KR101928699B1 - 자동 급수전 개폐 모듈 - Google Patents

Abstract

자동 급수전 개폐 모듈 및 이를 구비한 자동 워터 디스펜싱 장치가 개시된다. 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈은 상부가 개방된 급수전 꼭지부, 상기 급수전 꼭지부의 개방된 상부를 덮는 급수전 덮개부, 액체가 공급되도록 하는 통로인 급수관 연결부, 및 상기 급수전 꼭지와 상기 급수전 덮개부 사이에 마련되어 상기 급수관 연결부의 통로를 개방하거나 폐쇄하도록 구성된 급수관 통로 개폐용 마개를 포함하는 급수전; 상부 핸들 유닛과 하부 핸들 유닛을 포함하고, 상기 하부 핸들 유닛이 상기 급수관 통로 개폐용 마개와 결합되어 동작하도록 구성된 급수전 핸들; 및 상기 서보모터의 회전축과 평행하게 결합되어, 상기 서보모터의 동작시 상기 서보모터의 회전축과 함께 회전하도록 구성된 연결부;를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 급수전 핸들의 소정 영역과 접촉하도록 구성된 나선형 캠을 포함하고, 상기 서보모터의 구동시 상기 나선형 캠이 회전하여, 상기 나선형 캠과 접촉된 상기 급수전 핸들을 상하 방향으로 수직 이동시키고, 이에 의해 상기 급수전 핸들에 결합된 급수관 통로 개폐용 마개가 수축하거나 복원되어 상기 급수전이 개폐된다.

Description

자동 급수전 개폐 모듈 {An automatic faucet-switching module}

본 발명은 자동 급수전 개폐 모듈에 관한 것으로, 기존에 솔레노이드 전자밸브를 이용한 급수전 개폐방식의 단점인 낮은 유량성능을 개선한 서보모터 구동에 의한 기계적 메커니즘 방식의 자동 급수전 개폐 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 워터 디스펜서를 사용하여 일정량의 물을 받아야 하는 경우가 가장 많은 업종 중 하나는 커피전문점일 것이다. 최근 수 년 동안 커피전문점의 수는 매년 50% 이상 급증하고 있으나, 점포당 매출액은 하향 안정화되고 있다. 즉, 커피를 마시는 사람의 수가 증가하는 속도보다 커피를 파는 사람의 수가 훨씬 빠르게 증가한 셈이다.

또한, 매년 임대료, 인건비 등의 고정비는 8~10% 증가하는데 반하여, 매출증가율은 고정비 증가율에 미치지 못하는 점포가 대부분이다. 이러한 상황에서, 대부분의 커피전문점은 수동 워터 디스펜서를 사용하고 있는데, 수동 워터 디스펜서를 사용하면, 사용자는 물을 받는 것을 직접 지켜보면서 물을 받거나, 물이 다 받어질 시간에 맞춰 돌아와서 밸브를 잠궈야 한다.

커피전문점은 컵에 일정량의 물을 받는 일이 많은 업종이므로, 이러한 작업형태는 버려지는 시간이 많기 때문에 업주는 이 버려지는 시간을 인력 충원으로 대응하고 있는 실정이다.

일부 점포의 경우 개업시 비용을 충분히 들여 자동 워터 디스펜서를 구비하는 경우도 있지만, 프랜차이즈를 포함하여 대부분의 업체가 저렴한 비용으로 창업하고자 하는 마음에 자동 워터 디스펜서의 절반 가격인 수동 워터 디스펜서로 영업을 시작하며, 영업 도중에 자동 워터 디스펜서로 교체를 시도하기도 하지만, 비용이나 재설치의 번거로움 등의 문제로 교체 시도를 포기하는 경우가 많다.

현재 시중에 판매되는 자동 워터 디스펜서가 커피전문점 등에서 사용률이 떨어지는 이유 중 다른 중요한 하나는 단위 시간당 급수량이 수동 워터 디스펜서에 비해 매우 낮아 물을 받는 시간이 오래 걸린다는 점이다. 이는 근본적으로 기존의 자동 워터 디스펜서가 솔레노이드 밸브로 급수전을 개폐하는 방식을 사용하는데 기인한다고 할 수 있다.

즉, 기존의 자동 워터 디스펜서는 솔레노이드 밸브를 사용하는데, 급수전을 완전히 개폐시키기 위한 방안으로서 최대한 작은 구경을 갖는 솔레이노이드 밸브를 사용하여 물탱크와 토출구 간의 차압을 강제적으로 생성하고 있다. 이와 같이 작은 구경의 솔레노이드 밸브를 사용함으로 인해, 기존의 자동 워터 디스펜서는 기존의 수동 워터 디스펜서에 비해 유량 성능이 낮아 급수 시간이 오래 걸리게 된다.

