KR20100004816U - 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자판기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 자판기 내의 각종 탱크에 저장된 물의 수위를 정전용량방식으로 감지할 수 있는 자판기에 관한 것이다.

본 고안의 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기는 물을 저장하기 위한 탱크를 구비한 자판기에 있어서, 상기 탱크의 상부를 밀봉하기 위한 뚜껑; 상기 뚜껑의 하면으로부터 아래로 길게 연장되도록 고정 설치되며, 외면에 정전용량을 감지하는 복수 개의 정전용량센서가 길이방향으로 소정의 거리 간격을 갖도록 구비되는 수위감지봉; 및 상기 복수 개의 정전용량센서의 정전용량을 비교하여 상기 탱크의 수위를 판단하는 비교기;를 포함한다.

본 고안에 따르면, 정전용량센서를 이용하여 탱크의 수위를 감지하도록 함으로써, 리미트스위치의 기계적인 동작에 따른 마모나 파손 등의 우려가 없는 장점이 있다.

또한, 종래와 같이 수위감지를 위해 부표를 이용하지 않으므로 부표가 정상적으로 상승 또는 하강하지 않아 수위를 잘못 감지하는 등의 문제가 발생하지 않는다.

자판기, 수위감지, 정전용량, 급수

Description

정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기{Automatic vending machine for sensing water level using electrostaticcapacitive sensor}

본 고안은 자판기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 자판기 내의 각종 탱크에 저장된 물의 수위를 정전용량방식으로 감지할 수 있는 자판기에 관한 것이다.

통칭 자판기라 불리는 자동 판매기는 1940년대 미국에서 인건비 절약을 위해 개발한 것으로, 차표·담배·커피·음료 등의 물품을 인력의 소비 없이 판매할 수 있도록 한다.

현재 자판기는 인력부족 또는 관리의 편리함 등의 이유로 실생활 곳곳에서 이용되고 있는데, 그 중 가장 흔한 형태가 바로 커피자판기이다.

도 1에는 이러한 커피자판기의 개요도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 커피자판기(10)는 커피분말, 프림, 설탕 등의 원료가 개별적으로 원료저장부(1a 내지 1c)에 저장하고 있다가, 급수탱크(2)에 저장된 물 중 일부가 온수탱크(3)에서 가열되면, 가열된 물과 각 원료가 배출구(4) 측으로 배출되면서 커피가 제조되도록 한다.

이와 같이 일반적인 자판기(10)는 내부에 저장된 물 전체를 항상 커피 제조 가 가능한 적정온도 범위로 가열하지 않고, 그 일부만을 따로 격리하여 가열하게 되는데, 그 주된 이유는 자판기 내부에 저장된 대용량의 물 전체를 가열하기 위해서는 많은 에너지와 시간이 필요하기 때문이다.

이때, 자판기가 사용자의 요청에 따라 원활하게 커피를 제조할 수 있도록 하기 위해서는 일정 용량의 온수가 온수탱크(3)에 잔존하여야 하는데, 이를 위해 온수 탱크의 수위감지가 요구된다.

또한, 자판기의 원활한 구동을 위해서는 급수탱크(2) 내에 충분한 용량의 물이 존재하여야 하므로, 급수탱크(2)에 저장된 물이 바닥날 경우 운영자가 이를 인지하고 물을 보충할 수 있도록 급수탱크(2) 내의 수위 역시 감지하여야 한다.

이러한 요구에 따라 종래에는 도 2에 도시된 것과 같은 수단을 이용하여 수위를 감지하였다. 즉, 부력(浮力)으로 인해 수위에 따라 상하 운동하는 부표(F)에 연결된 리미트스위치(L)가 부표와 역방향으로 운동하면서 상하부의 전극과 접촉하도록 하여, 부표(F)의 위치가 상승하면 리미트스위치(L)가 하부의 전극과 접촉하면서 고(高)수위 상태를 감지하며, 이와 반대로, 부표(F)의 위치가 하강하면 리미트스위치(L)가 상부의 전극과 접촉하면서 저(低)수위 상태를 감지한다.

