KR20090063372A - 세탁기 및 그 수위감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 저수위 구간에서도 수위를 정확하게 감지할 수 있는 세탁기 및 그 수위감지방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 세탁기의 급수 또는 배수 시 제1 수위센서에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하는지 판단하는 단계와, 두 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시키는 단계를 포함한다.

Description

세탁기 및 그 수위감지방법{Washing machine and method for indicating a water level}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저수위 구간에서도 수위를 정확하게 감지할 수 있는 세탁기 및 그 수위감지방법에 관한 것이다.

세탁기(통상, 드럼세탁기)는 세탁수를 담는 드럼형의 수조와 수조의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물이 투입되는 회전드럼을 포함하여 원통형의 회전드럼이 회전할 때 그 내부의 세탁물을 상측으로 끌어올린 후, 낙하시키는 힘에 의해 세탁이 이루어지도록 하는 장치이다.

보통 세탁기에서 사용되는 수위센서는 수조 내부로 공급되는 세탁수의 수위를 감지하는 역할을 수행하는 것으로 수위의 변동에 의한 압력변화에 따라 가변주파수를 갖는 수위감지신호를 출력한다.

수조에 급수가 시작되면 현재 수위의 수압에 따라 코일의 인덕턴스가 변하게 되는데, 수위가 높아져 수압이 높아지면 코일의 인덕턴스(inductance)가 작아지고 반대로 수위가 낮아져 수압이 낮아지면 코일의 인덕턴스는 커진다. 그리하여 수조의 수위가 높아져 수압이 커질수록 주파수(f)는 낮아지며, 수위가 낮아져 수압이 작아지면 주파수(f)는 높아진다.

전술한 바와 같은 수조의 수위 변화에 따른 주파수(f)신호는 마이컴으로 입력되며, 마이컴은 입력받은 주파수(f)신호를 카운트하고 그 카운트 값을 일정주기마다 저장한다. 그리하여 먼저 저장되어 있는 카운트 값과 현재 카운트 값을 비교하여 수조의 수위를 감지하게 된다.

그러나, 종래 세탁기의 수위센서는 기계적 동작에 의하여 반복적으로 구동되기 때문에 내구성이 떨어지며, 수위감지를 하는데 있어서 편차가 큰 문제점이 있었다. 특히, 저수위 구간에서는 수위측정값(카운트 값)이 비선형적으로 증가하여 측정 오차가 커지기 때문에 정확한 수위의 감지가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 건조 기능이 없는 세탁기에 적은 양의 세탁수를 공급하고 히터로 가열하여 탈취 기능을 제공하는 것과 같이 저수위 구간을 응용한 세탁기의 구현이 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 세탁기의 급수 또는 배수 시 제1 수위센서에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하는지 판단하는 단계와, 두 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시키는 단계를 포함한다.

여기서, 제2 수위센서는 목표수위와 근접한 위치에 설치되고, 세탁행정에 따라 복수의 목표수위가 존재하면, 목표수위에 상응하도록 복수 개 설치된다.

또한, 판단단계는 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하고, 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되면, 세탁수위가 목표수위에 도달한 것으로 판단한다.

덧붙여, 판단단계는 제1 수위센서에서 측정한 측정값과 제2 수위센서에서 감 지한 감지신호를 이용하여 제1 수위센서 또는 제2 수위센서의 고장여부를 더 판단한다.

즉, 판단단계는 제1 수위센서에서 측정한 측정값은 목표수위의 오차범위 내에 존재하나 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되지 않으면, 제2 수위센서의 고장으로 판단한다.

또한, 판단단계는 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되나 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하지 않으면, 제1 수위센서의 고장으로 판단한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 세탁수위에 따른 측정값을 출력하는 제1 수위센서와, 목표수위와 근접한 위치에 설치되며, 세탁수위를 감지하여 감지신호를 출력하는 제2 수위센서와, 세탁수위를 이용하여 급수 또는 배수를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 세탁기의 급수 또는 배수 시 제1 수위센서에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시킨다.

