KR20120059070A - 정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량을 이용한 온수매트용 물저장탱크의 수위감지장치에 있어서, 특히 물통 외부에서 정전용량을 감지하여 수위를 체크하도록하되 센서용 칩으로 열기가 전달되지 않토록하여 오작동 가능성을 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용한 온수매트용 물저장탱크의 수위감지장치에 관한 것으로,
정전용량 센서 설치용 회로기판과, 정전용량 감지센서와, 마이컴 및 주변회로를 포함하여 이루어지되, 상기 정전용량 센서 설치용 회로기판은, 직사각형 패널 형태로 이루어지고, 상부에 센서를 탑재하도록 센서 탑재용 홀이 형성되고 일측에 데이터 출력용 커넥터가 설치되며 저면에 각종 회로가 실장되어 이루어지고; 상기 정전용량 감지센서는, 직선형 패널을 3등분한 상태로 구부려서 수직패널 2개와 수평패널 1개가 일체형으로 이루어지는 캡형 패널로 이루어지고, 패널의 양측에 결합돌기가 형성되어 상기 센서 탑재용 홀을 통해 삽입 결합되며; 상기 마이컴 및 주변회로는, 정전용량 센서 설치용 회로기판의 일측에 칩형태로 결합하되 정전용량 감지센서에 회로라인으로 전기적으로 연결되어 정전용량 감지센서의 온도감지 신호를 입력받아 데이터를 처리하도록 구성한 것이 특징이다.

Description

정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치{A Water Level Sensing Unit of a Circulation Water Storage Tank Using electrostatic capacity}

본 발명은 정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치에 관한 것으로, 특히 물통 외부에서 물에 직접 닫지 않고 물의 존재유무를 판별하기 위해, 습기 정도에 따른 정전용량을 감지하여 수위를 체크하도록하되 센서용 칩으로 열기가 전달되지 않토록하여 오작동 가능성을 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 겨울철에 사용되는 대표적인 이동식 난방기구로는 전기매트와 온수매트가 있다.

상기 전기매트는 전기를 열원으로 사용토록 한 것으로서, 이러한 전기매트는 사용과정에서 과도한 전력소모와 함께 인체에 유해한 전자파를 인체에 직접 전달한다는 점에서 사용이 점차 감소하고 있는 추세이다.

상기 온수매트는 상기 전기매트와 달리 온수를 열원으로 하여 난방기능을 수행할 수 있도록 한 난방기구를 말하는 것으로, 인체에 직접적으로 유해한 전자파를 전달하지 않아 인체에 유해하지 않다는 것과, 물을 가열하여 사용함으로써 에너지 효율이 높다는 장점을 가지고 있다.

이러한 온수매트의 일반적인 구조는 첨부된 도 1에서와 같이, 쿠션력을 가지는 베드(1)와, 상기 베드(1) 상면 전체에 걸쳐 지그재그로 배관 형성되어 온수를 순환시키게 되는 온수관(2) 및, 상기 온수관(2)의 양단부에 연결되며 상기 온수관(2)으로 적정온도로 가열된 온수를 공급하도록 물저장탱크(3)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 물저장탱크(3)내에는 상,하의 수위감지봉(4a)(4b)은 물론, 물순환펌프(5)와 온도센서(6), 그리고 히터(7)가 구성되며, 이에따라 상기 베드(1)는 히터(7)에 의해 가열되는 물이 온수관(2)을 따라 순환될 때 표면이 일정온도로 발열되는 것이다.

여기서, 상기 물순환펌프(5)와 히터(7)는 제어부(미도시)에 의해 그 온/오프 동작이 제어되며, 상기 제어부에 의한 물순환펌프(5)의 온/오프 제어는 상,하의 수위감지봉(4a)(4b)으로부터 감지되는 정보, 그리고 상기 제어부에 의한 히터(7)의 온/오프 제어는 온도센서(6)로부터 감지되는 정보에 의해 이루어진다.

이때, 상기 상측의 수위감지봉(4a)은 물저장탱크(3)의 고수위를 감지하는 것이고, 상기 하측의 수위감지봉(4b)은 저수위를 감지하는 것으로, 상기 상,하측의 수위감지봉(4a)(4b)은 물저장탱크(3)내의 수위에 따른 물과의 접촉여부에 따라 고수위 또는 저수위를 감지하는 것이다.

그러나, 수위감지봉은 직접 물과 접촉하기 때문에 물의 이물질이 수위감지봉에 달라붙게 되는 등의 이유로 원할한 수위감지가 불가능하게 되는 문제가 있었다.