급수 시간이 오래 걸리는 점은 커피전문점에 있어서 생산성 저하 요인이 될 뿐만 아니라, 영업피크타임에 음료 제공시간이 길어져 해당 점포를 이용하는 소비자의 만족도를 떨어뜨리고, 이는 해당 점포의 매출 감소 요인이 될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 자동 워터 디스펜서에서 솔레노이드 밸브를 사용하여 급수전을 개폐하는 방식 대신에, 서보모터를 이용한 기계적 메커니즘을 이용하여 급수전을 개폐할 수 있도록 한 자동 급수전 개폐 모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈은 서보모터;상부가 개방된 급수전 꼭지부, 상기 급수전 꼭지부의 개방된 상부를 덮는 급수전 덮개부, 액체가 공급되도록 하는 통로인 급수관 연결부, 및 상기 급수전 꼭지와 상기 급수전 덮개부 사이에 마련되는 급수전 개폐용 마개를 포함하는 급수전; 상부 핸들 유닛과 하부 핸들 유닛을 포함하고, 상기 하부 핸들 유닛이 상기 급수전 개폐용 마개와 결합되어 동작하도록 구성된 급수전 핸들; 및 상기 서보모터의 회전축과 평행하게 결합되어, 상기 서보모터의 동작시 상기 서보모터의 회전축과 함께 회전하도록 구성된 연결부;를 포함한다.

상기 연결부는, 상기 급수전 핸들의 상기 상부 핸들 유닛의 소정 영역과 접촉하도록 구성된 나선형 캠을 포함하고, 상기 서보모터의 구동시 상기 나선형 캠이 회전하여 상기 급수전 핸들을 수직 이동시키고, 이에 의해 상기 급수전 핸들의 상기 하부 핸들 유닛에 결합된 상기 급수전 개폐용 마개가 수축하거나 복원되어 상기 급수전이 개폐된다.

상기 상부 핸들 유닛은, 상판, 바닥판, 및 상기 상판과 상기 바닥판 사이를 수직으로 연장시키는 측벽을 포함하고, 상기 연결부는, 상기 상부 핸들 유닛의 상기 상판, 상기 바닥판 및 상기 측벽이 형성하는 공간을 관통하여 배치되도록 구성된다.

상기 연결부는, 복수의 제1, 제2 회전판;을 더 포함하고, 상기 나선형 캠은 상기 복수의 제1, 제2 회전판 각각의 내측면으로부터 연장되어 형성되어 서로 마주보는 한 쌍을 구성한다.

상기 나선형 캠은, 상기 상부 핸들 유닛의 상기 상판의 하면과 접촉하도록 구성된다.

급수 동작이 실행되기 전인 급수전 완전 폐쇄 상태에서, 상기 상부 핸들 유닛은 상기 급수전 덮개부의 최상면 위에 배치되고, 상기 하부 핸들 유닛은 상기 급수전 덮개부의 최상면 아래에 배치되도록 구성된다.,

상기 서보모터 구동에 의해 급수 동작이 실행되면, 상기 급수전 덮개부에 형성된 관통 홀을 통하여, 상기 하부 핸들 유닛의 적어도 일부가 상기 급수전 덮개부의 최상면 위로 이동하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 자동 워터 디스펜서에서 솔레노이드 밸브를 사용하여 급수전을 개폐하는 방식 대신에, 서보모터를 이용한 기계적 메커니즘을 이용하여 급수전을 자동으로 개폐할 수 있도록 하여, 유량 성능을 높여 급수시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연결부 캠축과 서보모터 회전축이 평행하게 배치되는 구조를 통해, 서보모터의 회전축과 급수전 핸들 간의 거리를 최소화함으로써 서보모터에 걸리는 부하를 줄여 제품의 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 서보모터와 연결부를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 연결부의 정면도,
도 4는 도 1의 급수전 핸들을 도시한 도면,
도 5는 급수전의 구성 요소를 도시한 도면,
도 6은 급수전 핸들, 급수전 덮개부, 스프링, 및 급수관 통로 개폐 마개의 결합 구조를 도시한 도면,
도 7은 도 3의 A지점에서 좌측 방향으로 바라본 나선형 캠의 형상을 설명하기 위한 도면,
도 8은 나선형 캠의 회전에 의해 급수전 핸들이 상방향으로 밀어올려지는 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 동작을 설명하기 위한 도면,
도 10은 사용자 조작키를 연결부에 연결한 후 조작하여 비상 상황에 대처하는 예를 도시한 도면,
도 11은 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈이 프레임에 장착된 상태를 도시한 도면이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 서보모터와 연결부를 도시한 도면, 도 3은 도 2의 연결부의 정면도이다.

