KR101215531B1 - 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치 - Google Patents

Abstract

효과적인 기밀구조를 형성하는 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치가 제공된다. 캡슐 음료추출 유니트는, 캡슐의 상단부에 안착되고 내측에 용수의 주입구가 형성된 제1 홀더, 제1 홀더와 캡슐의 상단부 사이에 개재되어 제1 홀더와 캡슐 사이의 공간을 밀폐하는 중공형의 패킹부, 및 캡슐의 하단부에 안착되고, 추출된 음료를 배출하는 배출구가 형성된 제2 홀더를 포함하되, 패킹부는, 제1 홀더 측에 밀착되는 판상의 제1 고리부 및 제1 고리부 둘레로부터 캡슐의 상단부를 향해 경사지게 연장되어 캡슐의 상단부 측에 탄력적으로 밀착되는 제2 고리부를 포함하여, 제1 고리부와 제2 고리부 사이로 주입된 용수의 압력에 의해 제2 고리부가 캡슐의 상단부와 밀접하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치 {Beverage extracting unit using capsule and Beverage extracting machine having the same}

본 발명은 내부에 분말원료가 충진된 캡슐에 용수를 주입하여 음료를 추출하는 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주입된 용수의 압력을 이용하여 캡슐과의 사이에 효과적인 기밀구조를 형성하는 개선된 기밀구조를 갖는 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치에 관한 것이다.

커피 머신(Coffee machine)은 원두(Coffee bean)로부터 얻어진 커피분말을 이용하여 액상의 커피음료를 추출하는 데 사용되는 음료 제조용 기구로서 다양한 형태가 존재한다. 커피 머신에는 분말원료에 고온의 용수를 통과시켜 여과 또는 드립 방식으로 커피음료를 제조하는 커피 메이커(Coffee maker), 수동 또는 전동식으로 작동하는 가압장치를 이용해 압력을 가하여 농축된 커피액을 추출하는 에스프레소 머신(Espresso machine), 그리고 용기형태의 캡슐에 커피 및 그 외의 분말원료를 충진하여 음용자의 기호에 맞는 다양한 형태의 음료를 추출할 수 있도록 한 캡슐 커피 머신(Capsule coffee machine) 등이 있다.

이 중 캡슐 커피 머신은, 캡슐 장착 후 전자동으로 간편하게 음료를 제조할 수 있고, 정량을 즉석으로 제조하므로 향이나 맛의 보존이 뛰어나다. 또한, 캡슐 내부에 수용되는 분말원료의 혼합비에 따라 다양한 종류의 커피를 맞춤형으로 제공하는 것이 가능하며, 분말원료의 종류에 따라 커피 외에도 다양한 종류의 음료를 제조할 수 있는 장점이 있다.

커피 캡슐 머신에 사용되는 캡슐은 대개 작은 용기형태로 제작되며 커피 머신의 음료 추출부 또는 음료를 추출하는 추출 유니트 내측에 장착되어 사용되는데, 캡슐이 장착된 후 커피 머신을 작동시키면, 캡슐의 내부로 고온, 고압 상태의 용수가 주입되면서 음료 추출부와 캡슐 사이의 틈으로 용수가 새어나갈 수 있다. 이와 같은 용수의 리킹(leaking)을 방지하기 위해 음료 추출부와 캡슐 사이에는 기밀구조가 형성된다.

이러한 기밀구조는 고압상태의 용수를 갈무리하여 캡슐 내부로 유도하기 위한 목적과 함께, 음료 추출부와 캡슐 사이를 밀폐하여 캡슐 내부의 압력을 적정 수준으로 유지하기 위한 목적을 동시에 가지고 있다. 그러나 종래의 기밀구조는 대한민국 공개특허 제10-2007-0100715호에 개시된 바와 같이 단순한 오링(O-ring) 형태의 실링 부재를 이용한 것으로 이는 탈착식으로 장착되는 캡슐에 용이하게 밀착될 수 없었다.

이로 인해, 종래 주입된 용수가 캡슐 내부로 효과적으로 유도되지 못하고, 음료 추출과정에서 누출이 잦아 용수가 낭비되었으며, 정량의 음료가 제조되지 못하는 문제가 발생하였다.

또한, 음료 추출시에는 주입된 용수가 분말원료의 사이로 적절히 침투된 상태로 유지될 수 있도록 캡슐 내부에 일정 정도의 압력이 제공되어야 하는 바, 음료 추출부와 캡슐 사이가 효과적으로 밀폐되지 못함으로써 캡슐 내부의 압력이 필요 이상으로 감소하여, 추출된 음료의 농도나 맛 또는 색상 등의 품질이 저하되는 문제 또한 발생하였다

