KR20010003077A - 수위/진동 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기에서 세탁조의 진동과 수위 감지를 동시에 충족시킬 수 있는 수위/진동 감지 시스템에 관한 것으로서,

세탁 행정 또는 탈수 행정시에 세탁조 내의 수위 및 진동 또는 밸런스 감지가 동시에 수행될 수 있도록 기존의 수위센서 내부 혹은 외부에 진동을 감지할 수 있는 진동감지 하우징을 일체로 설치함으로써 용이하게 세탁기의 수위 및 진동을 동시에 감지할 수 있을 뿐만 아니라 비용이 절감될 수 있고, 세탁조의 언밸런스 량도 감지될 수 있어 언밸런스의 량에 따라 적정한 대체 방안 마련할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

수위/진동 감지 시스템{A sensing system for water level &vibration of washer}

본 발명은 세탁기에서 세탁조의 진동과 수위 감지를 동시에 충족시킬 수 있는 수위/진동 감지 시스템에 관한 것으로서, 특히 세탁운전 제어 중에서 세탁물의 양에 따른 적정한 세탁조의 수위 및 탈수운전 시에 세탁물이 한쪽으로 치우침에 의해 발생되는 진동을 동시에 감지할 수 있도록 함으로써, 세탁운전 제어를 최적화시키고 수위량 및 진동량 감지의 정확성을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 공정이 간단해지는 동시에 그 제조 비용도 절감될 수 있는 수위/진동 감지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 때가 묻은 의류를 세탁액 속에 넣으면 세제의 화학 작용으로 섬유에서 때가 분리되지만 세제만의 작용으로는 시간이 오래 걸리므로 마찰이나 진동 등의 기계적 작용을 가하여 때가 빠지는 속도가 빨라지도록 하는 작용을 수행하게 된다.

이러한 세탁기의 세탁운전 제어는, 먼저 세탁조에 투입된 의류 등의 포량을 감지하여 포량이 판정되면 그 포량에 따라 물 흐름과 세제 및 전체 세탁시간을 설정한 후에 전체 세탁시간에 수반하여 펄세이터의 반전 회전을 통해 물을 와류시켜서 세탁물과의 마찰로 세탁물에 묻은 때를 분리하는 세탁행정을 수행한다.

다음, 상기 세탁행정이 완료되면 세탁조 내의 혼탁한 물을 배출시키고 세탁조에서 새로운 물을 공급하여 이미 시스템에서 설정된 회수동안 헹구기를 하는 헹굼 행정을 수행한다. 그리고, 상기 헹굼 행정이 완료되면 세탁조 내의 물을 배출하고 유도전동기를 정해진 속도로 고속 회전시켜 세탁물의 물기를 원심 분리 방식으로 제거하여 탈수를 하는 탈수행정을 수행한다.

상기와 같은 세탁기의 세탁운전 제어 중에서 세탁행정 초기에 세탁조 내의 포량에 맞는 적정한 수위를 유지하기 위해서는 그 포량에 따라 급수밸브를 열어 설정 수위에 도달할 때까지 급수를 진행하게 되는데, 대개 세탁조에 공급되는 물의 압력이나 공기의 압력에 따라 변화되는 공진주파수를 갖고 수위를 감지하는 방법이 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수위센서가 도시된 단면도로서, 세탁조 내의 수위에 따른 공기압의 변동에 의해 수위를 감지하기 위한 장치이다.

