KR101842454B1 - 온수 순환형 드립 커피 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하는 드립 커피 머신에 있어서, 보일러에서 가열된 온수를 분쇄 원두가 담긴 드립 기구에 공급하는 온수 공급 구조에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온수 순환형 드립 커피 머신은 외부에서 급수되는 냉수를 커피 추출을 위해 설정된 온도로 가열하여 제공하는 보일러와, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 대기압하에서 분쇄 원두가 담긴 드립 기구에 떨어뜨리는 온수 배출 유닛과, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 상기 온수 배출 유닛으로 공급하고, 상기 온수 배출 유닛에서 배출되지 않은 온수를 상기 보일러로 다시 보내는 순환 경로를 형성하는 온수 공급 배관과, 상기 온수 공급 배관 상에 설치되어 온수의 순환 흐름을 일으키는 펌프와, 상기 온수 공급 배관 상에서 상기 보일러와 상기 펌프 사이에 배치되며, 상기 보일러에서 공급 되는 온수 중의 에어 버블을 제거하기 위한 에어세퍼레이터를 포함한다.

Description

온수 순환형 드립 커피 머신{A hot-water circulation type drip coffee machine}

본 발명은 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하는 드립 커피 머신에 있어서, 보일러에서 가열된 온수를 분쇄 원두가 담긴 드립 기구에 공급하는 온수 공급 구조에 관한 것이다.

커피 전문점에서 통상적으로 제공되는 에스프레소 커피는 압력을 이용해 빠르게 추출하는 방식으로 짧은 시간에 많은 양의 커피를 제공할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징으로 인해 에스프레소 커피는 원두 커피의 대중화를 가능하게 하였고, 대부분의 커피 전문점에서는 이러한 에스프레소 커피에 기반한 커피 음료를 제공하고 있다. 그러나 에스프레소 커피는 보통 9기압 이상 고압의 증기로 커피를 추출하기 때문에 원두의 좋지 않은 성분까지 함께 추출되고 쓴맛이 너무 강한 단점이 있다. 좀 더 부드럽고 순한 맛의 커피를 즐기려는 사람들은 최근에는 핸드 드립 커피나 워터 드립 커피(더치 커피)로 옮겨가는 추세에 있다.

핸드 드립은 분쇄 원두에 뜨거운 물을 천천히 부어 중력을 이용해 추출하는 방식으로 에스프레소 커피에 비해 깊고 부드러운 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 방식이다. 또한, 사용자가 물의 온도와 양, 물줄기의 굵기, 물 붓기 시간, 물 붓기 간격, 물 붓기 궤적 등을 마음대로 조절할 수 있어 다양한 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 핸드 드립 방식은 사용자가 직접 물을 부어 커피를 추출해야 하기 때문에 절차가 번거롭고 시간이 오래 소요되어 대중화되기는 어려운 커피 추출 방식이다. 최근 일부 커피 전문점에서 바리스타가 직접 핸드 드립 커피를 추출하여 제공하는 시도를 하고 있으나 제조 시간이나 단가 측면에서 에스프레소 커피를 대체하기는 어려운 실정이다.

본 발명은 이러한 핸드 드립 커피의 대중화가 가능하도록 핸드 드립 커피를 자동으로 추출할 수 있는 드립 커피 머신을 제공하기 위한 것이다. 전술한 바와 같이 핸드 드립 방식은 분쇄 원두에 가느다란 물줄기의 온수를 서서히 떨어뜨려 추출하는 방식이기 때문에 종래에 고압을 이용하여 온수를 공급하는 에스프레소 머신과는 다른 온수 공급 장치가 요구된다. 종래 에스프레소 머신의 일 예로써 대한민국 특허 공개 제10-2016-0077103호(2016.07.01일 공개, 출원인 - 산레모 커피 머신즈 에스알엘)는 온도 제어를 가지는 예열 보일러와, 적어도 하나의 유압 펌프와, 물의 추가 가열 및 온도 제어를 위한 시스템을 갖는 에스프레소 커피 디스펜싱 머신을 개시하고 있다. 도1은 위 공개 특허의 대표 도면을 발췌한 것으로 이를 참조하면, 종래 에스프레소 머신은 3bar ~ 14bar의 고압의 증기가 분쇄된 커피가 담긴 필터(6)까지 공급되어야 하므로 보일러(1) 및 이로부터 디스펜싱 에셈블리(3)까지 연결되는 배관이 모두 밀폐되어야 할 뿐만 아니라 고압에도 파손되지 않을 수 있는 강도가 높은 소재를 이용해야만 했다.

또한, 보일러(1)에서 가열되어 제공되는 온수는 배관을 따라 흐르면서 온도가 내려가거나 또는 장시간 미사용으로 인해 온도가 내려갈 수 있다. 이를 대비하여 디스펜싱 에셈블리(3) 내에는 배출되는 온수를 추가적으로 가열하기 위한 히터(7)를 구비하고 있었고, 이로 인해 구성 요소가 증가하고 추가적인 전기 제어가 요구되는 문제가 있었다.