도 1을 참조하면, 자동 급수전 개페 모듈(100)은 서보모터(10), 연결부(20), 급수전 핸들(30), 급수전(40)을 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 서보모터(10)는 자동 워터 디스펜싱 장치에 마련된 마이크로컨트롤러(미도시)로부터 케이블을 통해 전기적 제어신호를 인가받아 구동하며, 이에 의해 서보모터(10)의 회전축(5)이 회전 운동을 하게 된다.

본 실시예에서, 급수전 개방 동작시 서보모터(10)의 회전축(5)은 반시계 방향으로 회전 운동하며, 급수전 폐쇄 동작시 서보모터(10)의 회전축(5)은 시계 방향으로 회전 운동하도록 구현된다.

본 실시예에서, 서보모터(10)의 회전축(5)은 연결부(20)와 기어 결합하기 위한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지 않았지만, 서보모터(10)에는 상기 케이블을 서보모터(10)와 전기적으로 접속시키기 위한 케이블 수용부(미도시)가 마련된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 연결부(20)는 수용부(21), 복수의 제1, 제2 회전판(23a, 23b), 제1, 제2 회전판 각각(23a, 23b)의 내측면에 형성된 한 쌍의 나선형 캠(25), 한 쌍의 나선형 캠(25)을 연결하는 캠축(27), 서보 모터(10)의 고장 등의 비정상적 상황에서 사용자가 수작업으로 급수전을 개폐하기 위한 사용자 조작부(29)를 포함한다.

본 명세서 상에서는 설명의 편의를 위하여 연결부(20)를 구성하는 구성요소들을 각각 설명하였지만, 본 실시예에서, 연결부(20)는 사출 성형 과정을 통하여 하나의 단일한 형태로 이루어지도록 구현된다.

본 실시예에서, 수용부(21)는 서보모터(10)의 회전축(5)을 수용하여 상기 회전축(5)과 기어 결합하도록 제1 회전판(23a)의 외측면 중앙 부분에 마련된다. 본 실시예에서, 상기 수용부(21)는 서보모터(10)의 회전축(5)과 기어 결합하여 맞물리는 형태로 구현되어 있으나, 상기 수용부(21)의 구현 형태는 이에 한정되지 않는다. 회전축(5)의 구성 형태에 따라 달라질 수 있고, 서보모터(10)의 회전축(5)과 결합하여, 상기 회전축(5)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 운동시, 상기 회전축과 맞물려 상기 회전축(5)과 동일한 방향으로 연결부(20) 전체가 함께 회전 운동할 수 있도록 하는 기능을 하면 어떤 형태로 구현되어도 무방하다.

본 실시예에서, 한 쌍의 나선형 캠(25)은 제1 회전판(23a)과 제2 회전판(23b)의 내측면에 각각 마련된다. 보다 구체적으로 제1 나선형 캠(25a)은 제1 회전판(23a)으로부터 연장되어 형성되고, 제2 나선형 캠(25b)은 제2 회전판(23b)으로부터 연장되어 형성된다.

본 실시예에서, 한 쌍의 나선형 캠(25)은 급수전 핸들(30)과 직접적으로 접촉(도 1 참조)하여, 서보모터(10) 구동에 의해 급수전 핸들(30)을 밀어올려 실질적으로 급수전(40)을 개방시키는 기능을 한다. 나선형 캠(25)과 급수전 핸들(30)의 연결 구조 및 이들 간의 연결 구조에 의해 급수전(40)이 개방되는 동작에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에서, 사용자 조작부(29)는 제2 회전판(23b)의 외측면으로부터 연장되어 형성되고, 비상 동작 회전축(29a)과 비상 동작시 사용자가 수작업으로 연결부(20)를 강제적으로 회전시키기 위한 비상키(60, 도 10 참조)가 끼어져 들어가도록 슬릿이 형성된 비상키 삽입부(29b)를 포함한다.

본 실시예에 의하면, 연결부(20)의 캠축(27)과 서보모터(10)의 회전축(5)이 평행하게 배치되는 구조를 통해, 서보모터(10)의 회전축(5)과 급수전 핸들(30) 간의 거리를 최소화함으로써 서보모터(10)에 걸리는 부하를 줄여 제품의 수명을 증가시킬 수 있다.

본 실시예에서는 한 쌍의 나선형 캠이 제1 회전판 및 제2 회전판의 내측면으로부터 연장되어 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 일부 다른 실시예들에서, 한 쌍의 나선형 캠은 제1 회전판과 제2 회전판으로부터 이격되어 형성된다. 이러한 실시예들에서는, 한 쌍의 나선형 캠과 제1 회전판 및 제2 회전판의 사이를 각각 연결하도록 캠축이 구현된다.

