KR20190110975A - Ultrasonic cleaning station using dual frequency - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an ultrasonic cleaning device using dual frequencies. According to an embodiment of the present invention, the ultrasonic cleaning device using dual frequencies comprises: a frequency generation unit configured to generate an oscillation frequency in a sine wave shape oscillating transducers; a first transducer configured to receive the oscillation frequency to generate an ultrasonic wave having a first frequency; a second transducer configured to receive the oscillation frequency to generate an ultrasonic wave having a second frequency; an output value measurement unit configured to measure an output vale of an ultrasonic wave generated from the first transducer and the second transducer; and a control unit configured to determine the oscillation frequency output from the frequency generation unit within a preset range based on a reference band for the output value of the ultrasonic wave generated from the first transducer and the second transducer to have the maximum value.

Description

듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치{ULTRASONIC CLEANING STATION USING DUAL FREQUENCY}Ultrasonic cleaning device using dual frequency {ULTRASONIC CLEANING STATION USING DUAL FREQUENCY}

본 발명은 초음파 세척 장치에 관한 것으로, 세척 성능을 유지하면서도 서로 다른 2개의 주파수를 이용하여 피세척물을 세척할 수 있는 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus, and more particularly, to an ultrasonic cleaning apparatus using dual frequencies capable of cleaning an object to be cleaned using two different frequencies while maintaining cleaning performance.

초음파(Ultrasonics wave)는 소리의 일종으로 고주파 진동 에너지의 형태를 띈다. 구체적으로, 초음파는 사람이 들을 수 있는 가청 주파수 16Hz ~ 20kHz의 범위를 초과하는 주파수를 갖은 음파를 의미한다.Ultrasonics wave is a kind of sound that takes the form of high frequency vibration energy. Specifically, the ultrasonic wave refers to sound waves having a frequency exceeding the range of audible frequency 16 Hz to 20 kHz that can be heard by a human.

이러한 초음파를 수중에서 발생시키면, 음파의 진동에 의해 미세 기포가 생성되었다가 소멸되는 현상이 발생하는데 이를 캐비테이션(Cavitation)이라 한다. When the ultrasonic wave is generated in water, a phenomenon occurs in which fine bubbles are generated and extinguished by the vibration of sound waves, which is called cavitation.

캐비테이션 현상의 의해 미세기포가 생성소멸을 반복할 때, 매우 큰 압력과 고온이 동반되는바, 수중에 피세척물이 담겨있는 상태라면 상기 고온고압에 의해 피세척물 표면에 부착된 오염물을 제거할 수 있게 된다.When microbubbles are repeatedly generated and destroyed by cavitation, very high pressure and high temperature are accompanied. If the cleansing material is contained in water, the contaminants attached to the surface of the cleansing object may be removed by the high temperature and high pressure. It becomes possible.

이와 같은 원리를 이용하여 오염물을 세척하는 장치가 초음파 세척기이다.An apparatus for cleaning contaminants using this principle is an ultrasonic cleaner.

사용자의 세척 요구에 맞는 효율적인 세척을 위해서는 캐비테이션에 영향을 미치는 제반 특성을 고려해야 하는데, 그 중 하나가 세척액에 인가되는 초음파의 주파수이다.Efficient cleaning to meet the user's cleaning needs has to take into account various characteristics affecting cavitation, one of which is the frequency of ultrasonic waves applied to the cleaning liquid.

세척액에 인가되는 초음파의 주파수를 높일수록 초음파의 직진성이 커져 침투력이 증가하나, 발생되는 기포의 크기가 미세해지므로 캐비테이션의 강도가 약해지게 된다. 따라서, 미세한 형상을 가지며 정밀 세척을 요구하는 피세척물의 경우 고주파를 이용하는 것이 세척 효율을 높이는데 유리하다.Increasing the frequency of the ultrasonic wave applied to the cleaning liquid increases the straightness of the ultrasonic wave to increase the penetration force, but because the size of the generated bubbles becomes fine, the strength of the cavitation is weakened. Therefore, the use of high frequency in the case of a to-be-cleaned object having a fine shape and requiring precise cleaning is advantageous to increase the cleaning efficiency.

반면, 세척액에 인가되는 초음파의 주파수를 낮출수록 발생되는 기포의 크기가 커져 캐비테이션 강도가 강해지게 되나 침투력이 약해져 초음파가 도달하지 않는 사각 영역이 존재하게 된다는 문제가 발생한다.On the other hand, the lower the frequency of the ultrasonic wave applied to the cleaning solution, the larger the size of the bubbles generated, the stronger the cavitation strength, but the weaker the penetration force, there is a problem that there is a rectangular area that does not reach the ultrasonic wave.

