KR101902545B1 - 3차원 세척 초음파세척기 - Google Patents

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송용섭
이희명
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주식회사 세이버투플러스
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Abstract

하나 이상의 진동소자, 세척용액을 수용하고, 상기 세척용액은 상기 진동소자로부터 발생하는 진동을 전달받고, 상기 진동에 의하여 상기 세척용액에 발생하는 파동으로 인해 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하는, 세척영역, 상기 진동소자에 전원을 공급하는 전원부, 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는, 복수의 센서 장치 및 상기 센서 장치로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 전원부를 제어하여 상기 진동소자에 공급되는 전원 또는 상기 진동소자의 위치를 변경하는 제어부를 포함하는, 3차원 세척 초음파세척기가 개시된다.

Description

3차원 세척 초음파세척기 {THREE-DIMENSIONAL WASHING ULTRASONIC WASHING MACHINE}
본 발명은 3차원 세척 초음파세척기에 관한 것이다.
인간이 들을 수 있는 소리가 가지는 진동수, 즉 가청진동수(20~20,000Hz) 보다 높은 진동수를 갖는 소리를 초음파라 한다. 초음파는 높은 진동수로 인하여 상대적으로 강한 에너지를 갖고, 물 속에서 잘 진행하며, 파장이 짧아 잘 반사되는 성질을 갖는다.
초음파 세척기는 이러한 성질을 이용하여 세척용액에 초음파를 가함으로써 세척대상 객체에 붙은 이물질을 떼어내는 작업을 수행하여 세척대상 객체를 세척하는 데 이용된다. 초음파는 분자의 운동을 촉진시키므로, 물체의 표면에 붙어 있는 이물질을 떼어내는 데 유리하다.
다만, 초음파 세척기의 경우 초음파의 진동만을 이용하여 세척을 수행하므로, 초음파의 파형이나 특성에 의하여 세척성능이 좌우될 수 있다. 특히, 파동의 형태에 의하여 각 위치의 세척성능이 상이할 수 있으며, 데드존(dead zone)이라 불리는, 세척이 잘 되지 않는 영역이 발생할 수 있는 문제점이 존재한다.
등록특허공보 제10-1736434호, 2017.05.10 등록
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 3차원 세척 초음파세척기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 3차원 세척 초음파세척기는, 하나 이상의 진동소자, 세척용액을 수용하고, 상기 세척용액은 상기 진동소자로부터 발생하는 진동을 전달받고, 상기 진동에 의하여 상기 세척용액에 발생하는 파동으로 인해 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하는, 세척영역, 상기 진동소자에 전원을 공급하는 전원부, 상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는, 복수의 센서 장치 및 상기 센서 장치로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 전원부를 제어하여 상기 진동소자에 공급되는 전원 또는 상기 진동소자의 위치를 변경하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 센서 장치로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 기포의 운동이 약한 적어도 하나의 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에서의 상기 파동의 위상이 변경되도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 전원부는, 상기 하나 이상의 진동소자를 이동시킬 수 있는 동력부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자의 위치를 변경시킴으로써 상기 파동의 위상을 변경시키되, 상기 진동소자의 위치를 앞뒤로 이동시키는 경우, 상기 파동의 주파수 및 상기 진동소자의 이동 속도에 따라 발생하는 상기 파동의 변화를 예측하고, 상기 예측 결과에 기초하여 상기 진동소자의 이동 속도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자를 소정의 속도로 앞뒤로 이동시킴으로써, 상기 진동소자로부터 시작되는 파동과 상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 파동의 중첩으로 생성되는 파동의 형태가 지속적으로 변경되도록 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 장치는, 상기 진동소자로부터 시작되는 파동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 센서 모듈로부터 획득되는 정보에 기초하여 상기 기포의 운동이 약한 적어도 하나의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 장치는, 상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 파동을 감지하는 제2 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 센서 장치 각각에 대하여 상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보와 상기 제2 센서 모듈로부터 획득된 정보를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 진동소자로부터 시작되는 파동과 상기 반사되는 파동이 서로 중첩되어 증폭되도록 상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자의 위치를 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 장치는, 상기 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 파동을 감지하는 제3 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하고, 상기 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 상기 전원부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체로부터 발생한 불순물의 위치를 판단하고, 상기 불순물을 상기 세척대상 객체로부터 이탈시킬 수 있도록, 상기 불순물의 위치로부터 소정의 범위 내의 기포의 움직임이 강해지도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
개시된 실시 예에 따르면, 센서 장치를 이용하여 세척 영역 내에서 세척이 잘 되지 않는 부분에 대한 정보를 파악하고, 이에 기초하여 진동소자를 제어함으로써 세척영역 내에 다양한 파동을 발생시켜, 기포를 다양한 방향으로 이동시킴으로써 세척효과를 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 3차원 세척 초음파세척기를 도시한 구성도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 초음파세척기의 운용방법을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따라 복수의 센서 장치를 포함하는 초음파세척기를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따라 진동소자를 이동시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 하나 이상의 진동소자 및 진동소자가 모듈에 고정되는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 센서장치를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 센서장치를 이용하여 제어를 수행하는 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 3차원 세척 초음파세척기를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 3차원 세척 초음파세척기(100)는 제어부(110), 전원부(120), 하나 이상의 진동소자(130), 세척영역(140) 및 복수의 센서장치(150)를 포함한다.