도 4는 도 1의 급수전 핸들을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서, 급수전 핸들(30)은 상부 핸들 유닛(32)과 하부 핸들 유닛(34)을 포함한다. 도 1에서는, 하부 핸들 유닛이 급수전(40) 내부에 수용되어 도면상에 도시되지 않은 것에 유의해야 한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에서, 초기 상태, 즉 급수전이 완전 닫힌 상태에서, 상부 핸들 유닛(32)은 급수전(40) 위쪽에 배치되며, 하부 핸들 유닛(34)은 급수전(40) 내부에 배치되며, 상부 핸들 유닛(32)과 하부 핸들 유닛(34)은 나사결합 등의 방식으로 결합될 수 있다.

본 실시예에서, 상부 핸들 유닛(32)은 바닥판(32a), 측벽(32b), 상판(32c)으로 이루어지며, 도면에 도시된 바와 같이 ‘

’와 유사한 형상을 갖는다. 바닥판(32a)에는 하부 핸들 유닛(34)과 상부 핸들 유닛(32)을 나사결합하여 고정시키기 위한 홀이 형성되어 있고, 상판(32c)에는 나사결합시키기 위한 도구인 드라이버 등이 통과할 수 있도록 하기 위한 홀이 형성된다.

본 실시예에서, 측벽(32b)은 바닥판(32a)과 상판(32c)의 소정 단부 영역에서 상기 바닥판(32a)과 상판(32c)을 연결하도록 바닥판(32a)과 상판(32c)에 수직 방향으로 형성된다.

본 실시예에서, 상부 핸들 유닛(32)의 바닥판(32a), 측벽(32b), 상판(32c)이 형성하는 개방된 공간 즉, 바닥판(32a)과 상판(32c) 사이에는 연결부(20)의 한 쌍의 나선형 캠(25)과 캡축(27)이 배치된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 나선형 캠(24)은 상부 핸들 유닛(32)의 상판(32c) 하면과 직접적으로 접촉하도록 배치된다. 또한, 본 실시예에서, 제1 회전판(23a) 및 제2 회전판(23b)의 각각의 내측면은 상부 핸들 유닛(32)의 상판(32c) 측면부와 직접적으로 접촉하지 않도록 배치된다.

또한, 본 실시예에서 제1 회전판(23a)과 제2 회전판(23b)은 급수전 덮개부(44)의 상면과 직접적으로 접촉하지 않는다. 이는 제1 회전판(23a)과 제2 회전판(23b)이 급수전 덮개부(44) 상면과 직접적으로 접촉하여 마찰을 일으키지 않도록 하기 위함이다.

본 실시예에서, 하부 핸들 유닛(34)은 상판(34a), 상판(34a) 하면으로부터 연장되어 형성된 측벽부(34b), 측벽부(34b) 하면에 형성된 원형의 중간판(34c), 중간판(34c) 하면으로부터 연장되어 형성된 삽입 돌출부(34d)를 포함한다.

본 실시예에서, 하부 핸들 유닛(34)의 상판(34a)에는 상부 핸들 유닛(32)과의 나사 결합을 위해 나사 등을 수용하기 위한 나사 수용부가 형성된다.

본 실시예에서, 하부 핸들 유닛(34)의 측벽부(34b)는 내부에 소정 공간이 형성된 기둥 구조를 갖는다. 또한, 이와 달리, 일부 다른 실시예에서, 측벽부(34b)는 내부가 채워진 중실형 구조로 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 중간판(34c)은 후술하는 스프링(50, 도 6 참조)이 놓여지는 스프링 받침판으로서의 역할을 한다. 삽입 돌출부(34d)는 중간판(34c) 하면으로부터 연장되어 형성되며, 버섯을 뒤집어 놓은 형상으로 구현될 수 있다. 삽입 돌출부(34)는 후술하는 탄성력있는 실리콘 재질의 급수전 개폐용 마개(48)에 마련된 원형 홈(도 6 참조)에 삽입 장착된다.

이에 의해, 급수전 핸들(30)이 상하로 이동함에 따라, 급수전 개폐용 마개(48)가 상방향으로 수축되거나 원래 형태로 복원됨으로써, 급수전(40)을 개폐할 수 있게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 좀 더 상세히 기술하기로 한다.

또한, 본 실시예에서는, 상부 핸들 유닛(32)과 하부 핸들 유닛(34)의 나사 결합 등을 통하여 결합되는 구조로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 일부 다른 실시예들에서, 상부 핸들 유닛(32)과 하부 핸들 유닛(34)은 일체의 단일한 구조로 형성될 수 있다.

