KR20050123228A - 세탁기의 배수제어 장치 및 방법 - Google Patents

세탁기의 배수제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 세탁기의 배수제어 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따르면, a) 세탁기의 배수행정에 돌입하는 단계; b) 수압센서로부터 현재의 측정수위를 산출하는 단계; c) 배수행정에 따른 배수를 이행하고, 배수시간 측정을 위한 카운팅을 수행하는 단계; d) 상기 수압센서로부터 세탁조의 최저 수위가 검출되는 지를 판단하고, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출되지 않을 경우 상기 c) 단계로 피드백하며, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출될 경우, 상기 카운팅 결과에 기초하여 최저 수위 검출시까지의 배수시간을 추출하는 단계; e) 세탁조내의 수위 변화량 당 소모시간을 산출하는 단계; f) 기 설정된 세탁조내 잔여 수위에 대한 예상 배수시간을 연산하는 단계로 이루어진다.
따라서, 세탁기의 설치환경 및 배수환경에 따라 가변되는 세탁수의 배수량 변화에 근거하여 최저 수위에서 완전배수 상태까지의 예상 배수시간을 추출하고 예상 배수시간에 기초하여 세탁조내로 잔여되는 세탁수의 배수시간을 정확하게 산출함으로서, 세탁수의 배수량 변화에 무관하게 설정되는 과도한 배수시간으로부터 불필요한 세탁행정의 소요시간을 방지할 수 있다.

Description

세탁기의 배수제어 장치 및 방법{INSTALLATION FOR CONTROLLING DRAIN WATER OF WASHING MACHINE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세탁조내 수위감지 센서의 지속적인 검출결과에 기초하여 세탁수의 배수시간을 산출하고, 최저 수위상태에서 배수시간을 연산하여 최적의 배수행정을 갖도록 하는 세탁기의 배수제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 기설정된 알고리즘에 따라 세탁, 헹굼, 탈수행정을 수행하여 세탁포를 세탁하는 장치로서, 세탁수를 강제적으로 유동시킴에 따라 발생되는 포와 수류의 마찰력, 세제의 유화작용등의 복합 과정에 의해 포의 때를 분리하는 장치이다. 이와 같은 세탁기는 급수 및 배수를 자동으로 실행시키며, 급수 및 배수를 자동으로 실행시키기 위한 수위감지 장치가 내장되어 있다.
상기와 같은 세탁기의 수위감지 장치를 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 수위 감지장치는 아웃터브의 내측에 형성된 에어챔버(101), 에어챔버내의 공기압 변화를 외부로 전달하는 튜브(103), 외부로 전달되는 공기압의 변화를 입력받아 펄스신호를 출력하는 수압센서(105), 출력되는 펄스신호를 입력받아 수위를 감지하는 마이컴(115)으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 수위감지 장치는 먼저, 세탁조내에 세탁포가 투입되면 세탁날개에 작용하는 부하량을 마이컴(113)이 감지하여 세탁에 필요한 적정수위를 결정하게 된다.
이 후, 세탁조내로 물이 공급됨에 따라 발생되는 수압에 의해 상기 아웃터브의 에어챔버에 물이 차오르면서 밀폐된 수압이 상승하게 되고, 상승된 압력은 튜브(103)를 통해 수압센서로 전달되어지므로 수압센서 내부의 다이아프램(107)이 수압에 의해 부풀어올라 다이아프램 상부에 위치한 코아(109)가 위로 상승하게 되고, 이에 따라 코일(111)에 대한 내부 코어(109)의 위치가 가변되어 발생주파수가 감소하게 된다. 마이컴(115)은 상기 수압센서에서 검출된 주파수가 마이컴(115)이 기설정된 적정수위에 해당하는 주파수에 도달하였는지를 판단하여 만수위가 되었음을 인식하게 되며, 이를 근거로 급수동작을 중지한 후, 다음 단계인 세탁행정을 진행하게 된다.
