KR900003438B1 - 커피 로우스터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

커피 로우스터

제 1,2 도는 종래 구조를 설명한 로우스팅 기관의 개략적인 단면도.

제 3a 도는 본 발명에 따른 로우스팅 장치의 단면도.

제 3b 도는 볶은 커피열매의 배출작동을 설명한 제 3 도의 로우스팅 장치의 단면도.

제 4 도는 제 3a 도에서 사용된 로우스트 장치의 단면도.

제 5a 도는 배출장치를 설명한 로우스트 장치의 확대 단면도.

제 5b 도는 제 5a 도의 측면도.

제 6a,6b 도는 배출장치의 작동을 설명한 로우스트 장치의 확대 단면도.

제 7 도는 로우스트 제어장치의 전기적 회로도.

제 8 도는 로우스트 장치내의 온도변화와, 각 로우스트 장치의 요소에 대한 작동공정을 도시한 그래프.

제 9 도는 로우스팅 제어장치의 작동에 대한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 커피1로우스팅장치 11 : 외부 하우징

12 : 로우스팅 기관 13 : 냉각공간

14 : 공기배출구 15 : 커피열매 공급부

17 : 커피열매 배출관 20 : 실린더형 용기

2l : 지지프레임 22 : 실린더형 드럼

23 : 히터엘레멘트 24 : 고정 샤프트

25 : 베어링 26,27 : 스프로켓

28 : 구동모터 29 : 무한궤도 체인

30 : 커피열매 안내판 31 : 회전덮개

32 : 배출장치 33 : 지지샤프트

34 : 지지베어링 요소 35 : 배출모터

36 : 편심 캠엘레멘트 37 : 커넥팅로드

40 : 제어기 41 : 메인/우선가열스위치

42 : 온도센서 50 : 냉각용기

51 : 철사망요소 52 : 공기연결관

53 : 공기관 55 : 송풍기

56 : 송풍기모터 57 : 표시신호

111 : 외부 프레임 112 : 베이스부

112a : 공기유입구 12b : 공기통로

211,212 : 끝단 플레이트 221a : 공기배출구

221b : 커피열매 배출구 221,222 : 밀폐판

223 : 날개부

본 발명은 커피 로우스터(roaster)에 관한 것으로 특히, 개량된 소형의 커피 로우스터에 관한 것이다.

현재, 커피 로우스팅의 두가지 방법이 있는데, 그것은 열 분사(blast)방법과 열 방사(radiation)방법이다. 이 열 분사방법은 미국 특허번호 4,325,191과 4,271,603에 발표된 바와 같이, 커피 로우스터에 쉽게 사용되어졌다. 그러나, 연 분사방법은 신맛이 나는 커피를 만들게 되고, 향기 또는 맛이나 이와 같은 효과적인 커피를 만들지 못한다. 다른 한편으로, 열 방사방법은 거피의 향기와 미각을 유지시킨다. 그러나 아직 열 방사방법을 위한 로우스터의 구조는 복잡하고, 커피를 볶기 위한 시간이 오래 걸린다.

더구나, 소형의 커피 로우스터는 일반적으로 로우스팅 드럼 회전시스템을 사용하고 있고, 이 드럼은 드럼의 내부를 견고하게 하기 위하여 하우징내에 배치되어져 있다. 따라서, 제 1 도에 도시되어져 있는 바와 같이, 유리판(2)에 의하여 개방 끝단부를 덮고 철사망으로 형성된 드럼(1)은 모터(3)에 의하여 회전되어지고, 드럼(1)의 외측 둘레부분에 배치된 히터(4)에 의해 커피열매를 가열시킨다. 대신해서, 드럼(1')은 제 2 도에 도시되어져 있는 바와같이, 내부면을 따라 철사망을 갖춘 열저항 유리로 형성되어질 수 있다. 이러한 커피 로우스터의 구조에 있어서, 히터에 엘레멘트의 방사열은 효과적으로 사용되어질 수 없다. 히터는 로우스팅 드럼의 외측에 배치되어져 있기 때문에, 열은 로우스팅에 사용되지 않고 방사되어질 수 있다. 이러한 불합리화함을 해결하기 위하여, 만약에 드럼과 히터가 동일한 용기내에서 밀폐되어진다면, 로우스터의 외부형상으로 인한 능력은 열효율의 개량없이 증가되어진다.

