KR100747432B1 - 스팀청소기의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스팀청소기에서 발생되는 스팀의 품질은 온도 센서에 의하여 감지되며, 감지된 온도에 따라 적절히 물의 양과 발열량을 변화시킴으로써 최적의 스팀을 안정적으로 생산할 수 있게 되어, 스팀청소기의 고품질을 도모하기 위한 것으로서, 물탱크, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 스팀으로 변화시키기 위한 히터부, 상기 물탱크와 상기 히터부 사이에 마련되어 상기 히터부로 상기 물탱크의 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 포함하여 이루어지는 스팀청소기의 제어 방법에 있어서, 공급되는 교류전원의 싸이클을 감지하여, 상기 솔레노이드 펌프에 상기 교류전원을 적어도 2 이상의 싸이클로 이루어지는 전체 싸이클 중 듀티 싸이클로 인가하도록 제어하되, 상기 듀티 싸이클은 전체 싸이클 중 상기 솔레노이드 펌프에 인가되는 싸이클의 개수이며, 상기 히터부에 마련된 온도센서에 의하여 상기 히터부의 온도를 감지하고 감지된 온도에 따라 상기 듀티 싸이클의 싸이클 개수를 가변 제어하여 상기 솔레노이드 펌프의 토출유량이 제어되는 것을 특징으로 한다.

스팀청소기, 솔레노이드펌프, 싸이클, 히터 발열체, 제어, 온도센서

Description

스팀청소기의 제어 방법{METHOD FOR CONTROL OF STEAM CLEANER}

도 1은 종래 기술에 의한 솔레노이드 펌프의 개략 단면도,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 솔레노이드 펌프의 제어 블록도,

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 솔레노이드 펌프의 유도코일에 인가되는 전원 파형도,

도 4는 본 발명에 의한 일 실시례의 스팀청소기의 제어 블록도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

120 : 싸이클 감지부 130 : 토출량 입력부

140 : 제어부 150 : 펌프 구동부

200 : 솔레노이드 펌프

300 : 히터부 310 : 히터 발열체

320 : 온도센서

본 발명은 스팀청소기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

상기 및 이하에서 스팀청소기란, 스팀청소 기능만을 가진 스팀청소기는 물론이며 진공청소와 스팀청소를 함께 수행할 수 있는 진공스팀청소기도 포함하는 것이다.

본 발명과 관련된 종래의 기술로서, 본 출원인에 의해 제안되었으며, 본 명세서에 일체화된 국내 실용신안등록 제20-0405823호 "가전제품용 스팀발생장치", 국내 실용신안등록 제20-0401868호 "업라이트형 진공스팀청소기" 등이 알려져 있다.

종래 기술에 설명된 바와 같이, 스팀청소기는 물탱크, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 스팀으로 변화시키기 위한 히터부(종래 기술에서는 "히터 다이캐스팅"이라 표현됨.), 및 상기 물탱크와 상기 히터부 사이에 마련되어 상기 물탱크로부터 상기 히터 다이캐스팅으로 물을 공급하는 물 공급부를 포함하여 이루어진다. 이때 물 공급부로서 정량 펌프가 사용될 수 있으며, 정량 펌프는 도 1에 도시된 바와 같은 솔레노이드 펌프가 채택될 수 있다.

상기 및 이하에서는 내부에 지나가는 물을 히팅하여 스팀으로 변화시키는 장치를 히터부 혹은 히터 다이캐스팅이라 칭한다.

한편, 솔레노이드 펌프에 대한 종래의 기술은 여러가지 방식이 제안되고 있으며, 본 명세서에 일체화된 국내 공개특허공보 특2000-0073549호 "솔레노이드 펌 프"는 그 중 하나의 예이다.

이러한 종래 기술의 솔레노이드 펌프의 기본 원리를 살피면, 교류전원을 다이오드를 이용하여 한 방향으로만 정류한 반파교류전원을 유도코일에 인가하면, 유도코일 내부의 자속이 교번하므로 압축스프링에 의하여 지지되는 플러저(plunger)는 전자기장의 힘과 스프링의 압축력에 의하여 하우징 내에서 왕복운동을 하게 되며, 이로 인하여 유체를 배출하는 펌핑 작용을 할 수 있게 된다.

한편, 솔레노이드 펌프의 유량을 제어하는 방법은 일반적으로 전원의 위상제어에 따라 솔레노이드 펌프의 토출유량을 제어하도록 하고 있다.

이와 관련된 종래의 기술로서, 비록 본 발명의 이용가능한 산업분야와는 상이하지만, 본 명세서에 일체화된 국내 특허공개공보 특1995-023935호 "팬히터의 솔레노이드밸브 제어회로"가 알려져 있다.

