KR0175118B1 - 세탁기 및 균형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균형체의 불균형에 기인하는 진동진폭을 저감하는 것을 목적으로 한다. 정격속도 이하에 위험속도를 갖는 세탁기에 사용하는 균형체에 있어서 그 내부를 주연방향으로 분할하는 격벽에, 내장된 액체를 정지중에 그리고 특정 회전수 이하에서 통과시키는 통로를 설치한다.

Description

세탁기 및 균형체

제1도는 본 발명의 세탁기의 종단면도.

제2도는 본 발명을 구성하는 균형체의 일례를 도시한 평면도.

제3도는 제2도의 균형체를 일부는 단면으로 도시한 정면도.

제4도는 제2도의 균형체를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

제5도는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 격벽수와 자려진동발생 회전수의 관계를 도시한 특성도.

제6도는 본 발명을 구성하는 균형체의 일례의 통로위치와 정지중의 내장액체면의 상태를 도시한 단면도.

제7도는 본 발명을 구성하는 균형체의 일례의 통로위치와 회전 초기의 내장액 체면의 상태를 도시한 단면도.

제8도는 본 발명을 구성하는 균형체의 일례의 통로위치와 회전 중기의 내장액 체면의 상태를 도시한 단면도.

제9도는 본 발명을 구성하는 균형체의 일례의 통로위치와 정격회전시의 내장액 체면의 상태를 도시한 단면도.

제10도는 본 발명을 구성하는 균형체의 다른 예를 각각 도시한 단면도.

제11도는 본 발명을 구성하는 균형체의 다른 예를 도시한 단면도.

제12도는 제11도에 도시된 균형체의 다른 실시예를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

제13도는 본 발명을 구성하는 균형체의 또 다른 예를 도시한 단면도.

제14도는 본 발명을 구성하는 균형체의 다른 예를 도시한 단면도.

제15도는 본 발명을 구성하는 균형체의 또 다른 예를 도시한 단면도.

제16도는 본 발명을 구성하는 균형체의 또 다른 예를 도시한 단면도.

제17도는 본 발명을 구성하는 균형체의 또 다른 예를 도시한 단면도.

제18도는 제13도 및 제14도의 균형체에 관한 다른 예를 각각 도시한 단면도.

제19도는 제15도의 균형체에 관한 다른 예를 각각 도시한 단면도.

제20도는 제16도의 균형체에 관한 다른 예를 각각 도시한 단면도.

제21도는 제17도의 균형체에 관한 다른 예를 각각 도시한 단면도.

제22도는 본 발명에서의 슬로싱을 설명하는 설명도.

제23도는 내부통의 회전수와 외부통의 진동폭의 관계를 본 발명과 종래예에 대하여 도시한 그래프.

제24도는 본 발명을 구성하는 균형체의 다른 예를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

제25도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로의 일례를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

제26도는 제15도의 균형체의 통로에 관한 다른 예를 일부는 단면으로 각각 도시한 사시도.

제27도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로의 다른 예를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

제28도는 제27도의 균형체의 통로에 관한 다른 예를 일부는 단면으로 각각 도시한 사시도.

제29도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 일례를 도시한 횡단면도.

제30도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 다른 예를 도시한 횡단면도.

제31도는 제29도의 균형체의 통로형상에 관한 다른 예를 각각 도시한 횡단면도.

제32도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 다른 예를 각각 도시한 횡단면도.

제33도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 다른 예를 도시한 횡단면도.

제34도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 또 다른 예를 도시한 횡단면도.

제35도는 본 발명을 구성하는 균형체의 통로형상의 다른 예를 일부는 단면으로 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 균형체 2 : 교반날개

3 : 내부통 4 : 외부통

5 : 현수봉 6 : 외부 프레임

7 : 모터 8 : 클러치

9 : 중심기부 11 : 균형링 용기

12 : 용착면 13 : 내장액체

14 : 기체 15 : 격벽

16a : 제1통로 16b : 제2통로

본 발명은 내부통의 불균형에 기인하는 진동진폭을 저감하는 액체를 봉입한 균형체를 갖춘 세탁기에 관한 것으로, 특히 이 불균형 공진시에 공진점을 통과할 때까지의 액체에 의한 악영향을 저감하고 액체에 기인하는 공진현상을 안정화시킬 수 있는 세탁기에 관한 것이다.

