KR20130106843A - 소비자 제품 안에 있는 액체의 정교한 온도 제어를 위한 시스템 - Google Patents
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Abstract
(이에 한정되는 것은 아니지만은) 커피 메이커, 차 메이커, 전기 주전자 및 에스프레소 머신과 같은 액체를 가열하는 소비자 제품에 대해서 이 분야의 현재 상태보다 더 정교하고 정확하게 온도를 제어하기 위한 시스템들이 개시된다. 이러한 시스템들의 하나의 기능은 알려진 온도점을 참조하여 상기 시스템을 교정하는 능력을 포함할 수 있다. 이러한 시스템들의 다른 기능은 물의 온도가 점진적으로 타겟 온도에 접근할 수 있도록 물 가열의 속도를 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 소비자 제품 안에 있는 액체의 온도를 정교하고 정확하게 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다.
소비자 제품 안에 있는 물과 같은 액체의 정교하고 정확한 온도 제어는 다수의 서로 다른 맥락에서 바람직하다. 예로서, 커피 또는 차를 우려낼 때 물 온도는 중요한 역할을 한다. 그러한 맥락에서, 다른 온도의 물은 상기 커피 또는 차로부터 다른 미향, 미묘한 차이 및 특성을 추출한다. 상기 우려내는 프로세스에 사용되는 상기 물 온도의 조그만 변화는 결과물의 미향 프로파일에 있어서 상당한 차이점들을 초래할 수 있다. 소비자들은 제 2의 물 온도로 만들어진 미향 프로파일보다 제 1의 물 온도로 만들어진 미향 프로파일을 더 선호할 수도 있다.
더 일반적으로는, 다수의 화합물을 함유하는 기질(substrate)로부터 어떤 액상 기반의 추출을 실행할 때, 상기 액체 온도를 변화시키는 것은 마지막 추출물 내의 하나 이상의 추출 화합물의 비율을 변화시킬 것이다. 그에 따라 상기 추출 프로세스에 사용되는 상기 액체 온도에 대한 정교하고 정확한 제어를 수행하는 것은 장점이 있다.
현재 양산되는 커피 메이커, 차 메이커, 전기 주전자 및 유사품과 같은 소비자 제품은 상대적으로 열악한 온도 제어를 가진다. 온도 프르부(thermal probes), 서미스터(thermisters) 및 유사한 측정소자와 같은 컴포넌트 부품들에서의 차이들과 이러한 제품들을 설계하는데 있어서 정교하고 정확한 온도 제어에 대한 주의 부족은 상당한 온도 변화들을 초래한다. 예로서, 자신의 우려내는 물 온도를 자신의 경쟁자들과 차별화된 특징으로서 홍보하는 선두적인 소비자 커피 메이커들 중 하나는 물의 온도를 타겟 온도보다 5℉ 높게 하거나 낮게 하여 전체 10℉까지 변화할 수 있게 하는 것으로 여겨진다. 사용자가 타겟 온도를 선택할 수 있도록 하는 선두적인 소비자 전기 주전자 중 하나는 물의 온도를 타겟 온도보다 6℉ 높게 하거나 낮게 하여 전체 12℉까지 변화할 수 있게 하는 것으로 여겨진다.
따라서, 소비자 제품 내의 액체를 가열할 때 좀 더 정교하고 정확한 온도 제어를 할 수 있도록 하는 시스템에 대한 필요가 존재한다.
도 1은 본 발명의 교정 기능의 바람직한 실시예의 작동을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 "글라이드-인" 기능의 바람직한 실시예의 작동을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 "글라이드-인" 기능의 바람직한 실시예의 작동을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 소비자 제품 안에 있는 액체를 가열하는데 있어서 이 분야의 현재 상태와 비교하여 좀 더 정교하고 정확하게 온도를 제어하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 상기 제품이 소비자에게 제공되기 전에 선택되어 제품에 설정된 타겟 온도의 액체를 생산하기 위해 사용되거나 상기 시스템은 소비자에 의해서 선택된 타겟 온도의 액체를 생산하기 위해 사용될 수 있다.
