KR20180023973A - 음료를 제조하는 방법 및 음료를 제조하기 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
음료를 제조하는 방법으로서, 방법은 컵 내의 음료를, 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 가열하는 단계, 및 컵 내의 음료의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 음료의 온도를 측정하는 단계는 가열하는 단계 중에 음료로부터 오디오 신호를 연속적으로 기록하는 단계, 및 기록된 오디오 신호로부터 음료의 온도를 도출하는 단계를 포함한다. 음료를 제조하기 위한 장치로서, 상기 장치에는 적어도 하나의 마이크로폰을 포함하는 음료 온도 센서, 및 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 로딩된 컨트롤러가 제공된다.
Description
본 발명은 일반적으로 음료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 일반적으로 음료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 방법은 컵 내의 음료를, 스팀(steam)을 완드(wand)를 통해 음료 내로 주입함으로써 가열하는 단계, 및 컵 내의 음료의 온도를 측정하는 단계를 포함한다.
그러한 방법은 미국 특허 출원 공개 US-A1-2003/0131735호로부터 알려져 있다. 알려진 방법은 대체로 튜브형의 외부 슬리브(external sleeve) 및 외부 슬리브 내의 내측 코어(inner core)를 포함하는 긴 프로싱 완드(elongate frothing wand)를 포함하는 시스템에 의해 수행된다. 내측 코어는 프로스 완드(froth wand)의 공급 단부로부터 스팀을 음료 내로 배출하도록 구성되는 프로스 완드의 배출 단부로 스팀을 통과시키도록 구성되는 스팀 도관(steam conduit)을 한정한다. 내측 코어는 또한 음료 제조 장치의 스팀 공급부에 대한 프로스 완드의 연결을 용이하게 하도록 구성되는 결합 메커니즘(coupling mechanism)을 포함한다. 결합 메커니즘은 스팀 공급부와 연결되도록 그리고 유지보수 및 세정을 용이하게 하기 위해 스팀 공급부로부터의 프로싱 완드의 쉬운 분리 및 재결합을 허용하도록 상보적으로 구성되는 나사(thread), 클램프(clamp), 홈(groove), 신속 연결 메커니즘(quick connect mechanism), 또는 다른 적합한 체결구를 포함할 수 있다. 또한, 외부 슬리브는 쉽게 제거되어 세정 및 수리를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 외부 슬리브는 후속하여 제조되는 음료에 원하지 않는 향미(flavor)가 전해질 위험을 최소화시키기 위해 하나의 향미의 음료가 제조된 후에 쉽게 제거될 수 있다. 또한, 특정 기능에 부응하도록 개별적으로 구성되는 수개의 상이한 외부 슬리브가 프로싱 완드에 교환가능하게 결합되어, 프로싱 완드의 유용성을 다양화할 수 있다. 프로싱 완드는 프로싱 완드의 중심 부근에 위치되는 온도 측정 기구를 포함할 수 있다. 온도 측정 기구는 프로싱된 음료와의 접촉에 의해 온도를 측정하기 위한 온도계, 서미스터(thermistor) 또는 열전대(thermocouple)일 수 있다. 측정된 온도는 시각 디스플레이 및/또는 다른 가시 또는 가청 메커니즘을 통해 표시될 수 있고, 음료 제조 장치의 작동을 자동으로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 알려진 시스템이 프로스 완드를 세정하기 위해 프로스 완드를 제거하는 것을 허용하지만, 프로스 완드의 세정, 특히 온도 측정 기구의 세정을 포함하는 프로스 완드의 분리 및 재결합이 많은 시간을 필요로 한다. 특히, 위생의 관점에서, 프로스 완드는 그것이 사용되었을 때마다 분리, 세정 및 재결합되는 것이 바람직하며, 이는 그러한 시스템의 사용을 어느 정도 비실용적으로 만들어, 그 결과 시스템의 사용자가 종종 프로스 완드가 사용된 후에 프로스 완드의 세정을 꺼리게 되며, 이는 또한 건강상의 위험으로 이어질 수 있다. 또한, 오염된 프로스 완드가 또한 음료 제조 장치의 내부를 오염시킬 수 있으며, 이러한 장치 내부 오염은 제거하기 어려울 수 있다. 특히, 온도 측정 기구는 프로싱된 음료와 접촉하기 때문에, 온도 측정 기구가 오염되기 쉬워 철저한 세정을 필요로 하며, 이는 프로싱 완드 내의 그의 위치를 고려할 때 많은 노동력을 요한다.
따라서, 본 발명의 목적은 음료를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이며, 여기서 방법은 음료를, 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 가열하는 단계를 포함하고, 음료의 온도가 위생적으로 측정될 수 있다. 또한, 본 발명의 목적은 음료를 제조하는 방법에서 음료의 온도를 측정하는 대안적인 방식을 제공하는 것이다.
