KR100233447B1 - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 수위감지센서의 구조에 관한 것으로 그 목적은 정밀하게 수위를 검출할 수 있으며 출력의 선형성이 우수한 반도체형 수위감지센서의 압력유입구를 경사지게 마련하여 원활한 압력전달과 압력유입구에 결합되는 수위감지관의 변형이 방지되는 세탁기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 하우징의 내부의 수조 일측에 설치되는 수위감지공과, 이 수위감지공에 일측이 결합되는 수위감지관, 그리고 수위감지관의 타측에 결합되며 인가되는 압력에 따라서 저항값이 변하여 출력전압이 변하는 반도체형 수위감지센서로서 이 수위센서의 일측에는 수위감지관과 결합시 압력유입이 원활하도록 경사지게 마련되는 압력유입구를 구비하는 구성이다.

Description

세탁기

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 특히 반도체로서 수위를 감지하는 반도체형 수위감지센서의 구조를 개선하여 원활한 압력전달과 압력유입구에 결합되는 수위감지관의 변형이 방지되는 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 콘트롤부에 세탁, 헹굼 및 배수 그리고 탈수 등의 행정을 미리 마이콤에 프로그램화 시켜두고, 프로그램을 사용자가 선택적으로 세탁 제어 할 수 있도록 구성되어 있어서, 세탁물이 전자동으로 세탁된다.

도 1은 이러한 기능을 하는 세탁기를 도시한 도면이다. 이에 도시한 바와 같이 외관 몸체를 이루는 하우징(1) 내부에 세탁수가 채워질 수 있도록 상측면이 개구된 원관상의 수조(2)가 현가장치(2a)에 의해 설치되어있다. 그리고 이 수조(2)의 내부에는 회전가능하게 세워져 설치되며 벽면에 다수의 탈수공이 천공되어있으며 수조(2)와 유사한 형상으로 마련된 세탁조(2b)가 구성되어 있다. 그리고 세탁조(2b)의 저부에는 정역회전하여 세탁수류를 형성하는 펄세이터(2c)가 마련된다.

하우징(1)의 저부에는 세탁조(2b)와 펄세이터(2c)를 구동시키기 위한 구동부(4)가 마련되어 있는데, 이것은 동력을 발생하는 모터(4a)와 이의 회전력을 벨트(4b)를 매개로 전달받아 펄세이터(2c)와 세탁조(2b)를 동시 또는 선택적으로 회전시키는 클러치(4c)로 이루어져 있다. 그리고 하우징(1)의 상부에는 하우징(1)의 상부를 덮는 상부커버(3)가 설치되어있으며 이 상부커버(3)의 내부에는 하우징(1)의 내부를 개폐할 수 있도록 힌지결합되는 뚜껑(3a)이 마련된다.

그리고 수조(2)의 일측 하부면에는 수조(2)내의 세탁수를 외부로 배출하기 위한 배수구가 마련되고, 이 배수구에는 배수밸브(5)가 중도에 설치된 배수호스(5a)가 배치된다.

한편 상부커버(3)의 배면 후측에는 수조(2)에 공급되는 물의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(8)가 구비된다. 이 수위감지센서(8)는 수조(2)의 하부측면에 마련되어 수조(2)와 연통되는 수위감지공(7)과의 사이에 수위감지관(7a)을 마련하여 수조(2)의 내부의 압력을 측정하여 수조(2)의 수위를 감지하는것으로 상부커버(3)에 마련된 걸림구(3b)에 삽입고정될수있도록 외부에 테두리부(8a)가 마련되며, 하측으로는 수위감지관(7a)에 결합되는 압력유입구(8b)가 수직방향으로 마련되어있으며 이 압력유입구(8b)에 결합되는 수위감지관(7a)은 걸림구(3b)의 하측에 마련되어 측면으로 연장되는 안내부(3c)를 통해 하측으로 연장된다.

