KR20180038245A - 냉온수기용 수위감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉온수기에 설치되어 수조에 담기는 물의 양을 감지하는 수위감지장치로서,
물을 수용하는 상기 수조의 내부에 노출되게 배치되어 상기 수조 내부의 수량에 따라 물과 접촉하거나 공기와 접촉하고, 하부에는 개구부가 상부에는 중심부분에 설정된 크기의 관통홀이 형성되며 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 상기 하우징의 개구부와 관통홀을 통해서 상기 하우징의 내부에 삽입되면서 결합되어 상기 수조 내부의 수량을 감지하는 수위감지유닛; 및 상기 냉온수기의 일부분에 설치되며 상기 수위감지유닛에 연결되고 상기 수위감지유닛을 통해 감지한 상기 수조 내부의 수량에 대한 정보를 전송받는 컨트롤러를 포함하고, 상기 하우징은, 상기 수조의 하단에서 상부를 향하여 연직 방향으로 결합되어 설치되어,
수위감지유닛을 수조의 하단에서 상부를 향하도록 연직 방향으로 설치하여, 수조 내에 구비된 기기들 간에 간섭이 되지 않도록 하여 수조내 수위를 용이하게 감지할 수 있고, 정전용량센서를 하우징에 관통시키고 일부분을 수조에 노출시켜서 하우징을 통해서 정전용량센서를 물로부터 보호하면서 수조내의 수량을 감지 할 수 있다.

Description

냉온수기용 수위감지장치{LEVEL SENSING DEVICE FOR WATER PURIFIER}

본 발명은 수위감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정전용량 수위감지센서가 수조 하단의 물속에 설치되어 수조 내의 다른 부품에 간섭이 되지 않으면서 유량 변화에 따른 정전용량의 변화에도 문제없이 설정된 저수위감지에 용이한 냉온수기용 수위감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수기, 비데, 가습장치, 제빙장치 등의 기기에는 물과 같은 액체(유체)를 수용하는 유체탱크가 배치된다. 상기 유체탱크에는 내부에 채워지는 물과 같은 액체의 수위를 일정하게 유지하기 위해 수위감지장치가 설치된다. 상기 수위감지장치에는 기구적인 타입과 전자적인 타입이 있다.

상기 기구적인 타입의 수위감지장치는 액체의 부력에 의해 플로트(float)가 승강함에 따라 자기력의 변화를 감지하여 액체의 수위를 감지한다.

상기 기구적인 타입의 수위감지장치에는 리드 스위치(reed switch), 홀센서(hall sensor) 및 MR 스위치(magneto-resistance sensor) 등이 있다.

상기 전자적인 타입의 수위감지장치는 정전용량의 변화를 감지하여 액체의 수위를 감지하는 정전용량 센서 등이 있다.

그러나, 종래의 기구적인 타입의 수위감지장치는 플로트의 기구적인 동작이 필요하므로, 플로트의 기구적인 구조에 의해 동작이 불량해지는 경우가 있다. 또한, 상기 플로트의 동작이 불량해짐에 따라 마그네트의 감지가 불량해지므로, 유체탱크 내에 수용된 액체의 수위를 정확하게 측정할 수 없는 경우가 있다.

또한, 상기 기구적인 타입의 수위감지장치는 기구적인 구조의 특성상 플로트나 플로트 지지구조에 물때와 같은 이물질이 붙게 되어 자력이 정상적으로 감지되지 않는 경우가 있었다.

또한, 상기 기구적인 타입의 수위감지장치를 분리한 후 물때를 제거하는 경우, 수위감지장치의 기구적인 복잡한 형상에 의해 이물질 제거가 곤란하거나 이물질 청소 시간이 증가되었다.

또한, 정수기의 유체탱크는 그 내 벽면에 스크레치가 형성되지 않도록 최대한 매끄럽게 제작하여 유체탱크 내 벽면에 이물질이 끼는 것을 최소화한다. 또한, 유체탱크 내부에 구조물이 설치될 경우 그 구조물에 이물질이 끼게 되므로, 정수기 설계 시 유체탱크의 내부에는 가급적 구조물을 설치하지 않으려고 한다.