상술한 고주파와 저주파의 단점을 상호 보완하고 세척 효율을 극대화하기 위해 복수의 주파수를 이용하는 다주파식 초음파 세척기가 이용되고 있다. 다주파 방식의 초음파 세척기는 서로 다른 주파수를 발생시키는 진동자를 이용하여 하나의 주파수만을 이용했을 때 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 형태의 초음파 세척기이다.In order to supplement the above-mentioned shortcomings of the high frequency and the low frequency and maximize the washing efficiency, a multi-frequency ultrasonic cleaner using a plurality of frequencies is used. Multi-frequency ultrasonic cleaner is a type of ultrasonic cleaner that can solve the problem that occurs when using only one frequency by using a vibrator generating different frequencies.

그러나, 다주파 방식을 채택하게 되면 불가피하게 단일 주파수의 출력이 저하되어 단주파를 이용할 때보다 세척효율이 떨어질 수 있게 된다는 문제점이 발생하게 된다.However, when the multi-frequency method is adopted, a problem arises in that the output of a single frequency is inevitably lowered and the washing efficiency may be lowered than when using a single frequency.

예를 들어, 한정된 크기의 세척 수조에 10개의 진동자를 배치할 수 있는 경우 28kHz의 단일 주파수를 이용하면 10개 모두 28kKz의 주파수를 발생하는 진동자를 배치할 수 있게 된다.For example, if 10 vibrators can be placed in a finite washing tank, a single frequency of 28 kHz allows all 10 to generate vibrators generating a frequency of 28 kKz.

반면, 28kHz와 40kHz를 이용하는 다주파 방식으로 초음파 세척기를 구현하면 28kHz를 발생시키는 진동자 5개, 40kHz를 발생시키는 진동자 5개를 부착하게 되는바 단일 주파수를 사용할 때 보다 특정 주파수를 발생시키는 진동자의 개수가 줄어들게 된다.On the other hand, when the ultrasonic cleaner is implemented in a multi-frequency method using 28 kHz and 40 kHz, five vibrators generating 28 kHz and five vibrators generating 40 kHz are attached. The number of vibrators generating a specific frequency more than a single frequency is used. Will be reduced.

따라서, 각 주파수별 출력이 단일 주파수 방식을 채택하는 경우 대비 낮아지게 되는 문제점이 있었다.Therefore, there is a problem that the output for each frequency is lower than the case of adopting a single frequency method.

이에, 다중 주파수를 이용하면서도 출력 저하 문제를 해결할 수 있는 듀얼 주파수 방식의 초음파 세척기에 대한 필요성이 대두되었다.Therefore, there is a need for a dual frequency type ultrasonic cleaner capable of solving the power degradation problem while using multiple frequencies.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 출력 저하 문제를 해소할 수 있는 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention to provide an ultrasonic cleaning apparatus using a dual frequency that can solve the problem of output degradation.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세척 장치는, 트랜스듀서를 발진시키는 정현파 형태의 발진용 주파수를 생성하는 주파수 발생부, 상기 발진용 주파수를 수신하여 제1 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 제1 트랜스듀서, 상기 발진용 주파수를 수신하여 제2 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 제2 트랜스듀서, 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생하는 초음파의 출력값을 측정하는 출력값 측정부 및 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생하는 초음파의 출력값이 최대값을 가지도록 상기 주파수 발생부에서 출력되는 발진용 주파수를 기준 대역을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 결정하는 제어부를 포함한다.Ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a frequency generator for generating a sine wave oscillation frequency for oscillating the transducer, having the first frequency by receiving the oscillation frequency A first transducer for generating ultrasonic waves, a second transducer for generating an ultrasonic wave having a second frequency by receiving the oscillation frequency for measuring the output value of the ultrasonic waves generated by the first transducer and the second transducer The oscillation frequency output from the frequency generator is determined within a preset range based on a reference band so that an output value measuring unit and the output values of ultrasonic waves generated by the first transducer and the second transducer have a maximum value. It includes a control unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 제1 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수와 상기 제2 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수 각각을 결정할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention may determine each of the oscillation frequency at which the output value of the first transducer is maximum and the oscillation frequency at which the output value of the second transducer is maximum.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 주파수 발생부가 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 발진용 주파수를 가변하도록 제어하여, 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생되는 초음파의 출력값이 최대인 각각의 발진용 주파수를 구동 주파수로 결정할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention, by controlling the frequency generator to vary the oscillation frequency within a preset range based on the reference band frequency, ultrasonic waves generated in the first transducer and the second transducer The oscillation frequency at which the output value of max is max can be determined as the driving frequency.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 초음파 세척기 구동 초기 기준 대역 주파수가 발진용 주파수로 인가되도록 하고, 기 설정된 범위내에서 기 설정된 간격으로 발진용 주파수를 높이거나 낮춰지도록 상기 주파수 발생부를 제어할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention may control the frequency generator to increase or decrease the oscillation frequency at a predetermined interval within the preset range so that the ultrasonic cleaner driving initial reference band frequency is applied as the oscillation frequency. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 초음파 세척기 구동 초기 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 최저 주파수가 발진용 주파수로 인가되도록 하고, 상기 기 설정된 범위 내에서 최고 주파수에 도달할 때까지 기 설정된 간격으로 발진용 주파수를 높이도록 상기 주파수 발생부를 제어할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention allows the lowest frequency to be applied as the oscillation frequency within a preset range based on the initial reference band frequency of the ultrasonic cleaner driving, and reaches the highest frequency within the preset range. The frequency generator may be controlled to increase the frequency for oscillation at preset intervals.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 제어부는, 세정조 내 환경 변화가 감지되면, 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서의 초음파 출력값이 최대가 되는 각각의 발진용 주파수를 재탐색할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention, when the control unit detects a change in the environment in the cleaning tank, rescan each oscillation frequency for each of the ultrasonic output values of the first transducer and the second transducer to the maximum can do.