다른 한편으로, 로우스팅 커피의 처리에 대한 두가지 공정이 있는데, 그것은 연속 로우스팅 공정과 로우스팅 공정의 분리적인 진행이 있다. 연속적인 로우스팅 공정은 한공간 또는 방내에서 볶음에서부터 냉각까지의 로우스팅 공정을 처리하는 것이다. 이러한 공정에 있어서, 로우스팅 공정으로부터 냉각공정까지 공간내에의 온도제어는 많은 시간을 소비해야 하기 때문에 로우스팅 공정을 위한 시간은 많이 걸려져야만 한다. 그러나, 이러한 로우스팅 공정을 위하여 오랜시간을 소비하는 것은 커피의 향기와 맛이 상실되어진다.

로우스팅 공정의 분리적인 진행에 있어서, 로우스팅부와 냉각부가 각 공정을 진행하기 위하여 분리적으로 형성되어져 있고, 따라서 위에서 언급된 불합리함은 해결되어질 수 있다. 그러나, 로우스팅 장치로부터 냉각부분까지 볶아진 커피의 이동공정은 수작업(hand working)에 의해 진행되어진다. 따라서, 로우스팅 공정의 가동성(workability)이 나쁘다. 또한 냉각공정은 볶아진 커피열매뿐 아니라 하나의 공정(15)이 종료된 후 로우스팅 공정을 반복하기 위한 가열된 장치의 내부까지 작동되어져야만 한다. 따라서, 일반적인 로우스터는 볶아진 커피열매와 가열된 장치를 아래쪽에서 냉각되도록 두개의 공기순환장치와 함께 마련되어져 있고, 그것에 따라 비용이 증가하고 로우스터의 외형이 커지게 된다.

본 발명의 일차적인 목적은 방사열이 가열 또는 로우스팅 능력을 증가시키기 위하여 로우스팅 커피열매에 직접 공급되어지는 개량된 커피 로우스터를 마련하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 로우스팅 동작과 냉각동작이 가동성을 감소하지 않고 분리적으로 사용되어지는 커피 로우스터를 마련하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 크기에서 밀집되고 낮은 비용으로 상기 목적을 성취할 수 있는 커피 로우스터를 마련하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 커피 로우스팅 장치는 로우스팅 동작중에 커피열매를 보유하기 위한 실린더형 용기와, 실린더형 용기의 중심부 내에 회전할 수 있게 배치되고 다수의 날개를 마련하고 있는 실린더형 드럼 및 실린더형 드럼내에 배치된 히터 엘레멘트를 포함하고 있는 로우스팅 장치를 구성하고 있다. 실린더형 드럼은 구멍이 많은 물질로 형성되어 있고, 구동장치에 의하여 회전되어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 로우스팅 장치는 외부 프레임과 베이스부를 포함하고 있는 외부 하우징 내에 배치되어져 있고, 외부 프레임에 회전되어질 수 있게 지지되어져 있다. 외부 하우징은 볶아진 커피열매를 아래에서 급속히 냉각되어지도록 외부 프레임에 형성된 볶아진 커피열매 배출부 아래에 위치하고 있는 냉각공간을 한정하고 있다. 냉각공간과 로우스팅 장치의 내부 사이에 연결되기 위한 개방 공기순환통로는 외부 하우징 내에 형성되어진다. 이러한 통로에 있어서, 볶아진 커피열매의 냉각과 로우스팅 장치의 내부는 단일의 냉각장치에 의해 아래에서 냉각되어진다.

본 발명의 다른 목적, 특징과 형상은 첨부된 도면을 참조하여 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 이해되어질 것이다.

제 3,4 도를 참조하여 본 발명에 따른 커피 로우스팅 장치가 도시되어 있다. 커피 로우스팅 장치(10)는 로우스팅 기관(12)이 배치된 외부 하우징(11)을 가지고 있다.

