KR102504184B1 - 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 세척기를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 초음파 진동자를 이용하여 초음파 진동을 발생시키고 이러한 초음파 진동을 세척용수를 통하여 세척물에 인가함으로써 세척물에 부착된 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 세척기에 탑재되는 초음파 발생장치의 리액터 값을 가변하여 공진을 발생시킴에 따라 하나의 규격을 갖는 초음파 발생장치를 이용하여 초음파 세척기를 제작함으로써, 관리가 용이하고 다양한 세척물의 이용이 가능한 초음파 세척기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기{ULTRASONIC CLEANER HAVING SINGLE ULTRASONIC GENERATING DEVICE}

본 발명은 초음파 세척기에 관한 것으로, 특히 초음파 진동자를 이용하여 초음파 진동을 발생시키고 이러한 초음파 진동을 세척용수를 통하여 세척물에 인가함으로써 세척물에 부착된 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기에 관한 것이다.

통상적으로, 식기를 세척하기 위해서는 씽크대에 형성된 세척 수조에 세척용수를 일정량 채운 다음, 세제로 식기 등을 씻어서 세척하게 된다. 그러나, 이러한 경우 다량의 세제를 사용하므로 하수를 오염시킬 염려가 있으며, 식기에 세제가 잔류할 가능성도 있다.

이를 감안하여 최근에는 식기세척기 중에서 간편한 방식으로 세척력이 우수하여 식기뿐만 아니라, 과일 및 채소류를 세척할 수 있는 초음파 세척기가 개발되고 있다.

이러한 초음파 세척기는 초음파 진동자를 통하여 세척조에 담수된 세척용수를 매질로 이용하여 이 매질에 미세진동을 제공하는 초음파를 출력하여 발생되는 공동 현상을 통해 식기 등을 세척하는 장치를 가리킨다.

현재 상용화된 초음파 세척기는 세척용수와 세척물을 수용할 수 있는 수조와, 수조에 수용된 세척물에 초음파에 의한 캐비테이션(cavitation)을 가할 수 있도록 세척용기에 설치되는 초음파 진동자(ultrasonic wave vibrator)가 탑재되어 있으며, 이를 통해 초음파 진동자에 의해 초음파 진동을 발생시키고, 세척용수를 통하여 초음파 진동을 세척물에 인가함으로써 세척물에 부착된 오염물을 분리 및 제거하게 된다.

여기서, 초음파 진동자는 피에조(piezo) 소자의 일종으로서 인가된 초음파 신호에 상응하는 진동수를 가지는 진동파를 발생하는 장치이다.

이러한 초음파 세척기는 업소 등 현장에서 사용하는 목적에 따라 그 크기가 달라지게 되며, 이는 장치에 장착되는 초음파 진동자의 개수가 달라지게 된다. 여기서, 장치에 장착되는 초음파 진동자의 개수가 달라지면 공진점이 달라지게 됨에 따라, 결국 이는 장치마다 초음파 발생 장치의 종류가 서로 상이하다는 것을 의미한다.

이에 따라, 초음파 세척기 제조사는 장치 모델이 8 종류인 경우 초음파 발생 장치 또한 8 종류를 개발 및 생산하여야 한다.

이러한 경우, 제조사 입장에서는 초음파 세척기의 개발 및 관리가 어렵고 장치간 상호 호환을 보장할 수 없어 비효율적이라는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-2046278호(공고일자: 2019.12.03.)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다수의 식기를 한번에 세척할 수 있으며, 하나 또는 소수의 진동자만이 탑재됨에 따라 관리가 용이하고 장치간 호환성을 보장할 수 있는 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기를 제공하는데 과제가 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기는, 세척물이 투입 및 세척용수가 급수되는 수조 구조물, 상기 수조 구조물의 내부면에 실장되고, 상기 세척용수에 인가되는 일정한 주파수의 초음파를 발생시키는 하나 이상의 진동자, 상기 수조 구조물의 내부면에 실장되고, 상기 세척용수의 양을 감지하여 센서신호를 생성하는 하나 이상의 센서 및, 전원부를 포함하고, 상기 전원부로부터 제공되는 소비전력정보 및 상기 진동자로부터 제공되는 진동자 정보에 따라, 상기 진동자에 인가되는 발진신호의 출력 주파수를 변경하여 세척량에 대응하도록 초음파의 세기를 조정하는 초음파 발생장치를 포함할 수 있다.