도 1을 참조하면, 일측이 통공되고 세탁기의 탱크(10)와 수위에 따른 공기압의 변동을 시스템에 전달하는 공압유입구(21)를 통해 연결되며 타측이 개구된 대략 원통형의 하우징(20)과, 상기 하우징(20) 내에 설치되며 공압유입구(21)를 통해 전달되는 공기압에 따라 볼록 변형될 수 있도록 고무재질로 형성된 다이어프램(diaphragm)(22)과, 상기 다이어프램(22)의 상부에 접촉하여 설치되도록 하부는 평평하고 상부는 후크 형상을 갖도록 형성되어 그 상하부 사이에 코어(25)를 고정시켜 다이어프램(22)의 변형에 따라 코어(25)를 상하 이동시키는 코어홀더(23)와, 고유의 인덕턴스 값을 갖고 하우징(20)의 중앙 내벽에 설치되어 상기 코어홀더(23)와 수직 방향으로 소정거리 이격 설치되는 원통 형상의 코일(24)과, 상기 코어홀더(23)의 상하부 사이에 설치 고정되어 상기 다이어프램(22)의 변형 여부에 따라 코일(24)의 내부 공간을 수직 운동하면서 상기 고유의 인덕턴스 값을 변화시키는 원통 형상의 코어(25)와, 상기 코일(24)의 상단부에 결합되어 그 코일(24)을 지지하여 주는 원통 형상의 지지부재(27)와, 상기 지지부재(27)의 상단 개구부를 폐쇄하는 캡(26)과, 상기 코어(25)의 상부면과 캡의 저면에 개재되어 코어(25)를 원위치로 복원시키는 스프링(28)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 수위센서의 동작은, 먼저 코어(25)가 코일(24)의 내부 공간으로 진입하지 않은 상태를 세탁조에 물이 없는 상태로 판정하고, 상기 코어(25)가 코일(24)의 내부 공간을 수직 운동 할 때, 그 운동량에 따라 세탁조에 물이 있는 것으로 판정한다는 조건을 갖는다.

세탁조에 물이 있는 경우, 공압유입구(21)를 통해 수위에 따른 공기압이 다이어프램(22)에 전달되게 되면 그 공기압에 따라 다이어프램(22)이 볼록하게 변형되게 된다. 상기 다이어프램(22)의 볼록 변형되면 차폐부재(23)를 밀어올리게 되고, 상기 차폐부재(23)에 고정되어 있던 코어(25)도 같이 수직 상승함에 따라 코어(25)가 코일(24)의 내부 공간을 상향 이동하게 되는데, 코어(25)의 상향 이동량에 따라 코일(24)의 고유 인덕턴스가 변화되게 된다. 이때, 상기 코어(25)가 코일(24)의 내부 공간을 통해 상측 방향으로 이동할수록 코일(24)의 인덕턴스 값은 증가하게 된다.

이와 같은 코일(24)의 인덕턴스 변화값은 LC공진회로의 두 커패시턴스(미도시) 값에 곱해져 소정의 공진주파수로 생성된다. 즉, 코일(24)의 양단자를 두 커패시턴스 사이에 접속함으로써 그 결과 코일(24)과 두 커패시턴스가 하나의 LC공진회로로 동작하여 공진주파수를 발생하게 됨을 의미한다.

이렇게 발생된 공진주파수의 변화량을 가지고 새탁조 내의 수위를 측정하게 된다. 상기에서, 측정한 수위가 상기 검출한 포량에 맞는 최적한 수위인가를 판정하여 최적한 수위이면 급수를 중단하고 세탁행정을 수행하게 된다. 또한, 세탁행정이 완료되면 세탁조 내의 혼탁한 물을 배출하고 배출완료 여부를 마찬가지로 수위센서를 통해 감지하게 된다.

즉, 배수시에는 세탁조 내의 수위가 낮아짐에 따라 공기압도 낮아지게 되고, 공기압이 점진적으로 낮아지면 캡(26)과 코어(25) 사이에 개재되어 있는 스프링(28)의 탄성력에 의해서 코어(25)를 고정하고 있는 차폐부재(23)가 하강하여 코어(25)가 코일(24) 내부 공간을 통해 점진적으로 수직 하강하여 초기 위치로 복귀된다.

상기 코어(25)가 초기 위치로 복귀되면 코일(24)의 인덕턴스 또한 감소하고, 그 감소된 인덕턴스와 LC공진회로의 두 커패시턴스 값에 의한 공진주파수가 변화되며, 이것에 수반하여 배수 완료 시점을 판단하게 된다.