그런데, 상기 유체탱크의 내부에 외형 복잡한 기구적인 타입의 수위감지장치가 설치되는 경우, 상기 수위감지장치의 외측면에 이물질이 용이하게 끼어 정수를 오염시킬 수 있게 된다. 나아가, 유체탱크 내부와 수위감지장치가 보다 자주 청소되어야 했다.

또한, 상기 기구적인 타입의 수위감지장치는 플로트가 승강할 수 있는 구조, 유체탱크에 결합 고정시키는 구조 등이 복잡하므로, 수위감지장치의 크기가 커지고 제조 단가가 증가될 수 있다.

또한, 종래의 정전용량 센서는 유체탱크의 외벽면에 설치되므로, 유체탱크 주위의 습도 및 이물질 등의 영향에 의해 오작동을 일으키는 경우가 있었다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위한 예가 선행기술 대한민국 실용신안출원 제10-2008-0109106호 `수위감지장치`에서 개시 되었다.

종래기술에 따른 수위감지장치는, 액체를 수용하는 유체탱크의 내부에 노출되게 배치되어 유체탱크내부의 수위에 따라 액체와 접촉하거나 공기와 접촉하고, 내부에 수용공간이 형성된 바디; 및 상기 바디의 수용공간에 수용되는 정전용량 감지부를 포함하며, 상기 정전용량 감지부의 상측의 정전용량 값과 하측의 정전용량의 값은 각각 상기 바디의 상측과 하측이 액체 또는 공기와 접촉함에 따라 변화하고, 상기 정전용량 감지부는 상측의 정전용량 값과 하측의 정전용량 값을 비교하여 출력신호를 ON 또는 OFF 하게 된다.

한편, 기존에는 프로브 타입의 정전용량센서가 수조의 상단이나 측면에 설치되어 프로브가 물에 잠기거나 노출되어질 때 신호를 보내는 방식으로 수조 내에 부유체 부품이 있을 경우에는 사용이 쉽지 않으므로 이에 대비한 제품에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있으며 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1156886호(발명의 명칭 : 수위감지장치)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 수조 내의 물속에 설치되는 수위감지기기로 수조 내의 수량에 따라 부유하는 구비된 기기들 간에 간섭이 되지 않도록 하여 수조 내 수위의 감지가 용이한 냉온수기용 수위감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 수위감지기기의 일부분을 수조에 노출시켜서 수위감지기기가 수조내의 수량을 감지하면서 수위감지기기의 감지로드를 물로부터 격리하는 기능이 구비된 냉온수기용 수위감지장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉온수기용 수위감지장치는, 냉온수기에 설치되어 수조에 담기는 물의 양을 감지하는 수위감지장치로서, 물을 수용하는 상기 수조의 내부에 노출되게 배치되어 상기 수조 내부의 수량에 따라 물과 접촉하거나 공기와 접촉하고, 하부에는 개구부가 상부에는 중심부분에 설정된 크기의 관통홀이 형성되며 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 상기 하우징의 개구부와 관통홀을 통해서 상기 하우징의 내부에 삽입되면서 결합되어 상기 수조 내부의 수량을 감지하는 수위감지유닛; 및 상기 냉온수기의 일부분에 설치되며 상기 수위감지유닛에 연결되고 상기 수위감지유닛을 통해 감지한 상기 수조 내부의 수량에 대한 정보를 전송받는 컨트롤러를 포함하고, 상기 하우징은, 상기 수조의 하단에서 상부를 향하여 연직 방향으로 결합되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 수위감지유닛은, 상기 하우징에 결합되며 상기 수조의 물과 공기의 접촉에 따라 발생하는 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량센서; 상기 정전용량센서가 하부를 통해서 관통되면서 분리가능하게 결합되며, 상기 하우징의 개구부에 대응하는 결합부가 상부에 형성되어 있어 상기 하우징의 개구부와 분리가능하게 결합되고, 하부에는 아래방향으로 돌출 형성되며 말단의 설정된 길이를 내측으로 절곡시킨 적어도 하나의 걸림부가 형성되어 있는 센서홀더; 및 상기 센서홀더 결합부의 외주면에 형성된 수나사산에 대응하여 내주면에 암나사산이 형성되어 있어 상기 센서홀더의 결합부와 결합되면서 상기 하우징과 상기 센서홀더를 밀착시키는 밀봉부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 정전용량센서는, 상기 하우징의 관통홀을 관통한 상태로 설정된 길이가 상기 수조에 노출되어 상기 수조 내부의 수량을 감지하는 봉형상의 감지로드; 및 상기 감지로드가 상부에 고정되며 상기 센서홀더 걸림부의 말단이 측면의 하단에 걸려지면서 상기 센서홀더와 분리가능하게 결합되는 로드지지대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 밀봉부재와 상기 센서홀더 사이에 개재된 상태로 결합되어 상기 수위감지유닛을 상기 하우징에 밀봉시키는 밀봉링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징은, 합성수지를 이용하여 제작될 수 있다.

