KR20150060067A - 세탁기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세탁기는 케이싱; 및 상기 케이싱이 일정 각도 이상의 기울임 또는 상기 케이싱에 유발되는 일정 수준 이상의 진동을 감지하는 상태감지부를 포함하고, 상기 상태감지부는 상기 기울임 또는 상기 진동에 따라 이동되는 스위칭 도전체; 접점 전극; 및 상기 스위칭 도전체의 이동을 안내하되, 상기 스위칭 도전체가 상기 접점 전극과 접촉될 시, 상기 스위칭 도전체를 통해 상기 점점 전극과 통전되는 안내 전극을 포함한다.

Description

세탁기{Washing machine}
본 발명은 세탁기에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 배치되어 세탁수를 수용하는 저수조와, 상기 저수조 내에 회전 가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 세탁조와, 상기 세탁조를 회전시키는 구동부를 포함한다.
세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 운전 중에 내조가 회전되는데, 이러한 과정 중에 진동이 발생되지 않도록, 세탁기는 수평이 맞춰진 상태로 설치된다. 그런데, 세탁기의 운전 중에 외력에 의해 기울어 지거나 전복되는 경우, 잘못된 설치로 인해 케이싱이 기울어진 상태로 운전되는 경우, 또는 세탁물이 고르게 분산되지 못한 상태로 운전됨으로써 심한 진동이 유발되는 경우 등의 불균형 운전 상태에서 운전될 시, 장치의 파손을 방지하고 안전사고를 예방하는 차원에서 강제로 운전을 중지시키 필요가 있다. 따라서, 상기와 같은 불균형 운전 상태를 정확하게 감지할 수 있는 방안을 강구할 필요가 있다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 케이싱의 전복, 기울어짐 또는 진동 등으로 인한 불균형 운전 상태를 감지할 수 있는 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 세탁기는 케이싱; 및 상기 케이싱이 일정 각도 이상의 기울임 또는 상기 케이싱에 유발되는 일정 수준 이상의 진동을 감지하는 상태감지부를 포함하고, 상기 상태감지부는 상기 기울임 또는 상기 진동에 따라 이동되는 스위칭 도전체; 접점 전극; 및 상기 스위칭 도전체의 이동을 안내하되, 상기 스위칭 도전체가 상기 접점 전극과 접촉될 시, 상기 스위칭 도전체를 통해 상기 점점 전극과 통전되는 안내 전극을 포함한다.
본 발명의 세탁기는 세탁기의 전복이나 과도 진동과 같은 이상상태를 감지할 수 있으며, 따라서, 제품의 파손을 방지하고 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 세탁기는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 바탕으로 한 미세요소들이 집적된 감지장치를 통해 보다 정확하게 세탁기의 기울임 또는 과도한 진동을 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 도시한 단면도이다.
도 2는 수위감지부를 도시한 것이다.
도 3은 수위감지부의 작동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 5는 상태감지부를 정면에서 바라본 도면이다.
도 6a는 도 5를 수직으로 절개한 단면도이다.
도 6b는 상태감지부가 기울어진 상태를 도시한 것이다.
도 7의 (a)은 정상상태에서 신호처리부의 출력신호를 도시한 것이고, 도 7의 (b)는 전복상태에서 신호처리부의 출력신호를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 도시한 단면도이다. 도 2는 수위감지부를 도시한 것이다. 도 3은 수위감지부의 작동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 세탁기(1)는 케이싱(C)과, 케이싱(C) 내에 구비되어 세탁수를 수용하는 저수조(4)와, 저수조(4) 내에 회전 가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 세탁조(6)와, 세탁조(6)를 회전시키는 구동부(8)를 포함할 수 있다.
