KR20000050831A - 세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 탈수 시에 세탁물의 치우침에 의한 진동과 세탁 시의 세탁수위를 LC 공진 주파수의 변화 값을 가지고 동시에 감지하도록 하는 세탁기의 수위/진동감지 장치에 한 것이다.

개시된 세탁기의 수위/진동감지 장치는, 하우징내에 설치되어 세탁조의 수위에 의해 신축/신장운동을 하는 벨로우즈; 각각의 고유 인덕턴스를 가지고 하우징의 중앙 내벽에 설치되는 코일부; 벨로우즈의 신축/신장에 따라 코일부의 내부공간을 수직 운동하면서 코일부에서 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 제1 자계매체; 제1 자계매체와 일정거리를 두고 설치되는 제2 자계매체; 세탁기의 진동에 따라 제2 자계매체의 상부면을 자유 이동하면서 코일부에서 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 롤링체; 코일부의 인덕턴스 변화에 따른 공진 주파수를 발생하여 수위 량과 각 방향별로 진동 량을 판단하도록 하는 LC공진회로를 포함하며,

이에 따라 세탁조의 수위와 세탁조의 편심 회전에 따른 세탁기의 진동 정도가 좀더 정확하고 정밀하게 측정되고, 또한 불필요한 기계적인 리미트 스위치가 배제되는 이점이 있다.

Description

세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치{Method for sensing water level/vibration of washing machine and apparatus thereof}

본 발명은 포량(布量)에 따라 세탁운전 제어를 수행하는 세탁기에서 세탁조의 진동과 수위감지를 동시에 만족하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁운전 제어 중에서 특히 세탁조의 수위 및 탈수운전 시에 세탁물의 치우침에 의한 진동을 LC 공진 주파수의 변화 값으로 감지하여 세탁운전 제어를 최적화 시키고 수위량 및 진동량 감지의 정확성을 양립하도록 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 세탁기는 일반적으로 세탁조에 투입된 의류 등의 포량을 감지하여 포량이 판정되면 그 포량에 따라 물 흐름(水位)과 세제 및 전체 세탁시간을 설정한다.

그리고, 전체 세탁시간에 수반하여 펄세이터의 반전 회전을 통해 물을 와류 시켜서 세탁물과의 마찰로 세탁물에 묻은 때를 분리하는 세탁행정을 수행한다.

세탁행정이 완료되면 세탁조내의 혼탁한 물을 배출하고 세탁조에 새로운 물을 공급하여 설정된 회수동안 헹구기를 하는 헹굼행정을 수행한다.

헹구기가 완료되면 세탁조 내의 물을 배출하고 유도전동기를 정해진 속도로 고속 회전시켜 세탁물의 물기를 원심 분리 식으로 제거하여 탈수를 하는 탈수행정 수순으로 세탁운전을 제어하게 된다.

이와 같은 세탁기의 세탁운전 제어 중에서 특히, 세탁행정 초기에 최적한 수위를 유지하기 위해 세탁조 내의 포량에 따라 급수밸브를 열어 설정 수위에 도달 때까지 급수를 진행하게 되는데, 이때 세탁조 내의 수위를 감지하는 하나의 방법으로서, 세탁조에 공급되는 물의 압력에 따라 변화되는 LC공진 주파수를 가지고 수위를 감지하는 방법이 주로 사용되고 있다.

예컨대, 세탁조에 공급되는 물의 압력이 변화하면 그에 상응하여 LC공진 주파수가 변화하게 되며, 그 변화된 공진 주파수를 측정하여 상기 포량에 맞는 수위를 판정한 후에 급수밸브를 닫아 급수를 중단함으로써, 포량에 맞는 최적한 수위가 유지된다.

그리고, 탈수행정에 있어서, 탈수조, 즉 세탁조의 회전은 통상적으로 회전 상승 직후부터 약 1700회전/분의 고속운전에 달하도록 설정되어 있기 때문에, 세탁조 내의 세탁물에 갑자기 커다란 원심력이 작용하여 세탁물이 세탁조 내에서 한쪽으로 몰리며, 그 결과, 커다란 진동이나 소음이 발생하는 일이 많다. 그리고 이러한 진동은 세탁조의 상단 개구부에 설치되는 스너버 바와 같은 균형장치로도 모두 흡수할 수 없는 것이다.

또한, 단순히 유도전동기의 통전시간 길이를 제어하여 세탁조의 회전을 단속(斷續)시키는 것도 생각할 수 있지만, 관성에 의한 회전력은 세탁물의 양 등에 의해 다르므로, 그 결과 유도전동기를 정지시켰을 때, 일시적으로 회전수는 하강하지만, 그 후의 운전에 의해 점차 회전수가 상승해 버려, 상기 결함을 해소하는 회전수 제어는 할 수 없었다.

그런데, 최근에는 탈수행정 시에 세탁물의 치우침에 따라 발생되는 세탁조의 진동을 감지하여 치유하는 방법이 안출되고 있다.

이와 같은 세탁기의 진동 감지방법은, 홀효과를 이용하는 것이다.

주지하다시피, 상기 홀효과를 이용하는 방법에 있어서는, 세탁조 및 탱크에 각각 취부된 영구자석과 홀센서로 세탁기의 진동을 감지하는 방법으로서, 예컨대, 세탁조의 상부 테두리 내에 액체가 채워진 발란스링과 그 발란스링의 상면 둘레를 따라 제1 영구자석이 설치되고, 탱크의 상부 내면에는 상기 제1 영구자석과 소정의 간격을 두고 상호 등간격으로 대향되도록 다수의 제2 영구자석과 홀센서가 설치되어, 탈수행정 시에 제1 영구자석과 제2 영구자석에서 발생되는 수직방향의 자계와 이 자계와 직각을 이루는 전류와의 홀(Hall)효과를 가지고 진동을 감지하는 방법이다.

그러나, 상기와 같은 세탁기의 진동감지 방법은 다수의 홀센서와 영구자석들이 수분 접촉빈도가 높은 탱크 및 세탁조의 상부에 노출되어 배치되어 있는 관계로 정확한 진동 감지의 어려움과 감지 에러 율이 많이 발생되어 그 결과, 진동 상태에서도 탈수행정을 진행하게 됨으로써, 탈수진행 시간의 손실과 전력의 손실 및 안전성에 위험이 뒤따르는 단점이 있다.

또한, 발란스링의 둘레를 따라 영구자석을 설치하고 이와 대향하는 탱크에 또다른 영구자석 및 홀센서를 구비하여야 하는 구조적인 복잡성 때문에 생산성 저하는 물론 제품의 단가가 상승하게 된다.

또한, 발란스링이 세탁조의 상부에 설치되어 있으므로 세탁물의 투입구가 실제 세탁조의 크기에 비해 작아 세탁물을 넣고 꺼내기가 불편하다는 단점이 있다.

그리고, 상기 발란스링과 영구자석 및 홀센서의 사용에 따른 구조적인 복잡성 및 단가 상승을 회피하는 하나의 방법으로서, 세탁기의 케이스 상부에 세탁조(탈수조)의 회전반경에 따라 전기적으로 단락 또는 개방되는 기구적인 안전스위치와 같은 진동감지장치를 이용하여 진동을 감지하는 세탁기가 제공되어 오고 있다.

