KR102226613B1 - 음료 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 유체를 가열하기 위한 열 교환기를 포함하는 음료 제조 장치로서, 상기 열 교환기는, 몸체, 상기 몸체에 매립된 히터, 상기 몸체에 장착되고, 상기 몸체의 제1 단부로부터 상기 제1 단부에 반대된 제2 단부를 향하는 제1 방향으로 유체를 안내하는 제1 파이프, 및 상기 몸체에 장착되고, 상기 제1 파이프로부터 유출된 유체를 전달받아 상기 제1 방향에 반대된 제2 방향으로 유체를 안내하는 제2 파이프를 포함하는 음료 제조 장치를 제공한다.

Description

음료 제조 장치 {Apparatus of manufacturing beverage}
본 발명의 기술적 사상은 음료 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열 교환기를 포함하는 음료 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 우려내서 마실 수 있는 각종 음료(예를 들어 홍차, 녹차, 커피 등)는 자연 상태의 각종 천연 재배식물들을 건조한 후, 이에 함유되어 있는 고유한 향미를 음료형태로 추출되어 현대인들의 기호음료로 널리 섭취되고 있다.
최근에는 이러한 음료의 수요 증가에 따라, 커피 또는 차와 같은 음료를 제조하기 위한 장치가 개발되고 있다. 예를 들어, 캡슐 커피 머신은 캡슐에 들어있는 커피 원두에 뜨거운 물을 가압하여 커피를 추출하는 에스프레소 원리를 이용한 장치로서, 커피 추출 과정이 편리하고 가격이 저렴하여 최근에 널리 사용되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 유체를 효과적으로 가열할 수 있는 열 교환기를 포함하는 음료 제조 장치를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 유체를 가열하기 위한 열 교환기를 포함하는 음료 제조 장치로서, 상기 열 교환기는, 몸체, 상기 몸체에 매립된 히터, 상기 몸체에 장착되고, 상기 몸체의 제1 단부로부터 상기 제1 단부에 반대된 제2 단부를 향하는 제1 방향으로 유체를 안내하는 제1 파이프, 및 상기 몸체에 장착되고, 상기 제1 파이프로부터 유출된 유체를 전달받아 상기 제1 방향에 반대된 제2 방향으로 유체를 안내하는 제2 파이프를 포함하는 음료 제조 장치를 제공한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 제1 파이프의 출구 및 상기 제2 파이프의 입구를 연결하는 연결 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 제1 파이프는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장되고, 상기 제2 파이프는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장된 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 히터는 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이에 배치되고, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 열 교환기 내에서 유체는 서로 반대된 방향으로 유체를 안내하는 제1 파이프 및 제2 파이프 각각을 따라 유동하는 동안 가열되므로, 열 교환기의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 열 교환기를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선에 따른 열 교환기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제2 밸브를 나타내는 사시도이다.
도 9 내지 도 11은 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치의 일부를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치(10)를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 음료 제조 장치(10)는 일정 온도 및 압력을 가지는 물을 토출할 수 있는 장치일 수 있다. 예를 들어, 음료 제조 장치(10)는 고온의 물을 이용하여 액상의 커피를 추출하는 커피 머신 또는 고온의 물을 토출하여 차를 우려낼 수 있는 차 제조 장치일 수 있다.
음료 제조 장치(10)는 물(W)이 저수될 수 있는 용기(110), 유량계(120), 제1 밸브(130), 펌프(140), 열 교환기(150), 제2 밸브(170), 체크 밸브(180) 및 토출부(190)를 포함할 수 있다. 음료 제조 장치(10)는 용기(110), 유량계(120), 제1 밸브(130), 펌프(140), 열 교환기(150), 제2 밸브(170), 체크 밸브(180) 및 토출부(190)를 연결하는 유로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 음료 제조 장치(10)는 용기(110)의 유출구, 유량계(120), 및 제1 밸브(130)를 차례로 연결하는 제1 유로(210)를 포함할 수 있고, 제1 밸브(130), 펌프(140), 열 교환기(150), 및 제2 밸브(170)를 차례로 연결하는 제2 유로(220)를 포함할 수 있고, 제2 밸브(170)로부터 체크 밸브(180) 및 토출부(190)를 차례로 연결하는 토출 유로(230)를 포함할 수 있고, 제2 밸브(170)와 용기(110)를 연결하는 순환 유로(250)를 포함할 수 있다.