종래의 세탁기에 있어서는 내부통내의 세탁물에 의한 불균형에 기인한 진동진폭을 저감하기 위하여, 내부통의 상부개구에 중공 환형체와 그 내부를 구획하는 격벽과 이 격벽에 의해 형성된 용기실내에 봉입한 액체로 이루어진 균형체를 설치한 것이 있다.

이러한 종류의 세탁기에서의 전술한 균형체는 세탁물의 편하중에 대하여 균형을 취하는 작용을 하는 것이지만, 세탁기의 기동시에 전술한 균형체의 액체가 편하중과는 반대측 방향으로 급격하게 이동하여 액체끼리의 충돌이 일어나고 이에 의해 큰 진동이 세탁기의 외부 프레임에 전달된다. 이 현상을 저감하기 위하여 일본국 특허공고(소)56-42314호 공보에 기재된 것처럼, 전술한 격벽으로 액체의 급격한 이동을 저지하기 위한 유통로를 설치한 것이 제안되어 있다.

상기 종래기술에서의 균형체는 내부의 액체가 회전시의 원심력에 의해 그 회전중심에 대하여 동심인 자유표면을 형성하는 현상, 즉 내부통에 불균형이 있는 경우에 균형체내의 액체는 균형체를 구성하는 중공 환형체의 회전중심을 중심으로 하는 원을 형성하도록 하는 것으로, 액체는 그 반경방향의 두께가 불균형이 있는 방향에서 얇게 된다. 그 결과, 액체에 의한 불균형을 작게 하려는 작용이 생긴다. 상기 균형체는 이 작용을 이용하고 있는 것이다.

일반적으로, 회전체의 진동응답은 정격회전수 이하에서, 위험속도로 불리는 회전수 Nc까지는 진동의 진폭은 회전수의 증대에 따라 증대되고 회전수 Nc에서 최대로 되고 회전수 Nc 이상에서는 일정한 진폭에 근접하는 경향을 나타낸다.

그런데, 전술한 세탁기의 균형체에서는 확실히 위험속도 Nc 이상의 회전수에서는 중공 환형체내의 액체는 중공 환형체의 회전중심을 끼워서 불균형과 반대측에 위치하는, 즉 회전시의 원심력에 의해 생기는 액체의 원통형 자유표면의 중심이 중공 환형체의 회전중심으로부터 불균형방향으로 이동하여 진폭을 작게 하는 방향으로 수정이 행하여지지만, 위험속도 이하에서는 중공 환형체의 회전중심이 세탁기의 회전중심에 대하여 불균형측에 위치하고 액체의 원통형의 두꺼운 부분이 불균형측에 형성되어 오히려 불균형을 조장하고 진폭을 크게 하고 있다. 이처럼, 위험속도 Nc를 통과할 때 진동의 진폭이 커지게 되는 것은 진동 및 소음발생 뿐만 아니라 기기의 신뢰성을 저하시켜서 세탁기로서는 바람직하지 않으며, 또한 위험속도 조차도 통과할 수 없게 되어 버린다. 이처럼, 종래에는 위험속도 Nc 이상의 운전범위에서의 불균형을 수정하는 것은 가능하였어도 회전수 전체범위에서의 불균형을 저감하는 데에는 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 위험속도(공진점)를 초과할 때까지 균형체내의 내장액체의 이동을 억제하여 균형체에 의한 불균형의 증대를 억제하는 것에 의해 세탁기의 공진 진폭을 저감시키려는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 세탁기는 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임과, 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체를 구비한 세탁기로서, 상기 통로는 내부통이 회전을 개시한 후 회전이 위험속도에 도달할 때까지 상기 내부통의 회전에 따른 액체의 자유표면의 변화에 의해 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 억제하도록 된 것이다. 상기 액체의 자유표면은 균형체가 회전할 때의 원심력 및 중력의 작용에 의해 액체가 형성하는 이론적 표면 또는 실제로 형성되는 표면으로부터 구한 평균적인 표면이고, 상기 자유표면을 이론적으로 구하기 위해서는 예를 들어 액체의 밀도 및 점도 등의 물리적 특성 이외에도 액체가 봉입되는 용기실의 단면형상 등을 고려한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 통로는 내부통의 정지중에만 액체의 이동을 가능하게 하는 제2통로와, 내부통의 회전이 위험속도를 초과하고서 비로소 액체의 용기실들 사이에서의 이동을 가능하게 하는 제1통로를 구비한 것이어도 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 제1통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 자유표면 Sa에 접하도록 설치되고, 상기 제2통로는 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치되어도 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 제1통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유 표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심의 반대측에 설치되고, 제2통로는 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치되어도 좋다.

