KR0160869B1 - 자동판매기의 물 가열장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PTC 히터를 모터에 연결하여 PTC 히터의 가열과 동시에 모터의 회전이 가능하도록 구성함으로써 대류 현상을 유발하여 온도상승이 빠르며 물의 온도에 따라 PTC 히터의 회전 속도를 다단으로 자동제어할 수 있도록 한 자동판매기의 물 가열장치 및 방법에 관한 것으로, 탱크내의 물을 가열하기 위한 것으로 탱크에 회전가능하게 설치된 PTC 히터와, 상기 탱크내의 물의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 온도감지부에 감지된 온도와 비교할 수 있도록 기준 데이터가 미리 저장된 기억부와, 상기 온도감지부로부터 감지된 온도와 상기 기억부에 저장된 기준 데이터를 비교하여 온도 변화에 따른 다단의 제어 신호중 하나의 제어 신호를 선택적으로 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력되는 제어신호에 따른 가동신호를 출력하여 PTC 히터를 가동시키기 위한 PTC 히터 가동부로 이루어진 것이다.

Description

자동판매기의 물 가열장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 따른 자동판매기의 물 가열장치를 나타낸 블록 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 가열장치에서 PTC 히터를 나타낸 단면 구조도.

제3도는 본 발명에 따른 자동판매기의 물 가열방법을 설명하기 위한 플로우챠트(Flow chart).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 온도감지부 2 : 기준데이터 기억부

3 : 제어부 4 : PTC히터 가동부

10 : PCT 히터 11 : 하우징

12 : 방열판 13 : PTC 소자

14 : 절연분말 15 : 방열핀

본 발명은 자동 판매기의 물 가열장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 모터에 연결하여 PTC 히터의 가열과 동시에 모터의 회전이 가능하도록 구성함으로써, 대류 현상을 유발하여 온도 상승이 빠르며 물의 온도에 따라 PTC 히터의 회전속도를 다단으로 자동 제어할 수 있도록 한 자동 판매기의 물 가열장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 커피등의 자동 판매기에는 물의 온도를 높이기 위한 가열 장치가 구비되어 있고, 가열수단으로 통상 시스히터(Sheath Heater)를 사용하고 있다. 이러한 시스히터를 사용하는 가열 장치는 탱크 내에 저장된 물의 온도를 감지하는 온도센서와, 다수의 물 인입 및 배출 파이프와, 수위조절영 상, 하한 스위치와 프로우터(뜨개)와, 가열수단인 시스히터등으로 구성되어 있다.

상기 시스히터는 내부에 가열부인 히팅 와이어와, 열 전달을 위한 냉각핀과, 단락방지를 위한 절연필터와, 전원 연결을 위한 리드 와이어와, 외부 케이스 등으로 구성되어 있다.

따라서, 온도센서가 탱크내의 물의 온도를 검지하여 적정온도 영역 이하일 때, 시스히터를 작동시켜 물의 온도를 서서히 상승시키게 되고, 물의 온도가 적정온도 영역보다 높아지게 되면, 제어회로에 의해 스위치가 오프(OFF)되어 전류를 차단함으로써 시스히터의 작동을 중지시켜 온도 상승을 막도록 된 것이다.

그러나, 이러한 시스히터를 사용하는 가열 장치는 물을 가열하는 속도가 매우 느려 성능이 좋지 못하여, 많은 전력을 소비하는 것에 비하여 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 가열 장치를 구성하는 부품이 많으며, 과열로 인한 위험성이 높은 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 회전 가능한 PTC 히터를 개발하여 이를 장착함으로써 가열 효율을 극대화 시킴과 동시에 가열 장치를 자동적으로 구동시킬 수 있도록 한 자동판매기의 물 가열 장치 가열 방법을 제공하는 데 잇다.

상기의 목적은 탱크내의 물을 가열하기 위한 것으로 탱크에 회전가능하게 설치된 PTC 히터와, 상기 탱크내의 물의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 상기 온도 감지부에서 감지된 온도와 비교할 수 있도록 기준 데이터가 미리 저장된 기억부와, 상기 온도 감지부로부터 감지된 온도와 상기 기억부에 저장된 기준 데이터를 비교하여 온도 변화에 따른 다단의 제어신호를 선택적으로 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력되는 제어 신호에 따른 가동 신호를 출력하여 PTC 히터를 가동시키기 위한 PTC 히터 가동부를 포함하여 되는 자동판매기의 물 가열장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 본 발명은 온도 감지부로 탱크내의 물의 온도를 감지하는 단계와, 온도 감지부에서 감지된 온도와 기억부에 미리 저장된 기준 데이터를 제어부가 비교하여 온도변화에 따른 다단의 제어 신호중 하나의 제어신호를 선택적으로 출력하는 단계와, 상기 제어신호에 따라 PTC 히터가 가동신호를 출력하여 탱크에 설치된 PTC 히터를 가동시킴과 동시에 PTC 히터의 회전 속도를 가동 신호에 대응하여 제어하는 단계를 포함하여 되는 자동 판매기의 물 가열방법에 의해 달성 될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 자동판매기의 물 가열 장치 및 가열방법을 첨부도면에 의하여 상세하게 설명한다. 제1도는 본 발명에 따른 가열장치의 블록구성도로서, 가열장치는 자동판매기의 탱크내에 저장된 물의 온도를 감지하기 위한 온도감지부(1)와, 물의 적정온도 영역을 기준 데이터로서 미리 저장한 기억부(2)를 구비한다.