일 실시 예에서, 세척영역(140)은 세척용액을 수용하고, 세척용액은 진동소자(130)로부터 발생하는 진동을 전달받고, 전달된 진동에 의하여 세척용액에 발생하는 파동으로 인해 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하도록 한다.
일 실시 예에서, 전원부(120)는 진동소자(130)에 전원을 공급한다.
일 실시 예에서, 복수의 센서 장치(150)는 세척용액의 기포의 운동에 대한 정보를 획득한다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 복수의 센서 장치(150)로부터 획득된 정보에 기초하여 전원부(120)를 제어하여, 진동소자(130)에 공급되는 전원 또는 진동소자(130)의 위치를 변경한다.
일 실시 예에서, 하나 이상의 진동소자(130)는 초음파 진동소자일 수 있다. 따라서, 초음파세척기(100)는 초음파를 이용하여 세척용액에 기포를 발생시키거나 세척용액에 포함된 기포를 움직이게 하고, 이로써 세척용액에 담긴 세척대상 객체를 세척할 수 있다.
예를 들어, 진동소자(130)는 24kHz 진동소자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
24kHz는 초음파 진동소자 중에서 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 것인데, 이 경우 넓은 파장과 진폭으로 인하여 강력한 세정이 가능한 특징이 있다.
다만, 넓은 파장과 진폭으로 인하여 넓은 데드존(dead zone)을 갖는 특징 또한 존재한다. 예를 들어, 단일신호를 인가할 때, 이로부터 발생하는 공진기포는 일정한 위치에서 오실레이션을 하며 수위(반파장)간격에 따라 강약의 구분이 발생한다.
개시된 실시 예에 따르면, 제어부(110)는 전원부(120)를 제어하여 데드존 문제를 해결하고, 세척력을 더욱 높일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 초음파세척기의 운용방법을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 초음파세척기(100)의 세척영역(140)에 세척용액이 수용되고, 세척용액에 세척대상 객체(10, 20)가 담겨 있다. 또한, 전원부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 진동소자(130)에 전원을 공급하고, 진동소자(130)는 진동을 세척용액에 전달, 세척대상 객체(10, 20)가 세척되도록 한다.
단, 도 2에 도시된 바와 같이, 진동소자(130)가 일정한 주파수 및 진폭을 갖는 파장(1)을 일으키는 경우, 세척용액의 기포에도 일정한 움직임이 발생하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 파동(1)에서, 마루 또는 골에 해당하는 위상에 대응하는 위치에 있는 세척대상 객체(10)의 경우 강한 기포 움직임으로 세척이 잘 될 수 있으나, 마디에 해당하는 위상에 대응하는 위치에 있는 세척대상 객체(20)의 경우, 기포의 움직임이 적은 데드존 영역에 위치한 것이 되어, 세척이 잘 되지 않을 수 있다.
따라서, 개시된 실시 예에서 따른 초음파세척기(100)는 제어부(110)가 진동소자(130) 및 전원부(120)를 제어함으로써, 세척영역(140) 내에 데드존이 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 세척 영역(140)에 배치된 복수의 센서 장치(150)를 이용하여 각 위치에서의 파동의 위상을 판단하고, 이에 기초하여 전원부(120)를 제어한다.
