KR20240061120A - 커피 원두 로스팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피 원두의 로스팅 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 로스팅 최적 온도를 유지할 수 있는 가열 공기 순환 방식의 커피 원두 로스팅 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커피 원두 로드팅 장치는, 로스팅 공간을 구비한 원두 용기와, 상기 원두 용기의 내부에 설치된 중공의 공기 순환 튜브와, 상기 공기 순환 튜브의 내부에 설치된 히터 유닛과, 상기 히터 유닛으로부터 가열된 공기를 흡입하여 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하기 위한 터보팬과, 상기 터보팬을 구동하기 위한 모타를 포함한다. 또한, 상기 터보 팬은 임펠러와, 상기 임펠러가 수용된 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱은 상기 가열 공기 투뷰의 타단에 연결된 가열 공기 흡입구와, 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 가열 공기를 배출하도록 연통된 복수의 가열 공기 배출구를 포함하고, 상기 복수의 가열 공기 배출구는 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

커피 원두 로스팅 장치{Device for Roasting Coffee Bean}

본 발명은 커피 원두의 로스팅 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 로스팅 최적 온도를 유지할 수 있는 가열 공기 순환 방식의 커피 원두 로스팅 장치에 관한 것이다.

커피 원두를 볶는 공정을 로스팅(Roasting)이라 한다. 지난 수십년 동안 가정이나 소규모 카페에서 사용하기 위한 다양한 로스팅 장치(roaster)가 개발되어 왔다. 알려진 대부분의 커피 원두 로스팅 장치의 챔버 내에서 가열된 공기를 이용하여 원두를 가열하는 방식이다. 커피 원두는 가열된 공기에 의해서 균일하게 혼합되면서 가열된다.

상기와 같은 커피 원두 로스팅 장치에서 중요한 요소는 원두의 상태와 양에 적합한 가열 온도를 정해진 시간 동안 균일하게 유지하는 것이다. 또한, 커피 원두 로스팅 장치는 로스팅 하는 시간 동안 원두를 골고루 믹싱하여 원두에 균일한 열이 가해지도록 할 수 있어야 한다. 또한, 로스팅 장치를 가정이나 소규모 카페에서 사용하기 위해서는 로스팅 하는 도중에 원두와 원두 껍질을 효과적으로 분리하여 로스팅 시에 발생하는 연기를 최소화할 필요가 있다.

본 발명의 출원인은 상기와 같은 로스팅 장치의 요구 조건 중 일부를 만족하는 로스팅 장치를 발명하여 특허 출원하고, 대한민국 등록 특허 제10-2381561호(발명의 명칭, 열풍을 이용한 커피 원두의 로스팅 장치)로 특허를 등록받았다.

상기 특허에 공개된 원두 로스팅 장치는 히터에 의해서 가열된 공기를 터보 팬으로 흡입하여 원두가 수용되는 공간으로 불어 넣어 주도록 구성된다. 원두 수용 공간으로 불어 넣어진 가열된 공기는 히터로 다시 공급되어 가열된 공기가 순환되는 구조이다.

도 1은 상기 특허에 공개된 로스팅 장치의 사시도 이고, 도 2는 터보 팬과 모터의 결합상태를 나타내는 설명도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 원두 로드팅 장치는, 본체부(100)와, 본체부(100)의 상측과 결합되고 내부에 원두를 수용하기 위한 공간이 형성된 체적부(200)와, 체적부(200)의 상부 부분을 폐쇄하는 덮개부(300)를 구비한다. 본체부(100)에는 모터(110)가 설치되어 있다. 체적부(200)에는 파이프 형상의 흡기관(220)과, 흡기관의 내부에 설치된 히팅모듈(221)과, 터보팬(210)이 설치되어 있다.

도 2를 참조하면, 터보팬(210)은 임펠러(210a)와 케이싱(210B)로 구성된다. 임펠러(210a)는 일측면에만 날개가 형성된 세미오픈 임펠러(Semi-open impeller)이다. 케이싱(210B)의 일측면에는 흡기관(220)의 하단부(220b)와 연통되는 관통구멍이 형성되어 있고, 임펠러(210a)에 의해서 흡기된 가열된 공기가 배출되기 위한 복수의 배출공(213)이 형성되어 있다. 배출공(213)은 반경 방향으로 길이가 긴 장공형상이다. 임펠러(210a)에는 모타(110)가 연결되어 있고, 모타(110)의 회전력을 전달받아 회전하도록 구성되어 있다. 원두는 터보팬(210)의 케이싱(210B)에 놓여져서 배출공(213)으로 나오는 가열된 공기에 의해서 로스팅된다.