이러한 목적들로 사용되는 일반적인 세탁기에서의 포량에 따른 수위감지와 세탁물의 치우침에 의해 발생되는 세탁조의 진동을 감지하는 장치로서는 도 1 내지 도 6과 같은 장치가 있다.

도 1 내지 도 6에 제시된 장치를 종래 세탁기의 한 예로서, 설명한다.

상기 수위/진동감지 장치가 적용된 세탁기는, 도 1 및 도 6에서와 같이, 상부가 개구되고 밑바닥이 폐쇄된 상태로 케이스(102) 내에 설치되는 탱크(100)와, 케이스(102)의 상부 및 탱크(100)의 하부에 결합된 댐퍼(108)에 개재되어 탱크(100)의 충격을 완충시켜 주는 스너버 바(107)와, 탱크(100)의 내부에 설치되고 그 탱크(100)와 동축관계로 수용되어 탈수 및 세탁을 행하는 원추형의 구멍 뚫린 세탁겸 탈수조(이하, "세탁조" 라고 호칭한다)(101)와, 탱크(100)의 바깥 하부에 설치되어 교번적으로 반전 회전하는 유도전동기(103)와, 유도전동기(103)의 풀리에 벨트(105)로 결합되어 회전력을 전달·감속시키는 클러치(104)와, 세탁조(101)의 안쪽 바닥에 회전 가능케 설치되며, 클러치(104)에 개재되어 세탁조(101)의 물을 와류 시키는 펄세이터(106)와, 탱크(100)의 상부에 설치된 급수라인에 개재되어 세탁조(101)에 물을 공급하는 급수밸브(109)와, 탱크(100)의 바닥에 설치되어 세탁조(101)의 혼탁한 물을 세탁기의 외부로 배출하는 배수밸브(110)와, 케이스(102)의 상부 대략 일측 내면에 설치되어 세탁물의 치우침에 따른 세탁조(101)의 편심 회전에 의해 탱크(100)와의 접촉 및 피접촉으로 진동을 감지하는 진동감지 장치(112)와, 일단부가 탱크(100)의 하부면에 연결되며 타단부가 탱크(100)의 상부까지 수직 위치하여 세탁조(101)내의 수압을 전달하는 수압전달로(113)와, 수압전달로(113)의 타단부에 설치되며 상기 전달된 수압에 따라 주파수를 변화시켜 세탁수위를 감지하는 수위감지장치(111)와, 진동감지장치(112)에서 감지한 진동과 수위감지장치(111)에서 감지한 세탁수위에 따라 밸브구동부(117)를 통해 급수/배수밸브(109, 110)의 개폐를 제어하고 모터구동부(115)를 통해 유도전동기(103)의 구동 여부를 제어하는 마이크로 프로세서(114)로 구성된다.

도 2, 도 3 및 도 6에 수위감지장치(111)를 도시한다.

상기 수위감지장치는 일 측이 통공되어 탱크(100)와 수압전달로(113)를 통해 연결되며 타측이 개구된 대략 원통형상을 갖는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내에 설치되며 수압전달로(113)에 연결되어 세탁조(101)내의 물의 압력에 따라 신축과 신장운동을 하는 벨로우즈(11)와, 벨로우즈(11)의 상단부에 밀봉되어 수압을 차폐하는 후크형상을 갖는 차폐부재(12)와, 고유의 인덕턴스 값을 가지고 하우징(10)의 중앙 내벽에 설치되어 차폐부재(12)와 수직방향으로 소정거리 이격·설치되는 원통 형상을 갖는 코일(14)과, 차폐부재(12)의 상부면에 결합되어 벨로우즈(11)의 신축/신장에 따라 코일(14)의 내부 공간을 수직 운동하면서 상기 고유의 인덕턴스 값을 변화시키는 원통 형상을 갖는 코아(13)와, 코일(14)의 상단부에 결합되어 그 코일(14)을 지지하여 주는 원통 형상의 지지부재(16)와, 이 지지부재의 상단 개구부를 폐쇄하는 캡(17)과, 코아(13)의 상부면과 캡(17)의 저면에 개재되어 코아(13)를 원위치로 복원시키는 스프링(15)과, 코아(13)의 수직 운동에 의한 코일(14)의 인덕턴스 변화 값에 고정된 커패시턴스를 부가하여 고유의 발진주파수를 발생하며 상기 발생된 발진주파수를 전압 파형으로 안정화하여 출력하는 파형정형부(116)로 구성된다.

그리고, 파형정형부(116)는 도 6에서와 같이, 입력전압을 반전하고 정형화하여 마이크로 프로세서(114)에 제공하는 반전소자(116a)와, 이 반전소자의 입, 출력단에 각각의 저항(R1, R2)과 직렬 접속되어 반전소자(116a)의 출력전압을 그 반전소자의 입력으로 궤환시키는 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)로 구성되며, 제1, 제2 콘덴서(C1, C2) 사이에 코일(14)의 양측단자(a, b)를 접속시켜 코아(13)가 코일(14)의 내부 공간을 수직 운동 시에 파형정형부(116)가 LC 공진회로로 동작하도록 한다.

또한, 안전스위치 또는 리미트 스위치(Limit Switch)와 같은 진동감지장치(112)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 케이스(102)의 상부면에 설치되어 전기적으로 단락 또는 개방되는 전압단속부재(22, 23)와, 이 전압단속부재(22)에 탱크(100)와 일정거리를 두고 설치되어 세탁조(101)의 회전 반경에 따른 탱크(100)의 진동 폭에 의해 접촉 및 피접촉되어 두 전압단속부재(22, 23)를 전기적으로 단락 또는 개방시키는 스위치레그(20)와, 스위치레그(20)를 원위치로 복원시켜 두 전압단속부재(22, 23)를 개방시키는 스프링(21)으로 구성된다.

이와 같이 이루어진 종래의 기술에 따른 수위감지 장치와 진동감지 장치를 각각 적용한 세탁기를 도 1 내지 도 6을 참조하여 더욱 구체화하기로 한다.

먼저, 도면에 도시되지 않은 조작패널을 통해 세탁행정을 설정한 후에 운전을 개시하면 마이크로 프로세서(114)는 밸브구동부(117) 및 모터구동부(115)를 통해 급수밸브(109), 배수밸브(110) 및 유도전동기(103)를 제어하여 예정된 수순으로 세탁행정과 헹굼행정 및 탈수행정을 수행한다.

이때, 마이크로 프로세서(114)는 세탁조(101)의 세탁수위를 감지하는 수위감지장치(111) 및 세탁조(101)의 치우침을 감지하는 진동감지장치(112)의 동작 상태에 따라 발생되는 입력신호를 공급받아 소정상태의 제어신호를 출력하게 된다.