도 3은 일 실시 예에 따라 복수의 센서 장치를 포함하는 초음파세척기를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 초음파세척기(100)의 세척영역(140)에는 복수의 센서장치(152 내지 156)가 배치되어 있다.
도 2에서 설명한 바와 같이, 진동소자(130)가 일정한 진동을 가하는 경우 세척영역(140)에는 세척력이 좋은 영역과, 세척력이 좋지 않은 데드존 영역이 공존하게 된다.
개시된 실시 예에서, 제어부(110)는 복수의 센서장치(152 내지 156)로부터 수신되는 정보에 기초하여 각 위치에서의 세척력을 판단하고, 이에 기초하여 전원부(120)를 제어함으로써 세척영역(140)에 포함된 각 위치가 고루 세척될 수 있도록 한다.
복수의 센서장치(152 내지 156) 각각은 세척용액의 기포의 운동이나 진동, 파동을 인식할 수 있는 적어도 하나의 센서 모듈을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 모듈은 초음파 센서(수중 초음파 센서), 충격감지 센서 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제어부(110)는, 복수의 센서 장치(152 내지 156)로부터 획득된 정보에 기초하여, 기포의 운동(또는 파동, 진동의 세기)이 약한 적어도 하나의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서의 파동의 위상이 변경되도록 전원부(120)를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 전원부(120)가 진동소자(130)에 인가하는 공급전원의 세기를 제어함으로써, 세척용액에 전달되는 진동의 세기를 강화할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전원부(120)는 진동소자(130)를 이동시킬 수 있는 동력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부(110)는, 동력부를 제어하여 진동소자(130)의 위치를 변경시킴으로써 파동의 위상을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 진동소자(130)를 전후, 좌우 또는 앞뒤로 이동시킴으로써, 세척영역(140)의 각각의 위치에 전달되는 파동의 위상을 달리할 수 있다. 이 경우, 데드존 영역과 세척이 잘 되는 영역이 진동소자(130)의 움직임에 따라 달라지게 되므로, 세척영역(140)에 포함된 모든 위치에 대하여 고루 세척이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 4는 일 실시 예에 따라 진동소자를 이동시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 진동소자(130)와 전원부(120) 사이에는 연결부(160)가 구비될 수 있다. 도 4에는 연결부(160)가 벨로우즈 형태로 도시되어 있으나, 이는 예시로서 제공된 것이며, 연결부(160)의 형태는 이에 제한되지 않는다.
연결부(160)는 전원부(120)에 포함된 동력부에 의하여 진동소자(130)가 움직일 때, 세척영역(140)에 수용된 세척용액이 흘러나오지 않도록 세척영역(140)을 밀폐하면서, 진동소자(130)가 세척영역(140) 내에서 자유롭게 이동하도록 하는 역할을 수행한다. 즉, 진동소자(130)의 이동으로 인해 진동소자(130)와 전원부(120) 사이에 이격이 발생하는 경우 이를 연결하는 역할을 수행하고, 진동소자(130)의 움직임으로 인해 세척영역(140)에 발생할 수 있는 틈이나 유격을 메울 수 있도록 실리콘이나 고무와 같이 탄성이 있는 소재가 연결부(160)에 활용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 진동소자(130)의 위치를 앞뒤로 이동시키는 경우, 파동(1)의 주파수 및 진동소자(130)의 이동 속도에 따라 발생하는 파동(1)의 변화를 예측하고, 예측 결과에 기초하여 진동소자(130)를 이동시킬 속도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 파동(1)을 발생시키는 진동소자(130)가 앞뒤로 이동함에 따라, 세척영역(140) 내의 각 위치(예를 들어, 각각의 센서(152 내지 156)의 위치)에서는 도플러 효과로 인한 파동(1)의 변화가 발생할 수 있다.
이 경우, 제어부(110)의 의도와 달리 각각의 위치에 다른 위상의 파동이 전달될 수 있고, 각각의 위치에서의 기포의 움직임 또한 제어부(110)의 의도와 달라질 수 있다.
따라서, 제어부(110)는 도플러 효과를 고려하여 각각의 위치에 전달되는 파동의 변화를 산출하고, 이를 감안하여 각각의 위치에 기 설정된 파동의 위상을 전달하기 위하여서는 진동소자(130)를 어떠한 속도로 움직여야 하는지 산출할 수 있다. 도플러 효과를 이용한 파동의 변화 및 이에 따른 속도의 산출방법은 일반적인 계산방법에 속하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 파동(1)은 세척영역(140)의 일 면과 충돌하는 경우 반사될 수 있다. 이 경우, 반사된 파동과 기존의 파동이 중첩되어, 증폭 또는 상쇄될 수 있다.
