KR101512467B1

KR101512467B1 - 다기능 컵 워머

Info

Publication number: KR101512467B1
Application number: KR1020140042759A
Authority: KR
Inventors: 김억기; 신선철
Original assignee: (주)비원테크
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-04-17

Abstract

본 발명은 PC가 연결되지 않는 상황에서도 상용전원이 있는 곳이라면 어디서라도 사용할 수 있는 컵 워머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차나 커피 등 따뜻한 음료를 가정, 사무실이나 커피숍 등에서 마실 때에 컵을 적정온도가 되도록 가열하여 컵의 내용물이 식지 않고 일정한 온도를 유지할 수 있도록 함으로써 음료를 더욱 맛있게 즐길 수 있도록 한 소형 컵 워머에 관한 것이다. 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 고압의 상용 AC전원을 저압의 DC로 전환하는 AC/DC컨버터; (B) ① 상기 AC/DC컨버터와 연결되는 단자, ② 상기 단자와 전기적으로 연결되며 하기 제어부에 의해 제어되는 가열스위치를 가지는 가열부, ③ 외부(사용자)로부터 상기 가열부의 작동버튼 신호를 입력받아 하기 제어부로 전달하는 입력부, ④ 상기 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간이 경과하거나 오프신호가 입력될 때까지 상기 가열스위치를 온시키는 제어부를 포함하는 본체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 컵 워머에 관한 것이다.

Description

다기능 컵 워머{Cup-Warmer with Multifunction}

본 발명은 PC가 연결되지 않는 상황에서도 상용전원이 있는 곳이라면 어디서라도 사용할 수 있는 컵 워머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차나 커피 등 따뜻한 음료를 가정, 사무실이나 커피숍 등에서 마실 때에 컵을 적정온도가 되도록 가열하여 컵의 내용물이 식지 않고 일정한 온도를 유지할 수 있도록 함으로써 음료를 더욱 맛있게 즐길 수 있도록 한 소형 컵 워머에 관한 것이다.

컵 워머(cup warmer)란 본래 커피숍이나 고급 음식점 등에서 커피의 맛과 향을 더욱 좋게 하기 위해서 복수개의 컵을 미리 따뜻하게 가열하는 장치(도 1a 참조)이다. 그러나 본래의 컵 워머는 사용전의 컵을 가열하는 효과는 있지만 서빙된 컵에 담긴 내용물을 비교적 장기간(다 마실 때까지) 보온하는 기능은 없다.

한편, 커피나 차 등('커피' 또는 '커피 등'이라 함)은 적정온도가 유지되어야 더욱 풍미를 느낄 수 있는데, 통상 컵에 일단 담겨지고 나면 점차 식게 되어 커피의 맛을 즐기기 어렵게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래 다양한 컵 보온장치가 제안된 바 있다.

공개특허 10-2002-0063970에는 가열코일이 내장되고 접속단자가 형성된 찻잔과, 이에 대응되는 접속단자를 가지고 있어 컵이 끼움조립되면 컵에 전원을 공급하는 잔받침대 및 받침대를 포함하는 찻잔보온장치(도 1b 참조)가, 공개특허 10-2012-0128307에도 이와 유사한 발열컵이 개시되어 있다. 그러나 이들은 구조가 복잡하고 사용되는 찻잔에 범용성이 없는 단점이 있다.

공개특허 10-2013-0097858는 컵의 상부 개구부에 안착되어 상기 개구부를 폐쇄하는 본체와, 상기 본체의 일 영역에 일부가 외부로 드러나도록 설치되어 빛을 조사하는 조명부와, 상기 본체의 내부에 설치되는 히터와, 상기 조명부 및 히터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 조명 기능이 구비된 컵 워머에 관한 것이다. 그러나 상기 컵 워머는 컵의 위에서 간접적으로 가열하므로 가열효과가 낮고, 컵 워머에 의해 덮혀질 수 있는 크기와 형태의 컵에만 적용될 수 있으며, 일종의 덮개이므로 여러 사람이 사용하기에 비위생적인 측면이 있다.

USB를 이용하여 PC나 노트북에 연결하면 컵 내용물을 보온하여 따뜻한 상태로 마실 수 있도록 한 소위 'USB 컵 워머'(도 1c 참조)가 널리 사용되고 있다. 이러한 1인용 컵 워머는, 저면 내부에 발열체(주로 시멘트 저항)가 밀착되어 있는 금속 플레이트위에 컵을 올려놓고 PC 등에 USB 케이블을 연결하면 (또는 연결하고 전원을 켜면) 상기 시멘트 저항이 발열하면서 컵을 보온하는 방식으로 되어 있다.