상기 초음파 발생장치는, 상기 전원부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 발진신호로 변환 및 출력하는 초음파 발진기, 상기 발진신호가 인가됨에 따라 상기 진동자에 공진을 유도하는 리액터, 상기 리액터의 리액턴스를 변경하는 스위치 및, 상기 세척물의 양에 따라 필요 초음파의 세기를 판단하고, 상기 전원부의 출력전원을 조정 및 상기 스위치의 제어를 통해 상기 리액터의 리액턴스를 조정하여 상기 진동자의 초음파 세기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 센서로부터 제공되는 센서신호에 따라, 상기 세척물의 투입 전후 세척용수의 변화량을 계산하여 세척물의 양을 판단하거나, 상기 수조 구조물 내에서 상기 세척용수가 일정 수위까지 도달하는 시간에 기초하여 세척물의 양을 판단할 수 있다.

상기 리액터는 코일 권선에 따라 복수의 출력단이 정의되고, 상기 제어부는 계산된 세척물의 양에 따라 결정된 초음파 세기에 대응하는 출력단을 상기 스위치를 제어하여 상기 진동자와 연결함으로써 구동시킬 수 있다.

상기 제어부는, 복수의 진동자에 대하여, 상기 진동자 정보에 기초하여 각 진동자의 정상동작 여부를 판단하고, 적어도 하나가 동작하지 않는 경우, 상기 전원부의 출력전원을 조정하거나, 상기 스위치의 제어를 통해 리액턴스를 조정하여 진동자로부터 출력되는 초음파를 필요 세기로 유지할 수 있다.

상기 수조 구조물은, 일측면에 사용자의 조작을 입력받는 하나 이상의 버튼을 포함하는 조작부가 설치되고, 상기 초음파 발생장치는 상기 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제어부의 구동을 결정하는 운전부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 세척기에 탑재되는 초음파 발생장치의 리액터 값을 가변하여 공진을 발생시킴에 따라 하나의 규격을 갖는 초음파 발생장치를 이용하여 초음파 세척기를 제작함으로써, 관리가 용이하고 다양한 세척물의 이용이 가능한 초음파 세척기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 스위치 및 진동자의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기의 구동방법을 나타낸 도면이다.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기의 전체 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기는 세척물(2)이 투입 및 세척용수(5)가 급수되는 수조 구조물(10), 수조 구조물(10) 내부면에 실장되고, 세척용수(5)에 인가되는 일정한 주파수의 초음파를 발생시키는 하나 이상의 진동자(50), 수조 구조물(10) 내부면에 실장되고, 세척용수(5)의 양을 감지하여 센서신호를 생성하는 하나 이상의 센서(70) 및, 전원부를 포함하고, 전원부로부터 제공되는 소비전력정보 및 진동자(50)로부터 제공되는 진동자 정보에 따라 진동자(50)에 인가되는 발진신호의 출력 주파수를 변경하여 세척량에 대응하도록 초음파의 세기를 조정하는 초음파 발생장치(100)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척기는 식기, 과일, 의류 등의 세척물(2)에 묻어있는 오염물을 초음파를 통해 진동시켜 탈거하는 기기로서, 세척물(2)과 그에 초음파를 전달하는 용수를 담는 수조 구조물(10)을 포함할 수 있다. 수조 구조물(10)은 그 목적에 따라 외형이 달라질 수 있으며, 내부로는 세척용수(5)가 담기는 용기의 형태로 형성될 수 있다.

또한, 수조 구조물(10)의 내부 바닥면으로는 초음파를 출력하는 하나 이상의 진동자(50)가 설치될 수 있다. 여기서, 진동자(50) 개수, 배열 및 위치 등은, 설계자의 의도에 따라 다양한 형태로 변경이 가능하다. 그리고, 내부 측면으로는 수조 구조물(10) 내에 채워지는 세척용수(5)의 높이 즉 급수량을 감지하는 하나 이상의 센서(70)가 설치될 수 있다.

그리고, 수조 구조물(10)의 일측에는 내부방향을 향해 세척용수(5)를 공급하는 용수 공급관(15)이 배치될 수 있다. 이러한 용수 공급관(15)은 연장되어 밸브(20)와 연결될 수 있고, 이러한 밸브(20)는 초음파 발생장치(100)와 전기적으로 연결되어 초음파 세척기의 구동시 개방되어 용수 공급관(15)을 통한 세척용수(5)의 급수를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수조 구조물(10)의 내측면에는 초음파 인가와, 용수에 의한 부식을 방지하기 위한 보호층이 더 형성될 수 있다.