상기 시스템은 물이나 다른 액체를 담는 컴포넌트, 상기 액체를 가열하는 컴포넌트, 상기 액체의 온도를 감지하는 컴포넌트 및 입력에 따라 상기 가열하는 컴포넌트를 제어하기 위한 컴포넌트를 가지는 어떤 소비자 제품에서 구현될 수 있다. 상기 시스템을 실행함으로 유익하게 되는 제품 유형의 예들은 (이에 한정되는 것은 아니지만은) 커피 메이커, 차 메이커, 전기 주전자 및 에스프레소 메이커이다.
상기 액체를 가열하기 위한 컴포넌트는 액체에 직접 접촉되는 가열 소자, 간접 가열 또는 이 분야에 알려진 다른 어떤 방법과 같은 이 분야에 알려진 어떤 컴포넌트일 수도 있다. 상기 가열 컴포넌트를 제어하기 위한 상기 컴포넌트는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 일부 또는 앞에서 언급한 모든 조합, 또는 이 분야에 알려진 다른 어떤 컴포넌트와 같은 이 분야에 알려진 어떤 컴포넌트일 수 있다. 상기 제어 컴포넌트는 개인 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿 컴퓨터 장치 또는 다른 어떤 적합한 장치와 같은 외부 컴퓨터 장치일 수 있다. 상기 제어 컴포넌트가 외부 컴퓨터 장치일 경우 상기 제어 컴포넌트와 상기 시스템의 다른 컴포넌트의 통신은 범용 직렬 버스(Universal serial bus) 포트 또는 무선 통신을 통해 직접 연결하는 것과 같은 이 분야에 알려진 어떤 수단을 통해 성취된다. 상기 액체의 온도를 감지하기 위한 컴포넌트는 감지된 온도의 신호 표본을 통신하는 이 분야에 알려진 어떤 컴포넌트일 수 있다. 상기 제어 컴포넌트는 동작을 통해서(operatively) 상기 가열 컴포넌트 및 온도 감지 컴포넌트에 연결된다. 앞에서 언급한 컴포넌트들을 포함하는 제품의 예들은 (이에 한정되는 것은 아니지만은) 커피 메이커, 차 메이커 및 주전자를 포함한다.
상기 시스템은 교정 기능을 포함할 수 있다. 상기 교정 기능은 소비자 제품을 위해 만들어진 컴포넌트들에 내재하는 변화를 계산한다(accounts for). 상기 교정 기능은 알려진 온도를 선택하는 단계, 충분한 양의 액체를 상기 제품에 채우는 단계, 상기 선택된 온도에 상기 액체를 가열하거나 식히는 단계, 상기 온도가 도래함을 상기 제어 컴포넌트에 알리는 단계를 포함한다. 그 다음에 상기 제어 컴포넌트는 상기 교정 온도를 참조하여 발생될 온도들을 판단할 것이다. 상기 교정 온도는 한번 또는 여러 경우에 실행될 수 있다. 이것은 공장, 도매업자, 소매업자 또는 소비자에 의해 유통 프로세스의 어느 시점에서 실행되거나 또는 상기 유통 프로세스의 여러 시점에서 실행될 수 있다. 상기 교정 기능은 상기 가열 시스템의 초기 운영시 자동적으로 실행될 수 있다.
상기 교정 기능의 일실시예는 제품에 물을 채우는 단계, 특정 기간의 시간 동안 물이 끓게 될 때까지 상기 물을 가열하는 단계, 그 다음 측정 온도가 물의 끓는 점인 것을 상기 제어 메카니즘에 알리는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제어 메카니즘에 알리는 것은 하나 이상의 스위치, 버튼, 이 분야에 알려진 다른 어떤 수동 입력과 같은 수동 입력일 수 있고, 스팀 및 저항치를 검출하는 센서 또는 이 분야에 알려지고 물의 끓음을 감지할 수 있는 다른 어떤 자동 센서들과 같은 하나 이상의 자동 센서들일 수도 있다. 상기 교정 기능은 대기압 또는 고도의 변화에 기인하여 상기 물의 끓는 온도의 변화를 계산하거나 또는 계산하지 않을 수도 있다. 그러한 경우, 이러한 기능은 상기 고도 또는 대기압의 수동 입력이 가능하게 하거나 또는 상기 대기압 또는 고도가 이 분야에 알려진 어떤 수단을 통해서 자동적으로 감지될 수도 있다.
