풀리(627)의 타 방향으로의 회전에 의해 제1 풀리(627)와 결합된 드리퍼 베이스(621)도 타 방향으로 회전할 수 있다.

드리퍼 베이스(621)의 타 방향으로의 축 회전에 따라 연결홀(6211)이 타 방향으로 축 회전할 수 있고, 이에 따라 연결홀(6211)에 형성된 제1 나사(6212)가 타 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 제2 나사(6222)의 타 방향으로의 회전으로 인해 드리퍼 캡(622)의 제2 나사(6222)는 제1 나사(6212)에 조여질 수 있다(screw). 조여진 제2 나사(6222)는 하방으로 직선 이동할 수 있고, 이에 따라 드리퍼 캡(622) 자체가 추출홀(612)의 내부에서 하방으로 직선 이동할 수 있다. 드리퍼 캡(622)이 하방으로 직선 이동함으로써 드리퍼 캡(622)의 상측은 제1 추출홀(6121)과 밀착할 수 있다. 이에 따라, 추출홀(612)이 폐쇄될 수 있다.

5. 커피 메이커(1)의 커피 추출 동작(커피 메이커(1)의 제어 방법)

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커(1)의 구성 요소 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.

도 15를 참조하면, 커피 메이커(1)는 제어 모듈(90)을 포함할 수 있다.

제어 모듈(90)은 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나를 포함하는 물리적인 요소를 포함하여 구현될 수 있다.

제어 모듈(90)은 물 탱크 모듈(20)의 가열 모듈(23)을 제어하고, 그라인더 모듈(40)의 모터를 제어하고, 출수 모듈(50)의 제1 모터(534), 제2 모터(544) 및 워터 펌프(565)를 제어하고, 드리퍼 밸브 모듈(62)의 제3 모터(630)를 제어할 수 있다. 특히, 제어 모듈(90)은 물 탱크 모듈(20)의 수위 센서로부터 센싱값을 전달받아 물의 높이를 측정할 수 있다. 또한, 출수 모듈(50)의 홀 센서(58) 및 포토 인터럽터(59) 각각으로부터 센싱값을 전달받아 제1 모터(534) 및 제2 모터(544)를 제어할 수 있다. 제어 모듈(90)은 회로 기판(80)와 연결되어 상기한 측정 동작 및 제어 동작을 수행할 수 있다.

입출력 모듈(92)은 사용자로부터 제어 입력을 수신하고, 커피 메이커(1)의 동작 상황 및 알림 메시지 등을 출력할 수 있다. 특히, 입출력 모듈(92)는 커피 레시피를 선택하기 위한 정보를 출력할 수 있고, 선택 정보를 사용자로부터 수신할 수 있다.

입출력 모듈(92)은 입력부 및 출력부를 포함할 수 있다. 일례로, 입출력 모듈(92)은 터치가 가능한 디스플레이부를 포함할 수 있다. 또는, 출력부는 스피커를 포함할 수 있다.

통신 모듈(94)은 사용자의 단말 장치 또는 관리 서버와 통신을 수행하기 위한 장치일 수 있다. 여기서, 단말 장치는 디스플레이부를 포함하며, 커피 메이커(1)를 제어하기 위한 어플리케이션이 실행되는 프로세서 기반의 장치일 수 있다. 사용자는 단말 장치를 이용하여 커피 메이커(1)를 제어할 수 있고, 커피 메이커(1)의 동작 상황 및 알림 메시지 등을 확인할 수 있다. 특히, 사용자의 제어에 의해, 단말 장치는 커피 레시피의 선택 정보를 통신 모듈(94)로 전송할 수 있다.

통신 모듈(94)은 이동통신 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈은 예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 5G　(fifth generation technology standard) 등에 따라 구축된 통신망 상에서 신호를 송수신할 수 있다.

근거리 통신 모듈은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커(1)의 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커(1)의 제어 방법에서는 핸드 드립 방식과 유사한 방식으로 커피를 추출하기 위한 단계들이 수행될 수 있다. 커피 메이커(1)의 제어 방법은 제어 모듈(90)을 중심으로 수행될 수 있다.

즉, 앞서 언급한 바와 같이, 핸드 드립 방식은 순차적으로 수행되는 뜸 들이기 과정 및 커피 추출 과정을 포함할 수 있고, 사용자는 커피 분말로 물을 스파이럴 형상으로 공급할 수 있다. 하기에서 설명되는 커피 메이커(1)의 제어 방법을 통해 핸드 드립 방식을 구현할 수 있다.

이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명한다.

한편, 호퍼(30)에 충분한 양의 커피 원두가 수용되고 있고, 드리퍼 모듈(60)의 제1 부분이 드리퍼 모듈(60)의 제2 부분과 결합되어 있는 것으로 가정한다. 그리고, 설명의 편의를 위해, 물을 출수하는 동작을 수행하는 구성 요소를 "노즐(561)" 또는 "출수 노즐(56)"로 혼용하여 사용한다. 또한, "상기 내부 공간(50a)의 제1 측"을 "상기 내부 공간(50a)의 중심"으로, "상기 내부 공간(50a)의 제2 측"을 "상기 내부 공간(50a)의 가장자리"로, "제1 방향"을 "시계 방향"으로, "제2 방향"을 "반시계 방향"으로 호칭하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

단계(S10)에서, 제어 모듈(90)은 물 탱크 모듈(20)에 수용된 물의 높이를 측정할 수 있다.

즉, 물 탱크 모듈(20)의 수위 센서는 수위와 관련된 센싱값을 제어 모듈(90)로 전달할 수 있다. 제어 모듈(90)은 전달된 센싱값에 기초하여 물의 높이를 측정할 수 있다.