외부 하우징(11)은 L형태로 된 외부 프레임(111)과 베이스부(112)를 포함하고 있고, 또한 외부 프레임(111)과 베이스부(112) 사이에 한정된 냉각공간(13)을 가지고 있다. 공기배출구(14)와 커피열매 공급부(15) 는 각각 서로에 밀착되게 배치되도록 외부 프레임(111)의 상부에 형성되어져 있고, 공급부분(15)은 도어(16)에 의해 통상 덮어져 있다. 외부 프레임(111)은 또한 냉각공간(13)에 배치되어진 커피열매 배출구(17)와 함께 마련되어져 있다.

베이스부(112)는 외부 프레임(111) 아래에 배치되어지고, 또한 배출구(17)에 배치된 공기유입부(112a)에 형성되어져 있다. 개방된 바닥을 갖춘 냉각용기(50)는 공기유입부(112a)에 배치되어져 있고, 철사망 요소(51)는 공기유입부(112a)를 덮기 위하여 바닥 개방부에 배치되어 있다. 베이스부의 내부는 공기통로(112)와 같은 기능을 하고, 외부 프레임(111) 내에 수직으로 연장된 공기연결관(52)은 공기통로(112b)의 다른 끝단과 연결되어져 있다. 공기는 공기통로(1l2b)를 관통하여 지나고, 공기연결관(52)은 공기관(53)을 통하여 로우스팅 기관(12)으로 유입되어진다. 로우스팅 기관(12)으로 유입된 공기는 공기배출구(14)를 통하여 외부 하우징(10)의 밖으로 분출되어진다. 따라서, 개방공기 순환통로는 베이스부(112)관, 로우스팅 기관(12) 그리고 외부 프레임(111)에 의해 한정되어진다. 공기순환 통로내에서 순환되는 공기는 송풍기 모터(56)에 의해 구동되고 공기통로(112b) 내에 배치된 송풍기(55)에 의해 강제되어진다.

외부 프레임(111)의 상부에 배치된 로우스팅 기관(12)은 로우스팅 드럼과 같은 기능을 갖는 실린더형 용기(20)와, 지지프레임(21), 히터요소(23)가 배치된 실린더형 드럼(22)을 포함하고 있다. 실린더형 용기(20)는 열저항특성, 예를 들어 유리물질로 된 투명한 물질로 형성되어져 있고, 용기(20)의 양끝단 개구부는 각각 지지프레임(21)의 끝단 플레이트(211,212)에 의해 덮여져 있다. 다기공 물질, 예를 들면 철사망으로 형성된 실린더형 드럼(22)은 실린더형 용기(20) 내에 수평적으로 연장되어져 있고 끝단 플레이트(211,212)로부터 외측으로 연장되어져 있다. 다수의 날개부(223)는 드럼(22)과 함께 회전하기 위하여 드럼(22)의 외부 둘레면에 배치되어 있고 용기(20)의 내부 둘레면에 대하여 밀착되게 연장되어져 있다. 가열 또는 로우스팅 작동중에, 다량의 연기와 냄새가 커피열매로부터 발생되어지는데, 이러한 현상의 결과로써, 유리용기(20)의 내부면은 흐리거나 어둡게 되어진다. 상기의 불리함을 해결하기 위한 한 방법으로써, 철사망 드럼은 촉매 산화물로 형성되어져야 한다. 이러한 연기 혹은 냄새의 형성은 촉매 산화물과 연기 혹은 냄새 사이의 화학반응에 의해 재소거되어진다. 드럼(22)의 양끝단 개방부는 베어링(25)을 통하여 고정 샤프트(24)에 회전할 수 있게 지지된 밀폐판(221,222)에 의해 각각 덮혀 있다. 고정 샤프트(24)는 각 끝단 플레이트(211,212)의 끝단면에 고정된 지지프레임(26)에 고정되어질 수 있게 지지되어 있다. 축을 이룬 플랜지인 날개부(223)는 끝단 플레이트(222)의 한 끝단면에 형성되어져 있고, 스프로킷(26)은 날개부(223)의 외부 끝단부에 고정되어져 있다. 스프로킷(26)은 무한궤도 체인(29)을 통하여 구동모터(28)의 구동축에 고정된 스프로킷(27)과 연결되어져 있다. 따라서, 드럼(22)은 용기(20)내에 회전할 수 있게 배치되어져 있다.커피열매는 고열 공기배출구(221a)와 같은 기능을 하는 구멍속으로 투입되고, 커피열매 배출구(221b)는 끝단 플레이트(211)의 하나를 통하여 형성되어 있으며, 공기유입구(212a)는 다른 끝단 플레이트(212)를 통하여 형성되어져 있다. 커피열매 안내판(30)은 구멍(211a)과 커피공급부(14) 사이에 연결되도록 끝단 플레이트(211)에 고정되어 있다. 배출구(211b)는 회전할 수 있는 덮개판(31)에 의해 밀폐되어져 있다.