상술한 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치에 따르면, 세척조 내부 환경에 따라 변화하는 압전 소자의 공진 주파수와 동일한 발진용 주파수를 인가할 수 있게 되는바 트랜스듀서가 출력하는 초음파의 출력값을 극대화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.According to the ultrasonic cleaning apparatus using the dual frequency described above, it is possible to apply the same oscillation frequency as the resonance frequency of the piezoelectric element, which changes according to the internal environment of the cleaning tank, so that the output value of the ultrasonic wave output from the transducer can be maximized. Can be achieved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 발진용 주파수 탐색이 이루어지는 시기를 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다1 is a block diagram illustrating an ultrasonic cleaner using a dual frequency according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a control method of the ultrasonic cleaning apparatus using the dual frequency according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control method of the ultrasonic cleaning apparatus using the dual frequency according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of determining when an oscillation frequency search is performed according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In addition, the singular forms in the present specification may also include the plural forms unless specifically stated in the text. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척기(100)를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an ultrasonic cleaner 100 using dual frequencies according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 초음파 세척기(100)는 주파수 발생부(110), 제1 트랜스듀서(130), 제2 트랜스듀서(150), 출력값 측정부(170) 및 제어부(190)를 포함한다.The ultrasonic cleaner 100 shown in FIG. 1 includes a frequency generator 110, a first transducer 130, a second transducer 150, an output value measurer 170, and a controller 190.

도 1에는 본 발명의 실시예와 관련있는 구성요소들만이 도시되어 있는바 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소가 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.1 shows only the components related to the embodiment of the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may include other general-purpose components in addition to the components shown in FIG. Able to know.

주파수 발생부(110)는 트랜스듀서를 발진시키는 정현파 형태의 발진용 주파수를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 발생부(110)는 기 설정된 범위 내에서 주파수를 조정하여 트랜스 듀서 발진용 주파수를 발생시킬 수 있다. 여기에서, 발진용 주파수는 정현파 형태의 전압 또는 전류일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 발생부(110)는 발진용 주파수를 가변할 수 있는 VCO 발진회로를 포함할 수 있다.The frequency generator 110 generates a sine wave oscillation frequency for oscillating the transducer. The frequency generator 110 according to an embodiment of the present invention may generate a transducer oscillation frequency by adjusting a frequency within a preset range. Here, the oscillation frequency may be a voltage or a current in the form of a sine wave. To this end, the frequency generator 110 according to an embodiment of the present invention may include a VCO oscillation circuit that can vary the oscillation frequency.

트랜스듀서에서 발생되는 초음파 출력값은 트랜스듀서에 인가되는 발진용 초음파가 트랜스듀서에 포함된 압전 소자 고유의 공진 주파수와 일치할 때 최대값을 가지게 된다.The ultrasonic output value generated by the transducer has a maximum value when the oscillating ultrasonic wave applied to the transducer matches the resonance frequency inherent to the piezoelectric element included in the transducer.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 발생부(110)는 트랜스듀서에 포함된 압전 소자의 공진 주파수와 일치하는 발진용 주파수를 출력하도록 제어된다.Thus, the frequency generator 110 according to an embodiment of the present invention is controlled to output an oscillation frequency corresponding to the resonance frequency of the piezoelectric element included in the transducer.

주파수 발생부(110)가 트랜스듀서에 포함된 압전 소자의 공진 주파수의 일치하는 발진용 주파수를 발생시키는 구체적인 방법은 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.A detailed method of generating the frequency for the oscillation coinciding with the resonance frequency of the piezoelectric element included in the transducer will be described in detail below.

제1 트랜스듀서 (130) 및 제2 트랜스듀서(150)는 주파수 발생부(110)로부터 입력되는 전기 에너지를 변환하여 서로 다른 주파수의 초음파를 발생시킨다. 이때, 제1 트랜스듀서(130) 및 제2 트랜스듀서(150)에 입력되는 발진용 주파수는 서로 다를 수 있다. The first transducer 130 and the second transducer 150 convert the electrical energy input from the frequency generator 110 to generate ultrasonic waves of different frequencies. In this case, the oscillation frequencies input to the first transducer 130 and the second transducer 150 may be different from each other.

