KR100848244B1 - 마이크로프로세서를 이용한 스팀 클리너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크 내의 액체를 가열하여 스팀을 발생시키고 이를 탱크의 외부로 분사하는 스팀 클리너가 제공된다.

스팀 클리너는 액체를 함유하는 탱크; 탱크에 부착된 압력 센서; 탱크에 부착된 온도 센서; MCU (마이크로 컨트롤러 유닛); MCU 에서 출력된 전기적 신호를 입력으로 받아서 전기적 신호에 따라 탱크의 가열을 on 또는 off 하는 히터; 및 분사기를 포함한다.

특히, MCU 는 압력 센서와 온도 센서의 출력 데이터를 입력 데이터로 받아서, 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력한다.

레벨 트랜스미터, 스팀 클리너, 압력 센서, 온도 센서, MCU

Description

마이크로프로세서를 이용한 스팀 클리너 {STEAM CLEANER USING MICRO-PROCESSOR}

도 1a 는 종래의 스팀 클리너에 이용되는 레벨 트랜스미터를 나타내는 도면이며, 도 1b 는 레벨 트랜스미터가 액체 탱크와 결합된 모습을 나타내는 도면이다.

도 2 는 도 1b 에서 점선으로 표시된 원 부분의 확대도이다.

도 3 은 종래의 스팀 클리너의 구성도이다.

도 4 는 본 발명에 따른 스팀 클리너의 개념도이다.

도 5a 및 도 5b 는 MCU 의 히터 on/off 제어를 나타내는 흐름도이다.

도 6 은 분사기 (spray gun) 의 동작시를 나타내는 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

401 : 탱크 402 : 히터

403 : 압력 센서 404 : 온도 센서

405 : MCU 406 : 디스플레이

본 발명은 스팀 클리너에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 소정의 용 기에 담긴 액체를 가열하여 발생하는 증기를 분사하는 스팀 클리너이다.

예를 들어, 액체로서 물을 이용하는 경우에 본 발명의 스팀 클리너는 치과용으로서 환자의 구강 내에 원하는 시술을 마친 후에 치과용구에 남아 있는 혈흔 등을 제거하는데 쓰일 수도 있다. 비록 스팀 클리너라 칭하였지만, 반드시 클리닝 기능을 해야 하는 것은 아니며, 탱크 내에 담긴 액체를 스팀 (기체) 로 전환하여 스팀을 분사할 수 있는 기능 및 구조를 가진 것이라면 스팀 클리너로 취급하였다. 또한, 스팀이라 함은 대표적으로는 수증기를 말하는 것이지만 반드시 수증기일 필요는 없고 임의의 액체의 증기 (기체 상태) 일 수 있음은 자명하다.

종래의 스팀 클리너는 통상적으로 자력 플로트 타입 (magnetic float type) 으로서, 액면의 변화에 따라 플로트 (float) 가 상하로 이동하고 이처럼 플로트가 상하로 이동하면서 플로트 내부에 고정되어 있는 자석에 의해서 리드 스위치 (reed switch) 가 동작하게 된다. 이러한 종래의 스팀 클리너의 구성을 이하 도면을 이용하여 설명한다.

도 1a 는 종래의 스팀 클리너에 이용되는 레벨 트랜스미터를 나타내는 도면이며, 도 1b 는 레벨 트랜스미터가 액체 탱크와 결합된 모습을 나타내는 도면이다.

도 1a 에서 나타나는 레벨 트랜스미터 (100) 는 스팀 분사구 (101), 플랜지 (108), 가이드 파이프 (103), 플로트 (104), 스토퍼 (105) 등으로 구성되어 있다. 이러한 레벨 트랜스미터 (100) 는 도 1b 에서 보는 바와 같이 액체를 담을 수 있는 탱크 (106) 와 결합하여 이용된다.

도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 탱크 (106) 에 액체 (107; 예를 들어 물) 를 담은 후에, 이 탱크 (106) 와 레벨 트랜스미터 (100) 를 결합한다. 탱크 (106) 의 상부에서 레벨 트랜스미터 (100) 를 아래로 넣어 플랜지 (108) 와 플랜지 (102) 를 사용하여 서로 체결하게 된다.

레벨 트랜스미터 (100) 는 탱크 (106) 에 담긴 액체의 양 (즉, 액체의 높이) 를 측정하여 이를 전기적인 신호로서 타 구성부에 전달하고 이 전기적인 신호가 원하는 수준을 충족시키는지의 여부에 따라서 스팀 분사구 (101) 에서 스팀을 분사함으로써 대상물을 청소하는 작용을 한다.

즉, 플로트 (104) 는 도 1b 에서 보는 바와 같이 액체 (107) 의 양에 따라서 상하로 이동된다. 액체 (107) 의 양이 많으면 플로트 (104) 는 상부에 위치할 것이고, 액체 (107) 의 양이 적거나 없으면 플로트 (104) 는 탱크 (106) 의 거의 바닥에 가까운 곳에 위치할 것이다.