여기서, 마이크로 프로세서(114)는 이후에 상세히 설명될 수위감지장치(111)의 코아(13)가 코일(14)의 내부 공간으로 진입하지 않은 상태를 세탁조(101)에 물이 없는 상태로 인식하고, 코아(13)가 코일(14)의 내부 공간을 수직운동 할 때, 그 운동량에 따라 세탁조(101)에 물이 있는 상태로 인식한다는 조건을 갖는다. 또한 진동감지장치(112)의 전압단속부재(22, 23)로부터 전기적인 신호의 입력이 없을 경우 진동 발생이 없는 것으로 인식하고 전압단속부재(22, 23)로부터 전기적인 신호가 입력되는 경우에 진동상태로 인식한다는 조건을 갖는다.

이와 같은 조건하에서, 초기의 세탁행정 시에 마이크로 프로세서(114)는 세탁조(101)에 투입된 포량에 따라 밸브구동부(117)를 통해 전자식 제어밸브와 같은 급수밸브(109)를 열어 세탁조(101) 내에 물을 공급한다.

세탁조(101)에 물이 공급되면 그 수위에 따른 수압이 탱크(100)와 연결된 수압전달로(113)를 통하여 하우징(10)내의 벨로우즈(11)에 전달된다. 이때, 벨로우즈(11)의 상부에 밀봉된 차폐부재(12)에 의해서 수압이 더 이상 진행되지 못하며 이것에 수반하여 벨로우즈(11)가 수압에 비례하여 신장운동을 하게 된다.

벨로우즈(11)가 신장하면 이와 동시에 차폐부재(12)에 결합된 원통형 형상의 코아(13)가 이보다 직경이 크고 고유의 인덕턴스를 갖는 코일(14)의 내부 공간을 통해서 수직방향으로 상향 이동하게 되고(단계; ST10), 이 코아(13)의 상향 이동 량에 따라 코일(14)의 고유 인덕턴스가 변화된다(단계; ST20). 예컨대 코아(13)가 코일(14)의 내부 공간을 통해 상측방향으로 이동할 수록 코일(14)의 인덕턴스 값이 증가된다.

이와 같은 코일(14)의 인덕턴스 변화 값은 이후에 설명될 도 6에 나타내는 바와 같은 파형정형부(116)의 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)의 커패시턴스(C)값에 곱해져 소정의 공진 주파수로 생성되며, 그 공진 주파수는 파형정형부(116)를 통해 파형 정형화되어 마이크로 프로세서(114)에 공급된다.

즉 다시 말해, 코일(14)의 양 단자(a, b)를 파형정형부(116)의 제1, 제2 콘덴서(C1, C2) 사이에 접속함으로써, 그 결과 코일(14)과 파형정형부(116)의 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)에 의해 파형정형부(116)가 하나의 LC공진회로로 동작을 하여 공진 주파수를 발생하게 된다(단계; ST30).

통상적으로, LC공진회로의 공진 주파수(f)는 다음 식에 의해 산출된다.

가 된다.

이와 같이 발생된 공진 주파수를 전술한 반전소자(116a)가 파형 정형화하여 마이크로 프로세서(114)에 제공한다.

마이크로 프로세서(114)는 수위감지장치(111)에서 변화되어 입력되는 공진 주파수를 가지고 세탁조(101)내의 수위를 측정하고 그 측정한 수위가 상기 검출한 포량에 맞는 최적한 수위인가를 판정하여 최적한 수위이면 밸브구동부(117)를 통해 급수밸브(109)를 닫아 급수를 중단한다.

이후, 모터구동부(115)를 통해 유도전동기(103)를 교번적으로 통전시켜 펄세이터(106)를 교대로 정, 역회전시킨다.

펄세이터(106)의 교번적인 정, 역회전에 따라 세탁조(101)내의 물이 와류 되고, 이것에 수반하여 세탁물과 마찰을 일으켜 세탁행정이 수행된다.

이후 세탁행정이 완료되면 밸브구동부(117)를 통해 배수밸브(110)를 열어 세탁조(101)내의 혼탁한 물을 배출하고 배출완료 여부를 전술한 수위감지장치(111)를 통해 감지한다.

즉 배수 시에는 세탁조(101)내에 수위가 낮아짐에 따라 수압 또한 낮아지고 수압이 점진적으로 낮아지면 캡(17)과 코아(13) 사이에 개재되어 있는 스프링(15)의 탄성력에 의해서 벨로우즈(11)가 신축되고 아울러 코아(13)가 코일(14)의 내부 공간을 통해 점진적으로 수직 하강하여 초기 위치로 복귀한다.

코아(13)가 초기 위치로 복귀하면 코일(14)의 인덕턴스 또한 감소하고 그 감소된 인덕턴스와 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)의 값에 의한 공진 주파수가 변화되어 마이크로 프로세서(114)에 입력됨으로써, 배수의 완료 시점을 판단하게 된다.

이후 세탁행정이 완료되면 전술한 바와 같은 방법으로 세탁조(101)에 물의 공급과 배수를 거쳐 헹구기 행정을 하고 완료한다.

이와 같이 세탁과 헹구기를 수행하고 난 후 마이크로 프로세서(114)는 탈수행정을 위해 유도전동기(103)를 정해진 속도로 회전시키고 유도전동기(103)의 회전에 따른 세탁조(101)의 진동을 도 5와 같은 진동감지장치(112)를 통해 감지한다.

이때, 탈수행정 시에 세탁조(101) 내의 세탁물의 치우침 정도에 따라 탱크(100)의 발란스 또는 진동이 발생하게 된다.

상기에서 세탁물이 세탁조(101)의 벽에 균등하게 배치되면 세탁조(101)도 동심 축을 중심으로 동일한 회전반경을 갖고 회전을 하고 이것에 수반하여 탱크(100)의 진동이 발생되지 않는 발란스 상태를 이루게 되어 결국, 정해진 시간동안 탈수가 진행된다.

그러나, 세탁물이 세탁조(101)의 한쪽 벽에 치우침이 생기면 세탁조(101)가 편심 회전을 하고 그 편심회전 정도가 커지면 세탁조(101)가 탱크(100)를 타격 하게 된다.

탱크(100)의 타격정도에 따라 진동 폭이 증가하여 도 5에 나타내는 바와 같이, 안전스위치와 같은 진동감지장치(112)의 스위치레그(20)를 1회전 때마다 타격하면, 그 스위치레그(20)가 도 5를 기준으로 반시계방향 또는 스프링(21)에 의해 시계방향으로 회동하면서 두 전압단속부재(22, 23)를 전기적으로 단락 또는 개방시켜 주게 된다.

이와 같이 두 전압단속부재(22, 23) 중 어느 하나의 전압단속부재로부터 전기적인 신호가 입력되면 마이크로 프로세서(114)는 급수밸브(109)를 통해 세탁조(101) 내에 물을 공급하여 일정시간 동안 포풀림 행정을 진행함으로써, 결과적으로 세탁물이 세탁조(101)의 벽에 균등하게 배치가 이루어져 진동이 줄어들게 된다.

진동이 줄어들면 모터구동부(115)를 통해 유도전동기(103)를 고속 회전시켜 세탁물의 탈수를 진행한다.