전술된 목적들 중 적어도 하나를 달성하기 위해, 본 발명은 음료를 제조하는 방법으로서, 컵 내의 음료를, 스팀을 완드를 통해 주입함으로써 가열하는 단계, 및 컵 내의 음료의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 음료의 온도를 측정하는 단계는 가열하는 단계 중에 음료로부터 오디오 신호(audio signal)를 연속적으로 기록하는 단계, 및 기록된 오디오 신호로부터 음료의 온도를 도출하는 단계를 포함하는 방법을 사용하는, 음료를 제조하는 방법을 제공한다. 음료로부터 오디오 신호를 기록하고 기록된 오디오 신호로부터 음료의 온도를 도출함으로써, 음료의 온도가 접촉 없이 측정되어 방법의 위생 성능을 개선할 수 있다. 본 발명은 또한 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 음료를 가열하는 중에, 음료의 온도가 증가함에 따라 음료로부터 나오는 소리의 주파수가 낮아진다는 이해에 기초한다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 본 발명은 스팀을 완드 또는 스트로(straw)를 통해 음료 내로 주입하는 중에, 주로 소량의 공기가 있는 스팀인 버블(bubble)이 완드 또는 스트로의 출구에 생성된다는 이해에 기초한다. 스팀 버블은 스팀 버블이 음료와 접촉할 때 스팀이 응축됨에 따라 붕괴되는 것으로 여겨진다. 이러한 버블의 붕괴는 음료로부터 소리가 방출되는 결과를 가져오는 한편, 붕괴 속도(collapse rate)가 소리의 주파수를 결정한다. 버블의 붕괴 속도(단일 버블의 체적 변화)는 응축을 주도하는 온도 차이 및 버블의 표면적에 의해 결정되는 것으로 여겨진다. 주입되는 스팀이 일정하게 동일한 온도에 있다고 가정하면, 시간 경과에 따라 가열되는 음료와 스팀 사이의 온도 차이가 음료가 데워짐에 따라 감소하고, 이는 감소된 버블 붕괴 속도 및 방출되는 소리의 주파수의 변화로 이어진다. 그러므로, 스팀의 주입에 의해 가열되는 음료로부터 나오는 소리 프로파일이 음료의 온도에 의해 영향을 받으며, 따라서 음료의 온도를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 음료로부터 오디오 신호를 기록하는 단계는 오디오 데이터의 블록들에 순차적으로 로딩하는 단계를 포함한다. 이어서, 기록된 오디오 신호로부터 온도를 도출하는 단계가 오디오 데이터의 상기 로딩된 블록들 각각에 대한 지표 값(indicator value)을 제공하기 위해 각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환(Fourier transform)을 수행함으로써 오디오 데이터의 각각의 로딩된 블록을 처리하는 단계를 포함할 때 바람직하며, 상기 지표 값은 음료 온도와 상관된다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예에서, 기록된 오디오 신호로부터 온도를 도출하는 단계는 지표 벡터(indicator vector)를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 지표 벡터는 지표 벡터 값들의 목록을 포함하고, 지표 벡터 값들의 수는 오디오 데이터의 로딩된 블록들의 수와 동일하고, 각각의 특정 지표 벡터 값은 오디오 데이터의 각각의 로딩된 블록의 지표 값과 오디오 데이터의 바로 앞의 로딩된 블록에 대해 결정된 지표 벡터 값의 합에 의해 결정된다. 본 출원에서 용어 "벡터" 또는 "목록(list)"이 또한 "열(column)", "행(row)" 또는 "어레이(array)"를 포함하는 것에 유의하여야 한다.
오디오 주파수 스펙트럼으로부터 도출되는 지표 벡터가 음료의 온도와 밀접하게 상관되는 것이 바람직하다. 이어서, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환을 수행한 후에, 방법은 각각의 로딩된 데이터 블록 내의 오디오 데이터의 오디오 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수(15th-percentile), 즉 오디오 파워(audio power)의 15%가 그 아래에 포함되는 주파수를 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이어서 오디오 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수의 이동 평균(running average)을 취함으로써, 스팀 유동 진동이 감쇠될 수 있다. 음료의 온도와 밀접하게 상관되는 오디오 주파수 스펙트럼으로부터 도출되는 추가의 또는 대안적인 지표 벡터가, 각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환을 수행한 후에, 방법이 주어진 주파수 대역에서 오디오 신호 파워를 결정하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따라 얻어진다. 바람직하게는, 상기 주어진 주파수 대역은 0 내지 750 ㎐의 대역이다. 이어서 상기 주어진 주파수 대역에서 오디오 신호 파워의 이동 평균을 취함으로써, 스팀 유동 진동이 감쇠될 수 있다. 이들 2개의 지표, 즉 오디오 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수와 주어진 주파수 대역에서의 오디오 신호 파워가 온도와 오디오 신호 입력 사이의 우수한 상관관계를 보여준다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 기록된 오디오 신호로부터 온도를 도출하는 단계는 저역 통과 필터(low pass filter)를 지표 벡터에 적용하는 단계를 포함한다. 스팀의 주입에 의해 가열되는 음료로부터 나오는 오디오 신호 프로파일이 확률 분포이기 때문에, 저역 통과 필터에 의한 여과가 신호 잡음을 감소시키거나 신호 잡음이 기록된 오디오 신호를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 기록된 오디오 신호로부터 온도를 도출하는 단계는 지표 값의 마지막 지표 벡터 값을 임계치와 비교하는 단계, 및 마지막 지표 벡터 값이 임계치를 초과할 때 음료의 가열을 정지시키는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 임계값을 적절히 선택함으로써, 음료의 임의의 과열을 허용함이 없이 평균 온도가 최대화될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 임계치는 오디오 신호 파워의 15%가 550 ㎐ 아래에 포함될 때인 550 ㎐ 주파수 백분위수 임계치이다. 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 임계치는 오디오 신호 파워의 22%가 0 내지 750 ㎐의 주파수 대역 내에 포함될 때인 0 내지 750 ㎐ 주파수 대역 파워 임계치이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 방법은 최소 가열 기간, 바람직하게는 17초의 기간을 설정하는 단계, 및 바람직하게는 24초의 최대 가열 기간을 설정하는 단계를 포함한다. 최소 가열 시간을 설정함으로써, 가열 사이클의 시작시의 진동과 불규칙한 잡음으로 인한 가열-부족(under-heating)이 방지될 수 있다. 최대 가열 시간을 설정함으로써, 비등점으로의 음료의 가열을 방지하기 위한 보호 수단(safeguard)이 제공된다.