상기 정교하고 정확한 온도 제어 시스템은 "글라이드-인(glid in)" 기능을 포함할 수 있다. 상기 "글라이드-인" 기능은 타겟 온도의 초과시 상기 액체를 가열하는 것을 최소화하거나 방지한다. 과도한 가열은 상기 액체를 가열하는 속도를 작게 하거나 제어하지 않기 때문에 발생한다. 상기 "글라이드-인" 기능은 상기 온도 감지 컴포넌트, 상기 제어 컴포넌트 및 상기 가열 컴포넌트와 조합하여 작동한다. 상기 "글라이드-인" 기능의 기본 개념은 상기 타겟 온도로의 완만한 "글라이드-인"이 용이하도록 상기 타겟 온도가 가까워짐에 따라 액체 가열의 속도가 느려지는 것이다. 상기 액체의 가열은 상기 가열 컴포넌트에 공급되는 에너지량을 줄이거나, 상기 가열 컴포넌트를 활성화에서 비활성화 단계로 순환시키거나, 앞의 방법의 어떤 조합이거나 또는 상기 액체의 가열 속도를 줄이기 위해 이 분야에 알려진 다른 어떤 수단에 의해서 느려질 수 있다. 이러한 상기 가열 컴포넌트의 제어는 상기 타겟 온도 및 상기 온도 감지 컴포넌트의 입력을 참조하여 상기 제어 컴포넌트에 의해서 실행된다. 상기 온도 감지 컴포넌트의 모니터링은 시간에 연속적 또는 간헐적일 수 있다. 상기 액체 가열 속도의 조절은 시간에 연속적 또는 간헐적이거나, 또는 하나 이상의 타겟 온도에 도달한 액체에 기초할 수도 있다. 상기 액체 가열 속도가 감소되는 시점의 온도는 "초기 글라이드-인 온도"로 정의된다. 상기 가열 소자들이 상기 액체가 상기 타겟 온도에 도달하기 바로 전에 상기 가열 소자들이 꺼지는 시점의 온도는 "최종 글라이드-인 온도"로 정의된다.
상기 타겟 온도에 도달하는데 필요한 전체 시간을 줄이기 위해서 가능한 한 상기 가열 소자들이 전출력(full power)을 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다.그러나 상기 가열 소자에 공급되어지는 전력량뿐만 아니라 다른 인자들 역시 상기 액체의 온도가 증가하는 속도에 영향을 미친다는 것을 이해해야 할 것이다. 그래서 상기 초기 및 최종 글라이드-인 온도는 다수의 인자들에 기초하여 변화할 수 있다. 예로서, 더 많은 양의 액체보다 더 작은 양의 액체에서 이러한 온도 상승이 더 커질 것이다. 따라서, 상기 "글라이드-인" 기능은 상기 제어 컴포넌트로의 추가 입력으로서 상기 용기 내 액체의 양을 사용하고, 상기 초기 및 최종 글라이드-인 온도들을 그에 따라 수정함으로써 이러한 다른 가열 속도를 계산할 수 있다. 상기 액체의 양에 대한 상기 제어 컴포넌트로의 상기 입력은 키패드 또는 이 분야에 알려진 다른 어떤 수단을 통해서 구체적으로 수동 입력하거나 액체 레벨 센서 또는 이 분야에 알려진 다른 어떤 수단에 의해서 자동적으로 감지될 수 있다. 추가적으로, 가열 소자가 열을 저장하기 위해서 작은 용량보다 큰 용량을 가지고 있는 경우 이러한 온도 상승은 더 커질 것이다. 열을 저장하기 위한 상기 열 소자의 용량 및 그에 따른, 상기 가열 소자로의 전력이 감소되거나 또는 꺼진 후에도 가열을 지속하기 위한 상기 가열 소자의 성향(propensity)이 상기 제어 컴포넌트의 프로그래밍 또는 이 분야에 알려진 다른 어떤 수단으로 계산될 수 있다. 상기 제어 컴포넌트는 상기 초기 및 최종 글라이드-인 온도에 따라 조절될 수 있다.
