KR20210142346A - 음료 추출용 종이 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음료 메이커에 투입하여 고압의 추출수를 이용해 녹차, 홍차, 둥글레차 등과 같은 일반적인 차 종류뿐만 아니라, 당귀, 두충, 맥문동, 생맥산, 오가피, 오미자, 우엉, 인삼, 헛개, 홍삼 등과 같은 한방차 종류의 음료를 추출하는데 사용되는 음료 추출용 종이 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용부를 형성하는 관체부, 상기 관체부의 상측단에서 외측으로 돌출되게 연결되는 플랜지부를 포함한 종이 소재의 장착부재; 상기 수용부에 끼워지며 음료 분말이 저장되는 저장부를 형성하는 제2 바닥부와 제2 측벽부를 포함하고, 상기 제2 측벽부의 상단 장착부가 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 다공성 내피 필터; 상기 내피 필터의 상면 개구부를 덮으면서 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 커버시트; 및 상기 장착부재와 내피 필터 및 커버시트를 접착시키는 매개체;를 포함하되, 상기 매개체는 열접착용 합성수지 성분을 포함하여, 종이 소재의 장착부재와 내피 필터 및 커버시트가 가열 압착 방식으로 상호 접착되어, 환경오염 및 환경호르몬 배출을 유발하지 않는 친환경 종이 카트리지에 관한 것이다.

Description

음료 추출용 종이 카트리지{PAPER CARTRIDGE FOR BEVERAGE}

본 발명은 음료 메이커에 투입하여 고압의 추출수를 이용해 녹차, 홍차, 둥글레차 등과 같은 일반적인 차 종류뿐만 아니라, 당귀, 두충, 맥문동, 생맥산, 오가피, 오미자, 우엉, 인삼, 헛개, 홍삼 등과 같은 한방차 종류의 음료를 추출하는데 사용되는 음료 추출용 종이 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장착부재와 다공성 내피 필터 및 커버시트가 모두 종이 소재로 제작되면서 합성수지 성분을 포함한 매개체를 통해 가열 압착방식으로 상호 접착되어 있어, 환경오염을 유발하지 않는 친환경 종이 카트리지에 관한 것이다.

일반적으로 일상 및 사회생활이 진보 발전하고 전문화되면서 간단하고 효율적으로 사용 및 활용할 수 있는 장치들이 무수히 개발되고 있으며, 일명 커피 메이커는 간단하고 효율적으로 사용할 수 있도록 된 장치 중의 하나이다.

이러한 커피 메이커는 커피 분말 또는 커피 액상이 저장된 캡슐 형태의 카트리지 내부 밀폐된 공간으로 상압 또는 고압의 열수를 투입, 분출하여 커피를 추출함으로써, 매우 쉽고 간편하게 사용할 수 있으며, 일반적인 분말 커피와 달리 커피 특유의 맛과 향이 드립 커피 또는 오픈된 공간에서 상압으로 추출된 커피 이상으로 질이 높으면서 사용이 편리한 장점이 있다.

커피 메이커는 커피의 종류, 형태 등에 따라 그에 맞는 다양한 종류의 카트리지가 개발되어 애용되고 있다.

한편 건강에 대한 인식 변화로, 커피가 아닌 녹차, 홍차와 같은 일반적인 차나 홍삼, 인삼 등과 같은 한방차에 대한 관심이 높아짐에 따라 이러한 다양한 종류의 음료를 쉽고 간편하게 음용할 수 있도록 하는 상품들이 개발되고 있다.

이러한 차 종류의 음료를 쉽고 간편하게 음용할 수 있도록 하는 것으로, 대표적으로 티백(tea-bag)이 있다.

티백이란 거친 목면이나 여과지, 나일론 체 등의 주머니에 커피나 차 잎 내지 분차를 넣은 것으로, 별도의 음료 메이커를 사용할 필요가 없이 열수(또는 냉수)에 티백을 담가 침출시키는 것만으로 차가 추출되어 많은 사람들이 애용하고 있다.

티백은 사용이 간편하나, 음료 특유의 맛과 향을 더하는데 한계가 있어, 커피 메이커에 사용되는 카트리지와 같이 맛과 향이 좋으면서도 모든 종류의 음료를 추출할 수 있는 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.

이에 사용이 편리한 카트리지에 커피를 포함한 모든 종류의 시료를 분말 형태로 저장하여 추출할 수 있는 기술이 개발되고 있는데, 현재 시판중인 모든 종류의 카트리지 용기는 모두 플라스틱 재질로 되어 있어, 환경오염에 막대한 악영향을 미치고 있다.

참고로 이러한 음료 추출용 카트리지에 관한 종래 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1215532호 "음료 추출용 캡슐", 공개특허 제10-2012-0113892호 "캡슐 및 이를 이용한 음료 추출방법" 등이 있다.