제1 트랜스듀서(130) 및 제2 트랜스듀서(150)는 전기적인 진동을 갖는 정현파를 인가하면 이를 기계적인 진동으로 변환하여 소정의 주파수를 갖는 초음파를 발생시키는 압전 소자를 포함하는데, 각 압전 소자의 특성이 상이하므로, 각 트랜스듀서를 최대 출력으로 발진시키기 위한 발진용 주파수가 서로 다르기 때문이다.The first transducer 130 and the second transducer 150 includes a piezoelectric element for generating a ultrasonic wave having a predetermined frequency by applying a sinusoidal wave having electrical vibration to mechanical vibration, each piezoelectric element This is because the oscillation frequency for oscillating each transducer at the maximum output is different because the characteristics of are different.

한편, 압전 소자가 가지는 고유의 공진 주파수는 항상 일정하시 않으며 세정조 내부 환경에 따라 변화한다. 예를 들어, 압전 소자 고유의 공진 주파수는 세정조의 온도변화, 수위변화 세척액 입출량의 변화, 피세척물의 양 또는 세척제의 종류 등과 같은 조건에 따라 변화하게 된다.On the other hand, the inherent resonant frequency of the piezoelectric element is not always constant and changes depending on the internal environment of the cleaning tank. For example, the resonant frequency inherent in the piezoelectric element is changed according to conditions such as temperature change of the washing tank, water level change, the amount of the washing liquid entering and exiting, the amount of the water to be cleaned or the type of the cleaning agent.

따라서, 압전 소자를 포함하는 제1 트랜스듀서(130) 및 제2 트랜스듀서(150)가 최대 출력을 가지는 초음파를 출력하도록 하기 위해서는 각각의 압전 소자의 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 정현파가 인가되도록 제어해야 한다.Therefore, in order for the first transducer 130 and the second transducer 150 including the piezoelectric elements to output the ultrasonic wave having the maximum output, the sine wave having the same frequency as the resonance frequency of each piezoelectric element is controlled. Should be.

출력값 측정부(170)는 제1 트랜스듀서(130) 및 제2 트랜스듀서(150)에서 출력되는 초음파의 출력값을 측정한다.The output value measuring unit 170 measures the output values of the ultrasonic waves output from the first transducer 130 and the second transducer 150.

출력값 측정부(170)는 주파수 발생부(110)에서 인가되는 전기적인 신호의 주파수에 따라 다르게 출력되는 초음파 출력값을 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 출력값 측정부(170)는 트랜스듀서(130, 150)의 출력 전압 또는 출력 전류를 측정하여 초음파의 출력값을 계산할 수 있다.The output value measuring unit 170 measures the ultrasonic output value differently output according to the frequency of the electrical signal applied from the frequency generator 110. According to one embodiment of the invention, the output value measuring unit 170 may calculate the output value of the ultrasonic wave by measuring the output voltage or output current of the transducers (130, 150).

상술한 방법에 따라 트랜스듀서(130, 150)의 출력값이 측정되면 결과값을 제어부(190)에 전송한다.When the output values of the transducers 130 and 150 are measured according to the method described above, the result values are transmitted to the controller 190.

제어부(190)는 제1 트랜스듀서(130) 및 제2 트랜스듀서(150)에서 발생되는 초음파 출력값이 최대값을 가지도록 주파수 발생부(110)에서 출력되는 발진용 주파수를 기준 대역을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 결정한다.The controller 190 may set the oscillation frequency output from the frequency generator 110 based on the reference band so that the ultrasonic output values generated by the first transducer 130 and the second transducer 150 have a maximum value. Determine within the set range.

예를 들어, 제1 트랜스듀서(130)에서 발생되는 초음파의 기준 대역이 28kHz라면, 주파수 발생부(110)에서 제1 트랜스듀서(130)로 인가되는 발진용 주파수를 28kHz±3kHz의 범위 내에서 결정한다.For example, if the reference band of the ultrasonic wave generated by the first transducer 130 is 28 kHz, the oscillation frequency applied from the frequency generator 110 to the first transducer 130 may be within the range of 28 kHz ± 3 kHz. Decide

마찬가지로, 제2 트랜스듀서(150)에서 발생되는 초음파의 기준 대역이 40kHz라면, 주파수 발생부(110)에서 제2 트랜스듀서(150)로 인가되는 발진용 주파수를 40kHz±3kHz의 범위 내에서 결정한다.Similarly, if the reference band of the ultrasonic wave generated by the second transducer 150 is 40kHz, the oscillation frequency applied from the frequency generator 110 to the second transducer 150 is determined within the range of 40kHz ± 3kHz. .