그런데 USB에서는 5 V 500 mA의 약한 전력(2.5W)이 공급되므로 이를 통해서 컵을 충분히 보온하기 어려워서, 시판제품의 사양으로는 내용물을 50~60℃로 유지할 수 있다고 하지만 실제로는 내용물 온도가 30℃ 전후밖에 되지 않는다. 특히 컵의 내용물이 많거나 컵이 두툼한 세라믹 제품인 경우나 기온이 낮은 겨울에는 보온효과가 매우 미미하다. 이외에도, 발열이 국부적으로 발생하기 때문에 내용물이 고르게 보온되지 않아 커피를 마실 때 순간적으로 차가왔다가 따뜻해지거나, 따뜻했다가 차가와지는 현상이 발생한다.

또한 상기 제품은 주변에 PC나 노트북이 있어야만 하기 때문에 다양한 상황에서, 예를 들면 커피숍의 각 테이블에서, 사용하기 어려운 단점이 있다.

한편, 최근 커피전문점이 많이 생기면서 커피전문점에서 커피를 마시면서 업무를 보거나 공부/독서를 하거나 웹서핑을 하거나 담화를 즐기는 사람들이 급격히 늘고 있다. 이에 따라 커피전문점에서는 고객을 위해 핸드폰 또는 노트북 충전기를 비치해두고 있는 것이 일반적이다.

공개특허 10-2002-0063970 공개특허 10-2012-0128307 공개특허 10-2013-0097858

본 발명은 컵의 크기와 형태에 관계없이 적용가능하며, 컵에 담겨진 내용물(음료)의 양이 많더라도 충분한 온도로 컵(내용물)을 보온할 수 있는 1인용 컵 워머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 주변에 PC 등이 없어도 상용전원을 이용하여 컵(내용물)을 보온할 수 있는 1인용 컵 워머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 고르게 발열되어 적용된 컵의 내용물을 균일하게 보온할 수 있는 1인용 컵 워머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 사용자의 휴대용 전자기기를 충전하는 보조기능이 있으면서 컵(내용물)을 보온할 수 있는 1인용 컵 워머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 사용자의 휴대용 전자기기 등 휴대물품을 멸균하는 보조기능이 있으면서 컵(내용물)을 보온할 수 있는 1인용 컵 워머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 고압의 상용 AC전원을 저압의 DC로 전환하는 AC/DC컨버터; (B) ① 상기 AC/DC컨버터와 연결되는 단자, ② 상기 단자와 전기적으로 연결되며 하기 제어부에 의해 제어되는 가열스위치를 가지는 가열부, ③ 외부(사용자)로부터 상기 가열부의 작동버튼 신호를 입력받아 하기 제어부로 전달하는 입력부, ④ 상기 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간이 경과하거나 오프신호가 입력될 때까지 상기 가열스위치를 온시키는 제어부를 포함하는 본체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 컵 워머에 관한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 상용전원에 의해 충분한 전력을 공급받아 컵을 가열하므로 컵 자체가 열량을 많이 흡수하거나 컵의 내용물(음료)이 많더라도 적정 온도로 유지된 상태로 마실 수 있으며, 상용전원에 의해 작동되므로, USB 컵 워머와는 달리, PC 등 전자기기가 없는 환경에서도 따뜻한 음료를 즐길 수 있게 된다.

또한 하기에서 기술적 구성을 상세히 설명할 것이지만, 본 발명에 의하면 면상발열체를 적용함으로써 컵을 균일하게 보온하게 되어 음료의 온도차이에 따른 불쾌감을 유발하지 않는 컵 워머를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 컵 워머에 충전기능 및 휴대물품 멸균기능이 부가되어 있어 사용 편의성이 대폭 증대된다.

따라서 본 발명에 의한 컵 워머를 커피숍 등에서 각 테이블마다 배치하여 둘 경우 고객에게 적정온도가 유지된 커피 등을 즐기면서 휴대폰이나 노트북을 충전할 수도 있는 편의성을 제공하므로, 커피숍의 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있다.

도 1a~1c는 각각 종래기술에 의한 컵워머의 사진 및 단면도.
도 2a는 본 발명에 의한 컵 워머의 개념적 구성도.
도 2b, 2c는 본 발명에 의한 컵 워머에서 제어부-가열스위치-가열부-온도센서/온도콘트롤러의 관계를 보여주는 개념적 구성도.
도 3a, 3b는 각각 본 발명에 의한 컵 워머의 또 다른 개념적 구성도.
도 4a~4d는 각각 본 발명에 의한 컵 워머의 제작예 및 사용예 사진.