상기 종래 기술들은 커피 카트리지와 같이 음료 분말을 캡슐 형태의 카트리지에 저장하여, 카트리지 내부의 음료 분말을 고압의 열수에 의해 액상음료로 추출할 수 있도록 하는 기술들로, 커피 메이커와 같은 단일 음료 메이커를 이용해 다양한 종류의 음료를 추출하여 음용할 수 있도록 한다.

그런데 종래의 카트리지는 연성의 플라스틱 재질로써 사용된 플라스틱 카트리지를 매립할 수가 없어, 소각 등의 방법으로 폐기 처분해야 하므로 자연친화적 친환경 시대에 적합하지 않은 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

커피를 비롯해 녹차, 홍차, 둥글레차 등과 같은 일반적인 차, 당귀, 두충, 맥문동, 생맥산, 오가피, 오미자, 우엉, 인삼, 헛개, 홍삼 등과 같은 한방차 등의 음료 추출에 사용되는 카트리지를 친환경 종이 소재로 제작하여 환경오염 및 환경호르몬의 발생을 방지하고, 종이 소재의 장착부재(용기형 바디)와 내피 필터 및 커버시트를 견고하게 다층 종이 재질로 접착하면서 접착부위의 강도를 보강해, 밀봉 가능한 음료 추출용 종이 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 하며,

종이 재질을 이용한 밀봉 구조를 효율적으로 설계하여 열수 또는 냉수 분출에 의해 종이 소재 자체의 특성으로 자동으로 내부 압력이 조절될 수 있는 음료 추출용 종이 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 음료 추출 시 커버시트가 천공된 상태에서 제1 바닥부의 천공이 이루어지지 않아 저장부의 추출 압력이 상승하게 하고, 압력 상승으로 인해 제2 바닥부와 제1 바닥부가 하향 볼록하게 팽창된 후 팽창 임계점에서 제1 바닥부가 천공되면서 음료의 배출이 이루어져, 음료, 특히 에스프레소와 같이 고압 추출 시 맛과 향 등이 좋아지는 음료의 풍미를 더욱 높일 수 있게 하는 음료 추출용 종이 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는,

수용부를 형성하는 관체부, 상기 관체부의 상측단에서 외측으로 돌출되게 연결되는 플랜지부를 포함한 종이 소재의 장착부재;

상기 수용부에 끼워지며 음료 분말이 저장되는 저장부를 형성하는 제2 바닥부와 제2 측벽부를 포함하고, 상기 제2 측벽부의 상단 장착부가 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 다공성 내피 필터;

상기 내피 필터의 상면 개구부를 덮으면서 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 커버시트; 및

상기 장착부재와 내피 필터 및 커버시트를 접착시키는 매개체;를 포함하되,

상기 매개체는 열접착용 합성수지 성분을 포함하여, 종이 소재의 장착부재와 내피 필터 및 커버시트가 가열 압착 방식으로 상호 접착되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는,

상기 플랜지부는 종단면이 원형을 이루는 지지단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지에서,

상기 관체부는 상기 제2 측벽부에 외삽되어 제2 측벽부의 상단측 외주면 일부를 감싸도록 형성되되, 상단에서 하단으로 갈수록 좌우 너비가 점감되게 형성된 복수개의 지지부가 상기 플랜지부의 둘레방향으로 연결되게 형성되어, 지지부들 사이에 형성된 절개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지에서,

상기 장착부재는, 상기 관체부가 상기 제2 측벽부보다 길게 연장되게 연결되어, 바닥면이 밀폐된 수용부를 형성하는 제1 측벽부와 제1 바닥부로 구성된 용기형 바디이고,

상기 제1 바닥부와 제2 바닥부 사이에 이격 공간이 형성되어,

음료 추출 시, 음료 메이커의 상부 천공수단이 상기 커버시트를 완전 천공한 상태에서 음료 메이커의 하부 천공수단에 의해 상기 제1 바닥부가 완전 천공되지 않아, 상기 내피 필터로 추출된 음료가 상기 이격 공간 상에서 일시 체류하여 음료 배출이 소정 시간동안 지체되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는,

녹차, 홍차, 둥글레차 등과 같은 일반적인 차, 당귀, 두충, 맥문동, 생맥산, 오가피, 오미자, 우엉, 인삼, 헛개, 홍삼 등과 같은 한방차 등의 음료 분말이 저장된 카트리지를 종이 재질로 제작하여 친환경 종이 카트리지의 사용을 통해 환경오염을 방지함은 물론, 별도의 접착제를 사용하지 않아 음료 추출 시 열수에 의해 환경호르몬이 배출되지 않고,

