KR20000043512A - 세탁기의 수위 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁조의 수압에 의해 변화되는 콘덴서의 캐패시턴스에 따른 공진회로의 공진주파수 변화를 감지하여 수위를 판단하도록 한 세탁기의 수위 감지장치에 관한 것이다.

개시된 본 발명에 채용되는 수위센서는, 일측이 통공되어 세탁조에 수로를 통해 연결됨과 아울러 타측이 개구된 하우징과, 하우징 내에 설치되어 수로를 통해 전달되는 세탁조의 수압에 따라 신축되도록 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 벨로즈와, 벨로즈의 상측에 비금속 재질의 서포터에 의해 지지되어 벨로즈의 신축에 따라 상하로 연동되는 제1 금속판과, 제1 금속판의 연동축상에 적어도 제1 금속판과는 이격되어 설치된 제2 금속판과, 하우징의 개구측을 폐쇄하는 캡을 포함하며, 제1 금속판과 제2 금속판은 콘덴서로 작용하여 상호 간의 이격 거리에 따라 캐패시턴스가 변화되고, 콘덴서는 별도의 코일과 공진회로를 이루도록 구성된다.

이에 따라, 본 발명은 종래 기술과 비교할 때에 동일한 기능을 수행하면서도 그 구성은 대폭적으로 단순화되어 제조공정 또한 단순화되며, 제품의 코스트는 절감되고 생산성은 향상되는 이점이 있다.

Description

세탁기의 수위 감지장치

본 발명은 세탁기의 수위 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁조의 수압에 따라 공진주파수가 변화되는 LC공진형 수위센서를 이용하여 세탁조의 수위를 판단하도록 한 것이다.

주지와 같이, 세탁기는 사용자에게 보다 향상된 편의를 제공하기 위하여 최초의 수동세탁기에서 반자동세탁기를 거쳐 근래에는 전자동세탁기가 개발·실용화되어 널리 보급되어진 상태이다.

상기 전자동세탁기는 자동운전에 관련한 기술이 매우 진보되어 자동운전모드에서는 세탁과정의 수행 초기에 세탁조의 포량을 감지한 후 그 포량에 따른 최적의 수위, 물 흐름, 세제량, 공정시간 등이 자동으로 설정되며, 이에 수반되는 최적의 알고리즘에 의해 세탁운전이 수행된다.

도 1은 상기와 같은 전자동세탁기 중에서 펄세이터 방식을 채용한 일반적인 세탁기의 구성도이다.

동 도면에 도시된 세탁기는, 외부 케이스(1) 내부에 세탁조 지지장치(2)에 의해 외조(3)가 지지되어 있고, 외조(3) 내부에는 모터(4)와 클러치(5)에 의하여 구동되는 세탁조(6)가 설치되어져 있다. 그리고, 세탁기의 커버에는 탈수 시에 세탁조(6)가 편중되어 소정의 진동폭 이상으로 진동되면 외조(3)의 물리력에 의하여 작동되는 안전 스위치(8)가 부착되어 있고, 외조(3)에 수로(13)를 통해 연결되어 세탁조(6)의 수위를 감지하는 수위센서(7)가 설치되어져 있다.

도면중 미설명 부호 9는 펄세이터이고, 10은 모터풀리이며, 11은 클러치풀리이고, 12는 V밸트이다.

이와 같이 구성된 전자동세탁기의 통상적인 세탁운전은, 모터(4)의 회전력을 클러치(5)를 통해 전달받은 펄세이터(9)가 반전 회전할 때 와류되는 물과의 마찰에 의해 세탁물에 묻은 때가 분리되는 세탁행정, 세탁행정 후에 혼탁한 물을 새로운 물로 교체한 후 헹구기를 진행하는 헹굼행정, 헹굼행정 및 배수 후 또는 배수 중에 세탁조(6)를 고속으로 회전시켜 세탁물에 내포된 수분을 원심 분리방식으로 제거하는 탈수행정의 순서로 수행된다.

