세탁기용 센서어셈블리{Sensor assembly for washing machine}

본 발명은 세탁기용 센서어셈블리에 관한 것으로서, 압전효과 또는 저항효과(Piezo방식)를 이용하는 압전센서에 의해 세탁기 수조 내부의 수위를 측정하도록 구성되는 세탁기용 센서어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는, 세탁조내로 급수되는 물과 세제의 작용을 이용하여 세탁물의 세탁이나 헹굼이나 탈수의 과정을 통해 세탁하는 장치이다.

그리고, 이러한 세탁기의 메인제어부 등에는 기설정된 수위나 사용자가 직접 설정한 수위에 따라 물의 공급량을 절절히 조절하는 압력센서가 구비된다.

이와 같이, 세탁기에 구비되는 압력센서는 LC발진회로의 발진 주파수 변화에 따라 세탁수의 수위를 조절하도록 하고 있다. 즉, 특허공개번호 제10-2011-0023939호에 개시된 것과 같이, 세탁기용 압력센서는 세탁기의 세탁조(수조) 내부의 물 높이가 변화함에 따라 변화하는 공기압의 변화에 의해 수위센서 내부의 다이아프램(DIAPHRAGM)과 페라이트(FERRITE)가 상승하면서 코일의 자속력 변화에 의한 주파수를 변화시켜 물의 높이를 감지하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 압력센서에서는, 페라이트 코어에 압축력을 제공하는 다이야프램과 코일스프링 등이 사용되므로, 장시간 반복 사용시에는 측정 정밀도가 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 이러한 종래구조에서는 전구간(저수위~고수위)에 걸쳐 수위관리를 하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래의 압력센서는, 주로 세탁기의 전체 동작을 제어하는 메인보드(Main PCB)와 일체로 설치된다. 따라서, 압력센서의 불량이나 이물질 침투 등으로 교체 및 A/S가 필요한 경우에는, 메인보드(Main PCB) 전체를 개방하여 수리하거나 교체하여야 하는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압전효과를 이용하는 압전센서가 구비되어, 세탁기 수조 내부의 물 수위를 전체적으로 정확하게 감지 가능한 세탁기용 센서어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 압전센서가 구비되는 세탁기용 센서어셈블리가 세탁기의 메인보드(Main PCB)와 이격 설치되어, 센서어셈블리의 문제점으로 인하여 메인보드(Main PCB)의 점검 및 교체가 수반되지 않도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리는, 세탁기의 메인보드(Main PCB)와 이격 설치되며, 외관을 형성하는 케이스와; 상기 케이스의 일측에 밀착 고정되어, 케이스의 개구된 일방을 차폐하는 커버와; 상기 케이스의 내측에 구비되며, 압전효과를 이용하여 압력변화에 따른 전압의 변화량을 출력하는 압전센서와; 상기 커버의 내측에 구비되어, 상기 압전센서를 지지하는 스페이스와; 상기 커버의 일단에 형성되어, 외부로부터 상기 커버 내부로 공기가 유입되도록 안내하는 유입구와; 상기 스페이스의 일측에 구비되며, 상기 커버와 압전센서 사이의 틈새를 차폐하는 오링(O-Ring)과; 상기 케이스와 커버 사이에 구비되어, 케이스와 커버 사이의 틈새를 통한 외부 이물질의 유입을 차단하는 밀폐부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스의 내측에는, 상기 압전센서의 일단과 연결되는 PCB기판이 구비되며; 상기 PCB기판에는, 외부로 일단이 노출되는 연결단자가 연결됨을 특징으로 한다.

상기 압전센서는, 내부에 압전소자가 구비되는 헤드부와; 상기 헤드부의 일측에 일체로 형성되며, 상기 유입구를 통해 유입되는 공기를 상기 헤드부로 안내하는 포트부를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 커버의 중앙부에는, 상기 압전센서의 헤드부를 지지하는 수용단이 형성되고; 상기 수용단의 내부에는, 상기 압전센서의 포트부 외측을 감싸는 상기 스페이스와 오링이 상하로 설치됨을 특징으로 한다.

상기 오링 및 밀폐부재는, 탄성재질로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리에는, 압전효과를 이용하는 압전센서가 구비된다. 따라서, 이러한 압전센서에 의해 세탁기 수조 내부의 전구간에 걸쳐 미세한 수위 측정이 모두 가능한 장점이 있다. 즉, 특정 포인트가 아닌 전구간에서 선형적으로 물 수위 변화가 정밀하게 측정되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는, 압전센서와 커버 사이에 밀폐기능을 가지는 오링(O-ring)이 구비되고, 이러한 오링(O-ring)은 스페이스에 의해 눌려지게 된다. 따라서, 조립이 완성되면 스페이스에 의해 오링(O-ring)이 눌려 외측으로 팽창하게 되므로, 유입구를 통해 유입되는 공기의 틈새 누설이 완전히 방지되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리는 세탁기의 작동을 전체적으로 제어하는 메인보드(Main PCB)와 분리되어 설치된다. 따라서, 센서의 오작동 등으로 인하여 수리가 필요한 경우에도, 종래와 같이 메인보드(Main PCB)를 분해하거나 교체할 필요가 없으므로 작업능률이 향상되고 재료비가 절감되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리의 바람직한 실시예의 내부구성을 보인 단면도.