그리고, 상기에서 포풀림 행정 후에도 계속적으로 상기 전압단속부재로부터 전기적인 신호가 입력되면 유도전동기(103)를 정지시켜 과도진동에 따른 위험을 방지하게 된다.

전술한 종래 기술에 따른 세탁기의 수위/진동감지 장치는, 세탁행정 시에 세탁조 내의 수위를 LC 공진 회로를 이용하여 감지하고 탈수 시에는 별도의 안전스위치와 같은 기구적인 진동감지 장치를 통해 세탁조, 탱크의 진동을 감지하여 주게됨을 알 수 있다.

그러나, 상기한 종래 세탁기의 수위/진동감지 장치에 따르면, 두 감지장치를 개별적으로 설치하여야 함으로, 이에 따른 비용과 제조 공정이 필요하다.

또한, 안전스위치는 기구적인 접점 및 스프링을 사용하기 때문에 접점의 경년변화 및 접점의 부식 등의 고장요인이 발생되고, 또한 기구적인 접점에 따른 접점간격 조정의 필요성과 열화에 따른 스프링의 복원력 감소 및 복잡성 때문에 정확한 진동 감지가 불가능하다.

예컨대, 안전스위치가 탱크에 가깝게 설치되어 있으면 탱크의 약간의 진동도 감지하여 불필요한 동작을 수행하게 하고, 정상보다 멀리 설치된 경우에는 진동이 매우 커진 후에야 진동을 감지하기 때문에 안전스위치의 초기위치가 중요하므로 이를 정확히 설치하려면 추가비용은 물론 생산성이 저하되는 문제점을 내재하고 있다.

따라서, 상기 안전스위치에 따른 접점의 불량과 스프링의 복원력 저하 및 그것에 의해 발생되는 진동 감지의 에러율 상승을 방지하고, 또한 안전스위치와 수위감지장치를 별도로 설치함으로 인해 발생되는 설치의 난이성과 기구적인 복잡한 구조를 회피하면서도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 얻을 수 있는 단일화 한 수위/진동감지 장치가 바람직하다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 기술들에서, 안전스위치의 채용에 따른 진동 감지의 에러율 상승과 구조의 난이성을 배제한 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 하나로 단일화 한 센서를 통해 수위와 진동을 동시에 정확히 감지하여 세탁운전을 최적화 시키도록 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 견지로서, 3차원적으로 진동량과 수위를 측정하여 세탁/탈수 중의 진동상태 및 수위를 감시하고 억제하는 능동적인 제어의 수행이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 견지로서, 세탁조의 진동을 일 방향에 한정하여 측정하지 않고 각 방향별로 측정이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 내지 도 6은 종래의 기술에 따른 세탁기의 설명에 제공되는 개략적인 구성도로서,

도 1은 수위감지 장치와 진동감지 장치를 각각 구비한 상기 세탁기를 측면에서 본 구성도이고,

도 2는 상기 세탁기에 장착되는 수위감지 장치를 수직방향으로 절개하여 보인 확대 단면도이고,

도 3은 상기 수위감지 장치의 코일형상을 보다 확대하여 보인 것이고,

도 4는 상기 수위감지 장치의 수위측정 원리를 보인 설명도이고,

도 5는 상기 진동감지 장치를 보다 상세하게 나타내는 구성도이고,

도 6은 상기 수위감지 장치 및 진동감지 장치의 작용에 따라 세탁운전 제어를 수행하는 시스템 구성도이고,

도 7 내지 도 13은 본 발명에 따른 세탁기의 수위/진동감지 장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 구성도로서,

도 7은 본 발명에 따른 단일화 한 수위/진동감지 장치를 수직방향으로 절개하여 본 제1 실시 예를 나타내는 단면도이고,

도 8은 도 7에서 외부의 충격에 의해 좌, 우방향으로 이동하여 진동을 감지하는 자계매체의 확대 단면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 단일화 한 수위/진동감지 장치를 수직방향으로 절개하여 본 제2 실시 예를 나타내는 단면도이고,

도 10은 도 9의 자계매체를 확대하여 본 사시도로, 롤링체가 자계매체의 내곡면을 따라 자유 운동하는 상태를 보인 것이고,

도 11은 도 10의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 본 단면도이고,

도 12는 본 발명의 제1, 제2 실시 예에 적용되는 코일 형상을 확대하여 본 사시도이고,

도 13은 제1, 제2 실시 예에 적용되는 코일의 인덕턴스 변화 값으로 수위와 진동을 동시 감지하여 세탁운전 제어를 수행하는 시스템 구성도이다.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

103 : 유도전동기 109 : 급수밸브

110 : 배수밸브 114 : 모터구동부

200 : 하우징 201 : 벨로우즈

202 : 차폐부재 203 : 코아

204 : 코일부 204a : X방향 코일

204b : Y방향 코일 204c : Z방향 코일

208 : 자계매체 209 : 롤링체

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 세탁기의 수위/진동 감지방법은,

(1) 세탁조의 수위에 따른 수압의 변화에 의해 코일부의 내부공간을 수직 이동하여 상기 코일부에서 하나의 고유 인덕턴스 값을 변화시키는 단계;

(2) 상기 세탁조의 편심 회전에 따라 진동영역과 비진동영역이 구분된 자계매체를 중심으로 롤링체가 자유 이동하면서 상기 코일부에서 상기 수직방향에 대한 고유 인덕턴스를 포함한 적어도 하나 이상의 고유 인덕턴스 값을 변화시키는 단계;

(3) 상기 행정에 따라 변화된 고유 인덕턴스 값과 정해진 커패시턴스 값을 가지고 공진 주파수를 변화시켜 생성하는 단계; 및

(4) 상기 행정에 따라 상기 공진 주파수의 변화 값을 가지고 수위량 또는 진동량을 판단하여 세탁운전을 제어하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 자계매체의 중심부에 가까운 쪽을 비진동영역으로 하고 중심에서 멀어질수록 진동영역으로 설정하여 상기 비진동영역으로 롤링체가 이동할수록 상기 코일부의 고유 인덕턴스 값이 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 코일부는 X, Y, Z방향의 고유 인덕턴스를 갖는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 코일부의 X, Y, Z방향 중에서 어느 하나의 방향을 수위감지와 진동감지 방향으로 규정하는 것을 특징으로 한다.