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(190)는 제1 트랜스듀서(130)의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수와 제2 트랜스듀서(150)의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수를 각각 결정한다.That is, the control unit 190 according to an embodiment of the present invention each of the oscillation frequency is the maximum output value of the first transducer 130 and the oscillation frequency is the maximum output value of the second transducer 150, respectively. Decide

제어부(190)는 임의의 발진용 주파수가 인가되었을 때 제1 트랜스듀서(130)에서 출력되는 초음파 출력값을 수신하여 초음파 출력값이 최대로 될 때의 발진용 주파수를 최적의 주파수로 결정한다.The controller 190 receives an ultrasonic output value output from the first transducer 130 when an arbitrary oscillation frequency is applied, and determines the oscillation frequency when the ultrasonic output value is maximized as an optimal frequency.

제2 트랜스듀서(130)에 인가되는 발진용 주파수를 결정하는 과정도 상술한 방법과 동일하게 수행된다.The process of determining the oscillation frequency applied to the second transducer 130 is also performed in the same manner as described above.

제어부(190)가 각 트랜스듀서에서 발생되는 초음파의 출력값이 최대가 되는 최적의 발진용 주파수를 결정하는 과정은 초음파 세척기 동작 초기, 초음파 세척기의 구동 모드 변경시, 세척액 수량 변경 시 등 트랜스듀서에 포함된 압전 소자의 공진 주파수에 영향을 주는 환경이 변경될 때 실행될 수 있다.The process of determining the optimal oscillation frequency at which the control unit 190 maximizes the output value of the ultrasonic wave generated from each transducer is included in the transducer at the initial stage of the ultrasonic cleaner operation, when the driving mode of the ultrasonic cleaner is changed, and when the quantity of the washing liquid is changed. It can be executed when the environment affecting the resonant frequency of the piezoelectric element is changed.

상술한 초음파 세척 장치(100)에 따르면, 세척조 내부 환경에 따라 변화하는 압전 소자의 공진 주파수와 동일한 발진용 주파수를 인가할 수 있게 되는바 트랜스듀서가 출력하는 초음파의 출력값을 극대화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.According to the ultrasonic cleaning apparatus 100 described above, it is possible to apply the same oscillation frequency as the resonant frequency of the piezoelectric element that changes according to the internal environment of the cleaning tank bar to maximize the output value of the ultrasonic wave output from the transducer. Can be achieved.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a control method of the ultrasonic cleaning apparatus using the dual frequency according to an embodiment of the present invention.

초음파 세척 장치(100)의 구동 초기, 제어부(190)는 각 트랜스듀서(130, 150)에 서로 다른 기준 대역 주파수가 인가되도록 주파수 발생부(110)를 제어한다(S210). 기준 대역 주파수는 각각의 트랜스듀서에 포함된 압전 소자의 특성에 따라 사전에 설정되어 있을 수 있다. 구체적으로, 기준 대역 주파수는 압전 소자가 갖는 고유의 공진 주파수로 설정될 수 있다.Initially driving the ultrasonic cleaning apparatus 100, the controller 190 controls the frequency generator 110 so that different reference band frequencies are applied to each transducer (130, 150) (S210). The reference band frequency may be set in advance according to the characteristics of the piezoelectric elements included in each transducer. Specifically, the reference band frequency may be set to an inherent resonance frequency of the piezoelectric element.

본 실시예에서 제1 트랜스듀서(130)의 기준 대역 주파수는 20kHz이고, 제2 트랜스듀서(150)의 기준 대역 주파수는 48kHz이므로 각 트랜스듀서에는 상기 기준 대역 주파수가 발진용 주파수로 인가될 수 있다.In this embodiment, the reference band frequency of the first transducer 130 is 20 kHz and the reference band frequency of the second transducer 150 is 48 kHz, so that the reference band frequency may be applied to each transducer as the oscillation frequency. .

주파수 발생부(110)가 기준 대역 주파수로 발진용 주파수를 각 트랜스듀서에 인가하면, 출력값 측정부(170)가 각 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 출력값을 측정한다(S220). 상술한 바와 같이 초음파의 출력값은 트랜스듀서의 출력 전압 또는 출력 전류를 센싱하는 형태로 측정될 수 있다.When the frequency generator 110 applies the oscillation frequency to each transducer at the reference band frequency, the output value measuring unit 170 measures the output value of the ultrasonic wave output from each transducer (S220). As described above, the output value of the ultrasonic wave may be measured in the form of sensing the output voltage or the output current of the transducer.