대한민국 공개특허 제10-2007-0100715호, 2007.10.11, 도면3

이러한 문제상황에 기인하여 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 주입된 용수의 압력을 이용하여 캡슐과의 사이에 효과적인 기밀구조를 형성하는 개선된 기밀구조를 갖는 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 캡슐 음료추출 유니트는, 내부에 분말원료가 충진된 음료 추출용 캡슐이 착탈 가능하게 수용되고, 수용된 상기 캡슐에 용수를 주입하여 상기 캡슐로부터 음료를 추출하는 캡슐 음료추출 유니트에 있어서, 상기 캡슐의 상단부에 안착되고 내측에 상기 용수의 주입구가 형성된 제1 홀더; 상기 제1 홀더와 상기 캡슐의 상단부 사이에 개재되어 상기 제1 홀더와 상기 캡슐 사이의 공간을 밀폐하는 중공형의 패킹부; 및 상기 캡슐의 하단부에 안착되고, 추출된 음료를 배출하는 배출구가 형성된 제2 홀더를 포함하되, 상기 패킹부는, 상기 제1 홀더 측에 밀착되는 판상의 제1 고리부 및 상기 제1 고리부 둘레로부터 상기 캡슐의 상단부를 향해 경사지게 연장되어 상기 캡슐의 상단부 측에 탄력적으로 밀착되는 제2 고리부를 포함하여, 상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부 사이로 주입된 용수의 압력에 의해 상기 제2 고리부가 상기 캡슐의 상단부와 밀접하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루며 연결될 수 있다.

상기 제1 고리부는 외주연에 상기 제1 고리부와 수직하게 연장되는 연결부를 포함하고, 상기 제2 고리부는 상기 연결부로부터 연장될 수 있다.

상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루되, 상기 제2 고리부와 상기 연결부는 서로 둔각을 이룰 수 있다.

상기 제2 고리부는 끝단부를 향해 점차로 두께가 감소할 수 있다.

상기 제2 고리부는 상기 캡슐의 상단부 둘레에 밀착되는 고정단부 및 상기 고정단부로부터 상기 캡슐의 내측으로 연장된 자유단부를 포함할 수 있다.

상기 제2 고리부는 상기 제1 고리부를 향하는 내측 표면에 형성되는 복수의 지지 리브(Rib)를 포함할 수 있다.

상기 지지 리브는 쐐기 형상으로 형성되어 상기 제1 고리부를 향하는 경사면을 가지며, 상기 경사면이 상기 제1 고리부와 이격되어 접촉되지 않을 수 있다.

상기 캡슐 음료추출 유니트는 상기 제1 고리부로부터 돌출되어 상기 제1 홀더 내측에 삽입되는 돌출부를 더 포함할 수 있다.

상기 캡슐 음료추출 유니트는, 상기 패킹부 내측에 삽입되는 몸체, 상기 몸체를 관통하며, 상기 제1 홀더의 상기 주입구와 연결되고 상기 캡슐의 상단부를 향해 개방된 관통공 및 상기 몸체의 상기 캡슐의 상단부를 향하는 면으로부터 뾰족하게 돌출된 삽입돌기를 포함하는 주입블록을 더 포함할 수 있다.

상기 삽입돌기는 상기 제2 고리부 내주연 안쪽에 위치하여, 상기 제2 고리부와 접촉하지 않을 수 있다.

상기 주입블록은, 상기 몸체로부터 상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부 사이로 확장되되, 상기 제1 고리부와는 밀착되고 상기 제2 고리부와는 이격되는 확장부를 더 포함할 수 있다.

상기 캡슐 음료추출 유니트는, 상기 패킹부 내측에 삽입되고, 상기 제1 홀더의 상기 주입구와 연결되며 상기 캡슐의 상단부를 향해 개방된 관통공 및 상기 캡슐의 상단부를 향해 뾰족하게 돌출된 삽입돌기가 형성된 주입블록을 더 포함하고, 상기 제1 고리부는 외주연에 상기 제1 고리부와 수직하게 연장되는 연결부를 포함하여 상기 제2 고리부가 상기 연결부로부터 연장되며, 상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루고, 상기 제2 고리부와 상기 연결부는 서로 둔각을 이룰 수 있다.

본 발명에 의한 음료 추출장치는, 본 발명에 의한 캡슐 음료추출 유니트를 포함한다.

본 발명에 의한 캡슐 음료추출 유니트 및 그를 포함하는 음료 추출장치는, 캡슐 내부로 주입되는 용수의 압력에 대응하여 캡슐과의 사이에 효과적인 기밀구조를 형성할 수 있다. 이로 인해 용수의 누출이 방지되어 음료가 정량으로 추출되며 용수가 절약될 수 있다.

또한, 기밀구조로 인해 캡슐 내부의 압력이 적절하게 유지되어 음료 추출작용이 활발히 일어나므로, 제조된 음료의 농도나 맛, 또는 색상 등의 품질이 저하되지 않고 최적의 수준을 유지하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 캡슐 음료추출 유니트가 조립된 상태의 단면도이다.
도 3은 도 1의 캡슐 음료추출 유니트의 패킹부의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 패킹부의 변형례를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 캡슐 음료추출 유니트의 작동도이다.
도 7은 도 6의 캡슐 음료추출 유니트 중 패킹부 주위를 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트를 포함하는 음료 추출장치의 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 또 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트(10)는 크게 제1 홀더(100), 패킹부(200), 주입블록(300), 및 제2 홀더(400)로 이루어지며, 제1 홀더(100)와 제2 홀더(400)의 사이에 캡슐(A)이 착탈 가능하게 수용된다. 캡슐(A)의 내부에는 커피 및 그 밖의 음료를 만들 수 있는 분말 상태의 원료가 충진되어 있다(도 5 참조).