상기 종래 기술은 마이콤의 제어를 받는 스위칭소자가 동작하여 솔레노이드밸브로의 전원공급을 스위칭하도록 된 팬히터에 있어서, 교류전원을 정류하고 정류된 전압에 따라 스위칭되어 마이콤에 전원주파수에 해당하는 펄스신호를 입력시키는 인터럽트신호 발생부와 ; 초기에는 공급전원을 그대로 인가하여 솔레노이드밸브를 개방하고 그 이후에는 인터럽트 신호 발생부로부터 인가된 펄스신호를 이용하여 솔레노이드밸브에 공급되는 전원의 위상을 제어하여 밸브의 개방상태를 유지하도록 하는 마이콤과; 마이콤에서 출력된 위상제어신호에 따라 솔레노이드밸브로의 전원공급을 스위칭하여 연료공급을 제어하는 솔레노이드밸브 구동부를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

이러한 솔레노이드 밸브의 제어 방법은, 솔레노이드 펌프가 정류되지 않은 교류전원을 위상제어한다는 점을 제외하고는, 그 제어방법이 동일하다 볼 수 있다. 즉 솔레노이드 펌프의 제어방법은, 마이콤은 전원주파수에 해당하는 펄스신호가 입력되면 상기 펄스가 입력된 시점부터 소정 시간(지연 시간)이 경과하였는지를 판단하여 설정된 시간이 경과하면 솔레노이드밸브 구동부로 위상제어신호를 출력하여, 솔레노이드밸브 구동부가 솔레노이드밸브로의 전원공급을 스위칭하도록 하는 것이다. 또한 이와 같은 지연 시간의 길이 변경에 따라 솔레노이드 밸브의 토출유량이 변경되는 것이다.

즉, 종래의 솔레노이드 펌프의 제어 기술은 교류전원의 하나의 싸이클 내에서, 인가되는 전원의 위상을 제어함으로써 토출량을 변경하고자 하는 것이다. 따라서 솔레노이드 펌프에 인가되는 전원은 그 제어되는 위상이 동일하다면 각 싸이클마다 항상 동일한 파형을 가진다.

이러한 종래의 위상제어에 따라 솔레노이드 펌프의 토출유량 제어는 다음과 같은 문제점을 가진다.

스팀청소기에 사용되는 솔레노이드 펌프는 매우 소형인 정량 펌프인 관계로, 정확한 비율로 토출유량을 제어하기 어렵다는 문제가 있다.

즉, 전원의 위상제어에 따른 플런저의 구동에 따라 토출량이 비례적으로 증가하기 어려우며, 또한 토출량은 압축스프링과 플런저의 역학적 관계 내지 그 주변 과의 마찰 등으로 인한 다양한 변수에 의하여 영향을 받게 된다.

따라서 동일한 제조처에서 생산되는 동일한 사양의 제품인 경우에도 동일한 위상제어에 따라 동일한 토출량이 발생된다고 보기 어려워 규격화된 토출량을 설계하기 어렵다.

또한 하나의 제품내에서도 그 위상제어에 따라 토출량을 비례적으로 증가시키는 것이 매우 어렵게 된다. 즉 위상제어에 따라 토출량을 증감시키는 것은 가능하나, 정밀한 토출량의 조절이 어렵다는 문제를 가진다.

이러한 문제점으로 인하여 스팀청소기의 히터부에 공급되는 물의 량을 정밀하게 제어하는 것이 어려우며, 따라서 스팀청소기가 양질의 스팀을 안정적으로 생산하는 것은 매우 어려운 기술이다.