이러한 플로트 (104) 의 위치가 전기적인 신호로서 처리되어야 하는데, 이를 위해서 플로트 (104) 는 그 내부에 자석 (201), 리드 스위치 (202) 등을 포함한다. 이러한 구성을 도 2 를 참조하여 후술한다.

도 2 는 도 1b 에서 점선으로 표시된 원 부분의 확대도이다.

도 2 를 참조하면, 레벨 트랜스미터 (100) 에 부착된 플로트 (104) 에는 자석 (201) 이 포함되어 있으며, 가이드 파이프 (103) 에는 리드 스위치 (202) 가 포함되어 있음을 알 수 있다.

즉, 액면의 변화에 따라 플로트 (104) 가 상하로 움직이면 가이드 파이프 (103) 내부에 있는 리드 스위치 (202) 가 플로트 (104) 내부에 고정되어 있는 자석 (201) 에 의해 동작하게 된다.

이 때, 동작된 리드 스위치 (202) 에 해당하는 저항값이 내장 앰프에 입력되어 전류 신호로 변환되어 출력되는 구성이다.

이러한 레벨 트랜스미터 (100) 가 포함된 종래의 스팀 클리너에서는 탱크 (106) 에 들어 있는 액체 (107) 의 양을 알 수 있었으며, 이러한 구성에 의해 액체 (107) 의 종류가 무엇이든지간에 그 레벨을 검출할 수 있었다.

도 3 은 종래의 스팀 클리너의 구성도이다.

도 3 에 나타난 탱크 (106) 의 외벽에는 압력 센서 (301) 가 부착된다. 압력 센서 (301) 는, 탱크 (106) 옆의 상측 부위의 내부와 관통되도록 구멍을 내어 그 구멍에 장착된다. 즉, 압력 센서 (301) 자체로서 구멍이 밀폐된다.

또한, 전기 가열 장치 (302; heater) 를 이용하여 탱크 (106) 를 가열하고, 탱크 (106) 내부의 압력이 소정의 값 이상이고 탱크 (106) 내의 액체 (107) 의 레벨이 소정의 값 이상이라면, 스팀 분사기 (303; spray gun) 를 통해 스팀을 분사하는 것이 가능하다.

한편, 온도 센서 (미도시) 가 탱크 (106) 의 외부 표면에 부착된다. 예를 들어, 온도 센서 (미도시) 는 바이메탈로 제작될 수 있다.

위와 같은 구성의 종래의 스팀 클리너 (300) 는 레벨 트랜스미터 (100) 를 이용하여 액체 (107) 의 레벨을 측정하고, 압력 센서 (301) 를 이용하여 압력을 측정하고, 온도 센서 (미도시) 를 이용하여 온도를 측정하여, 이들 장치에서 측정된 데이터를 이용하여 스팀을 분사할 수 있는 조건이 충족되었는지의 여부를 결정한 다.

그러나, 이러한 종래의 스팀 클리너 (또는 이에 포함되는 레벨 트랜스미터) 는 다음과 같은 문제점을 지닌다.

첫째로, 도 1a, 도 1b, 도 2, 및 도 3 을 통해 알 수 있는 바와 같이 플로트 (104) 는 일정 비율 이상이 항상 액체 (107; 예를 들어 물) 에 잠겨 있게 되는데, 물에 오래 접하게 되는 경우에 플로트 (104) 와 가이드 파이프 (103) 사이에 물때가 끼는 경우가 흔히 발생한다. 이러한 원치 않는 불순물의 침착은 플로트 (104) 의 원활한 이동을 불가능하게 한다. 예를 들어, 물이 탱크 (106) 의 90% 가 차 있는 채로 오랜 시간이 지난 후에 스팀을 분사하여 물의 양은 탱크 (106) 의 80% 수준이 되었는데도 물때로 인하여 플로트 (104) 가 하강하지 않아서 레벨 트랜스미터 (100) 는 여전히 물의 양이 탱크 (106) 의 90% 수준이라고 알려주는 오작동을 하는 경우가 있다. 비단 물 뿐만 아니라 어떠한 종류의 액체 (107) 의 경우라도 당해 액체 특유의 때가 낄 수 있다.

둘째로, 플로트 (104) 에는 자석 (201) 이 포함되는데 이 자석 (201) 의 자성이 무한정 일정하게 유지되는 것은 아니라는 점이다. 영구자석도 외부에서 열을 가하거나, 오랜 기간 사용하게 되면 자석의 세기가 점점 약해지게 된다는 것은 공지의 사실이다. 스팀의 분사를 위해서 빈번히 높은 온도가 되는 탱크 (106) 내부의 자석 (201) 은, 시간이 지남에 따라서 약해질 수 있다. 이처럼 자석 (201) 의 자성이 감소하게 된다면, 비록 플로트 (104) 가 정상적으로 작동한다고 해도 액체 (107) 의 높이에 관한 전기적 신호를 정상적으로 발생시킬 수 없게 되는 문제점이 존재한다.