한편, 캡슐(A)과 제1 홀더(100)의 사이에는 다시 중공형의 패킹부(200)가 개재되며, 중공형인 패킹부(200)의 내측에는 주입블록(300)이 삽입된다. 따라서, 제1 홀더(100)와 제2 홀더(400) 사이에 캡슐이 장착되는 때, 제1 홀더(100)와 캡슐(A) 사이에는 주입블록(300) 및 패킹부(200)가 위치하게 되는 것이다. 패킹부(200)는 제1 홀더(100)와 캡슐(A) 사이의 공간을 밀폐하는 기밀구조를 형성한다.

이 때, 패킹부(200)는 종래와 같이 단순히 오링(O-ring) 형상으로 형성된 것이 아니며, 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220), 그 밖의 연결부(211) 등을 포함하는 입체적인 형상으로 형성되어 캡슐(A)의 상단부와 용이하게 밀착되어 효과적인 기밀구조를 형성하게 된다. 또한, 이러한 기밀구조는 종래와 같이 단순히 캡슐(A)과의 밀착상태를 유지하기만 하도록 형성된 것이 아니며, 주입된 용수의 압력에 의해 제2 고리부(220)가 캡슐(A)과 밀접하게 유지되도록 형성된 것으로서, 이를 통해 본 발명에 의한 캡슐 음료추출 유니트(10)는 주입된 용수를 캡슐(A) 내부로 유도하여 리킹(leaking)을 방지함과 동시에, 캡슐(A) 내부의 압력이 적절한 수준을 유지하도록 하여 최적의 상태로 음료를 추출할 수 있는 것이다.

이러한 특징을 갖는 캡슐 음료추출 유니트(10)의 구조를 개략적으로 설명하면, 제1 홀더(100) 내측에는 용수를 주입하기 위한 주입구(110)가 형성되고, 주입구(110)는 주입블록(300)의 몸체(310)를 관통하는 관통공(311)과 연결되어 캡슐(A) 내부로 용수를 주입하는 구조이며, 주입블록(300)은 삽입부(120), 및 확장부(313)에 의해 패킹부(200) 내측에 고정된 채, 삽입돌기(312)를 캡슐(A)에 삽입하여 용수의 주입로를 확보하게 되는 구조이다. 제2 홀더(400)의 일 측에는 배출구(410)가 형성되어 있어 캡슐(A)로부터 추출된 액상의 음료를 배출하게 된다.

이하, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여, 캡슐 음료추출 유니트(10)를 구성하는 각 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 캡슐 음료추출 유니트가 조립된 상태의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선 제1 홀더(100)는 캡슐(A)을 향해 일정한 수용공간이 형성된 일종의 용기 형상으로 형성될 수 있다. 음료 추출시 제1 홀더(100)는 캡슐(A)의 상단부에 안착된다.

제1 홀더(100)의 내측에는 캡슐(A)의 상단부를 향하는 방향으로 개방된 주입구(110)가 형성된다. 주입구(110)는 예를 들어, 캡슐 음료추출 유니트(10)가 장착된 음료 추출장치의 용수 수용탱크 등과 연결될 수 있으며, 따라서 이로부터 공급된 용수를 캡슐(A)로 주입할 수 있다. 주입구(110)의 둘레에는 캡슐(A)의 상단부를 향해 돌출 및 만입된 삽입부(120)가 형성될 수 있으며, 패킹부(200) 및 주입블록(300)은 그 적어도 일부가 삽입부(120) 내측으로 삽입되어 지지될 수 있다.

도면상으로 원통형상에 가까운 형상으로 형성된 제1 홀더(100)가 도시되었으나, 제1 홀더(100)의 형상이 이러한 형상에 한정될 것은 아니다. 제1 홀더(100)의 형상은 캡슐 음료추출 유니트(10)가 장착되는 음료 추출장치의 내부구조나, 캡슐 음료추출 유니트(10)의 구동방법 등에 따라 이와 다른 형상으로 다양하게 변형될 수 있다.

패킹부(200)는 제1 홀더(100) 측에 밀착되는 판상의 제1 고리부(210) 및 제1 고리부(210) 둘레로부터 캡슐(A)의 상단부를 향해 경사지게 연장되는 제2 고리부(220)를 포함한다. 따라서, 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 비스듬히 연결되어 둘 사이에 용수가 수용될 수 있는 수용공간을 형성하게 되며, 주입된 용수는 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220) 사이의 공간으로 유입되어 제2 고리부(220)를 가압하면서 제2 고리부(220)를 캡슐(A)의 상단부와 밀접하게 유지시킬 수 있다. 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220)를 포함하는 패킹부(200) 전체는 천연 또는 합성의 고무재질이나, 그 밖의 탄성력을 갖는 고분자 합성물질로 형성되어 탄력적으로 변형될 수 있다. 바람직하게는 실리콘 재질일 수 있다.