한편, 이와 반대로 세탁조에 급수되어 있던 세탁수가 배수 호스를 통해 배수가 되면 세탁조 아웃터브의 물이 감소함에 따라서 점진적으로 감소되는 에어챔버내의 수압량만큼 수압센서로 전달된다. 이 때, 수압센서 내부에 부풀어 올라있던 다이아프램(107)이 수압 감소량만큼 내려가면서 이와 함께 코어를 밀어 올리고 있던 힘이 소멸된다. 따라서, 코어(109)는 코어(109)의 상부에 있던 스프링(113)의 복원력에 의해 하강하게 됨으로써 코일(111)의 위치가 가변되어 주파수는 상승하게 된다. 따라서, 주파수가 소정치까지 상승하게 되면, 마이컴(115)은 세탁조내의 세탁수가 최저 수위에 도달한 것으로 인지하여 기 설정된 설정시간을 카운트한 후, 배수행정을 종료한다.
여기서, 마이컴(115)의 설정시간 카운트를 수행하는 것은 수위감지 장치에서 검출가능한 최저 수위와 세탁조의 저면 사이가 대략 40mm의 높이차이를 갖고 있음에 따른 것으로, 마이컴은 이를 감안하여 수위감지 장치로부터 최저 수위가 감지된 후, 설정시간 만큼 배수제어를 수행한다. 그러나, 세탁수의 배수는 세탁기가 설치되는 주변환경의 배수상태에 따라 세탁수의 배수량이 가변되기 때문에, 마이컴(115)으로부터 설정되는 임의의 배수 지연시간은 배수행정의 오류를 유발하게 된다. 즉, 임의로 설정되는 배수 지연시간이 짧을 경우, 세탁수의 완전배수를 실현시키지 못해 이후 공정인 탈수행정에서 구동모터의 과부하를 유도할 수 있다. 반면, 세탁수의 배수시간이 과다하게 지연될 경우에는 세탁행정의 전체시간을 지연시켜 세탁기의 완성도를 저하시키는 문제점을 유발하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 세탁수의 배수행정 시간을 세탁기의 설치환경에 따라 가변되도록 하는 선형적 제어 알고리즘에 기반하여 재설계함으로서, 배수행정과 탈수행정 사이의 불필요한 시간지연 또는 오버랩 타임을 제거하여 최적의 세탁행정 제어를 수행할 수 있는 세탁기의 배수제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 최적의 세탁행정 제어를 위한 세탁기의 메카니즘 변형이 이루어지지 않고, 마이컴의 제어 알고리즘만을 변형시켜 세탁기의 완성도를 증대시킬 수 있는 세탁기의 배수제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 세탁기의 배수제어 장치는, 자동세탁기의 배수행정 제어를 위한 제어장치에 있어서, 세탁조의 수압에 반비례한 주파수를 발진지키는 수압센서의 출력주파수를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디 컨버터(ADC); 세탁기의 세탁행정, 탈수행정, 배수행정 등을 제어하기 위한 시스템 프로그램을 내장하는 프로그램 메모리; 세탁조내의 수압에 대응하는 수위정보를 수압별로 테이블맵화하여 저장되는 데이터 메모리; 상기 배수행정 수행시 세탁조 수위의 높이변화에 대응하는 시간변화를 측정하기 위한 카운터; 및 상기 배수행정시 상기 에이디 컨버터로부터 인지되는 현재의 수압정보에 기초하여 상기 데이터 메모리로부터 현재 수압에 대응하는 수위정보를 패치하고, 상기 카운터를 기동하여 상기 수위정보에 대응하는 세탁조의 수위로부터 상기 수압센서가 검출가능한 최저 수위(소 레벨)까지의 수위변화 시간을 산출하며, 산출결과에 기초하여 세탁조의 최저 수위부터 완전배수까지의 예상배수 시간을 연산하고, 상기 최저 수위검출 시점부터 상기 예상배수 시간이 경과될 경우 배수행정을 종료시키기 위한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 데이터 메모리로 저장되는 테이블맵 정보는 세탁조의 용량에 따른 제조사의 설정정보인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 세탁기의 배수제어방법은, 자동세탁기의 배수행정 제어방법에 있어서, a) 세탁기의 배수행정에 돌입하는 단계; b) 수압센서로부터 현재의 측정수위를 산출하는 단계; c) 배수행정에 따른 배수를 이행하고, 배수시간 측정을 위한 카운팅을 수행하는 단계; d) 상기 수압센서로부터 세탁조의 최저 수위가 검출되는 지를 판단하고, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출되지 않을 경우 상기 