따라서 본 발명의 목적은, 플로트를 사용하는 종래의 스팀 클리너의 구성과는 상이하게 플로트와 같은 기계적 구성이 없이도 정확하게 작동하고 내구성이 강한 스팀 클리너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 자석을 사용하는 종래의 스팀 클리너의 구성과는 상이하게 자석의 사용이 없이도 정확하게 작동하고 내구성이 강한 스팀 클리너를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로서, 탱크 내의 액체를 가열하여 스팀을 발생시키고 이를 탱크의 외부로 분사하는 스팀 클리너로서, 액체를 함유하는 탱크; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 압력 센서 및 온도 센서에서 측정된 압력 및 온도를 입력 데이터로 받아서, 상기 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력하는 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛); 상기 MCU 에서 출력된 전기적 신호를 입력으로 받아서 상기 전기적 신호에 따라 탱크의 가열을 on 또는 off 하는 상기 히터; 및 상기 탱크 내의 스팀을 상기 탱크의 외부로 분사하는 분사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 클리너가 제공된다.

여기서, 상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은, a) 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때의 개시 온도가 미리 설정된 실온치 미만인지의 여부를 판단하는 단계; b-1) 상기 a)단계의 판단에서 상기 개시 온도가 미리 설정된 실온치 미만이면, 히트 컨트롤 (heat control) 과정을 행하는 단계; b-2) 상기 a)단계의 판단에서 상기 개시 온도가 미리 설정된 실온치 이상이면, 상기 heat on 신호를 발하고, 온도가 130℃ 에 오를 때까지의 시간 tr 을 측정하고, tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부를 판단하는 단계; b-2-1) 상기 b-2)단계의 판단에서 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 Yes 이면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행하고, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; b-2-2) 상기 b-2)단계의 판단에서 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 No 이면, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및 c) 상기 히트 컨트롤 과정이 수행된 후에는, 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 상기 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하되, 상기 히트 컨트롤 과정이란, ① 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하거나, 또는 물없음 설정이 되어 있는지 판단하고, ② 상기 ①에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고, ③ 상기 ①에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하는 과정이며, 상기 "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 이란 MCU 에 미리 설정된 값일 수도 있다.

바람직하게는, 상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은, a) 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하는지 판단하는 단계; b) 상기 a)단계에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 다시 a)단계로 돌아가는 단계; 및 c) 상기 a)단계에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하고 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 다시 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은, a) 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때 heat on 신호를 발하고, 온도가 130℃ 에 오를 때까지의 시간 tr 을 측정하고, tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부를 판단하는 단계; b-1) 상기 a)단계에서의 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 Yes 이면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행하고, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; b-2) 상기 a)단계에서의 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 No 이면, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및 c) 상기 히트 컨트롤 과정이 수행된 후에는, 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 상기 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하되, 상기 히트 컨트롤 과정이란, ① 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력 이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하거나, 또는 물없음 설정이 되어 있는지 판단하고, ② 상기 ①에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고, ③ 상기 ①에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하는 것이며, 상기 "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 이란 MCU 에 미리 설정된 값일 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 스팀 클리너의 사용자가 상기 분사기를 동작시키면 상기 MCU 에 대한 인터럽트가 발생되고, 상기 인터럽트가 발생했을 때의 상기 MCU 의 동작은, ⓐ 인터럽트를 시작하여, 진행되던 단계를 중단하는 단계; ⓑ 스팀이 탱크 외부로 분사됨에 따른 상기 탱크 내부의 압력 하강 속도를 계산하는 단계; ⓒ-1 상기 ⓑ단계의 판단에서 상기 압력 하강 속도가 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 이하이면, 상기 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; ⓒ-2 상기 ⓑ단계의 판단에서 상기 압력 하강 속도가 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 를 초과하면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행한 후에, 상기 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및 ⓓ 인터럽트를 종료하여, 상기 진행되던 단계로 되돌아가는 단계를 포함하며, 상기 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 란 상기 MCU 에 미리 설정되어 있는 값일 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 미리 설정된 소정의 압력은 4 bar 일 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 미리 설정된 소정의 온도는 130℃ 일 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 미리 설정된 소정의 시간은 0 초 또는 1 초일 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 압력 센서는 상기 탱크의 외벽 상측 부위에 내부와 관통되도록 구멍을 내어 그 구멍에 설치되며, 상기 온도 센서는 상기 탱크의 외벽에 설치될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1

도 4 는 본 발명에 따른 스팀 클리너의 개념도이다.