또한, 물에 직접 접촉함으로서 수위를 체크하는 것이기 때문에 잦은 물접촉으로 인하여 수명이 짧아지는 원인으로 작용하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,

물저장탱크의 외부에 정전용량 감지센서를 장착하여 물저장탱크에 비접촉으로 수위를 파악할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

아울러, 센서단자를 패널형으로 설치하여 물탱크의 고온이 마이컴에 영향을 미치는 것을 사전에 차단토록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 정전용량 감지센서의 주변회로를 실장한 기판에 열확산 방지를 위한 홀을 더 부가하여 정전용량 감지센서에서 입력한 데이터가 왜곡되지 않토록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 정전용량 센서 설치용 회로기판과, 정전용량 감지센서와, 마이컴 및 주변회로를 포함하여 이루어지되, 상기 정전용량 센서 설치용 회로기판은, 직사각형 패널 형태로 이루어지고, 상부에 센서를 탑재하도록 센서 탑재용 홀이 형성되고 일측에 데이터 출력용 커넥터가 설치되며 저면에 각종 회로가 실장되어 이루어지고; 상기 정전용량 감지센서는, 직선형 패널을 3등분한 상태로 구부려서 수직패널 2개와 수평패널 1개가 일체형으로 이루어지는 캡형 패널로 이루어지고, 패널의 양측에 결합돌기가 형성되어 상기 센서 탑재용 홀을 통해 삽입 결합되며; 상기 마이컴 및 주변회로는, 정전용량 센서 설치용 회로기판의 일측에 칩형태로 결합하되 정전용량 감지센서에 회로라인으로 전기적으로 연결되어 정전용량 감지센서로부터 습도의 적정량을 아날로그 갓을 감지 판별하여 디지털 신호로 변환된 온도감지 신호를 입력받아 데이터를 처리하도록 구성한 것이 특징이다.

또한, 상기 정전용량 센서 설치용 회로기판은, 회로기판에 쌍으로 형성하여, 물저장용 탱크에서 발생되는 열이 마이컴 및 주변회로로 열이 전달되는 것을 차단하는 방열용 홀을 형성하여 이루어진 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 물저장탱크의 외부에 정전용량 감지센서를 장착하여 물저장탱크의 물에 직접 닿지 않고 비접촉으로 수위를 파악할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 센서단자를 패널형으로 설치하여 물탱크의 고온이 마이컴에 영향을 미치는 것을 사전에 차단하는 효과가 있다.

또한, 정전용량 감지센서의 주변회로를 실장한 기판에 열확산 방지를 위한 홀을 더 부가하여 정전용량 감지센서에서 입력한 데이터가 왜곡되지 않토록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 온수매트 수위감지 장치 구성도.
도 2는 본 발명의 정전용량을 이용한 수위감지 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 수위감지장치 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 정전용량 감지센서 구성도.
도 5는 본 발명의 기판 저면도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 2는 본 발명의 정전용량을 이용한 수위감지 장치 구성도.

도 3은 본 발명의 수위감지장치 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 정전용량 감지센서 구성도.

도 5는 본 발명의 기판 저면도로서,

본 발명의 구성요소는 크게 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)과, 정전용량 감지 센서(200)와, 마이컴 및 주변회로(300)와, 방열용 홀(400)로 이루어진다. 미설명부호 120은 데이터를 송신하기 위한 연결용 커넥터이다.

상기 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)은 직사각형 패널 형태로 이루어지고, 상부에 센서를 탑재하도록 센서 탑재용 홀(110)이 형성되고 일측에 데이터 출력용 커넥터가 설치되며 저면에 각종 회로가 실장되어 이루어진다.

상기 정전용량 감지센서(200)는 직선형 패널을 3등분한 상태로 구부려서 수직패널 2개와 수평패널 1개가 일체형으로 이루어지는 캡형 패널로 이루어지고, 패널의 양측에 결합돌기(210)가 형성되어 상기 센서 탑재용 홀(110)을 통해 삽입 결합된다.

상기 마이컴 및 주변회로(300)는 칩형태로 이루어지며 정전용량 감지센서로부터 온도감지 신호를 입력받아 데이터를 처리하는 역할을 한다.

상기 방열용 홀(400)은 회로기판에 쌍으로 형성하여 이루어지되 정전용량 감지센서와 마이컴을 포함한 주변회로와 일정거리 이력되도록 하며, 센서와 마이컴이 연결되는 회로를 제외하고 나머지 영역에 홀을 형성하여 물저장용 탱크에서 발생되는 열이 마이컴 및 주변회로로 열이 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다.