도 5는 급수전의 구성 요소를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급수전 핸들, 급수전, 스프링, 및 급수관 통로 개폐 마개의 결합 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 급수전(40)은 상부가 개방된 급수전 꼭지부(42), 급수전 꼭지부(24)의 개방된 상부를 덮는 급수전 덮개부(44), 물이 급수전 내부로 공급되도록 하는 통로인 급수관 연결부(46), 급수전 개폐용 마개(48)를 포함한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서 스프링(50)은 하부 핸들 유닛(34)의 중간판(34c) 상면에 배치되어 측벽부(34b)를 둘러싸고 급수전 덮개부(44) 하면과 접촉하도록 배치된다.

본 실시예에서, 초기 상태 즉, 급수전(40)이 완전 닫힌 상태에서, 급수전 덮개부(44)에 의해 상부 핸들 유닛(32)은 급수전(40) 위에 배치되고, 하부 핸들 유닛(34)은 급수전(40)의 아래 즉, 급수전 덮개부(44)와 급수전 꼭지부(42)가 형성하는 공간 내에 배치되게 되며, 상부 핸들 유닛(32)과 하부 핸들 유닛(34)은 나사 결합을 통해 접속되게 된다.

또한, 본 실시예에서 급수전 덮개부(44)에는 급수전 핸들(30)의 하부 핸들 유닛(34)의 상판(34a) 및 측벽부(34b)가 상하로 이동할 수 있도록 하기 위한 관통 홀이 형성된다.

따라서, 서보모터(10) 동작에 의해 상부 핸들 유닛(32)이 나선형 캠(25)에 의해 상방향으로 밀어올려질 때, 상부 핸들 유닛(32)에 결합된 하부 핸들 유닛(34)의 상판(34a) 및 측벽부(34b)가 관통 홀을 통하여 급수전 덮개부(44) 위쪽으로 이동하게 된다.

본 실시예에서, 급수전 개폐용 마개(48)는 실리콘 재질의 탄성력이 있는 소재로 구현된다. 급수전 개폐용 마개(48) 내부에는 하부 핸들 유닛(34)의 삽입 돌출부(34d)가 삽입되어 수용되기 위한 원형의 홈이 형성되어 있다.

급수전 개폐용 마개(48)의 최상면은 급수전 덮개부(44)의 하면과 접촉되며, 급수관 통로 개폐용 마개(48)는 전체적으로 하부 핸들 유닛(34)과 스프링(50)을 덮어주는 구조로 형성된다. 이러한 구조에 의해, 급수전 개폐용 마개(48)는 그 내부에 배치된 하부 핸들 유닛(34)과 스프링(50)에 물이 침투하는 것을 방지하는 역할도 수행한다.

스프링(50)은 그 자체의 장력에 의해 급수전(40)이 닫힌 상태를 유지하도록 하는 기능을 하며, 후술하는 바와 같이 서보모터(10) 동작에 의해 하부 핸들 유닛(34)이 급수전 덮개부(44) 위로 이동할 때 스프링(50)은 수축하게 되고, 하부 핸들 유닛(34)이 다시 급수전 덮개부(44) 아래로 이동함에 따라 스프링(50)은 수축 상태에서 원래 상태로 복원하게 된다.

상술한 바와 같이, 하부 핸들 유닛(34)의 삽입 돌출부(34d)가 급수전 개폐용 마개(48) 내부에 형성된 원형의 홈에 삽입되어 수용됨에 따라, 급수전 개폐용 마개(48)와 급수전 핸들(30) 간에는 접속된 결합 구조가 형성된다.

도 7은 도 3의 A지점에서 좌측 방향으로 바라본 나선형 캠의 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 나선형 캠의 회전에 의해 급수전 핸들이 상방향으로 밀어올려지는 동작 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 7을 참조하면, 본 실시에에서, 제1 나선형 캠(25a)은 서보모터(10)가 동작하기 전 상태 즉, 급수전(40)이 닫힌 완전 폐쇄 상태에서, 캠축(27)으로부터 수직 방향으로의 거리가 가장 작은 면(이하 설명의 편의를 위해 “제 1면”(1a)이라 함)이 가장 위에 배치되고, 캠축(27)으로부터 수직 방향으로의 거리가 가장 긴 면(이하 설명의 편의를 위해 “제2 면”(2a)이라 함)이 가장 아래 방향으로 배치되며, 제1 면(1a)과 제2 면 사이에 제3 면인 나선형 곡면(3a)이 배치된다.

보다 구체적으로, 서보모터(10)가 동작하기 전 상태 즉, 급수전(40)이 닫힌 완전 폐쇄 상태에서 제1 나선형 캠(25a)의 제1 면(1a)과 제2 면(2a)의 우측에 나선형 곡면(3a)이 배치된다.

