KR0142779B1 - 저주파 진동 세탁기의 공진감지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저주파 진동 세탁기의 세탁조내의 압력과 디스크와의 상대위상차를 감지하여 사용조건에 따른 최적의 공진상태를 유지한 상태에서 세탁을 진행시킬 수 있으므로써 세탁물의 세정도저하 및 포손상을 최소화하여 세탁효율을 증대시킬 수 있고, 사용소비전력의 증가를 방지할 수 있으므로 인해 제품의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 것이다.

이를위해, 본 발명은 설정된 주파수로 운전하여 세탁시 세탁조의 압력변동을 압력 위상 측정수단에서 감지하여 압력이 디스크의 진동과 같은 주기로 변동할 때 특정압력이상 또는 이하에서 신호를 발생시키는 단계와, 상기 디스크의 위치를 디스크 변위 측정수단에서 감지하여 디스크가 상, 하사점 또는 일정위치에 도달했들때 신호를 발생시키는 단계와, 상기 세탁조 내의 공진 상태를 감지하여 압력위상 측정수단과 디스크변위 측정수단에서 발생하는 온.오프신호에 따라 현재의 운전주파수를 증가, 감속 및 유지시키는 단계로된 저주파 진동 세타기의 공진감지방법이다.

Description

저주파 진동 세탁기의 공진감지 방법 및 장치

제1도는 종래의 저주파 진동 세탁기를 나타낸 종단면도.

제2도는 본 발명에 따른 저주파 진동 세탁기를 나타낸 종단면도.

제3도는 제2도의 A부분을 나타낸 확대도.

제4도는 제2도의 B부분을 나타낸 확대사시도.

제5도는 본 발명에 따른 공진시 디스크로부터의 거리에 따라 세탁조 내부 압력의 진폭과 위상의 변화를 나타낸 파형도.

제6도는 본 발명에 따른 공진시 임의의 위치에서의 세탁조 내부 압력의 시간에 따른 변화를 나타낸 파형도.

제7도는 본 발명에 따른 세탁조의 내부 압력과 압력 포토리 플렉터출력 사이의 관계를 나타낸 파형도.

제8도는 본 발명에 따른 구동축의 회전각에 따라 디스크의 상하변위를 나타낸 파형도.

제9도는 본 발명에 따른 디스크의 위치와 제 1,2변위 리플렉터 사이의 관계를 나타낸 파형도.

제10도는 본 발명에 따른 운전주파수와 공진 상태에 따른 압력 및 제 1,2변위 포토리플렉터의 출력신호 관계를 나타낸 비교표.

제11도는 본 발명에 따른 변위 포토리플렉터를 3개 사용하는 경우 원하는 공진상태와 주파수에 따른 포토리플렉터의 출력신호 관계를 나타낸 비교표.

제12도는 본 발명의 작동상태를 나타낸 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 외조 2 : 압력측정관

3 : 세탁조 4 : 디스크

5 : 구동부 6 : 진동추

7 : 탄성체 8,12 : 광반사판

9 : 압력포토리플렉터 10 : 구동축

11 : 벨트풀리 13 : 제1변위포토리플렉터

14 : 제2변위 포토리플렉터

본 발명은 저주파 진동 세탁기의 공진감지방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저주파 진동 세탁기의 세탁조내의 압력과 디스크와의 상대 위상차를 감지하여 최적의 공진상태에서 세탁을 진행 시킬 수 있도록 한것이다.

일반적으로, 저주파 진동 세탁기는 물과 세제 및 공기층으로 구성된 다상 매질에 공진현상을 일으켜 발생하는 다상매질내의 미소 공기방울들의 공동화현상(Cavita-tion Phnomena)또는 비선형진동(Nonlinear Oscillation)에 의한 기계적인 에너지와 세제에 의한 화학적인 작용에 의해 세탁 및 세척기능을 수행하게 된다.