이러한 보호층은 알루미나 분말 50중량%, NH4Cl 40중량%, 마그네슘 5중량%, 티타늄 2.5중량%, 아연 2.5중량%로 형성될 수 있다.

상세하게는 알루미나 분말은 고온 가열시, 소결, 엉킴, 융착 방지 등의 목적으로 첨가될 수 있고, 전술한 효과가 유지되는 최소량인 50중량% 이상으로 첨가될 수 있다. NH4Cl은 증기 상태의 아연, 마그네슘과 반응하여 확산 및 침투를 활성화시키는 역할을 하며 40중량%이 포함될 수 있다.

또한, 아연 등과 함께 조합하여 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성을 높이는 용도로 배합될 수 있고, 이러한 마그네슘은 5중량%이 혼합되는 것이 바람직하다. 또한, 티타늄은 도포재의 중량은 줄이고 광택을 높이며 뛰어난 방수성 및 내식성을 갖도록 배합되는 것으로, 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 광택성, 방수성, 내식성이 크게 개선되지 않는다.

그리고, 아연은 물에 닿는 금속의 부식을 방지하는 것으로 아연은 2.5중량%가 혼합될 수 있다.

전술한 밸브(20)로는 공지의 자동 솔밸브가 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 다양한 종류의 전자동 밸브가 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척기에는 진동자(50)의 구동을 제어하여 초음파를 발생시키기 위한 소정의 발진수단 및 제어수단을 포함하는 초음파 발생장치(100)가 구비될 수 있다.

그리고, 수조 구조물(10)의 일 측에는 사용자의 조작을 입력받기 위한 하나 이상의 버튼이 탑재되는 조작부(190)가 설치될 수 있고, 사용자는 조작부(190)를 통해 초음파 세척기의 전원 온 또는 오프, 용수 공급 또는 배수, 구동 개시 또는 정지 등의 기능을 선택할 수 있고, 초음파 발생장치(100)는 조작부(190)로부터 조작신호를 수신하여 선택된 기능을 실행할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척기는 센서(70)로부터 전송되는 세척용수(5)의 측정량을 고려하여 현재 세척량물에 따른 최적의 발진 주파수를 계산하고, 각 진동자(50)에 의해 발생되는 초음파의 세기를 결정하여 진동자(50) 제어에 활용할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 의한 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기는, 수조 구조물의 사양 및 진동자의 개수 등에 관계없이 하나의 초음파 발생장치를 적용하여 구현할 수 있으며, 예기치 못한 진동자의 불량 발생시에도 기기를 멈추거나 부품 교체 없이도 정상적으로 운영이 가능한 장점이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척기 초음파 발생장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치(100)는, 전원을 공급하는 전원부(110), 그 전원부(110)로부터 공급되는 직류 전원을 교류 발진신호로 변환 및 출력하는 초음파 발진기(120), 발진신호가 인가됨에 따라 진동자에 공진을 유도하는 리액터(130), 리액터(130)의 리액턴스를 변경하는 스위치(140), 세척물의 양에 따라 필요 초음파의 세기를 판단하고, 전원부(110)의 출력전원을 조정 및 스위치(140)의 제어를 통해 리액터(130)의 리액턴스를 조정하여 진동자(50)의 초음파 세기를 제어하는 제어부(150) 및, 수조 구조물의 일측면에 설치되는 사용자의 조작을 입력받는 하나 이상의 버튼을 포함하는 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 제어부(150)의 구동을 결정하는 운전부(160)를 포함할 수 있다.

전원부(110)는 소정의 트랜스포머를 포함할 수 있고, 외부로부터 공급되는 220V/60Hz 교류전압(AC)을 약 200V의 직류전압(DC)으로 변압하여 출력할 수 있다. 또한, 전원부(110)는 구동시, 그 소비전력정보(a)를 제어부(150)에 제공할 수 있다.

초음파 발진기(120)는 전원부(110)로부터 인가되는 200V의 직류전압(DC)을 일정 주파수, 일례로서 28 Khz의 주파수를 갖는 교류의 발진신호를 생성할 수 있다.