더구나 로우스팅 기관(12)은 외부 프레임(111)내에 회전할 수 있도록 지지되어져 있다. 제 5,6 도에 도시되어져 있는 바와 같이, 지지프레임(21)은 지지프레임(21)의 바닥면에 배치된 지지베어링요소(34)를 통하여 지지샤프트(33)에 의해 외부 프레임(111)에 지지되어져 있고, 바닥면의 한 끝단측면에서 배출장치(32)의 배출모터(35)와 함께 마련되어져 있다. 모터(35)는 커넥팅로드(37)를 통하여 외부 프레임(111) 상의

캠프레임 내에 회전할 수 있게 지지된 편심캠 엘레멘트(36)와 함께 연결되어져 있다. 따라서 로우스팅 기관(12)은 배출장치(32)의 (예를 들어 제 5a,5b 도에 도시되어져 있는 바와 같이) 작동으로 인하여 지지샤프트(33) 둘레에서 움직일 수 있고, 로우스팅 기관(12)은 모터(35)의 작동이 멈추어져 있는 동안은 수평위치로써 배치되어지며, 만약 모터(35)가 180° 회전하면(제 6a,6b 도에 도시), 로우스팅 기관(12)은 지지샤프트(33) 둘레에서 움직여진 볶아진 커피열매를 배출하기 위하여 용기(20)를 경사지도록 한다.

제 7 도를 참조하여, 커피열매 로우스팅 기관의 제어장치가 설명되어질 것이다. 모터, 히터 엘레멘트 그리고 다른 요소의 작동을 제어하는 제어기(40)는 메인/예열스위치(41)를 통하여 전원에 연결되어저 있고, 용기(20)내의 온도를 감지하기 위하여 용기(20)내에 배치된 온도 센서(42)로부터 감지신호를 수신한다. 제어기(40)는 구동모터(28), 배출모터(35), 히터 엘레멘트(23), 송풍기모터(53)와 표시신호(57)와 함께 연결되어져있고, 그것으로부터의 출력신호에 의해 이러한 엘레멘트들의 작동을 제어한다.

로우스팅 공정은 제 8,9 도를 참조하여 설명되어질 것이다. 정상적인 온도에서, 예를 들어 20℃에서, 메인/예열 스위치(41)는 로우스팅 공정(이 상태는 제 9 도에서의 단계)을 시작하기 위하여 연결되어지고, 제어기(40)는 송풍기모터(56)와 히터 엘레멘트(23)를 작동하기 위하여 전류의 미리 정해진 수준의 흐름을 수신한다. 이때에, 송풍기모터는 송풍속도로 회전되어진다. 따라서, 용기의 내부는 온도를 발생하기 위하여 미리 가열되어진다. 예열공정동안 만약 용기(20)내의 온도가 미리 정해진 온도, 예를 들어 130℃에 도달되면, 표시신호(57)가 커지고, 히터 엘레멘트(23)에 전류의 공급은 제어기(40)로부터 출력신호로 인하여 차단되어진다(이러한 상태는 제 9 도에서 단계 b와 c임). 미리 정해진 온도에 도달하고 히터 엘레멘트(23)의 작동을 차단한 후, 용기내에서의 온도는 제어기(40)의 작동으로 인하여 미리 정해진 범위를 유지하는데, 예를 들면 제어(40)는 온도 센서가 감지되어지는(이 상태는 제 9 도에 단계 d임) 온도의 변화로 인하여 히터 엘레멘트(23)를 조절한다. 이러한 상태로, 로우스팅 장치는 로우스팅 작동을 준비한다.