게다가, 상기 제1통로와 제2통로는 연결된 것이어도 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 균형체는 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장한 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임을 갖는 세탁기에 마련되며, 상기 내부통의 상단 개구부에 부착되는 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수개의 용기실로 구획하는 격벽과 상기 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 구비한 균형체로서, 상기 통로는 내부통이 회전을 개시한 후 회전이 위험속도에 도달할 때까지 상기 내부통의 회전에 따른 액체의 자유표면의 변화에 의해 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 억제하도록 된 것이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 통로는 내부통의 정지중에만 액체의 이동을 가능하게 하는 제2통로와, 내부통의 회전이 위험속도를 초과하고서 비로소 액체의 용기실들 사이에서의 이동을 가능하게 하는 제1통로를 구비한 것이어도 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 제1통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 자유표면 Sa에 접하도록 설치되고, 상기 제2통로는 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치되어도 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 제1통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심의 반대측에 설치되고, 제2통로는 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치되어도 좋다.

게다가, 상기 제1통로와 제2통로는 연결된 것이어도 좋다.

또한, 본 발명의 세탁기 또는 균형체에서 제1 및 제2 통로는 상술한 이상적인 위치 또는 영역으로부터 어긋나게 구성된 경우에도 내부통의 회전개시로부터 위험 속도 도달시 까지의 사이에 용기실에서의 액체의 이동을 억제하는 것이면 정도의 차이는 있어도 본 발명의 효과를 이룰 수 있다.

상기 구성에 의하면, 세탁기의 내부통의 회전속도가 상승하면 균형체에 걸쳐 있는 중공 환형체 내부의 액체의 표면은 원심력에 의해 회전방물면을 형성한다. 즉, 액체의 표면은 중공 환형체의 내주측으로부터 외주측을 향해서 상승하도록 경사져 있다. 제1통로는 회전개시 후에 회전방물면이 형성되고 액체에 접하지 않도록 설치되어 있어서 회전개시 후에는 액체의 제2통로에 의해 인접하는 중공환형체내의 용기실로의 이동이 없어진다.

게다가, 회전속도가 상승하여 위험속도를 초과하면 회전방물면을 형성하여 중공 환형체의 외주측 상부에 존재하는 액체는 제1통로를 통해서 인접하는 중공 환형체내의 용기실에 순차로 유입되고 내부통의 불균형측과는 반대측으로 이동한다. 이에 의해, 액체의 원통형의 두꺼운 부분이 불균형측에 형성되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 회전수 전체범위에서의 진동진폭을 저감할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명이 일실시예를 도시한 것으로 세탁기는 균형체(1)과 교반날개(2)를 갖는 내부통(3)과, 그 내부통을 내장하는 외부통(4) 및 이 외부통(4)를 현수봉(5)를 거쳐 지지하고 있는 외부 프레임(6)로 구성된다.

세탁시에는 교반날개(2)가 탈수시에는 내부통(3)이 모터(7)에 의해 풀리-벨트계를 거쳐 클러치(8)을 경유하여 회전된다. 모터(7) 및 클러치(8)은 중심기부(9)에 볼트로 고정되고, 이 중심기부(9)는 외부통(4)의 저면에 나사고정되어 있다. 내부통(3)은 플랜지(10)을 거쳐 클러치(8)의 축에 지지되어 있다.

제1도에서는 본 발명의 주요 요소인 균형체(1)과 세탁기의 기본 구성요소를 도시하고 그 외의 요소, 예를 들어 패널스위치 등은 도시하지 않았다.