c) 단계로 피드백하며, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출될 경우, 상기 카운팅 결과에 기초하여 최저 수위 검출시까지의 배수시간을 추출하는 단계; e) 세탁조내의 수위 변화량 당 소모시간을 산출하는 단계; f) 기 설정된 세탁조내 잔여 수위에 대한 예상 배수시간을 연산하는 단계; 및 g) 상기 수압센서로부터 검출된 최저 수위로부터 상기 예상 배수시간이 경과될 경우, 상기 배수행정을 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 e) 단계에서 상기 수위 변화량 당 소모시간은 상기 현재 측정수위와 상기 최저 수위의 감산 결과에 대한 상기 배수시간을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 f) 단계에서 상기 예상 배수시간의 연산은 상기 수위 변화량 당 소모시간과 상기 기 설정된 세탁조내 잔여 수위를 승산하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 제어시스템을 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 세탁조의 수압에 반비례한 주파수를 발진지키는 수압센서의 출력주파수를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디 컨버터(ADC:203), 세탁기의 세탁행정, 탈수행정, 배수행정 등을 제어하기 위한 시스템 프로그램을 내장하는 프로그램 메모리(205), 세탁조내의 수압에 대응하는 수위정보를 수압별로 테이블맵화하여 저장되는 데이터 메모리(207), 상기 배수행정 수행시 세탁조 수위의 높이변화에 대응하는 시간변화를 측정하기 위한 카운터(209), 상기 배수행정시 상기 에이디 컨버터(203)로부터 인지되는 현재의 수압정보에 기초하여 상기 데이터 메모리(207)로부터 현재 수압에 대응하는 수위정보를 패치하고, 상기 카운터(209)를 기동하여 현재의 세탁조의 수위로부터 상기 수압센서가 검출가능한 최저 수위(소 레벨)까지의 수위변화 시간을 산출하며, 산출결과에 기초하여 세탁조의 최저 수위부터 완전배수까지의 예상배수 시간을 연산하고, 상기 예상배수 시간 경과시 배수행정을 종료시키기 위한 제어부(201)로 구성된다.
상기 카운터(209)는 시스템의 제어 사이클 신호를 이용한 제어부(201)의 내부 카운팅 회로이며, 상기 데이터 메모리(207)로 저장되는 테이블맵정보는 세탁조의 용량에 따른 제조사의 설정정보이다. 한편, 상기 수압센서는 저수조의 수위레벨에 반비례한 주파수를 발진하고 있으나, 비선형적 스위칭신호가 출력되어도 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다. 따라서, 본 발명의 구성요소로 서술되는 상기 에이디 컨버터(203)는 수압센서와 제어부(201) 사이의 인터페이스 소자로 인지되어야 함은 당연할 것이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 주요동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도시된 바와 같이, 제어부(201)는 S301 단계로 진입하여 현재의 행정이 배수행정인지를 판단한다. 배수행정이 아닐 경우에는 프로그램 메모리(205)의 세탁행정 또는 탈수행정 등을 수행한다. 반면, 현재 진입되는 행정이 배수행정일 경우, 상기 제어부(201)는 S305 단계로 진입하여 수압센서로부터 현재의 측정치를 입력받으며, 에이디 컨버터(203)를 통해 현재 측정치에 따른 세탁조의 수압을 제공받는다. 제어부(201)는 데이터 메모리(207)로 기 저장된 수압별 높이정보에 기초하여, 상기 수압센서로부터 검출되는 세탁조의 수위를 측정한다.
즉, 세탁조로 투입되는 세탁수와 세탁물에 따라 수압센서의 측정결과 예컨대, 출력 주파수가 가변됨에 따라, 제어부(201)는 데이터 메모리(207)로 저장된 주파수별 수위정보(실험치 데이터)를 패치하여, 현재 세탁조의 수위를 인지한다. 제어부(201)는 S307 단계에서, 상기 프로그램 메모리(205)의 배수행정에 따라 배수밸브를 기동시켜 세탁조의 세탁수를 배수한다. 또한, 배수밸브의 기동과 더불어 상기 제어부(201)는 카운터(209)를 동작시켜 배수시간을 측정한다.