종래의 저주파 진동 세탁기는 제1도에 나타낸 바와 같이, 물과 세제 및 공기층으로 구성된 다상매질을 수용하는 외조(1a)내에 외주면에 복수개의 통공(15)이 형성된 세탁조(3)가 설치되고, 세탁조(3)내의 하부 중앙에는 세탁조(3)내에 수용된 다상매질에 공진현상을 일으키는 저주파 발지용 디스크(4)가 설치되며, 디스크(4)끝단의 외주면과 세탁조(3) 내하부의 내주면 사이에는 디스크(4)의 하부와 하우징 (16)내부의 사이를 밀폐시키기 위한 디스크실러(17)가 설치되고, 상기 외조(1a)와 세탁조 (3)하부의 하우징(16)을 관통하여 디스크(4)에는 동일한 변위로 왕복승강운동하는 구동축(10a)이 설치되며, 구동축(10a)의 끝단에는 구동축 (10a)을 구동시키기위한 동력을 발생시키는 구동부(5a)가 설치되어 구성된다.

따라서, 저주파 진동 세탁기의 구동부(5a)의 동력을 구동축 (10a)이 전달받아 세탁조 (3)내의 구동축(10a)상단에 설치된 저주파 발진용 디스크(4)가 발진을하여 세탁조(3)내에 있는 물과 세제 및 공기층으로 구성된 다상매질에 공진현상을 일으키게 되므로써 이때 발생되는 미소공기방울들의 공동화 현상 또는 비선형 진동에 의한 기계적인 에너지와 세제의 화학적인 작용이 결합되어 세탁 및 세척공정을 수행하게 된다.

그러나, 이와같은 종래의 저주파 진동 세탁기는 공진상태를 감지할 수 가 없으므로 인해 예컨대 세제 및 물의 온도가 바뀌는 경우나 사용자가 임의로 표시치와 다르게 넣는 경우와 같은 세탁물과 물의 양, 수온, 세제량 및 세제종류 등의 사용조건에 따라 공진 주파수에서의 공진상태가 원하는 공진상태와 다르게 되어 세탁물의 세정도가 감소하여 세탁효율을 저하시키고, 소비전력이 증가하게 되는 등의 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은저주파 진동 세탁기의 세탁조내의 압력과 디스크와의 상대 위상차를 감지하여 사용조건에 따른 최적의 공진상태에서 세탁을 진행시킬 수 있도록하므로써 세탁물의 세정도 저하를 방지하여 세탁효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사용소비전력의 증가를 방지 할 수 있는 저주파 진동 세탁기의 공지감지방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 설정된 주파수로 운전하여 세탁시 세탁조의 압력변동을 압력위상 측정수단에서 감지하여 압력이 디스크의 진동과 같은 주기로 변동할 때 특정압력 이상 또는 이하에서 신호를 발생시크는 단계와, 상기 디스크의 위치를 디스크 변위 측정수단에서 감지하여 디스크가 상, 하사점 또는 일정위치에 도달했을때 신호를 발생시키는 단계와, 상기 세탁조내의 공진상태를 감지하여 압력위상 측정수단과 디스크변위 측정수단에서 발생하는 온, 오프신호에 따라 현재의 운전주파수를 증가, 감속 및 유지시키는 단계로 된 저주파 진동 세탁기의 공진 감지방법이다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면 외조를 관통하여 설치되는 압력측정관과, 상기 압력측정관에 장착되어 세탁조의 압력변동을 측정하기 위한 압력위상 측정수단과, 상기 세탁조의 디스크를 작동시키는 구동부에 장착되어 디스크의 위치를 측정하기 위한 디스크변위측정수단으로 구성된 저주파 진동 세탁기의 공진감지장치이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 제2도 내지 제12도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 저주파 진동 세탁기를 나타낸 종단면도이고, 제3도는 제2도의 A부분을 나타낸 확대도이며, 제4도는 제2도의 B부분을 나타낸 확대사시도이고, 제5도는 본 발명에 따른 공진시 디스크로 부터의 거리에 따라 세탁조 내부 압력의 진폭과 위상의 변화를 나타낸 파형도이며, 제6도는 본 발명에 따른 공진시 임의의 위치에서의 세탁조 내부 압력의 시간에 따른 변화를 나타낸 파형도이고, 제7도는 본 발명에 따른 세탁조의 내부압력과 압력 포토리플렉터 출력 사이의 관계를 나타낸 파형도이다.