[본 발명을 실행하기 위한 최상의 방식 및 산업적 적용성]
아래 설명은 단지 본 발명의 바람직한 실시예이며, 어떤 식으로든지 본 발명의 범위를 제한하고자 함이 아니다. 바람직한 실시예로서, 상기 시스템은 커피 메이커에서 구현된다. 일반적인 동작에 있어서, 상기 커피 메이커의 적절한 부분이 물과 분말 커피로 채워지고 사용자는 수동 입력으로 우려내는 프로세스를 시작하거나 또는 특정 시간에 우려내는 것을 시작하도록 상기 커피 메이커를 프로그램한다. 상기 제어 모듈은 하나 이상의 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 또는 이 분야에 알려진 프로그램하기에 적합한 유사 장치를 포함할 수 있다. 상기 커피 메이커는 사용자가 물을 우려내기 위한 타겟 온도를 구체적으로 입력하게 하고 상기 커피 메이커가 이 분야의 현재 상태보다 더 많이 정교하고 정확한 온도 범위 내로 우려된 물을 만들 수 있도록 교정 및 "글라이드-인" 기능을 포함한다.
사용자가 적절한 양의 물을 상기 용기에 채우고 교정 주기가 실행될 것임을 알리는 수동 입력을 상기 제어 컴포넌트에 전달함으로써 교정 기능이 실행된다. 교정 주기를 알리는 상기 입력이 사용자가 우연히 실행할 것 같지 않은 행동으로 발생되는 것은 바람직하다. 예로서, 사용자가 동시에 두 개의 버튼을 누르거나 또는 관련 신호를 발생하는 키보드 상의 특정 코드를 입력할 수 있다. 교정 주기 초기에 상기 제어 유닛은 상기 가열 컴포넌트가 가능한 한 빠르게 상기 물을 가열하도록 한다. 상기 물이 완전 끓음에 도달하면, 사용자는 상기 제어 컴포넌트로 상기 물이 완전 끓음에 있음을 알리는 신호를 발생시키는 제 2 수동 입력을 입력한다. 대안적으로, 상기 커피 메이커에 상기 물이 완전 끓음에 있을 때를 자동적으로 감지하는 센서가 공급될 수 있다. 그 다음에 상기 제어 컴포넌트는 상기 온도 감지 컴포넌트로부터 수신되는 현재의 신호가 물의 끓는 점과 일치하는지를 기록하거나 또는 주목하고, 상기 기록된 신호를 참조하여 모든 발생될 신호들과 비교하여 자체적으로 교정한다. 그런 다음 바람직하게는, 상기 제어 컴포넌트는 상기 물이 상기 용기에서 커피 찌꺼기를 거르기 위한 바구니를 통해 우려낸 커피를 담기 위한 카라페(carafe) 또는 다른 그릇에 전달되도록 한다. 이러한 상기 시스템의 "세척(flushing)"은 상기 커피 메이커를 통과하는 상기 물 경로의 초기 및 그 이후의 청소를 지원할 수 있다.
상기 온도 감지 컴포넌트로부터의 신호를 모니터링하고, 상기 신호를 상기 교정 주기 동안에 확립된 참조 및 사용자에 의한 상기 타겟 온도 입력과 비교하는 상기 제어 컴포넌트에 의해서 상기 "글라이드-인" 기능이 구현된다. 상기 현재의 물 온도가 상기 초기 글라이드-인 온도에 도달하면, 상기 제어 컴포넌트는 상기 가열 컴포넌트에 공급되는 전력을 감소시킨다. 용기 내 물의 양과, 열을 유지하기 위한 상기 가열 소자들의 용량을 참조하여 상기 제어 컴포넌트에 의해서 상기 초기 글라이드-인 온도가 결정된다. 이러한 프로세스는 상기 타겟 온도가 가까워짐에 따라 여러 번 반복되거나, 또는 연속적이거나 거의 연속적인 전력 감소일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 가열 소자로 공급되는 상기 전력은 상기 물을 가열하는 과정 동안에 1,400와트(Watts)와 400와트 사이에서 변화한다.