본 발명은 고온 고압의 온수를 공급할 수 있도록 구성된 종래 에스프레소 머신과 달리 핸드 드립 커피의 추출이 가능하도록 대기압하에서 고온의 온수를 공급할 수 있는 온수 공급 장치를 갖는 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 드립 기구로 온수를 배출하는 온수 배출 유닛에 추가적인 히터가 없이도 고온의 온수를 항시 배출할 수 있는 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 배관을 따라 흐르는 온수 중의 기포가 제거되어 흐름이 원활하고, 온수 배출 유닛에서 배출되는 온수의 물줄기가 균일한 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온수 순환형 드립 커피 머신은 외부에서 급수되는 냉수를 커피 추출을 위해 설정된 온도로 가열하여 제공하는 보일러와, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 대기압하에서 분쇄 원두가 담긴 드립 기구에 떨어뜨리는 온수 배출 유닛과, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 상기 온수 배출 유닛으로 공급하고, 상기 온수 배출 유닛에서 배출되지 않은 온수를 상기 보일러로 다시 보내는 순환 경로를 형성하는 온수 공급 배관과, 상기 온수 공급 배관 상에 설치되어 온수의 순환 흐름을 일으키는 펌프와, 상기 온수 공급 배관 상에서 상기 보일러와 상기 펌프 사이에 배치되며, 상기 보일러에서 공급 되는 온수 중의 에어 버블을 제거하기 위한 에어세퍼레이터를 포함한다.

또한, 상기 보일러는 내부에 물을 저장하는 공간을 형성하는 수조와, 상기 수조에 저장된 물을 가열하기 위한 히터와, 상기 수조에서 가열된 물의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 수조 내에 채워지는 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 센서를 포함하고, 상기 수조에는 외부와 연통되도록 개방된 통기구가 형성되어 상기 보일러는 온수를 대기압하에서 가열하여 제공한다.

또한, 상기 수조에는 물이 채워지도록 설계된 기준 수위 보다 아래에 위치하는 온수 배출구가 형성되고, 상기 온수 배출구에서 배출되는 온수의 수온을 감지할 수 있도록 상기 온도 센서의 하단부는 상기 온수 배출구와 같은 높이에 배치된다.

또한, 상기 히터는 상하 방향으로 길게 형성되며, 그 발열부의 상단부가 상기 온수 배출구의 높이 보다 아래에 위치한다.

또한, 상기 드립 커피 머신은 상기 히터와 인접하여 배치되며, 외부에서 공급되는 냉수를 상기 수조의 바닥으로 유도할 수 있도록 상하 방향으로 길게 형성되는 급수 배관을 더 포함한다.

또한, 상기 레벨 센서는 어느 하나의 오작동을 대비하여 2개 이상으로 구성된다.

또한, 상기 에어세퍼레이터는 상기 보일러에서 배출되는 온수에 혼입된 에어 버블을 걸러주는 메쉬와, 걸러진 에어 버블에 의해 형성되는 내부 기압에 따라 승강하는 수면 상에 부유하는 부레와, 상기 부레의 높이에 따라 연동하여 내부의 기체를 배출할 수 있도록 개폐되는 밸브를 포함하고, 상기 에어세퍼레이터는 중립 위치에서 상기 부레의 높이가 상기 수조의 기준 수위와 일치하도록 설치된다.

또한, 상기 온수 배출 유닛은 둘 이상의 복수로 구성되고, 상기 온수 공급 배관은 상기 보일러에서 배수되는 온수를 상기 복수의 온수 배출 유닛으로 분배하여 공급할 수 있도록 복수의 순환부를 포함한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 또 따른 본 발명에 따른 온수 순환형 드립 커피 머신은 외부에서 급수되는 냉수를 커피 추출을 위해 설정된 온도로 가열하여 제공하는 보일러와, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 대기압하에서 분쇄 원두가 담긴 드립 기구에 떨어뜨리는 온수 배출 유닛과, 상기 보일러에서 제공되는 온수를 상기 온수 배출 유닛으로 공급하고, 상기 온수 배출 유닛에서 배출되지 않은 온수를 상기 보일러로 다시 보내는 순환 경로를 형성하는 온수 공급 배관과, 상기 온수 공급 배관 상에 설치되어 온수의 순환 흐름을 일으키는 펌프와, 상기 온수 공급 배관 상에서 상기 보일러와 상기 펌프 사이에 배치되며, 상기 보일러에서 공급 되는 온수 중의 에어 버블을 제거하기 위한 에어세퍼레이터를 포함하고, 상기 보일러는 내부에 물을 저장하는 공간을 형성하는 수조와, 상기 수조에 저장된 물을 가열하기 위한 히터와, 상기 수조에서 가열된 물의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 수조 내에 채워지는 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 센서와, 상기 수조 내부와 외부를 연동 시킬 수 있도록 상기 수조의 상부에 형성되는 통기구를 포함하고, 상기 에어세퍼레이터는 상기 보일러에서 배출되는 온수에 혼입된 에어 버블을 걸러주는 메쉬와, 걸러진 에어 버블에 의해 형성되는 내부 기압에 따라 승강하는 수면 상에 부유하는 부레와, 상기 부레의 높이에 따라 연동하여 내부의 기체를 배출할 수 있도록 개폐되는 밸브를 포함하고, 상기 에어세퍼레이터는 중립 위치에서 상기 부레의 높이가 상기 수조의 기준 수위와 일치하도록 설치된다.