이와 같이, 세탁 행정이 완료하게 되면 세탁조에 물의 공급과 배수를 거쳐 헹구기 행정을 수행하게 되며, 상기 헹구기 행정이 완료되면 탈수 행정을 위해 유도전동기(미도시)의 회전에 따른 세탁조의 진동을 도 2와 같은 진동센서를 통해 측정하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 접점 방식을 이용한 진동센서가 도시된 구성도로서 도 2를 참조하면, 탱크(10)의 진동 또는 밸런스를 감지하기 위해 'ㄱ'자형으로 형성되어 그 수평 및 수직 부분이 교차되는 부분이 힌지 고정된 스위치레그(31)와, 상기 스위치레그(31)의 일측과 접촉되어 전기적인 신호를 생성 출력하는 제1 및 제2 접점부재(32, 33)를 포함한다.

특히, 상기 스위치레그(31)는 일측이 스프링(34)과 연결되어 제1 접점부재(32) 또는 제2 접점부재(33)에 접촉된 후에 다시 원상태로 복귀되도록 형성되고, 그 타측은 탱크(10)와 일정 간격을 두고 설치되어 탱크(10)의 타격에 의해 도 2를 기준으로 우측 방향으로 이동되도록 형성된다.

진동센서의 동작은, 세탁물이 세탁조의 벽에 균등하게 배치되면 세탁조의 동심축을 중심으로 동일한 회전반경을 갖고 회전을 하게 되며, 이것에 수반하여 탱크(10)의 진동이 발생되지 않는 밸런스 상태를 이루게 되어 정해진 시간 동안 탈수가 진행될 수 있다. 그러나, 세탁물이 세탁조의 한쪽 벽에 치우치게 되면 세탁조가 편심 회전을 하게 되고, 그 편심 회전 정도가 커지면 세탁조가 탱크(10)를 타격하게 된다.

이때, 상기 탱크(10)의 타격 정도에 따라 진동폭이 증가하여 탱크(10)가 1회전시마다 스위치레그(31)를 타격하게 되고, 그에 따라 상기 스위치레그(31)가 우측 방향 또는 스프링(34)에 의해 시계방향으로 회동하면서 제1 및 제2 접점부재(32, 33)를 전기적으로 단락/개방시켜 주게 된다.

이와 같이, 상기 제1 및 제2 접점부재(32, 33) 중 어느 하나의 접점부재로부터 전기적인 신호가 발생되면 급수밸브를 통해 세탁조 내에 물을 공급하여 일정 시간 동안 포풀림 행정을 진행함으로써, 결과적으로 세탈물이 세탁조의 벽에 균등하게 배치가 이루어져 진동이 줄어들게 되고, 진동이 줄어들게 되면 계속적으로 탈수 행정을 수행하게 된다.

그런데, 상기 포풀림 행정 후에도 상기 제1 및 제2 접점부재(32, 33)로부터 전기적인 신호가 계속적으로 발생하게 되면 유도전동기를 정지시켜 과도진동에 따른 위험을 방지하게 된다.

그런데, 진동센서에는 상기와 같은 구성으로 동작되는 것 외에도 세탁조의 진동 또는 밸런스를 감지할 수 있도록 중앙에 소정 크기의 홀이 형성된 오목 형태로 라운드진 몸체부 내부에 롤링체가 삽입되어 있고, 상기 몸체부와 일정 간격을 두고 그 하부에는 발광부, 그 상부에는 수광부가 설치되어 있는 것도 있다.

상기에서, 세탁조가 언밸런스하거나 진동되면 롤링체가 상하좌우로 움직이게 되고, 그에 따라 상기 몸체부의 하부에 있는 발광부의 빛이 수광부가지 전달되게 된다. 따라서, 상기 수광부에서 발광부의 빛을 전달받으면 현재 세탁조가 한쪽으로 치우쳐 있거나 비정상적으로 진동되고 있음을 감지할 수 있게 된다.

그러나, 종래 경우에는 일반적인 세탁기의 수위센서 및 진동센서가 별도로 설치되어 있어 그에 따른 비용과 제조 공정이 필요하였고, 도 2에서와 같이 진동센서는 기구적인 접점 및 스프링(34)을 사용하기 때문에 접점의 경년변화 및 접점의 부식 등의 고장 요인이 발생되며, 특히 기구적인 접점에 따른 접점 간격 조정의 필요성, 열화에 따른 스프링(34)의 복원력 감소 및 복잡성 때문에 정확한 진동 감지가 불가능하다는 문제점이 있다.