상기 세탁기의 수위/진동감지 방법에 있어서, 상기 X, Y, Z방향에서의 진동을 Vx, Vy, Vz라 하고, 이때의 각 방향의 인덕턴스를 Lx, Ly, Lz라 할 때, 상기 각 방향에 대한 진동은,

Vx = f1(Lx, Lz), Vy = f2(Ly, Lz), Vz = f3(Vz)로 규정함을 특징으로 하며, 상기 f1, f2, f3은 임의의 함수인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적들은,

(1) 탱크와 수압전달로를 통해 연결된 하우징 내에 설치되어 세탁조 내의 수위에 따른 수압에 의해 신축/신장운동을 하는 상단부에 차폐부재를 갖는 벨로우즈;

(2) 적어도 두 개 이상의 고유 인덕턴스를 가지고 상기 하우징의 중앙 내벽에 설치되는 코일부;

(3) 상기 차폐부재의 상부면에 결합되어 상기 벨로우즈의 신축/신장에 따라 상기 코일부의 내부공간을 수직 운동하면서 상기 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 제1 자계매체;

(4) 상기 제1 자계매체의 상단부와 일정거리를 두고 상기 차폐부재에 결합되는 제2 자계매체;

(5) 상기 세탁조의 편심 회전에 따라 상기 제2 자계매체의 상부면을 자유 이동하면서 상기 코일부에서 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 롤링체; 및

(6) 상기 코일부의 인덕턴스 변화에 커패시턴스를 부가하여 공진 주파수를 발생하며 상기 공진 주파수를 전압 파형으로 안정화하여 수위 량과 각 방향별로 진동 량을 선택적으로 측정 판단하도록 하는 파형정형수단을 포함하여 된 본 발명의 측면에 따른 세탁기의 수위/진동감지 장치에 의하여 달성된다.

선택적으로, 상기 코일부는 거의 4각 육면체형을 갖고 상기 4각 육면체에 X, Y, Z방향으로 수평하게 코일이 소정의 권선 비로 감겨진 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 X, Y, Z방향의 코일중 어느 하나의 코일은 수위와 진동에 의해 인덕턴스를 변화시키고 나머지 두 방향의 코일은 상기 하나의 코일과 함께 진동에 따른 고유 인덕턴스를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 제2 자계매체의 상부면이 그 중앙에서 좌측과 우측방향으로 동일한 각도를 가지고 경사지게 형성하여 세탁조의 ±X방향의 진동을 감지하도록 한 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 제2 자계매체의 상부면을 그 중앙에서 방사방향으로 완만한 경사를 가지게 라운딩하여 상기 롤링체가 방사방향으로 자유 운동하도록 구(求)형상의 내곡면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 X, Y, Z방향에서의 진동을 Vx, Vy, Vz라 하고, 이때의 각 방향의 인덕턴스를 Lx, Ly, Lz라 할 때, 상기 각 방향에 대한 진동 측정은,

Vx = f1(Lx, Lz), Vy = f2(Ly, Lz), Vz = f3(Vz)으로 규정함을 특징으로 하며, 상기 f1, f2, f3은 임의의 함수인 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 세탁운전 제어 중에서 특히 세탁행정과 탈수행정 시에 세탁조의 수위와 세탁조의 회전에 따른 세탁기의 진동 정도를 단일화 된 수위/진동센서를 통해 동시에 감지할 수 있게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 세탁조의 수위와 세탁조의 편심 회전에 따른 세탁기의 진동 정도를 좀더 정확하고 정밀하게 측정할 수 있고, 진동감지의 에러확률 및 탈수에 소요되는 시간이 단축됨은 물론 불필요한 기계적인 진동감지 장치가 배제되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 기타의 목적, 특징 및 이점은 예시할 목적으로 도시한 첨부 도면과 관련해서 본 발명에 의한 실시 예를 가지고 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 설명에 사용되는 각 도면에 있어서, 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

또한, 이하의 설명에서는 수위/진동감지 방법 및 장치로서, 세탁기에 적용한 예를 고려한다.

도 7은 본 발명에 따른 단일화 한 수위/진동감지 장치를 수직방향으로 절개하여 본 제1 실시 예를 나타내는 단면도이고, 도 13은 제1 실시 예에 적용되는 코일의 인덕턴스 변화 값으로 수위와 진동을 동시 감지하여 세탁운전 제어를 수행하는 시스템 구성도이다.

본 실시 예에 따른 수위/진동감지 장치는(300)는, 케이스(102)의 대략 상부의 일측 외벽에 세워져 결합되며 탱크(100)와 수압전달로(113)를 통해 연결되는 이른바 원통형 형상의 하우징(200)과, 하우징(200)의 내에 설치되며 수압전달로(113)에 연결되어 세탁조(101)내의 수위에 따른 수압에 의해 신축과 신장운동을 하는 벨로우즈(201)와, 벨로우즈(201)의 상단부에 밀봉되어 수압의 전달을 차폐하는 후크형상을 갖는 차폐부재(202)와, 적어도 3개 이상의 고유 인덕턴스를 가지고 하우징(200)의 중앙 내벽에 설치되는 4각 육면체 형상을 갖는 코일부(204)와, 차폐부재(202)의 상부면에 결합되어 벨로우즈(201)의 신축/신장에 따라 코일부(204)의 내부공간을 수직 운동하면서 그 코일부(204)에서 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 원통형의 코아(203)와, 코일부(204)의 상단부에 결합되어 그 코일부(204)를 지지하여 주는 원통형상의 지지부재(206)와, 이 지지부재(206)의 상단 개구부를 폐쇄하는 캡(207)과, 코아(203)의 상부면과 캡(207)의 저면에 수직방향으로 개재되어 코아(203)를 원위치로 복귀시키는 코일 형상을 갖는 스프링(205)과, 코아(203)의 상단부와 일정거리를 두고 차폐부재(202)의 상단에 결합되는 자계매체(208)와, 세탁조(101)의 편심 회전에 따라 자계매체(208)의 상부면 중앙에서 좌, 우측방향으로 이동하면서 코일부(204)의 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 자성재질의 롤링체(209)와, 코아(203)의 수직이동 및 롤링체(209)의 좌, 우방향 이동에 의한 코일부(204)의 고유 인덕턴스에 고정된 커패시턴스를 부가하여 공진 주파수를 발생하며 상기 발생된 공진 주파수를 전압 파형으로 안정화하여 출력하는 파형정형부(211)로 구성된다.

그리고, 파형정형부(211)는 도 13에서와 같이, 입력전압을 반전하고 정형화하여 마이크로 프로세서(210)에 제공하는 반전소자(211a)와, 이 반전소자의 입, 출력단에 각각의 저항(R1, R2)과 직렬 접속되어 반전소자(211a)의 출력전압을 그 반전소자의 입력으로 궤환시키는 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)로 구성되며, 제1, 제2 콘덴서(C1, C2) 사이에 코일부(204)의 양측 단자(a, b),(c, d),(e, f)를 접속시켜 코아(203) 및 롤링체(208)가 코일부(204)의 내부 공간 및 자계매체(209)의 상부면을 수직방향 및 좌측, 우측방향으로 이동 시에 파형정형부(211)가 LC 공진회로로 동작하도록 한다.

도 8은 도 7에서 외부의 충격에 의해 좌, 우방향으로 이동하여 진동을 감지하는 자계매체(208)의 확대 단면도를 타나낸다.

자계매체(208)는 그 상부면이 중앙에서 좌측과 우측방향을 향하여 동일한 각도로 경사진 경사면(208a, 208b)을 갖는다.

도 12에 상기 코일부(204)의 형상을 나타낸다.

코일부(204)는 거의 4각 육면체형을 갖고 상기 4각 육면체에 X, Y, Z방향으로 수평하게 코일(204a 내지 204c)이 감겨진 구성을 갖는다.