접착제가 아닌 열접착용 합성수지 성분을 포함한 매개체를 이용해 가열 압착 방식으로 종이 소재의 장착부재(용기형 바디)와 내피 필터 및 커버시트가 서로 접착됨과 동시에, 원형으로 말린 지지단으로 접착 면적을 증대시켜 접착력이 향상되어, 음료 추출 시 커버시트의 파손이나, 장착부재(용기형 바디)와 내피 필터의 변형을 방지할 수 있으며,

종이 카트리지 생산을 통해 제조 단가를 절감하여 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는,

음료 추출 시, 커버시트가 천공된 상태에서 제1 바닥부가 천공되지 않아 저장부 내의 추출 압력을 상승시키고, 이로 인한 제2 바닥부와 제1 바닥부의 팽창 임계점에서 제1 바닥부가 천공되면서 음료의 배출이 이루어져, 음료, 특히 에스프레소와 같이 고압 추출 시 맛과 향 등이 좋아지는 음료의 풍미를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는,

제1 바닥부 둘레의 하측으로 받침부가 돌출되어 음료 추출 시 음료 메이커의 카트리지 장착부 바닥에 돌출되어 있는 천공핀이 제1 바닥부를 완전하게 천공하지 않고(보다 바람직하게는 대략 30% 크기만을 천공) 열수 또는 냉수의 상압, 고압 분출 시 제1 바닥부가 팽창하면서 내부 압력을 증대시킨 상태에서 팽창된 제1 바닥부가 100% 완전하게 천공되게 하여 보다 진한 농도의 추출 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 종이 카트리지의 제1 실시예를 도시한 정면도들.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 장착부재의 제1 실시예를 도시한 사시도들.
도 4는 본 발명에 따른 종이 카트리지의 제2 실시예를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예를 이용한 음료 추출을 개략적으로 도시한 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음료 추출용 종이 카트리지는 크게, 카트리지의 외관을 형성하는 장착부재(10) 또는 용기형 바디(10'), 음료 분말이 저장되는 다공성 내피 필터(20), 상기 내피 필터(20)를 밀봉하는 커버시트(30) 및 내피 필터(20)와 커버시트(30)를 장착부재(10) 또는 용기형 바디(10')에 접착하여 고정시키는 매개체를 포함한다.

먼저 본 발명의 제1 실시예로써, 상기 장착부재(10)는, 수용부를 형성하는 관체부(13a), 상기 관체부(13a)의 상측단에서 외측으로 돌출되게 연결된 플랜지부(14a)를 포함한다.

그리고 제2 실시예로써, 상기 장착부재(10)는 상기 관체부(13a)가 상기 내부 필터(20)의 제2 측벽부(23)보다 길게 연장되게 연결되며, 바닥면이 밀폐된 수용부(11)를 형성하는 제1 측벽부(13)와, 제1 바닥부(12)로 구성된 용기형 바디(10')로 구성된다.

이러한 장착부재(10) 및 용기형 바디(10')는 상기 내피 필터(20)를 음료 메이커에 장착 가능하게 하면서, 제2 측벽부(23)의 팽창 한계를 최소한으로 억제시킨다.

구체적으로, 제1 실시예의 장착부재(10)는 종이 소재의 링 타입 부재로써, 관체부(13a)와 플랜지부(14a)로 형성된 수용부에 내피 필터(20)의 제2 측벽부(23)가 끼워져 장착된다.

그리고 상기 다공성 내피 필터(20)는 음료 분말이 저장되는 저장부(21)를 형성하는 제2 바닥부(22)와 제2 측벽부(23)를 포함하고, 상기 제2 측벽부(23)의 상단에 연결된 상단 접착부(23a)가 상기 플랜지부(14a)(지지단(14))의 상면에 고정되면서 상기 수용부에 장착된다.

이때 상기 내피 필터(20)는, 상기 제2 측벽부(23)의 상단이 상기 플랜지부(14a)의 상측으로 돌출되게 상기 장착부재(10)에 끼워져, 외측으로 접힌 상기 제2 측벽부(23)의 상단 접착부(23a)가 상기 커버시트(30)와 상기 플랜지부(14a) 사이에 상기 매개체를 통해 접착된다.

그리고 상기 제2 측벽부(23)는 상단 일부가 외측으로 절곡되어 상기 플랜지부(14a)의 상면에 안착되어 열접착용 합성수지 성분에 의해 접착되면서 내피 필터(20)의 상단 접착부(23a)를 형성하게 된다.

또한 상기 커버시트(30)는 상기 내피 필터(20)의 상면 개구부를 덮도록 상기 장착부재(10) 또는 용기형 바디(10')에 접착되어, 내피 필터(20)를 밀봉한다.