패킹부(200)를 구성하는 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220)는 연결부(211)를 통해 서로 연결될 수 있다. 또한, 패킹부(200)는 제1 고리부(210)의 일 측으로부터 돌출되어 제1 홀더(100)의 내측, 구체적으로는 전술한 삽입부(120)에 삽입되는 돌출부(212)를 포함하여 제1 홀더(100)로부터 이탈되지 않고 결합상태를 공고히 유지할 수 있다. 패킹부(200)의 구성 및 작용에 대해서는 각각 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

주입블록(300)은 패킹부(200) 내측에 삽입되는 몸체(310), 몸체(310)를 관통하며, 일단부는 제1 홀더(100)의 주입구(110)와 연결되고, 타단부는 캡슐(A)의 상단부를 향해 개방되는 관통공(311), 및 몸체(310)의 캡슐(A) 상단부를 향하는 면으로부터 뾰족하게 돌출된 삽입돌기(312)를 포함한다. 몸체(310)는 제1 홀더(100)의 삽입부(120) 내측에 삽입되어 고정되므로 삽입부(120)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 도면상으로는 전체적으로 원형인 삽입부(120)에 대응하여 역시 원통형으로 형성된 몸체(310)가 도시되었으나, 몸체(310)의 형상 및 삽입부(120)의 형상이 이에 한정될 것은 아니며, 각각은 서로 결합 가능한 또 다른 형상으로 얼마든지 변형될 수 있다.

관통공(311)은 몸체(310)의 일 측, 바람직하게는 몸체(310) 중심부를 관통하여 형성된다. 따라서, 주입블록(300)이 제1 홀더(100)에 결합되면 관통공(311)은 캡슐(A) 측으로 개방된 주입구(110)와 중첩된다. 따라서, 주입구(110)를 통해 주입된 용수가 주입블록(300)을 거쳐 캡슐(A)로 용이하게 주입될 수 있다.

삽입돌기(312)는 캡슐(A)의 상단부에 마련된 밀폐부재(도 5의 Ac 참조)를 파공하여 용수가 캡슐(A) 내부로 유입될 수 있는 유입로를 형성하는 역할을 한다. 삽입돌기(312)는 하나 이상이 대칭된 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 관통공(311)을 사이에 두고 대칭된 형태로 배치될 수 있다. 삽입돌기(312)의 배치형태 및 형상 역시 캡슐(A) 내부로의 삽입이 용이한 다른 형태 및 형상으로 얼마든지 변형될 수 있다.

이 때, 삽입돌기(312)는 몸체(310)로부터 돌출되되 패킹부(200)의 제2 고리부(220) 내주연(도 1 참조) 안쪽에 위치하여, 제2 고리부(220)와는 접촉하지 않는다. 이로써 제2 고리부(220)가 삽입돌기(312)에 방해 받지 않고 탄력적으로 움직일 수 있게 된다.

한편, 주입블록(300)의 일 측, 예를 들어 측부에는 넓게 확장된 확장부(313)가 형성된다. 확장부(313)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220) 사이로 확장되되, 제1 고리부(210)와는 밀착되고, 제2 고리부(220)와는 이격된다. 이를 위해 확장부(313)는 끝단부를 향해 점차로 두께가 감소하도록 형성될 수 있다.

즉, 확장부(313)는 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220) 사이로 삽입되어 제1 고리부(210)를 제1 홀더(100)에 밀착시키는 것이다. 이로 인해, 패킹부(200)와 주입블록(300)의 결합상태가 공고히 될 뿐만 아니라 패킹부(200) 전체가 제1 홀더(100)에 좀 더 용이하게 고정될 수 있다. 또한, 확장부(313)는 제2 고리부(220)와 일정 간격 이격됨으로써 역시 제2 고리부(220)가 탄력적으로 유동할 수 있는 공간을 마련하게 된다.

확장부(313)는 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220) 사이로 용이하게 삽입되기 위해 패킹부(200)에 대응하는 형상, 예를 들어 도시된 바와 같은 원반 형상으로 형성될 수 있으나, 이러한 형상에 한정될 것은 아니며, 이 밖에도 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220) 사이로 삽입이 용이한 또 다른 형상으로 얼마든지 변형될 수 있다.

제2 홀더(400)는 방형의 박스 또는 패널형상으로 형성되며 캡슐(A)의 하단부에 안착된다. 제2 홀더(400)의 일 측으로 길게 연장된 단부에는 배출구(410)가 형성될 수 있다. 그러나, 제2 홀더(400)의 형상 역시 이에 한정될 것은 아니며, 전술한 바와 같이 캡슐 음료추출 유니트(10)가 장착되는 음료 추출장치의 구조 및 작동방식에 따라 예를 들어, 방형이 아닌 원판형상 및 그에 알맞은 또 다른 형상으로 얼마든지 변형 형성될 수 있다.