본 발명은 상기와 같은 위상제어에 따른 토출량의 정확한 제어가 매우 어렵다는 점을 감안하여, 교류전원의 하나의 싸이클 내부를 제어하지 않고, 임의의 전체 싸이클 중 인가되는 듀티 싸이클의 개수를 변경시키도록 하여 정밀한 토출량을 제어할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 이와 같은 방식에 의하여 솔레노이드 펌프의 토출유량이 정밀하게 제어될 수 있기 때문에, 히터부에 마련되어 히터부의 온도를 감지하는 온도센서에 의하여 히터부의 온도를 감지한 후 이를 이용하여 솔레노이드 펌프의 토출유량을 적절 히 제어함으로써 스팀청소기가 양질의 스팀을 생산할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 솔레노이드 펌프의 토출유량 제어 뿐만 아니라 히터부에 마련된 히터 발열체의 출력 파워를 가변시킴으로써, 스팀청소기가 더욱더 양질의 스팀을 생산할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 물탱크, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 스팀으로 변화시키기 위한 히터부, 상기 물탱크와 상기 히터부 사이에 마련되어 상기 히터부로 상기 물탱크의 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 포함하여 이루어지는 스팀청소기의 제어 방법에 있어서, 공급되는 교류전원의 싸이클을 감지하여, 상기 솔레노이드 펌프에 상기 교류전원을 적어도 2 이상의 싸이클로 이루어지는 전체 싸이클 중 듀티 싸이클로 인가하도록 제어하되, 상기 듀티 싸이클은 전체 싸이클 중 상기 솔레노이드 펌프에 인가되는 싸이클의 개수이며, 상기 히터부에 마련된 온도센서에 의하여 상기 히터부의 온도를 감지하고 감지된 온도에 따라 상기 듀티 싸이클의 싸이클 개수를 가변 제어하여 상기 솔레노이드 펌프의 토출유량이 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 싸이클의 감지는, 상기 교류전원의 진폭이 0인 지점을 기준으로 감지하는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 히터부에 마련된 온도센서에 의하여 상기 히터부의 온 도를 감지하고 감지된 온도에 따라 상기 히터부의 히터 발열체의 출력파워를 가변 제어하여 상기 히터부의 발열량이 제어되는 것이 더욱 바람직하다.

먼저, 전체 싸이클 중 듀티 싸이클을 인가하여 솔레노이드 펌프를 정밀히 제어하는 기술을 설명한다.

도 2는 제어 블록도이며, 도 3은 솔레노이드 펌프의 유도코일에 인가되는 전원의 파형도이다.

교류전원 입력부(110)는 상용 교류전원으로부터 교류전원을 입력받는다.

싸이클 감지부(120)는 교류전원 입력부(110)에 연결되어 입력되는 교류전원의 싸이클을 감지하기 위한 것이다. 이때 싸이클의 감지는 교류전원의 진폭이 0이 되는 지점을 기준으로 각각의 싸이클을 감지하는 것이 바람직하다. 이는 하나의 싸이클이 나누어지는 것을 방지하기 위함이다.

이러한 싸이클의 감지는 종래 기술 국내 공개특허공보 특1995-023935호 "팬히터의 솔레노이드밸브 제어회로"에 기재되어 있는 바와 같이, 인가되는 전압에 따라 스위칭되어 전원주파수에 해당하는 펄스신호를 출력하는 트랜지스터에 의하여 구현될 수 있음은 물론이며, 이 이외에도 다양한 수단이 채택될 수 있다.

토출량 입력부(130)는 사용자가 원하는 토출량을 입력받기 위한 것으로, 스위치 혹은 버튼 등이 채택될 수 있다.

본 제어방식의 경우 예로써, 0,1,2,3,4,5의 토출량이 입력될 수 있는 것으로 한다.

따라서 0의 토출량은 토출량이 0인 경우이며, 5의 토출량은 최대의 토출량이 된다.

또한 본 제어방식의 경우 5개의 싸이클을 전체 싸이클로 간주하여 토출량을 제어할 수 있는 것으로 설명한다. 그러나 이러한 전체 싸이클의 숫자는 실시례에 따라 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.

제어부(140)는 싸이클 감지부(120)로부터 입력되는 싸이클에 대하여 5개의 싸이클을 전체 싸이클로 임의로 정하며, 이중 펌프 구동부(140)에 출력할 구동신호로서 토출량 입력부(130)로부터 입력된 신호에 따라 듀티 싸이클의 개수에 해당하는 구동신호를 출력한다.

즉, 토출량 입력부(130)로부터 3의 토출량이 입력되었다면, 총 5개의 전체 싸이클 중 3개의 싸이클(듀티 싸이클)에 대하여 구동신호를 출력하게 된다.

펌프 구동부(150)는 제어부(140)로부터 출력되는 구동신호에 따라 솔레노이드 펌프(200)에 공급되는 교류전원을 스위칭하게 된다.

이러한 펌프 구동부의 교류전원 스위칭 또한 종래 기술 국내 공개특허공보 특1995-023935호 "팬히터의 솔레노이드밸브 제어회로"에 기재되어 있는 바와 같이, 마이컴으로부터 출력되는 구동신호에 따라 온/오프되는 포토커플러가 그대로 이용될 수 있음은 물론, 이 이외에도 다양한 수단이 채택될 수 있다.