이때 장착부재(10) 또는 용기형 바디(10')와 내피 필터(20) 및 커버시트(30)의 접착은 각 부재의 끼움 조립 후 한 번의 가열 압착을 통해 이루어질 수도 있으나, 내피 필터(20)의 매우 얇은 두께 및 저장되는 음료 분말의 중량을 감안해, 상기 플랜지부(14a)에 상기 제2 측벽부(23)의 상단을 먼저 가열 압착하여 접착한 후, 음료 분말을 저장부(21)에 넣은 다음 커버 시트(30)를 상기 플랜지부(14a)에 추가로 가열 압착하여 접착하는 것이 바람직하다.

이때 본 발명은 상기 장착부재(10)(용기형 바디(10'))와 다공성 내피 필터(20) 및 커버시트(30)가 모두 종이 소재로 이루어지고,

상기 매개체는 열접착용 합성수지 성분을 포함하여, 종이 소재의 장착부재(10)(바디(10'))와 내피 필터(20) 및 커버시트(40)가 가열 압착방식으로 상호 접착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 매개체로써 열접착용 합성수지 성분을 포함한다는 의미는,

종이 소재 자체에 일정 함량의 합성수지(예를 들어 PP)가 포함되거나,

또는 종이 소재의 표면에 열접착용 합성수지가 얇게 도포 내지 코팅되도록 제작되어,

가열을 통해 열접착용 합성수지가 용융되면서 압착을 통해 용융된 합성수지가 종이 소재들을 상호 접착시켜, 접착제를 사용하지 않고 합성수지 성분을 매개체로 하여 장착부재(10)(용기형 바디(10'))와 내피 필터(20) 및 커버시트(30)를 상호 결합되게 함을 의미한다.

이러한 열접착용 합성수지는 상기 커버시트(30)와 플랜지부(14a)(또는 지지단(14)) 및 후술하는 내피 필터(20)의 상단 접착부(23a)와 플랜지부(24b)(또는 지지단(14))의 각 접면 사이에 미세한 두께의 접착층을 형성하게 되며, 본 명세서의 도면에서는 이해의 편의를 위해 열접착용 합성수지로 형성되는 접착층(40)의 두께를 과장되게 두껍게 도시하였음을 밝힌다.

이때 매개체는 상기한 바와 같이 종이 소재에 다양한 방식으로 포함된 합성수지 성분만으로 이루어질 뿐만 아니라, 열접착용 합성수지 성분을 포함한 링 형상의 접착시트(40')가 커버시트(30)와 플랜지부(24b)(지지단(14)) 사이에 개재되어 접착층을 형성할 수도 있다.

또한 종이 소재 자체에 합성수지 성분이 포함될 경우, 합성수지 성분이 구비되는 부위는, 플랜지부(14a) 또는 지지단(14)의 각 상면, 내피 필터(20)의 경우 제2 측벽부(23)의 상단 접착부(23a) 내, 외측면, 커버시트(30)의 경우 하면의 테두리부 일부로 국한되어, 접착제로 기능하는 합성수지가 음료 분말이 저장된 저장부(21) 및 추출된 음료가 와류를 형성하면서 배출되는 수용부(11)의 하부 공간으로 노출되지 않게 한다.

특히 상기 플랜지부(14a)는 종단면이 원형을 이루는 지지단(14)으로 구성된다.

상기 지지단(14)은 상기 플랜지부(14a)를 원형으로 말린(rolling) 형태로 형성하여, 종단면의 형상이 원형을 이룬다.

원형 단면의 지지단(14)은 플랜지부(14a)와 같이 플랫한 형태에 비해 표면적이 증가됨에 따라 열접착용 합성수지의 양이 증가되어, 가열 압착 시 접착 면적의 증대를 통한 접착력 향상에 일조하며, 플랫한 형태에 비해 그 강도 역시 높아서 카트리지 제조 공정 중이나 음료 추출 시, 장착부재(10) 또는 용기형 바디(10')의 형상 변형(예를 들어 접착 부위가 높이 방향으로 펴지거나, 관체부(13a)(제1 측벽부(13))의 찌그거림 등)을 방지할 수 있다.

이때 장착부재(10)(용기형 바디(10')의 상측 개구부는 가능한 진공 포장상태에서 커버시트(30)를 지지단(14)에 접착(보다 엄밀하게는 지지단(14)과 내피 필터(20)의 상단 접착부(23a))에 밀폐된다.