이 수위감지센서(8)는 실용신안공보(공고번호 91-407)에 기재된 것으로서, 전원전압을 공급받고 서로 연결된 인버터, 코일 및 저항과, 그 인버터,코일 및 저항의 입출력단에 각각 연결된 캐패시터와 인버터, 코일 및 저항의 출력단에 연결된 인버터를 포함한다. 코일은 수조(2)에 공급되는 물에 의한 압력변화에 따라서 가변되는 인덕턴스를 가진다.

이와 같이 구성된 수위감지센서(8)는 수위의 변동에 의한 압력변화에 따라 가변주파수를 갖는 수위감지신호를 출력한다.

세탁기의 수조(2)에 물이 공급되면 수조(2)에 물이 차게된다. 수조(2)의 물은 다이어프램에 압력을 가한다. 다이어프램(Diaphragm)은 공기압 또는 유압을 변위로 변환하는 장치이다. 다이어프램은 압력이 높아지면 격막이 눌러지고, 압력이 낮아지면 격막이 되돌아가도록 동작한다. 다이어프램이 동작하면 페라이트코어(Ferrite core)가 이동을 하게된다. 페라이트코어가 이동을 하게되면 코일(L)에 가해지는 자기장이 변화를 일으키게 된다.

자기장의 변화는 코일의 인덕턴스값을 변화시킨다. 인덕턴스값이 변하면 엘씨발진회로의 공진주파수가 변화한다. 이때 발생되는 공진주파수의 범위는 약 26㎑에서 19㎑의 범위로서 공진주파수(f)는 마이컴으로 입력된다.

수조(2)에 급수가 시작되면 현재 수위의 수압에 따라서 코일의 인덕턴스가 변하게 되는데, 수위가 높아져 수압이 높아지면 코일의 인덕턴스는 작아지고 반대로 수위가 낮아져 수압이 낮아지면 코일의 인덕턴스는 커진다. 그리하여 수조(2)의 수위가 높아져 수압이 커질수록 주파수(f)는 낮아지며, 수위가 낮아져 수압이 낮아지면 주파수(f)는 높아진다.

전술한바와 같은 수조(2)의 수위의 변화에 따른 주파수(f)신호는 마이컴으로 입력된다. 마이컴은 입력받은 주파수(f)신호를 카운트하고 그 카운트 값을 일정주기마다 예를 들어 1초에 한번씩 저장한다. 그리하여 먼저 저장되어 있는 카운트 값과 현재 카운트 값을 비교함으로써 수조(2)의 수위를 인식하게 된다.

현재 수위가 사용자가 설정한 수위에 이르게 되면, 마이컴은 급수가 완료되었다고 판단하여 급수밸브(미도시)를 잠근다.

배수과정에서도 전술한 방식으로, 마이컴은 수위감지센서(8)로부터 입력되는 주파수(f)신호에 따라서 배수수위를 인식하여 배수가 완료되면 배수밸브(5)를 잠근다.

도 2는 종래의 세탁기 수위감지센서(8)의 특성도이다. 도 2를 참조하면 다음과 같다. 전술한 수위감지센서(8)의 공진주파수는 약 26㎑에서 19㎑의 범위를 가진다. 수조(2)에 물이 없는 상태에서 수위감지센서(8)가 출력하는 주파수는 약 26㎑이다. 그리고 수조(2)에 물이 가득 차 있을 경우(수압 약600mH₂O)의 수위감지센서(8)의 출력 주파수는 약 19㎑이다. 그런데 수압이 60mH₂O에서 100mH₂O인 (가)구간에서는 불감대역이 형성된다. 즉, 수위감지를 제대로 하지 못하는 것이다.

또한, 종래의 세탁기의 수위감지센서(8)는 기계적 동작에 의하여 구동되어서 반복적 내구성이 떨어지고 수위감지를 하는데 있어서 편차가 컸으며, 출력이 지수함수적이어서 선형성이 떨어져 정확한 수위의 감지가 어렵고 잡음등의 영향을 많이 받으므로 수명이 짧고 신뢰성이 떨어지게 된다.