예를 들면, 진동센서의 스위치레그(31)가 탱크(10)에 너무 가깝게 설치되어 있으면 탱크(10)의 약간의 진동도 감지하여 불필요한 동작을 수행하게 될 수 있고, 정상보다 너무 멀리 설치되어 있으면 일정 이상의 진동만을 감지하기 때문에 포풀림이나 유도전동기의 정지 동작을 수행해야함에도 불구하고 제대로 동작하지 않아 안전성이 보장될 수 없으므로 스위치레그(31)의 초기위치가 상당히 중요하다. 상기 스위치레그(31)를 정확한 위치에 설치하려면 비용이 추가될 뿐만 아니라 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 세탁 행정 또는 탈수 행정시에 세탁조 내의 수위 및 진동 또는 밸런스 감지가 동시에 수행될 수 있도록 기존의 수위센서 내부 혹은 외부에 진동센서를 일체로 설치함으로써 용이하게 세탁기의 수위 및 진동을 동시에 감지할 수 있는 수위/진동 감지 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 세탁조 내의 수위에 따른 공기압의 변동에 의해 수위를 감지하기 위한 수위센서가 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 접점 방식을 이용한 진동센서가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 수위/진동 감시 시스템의 외관이 도시된 외형도,

도 4a는 도 3의 일부 구성요소인 진동감지 하우징의 제1 실시예가 도시된 도면,

도 4b는 도 3의 일부 구성요소인 진동감지 하우징의 제1 실시예가 도시된 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 수위센서 하우징 51 : 공압유입구

60, 60' : 진동감지 캡 61, 61' : 경사면

62 : 상부 뚜껑 63 : 철구

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 수위/진동 감지 시스템의 제1 특징에 따르면, 세탁조 내의 포량에 따른 수위를 공기압의 변동에 의해 감지하여 그 감지 결과를 통해 코어와 코일의 움직임이 변화됨으로써 발생되는 공진주파수를 이용하여 적정량의 수위가 결정되도록 하는 수위감지부와; 상기 수위감지부의 외부를 형성하면서 그 내부를 보호하는 케이스와; 상기 케이스의 내측 또는 외측 둘레에 상하좌우로 소정 공간을 형성하면서 소정 각도로 하향 경사지게 설치된 진동감지 하우징과; 상기 하우징의 내부에 삽입되어 진동감지 하우징의 경사진 면을 좌우수직 이동하면서 세탁조의 진동 또는 밸런스가 감지되도록 하는 롤링체를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 수위/진동 감시 시스템의 외관이 도시된 외형도이고, 도 4a는 도 3의 일부 구성요소인 진동감지 하우징의 제1 실시예가 도시된 도면이며, 도 4b는 도 3의 일부 구성요소인 진동감지 하우징의 제1 실시예가 도시된 도면이다.

다음, 도 3 및 도 4a를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 살펴보면, 세탁조 내의 포량에 따른 수위를 공압유입구(51)를 통해 전달된 공기압의 변동에 따라 감지하여 그 감지 결과를 통해 코어와 코일의 움직임을 변화시킴으로써 발생되는 공진주파수를 이용하여 적정량의 수위가 결정되도록 하는 수위센서가 내부에 위치되는 수위센서 하우징(50)과; 상기 수위센서 하우징(50)의 외측면을 따라 소정 각도로 하향 경사지면서 수위센서 하우징(50)과 일체형으로 형성된 제1 진동감지 하우징(60)으로 구성되는데;

상기 제1 진동감지 하우징(60)의 내부에는 세탁조의 진동이나 언밸런스의 정도에 따라 제1 진동감지 하우징(60)의 바닥면, 즉 경사면(61)을 따라 이동하면서 인덕턴스를 변화시켜 세탁조의 진동은 물론이고 언밸런스의 량까지 측정 가능토록 하는 철구(63)가 삽입된다. 그리고, 상기 제1 진동감지 하우징(60)은 상기 철구(63)가 삽입될 수 있도록 그 상부가 개폐 가능한 상부 뚜껑(62)으로 형성되게 된다.

또한, 상기 제1 진동감지 하우징(60)은 철구(63)가 적정한 거리 이내에서 이동할 수 있도록 상하좌우로 적정한 공간을 갖는다.