나아가 상기 장착부재(10)를 통한 제2 측벽부(23)의 팽창 억제와 동시에, 내부 압력의 변화에 따른 제2 측벽부(23)의 적절한 변형이 가능하도록,

상기 관체부(13a)는, 상기 제2 측벽부(23)에 외삽되어 제2 측벽부(23)의 상단측 외주면 일부를 감싸도록 형성되되, 상단에서 하단으로 갈수록 좌우 너비가 점감되게 형성된 복수개의 지지부(13aa)가 상기 플랜지부(14a)의 둘레방향으로 연결되게 형성되어, 지지부(13aa)들 사이에 형성된 절개부(13ab)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 관체부(13a)는 둘레 방향으로 소정 간격 이격하여 삼각형 형태로 부분 절개가 이루어져, 역사다리꼴(또는 역삼각형)의 지지부(13aa)들이 절개부(13ab)를 사이에 두고 장착부재(10)의 둘레 방향으로 배열되어 구비된다.

이러한 지지부(13aa)들로 이루어진 관체부(13a)는 종이 소재의 특성으로 인해 각 지지부(13aa)가 플랜지부(14a)와의 연결부를 기점으로 내, 외측으로 변형 가능하며,

따라서 장착부재(10)에 끼워진 내피 필터(20)의 제2 측벽부(23)는 상기 관체부(13a)로 인해 외주면이 지지됨에 따라, 내부 압력의 증가로 인한 급속 팽창이 억제됨과 동시에, 지지부(13aa)들의 변형으로 내부 압력이 증가하는 것에 맞춰서 제2 측벽부(23)의 적절한 팽창을 유도함으로써, 내부 압력의 증가 속도를 적정 수준으로 제한시켜 내피 필터(20)의 파손(터짐)을 방지할 수 있다.

이때 장착부재(10)의 관체부(13a)(지지부(13aa)) 상하 높이는 음료의 종류, 추출 압력, 음료 메이커의 카트리지 사양 등에 따라 다르게 형성되어, 내부 필터(20)의 팽창 정도를 적정 수준으로 억제, 제한할 수 있으며,

관체부(13a)(지지부(13aa)의 내면과 제2 측벽부(23)의 내면이 열접착용 합성수지를 매개체로 하여 상호 접착될 수도 있다.

또한 상기 다공성 내피 필터(20)는 상기 제2 측벽부(23)의 상단이 상기 플랜지부(14a)의 상부로 돌출되게 끼워져, 상기 커버시트(30)의 접착 시 상기 제2 측벽부(23)의 상단이 상기 플랜지부(14a)와 커버시트(30) 사이에 끼어지게 접히면서 상단 접착부(23a)를 형성하여 열접착용 합성수지로 접착된다.

이렇게 상단 접착부(23a)를 형성하여 지지단(14)과 커버시트(30) 사이에 끼여서 접착되게 하는 이유는, 상단 접착부(23a)를 통해 내피 필터(20)의 접착력을 향상시켜, 카트리지 내부로 고압의 열수가 분출될 때 분출 압력으로 인해 내피 필터(20)와 커버시트(30) 사이가 벌어지는 것을 방지하기 위함이다.

아울러 이렇게 접착된 상단 접착부(23a)는 상기 지지단(14)과 커버시트(30) 사이의 기밀성을 향상시켜 음료 분말의 변질을 방지함은 물론, 열수가 커버시트(30) 사이의 미세 틈새로 누설되는 것을 방지하며, 이때 주름형 제2 측벽부(23)로 인해 상단 접착부(23a) 역시 주름진 형태로 압착되어 접착되기 때문에 기밀성이 더욱 뛰어난 효과가 있다.

그리고 상기 커버시트(30)는 상기 내피 필터(20)의 상면 개구부를 덮도록, 상기 지지단(14)(플랜지부(14a))에 접착되어 내피 필터(20)의 저장부(21)를 밀봉한다.

상기 커버시트(30)는 특히 열접착용 합성수지 성분이 포함되지 않은 순수 종이 소재로 제작되고, 지지단(14)(또는 플랜지부(14a))에 포함된 열접착용 합성수지를 통해 접착되게 하여, 저장부(21)로 열접착용 합성수지가 노출되지 않게 한다.

이러한 종이 소재의 커버시트(30)는 상부 천공수단(C1)에 의해 열수 주입공이 천공될 때 열수 주입공을 제외한 나머지 부위가 찢어지는 것을 방지할 수 있으며, 앞서 설명한 내피 필터(20)의 상단 접착부(23a)를 통한 주름 접착으로 커버시트(30)의 기밀성이 강화되어 음료 추출 시 고압의 열수에 의해 커버시트(30)가 부풀어 오르는 것을 최대한으로 방지함은 물론, 고압 열수에 의한 파손을 방지할 수 있다.