탱크 (401) 에는 액체 (예를 들어, 물) 가 담겨 있고, 이 탱크 (401) 는 히터 (402) 를 통해서 가열된다. 스팀 클리너는 가열시에 큰 전력을 소모하는 경우가 있으므로 AC 220V 의 전원에 연결하는 것이 통상적이다. 탱크 (401) 에는 압력 센서 (403) 와 온도 센서 (404) 가 설치되어 있다. 압력 센서 (403) 와 온도 센서 (404) 는 탱크 (401) 의 내부에 부착될 수도 있으며, 온도 센서 (404) 가 탱크 (401) 의 내부에 부착되는 경우에 압력 센서 (403) 또는 온도 센서 (404) 의 내열성에 대한 우려가 존재한다면 탱크 (401) 의 외부 (외벽) 에 설치하여도 무방하다. 통상적으로, 온도 센서 (404) 는 탱크 (401) 의 외벽에 설치되는 경우가 많다. 통상적으로, 압력 센서 (403) 는 탱크 (401) 외벽의 상측 부위에 내부와 관통되도록 구멍을 내어 그 구멍에 압력 센서를 설치하며, 압력 센서 (403) 자체로서 구멍을 밀폐한다. 이들 압력 센서 (403) 및 온도 센서 (404) 에서 측정된 데이터 (압력 및 온도) 는 MCU (405; Micro Controller Unit) 에 전달된다.

MCU (405) 란 기기 등의 조작이나 프로세스를 제어하는 역할을 수행하는 집적 회로 (IC) 로서, 대부분의 전자제품에 채용돼 전자제품의 두뇌역할을 하는 핵심칩으로 단순 시간예약에서부터 특수한 기능에 이르기까지 제품의 제어를 맡는다. 도 4 에 도시된 MCU (405) 는 입력 (측정) 된 압력과 온도값에 기초하여 히터 (402) 를 제어하는 역할을 한다. 즉, 압력과 온도값에 기초하여 일정 조건이 되면 히터 (402) 를 on 하고 다른 일정 조건이 되면 히터 (402) 를 off 한다. 다시 말해, 압력 센서 (403) 와 온도 센서 (404) 의 출력 데이터를 입력 데이터로 받아서 그 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력한다. heat on 신호 또는 heat off 신호를 발하여 히터 (402) 를 on/off 하는 구체적인 동작에 대해서는 도 5 를 참조하여 뒤에 설명하도록 한다.

도 4 에서 디스플레이 (406) 는 탱크 (401) 의 압력 및 온도를 나타내주며, 추가로 물이 없는 경우라면 "물 없음 (No water)" 이라는 메시지를 표시하도록 구성할 수도 있다. 압력 P 는 탱크 (401) 내부의 압력을 가리키고, 온도 T 는 탱크 (401) 내부의 온도 혹은 탱크 (401) 외부의 온도를 가리킨다. 즉, 온도 T 는 물론 탱크 (401) 내부의 온도인 것이 바람직하지만, 탱크 (401) 내에 온도 센서 (404) 를 설치하는 것이 어려운 경우라면 탱크 (401) 외부의 온도를 대신 이용할 수도 있다. 물론 탱크 (401) 외부의 온도를 제어의 변수로서 이용하는 경우에는 동작 개시 온도를 더 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스팀 분사가 가능한 온도를 탱크 (401) 외부에서는 130℃ 로 설정한다면, 탱크 (401) 내부의 온도는 그보다 더 높게 된다. 그리고, 예를 들어, 종래의 기술과 유사하게 압력은 4 bar 이상인 경우에 스팀 분사가 가능하도록 설정할 수 있다.

전술한 바와 같이 탱크 (401) 에서 측정된 압력 및 온도가 MCU (405) 로 전 달되고 MCU (405) 는 이 압력 및 온도에 기초하여 히터 (402) 를 on 할 것인지 off 할 것인지 결정한다. 이하 그 흐름을 구체적으로 설명한다.

도 5a 및 도 5b 는 MCU 의 히터 on/off 제어를 나타내는 흐름도이다.

도 5a 에서 보는 바와 같이, MCU (405) 가 작동되기 시작하면 MCU (405) 는 작동 시점에서의 온도가 30℃ 보다 작은지의 여부를 판단한다 (501). 이때 30℃ 라는 수치는 예로 든 것이고, 상온 (실온) 에 상당하는 온도로 설정할 수 있으며, 이는 가열된 상태인지 여부를 판단하기 위한 기준 온도이다. 즉, 온도가 30℃ 미만 (Yes) 이라면 가열이 이루어지지 않은 상태라고 판단할 수 있으며, 온도가 30℃ 이상 (No) 이라면 어느 정도 가열이 이루어진 상태라고 판단 (가정) 할 수 있다.