상기의 상태에서, 만약 커피열매가 용기(20)의 내부로 투입되면, 용기(20)내의 온도는 갑자기 떨어진다. 제어기(40)는 온도센서(42)를 통하여 이러한 상태를 감지하게 되고, 미리 정해진 온도, 예를 들면 130℃와 비교되어지는데, 만약 감지온도가 정해진 온도 아래이면, 제어기(40)는 로우스팅 작업을 자동적으로 시작하도록 히터 엘레멘트(23)에 전류를 공급한다(이 상태는 제 9 도에서 단계 f임). 따라서, 용기(20)내의 온도는 제 8 도에 도시된 바와 같이 점차적으로 증가되어진다. 또한, 철사망 드럼(22)은 구동모터(28)외 회전작동으로 인하여 회전되어진다. 동시에, 다수의 날개부(223)는 드럼(22)의 회전에 따라 회전되어지고, 용기(20)내에 위치된 커피열매를 휘젓는다. 따라서, 커피열매는 용기(20)내에서 이동되는 동안 드럼(22)을 통하여 히터 엘레멘트(23)의 방사열을 직접 받는다. 상기의 로우스팅 작업의 결과로서, 커피열매를 위한 가열 효율 또는 로우스팅 효율은 대단히 개량되어지는 것이다.

얼마의 시각이 지난후, 용기(20)내의 온도가 로우스팅 작업완료 온도, 예를 들면 170℃에 도달되어지면, 제어기(40는 용기(20)내의 온도가 미리 정해진 온도를 초과하는 것을 결정하게 되고, 히터 엘레멘트(23)의 작동이 제어기(40)로부터의 출력신호로 인하여 중지되며, 로우스팅 작업은 종료되어진다(이 상태는 제 9 도에서 단계 g.h로 표시되어 있음). 이때에, 표시신호(57)가 로우스팅 작업의 종료를 표시하기 위하여 켜진다.

로우스팅 작업을 종료한 후, 제어기(40)는 미리 정해진 시간내에 배출모터(35)를 구동한다(이 상태는 제 9 도에서 단계 1임). 따라서, 편심 캠엘레멘트(36)는 로우스팅 기관(12)을 기울이기 위하여 180도로 회전되어진다. 로우스팅 기관(12)에 대한 경사의 결과로써, 볶아진 커피열매는 배출 개방부(211b)와 커피열매 배출관(l7)을 통하여 냉각공간(13)내의 냉각용기(50)로 배출되어진다. 제 3b 도에 도시되어져 있는 바와 같이, 덮개판(31)은 지지프레임(211b)과 배출관(17)의 경사로 인하여 배출구(211b)를 개방하기 위해 회전되어진다. 볶아진 커피의 배출작업은 날개부의 회전작동에 의해 촉진되어진다. 미리 예정된 시간이 경과한 후. 배출모터(35)는 회전작동을 멈추고, 로우스팅 기관(12)은 그의 자체하중에 의해 수평위치로 환원되어진다. 또한 동시에 송풍기모터(56)는 공기순환을 촉진시키기 위해 고속으로 구동되어진다(이 상태는 제 9 도에서 단계임).따라서 냉각공간(13)에서 냉각용기(50)에 위치된 볶아진 커피열매는 순환되는 공기에 의해 냉각되어지고, 용기(20)의 내부는 공기통로로부터 유입되어지는 공기에 의해 냉각되어지고, 그것에 의해 용기(20)내의 온도는 급격히 내려간다.