제1 밸브(130)는 제1 유로(210)를 통해 용기(110)의 유출구에 연결되고, 외기에 연결된 공기 유입 유로(240)를 통해 외기를 유입할 수 있다. 제1 밸브(130)는 유로 전환 밸브로서, 복수의 유입단을 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 밸브(130)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 제1 밸브(130)는 물(W) 또는 공기(A) 중 어느 하나를 선택적으로 유입할 수 있다.
구체적으로, 제1 밸브(130)는 제1 유로(210)와 연결된 입구를 선택적으로 개폐할 수 있고, 공기 유입 유로(240)와 연결된 입구를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들어, 제1 밸브(130)가 제1 유로(210)와 연결된 입구를 개방하는 제1 위치에 있을 때, 제1 밸브(130)의 출구에 연결된 제2 유로(220)로 물(W)을 유출할 수 있다. 또는, 제1 밸브(130)가 공기 유입 유로(240)와 연결된 입구를 개방하는 제2 위치에 있을 때, 제1 밸브(130)의 출구에 연결된 제2 유로(220)로 공기(A)를 유출할 수 있다.
유량계(120)는 용기(110)와 제1 밸브(130)를 연결하는 제1 유로(210)에 설치되어, 용기(110)로부터 유출된 물(W)의 유량을 검출할 수 있다.
펌프(140)는 음료 제조 장치(10)의 유로 내의 유체를 유동시키기 위한 동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 펌프(140)가 구동됨에 따라, 물(W) 또는 공기(A)는 음료 제조 장치(10)에 마련된 유로를 따라 흐르고 토출부(190)를 통해 배출될 수 있다. 예를 들어, 상기 펌프(140)는 구동 주기 즉, ON/OFF 주기를 조절하여, 물(W)의 유속 또는 공기(A)의 유속을 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 열 교환기(150)는 제2 유로(220)를 따라 흐르는 유체를 순간 가열 방식으로 가열할 수 있다. 예를 들어, 상기 열 교환기(150)는 제1 밸브(130)를 통해 유출된 물(W)을 가열하여 제2 밸브(170) 측으로 전달하거나, 제1 밸브(130)를 통해 유출된 공기(A)를 가열하여 제2 밸브(170) 측으로 전달하도록 구성될 수 있다.
제2 밸브(170)는 제2 유로(220)를 통해 제1 밸브(130)에 연결되고, 토출 유로(230)를 통해 토출부(190)에 연결되며, 순환 유로(250)를 통해 용기(110)의 유입구에 연결될 수 있다. 제2 밸브(170)는 유로 전환 밸브로서, 복수의 유출단을 선책적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 밸브(170)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 제2 밸브(170)의 입구를 통해 유체가 유입되면, 제2 밸브(170)는 유입된 유체를 선택적으로 토출 유로(230) 또는 상기 순환 유로(250)로 유출시킬 수 있다.
구체적으로, 제2 밸브(170)는 토출 유로(230)와 연결된 출구를 선택적으로 개폐할 수 있고, 순환 유로(250)와 연결된 출구를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들어, 제2 밸브(170)가 토출 유로(230)와 연결된 출구를 개방하는 제1 위치에 있을 때, 토출 유로(230)로 물(W) 또는 공기(A)가 유출될 수 있다. 또는, 제2 밸브(170)가 순환 유로(250)와 연결된 출구를 개방하는 제2 위치에 있을 때, 순환 유로(250)로 물(W) 또는 공기(A)를 유출될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 음료 제조 장치(10)는 유로 내의 압력을 검출하도록 구성된 압력 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 센서는 토출 유로(230)의 압력을 검출하기 위해 이용될 수 있다. 도 8에 예시되어진 바와 같이, 압력 센서는 제2 밸브(170)에 마련될 수 있다. 다만, 이와 다르게, 압력 센서는 토출 유로(230)에 설치될 수도 있다. 상기 압력 센서는 유로 내의 압력을 감지할 수 있다. 상기 압력 센서에서 감지된 압력 정보는 유로 내의 압력이 정상 압력 범위 이내인지를 판별하는데 이용될 수 있다.