케이싱(C)은 그 내측으로 저수조(4), 세탁조(6), 구동부(8) 등의 세탁기(1)를 구성하는 각종 부품들이 수용될 수 있는 공간을 제공하는 것이다. 케이싱(C)은 상측이 개구된 캐비닛(2)과, 캐비닛(2)을 지지하는 베이스(5)와, 캐비닛(2)의 상측에 결합되고, 대략 중앙부에 포가 투입될 수 있도록 투입구가 형성된 탑커버(3)를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
탑커버(3)에는 투입구를 여닫는 도어가 구비될 수 있다. 또한, 탑커버(3)에는 세탁기(1)의 작동상태를 표시하고, 세탁기(1)의 작동을 위한 각종 제어명령을 사용자로부터 입력받을 수 있는 인터페이스를 제공하는 컨트롤패널(7)이 구비될 수 있다.
저수조(4)는 케이싱(C) 내에 매달린다. 지지로드(15)의 일단이 탑커버(3)에 선회 가능하게 연결되고, 타단은 저수조(4)의 하부와 서스펜션(14)에 의해 연결될 수 있다. 저수조(4)의 진동이 서스펜션(14)에 의해 완충된다.
세탁조(6)의 바닥에는 펄세이터(9)가 회전 가능하게 구비될 수 있다. 펄세이터(9)는 구동부(8)에 의해 회전되며, 클러치(미도시)의 적절한 동작에 따라 펄세이터(9)만 회전되거나, 펄세이터(9)와 세탁조(6)가 일체로 회전될 수 있다. 세탁조(6)에는 저수조(4)와의 사이에 세탁수가 유동될 수 있도록, 다수의 통공(미도시)이 형성된다.
세탁기(1)는 수도꼭지 등의 외부수원과 연결되어 저수조(4) 및/또는 세탁조(6)내로 물을 급수하는 급수유로(11), 급수유로(11)를 단속하는 급수밸브(12)를 포함할 수 있다. 급수밸브(12) 개방시, 급수유로(11)를 통해 급수된 세탁수는 세제가 수용되는 세제박스(32)를 경유하여 저수조(4) 내로 공급될 수 있다.
또한, 세탁기(1)는 저수조(4) 내의 세탁수를 배수시키는 배수유로(21), 배수유로(21)를 단속하는 배수밸브(22) 및/또는 배수유로(21)를 통해 배수되는 세탁수를 세탁기(1) 외부로 펌핑하는 배수펌프(24)를 포함할 수 있다.
압력전달관(41)은 저수조(4)와 연통되고, 타단은 감지장치(100)와 연통된다. 저수조(4)의 수위 변화에 따라 압력전달관(41) 내의 공압이 변화되며, 이러한 공압변화는 감지장치(100)로 전달된다.
감지장치(100)는 압력전달관(41)을 통해 전해지는 공압변화를 바탕으로 수위를 감지하는 수위감지부(50)를 포함할 수 있다. 감지장치(100)는 수위감지부(50)가 수용되는 공간을 형성하는 하우징(73)과, 압력전달관(41)과 연결됨으로써, 하우징(73) 내부와 압력전달관(41)을 연통시키는 연결관(74)을 포함할 수 있다. 또한, 감지장치(100)는 후술하는 상태감지부(60)와 온도감지부(71)를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 수위감지부(50), 상태감지부(60), 온도감지부(71) 등은 미세전자기계시스템(MEMS: Micro Electro Mechanical System) 기술을 바탕으로 한 것들로, 공통의 회로기판 상에 센서(sensor), 엑츄에이터(actuator), 컨버터(converter), IC 직접회로, 메모리 셀(memory cells) 등의 미세 요소(micro element)가 집적된 형태로 구현될 수 있다.
감지장치(100)는 수위감지부(50)가 실장된 제 1 회로기판(B1)과 전기적으로 연결되어 전원의 공급 및/또는 신호의 입력과 출력이 이루어지는 단자부(75)를 포함할 수 있다. 케이싱(C) 내에 감지장치(100)를 고정시키기 위한 브래킷(76)이 구비될 수 있다.