냉각공정 동안, 제어기(40)는 내부온도가 미리 정해진 온도 아래로 내려갔는지 아닌지 이 상태가 제 9 도에서 단계 k임) 결정하기 위하여 온도 센서(42)를 통하여 용기(20)내의 온도를 체크하는데, 만약 감지온도가 미리 예정된 온도 아래이면, 로우스팅 공정은 단계 1과 같은 다음 단계로 진행되어진다. 단계 1에서, 제어기(40)는 메인/예열 스위치(41)가 접속될 것인지 아닌지의 상태를 결정한다. 이때, 만약 스위치가 개방되어져 있으면, 로우스팅 공정은 완료되어지고, 만약 스위치(41)가 접속되어져 있으면, 제어기(40)의 작동은 로우스팅 작업을 대기하기 위하여 용기(20)내에 온도를 유지하도록 단계(d)로 환원되어진다.

상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 로우스팅 장치는 실린더형 용기와 히터 엘레멘트를 담고 있는 드럼을 구성하고 있는 로우스팅 기관과 함께 마련되어 있다. 따라서, 방사열 또는 대류열은 커피열매를 볶기위하여 효과적으로 사용되어진다. 더구나, 로우스팅 장치는 분리적인 로우스팅 기관과 냉각공간을 포함하고 있는데, 이러한 두개의 부분은 공기순환통로를 통하여 서로가 실질적으로 연결되어저 있다. 따라서, 용기의 내부와 볶아진 커피의 냉각은 단일 송풍장치에 의해 이룰 수 있고, 그에 따라, 제조비용을 절감할 수 있으며, 또한 상품의 밀집형태를 제공할 수 있다. 또한, 냉각공간은 용기의 배출개방부 아래에 위치되어 있고, 로우스트 기관은 움직일 수 있는 동작을 이루기 위하여 하우징내에 배치되어진다. 따라서, 볶아진 커피열매는 냉각공간으로 자동적으로 배출되어지고, 그것에 의해 로우스팅 작업의 가동성(workability)이 향상되어지는 것이다.

본 발명은 바람직한 실시예에 관하여 설명되어져 있지만, 이러한 실시예는 단지 설명을 위한 것이고, 본 발명은 특히, 크기와 형태 그리고 부분의 배치에 관해서 여기에 한정되어 지지 않는다. 또 다른 변경과 수정은 이하의 청구범위가 명시하는 조건의 명백한 일반적인 의미에 의해 판단되는 바와 같은 본 발명의 범위내에서 만들 수 있다는 것이 이 분야에 통상의 지식을 가진자에 의해 알 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 커피 로우스팅 장치는 로우스팅 작업을 진행하는 동안 로우스팅 커피열매를 보유하기 위한 실린더형 용기와 실린더 용기의 중심부내에 회전할 수 있게 연장되고 구동장치에 의해 구동되어지는 실린더형 드럼 상기 드럼의 외부 둘레면에 배치되고 상기 용기의 내부 둘레면을 향해 밀착되게 연장배치된 다수의 날개부와 상기 드럼내에 배치된 히터 엘레멘트를 포함하는 커피 로우스트 기관을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 커피 로우스트 장치.
2. 제 1 항에 따른 커피 로우스팅 장치에 있어서, 상기 드럼이 다공물질로 되어져 있는 것을 특징으로 하는 커피 로우스팅 장치.
3. 제 2 항에 따른 커피 로우스팅 장치에 있어서, 상기 다공물질이 촉매 산화물(oxide catalyst)로 형성되어져 있는 것을 특징으로 하는 커피 로우스팅 장치.
4. 제 1 항에 따른 커피 로우스팅 장치에 있어서, 구동장치는 구동모터와, 각각의 상기 구동모터와 드럼의 구동 샤프트에 고정된 한쌍의 스프로켓(sproket) 및 한쌍의 스프로켓 사이에 연결된 무한궤도 체인을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 커피 로우스팅 장치.
5. 커피 로우스팅 장치는 외부 프레임과 베이스부를 함께 구성하고 있는 외부 하우징과 외부 프레임에 배치되어지고 여기에 회전할 수 있게 지지된 로우스트 기관 및 상기 외부 프레임과 베이스부 사이에서 한정되고, 외부 프레임에 형성된 배출구 아래에 위치하는 냉각공간과 상기 냉각 공간과 로우스팅 기관의 내부 사이에 연결된 개방 공기순환통로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 커피 로우스팅 장치.

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