이하 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리의 일 실시예가 사시도 및 단면도로 각각 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리는,

외관을 형성하는 케이스(100)와, 상기 케이스(100)의 개구된 일방(하방)을 차폐하는 커버(200)와, 압전효과를 이용하여 압력변화에 따른 전압의 변화량을 출력하는 압전센서(300)와, 상기 압전센서(300)를 지지하는 스페이스(400)와, 외부로부터 상기 커버(200) 내부로 공기가 유입되도록 안내하는 유입구(250)와, 상기 커버(200)와 압전센서(300) 사이의 틈새를 차폐하는 오링(410)과, 상기 케이스(100)와 커버(200) 사이의 틈새를 통한 외부 이물질의 유입을 차단하는 밀폐부재(420) 등으로 구성된다.

상기 케이스(100)는 도시된 바와 같이, 하방이 개구되며, 내부에는 다수의 부품이 설치되는 소정의 공간이 형성된다.

그리고, 이러한 케이스(100)는 세탁기의 메인보드(Main PCB)와 이격된 위치에 별개의 구성물로 설치된다. 즉, 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리는 세탁기의 상단부에 설치되나, 세탁기의 전체적인 작동을 제어하는 메인보드(Main PCB)와는 별도의 구성물로 분리 설치된다.

상기 커버(200)는, 상기 케이스(100)의 하측에 밀착 고정된다. 따라서, 하방이 개구되어 있는 케이스(100)의 하방을 차폐하게 된다.

그리고, 상기 케이스(100)와 커버(200) 사이에는 상기 밀폐부재(420)가 끼워진다.

상기 밀폐부재(420)는, 고무와 같은 플렉시블(flexible)한 탄성재질로 이루어진다. 따라서, 이러한 밀폐부재(420)에 의해 커버(200)의 회전이 방지될 뿐 아니라, 상기 케이스(100)와 커버(200) 사이의 틈새를 통해 수분이나 외부 이물질이 내부로 유입되는 것이 방지된다.

상기 압전센서(300)는, 도시된 바와 같이, 상기 케이스(100)의 내측에 세워져 설치된다.

상기 압전센서(300)는, Piezoelectric sensor로, 압전효과를 이용하여 압력 가속도 스트레인을 측정하여 전기신호로 변환시키는 기기이다.

압전 효과(Piezoelectric Effect)는, 고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 저항 효과라고도 한다.

상기 압전센서(300)는, 내부에 압전소자가 구비되는 헤드부(310)와, 상기 유입구(250)를 통해 유입되는 공기를 상기 헤드부(310)로 안내하는 포트부(320) 등으로 이루어진다.

상기 헤드부(310)는, 도시된 바와 같이, 원형으로 이루어지며, 소정 크기의 두께를 가진다. 그리고, 이러한 헤드부(310)의 하단부는 외측으로 더 돌출되어 헤드턱(312)을 형성한다.

상기 포트부(320)는, 상기 헤드부(310)의 하측에 일체로 형성된다. 즉, 상기 포트부(320)는, 상기 헤드부(310)보다 작은 외경을 가지는 원기둥 형상을 가지며, 헤드부(310) 하측에 일체로 연장 형성된다.

따라서, 상기 유입구(250)를 통해 유입되는 공기의 압력이 상기 포트부(320)를 통해 상기 헤드부(310) 내부의 압전소자(piezo electric element:壓電素子, 도시되지 않음)로 전달된다.

상기 포트부(320)는 단차지게 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 포트부(320)의 중앙 부분에는 단차부(322)가 형성되어, 하측의 포트부(320) 외경이 상측보다 더 작은 크기를 가지도록 형성된다.

한편, 상기 커버(200)의 중앙부에는, 상기 압전센서(300)의 헤드부(310)를 지지하는 수용단(210)이 형성된다. 그리고, 상기 수용단(210)의 내부에는, 상기 압전센서(300)의 포트부(320) 외측을 감싸는 상기 스페이스(400)와 오링(410)이 상하로 설치된다.

구체적으로 살펴보면, 상기 커버(200)의 중앙부에는 상측으로 돌출된 원통 형상의 수용단(210)이 형성되고, 이러한 수용단(210)의 상단에는 상기 압전센서(300)의 헤드부(310)가 놓여져 지지된다. 즉, 상기 수용단(210)의 상단에는 상기 헤드부(310)의 헤드턱(312)이 걸어져 놓여진다.

그리고, 상기 커버(200)의 상단 내측에는 다수의 결합후크(220)가 내측으로 돌출되도록 형성된다. 상기 결합후크(220)는, 상기 케이스(100)의 하단이 상기 커버(200)에 결합되어 탈거되지 않도록 지지하는 역할을 한다.