여기서, 제어부는 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하고, 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되면, 세탁수위가 목표수위에 도달한 것으로 판단한다.

또한, 제2 수위센서는 세탁수위가 목표수위에 도달하면 전계를 생성하는 전기장식 센서(Electric field sensor)인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 세탁기 및 그 수위감지방법에 따르면, 목표수위와 근접한 위치에 전자기장 센서를 더 설치하여 저수위 구간에서도 정확하게 수위를 감지할 수 있는 장점이 있다.

이로 인해 저수위 구간을 응용하여 다양한 세탁기의 알고리즘을 구현할 수 있는 효과를 창출한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기는 담수를 위한 것으로 본체(10)의 내부에 설치되는 드럼형의 수조(11)와, 수조(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전드럼(12)을 포함한다.

수조(11)는 입구(11b)가 형성된 전면부(11a)가 후면부(11c)보다 높은 위치가 되도록 전체적으로 세탁기의 설치면에 대하여 소정각도(α) 경사를 이루도록 설치되고, 수조(11)의 내부에 설치되는 회전드럼(12)은 수조(11)와 동일한 형태로 입구(12b)가 형성된 전면부(12a)가 그 후면부(12c)보다 높은 위치가 되도록 경사지게 설치된다.

즉, 회전드럼(12)은 입구(12b)가 형성된 전면부(12a)가 전방 상부를 향하는 형태로 그 회전중심선("A")이 세탁기의 설치면에 대하여 소정각도(α) 경사를 이루도록 설치된다. 이때 회전드럼(12)은 그 후면부(12c) 중심에 결합되는 회전축(13)이 수조(11)의 후면 중심부에 회전 가능하게 지지됨으로써 수조(11)의 내부에서 회 전 가능한 상태가 된다.

또, 회전드럼(12)의 둘레에는 다수의 통공(12d)이 형성되고, 회전드럼(12)의 내면에는 회전드럼(12)이 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어지도록 하는 복수의 리프터(14)가 설치된다.

수조(11)의 후면부(11c) 외측에는 세탁, 헹굼 및 탈수동작을 수행하도록 회전드럼(12)과 연결된 회전축(13)을 회전시키는 구동장치로 모터(15)가 설치되고, 수조(11)의 하측 내부에는 수조(11) 내부로 공급된 세탁수를 가열하는 세탁히터(16)가 설치된다.

모터(15)는 수조(11) 후면부(11c)에 고정되는 고정자(15a)와, 이 고정자(15a)의 외곽에 회전 가능한 상태로 배치되는 회전자(15b), 그리고 회전자(15b)와 회전축(13)을 연결하는 회전판(15c)으로 구성된다.

또, 본체(10) 전면부에는 회전드럼(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 회전드럼(12)의 입구(12b) 및 수조(11)의 입구(11b)와 대응하는 위치에 개방된 입구(17b)가 형성되고, 입구(17b)에는 입구(17b)를 개폐하는 도어(17)가 설치된다.

본체(10)의 상부에는 제1 수위센서(31)가 설치된다. 그리고 수조(11)에 있는 세탁수의 압력을 제1 수위센서(31)로 전달하는 압력호스(32)가 수조(11)와 제1 수위센서(31) 사이에 설치된다.

수조(11)의 상부에는 세제를 공급하기 위한 세제공급장치(18)와, 세탁수를 공급하기 위한 급수장치(20)가 설치되며, 수조(11)의 하부에는 수조(11) 내부의 세 탁수를 배수시키기 위한 것으로 배수관(19a), 배수밸브(19b), 배수펌프(19c)를 포함하는 배수장치(19)가 설치된다.

또, 수조(11) 외벽에는 목표수위와 근접한 위치에 제2 수위센서(33)가 설치된다.

세제공급장치(18)는 내부가 다수의 공간으로 구획되어 있으며, 사용자가 각 공간에 세제 및 헹굼제를 투입하기 용이하도록 본체(10)의 전면부 쪽에 설치된다.