또한, 상기 펌프는 상기 수조의 기준 수위 보다 하부에 배치되고, 상기 온수 공급 배관은 상기 펌프의 후단부에서 분기되어 둘 이상의 순환부를 형성한다.

이러한 본 발명의 드립 커피 머신 본 발명에 따른 온수 순환형 드립 커피 머신은 종래 에스프레소 머신과 달리 고압의 증기를 이용하지 않고, 대기압 하에서 고온의 온수를 공급하여 핸드 드립 커피의 추출이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러에서 가열된 온수가 온수 배출 유닛으로 순환하는 구조를 제공하므로, 온수 배출 유닛에서 별도의 히터가 없어도 고온의 온수를 항시 배출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 하나의 보일러를 통해 가열된 온수를 복수의 온수 배출 유닛에서 공통으로 사용할 수 있도록 구성됨으로써 장치 구성이 효율적인 장점이 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 온수 공급 배관을 흐르는 온수에 혼입된 에어 버블을 제거할 수 있는 에어세퍼레이터를 포함하고 있어, 펌프의 오작동을 방지할 수 있고, 온수 배출 유닛에서 배수되는 물줄기가 요동하지 않고 안정화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러 내의 수위를 감지하는 레벨 센서가 2개 조로 구성되어 기기 오작동으로 인해 온수가 보일러에서 흘러 넘치는 위험성이 낮아질 수 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러가 외기와 연통되는 개방형으로 구성됨으로써 온수 공급 배관을 흐르는 온수의 수압을 낮게 유지할 수 있는 장점이 있다.

도1은 종래 에스프레소 머신 구성의 일 예를 도시한 도면.
도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 드립 커피 머신의 외관을 도시한 사시도.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 드립 커피 머신의 구성을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 드립 커피 머신의 구성을 도시한 도면.
도5 및 도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 드립 커피 머신의 보일러 및 에어세퍼레이터를 포함하는 기구적 구성을 도시한 도면.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가해질 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명을 해당 실시예로 한정하기 위해 기술되는 것이 아니다. 본 발명은 이하의 실시예뿐만 아니라 본 명세서 전체로부터 이해되는 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형물, 대체물, 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “포함한다”, “구성된다”, “가진다” 등의 표현은 추가적인 구성 요소나 기능을 배제하지는 않은 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “제1…”, 제2…”, “첫째”, “둘째”등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 구성 요소들 사이의 순서나 중요도 등을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 된다.

이하에서 사용될 수 있는 “결합된다”, “연결된다” 등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 직접적으로 결합되거나 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소가 존재하거나 개재될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 용어의 사용에 있어서 단수의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 복수의 표현을 배제하지 않은 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 “핸드 드립” 커피 추출 방식은 분쇄 원두에 뜨거운 물을 부어 중력을 이용해 커피를 추출하는 방식을 통칭하는 의미로 사용된다. 이는 종래 사용자가 드립포트를 이용해 손으로 온수를 부어 커피를 추출하는 방식뿐만 아니라, 본 발명에 따른 드립 커피 머신을 이용해 온수를 부어 커피를 추출하는 방식까지 포함하는 의미로 사용된다.

도2를 참조하면 본 발명에 따른 드립 커피 머신(100)은 내부에 적재 공간을 형성하는 함체 형상의 테이블(1)과, 테이블(1)의 상면에서 상방으로 돌출되어 분쇄 원두가 담기는 드립 기구(D)에 온수를 공급하는 온수 배출 유닛(2)을 포함한다. 드립 기구(D)는 필터를 개재한 상태에서 분쇄 원두를 담는 깔때기 형태의 드리퍼와, 드리퍼에서 추출되는 커피를 담는 용기인 드립 서버 등으로 구성될 수 있다. 온수 배출 유닛(2)은 드립 기구(D)의 상부에서 커피 추출을 위한 온수를 공급한다. 종래 에스프레소 머신이 고압의 온수를 공급하던 것과는 달리 본 발명의 드립 커피 머신(100)에 있어서 온수 배출 유닛(2)은 온수를 고압으로 밀어내지 않고 온수가 자중에 의해 떨어져 공급될 수 있도록 구성된다.

테이블(1) 내부 공간에는 온수 배출 유닛(2)으로 온수를 공급하기 위한 요소들이 구성된다. 도3을 참조하면, 드립 커피 머신(100)은 외부에서 급수되는 냉수를 가열하는 보일러(10)를 포함한다. 보일러(10)는 물을 저장할 공간을 형성하는 수조(11)와, 수조(11)에 저장된 물을 가열하기 위한 히터(12)와, 가열된 물의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(13)와, 수조(11) 내부 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 센서(14) 등을 포함한다.