이와 같이 펌프 구동부(150)에 의하여 듀티 싸이클에 대하여만 출력되는 구동신호에 따라, 솔레노이드 펌프(200)에는 듀티 싸이클에 해당하는 전원이 인가되며, 또한 펌프 구동부(150)와 솔레노이드 펌프(200) 사이에는 다이오드(160)가 마 련되어, 펌프 구동부(150)에 의하여 인가된 교류전원을 반파정류하게 된다.

이러한 다이오드(160)는 솔레노이드 펌프(200) 내부에 직접 마련되거나 혹은 솔레노이드 펌프(200) 외부에 마련될 수 있다.

또한 본 실시례의 경우 솔레노이드 펌프(200) 내부에 마련되는 것으로 도시하였지만, 실시례에 따라서는 펌프 구동부(150)의 입력단에 마련할 수도 있다.

따라서 솔레노이드 펌프(200)의 유도코일에 인가되는 교류전원은 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에서 점선은 공급되는 교류전원의 파형이며, 빗금친 영역은 솔레노이드 펌프의 유도코일에 인가되는 전원을 도시한 것이다.

도 3의 "3/5" 중 "3"은 듀티 싸이클의 개수이며, "5"는 전체 싸이클의 숫자이다.

즉, 5개의 전체 싸이클에 대하여 0부터 5까지의 개수의 싸이클이 솔레노이드 펌프(200)에 인가되는 것이다.

0부터 5의 싸이클의 개수는 토출량 입력부(130)에 의하여 입력받은 것이다.

따라서 토출량 입력부(130)로부터 입력받는 토출량이 0에서 5까지 변화됨에 따라, 솔레노이드 펌프(200)의 유도코일에 인가되는 전원파형은 도 3과 같이 6개의 파형 형태로 변화하게 된다.

이러한 형태로 유도코일에 전원이 인가되면, 하나의 싸이클에 따른 토출량은 하나의 제조업체의 동일 모델의 솔레노이드 펌프는 매우 정확한 량이 되는 것이 일 반적이므로, 그 인가되는 싸이클의 개수가 변화됨으로써, 솔레노이드 펌프의 토출량은 하나의 싸이클에 따른 토출량의 정수배가 된다.

즉, 솔레노이드 펌프의 토출량은 듀티 싸이클의 개수에 따라서 정수배로 변화하게 된다.

상기와 같이 듀티 싸이클을 변화시킴으로써 솔레노이드 펌프의 토출유량을 정확히 제어할 수 있다.

이하에서는 상기의 기술을 이용하여 양질의 스팀을 생산하기 위한 더욱 새로운 방법을 제시한다.

도 4는 본 발명의 일실시례에 의한 스팀청소기의 제어 블록도이다.

교류전원 입력부(110), 싸이클 감지부(120), 펌프 구동부(150), 솔레노이드 펌프(200), 제어부(140), 토출량 입력부(130)에 대한 구성은 상기에서 이미 설명하였다.

통상적으로 히터부(300)에는 그 내부에 전기에 의하여 발열되는 히터 발열체(310)가 마련되며, 또한 히터부(300)의 표면에는 히터부(300)의 온도를 감지하기 위하여 온도 센서(320)가 마련된다.

본 실시례에서는 온도 센서(320)에 의하여 감지되는 히터부(300)의 온도가 제어부(140)에 입력되면, 제어부(140)는 감지된 온도에 따라 솔레노이드 펌프(200)의 토출유량을 변경시키도록 제어한다.

가령, 토출량 입력부(130)에서 정해진 토출량을 100%(즉, 소정의 듀티 싸이 클의 개수)라 가정하고, 온도 센서(320)에서 감지되는 온도가 140~145℃로 전제하고 설명한다.

이때 통상의 전원이 60Hz임을 감안하여, 1초당 전체 싸이클은 60개이며, 100%로 정해진 듀티 싸이클은 50개라 가정할 수 있을 것이다.

온도 센서(32)에서 감지되는 온도가 145℃ 이상, 144~145℃, 143~144℃, 142~143℃, 141~142℃, 140~141℃로 각각 입력될 경우 이때 듀티 싸이클의 개수를 각각 110%(55개), 100%(50개), 90%(45개), 80%(40개), 70%(35개), 60%(30개)로 제어할 수 있다.

즉, 144~145℃일 때 토출량 입력부(130)에서 정해진 토출량 100%가 히터부(300)에 공급되는 것이다.

이와 같이 솔레노이드 펌프(200)의 토출 유량을 제어하면 스팀의 끊김, 혹은 스팀의 온도 저하, 혹은 미처 증기화되지 않은 물의 배출 등의 현상이 발생되지 않을 수 있다.