본 발명은 또한 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 음료를 제조하기 위한 장치로서, 상기 장치는 스팀 발생기(steamer), 스팀 발생기를 스팀 노즐에 연결하는 스팀 도관, 완드를 적어도 스팀 노즐이 완드의 스팀 입구와 연통하는 장치 내의 작동 위치로 유지시키도록 배열되는 완드 홀더(wand holder), 스팀 발생기의 작동을 제어하기 위해 스팀 발생기에 작동가능하게 연결되는 컨트롤러, 및 컵 내의 음료의 온도를 감지하기 위한 음료 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 측정된 음료 온도를 나타내는 신호를 컨트롤러에 공급하기 위해 상기 컨트롤러에 작동가능하게 연결되고, 음료 온도 센서는 적어도 하나의 마이크로폰(microphone)을 포함하고, 컨트롤러에는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 로딩되는, 음료를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 마이크로폰은 외부 주변 잡음을 감소시키기 위한 지향성 마이크로폰이다. 또한, 장치가 스팀 발생기와 같은, 장치의 구성요소들에 의해 생성되는 오디오 잡음을 차폐시키기 위한 내부 오디오 차폐물을 포함할 때 유리하다. 본 발명의 또 다른 특징과 이점이 비제한적인 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 제공되는 하기의 설명을 읽음으로써 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른, 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입하기 위한 스팀 발생기를 포함하는 음료를 제조하기 위한 장치의 일 실시예를 부분적으로 절단된 정면도로 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 컵이 컵 지지체 상에 배치된 도 1의 실시예의 일부를 측면도로 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3l은 도 1 및 도 2의 장치를 사용하여 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 음료를 가열하는 단계를 포함하는 음료를 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 순서도를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 지표를 나타내는 오디오 샘플 스펙트럼의 일례를 도시한 도면.
도 6은 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수의 일례를 도시한 도면.
도 7은 0 내지 750 ㎐ 대역에서의 파워의 백분율의 일례를 도시한 도면.
도 8은 저역 통과 필터링이 있는 경우와 없는 경우의 지표 벡터의 비교를 도시한 도면.
도 2는 컵이 컵 지지체 상에 배치된 도 1의 실시예의 일부를 측면도로 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3l은 도 1 및 도 2의 장치를 사용하여 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 음료를 가열하는 단계를 포함하는 음료를 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 순서도를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 지표를 나타내는 오디오 샘플 스펙트럼의 일례를 도시한 도면.
도 6은 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수의 일례를 도시한 도면.
도 7은 0 내지 750 ㎐ 대역에서의 파워의 백분율의 일례를 도시한 도면.
도 8은 저역 통과 필터링이 있는 경우와 없는 경우의 지표 벡터의 비교를 도시한 도면.
도 1에서, 음료를 제조하기 위한 장치(2)의 일 실시예가 부분적으로 절단된 정면도로 개략적으로 도시된다. 도시된 실시예에서, 장치(2)는 장치(2)에 결합되는 프로스 완드(3)를 통해 스팀을 주입함으로써 음료를 가열하고 또한 프로싱하도록 배열된다.
장치(2)는 스팀 발생기(4), 예를 들어 서모 블록(thermo-block), 및 스팀 발생기(4)를 스팀 노즐(6)에 연결하는 스팀 도관(5)을 포함한다. 냉수(8)를 위한 저장소(7)가 장치(2) 내에 제공되며, 이러한 냉수 저장소(7)는 냉수를 스팀 발생기(4)에 공급하기 위한 냉수 펌프(10) 및 냉수 도관(9)을 통해 스팀 발생기(4)에 연결된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 장치(2)는 또한 액체 커피를 분배하기 위한 액체 커피 분배기(11)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 액체 커피 분배기(11)는 농축된 액체 커피의 패키지(13)를 수용하기 위한 챔버(12)를 포함한다. 액체 커피 분배기(11)는 또한 일정량의 농축된 액체 커피를 혼합 챔버(15) 내로 투입하기 위한 커피 투입 장치(coffee dosing apparatus)(14)를 포함한다. 온수가 온수기(water heater)(16)로부터 물 도관(17)을 통해 혼합 챔버(15)에 공급되어, 농축된 액체 커피를 마시기에 보다 적합한 농도를 갖는 액체 커피로 희석시킨다. 이러한 액체 커피는 액체 커피 출구(18)로부터 컵(도 1에 도시되지 않음) 내로 분배될 수 있다. 도시된 실시예에서, 온수기(16)는 냉수 도관(9) 및 그의 연장부(9')에 의해 냉수 저장소(7)로부터 냉수를 공급받는다. 다른 실시예에서, 온수기(16)는 냉수 저장소(7)와 별개의 물 공급원으로부터 물을 공급받을 수 있다.