한편, 상기와 같은 세탁운전에서 포량에 따른 적절한 수위는 세탁성능을 좌우하는 중요한 인자로서 작용되며, 이에 따라 모든 세탁기에는 세탁조(6)의 수위를 감지하는 수위센서(7)가 구비되고 이 수위센서(7)의 감지값을 처리하여 수위를 적절히 조절하는 별도의 수위 조절장치가 구비된다.

도 2는 종래 기술에 따른 여러 가지의 수위센서 중에서 LC공진형 수위센서의 상세 구성도이고, 도 3은 수위센서의 감지값을 기초로 하여 수위를 적절히 조절하는 수위 조절장치의 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 LC공진형의 수위센서(7)는, 일측이 통공되어 세탁조에 수로(13)를 통해 연결됨과 아울러 타측이 개구된 하우징(7a)과, 하우징(7a) 내에 설치되어 수로(13)를 통해 전달되는 세탁조의 수압에 따라 신축되는 벨로즈(7b)와, 하우징(7a)의 내벽에 권회되어 별도의 콘덴서(도시 생략됨)와 공진회로를 이루는 코일(7c)과, 벨로즈(7b)의 신축에 따라 하우징(7a) 내에서 승강되어 코일(7c)의 인덕턴스가 변화되게 하는 코어(7d)와, 수압에 반대되어 코어(7d)를 초기 위치로 복원되게 하는 작용력을 전달하는 스프링(7e)과, 하우징(7a)의 개구측을 폐쇄하면서 스프링(7e)을 지지하는 캡(7f)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 수위센서(7)의 감지값을 기초로 하여 수위를 조절하는 수위 조절장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 수위센서(7)의 공진회로에서 발생된 공진주파수의 변화를 진폭의 변화로 바꾸는 주파수판별부(14)와, 주파수판별부(14)에서 출력되는 신호 전압을 충분한 신호 레벨로 증폭하는 증폭부(15)와, 상기 증폭된 신호를 디지털 논리화하는 논리회로부(16)와, 상기 디지털화된 신호와 미리 정해진 기준값을 가지고 수위를 판단하는 마이크로 프로세서(17)와, 마이크로 프로세서(17)의 제어신호에 따라 급수밸브(19) 및 배수밸브(20)를 개폐하여 세탁조의 수위를 조절하는 밸브구동부(18)로 구성된다.

이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 세탁조의 수위가 감지되는 과정을 중점적으로 설명하면 아래와 같다.

먼저, 마이크로 프로세서(17)의 제어신호에 따라 밸브구동부(18)에 의해 급수밸브(19)가 개방되면 세탁조(6) 및 외조(3)에 물이 급수되며, 수로(13)를 통하여 수위센서(7)에 수압이 전달된다.

이때, 수위센서(7)로 전달된 수압이 하우징(7a)의 개구측을 폐쇄하는 캡(7f)에 의하여 지지되는 스프링(7e)의 작용력보다 상위하면 이 수압에 따라 하우징(7a) 내의 벨로즈(7b)가 신장된다.

그러면, 벨로즈(7b)의 신장에 의해 코어(7d)가 하우징(7a) 내에서 코일(7c)쪽으로 상승되고, 이 코어(7d)의 상승에 따라 하우징(7a)의 내벽에 원통형으로 부착된 코일(7c)의 인덕턴스가 변화된다.

따라서, 코일(7c)과 별도의 콘덴서(도시 생략됨)로 이루어진 공진회로의 공진주파수가 변화되며, 이 공진주파수의 변화는 주파수판별부(14)에서 진폭의 변화로 바뀌어 출력된다.

그리고, 주파수판별부(14)에서 출력되는 신호 전압은 증폭부(15)를 거치면서 충분한 신호 레벨로 증폭되며, 이 증폭된 신호는 논리회로부(16)에서 디지털화되고 논리화되어 마이크로 프로세서(17)로 입력된다.

그러면, 마이크로 프로세서(17)는 논리회로부(16)로부터 입력되는 수위 정보와 미리 정해진 기준값을 비교하여 세탁조(6)의 수위를 판단하게 된다.

한편, 마이크로 프로세서(17)의 제어신호에 따라 밸브구동부(18)에 의해 급수밸브(19)가 폐쇄되고 배수밸브(20)가 개방되면 세탁조(6) 및 외조(3)에 수용되었던 물이 배수되며, 수로(13)를 통하여 수위센서(7)에 전달되던 수압이 감소된다.