본 실시예에 따른 도 7에서, 제1 면(1a)은 캠축(27)과 단차를 갖도록 캠축(27)보다 약간 윗방향으로 연장되어 캠축(27)으로부터 돌출되도록 형성된다. 이와 달리, 일부 다른 실시예들에서는, 제1 면(1a)이 캠축(27)의 상단과 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 제1 면(1a)과 제2 면(2a)은 완전한 평면이거나 실질적으로 평면일 수 있다.

즉, 본 실시예에서, 서보모터(10)가 동작하기 전 상태 즉, 급수전(40)이 닫힌 완전 폐쇄 상태에서, 제1 나선형 캠(25a)은 캠축(27)을 기준으로 수직방향으로 가장 위쪽에 제1 면(1a)이 배치되고, 캠축(27)을 기준으로 수직 방향으로 가장 아래쪽에 제2 면(2a)이 배치되며, 제1 면(1a)과 제2 면(2a) 사이에 나선형 곡면(3a)이 배치된다.

따라서, 서보모터(10)가 동작하기 전 상태 즉, 급수전이 닫힌 완전 폐쇄 상태에서는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 급수전 핸들 유닛(30)의 상부 핸들 유닛(32)의 상판(32c) 하면과 제1 나선형 캠(25a)의 제1 면(1a)이 직접적으로 접촉되어지는 상태에 놓이게 된다.

또한, 본 실시예에서, 제1 나선형 캠(25a)의 제4 면(4a)은 제1 면(1a)과 제2 면(2a)으로부터 연장되는 면으로, 서보모터(10)의 동작시, 제1 면 내지 제3 면(1a ~ 3a)과 달리 급수전 핸들(30)의 상부 핸들 유닛(32)의 상판(32c) 하면과 직접적으로 접촉하지 않는 면이다. 본 실시예에서, 제4 면(4a)은 제1 면(1a)과 제2 면(2a)으로부터 연장되는 평면으로 도시되었으나, 이와 달리 일부 다른 실시예들에서, 제4 면(4a)은 다양한 곡면 형태로 설계 가능하다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에서, 급수전 개방 동작시, 서보모터(10)의 회전축(5)이 도면상에서 반시계 방향으로 회전하고, 이에 따라 연결부(20) 전체가 서보모터(10)의 회전축(5)과 맞물려 반시계 방향으로 180도 회전한다.

따라서, 연결부(20)의 제1 나선형 캠(25a)도 반시계 방향으로 180도 회전하고, 이에 따라 도 8의 (a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 급수전 핸들(30)의 상부 핸들 유닛(32)의 상판(32c) 하면이 제1 나선형 캠(25a)의 제1 면(1a), 나선형 곡면(3a), 제2 면(2a)에 순차적으로 지지되면서, 급수전 핸들(30)이 상방향으로 밀어올려진다.

도 8의 (a)는 급수전이 닫힌 최초 상태, 도 8의 (b) 내지 (d)는 제1 나선형 캠(25a)이 최초 배치 상태, 즉 도 8의 (a) 상태에서 반시계 방향으로 각각 45도, 90도, 135도 회전한 상태를 도시하며, 도 8의 (e)는 급수전이 완전 개방된 상태로, 제1 나선형 캠(25a)이 반시계 방향으로 180도 회전한 상태를 도시한다.

도 8의 (e)에 도시된 바와 같이, 제1 나선형 캠(25a)이 180도 회전한 상태에서는 급수전 핸들(30)이 상방향 최대치로 밀어올려지고, 급수전(40)이 완전 개방 상태가 되며, 이 때 제1 나선형 캠(25)은 급수전(40)이 완전 폐쇄 상태일 때의 도 8의 (a)에 도시된 제1 나선형 캠(25)의 배치와는 반대의 배치 상태에 놓여진다.

즉, 급수전(40)이 완전 개방 상태가 되면, 캠축(27)을 기준으로 수직방향으로 가장 위쪽에 제1 나선형 캠(25a)의 제2 면(2a)이 배치되고, 캠축(27)을 기준으로 수직 방향으로 가장 아래쪽에 제1 나선형 캠(25a)의 제1 면(1a)이 배치되며, 제1 면(1a)과 제2 면(2a) 사이에, 보다 구체적으로는 제1 나선형 캠(25a)의 제1 면(1a)과 제2 면(2a)의 좌측에 나선형 곡면(3a)이 배치된다.

본 실시예에서, 서보모터(10) 동작에 의해 급수전(40)이 완전 개방 상태가 되면, 급수전 핸들(30)은 정지상태에서 상방향으로 약 5.5mm 이동하게 된다.