리액터(130)는 진동자(50)에 공진을 유도하는 소자로서, 보빈에 권선된 코일로 구현되며, 발진신호가 인가됨에 따라 후술하는 스위치(140)를 통해 전기적으로 연결되는 진동자(50)를 동작시키게 된다.

스위치(140)는 리액터(130)와 진동자(50)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위치는 리액터(130)를 이루는 코일이 입력단에서부터 순차적으로 비례하는 길이로 분기된 복수의 단자 중, 어느 하나와 진동자(50)를 연결할 수 있고, 단락된 단자와 연결된 권선된 코일길이에 대응하는 리액턴스가 작용하도록 함으로써 의도된 주파수의 초음파를 발생시키도록 한다.

제어부(150)는 초음파 발생장치(100)의 각 구성부에 대한 전체적인 제어 기능을 제공할 수 있다. 상세하게는, 제어부(150)는 기기 구동시 전원부(110)에 구동을 위한 전원공급을 요청함으로써 전원부(110)가 외부로부터 공급되는 전원을 직류전압으로 변환하여 각 구성부에 배포하도록 하고, 특히 초음파 발진기(120)에 적합한 레벨의 직류전압을 인가하도록 한다.

또한, 제어부(150)는 전원부(110)의 구동에 따른 소비전력정보(a)를 수집하여 세척에 필요한 최적의 초음파 주파수를 계산하는 데 활용할 수 있다. 그리고, 제어부(150)는 전원부(110)의 출력 전압 세기를 조절(b)하여 초음파 발진기(120)의 구동에 필요한 전압을 제공하도록 하고, 제어부(150)는 초음파 발진기(120)의 발진신호의 주파수를 조절(c)할 수 있다.

한편, 전술한 리액터(130)에는 코일 권선에 따라 복수의 출력단이 정의됨에 따라, 제어부(150)는 계산된 세척물의 양에 따라 결정된 초음파 세기에 대응하는 출력단을 상기 스위치를 제어하여 진동자(50)와 연결함으로써 구동시킬 수 있다.

또한, 제어부(150)는, 복수의 진동자(50)로부터 수집되는 진동자 정보(d)에 기초하여 각 진동자(50)의 정상동작 여부를 판단하고, 적어도 하나가 동작하지 않는 경우, 전원부(110)의 출력 전원을 조절(b)하거나, 스위치(140)의 제어를 통해 리액터(130)의 리액턴스를 조정하여 진동자(50)로부터 출력되는 초음파를 필요 세기로 유지할 수 있다.

또한, 제어부(150)는, 센서(70)로부터 제공되는 센서신호(e)에 따라, 세척물의 투입 전후 세척용수의 변화량을 계산하여 세척물의 양을 판단하거나, 수조 구조물 내에서 세척용수가 일정 수위까지 도달하는 시간에 기초하여 세척물의 양을 판단할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초음파 세척기의 수조 구조물은, 일측면에 사용자의 조작을 입력받는 하나 이상의 버튼을 포함하는 조작부가 설치되고, 초음파 발생장치(100)는 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 제어부(150)의 구동을 결정하는 운전부(160)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 사용자는 초음파 세척기의 전원 온, 오프 및 기타 구동과 관련된 설정을 입력할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 스위치 및 진동자의 연결 구조를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 스위치 및 진동자의 연결 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치의 스위치 및 진동자의 연결 구조를 개략적인 회로도로 표시한 것으로, 공급되는 전원에 대한 변압을 위한 트랜스포머(transformer, T; 115)와 진동자(50), 그리고 트랜스포머(115) 및 진동자(50) 사이에 직렬 연결된 코일(L)로 이루어지는 리액터(130) 및 스위치(SW; 140)로 표시할 수 있다.

또한, 복수의 코일(L)은 입력단으로부터 출력단까지 각각 순차적으로 출력단이 분기되어 스위치(140)의 입력단에 연결될 수 있다.

이러한 구조에 따라, 제어부가 현재 세척물의 양에 대응하여 산출된 최적 주파수에 따라 코일(L)의 리액턴스를 변경하도록 스위치(140)를 제어하면, 스위치(140)는 제어부의 제어에 따라 적합한 노드로 리액터(130)와 진동자(50)를 서로 전기적으로 연결함으로써 진동자가 최적 주파수의 초음파를 발생하도록 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기의 구동방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기의 구동방법을 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서 각 단계별 실행주체는 별도의 기재가 없더라도 본 발명의 초음파 세척기 및 그 구성부가 된다.