대한민국 등록 특허 제10-2381561호, 열풍을 이용한 커피 원두의 로스팅장치

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 원두 로스팅 장치는 가열된 공기가 순환하는 구조로 균일한 설정 온도까지 빠른 온도 상승과 로스팅 공간 내부의 균일한 온도 분포를 달성할 수 있다. 그러나, 터보팬(210)의 케이싱(210B)에 놓여져서 로스팅되는 원두가 로스팅 중에 균일하게 혼합되지 못하는 문제점이 있다. 즉, 커피 원두가 터보 팬에 의해서 공급되는 가열 공기에 의하여 동일한 위치에서 회전만 하고 혼합되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 커피 원두가 균일하게 로스팅되지 못하는 문제점이 있다. 또한, 원두의 껍질이 순환하는 가열된 공기와 함께 순환하면서 연기가 발생하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 원두 로스팅 장치의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 터보팬(210)의 케이싱(210B)에 놓여지고 가열된 공기에 의하여 로스팅되는 원두를 균일하게 혼합할 수 있는 구조를 갖는 새로운 원두 로스팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 원두의 껍질을 로스팅 중에 분리하여 연기가 발생을 줄일 수 있는 구조를 갖는 원두 로스팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 커피 원두 로드팅 장치는, 커피 원두를 수용하여 로스팅하기 위한 로스팅 공간을 구비한 원두 용기와, 상기 원두 용기의 내부에 설치되어 일단이 상기 로스팅 공간과 연통하도록 배치된 중공의 공기 순환 튜브와, 상기 공기 순환 튜브의 내부에 설치된 히터 유닛과, 상기 공기 순환 튜브의 타단에 연결되어 상기 히터 유닛으로부터 가열된 공기를 흡입하여 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하기 위한 터보팬과, 상기 터보팬을 구동하기 위한 모타를 포함한다. 또한, 상기 터보 팬은 임펠러와, 상기 임펠러가 수용된 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱은 상기 가열 공기 투뷰의 타단에 연결된 가열 공기 흡입구와, 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 가열 공기를 배출하도록 연통된 복수의 가열 공기 배출구를 포함하고, 상기 복수의 가열 공기 배출구는 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

원두를 로스팅 할 때, 원두는 터보팬 케이싱의 상부에 놓여지고, 케이싱의 가열 공기 배출구로 배출되는 가열 공기에 의해서 부상되고 로스팅 된다. 이 때 가열 공기 배출구가 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 원두 용기의 로스팅 공간으로 배출되도록 구성되어, 부상된 커피 원두가 가열 공기의 배출량이 적은 부분으로(가열 공기의 배출 압력이 낮은 부분으로) 이동하면서 골고루 섞이면서 로스팅 된다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 복수의 가열 공기 배출구는, 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된 등간격 배치부와, 원주 방향을 따라 다른 간격으로 배치된 비등간격 배치부를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 복수의 가열 공기 배출구는 공기 순환 튜브의 중심 축선을 포함하는 평면에 대하여 일정한 각도로 경사진 방향을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 복수의 가열 공기 배출구는, 상기 반경 방향을 따라 길이가 길게 형성된 장공 형상이고, 상기 공기 순환 튜브의 중심 축선을 향하여 경사진 방향을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.

몇몇 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 커피 원두 로드팅 장치는 상기 공기 순환 튜브의 일단에 설치된 원두 껍질 필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 커피 원두 로드팅 장치는 원두를 가열 공기로 로스팅 하면서 골고루 섞이게 할 수 있는 구조를 구비하고 있다. 즉, 커피 원두 로드팅 장치는 원두 용기의 로스팅 공간으로 가열 공기를 배출하도록 연통된 복수의 가열 공기 배출구를 구비하고, 복수의 가열 공기 배출구는 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하도록 구성된다. 따라서, 가열 공기가 원주 방향을 따라 로스팅 공간으로 불균일하게 배출되어, 가열 공기에 의해 부상된 커피 원두가 가열 공기의 배출량이 적은 부분으로(가열 공기의 배출 압력이 낮은 부분으로) 이동되면서 골고루 섞이고 동시에 로스팅이 된다.