수조(11)는 다량의 커피를 연속적으로 추출할 수 있도록 충분한 용량을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 2 ~ 3 ℓ(리터) 일 수 있다. 수조(11)에 저장되는 물은 일정한 수위를 유지하도록 설계될 수 있으며, 물의 수위는 수조(11) 전체 높이의 약 80 ~ 90% 범위에서 설계되는 것이 바람직하다. 수조(11)에는 외부의 수도관 등으로부터 물을 공급받기 위한 급수 배관(19)이 연결된다. 급수 배관(19)에는 물의 공급을 제어하기 위한 급수 밸브(31)가 설치된다. 본 발명의 드립 커피 머신(100)은 내부의 각종 전자 부품을 컨트롤하는 제어부(3)를 포함하며, 제어부(3)는 레벨 센서(14)를 통해 수위 정보를 수신하고, 설계된 수위가 유지될 수 있도록 급수 밸브(31)를 제어한다.

히터(12)는 수조(11)에 채워진 물을 드립 커피를 추출하기 위해 적절한 온도, 예를 들어 95±2 ℃로 가열한다. 제어부(3)는 온도 센서(13)로부터 온도 정보를 수신하여 설계된 온수 온도를 유지할 수 있도록 히터(12)의 온/오프를 제어한다. 종래 에스프레소 머신은 보일러 내부 온수가 가열됨에 따라 내부 압력이 증가하고, 압력이 증가된 상태의 고압의 증기가 공급되는 구조였으나, 본 발명의 드립 커피 머신(100)은 고압의 증기로 커피를 추출하는 방식이 아니기 때문에 보일러(10) 내부는 대기압을 유지할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 보일러(10)는 외기와 연통되도록 구성된다. 즉 수조(11) 상면에는 외기와 연통되는 통기구(15)가 형성된다. 따라서 물이 히터(12)에 의해 가열되어 끓더라도 보일러(10) 내부는 대기압 상태를 유지한다. 이하에서는 이와 같이 외기와 연통되어 보일러(10) 내부가 대기압을 유지하는 방식을 “오픈형(open-type)”이라고 명명한다. 또한 종래 에스프레소 머신에서와 같이 보일러가 밀폐되어 고압의 증기를 생성하는 방식을 “폐쇄형(closed-type)”이라고 명명한다.

드립 커피 머신(100)은 보일러(10)에서 가열된 온수를 온수 배출 유닛(2)으로 공급하기 위한 온수 공급 배관(21)을 포함한다. 온수 공급 배관(21)은 보일러(10)로부터 온수 배출 유닛(2)까지 온수를 보냈다가 사용되지 않은 온수를 다시 보일러(10)로 복귀 시킬 수 있도록 순환 경로(도3의 점선 “C” 참조)를 형성하는 순환부(21a)와 온수 배출 유닛(2)으로 공급된 온수를 드립 기구(D)로 배출할 수 있도록 순환부(21a)로부터 분기되는 경로를 형성하는 온수 배출부(21b)로 이루어진다. 온수 배출부(21b)에는 온수의 배수 여부 및 유량을 제어하기 위한 배수 밸브(32)가 구성된다. 제어부(3)는 사용자로부터 커피 추출 명령을 입력 받고 미리 설정된 레시피에 따라 배수 밸브(32)를 제어하여 온수를 드립 기구(D)로 공급한다. 순환부(21a)에는 온수 흐름을 일으키기 위한 동력을 제공하는 펌프(33)가 구성된다. 보일러(10)에서 공급되는 온수는 순환부(21a)를 따라 흐르면서 온수 배출 유닛(2)으로 공급되고, 배수 밸브(32)의 작동에 따라 온수 배출부(21b)를 통해 드립 기구(D)로 배출된다. 배출되지 않은 온수는 순환부(21a)를 따라 흘러 다시 보일러(10)로 들어 온다. 펌프(33)는 순환부(21a) 내에서 온수가 지속적으로 순환되도록 흐름을 일으킨다. 순환부(21a) 내에서는 물의 흐름이 정체되지 않고 온수가 지속적으로 순환하기 때문에 온수 배출 유닛(2)에서는 적정 온도로 가열된 온수를 언제든 배출 시킬 수 있다. 따라서 종래 에스프레소 머신과 달리 온수 출구단에서 배수되는 물을 재가열하기 위한 별도의 히터가 필요하지 않다.