그리고 수위감지센서(8)의 압력유입구(8b)는 상부커버(3)의 안내부(3c)와 직교하여 마련되어있으므로 이에 수위감지관(7a)을 결합할 때 수위감지관(7a)이 직각으로 벤딩되므로 압력유입구(8b)의 선단에 마련된 입구를 수위감지관(7a)이 막는 경우가 발생되며 수위감지관(7a)의 장기간 사용할 때에는 무리한 벤딩으로 수위감지관(7a)의 변형이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 정밀하게 수위를 검출할 수 있으며 출력의 선형성이 우수한 반도체형 수위감지센서의 압력유입구를 경사지게 마련하여 원활한 압력전달과 압력유입구에 결합되는 수위감지관의 변형이 방지되는 세탁기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 수위감지센서가 설치된 세탁기의 단면도이다.

도 2는 종래의 세탁기 수위조절 장치의 수위감지센서의 특성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수위감지센서가 설치된 세탁기의 단면도이다.

도 4는 도 3의 수위감지센서를 도시한 사시도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 세탁기의 수위조절 장치의 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

60:수위감지센서 62:압력유입구

66:입구 90:수위감지공

87:안내부 88:안내홀

91:수위감지관 100:하우징

110:수조 140:케이스

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 수조가 마련된 하우징, 상기 수조의 일측에 마련되는 수위감지공, 상기 수위감지공에 일측이 결합되는 수위감지관, 상기 수위감지관의 타측과 결합되는 압력유입구가 외측에 형성된 수위감지센서를 구비한 세탁기에 있어서, 상기 압력유입구는 상기 수위감지관과 결합시 압력유입이 원활하도록 경사지게 마련되며, 상기 수위감지센서는 상기 압력유입구를 통해 인가되는 압력에 따라서 저항값이 변하여 출력전압이 변하는 반도체형 수위감지센서인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 압력유입구는 상기 수위감지관이 상하방향 또는 측방향으로 위치될 때 모두 사용할수있도록 45도 경사로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하겠다.

도 3은 본 발명에 따른 수위감지센서가 채용된 세탁기의 내부구성을 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 4는 수위감지센서를 도시한 사시도면이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 세탁기의 수위감지 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이, 몸체 외관을 이루는 하우징(100)의 내부에는 세탁수가 채워질 수 있도록 상측면이 개구된 원관상의 수조(110)가 현가장치(120)에 의해 설치된다. 이 수조(110)의 내부에는 회전가능하게 세워져 설치되며, 벽면에 다수의 탈수공이 천공되어있고, 수조(110)와 유사한 형상으로 마련된 세탁조가 설치되어 있다. 그리고 세탁조의 저부에는 정역회전하여 세탁수류를 형성하는 펄세이터(131)가 마련된다.

수조(110)의 하측에는 세탁조와 펄세이터(131)를 구동시키기 위한 세탁기동작부(50)가 마련되어 있는데, 이것은 동력을 발생하는 모터(51)와 이의 회전력을 벨트(52)를 매개로 전달받아 펄세이터(131)와 세탁조를 동시 또는 선택적으로 회전시키는 클러치(53)로 이루어져 있다. 그리고 하우징(100)의 상부에는 하우징(100)의 상부를 덮는 상부커버(80)가 설치되어있으며 이 상부커버(80)의 내부에는 하우징(100)의 내부를 개폐할 수 있도록 힌지결합되는 뚜껑(82)이 마련된다. 그리고 수조(110)의 일측 하부면에는 수조(110)내의 세탁수를 외부로 배출하기 위한 배수구(111)가 마련되고, 이 배수구(111)에는 배수밸브(112)가 중도에 설치된 배수호스(113)가 배치된다.

한편 수조(110)의 하부 측면에는 외부와 연통되는 수위감지공(90)이 마련된다. 그리고 이 수위감지공(90)에는 수위감지관(91)이 설치되는데 수위감지관(91)은 현가장치(120)의 외측을 감아올라가서 상부커버(80)의 배면 후측에 설치되는 안내홀(88)을 따라 안내부(87)로 삽입되어 수위감지센서(60)와 연결된다.