단계(S20)에서, 제어 모듈(90)은 측정된 물의 높이가 임계 높이보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 단계(S20)는 커피의 추출을 위해 충분한 물이 물 탱크 모듈(20)에 수용되었는지 여부를 확인하는 단계일 수 있다.

측정된 물의 높이가 임계 높이보다 작거나 같은 경우, 단계(S30)에서, 입출력 모듈(92)은, 제어 모듈(90)의 제어 하에, 물 부족 알림 메시지를 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 물 탱크 모듈(20)에 물을 공급할 수 있다.

측정된 물의 높이가 임계 높이보다 큰 경우, 단계(S40)에서, 제어 모듈(90)은 출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치되었는지 여부를 판단할 수 있다.

여기서, 출수 노즐 이동부(55)의 초기 위치는 상기 내부 공간(50a)의 가장자리와 인접한 위치일 수 있다. 즉, 출수 노즐 이동부(55)의 초기 위치는 도 8에 도시된 출수 노즐 이동부(55)의 위치일 수 있다.

제어 모듈(90)은 홀 센서(58)에서 감지된 센싱값에 기초하여 출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제1 링 기어(531)에는 제1 자석이 설치될 수 있고, 제1 링 기어(531)와 인접하여 제1 홀 센서(58)가 설치될 수 있다. 또한, 제2 링 기어(541)에는 제2 자석이 설치될 수 있고, 제2 링 기어(541)와 인접하여 제2 홀 센서(58)가 설치될 수 있다. 제1 홀 센서(58)가 제1 자석과 반응하거나 제2 홀 센서(58)가 제2 자석과 반응하는 경우 센싱값이 감지될 수 있고, 감지된 센싱값은 제어 모듈(90)로 전달될 수 있다. 따라서, 제어 모듈(90)은 전달된 센싱값에 기초하여 출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치되었는지 여부를 판단할 수 있다.

출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치되지 않는 경우, 단계(S50)에서 제어 모듈(90)은 출수 노즐 이동부(55)를 초기 위치에 배치시킬 수 있다.

일례로서, 제어 모듈(90)은 제1 모터(534)만을 동작시켜 출수 노즐 이동부(55)를 초기 위치에 배치시킬 수 있다. 즉, 제어 모듈(90)은 제1 모터(534)를 동작시켜 제1 링 기어(531)를 각도 A만큼 회전시킬 있다. 이 경우, 출수 노즐 이동부(55)는 각도 B만큼 자전되어 초기 위치에 배치될 수 있다.

다른 일례로서, 제어 모듈(90)은 제2 모터(544)만을 동작시켜 출수 노즐 이동부(55)를 초기 위치에 배치시킬 수 있고, 제1 모터(534) 및 제2 모터(544) 모두를 동작시켜 출수 노즐 이동부(55)를 초기 위치에 배치시킬 수 있다. 이는 상기에서 설명한 내용과 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.

출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치된 경우, 단계(S60)에서 그라인더 모듈(40)은, 제어 모듈(90)의 제어 하에, 커피 원두를 분쇄할 수 있다. 즉, 제어 모듈(90)은 그라인더 모듈(40)에 포함된 모터를 제어하여 커피 원두로부터 커피 분말을 생성할 수 있다. 이 때, 그라인더 모듈(40)은 미리 설정된 분쇄도로 커피 원두를 분쇄할 수 있다. 분쇄도에 따라 커피 분말의 입자 크기가 결정될 수 있다.

실시예에 따르면, 그라인더 모듈(40)의 분쇄도는 커피 원두의 종류 및 커피 레시피 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.

그라인더 모듈(40)에 의해 생성된 커피 분말은 중력에 의해 드리퍼(61)로 낙하될 수 있으며, 도 17에 도시된 커피 분말 낙하 영역에 수용될 수 있다.

한편, 출수 노즐 이동부(55)가 초기 위치에 배치되지 않는 상태에서 커피 분말이 드리퍼(61)로 낙하하는 경우, 커피 분말이 출수 노즐 이동부(55)의 상부면에 쌓일 수 있다. 이 경우, 후술할 제1 및 제2 물 공급 구간에서의 출수 노즐 이동부(55)의 회전 동작이 방해 받을 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)의 회전을 원활하게 하기 위해 상기에서 설명한 단계(S40) 및 단계(S50)가 수행될 수 있다.

단계(S70)에서, 물 탱크 모듈(20) 내의 가열 모듈(23)은, 제어 모듈(90)의 제어 하에, 물을 가열할 수 있다. 즉, 앞서 언급한 핫 블루 방식으로 커피를 추출하기 위해, 제어 모듈(90)은 가열 모듈(23)을 동작시켜 물 탱크 바디(21)에 수용된 물을 가열할 수 있다.

한편, 단계(S70)는 단계(S60)의 이후에 수행되는 것으로 설명하였으나, 단계(S70)는 단계(S60)의 이전에 수행될 수도 있고, 단계(S60)와 단계(S70)가 동시에 수행될 수도 있다. 또한, 앞서 언급한 콜드 블루 방식으로 커피를 추출하는 경우, 단계(S70)는 생략될 수 있다.

단계(S80)에서, 제어 모듈(90)은 출수 노즐 이동부(55)를 상기 내부 공간(50a)의 중심을 향하도록 배치시킬 수 있다. 즉, 제어 모듈(90)은 제1 모터(534) 및 제2 모터(544) 중 적어도 하나의 모터를 동작시켜 초기 위치에 배치된 출수 노즐 이동부(55)를 상기 내부 공간(50a)의 중심을 향하도록 배치시킬 수 있다(도 7 참조). 이에 따라, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에 배치될 수 있다.