도 1은 종래의 원두 로스팅 장치의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 종래의 원두 로스팅 장치의 터보 팬과 모터의 결합 상태를 나타내는 설명도
도 3은 본 발명에 따른 원두 로스팅 장치의 개략 사시도
도 4는 도 3에 도시된 원두 로스팅 장치의 전개 사시도
도 5는 도3에 도시된 원두 로스팅 장치의 단면도
도 6은 도3에 장치의 터보팬 상부 케이싱의 상세 설명도

첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리 범위를 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 청구 범위에 기재된 발명의 일 실시예로 청구범위의 구성요소의 예시에 불과하다.

도 3은 본 발명에 따른 원두 로스팅 장치의 개략 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 원두 로스팅 장치의 전개 사시도이고, 도 5는 도3에 도시된 원두 로스팅 장치의 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 커피 원두 로드팅 장치(300)는 베이스(310)와 베이스(310)의 상부에 장착된 로스팅부(320)와 로스팅부의 상부에 장착된 덮개부(330)를 구비한다.

베이스(310)는 케이스(311)와 케이스(311) 내부에 설치된 모타(312)를 구비한다. 또한, 케이스(311)의 일측에는 로스팅된 원두를 배출하기 위한 바스켓(313) 장착된다. 바스켓(311)은 상부에는 입구가 형성된 용기이다. 케이스(311)의 내부에는 바스켓(313)의 내부로 로스팅 된 원두가 낙하되기 위한 통로(314)가 형성되어 있다.

로스팅부(320)는 원두 용기(322, 324)와 상기 원두 용기의 내부에 설치되는 공기 순환 튜브(321)와, 공기 순환 튜브(321)의 내부에 설치된 히터 유닛(323)을 포함한다. 원두 용기(322, 324)는 하부 용기(324)와 하부 용기(324)에 장착되는 상부 용기(322)로 구성된다. 하부 용기(324)는 프라스틱 재료로 사출해서 제작된 것을 사용하고, 상부 용기는 로스팅 되는 원두를 관찰할 수 있도록 투명한 재질, 예를 들면 유리를 사용할 수 있다. 히터 유닛(323)은 코일 형태로 감겨진 전열 히터(323a)와 코일 지지대(323b)로 구성된다. 또한, 로스팅부(320)는 원두 용기의 하부에 장착되는 터보 팬(325)을 포함한다. 터보 팬(325)은 날개가 형성된 임펠러(325a)와 임펠러(325a)를 수용하는 케이싱(325b, 325c)를 포함한다. 케이싱(325b, 325c)은 상부 케이싱(325b)과 하부 케이싱(325c)으로 구성된다. 임펠러(325a)는 케이싱 내부에 회전 가능하게 장착되어 있다. 하부 케이싱(325c)은 베이스(320)에 안착되고, 상부 케이싱(325b)에는 공기 순환 튜브(321)가 장착되어 있다. 임펠러(325a)는 하부 케이싱(325c)을 통하여 모타(312)에 연결되고, 모터(312)의 회전력을 전달받아 회전하도록 구성되어 있다. 또한, 상부 케이싱(325b)에는 하부 용기(324)가 장착되어 있다.

덮개부(330)는 상부 용기(322)의 상부에 장착되는 커버(331)와 커버(331)의 상부에 형성된 구멍에 장착된 필터(332)를 포함한다. 또한 덮개부(330)는 커버(331)의 내부에 배치되고 공기 순환 튜브(321)의 상부에 장착된 지지대(333)와 지지대(333)의 상부에 장착된 원두 껍질 필터(334)를 포함한다. 지지대(333)는 단이 형성된 중공의 파이프 형상이다.