순환부(21a)에는 보일러(10)에서 배수되는 온수와 함께 혼합되어 배출되는 기체 성분을 제거하기 위한 에어세퍼레이터(air separator)(34)가 설치된다. 보일러(10)에서 가열된 온수에는 기화된 증기 성분 이나 공기 방울 등의 에어 버블이 포함될 수 있다(이하에서는 온수 중에 혼합되어 있는 공기 방울, 증기 등 기체 성분을 통칭하여 “에어 버블”이라 한다). 이러한 에어 버블은 펌프(33) 오작동의 원인이 될 수 있으므로 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 온수 중에 에어 버블이 포함되어 있으면 온수 배출 유닛(2)에서 떨어지는 물줄기에서 터지면서 물방울을 흐트러뜨리거나, 드립 기구(D)로 떨어지는 물줄기가 균일하지 못하고 불연속적으로 떨어지거나 유동하면서 떨어지는 등 설계된 대로 제어되지 않을 우려가 있다. 에어세퍼레이터(34)는 순환하는 온수 중의 에어 버블을 제거하여 펌프(33) 오작동을 방지하고, 온수 배출 유닛(2)에서 물줄기 제어를 용이하게 하는 기능을 제공한다. 에어세퍼레이터(34)는 보일러(10)와 펌프(33) 사이의 순환부(21a) 상에 설치되어 온수가 펌프(33)에 유입되기 전 에어 버블이 제거된 상태로 유입되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로써 드립 커피 머신(100)은 온수 배출 유닛을 둘 이상 포함 할 수 있다. 도4를 참조하면, 드립 커피 머신(100)은 두 개의 온수 배출 유닛(2A, 2B)과, 보일러(10)로부터 이들 온수 배출 유닛(2A, 2B)으로 온수를 순환 시키는 온수 공급 배관(21)을 갖는다. 온수 공급 배관(21)은 보일러(10)로부터 제1 온수 배출 유닛(2A)으로 온수를 순환시키는 경로를 형성하는 제1순환부(21aA)와(도4의 점선 “CA” 참조), 제1순환부(21aA)로부터 분기되어 드립 기구(D)로 온수를 배출하는 경로를 형성하는 제1 온수 배출부(21bA)를 포함한다. 또한, 온수 공급 배관(21)은 보일러(10)로부터 제2 온수 배출 유닛(2B)으로 온수를 순환시키는 경로를 형성하는 제2순환부(21aB)와(도4의 점선 “CB” 참조), 제2순환부(21aB)로부터 분기되어 드립 기구(D')로 온수를 배출하는 경로를 형성하는 제2 온수 배출부(21bB)를 더 포함한다. 제1,2 온수 배출부(21bA, 21bB) 상에는 온수 배수 여부 및 유량을 제어하는 제1,2 배수 밸브(32A, 32B)가 각각 설치된다. 본 실시예에 따른 드립 커피 머신(100)은 하나의 보일러(10)에서 공급되는 온수가 제1,2 순환부(21aA, 21aB)를 통해 제1,2 온수 배출 유닛(2A, 2B)으로 분배되어 공급되도록 구성됨으로써 구성이 단순화되고, 부품 사용의 효율성이 증가될 수 있다. 또한, 펌프(33)와 에어세퍼레이터(34)도 1개로 구성될 수 있다. 본 실시예의 드립 커피 머신(100)은 하나의 보일러(10)가 두 개의 온수 배출 유닛으로 온수를 공급할 수 있으나, 또 다른 실시예로써 하나의 보일러가 세 개 이상의 온수 배출 유닛으로 온수를 공급하도록 구성될 수도 있다. 이를 위하여 온수 공급 배관(21)은 세 개 이상의 순환부를 갖도록 구성될 수 있다.

다음은 도5 및 도6을 참조하며, 본 발명에 따른 드립 커피 머신의 온수 공급을 위한 구성 부품들에 대하여 좀 더 상세히 설명한다. 전술한 바와 같이 보일러(10)는 외부의 수도관 등으로부터 공급되는 냉수를 핸드 드립 커피를 추출하기에 적정한 온도로 가열하는 기능을 제공한다. 보일러(10)에서 제공되는 온수는 95±2 ℃의 온도 범위인 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이 보일러(10)는 원기둥 형상의 수조(11)를 갖는다. 수조(11)는 설계된 용량에 따라 다를 수 있으나, 높이(Ha) 약 25 ~ 30 ㎝(센티미터) 내외, 지름(Da) 약 15 ~ 18 ㎝(센티미터)의 크기를 가질 수 있다. 수조(11)의 하부에는 내부의 물을 배출하기 위한 배수구(11a)가 구성될 수 있다. 수조(11)는 단열을 위한 받침대(11c) 위에 놓일 수 있다. 기기 점검시 또는 장기간 미사용시 등 수조(11) 내부의 물을 배수해야 할 필요가 있을 때 배수구(11a)를 통해 배출할 수 있다. 전술한 바와 같이 수조(11) 내부에 저장되는 물은 일정 수위를 유지할 수 있다. 이하에서는 기준면(수조(11)의 바닥면)으로부터 설계된 수면까지의 높이를 “기준 수위”(Hw)라 한다. 기준 수위(Hw)는 수조 높이(Ha)의 80 ~ 90 % 범위일 수 있다. 수조(11)의 상부 일측에는 가열된 온수를 배출하기 위한 온수 배출구(11b)가 구성된다. 온수 배출구(11b)의 높이(He)는 기준 수위(Hw) 보다 약 2 ~ 3 ㎝(센티미터) 정도 아래 배치되는 것이 바람직하다.