이후, 제어부(190)는 주파수 발생부(110)가 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위내에서 주파수를 가변하도록 제어한다(S230). 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(190)는 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 간격으로 주파수를 높이거나 낮춰가며 트랜스듀서가 출력하는 초음파의 출력값을 수신할 수 있다. 주파수 발생부(110)가 가변된 발진용 주파수를 인가하면, 다시 출력값 측정부(170)가 트랜스듀서에서 발생된 초음파 출력값을 측정한다(S240).Thereafter, the controller 190 controls the frequency generator 110 to vary the frequency within a preset range based on the reference band frequency (S230). The controller 190 according to an embodiment of the present invention may receive the output value of the ultrasound output from the transducer while increasing or decreasing the frequency at a predetermined interval based on the reference band frequency. When the frequency generator 110 applies the variable oscillation frequency, the output value measuring unit 170 again measures the ultrasonic output value generated by the transducer (S240).

상술한 과정은 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 기 설정된 간격의 주파수에 대해 반복 수행한다. 기 설정된 범위 내에서 주파수 가변이 완료되면(S250), 트랜스듀서의 출력값이 최대인 발진용 주파수를 트랜스듀서 구동 주파수로 결정한다(S260).The above-described process is repeated for a frequency of a predetermined interval within a preset range based on the reference band frequency. When the frequency variable is completed within the preset range (S250), the oscillation frequency at which the output value of the transducer is maximum is determined as the transducer driving frequency (S260).

한편, 상술한 실시예에서는 초음파 세척기(100) 실행 초기에 인가되는 발진용 주파수가 기준 대역 주파수가 아닌 다른 주파수를 인가할 수도 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the oscillation frequency applied at the initial stage of the ultrasonic cleaner 100 may apply a frequency other than the reference band frequency.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 주파수를 이용한 초음파 세척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control method of the ultrasonic cleaning apparatus using the dual frequency according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(190)는 초음파 발생부(110)가 각 트랜스듀서에(130, 150)에 기준 대역을 기준으로 기 설정된 범위내에서의 최저 주파수를 발진용 주파수로 인가하도록 제어할 수 있다(S310).The controller 190 according to an embodiment of the present invention allows the ultrasonic wave generator 110 to apply the lowest frequency within the preset range to the transducers 130 and 150 as the oscillation frequency based on the reference band. It may be controlled (S310).

예를 들어, 기준 대역 주파수 28kHz를 기준으로 ±1kHz 범위내에서 주파수가 가변된다면, 기 설정된 범위내에서 최저 주파수인 27kHz가 초기 발진용 주파수로 인가되도록 제어될 수 있다.For example, if the frequency varies within a range of ± 1 kHz based on the reference band frequency of 28 kHz, the lowest frequency within the preset range may be controlled to be 27 kHz as the initial oscillation frequency.

기 설정된 범위내에서 최저 주파수가 발진용 주파수로 인가된 후, 각 트랜스듀서의 출력값을 측정한다(S320). 이후, 기 설정된 간격만큼 주파수를 높여가며 발진용 주파수를 각 트랜스듀서에 인가한다(S330).After the lowest frequency is applied as the oscillation frequency within the preset range, the output value of each transducer is measured (S320). Thereafter, the frequency is increased by a predetermined interval and the oscillation frequency is applied to each transducer (S330).

예를 들어, 기 설정된 간격이 100Hz라면, 제1 트랜스듀서(130)에 기 설정된 범위내에서 최저 주파수인 27kHz에서 100Hz만큼식 발진용 주파수를 높여가며 제1 트랜스듀서(130)에 인가할 수 있다.For example, if the preset interval is 100 Hz, the oscillation frequency may be applied to the first transducer 130 by increasing the frequency of the oscillation by 100 Hz from 27 kHz, the lowest frequency within the preset range of the first transducer 130. .

마찬가지로 제2 트랜스듀서(150)에는 기 설정된 범위내에서 최저 주파수인 37kHz에서 100Hz만큼씩 발진용 주파수를 높여가며 제2 트랜스듀서(150)에 인가할 수 있다.Likewise, the second transducer 150 may be applied to the second transducer 150 while increasing the oscillation frequency by 100 Hz from 37 kHz, which is the lowest frequency, within a preset range.

출력값 측정부(170)는 주파수가 가변될 때마다 각 트랜스듀서의 출력을 측정하고(S340), 기 설정된 범위 내에서 주파수 발진이 완료되면 주파수 가변을 중단한다(S350). 이때, 주파수 가변은 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 최고 주파수에 도달할 때까지 계속된다.The output value measuring unit 170 measures the output of each transducer each time the frequency is changed (S340), and stops the frequency change when the frequency oscillation is completed within a predetermined range (S350). In this case, the frequency variation continues until the highest frequency is reached within a preset range based on the reference band frequency.

주파수 가변이 완료되면 각 트랜스듀서의 출력값이 최대인 발진용 주파수를 각각의 구동 주파수로 결정한다(S360).When the frequency change is completed, the oscillation frequency at which the output value of each transducer is maximum is determined as each driving frequency (S360).