장치(2)는 또한 프로스 완드(3)를 제거가능하게 유지시키기 위한 프로스 완드 홀더(19)를 포함한다. 프로스 완드 홀더(19)는 적어도 스팀 노즐(6)이 일회용 프로스 완드(3)의 스팀 입구(20)와 연통하는 장치(2)의 (도 2에 도시된 바와 같은) 작동 위치로 프로스 완드(3)를 유지시키도록 배열된다. 프로스 완드 홀더(19)는 프로스 완드(3)를 유지시키기 위한 수평 시트(seat)(29)를 포함한다. 이를 위해, 수평 시트(29)는 프로스 완드(3)의 일부를 수용하기 위한 프로스 완드 개구(30)를 갖는다. 프로스 완드 홀더(19)는 또한 수평 시트(29)에 대해 변위가능하게 장착되는 리드(lid)(31)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 리드(31)는 그것이 시트(29)로부터 멀어지게 회전되어 프로스 완드(3)가 프로스 완드 개구(30) 내에 배치되거나 그로부터 취출될 수 있도록(이른바 프로스 완드 홀더(19)의 프로스 완드 삽입 위치), 또는 시트(29)를 향해 회전되어 후속하여 작동 위치로 위치되는 프로스 완드 홀더(19) 내에 위치되는 프로스 완드(3)를 둘러쌀 수 있도록, 회전 샤프트(32) 상에 장착된다.
프로스 완드(3)는 0.4 내지 0.6 mm의 두께, 바람직하게는 0.5 mm 벽 두께를 갖는 튜브형 벽(21)을 포함하는, 그리고 스팀 입구(20)를 포함하는 스팀 입구 단부(22), 스팀 입구(20)로부터 분리되는 적어도 하나의 스팀 출구(24)를 포함하는 스팀 출구 단부(23), 및 스팀 입구(20)와 스팀 출구(24) 사이에서 연장되는, 4 mm 내지 10 mm의 직경을 가진 스팀 채널(25)을 갖는 일회용 프로스 완드이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 스팀 출구(24)는 튜브형 벽(21)을 통해 반경방향으로 연장된다. 또한, 프로스 완드(3)의 튜브형 벽(21)은 벽을 통해 연장되는 공기 개구(36)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 공기 개구는 슬롯(slot) 형상이며, 슬롯은 튜브형 벽(21)의 종축에 평행하게 연장된다. 다른 실시예에서, 공기 개구는 하나 이상의 둥근 구멍에 의해 형성될 수 있다.
일회용 프로스 완드(3)는 생분해성 재료로 제조된다.
도 2에서, 또한, 장치(2)가 컵(27)을 위한 지지체(26)를 포함하는 것으로, 그리고 프로스 완드 홀더(19) 내에 유지되는 프로스 완드(3)가 프로스 완드 홀더의 작동 위치에서 지지체(26) 상에 위치되는 컵(27) 내로 연장되도록 프로스 완드 홀더(19)와 지지체(26)가 상호 배열되는 것으로 도시된다. 또한, 일정량의 우유(28)가 제1 음료로서 도 2에 또한 표시되는 한편, 액체 커피는 또한 본 설명에서 제2 음료로 불리고, 일회용 프로스 완드(3)는 스팀 출구(24)가 우유 메니스커스(meniscus) 아래에 위치되도록 100 내지 120 mm, 바람직하게는 110 mm의 길이를 갖는다.
도 3a 내지 도 3l을 참조하여, 도 1 및 도 2의 장치(2)를 사용하여 스팀을 완드를 통해 음료 내로 주입함으로써 음료를 가열하는 단계를 포함하는 음료를 제조하는 방법이 하기에 기술될 것이다.