배출구(410)는 도 2에 도시된 바와 같이 제2 홀더(400)의 연장된 단부 내측으로 관통된 것일 수 있으며, 이로써 그 일단부가 캡슐(A) 하단부와 면할 수 있다. 캡슐(A) 하단부와 면하는 배출구(410)의 일 측에는 캡슐(A)로부터 추출된 음료를 수용하기 위해 마련된 수용부(411) 및 수용부(411)와 배출구(410)를 서로 연결하는 좁은 통로인 연결홀(412)이 연속적으로 형성되어, 추출된 음료를 일차적으로 일정량 저장한 후 다시 배출구(410)로 유도하여 배출되도록 할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 패킹부의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 3은 도 1의 캡슐 음료추출 유니트의 패킹부의 구조를 도시한 단면도이다.

우선, 도 3을 참조하면, 패킹부(200)는 전술한 바와 같이 서로 비스듬히 연결된 판상의 제1 고리부(210) 및 제2 고리부(220)를 포함한다. 이 때, 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220)는 도시된 바와 같이 서로 예각(도면상의 α 참조)을 이루며 연결되어 각각의 사이에 용수가 유입가능한 공간을 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 용수의 유입공간은 패킹부(200) 전체, 특히, 제2 고리부(220)의 변형에 따라 증가하거나 또는 감소할 수 있다.

제1 고리부(210)는 판상으로 형성되어 도시된 바와 같이 도면상의 수평방향으로 연장될 수 있으며, 이를 통해 제1 홀더(도 2의 100 참조)의 내측 면에 용이하게 밀착될 수 있다. 또한, 제1 고리부(210)는 그 일 측에서 제1 홀더(100)를 향해 돌출되고 전술한 삽입부(도 2의 120 참조)에 삽입되는 돌출부(212)에 의해 제1 홀더(100)와의 밀착상태를 더욱 공고히 유지할 수 있다.

제1 고리부(210)의 외주연에는 제1 고리부(210)와 수직하게 연결되는 연결부(211)가 형성된다. 연결부(211)는 도시된 바와 같이 돌출부(212)와는 그 연장 방향이 반대방향이 될 수 있다.

제2 고리부(220)는 다시 연결부(211)로부터 연장된다. 즉, 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220)는 서로간의 사이에 형성된 연결부(211)를 통해 연결될 수 있으며, 이를 통해 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220) 사이에 좀 더 넓은 용수 유입공간이 형성될 수 있는 것이다. 이 때, 제2 고리부(220)와 연결부(211)는 서로 둔각(도면상의 β 참조)을 이루게 된다.

다시 말하면, 서로 예각을 이루는 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220)의 사이에 다시 제1 고리부(210)와는 수직하고 제2 고리부(220)와는 둔각을 이루는 연결부(211)를 형성함으로써, 한편으로 용수가 유입 가능한 충분한 공간을 확보하고, 다른 한편으로는 제2 고리부(220)가 탄력적으로 움직일 수 있는 유동 공간을 확보할 수 있는 것이다. 이 때, 돌출부(212), 제1 고리부(210), 연결부(211), 및 제2 고리부(220)는 서로 일체로 형성된 것으로서 모두 탄력적인 재질로 형성될 수 있다.

제2 고리부(220)는 변형시 그 작용상의 특징에 따라 각각 고정단부(220a) 및 자유단부(220b)의 두 부분으로 구분될 수 있다. 고정단부(220a)는 도시된 바와 같이, 연결부(211)와 연결되는 제2 고리부(220)의 외주연 부분이고, 자유단부(220b)는 고정단부(220a)의 반대편으로 연장된 제2 고리부(220)의 내주연 부분이다. 고정단부(220a)는 캡슐(A)의 상단부 둘레에 밀착되는 반면, 자유단부(220b)는 고정단부(220a)로부터 캡슐(A)의 내측으로 연장되어 자유롭게 유지된다.

따라서, 제2 고리부(220)는 캡슐(A)의 상단부에 밀착되되, 주입된 용수의 압력에 따라 자유롭게 변형되는 부분을 갖는 것이다. 이로 인해 음료 추출이 이루어지는 동안에도 주입된 용수의 압력에 대응하여 캡슐(A)과의 밀착상태를 자연스럽게 유지하는 효과적인 기밀구조를 형성할 수 있다. 자유단부(220b)가 좀 더 용이하게 변형될 수 있도록, 제2 고리부(220)의 두께는 끝단부, 즉 자유단부(220b)가 위치한 제2 고리부(220)의 내주연을 향해 점차로 두께가 감소하도록 형성될 수 있다.

도 4는 도 3의 패킹부의 변형례를 도시한 단면도이다.

이어서, 도 4를 참조하면, 패킹부(200-1)는 제1 고리부(210), 제2 고리부(220), 돌출부(212), 및 연결부(211)를 모두 포함하여 형성되되, 제2 고리부(220)의 형상이 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 이 때, 제2 고리부(220)는 제1 고리부(210)를 향하는 내측 표면에 복수의 지지 리브(rib)(230)가 형성된 것으로서, 지지 리브(230)를 통해 복원력을 보강할 수 있다. 이러한 경우, 제2 고리부(220)와 캡슐(도 1의 A 참조) 간의 밀착력이 더욱 증가하게 된다.