한편, 상술한 실시예에서는 초기 발진용 주파수를 기준 대역을 기준으로 기 설정된 범위내에서 최저 주파수로 결정하는 것을 예로 들어 설명하였으나 기 설정된 범위내에서 최고 주파수를 초기 발진용 주파수로 인가하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 주파수 가변은 초기 발진용 주파수를 기 설정된 간격으로 낮춰가는 방식으로 제어할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the initial oscillation frequency has been described as an example of determining the lowest frequency within a preset range based on the reference band, but it may be controlled to apply the highest frequency as the initial oscillation frequency within the preset range. have. In this case, the frequency variable may be controlled by lowering the initial oscillation frequency at a predetermined interval.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 발진용 주파수 탐색이 이루어지는 시기를 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of determining when an oscillation frequency search is performed according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 3에서 설명한 트랜스듀서의 최적 발진용 주파수를 탐색하는 과정은 초음파 세척기(100) 구동 초기에 수행될 수 있으나, 세정조 내부 환경의 변화가 감지되었을 때 수행될 수 있다.The process of searching for the optimum oscillation frequency of the transducer described with reference to FIGS. 2 to 3 may be performed at the initial driving of the ultrasonic cleaner 100, but may be performed when a change in the internal environment of the cleaning tank is detected.

상술한 바와 같이, 주파수 발생부(110)에서 출력되는 발진용 주파수가 트랜스듀서에 포함된 압전 소자 고유의 공진 주파수와 일치할 때 초음파 출력값이 최대가 되는데, 압전 소자 고유의 공진 주파수는 세정조 내부 환경에 따라 변화하기 때문이다.As described above, when the oscillation frequency output from the frequency generator 110 coincides with the resonant frequency inherent in the piezoelectric element included in the transducer, the ultrasonic output value is maximized. This is because it changes according to the environment.

즉, 세정조 내부 환경에 따라 변화하는 압전 소자 고유의 공진 주파수와 주파수 발생부(110)에서 출력되는 발진용 주파수를 일치시키는 과정이 세정조 내부 환경이 변화할 때마다 이루어져야 한다.That is, a process of matching the intrinsic resonance frequency of the piezoelectric element changing according to the cleaning tank internal environment and the oscillation frequency output from the frequency generator 110 should be performed whenever the cleaning tank internal environment changes.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(190)는 세정조의 초기 환경을 측정한다(S410). 여기에서 세정조의 환경은, 세정조의 온도, 세척액의 수위, 세정조 내의 세정액 입출량 변화, 피세척물의 양 또는 세척제의 종류 등일 수 있다.To this end, the control unit 190 according to an embodiment of the present invention measures the initial environment of the cleaning tank (S410). Here, the environment of the cleaning tank may be a temperature of the cleaning tank, a level of the cleaning liquid, a change in the amount of the cleaning liquid entering and exiting in the cleaning tank, the amount of the object to be cleaned, the kind of the cleaning agent, or the like.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세척기(100)는 세정조 내부 온도, 세척액 수위, 세정액 입출량 변화 등을 측정할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 기타 세척제나 피세척물의 종류 등은 초음파 세척기(100)에 구비된 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 입력하도록 할 수 있다.To this end, the ultrasonic cleaner 100 according to an embodiment of the present invention may include a sensor capable of measuring the internal temperature of the washing tank, the level of the washing liquid, the amount of the washing liquid entering and leaving, and the like. The other cleaning agent or the type of object to be cleaned may be input by the user through a user interface provided in the ultrasonic cleaner 100.

이후, 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 제1 발진용 주파수로 트랜스듀서를 구동한다(S420. 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 제1 발진용 주파수를 결정하는 방법은 도 2 또는 도 3에서 설명한 방법대로 수행된다.Thereafter, the transducer is driven at the first oscillation frequency at which the output value of the transducer is maximum (S420. The method of determining the first oscillation frequency at which the output value of the transducer is maximum is the method described with reference to FIG. 2 or 3). Is performed as is.

제1 발진용 주파수로 트랜스듀서를 구동하는 도중 세정조 내 환경 변화가 감지되었는지를 판단한다(S430). 예를 들어, 세정조 내부 온도나 수위의 변화량이 기 설정된 기준값을 초과했는지 여부를 판단한다. 또는 사용자가 사용자 인터페이스를 동해 초음파 세척기(100) 구동 모드를 변경한 경우 환경 변화가 있는 것으로 판단할 수 있다.It is determined whether an environment change in the cleaning tank is detected while driving the transducer at the first oscillation frequency (S430). For example, it is determined whether the amount of change in the washing tank internal temperature or the water level exceeds a preset reference value. Alternatively, when the user changes the driving mode of the ultrasonic cleaner 100 through the user interface, it may be determined that there is an environment change.

세정조 내 환경 변화가 감지되면 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 제 2 발진용 주파수를 탐색한다(S440). 마찬가지로, 제2 발진용 주파수를 탐색하는 방법은 도 2 또는 도 3에서 설명한 방법대로 수행된다.When the environment change in the cleaning tank is sensed, the second oscillation frequency is searched for the maximum output value of the transducer (S440). Similarly, the method for searching for the second oscillation frequency is performed as described in FIG. 2 or 3.