먼저, 전원 온 단계(S100)로서, 사용자가 초음파 세척기의 조작부의 전원 버튼을 선택하면, 초음파 발생장치는 전원부를 구동하여 기기를 턴-온 한다.

다음으로, 급수 및 최초 급수량 측정 단계(S110)로서, 사용자가 직접 수동 밸브를 조작하거나, 초음파 발생장치에 의해 자동 개방하여 수조 구조물의 내부로 세척용수를 일정량 공급할 수 있고, 수조 구조물에 설치된 센서는 세척용수의 급수량을 감지하여 초음파 발생장치에 제공할 수 있다. 그리고, 초음파 발생장치는 감지신호에 기초하여 세척용수의 공급량을 계산할 수 있다. 또한, 사용자는 세척을 위한 세제를 더 투입할 수 있다.

다음으로, 세척물 투입 및 현재 급수량 측정 단계(S120)에서는 사용자에 의해 식기 등의 세척물이 수조 구조물에 투입되면, 급수된 세척용수의 높이는 현재 급수된 높이(도 1의 A) 세척물의 부피만큼 증가하게 되며, 센서는 증가한 세척용수의 높이(도 1의 B)를 측정하여 초음파 발생장치에 제공함으로써 초음파 발생장치는 최초 용수량과 세척물 투입 이후의 용수량을 비교하여(B-A) 세척물의 양을 계산할 수 있고, 이에 세척물의 양에 적합한 초음파 세기를 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 S110 단계 및 S120 단계와 같이 사용자가 세척용수의 최초 급수 이후 세척물을 투입하는 것이 아닌, 세척물을 먼저 투입한 후 세척용수를 급수하는 경우, 초음파 발생장치는 미리 빈 수조 구조물에 세척용수의 급수시 기준 높이까지 도달하는 시간을 측정 및 저장하고, 세척물이 투입된 상태에서 수조 구조물 내 세척용수가 기준 높이까지 채워지는데 소요되는 급수시간을 측정 및 비교하여 세척물의 양을 계산할 수 있다.

다음으로, 전력정보 및 진동자 정보 수집단계(S130)로서, 초음파 발생장치는 초음파 세척기의 구동에 따라 전원부로부터 소비전력정보를 수집할 수 있고, 아울러 진동자로부터 진동자의 구동과 관련된 진동자 정보를 수집할 수 있다.

이어서, 최적 공진값 산출 및 구동단계(S140)로서, 초음파 발생장치가 세척물의 양에 따른 필요 초음파 세기를 산출하고, 초음파 발진기를 제어하여 발진신호를 생성하고, 상기 필요 초음파 세기에 대응하는 리액턴스를 갖도록 리액터와 진동자를 전기적으로 연결함으로써 진동자가 최적의 초음파를 발생시키도록 제어한다.

다음으로, 세척완료 판단단계(S150)로서, 초음파 발생장치는 세척이 완료되기 전까지 동안 지속적으로 전력정보 및 진동자 정보를 수집하여 구동에 반영하고, 세척이 완료되면 진동자의 구동을 중지하고 배수 단계(S160)를 진행한다.

만약, S150 단계에서 일부 진동자가 불량 발생 등의 이유로 정상 구동하지 않는 경우, 초음파 발생장치는 해당 진동자가 구동하지 않는 것을 반영하여 나머지 각 진동자의 최적 주파수를 다시 계산하고, 불량이 발생한 진동자를 제외한 나머지 진동자에 연결되는 리액터의 리액턴스를 변경하여 최적의 초음파가 유지되도록 한다.

전술한 단계에 따라, 본 발명의 단일 초음파 발생장치를 갖는 초음파 세척기 및 이의 구동방법에 의하면, 기존 초음파 세척기의 크기 및 종류에 따라 사용되는 초음파 진동자의 종류가 다름에 따라 기기마다 특성에 맞는 초음파 발생장치를 개별로 개발 및 생산해야 하는 단점을 극복할 수 있다. 종래에는 초음파 세척기의 사양에 따라 전용 초음파 발생장치를 준비해야 됨에 따라 반복적인 개발 과정이 요구되며, 기기 생산 또한 종류별로 진행해야 함에 따라 번거롭고 비효율적이나, 본 발명의 초음파 발생장치는 여러 개의 모델에 적용할 수 있음에 따라 기기 개발 및 생산의 효율성이 향상된다.