지지 리브(230)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 제1 고리부(210)를 향하는 경사면(230a)을 갖는 쐐기 형상으로 형성될 수 있다. 경사면(230a)은 도시된 바와 같이 도면상의 하방으로 하향경사를 이루는 것으로서, 이와 같은 형상으로 인해 지지 리브(230)는 제2 고리부(220)의 복원력을 증대시키면서도 제1 고리부(210)와는 이격 되어 접촉을 피할 수 있다. 따라서, 지지 리브(230)가 형성된 경우에도 제2 고리부(220)는 제1 고리부(210)와 가까워지는 방향이나 또는 그 반대 방향으로 용이하게 변형될 수 있다.

지지 리브(230)가 형성된 경우, 제2 고리부(220)의 변형량은 감소할 수 있으나, 반대로 복원력은 증가하므로, 이를 이용하여 제2 고리부(220)가 캡슐(A)과 용이하게 밀착 가능한 적절한 수준의 탄성을 갖도록 할 수 있다. 즉, 지지 리브(230)의 개수 및 배치상태, 제2 고리부(220)의 두께 등에 변화를 주어 탄력적으로 변형되면서 캡슐(A)과 밀착되는 최적의 기밀구조를 형성할 수 있는 것이다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 캡슐 음료추출 유니트(10)의 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 5 및 도 6은 도 1의 캡슐 음료추출 유니트의 작동도이고, 도 7은 도 6의 캡슐 음료추출 유니트 중 패킹부 주위를 확대하여 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 캡슐 음료추출 유니트(10)는 전술한 바와 같이 각각 제1 홀더(100)는 캡슐(A)의 상단부에, 제2 홀더(400)는 캡슐(A)의 하단부에 안착됨으로써 캡슐(A)을 수용하게 된다. 이 때, 제1 홀더(100)는 캡슐 음료추출 유니트(10)가 장착된 음료 추출장치에 이동 가능하게 결합된 것으로서, 도면상의 캡슐(A)의 상방으로부터 하방으로 이동하여 캡슐(A)에 안착될 수 있다.

이러한 경우, 제2 홀더(400)는 고정상태로 캡슐(A)을 지지하여 제1 홀더(100)와 제2 홀더(400) 사이에 캡슐(A)이 좀 더 용이하게 수용되도록 한다. 그러나 제1 홀더(100) 및 제2 홀더(400)의 구동방법이 이러한 예로 한정될 필요는 없으며, 캡슐(A)을 사이에 두고 하나가 다른 하나를 향해 이동하여 캡슐(A)의 상단부 및 하단부에 각각 안착될 수 있는 또 다른 구동방법, 예를 들어, 예시한 바와 반대로 제1 홀더(100)가 고정되고, 제2 홀더(400)가 이동하는 경우나, 또는 제1 홀더(100) 및 제2 홀더(400)가 각각 서로를 향해 동시에 이동하는 경우와 같이 이와 다른 다양한 방법으로 구동이 가능하다.

제1 홀더(100)가 이동하는 동안, 제2 고리부(220)는 제1 고리부(210)와의 경사가 최대가 되도록 펼쳐진 상태를 유지하게 된다. 제2 고리부(220)는 이러한 상태로 캡슐(A)에 근접하면서 캡슐(A) 둘레에 자연스럽게 밀착된다.

한편, 주입블록(300)의 몸체(310) 및 패킹부(200)에 형성된 돌출부(212)는 삽입부(120) 내측 및 삽입부(120) 사이에 각각 삽입되어 주입블록(300)과 패킹부(200) 전체를 고정상태로 유지한다. 이 때, 제1 고리부(210)에 밀착된 확장부(313)는 패킹부(200)의 고정상태를 더욱 공고히 할 수 있다. 연결부(211) 역시 제1 고리부(210)와 수직한 방향으로 자신의 상태를 유지한다.

캡슐(A)은 내부에 분말원료(B)를 포함하고 있으며, 제2 홀더(400)와 면하는 하단부 측에는 주입된 음료가 추출되어 나오는 추출구(Ab)가 형성되고, 제1 홀더(100)와 면하는 상단부 측 둘레에는 플랜지(Aa)가 형성된다. 이 때, 캡슐(A)의 상단부는 필름 형태의 밀폐부재(Ac)에 의해 완전히 밀폐된 상태로 유지될 수 있다.

제1 홀더(100)가 이동하여 캡슐(A)의 상단부에 안착되면, 도 6에 도시된 바와 같이 삽입돌기(312)가 밀폐부재(Ac)로 삽입되어 캡슐(A) 상단부가 개방된다. 이로써, 용수의 유입로가 형성되며, 이와 같은 상태에서 주입구(110)를 통해 용수(화살표 참조)가 주입되면, 주입된 용수가 관통공(311) 및 밀폐부재(Ac) 사이를 차례로 통과하여 캡슐(A) 내부로 유입된 후 침출작용에 의해 음료 추출액으로 변환되고, 음료 추출액이 캡슐(A) 하단부의 추출구(Ab) 및 이와 중첩된 수용부(411)와 연결홀(412)을 차례로 통과하여 배출구(410)로 배출되는 음료 추출과정이 진행되는 것이다.