이하 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

전술하였듯이, 본 발명은 고압의 상용전원을 DC로 전환하는 AC/DC컨버터와 실제 가열기능을 하는 본체로 구성된 컵 워머에 관한 것이다(도 2a 참조).

본 발명에서 상기 AC/DC컨버터는 통상 110~220V인 상용 AC전원을 상기 본체를 작동시키기 위한 저압의 DC전원으로 변환하는 일종의 어댑터이다. 도면에서는 AC/DC컨버터가 본체와 분리형인 것으로 도시하였지만, 일체로 결합되어 있는 것을 배제하는 것은 아니다. 출력 DC전원의 전압과 전류는 가열부의 용량과 특성에 따라 결정할 수 있을 것이나, 하기 실시예에서는 24V, 2.5A인 것으로 설정하였다.

본 발명(제1발명)에서 본체는 AC/DC컨버터와 연결되는 단자(도시 생략), 가열스위치와 가열부, 입력부 및 제어부를 포함하고 있다.

입력부는 사용자의 동작에 따라 작동신호를 입력받는 기능을 한다. 입력부에서 입력받는 방식은 고정온도 작동식과 온도조절 작동식 중 어느 것을 택할 수 있을 것이다. 입력부는 입력받은 작동신호를 제어부로 전달한다. 한편, 본 발명에서 상기 입력부는, 본체의 상부 측에 설치되어 컵이 가열부에 올려지면 이를 감지하는 접촉센서나 무게센서를 가지고 있어 이 센서의 감지결과를 제어부로 전달하는 방식만으로 하거나, 이러한 방식을 추가할 수도 있다.

제어부는 상기 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간동안 또는 오프신호가 입력될 때까지 상기 가열스위치를 온시키는 기능을 한다. 따라서 제어부는 궁극적으로 가열부의 작동여부를 제어하게 되는 것이다. 제어부로는 PLC(programmable logic controller, 프로그램 가능 로직 제어기)나 FPGA(field programmable gate array, 현장 프로그래머블 게이트 어레이), CPU 등 제어용 IC를 채용할 수 있다. 만일 AC/DC컨버터의 출력전원이 제어부의 IC의 작동전원 특성과 다른 경우 별도의 DC/DC 컨버터와 같은 전압조정기(도 2a에서 흐리게 표현)를 추가할 수 있음은 당연하다.

상기 가열부는 DC전원을 공급받아 발열하는 기능을 하는 발열체로서, 본체 상부면에 노출되도록 설치되어 여기에 올려진 컵에 열을 공급한다. 코일히터나 세라믹저항, 세라믹히터, 펠티어 소자 등 다양한 발열소재를 가열부로 채택할 수 있지만 가열부 표면 전면에 걸쳐 고르게 발열하는 면상발열체를 선택하는 것이 바람직하다. 이 경우 면상발열체의 온도를 센싱하여 이를 제어부로 전송하는 온도센서(도 2b 참조), 또는 면상발열체의 온도를 센싱하여 소정온도 이상이면 가열스위치를 오프시키는 온도콘트롤러(도 2c 참조)를 가질 수 있다.

보다 바람직하기로는 유리 또는 세라믹 기판에 불소 함유 산화주석이 코팅된 한 면상발열체(FTO; F-doped SnO₂)를 선택할 수 있다.

또 다른 본 발명(제2발명)에 의하면 상기 제1발명에 의한 컵 워머에 핸드폰 등 휴대용 전자기기의 충전기능 및/또는 상용전원 대신에 PC 등으로부터 전원을 공급받을 수 있는 기능이 추가된다.

이 경우 상기 본체는, ③ 상기 단자와 전기적으로 연결되어 상기 AC/DC컨버터로부터의 전기를 공급받으며, 외부의 전자기기와 연결되는 USB커넥터를 추가로 포함하고 있어 , ⓐ 본체가 상기 AC/DC컨버터를 통해 상용전원과 연결되어 있는 경우 외부의 전자기기를 충전하고, ⓑ 본체가 상용전원과 단절되고 USB커넥터에서 외부 전자기기와 연결되어 있는 경우 외부의 전자기기를 통해 전원을 공급받을 수 있게 된다.