또한, 베이스(310)의 케이스(311) 내부에는 모터(312)와 전열 히터(323a)를 제어하기 위한 제어부(미도시)가 설치되어 있다. 또한, 로스팅부(320)의 공기 순환 튜브(321)에는 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)가 장착되어 있다. 제어부는 설정된 온도로 공기를 가열하기 위하여 온도 센서의 온도를 측정하고, 전열 히터(323a)에 공급되는 전류를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 제어부는 휴대폰과 같은 외부의 장치와 통신을 위한 통신부를 구비한다. 제어부는 외부장치를 통하여 수신된 로스팅 레시피에 따라 커피 원두를 가열하는 온도와 시간을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.

도 5를 참조하면, 로스팅 공간(340)은 원두 용기(322, 324)의 내측벽과 공기 순환 튜브(321)의 외측벽 그리고 상부 케이싱(325b)에 의해서 한정된다. 모터(312)의 회전에 의해서 임펠러(325a)가 회전하면, 상부 케이싱(325b)의 흡입구(a)로 공기 순환 튜브(321)의 내부에 있는 전열히터(323a)에 의해서 가열된 공기가 케이싱(325) 내부로 흡입된다. 케이싱(325) 내부로 흡입된 가열 공기는 상부 케이싱(325b)의 복수의 가열 공기 배출구(d)를 통과하여 로스팅 공간(340)으로 공급된다(도 5의 화살표 P). 로스팅 공간(340)으로 공급된 가열 공기는 상부 케이싱(325b)에 놓여진 커피 원두를 부상시키고, 부상된 커피 원두는 로스팅 되면서 원주 방향으로 이동하고 동시에 상하의 위치가 바뀌면서 골고루 섞이게 된다. 커피 원두를 통과한 가열 공기는 원두 용기(322, 324)의 상부와 덮개부(330)의 커버(331) 내부의 공간과 원두 껍질 필터(334)를 통과하여 공기 순환 튜브(321)의 상부로 흡입되어 순환하게 된다(도 5의 화살표 Q). 커피 원두가 로스팅 될 때, 원두의 껍질이 분리되어, 순환하는 가열 공기와 같이 순환하게 되면, 전열히터(323a)에 의해서 연기가 발생할 수 있다. 공기 순환 튜브(321)의 상부에 설치된 원두 껍질 필터(334)는 원두 껍질을 필터링하여 로스팅할 때 연기가 발생하는 것을 방지한다.

도 6은 터보팬(325)의 상부 케이싱(325a)에 대한 상세 사시도이다. 도 6(a)는 터보팬(325)의 상부 케이싱(325a)의 평면도이고, 도 6(b)는 터보팬(325)의 상부 케이싱(325a)의 단면도이고, 도 6(c)는 터보팬(325)의 상부 케이싱(325a) 측면도이다.

도 6(a)를 참조하면, 상부 케이싱(325a)은 디스크 형상이고, 중심부에 가열 공기 흡입구(a)가 형성되어 있고, 가열공기 흡입구(a)에서 반경 방향으로 연장되어 임펠러(325a)의 상부를 커버하는 임펠러 덮개부(b)가 형성되어 있다. 또한, 상부 케이싱(325a)의 가장 자리에는 원주 방향을 따라서 가열 공기 배출부가 형성되어 있다. 가열 공기 배출부는 가열 공기 배출구(e)가 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된 등간격 배치부(d)와, 원주 방향을 따라 다른 간격으로 배치된 비등간격 배치부(c)를 포함한다.

도 6(b)를 참조하면, 가열 공기 배출부(c, d)는 공기 순환 튜브(321)의 중심 축선(g)을 향하여 일정한 각도(θ1)로 경사져 있고, 각각의 가열 공기 배출구(e)도 공기 순환 튜브(321)의 중심 축선(g)을 향하여 경사지게 형성되어 있다. 즉, 각각의 가열 공기 배출구(e)는 공기 순환 튜브(321)의 중심 축선(g)을 향하여 경사진 방향을 향하도록 형성되어 있고, 각각의 가열 공기 배출구(e)를 통하여 배출되는 가열 공기는 공기 순환 튜브(321)를 향하여 배출된다. 또한, 상부 케이싱(325a)의 임펠러 덮개부(b)는 공기 순환 튜브(321)의 중심 축선(g)에 대하여 외측을 향하도록 일정한 각도(θ2) 경사지게 형성되어 있다.