먼저, 온도가 30℃ 미만이라면 가열이 이루어지지 않은 것으로 판단하고, 물이 탱크 (401) 내에 존재하는지를 검사하는 일련의 과정 (단계 502 ~ 505) 을 거친다. 온도가 30℃ 미만이라면 일단 가열을 시작하고 (502), 온도 (예를 들어 탱크 (401) 의 표면 온도) 가 130℃ 에 오를 때까지의 시간 tr 을 측정한다 (503). 이 측정된 tr 값과 "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 을 비교한다 (504). "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 이란 MCU (405) 에 미리 설정되어 있는 값으로서, 예를 들어 500 ml 의 탱크에 대해서라면, 액체가 들어있지 않은 500 ml 부피의 탱크를 가열하였을 때 130℃ 가 되는 시간을 실험적으로 미리 측정하여서 이 값을 MCU (405) 에 설정하여 두면 된다. 탱크의 용량을 500 ml 라 하였으나 이는 예시적인 것으로서 그 크기는 얼마든지 달라질 수 있으며, 참고로 치과용 스 팀 클리너로서는 3500 ml 용량의 탱크 (401) 가 흔히 사용된다. 한편, 여기서는 그 온도를 130℃ 로 설명하였으나 MCU 에 설정을 달리함으로써 얼마든지 이를 달리할 수 있음은 물론이다. 130℃ 는 예를 들어 탱크 (401) 의 외벽 온도로서, 탱크 (401) 의 외벽 온도가 130℃ 라면 탱크의 내부 (스팀) 는 이보다 높은 온도를 지닐 수도 있다. 물론 탱크 (401) 의 내부에 있을 때의 스팀이 130℃ 보다 높은 온도이고, 스팀이 탱크 (401) 의 외부로 분사되는 순간에는 그 온도가 다소 낮아질 수 있을 것이다.

504 단계에서 Yes 라면 (즉, tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간"), 물이 탱크 (401) 내에 존재하지 않는 경우라고 판단할 수 있고, 따라서 Water = No 로 설정하여 물이 없음을 메모리하여 둔다 (물없음 설정; 505). 물이 없음 (Water = No) 설정 후에는 No Water 경보를 발하여 기기 (스팀 클리너) 를 이용하는 사람이 물이 없다는 사실을 알 수 있도록 한다 (506). 그리고 나서 히트 컨트롤 단계에 진입한다 (509). 도 5a 를 참조하면, 히트 컨트롤 (509) 이 수행된 후에는 다시 시작 직후의 단계로 돌아가서 단계 501 의 판단부터 다시 시작함을 알 수 있다. 이 때, 히트 컨트롤 수행 후에 약간의 시간을 두고서 시작 직후의 단계로 돌아가도록 구성할 수도 있다. 이 약간의 시간이란 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간으로서, 약간의 시간을 두는 이유는, 너무 빈번하게 단계 501 이하의 계속적인 판단이 반복하여 이루어질 경우 (즉, 루프를 너무 자주 돌게 되는 경우) 에는 스팀 클리너 전체의 효율성이 저하될 수도 있기 때문이다. 예를 들어, 1 초 정도의 시간을 대기하였다가 시작 직후의 단계로 돌아가는 것이 가 능하다. 물론, MCU 의 성능, 스팀 클리너의 사용상황 등에 따라 전술한 '약간의 시간' 을 0 초로 설정하는 것도 가능하다.

그리고, 만약 단계 504 에서 No 라면 (즉, tr > "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간"), 히트 컨트롤로 진입한다 (510). 또는, 도면에는 표시하지 않았으나, Water 변수의 상태 (즉, 물이 있는지 없는지의 여부) 를 확실히 하는 것이 필요하다면, 단계 504 와 단계 510 사이에 Water = Yes 로 설정하는 단계를 추가하도록 구성하는 것도 가능하다. 도 5a 를 참조하면, 히트 컨트롤 (510) 이 수행된 후에는 다시 시작 직후의 단계로 돌아가서 단계 501 의 판단부터 다시 시작함을 알 수 있다.

한편, 기기의 시작시, 단계 501 에서 온도가 30℃ 이상이라면 이미 가열된 상태로 보아 히트 컨트롤에 진입한다 (508). 방금 기기를 작동시켰는데 가열되어 있을 수 있는 경우는, 예를 들면, 기기를 5 분간 사용하다가 10 초간 전원을 꺼둔 후에 다시 전원을 켜는 경우 등을 들 수 있다. 참고로, 기기가 동작을 개시하고 단계 501 을 거쳐 바로 단계 508 로 진행하였다면, 사실상 탱크 내에 물이 존재하는지에 대한 정보 (즉, 일실시예로서, Water 변수가 생성은 되어 있되 그 값이 비어있다 (정해져 있지 않다) 고 볼 수도 있음) 는 가지고 있지 않을 것이고, 이 때 단계 508 의 히트 컨트롤에서 에서 Water = No 인지의 여부를 판단하는데 있어서, 최소한 Water = No 로 판단되지는 않을 것이다. 또는, Water 변수에 대해서 이러한 모호한 상태를 피하고 싶다면, 도 5a 에서 "시작" 에서 "Water = Yes 로 설정" 되도록 동작하게 설계하는 것도 가능하다. 그러나 이에 무관하게, 전술 한 바와 같이, Water 변수에 대한 입력값이 명백히 없다면 Water = No 로 판단되어서는 안 된다는 점은 자명하다. 도 5a 를 참조하면, 히트 컨트롤 (508) 이 수행된 후에는 다시 시작 직후의 단계로 돌아가서 단계 501 의 판단부터 다시 시작함을 알 수 있다.

