KR20090071719A - 스팀 청소기의 유량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PID 제어를 이용하여 스팀 청소기의 솔레노이드 펌프를 제어함으로써 스팀으로 출력되는 유량을 일정하게 유지할 수 있는 스팀 청소기의 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 물탱크로부터 공급되는 물을 가열하여 스팀으로 변환하는 히터부와, 상기 물탱크와 히터부 사이에 설치되어 상기 물탱크에서 히터부로 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 구비한 스팀 청소기에 있어서, 상기 히터부의 온도를 검출하는 온도 센서; 상기 히터부의 온/오프 제어와 함께, 상기 온도 센서로부터 검출한 온도에 근거하여 상기 히터부의 온도가 미리 설정된 온도를 유지하도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호에 따라 상기 솔레노이드 펌프로 주파수를 가변하여 출력하는 펌프 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 히터부를 통해 발생되는 스팀 발생량을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

스팀 청소기, 스팀량, 제어

Description

스팀 청소기의 유량 제어 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FLUX OF STEAM CLEANER}

본 발명은 스팀 청소기의 유량 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PID 제어를 이용하여 스팀 청소기의 솔레노이드 펌프를 제어함으로써 스팀으로 출력되는 유량을 일정하게 유지할 수 있는 스팀 청소기의 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도 1에 나타낸 바와 같이 스팀 청소기(100)는 청소용 물이 저장된 물탱크로부터 공급되는 물을 가열시켜 스팀으로 변환하는 히터부와, 상기 물탱크와 히터부 사이에 마련되어 물탱크로부터 히터부로 물을 공급하는 물 공급부를 포함하여 이루어진다.

이때 물 공급부로서 정량 펌프가 사용될 수 있으며, 정량 펌프는 솔레노이드 펌프가 채택되어 사용된다.

이러한 종래 기술에 따른 솔레노이드 펌프의 동작을 살펴보면, 교류전원을 정류하여 유도코일에 인가하면, 유도코일 내부의 자속이 교번하면서 압축 스프링에 의하여 지지되는 플러저가 전자기장의 힘과 스프링의 압축력에 의하여 하우징 내에서 왕복운동을 하게 되며, 이에 따라 유체를 배출하는 펌핑 동작을 할 수 있게 된다.

이러한, 솔레노이드 펌프의 유량을 제어하는 방법은 일반적으로 전원의 위상 제어에 따른 솔레노이드 펌프의 토출 유량을 제어하도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 위상 제어에 따른 솔레노이드 펌프의 토출 유량 제어는 다음과 같은 문제점이 있다.

스팀 청소기에 사용되는 솔레노이드 펌프는 매우 소형인 정량 펌프인 관계로 정확한 비율로 토출 유량을 제어하는 것이 어려운 문제점이 있다.

즉 전원의 위상 제어에 따른 플런저의 구동에 따라 토출량이 비례적으로 증가하기 어려우며, 또한 토출량은 압축 스프링과 플런저의 역학적 관계 내지 그 주변과의 마찰 등으로 인한 다양한 변수에 의하여 영향을 받게 된다.

따라서 동일한 제조처에서 생산되는 동일한 사양의 제품인 경우에도 동일한 위상 제어에 따라 동일한 토출량이 발생 된다고 보기 어려워 규격화된 토출량을 제어하는 것이 어렵게 된다.

또한, 위상 제어에 따라 토출량을 비례적으로 증가시키거나 감소시키는 것이 가능하지만 정확한 토출량을 조절하는 것이 어려운 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 PID 제어를 이용하여 스팀 청소기의 솔레노이드 펌프를 제어함으로써 히터부에서 가열되어 스팀으로 출력되는 유량을 일정하게 유지할 수 있는 스팀 청소기의 유량 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 장치는 물탱크로부터 공급되는 물을 가열하여 스팀으로 변환하는 히터부와, 상기 물탱크와 히터부 사이에 설치되어 상기 물탱크에서 히터부로 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 구비한 스팀 청소기에 있어서, 상기 히터부의 온도를 검출하는 온도 센서; 상기 히터부의 온/오프 제어와 함께, 상기 온도 센서로부터 검출한 온도에 근거하여 상기 히터부의 온도가 미리 설정된 온도를 유지하도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호에 따라 상기 솔레노이드 펌프로 주파수를 가변하여 출력하는 펌프 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 PID 계산을 수행하여 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 스팀 청소기의 유량 제어 방법으로서,