즉, 4각 육면체 내에 X, Y방향으로 수평하게 코일(204a, 204b)을 감고 그 코일(204a, 204b)의 내부 또는 외부에 Z방향으로 수평하게 코일(204c)을 감아 구성한다.

상기에서 Z방향의 코일(204c)은 수위에 따른 코아(203)의 수직 이동을 감지하고, X, Y방향의 코일(204a, 204b)은 롤링체(209)의 현재 위치를 2차원으로 측정한다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 세탁기의 수위/진동감지 장치는, 세탁운전 제어 중에서 특히 세탁행정과 탈수행정 시에 센싱의 에러율 없이 세탁수위 량 및 세탁물의 치우침에 의한 진동량 감지에 대하여 다음과 같은 동작을 한다.

먼저, 조작패널을 통해 세탁행정을 설정한 후에 운전을 개시하면 마이크로 프로세서(210)는 밸브구동부(117) 및 모터구동부(115)를 통해 급수밸브(109), 배수밸브(110) 및 유도전동기(103)를 제어하여 예정된 수순으로 세탁행정과 헹굼행정 및 탈수행정을 진행하게 되는데, 이때 초기의 상기 세탁행정 시에 마이크로 프로세서(210)는 세탁조(101)에 투입된 포량에 따라 밸브구동부(117)를 통해 급수밸브(109)를 열어 세탁조(101) 내에 급수를 행한다.

세탁조(101)에 급수가 진행되면 그 수위에 따른 수압이 탱크(100)와 연결된 수압전달로(113)를 통하여 하우징(200)내의 벨로우즈(201)와 같은 기밀유지수단에 전달된다.

이때, 벨로우즈(201)와 같은 기밀유지수단의 상부를 밀봉한 차폐부재(202)에 의해서 수압이 더 이상 진행되지 못하며, 이것에 의해 벨로우즈(201)가 수압에 비례하여 신장운동을 하게 된다.

기밀유지수단(201)이 신장, 즉 상향 운동하면 소정의 높이, 소정의 면적을 갖고 차폐부재(202)에 결합된 원통형 형상의 코아(203)와 같은 자계매체와 이후에 설명될 자계매체(208), 자성재질의 롤링체(209)가 거의 4각 육면체형을 갖고 상기 4각 육면체 내에 X, Y, Z방향으로 수평하게 코일(204a 내지 204c)이 감겨진 코일부(204)의 내부공간을 통해서 수직방향으로 상향 이동하게 된다.

코아(203), 자계매체(208), 롤링체(209)의 수직상향 이동 량에 따라 코일부(204)에서 Z방향 코일(204c)의 고유 인덕턴스가 변화되고 나머지의 X, Y방향 코일(204a, 204b)의 고유 인덕턴스는 변화하지 않는다.

즉 이는 도 12에서와 같이, X, Y방향 코일(204a, 204b)을 4각 육면체를 기준으로 수직방향으로 배열한 상태가 되므로 코아(203), 자계매체(208), 롤링체(209)가 수직방향으로 이동하더라도 X, Y방향 코일(204a, 204b)에는 아무런 영향을 주지 않게 되고 이것에 의해 두 코일(204a, 204b)의 고유 인덕턴스는 변화하지 않는다.

그러나, Z방향 코일(204c)은 4각 육면체 내에 수평으로 배열되어 있고 코아(203) 및 자계매체(208), 롤링체(209)가 수평 배열된 Z방향 코일(204c)의 내부공간을 수직방향으로 이동함으로써, 결과적으로 Z방향 코일(204c)의 고유 인덕턴스만 변화하게 된다.

코아(203) 및 자계매체(208), 롤링체(209)가 Z방향 코일(204c)의 내부공간을 통해 상측방향으로 이동할수록 Z방향 코일(204c)의 고유 인덕턴스 값은 증가하게 된다.

이와 같은 Z방향 코일(204c)의 인덕턴스 변화 값은 도 13에 나타내는 바와 같은 파형정형부(211)의 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)의 커패시턴스(C)값에 곱해져 소정의 공진 주파수를 변화시키고 그 변화된 공진 주파수는 파형정형부(211)의 반전소자(211a)를 통해 파형 정형화되어 마이크로 프로세서(210)에 제공된다.

즉 전술한 바와 같이, Z방향 코일(204c)의 양단자(a, b)를 파형정형부(211)의 제1, 제2 콘덴서(C1, C2) 사이에 접속함으로써, 그 결과 Z방향 코일(204c)과 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)에 의해 파형정형부(211)가 하나의 LC공진회로로 동작을 하여 전술한 공진 주파수를 발생하게 된다.

마이크로 프로세서(210)는 LC공진회로에서 입력되는 공진 주파수의 변화 값과 설정된 수위기준 변화량을 비교하여 세탁조(101)내의 수위를 판정하며 그 판정한 수위가 상기 검출한 포량에 맞는 최적한 수위이면 밸브구동부(117)를 통해 급수밸브(109)를 닫아 급수를 중단하고 세탁행정을 수행한다.

이후 세탁행정이 완료되면 밸브구동부(117)를 통해 배수밸브(110)를 열어 세탁조(101)내의 혼탁한 물을 배출한다.

배수 시에는 세탁조(101)내에 수위가 낮아짐에 따라 수압 또한 낮아지고 수압이 점진적으로 낮아지면 캡(207) 및 코아(203)와 같은 자계매체 사이에 개재되어 있는 코일형상의 스프링(205)의 탄성력에 의해서 기밀유지수단(201)이 신축, 즉 하향 운동하고 아울러 코아(203) 및 자계매체(208), 롤링체(209)가 코일부(204)의 내부 공간을 통해 점진적으로 수직 하강하여 초기 위치로 복귀한다.

코아(203), 자계매체(208), 롤링체(209)가 초기 위치로 복귀하면 코일부(204)의 Z방향 코일(204c)의 고유 인덕턴스 또한 감소하고 그 감소된 인덕턴스와 제1, 제2 콘덴서(C1, C2)의 값에 의한 공진 주파수가 변화되어 마이크로 프로세서(114)에 입력됨으로써, 배수의 완료 시점을 판단하게 된다.

그리고, 세탁행정이 완료되면 전술한 바와 같은 수위감지 방법을 통해 세탁조(101)에 물의 공급과 배수를 거쳐 헹구기 행정을 하고 완료한다.

세탁과 헹구기를 수행하고 난 후 마이크로 프로세서(210)는 유도전동기(103)를 고속으로 회전시켜 탈수행정을 진행한다.

이때, 세탁물이 세탁조(101)의 벽에 균등하게 배치되면 세탁조(101)가 동심 축을 중심으로 동일한 회전반경을 갖고 회전을 하고 이것에 수반하여 탱크(100)의 진동이 발생되지 않는 발란스 상태를 이루게 된다.

탱크(100)가 진동하지 않은 발란스 상태이면 도 8에 나타내는 바와 같이, 롤링체(209)는 자계매체(208)의 경사면(208a, 208b)을 따라 좌, 우방향으로 이동하지 않고, 즉 -X방향과 +X방향으로 이동하지 않고 중앙에 위치한다.