상기 물이 상기 최종 글라이드-인 온도에 도달하면, 상기 물이 상기 타겟 온도에 "글라이드-인" 되도록 상기 가열 소자들로 공급되는 상기 전력은 완전히 중단된다. 상기 용기 내의 물의 양과, 열을 유지하기 위한 가열 소자들의 용량을 참조하여 상기 제어 컴포넌트에 의해서 상기 최종 글라이드-인 온도가 결정된다. 상기 물이 상기 타겟 온도에 도달하면, 상기 물은 상기 바구니에 있는 상기 커피 찌꺼기 쪽으로 방출되고 상기 카라페 안으로 빠진다. 상기 물이 상기 용기에서 상기 바구니로 전달되는 동안 상기 용기에 남아 있는 물의 온도는 모니터링되고, 남아있는 물은 상기 타겟 온도에 유지되도록 상기 "글라이드-인" 프로세스가 여러 번 반복될 수 있다. 모든 물이 제공될 때까지 상기 타겟 온도에서 상기 물을 유지하는 것은 연속적거나 거의 연속적인 전력 감소를 수반할 수 있다.
Claims (17)
- 물 가열 소비자 기기의 정교하고 정확한 온도 제어를 향상시키기 위한 시스템으로서,
액체를 담을 수 있는 하나의 용기;
상기 액체를 가열하기 위해 배치된 적어도 하나의 가열 소자;
상기 액체의 온도를 감지하기 위해 배치되어 감지된 온도의 신호 표본(represantative)을 발생시키는 적어도 하나의 온도 센서;
적어도 하나의 제어 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 신호를 수신하도록 적어도 하나의 온도 센서와 연결되며; 그리고
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수단을 포함하며,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 발생될 신호들과 상기 참조 신호를 비교할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 액체의 끓는 점인 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수단은 상기 시스템의 사용자에 의해 작동되어야만 하는 수동 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수단은 상기 액체가 끓고 있음을 자동적으로 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 물 가열 소비자 기기의 정교하고 정확한 온도 제어를 향상시키기 위한 시스템으로서,
액체를 담을 수 있는 하나의 용기;
상기 액체를 가열하기 위해 배치된 적어도 하나의 가열 소자;
상기 액체의 온도를 감지하기 위해 배치되어 감지된 온도의 신호 표본을 발생시키는 적어도 하나의 온도 센서; 그리고
적어도 하나의 제어 컴포넌트를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 신호를 수신하도록 적어도 하나의 온도 센서와 연결되며, 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 제어하도록 적어도 하나의 가열 소자와 연결되며, 그리고 상기 신호가 설정 온도의 설정 레벨 표본에 근접함에 따라 액체가 가열되는 속도를 감소시키기 위해 상기 적어도 하나의 가열 소자와 상호작용(interact)하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 전력을 감소시킴으로써 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 전력의 인가와 단절을 순환시킴으로써 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 시스템. - 물 가열 소비자 기기의 정교하고 정확한 온도 제어를 향상시키기 위한 시스템으로서,
액체를 담을 수 있는 하나의 용기;
상기 액체를 가열하기 위해 배치된 적어도 하나의 가열 소자;
상기 액체의 온도를 감지하기 위해 배치되어 감지된 온도의 신호 표본을 발생시키는 적어도 하나의 온도 센서;
적어도 하나의 제어 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 신호를 수신하도록 적어도 하나의 온도 센서와 연결되며; 그리고
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수단을 포함하며,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 발생될 신호들과 상기 참조 신호를 비교할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 제어하도록 적어도 하나의 가열 소자와 연결되며, 그리고 상기 신호가 설정 온도의 설정 레벨 표본에 근접함에 따라 액체가 가열되는 속도를 감소시키기 위해 상기 적어도 하나의 가열 소자와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 액체의 끓는 점인 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수단은 상기 시스템의 사용자에 의해 작동되어야만 하는 수동 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트에 상기 신호가 참조 신호임을 알리는 수을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 전력을 감소시킴으로써 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 전력의 인가와 단절을 순환시킴으로써 상기 적어도 하나의 가열 소자가 액체를 가열하는 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 소비자 제품은 커피 메이커인 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 소비자 제품은 차 메이커인 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서
상기 소비자 제품은 전기 주전자인 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 소비자 제품은 에스프레소 머신인 것을 특징으로 하는 시스템.
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