a) 히터부의 온도를 검출하는 단계; b) 상기 단계 a)에서 검출한 온도를 미 리 설정된 히터부의 온도와 비교하여 편차를 검출하는 단계; c) 상기 단계 b)에서 검출한 편차에 근거하여 제어량을 산출하는 단계; 및 d) 상기 단계 c)에서 산출된 제어량에 따라 솔레노이드 펌프가 구동되도록 주파수 가변 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단계 c)의 제어량은 PID 계산을 수행하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 히터부를 통해 발생되는 스팀 발생량을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 솔레노이드 펌프의 제조시 발생하는 오차에 상관없이 스팀의 토출량을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 스팀의 토출량을 일정하게 유지함으로써, 사용자의 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 장치는 물을 가열하여 스팀으로 변환하는 히터부(110)와, 히터부(110)로 공급될 물을 저장한 물탱크(120)와, 히터부(110)와 물탱크(1200 사이에 설치되어 물탱크(120)에 저장된 물을 히터부(110)로 공급하는 솔레노이드 펌프(130)와, 솔레노이드 펌프(130)의 동작 제어를 위한 주차수 가변 제어 신호를 출력하는 펌프 구동부(140)와, 히터부(110)의 온(ON)/오프(OFF)와 함께, 히터부(110)의 온도에 따라 솔레노이드 펌프(130)의 동작 제어를 위한 제어 신호를 펌프 구동부(140)로 출력하는 제어부(150)와, 히터부(110)의 온도를 검출하여 제어부(150)로 출력하는 온도 센서(160)를 포함한다.

제어부(150)는 스팀 청소기에 전원이 인가되면 히터부(110)로 전원을 인가하고, 온도 센서(160)로부터 검출된 히터부(110)의 온도 값에 따라 솔레노이드 펌프(130)의 동작 제어를 위해 PID 제어 계산을 수행한 후 결과에 따라 제어 신호를 펌프 구동부(140)로 출력한다.

PID(Proportion Integral Differentiate) 제어는 비례 제어(Kp), 적분 제어(Ki), 미분 제어(Kd)를 나타내는 것으로, 비례 제어(Kp)는 제어하기 위한 목표와 현재의 차이를 산출해서 그 차 값에 비례하게 제어량을 산출하는 것이고, 적분 제어(Ki)는 비례 제어기에 의한 제어로 목표치에 도달하는 것이 적은 제어량에 의해 도달하지 못할 때 편차를 적분해서 제어량에 더하는 것이며, 미분 제어(Kd)는 목표 값 편차의 변화량에 제어 값을 주어서 제어기가 보다 신속하고 유연하게 목표 값에 도달할 수 있도록 한다.

이때 제어량은 솔레노이드 펌프(130)에 의해 공급되는 물량 즉 솔레노이드 펌프의 가동 주파수가 되고, 목표 값은 히터부(110)에 설정된 온도이며, 차 값(편차)은 히터부의 설정 온도 값에서 온도 센서의 검출 온도 값을 뺀 값이 된다.

따라서 제어부(150)가 제어량을 산출하는 경우 미리 설정된 히터부의 설정 온도(기준 온도)와, 온도 센서(160)로부터 검출한 히터부의 검출 온도와의 차이를 이용하여 솔레노이드 펌프(130)의 동작 제어를 위한 주파수를 PID 계산을 이용하여 산출한다.

제어부(150)는 상기 산출된 값에 따라 주파수 가변 제어를 위한 신호를 펌프 구동부(140)로 출력하고, 펌프 구동부(140)는 제어부(150)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 주파수를 가변하여 솔레노이드 펌퍼(130)가 구동되도록 한다.

온도 센서(160)는 바람직하게 온도에 따라 저항값이 가변되는 서미스터로 구현된다.