자성재질인 롤링체(209)가 자계매체(208)의 상부면 중심부에 위치하면 전술한 X방향 코일(204a)의 고유 인덕턴스도 변화하지 않는다.

세탁물의 균등 배치에 의해 균형이 이루어져 롤링체(209)가 자계매체(208)의 중앙에 지속적으로 위치하면 전술한 LC 공진 회로로부터 지속적으로 동일한 공진 주파수가 발생되어 마이크로 프로세서(210)에 제공된다.

마이크로 프로세서(210)는 지속적으로 입력되는 동일한 공진 주파수에 대한 전압 파형을 가지고 탱크(100)의 발란스 상태를 인식하여 정해진 탈수시간 동안 모터구동부(114)를 통해 유도전동기(103)를 가속 회전시켜 세탁조(101) 내의 세탁물을 탈수 진행하게 된다.

그러나, 세탁물이 세탁조(101)의 한쪽 벽에 치우침이 생기면 세탁조(101)가 편심 회전을 하고 그 편심회전 정도에 따라 탱크(100)가 심하게 진동하거나 세탁물이 몰린 쪽으로 기울어지게 된다.

탱크(100)가 진동하면 자성재질의 롤링체(209)가 그 진동 정도에 따라 자계매체(208)의 상부면 중심으로부터 동일한 각도로 이루어진 두 경사면(208a, 208b)을 통해 좌, 우방향, 이른바 ±X방향으로 이동하면서 상기 각도에 의해 중심으로부터 멀어질수록 수직방향, 이른바 ±Z방향으로 이동하게 된다.

예컨대, 도 8을 기준으로 우측에서 힘(진동)이 가해지면 롤링체(209)가 자계매체(208)의 중심으로부터 경사면(208b)을 통해 우측방향(+X)과 수직방향(+Z)으로 이동하고, 반대로 좌측에서 힘이 가해지면 롤링체(209)가 자계매체(208)의 중심으로부터 경사면(208a)을 통해 좌측방향(-X)과 상측방향(-Z)으로 이동한다.

즉, 4각 육면체 내에 X방향의 코일(204a)이 수직방향으로 배열되고 Z방향 코일(204c)이 수평방향으로 배열된 상태에서 롤링체(209)가 자계매체(208)의 두 경사면(208a, 208b)을 통해 수평방향으로 이동함과 아울러 수직방향으로 이동함으로써, 그 결과, X방향 코일(204a)과 Z방향 코일(204c)의 고유 인덕턴스가 변화하게 된다.

또한, 탱크(100)가 과도 진동하게 되면 자성재질의 롤링체(209)는 두 경사면(208a, 208b)중에서 어느 하나의 경사면을 타고 급격히 상승하였다가 중력에 의해 떨어진다. 이 과도 진동에 따라 전술한 바와 같이, Z방향 코일(204c)과 X방향 코일(204a)의 고유 인덕턴스가 변화하게 된다.

이와 같이 제1 실시 예에 의한 X방향 코일(204a)과 Z방향 코일(204c)의 인덕턴스 변화 값은 도 13의 콘덴서(C1, C2)에 의한 공진 주파수를 변화시켜 마이크로 프로세서(210)에 입력되어 X방향과 Z방향의 인덕턴스 변화에 대한 임의 함수에 의해 실질적인 X방향의 진동이 구해진다.

즉 X, Z방향에서의 진동을 Vx, Vz라 하고, 이 방향의 인덕턴스를 Lx, Lz라 할 때, X방향의 진동 Vx = f1(Lx, Lz)로 구해지며, f1은 임의의 함수이다.

X방향에서 진동이 발생되면 전술한 바와 같은 방법으로 포풀림 행정을 수행하여 탈수를 진행하고 완료한다.

본 발명의 제1 실시 예에서, 특히 상기 자계매체(208)의 형상이 상부면 중앙에서 ±X방향으로 일정한 각도를 가지고 경사면(208a, 208b)이 형성되어 있으므로 도 13과 같은 코일부(204)의 X방향 코일(204a)을 사용치 않고 수평방향으로 배열된 도 3과 같은 독립된 원통형의 코일을 적용하여 ±X방향의 진동을 측정할 수도 있다.

이는 도 3과 같은 코일을 적용 시에 롤링체(209)가 자계매체(208)의 경사면(208a, 208b)의 경사각에 의해 수평 배열된 코일을 수직으로 이동하는 결과가 됨으로써, 가능하다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예를 도 9 내지 도 11에 나타내었다.

도 9는 본 발명에 따른 단일화 한 수위/진동감지 장치를 수직방향으로 절개하여 본 제2 실시 예를 나타내는 단면도이고, 도 10은 도 9의 자계매체를 확대하여 본 사시도로, 롤링체가 자계매체의 내곡면을 따라 자유 운동하는 상태를 보인 것이며, 도 11은 도 10의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 본 단면도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 수위/진동감지 장치(400)에서의 자계매체(50)는 그 상부면이 중앙에서 방사방향으로 완만한 경사를 가지게 라운딩되어 롤링체(60)가 방사방향으로 자유 운동하도록 3차원 구(求)형상의 내곡면(50a)을 갖는 것을 특징으로 하며, 코일부(204)와 함께 X, Y, Z방향, 이른바 좌우 전후 및 상하 방향의 진동을 감지하는 형상으로 되어 있다.

이 경우, 코일부(204)의 Z방향 코일(204c)은 세탁행정 시에는 세탁조(101) 내의 수위에 따른 코아(203)의 움직임을, 탈수행정 시에는 롤링체(60)의 상하 움직임을 감지하므로 수위와 동시에 상하 진동을 측정할 수 있다.

상기에서 ±Z방향의 이동은, 탱크(100)의 진동이 심하게 발생하여 자성재질의 롤링체(209)가 자계매체(208)에서 상, 하방향으로 튀는 경우와 자계매체(50)의 내곡면(50a)에서 경사각을 가지고 이동하는 경우이다.

계속해서, 또한 X, Y방향 코일(204a, 204b)은 자계매체(50)의 내곡면(50a)에서 좌우, 전후로 이동하는 롤링체(60)의 현재 위치를 2차원적으로 측정할 수 있다.

따라서, X, Y방향으로 얼마만큼의 진동 힘이 가해지는지를 분리해서 전술한 바와 같은 방법으로 X, Y, Z방향의 진동을 각각 측정할 수 있다.

이때, 각 방향별로 진동을 측정하는 방법으로, X, Y, Z에서의 진동 Vx, Vy, Vz는 각 방향 코일(204a 내지 204c)의 인덕턴스를 Lx, Ly, Lz라 할 때, Vx = f1(Lx, Lz), Vy = f2(Ly, Lz), Vz = f3(Vz)으로 표현되며. 여기서 f1 내지 f3은 임의의 함수이다.