제2도 및 제3도는 본 발명을 구성하는 균형체(1)의 일실시예의 평면도 및 정면도로서, 이들 도면에서 균형링 용기(11)은 용착면(12)에서 상반부와 하반부를 용착 접합하고 적절한 비율로 액체(13)과 기체(14)가 봉입되어 복수의 주연방향의 격벽(15)에서 복수의 용기실로 분할된 구조로 되어 있다. 제2도에서는 6개의 용기실로 분할되어 있으나, 이 분할수에 제한되지는 않는다. 봉입된 액체(13)은 밀도가 높은 물리 특성을 갖는 액체가 효과적이며, 포화식염수 등이 양호하게 사용되고 있다. 기체(14)는 공기인 경우가 많다. 상기 격벽(15)는 액체 및 기체를 통과시키는 제1통로(16a) 및 제2통로(16b)를 이들 통로의 일면이 용착면(12)에 일치하도록 구비한 구성으로 되어 있다.

제4도는 본 발명을 구성하는 균형체(1)의 일실시예를 도시한 사시도이다. 단, 제4도에는 내장유체를 도시하지 않았다. 제2통로(16b)는 복수로 분할된 용기(11)내의 내장액체(13)의 치우침을 정지중에 수정할 목적과 회전중의 기체(14)의 이동을 가능하게 할 목적으로 정지중에는 내장액체(13)의 표면에 접하고 회전중에는 액체에 접하지 않는 위치, 여기에서는 균형링 용기(11)의 회전중심측에서 정지 액체(13)의 표면에 제2통로(16b)의 하면이 접하고 제2통로(16b)의 상면이 균형링 용기(11)의 용착면(12)에 접하는 위치에 설치되어 있다.

제1통로(16a)는 용기실 사이의 액체(13)의 이동을 위험속도 통과 후에 비로소 가능하게 할 목적으로 정지중에는 내장액체(13)에 접하지 않고 회전중에는 위험속도 통과 직후의 자유표면에 (내장액체에 작용하는 원심력으로 결정한다) 접하는 위치, 여기에서는 정지중의 액체(13)의 표면보다 위에서 위험속도 통과 직후의 액체(13)의 자유표면에 접하는 위치에서 제1통로(16a)의 하면이 균형링 용기(11)의 용착면(12)에 접하는 위치에 설치되어 있다.

다음으로, 상술한 본 발명의 일실시예의 작동을 제5도 내지 제11도를 참조하여 설명한다.

제5도는 균형체내의 주연방향 격벽의 갯수와 자려진동발생 회전수의 관계를 나타낸 개략도로서, 수치해석에 의한 일례로 격벽 갯수의 증가와 함께 자려진동발생 회전수가 고속측으로 변하는 것을 알 수 있다. 중공 회전체로 되는 균형링 용기(11)의 내부를 주연방향으로 복수개로 분할하는 주연방향의 격벽(15)를 설치하여 자려진동발생 회전수를 정격회전수보다 높게 설정하는 것으로 회전체의 정격회전수 범위내에서의 안정화를 달성하고 있다.

제6도 내지 제11도는 본 발명을 구성하는 균형체(1)의 격벽(15)에 설치된 통로(16a,16b)와 액체의 자유표면의 위치관계를 도시하며, 제6도는 정지상태에서의 내장액체의 표면(21b)와 제2통로(16b)의 관계를 도시하고, 이 통로(16b)를 통과하여 내장액체(13)이 격벽(15)에서 이격된 용기실 사이를 이동하고 각 용기실의 액체량이 같게 되어 있는 상태를 나타내고 있다. 이렇게 복수로 분할된 용기(11)내의 내장액체(13)의 치우침을 정지중에 수정할 목적으로 통로의 연직방향 위치는 양호하게는 통로의 하면이 정지중의 내장액체(13)의 표면, 즉 수평면에 접하는 위치가 좋다. 또한, 실용적으로는 통로(16b)의 하면이 정지중의 액체(13)의 표면에 조금 잠기는 정도가 좋다. 그 이유는 통로(16b)의 하면과 액체(13)의 표면이 일치하고 있는 경우 내장액체(13)에 작용하는 표면장력에 의해 용기실 사이의 액체의 이동이 손상될 우려가 있기 때문이다.