다음은 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 과정을 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 스팀 청소기로 전원이 인가되면 제어부(150)는 히터부(110)를 온 시키고, 히터부(110)에 물이 공급되도록 솔레노이드 펌프(130)의 구동 신호를 펌프 구동부(140)로 출력하며, 이때 펌프 구동부(140)는 미리 설정된 주파수를 출력하여 솔레노이드 펌프(130)가 동작되도록 한다.

제어부(150)는 스팀량 제어를 위해 온도 센서(160)로부터 히터부(110)의 온도를 검출(S100)하고, 상기 검출한 히터부(100)의 온도를 미리 설정된 히터부(100) 의 설정 온도와 비교하여 편차를 검출(S200)한다.

즉 스팀량 제어를 위해 미리 설정된 히터부(100)의 설정 온도로부터 상기 S100단계에서 검출한 히터부(100)의 현재 온도를 뺀 값을 산출한다.

제어부(150)는 상기 S200단계에서 산출된 편차를 이용하여 PID 계산을 수행함으로써 제어량 즉 솔레노이드 펌프의 구동 주파수를 산출하고,(S300) 상기 산출된 결과에 따라 솔레노이드 펌프(300)의 구동 제어용 주파수 제어 신호를 출력(S400)한다.

즉 상기 S200단계에서 산출된 차 값이 예를 들어 '0' 이면, 제어부(150)는 현재 설정된 솔레노이드 펌프(300)의 구동 주파수가 유지되도록 제어를 수행하고, 상기 S200단계에서 산출된 차 값이 예를 들어 양의 값(설정 온도 > 검출 온도)이면, 솔레노이드 펌프(300)의 구동 주파수가 증가되도록 제어를 수행하며, 상기 S200단계에서 산출된 차 값이 예를 들어 음의 값(설정 온도 < 검출 온도)이면, 솔레노이드 펌프(300)의 구동 주파수가 감소되도록 제어를 수행한다.

상기 가변된 주파수 제어 신호에 따라 솔레노이드 펌프(300)의 동작이 제어되고, 히터부(110)로 공급되는 물의 양을 가변시킴으로써 히터부(110)의 온도를 일정하게 제어할 수 있게 된다.

따라서 히터부(110)가 일정한 온도를 유지하여 발생되는 스팀량이 일정하게 제어된다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였 다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

도 1 은 일반적인 스팀 청소기를 나타낸 측면도.

도 2 는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 3 은 본 발명에 따른 스팀 청소기의 유량 제어 방법을 나타낸 흐름도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호)

100: 스팀 청소기 110: 히터부

120: 물탱크 130: 솔레노이드 펌프

140: 펌프 구동부 150: 제어부

160: 온도 센서

Claims (4)

1. 물탱크로부터 공급되는 물을 가열하여 스팀으로 변환하는 히터부와, 상기 물탱크와 히터부 사이에 설치되어 상기 물탱크에서 히터부로 물을 공급하는 솔레노이드 펌프를 구비한 스팀 청소기에 있어서,

   상기 히터부의 온도를 검출하는 온도 센서;

   상기 히터부의 온/오프 제어와 함께, 상기 온도 센서로부터 검출한 온도에 근거하여 상기 히터부의 온도가 미리 설정된 온도를 유지하도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 및

   상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호에 따라 상기 솔레노이드 펌프로 주파수를 가변하여 출력하는 펌프 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 유량 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 PID 계산을 수행하여 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 유량 제어 장치.
3. 스팀 청소기의 유량 제어 방법으로서,

   a) 히터부의 온도를 검출하는 단계;

   b) 상기 단계 a)에서 검출한 온도를 미리 설정된 히터부의 온도와 비교하여 편차를 검출하는 단계;

   c) 상기 단계 b)에서 검출한 편차에 근거하여 제어량을 산출하는 단계; 및

   d) 상기 단계 c)에서 산출된 제어량에 따라 솔레노이드 펌프가 구동되도록 주파수 가변 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 유량 제어 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 단계 c)의 제어량은 PID 계산을 수행하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 유량 제어 방법.

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