상기 수용단(210)의 내부는 단차지게 형성된다. 즉 도시된 바와 같이, 상기 수용단(210)의 내부에는 소정 크기의 수용공간이 형성되는데, 상측의 내경이 하측의 외경보다 더 크게 된다. 따라서, 이러한 수용단(210)의 중앙부근에는 지지단(212)이 형성되어, 상기 스페이스(400)와 오링(410)을 지지하게 된다.

상기 스페이스(400)는, 상기 압전센서(300)의 포트부(320)를 감싸도록 설치되며, 상기 수용단(210)의 내부에 위치된다. 즉, 상기 스페이스(400)는, 소정의 높이를 가지는 링(Ring) 형상으로 이루어지며, 상기 포트부(320)의 단차부(322) 상측 외부를 감싼다.

상기 오링(410)은, 고무와 같은 플렉시블(flexible)한 탄성재질로 이루어지며, 상기 스페이스(400)의 하측에 위치된다. 즉, 상기 오링(410)은, 상기 수용단(210) 내부의 지지단(212) 상측에 놓여지며, 상기 포트부(320)의 단차부(322) 하측 외부를 감싸게 된다.

상기와 같은 구성에서, 상기 압전센서(300)가 조립되면서 하측으로 힘을 가하면, 상기 스페이스(400)가 상기 오링(410)을 누르게 되므로, 탄성재질로 이루어진 오링(410)은 측방으로 팽창하게 된다. 따라서, 상기 오링(410)이 상기 압전센서(300)의 외면과 수용단(210)의 내면에 더 밀착되므로, 압전센서(300)와 커버(200) 사이의 틈새가 더 밀폐된다.

상기 유입구(250)는, 상기 커버(200)의 하단에 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 커버(200)의 하단에는 우측 하부(도 2에서)로 경사지게 돌출 형성된다. 그리고, 이러한 유입구(250)의 내부에는 소정 크기의 유입유로(252)가 관통 형성된다.

상기 유입구(250)는, 호스 등으로 세탁기 내부의 세탁주(수조)에 연결된다. 따라서, 세탁조 내부의 공기압이 상기 유입구(250)를 통해 상기 압전센서(300)로 전달되는 것이다.

상기 케이스(100)의 내측에는, 상기 압전센서(300)의 일단과 연결되는 PCB기판(500)이 구비된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 압전센서(300)의 상측에는 PCB기판(500)이 구비되며, 이러한 PCB기판(500)은 납땜에 의해 상기 압전센서(300)의 상단과 연결된다.

그리고, 상기 PCB기판(500)에는, 상기 케이스(100)의 외부로 일단이 노출되는 연결단자(510)가 연결된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(100)의 상단에는 3개의 연결단자(510)가 외측으로 돌출되도록 형성되는데, 이러한 연결단자(510)의 하단은 상기 PCB기판(500)과 납땜에 의해 연결된다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 세탁기용 센서어셈블리의 작용에 대해 살펴본다.

먼저 본 발명에 의한 세탁기용 센서어셈블리는, 세탁기의 상단 내부에 설치되며, 주로 세탁기의 상단에 설치되는 메인보드(Main PCB)는 일체로 형성되지 아니하고, 별개의 부품으로 이루어진다.

그리고, 상기 유입구(250)에는 호스가 연결되어, 세탁기 내부의 수조의 공기 압력이 상기 커버(200) 내부로 그대로 전달된다.

따라서, 세탁기 내부로 물이 공급되어 물 수위가 높아지면, 세탁기 내부의 공기 압력이 상기 유입유로(252)를 통해 상기 압전센서(300)로 전달된다.

이렇게 되면, 상기 압전센서(300) 내부의 압전소자(압전물질)에 압력이 가해지고, 이러한 압력의 변화는 저항의 변화를 발생시켜 출력전압이 변하게 된다. 따라서, 상기 연결단자(510)를 통해 외부로 제공되는 출력전압에 의해 세탁기 내부의 물 수위가 측정되고, 메인보드(Main PCB) 등에 의해 세탁기 내부로의 물 출입이 제어된다.

예를 들어, 입력전압이 DC 5V이고, 입력압이 0(zero) 일 경우에는 출력측 연결단자(510)의 출력전압은 0이며, 입력압이 100mmH ₂ O 일 경우에는 출력측 연결단자(510)의 출력전압은 약 1.05V가 되고, 그리고, 입력압이 0~500mmH ₂ O로 변화는 경우에는 출력측 연결단자(510)의 출력전압은 약 1.4 ~ 4.8V까지 변화가 발생된다. 따라서, 세탁기 물 수위의 변화가 전구간에 걸쳐 선형적으로 변화되므로, 전구간에 걸쳐 물 수위가 정확하게 측정된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100. 케이스 200. 커버
210. 수용단 250. 유입구
300. 압전센서 310. 헤드부
320. 포트부 400. 스페이스
410. 오링 420. 밀폐부재
500. PCB기판