또한, 기존의 초음파 세척기는 6개 내지 40개의 다수의 초음파 진동자가 병렬로 연결됨에 따라 1개 내지 2개의 진동자가 불량이면 공진에 문제가 발생함에 따라 기기 전체의 사용이 불가능하였으나, 본 발명의 초음파 발생장치는 자동으로 공진을 맞춤에 따라 사용이 가능하게 된다.

뿐만 아니라, 기존의 초음파 세척기는 세척물의 양에 관계없이 일정한 초음파 세기로 세척 과정을 수행함에 따라 비효율적이었으나, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생장치는 세척물의 양을 센서를 통해 자동으로 감지하여 초음파 세기를 조절함에 따라 세척에 대한 효율성이 극대화된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

10 : 수조 구조물 15 : 급수부
20 : 수도관 50 : 진동자
70 : 센서 100 : 초음파 발생장치
110 : 전원부 115 : 트랜스포머
120 : 초음파 발진기 130 : 리액터
140 : 스위치 150 : 제어부
160 : 운전부 190 : 조작부

Claims (6)

1. 세척물이 투입 및 세척용수가 급수되는 수조 구조물;
   상기 수조 구조물의 내부면에 실장되고, 상기 세척용수에 인가되는 일정한 주파수의 초음파를 발생시키는 하나 이상의 진동자;
   상기 수조 구조물의 내부면에 실장되고, 상기 세척용수의 양을 감지하여 센서신호를 생성하는 하나 이상의 센서;
   전원부를 포함하고, 상기 전원부로부터 제공되는 소비전력정보 및 상기 진동자로부터 제공되는 진동자 정보에 따라, 상기 진동자에 인가되는 발진신호의 출력 주파수를 변경하여 세척량에 대응하도록 초음파의 세기를 조정하는 초음파 발생장치;
   상기 수조 구조물의 내측면에 초음파 인가 및 세척용수에 의한 부식 방지를 위해 형성된 보호층을 포함하고,
   상기 초음파 발생장치는,
   상기 전원부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 발진신호로 변환 및 출력하는 초음파 발진기;
   상기 발진신호가 인가됨에 따라 상기 진동자에 공진을 유도하는 리액터;
   상기 리액터의 리액턴스를 변경하는 스위치; 및
   상기 세척물의 양에 따라 필요 초음파의 세기를 판단하고, 상기 전원부의 출력전원을 조정 및 상기 스위치의 제어를 통해 상기 리액터의 리액턴스를 조정하여 상기 진동자의 초음파 세기를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 센서로부터 제공되는 센서신호에 따라, 상기 세척물의 투입 전후 세척용수의 증가량을 계산하여 상기 수조 구조물에 투입된 세척물의 부피를 판단하거나, 상기 수조 구조물 내에 상기 세척물이 투입된 상태에서 상기 세척용수가 기준 수위까지 도달하는 제1 급수시간을 측정하고, 비어 있는 상기 수조 구조물 내에 상기 세척용수가 상기 기준 수위까지 도달하는 제2 급수시간을 측정하고, 상기 제1 급수시간과 상기 제2 급수시간을 비교하여 세척물의 부피를 판단하고,
   상기 보호층은 알루미나 분말 50중량%, NH4Cl 40중량%, 마그네슘 5중량%, 티타늄 2.5중량%, 및 아연 2.5중량%을 포함하고,
   상기 리액터는 코일 권선에 따라 복수의 출력단이 정의되고,
   상기 제어부는, 계산된 세척물의 부피에 따라 결정된 초음파 세기에 대응하는 출력단을 상기 스위치를 제어하여 상기 진동자와 연결함으로써 구동시키고,
   상기 제어부는, 복수의 진동자에 대하여, 상기 진동자 정보에 기초하여 각 진동자의 정상동작 여부를 판단하고, 적어도 하나가 동작하지 않는 경우, 상기 전원부의 출력전원을 조정하거나, 상기 스위치의 제어를 통해 리액턴스를 조정하여 진동자로부터 출력되는 초음파를 필요 세기로 유지하고,
   상기 수조 구조물은, 일측면에 사용자의 조작을 입력받는 하나 이상의 버튼을 포함하는 조작부가 설치되고,
   상기 초음파 발생장치는, 상기 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제어부의 구동을 결정하는 운전부를 더 포함하는 초음파 세척기.
   
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