또한, 제8도는 본 발명에 따른 구동축의 회전각에 따라 디스크의 상하변위를 나타낸 파형도이고, 제9도는 본 발명에 따른 디스크의 위치와 제1,2변위포토리플렉터 출력사이의 관계를 나타낸 파형도이며, 제10도는 본 발명에 따른 운전주파수와 공진상태에 따른 압력 및 제1,2변위포토리플렉터의 출력신호 관계를 나타낸 비교표이고, 제11도는 본 발명에 따른 변위포토리플렉터를 3개 사용하는 경우 원하는 공진상태와 운전주파수에 따른 포토리플렉터의 출력신호 관계를 나타낸 비교표이며, 제12도는 본 발명의 작동상태를 나타낸 흐름도이다.

저주파 진동 세탁기에 외조(1)일측의 상하부 또는 중앙과 상부나 하부를 관통하여 압력측정관(2)이 설치되고, 압력측정관(2)에는 세탁조(3)내의 압력변동을 측정하기위한 압력위상측정수단이 장착되며, 상기 세탁조(3)의 디스크(4)를 작동시키는 구동부(5)에는 디스크(4)의 위치를 측정하기 위한 디스크 측정수단이 장착된다.

또한, 압력위상측정 수단은 압력측정관(2)의 내부에 설치되어 세탁조(3)내 상하부 또는 중앙과 상부나 중앙과 하부와의 압력차에 의해 변위를 일으키는 진동추(6)와, 진동추(6)의 상하부에 설치되어 진동추(6)의 동작시 탄성력을 부여하는 탄성체(7)와, 상기 진동추(6)에 부착되는 광반사판(8)과, 상기진동추(6)의 위치를 감지하여 압력측정관(2)의 상하의 압력차가 세탁조(3)하부와의 연결부위압력이 최대 또는 최소가 될때 빛을 발사하여 다시 광반사판(8)에 의해 반사시 일정전압을 발생시키는 압력포토리플렉터(9)로 구성된다.

그리고, 디스크변위 측정수단은 구동부(5) 하방의 구동축(10)에 설치된 벨트풀리(11)와, 벨트풀리(11)에 부착되는 광반사판 (12)과, 상기 구동부(5)의 변위를 측정하며 디스크(4)가 상, 하사점 또는 일정위치에 도달했을때 빛을 발사하여 다시 광반사판(12)에 의해 반사시 일정전압을 발생시키는 제1,2변위포토리플렉터(13)(14)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명은 제2도 내지 제12도에 나타낸 바와같이, 저주파 진동 세탁기에 외조(1)일윽의 상하부를 관통하여 설치된 압력측정관(2)에 세탁조(3)내의 상, 하부 압력변동을 측정하기 위한 압력위상측정수단이 장착되고, 상기 세탁조 (3)의 디스크(4)를 작동시키는 구동부(5)에는 디스크(4)의 위치를 측정하기 위한 디스크변위측정수단이 장착된 상태에서 세탁조(3)에 세탁물과 세제가 투입되고 물이 공급된 다음 외조(1)가 밀폐된 후 구동부(5)의 구동에 의해 구동축(10)이 회전하게 되면, 구동축(10)상단의 디스크(4)는 상하로 왕복운동을 하게된다.

그 다음, 구동축(10)의 회전속도가 빨라져 디스크(4)의 왕복주파수가 공진주파수에 도달하게되면, 이 왕복주파수와 같은 주파수로 세탁조(3)내부의 압력이 변동하게 되는데, 이때 압력변동의 진폭은 제5도에 나타낸 바와같이 세탁조(3)내의 상,하부에서는 크고, 중간부분에서는 최소가되며, 세탁조(3)내 상,하부의 압력위상은 정반대 즉, 180°의 위상을 갖게되고, 이와같은 상태에서 압력측정관920의 외조(1)와의 연결부분중 하부의 연결부분에서의 압력은 제6도와 같게되며, 상부와의 연결에서는 180°의 위상차가 있는 파형이 된다.