이와 같이 음료 추출과정이 진행되는 동안, 제2 고리부(220)는 탄력적으로 변형되면서 자신의 경사를 이용해 캡슐(A)의 상단부 둘레에 밀착된다. 이 때, 제2 고리부(220)와 제1 고리부(210)사이의 경사각의 크기는 감소한다.

제2 고리부(220)와 캡슐(A) 사이의 밀착은 일차적으로 제2 고리부(220)의 경사가 감소하면서 이루어지는 자연스러운 접촉에 의한 것이며, 이 후 용수가 주입되고 주입된 용수가 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220)의 사이로 유입되면서, 결과적으로 용수의 압력에 의해 강하게 밀착되는 것이다. 이로써, 용수의 압력에 대응하는 효과적인 기밀구조가 형성된다.

도 7을 참조하면, 이에 대해 좀 더 상세히 알 수 있다. 제2 고리부(220)는 외주부 주변의 고정단부(220a)가 캡슐(A)의 플랜지(Aa)부분과 접촉하면서 밀착되며, 자유단부(220b)는 캡슐(A)의 내측으로 자유로운 상태로 놓이게 된다. 자유단부(220b)는 캡슐(A) 상단부의 밀폐부재(Ac)와 일부 밀착된 상태로 놓일 수 있다.

이러한 상태에서 제1 고리부(210)와 제2 고리부(220) 사이로 유입된 용수(화살표 참조)는 제2 고리부(220)를 캡슐(A)을 향해 압박하여 캡슐(A) 상단부와 제2 고리부(220)사이에 강한 밀착을 유도하는 것이다. 또한, 캡슐(A) 내측으로 연장된 자유단부(220b)는 주입된 용수가 밀폐부재(Ac)를 통과하여 캡슐(A) 내부의 분말원료(B)를 향해 흐르도록 유도하는 역할을 할 뿐만 아니라, 용수의 압박에 의해 캡슐(A) 외벽을 향해 일부 굴절되면서, 고정단부(220a)와 플랜지(Aa) 사이의 밀착을 더욱 공고히 하는 효과를 낼 수 있다. 이로써, 용수의 누출을 차단하고, 용수의 흐름을 캡슐(A) 내측으로 유도하는 효과적인 기밀구조가 형성되는 것이다.

이러한 기밀구조는 고온, 고압 상태의 용수가 주입되는 동안 지속적으로 유지된다. 따라서, 캡슐(A) 내부의 압력이 적정 수준으로 유지되어 용수가 분말원료(B) 사이로 용이하게 침투되고, 음료 추출작용이 활발하게 이루어지게 된다.

한편, 음료 추출이 완료된 후에는 사용된 캡슐(A)을 캡슐 음료추출 유니트(10)(도 6의 10 참조)로부터 분리하여 꺼내게 되는 바, 캡슐(A)의 상단부에 밀착되었던 제2 고리부(220)는 용수 주입이 끝나면 전술한 바와 같이 자연스러운 접촉에 의한 상대적으로 가벼운 밀착상태를 유지하게 되고, 스스로 복원되면서 캡슐(A)로부터 용이하게 분리될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡슐 음료추출 유니트를 포함하는 음료 추출장치의 사시도이다.

도 8을 참조하면, 캡슐 음료추출 유니트(10)는 음료 추출장치(1)의 내부에 장착되어 사용될 수 있다. 음료 추출장치(1)는 캡슐 음료추출 유니트(10)와 연결된 레버(12) 및 캡슐(A)을 장착하기 위한 장착구(11)를 포함하는 것일 수 있으며, 캡슐 음료추출 유니트(10)는 장착구(11)와 인접하게 설치되어 캡슐(A)을 용이하게 수용할 수 있도록 구성될 수 있다.

도시된 바와 같이 장착구(11)를 통해 음료 추출장치(1) 내측으로 삽입된 캡슐(A)은 패킹부(200) 및 주입블록(300)과 결합된 제1 홀더(100)와, 음료 추출장치(1)의 배출로(13)에 연결된 제2 홀더(400)의 사이에 수용될 수 있으며, 레버(12)를 작동시켜, 제1 홀더(100)를 제2 홀더(400)를 향해 이동시킬 수 있다. 레버(12)는 복수의 기어가 조합된 기어장치나 그밖에 캠이나 링크 장치 등을 통해 제1 홀더(100)와 기계적으로 연결된 것일 수 있다.

제1 홀더(100)가 제2 홀더(400)를 향해 이동하여, 제1 홀더(100)는 캡슐(A)의 상단부에, 제2 홀더(400)는 캡슐(A)의 하단부에 각각 안착되면, 전술한 바와 같은 기밀구조가 형성된다. 따라서, 음료 추출장치(1)를 구동시켜 용수를 주입하면 기밀구조의 용수누출 방지 및 캡슐(A) 내부의 압력 유지과정을 통해 액상의 음료가 원활하게 추출되는 것이다.

이 때 추출된 음료는 누출이 방지되어 주입된 용수에 대응하는 정량이 추출되며, 캡슐(A) 내부의 압력 유지과정으로 인해 침출작용이 활발하게 일어나 그 농도 및, 맛과 색상 등이 최상의 상태로 유지될 수 있다.