한편, 급수전이 완전 개방 상태에서 완전 폐쇄 상태로 동작하는 과정은, 도 8에 도시된 순서의 역순 즉, 도 8의 (e) -> (d) -> (c) -> (b) -> (a)의 순으로 진행되며, 이 때, 제1 나선형 캠(25a)은 시계 방향으로 회전하게 된다. 이 경우, 서보터의 회전축(5)이 시계 방향으로 회전함에 의해, 연결부(20)의 제1 나선형 캠(25a)도 시계 방향으로 회전하게 됨을 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 9를 참조하여, 자동 급수전 개폐 동작의 원리를 설명하기로 한다. 먼저, 도 9의 (a)를 참조하면, 서보모터(10)의 구동 전 상태로, 급수전 개폐용 마개(48)의 하면은 급수전 꼭지부(42)의 접촉하게 되고, 결국 급수전 개폐용 마개(48)가 급수전 꼭지부(42)를 통해 물이 급수되는 것을 방지하게 된다. 이에 의해 급수전 꼭지부(42)를 통해 물이 급수되지 않는다. 본 명세서 상에서는 이러한 도 9의 (a)에 도시된 상태를 급수전(40)이 완전 폐쇄 상태 또는 완전 닫힌 상태로 설명한다.

서보모터(10)의 회전축(5)이 회전함에 따라 연결부(20) 전체가 회전하고, 연결부(20)의 회전 즉, 연결부(20)에 형성된 제1 나선형 캠(25a)도 회전하고, 제1 나선형 캠(25a)의 회전에 의해 급수전 핸들(30), 보다 구체적으로는 급수전 핸들(30)의 상부 핸들 유닛(32)이 상부로 밀어올려지게 된다.

이에 따라, 상부 핸들 유닛(32)에 결합되어 급수전 덮개부(44) 아래에 숨겨져 있던 하부 핸들 유닛(34)이 급수전 덮개부(44)에 형성된 관통 홀을 따라 급수전 덮개부(44) 상부로 이동하게 된다.

또한, 하부 핸들 유닛(34)과 결합되어 있는 탄성력 있는 실리콘 재질의 급수전 개폐용 마개(48)는, 그 최상면이 급수전 덮개부(44)의 하면과 접촉되어 고정된 상태에서, 급수전 핸들(30)의 하부 핸들 유닛(34)을 따라 급수전(30) 내부에서 상부 방향으로 수축하게 되고, 이에 의해 급수전 개폐용 마개(48)의 하부가 수축하여 위로 올라가게 된다. 이에 의해, 급수전 개폐용 마개(48)와 급수전 꼭지부(42) 사이에 물이 통과할 수 있는 공간이 만들어지게 되고, 이 공간을 통하여 물이 흘러 급수 동작이 실행된다.

도 8 및 도 9에서는 설명의 편의를 위하여, 나선형 캠(25) 중 제1 나선형 캠(25a)을 기준으로 설명하였으나, 제2 나선형 캠(25b)도 제1 나선형 캠(25a)과 동일한 방식으로 동작함을 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 9의 (a) 내지 (c)는 급수전이 완전 닫힌 상태에서 완전 개방 상태에 이르는 과정을 간략하게 도시한다. 이와 반대로, 급수전이 완전 개방 상태에서 완전 닫힌 상태로 변환되는 과정은, 도 9의 역순 즉, 도 9의 (c) -> (b) -> (a)의 순으로 진행된다. 이 때는 서보모터(10)의 회전축(5)이 시계 방향으로 회전함에 의해, 상술한 동작이 진행된다.

도 11은 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈이 프레임에 장착된 상태를 도시한 도면이다. 도면상에 정확히 도시되지는 않았지만, 서보 모터(10)의 회전축(5)과 연결부(20)가 결합되어 프레임에 장착됨에 따라, 연결부(20)의 제1 회전판(23a) 및 제2 회전판(23b)은 급수전 덮개부(44)와 접촉되지 않도록 각각 소정 거리 만큼 이격된 상태로 배치된다.

또한, 서보모터(10)의 동작시, 회전하게 되는 부분(즉, 회전축(5), 연결부(20))을 제외한 다른 부분의 움직임이 없도록 고정시켜주는 급수전 고정쇠(미도시)가 도 11에 도시된 프레임 상에 마련된다.

또한, 본 실시예에서는, 나선형 캠이 제1 회전판 및 제2 회전판 내측면에 각각 형성되어 한 쌍을 이루는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 다른 실시예들에서는, 하나의 나선형 캠으로 연결부가 구성된다.