제어부(110)는 동력부를 제어하여 진동소자(130)를 소정의 속도로 앞뒤로 이동시킴으로써, 세척영역(140)의 일 면(예를 들어, 진동소자(130)와 맞은편의 일 면)에서 반사되는 파동의 위상을 지속적으로 변경시킬 수 있다.
따라서, 이 경우 반사되지 않은 파동과 반사된 파동에 의하여 생성되는 파동의 형태가 지속적으로 변경되게 되고, 이로써 세척영역(140)에 불규칙한 다양한 형태의 파동이 발생하게 된다. 따라서, 세척영역을 넓히고 데드존을 없애는 것이 가능해진다.
이처럼, 제어부(110)가 전원부(120) 및 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어함으로써, 세척영역(140)에 다양한 형태의 파동이 발생하도록 할 수 있고, 그 과정에서 파동의 중첩 등으로 인해 기포가 다양한 방향으로 운동하게 되고, 이로써 3차원 세척이 가능하게 된다.
도 5는 일 실시 예에 따라 하나 이상의 진동소자 및 진동소자가 모듈에 고정되는 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 진동소자(130)는 하나 이상의 진동소자(132)가 진동소자 플레이트(134)에 고정되어 있는 모듈 개념으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 각각의 진동소자(132)는 연결부재(136)를 이용하여 플레이트(134)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 진동소자(132)는 플레이트(134)에 체결되거나, 부착될 수 있으며, 다양한 방법으로 탈착가능하게 고정될 수도 있다.
일 실시 예에서, 연결부재(136)는 진동소자(132)의 진동을 세척용액에 최대한 온전하게 전달하고, 초음파세척기(100)의 진동을 방지하기 위하여 진동소자(132)로부터 발생하는 진동이 플레이트(134)에 전달되는 것을 줄이는 소재로 구성될 수 있다.
예를 들어, 연결부재(136)는 특수한 실리콘 재질로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6은 일 실시 예에 따른 센서장치를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 센서장치(200)는 일 면에 제1 센서 모듈(202), 다른 일 면에 제2 센서 모듈(204), 또 다른 일 면에 제3 센서 모듈(206)을 포함한다.
일 실시 예에서, 제1 센서 모듈(202)은 진동소자(130)로부터 시작되는 파동을 직접 감지한다
일 실시 예에서, 제2 센서 모듈(204)은 세척영역(140)의 일 면으로부터 반사되는 파동을 감지한다.
일 실시 예에서, 제3 센서 모듈(206)은 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 파동을 감지한다.
도 6에 도시된 각 센서 모듈의 위치관계는 도 6에 도시된 바에 제한되지 않으며, 하나의 면에 복수의 센서 모듈이 위치할 수도 있고, 동일한 센서 모듈이 여러 면에 위치할 수도 있다.
도 7은 일 실시 예에 따라 센서장치를 이용하여 제어를 수행하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 세척영역(140)에 배치되는 각각의 센서 장치(200)는, 진동소자(130)로부터 전달되는 진동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈(202)을 포함한다. 예를 들어, 제1 센서 모듈(202)은 진동소자(130)를 마주보는 방향으로 배치될 수 있다.
제어부(110)는 제1 센서 모듈(202)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 제1 센서 모듈(202)로부터 획득된 정보에 기초하여, 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어할 수 있다. 즉, 제어장치(100)는 기포의 운동이 약한 것으로 판단되는 위치에 파동의 마루 부분이 위치하도록 진동소자(130)를 이동시킬 수 있다.
또한, 각각의 센서 장치(200)는, 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 진동을 감지하는 제2 센서 모듈(204)을 더 포함한다.
예를 들어, 제2 센서 모듈(204)은 진동소자(130)로부터 발생하는 진동이 세척영역의 맞은편 일 면으로부터 반사되는 것을 감지하기 위하여, 진동소자(130)의 반대방향을 바라보도록 배치될 수 있다.