한편 본 발명의 제2 실시예인 용기형 바디(10')는, 수용부(11)를 형성하는 제1 바닥부(12)와 제1 측벽부(13), 상기 제1 측벽부(13)의 상측 개구부 둘레를 따라 돌출 형성되되 종단면이 원형을 이루도록 형성된 지지단(14)을 구비한다.

즉, 상기 관체부(13a)를 길게 연장하여 제1 측벽부(13)를 형성하고, 제1 측벽부(13)의 하측 개구부를 제1 바닥부(12)로 밀폐한 용기형 바디(10')가 장착부재(10)를 대신하게 된다.

또한 상기 바디(10')는 상기 제1 측벽부(13)의 하단이 상기 제1 바닥부(12)의 하부로 연장 연결되어 제1 바닥부(12)의 하부에 받침홈(15)을 형성하는 받침부(16)를 포함한다.

상기 받침부(16)로 형성된 받침홈(15)은 카트리지를 음료 메이커에 장착할 때, 음료 메이커의 하부 천공수단(C2))이 받침홈(15)으로 내삽되면서 제1 바닥부(12)를 천공하여 음료 추출공(15a)이 형성되게 하며, 이때 받침부(16)가 하부 천공수단이 구비된 음료 메이커의 카트리지 끼움부(미도시)에 외삽되어 카트리지의 고정이 이루어지게 한다.

그리고 상기 음료 추출공(15a)의 개수 및 위치에는 제한이 없으나, 음료 추출공(15a)이 제1 바닥부(12)의 테두리에 인접하게 천공되어, 음료 추출 시 수용부(11)의 하부 공간에서 음료가 바로 배출되지 않고 일정 시간 체류되면서 와류를 형성하여 음료 추출공(15a)으로 배출되게 함으로써, 음료의 맛과 향을 배가시킬 수 있게 한다.

아울러 상기 다공성 내피 필터(20)는 드립 커피에 사용되는 여과지와 같이 음료 분말이 통과되지 못하고 액상의 음료만이 통과될 수 있는 다수개의 미세 추출공을 포함하는 것으로, 목면이나 여지, 나일론 체, 부직포 등이 주머니 형태의 제2 바닥부(22)와 제2 측벽부(23)를 형성하여, 내피 필터(20)의 상단 접착부(23a)가 상기 지지단(14)(플랜지부(14a)의 상면에 접착되며, 내피 필터(20)의 저장부(21)에 음료 분말이 저장된 상태에서, 커버시트(30)로 밀봉된다.

이러한 내피 필터(20)는 음료 분말이 바디(10')의 수용부(11)로 배출되지 않는 형태이면 족하고, 다만 제2 측벽부(23)의 높이를 제1 측벽부(13)보다 짧게 하여 제1 바닥부(12)와 제2 바닥부(22) 사이에 이격 공간이 형성되게 한다.

여기서 제1 바닥부(12)와 제2 바닥부(22) 사이에 이격 공간이 형성된다는 의미는 내피 필터(20)를 통과하여 추출된 음료가 바디(10')의 추출공(15a)으로 바로 배출되지 않고, 수용부(11) 상에서 일정 시간동안 지체되면서 추출공(15a)을 통해 배출이 이루어지도록 내피 필터(20)와 바디(10') 사이에 빈 공간이 형성된다는 것을 의미한다.

이때 내피 필터(20)와 바디(10') 사이에 형성된 이격 공간으로 인해 내피 필터(20)를 통과한 음료가 바로 배출되지 않고 이격 공간 상에서 지체되기 때문에, 상부 천공수단(C1)을 통해 소정 시간 계속 공급되는 추출수가 내피 필터(20) 안에서 충분한 시간동안 체류되면서 음료의 침출 또는 용해가 이루어져 그 맛과 향이 더욱 진해진다.

아울러 본 발명은 종이 카트리지가 음료 메이커에 투입되었을 때(추출을 위한 열수 투입 전에), 필요에 따라 상부 천공수단(C1)의 천공핀 또는 하부 천공수단(C2)의 천공핀 또는 이들 모두가,

커버시트(30) 또는 제1 바닥부(12)에서 이격되어 있다가 음료 메이커의 조작에 의해 천공이 이루어지거나,

커버시트(30) 또는 제1 바닥부(12)에 접촉하고 있다가 음료 메이커의 조작에 의해 천공이 이루어지거나,

커버시트(30) 또는 제1 바닥부(12)를 일부 천공하고 있다가 음료 메이커의 조작에 의해 추가적으로 내부로 투입되어 완전한 천공이 이루어지거나,

커버시트(30) 또는 제1 바닥부(12)를 완전 천공하고 있다가 추출이 바로 이루어지는 상태에서, 음료 메이커의 추가 조작에 의해 추가적으로 내부로 더 투입되는 방식으로,

종이 카트리지에 대한 천공 작동이 이루어질 수 있다.