수위김지센서(60)를 고정하는 케이스(140)는 일측이 개구된 중공관으로서 개구된측은 원주방향으로 확관된 걸림테(141)는 상부커버(80)에 설치된 걸림구(81)에 삽입, 고정된다. 그리고 개구된측으로 삽입되어 내부 반대측에 고정되는 원형의 기판(150)에는 각종 소자가 마련되어있으며 내부에는 수위감지센서(60)와 결합되는 센서체결홀(미도시)과 외부의 마이컴(20)과 연결되는 커넥터(미도시)가 결합되는 커넥터체결홀(미도시)이 형성되어있다.

본 발명에 따른 반도체형 수위감지센서(60)는 수압을 감지하는 압력센서로서 수위에 따른 수압의 변화를 전압 신호로 출력하는 반도체형 압력센서이며, 수위감지센서(60)에 전원을 공급하는 정전원(61), 수위감지센서(60)의 출력을 증폭하는 증폭부(70), 증폭부(70)의 출력을 입력으로 받아 수위를 판단하는 마이컴(20)등을 구비한다.

먼저 수위를 설정한다. 이때에는 사용자가 수위설정을 할 수도 있고, 자동설정을 통하여 수위설정을 할 수도 있다. 수위설정이 끝나면 마이컴(20)은 급수밸브(미도시) 구동부(30)를 구동시켜 급수밸브(미도시)를 열어 세탁기의 수조(110)에 물이 차게한다. 수조(110)에 물이 차기 시작하면 마이컴(20)은 수조(110)의 수위를 감지하다. 마이컴(20)은 수위감지센서(60)를 이용하여 수위를 감지한다.

반도체형 수위감지센서(60)는 다음과 같이 형성한다. 먼저, 실리콘기판의 이면을 식각하여 다이아프램을 형성하고, 형성된 다이아프램의 가장자리 부근에는 다이아프램에 가해지는 응력변화에 따라 저항값이 변화하는 가변저항을 형성한다.

전술한 반도체형 수위감지센서(60)는 4개의 저항을 브리지 형태로 연결한 등가회로로 나타낼 수 있으며 4개의 저항의 저항값은 압력이 가해지지 않은 상태에서 동일한 값을 가진다. 수위감지센서(60)의 일측은 전원입력단이 되어 정전원(61)이 연결되고 타측은 출력단이 된다.

수위감지센서(60)는 수조(110)에 차 있는 물의 수압에 의하여 힘을 받게된다. 수위감지센서(60)가 힘을 받게되면 수위감지센서(60)의 저항값이 변화하게 된다. 압력변화에 따른 저항(R1)(R3)의 저항값의 변화량을 '+ΔR'이라 하면 저항(R2)(R4)의 저항값의 변화량은 '-ΔR'이된다. 이렇게 압력변화에 따라서 저항값이 변화하게 되면 정전원(61)에 의하여 수위감지센서(60)로 흐르던 전류값이 변화하게 되어 출력전압이 바뀐다. 이때의 전압출력은, Y=AX+B의 형식을 가지는 1차함수적인 출력특성을 가진다. 1차함수적인 출력특성은 곧, 선형적인 출력(Linear output)을 나타낸다.

수위감지센서(60)의 출력전압은 증폭부(70)에 의하여 증폭된다. 증폭부(70)는 차동증폭기의 형태를 가지며 수위감지센서(60)의 출력전압을 증폭을 하여 마이컴(20)의 아날로그/디지털포트(Analog to Digital port, A/D port)로 출력한다. 증폭부(70)의 출력은 약 0.2볼트에서 5볼트 사이의 전압값이다. 증폭부(70)의 아날로그 출력은 마이컴의 아날로그/디지털(A/D)변환기를 통하여 디지털로 변환된다.

마이컴(20)은 디지털로 변환된 신호에 의하여 판단한 수조(110)의 감지수위값과 초기에 설정한 설정수위값을 비교한다. 만약 감지수위값이 설정수위값보다 작다면 마이컴(20)은 수조(110)의 수위가 설정한 수위에 도달하지 않았다고 판단하여 급수밸브(미도시)구동부(30)를 계속 구동시켜 수조(110)에 물을 계속 공급한다.