한편, 단계(S80)는 앞서 설명한 단계(S50)와 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

단계(S90)에서, 제어 모듈(90)은 드리퍼 밸브 모듈(62)이 닫힘 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 만약, 드리퍼 밸브 모듈(62)이 열림 상태인 경우, 단계(S100)에서 제어 모듈(90)은 드리퍼 밸브 모듈(62)을 닫힘 상태로 제어할 수 있다. 단계(S90) 및 단계(S100)는 뜸 들이기 과정의 준비 단계일 수 있다.

일례로서, 드리퍼 밸브 모듈(62)이 도 11 내지 도 14와 같은 구조를 갖는 경우, 단계(S90)에서 제어 모듈(90)은 제3 모터(630)의 회전 상태를 분석하여 드리퍼 밸브 모듈(62)의 상태를 판단할 수 있다. 또한, 단계(S100)에서, 제어 모듈(90)은 제3 모터(630)를 동작하여 드리퍼 밸브 모듈(62)을 열림 상태에서 닫힘 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 드리퍼(61)의 하부면에 형성된 추출홀(612)이 폐쇄될 수 있다.

단계(S110)에서, 출수 노즐(56)은, 제어 모듈(90)의 제어 하에, 제1 물 공급 구간에서 물을 공급할 수 있다. 단계(S110)는 핸드 드립 방식에서의 뜸 들이기 과정을 구현하는 단계일 수 있다. 즉, 제1 물 공급 구간은 뜸 들이기 과정을 위한 구간일 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 뜸 들이기 과정은 커피 추출 과정을 수행하기 전에 커피 분말에 소량의 물을 부어 후 일정 시간 동안 기다리는 과정이다. 뜸 들이기 과정을 통해 물이 커피 분말에 미리 균일하게 확산되고, 커피 분말이 팽창하여 커피 분말에 포함된 탄소 가스가 배출된다.

이 때, 뜸 들이기 과정에서 소량의 커피가 추출될 수 있다. 하지만, 소량의 커피가 추출홀(612)을 통해 드리퍼(61)에서 배출되는 경우 뜸 들이기 과정이 제대로 수행되지 않을 수 있다. 즉, 소량의 커피가 배출되는 경우, 커피를 구성하는 성분이 물에 용해되지 않아 싱거운 커피가 추출될 수 있다. 따라서, 단계(S110)를 수행하기 이전에 추출홀(612)을 폐쇄하는 단계(S90) 및 단계(S100)가 수행될 수 있다.

한편, 제1 물 공급 구간에서의 출수 노즐(56)의 물 공급 동작은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다. 그리고, 각각의 물 공급 동작은 순차적으로 수행되는 제1 과정 및 제2 과정을 포함할 수 있다.

출수 노즐(56)의 제1 동작은 출수 노즐(56)이 물을 출수하는 동작을 포함할 수 있다. 출수 노즐(56)의 제2 동작은 출수 노즐(56)이 물의 출수를 정지하는 동작을 포함할 수 있다. 즉, 핸드 드립 방식의 뜸 들이기 과정에서, 사용자는 물을 출수한 후 일정 시간 동안 기다린다. 이 때, 상기한 "사용자의 물을 출수"는 출수 노즐(56)의 제1 동작과 대응될 수 있고, 상기한 "일정 시간 동안 기다림"은 출수 노즐(56)이 제2 동작과 대응될 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 시간의 흐름에 따른 출수 노즐(56)에서의 물 공급 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 제1 물 공급 구간에서, 드리퍼 밸브 모듈(62)이 닫힘 상태가 되어 추출홀(612)이 폐쇄될 수 있고, 출수 노즐(56)은 한번의 물 공급 동작을 수행할 수 있다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 제1 물 공급 구간에서 2회 이상의 물 공급 동작이 수행될 수도 있다.

제1 물 공급 구간은 물 출수 구간 및 휴지(idle) 구간을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 제1 물 공급 구간의 물 출수 구간을 "제1 물 출수 구간"으로, 제1 물 공급 구간의 휴지 구간을 "제1 휴지 구간"으로 호칭하기로 한다.

제1 물 출수 구간에서 출수 노즐(56)은 제1 동작을 수행할 수 있고, 제1 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 제2 동작을 수행할 수 있다. 일례로, 도 18을 참조하면, 제1 물 출수 구간에서 출수 노즐(56)은 10초 동안 50g의 물을 드리퍼(61)로 출수할 수 있고, 제1 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 30초 동안 물을 출수하지 않을 수 있다.

실시예에 따르면, 커피 레시피 및 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 양 중 적어도 하나에 기초하여, 제1 물 공급 구간에서, 커피의 물 공급 동작의 횟수, 제1 동작에서 출수되는 물의 양, 제2 동작의 수행 시간 등이 설정될 수 있다. 커피 레시피는 커피 원두의 종류(일례로, 생산 국가), 로스팅 레벨, 로스팅 후 경과한 시간 등에 기초하여 설정될 수 있다. 커피 레시피는 입출력 모듈(92) 또는 사용자의 단말 장치를 통해 입력될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 물 공급 구간에서의 제2 동작의 수행 시간, 즉 제1 휴지 구간의 길이는 로스팅이 경과된 시간과 반비례할 수 있다. 다시 말해, 제1 물 공급 구간에서 수행되는 출수 노즐(56)의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 출수 모듈(50)의 제2 동작의 수행 시간은 커피 분말의 로스팅이 경과된 시간과 반비례할 수 있다. 이는 도 20에 도시된 바와 같다.

일반적으로 커피 원두가 로스팅된 이후 경과한 시간과 커피 원두에 포함된 탄소 가스 함유량은 반비례하는 관계를 가진다. 즉, 최근에 로스팅한 커피 원두는 많은 탄소 가스를 함유하고, 로스팅이 오래된 커피 원두는 적은 탄소 가스를 함유한다. 따라서, 제어부는 로스팅이 경과된 시간과 반비례하도록 제1 휴지 구간의 길이(즉, 출수 모듈(50)의 제2 동작의 수행 시간)을 제어할 수 있다.