급수장치(20)는 냉수 및 온수를 공급하는 냉수 및 온수급수관(21,22) 및 이 냉수 및 온수급수관(21,22)의 급수를 제어하도록 냉수 및 온수급수관(21,22)에 설치되는 급수밸브(23,24)를 구비한다.

이때, 냉수 및 온수급수관(21,22)은 외부로부터 공급되는 물이 세제공급장치(18) 쪽으로 공급될 수 있도록 세제공급장치(18)와 연결된다. 그리고 세제공급장치(18)와 수조(11)사이에는 세제공급장치(18)를 거친 물이 수조(11)로 공급될 수 있도록 별도의 급수관(25)이 설치되고, 급수관(25)의 출구에는 급수노즐(26)이 설치된다. 이는 수조(11)의 내부로 공급되는 물이 세제공급장치(18)를 경유하도록 함으로서 세제공급장치(18) 내부의 세제가 수조(11)로 공급될 수 있도록 한 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 세탁기는 신호입력부(110), 온도감지부(120), 제1 수위센서(31), 제2 수위센서(33), 제어부(130), 구동부(140) 및 표시부(150)를 포함하여 구성된다.

신호입력부(110)는 사용자가 선택하는 세탁코스와 세탁온도, 탈수 RPM, 헹굼 추가 등의 운전정보를 제어부(130)에 입력하며, 온도감지부(120)는 수조(11)에 급 수된 세탁수의 온도를 감지한다.

제1 수위센서(31)는 수조(11)에 급수된 세탁수의 수위를 감지하며, 압력호스(32)를 통하여 수위에 의한 압력을 감지하여 가변주파수를 갖는 측정값을 출력한다.

전술한 제1 수위센서(31)의 수위감지과정을 설명하면, 세탁기의 수조(11)에 세탁수가 공급되면 수조(11)에 세탁수가 차게 된다. 수조(11)에 세탁수가 차게 되면 그 세탁수는 압력호스(32) 내의 공기를 압축하게 되고 그 공기는 다이어프램(미도시)에 압력을 가한다. 다이어프램(Diaphragm)은 공기압 또는 유압을 변위로 변환하는 장치로서 압력이 높아지면 눌러지고 압력이 낮아지면 되돌아가도록 동작한다.

다이어프램이 동작하면 연결되어 있는 페라이트코어(Ferrite core)(미도시)가 이동을 하게 된다. 페라이트코어가 이동을 하게 되면 코일(L)에 가해지는 자기장이 변화를 일으키게 되며, 자기장의 변화는 코일(L)의 인덕턴스를 변화시킨다. 인덕턴스가 변하면 LC 발진회로의 공진주파수가 변화한다. 이런 가변주파수가 제1 수위센서(31)의 측정값이 되어 제어부(130)로 입력되는 것이다.

제2 수위센서(33)는 수조(11) 외벽의 목표수위와 근접한 위치에 설치되어 수조(11)에 급수된 세탁수의 수위를 감지한다. 이때, 세탁행정에 따라 각기 다른 복수의 목표수위가 존재하면, 제2 수위센서(33)는 각기 다른 복수의 목표수위에 상응하도록 복수 개가 설치된다.

제2 수위센서(33)는 전기장식 센서(Electric field sensor)를 예로 들 수 있는데, 전기장식 센서는 하나의 전극은 대전되며 나머지 전극은 접지되는 복수의 전 극을 구비하여 손가락이 두 전극 사이에 접근하면 하나의 전극에서 접지로 전도성의 통로를 제공하여 전계를 형성하는 원리를 이용하여 세탁수위를 감지한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제2 수위센서(33)의 내부에는 복수의 전극이 설치되어 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 전계를 생성하여 감지신호를 제어부(130)로 전달한다.

제어부(130)는 신호입력부(110)로부터 입력된 운전정보에 따라 세탁기를 제어하는 마이컴으로서, 세탁기의 급수 또는 배수 시 제1 수위센서(31)에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서(33)에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하는지 판단하여 두 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시킨다.