이 때, 상기 온도감지부(1)는 물의 온도 상승에 따라 저항값이 감소하는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 써미스터(Thermistor)를 사용하여 저항값 변화에 의하여 온도를 검출한다.

또한, 본 발명은 상기 온도감지부(1)에서 검출된 물의 온도와 기억부(2)에 미리 저장된 기준 데이터를 비교하는 제어부(3)를 구비한다. 상기 제어부(3)는 온도 감지부(1)에서 출력된 데이터와 기억부(2)의 기준 데이터를 비교하여 탱크내의 물의 온도 변화를 산출하고, 온도 변화에 따른 제어신호를 단계적으로 출력한다.

상기 제어부(3)의 제어신호는 물의 온도변화의 크기에 따라 적어도 2단 이상의 제어신호로 구분되고, 본 실시예에서는 한정하는 것은 아니지만, 이해하기 쉽도록 상기 제어신호를 3단으로 하여 설명한다. 즉 제어부(3)는 온도 감지부(1)에 의해 출력된 데이터와 기억부(2)의 기준 데이터를 비교하여 온도 감지부(2)에서 검출된 온도가 기준 데이터의 온도보다 낮게 되면, 낮은 정도에 따라 1단 내지 3단으로 차이를 두어 이중 어느 하나의 제어 신호를 출력하게 된다.

예를 들어, 3단이 출력되면, 후술하는 PTC 히터가 가동됨과 동시에 PTC 히터를 가장 빠른 속도로 회전시켜 물이 급속히 가열되게 하고, 1단이 출력되면, PTC 히터가 가열됨과 동시에 가장 느린 속도로 회전되어 물을 서서히 가열시키게 되며, 2단은 1단과 3단의 중간 정도이다.

그리고, 본 발명은 상기 PTC 히터(10)와, 이 PTC 히터(10)를 가동시키기 위한 PCT히터 가동부(4)를 구비한다. PTC히터(10)는 제2도에 도시된 바와 같이 외부 하우징(11)을 구비하고, 이 하우징(11) 내에 설치된 원형의 방열판(12) 사이에 일정한 간격을 두어 부착된 복수개의 디스크형 PTC소자(13)를 구비한다. 상기 하우징(11)과 PTC 소자(13)의 사이에는 MgO 나 AIN 등의 세라믹 절연분말(14)을 충진 하여 외부로의 열전도를 용이하게 하며, PTC 소자(13)에는 단자 (+)(-)를 접속시켜 전류를 공급받아 구동할 수 있도록 한다.

또한 상기 PTC 소자(13)와 방열판(12)의 접착은 에폭시나 폴리이미드계의 전기 전도성 접착제를 사용하여 접착시키는 것이 바람직하고, 방열특성을 향상시키기 위하여 방열판(12)과 외부 하우징(11)의 표면에 방열핀(15a)(15b)을 형성하는 것이 좋으며, 방열핀(15a)(15b)의 접착은 역시 에폭시나 폴리이미드계의 전기전도성 접착제를 사용하여 접착시키는 것이 좋다.

상기 PTC 히터 가동부(4)는 제어부(3)로부터 제어신호를 받아 PTC 히터(10)를 가동시키는 것으로, PTC히터(10)를 구동시킴과 동시에 회전시킬 수 있도록 모터(도시안됨)가 구비되어 있고, 상기 PTC 회로(10)의 전극(+)(-)과 안정하게 연결되어 있다. 따라서, 제어부(3)로부터 1단 내지 3단 제어신호 중 어느 하나의 제어신호를 받게되면, 이에 따른 1단 내지 3단 가동신호 중 어느 하나의 가동 신호를 PTC 히터(10)로 출력하게 되고, 이로 인해 PTC 히터(10)는 가동되어 가열됨과 동시에 모터에 의해 회전하도록 구성되어 있다.

이러한 가열 장치의 동작 및 가열 방법을 제3도에 도시한 플로우챠트에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 자동자판기를 구동시키게 되면, 먼저 온도 감지부(1)가 탱크내의 물의 온도를 감지하여 제어부(3)로 데이터로서 출력하게 된다. 제어부(3)는 이 출력 데이터와 기억부(2)에 이미 저장된 기준 데이터와 비교하여 차이값이 크게 되면, 3단 제어신호를 발생하여 PTC 히터 가동부(4)로 출력하게 되고, PTC히터 가동부(4)는 이에 따른 3단 가동신호를 출력하여 PTC 히터(10)를 가동시키게 된다.