더불어, 실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간에서, 제어부는 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 반경에 기초하여 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541) 각각의 회전 속도를 설정할 수 있다.

구체적으로, 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 반경은 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 양과 비례한다. 그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 및 제2 링 기어(531, 541) 각각의 회전 속도가 커질수록 빠른 속도로 출수 노즐(56)이 이동부가 공전하여 적은 양의 물이 출수될 수 있고, 제1 및 제2 링 기어(531, 541) 각각의 회전 속도가 작아질수록 느린 속도로 출수 노즐(56)이 이동부가 공전하여 많은 양의 물이 출수될 수 있다. 따라서, 커피 분말의 용해도를 높이기 위해, 제어부는 커피 분말의 반경에 반비례하도록 제1 및 제2 링 기어(531, 541) 각각의 회전 속도를 설정할 수 있다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 물 출수 구간에서, 출수 노즐(56)은 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제1 물 출수 구간에서 수행되는 출수 노즐(56)의 제1 동작은 물을 출수하면서 스파이럴 이동하는 동작일 수 있다.

실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간은 순차적인 제1 시간 구간 및 제2 시간 구간을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 시간 구간의 길이는 제2 시간 구간의 길이와 동일할 수 있다. 제1 시간 구간에서, 출수 노즐(56)은 출수 노즐 이동부(55)의 회전에 기초하여 상기 내부 공간(50a)의 중심 방향에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다. 그리고, 제1 시간 구간 이후의 제2 시간 구간에서, 출수 노즐(56)은 출수 노즐 이동부(55)의 회전에 기초하여 상기 내부 공간(50a)의 가장자리 방향에서 상기 내부 공간(50a)의 중심 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 물 출수 구간에서의 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 19의 (a)에서는 제1 물 출수 구간에서의 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동을 도시하고 있다. 이 때, 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541)는 시계 방향으로 회전할 수 있다.

도 19의 (a)를 참조하면, 단계(S80)를 통해 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 시간 구간에서, 출수 노즐(56)은 시계 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다. 이 때, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심 방향에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다. 또한, 제2 시간 구간에서, 출수 노즐(56)은 시계 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다. 이 때, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리 방향에서 상기 내부 공간(50a)의 중심 방향으로 스파이럴 이동할 수 있다.

도 19의 (a)에 도시된 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동을 가능하게 하기 위해, 제어 모듈(90)은 제1 모터(534) 및 제2 모터(544)의 동작을 제어함으로써 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 링 기어(531) 및 제2 링 기어(541) 각각의 등속 회전 속도를 설정할 수 있다.

도 19의 (b)를 참조하면, 제1 시간 구간에서, 제어 모듈(90)은 제2 링 기어(541)의 제2 등속 회전 속도(w2)를 제1 링 기어(531)의 제1 등속 회전 속도(w1)보다 미리 설정된 속도 차이(△w) 만큼 크도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 시간 구간에서의 제2 링 기어(541)의 제2 회전량(θ2)은 제1 시간 구간에서의 제1 링 기어(531)의 제1 회전량(θ1)보다 미리 설정된 차이(△θ) 만큼 커질 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)는, 상기 내부 공간(50a)에서, 시계 방향으로 공전할 수 있고, 시계 방향으로 자전할 수 있다. 이에 따라, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다.

또한, 도 19의 (b)를 참조하면, 제2 시간 구간에서, 제어 모듈(90)은 제2 링 기어(541)의 제2 등속 회전 속도(w2)를 제1 링 기어(531)의 제1 등속 회전 속도(w1)보다 미리 설정된 속도 차이(△w) 만큼 작도록 제어할 수 있다. 이 때, 제1 시간 구간에서의 제2 등속 회전 속도(w2)와 제1 등속 회전 속도(w1)의 속도 차이(△w)는 제2 시간 구간에서의 제1 등속 회전 속도(w1)와 제2 등속 회전 속도(w2)의 속도 차이(△w)와 동일할 수 있다. 이 경우, 제2 시간 구간에서의 제2 링 기어(541)의 제2 회전량(θ2)은 제2 시간 구간에서의 제1 링 기어(531)의 제1 회전량(θ1)보다 미리 설정된 차이(△θ) 만큼 작아질 수 있다. 따라서, 출수 노즐 이동부(55)는, 상기 내부 공간(50a)에서, 시계 방향으로 공전할 수 있고, 반시계 방향으로 자전할 수 있다. 이에 따라, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

한편, 제1 시간 구간의 길이와 제2 시간 구간의 길이는 동일할 수 있다. 따라서, 제1 등속 회전 속도(w1)와 제2 등속 회전 속도(w2) 간의 속도 차이(△w)로 인해, 제1 물 출수 구간에서 제1 링 기어(531)의 총 회전량은 제2 링 기어(541)의 총 회전량과 동일할 수 있다. 따라서, 제2 시간 구간의 종료 시점에서, 출수 노즐 이동부(55)는 상기 내부 공간(50a)의 중심을 향하도록 배치될 수 있고(도 7 참조), 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에 배치될 수 있다.