보다 구체적으로 설명하면, 제어부(130)는 제1 수위센서(31)에서 감지한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하고 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되면, 세탁수위가 목표수위에 도달한 것으로 판단하여 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시킨다.

한편, 제어부(130)는 제1 수위센서(31)에서 측정한 측정값과 제2 수위센서(33)에서 감지한 감지신호를 이용하여 제1 수위센서(31) 또는 제2 수위센서(33)의 고장여부를 더 판단한다.

상세하게 설명하면, 제1 수위센서(31)에서 감지한 측정값은 목표수위의 오차범위 내에 존재하나 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되지 않으면, 제어부(130)는 제2 수위센서(33)의 고장으로 판단하여 제2 수위센서의 고장메시지가 출력되도록 제어한다.

또한, 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되나, 제1 수위센서(31)에서 감지한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하지 않아 세탁수위를 감지하지 못하면, 제어부(130)는 제1 수위센서(31)의 고장으로 판단하여 표시부(150)에 제1 수위센서의 고장메시지가 표시되도록 제어한다.

구동부(140)는 제어부(130)의 구동제어신호에 따라 모터(15), 세탁히터(16), 배수밸브(19b), 배수펌프(19c), 급수밸브(23,24) 등을 구동시킨다.

표시부(150)는 현재의 운전상태를 표시하며, 제어부(130)에서 제1 수위센서(31) 또는 제2 수위센서(33)가 고장으로 판단되면, 고장메시지를 소정의 화면표시수단으로 표시한다.

이하, 상기와 같이 구성된 세탁기 및 그의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 수위감지과정을 설명하기 위한 제어흐름도로서, 도 4를 참조하면, 회전드럼(12)의 내부에 세탁물을 넣고 사용자가 세탁코스와 세탁온도, 탈수 RPM, 헹굼추가 등의 운전정보를 선택하면, 사용자가 선택한 운전정보가 입력부를 통해 제어부(130)로 입력(400)되며, 입력된 운전정보에 따라 목표수위가 설정된다(410).

다음으로, 제어부(130)는 급수밸브(23,24)를 온시켜 급수관(21,22)을 통해 수조(11) 내부로 세탁수가 급수되도록 한다(420).

급수 시 제어부(130)는 제1 수위센서(31)에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하는지 판단한다(430). 예를 들면, 목표수위에 상응하는 주파수 가 130Hz이고, 오차범위가 ±20Hz이면, 제1 수위센서(31)에서 측정한 주파수(측정값)가 110Hz~150Hz 내에 존재하는지 판단한다. 이러한 제1 수위센서(31)는 보통 기계식 수위센서로 이루어지며, 기계식 수위센서의 특성상 정확한 수위의 감지가 어려우므로 기계식 수위센서에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하는지 판단하여 세탁수위가 목표수위에 근접한지 판단하는 것이다. 여기서, 오차범위는 미리 설정되는 값으로 세탁기의 구조 및 특성에 따라 다르게 설정되는 것이 바람직하다.

제1 수위센서(31)에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하면, 제어부(130)는 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되는지 판단한다(440).

예를 들어 설명하면, 전체 세탁행정에 따른 목표수위가 각각 50mm, 70mm이면, 제2 수위센서(33)는 50mm와 70mm에 근접하게 각각 설치되고, 세탁수위가 50mm에 이르면 제2 수위센서(33)에서 전계가 생성되어 감지신호를 출력함으로써 감지신호가 제어부(130)로 입력될 수 있도록 구성된다. 또한, 다른 세탁행정을 위해 세탁수위가 70mm에 이르면 앞서 설명한 바와 같이 제2 수위센서(33)에서 전계가 생성되어 감지신호를 출력한다.

440단계에서 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되면, 제어부(130)는 급수밸브(23,24)를 오프시켜 급수가 종료되도록 한다(450).

급수동작이 완료된 후에는 제어부(130)의 제어에 따라 모터(15)가 동작하여 회전드럼(12)이 저속으로 회전하면서 선택된 세탁코스에 따라 나머지 행정(세탁, 헹굼, 탈수행정)을 실시한다(460).