이때, 수위센서(7)로 전달되는 수압보다 스프링(7e)의 작용력이 상위하면 하우징(7a) 내에서 코어(7d)가 하강됨과 아울러 벨로즈(7b)가 수축된다.

따라서, 코어(7d)의 하강에 따라 코일(7c)의 인덕턴스가 다시 변화되며, 전술한 급수 시의 감지원리와 동일한 과정에 의하여 마이크로 프로세서(17)가 세탁조(6)의 수위를 판단한다.

전술한 종래 기술에 따른 세탁기에 적용된 수위센서는, 세탁조(6)의 수압에 따라 코어(7d)가 코일(7c)의 내측으로 승강되며, 코어(7d)의 승강에 의해 변화되는 코일(7c)의 인덕턴스에 따른 공진회로의 공진주파수 변화를 감지하여 세탁조(6)의 수위를 판단함을 알 수 있다.

그러나, 종래의 수위센서는 그 구조적인 복잡성으로 인하여 제작 시에 여러 단계의 제조공정을 거쳐야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

특히, 하우징에 권회되는 코일은 그 권회수가 고유 인덕턴스에 직접적인 연관을 가지므로 정밀한 제조과정이 요구되었다.

또한, 동일한 이유로 제품의 코스트가 증가되는데 반하여 그 생산성은 극히 저조하였으며 유지·관리가 어려운 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로서, 세탁조의 수압에 의해 변화되는 콘덴서의 캐패시턴스에 따른 공진회로의 공진주파수 변화를 감지하여 수위를 판단하도록 한 세탁기의 수위 감지장치를 제공함으로써,

수위센서의 구조를 대폭적으로 단순화시켜 그 제조공정 또한 단순화되도록 하며, 제품의 코스트를 절감시키면서도 그 생산성은 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 세탁기의 구성도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 세탁기용 수위센서의 상세 구성도이고,

도 3은 세탁기용 수위 조절장치의 블록 구성도이고,

도 4는 본 발명에 따른 세탁기용 수위센서의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

6 : 세탁조 13 : 수로

100 : 수위센서 101 : 하우징

102 : 벨로즈 104 : 제1 금속판

105 : 제2 금속판

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 수위 감지장치는, 세탁조의 수압에 따라 변화되는 수위센서의 공진주파수를 검출하여 상기 세탁조의 수위를 판단함에 있어서:

상기 수위센서는,

(1) 상기 수압에 따라 신축하는 신축 이음부재;

(2) 상기 신축에 따라 연동되는 제1 금속판;

(3) 상기 제1 금속판의 연동축상에 적어도 상기 제1 금속판과는 이격되어 설치된 제2 금속판을 포함하며;

상기 제1 금속판과 제2 금속판은 콘덴서로 작용하여 상호 간의 이격 거리에 따라 캐패시턴스가 변화되는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 신축 이음부재는 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 벨로즈인 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 본 발명에 의한 수위센서는 종래 기술에 의한 수위센서와 비교할 때에 동일한 기능을 수행하면서도 그 구조는 대폭적으로 단순화되었음을 알 수 있다.

그 결과, 제조공정 또한 단순화되며, 제품의 코스트는 절감되고 생산성은 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 따른 세탁기의 수위 감지장치를 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 세탁기용 수위 감지장치에 채용되는 수위센서(100)의 구성도로서, 일측이 통공되어 세탁조에 수로(13)를 통해 연결됨과 아울러 타측이 개구된 하우징(101)과, 하우징(101) 내에 설치되어 수로(13)를 통해 전달되는 세탁조의 수압에 따라 신축되게 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지도록 형상된 벨로즈(102)와, 벨로즈(102)의 상측에 비금속 재질의 서포터(103)에 의해 지지되어 벨로즈(102)의 신축에 따라 상하로 연동되는 제1 금속판(104)과, 제1 금속판(104)의 연동축상에 적어도 제1 금속판(104)과는 이격되어 설치된 제2 금속판(105)과, 하우징(101)의 개구측을 폐쇄하는 캡(106)을 포함하며, 제1 금속판(104)과 제2 금속판(105)은 콘덴서로 작용하여 상호 간의 이격 거리(d)에 따라 캐패시턴스가 변화되고, 상기 콘덴서는 별도의 코일(도시 생략됨)과 공진회로를 이루도록 구성된다.