열 교환기(150)와 제2 밸브(170)를 연결하는 제2 유로(220)에는 온도 센서(160)가 설치될 수 있다. 온도 센서(160)는 열 교환기(150)로부터 유출된 물(W)의 온도를 감지할 수 있다. 온도 센서(160)에서 감지된 온도 정보는 열 교환기(150)에서 가열된 물(W)의 온도가 정상 온도 범위 이내인지를 판별하는데 이용될 수 있다.
체크 밸브(180)는 토출부(190) 근방의 토출 유로(230)에 설치될 수 있다. 체크 밸브(180)는 토출 유로(230) 내에서 유체의 역류를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 체크 밸브(180)는 제2 밸브(170)로부터 토출부(190)를 향하는 방향의 유체의 흐름을 허용하되, 토출부(190)로부터 제2 밸브(170)를 향하는 방향의 유체의 흐름은 차단할 수 있다. 예를 들어, 체크 밸브(180)는 토출부(190)가 이물질 등으로 인해 막혀 토출부(190)에 높은 압력이 형성된 경우, 유체가 토출 유로(230)를 통해 제2 밸브(170)를 향해 역류하는 것을 차단할 수 있다.
한편, 도면에는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 음료 제조 장치(10)는 유량계(120), 제1 밸브(130), 펌프(140), 열 교환기(150), 온도 센서(160), 제2 밸브(170) 등을 제어하기 위한 제어부(도 12의 300 참조)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 마이크로 프로세서, 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치(10)의 동작 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2를 참조하면, 음료 제조 장치(10)는 가열된 물(W)을 토출부(190)를 통해 배출할 수 있다.
구체적으로, 제1 유로(210)에 연결된 제1 밸브(130)의 제1 입구를 개방하고 공기 유입 유로(240)에 연결된 제1 밸브(130)의 제2 입구를 닫은 상태에서, 펌프(140)를 구동한다. 펌프(140)가 구동됨에 따라, 용기(110) 내에 수용된 물(W)은 제1 유로(210)에 안내되어 제1 밸브(130)로 흐르고, 제1 밸브(130)의 출구로 유출된 물(W)은 열 교환기(150)로 흐를 수 있다. 열 교환기(150)에서 물(W)은 미리 설정된 온도까지 가열된 후, 제2 밸브(170)로 유입될 수 있다. 제2 밸브(170)는 토출 유로(230)와 연결된 제1 출구를 개방하고 순환 유로(250)에 연결된 제2 출구를 닫아 가열된 물(W)을 토출 유로(230) 측으로 유출시킬 수 있다. 그에 따라, 가열된 물(W)은 토출 유로(230)에 안내되어 토출부(190)로 흐르고, 토출부(190)를 통해 배출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 음료 제조 장치(10)는 물(W)을 용기(110)로 순환시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 유로(210)에 연결된 제1 밸브(130)의 제1 입구를 개방하고 공기 유입 유로(240)에 연결된 제1 밸브(130)의 제2 입구를 닫은 상태에서, 펌프(140)를 구동한다. 펌프(140)가 구동됨에 따라, 용기(110) 내에 수용된 물(W)은 제1 유로(210)에 안내되어 제1 밸브(130)로 흐르고, 제1 밸브(130)의 출구로 유출된 물(W)은 제2 유로(220)에 안내되어 열 교환기(150)로 흐를 수 있다. 열 교환기(150)에서 가열된 물(W)은 제2 유로(220)에 안내되어 제2 밸브(170)로 유입되는데, 제2 밸브(170)는 순환 유로(250)에 연결된 제2 출구를 개방하고 토출 유로(230)에 연결된 제1 출구를 닫아 물(W)을 순환 유로(250) 측으로 유출시킨다. 물(W)은 순환 유로(250)에 안내되어 용기(110)로 회수될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제2 밸브(170)를 이용하여 물(W)의 유출 방향을 결정하기 위하여, 온도 센서(160)에서 검출된 물(W)의 온도 정보를 이용할 수 있다. 즉, 온도 센서(160)는 열 교환기(150)로부터 유출된 물(W)의 온도를 검출하여 제어부(도 12의 300 참조)로 전달하며, 상기 제어부는 검출된 온도가 미리 설정된 정상 온도 범위를 벗어난 것으로 판별되는 경우, 물(W)이 용기(110)로 회수되도록 순환 유로(250)에 연결된 제2 밸브(170)의 출구가 개방할 수 있다.