S309 단계에서, 상기 제어부(201)는 지속적인 배수행정을 수행하면, 상기 수압센서로부터 최저 수위('소'레벨)가 검출되는지를 판단한다. 여기서, 수압센서로부터 최저 수위가 검출되지 않으면, 지속적으로 배수밸브를 온동작 상태로 유지하고, 수압센서가 최저 수위를 검출할 경우, 상기 제어부(201)는 상기 카운터(209)로부터 측정된 시간을 인지한다. 상기 최저 수위의 검출은 수압센서로부터 검출되는 수압의 크기가 최저일 때 최고 주파수신호를 발진함에 따라, 제어부(201)는 현재 검출되는 수압센서의 발진주파수가 최고치인지를 판단함으로써, 세탁조내의 수위가 최저 수위인지를 판단한다. 그리고, 상기 카운터(209)로부터 측정시간은 제어부(201)의 내부 레지스터로 저장되며, 제어부(201)는 상기 카운터(209)를 리셋시킨다. S311 단계에서, 제어부(201)는 상기 S305 단계에서 측정한 세탁조의 초기 측정수위정보와 상기 배수시간정보를 토대로 수위변화량당 소모시간을 산출한다.
이는 도 4에 도시된 배수제어 그래프에서와 같이, 현재 측정된 수위로부터 수압센서로부터 측정가능한 최저 수위('소'레벨)까지의 배수시간을 산출한 후, 배수로 인한 수위변화량에 대한 소모시간을 산출한다. 예컨대, 세탁행정시 측정된 세탁조 수위의 레벨이 '고'레벨일 경우, 배수행정시 상기 '고'레벨에서 수압센서가 검출가능한 최저 레벨인 '저'레벨까지의 걸리는 시간을 측정한다. 그리고, 이러한 배수시간과 세탁조의 수위변화를 토대로 수위변화량 당 소모시간 예컨대, 수위레벨이 20Cm로 설정되어 있고 '고'레벨에서 '소'레벨로 3단계 수위변화 즉, 60Cm의 수위변화가 발생될 때 걸리는 시간이 90초일 경우, 수위변화당 걸리는 소모시간은 90초/60Cm이므로, 소모시간은 1.5초/Cm가 된다. 여기서, 제어부(201)는 상기와 같은 산술방식에 따라 소모시간을 산출하되, 배수량의 가변에 따라 상기 소모시간의 변화를 예상하여 수위변화량 당 소모시간은 평균치로 산출할 수 있을 것이다.
수압센서로부터 검출되는 최저 수위가 세탁조의 완전배수를 의미하는 것이 아니며, 그래프에 도시된 바와 같이 제어부(201)는 세탁조 저면에 잔여되는 세탁수를 배수시켜야 한다. 따라서, 제어부(201)는 S213 단계로 진입하여 잔여 세탁수에 대한 예상 배수시간을 산출한다. 이 때, 잔여 세탁수의 수위는 40mm 정도이나 세탁기의 종류에 따라 다소 차이가 있을 수 있으며, 필요에 따라 상기 프로그램 메모리(205)로 제조 설계상의 잔여수위정보를 설정하여도 무관할 것이다. 제어부(201)는 이와 같은 예상 배수시간을 산출함에 있어서, 수위변화량 당 걸리는 소모시간정보와 상기 잔여 수위정보를 승산하여 잔여수위의 배수에 대한 예상시간을 산출한다. 예컨대, 잔여수위가 40mm이고 상기 수위변화량 당 소모시간이 1.5초/Cm일 경우 예상 배수시간은 6초가 된다.
이 후, 상기 제어부(201)는 S315 단계로 진입하여, 상기 제어부(201)는 카운터(209)의 지속적인 동작에 기초하여 상기 수압센서로부터 검출된 최저 수위부터 예상 배수시간이 경과되었는 지를 판단한다. 예상배수시간이 경과되지 않았을 경우, S319 단계로 진입하여 지속적인 배수행정을 위한 배수밸브의 온상태를 유지하며, 예상배수시간이 경과되었을 경우에는 S317 단계로 진입하여 다음행정 예컨대, 탈수행정을 수행한다.