또한, 이 통로(16b)의 반경방향 위치는 회전중에는 액체(13)을 통과시키지 않을 목적으로 가능한 한 회전중심측에 설치하는 편이 좋다. 실용적으로는 회전중심측의 측벽으로부터 떨어져 있어도 회전중에 이 통로(16b)를 통해서 액체(13)의 이동이 발생하지 않는 위치이면 좋다. 이 통로(16b)는 회전중에도 균형체(1)내의 한가지 유체인 기체(14)의 이동을 용이하게 하고, 또 다른 유체인 액체(13)의 이동에 따른 용기실내의 용적변화에 의한 압력의 변동을 없애는 효과도 있다. 그 결과, 용기실내의 기체(14)의 압력차에 기인하는 스프링의 상승작용(相乘作用)도 없어지고, 슬로싱(sloshing) 등의 액체진동현상의 저감으로 이어진다. 또한, 용기실내의 기체(14)의 압력을 낮추어 두면 기체(14)에 기인하는 스프링작용의 저감이 가능해지고, 슬로싱 등의 액체진동현상의 저감으로 이어진다.

제7도는 회전중의 위험속도 이전의 내장액체의 자유표면(21)과 통로(16a,16b)의 위치관계를 도시한다.

제8도는 회전중의 위험속도 통과 직후의 내장액체의 자유표면(21a)와 통로(16a, 16b)의 위치관계를 도시하고, 이 제1통로(16a)를 통해서 내장액체(13)이 격벽(15)로 가로막힌 용기실들 사이를 이동하여 불균형을 없앤 상태를 도시하고 있다. 이렇게 용기내에서의 액체 이동을 위험속도 통과 후에 비로소 가능하게 할 목적인 제1통로(16a)의 연직방향 위치는 통로의 하면이 정지중의 내장액체(13)의 표면(21b), 즉 수평면보다 위에 있게 되는 위치에서 양호하게는 위험속도 회전수에서의 액체(13)에 작용하는 원심력으로 결정되고, 내장액체(13)의 자유표면에 접하는 위치에서 어느 방향이라도 좋다. 또한, 실용적으로는 위험속도를 약간 초과한 회전수에서의 내장액체(13)의 자유표면에 접하는 위치가 최악의 경우에 위험속도를 초과한 정격회전수까지의 회전수에서의 내장액체(13)의 자유표면에 접하는 위치라도 좋다. 그 이유는 불균형에 의한 내장액체(13)의 이동은 위험속도를 초과하고 나서 시작되도록 해야 하고, 또한 감쇠에 의한 임의의 시간지연이 발생할 때 최종적으로는 정격회전수에서 균형체로서의 기능을 발휘하면 좋기 때문이다.

제9도는 정격회전수에서의 내장액체(13)의 자유표면(21)과 통로(16a, 16b)의 위치관계를 도시하고, 위험속도 회전수 이하의 회전수에서는 제1통로(16a)가 액체중에 잠겨도 본래의 목적을 해치지는 않는다.

또한, 제1통로(16a)의 직경방향 위치에 대해서도 같으며, 양호하게는 위험속도 회전수에서의 액체에 작용하는 원심력을 큰 요인으로 하여 결정되고, 내장액체(13)의 자유표면(21a)에 접하는 위치에서 어느 방향이라도 좋다. 또한, 실용적으로는 위험속도를 약간 초과한 회전수에서의 내장액체(13)의 자유표면에 접하는 위치가 최악이 경우 위험속도를 초과한 정격회전수까지의 회전수에서의 내장액체(13)의 자유표면에 접하는 위치라도 좋다. 그 이유는 불균형에 의한 내장액체(13)의 이동은 위험속도를 초과하고 나서 시작되도록 해야 하고, 또한 감쇠력에 의한 임의의 시간지연이 발생하는 것이 최종적으로는 정격회전수에서 균형체로서의 기능을 발휘하면 좋기 때문이다.

제10도는 제1통로(16a)의 위치관계의 다른 예를 도시한 것이며, 이들 모두는 균형링 용기(11)의 형상과 내장액체(13)의 물리 특성, 내장액체량 및 계의 위험속도 회전수에서 결정되는 내장액체(13)의 자유표면(21a)에 접하는 위치에 통로(16a)가 설치되어 있는 예를 도시한다.

또한, 상기의 설명에는 2개의 통로(16a, 16b)를 사용하여 설명하고 있으나, 제11도에 도시된 것처럼 통로의 일단이 상기 통로의 한쪽[제1통로(16a)]에 또는 타단이 상기 통로의 다른쪽[제2통로(16b)]에 상당하는 형상으로 되는 1개의 통로(16)로도 상기 작용의 목적은 달성된다.