도 5a 에 나타나는 히트 컨트롤 단계 (508, 509, 510) 란 도 5b 에서 보는 바와 같은 흐름도이다. 즉, 히트 컨트롤 단계가 되면, i) 온도가 130℃ 를 초과하는지, 또는 ii) 압력이 4 bar 를 초과하는지, 또는 iii) 물없음 설정 (Water = No 설정) 이 되어 있는지를 판단한다 (550).

이러한 판단에서 i) 내지 iii) 중 어느 하나의 조건이라도 만족하면 heat off 신호를 발한다 (551). heat off 신호를 발하기 전의 상태가 heat off 였다면 그 상태가 유지되는 것이고, heat off 신호를 발하기 전의 상태가 heat on 이었다면 상태가 전환되는 것이다. 이러한 신호를 발하고서 그 이후의 단계로 진행한다.

도 5b 에서, 551 단계로 진행하는 경우와 달리, 550 단계에서 i) 내지 iii) 의 조건이 모두 만족되지 않는다면 heat on 신호를 발한다 (552). heat on 신호를 발하기 전의 상태가 heat on 이었다면 그 상태가 유지되는 것이고, heat on 신호를 발하기 전의 상태가 heat off 이었다면 상태가 전환되는 것이다. heat on 신호인지 또는 heat off 신호인지의 여부에 따라서 히터가 on/off 되므로 흐름도에서 루프를 한바퀴 순환한 후에 다음 번의 550 단계 판단에서는 온도 또는 압력이 달라질 수 있음은 물론이다.

도 6 은 분사기 (spray gun) 의 동작시를 나타내는 흐름도이다.

전술한 도 5a 및 5b 의 과정에 따라 히트 컨트롤이 행해지지만, 그러한 히트 컨트롤의 도중에 분사기가 작동된다면 탱크 (401) 내의 물의 양 자체가 줄어들게 되므로 도 5a 및 5b 의 동작만으로는 물이 없는 상황을 정확히 찾아낼 수 없다. 따라서, 도 5a 및 5b 의 동작 중에 분사기가 동작하면 이를 인터럽트로 보아서 도 6 에 나타난 바와 같은 분사기 인터럽트의 과정을 실행한다.

인터럽트란, 컴퓨터 (본 발명에서는, 제어 역할을 하는 MCU 에 대응됨) 에서, 어떤 프로그램 (흐름도) 의 실행을 잠시 중단하고 다른 프로그램 (흐름도) 을 불러들여 실행할 수 있도록 어떤 사상 (事象) 이나 신호가 들어오게 하는 일을 말하며, 본 발명의 경우에는 도 6 에 나타난 분사기 인터럽트는 도 5a 및 5b 의 과정을 진행하는 도중에 분사기가 동작하면 어떠한 진행 상태에 있는지를 불문하고 도 6 에 나타난 과정이 실행된다는 의미이다. 즉, 필요시에 분사 버튼을 누를 때마다 불러들여지는 인터럽트이다.

도 6 을 참조하면, 인터럽트가 발생하는 경우에 압력 하강 속도를 계산한다 (601). 이 601 단계는, 분사기의 분사 (spray) 는 탱크 (401) 내에 위치한 스팀을 외부로 배출하는 것이므로 탱크 (401) 내의 압력이 하강할 것인 바, 이 때의 압력 하강 속도를 측정하는 단계이다. 그 후 "압력 하강 속도 > 물이 적을 때의 압력 하강 속도" 인지의 여부를 판단한다 (602). 여기서 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 란 MCU (405) 에 미리 설정해 둔 값으로서, 물이 적을 때란 예를 들어 탱크 (401) 용량의 5 ~ 10 % 로 설정해 둘 수 있다. 5 ~ 10 % 는 물을 보 충해야 할 시기가 되었음을 의미하며, 탱크 (401) 용량에 따라서 위 5 ~ 10 % 의 값은 변할 수 있다. 예컨대, 탱크 (401) 의 용량이 큰 경우 4 ~ 5 % 정도를 물 보충 시기로 본다면 탱크 (401) 의 용량이 작은 경우 10 ~ 15 % 를 물 보충 시기로 볼 수도 있기 때문이다.