구체적으로, 앞선 도 10의 일례와 같이, 제1 시간 구간에서, 제어 모듈(90)은 제2 링 기어(541)를 46°/s로 등속 회전하도록 제어할 수 있고, 제1 링 기어(531)를 45°/s로 등속 회전하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제2 링 기어(541)의 제2 회전량(θ2)은 제1 링 기어(531)의 제1 회전량(θ1)보다 11° 만큼 커질 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 초당 5*만큼 시계 방향으로 자전할 수 있다. 따라서, 제1 시간 구간에서, 제1 링 기어(531)는 495°만큼 회전할 수 있고, 제2 링 기어(541)는 506°만큼 회전할 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 55°만큼 시계 방향으로 자전하여 초기 위치(도 8 참조)에 배치될 수 있다. 이와 같은 과정에 의해, 출수 노즐 이동부(55)는, 출수 노즐(56)을 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

그 후, 제2 시간 구간에서, 제어 모듈(90)은 제2 링 기어(541)를 44°/s로 등속 회전하도록 제어할 수 있고, 제1 링 기어(531)를 45°/s로 등속 회전하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제2 링 기어(541)의 제2 회전량(θ2)은 제1 링 기어(531)의 제1 회전량(θ1)보다 11° 만큼 작아질 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 초당 5°만큼 반시계 방향으로 자전할 수 있다. 따라서, 제2 시간 구간에서, 제1 링 기어(531)는 495°만큼 회전할 수 있고, 제2 링 기어(541)는 484°만큼 회전할 수 있고, 출수 노즐 이동부(55)는 55°만큼 반시계 방향으로 자전하여 상기 내부 공간(50a)의 중심을 향하도록 배치될 수 있다(도 7 참조). 이와 같은 과정에 의해, 출수 노즐 이동부(55)는, 출수 노즐(56)을 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동시킬 수 있다.

요컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작)에서, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동(제1 스파이럴 이동)한 후에 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동(제2 스파이럴 이동)할 수 있다.

한편, 제1 물 출수 구간에서의 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동 동작은 상기에서 설명한 내용에 한정되지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작)에서, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제1 물 출수 구간에서, 출수 노즐(56)은 제2 스파이럴 이동을 먼저 수행한 후 제1 스파이럴 이동을 수행할 수 있다. 이 경우, 출수 노즐(56)을 상기 내부 공간(50a)의 중심에 배치하는 단계(S80)는 생략될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작)에서 출수 노즐(56)은 제1 스파이럴 이동할 수 있고, 제1 휴지 구간(출수 노즐(56)의 제2 동작)에서 출수 노즐(56)은 제2 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제1 물 출수 구간에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동할 수 있고, 제1 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작)에서 출수 노즐(56)은 제2 스파이럴 이동할 수 있고, 제1 휴지 구간(출수 노즐(56)의 제2 동작)에서 출수 노즐(56)은 제1 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제1 물 출수 구간에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있고, 제1 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동할 수 있다. 이 경우, 출수 노즐(56)을 상기 내부 공간(50a)의 중심에 배치하는 단계(S80)는 생략될 수 있다.

다시 도 16을 참조하면, 단계(S120)에서, 제어 모듈(90)은 드리퍼 밸브 모듈(62)을 열림 상태로 제어할 수 있다. 단계(S120)는 커피 추출 과정의 준비 단계일 수 있다.

이 때, 커피 레시피 및 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 양 중 적어도 하나에 기초하여 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨 즉, 추출홀(612)의 개방도가 조절될 수 있다.

실시예에 따르면, 그라인더 모듈(40)의 분쇄도, 즉 커피 분말의 입자 크기는 커피 레시피에 기초하여 설정될 수 있다. 이 경우, 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨은 커피 분말의 입자 크기에 기초하여 설정될 수 있다.

구체적으로, 커피 분말의 입자 크기가 작을수록 물이 커피 분말로 통과하는 속도가 느려질 수 있다. 이 경우, 커피가 추출되는 시간이 오래 걸려서 쓴 맛의 커피가 추출될 수 있다. 따라서, 커피 분말의 입자 크기가 작은 경우, 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨은 높게 설정될 수 있다. 또한, 커피 분말의 입자 크기가 클수록 물이 커피 분말로 통과하는 속도가 빨라질 수 있다. 이 경우, 커피가 추출되는 시간이 빨라져서 신 맛의 커피가 추출될 수 있다. 따라서, 커피 분말의 입자 크기가 큰 경우, 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨은 낮게 설정될 수 있다.

즉, 드리퍼 밸브 모듈(62)의 열림 상태의 레벨은 커피 분말의 입자 크기와 반비례하도록 설정될 수 있다.

단계(S130)에서, 출수 노즐(56)은, 제어 모듈(90)의 제어 하에, 제2 물 공급 구간에서 물을 공급할 수 있다. 단계(S130)는 핸드 드립 방식에서의 커피 추출 과정을 구현하는 단계일 수 있다. 즉, 제2 물 공급 구간은 커피 추출 과정을 위한 구간일 수 있다.

제2 물 공급 구간에서의 출수 노즐(56)의 물 공급 동작은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다. 그리고, 각각의 물 공급 동작은 순차적으로 수행되는 제1 과정 및 제2 과정을 포함할 수 있다. 즉, 제2 물 공급 구간에서 출수 노즐(56)은 단계(S110)과 유사하게 물을 공급할 수 있다.

도 18을 참조하면, 제2 물 공급 구간은 1차 추출 구간 및 2차 추출 구간을 포함할 수 있다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 제2 물 공급 구간은 1회의 추출 구간을 포함하거나 3회 이상의 추출 구간을 포함할 수 있다.

제2 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈(62)이 열림 상태가 되어 추출홀(612)이 개방될 수 있다. 그리고, 1차 추출 구간 및 2차 추출 구간 각각은 물 출수 구간 및 휴지 구간을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 제1 추출 구간의 물 출수 구간을 "제2 물 출수 구간"으로, 제2 추출 구간의 물 출수 구간을 "제3 물 출수 구간"으로, 제1 추출 구간의 휴지 구간을 "제2 휴지 구간"으로, 제2 추출 구간의 휴지 구간을 "제3 휴지 구간"으로 호칭하기로 한다.