도 3a에서, 리드(31)가 폐쇄되는 장치(2)의 시작 또는 휴지(rest) 위치가 도시된다. 음료가 제조될 수 있는 기간을 단축시키기 위해, 스팀을 형성하기 위해 사용되는 물이 약 90℃의 대기 온도(idle temperature)로 유지되도록 스팀 발생기 또는 서모 블록(4)이 작동 상태로 유지된다. 도 3b에 도시된 제1 단계에서, 리드(31)가 회전 샤프트(32)를 중심으로 하는 회전에 의해 개방되어 프로스 완드 홀더(19)를 이른바 프로스 완드 삽입 위치로 배치하고, 컵(27)이 지지체(26) 상에 배치된다. 장치는 이러한 프로스 완드 삽입 위치에서 스팀의 공급이 불가능하도록 배열된다. 컵(27)을 배치할 위치에 관한 정보를 사용자에게 제공하기 위해, 지지체는 컵의 중심 또는 중심을 벗어난 위치를 표시하는, 예컨대 시각 마킹과 같은 위치 지표(position indicator)(33)를 포함한다. 중심 위치는 프로스 완드가 프로스 완드 홀더(19) 내에 유지될 때 프로스 완드가 컵 내로 실질적으로 중심에서 연장됨을 의미하며, 중심을 벗어난 위치에서는 프로스 완드가 컵 내로 중심을 벗어나 연장될 것이다. 도 3c에 도시된 제2 단계에서, 프로스 완드(3)가 실질적으로 수직 위치로 프로스 완드 홀더(19) 내에 유지되도록 프로스 완드(3)가 장치(2)의 프로스 완드 홀더(19)의 프로스 완드 개구(30) 내에 배치된다. 또한, 이러한 이른바 작동 위치에서, 스팀 노즐(6)이 프로스 완드(3)의 스팀 입구(20)와 연통한다. 도 3d에 도시된 제3 단계에서, 리드(31)가 폐쇄된다. 리드(31)는 프로스 완드(3)의 상부 에지와의 시일(seal)을 제공하는 그리고 또한 프로스 완드(3)의 클램핑(clamping)을 제공하는 밀봉 수단(34)을 포함한다. 스팀을 공급하는 것이 단지 프로스 완드(3)가 프로스 완드 홀더(19) 내에 위치된 후에, 그리고 더욱 바람직하게는 리드(31)가 폐쇄되었을 때에 가능하도록 장치가 배열되는 것에 유의하여야 한다. 도 3e에 도시된 제4 단계에서, 컵(27)이 우유(28)와 같은 제1 음료로, 프로스 완드(3)의 스팀 출구(24)가 우유(28) 내로 연장되도록 프로스 완드(3) 상에 제공되는 충전 표시 마크(35)까지 충전된다.
도 3f에 도시된 바와 같은 제5 단계에서, 스팀 발생기(4)가 작동되고, 물을 추가로 데워 스팀을 생성하며, 이러한 스팀은 이어서 프로스 완드(3)에 그리고 프로스 완드를 통해 스팀 출구(24)를 거쳐 우유(28) 내에 공급된다. 스팀 공급 중에, 냉수가 냉수 저장소(7)(도 1)로부터 스팀 발생기(4)에 공급된다. 프로스 완드(3)에 대한 그리고 프로스 완드를 통한 스팀의 이러한 공급 중에, 공기가 공기 슬롯(36)을 통해 스팀 내로 흡입된다. 스팀의 공급은 우유(28)의 가열 및 프로싱을 실현하며, 이러한 실시예에서 우유(28)를 충분히 가열하고 프로싱하기 위해 사전결정된 기간 동안 이루어진다. 이러한 기간이 경과된 후에, 도 3g에 도시된 바와 같은 제6 단계에서 스팀 발생기(4)가 정지된다. 이어서, 제7 단계(도 3h)에서, 액체 커피 분배기(11)가 작동되고, 제1 음료와 상이한 제2 음료로서의 커피가 커피의 투입이 완료될 때까지(도 3i) 컵(27) 내에 추가된다. 사용자에 의해 요구되는 경우, 스팀 발생기(4)가 다시 작동되어 커피/우유 혼합물을 가열하고 프로싱할 수 있다. 다른 실시예에서는 우유를 컵(27)에 붓고 가열 및 프로싱하기 전에 커피가 컵 내로 분배되고 선택적으로 가열 및 프로싱될 수 있는 것에 유의하여야 한다. 또한, 다른 실시예에서는 공기 슬롯(36)에 대한 대안으로서 또는 공기 슬롯에 더하여 공기를 스팀의 유동 내로 도입하기 위해 장치(2) 내에 존재하는 공기 펌프에 의해 공기가 스팀 내로 도입될 수 있는 것에 유의하여야 한다.
다음 단계에서, 리드(31)가 개방되고(도 3j에 화살표에 의해 표시됨), 최종적으로 프로스 완드 삽입 위치에 도달하여, 프로스 완드(3)를 프로스 완드 홀더(19)로부터 해제시킨다. 프로스 완드는 도시된 실시예에서 도 3k에 도시된 바와 같이 프로스 완드 홀더(19)로부터 수동으로 취출될 수 있다. 요구되는 경우, 프로스 완드(3)는 프로스 완드(3)가 해제된 후에 휘젓개(stirrer)로서 사용될 수 있고(도 3l), 사용자는 제조된 음료를 마신 후에 프로스 완드(3)를 폐기할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 프로스 완드(3)는 그것이 단지 1회 사용된 때 폐기된다. 특히 장치가 음료를 가열하고 프로싱하기 위해 사용되는 빈도에 의존하여, 프로스 완드(3)가 1회를 초과하여 사용될 수 있지만, 위생의 관점에서 프로스 완드가 사용되는 횟수는 바람직하게는 5회 미만이어야 한다.