한편, 본 발명에서 세탁행정에서의 초기 측정수위가 수압센서로부터 검출되는 최저 수위와 동일할 경우, 즉 소량의 세탁물로 인해 세탁조로 적재되는 세탁수가 최소 수위일 경우의 예상 배수시간은 임의의 설정치로 대치할 수 있거나, 또는 경험치 정보 즉, 전(前) 세탁과정에서 설정되었던 예상 배수시간으로 대치될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 세탁기의 배수제어 장치 및 방법의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 세탁기의 배수제어 장치 및 방법은 세탁기의 설치환경 및 배수환경에 따라 가변되는 세탁수의 배수량 변화에 근거하여 최저 수위에서 완전배수 상태까지의 예상 배수시간을 추출하고 예상 배수시간에 기초하여 세탁조내로 잔여되는 세탁수의 배수시간을 정확하게 산출함으로서, 세탁수의 배수량 변화에 무관하게 설정되는 과도한 배수시간으로부터 불필요한 세탁행정의 소요시간을 방지할 수 있으며, 또한 미흡한 배수시간으로 인한 다음행정의 오류를 사전에 차단할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 세탁기의 배수행정을 설명하기 위한 세탁기의 급배수 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배수제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 주요동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 4는 본 발명에 따른 배수제어 그래프를 나타낸 도면이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 제어부 203 : 에이디 컨버터(ADC)
205 : 프로그램 메모리 207 : 데이터 메모리
209 : 카운터 211 : 키입력부

Claims (9)

  1. 전자동세탁기의 배수행정 제어를 위한 제어장치에 있어서,
    세탁조의 수압에 반비례한 주파수를 발진지키는 수압센서의 출력주파수를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디 컨버터(ADC);
    세탁기의 세탁행정, 탈수행정, 배수행정 등을 제어하기 위한 시스템 프로그램을 내장하는 프로그램 메모리;
    세탁조내의 수압에 대응하는 수위정보를 수압별로 테이블맵화하여 저장되는 데이터 메모리;
    상기 배수행정 수행시 세탁조 수위의 높이변화에 대응하는 시간변화를 측정하기 위한 카운터; 및
    상기 배수행정시 상기 에이디 컨버터로부터 인지되는 현재의 수압정보에 기초하여 상기 데이터 메모리로부터 현재 수압에 대응하는 수위정보를 패치하고, 상기 카운터를 기동하여 상기 수위정보에 대응하는 세탁조의 수위로부터 상기 수압센서가 검출가능한 최저 수위(소 레벨)까지의 수위변화 시간을 산출하며, 산출결과에 기초하여 세탁조의 최저 수위부터 완전배수까지의 예상배수 시간을 연산하고, 상기 최저 수위검출 시점부터 상기 예상배수 시간이 경과될 경우 배수행정을 종료시키기 위한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터는 시스템의 제어 사이클 신호를 이용한 제어부의 내부 카운팅 회로인 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 메모리로 저장되는 테이블맵 정보는 세탁조의 용량에 따른 제조사의 설정정보인 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 장치.
  4. 전자동세탁기의 배수행정 제어방법에 있어서,
    a) 세탁기의 배수행정에 돌입하는 단계;
    b) 수압센서로부터 현재의 측정수위를 산출하는 단계;
    c) 배수행정에 따른 배수를 이행하고, 배수시간 측정을 위한 카운팅을 수행하는 단계;
    d) 상기 수압센서로부터 세탁조의 최저 수위가 검출되는 지를 판단하고, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출되지 않을 경우 상기 c) 단계로 피드백하며, 판단결과 세탁조의 최저 수위가 검출될 경우, 상기 카운팅 결과에 기초하여 최저 수위 검출시까지의 배수시간을 추출하는 단계;
    e) 세탁조내의 수위 변화량 당 소모시간을 산출하는 단계;
    f) 기 설정된 세탁조내 잔여 수위에 대한 예상 배수시간을 연산하는 단계; 및
    g) 상기 수압센서로부터 검출된 최저 수위로부터 상기 예상 배수시간이 경과될 경우, 상기 배수행정을 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 e) 단계에서 상기 수위 변화량 당 소모시간은 상기 현재 측정수위와 상기 최저 수위의 감산 결과에 대한 상기 배수시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 e) 단계에서 상기 수위 변화량 당 소모시간은 소정 시간단위의 평균치정보인 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 f) 단계에서 상기 예상 배수시간의 연산은 상기 수위 변화량 당 소모시간과 상기 기 설정된 세탁조내 잔여 수위를 승산하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 현재의 측정수위와 세탁조의 최저 수위가 동일할 경우, 상기 예상 배수시간은 임의의 설정치로 대치하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 현재의 측정수위와 세탁조의 최저 수위가 동일할 경우, 상기 예상 배수시간은 전(前) 세탁과정에서 설정되었던 예상 배수시간으로 대치하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 배수제어 방법.
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