물론 토출량 입력부(130)에서 토출유량이 정해진 경우는 물론 토출량 입력부(130)에서 토출유량이 정해지지 않은 경우에도 상기와 같은 개념은 스팀청소기에 별 무리없이 적용될 수 있다. 즉 임의의 듀티 싸이클의 개수를 100%로 설정하는 것으로 충분한 것이다. 물론 상기의 110%~60%는 하나의 예일 뿐이며, 이러한 토출유량의 변화량은 히터부의 용량, 공급되는 물의 양에 따라 적절히 당업자에 의하여 선택되어질 수 있다.

또한 본 실시례는 제어부(140)가 온도 센서(320)에 의하여 감지되는 온도에 따라 펌프 구동부(150)를 제어할 뿐만 아니라 히터 구동부(311)도 함께 제어할 수 있다.

이때 히터 구동부(311)로서는 트라이악, SCR 등의 가변 파워 스위칭 소자가 상정될 수 있으며, 제어부(140)는 온도 센서(320)로부터 감지되는 히터부(300)의 온도가 낮을 경우에는 히터 발열체(310)의 출력파워를 높이도록, 반대로 히터부(300)의 온도가 높을 경우에는 히터 발열체(310)의 출력파워를 낮추도록 히터 구동부(311)를 제어하여 히터부(300)의 발열량을 변경시킬 수 있다.

이와 같이 발생되는 스팀의 품질은 온도 센서(320)에 의하여 감지되며, 감지된 온도에 따라 적절히 물의 양과 발열량을 변화시킴으로써 최적의 스팀을 안정적으로 생산할 수 있게 되어, 스팀청소기의 고품질을 도모할 수 있다.

상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변경 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변경 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

상기와 같이 본 발명은, 교류전원의 하나의 싸이클 내부를 제어하지 않고, 임의의 전체 싸이클 중 인가되는 듀티 싸이클의 개수를 변경시키도록 하여 정수배로 증감하는 토출량을 구현시킬 수 있는 새로운 제어방법을 제공한다.

따라서 통상적으로 솔레노이드 펌프의 제조업체에서 하나의 규격화된 모델에 정해지는 하나의 싸이클에 따른 토출량의 정수배를 이용할 수 있게 되므로, 본 발명은 동일한 모델의 경우 동일한 토출량과 동일하게 증가하는 토출량 제어가 가능하게 된다.

또한 이와 같은 방식에 의하여 솔레노이드 펌프의 토출유량이 정밀하게 제어될 수 있기 때문에, 히터부에 마련되어 히터부의 온도를 감지하는 온도센서에 의하여 히터부의 온도를 감지한 후 이를 이용하여 솔레노이드 펌프의 토출유량을 적절히 정밀하게 제어함으로써 스팀청소기가 양질의 스팀을 생산할 수 있다.

또한 본 발명은 솔레노이드 펌프의 토출유량 제어 뿐만 아니라 히터부에 마련된 히터 발열체의 출력 파워를 가변시킴으로써, 스팀청소기가 더욱더 양질의 스팀을 생산할 수 있다.

Claims (4)

1. 물탱크, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 스팀으로 변화시키기 위한 히터부, 상기 물탱크와 상기 히터부 사이에 마련되어 상기 히터부로 상기 물탱크의 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 포함하여 이루어지는 스팀청소기의 제어 방법에 있어서,

   공급되는 교류전원의 싸이클을 감지하여, 상기 솔레노이드 펌프에 상기 교류전원을 적어도 2 이상의 싸이클로 이루어지는 전체 싸이클 중 듀티 싸이클로 인가하도록 제어하되, 상기 듀티 싸이클은 전체 싸이클 중 상기 솔레노이드 펌프에 인가되는 싸이클의 개수이며,

   상기 히터부에 마련된 온도센서에 의하여 상기 히터부의 온도를 감지하고 감지된 온도에 따라 상기 듀티 싸이클의 싸이클 개수를 가변 제어하여 상기 솔레노이드 펌프의 토출유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 스팀청소기의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 싸이클의 감지는, 상기 교류전원의 진폭이 0인 지점을 기준으로 감지하는 것을 특징으로 하는 스팀청소기의 제어 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 솔레노이드 펌프에 인가되는 교류전원은 반파정류되어 인가되는 것을 특징으로 하는 스팀청소기의 제어 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 온도센서에 의하여 감지된 온도에 따라 상기 히터부의 히터 발열체의 출력파워를 가변 제어하여 상기 히터부의 발열량이 제어되는 것을 특징으로 하는 스팀청소기의 제어 방법.

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