제2 및 제3 물 출수 구간 각각에서 출수 노즐(56)은 제1 동작을 수행할 수 있고, 제2 및 제3 휴지 구간 각각에서 출수 노즐(56)은 제2 동작을 수행할 수 있다. 일례로, 도 18을 참조하면, 제2 및 제3 물 출수 구간에서 출수 노즐(56)은 30초 동안 150g의 물을 드리퍼(61)로 출수할 수 있고, 제2 및 제3 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 15초 동안 물을 출수하지 않을 수 있다. 한편, 제2 및 제3 물 출수 구간은 커피를 추출하는 구간이므로 제1 물 출수 구간보다 더 많은 물을 출수할 수 있다.

실시예에 따르면, 커피 레시피 및 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 양 중 적어도 하나에 기초하여, 제2 물 공급 구간에서, 물 공급 동작의 횟수, 제1 동작에서 출수되는 물의 양, 제2 동작의 수행 시간 등이 설정될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 물 공급 구간에서의 제2 동작의 수행 시간, 즉 제2 및 제3 휴지 구간의 길이는 그라인더 모듈(40)의 분쇄도와 반비례할 수 있다. 다시 말해, 제2 물 공급 구간에서 수행되는 출수 노즐(56)의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 출수 모듈(50)의 제2 동작의 수행 시간은 커피 분말의 입자의 크기와 반비례할 수 있다. 이는 도 21에 도시된 바와 같다.

일반적으로 커피 분말의 입자 크기가 작아지면 드리퍼(61)에 설치된 필터의 구멍을 막을 수 있다. 이 경우, 드리퍼(61)에 추가적으로 물을 부으면 드리퍼 입구(611)에서 물이 넘칠 수 있다. 따라서, 제어부는 커피 분말의 입자의 크기와 반비례하도록 제2 및 제3 휴지 구간의 길이(즉, 출수 모듈(50)의 제2 동작의 수행 시간)을 제어할 수 있다.

더불어, 실시예에 따르면, 제2 및 제3 물 출수 구간에서, 제어부는 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 반경에 기초하여 제1 및 제2 링 기어(531, 541) 기어 각각의 회전 속도를 설정할 수 있다. 이는 앞서 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.

한편, 제2 및 제3 물 출수 구간에서, 출수 노즐(56)은 스파이럴 이동할 수 있다. 즉, 제2 및 제3 물 출수 구간 각각에서 수행되는 출수 노즐(56)의 제1 동작은 물을 출수하면서 스파이럴 이동하는 동작일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 및 제3 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작) 각각에서, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 및 제3 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작) 각각에서, 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제2 및 제3 물 출수 구간(출수 노즐(56)의 제1 동작) 각각에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 가장자리에서 상기 내부 공간(50a)의 중심으로 스파이럴 이동할 수 있고, 제2 및 제3 휴지 구간에서 출수 노즐(56)은 상기 내부 공간(50a)의 중심에서 상기 내부 공간(50a)의 가장자리로 스파이럴 이동할 수 있다.

상기한 출수 노즐(56)의 이동은 단계(S110)에서 설명한 내용과 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다시, 도 16을 참조하면, 단계(S140)에서, 제어 모듈(90)은 드리퍼 밸브 모듈(62)을 닫힘 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라 추출홀(612)은 폐쇄될 수 있다(도 18 참조)

즉, 단계(S130)와 대응되는 커피 추출 과정이 종료된 후 추출홀(612)이 개방되어 있으면 추가적으로 커피가 추출되어 커피 서버(70)로 배출될 수 있다. 이 때, 추가적으로 추출된 커피는 쓴 맛이 날 수 있다. 또한, 커피를 음용하기 위해 커피 서버(70)를 베이스(12)에서 탈착하면 추가적으로 추출된 커피가 베이스(12)에 떨어질 수 있다. 따라서, 커피 추출 과정이 종료되면, 제어 모듈(90)은 드리퍼 밸브 모듈(62)을 닫힘 상태로 제어하여 추출홀(612)을 폐쇄할 수 있다.

단계(S150)에서, 제어 모듈(90)은 출수 노즐 이동부(55)를 초기 위치에 배치시킬 수 있다. 이는 다음 번의 커피 추출을 위한 과정일 수 있다.

한편, 단계(S150)는 단계(S140)의 이후에 수행되는 것으로 설명하였으나, 단계(S150)는 단계(S140)의 이전에 수행될 수도 있고, 단계(S140)와 단계(S150)가 동시에 수행될 수도 있다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 메이커(1)는 핸드 드립 동작과 유사하게 커피를 추출할 수 있다. 특히, 커피 메이커(1)는 핸드 드립 동작 중 뜸 들이기 과정을 구현할 수 있으며, 핸드 드립 동작과 유사하게 스파이럴 형태로 물을 커피 분말로 공급할 수 있다.

이를 위해, 커피 메이커(1)는, 뜸 들이기 과정과 대응되는 제1 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈(62)을 닫힘 상태로 제어하여 추출홀(612)을 폐쇄할 수 있고, 커피 추출 과정과 대응되는 제2 물 공급 구간에서 드리퍼 밸브 모듈(62)을 열림 상태로 제어하여 추출홀(612)을 개방할 수 있다. 또한, 커피 메이커(1)는 물 공급 구간 각각에서, 물을 출수하는 제1 동작 및 물의 출수를 정지(또는 휴지)하는 제2 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 따라서, 핸드 드립 과정과 유사하게 커피 분말로 물을 공급할 수 있고, 최적의 맛과 향을 가지는 커피가 추출될 수 있다.

또한, 커피 메이커(1)는 드리퍼(61)에 수용된 커피 분말의 중심과 가장자리 사이에서 물을 스파이럴 이동하도록 출수 노즐(56)을 제어할 수 있다. 따라서, 커피 분말에 균일하게 물을 공급할 수 있다. 핸드 드립 과정과 유사하게 커피 분말로 물을 공급할 수 있다.