음료를 제조하기 위한 장치(2)는 특히 스팀 발생기의 작동을 제어하기 위해 스팀 발생기(4)에 작동가능하게 연결되는 컨트롤러(73)를 포함한다. 또한, 컨트롤러(73)는 냉수 펌프의 작동을 제어하기 위해 냉수 펌프(10)에 작동가능하게 연결된다. 장치(2)는 또한 상부 표면 상에 프로스(28A)가 형성되는 음료(28)의 온도를 감지하기 위한 음료 온도 센서(87A 내지 87C)(도 2)를 포함한다. 온도 센서(87A 내지 87C)는 측정된 음료 온도를 나타내는 신호를 컨트롤러에 공급하기 위해 컨트롤러(73)에 작동가능하게 연결된다. 음료 온도 센서는 컵(27) 위에(87A), 컵(27)의 상부 에지(27A) 위에서 컵(27) 옆에(87B), 또는 컵(27)의 상부 에지(27A) 아래에서 컵 옆에(87C) 위치될 수 있는 적어도 하나의 마이크로폰(87A 내지 87C)을 포함한다. 이어서, 음료(28)의 온도를 측정하는 것은 음료(28)로부터 오디오 신호(소리)를 기록하는 것, 및 컨트롤러(73)에 저장된 적합한 컴퓨터 알고리즘에 의해 기록된 오디오 신호로부터 온도를 도출하는 단계를 포함한다. 이어서, 측정된 온도에 따라, 컨트롤러(73)가 특히 특정 임계값을 사용하여 스팀 발생기(4)를 정지시킬지 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(73)는 각각의 마이크로폰(들)(87)에 의해 수집된 정보에 기초하여 음료를 가열 및 프로싱하고 제조하는 방법을 제어한다.
이러한 알고리즘이 도 4를 참조하여 기술될 것이다. 블록 A에서, 초기화가 이루어진다. 이러한 알고리즘 초기화는 파라미터를 설정하고 장치 상태를 초기화하는 것을 수반한다. 주요 파라미터는 각각의 로딩된 데이터 블록 내의 오디오 데이터의 오디오 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수 값, 즉 P(즉, 15)로 표시되는 FFT 분포 및 550 ㎐ 주파수 백분위수 임계치인, 즉 오디오 신호 파워의 15%가 550 ㎐ 아래에 포함될 때의 주파수 임계치 T에 대한, 오디오 파워의 15%가 그 아래에 포함되는 주파수이다. 초기화될 장치(컨트롤러(73)) 상태는 시간 설정을 0으로 설정하는 것, 대기 플래그(waiting flag)를 참(true)으로 설정하는 것, 및 데이터 벡터 및 주파수 백분위수 벡터를 엠프티(empty)로 설정하는 것을 포함한다.
기록 중에, 블록 B에 도시된 바와 같이 데이터 목록 또는 벡터를 채우기(populate) 위해 소리 또는 오디오 데이터 블록(ADB)이 순차적으로 추가된다. 각각의 오디오 데이터 블록은 예컨대 기록된 소리의 사전결정된 수의 초(예컨대, 0.2초)를 나타내고, 4096개의 샘플을 포함한다. 새로운 데이터 블록이 이미 존재하는 데이터 목록 또는 벡터의 끝에 추가된다. 조합된 데이터 벡터가 너무 길면, 동등한 양이 데이터 벡터의 시작으로부터 제거된다. 조합된 데이터 벡터가 너무 짧으면, 다음 오디오 블록을 기다린다(블록 B1).
데이터 목록 또는 벡터가 채워질 때, 블록 C에 도시된 바와 같이 데이터 벡터의 FFT가 계산된다. 전체 FFT에 대한 절대값의 합이 계산되고, 값 M에 의해 표시된다. FFT는 (알고리즘 파라미터에 의해 결정되는 바와 같은) 그의 관련 서브세트(subset)로 감소되고, 이러한 값은 그의 합이 0이 되도록 정규화된다. 이러한 값은 FFTvec로 표시된다.
그 후에, 오디오 데이터의 상기 로딩된 블록 각각에 대한 지표 값을 제공하기 위해, 블록 D에 도시된 바와 같이 데이터 목록 또는 벡터 내의 각각의 데이터 블록에 대한 FFT 백분위수가 계산된다. 지표 값이 음료 온도와 상관되는 것에 유의하여야 한다. 이러한 계산에서, 주파수 값 F가, 이러한 값 아래의 신호의 합이 P/100이도록 계산된다. (이는 F가 FFTvec의 P번째 백분위수임을 의미하며, 여기서 이러한 실시예에서 P는 15이다.) 이는 가열 중의 주파수 편이(frequency shift)의 주 추이(main trend)를 강조하고, 주위 잡음(surrounding noise)을 중요시하지 않는다.
이때, 대기 플래그가 참으로 설정되면, 시작 기준이 시험된다(블록 D1). 시작 기준은 다음과 같다: M이 최소 체적 임계치보다 크고(이는 장치가 켜져 있는 것을 보장함), F>T+C이며, 여기서 C는 '쿠션(cushion)'이다. 시작 기준이 충족되면, 대기 플래그가 거짓(false)으로 설정된다(즉, 이러한 기준은 다시 시험될 필요가 없음). 기준이 충족되지 않으면, 다음 오디오 데이터 블록을 기다린다.