추출된 음료는 제2 홀더(400)와 연결된 배출로(13)를 통해 음료 추출장치(1) 외부로 배출되며 예를 들어, 컵에 담겨 음용될 수 있다.

이상, 첨부되는 도면과 함께 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 음료 추출장치 10: 캡슐 음료추출 유니트
11: 장착구 12: 레버
13: 배출로 100: 제1 홀더
110: 주입구 120: 삽입부
200, 200-1: 패킹부 210: 제1 고리부
211: 연결부 212: 돌출부
220: 제2 고리부 220a: 고정단부
220b: 자유단부 230: 지지 리브
230a: 경사면 300: 주입블록
310: 몸체 311: 관통공
312: 삽입돌기 313: 확장부
400: 제2 홀더 410: 배출구
411: 수용부 412: 연결홀
A: 캡슐 Aa: 플랜지
Ab: 추출구 Ac: 밀폐부재
B: 분말원료

Claims (14)

1. 내부에 분말원료가 충진된 음료 추출용 캡슐이 착탈 가능하게 수용되고, 수용된 상기 캡슐에 용수를 주입하여 상기 캡슐로부터 음료를 추출하는 캡슐 음료추출 유니트에 있어서,
   상기 캡슐의 상단부에 안착되고 내측에 상기 용수의 주입구가 형성된 제1 홀더;
   상기 제1 홀더와 상기 캡슐의 상단부 사이에 개재되어 상기 제1 홀더와 상기 캡슐 사이의 공간을 밀폐하는 중공형의 패킹부; 및
   상기 캡슐의 하단부에 안착되고, 추출된 음료를 배출하는 배출구가 형성된 제2 홀더를 포함하되,
   상기 패킹부는,
   상기 제1 홀더 측에 밀착되는 판상의 제1 고리부 및
   상기 제1 고리부 둘레로부터 상기 캡슐의 상단부를 향해 경사지게 연장되어 상기 캡슐의 상단부 측에 탄력적으로 밀착되는 제2 고리부를 포함하여,
   상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부 사이로 주입된 용수의 압력에 의해 상기 제2 고리부가 상기 캡슐의 상단부와 밀접하게 유지되는 것을 특징으로 하는 캡슐 음료추출 유니트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루며 연결되는 캡슐 음료추출 유니트.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 고리부는 외주연에 상기 제1 고리부와 수직하게 연장되는 연결부를 포함하고,
   상기 제2 고리부는 상기 연결부로부터 연장되는 캡슐 음료추출 유니트.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루되,
   상기 제2 고리부와 상기 연결부는 서로 둔각을 이루는 캡슐 음료추출 유니트.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 고리부는 끝단부를 향해 점차로 두께가 감소하는 캡슐 음료추출 유니트.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 고리부는 상기 캡슐의 상단부 둘레에 밀착되는 고정단부 및
   상기 고정단부로부터 상기 캡슐의 내측으로 연장된 자유단부를 포함하는 캡슐 음료추출 유니트.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 고리부는 상기 제1 고리부를 향하는 내측 표면에 형성되는 복수의 지지 리브(Rib)를 포함하는 캡슐 음료추출 유니트.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 지지 리브는 쐐기 형상으로 형성되어 상기 제1 고리부를 향하는 경사면을 가지며, 상기 경사면이 상기 제1 고리부와 이격되어 접촉되지 않는 캡슐 음료추출 유니트.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 고리부로부터 돌출되어 상기 제1 홀더 내측에 삽입되는 돌출부를 더 포함하는 캡슐 음료추출 유니트.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 패킹부 내측에 삽입되는 몸체,
    상기 몸체를 관통하며, 상기 제1 홀더의 상기 주입구와 연결되고 상기 캡슐의 상단부를 향해 개방된 관통공 및
    상기 몸체의 상기 캡슐의 상단부를 향하는 면으로부터 뾰족하게 돌출된 삽입돌기를 포함하는 주입블록을 더 포함하는 캡슐 음료추출 유니트.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 삽입돌기는 상기 제2 고리부 내주연 안쪽에 위치하여, 상기 제2 고리부와 접촉하지 않는 캡슐 음료추출 유니트.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 주입블록은,
    상기 몸체로부터 상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부 사이로 확장되되, 상기 제1 고리부와는 밀착되고 상기 제2 고리부와는 이격되는 확장부를 더 포함하는 캡슐 음료추출 유니트.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 패킹부 내측에 삽입되고, 상기 제1 홀더의 상기 주입구와 연결되며 상기 캡슐의 상단부를 향해 개방된 관통공 및 상기 캡슐의 상단부를 향해 뾰족하게 돌출된 삽입돌기가 형성된 주입블록을 더 포함하고,
    상기 제1 고리부는 외주연에 상기 제1 고리부와 수직하게 연장되는 연결부를 포함하여 상기 제2 고리부가 상기 연결부로부터 연장되며,
    상기 제1 고리부와 상기 제2 고리부는 서로 예각을 이루고, 상기 제2 고리부와 상기 연결부는 서로 둔각을 이루는 캡슐 음료추출 유니트.
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 캡슐 음료추출 유니트를 포함하는 음료 추출장치.

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