602 단계에서의 판단이 No 이면 흐름은 히트 컨트롤 (606) 로 진행된다. 히트 컨트롤 (606) 의 상세 흐름은 도 5b 의 도시된 바와 같다. 606 단계 후에는 도 5a 에서 수행하고 있던 원래의 위치로 돌아가면 될 것이다.

602 단계에서의 판단이 Yes 이면 흐름은 603 단계로 진행되어 Water = No 로 설정이 된다. 이 때, Water = No 로 설정됨은 물이 탱크 (401) 내에 전혀 없다는 의미라기보다는 최소한의 필요한 양 (예를 들어 탱크 (401) 용량의 5 ~ 10 %) 보다 적다는 의미로 생각할 수도 있다. Water = No (물없음) 설정 후에는, No Water 의 경보를 발한다 (604). 그 후 단계는 히트 컨트롤로 진행한다 (605). 히트 컨트롤 (605) 의 흐름은 도 5b 에 나타난 바와 같다. 605 단계 후에는 도 5a 에서 수행하고 있던 원래의 위치로 돌아가면 될 것이다.

이와 같은 흐름으로 레벨 트랜스미터와 같은 기계적인 구조를 갖는 장치를 이용하지 않고도 전자 센서 (압력 센서 및 온도 센서) 및 프로세서 (MCU 등) 만을 이용하여 동작하는 스팀 클리너의 구성 및 동작에 대해 설명하였다.

실시예 2

위에서 설명한 실시예 1 은 다소 복잡할 수도 있다. 따라서, 아주 간단한 제어를 원하는 경우에는 기기의 동작이 개시되고 나서 바로 히트 컨트롤 과정으 로 진행할 수도 있다.

즉, 도 5a 를 참조하면, 모든 과정이 생략된 채로, "시작" → "히트 컨트롤" 로 진행하는 것도 무방하다. 이 경우에는 Water = No 의 판단이 힘들게 될 것이므로, MCU 에 있어서 물없음 설정 기능을 완전히 배제하는 것도 가능하다. 다만, 물없음 설정 기능을 배제하지는 않고 그대로 두더라도, 도 5b 의 "if Water = No" 의 판단에서 Water 의 설정값이 없으므로 Water = No 라고 판단되지는 않을 것이다. 따라서, 도 5b 의 판단 조건을 그대로 이용하는 것도 가능하다.

실시예 3

위에서 설명한 실시예 1 과 실시예 2 의 중간 형태로서, 실시예 1 과 동일하게 실시하되, 탱크의 온도가 실온인지를 확인하는 과정만 생략할 수도 있다.

즉, 도 5a 를 참조하면, "시작" → "단계 502" → "단계 503" → (그 이후의 절차 ...) 로 진행하는 것도 가능하다. 이는, 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때 일단 heat on 신호를 발하고서 (단계 502), 그 이후의 과정을 진행하는 것으로 볼 수 있다.

본 발명은 위에서 든 실시예 1 내지 3 에 한정되지 않으며, 본 발명의 본질적인 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명은 전술한 구성에서 살펴본 바와 같이, 플로트를 사용하는 종래의 스팀 클리너의 구성과는 상이하게, 플로트와 같은 기계적 구성이 없이도 정확하게 작 동하고 내구성이 강한 스팀 클리너를 제공한다.

또한, 자석을 사용하는 종래의 스팀 클리너의 구성과는 상이하게 자석의 사용이 없이도 정확하게 작동하고 내구성이 강한 스팀 클리너를 제공한다.

Claims (5)

1. 탱크 내의 액체를 가열하여 스팀을 발생시키고 이를 탱크의 외부로 분사하는 스팀 클리너로서,

   액체를 함유하는 탱크; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 압력 센서 및 온도 센서에서 측정된 압력 및 온도를 입력 데이터로 받아서, 상기 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력하는 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛); 상기 MCU 에서 출력된 전기적 신호를 입력으로 받아서 상기 전기적 신호에 따라 탱크의 가열을 on 또는 off 하는 상기 히터; 및 상기 탱크 내의 스팀을 상기 탱크의 외부로 분사하는 분사기를 포함하며,

   상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은,

   a) 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때의 개시 온도가 미리 설정된 실온치 미만인지의 여부를 판단하는 단계;

   b-1) 상기 a)단계의 판단에서 상기 개시 온도가 미리 설정된 실온치 미만이면, 히트 컨트롤 (heat control) 과정을 행하는 단계;

   b-2) 상기 a)단계의 판단에서 상기 개시 온도가 미리 설정된 실온치 이상이면, 상기 heat on 신호를 발하고, 온도가 130℃ 에 오를 때까지의 시간 tr 을 측정하고, tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부를 판단하는 단계;

   b-2-1) 상기 b-2)단계의 판단에서 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 Yes 이면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행하고, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계;

   b-2-2) 상기 b-2)단계의 판단에서 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 No 이면, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및

   c) 상기 히트 컨트롤 과정이 수행된 후에는, 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 상기 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하고,