특히 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 음료 추출 시, 음료 메이커의 상부 천공수단(C1)이 상기 커버시트(30)를 완전 천공한 상태에서 음료 메이커의 하부 천공수단(C2)에 의해 상기 제1 바닥부(12)가 완전 천공되지 않아, 상기 이격 공간으로 추출된 음료가 일시 체류하여 음료 배출이 소정 시간동안 지체되게 한다.

여기서 제1 바닥부(12)가 완전 천공되지 않는다는 의미는, 음료 메이커의 작동으로 카트리지가 하강하였을 때, 제1 바닥부(12)가 하부 천공수단(C2)의 천공핀에 직접 접촉되지 않은 상태는 물론, 제1 바닥부(12)가 천공핀에 접촉하되 제1 바닥부(12)의 양면을 전부 천공하지 않고 제1 바닥부(12)의 하면 일부만을 부분 천공한 상태를 포괄하는 것을 말한다.

더 나아가 하부 천공수단(C2)의 천공핀이 제1 바닥부(12)를 부분 천공하더라도 천공핀의 상승, 또는 제1 바닥부(12)의 팽창이 완료되지 않은 상태에서 음료가 소량 배출되는 경우도 제1 바닥부(12)가 완전 천공되지 않아 음료 배출이 지체되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 추출공(15a)이 원래 크기보다 작은 크기(대략 30% 내외)로 천공된 상태에서 음료가 소량(또는 미량) 배출되어 이격 공간 내에 음료가 배출되지 않고 지체되는 것을 포함한다.

이때 커버시트(30)가 천공된 상태에서 제1 바닥부(12)가 시간차를 두고 완전 천공되지 않게 하는 방식은 상부 천공수단(C1)의 천공핀 하강 속도(시간)보다 하부 천공수단(C2)의 천공핀 상승 속도를 느리게 하거나, 하부 천공수단(C2)의 천공핀 상승 높이를 2단계 이상으로 설정하는 방식이 고려될 수 있다.

이렇게 커버시트(30)보다 제1 바닥부(12)의 천공이 지연되게 하면 이격 공간 내에 음료가 차오르면서 이격 공간 내 압력 증가를 유발하는데, 이에 대한 반작용으로 제2 바닥부(22)가 추출수의 분출 압력에 의해 하부로 팽창하는 것을 방지하여, 저장부(21)의 체적 증가로 인한 압력 감소를 방지함으로써, 저장부(21) 내의 추출 압력을 높이는 것과 동일한 효과를 제공한다.

또한 상기 제2 바닥부(22) 및 제1 바닥부(12)는 음료 추출 시, 상기 저장부(21) 및 상기 이격 공간의 압력 상승으로 인해 하향 볼록하게 팽창하여, 팽창 임계점에서 상기 제1 바닥부(12)가 상기 하부 천공수단(C2)에 의해 완전 천공되면서 이격 공간 내의 음료가 배출된다.

즉, 앞서 설명한 바와 같이, 제2 바닥부(22)는 이격 공간 내의 압력 상승으로 팽창이 억제되나, 이러한 팽창 억제에도 한계가 있고, 특히 추출수의 분출이 계속됨에 따라 저장부(21) 내의 압력이 이격 공간 내의 압력을 상회하게 되면서, 추출수의 압력이 저장부(21) 및 이격 공간 내에 모두 작용하여 제2 바닥부(22) 및 제1 바닥부(12)가 하측으로 볼록하게 팽창된다.

이때 제1 바닥부(12)는 하부 천공수단(C2)의 천공핀에 접촉된 상태에서, 종이 소재 자체 특유의 변형력에 의해 바로 천공되지 않고 밀폐 상태가 유지되며, 이렇게 제2 바닥부(22) 및 제1 바닥부(12)가 팽창하는 동안 추출수 및 음료가 저장부(21) 및 이격 공간 내에 가득 차면서 제1 바닥부(12)가 팽창 임계점에 도달하게 된다.

상기 제1 바닥부(12)가 팽창 임계점에 도달하면, 도 7의 하측 원내 단면도와 같이, 하부 천공수단(C2)의 천공핀에 의해 제1 바닥부(12)는 음료 추출공(15a)이 완전하게(100%) 천공되면서 내부 압력의 해소로 인해 본래의 평평한 상태로 복원되며, 이때 저장부(21) 내의 음료가 이격 공간을 지나 추출공(15a)으로 배출된다.

이렇게 제1 바닥부(12)가 하향 볼록한 상태에서 음료 배출이 이루어지면, 앞서 설명한 압력의 증가를 통해 저장부(21) 및 이격 공간 내의 추출 압력을 일정 이상의 고압으로 유지시킬 수 있어, 동일한 추출 시간 대비 추출 효율 내지 품질의 향상이 가능해져, 에스프레소 등과 같이 고압 추출 시 맛과 향이 더해지는 음료의 풍미를 더욱 높일 수 있다.