트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 제2 발진용 주파수가 탐색되면, 해당 주파수로 트랜스듀서를 구동한다(S450).When the second oscillation frequency is found to be the maximum output value of the transducer, the transducer is driven at the frequency (S450).

상술한 초음파 세척기(100) 제어 방법에 따르면, 세정조 내부 환경 변화에 최적화된 발진용 주파수로 트랜스듀서를 구동할 수 있게 되는바 초음파 출력값을 최대로 유지하여 세정 효과를 극대화시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.According to the control method of the ultrasonic cleaner 100 described above, the transducer can be driven at the oscillation frequency optimized for the change of the internal environment of the cleaning tank, thereby achieving the effect of maximizing the ultrasonic cleaning value by maximizing the cleaning effect. can do.

한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.On the other hand, the above-described method can be written as a program that can be executed in a computer, it can be implemented in a general-purpose digital computer to operate the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of the data used in the above-described method can be recorded on the computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in a modified form without departing from the essential characteristics of the above-described substrate. Therefore, the disclosed methods should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (6)

트랜스듀서를 발진시키는 정현파 형태의 발진용 주파수를 생성하는 주파수 발생부;
상기 발진용 주파수를 수신하여 제1 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 제1 트랜스듀서;
상기 발진용 주파수를 수신하여 제2 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 제2 트랜스듀서;
상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생하는 초음파의 출력값을 측정하는 출력값 측정부; 및
상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생하는 초음파의 출력값이 최대값을 가지도록 상기 주파수 발생부에서 출력되는 발진용 주파수를 기준 대역을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 결정하는 제어부를 포함하는 초음파 세척 장치.A frequency generator for generating a sine wave oscillation frequency for oscillating the transducer;
A first transducer configured to receive the oscillation frequency and generate an ultrasonic wave having a first frequency;
A second transducer configured to receive the oscillation frequency and generate an ultrasonic wave having a second frequency;
An output value measuring unit measuring an output value of ultrasonic waves generated by the first transducer and the second transducer; And
And a controller configured to determine an oscillation frequency output from the frequency generator within a preset range based on a reference band so that output values of ultrasonic waves generated by the first transducer and the second transducer have a maximum value. Ultrasonic cleaning device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수와 상기 제2 트랜스듀서의 출력값이 최대가 되는 발진용 주파수 각각을 결정하는 초음파 세척 장치.The method of claim 1,
The control unit,
And an oscillation frequency at which the output value of the first transducer is maximum and an oscillation frequency at which the output value of the second transducer is maximum. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주파수 발생부가 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 발진용 주파수를 가변하도록 제어하여, 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서에서 발생되는 초음파의 출력값이 최대인 각각의 발진용 주파수를 구동 주파수로 결정하는 초음파 세척 장치.The method of claim 1,
The control unit,
The frequency generator controls the oscillation frequency to be varied within a preset range based on a reference band frequency, thereby generating respective oscillation frequencies having the maximum output values of the ultrasonic waves generated by the first transducer and the second transducer. Ultrasonic cleaning device determined by driving frequency. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
초음파 세척기 구동 초기 기준 대역 주파수가 발진용 주파수로 인가되도록 하고, 기 설정된 범위내에서 기 설정된 간격으로 발진용 주파수를 높이거나 낮춰지도록 상기 주파수 발생부를 제어하는 초음파 세척 장치.The method of claim 2,
The control unit,
Ultrasonic cleaning device driving the initial reference band frequency is applied to the oscillation frequency, and the ultrasonic cleaning device for controlling the frequency generator to increase or decrease the oscillation frequency at a predetermined interval within a predetermined range. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
초음파 세척기 구동 초기 기준 대역 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에서 최저 주파수가 발진용 주파수로 인가되도록 하고, 상기 기 설정된 범위 내에서 최고 주파수에 도달할 때까지 기 설정된 간격으로 발진용 주파수를 높이도록 상기 주파수 발생부를 제어하는 초음파 세척 장치.The method of claim 2,
The control unit,
The lowest frequency is applied as the oscillation frequency within a preset range based on the initial reference band frequency of the ultrasonic cleaner driving, and the oscillation frequency is increased at a predetermined interval until the highest frequency is reached within the preset range. Ultrasonic cleaning device for controlling the frequency generator. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
세정조 내 환경 변화가 감지되면, 상기 제1 트랜스듀서 및 상기 제2 트랜스듀서의 초음파 출력값이 최대가 되는 각각의 발진용 주파수를 재탐색하는 초음파 세척 장치.The method of claim 1,
The control unit,
And detecting an oscillation frequency at which the ultrasonic output values of the first transducer and the second transducer are maximized when a change in the environment in the cleaning tank is detected.
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