하나의 나선형 캠으로 연결부가 구현된 경우의 일 실시예로서, 연결부의 구성은 제1 회전판과 제2 회전판 사이에 하나의 나선형 캠이 배치되고, 나선형 캠의 일측면과 제1 회전판 사이, 및 나선형 캠의 타측면과 제2 회전판 사이에 각각 캠축이 형성된다.

하나의 나선형 캠으로 연결부가 구현된 경우의 다른 실시예로서, 제1 회전판과 제2 회전판 사이에 캠축 없이 하나의 나선형 캠이 배치될 수 있다.

또한, 일부 다른 실시예에서 3개 이상의 나선형 캠을 구비하도록 연결부가 구성된다. 3개 이상의 나선형 캠으로 연결부가 구성될 경우, 각 나선형 캠 사이를 연결하도록 캠축이 구성된다.

이상에서 설명한 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈(100)은 자동 워터 디스펜싱 장치(미도시)의 내부에 장착되도록 구성된다. 자동 워터 디스펜싱 장치는, 본 실시예에 따른 자동 급수전 개폐 모듈(100)을 포함하고 워터 저장 장치와 제품 커버, 및 전원을 포함하는 완제품 형태이거나, 기존 완제품 형태의 수동 워터 디스펜싱 장치에 탈부착 할 수 있는 반제품 형태를 모두 포함한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

5: 서보모터의 회전축, 10: 서보모터, 20: 연결부, 21: 수용부, 23: 회전판, 25: 나선형 캠, 27: 캠축, 29: 사용자 조작부, 30: 급수전 핸들, 32: 상부 핸들 유닛, 34: 하부 핸들 유닛, 40: 급수전, 42: 급수전 꼭지부, 44: 급수전 덮개부, 46: 급수관 연결부, 48: 급수전 개폐용 마개, 50: 스프링, 60: 비상키, 100: 자동 급수전 개폐 모듈

Claims (5)

1. 서보모터;
   상부가 개방된 급수전 꼭지부, 상기 급수전 꼭지부의 개방된 상부를 덮는 급수전 덮개부, 액체가 공급되도록 하는 통로인 급수관 연결부, 및 상기 급수전 꼭지와 상기 급수전 덮개부 사이에 마련되는 급수전 개폐용 마개를 포함하는 급수전;
   상부 핸들 유닛과 하부 핸들 유닛을 포함하고, 상기 하부 핸들 유닛이 상기 급수전 개폐용 마개와 결합되어 동작하도록 구성된 급수전 핸들; 및
   상기 서보모터의 회전축과 평행하게 결합되어, 상기 서보모터의 동작시 상기 서보모터의 회전축과 함께 회전하도록 구성된 연결부;를 포함하고,
   상기 연결부는, 상기 급수전 핸들의 상기 상부 핸들 유닛의 소정 영역과 접촉하도록 구성된 나선형 캠을 포함하고,
   상기 서보모터의 구동시 상기 나선형 캠이 회전하여 상기 급수전 핸들을 수직 이동시키고, 이에 의해 상기 급수전 핸들의 상기 하부 핸들 유닛에 결합된 상기 급수전 개폐용 마개가 수축하거나 복원되어 상기 급수전이 개폐되고,
   상기 연결부는,
   복수의 제1, 제2 회전판;을 더 포함하고,
   상기 나선형 캠은 상기 복수의 제1, 제2 회전판 각각의 내측면으로부터 연장되어 형성되어 서로 마주보는 한 쌍을 구성하는,
   자동 급수전 개폐 모듈.
2. 제1항에 있어서.
   상기 상부 핸들 유닛은, 상판, 바닥판, 및 상기 상판과 상기 바닥판 사이를 수직으로 연장시키는 측벽을 포함하고,
   상기 연결부는, 상기 상부 핸들 유닛의 상기 상판, 상기 바닥판 및 상기 측벽이 형성하는 공간을 관통하여 배치되도록 구성되는,
   자동 급수전 개폐 모듈.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서, 상기 나선형 캠은,
   상기 상부 핸들 유닛의 상기 상판의 하면과 접촉하도록 구성되는,
   자동 급수전 개폐 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   급수 동작이 실행되기 전인 급수전 완전 폐쇄 상태에서, 상기 상부 핸들 유닛은 상기 급수전 덮개부의 최상면 위에 배치되고, 상기 하부 핸들 유닛은 상기 급수전 덮개부의 최상면 아래에 배치되도록 구성되고,
   상기 서보모터 구동에 의해 급수 동작이 실행되면, 상기 급수전 덮개부에 형성된 관통 홀을 통하여, 상기 하부 핸들 유닛의 적어도 일부가 상기 급수전 덮개부의 최상면 위로 이동하도록 구성되는,
   자동 급수전 개폐 모듈.
   
   
   

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