또한, 제어부(3)가 지속적으로 출력 데이터와 기준 데이터를 비교하여 차이값이 작아지게 되면, 2단 제어신호를 발생하여 PTC 히터 가동부(4)로 출력하게 되고, PTC 히터 가동부(4)는 이에 따른 2단 가동신호를 출력하여 PTC 히터(10)를 가동시키게 되며, 제어부(3)가 계속해서 출력 데이터와 기준 데이터를 비교하여 차이값이 아주 작아지게 되면, 1단 제어신호를 발생하여 PTC 히터 가동부(4)로 출력하게 되고, PTC 히터 가동부(4)는 이에 따른 1단 가동 신호를 출력하여 PTC 히터(10)를 가동시키게 된다.

이로써 PTC 히터(10)가 PTC 히터 가동부(4)에 의해 가동되면, 단자(+)(-)를 통하여 PTC 소자(13)로 전류가 공급되어 발열하게 되고, 이 열은 방열핀(15a)(15b)을 통해 방출되어 탱크 내의 물을 가열하게 되는 것이다.

이 때, PTC히터(10)는 PTC 히터 가동부(4)에 구비된 모터에 의해 회전하는 것으로, PTC 히터(10)를 가열과 동시에 회전시킴으로써 물 탱크 내부의 물의 대류 현상을 촉진시켜 급속한 가열이 가능하고, 3단 가동신호가 출력된 경우 가장 빠른 속도로 회전하며, 2단, 1단 일수록 회전 속도가 줄어 물의 가열 시간을 단계적으로 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 연속적인 신호흐름에 의해 탱크내의 물의 온도가 적정온도 영역을 초과하면, 상기 PTC 히터(10)의 PTC 소자(13)는 정온 발열체이며, 자기제어기능, 즉 온도가 소정치 이상으로 높아지면, 저항이 급격히 상승하여 부도체가 되므로, 전류의 공급이 차단되는 것이고, 이로써 더 이상 가열되지 않는다. 따라서 물의 온도차이에 따라 1단 내지 3단의 가동 신호를 출력하게 되고, 소정의 온도에서 전류가 자동적으로 차단됨으로써 상기 PTC 히터의 회전속도 및 물의 온도를 자동 제어할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자동 판매기의 물 가열 장치 및 방법에 의하면, PTC 히터를 가열함과 동시에 회전시킴으로써 물의 대류현상을 촉진시켜 급속한 가열이 가능하게 되는 것이고, PTC 히터의 회전속도를 물의 온도차이에 따라 다단계로 자동 조절함으로써 효율이 향상된다. 또한 PTC 히터의 구성 요소인 PTC 소자는 정온 발열체이고, 자기 제어기능이 있으므로 정상작동 온도에서는 전도체이나 과전류 인입 등으로 인한 과열시 상전이(相轉移)에 의해 저항값이 급격히 증가하여 전류를 차단함으로써 소손(燒損)을 방지하고 수명을 반 영구화할 수 잇는 산업상 유용한 발명인 것이다.

Claims (8)

1. 탱크내의 물을 가열하기 위한 것으로 탱크에 회전 가능하게 설치된 PTC 히터와, 상기 탱크내의 물의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 온도감지부에서 감지된 온도와 비교할 수 있도록 기준 데이터가 미리 저장된 기억부와, 상기 온도 감지부로부터 감지된 온도와 상기 기억부에 저장된 기준 데이터를 비교하여 온도변화에 따른 다단의 제어신호 중 하나의 제어신호를 선택적으로 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력되는 제어 신호에 따른 가동 신호를 출력하여 PTC 히터를 가동시키기 위한 PTC 히터 가동부를 포함하여 되는 자동판매기의 물 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도감지부는 온도 상승에 따라 저항값이 감소하는 NTC 써 미스터로 되는 자동 판매기의 물 가열 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 PTC 히터 가동부는 PTC 히터를 가열과 동시에 1단 내지 3단의 변속으로 회전시키는 모터를 구비한 자동판매기의 물 가열 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 PTC 히터는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치된 상, 하의 원형 방열판과, 상기 방열판 사이에 설치되고 정온 발열체인 PTC 소자와, 상기 하우징과 PTC 소자 사이에 충진된 절연분말로 이루어지는 자동판매기의 물 가열장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 방열판과 하우징의 표면에 설치되어 방열특성을 높이는 방열핀을 더 포함하여 되는 자동판매기의 물 가열장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 절연분말은 외부와의 열 전도가 용이하도록 MgO 또는 AIN 중 어느 하나의 분말을 사용하는 자동판매기의 물 가열장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 PTC 소자와 방열판, 방열판과 방열핀, 하우징과 방열핀은 열 전도성이 우수한 에폭시나 폴리이미드계의 전기 전도성 접착제를 사용하여 접착하는 자동 판매기의 물 가열장치.
8. 온도 감지부로 탱크내의 물의 온도를 감지하는 단계와, 온도 감지부에서 감지된 온도와 기억부에 미리 저장된 기준 데이터를 제어부가 비교하여 온도변화에 따른 다단의 제어신호 중 하나의 제어신호를 선택적으로 출력하는 단계와, 상기 제어신호에 따라 PTC 히터가 가동신호를 출력하여 탱크에 설치된 PTC를 가동시킴과 동시에 PTC 히터의 회전속도를 가동 신호에 대응하여 제어하는 단계를 포함하여 되는 자동 판매기의 물 가열방법.