히터(12)는 수조(11) 상면으로부터 아래 방향으로 연장되어 설치된다. 히터(12)는 그 하단부가 수조(11)의 바닥에 인접하도록 길게 형성된다. 히터(12)의 발열부(12a)는 히터(12)의 하단부로부터 소정의 높이(Hh)까지 형성된다. 발열부(12a)는 그 주위의 물에 열을 공급한다. 이때 물이 고온으로 상승하면서 기화하여 발열부(12a) 주위로는 에어 버블이 형성될 수 있다. 에어버블은 대부분 수면위로 상승하여 제거될 수 있지만, 일부는 온수 배출구(11b)를 통해 배수되는 온수에 혼입될 수 있다. 전술한 바와 같이 배수되는 온수에 혼입되는 에어 버블은 펌프(33) 오작동 등을 유발할 수 있어 바람직하지 않으므로, 온수 배출구(11b) 주위에서 미세한 에어버블이 발생되지 않도록 발열부(12a)는 온수 배출구(11b) 높이(He) 보다 2 ~ 3 ㎝(센티미터) 정도 아래까지만 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 발열부(12a) 상단의 높이(Hh)가 온수 배출구(11b) 높이(He) 보다 소정 거리 아래쪽에 위치되는 것이 바람직하다.

급수 배관(19)도 수조(11)의 상면으로부터 아래 방향으로 연장되어 설치된다. 급수 배관(19)은 외부의 수도관 등으로부터 공급되는 냉수를 수조(11) 내부 하부까지 유입되도록 안내한다. 급수 배관(19)을 통해 공급되는 냉수는 전술한 히터(12)를 통해 가열된다. 히터(12)의 열전달 효율을 높일 수 있도록 급수 배관(19)은 히터(12)에 인접하여 나란하게 설치되어 급수 배관(19)을 통해 공급되는 냉수가 히터(12) 주위에 인접하여 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 급수 배관(19)을 통한 냉수 공급 여부는 전술한 급수 밸브(31)를 통해 제어된다.

수조(11)의 상면에는 또한 전술한 레벨 센서(14)가 설치된다. 레벨 센서(14)는 전자식 레벨 센서(14A)와 기계식 레벨 센서(14B) 2개로 구성될 수 있다. 전자식 레벨 센서(14A)는 수조(11) 상면에 고정되는 중심축(14Aa)과 이 중심축(14Aa)을 따라 승강하는 부레(float)(14Ab)를 포함하여 구성될 수 있다(도6 참조). 중심축(14Aa) 내부에는 자력에 의해 작동하는 리드 스위치(reed switch)가 내장되어 있어 부레(14Ab)의 승강 동작에 따라 온/오프 신호를 생성할 수 있다. 생성된 신호는 제어부(3)로 전달되어 급수 밸브(31) 제어를 위한 신호로 이용될 수 있다. 기계식 레벨 센서(14B)도 수조(11) 상면에 고정되는 중심축(14Ba)과 이 중심축(14Ba)을 따라 승강하는 부레(14Bb)를 포함하여 구성될 수 있다. 기계식 레벨 센서(14B)는 부레(14Bb)의 승강 동작에 따라 온/오프 신호를 생성하는 터치 스위치(14Bc)를 수조(11) 상면 바깥쪽에 구비하고 있다. 부레(14Bb)의 높이에 따라 터치 스위치(14Bc)는 온/오프 신호를 생성하여 제어부(3)로 전달되고, 제어부(3)에서는 급수 밸브(31) 제어를 위한 신호로 이용될 수 있다. 두 레벨 센서(14A, 14B)는 모두 수조(11)에 채워지는 물이 기준 수위(Hw)까지 채워지는지 여부를 감지하기 위한 동일한 목적으로 사용되는 것으로, 어느 하나가 고장을 일으키는 경우를 대비하여 2개로 구성된 것이다. 전술한 바와 같이 본 발명의 드립 커피 머신(100)에 있어서 보일러(10)는 개방형으로 구성되어 있어 물이 기준 수위(Hw) 이상 공급되면 물이 보일러(10) 밖으로 흘러 넘칠 우려가 있다. 따라서 물은 항상 기준 수위(Hw)를 유지하도록 제어되어야 하며, 이를 위하여 레벨 센서(14)는 전자식(14A) 및 기계식(14B) 2개 조로 구성되어 있어, 어느 하나의 고장이나 오작동의 경우를 대비할 수 있다. 수조(11)의 상면에는 수조(11) 내외부를 연통시키는 통기구(15)가 형성되어 있다.

또한, 수조(11)의 상면으로는 전술한 온수 배출 유닛(2)을 순환하여 다시 돌아오는 온수가 수조(11) 내부로 유입되도록 온수 공급 배관(21)의 순환부(21a) 단부가 연결될 수 있다.