그런데, 이렇게 종래의 부표를 이용한 수위감지수단은 부표의 움직임에 따라 리미트스위치가 상하로 기계적 운동을 하면서 수위를 감지하게 되므로, 장시간 이용할 경우 전극이 마모되어 감지가 원활히 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 부표(F)와 리미트스위치(L) 간을 연결한 로드(rod)에 문제가 발생할 경우 급수탱크(2) 또는 온수탱크(3)의 수위를 감지하지 못하며, 온수탱크(3)가 만 수(滿水) 상태임에도 불구하고, 이를 감지하지 못하면 온수탱크(3)에 물이 과잉공급됨으로써 물이 범람하여 자판기의 다른 구성요소 들에 악영향을 미칠 수 있는 등의 문제점이 있었다.

나아가, 부표(F)가 탱크(3)에 유입된 이물질이나 예상치 못한 기구적 걸림에 의해 수면에 따라 상승 또는 하강하지 못할 경우 수위를 감지할 수 없으므로, 탱크(2)로 물이 과잉공급되거나, 반대로 탱크(2)내에 물이 없음에도 불구하고 물이 보충되지 않아 커피 원료만 외부로 배출되는 등의 올바른 상품을 판매하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기계적인 감지수단을 배재하고 정전용량센서를 이용하여 수위를 감지하도록 함으로써, 스위치의 기계적인 동작에 따른 마모나 파손 또는 부표의 이상(異常)동작에 따른 오(誤)감지 등의 우려가 없는 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기를 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기는 물을 저장하기 위한 탱크를 구비한 자판기에 있어서, 상기 탱크의 상부를 밀봉하기 위한 뚜껑; 상기 뚜껑의 하면으로부터 아래로 길게 연장되도록 고정 설치되며, 외면에 정전용량을 감지하는 복수 개의 정전용량센서가 길이방향으로 소정의 거리 간격을 갖도록 구비되는 수위감지봉; 및 상기 복수 개의 정전용량센서의 정전용량을 비교하여 상기 탱크의 수위를 판단하는 비교기;를 포함한다.

본 고안에 따르면, 정전용량센서를 이용하여 탱크의 수위를 감지하도록 함으로써, 리미트스위치의 기계적인 동작에 따른 마모나 파손 등의 우려가 없는 장점이 있다.

또한, 종래와 같이 수위감지를 위해 부표를 이용하지 않으므로 부표가 정상적으로 상승 또는 하강하지 않아 수위를 잘못 감지하는 등의 문제가 발생하지 않는 다.

나아가, 반도체를 이용하여 수위를 감지함으로써 반영구적인 사용이 가능한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 실용신안등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기를 설명하도록 한다. 도 3은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기의 요부를 도시한 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 정전용량방식 수위감지 기능을 갖는 자판기는 온수탱크(100), 급수탱크(200) 및 제어부(300) 를 포함한다.

온수탱크(100)는 급수탱크(200)로부터 가열되기 위한 물을 공급받으며, 제어부(300)의 제어에 따라 구동되는 가열기(H)에 의해 공급받은 물을 가열함으로써 온수를 생성한다.

이때, 온수탱크(100)에는 온도센서(미도시)가 구비되어, 가열기(H)는 제어부에서 설정한 일정한 온도 범위 내로 온수탱크 내의 물을 가열하도록 할 수도 있다.

본 고안에 포함된 온수탱크(100)에는 온수탱크의 상부를 밀봉하기 위한 뚜껑(110)과, 뚜껑(110)의 하면으로부터 아래로 길게 연장되도록 고정 설치되며, 외면에 정전용량을 감지하는 복수 개의 정전용량센서(121)가 길이방향으로 소정의 거리 간격을 갖도록 구비되는 수위감지봉(120), 그리고 복수 개의 정전용량센서(121) 각각의 정전용량을 비교하여 상기 온수 탱크의 수위를 판단하는 비교기(130)가 포함된다.