제어부(110)는, 제2 센서 모듈(204)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 복수의 센서 장치 각각에 대하여 제1 센서 모듈(202)로부터 획득된 정보와 제2 센서 모듈(204)로부터 획득된 정보를 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 진동소자(130)로부터 전달되는 진동과 반사되는 진동이 증폭 또는 상쇄되도록 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는, 제1 센서 모듈(202)로부터 인식되는, 진동소자(130)로부터 직접 전달되는 파동과, 제2 센서 모듈(204)로부터 인식되는, 세척영역(140)의 일 면으로부터 반사되는 파동의 위상을 판단하고, 동일방향의 위상이 해당 위치에 전달되도록 하여 이를 증폭시키거나, 반대방향의 위상이 해당 위치에 전달되도록 하여 이를 상쇄시킬 수 있다.
실시 예에 따라서, 제어부(110)는 특정 위치에 동일방향의 위상이 전달되도록 하여 진폭을 높임으로써 세척력을 높일 수 있다.
반대로, 제어부(110)는 특정 위치에 대하여서는 반대방향의 위상이 전달되도록 하여, 서로 다른 방향으로 이동하는 기포가 충돌하는 충격파로 세척이 가능하도록 제어할 수도 있다.
또한, 제어부(110)는 다수의 식기가 위치한 것으로 판단되는 위치가 존재하는 경우, 해당 부분의 파동을 증폭시켜 세척력을 높일 수도 있지만, 식기가 파손되지 않도록 해당 부분의 파동을 상쇄시키는 것도 가능하다.
제어부(110)는 식기가 중첩되어 파손우려로 파동을 상쇄시킨 위치가 존재하는 경우, 해당 위치에 대한 정보를 음성 또는 디스플레이를 통해 출력함으로써 사용자로 하여금 해당 위치의 식기를 중첩되지 않게 재배치하라는 알림을 제공할 수 있다.
상기한 식기의 위치판단 및 성질을 판단하는 데에는, 추가적인 센서 장치가 이용될 수 있다.
본 명세서에서, 식기는 세척대상 객체의 일 예를 지시하는 것으로서, 각각의 실시 예에 따른 세척대상 객체는 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에서, 각각의 센서 장치(200)는, 세척영역에 포함된 세척대상 객체(10)로부터 반사되는 진동을 감지하는 제3 센서 모듈(206)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제3 센서 모듈(206)은 세척대상 객체(10)로부터 반사되는 진동을 감지하도록 세척대상 객체(10)를 바라보는 방향, 예로 좌측 및 우측 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배치될 수 있다. 실시 예에 따라서, 센서 장치(200)가 세척영역(140)의 저면에 위치하는 경우, 제3 센서 모듈(206)은 세척영역(140)의 저면에 대향하는 방향으로 배치될 수도 있다.
제어부(110)는, 제3 센서 모듈(206)로부터 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 제3 센서 모듈(206)로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체(10)의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하고, 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 제3 센서 모듈(206)로부터 수신되는 정보에 기초하여 세척대상 객체(10)로부터 반사된 진동을 감지하고, 이로부터 세척대상 객체(10)의 진동 흡수율 및 고유 주파수를 판단할 수 있다.
제어부(110)는 이를 이용하여 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어하되, 실시 예에 따라서 세척대상 객체(10)의 고유 주파수와 유사한 진동이 세척대상 객체(10)에 전달되도록 하여, 공진효과를 이용하여 세척을 할 수 있다.
반대로, 제어부(110)는 공진효과를 방지하기 위하여 세척대상 객체(10)의 고유 주파수와 유사한 진동이 세척대상 객체(10)에 전달되는 것을 지양할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 세척대상 객체(10)의 진동흡수율이 높을수록 더 강한 진동이 세척대상 객체(10)에 전달되도록 제어할 수 있으며, 마찬가지로 그 반대도 가능하다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는, 제3 센서 모듈(206)로부터 획득된 정보에 기초하여 세척대상 객체(206)로부터 발생한 불순물의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 불순물은 식기에 붙어 있던 이물질일 수 있고, 실시 예에 따라 식기가 파손된 경우 그 파손된 조각일 수도 있다.