수조(11)의 바깥에는 전술한 온수 공급 배관(21)을 구성하는 제1, 2, 3 배관(211, 212, 213)과, 펌프(33), 에어세퍼레이터(34) 등이 설치된다. 제1배관(211)은 보일러(10)와 에어세퍼레이터(34)를 서로 연결하고, 제2배관(212)은 에어세퍼레이터(34)와 펌프(33)를 서로 연결한다. 제3배관(213)은 펌프(33)의 후단부에 연결된다. 제3배관(213)의 단부는 연결되는 온수 배출 유닛(2)의 개수에 따라 이에 대응하도록 분기될 수 있다. 도5 및 도6의 실시예에 있어서 제3배관(213)은 단부가 2개로 분기되도록 구성되어 있으나 온수 배출 유닛(2)의 개수에 따라 3개 이상으로 분기될 수도 있다.

에어세퍼레이터(34)는 보일러(10)의 온수 배출구(11b)에 인접하여 설치된다. 보일러(10)는 개방형으로 구성되어 있기 때문에 온수에 포함되는 증기나 공기 방울 등은 대부분 수면 위쪽으로 올라가 제거되나 일부 미세 공기방울 등 에어 버블은 온수에 혼입된 상태로 제1배관(211)으로 유입된다. 에어세퍼레이터(34)는 제1배관(211)을 흐르는 온수 중에 포함된 에어 버블을 제거하는 기능을 제공한다. 도5를 참조하면 에어세퍼레이터(34)의 하부에는 금속으로 만들어지는 메쉬(34a)가 설치되어 있고, 온수는 이 메쉬(34a)를 통과하면서 기체 성분은 걸러져 위로 상승하고, 액체 성분만 하부로 배출된다. 온수에서 걸러진 에어 버블은 에어세퍼레이터(34) 상부 공간을 채우고 있다가, 상단에 구성된 밸브(34b)를 통해 외부로 배출된다. 에어세퍼레이터(34) 내부에서는 에어 버블에 의해 발생하는 기압에 따라 수위가 승강한다. 에어세퍼레이터(34) 내부에는 승강하는 온수의 수면 상에서 부유하여 함께 승강하는 부레(34d)가 구성된다. 부레(34d)는 에어세퍼레이터(34) 내부에서 그 중심축(34c)을 따라 승강하면서 밸브(34b)의 개폐를 단속한다. 본 발명의 드립 커피 머신(100)에 있어서 보일러(10)에 기준 수위(Hw)까지 물을 채우면 제1,2,3배관(211, 212, 213) 및 에어세퍼레이터(34)도 동일한 높이까지 물이 채워지게 된다. 이러한 상태에서 에어세퍼레이터(34) 내부 부레(34d)는 아직 밸브(34b)를 개방하지 않은 위치에 있어야 한다. 이하에서는 에어세퍼레이터(34)에 에어 버블이 채워지기 전 밸브(34b)가 폐쇄된 상태에서 부레(34d)의 위치를 “중립 위치”라 한다(도5 확대부의 “A”위치). 에어세퍼레이터(34) 내부에 에어 버블이 채워지면 부레(34d)는 서서히 아래로 내려가게 되고 이에 연동되어 밸브(34b)가 개방되어 에어세퍼레이터(34) 내부를 채우고 있는 기체 성분을 외부로 배기하게 된다. 이하에서는 에어세퍼레이터(34)에 에어 버블이 채워져 밸브(34b)가 개방되는 상태에서 부레(34d)의 위치를 “작동 위치”라 한다(도5 확대부의 “B”위치). 부레(34d)는 중립 위치(“A”)에서 기준 수위(Hw)와 같은 높이에 있다가 작동 위치(“B”)로 내려가면서 기준 수위(Hw) 보다 약간 낮은 위치로 이동하게 된다. 따라서 중립 위치(“A”)에서 부레(34d)의 높이는 기준 수위(Hw)와 일치되도록 에어세퍼레이터(34)가 설치되는 것이 바람직하다. 만일 에어세퍼레이터(34)가 너무 낮게 설치되면 부레(34d)는 항상 중립 위치에 있게 되어 밸브(34b)가 항상 폐쇄된 상태가 되고, 에어세퍼레이터(34)가 너무 높게 설치되면 부레(34d)는 항상 작동 위치에 있게 되어 밸브(34b)는 항상 개방된 상태에 있게 된다. 이처럼 에어세퍼레이터(34)가 기준 수위(Hw)에서 너무 높거나 낮은 위치에 설치되면 에어세퍼레이터(34)가 정상적으로 동작하지 않게 된다. 따라서 에어세퍼레이터(34)는 중립 위치에서 부레(34d)의 높이가 수조(11)의 기준 수위(Hw)와 일치하도록 설치되어야 한다. 한편, 에어세퍼레이터(34)의 밸브(34b)는 부레(34d)의 위치에 따라 전자적으로 개폐되도록 구성되거나, 또는 기계적으로 연동되어 개폐되도록 구성될 수 있다.