그 후에, 블록 E에 도시된 바와 같이 주파수 백분위수 벡터 또는 목록이 채워진다. 값 F가 주파수 백분위수 벡터의 끝에 추가되며, 바꾸어 말하면 주파수 백분위수 벡터는 지표 벡터 값의 목록을 포함하는 지표 벡터이고, 여기서 지표 벡터 값의 수는 오디오 데이터의 로딩된 블록의 수와 동일하다. 각각의 특정 지표 벡터 값은 오디오 데이터의 각각의 로딩된 블록의 지표 값과 오디오 데이터의 바로 앞의 로딩된 블록에 대해 결정된 지표 벡터 값의 합에 의해 결정된다.
블록 F에 도시된 바와 같이 전체 주파수 백분위수 벡터가 저역 통과 필터링된다. 이러한 과정은 데이터의 짧은 시간척도 특징부(일반적으로 잡음에 관련됨)를 제거하고, 도 6에 표시되고 도 8에서 명확하게 볼 수 있는, 가열 중의 전반적인 주파수 추이를 강조하며, 여기서 저역 통과 필터링이 있는 경우의 지표 값이 점선에 의해 표시되고, 저역 통과 필터링이 없는 경우의 지표 값이 실선에 의해 표시된다. 또한, 저역 통과 필터링을 적용하는 것은 지표 임계치가 과도 잡음(transient noise)에 의해 유발되는 것을 방지한다.
블록 G의 비교 단계에 의해 결정되는 바와 같이 주파수 백분위수 벡터의 마지막 요소가 T(즉, 설정 온도에 대응하는 550 ㎐ 주파수 백분위수 임계치)보다 낮으면, 정지 기준이 충족되고, 컨트롤러(73)로부터 스팀 발생기(4)에 적절한 신호를 송신함으로써 가열이 정지된다(블록 H). 임계치를 넘지 않으면(블록 G1), 다음 오디오 데이터 블록 ADB를 기다린다.
따라서, 이러한 알고리즘 구조는 일반적으로 하기의 단계를 포함한다:
단계 1. 오디오 데이터의 블록에 순차적으로 로딩하고 푸리에 변환을 수행함.
단계 2. 저 주파수 콘텐츠(low frequency content)의 지표 및 모든 지표 값을 포함하는 성장 지표 목록 또는 벡터를 도출함.
단계 3. 지표 벡터의 변환을 수행함; 및
단계 4. 지표를 "충분히 낮은(low enough)" 주파수 스펙트럼에 대한 임계치와 비교함.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 알고리즘 초기화는 완전 오디오 신호에 대한 파워의 백분율이 결정되어야 하는 주어진 주파수 대역, 특히 FFT 분포에 대한 0 내지 750 ㎐의 대역을 설정하는 것, 및 오디오 신호 파워의 22%가 0 내지 750 ㎐의 주파수 대역 내에 포함될 때인 22% 주파수 대역 파워 임계치를 설정하는 것을 수반한다. 방법의 다른 단계는 도 4에서 기술된 것과 유사하며, 0 내지 750 ㎐ 주파수 대역에서의 백분율 파워의 결과적인 그래프가 도 7에 도시된다.
도 5에서, 지표를 나타내는 오디오 샘플 스펙트럼의 일례가 도시된다.
양쪽 경우에 추가의 단계로서 스팀 유동 진동을 감쇠시키기 위해 지표의 이동 평균이 취해질 수 있는 것에 유의하여야 한다. 또 다른 실시예에서, 초기화 중에 또는 영구 설정으로서, 최소 가열 기간, 바람직하게는 17초의 기간, 및 바람직하게는 24초의 최대 가열 기간이 설정될 수 있다.
음료의 온도를 측정하는 것에 더하여, 기록된 오디오 신호는 특히 사용의 안전에 관한 상이한 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 컵이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 기록된 오디오 신호를 사용하는 것이 가능한데, 왜냐하면 컵이 존재할 때의 상황에 대한 스팀을 주입하는 동안의 오디오 신호의 주파수 스펙트럼이 컵이 존재하지 않을 때의 상황과 상이하기 때문이다. 기록된 오디오 신호는 또한 컵의 매우 낮은 충전 레벨을 검출하기 위해 사용될 수 있는데, 왜냐하면 충전 레벨이 매우 낮을 때 출구 오리피스가 음료의 표면 위에 있기 때문에, 매우 낮은 충전 레벨이 정상 충전 레벨이 사용될 때 생성되는 오디오 신호와 상이한 오디오 신호를 생성하기 때문이다. 매우 낮은 충전 레벨이 검출되는 경우에, 이는 사용자에게 표시될 수 있으며, 사용자는 예컨대 더욱 많은 음료를 추가할 수 있다. 다른 한편으로는, 기록된 오디오 신호는 매우 높은 충전 레벨을 검출하기 위해 사용될 수 있는데, 왜냐하면 매우 높은 충전 레벨이 매우 느린 가열을 야기할 것이기 때문이며, 이는 온도가 변화하는 속도를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 매우 높은 충전 레벨이 검출되는 경우에, 이는 사용자에게 표시될 수 있으며, 사용자는 예컨대 컵으로부터 얼마간의 음료를 제거할 수 있다. 또한, 기록된 소리는 음료의 높은 시작 온도(55℃ 초과)를 검출하기 위해 사용될 수 있고, 따라서 사용자가 음료 또는 시스템을 이중으로 가열하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 기록된 오디오 신호는 장치의 마모(wear and tear)를 검출하기 위해 또는 일부 결함, 예컨대 스팀이 생성되지 않는 결함을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
Claims (17)
- 음료를 제조하는 방법으로서,