수위감지부(50)는 압력전달관(41)을 통해 전해진 공압에 따라 변형되는 전자기적 다이어프램(Electromagnetic diaphragm, 510)과, 다이어프램(510)과 소정의 간격을 두고 배치된 도전판(conductive plate, 530)을 포함할 수 있다. 다이어프램(510)과 도전판(530)은 제 1 회로기판(B1)에 실장될 수 있다.
다이어프램(510)은 변형가능한 재질로 이루어져, 도전판(530)과 대향하는 표면이 도전성(conductive) 물질로 코팅될 수 있으며, 다르게는, 그 자체로 실리콘(silicon)과 같은 유연하면서도 도전성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 이하, 다이어프램(510)은 실리콘 재질로 형성되는 것을 예로든다.
압력전달관(41)을 통해 전해진 공압에 의해 다이어프램(510)이 변형됨으로써, 다이어프램(510)과 도전판(530) 사이의 간격(d)이 가변된다. 따라서, 다이어프램(510)과 도전판(530) 사이의 정전용량(capacitance)이 변한다. 압력전달관(41)을 통해 전해지는 공압은 급수 또는 배수로 인한 저수조(4) 내의 수위변동에 따라 달라지는 것은 물론이고, 세탁조(6) 또는 펄세이터(9)의 회전에 의한 세탁수의 유동에 따라서도 달라질 수 있다. 따라서, 후자의 경우, 수위감지부(50)는 일종의 진동감지센서로서도 이용될 수 있다.
제 1 회로기판(B1)에는 다이어프램(510)과 제 1 회로기판(B1) 사이의 공간을 외기와 연통시키는 연통홀(P)이 형성될 수 있으며, 이 경우, 다이어프램(510)의 변형에도 불구하고 상기 공간은 일정한 압력으로 유지될 수 있다.
도 5는 상태감지부(60)를 정면에서 바라본 도면이다. 도 6a는 도 5를 수직으로 절개한 단면도이다. 도 6b는 상태감지부(60)가 기울어진 상태를 도시한 것이다. 도 5, 도 6a, 및 도 6b를 참조하면, 상태감지부(60)는 케이싱(C)의 일정 각도 이상의 기울임 또는 케이싱(C)에 유발되는 일정 수준 이상의 진동을 감지한다. 케이싱(C)의 기울임은, 외력에 의한 전복, 케이싱(C) 등의 파손이나 변형 등에 의해 발생할 수 있다. 케이싱(C)의 진동은, 주로 포가 고르게 분산되지 못한 채로 세탁조(6) 또는 펄세이터(9)가 회전됨으로써 유발되는 편심 회전, 저수조(4)에 의한 타격 등에 의해 발생된다.
상태감지부(60)는 케이싱(C)의 기울임 또는 케이싱(C)에 유발되는 진동에 따라 이동되는 스위칭 도전체(switching condutive element, 630)와, 접점 전극(610)과, 스위칭 도전체(630)의 이동을 안내하되, 스위칭 도전체(630)가 접점 전극(610)과 접촉될 시, 스위칭 도전체(630)를 통해 접전 전극(610)과 통전되는 안내 전극(620)을 포함한다.
스위칭 도전체(630)의 변위는, 수평(H)에 대해 케이싱(C)이 기울어진 각도(θ)가 수평(H)에 대해 60 내지 70도 일 때, 접점 전극(610)과 접촉될 수 있는 정도인 것이 바람직하다. 진동측면에서는, 3G 이상의 진동이 유발되는 경우, 스위칭 도전체(630)와 접점 전극(610) 간의 접촉이 이루어지는 것이 바람직하다.
스위칭 도전체(630)는 구형으로 형성될 수 있으며, 여기서, 구형은 스위칭 도전체(630) 내부가 소정의 재질로 채워진 경우 뿐만 아니라, 내부에 동공(cavity)을 갖는 구각(spherical shell)인 경우도 포함한다. 스위칭 도전체(630)는 스테인레스 강(stainless steel) 재질로 이루어질 수 있으며, 접점 전극(610)과 접촉되는 스위칭 도전체(630)의 외주면은 전도성 향상을 위해 금으로 도금될 수 있다.