에어세퍼레이터(34)를 통해 에어 버블이 제거된 온수는 제2배관(212)을 통해 배출되어 펌프(33)로 공급된다. 펌프(33)는 온수를 온수 배출 유닛(2)까지 보내주는 동력을 제공한다. 수조(11) 내에 채워지는 물의 수압에 의해 펌프(33)까지 물이 공급될 수 있도록 펌프(33)는 기준 수위(Hw) 보다 아래에 설치되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 온수 순환형 드립 커피 머신은 종래 에스프레소 머신과 달리 고압의 증기를 이용하지 않고, 대기압 하에서 고온의 온수를 공급하여 핸드 드립 커피의 추출이 가능한 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러에서 가열된 온수가 온수 배출 유닛으로 순환하는 구조를 제공하므로, 온수 배출 유닛에서 별도의 히터가 없어도 고온의 온수를 항시 배출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 하나의 보일러를 통해 가열된 온수를 복수의 온수 배출 유닛에서 공통으로 사용할 수 있도록 구성됨으로써 장치 구성이 효율적인 장점이 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 온수 공급 배관을 흐르는 온수에 혼입된 에어 버블을 제거할 수 있는 에어세퍼레이터를 포함하고 있어, 펌프의 오작동을 방지할 수 있고, 온수 배출 유닛에서 배수되는 물줄기가 요동하지 않고 안정화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러 내의 수위를 감지하는 레벨 센서가 2개 조로 구성되어 기기 오작동으로 인해 온수가 보일러에서 흘러 넘치는 위험성이 낮아질 수 있다.

또한, 본 발명의 드립 커피 머신은 보일러가 외기와 연통되는 개방형으로 구성됨으로써 온수 공급 배관을 흐르는 온수의 수압을 낮게 유지할 수 있는 장점이 있다.

D : 드립 기구
100 : 드립 커피 머신
1 : 테이블
2 : 온수 배출 유닛
3 : 제어부
10 : 보일러
11 : 수조
12 : 히터
13 : 온도 센서
14 : 레벨 센서
15 : 통기구
19 : 급수 배관
21 : 온수 공급 배관
31 : 급수 밸브
32: 배수 밸브
33 : 펌프
34 : 에어세퍼레이터

Claims (10)

1. 내부에 적재 공간을 형성하는 함체 형상의 테이블과,
   상기 테이블 위에 놓이는 드립 기구로부터 이격된 상부에서 드립 기구를 향해 대기압하에서 온수를 떨어뜨릴 수 있도록 상기 테이블의 상면에서 상방으로 돌출되어 형성되는 온수 배출 유닛과,
   상기 테이블 내부 적재 공간 내에 배치되며 외부에서 급수되는 냉수를 커피 추출을 위해 설정된 온도로 가열하여 제공하는 보일러와,
   상기 보일러에서 제공되는 온수를 상기 온수 배출 유닛으로 공급하고, 상기 온수 배출 유닛에서 배출되지 않은 온수를 다시 상기 보일러로 보내는 순환 경로를 형성하는 온수 공급 배관과,
   상기 보일러와 상기 온수 배출 유닛 사이의 상기 온수 공급 배관 상에 설치되어 온수의 순환 흐름을 일으키는 펌프와,
   상기 보일러와 상기 펌프 사이의 상기 온수 공급 배관 상에 설치되어 상기 펌프로 유입되는 온수 중의 에어 버블을 제거하기 위한 에어세퍼레이터를 포함하고,
   상기 보일러는 내부에 물을 저장하는 공간을 형성하는 수조와, 상기 수조에 저장된 물을 가열하기 위한 히터와, 상기 수조에서 가열된 물의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 수조 내에 채워지는 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 센서를 포함하고,
   상기 수조에는 외부와 연통되도록 개방된 통기구가 형성되어 상기 보일러는 온수를 대기압하에서 가열하여 제공하는 드립 커피 머신.
2. 제1항에 있어서,
   상기 드립 커피 머신은 상기 온수 배출 유닛을 둘 이상의 복수로 구비하고,
   또한, 상기 드립 커피 머신은 상기 보일러, 상기 에어세퍼레이터, 상기 펌프를 공유하면서 상기 복수의 온수 배출 유닛으로 온수를 분배하여 공급할 수 있도록 상기 펌프 후단에서 상기 복수의 온수 배출 유닛으로 분기되어 형성되는 복수의 순환부를 포함하는 드립 커피 머신.
3. 제2항에 있어서,
   상기 에어세퍼레이터는 통과하는 온수 중의 기체 성분을 걸러내어 상승 시킴으로써 에어 버블을 걸러주는 금속 메쉬와,
   걸러진 에어 버블에 의해 형성되는 내부 기압에 따라 승강하는 수면 상에 부유하는 부레와,
   상기 부레의 높이에 따라 연동하여 내부의 기체를 배출할 수 있도록 개폐되는 밸브를 포함하는 드립 커피 머신.
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