제2발명에서는 AC/DC컨버터로부터 가열부로 공급되는 전원특성과 USB커넥터로 공급되는 전원특성(대부분 5V, 2.5A)이 동일한 것을 예정하고 있지만, 전원특성이 다를 수도 있다. 이 경우 즉, AC/DC컨버터로부터 가열부로 공급되는 전원특성(예를 들면, 24V, 2.5A)과 USB커넥터로 공급되는(또는 전달되는) 전원특성(대부분 5V, 2.5A)이 다를 때에는 AC/DC컨버터와 USB커넥터 사이에 전압조정기를 둘 수 있다(도 3a에는 전압조정기를 도시함). 예를 들면, 상기 전압조정기는 [24V, 2.5A]↔[5V, 2.5A]로 강압하거나 승압하는 DC/DC 컨버터일 수 있다.

본 제2발명에 의하면 컵 워머를 사용하면서 핸드폰이나 노트북과 같은 휴대용 전자기기를 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 상용전원 대신에, PC와 같은 전자기기에 본 발명에 의한 컵 워커를 연결하여 사용할 수도 있다.

또 다른 본 발명(제3발명)에 의하면 상기 제1발명 또는 제2발명에 의한 컵 워머에 핸드폰 등 소형물품을 멸균할 수 있는 기능이 추가된다.

이 경우 상기 본체는, 저면에 소형물품을 수용하는 수용공간과, UV램프를 추가로 가지며 상기 입력부와 제어부는 UV램프의 작동을 제어하는 기능을 추가로 가지게 된다.

상기 수용공간은 본체의 저면 외주연이 하부로 돌출되어 있어 상기 본체를 바닥에 놓았을 때 본체의 저면과 바닥면 사이에 형성되는 공간이다.

제3발명에서, 본체에는 상기 AC/DC컨버터와 전기적으로 연결되며 상기 제어부에 의해 제어되는 UV스위치와, AC/DC컨버터로부터의 DC를 AC로 전환하고 전압과 전류를 변환하는 DC/AC인버터와, 상기 DC/AC인버터의 출력에 의해 작동하는 본체의 저면에 하방향으로 설치되는 UV램프가 추가된다. 여기서 DC/AC인버터는 AC/DC컨버터(예를 들면, 24V, 2.5A) 또는 하기의 전압조정기(예를 들면 5V, 2.5A)로부터의 전원을 UV램프의 작동에 적합한 전원특성(예를 들면, AC 450V, 5mA)으로 변환하는 기능을 한다.

한편, 제3발명에서는 AC/DC컨버터로부터 가열부로 공급되는 전원특성과 USB커넥터로 공급되는 전원특성(대부분 5V, 2.5A)이 동일한 것을 예정하고 있지만, 전원특성이 다를 수도 있다. 이 경우 즉, AC/DC컨버터로부터 가열부로 공급되는 전원특성(예를 들면, 24V, 2.5A)과 DC/AC인버터로 공급되는 전원특성(대부분 5V, 2.5A)이 다를 때에는 AC/DC컨버터와 DC/AC인버터 사이에 전압조정기를 둘 수 있다(도 3b에는 전압조정기를 도시함). 예를 들면, 상기 전압조정기는 [24V, 2.5A]↔[5V, 2.5A]로 강압하거나 승압하는 DC/DC 컨버터일 수 있다.

제3발명에서 상기 입력부는 UV램프 작동버튼을 추가로 포함하고 있어 외부(사용자)로부터의 UV램프 작동버튼 신호를 입력받아 상기 제어부로 전달하는 기능을 추가로 가지게 된다. 상기 제어부는 UV램프 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간이 경과하거나 오프신호가 입력될 때까지 상기 UV스위치를 온시키는 기능을 추가로 가지게 된다. 즉 제어부는 입력부로부터 UV램프 작동버튼 신호가 들어오면 일정시간동안 또는 입력부로부터 UV램프 오프버튼 신호가 있을 때까지 상기 UV램프가 켜져 있도록 제어하는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의한 컵 워머에는 사용자를 위한 상태표시 기능이 부가되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 본체에, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 가열스위치( 및 UV스위치)의 작동여부를 표시하는 표시부를 추가하고, 상기 입력부에 상기 표시부에 가열스위치( 및 UV스위치)의 작동여부를 표시하는 표시수단이 추가되는 것이 바람직하다.

충전기능 및 살균기능이 함께 있는 도 3b에 개념적으로 도시된 구성을 가지는 컵 워머를 제작하였다(도 4a,~4d 참조).

AC/DC컨버터로는, 상용의 AC220V를 +24Vdc/1.5A로 변환하는 아답터를 적용하였다.