도 4b를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 살펴보면, 상기한 제1 실시예에서는 제1 진동감지 하우징(60)이 수위센서 하우징(50)의 외측면 전체를 둘러싸는 형태로 형성되어 있지만, 제2 실시예에서는 제2 진동감지 하우징(60')이 수위센서 하우징(50)의 일부면에만 형성되어 있다.

즉, 상기 제1 진동감지 하우징(60)에서는 철구(63)가 지나치게 많이 움직이거나 불필요한 움직임을 수행할 수 있으므로 이를 보안하기 위해 철구(63)가 일정 거리 이내에서 움직일 수 있도록 제2 진동감지 하우징(60')은 수위센서 하우징(50)의 일부면을 따라 수위센서 하우징(50)과 유사한 형태로 형성되게 된다.

상기한 제1 및 제2 실시예에서는 진동감지 하우징(60, 60')이 수위센서 하우징(50)의 외부에 장착되었으나 수위센서 하우징(50) 내부에 일정 공간을 확보하여 수위센서 하우징(50) 내부에 진동감지 하우징(60, 60')이 설치될 수도 있고, 진동감지 하우징(60)의 경사면(61, 61')도 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 평면형태로 형성되어 있지만 철구(63)의 움직임을 제어할 수 있도록 계단형태로 형성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 수위/진동 감지 시스템의 동작은, 세탁 또는 탈수 행정 수행시 세탁조 내의 적정한 수위를 수위센서를 통해 감지하면서 급배수를 실시하게 되고, 탈수 행정에 진입하게 되면 세탁물의 한쪽 치우침에 의해 세탁조의 언밸런스나 진동이 발생할 수 있으므로 이런 진동이나 언밸런스가 수위센서 하우징(50)의 내부나 외부에 설치되어 있는 진동감지 하우징(60)에 의해 감지되게 된다.

즉, 세탁조가 한쪽으로 치우치거나 흔들리게 되면 진동감지 하우징(60) 내의 철구(63)가 경사면(61, 61')을 따라 상하좌우로 움직이게 된다. 이때, 상기 철구(63)가 움직이면서 인덕턴스가 변하게 되므로 이 인덕턴스의 변화량에 의해 언밸런스의 량까지 측정 가능해지게 된다. 그러면, 시스템에서는 철구(63)의 움직임에 따른 인덕턴스 변화량을 갖고 계속 탈수 행정을 수행할 것인지, 포풀림 행정을 통해 세탁물을 균등하게 배치시킬 것인지, 유도전동기를 정지시켜 탈수 행정을 급정지시킬 것인지를 판단하게 된다.

이렇게 함으로써, 간단하게 세탁조 내의 수위와 세탁조의 진동을 감지할 수 있어 별도로 2개의 수위센서와 진동센서를 각각 설치해야 하는 불편함을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용이 상당히 절감될 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 수위/진동 감지 시스템은 세탁 행정 또는 탈수 행정시에 세탁조 내의 수위 및 진동 또는 밸런스 감지가 동시에 수행될 수 있도록 기존의 수위센서 내부 혹은 외부에 진동을 감지할 수 있는 진동감지 하우징을 일체로 설치함으로써 용이하게 세탁기의 수위 및 진동을 동시에 감지할 수 있을 뿐만 아니라 비용이 절감될 수 있고, 세탁조의 언밸런스 량도 감지될 수 있어 언밸런스의 량에 따라 적정한 대체 방안 마련할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 세탁조 내의 포량에 따른 수위를 공기압의 변동에 의해 감지하여 그 감지 결과를 통해 코어와 코일의 움직임이 변화됨으로써 발생되는 공진주파수를 이용하여 적정량의 수위가 결정되도록 하는 수위감지부와; 상기 수위감지부의 외부를 형성하면서 그 내부를 보호하는 케이스와; 상기 케이스의 내측 또는 외측 둘레에 상하좌우로 소정 공간을 형성하면서 소정 각도로 하향 경사지게 설치된 진동감지 하우징과; 상기 하우징의 내부에 삽입되어 진동감지 하우징의 경사진 면을 좌우수직 이동하면서 세탁조의 진동 또는 밸런스가 감지되도록 하는 롤링체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수위/진동 감지 시스템.