또한, 상기 정전용량센서는, 유량에 따라 정전용량이 변화되지 않도록 설정된 크기를 가지고 전하의 변화를 차단할 수 있다.

본 발명의 냉온수기용 수위감지장치는, 수위감지유닛을 수조의 하단에서 상부를 향하도록 연직 방향으로 설치하여, 수조 내에 구비된 기기들 간에 간섭이 되지 않도록 하여 수조 내 수위를 용이하게 감지할 수 있다.

또한, 정전용량센서를 하우징에 관통시키고 일부분을 수조에 노출시켜서 하우징을 통해서 정전용량센서를 물로부터 격리하면서 수조 내의 수량을 감지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉온수기용 수위감지장치가 냉온수기에 설치된 모습을 나타낸 도면.
도 2는 상기 수위감지장치의 사시도.
도 3은 상기 수위감지장치의 분해사시도.
도 4는 상기 수위감지장치가 설치된 냉온수기의 단면도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉온수기용 수위감지장치가 냉온수기에 설치된 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 상기 수위감지장치의 사시도이며, 도 3은 상기 수위감지장치의 분해사시도이며, 도 4는 상기 수위감지장치가 설치된 냉온수기에 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 냉온수기에 설치되어 수조에 담기는 물의 양을 감지하는 수위감지장치로서, 본 발명은 하우징(100), 수위감지유닛(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(100)은 물을 수용하는 수조(30)의 내부에 노출되게 배치되어 수조(30) 내부의 수량에 따라 물과 접촉하거나 공기와 접촉하고, 하부에는 개구부(110)가 상부에는 중심부분에 설정된 크기의 관통홀(120)이 형성되며 내부에 수용공간이 구비된 구조일 수 있다.

하우징(100)은 수조(30)의 하단에서 상부를 향하여 연직 방향으로 결합되어 설치될 수 있다.

상기 수위감지유닛(200)은 하우징(100)의 개구부(110)와 관통홀(120)을 통해서 하우징(100)의 내부에 삽입되면서 결합되어 수조(30) 내부의 수량을 감지할 수 있다.

수위감지유닛(200)은 정전용량센서(210), 센서홀더(220) 및 밀봉부재(230)를 포함할 수 있다.

상기 정전용량센서(210)는 하우징(100)에 결합되며 수조(30)의 물과 공기의 접촉에 따라 발생하는 정전용량의 변화를 감지할 수 있다.

정전용량센서(capacitive sensor)에 대해서 알아보면, 일반적으로 도체에 전위 포텐셜이 인가되면, 전하가 축전되는데, 이 효과는 단일 도체에서 보다, 둘 이상의 도체에 둘 이상의 서로 다른 전위 포텐셜이 인가되었을 때. 즉, 둘 이상에 도체에서 전압(전압은 전위 포텐셜의 차이이다)이 인가되었을 때, 보다 잘 관찰할 수 있다.

정전용량센서 또는 전기용량센서는 이러한 축전효과를 이용하여 물리량을 정량화하는 센서이다.

정전용량센서(210)는 유량에 따라 정전용량이 변화되지 않도록 설정된 크기를 가지고 전하의 변화를 차단할 수 있다.

정전용량센서(210)는 감지로드(212)와 센서몸체(214)를 포함할 수 있다.