도 6(a) 및 도 6(c)를 참조하면, 각각의 가열 공기 배출구(e)는 반경 방향으로 길이가 긴 장공 형상이다. 또한, 각각의 가열 공기 배출구(e)는 공기 순환 튜브(321)의 중심 축선(g)을 포함하는 평면(h)에 대하여 일정한 각도(θ3)로 경사진 평면(i)을 따라 형성되어 있다. 따라서, 각각의 가열 공기 배출구(e)를 통하여 배출되는 가열 공기는 상부 케이싱(325a)의 원주 방향으로 배출된다. 또한, 각각의 가열 공기 배출구(e)의 하부면에는 가열 공기의 흐름을 안내하기 위한 가이드(f)가 형성되어 있다. 각각의 가이드(f)는 대응하는 가열 공기 배출구(e)의 방향과 동일한 방향으로 배치되어 가열 공기의 흐름의 방향을 안내한다.

도 6을 참조하여 설명한 것과 같이, 복수의 가열 공기 배출구(e)는 상부 케이싱(325a)의 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 원두 용기의 로스팅 공간(340)으로 공급한다. 원두를 로스팅 할 때, 원두는 터보팬(325)의 상부 케이싱(325a)의 상부에 놓여지고, 상부 케이싱(325a)의 각각의 가열 공기 배출구(e)로 배출되는 가열 공기에 의해서 부상되고 로스팅 된다(도 5의 화살표 P 참조). 이 때 가열 공기 배출구(e)가 상부 케이싱(325a)의 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 원두 용기의 로스팅 공간으로 배출한다. 따라서, 가열 공기의 압력에 의해서 상부 케이싱(325a)의 상부로 부상된 커피 원두가 가열 공기의 배출량이 적은 부분으로(가열 공기의 배출 압력이 낮은 부분으로) 이동되고, 이동 시에 부상력이 불균일한 부분을 지날 때 상하 좌우의 원두들이 골고루 섞이면서 로스팅된다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

300 커피 원두 로스팅 장치
310 베이스
320 로스팅부
325 터보팬
325a 임펠라
325b 상부 케이싱
325c 하부 케이싱
330 덮개부

Claims (5)

1. 커피 원두를 수용하여 로스팅하기 위한 로스팅 공간을 구비한 원두 용기와, 상기 원두 용기의 내부에 설치되어 일단이 상기 로스팅 공간과 연통하도록 배치된 중공의 공기 순환 튜브와, 상기 공기 순환 튜브의 내부에 설치된 히터 유닛과, 상기 공기 순환 튜브의 타단에 연결되어 상기 히터 유닛으로부터 가열된 공기를 흡입하여 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하기 위한 터보팬과, 상기 터보팬을 구동하기 위한 모타를 포함하는 커피 원두 로스팅 장치에 있어서,
   상기 터보 팬은 임펠러와, 상기 임펠러가 수용된 케이싱을 포함하고,
   상기 케이싱은 상기 가열 공기 투뷰의 타단에 연결된 가열 공기 흡입구와, 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 가열 공기를 배출하도록 연통된 복수의 가열 공기 배출구를 포함하고,
   상기 복수의 가열 공기 배출구는 원주 방향을 따라 불균일하게 가열 공기를 상기 원두 용기의 로스팅 공간으로 공급하도록 구성된 커피 원두 로드팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 가열 공기 배출구는, 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된 등간격 배치부와, 원주 방향을 따라 다른 간격으로 배치된 비등간격 배치부를 포함하는 커피 원두 로드팅 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 가열 공기 배출구는 공기 순환 튜브의 중심 축선을 포함하는 평면에 대하여 일정한 각도로 경사진 방향을 향하도록 형성된 커피 원두 로드팅 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 가열 공기 배출구는, 상기 반경 방향을 따라 길이가 길게 형성된 장공 형상이고, 상기 공기 순환 튜브의 중심 축선을 향하여 경사진 방향을 향하도록 형성된 커피 원두 로드팅 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 공기 순환 튜브의 일단에 설치된 원두 껍질 필터를 더 포함하는 커피 원두 로드팅 장치.

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