이하에서 본 발명의 기능 및 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)과, 정전용량 감지 센서를 구비하되, 상기 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)의 저면에는 마이컴과 주변회로가 실장된 형태이다. 그리고, 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)에는 센서 탑재용 홀(110)이 형성되고, 아울러 센서와 마이컴을 물리적으로 분할하기 위해서 방열용 홀(400)이 쌍으로 구성되어 이루어진다.

상기에서 방열용 홀(400)을 쌍으로 형성하는 이유는 정전용량 감지 센서(200)와 마이컴 및 주변회로(300)가 회로라인(10)으로 연결되어 있기 때문이며, 상기 회로라인(10)을 회피 설계하기 위해서 직선형 회로라인 양측면으로 방열용 홀(400)을 쌍으로 형성하는 것이다.

상기와 같이 구성된 정전용량 센서장치(200)를 물저장용 탱크에 결합시키게 되면 정전용량 감지 센서(200)를 통해서 수위정보가 추출되어 마이컴으로 출력한다.

이때, 정전용량 감지센서(200)는 일자형 패널을 디긋자 형태로 구부려서 캡 형상으로 제작된 형태이기 때문에 물저장탱크의 물온도가 고온이더라도 오동작함이 없이 작동된다.

만약에, 정전용량 감지센서를 직육면체 패널 형태로 구성하게 되면 수위정보화 함께 열전도가 이루어진 상태가 되며, 이때 상기 열전도에 의해 마이컴이 영향을 받게 되어 정전용량 센서장치가 오동작을 일으키게 된다.

그러나, 본 발명은 캡형 패널 형태로 이루어지기 때문에 공기와 닿는 면적이 극대화되어 정전용량 감지장치가 열전도로 인하여 오작동이 일어나는 것을 1차적으로 차단한다.

아울러 정전용량 감지센서와 마이컴 사이에 방열용 홀을 형성하기 때문에 마이컴으로 열이 전도되는 것을 2차로 차단할 수 있게 된다.

즉, 방열용 홀(400)이 기판상에 존재하지 않으면 정전용량 감지센서(200)에 의해서 체크되는 수위감지 센서와 더불어 정전용량 감지센서(200)를 통해 입력되는 열에너지가 그대로 마이컴 및 주변회로(300)에 전달되므로 마이컴이 오동작을 일으킨다.

그러나, 본원발명은 방열용 홀(400)을 기판상에 형성하기 때문에 물저장탱크 및 정전용량 감지센서(200)로부터 직접 기판을 통해 전달되는 열원을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 마이컴 및 주변회로(300)가 열에 노출되는 것이 최소화되어 수위감지 데이터의 정확도가 높아지고 아울러 마이컴 및 주변회로(300)의 수명을 증대시킬 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 정전용량 센서 설치용 회로기판
200: 정전용량 감지 센서
300: 마이컴 및 주변회로
400: 방열용 홀

Claims (2)

1. 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)과, 정전용량 감지센서(200)와, 마이컴 및 주변회로(300)를 포함하여 이루어지되,
   상기 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)은, 직사각형 패널 형태로 이루어지고, 상부에 센서를 탑재하도록 센서 탑재용 홀이 형성되고 일측에 데이터 출력용 커넥터가 설치되며 저면에 각종 회로가 실장되어 이루어지고;
   상기 정전용량 감지센서(200)는, 직선형 패널을 3등분한 상태로 구부려서 수직패널 2개와 수평패널 1개가 일체형으로 이루어지는 캡형 패널로 이루어지고, 패널의 양측에 결합돌기가 형성되어 상기 센서 탑재용 홀을 통해 삽입 결합되며;
   상기 마이컴 및 주변회로(300)는, 정전용량 센서 설치용 회로기판의 일측에 칩형태로 결합하되 정전용량 감지센서에 회로라인으로 전기적으로 연결되어 정전용량 감지센서의 온도감지 신호를 입력받아 데이터를 처리하도록 구성한 것을 특징으로 하는 정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정전용량 센서 설치용 회로기판(100)은,
   회로기판에 쌍으로 형성하여, 물저장용 탱크에서 발생되는 열이 마이컴 및 주변회로로 열이 전달되는 것을 차단하는 방열용 홀(400)을 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량값을 이용한 온수 보일러용 순환 물저장탱크의 수위감지장치.

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