이하, 도 1, 도 3, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 수위센서를 통해 수위 감지장치에서 세탁조의 수위가 감지하는 과정을 설명한다.

먼저, 마이크로 프로세서(17)의 제어신호에 따라 밸브구동부(18)에 의해 급수밸브(19)가 개방되면 세탁조(6) 및 외조(3)에 물이 급수되며, 수로(13)를 통하여 수위센서(100)에 수압이 전달된다.

이때, 수위센서(100)로 전달된 수압에 의해 벨로즈(102)가 상측으로 신장되어 서포터(103) 및 제1 금속판(104)이 연동하여 상승되며, 제1 금속판(104)과 제2 금속판(105)이 이루는 콘덴서는 두 금속판(104,105)의 이격 거리(d)가 감소되므로 캐패시턴스가 증가된다.

따라서, 상기 콘덴서와 별도의 코일(도시 생략됨)에 의해 형성되는 공진회로의 공진주파수가 변화되며, 이 공진주파수의 변화는 주파수판별부(14)에서 진폭의 변화로 바뀌어 출력된다.

그리고, 주파수판별부(14)에서 출력되는 신호 전압은 증폭부(15)를 거치면서 충분한 신호 레벨로 증폭되며, 이 증폭된 신호는 논리회로부(16)에서 디지털화되고 논리화되어 마이크로 프로세서(17)로 입력된다.

그러면, 마이크로 프로세서(17)는 논리회로부(16)로부터 입력되는 수위 정보와 미리 정해진 기준값을 비교하여 세탁조(6)의 수위를 판단하게 된다.

한편, 마이크로 프로세서(17)의 제어신호에 따라 밸브구동부(18)에 의해 급수밸브(19)가 폐쇄되고 배수밸브(20)가 개방되면 세탁조(6) 및 외조(3)에 수용되었던 물이 배수되며, 수로(13)를 통하여 수위센서(100)에 전달되던 수압이 감소된다.

이때, 벨로즈(102)는 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상을 가지므로 수압의 감소에 따라 자체 하중과 서포터(103) 및 제1 금속판(104)의 하중에 의해 자연스럽게 하측으로 수축된다.

따라서, 서포터(103) 및 제1 금속판(104)이 연동하여 하강되며, 제1 금속판(104)과 제2 금속판(105)의 이격 거리(d)가 증가되어 제1 금속판(104)과 제2 금속판(105)이 이루는 콘덴서의 캐패시턴스는 감소된다.

그러므로, 상기 콘덴서와 코일에 의해 형성되는 공진회로의 공진주파수가 변화되며, 전술한 급수 시의 감지원리와 동일한 과정에 의하여 마이크로 프로세서(17)가 세탁조(6)의 수위를 판단한다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 종래 기술과 비교할 때에 동일한 기능을 수행하면서도 그 구성은 대폭적으로 단순화된다.

따라서, 제조공정 또한 단순화되며, 제품의 코스트는 절감되고 생산성은 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 세탁조의 수압에 따라 변화되는 수위센서의 공진주파수를 검출하여 상기 세탁조의 수위를 판단하는 세탁기의 수위 감지장치에 있어서:

   상기 수위센서는,

   (1) 상기 수압에 따라 신축하는 신축 이음부재;

   (2) 상기 신축에 따라 연동되는 제1 금속판;

   (3) 상기 제1 금속판의 연동축상에 적어도 상기 제1 금속판과는 이격되어 설치된 제2 금속판을 포함하며;

   상기 제1 금속판과 제2 금속판은 콘덴서로 작용하여 상호 간의 이격 거리에 따라 캐패시턴스가 변화되는 것을 특징으로 한 세탁기의 수위 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 신축 이음부재는 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 벨로즈인 것을 특징으로 한 세탁기의 수위 감지장치.