제12도는 제4도에 도시한 2개의 통로의 목적을 1개의 통로로 달성하는 실시예를 도시하고, 격벽(15)에 1개의 통로(16)을 갖는 균형링 용기(11)을 일부 단면으로 도시한 사시도이다. 단, 내장액체(13)은 도시하지 않았다. 통로(16)의 일단은 복수로 분할된 용기내의 내장액체(13)의 치우침을 정지중에 수정할 목적과 회전중의 기체(14)의 이동을 가능하게 할 목적으로 정지중의 내장액체(13)의 표면에 접하고 회전중에는 액체(13)에 접하지 않는 위치, 여기에서는 균형링 용기(11)의 회전중심측에서 정지 액체의 표면에 유체통로(16) 하면이 접하고, 통로(16) 상면이 균형링 용기(11)의 용착면(12)에 접하는 위치에 설치되어 있다. 타단은 분할된 용기실 사이에서의 액체 이동을 위험속도 통과 후에 비로소 가능하게 할 목적으로 정지중에는 내장액체(13)에 접하지 않고 회전중에는 위험속도 통과 직후의 자유표면(내장액체에 작용하는 원심력으로 결정됨)에 접하는 위치, 여기에서는 정지중의 액체표면보다 위에서 위험속도 통과 직후의 액체(13)의 자유표면에 접하는 위치에 설치되어 있다.

또한, 상술한 균형링 용기(11)의 제작시에 형틀 빼내기의 용이성은 격벽(15)에 설치한 통로(16)의 하면 또는 상면이 용착면에 일치하고 통로 단면형상이 용착면 방향에 대하여 끝이 오므라들지 않는 형상으로 함으로써 달성된다.

제13도 내지 제17도는 균형링 용기(11)의 상반부와 하반부의 용착면 위치와 격벽(15)에서의 통로(16a, 16b, 16)의 위치 및 액체(13)의 자유표면 위치의 관계를 도시하고, 용기(11)의 용착면 위치(12)와 격벽(15)에서의 통로 위치(16a, 16b, 16)의 관계의 여러 패턴을 도시한다. 제13도 및 제14도는 정지중의 액체면(21b) 위치와 균형링 용기(11)의 용착면(12)가 일치하고 있는 경우를 도시한 것으로, 제13도는 2개의 통로(16a, 16b)로 제14도는 1개의 통로(16)로 구성되어 있는 경우이다. 제15도 내지 제17도는 정지중의 액체면(21b) 위치보다 연직하방으로 위에 균형링 용기(11)의 용착면(12)가 존재하는 경우를 도시한 것으로, 제15도 및 제17도는 2개의 통로(16a, 16b)로 제16도는 1개의 통로(16)로 구성된 경우이다. 바꾸어 말하면, 제13도 및 제14도는 통로(16a, 16b)의 하면과 용착면(12)가, 제15도는 한쪽 통로(16a)의 하면 및 다른쪽 통로(16b)의 상면과 용착면(12)가, 제16도 및 제17도는 통로(16, 16a, 16b)의 상면과 용착면(12)가 일치하는 경우를 도시한 것이다.

이처럼, 용기(11)의 용착면(12)에 통로의 일면을 일치시키고, 통로 단면형상이 용착면(12) 방향에 대하여 끝이 오므라들지 않게 되는 형상으로 되는 것으로 형틀 빼내기가 용이한 균형링 제작이 가능해진다.

또한, 제18도 내지 제21도에는 제13도 내지 제17도와 관련한 균형체(1)의 다른 여러 예가 도시되어 있다. 제18도는 제13도 및 제14도와, 제19도는 제15도와, 제20도는 제16도와, 제21도는 제17도와 각각 같은 모양의 균형체의 단면을 도시하며, 통로(16, 16a, 16b)의 위치에 대한 여러 패턴을 도시하고 있다.

또한, 상술한 것처럼 통로에서 연결된 용기실 사이의 슬로싱과의 공진현상을 낮추기 위하여, 통로현상의 변경에 의한 액체진동현상의 진동수를 구조계의 진동수로 부터 떨어뜨려 피공진화를 도모한다. 이러한 통로형상의 변경은 한쪽은 유로면적의 축소로 다른쪽은 유로 길이의 확대로 함께 진동수의 저하를 목적으로 한 변경에 의해 피공진화가 달성된다.