알려진 바와 같이, 정전용량 센서의 정전용량은 물 따위에 접촉할 경우 그 값이 변화되는 데, 본 고안에서는 이 원리를 이용하여 수위를 감지한다.

좀 더 자세히 설명하면, 복수 개의 수위감지봉(120)에는 도 3에 도시된 것과 같이 외면에 정전용량을 감지하는 복수 개의 정전용량센서(121)가 길이방향으로 소정의 거리 간격을 갖도록 구비되는 데, 서로 다른 위치에 구비된 정전용량센서(121)는 온수탱크 내의 수위(水位)에 따라 각각의 접촉 여부가 달라지므로, 접촉여부에 따라 정전용량센서(121)의 정전용량을 이용하여 수위를 감지할 수 있다.

다시 말해, 비교기(130)는 복수 개의 정전용량센서(120)로부터 각각의 정전 용량을 전달받아 이를 비교함으로써, 온수탱크의 수위를 판단하게 되는데, 예를 들어, 복수 개의 정전용량센서(121) 중 가장 하단에 구비된 정전용량센서(121c)의 정전용량이, 다른 정전용량센서들(121a, 121b)의 정전용량과 상이할 경우에는, 가장 하단에 구비된 정전용량센서(121c) 만이 물과 접촉한 상황이므로 비교기(130)는 온수탱크(100)가 급수가 필요한 결수(缺水) 상태인 것으로 판단할 수 있다.

이와 달리, 복수 개의 정전용량센서의 정전용량이 모두 같을 경우, 가장 상단에 위치한 정전용량센서(121a)의 접촉 상태와 가장 하단에 위치한 정전용량센서(121c)의 접촉상태가 모두 같은 상황이므로, 온수탱크(100)의 수위는 가장 상단에 위치한 정전용량센서(121a) 이상의 높이가 되고, 비교기(130)는 이런 경우 온수탱크(100)가 더 이상의 급수가 필요없는 만수(滿水) 상태인 것으로 판단할 수 있다.

이때, 본 발명의 수위감지봉(120)에서 정전용량센서(121)가 구비되는 위치는 수위의 상중하 정도를 알 수 있도록 도 3에 도시된 것과 같이 수위감지봉(120)을 삼등분할 수 있는 위치일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

다만, 가장 상단에 구비되는 정전용량센서(121a)는 후술할 급수밸브(140)보다 낮은 위치에 구비되는 것이 바람직하며, 가장 하단에 구비되는 정전용량센서(121c)는 마찬가지로 후술될 배수밸브(150)보다 높은 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 통해 본 고안은 종래에 부표를 이용한 수위감지방법과 달리 수위감지를 위해 기계적인 동작이 요구되지 않으므로 마모나 파손 등의 위험이 전혀 없는 장점을 갖는다.

한편, 이렇게 감지된 수위에 따라 본 고안에 따른 자판기(V)는 온수탱크(100)로 물을 공급하는데, 이를 위해 급수밸브(140)와 제어부(300)가 이용된다.

급수밸브(140)는 자판기(V)에서 제조되는 각종 음료에 소비되는 물을 저장하기 위한 급수탱크(200)로부터 온수탱크(100)에 급수가 이루어질 수 있도록 제어부(300)의 제어에 따라 온수탱크(100)와 급수탱크(200) 사이를 개방하거나 폐쇄한다.

제어부(300)는 비교기(130)에 의해 감지된 온수탱크(100)의 수위에 따라 급수밸브(140)를 제어하여 급수탱크(200)의 물이 온수탱크(100)로 공급될 수 있도록 한다.