또한, 제3도에 나타낸바와 같이 압력측정관(2)에 장착된 압력위상측정수단은 세탁조(3)내 상, 하부의 압력차가 없으면, 즉 하부의 압력 변동이 0이면, 상기 압력측정관(2)의 내부에 설치되어 탄성체(7)에 의해 지지되어 있는 진동추(6)는 평형위치에 있게되고, 상기 압력측정관(2)일측의 압력포토리플렉터(9)에서 발사된 빛은 진동추(6)에 부착된 광반사판(8)에 의해 반사되지 않으므로 제7도에 나타낸바와 같이 압력포토리플렉터에서 이 출력은 0상태가 된다.

그후, 세탁조(3)내 하부의 압력이 증가하게 되면, 상부의 압력은 감소하게 되고, 물은 압력측정관(2)의 하부에서 상부로 흐르게 되며, 이 물의 흐름과 압력차에 의해 진동추(6)는 압력측정관(2)의 상부방향으로 움직이게 되고, 이 압력차가 최대로 되면 상기 진동추(6)는 압력포토리플렉터(9)의 위치까지 이동하게되며. 압력포토리플렉터(9)에서 발사된 빛은 광반사판(8)에 의해 반사되어 압력포토리플렉터(9)에서 빛이 감지되고, 그 출력은 제7도에 나타낸 바와 같이 'ON상태의 전압이 된다. 다시, 세탁조(3)내의 하부압력이 감소하기 시작하면, 유속이 감소함과 동시에 진동추(6)는 압력측정관(2)의 하부방향으로 이동하여 광반사판(8)은 압력포토리플렉터(9)의 위치를 벗어나게 되고, 압력포토리플렉터(9)에서의 출력음0상태로 된다.

상기한 설명을 다시 요약하면 제7도와 같이 압력포토리플렉터(9)가 진동추(6)의 상사점위치에 설치된 경우 압력측정관(2)하부의 압력이 최대부근에 도달하면, 상기 압력포토리플렉터(9)의 출력은 ON상태가 되고, 그 이외의 부분에서는 0상태가 된다.

그리고, 제8도는 구동축(10)의 회전각에 따른 디스크(4)의 상하변위를 나타내는데, 스카치요크나 일반캠-링크의 구조에서 구동축이 1회전할 때 왕복운동축이 1왕복운동을 하도록 구성하면 제8도와 같이 구동축의 회전각과 디스크변위 사이의 관계를 나타낼 수 있게된다.

또한, 구동부(5)에 장착된 디스크변위 측정수단은 구동축(10)이 회전하면서 구동부(5)하방의 구동축(10)에 설치된 벨트풀리(11)에 부착되어 있는 광반사판(12)에 의해 제일먼저 출력을 ON의 상태로 나타내는 것을 제1변위포토리플렉터(13)라 하고, 그 다음에 출력을ON의 상태로 나타내는것을 제2변위포토리플렉터(14)라고 하면, 구동축(10)의 회전각과 제1,2변위포토리플렉터(13)(14)및 디스크(4)변위의 사이에는 제9도와 같은 관계가 성립하게 된다.

그리고, 세탁조(3)내부의 압력변동주기와 디스크(4)의 왕복운동주기는 서로 같으며 공진상태는 세탁조(3)내부의 압력의 위상과 디스크(4)변위의 위상과의 차이에 의해서 결정되므로 제1,2변위포토리플렉터(13)(14)의 위치와 광반사판(12)의 크기를 조절하여 제10도와 같은 상관관계를 만들 수 있게된다.

공진의 특성상 0°≤(〈세탁조내의 하부압력-〈 디스크변위)≤180°이므로 재2변위포토리플렉터(14)의 출력이 디스크(4)변위의 상사점에서 ON상태가 되도록 제2변위포토리플렉터(14)의 위치를 조절하면, 압력위상 측정수단의 압력포토리플렉터(9)의 ON신호가 상기 제2변위포토리플렉터(14)의 ON신호보다 나중에 발생할 수가 없게된다.

또한, 공진상태에서 주파수가 높아지면, 세탁조(3)내의 하부압력과 디스크(4)변위사이의 위상차가 점점줄어들게 듸므로 압력포토리플렉터(9)와 제2변위포토리플렉터(14)의 출력이 모두ON이라면, 공진상태에서는 최대의 주파수가 되고, 제1변위 포토리플렉터(13)의 위치를 디스크(4)의 변위와 압력과의 위상차가 원하는 위상차에 왔을때 ON되도록 설치하면, 제10도 및 제12도에 나타낸 바와같이 압력포토리플렉터(9)가 ON인 상태에서 제1,2변위포토리플렉터(13)(14)가 모두OFF 즉 0의 상태가 되므로 현재의 운전주파수를 높여서 디스크(4)의 변위와 세탁조(3)내의 하부압력과의 위상차를 줄이게된다.