안내 전극(620)은, 스위칭 도전체(630)와의 접촉을 유지된 상태로 스위칭 도전체(630)를 지지한다. 케이싱(C)이 수평하게 배치된 상태에서, 스위칭 도전체(630)는 접점 전극(610)과 이격된 상태로 안내 전극(620)에 의해 지지되고(도 6a 참조), 케이싱(C)이 일정한 각도 이상으로 기울거나, 케이싱(C)에 유발되는 진동이 일정 수준 이상인 경우에는, 안내 전극(620)을 따라 이동되어 접점 전극(610)과 접점될 수 있다(도 6b 참조).
안내 전극(620)은 임의로 취한 수평 단면이 환형을 이루도록 형성될 수 있다. 특히, 이러한 환형 단면의 내둘레는 원형을 이루는 형태일 수 있으며, 상기 원형의 지름은 정상상태에서 스위칭 도전체(630)가 위치되는 하단부로 갈수록 크기가 줄어들 수 있다. 안내 전극(620)은 상기 하단부에 통공(621)이 형성될 수 있으며, 통공(621)의 지름은 스위칭 도전체(630)의 지름보다는 작아, 통공(621)을 통해 스위칭 도전체(630)가 빠져나오지는 못한다.
신호처리부(72)는 수위감지부(50)의 정전용량 변화를 신호로 출력한다. 이렇게 출력되는 신호는 저수조(4) 내의 수위 변동을 반영하는 바, 이하 '수위변동신호'라고 정의한다. 신호처리부(72)는 CDC 컨버터(capacitance-to digital converter)를 포함할 수 있다. CDC 컨버터는 수위감지부(50)로부터 입력되는 전압값에 따라 구동될 수 있다. 스위칭 도전체(630)의 이동에 의해, 접점 전극(610)과 안내 전극(620)이 통전되는 경우, 신호처리부(72)는 상태감지신호를 출력할 수 있다. 상태감지신호는 상기 CDC 컨버터의 회로의 단락(short)에 의한 펄스(pulse) 형태의 트리거(trigger) 신호일 수 있다.
신호처리부(72)는 MEMS를 기반으로 한 것으로 온도에 민감한 미세요소들로 구성될 수 있으며, 특히, CDC 컨버터는 온도에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 외기의 온도에 따른 영향을 반영한 보상과정을 거쳐 수위변동신호를 생성하는 것이 바람직하다. 이러한 취지에서, 제 1 회로기판(B1)에는 외기의 온도를 감지하는 온도감지부(71)가 실장될 수 있다. 온도감지부(71)는 외기의 온도에 따라 온도감지신호를 출력하고, 상기 온도감지신호는 신호처리부(72)로 입력된다.
도 7의 (a)은 정상상태에서 신호처리부의 출력신호를 도시한 것이고, 도 7의 (b)는 전복상태에서 신호처리부의 출력신호를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 신호처리부(72)는 공통의 출력라인(output line)을 통해 수위변동신호와 트리거신호를 출력할 수 있다. 세탁기(1)가 진동이 일정 수준 내에서 운전되는 상태(이하, 정상상태라고 함.)에서는, 상태감지부(60)의 스위칭 도전체(630)가 접전 전극(610)과 접촉되지 않기 때문에, 신호처리부(72)는 수위감지부(50)의 정전용량 변화에 따른 수위변동신호만을 출력한다. 그러다가, 전복이나 과도 진동 발생에 따라 스위칭 도전체(630)와 접점 전극(610) 간의 접촉이 이루어지면, 트리거신호를 출력한다.