또한, 예시적인 실시예들에서, 제2 밸브(170)를 통한 물(W)의 유출 방향을 결정하기 위하여, 제2 밸브(170)의 압력 센서(도 8의 171 참조)에서 검출된 압력 정보를 이용할 수 있다. 즉, 상기 압력 센서는 유로 내의 압력을 검출하여 상기 제어부로 전달하며, 상기 제어부는 검출된 압력이 미리 설정된 정상 압력 범위를 벗어난 것으로 판별되는 경우, 물(W)이 용기(110)로 회수되도록 순환 유로(250)에 연결된 제2 밸브(170)의 출구를 개방할 수 있다.
도 4를 참조하면, 음료 제조 장치(10)는 유로 내의 잔수가 제거되도록, 토출부(190) 측으로 공기(A)를 유동시킬 수 있다.
구체적으로, 외기가 유입되도록, 제1 유로(210)에 연결된 제1 밸브(130)의 제1 입구를 닫고 공기 유입 유로(240)에 연결된 제1 밸브(130)의 제2 입구를 개방한 상태에서, 펌프(140)를 구동한다. 펌프(140)가 구동됨에 따라, 공기(A)는 공기 유입 유로(240)를 통해 제1 밸브(130)의 제2 입구로 유입되고, 제1 밸브(130)의 출구로 유출된 공기(A)는 열 교환기(150)를 거쳐 제2 밸브(170)로 유입될 수 있다. 제2 밸브(170)는 토출 유로(230)와 연결된 제1 출구를 개방하고 순환 유로(250)에 연결된 제2 출구를 닫음으로써, 공기(A)가 토출 유로(230)에 안내되어 토출부(190)로 흐르도록 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 공기(A)가 제2 유로(220), 토출 유로(230) 및 토출부(190)를 통해 유동하는 과정에서, 유로 내에 잔류하는 물(W) 및 이물질 등은 토출부(190)를 통해 외부로 배출될 수 있으므로, 유로 내의 오염을 방지할 수 있다. 나아가, 토출부(190)를 통해 공기(A)가 배출되는 과정에서, 토출부(190)에 흡착된 이물질이 제거될 수 있으므로, 토출부(190)가 막혀 유로의 압력이 높아지는 문제 및 토출부(190)가 오염되는 문제를 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 음료 제조 장치(10)는 순환 유로(250) 내의 잔수가 제거되도록, 순환 유로(250) 측으로 공기(A)를 유동시킬 수 있다.
구체적으로, 외기가 유입되도록, 제1 유로(210)에 연결된 제1 밸브(130)의 제1 입구를 닫고 공기 유입 유로(240)에 연결된 제1 밸브(130)의 제2 입구를 개방한 상태에서, 펌프(140)를 구동한다. 펌프(140)가 구동됨에 따라, 공기(A)는 열 교환기(150)를 거쳐 제2 밸브(170)로 유입될 수 있다. 제2 밸브(170)는 순환 유로(250)와 연결된 제2 출구를 개방하고 토출 유로(230)에 연결된 제1 출구를 닫음으로써 공기(A)가 순환 유로(250)를 통해 용기(110) 내로 배출되도록 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 공기(A)가 제2 유로(220) 및 순환 유로(250)를 통해 유동하는 과정에서, 유로 내에 잔류하는 물(W) 및 이물질 등이 제거될 수 있으므로, 유로 내의 오염을 방지할 수 있다.