또한, 제1변위포토리플렉터(13)만ON이 되고ㅡ 제2변위포토리플렉터(14)는OFF가 되면 원하는 위상차를 갖고 있으므로 현재의 운전주파수로서 작동하게되며, 제2변위포토리플렉터(14)가 ON이 되면, 위상차를 크게하기 위하여 운전주파수를 낮춰줌에 따라 이와같이 특정압력 이상에서 ON의 신호를 내는 압력위상 측정수단과 디스크(4)의 특정위치에서ON의 신호를 내는 디스크변위 측정수단을 이용하여 세탁조(3)내의 공진상태를 용이하고 정확한 상태로 감지할 수 있게된다.

한편, 제4도의 제2변위포토리플렉터(14)앞에 다른 변위포토리플렉터를 추가로 설치하여 사용하므로써 제11도에 나타낸 바와같은 2가지의 원하는 공진상태를 감지할 수 있고, 제1,2변위포토리플렉터(13)(14)대신에 비접촉 근접스위치를 설치하여 사용할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 저주파 진동 세탁기의 세탁조(3)내의 압력과 디스크(4)와의 상대 위상차를 감지하여 사용조건에 따른 최적의 공진상태를 유지한상태에서 세탁을 진행시킬수 있으므로써 세탁물의 세정도 저하 및 포손상을 최소화하여 세탁효율을 증대시킬 수 있고, 사용소비전력의 증가를 방지할 수 있으므로 인해 제품의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

Claims (5)

1. 설정된 주파수로 운전하여 세탁시 세탁조의 압력변동을 압력위상 측정수단에서 감지하여 압력이 디스크의 진동과 같은 주기로 변동할때 특정압력 이상 또는 이하에서 신호를 발생시키는 단계와, 상기 디스크의 위치를 디스크변위 측정수단에서 감지하여 디스크가 상, 하사점 또는 일정위치에 도달했을때 신호를 발생시키는 단계와, 상기세탁조내의 공진상태를 감지하여 압력위상 측정수단과 디스크변위 측정수단에서 발생하는 온,오프신호에 따라 현재의 운전주파수를 증가, 감속 및 유지시키는 단계로 된 것을 특징으로 하는 저주파 진동 세탁기의 공지감지방법.
2. 외조를 관통하여 설치되는 압력측정관과, 상기 압력측정관에 장착되어 세탁조의 압력변동을 측정하기 위한 압력위상 측정수단과, 상기 세탁조의 디스크를 작동시키는 구동부에 장착되어 디스크의 위치를 측정하기 위한 디스크변위 측정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 저주파 진동 세탁이의 공진감지장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 압력위상측정수단은 압력측정관의 내부에 설치되어 세탁조내 상하부의 압력차 또는 중앙과 상부나 중앙과 하부의 압력차에 의해 변위를 일으키는 진동추와, 진동추에 부착되는 광반사판과, 진동추의 위치를 감지하며 세탁조와 연결된 압력측정관 하부의 압력이 최대 또는 최소가 될때 빛을 발사하여 다시 광반사판에 의해 반사시 일정전압을 발생 시키는 압력포토리플렉터로 된 저주파 진동 세탁기의 공지감지장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 진동추의 상하부에는 진동추의 동작시 탄성력을 부여하는 탄성체가 설치된 저주파 진동 세탁기의 공진감지장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 디스크변위 측정수단은 구동부 하방의 구동축에 설치된 벨트풀리와, 벨트풀리에 부착되는 광반사판과, 상기 구동부의 변위를 측정하며 디스크가 상,하사점 또는 일정위치에 도달했을때 빛을 발사하여 다시 광반사판에 의해 반사시 일정전압을 발생시키는 제1,2변위포토리플렉터로 된 저주파 진동 세탁기의 공진감지장치.