한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서, 세탁행정 시에 세탁조 내의 수위를 LC 공진 회로를 이용하여 감지하고 탈수 시에는 별도의 안전스위치와 같은 기구적인 진동감지 장치를 통해 세탁기의 진동을 감지하는 것과는 달리, 본 발명은 세탁행정과 탈수행정 시에 세탁조의 수위와 세탁조의 회전에 따른 세탁기의 진동정도를 하나로 단일화된 감지수단을 통해 동시에 감지하여 줌을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 세탁조의 수위와 세탁조의 편심 회전에 따른 세탁기의 진동 정도를 좀더 정확하고 정밀하게 측정함으로써, 진동감지의 에러확률 및 탈수에 소요되는 시간이 단축되고, 또한 불필요한 기계적인 요소들이 배제됨을 알 수 있다.

이상에서와 같이, 본 실시 예에서는 세탁수위와 탈수행정 시의 세탁물의 치우침에 의한 세탁기의 진동을 보다 정밀하게 측정함으로써, 종래 기술에 따른 진동 감지에러, 탈수시간의 소요에 따른 에너지 증가가 발생되지 않는 것이다.

이 적용례에 의하면, 세탁물의 치우침 정도에 따라 롤링체 및 코일이 빠르게 응답하여 세탁수위 량과 진동 량을 정확히 감지함으로써, 기존의 세탁기보다도 훨씬 향상된 세탁과 탈수를 수행할 수 있고, 제품의 신뢰성 향상은 물론 세탁물 대비 제품의 성능 안정화를 실현할 수가 있다.

그리고, 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 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 따른 세탁기의 수위/진동감지 방법 및 장치에 의하면, 세탁수위와 세탁기의 진동을 하나로 단일화 된 센서를 통해 감지함으로써, 기계적인 진동감지용 리미트 스위치가 불필요하여 원가절감 및 구조의 복잡성이 방지된다.

또한, 3차원적인 진동 측정이 가능해져 좀더 정확하고 정밀한 측정량을 얻을 수 있으므로, 세탁기의 진동 폭이 크면 세탁/탈수를 멈추는 단순제어 뿐만 아니라 세탁/탈수중의 진동상태를 감시하고 이를 억제하는 능동적인 제어를 수행하는 것이 가능해 지는 효과가 있다.

Claims (15)

1. (1) 세탁조의 수위에 따른 수압의 변화에 의해 코일부의 내부공간을 수직 이동하여 상기 코일부에서 하나의 고유 인덕턴스 값을 변화시키는 단계;

   (2) 상기 세탁조의 편심 회전에 따라 진동영역과 비진동영역이 구분된 자계매체를 중심으로 롤링체가 자유 이동하면서 상기 코일부에서 상기 수직방향에 대한 고유 인덕턴스를 포함한 적어도 하나 이상의 고유 인덕턴스 값을 변화시키는 단계; 및

   (3) 상기 인덕턴스의 변화 값들을 가지고 수위량 또는 진동량을 판단하여 세탁운전을 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고유 인덕턴스 변화 값들에 설정된 커패시턴스 값을 부가하여 공진 주파수를 변화시키며 그 변화된 공진 주파수를 가지고 수위 량 또는 진동량을 판단하도록 하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일부는 X, Y, Z방향의 고유 인덕턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 코일의 X, Y, Z방향 중에서 어느 하나의 방향을 수위감지으로 규정하고 상기 하나의 방향과 나머지 두방향을 진동감지 방향으로 규정하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 수위/진동감지 방법.
5. 제 1 항 또는 제3 항에 있어서,

   상기 X, Y, Z방향에서의 진동을 Vx, Vy, Vz라 하고 이때의 각 방향의 인덕턴스를 Lx, Ly, Lz라고 할 때, 상기 각 방향에 대한 진동 측정은,

   Vx = f1(Lx, Lz), Vy = f2(Ly, Lz), Vz = f3(Vz)으로 규정하며, 상기 f1, f2, f3은 임의의 함수인 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 방법.
6. (1) 탱크와 수압전달로를 통해 연결된 하우징 내에 설치되어 세탁조 내의 수위에 따른 수압의 기밀을 유지하면서 수직 운동하는 기밀유지수단;

   (2) 적어도 두 개 이상의 고유 인덕턴스를 가지고 상기 하우징의 중앙 내벽에 설치되는 코일부;

   (3) 상기 기밀유지수단의 상부면에 결합되어 상기 수압에 따라 상기 코일부의 내부공간을 수직 운동하면서 상기 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 제1 자계매체;

   (4) 상기 제1 자계매체의 상단부와 일정거리를 두고 상기 기밀유지수단에 결합되어 수직 운동하는 제2 자계매체; 및

   (5) 상기 세탁조의 편심 회전에 따라 상기 제2 자계매체의 상부면을 자유 이동하면서 상기 코일부에서 어느 하나의 고유 인덕턴스를 변화시키는 롤링체를 포함한 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 코일부는 거의 4각 육면체형을 갖고 상기 4각 육면체에 X, Y, Z방향으로 수평하게 코일이 독립되어 감겨진 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 X, Y, Z방향의 코일중 어느 하나의 코일은 수위와 진동에 의해 인덕턴스를 변화시키고 나머지 두 방향의 코일은 상기 하나의 코일과 함께 진동에 의해 인덕턴스를 변화시켜 각 방향별로 진동을 측정하는 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1 자계매체는 소정의 높이와 소정의 면적을 갖는 코아로 구성된 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 제2 자계매체의 상부면을 그 중앙에서 방사방향으로 완만한 경사를 가지게 라운딩하여 상기 롤링체가 방사방향으로 자유 이동하도록 구(求)형상의 내곡면을 형성하는 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 제2 자계매체의 상부면이 그 중앙에서 좌측과 우측방향으로 동일한 각도를 가지고 경사지게 형성되어 세탁조의 ±X방향의 진동을 감지하도록 경사면을 갖는 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
12. 제 8 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 제2 자계매체의 상부면이 그 중앙에서 좌측과 우측방향으로 동일한 각도를 가지고 경사진 형상을 가질 때, 상기 X방향 코일을 원통형 형상의 단일 코일부로 하여 배치하는 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
13. 제 6 항에 있어서,

    상기 코일부의 인덕턴스 변화 값에 설정된 커패시턴스 값을 부가하여 공진 주파수를 발생하며 상기 발생된 주파수를 전압 파형으로 안정화하여 수위량과 각 방향별로 진동량을 판단하도록 하는 파형정형수단을 더 포함한 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 파형정형수단은,

    (1) 입력 전압을 반전하고 정형화하는 반전소자; 및

    (2) 상기 반전소자의 입, 출력단에 각각의 저항과 직렬 접속되어 상기 반전소자의 출력전압을 상기 반전소자의 입력에 궤환시키는 제1, 제2 콘덴서로 이루어지며;

    상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서 사이에 상기 코일부를 접속하여 상기 롤링체의 자유 이동에 의해 상기 파형정형수단이 LC 공진회로로 동작함을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.
15. 제 6 항에 있어서,

    상기 기밀유지수단은 상기 하우징 내의 수압전달로에 결합되어 상기 수위에 따른 수압에 의해 신축과 신장운동을 하는 벨로우즈로 구성한 것을 특징으로 한 세탁기의 수위/진동감지 장치.