한편, 예시적인 실시예들에서, 도 4 및 도 5에 설명된 바와 같이 공기(A)를 유입시켜 유로 내의 잔수를 제거하는 과정에서, 열 교환기(150)는 공기(A)의 유동성이 증가되도록 공기(A)를 일정 온도로 가열할 수 있다.
나아가, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 음료 제조 장치(10)는 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 열 교환기(150)로부터 유출된 물(W)이 미리 설정된 온도 범위 이내로 가열될 때까지 물(W)을 순환시키는 단계, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 미리 설정된 온도 범위로 가열된 물(W)을 토출부(190)로 배출하여 음료를 제조하는 단계, 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 토출 유로(230) 및 토출부(190)의 잔수를 제거하는 단계, 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 순환 유로(250)의 잔수를 제거하는 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 열 교환기(150)를 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선에 따른 열 교환기(150)의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 열 교환기(150)는 몸체(151), 제1 파이프(152), 제2 파이프(153), 연결 튜브(154), 및 히터(155)를 포함할 수 있다.
제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153)는 몸체(151)에 장착되며, 열 교환기(150) 내에서 유체가 유동할 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 제2 파이프(153)는 제1 파이프(152)에 유체 연통(fluid communication)하도록 연결되어, 제1 파이프(152)로부터 유출된 유체를 전달받을 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 밸브(도 1의 130 참조)로부터 전달된 유체는 제1 파이프(152)로 유입되며, 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153)를 차례로 흐르는 동안 가열되며, 가열된 유체는 제2 파이프(153)의 출구를 통해 유출될 수 있다. 다만, 다른 예시적인 실시예들에서, 도시된 것과 다르게, 제1 밸브(도 1의 130 참조)로부터 전달된 유체는 제2 파이프(153)로 유입된 후, 제1 파이프(152)를 통해 유출될 수도 있다.
제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153) 내에서 유체의 흐름 방향은 서로 반대될 수 있다. 즉, 제1 파이프(152)는 몸체(151)의 제1 단부(151e1)로부터 상기 제1 단부(151e1)에 반대된 제2 단부(151e2)를 향하는 제1 방향으로 유체를 안내하며, 제2 파이프(153)는 제1 파이프(152)로부터 전달된 유체를 제1 방향에 반대된 제2 방향(예를 들어, 제2 단부(151e2)로부터 제1 단부(151e1)를 향하는 방향)으로 안내할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153)는 몸체(151)로부터 돌출되며, 제1 파이프(152)의 출구 측 단부 및 제2 파이프(153)의 입구 측 단부는 연결 튜브(154)에 의해 연결될 수 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예들에서, 도면에 도시된 것과 다르게, 제1 파이프(152)와 제2 파이프(153)는 몸체(151)의 내부에서 직접 연결될 수도 있으며, 이 경우 연결 튜브(154)는 생략될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153)는 각각 나선 형상을 가질 수 있다. 나선 형상의 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153)는 열 교환기(150) 내에서 유체가 유동하는 시간이 증가시켜 유체를 보다 긴 시간 동안 가열할 수 있다. 이때, 제2 파이프(153)는 제2 파이프(152)보다 몸체(151)의 중심부로부터 더 이격되어 배치되며, 제2 파이프(153)의 나선 직경(153D)은 제1 파이프(152)의 나선 직경(152D)보다 클 수 있다.
히터(155)는 적어도 일부분이 몸체(151)에 매립될 수 있다. 예를 들어, 히터(155)는 파이프 형상의 히터로서, 저항 가열 방식으로 가열될 수 있는 열선이 보호 튜브 내에 배치된 구조를 가질 수 있다. 상기 열선의 양 단부 각각에 연결된 단자들(156)을 통해 전원이 공급되면, 상기 열선으로부터 발열된 열에 의해 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153) 내의 유체가 가열될 수 있다.