제22도는 통로에서 연결된 용기실 사이의 슬로싱현상을 모식적으로 도시한 것으로, 이 경우에 발생하는 진동수는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

여기에서, ω는 진동수, α는 원심력 가속도, h는 천이속도에서의 무편심시 액체두께, l은 유로 길이, S0은 유로단면적, S1=S2는 용기실 단면적이다. α, S1 및 S2는 주로 세탁기의 구조로부터 결정되는 값이며, 따라서 이 진동수 ω를 낮추기 위해서는 유로면적 S0의 축소 또는 유로 길이 l의 증대가 유효한 것을 알 수 있다.

간단히, 균형링의 반경을 r, 균형링의 높이를 t, 균형링의 주연방향 등분할수를 n, 용기실 단면적 S1=2πrt/n, 구조계의 고유진동수를 ω1, 회전수를 ω2로 한 경우에 일반적인 피공진에는, ω ω1로 된다.

그러나 상술한 공진현상에는 구조계의 고유진동수=슬로싱 진동수에 의한 발생 이외에, 회전수 ω2=구조계의 고유진동수 ω1+슬로싱 진동수 ω에 의한 발생이 있다. 대상으로 하는 구조계의 고유진동수는 진동 모드의 관계로 회전에 의한 차이로 효과의 영향을 받고, 회전수에 대하여 변화하여 거의 회전수에 비례하여 변화하는 특징을 갖는다. 또한, 슬로싱 진동수도 회전수에 대한 원심력에 의해 변화하여 용기실의 조합에 의해서도 단면적이 변화하여 그 진동수의 변화로 된다. 이들을 고려한 경우에 경험값으로부터,

가 바람직하고,

를 식 1에 대입하면,

여기서 ω1에 대신에 3ω를 대입하면,

이것을 변형시켜 h/r1로 하면,

여기에 S1를 대입하면,

또, 변형하여,

이 식으로부터 양호하게는 1은 큰 것이, S0는 작은 것이 좋은 것을 알 수 있다. 예를 들어, 식 10에 의해 균형링 주연방향 분할수로부터 t1/S0를 구하면, n=6일 때에는 30.5보다 크고 n=12일 때에는 61.1보다 크면 좋은 것을 알 수 있다.

제23도는 횡축으로 회전수를 종축으로 진동진폭을 취하고 외부통 진동진폭과 회전수의 관계를 도시하여 본 발명의 효과에 대하여 명확하게 설명한다. 도면중 파선은 종래 방식의 균형체를 사용한 경우를, 실선은 본 발명의 균형체를 사용한 경우의 일례를 비교하기 위하여 함께 도시하고 있다. 회전수가 500r/min 이하에서의 파선과 실선의 차이는 본 발명의 유체통로의 위치에 의한 효과를 도시하고, 진동진폭의 저하가 명확하게 되어 있다. 또한, 회전수 1000r/min 부근에서의 파선과 실선의 차이는 본 발명의 유체통로 길이 및 통로 단면적에 의한 효과를 도시하고 안정된 진동현상으로 되는 공진현상 등의 발생이 없는 것을 도시하고 있다.

제24도는 제4도에 도시한 분할된 용기실 사이에서의 액체 이동을 위험속도 통과 후에 비로소 가능하게 할 목적인 제1통로(16a)의 통로 길이(17)을 격벽(15)의 두께(18)보다 충분히 크고 길게 한 실시예를 도시한 사시도이다. 단, 내장유체(13)은 도시되어 있지 않다.

제25도는 제24도에 도시한 균형링 용기(11)의 상반부를 하부에서 본 사시도로서 상하 반전된 상태로 도시한다.

제26도에 제24도의 제1통로(16a)에 관한 그 밖의 실시예를 제25도와 같은 모양으로 도시한다.

제26도 (a)는 제25도에 도시한 통로(16a)의 일면을 균형링 용기(11)의 외주측면(19)로 대용한 예를 도시한다.

제26도 (b)는 제25도에 도시한 통로(16a)의 격벽(15)의 두께를 증대시킨 예이다.

제26도 (c)는 제26도 (b)에 도시한 격벽(15)의 두께가 균형링 용기(11)의 직경방향과 함께 변화하는 예이다.

제26도 (d) 및 제26도 (e)는 제26도 (a)에 도시한 예에 있어서 균형링 용기(11)의 외주측면(19)가 직경방향으로 변화하는 예로서, 제26도 (d)는 외측으로 변화한 예이고 제26도 (e)는 내측으로 변화한 예이다.