또한, 커피 메이커(1)는, 적층되어 배치되는 제1 및 제2 링 기어(541)의 축 방향 회전을 제어하여 출수 노즐(56)을 스파이럴 이동시킬 수 있다. 따라서, 간단하고 효율적으로 출수 노즐(56)의 스파이럴 이동을 구현할 수 있다.

그리고, 커피 메이커(1)는 커피 추출 과정이 종료된 후 추출홀(612)을 폐쇄할 수 있다. 따라서, 커피에서 쓴 맛이 제거되며, 사용 편의성이 증가될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

커피 분말을 수용하고, 상기 커피 분말로부터 커피를 추출하기 위한 추출홀이 하부면에 형성되는 드리퍼;
상기 추출홀을 개방하는 열림 상태 또는 상기 추출홀을 폐쇄하는 닫힘 상태로 동작하는 드리퍼 밸브 모듈; 및
상기 커피 분말로의 물 공급 동작을 수행하는 출수 모듈;을 포함하되,
상기 출수 모듈은 순차적인 제1 및 제2 물 공급 구간 각각에서 물 공급 동작을 수행하고,
상기 제1 물 공급 구간에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 닫힘 상태로 동작하고,
상기 제2 물 공급 구간에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 열림 상태로 동작하는,
커피 메이커.
제1항에 있어서,
상기 제2 물 공급 구간의 종료 시점에서, 상기 드리퍼 밸브 모듈은 닫힘 상태로 동작하는,
커피 메이커.
제1항에 있어서,
상기 드리퍼 밸브 모듈은,
고정된 상기 드리퍼의 하부면에서 상기 추출홀의 축 방향으로 회전 가능하게 연결되고, 상기 추출홀과 연결되는 연결홀이 형성되는 드리퍼 베이스; 및
상기 추출홀의 내부에서 상하 방향으로 이동하고, 외부면의 하부에 제2 나사가 형성된 드리퍼 캡;을 포함하되,
상기 연결홀의 내부면에는 상기 제2 나사와 맞물리는 제1 나사가 형성되고,
상기 드리퍼 베이스의 축 회전에 의해 상기 제1 나사가 회전하고, 상기 제1 나사의 회전에 의해 상기 제2 나사가 풀리거나(unscrew) 조여져서(screw) 상기 드리퍼 캡이 상기 추출홀의 상하 방향으로 이동하고, 상기 추출홀의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 추출홀이 개방되거나 폐쇄되는,
커피 메이커.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 물 공급 구간 각각에서, 상기 출수 모듈은 1회 이상의 물 공급 동작을 수행하고,
상기 출수 모듈의 물 공급 동작은 순차적으로 수행되는 제1 및 제2 동작을 포함하고,
상기 출수 모듈의 제1 동작은 상기 출수 모듈이 물을 출수하는 동작을 포함하고,
상기 출수 모듈의 제2 동작은 상기 출수 모듈이 물의 출수를 정지하는 동작을 포함하는,
커피 메이커.
제4항에 있어서,
상기 커피 분말은 로스팅된 커피 분말이고,
상기 제1 물 공급 구간에서 수행되는 상기 출수 모듈의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 상기 출수 모듈의 제2 동작의 수행 시간은 상기 경과된 시간과 반비례하는,
커피 메이커.
제4항에 있어서,
상기 제2 물 공급 구간에서 수행되는 상기 출수 모듈의 1회 이상의 물 공급 동작 각각에서, 상기 출수 모듈의 제2 동작의 수행 시간은 상기 커피 분말의 입자 크기와 반비례하는,
커피 메이커.
제1항에 있어서,
상기 출수 모듈은,
내부가 관통된 제1 회전 부재;
상기 제1 회전 부재의 상측에 배치되고, 내부가 관통된 제2 회전 부재;
상기 제1 회전 부재의 관통된 내부와 상기 제2 회전 부재의 관통된 내부에 의해 정의되는 내부 공간에서 물을 출수하는 출수 노즐; 및
상기 제1 및 제2 회전 부재 각각의 회전에 기초하여 상기 내부 공간에서 이동하고, 상기 출수 노즐과 결합된 출수 노즐 이동부;를 포함하되,
상기 출수 노즐 이동부는, 상기 드리퍼의 입구의 중심과 대응되는 상기 내부 공간의 제1 측과 상기 드리퍼의 입구의 가장자리와 대응되는 상기 내부 공간의 제2 측 사이에서 상기 출수 노즐을 스파이럴 이동시키는,
커피 메이커.
제7항에 있어서,
상기 커피 분말이 상기 드리퍼에 수용되기 전에, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 내부 공간의 제2 측과 인접한 초기 위치에 배치되고,
상기 제1 물 공급 구간이 개시되기 전에, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측으로 이동시키고,
상기 제2 물 공급 구간이 종료된 후, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 초기 위치에 배치되는,
커피 메이커.
제7항에 있어서,
상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에 배치되고,
상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측 방향에서 상기 내부 공간의 제2 측 방향으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동하는,
커피 메이커.
제7항에 있어서,
상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에 배치되고,
상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동한 후에 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동하는,
커피 메이커.
제7항에 있어서,
상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작의 개시 시점에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에 배치되고,
상기 출수 노즐의 제1 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동하고,
상기 출수 노즐이 물을 출수를 정지하는 제2 동작에서, 상기 출수 노즐은 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동하는,
커피 메이커.
제7항에 있어서,
상기 출수 노즐 이동부는,
상기 제1 회전 부재의 제1 지점에서 상기 제1 회전 부재와 결합되고,
상기 제2 회전 부재의 제1 지점에서 회동(pivot) 가능하도록 접촉되며,
상기 제1 및 제2 회전 부재 각각의 회전에 기초하여 상기 내부 공간의 제1 측을 중심으로 공전하면서 상기 제1 회전 부재의 제1 지점을 중심으로 자전하고,
상기 출수 노즐은 상기 출수 노즐 이동부의 공전 및 자전에 기초하여 스파이럴 이동하는,
커피 메이커.
제12항에 있어서,
상기 출수 노즐 이동부는,
상기 제1 회전 부재의 제1 지점에서 결합되는 힌지;
상기 힌지에서 상기 내부 공간의 제1 측 방향으로 연장 형성되며, 상기 출수 노즐과 결합되는 제1 암; 및
상기 힌지를 중심으로 상기 제1 암과 대향되게 연장 형성되며, 상기 제2 회전 부재의 제1 지점과 접촉하여 회동하는 제2 암;을 포함하되,
상기 제1 및 제2 회전 부재의 회전에 기초하여 상기 출수 노즐 이동부가 공전하고,
상기 제1 회전 부재와 회전 속도 및 상기 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이에 기초하여 상기 제2 암의 회동이 조절되어 상기 출수 노즐 이동부가 상기 제1 회전 부재의 제1 지점을 중심으로 자전하는,
커피 메이커.
제13항에 있어서,
상기 제1 회전 부재와 회전 속도 및 상기 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이에 따른 상기 제1 회전 부재의 회전량과 상기 제2 회전 부재의 회전량의 차이값은 아래의 수학식과 같은 관계를 가지는,
커피 메이커.