히터(155)는 제1 파이프(152)와 제2 파이프(153) 사이에 마련될 수 있다. 히터(155)가 제1 파이프(152)와 제2 파이프(153)에 근접하게 배치될 수 있으므로, 제1 파이프(152) 내의 유체와 제2 파이프(153) 내의 유체는 효과적으로 가열될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 히터(155)는 나선 형상을 가질 수 있다. 이때, 히터(155)의 나선 직경(155D)은 제1 파이프(152)의 나선 직경(152D)보다 크고 제2 파이프(153)의 나선 직경(153D)보다 작을 수 있다.
열 교환기(150)는 몸체(151)에 설치된 온도 센서(159)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(159)는 열 교환기(150)의 과열을 감지하거나, 열 교환기(150)의 예열 동작 시 열 교환기(150)가 목표 온도 범위에 도달하였는지 여부를 판별하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 열 교환기(150) 내에서 유체는 서로 반대된 방향으로 유체를 안내하는 제1 파이프(152) 및 제2 파이프(153) 각각을 따라 유동하는 동안 가열되므로, 열 교환기(150)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제2 밸브(170)를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제2 밸브(170)는 1개의 입구와 3개의 출구를 가지는 사방 전환 밸브(four-way valve)일 수 있다. 제2 밸브(170)는 제2 유로(220)와 연결된 1개의 입구(173), 토출 유로(230)와 연결된 제1 출구(175o1), 그리고 각각 순환 유로(250)와 연결된 제2 출구(175o2) 및 제3 출구(175o3)를 가질 수 있다.
제2 밸브(170)는 압력 센서(171)를 포함할 수 있다. 압력 센서(171)는 토출 유로(230) 내의 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 출구(175o2)는 온도 센서(160)에서 검출된 물(W)의 온도 정보에 기초하여 그 개폐 여부가 결정될 수 있고, 상기 제3 출구(175o3)는 압력 센서(171)에서 검출된 유로 내의 압력 정보에 기초하여 그 개폐 여부가 결정될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 12는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 음료 제조 장치의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 제2 밸브(170)는 열 교환기(150)에서 가열된 물(W)의 온도가 정상 온도 범위 이내이고 유로 내의 이상 압력이 검출되지 않은 경우, 토출부(190) 측으로 물(W)을 유출시킬 수 있다.
구체적으로, 온도 센서(160) 및 압력 센서(171)는 각각 열 교환기(150)에서 가열된 물(W)의 온도 정보(Temp) 및 유로 내의 압력 정보(Press)를 제어부(300)를 전달할 수 있다. 상기 제어부(300)는 온도 센서(160)에서 검출된 온도가 정상 온도 범위 이내이고 압력 센서(171)에서 검출된 압력이 정상 압력 범위 이내인 것으로 판별된 경우, 제2 밸브(170)의 제1 출구(175o1)가 개방되도록 제2 밸브(170)를 구동시킬 수 있다. 제1 출구(175o1)가 개방됨에 따라, 정상 온도 범위 내로 가열된 물(W)은 토출부(190)를 통해서 배출될 수 있다.
도 10 및 도 12를 참조하면, 제2 밸브(170)는 열 교환기(150)에서 가열된 물(W)의 온도가 정상 온도 범위를 벗어난 경우, 물(W)을 순환 유로(250) 측으로 유출시킬 수 있다.
구체적으로, 압력 센서(171)에서 이상 압력이 검출되지 않았으나, 온도 센서(160)에서 검출된 온도가 정상 온도 범위를 벗어난 것으로 판별된 경우, 제어부(300)는 제2 밸브(170)의 제2 출구(175o2)가 개방되도록 제2 밸브(170)를 구동시킬 수 있다. 제2 출구(175o2)가 개방됨에 따라, 물(W)은 토출 유로(230) 측으로 유동하지 않으며, 순환 유로(250)를 통해 용기(110)로 회수될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 제2 밸브(170)는 유로 내의 이상 압력이 검출된 경우, 물(W)을 순환 유로(250) 측으로 유출시킬 수 있다.