430단계에서 제1 수위센서(31)에서 측정한 측정값이 목표수위의 오차범위 내에 존재하지 않으면 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되는지 판단(470)하는데, 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되면, 제어부(130)는 제1 수위센서(31)의 고장으로 판단하여 제1 수위센서(31)의 고장메시지를 표시한다(480). 상기와 같이 제1 수위센서(31)의 고장여부를 표시부(150)에 표시함으로써 사용자에게 수위센서의 고장을 효율적으로 안내하도록 구성된다.

440단계에서 제2 수위센서(33)에서 감지신호가 감지되지 않으면, 제어부(130)는 제2 수위센서(33)의 고장으로 판단하여 제2 수위센서(33)의 고장메시지를 표시한다(490).

한편, 세탁이 종료되면 제어부(130)는 배수밸브(19b)를 열기 위하여 구동부(140)를 구동시킨다. 그러면, 배수밸브(19b)가 열리고 배수가 이루어진다. 배수가 시작되면 제어부(130)는 급수 시와 마찬가지로 제1 수위센서(31)에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서(33)에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하는지 판단하고, 두 세탁수위가 목표수위에 도달하면, 제어부(130)는 배수가 완료되었다고 판단하여 세탁기의 배수를 종료시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 수위감지과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

31...제1 수위센서 33...제2 수위센서

130...제어부 140...구동부

150...표시부

Claims (9)

1. 세탁기의 급수 또는 배수 시 제1 수위센서에서 측정한 세탁수위와 제2 수위센서에서 감지한 세탁수위가 목표수위에 도달하는지 판단하는 단계;

   두 세탁수위가 상기 목표수위에 도달하면, 상기 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시키는 단계를 포함하는 세탁기의 수위감지방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제2 수위센서는,

   상기 목표수위와 근접한 위치에 설치되고,

   세탁행정에 따라 각기 다른 복수의 목표수위가 존재하면, 상기 목표수위에 상응하도록 복수 개 설치되는 세탁기의 수위감지방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 판단단계는,

   상기 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 상기 목표수위의 오차범위 내에 존재하고, 상기 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되면, 상기 세탁수위가 상기 목표수위에 도달한 것으로 판단하는 세탁기의 수위감지방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 판단단계는,

   상기 제1 수위센서에서 측정한 측정값과 상기 제2 수위센서에서 감지한 감지신호를 이용하여 상기 제1 수위센서 또는 상기 제2 수위센서의 고장여부를 더 판단 하는 세탁기의 수위감지방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 판단단계는,

   상기 제1 수위센서에서 측정한 측정값은 상기 목표수위의 오차범위 내에 존재하나 상기 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되지 않으면, 상기 제2 수위센서의 고장으로 판단하는 세탁기의 수위감지방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 판단단계는,

   상기 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되나, 상기 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 상기 목표수위의 오차범위 내에 존재하지 않으면, 상기 제1 수위센서의 고장으로 판단하는 세탁기의 수위감지방법.
7. 세탁수위에 따른 측정값을 출력하는 제1 수위센서;

   목표수위와 근접한 위치에 설치되며, 상기 세탁수위를 감지하여 감지신호를 출력하는 제2 수위센서;

   상기 세탁수위를 이용하여 급수 또는 배수를 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 세탁기의 급수 또는 배수 시 상기 제1 수위센서에서 측정한 세탁수위와 상기 제2 수위센서에서 감지한 세탁수위가 상기 목표수위에 도달하면, 상기 세탁기의 급수 또는 배수를 종료시키는 세탁기.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 제1 수위센서에서 측정한 측정값이 상기 목표수위의 오차범위 내에 존재하고, 상기 제2 수위센서에서 감지신호가 감지되면, 상기 세탁수위가 상기 목표수위에 도달한 것으로 판단하는 세탁기.
9. 제 7항에 있어서, 상기 제2 수위센서는,

   상기 세탁수위가 상기 목표수위에 도달하면, 전계를 생성하는 전기장식 센서(Electric field sensor)인 세탁기.

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