상기 공통의 출력라인은 제어부(90)와 전기적으로 연결되며,제어부(90)는 트리거신호 수신 시, 구동부(8)의 작동이 중단되도록 제어할 수 있다. 도 7은 세탁, 1차 헹굼(헹굼 1), 2차 헹굼(헹굼 2)가 차례로 수행되는 예에서, 정상상태(a)와 전복상태(b)에서 공통의 출력라인을 통해 출력되는 신호를 도시하고 있다. 도면에서 보이는 바와 같이, 정상상태(a)의 경우는, 일정한 범위 내에서 진동하는 수위변동신호(S(1), S(2), S(3))가 출력되나, 전복상태(b)의 경우는 2차 헹굼 과정에서 발생한 전복으로 인해 트리거 신호(T)가 출력됨을 알 수 있다.
제어부(90)는 제 2 회로기판(B2)에 실장될 수 있으며(도 4 참조), 구동부(8) 뿐만 아니라, 급수밸브(12), 배수밸브(22), 배수펌프(24) 등의 각종 구성들에 대한 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 특히, 제 1 회로기판(B1)이 제 2 회로기판(B2)과 별개로 구비되는 구조는, 감지장치(100)와 제어부(90)가 물리적으로 상호 독립적이기 때문에, 감지장치(100)의 설치가 제어부(90)의 위치에 의해 제약되지 않고 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 케이싱; 및
    상기 케이싱이 일정 각도 이상의 기울임 또는 상기 케이싱에 유발되는 일정 수준 이상의 진동을 감지하는 상태감지부를 포함하고,
    상기 상태감지부는,
    상기 기울임 또는 상기 진동에 따라 이동되는 스위칭 도전체;
    접점 전극; 및
    상기 스위칭 도전체의 이동을 안내하되, 상기 스위칭 도전체가 상기 접점 전극과 접촉될 시, 상기 스위칭 도전체를 통해 상기 점점 전극과 통전되는 안내 전극을 포함하는 세탁기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내 전극은,
    상기 스위칭 도전체와의 접촉을 유지된 상태로 상기 스위칭 도전체를 지지하되, 상기 케이싱이 수평하게 배치된 상태에서는, 상기 접점 전극과 이격된 상태로 상기 스위칭 도전체가 지지되고, 상기 기울임 또는 상기 진동에 따른 상기 스위칭 도전체의 이동시에는, 상기 스위칭 도전체가 상기 접점 전극과 접점되도록 안내하는 세탁기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 도전체는 구형으로 형성된 세탁기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 도전체는,
    스테인레스 강(stainless steel) 재질로 이루어지되, 상기 접점 전극과 접촉되는 외주면은 금으로 도금된 세탁기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱 내에 배치되고, 세탁수가 담기는 저수조;
    상기 저수조 내의 수위에 따라 정전용량이 가변되는 수위감지부; 및
    상기 정전용량의 변화에 따라 수위변동신호를 출력하는 신호처리부를 더 포함하고,
    상기 신호처리부는,
    상기 안내 전극과 상기 접점 전극이 통전될 시 소정의 상태감지신호를 출력하는 세탁기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수위변동신호와 상기 상태감지신호는 공통의 출력라인을 통해 출력되는 세탁기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상태감지신호는 펄스형태의 트리거 신호인 세탁기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저수조 내에 회전 가능하게 배치되어 세탁물을 수용하는 세탁조;
    상기 세탁조를 회전시키는 구동부; 및
    상기 트리거 신호에 따라 상기 구동부의 구동이 중단되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 세탁기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수위감지부와 상기 상태감지부가 실장되는 제 1 회로기판; 및
    상기 제어부가 실장되는 제 2 회로기판을 포함하는 세탁기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 회로기판에 실장되어, 외기 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하고,
    상기 온도감지부는,
    감지된 온도에 따라 소정의 온도감지신호를 상기 신호처리부로 출력하는 세탁기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 도전체는,
    상기 케이싱이 수평에 대해 60 내지 70도로 기울어진 경우에 상기 접점 전극과 접촉되는 세탁기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 도전체는,
    상기 케이싱에 유발된 진동이 3G 이상인 경우에 상기 접점 전극과 접촉되는 세탁기.
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