구체적으로, 토출부(190)가 이물질로 막히는 등의 문제로 인해 유로 내에 압력이 과도하게 증가된 경우, 압력 센서(171)에서 검출된 압력은 정상 압력 범위를 벗어난 것으로 판별될 수 있다. 이 경우, 제어부(300)는 제1 출구(175o1)가 폐쇄되도록 제2 밸브(170)를 구동시켜 토출 유로(230) 측으로의 물(W)의 유동을 차단하고, 물(W)이 용기(110)로 회수되도록 제2 밸브(170)의 제3 출구(175o3)를 개방할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 음료 제조 장치는 미리 정해진 온도 범위 내로 가열된 물을 토출할 수 있으므로, 균일한 온도를 가지는 커피 및 차 등의 음료를 제조할 수 있다. 나아가, 음료 제조 장치는 검출된 압력 정보에 기초하여 물의 토출 여부를 결정할 수 있으므로, 과압에 의한 장치의 손상 및 과압 상태의 유체의 토출로 인한 안전사고의 발생을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 음료 제조 장치 110: 용기
120: 유량계 130: 제1 밸브
140: 펌프 150: 열 교환기
160: 온도 센서 170: 제2 밸브
180: 체크 밸브 190: 토출부
210: 제1 유로 220: 제2 유로
230: 토출 유로 240: 공기 유입 유로
250: 순환 유로

Claims (4)

  1. 용기;
    상기 용기로부터 유출된 유체를 안내하는 유로를 통해 상기 용기에 연결된 밸브;
    상기 유로에 설치된 열 교환기;
    상기 열 교환기에서 유출된 유체의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서;
    상기 밸브로부터 유출된 유체를 안내하는 토출 유로를 통해 상기 밸브에 연결되고, 유체를 토출하도록 구성된 토출부;
    상기 밸브로부터 유출된 유체를 상기 용기로 안내하도록 상기 밸브와 상기 용기를 연결하는 순환 유로;
    상기 토출 유로 내의 압력을 검출하도록 구성된 압력 센서; 및
    상기 온도 센서에서 검출된 유체의 온도 및 상기 압력 센서에서 검출된 상기 토출 유로 내의 압력을 기초로, 상기 밸브를 제어하도록 구성된 제어부;
    를 포함하고,
    상기 열 교환기는,
    몸체;
    상기 몸체에 매립된 히터;
    상기 몸체에 장착되고, 상기 몸체의 제1 단부로부터 상기 제1 단부에 반대된 제2 단부를 향하는 제1 방향으로 유체를 안내하는 제1 파이프; 및
    상기 몸체에 장착되고, 상기 제1 파이프로부터 유출된 유체를 전달받아 상기 제1 방향에 반대된 제2 방향으로 유체를 안내하는 제2 파이프;
    를 포함하고,
    상기 밸브는 유로 전환 밸브로서, 상기 밸브로 유입된 유체를 상기 토출 유로로 유출하거나 또는 상기 순환 유로로 유출하도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 정상 온도 범위를 벗어난 경우, 상기 순환 유로로 유체가 유출되도록 상기 밸브를 제어하고,
    상기 온도 센서에서 감지된 온도가 상기 정상 온도 범위 이내이고 상기 압력 센서에서 감지된 압력이 미리 설정된 정상 압력 범위를 벗어난 경우, 상기 순환 유로로 유체가 유출되도록 상기 밸브를 제어하는 음료 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 파이프의 출구 및 상기 제2 파이프의 입구를 연결하는 연결 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 파이프는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장되고,
    상기 제2 파이프는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장된 것을 특징으로 하는 음료 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프 사이에 배치되고,
    상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 나선 형상으로 연장된 것을 특징으로 하는 음료 제조 장치.
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