가열부 전체 면적에 고른 열 분포도를 가질 수 있도록 소다라임 유리에 FTO 코팅한 발열체를 적용하였는데, 발열체의 구동사양은 다음 표와 같았다. 이때 보호 회로를 추가하고 DC전압 제어를 통해 안정성을 확보하였으며, 온도 가변제어 및 센싱이 가능하게 하여 사용자 편의성을 높였다.

자외선 살균 소독 기능을 위하여 4-100mm 크기이며 다음 표와 같은 구동사양을 가지는 UV-C Lamp를 적용하였다.

도 4c는 본 발명에 의한 컵워머의 저면에 형성된 자외선 살균 소독 기능을 위한 수용공간을 보여주는 사진이며, 도 4d는 상기 수용공간에 핸드폰이 들어간 모습을 보여주는 사진이다. 실제 사용시에는 도 4d에서 상면이 바닥으로 향하게 된다.

제어부는 발열체 전원 On/Off 제어, 발열체 온도 센싱(서미스터 소자 사용), 컵 워머 구동부터 1시간 후 자동 Off, UV 살균 On/Off 제어, UV 모드 구동부터 5분후 자동 Off 기능 등을 가지도록 하였는데, 이때 제어 회로부 구동 전압은 +5Vdc로 하였다.

입력부와 출력부는 각 Mode를 선택하는 버튼과 작동중 LED 표시수단을 채용하였다.

Claims

(A) 고압의 상용 AC전원을 저압의 DC로 전환하는 AC/DC컨버터;
(B) 상기 AC/DC컨버터와 연결되는 단자,
상기 단자와 전기적으로 연결되며 하기 제어부에 의해 제어되는 가열스위치를 가지는 가열부,
외부(사용자)로부터 상기 가열부의 작동버튼 신호를 입력받아 하기 제어부로 전달하는 입력부,
상기 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간이 경과하거나 오프신호가 입력될 때까지 상기 가열스위치를 온시키는 제어부를 포함하는 본체;를 포함하여 구성되며,
상기 본체는,
상기 본체를 바닥에 놓았을 때 본체의 저면과 바닥면 사이에 수용공간이 형성되도록 본체의 저면 외주연이 하부로 돌출되어 있고,
상기 AC/DC컨버터와 전기적으로 연결되며 상기 제어부에 의해 제어되는 UV스위치와, AC/DC컨버터로부터의 DC를 AC로 전환하고 전압과 전류를 변환하는 DC/AC인버터와, 상기 DC/AC인버터의 출력에 의해 작동하는 본체의 저면에 하방향으로 설치되는 UV램프를 추가로 포함하며,
상기 입력부는 UV램프 작동버튼을 추가로 포함하고 있어 외부(사용자)로부터의 UV램프 작동버튼 신호를 입력받아 상기 제어부로 전달하는 기능을 추가로 가지며,
상기 제어부는 UV램프 작동버튼 신호가 온신호일 때 소정의 시간이 경과하거나 오프신호가 입력될 때까지 상기 UV스위치를 온시키는 기능을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컵 워머.
제1항에 있어서,
상기 가열부는
적용되는 컵의 저면과 접하게 되는 면상발열체와,
상기 면상발열체의 온도를 센싱하여 이를 상기 제어부로 전송하는 온도센서 또는 상기 면상발열체의 온도를 센싱하여 소정온도 이상이면 상기 가열스위치를 오프시키는 온도콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 컵 워머.
제2항에 있어서,
상기 면상발열체는 유리 또는 세라믹 기판에 불소 함유 산화주석이 코팅된 것(FTO; F-doped SnO₂)을 특징으로 하는 컵 워머.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는,
상기 단자와 전기적으로 연결되어 상기 AC/DC컨버터로부터의 전기를 공급받으며, 외부의 전자기기와 연결되는 USB커넥터를 추가로 포함하고 있어
본체가 상기 AC/DC컨버터를 통해 상용전원과 연결되어 있는 경우 외부의 전자기기를 충전하고,
본체가 상용전원과 단절되고 USB커넥터에서 외부 전자기기와 연결되어 있는 경우 외부의 전자기기를 통해 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 컵 워머.
삭제
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 가열스위치의 작동여부를 표시하는 표시부를 추가로 포함하고,
상기 표시부는, 상기 가열스위치의 작동여부를 표시하는 표시수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컵 워머.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 가열스위치와 UV스위치의 작동여부를 표시하는 표시부를 추가로 포함하고,
상기 표시부는, 상기 가열스위치와 UV스위치의 작동여부를 표시하는 표시수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컵 워머.