상기 감지로드(212)는 봉 형상의 구조로 제작되어 하우징(100)의 관통홀(120)을 관통한 상태로 설정된 길이가 수조(30)에 노출되어 수조 내부의 수량을 감지할 수 있다.

상기 센서몸체(214)는 감지로드(212)가 상부에 고정되며 센서홀더(220) 걸림부(224)의 말단이 측면의 하단에 걸려지면서 센서홀더(220)와 분리 가능하게 결합될 수 있다.

로드지지대(214)와 센서홀더(220)의 결합은 각각의 센서몸체(214)와 센서홀더(220)의 대응하는 부분에 형성된 볼트홀을 통해서 볼트와 너트를 이용하여 결합시키는 것도 가능하다.

상기 센서홀더(220)는 정전용량센서(210)가 하부를 통해서 관통되면서 분리가능하게 결합되며, 하우징(100)의 개구부(110)에 대응하는 결합부(222)가 상부에 형성되어 있어 하우징(100)의 개구부(110)와 분리가능하게 결합되고, 하부에는 아래방향으로 돌출 형성되며 말단의 설정된 길이를 내측으로 절곡시킨 적어도 하나의 걸림부(224)가 형성되어 있는 구조일 수 있다.

구체적으로, 센서홀더(220)와 하우징(100)의 결합은 하우징(100) 개구부(110) 하단의 외주면을 따라 형성된 수나사산에 대응하는 암나사산이 센서홀더(220) 결합부(222)의 내주면를 따라 형성되어 있어서, 센서홀더(220)의 결합부(222)와 하우징(100)의 개구부(110)가 분리가능하게 나사결합하는 구조이거나, 개구부(110)의 하단에서 개구부(110)의 외주면을 따라 설정된 길이로 외측으로 돌출되는 테두리를 형성하고, 상기 테두리에 대응하여 결합부의 내주면의 대응하는 위치에 테리리 안착홈을 형성시켜서 외력의 가압을 이용하여 센서홀더(220)의 결합부(222)와 하우징(100)의 개구부(110)가 분리가능하게 결합되는 구조일 수 있다.

상기 밀봉부재(230)는 센서홀더(220) 결합부(222)의 외주면에 형성된 수나사산에 대응하여 내주면에 암나사산이 형성되어 있어 센서홀더(220)의 결합부(222)와 결합되면서 하우징(100)과 센서홀더(220)를 밀착시킬 수 있다.

하우징(100)은 하부의 설정된 부분에서 상부를 향하여 연직방향으로 설치될 수 있다.

상기 컨트롤러(300)는 수위감지유닛(200)에 연결되며 수위감지유닛(300)을 통해 감지한 수조(30)내 물의 수위에 대한 정보를 전송받을 수 있다.

본 발명 수위감지장치(10)는 밀봉링(400)을 더 포함할 수 있다.

상기 밀봉링(400)은 밀봉부재(230)와 센서홀더(220) 사이에 개재된 상태로 결합되어 수위감지유닛(200)을 하우징(100)에 밀봉시킬 수 있다.

본 발명의 하우징(100)은 내구성이 우수하고 가벼운 합성수지를 이용하여 제작될 수 있다.

하우징(100)의 소재로 사용되는 합성수지의 종류로는 페놀수지, 폴리우레탄수지, 폴리아미드수지, 아크릴수지, 실리콘수지 등이 있다

또한, 상기 밀봉링(400)도 상기의 하우징(100)과 같은 이유로 합성수지를 이용하여 제작될 수 있다.

상기 정전용량센서(210)는 회로 설계를 근거로 회로부품을 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현, 이에 합당한 방법을 통하여 절연물 상에 전기도체를 재현하는 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD)일 수 있다.

본 발명 냉온수기용 수위감지장치의 작동방법으로서, 작업자는 수조(30) 내의 수량을 측정하기 위해 수위감지유닛(200)이 결합된 하우징(100)을 수조(30)의 하단에서 상부를 향하여 연직방향으로 설치하면서 감지로드(212)의 말단이 수조(30) 내부에 노출되도록 설치할 수 있다.