만약 감지수위값이 설정수위값보다 크거나 같다면 마이컴은 수조(110)의 수위가 설정한 수위에 도달했다고 판단하여 급수밸브(미도시)구동부(30)를 정지시켜 급수밸브(미도시)를 잠근다. 그리하여 마이컴(20)은 수조(110)에 대한 물의 공급을 차단하고 세탁기동작부(50)(50)를 구동시켜 세탁을 한다. 미설명된 40은 배수밸브(112)구동부이다.

이와 같이 구성된 수위감지센서(60)의 구조를 도 4를 참조로 설명하면 다음과 같다. 이에 도시한바와 같이 수위감지센서(60)는 양측으로 돌출된 고정구(63)가 마련되며 이 고정구(63)는 기판(150)의 센서체결홀(미도시)에 삽입,고정되며 수위감지센서(60)의 일측으로는 수위감지관(91)과 결합되는 압력유입구(62)가 외부로 돌출되어있다. 이 압력유입구(62)는 45도 기울어져 형성된다. 압력유입구(62)는 이에 결합되는 압력감지관(91)이 무리하게 벤딩되어 압력유입구(62)의 선단에 마련된 입구(66)를 막거나 일부 폐쇄하여 수조의 압력이 전달되는 것을 방해하지못하도록 설치되는 것으로, 수위감지관(91)이 상하측 방향이나 측방향으로 설치될 때 모두 사용가능하도록 기울어져 설치된 것이다.

이렇게 결합된 수위감지센서(60)는 세탁기의 세탁행정과 탈수행정시에 수조(110)의 내부에 수위를 감지하여 이를 마이컴(20)에 신호로서 전달하여 급수와 배수를 조정하게 되는 것으로 기존의 센서와 호환가능하며 압력유입구(62)를 45도 기울여 설치하였으므로 이에 결합되는 수위감지관(91)의 벤딩각도가 줄게되어 수위감지관(91)의 장기간 사용할 때에 발생되는 손상을 줄일수있으며 압력유입구(62)의 입구(66)를 수위감지관(91)이 막는 것을 방지하여 주어 반도체형 수위감지센서(60)로 정확한 압력의 전달이 이루어진다.

이상에서 상세히 설명한바와 같이 본 발명에 따른 세탁기는, 세탁기의 수위센서로 반도체형 압력을 이용함으로 수위감지의 불감대역이 없으며 잡음등에 영향을 적게 받는다. 이로 인해 마이컴이 수위를 감지하는데 있어서 오동작을 할 염려가 없다.

그리고 센서의 출력이 1차함수적인 특성을 가지고 있어서 수위를 감지하는데 있어서 더욱 더 정확한 수위의 감지가 가능하며 수위감지센서가 반도체형이기 때문에 장기간 사용에 의한 경시변화 발생이 없으며 종래에 발생하던 납땜불량 또는 코일 단선등의 공정불량을 개선할 수 있고, 칩(Chip)화 되므로 메인보드내에 직접 취부가 가능하여 공간활용 및 선로가 간결해진다.

또한 수위감지관의 장기간 사용할 때에 발생되는 손상을 줄일수있으며 압력유입구의 입구를 수위감지관이 막는 것을 방지하여 주어 수조의 압력이 반도체형 수위감지센서로 정확한 전달되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 내부에 수조가 마련된 하우징, 상기 수조의 일측에 마련되는 수위감지공, 상기 수위감지공에 일측이 결합되는 수위감지관, 상기 수위감지관의 타측과 결합되는 압력유입구가 외측에 형성된 수위감지센서를 구비한 세탁기에 있어서,

   상기 압력유입구는 상기 수위감지관과 결합시 압력유입이 원활하도록 경사지게 마련되며, 상기 수위감지센서는 상기 압력유입구를 통해 인가되는 압력에 따라서 저항값이 변하여 출력전압이 변하는 반도체형 수위감지센서인 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 압력유입구는 상기 수위감지관이 상하방향 또는 측방향으로 위치될 때 모두 사용할수있도록 45도 경사로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기.

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