   상기 히트 컨트롤 과정이란,

   ① 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하거나, 또는 물없음 설정이 되어 있는지 판단하고,

   ② 상기 ①에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고,

   ③ 상기 ①에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하는 과정이며,

   상기 "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 이란 MCU 에 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는 스팀 클리너.
2. 삭제
3. 탱크 내의 액체를 가열하여 스팀을 발생시키고 이를 탱크의 외부로 분사하는 스팀 클리너로서,

   액체를 함유하는 탱크; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 압력 센서 및 온도 센서에서 측정된 압력 및 온도를 입력 데이터로 받아서, 상기 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력하는 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛); 상기 MCU 에서 출력된 전기적 신호를 입력으로 받아서 상기 전기적 신호에 따라 탱크의 가열을 on 또는 off 하는 상기 히터; 및 상기 탱크 내의 스팀을 상기 탱크의 외부로 분사하는 분사기를 포함하며,

   상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은,

   a) 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때 히트 컨트롤 (heat control) 과정을 행하는 단계; 및

   b) 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 상기 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하고,

   상기 히트 컨트롤 과정이란,

   ① 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하거나, 또는 물없음 설정이 되어 있는지 판단하고,

   ② 상기 ①에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고,

   ③ 상기 ①에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하는 것

   인 것을 특징으로 하는 스팀 클리너.
4. 탱크 내의 액체를 가열하여 스팀을 발생시키고 이를 탱크의 외부로 분사하는 스팀 클리너로서,

   액체를 함유하는 탱크; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 탱크에 설치되어 상기 탱크의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 압력 센서 및 온도 센서에서 측정된 압력 및 온도를 입력 데이터로 받아서, 상기 입력 데이터에 따라 히터를 제어하는 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 출력하는 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛); 상기 MCU 에서 출력된 전기적 신호를 입력으로 받아서 상기 전기적 신호에 따라 탱크의 가열을 on 또는 off 하는 상기 히터; 및 상기 탱크 내의 스팀을 상기 탱크의 외부로 분사하는 분사기를 포함하며,

   상기 MCU 가 상기 히터를 제어하기 위하여 상기 전기적 신호 (heat on 신호 또는 heat off 신호) 를 발하는 과정은,

   a) 스팀 클리너의 동작이 개시되었을 때 heat on 신호를 발하고, 온도가 130℃ 에 오를 때까지의 시간 tr 을 측정하고, tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부를 판단하는 단계;

   b-1) 상기 a)단계에서의 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 Yes 이면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행하고, 히트 컨트롤 (heat control) 과정을 행하는 단계;

   b-2) 상기 a)단계에서의 상기 tr ≤ "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 인지의 여부에 대한 판단이 No 이면, 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및

   c) 상기 히트 컨트롤 과정이 수행된 후에는, 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 시간이 지난 후에 상기 a)단계로 돌아가는 단계를 포함하고,

   상기 히트 컨트롤 과정이란,

   ① 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 온도를 초과하거나, 또는 상기 압력 센서에서 측정된 압력이 상기 MCU 에 미리 설정된 소정의 압력을 초과하거나, 또는 물없음 설정이 되어 있는지 판단하고,

   ② 상기 ①에서의 판단이 Yes 인 경우에는 heat off 신호를 발하고,

   ③ 상기 ①에서의 판단이 No 인 경우에는 heat on 신호를 발하는 것이며,

   상기 "물이 없을 때 130℃ 까지 오르는 시간" 이란 MCU 에 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는 스팀 클리너.
5. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 스팀 클리너의 사용자가 상기 분사기를 동작시키면 상기 MCU 에 대한 인터럽트가 발생되고,

   상기 인터럽트가 발생했을 때의 상기 MCU 의 동작은,

   ⓐ 인터럽트를 시작하여, 진행되던 단계를 중단하는 단계;

   ⓑ 스팀이 탱크 외부로 분사됨에 따른 상기 탱크 내부의 압력 하강 속도를 계산하는 단계;

   ⓒ-1 상기 ⓑ단계의 판단에서 상기 압력 하강 속도가 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 이하이면, 상기 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계;

   ⓒ-2 상기 ⓑ단계의 판단에서 상기 압력 하강 속도가 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 를 초과하면, 물없음 설정 (Water = No) 을 행한 후에, 상기 히트 컨트롤 과정을 행하는 단계; 및

   ⓓ 인터럽트를 종료하여, 상기 진행되던 단계로 되돌아가는 단계

   를 포함하며,

   상기 "물이 적을 때의 압력 하강 속도" 란 상기 MCU 에 미리 설정되어 있는 값인 것을 특징으로 하는 스팀 클리너.

Images