제어부(110)는 불순물을 상기 세척대상 객체(10)로부터 이탈시킬 수 있도록, 불순물의 위치에 강한 진동이 전달되도록 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 세척효과를 높이고 세척대상 객체(10)에 불순물이 남지 않도록, 불순물에 강한 힘을 가하여 세척대상 객체(10)로부터 이탈시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 전원부(120) 또는 전원부(120)에 포함된 동력부의 제어에 따라 세척영역(140)의 각각의 위치에 가해지는 진동, 파동 및 기포의 운동의 변화를 학습하고, 데이터베이스에 저장할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는, 진동소자(130)의 위치 및 진동소자(130)에 공급되는 공급전원에 따라 각각의 센서장치(200)에서 획득되는 기포의 운동에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 진동소자(130)에 어떠한 공급전원을 인가하고, 진동소자(130)를 어디에 위치시키거나, 어떻게 이동시켜야 세척영역(140)의 특정 위치에 강한 진동을 가할 수 있는가에 대한 정보를 사전 테스트를 통해 학습하고, 해당 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
이후, 제어부(110)는 특정 위치에 강한 진동이 전달되도록 하여야 하는 경우, 데이터베이스로부터 해당 정보를 획득하고, 획득된 정보에 따라 전원부(120) 및 전원부(120)에 포함된 동력부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 초음파세척기
110 : 제어부
120 : 전원부
130 : 진동소자
140 : 세척영역
150 : 센서장치

Claims (8)

  1. 하나 이상의 진동소자;
    세척용액을 수용하고, 상기 세척용액은 상기 진동소자로부터 발생하는 진동을 전달받고, 상기 진동에 의하여 상기 세척용액에 발생하는 파동으로 인해 상기 세척용액의 기포가 운동함으로써 세척을 수행하는, 세척영역;
    상기 진동소자에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 기포의 운동에 대한 정보를 획득하는, 복수의 센서 장치; 및
    상기 센서 장치로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 전원부를 제어하여 상기 진동소자에 공급되는 전원 또는 상기 진동소자의 위치를 변경하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서 장치로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 기포의 운동이 약한 적어도 하나의 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에서의 상기 파동의 위상이 변경되도록 상기 전원부를 제어하고,
    상기 전원부는,
    상기 하나 이상의 진동소자를 이동시킬 수 있는 동력부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자의 위치를 변경시킴으로써 상기 파동의 위상을 변경시키되, 상기 진동소자의 위치를 앞뒤로 이동시키는 경우, 상기 파동의 주파수 및 상기 진동소자의 이동 속도에 따라 발생하는 상기 파동의 변화를 예측하고, 상기 예측 결과에 기초하여 상기 진동소자의 이동 속도를 결정하고,
    상기 복수의 센서 장치는,
    상기 진동소자로부터 시작되는 파동을 직접 감지하는 제1 센서 모듈; 을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서 모듈로부터 획득되는 정보에 기초하여 상기 기포의 운동이 약한 적어도 하나의 위치를 결정하고,
    상기 복수의 센서 장치는,
    상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 파동을 감지하는 제2 센서 모듈; 을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 센서 장치 각각에 대하여 상기 제1 센서 모듈로부터 획득된 정보와 상기 제2 센서 모듈로부터 획득된 정보를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 진동소자로부터 시작되는 파동과 상기 반사되는 파동이 서로 중첩되어 증폭되도록 상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자의 위치를 변경시키는, 3차원 세척 초음파세척기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 동력부를 제어하여 상기 진동소자를 소정의 속도로 앞뒤로 이동시킴으로써, 상기 진동소자로부터 시작되는 파동과 상기 세척영역의 일 면으로부터 반사되는 파동의 중첩으로 생성되는 파동의 형태가 지속적으로 변경되도록 하는, 3차원 세척 초음파세척기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 장치는,
    상기 세척영역에 포함된 세척대상 객체로부터 반사되는 파동을 감지하는 제3 센서 모듈; 을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체의 고유 주파수 및 진동 흡수율을 판단하고, 상기 고유 주파수 및 진동 흡수율에 기초하여 상기 전원부를 제어하는, 3차원 세척 초음파세척기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 센서 모듈로부터 획득된 정보에 기초하여 상기 세척대상 객체로부터 발생한 불순물의 위치를 판단하고, 상기 불순물을 상기 세척대상 객체로부터 이탈시킬 수 있도록, 상기 불순물의 위치로부터 소정의 범위 내의 기포의 움직임이 강해지도록 상기 전원부를 제어하는, 3차원 세척 초음파세척기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3641383B2 (ja) * 1999-04-14 2005-04-20 シャープ株式会社 超音波洗浄装置

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