이와 반대로, 제어부(300)는 배수밸브(150)도 제어하게 되는데, 사용자에 의해 음료 제조 요청 신호가 입력되면, 자판기 내부에 저장된 음료의 원료와 함께 온수탱크(100)에 저장되었던 온수가 배출될 수 있도록 제어한다.

이때, 급수탱크(200)는 자판기의 원활한 구동을 위해서는 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 온수탱크(100)보다 큰 용량으로 구비되는 것이 바람직하며, 자판기(V)의 외부에서 삽입되는 생수통(미도시) 등이 이용될 수도 있다.

한편, 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따르면 수위감지봉(120)의 외측에는 도 4에 도시된 바와 같이, 하부가 개방되고, 소정의 공간을 형성하면서 수위감지봉(120)을 감싸는 캡(C)이 구비되는 것이 바람직하다.

다습한 탱크의 내부는, 쉽게 결로(結露)현상이 일어나는 되는데, 이렇게 생 성된 이슬이 수위감지봉(120)에 접촉되면 실제와 다른 감지결과가 도출될 수 있다.

따라서, 이슬이 수위감지봉(120)에 접촉되는 것을 방지하는 것이 바람직한데, 본 고안에서는 이를 위해 수위감지봉(120)의 외측에 캡(C)이 구비되도록 한다.

이러한 캡(C)은 방수 및 절연재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 가능한한 각 수위감지봉의 길이보다 길거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 캡(C)은 하부가 개방되며, 수위감지봉의 둘레에 소정의 공간을 형성하게 되는데, 이러한 구성을 통해 이슬에 의한 영향을 배제하고 온수탱크(100)의 수위가 증가하면 각 수위감지봉(120)의 하부에 차례로 물이 접촉될 수 있도록 한다.

이러한 구성을 통해 본 고안은, 온수탱크(100)의 내부 습도 등에 의해 발생될 수 있는 오류를 방지하는 효과를 제공한다.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술 사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들어, 위에서는 온수탱크(100)의 수위를 감지하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 고안이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 급수탱크(300)의 수위를 감지하거나, 기타 도면에 도시되지 않은 다른 탱크의 수위를 감지하는 데에도 얼마든지 이용될 수 있다.

도 1은 일반적인 커피자판기를 개시한 개요도,

도 2는 종래의 방식에 따른 수위감지수단을 도시한 구성도,

도 3은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기의 요부 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 수위감지봉의 다른 실시예를 도시한 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 설명>

100 : 온수탱크 110 : 뚜껑

120 : 수위감지봉 121 : 정전용량센서

130 : 비교기 140 : 급수밸브

150 : 배수밸브 200 : 급수탱크

300 : 제어부

Claims (4)

1. 물을 저장하기 위한 탱크를 구비한 자판기에 있어서,

   상기 탱크의 상부를 밀봉하기 위한 뚜껑;

   상기 뚜껑의 하면으로부터 아래로 길게 연장되도록 고정 설치되며, 외면에 정전용량을 감지하는 복수 개의 정전용량센서가 길이방향으로 소정의 거리 간격을 갖도록 구비되는 수위감지봉; 및

   상기 복수 개의 정전용량센서의 정전용량을 비교하여 상기 탱크의 수위를 판단하는 비교기;

   를 포함하는 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비교기는,

   상기 복수 개의 정전용량센서 중 가장 하단에 구비된 정전용량센서의 정전용량이, 다른 정전용량센서의 정전용량과 상이할 경우, 상기 탱크가 급수가 필요한 결수(缺水) 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 비교기는,

   상기 복수 개의 정전용량센서의 정전용량이 모두 같을 경우, 상기 탱크가 더 이상의 급수가 필요없는 만수(滿水) 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 수위감지봉의 외측에,

   하부가 개방되며, 소정의 공간을 형성하면서 상기 수위감지봉을 감싸는 캡이

   구비되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 수위감지기능을 갖는 자판기.

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