뿐만 아니라 하향 볼록한 상태의 제1 바닥부(12)에 추출공(15a)이 형성되면, 특히 제1 바닥부(12)의 최저점에 추출공(15a)이 형성되면, 이격 공간 내 음료가 추출공(15a)으로 완전하게 배출되게 할 수 있다.

이때 제1 바닥부(12)가 제2 바닥부(22)보다 먼저 팽창 임계점에 도달하게 하는 방식은, 제1 바닥부(12)의 두께를 제2 바닥부(22)보다 두껍게 하여 제1 바닥부(12)에 경직성을 부여함으로써, 제1 바닥부(12)보다 상대적으로 얇은 제2 바닥부(22)가 연성에 의해 팽창 압력에 대항하는 동안, 제2 바닥부(22)보다 상대적으로 두꺼운 제1 바닥부(12)가 증가된 경직성 및 천공핀의 가압에 의해 제2 바닥부(22)가 터지기 전에 추출공(15a)이 먼저 천공되게 할 수 있다.

이러한 제1, 제2 바닥부(12)(22)의 팽창 억제 후 커버시트(30)와 제1 바닥부(12)의 순차적인 천공을 통해, 내피 필터(20) 안에서 침출 또는 용해가 이루어지는 추출수는 고압 상태에서 충분한 추출 시간을 갖고 액상의 음료로 최종 배출된다.

아울러 추출 면적의 증대 및 열수가 고압으로 분출될 때 내피 필터(20)가 팽창하여 파손되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 내피 필터(20)는 제2 측벽부(23)가 주름형(보다 엄밀하게는 둘레방향으로 주름지게 접힘.)으로 이루어진다.

이러한 주름형 제2 측벽부(23) 역시, 상기 제1 바닥부(12)가 천공되기 전에 상기 제2 바닥부(22)가 파괴되는 것을 방지하는데 일조할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 음료 추출용 종이 카트리지를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 장착부재 10' : 바디
11 : 수용부 12 : 제1 바닥부
13 : 제1 측벽부 14a : 플랜지부
14 : 지지단 15 : 받침홈
16 : 받침부 20 : 내피 필터
21 : 저장부 22 : 제2 바닥부
23 : 제2 측벽부 30 : 커버시트
40 : 접착층

Claims (4)

1. 수용부를 형성하는 관체부, 상기 관체부의 상측단에서 외측으로 돌출되게 연결되는 플랜지부를 포함한 종이 소재의 장착부재;
   상기 수용부에 끼워지며 음료 분말이 저장되는 저장부를 형성하는 제2 바닥부와 제2 측벽부를 포함하고, 상기 제2 측벽부의 상단 장착부가 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 다공성 내피 필터;
   상기 내피 필터의 상면 개구부를 덮으면서 상기 플랜지부의 상면에 접착되는 종이 소재의 커버시트; 및
   상기 장착부재와 내피 필터 및 커버시트를 접착시키는 매개체;를 포함하되,
   상기 매개체는 열접착용 합성수지 성분을 포함하여, 종이 소재의 장착부재와 내피 필터 및 커버시트가 가열 압착 방식으로 상호 접착되는 것을 특징으로 하는 음료 추출용 종이 카트리지.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 플랜지부는 종단면이 원형을 이루는 지지단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 음료 추출용 종이 카트리지.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 관체부는 상기 제2 측벽부에 외삽되어 제2 측벽부의 상단측 외주면 일부를 감싸도록 형성되되, 상단에서 하단으로 갈수록 좌우 너비가 점감되게 형성된 복수개의 지지부가 상기 플랜지부의 둘레방향으로 연결되게 형성되어, 지지부들 사이에 형성된 절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 추출용 종이 카트리지.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 장착부재는, 상기 관체부가 상기 제2 측벽부보다 길게 연장되게 연결되어, 바닥면이 밀폐된 수용부를 형성하는 제1 측벽부와 제1 바닥부로 구성된 용기형 바디이고,
   상기 제1 바닥부와 제2 바닥부 사이에 이격 공간이 형성되어,
   음료 추출 시, 음료 메이커의 상부 천공수단이 상기 커버시트를 완전 천공한 상태에서 음료 메이커의 하부 천공수단에 의해 상기 제1 바닥부가 완전 천공되지 않아, 상기 내피 필터로 추출된 음료가 상기 이격 공간 상에서 일시 체류하여 음료 배출이 소정 시간동안 지체되는 것을 특징으로 하는 음료 추출용 종이 카트리지.

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