여기서, △θ는 상기 차이값, Ra는 상기 제2 암의 길이, Rb는 상기 제1 암의 길이, Lb는 상기 출수 노즐 이동부의 자전에 따른 상기 출수 노즐의 회전 길이를 각각 의미함.
제12항에 있어서,
상기 제2 회전 부재의 회전 속도가 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 큰 시간 구간에서, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동시키고,
상기 제1 회전 부재의 회전 속도가 상기 제2 회전 부재의 회전 속도보다 큰 시간 구간에서, 상기 출수 노즐 이동부는 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동시키는,
커피 메이커.
제12항에 있어서,
상기 제1 및 상기 제2 회전 부재 각각의 회전 속도는 상기 드리퍼에 수용된 커피 분말의 반경에 기초하여 설정되는,
커피 메이커.
제12항에 있어서,
상기 출수 노즐이 물을 출수하는 제1 동작에서, 상기 제1 및 제2 회전 부재는 제1 방향으로 회전하고,
상기 제1 동작이 수행되는 시간 구간 중 제1 시간 구간에서,
상기 제2 회전 부재의 회전 속도는 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 미리 설정된 제1 속도 차이값만큼 크고,
상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제1 속도 차이값에 기초하여 상기 제1 방향으로 공전하고, 상기 제1 방향으로 자전하며, 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제1 측에서 상기 내부 공간의 제2 측으로 스파이럴 이동시키는,
커피 메이커.
제17항에 있어서,
상기 제1 동작이 수행되는 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간 이후의 제2 시간 구간에서,
상기 제2 회전 부재의 회전 속도는 상기 제1 회전 부재의 회전 속도보다 미리 설정된 제2 속도 차이값만큼 작고,
상기 출수 노즐 이동부는, 상기 제2 속도 차이값에 기초하여, 상기 제1 방향으로 공전하고, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 자전하며, 상기 출수 노즐을 상기 내부 공간의 제2 측에서 상기 내부 공간의 제1 측으로 스파이럴 이동시키는,
커피 메이커.
제18항에 있어서,
상기 제1 동작이 수행되는 시간 구간에서,
상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재는 등속 회전하고,
상기 제1 시간 구간의 길이와 상기 제2 시간 구간의 길이는 동일하고,
상기 제1 속도 차이값과 상기 제2 속도 차이값은 동일한,
커피 메이커.
커피 분말을 수용하고, 상기 커피 분말로부터 커피를 추출하기 위한 추출홀이 하부면에 형성되는 드리퍼;
상기 추출홀을 개방하는 열림 상태 또는 상기 추출홀을 폐쇄하는 닫힘 상태로 동작하는 드리퍼 밸브 모듈; 및
상기 커피 분말로의 물 공급 동작을 수행하는 출수 모듈;을 포함하되,
상기 추출홀의 개방도는 상기 드리퍼 밸브 모듈의 열림 상태의 레벨과 대응되고,
상기 드리퍼 밸브 모듈의 열림 상태의 레벨은 상기 커피 분말의 입자 크기에 기초하여 설정되는,
커피 메이커.
제20항에 있어서,
미리 설정된 분쇄도에 따라 커피 원두를 분쇄하여 상기 커피 분말을 생성하고, 상기 생성된 커피 분말을 상기 드리퍼로 제공하는 그라인더 모듈;을 더 포함하되,
상기 분쇄도는 상기 커피 분말의 입자 크기와 대응되는,
커피 메이커.
제20항에 있어서,
상기 드리퍼 밸브 모듈의 열림 상태의 레벨은 상기 커피 분말의 입자 크기와 반비례하도록 설정되는,
커피 메이커.
제20항에 있어서,
상기 커피 분말의 입자 크기는 커피 레시피에 기초하여 설정되는,
커피 메이커.
프로세서를 포함하는 커피 메이커의 제어 방법에 있어서,
커피 분말이 수용된 드리퍼의 하부면에 형성된 추출홀을 폐쇄하도록 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계;
제1 물 공급 구간에서 상기 커피 분말로 물을 공급하도록 출수 모듈을 제어하는 단계;
상기 추출홀을 개방하도록 상기 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계;
제2 물 공급 구간에서 상기 커피 분말로 물을 공급하도록 상기 출수 모듈을 제어하는 단계; 및
상기 추출홀을 폐쇄하도록 상기 드리퍼 밸브 모듈을 제어하는 단계;를 포함하는,
커피 메이커의 제어 방법.