구체적으로, 컨트롤러(300)에 연결된 수위감지유닛(200)의 정전용량센서(210)가 수조(30) 내의 수량을 감지하고, 컨트롤러(300)에 전송하여 작업자에게 냉온수기용 생수통의 교체시기를 알려줄 수 있다.

즉, 상기와 같은 냉온수기용 수위감지장치의 사용은 기존에는 프로브 타입 정전용량센서가 수조의 상단이나 측면에 설치되어 프로브가 물에 잠기거나 노출되어질 때 신호를 보내는 방식으로 수조 내에 부유체 부품이 있을 경우에는 사용이 불가능하였으나, 본 발명은 정전용량센서(210)가 수조(30) 하단의 물속에 설치되어 부유체 부품에 간섭이 되지 않도록 하여 저수위감지에 용이하고, 정전용량센서(210)의 끝단에서만 물을 감지하도록 감지로드(212)를 끝단의 설정된 길이만 남기고 설정된 크기의 방수가 되는 하우징(100)으로 감싸, 컨트롤러(300)를 통해서 수조(30) 내의 수량에 대한 정전용량의 변화가 감지되면 저수위 경고를 내보내어 생수통을 교체하도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

10 : 수위감지장치
20 : 냉온수기
30 : 수조
100 : 하우징
110 : 개구부
120 : 관통홀
200 : 수위감지유닛
210 : 정전용량센서
212 : 감지로드
214 : 센서몸체
220 : 센서홀더
222 : 결합부
224 : 걸림부
230 : 밀봉부재
300 : 컨트롤러
400 : 밀봉링

Claims (6)

1. 냉온수기에 설치되어 수조에 담기는 물의 양을 감지하는 수위감지장치로서,
   물을 수용하는 상기 수조의 내부에 노출되게 배치되어 상기 수조 내부의 수량에 따라 물과 접촉하거나 공기와 접촉하고, 하부에는 개구부가 상부에는 중심부분에 설정된 크기의 관통홀이 형성되며 내부에 수용공간이 구비된 하우징;
   상기 하우징의 개구부와 관통홀을 통해서 상기 하우징의 내부에 삽입되면서 결합되어 상기 수조 내부의 수량을 감지하는 수위감지유닛; 및
   상기 냉온수기의 일부분에 설치되며 상기 수위감지유닛에 연결되고 상기 수위감지유닛을 통해 감지한 상기 수조 내부의 수량에 대한 정보를 전송받는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 하우징은,
   상기 수조의 하단에서 상부를 향하여 연직 방향으로 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수위감지유닛은,
   상기 하우징에 결합되며 상기 수조의 물과 공기의 접촉에 따라 발생하는 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량센서;
   상기 정전용량센서가 하부를 통해서 관통되면서 분리가능하게 결합되며, 상기 하우징의 개구부에 대응하는 결합부가 상부에 형성되어 있어 상기 하우징의 개구부와 분리가능하게 결합되고, 하부에는 아래방향으로 돌출 형성되며 말단의 설정된 길이를 내측으로 절곡시킨 적어도 하나의 걸림부가 형성되어 있는 센서홀더; 및
   상기 센서홀더 결합부의 외주면에 형성된 수나사산에 대응하여 내주면에 암나사산이 형성되어 있어 상기 센서홀더의 결합부와 결합되면서 상기 하우징과 상기 센서홀더를 밀착시키는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 정전용량센서는,
   상기 하우징의 관통홀을 관통한 상태로 설정된 길이가 상기 수조에 노출되어 상기 수조 내부의 수량을 감지하는 봉형상의 감지로드; 및
   상기 감지로드가 상부에 고정되며 상기 센서홀더 걸림부의 말단이 측면의 하단에 걸려지면서 상기 센서홀더와 분리가능하게 결합되는 센서몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 밀봉부재와 상기 센서홀더 사이에 개재된 상태로 결합되어 상기 수위감지유닛을 상기 하우징에 밀봉시키는 밀봉링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징은,
   합성수지를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 정전용량센서는,
   유량에 따라 정전용량이 변화되지 않도록 설정된 크기를 가지고 전하의 변화를 차단하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉온수기용 수위감지장치.

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