상기 방법은 컵 내의 상기 음료를, 스팀(steam)을 완드(wand)를 통해 상기 음료 내로 주입함으로써 가열하는 단계, 및 상기 컵 내의 상기 음료의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 음료의 상기 온도를 측정하는 단계는 상기 가열하는 단계 중에 상기 음료로부터 오디오 신호(audio signal)를 연속적으로 기록하는 단계, 및 상기 기록된 오디오 신호로부터 상기 음료의 상기 온도를 도출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 음료로부터 상기 오디오 신호를 기록하는 단계는 오디오 데이터의 블록들에 순차적으로 로딩하는 단계를 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 기록된 오디오 신호로부터 상기 온도를 도출하는 단계는 오디오 데이터의 상기 로딩된 블록들 각각에 대한 지표 값(indicator value)을 제공하기 위해 각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환(Fourier transform)을 수행함으로써 오디오 데이터의 각각의 로딩된 블록을 처리하는 단계를 포함하고, 상기 지표 값은 음료 온도와 상관되는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 기록된 오디오 신호로부터 상기 온도를 도출하는 단계는 지표 벡터(indicator vector)를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 지표 벡터는 지표 벡터 값들의 목록을 포함하고, 지표 벡터 값들의 수는 오디오 데이터의 로딩된 블록들의 수와 동일하고, 각각의 특정 지표 벡터 값은 오디오 데이터의 각각의 로딩된 블록의 상기 지표 값과 오디오 데이터의 바로 앞의 로딩된 블록에 대해 결정된 상기 지표 벡터 값의 합에 의해 결정되는, 방법. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환을 수행한 후에, 상기 방법은 각각의 로딩된 데이터 블록 내의 상기 오디오 데이터의 오디오 주파수 스펙트럼의 15번째 백분위수(15th-percentile), 즉 오디오 파워(audio power)의 15%가 그 아래에 포함되는 주파수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제5항에 있어서,
상기 방법은 상기 오디오 주파수 스펙트럼의 상기 15번째 백분위수의 이동 평균(running average)을 취하는 단계를 포함하는, 방법. - 제3항, 제4항, 제5항 또는 제6항에 있어서,
각각의 로딩된 블록의 푸리에 변환을 수행한 후에, 상기 방법은 주어진 주파수 대역에서 오디오 신호 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제7항에 있어서,
상기 주어진 주파수 대역은 0 내지 750 ㎐의 대역인, 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 방법은 상기 주어진 주파수 대역에서 상기 오디오 신호 파워의 이동 평균을 취하는 단계를 포함하는, 방법. - 제4항 또는 제4항을 인용하는 경우의 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기록된 오디오 신호로부터 상기 온도를 도출하는 단계는 저역 통과 필터(low pass filter)를 상기 지표 벡터에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 기록된 오디오 신호로부터 상기 온도를 도출하는 단계는 상기 지표 벡터의 마지막 지표 벡터 값을 임계치와 비교하는 단계, 및 상기 마지막 지표 벡터 값이 상기 임계치를 초과할 때 상기 음료의 가열을 정지시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제5항 및 제11항 또는 제6항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계치는 상기 오디오 신호 파워의 15%가 550 ㎐ 아래에 포함될 때인 550 ㎐ 주파수 백분위수 임계치인, 방법. - 제7항 및 제11항 또는 제8항 및 제11항 또는 제9항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계치는 상기 오디오 신호 파워의 22%가 0 내지 750 ㎐의 주파수 대역 내에 포함될 때인 0 내지 750 ㎐ 주파수 대역 파워 임계치인, 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 최소 가열 기간, 바람직하게는 17초의 기간을 설정하는 단계, 및 바람직하게는 24초의 최대 가열 기간을 설정하는 단계를 포함하는, 방법. - 음료를 제조하기 위한 장치로서,
상기 장치는 스팀 발생기(steamer), 상기 스팀 발생기를 스팀 노즐에 연결하는 스팀 도관(steam conduit), 완드를 적어도 상기 스팀 노즐이 상기 완드의 스팀 입구와 연통하는 상기 장치 내의 작동 위치로 유지시키도록 배열되는 완드 홀더(wand holder), 상기 스팀 발생기의 작동을 제어하기 위해 상기 스팀 발생기에 작동가능하게 연결되는 컨트롤러, 및 컵 내의 상기 음료의 온도를 감지하기 위한 음료 온도 센서를 포함하고, 상기 음료 온도 센서는 측정된 음료 온도를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러에 공급하기 위해 상기 컨트롤러에 작동가능하게 연결되고, 상기 음료 온도 센서는 적어도 하나의 마이크로폰(microphone)을 포함하고, 상기 컨트롤러에는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 로딩되는, 장치. - 제15항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마이크로폰은 지향성 마이크로폰인, 장치. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 장치는 상기 스팀 발생기와 같은, 상기 장치의 구성요소들에 의해 생성되는 오디오 잡음을 차폐시키기 위한 내부 오디오 차폐물을 포함하는, 장치.
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