제26도 (f)는 제26도 (a)에 도시한 통로부를 박판구조로 성형한 예이다.

제26도 (g)는 제26도 (a)에 도시한 통로부를 만곡하여 구성한 예이다.

제27도는 통로(16a)를 별도의 부품으로 구성한 예이며, 통로(16a)의 일면과 균형링 용기(11)의 용착면(12)를 일치시킬 필요가 없어진다. 제28도에는 통로(16a)를 별도의 부품으로 구성한 다른 예를 도시한다. 제28도 (a)는 통로(16a)의 일면을 균형링 용기(11)의 외주측면(19)로 대용한 예이며, 제27도와 마찬가지로 사시도로 도시되어 있다. 제28도 (b)는 통로(16a)를 일직선으로부터 ユ자 형상으로 변경한 실시예를 도시하며, 제4도와 마찬가지로 사시도로 도시되어 있다. 단, 내장유체(13)은 도시되어 있지 않다. 격벽(15)와의 고정방법으로서는 접착 또는 홈결합 등이 있다.

제27도 및 제28도를 제외한 상기 실시예에서는 간단하게 하기 위하여 통로(16a)의 단면형상을 사각으로 도시하고 있으나, 이 형상에 한정되는 것은 아니고 필요로 하는 유로의 길이와 필요로 하는 유로 단면적을 갖는 것이면 본래의 목적을 손상시키지 않는다. 통로 단면형상으로서는 원형 또는 삼각형 등을 포함한 여러 형상을 고려할 수 있으나, 균형링 용기의 용착면에 대하여 단부를 오므리지 않은 형상이 제작의 편이상 바람직하고, 결과로서 원형 및 원형과 다각형의 조합으로 되지만 실용적으로는 사각형 정도까지이다.

다음으로, 통로(16a)의 주연방향의 형상의 일례에 대하여 통로측의 균형링 용기(11)의 용착면(12)를 상부에서 본 것을 제29도 및 제30도에 도시하였다. 제29도는 격벽(15)에 직각인 직선형상의 통로를 도시하고 제30도는 외주측면(19)를 따른 폭이 일정한 통로형상을 도시한다.

또한, 제31도는 제29도와 같은 모양의 직선형상의 통로에 있어서의 여러 변형예를 도시한다. 제31도 (a)는 회전방향으로 테이퍼진 형상을, (b)는 회전방향으로 역으로 테이퍼진 형상을, (c)는 격벽(15)에 대하여 회전방향으로 각도를 갖는 상류측이 회전중심측인 직선형상을, (d)는 중앙이 좁은 형상을, (e)는 양단이 좁은 형상을, (f)는 격벽(15)에 대한 회전방향으로 각도를 갖는 하류측이 회전중심측인 직선형상을, (g)는 회전중심측으로 볼록한 형상을, (h)는 회전중심측으로 오목한 형상을 취하는 예를 도시한다.

또한, 제32도는 제30도와 마찬가지로 외주측면(19)를 따르는 형상을 갖는 통로에 있어서의 여러 변형예를 도시한다. 제32도 (a)는 일단이 원호이고 타단이 직선으로 형성되는 형상을, (b)는 회전방향으로 단부가 확장되는 형상을, (c)는 회전방향으로 단부가 오므라드는 형상을, (d)는 중앙이 좁은 형상을, (e)는 양단이 좁은 형상의 예를 도시한다.

상술한 통로(16a)의 주연방향 형상은 수평단면형상이지만, 연직단면형상으로도 같은 특징을 갖는 형상을 고려할 수 있고 실제로는 이들을 합한 형상이 채용된다.

또한, 상기의 실시예에서는 격벽(15)의 상태를 균형링 용기(11)에 대하여 직각으로 하고 있으나, 제33도 및 제34도에 도시된 것처럼 회전방향에 대하여 임의의 각도를 가져도 본래의 목적은 달성된다.

또한, 상기의 실시예에서는 단일의 균형링 용기(11)의 구성을 취하고 있으나, 제35도에 도시된 것처럼 직경방향의 격벽(20)을 설치하여 다중의 링 용기의 구성을 취하여도 본래의 목적을 손상시키지 않는다.

상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 공진을 초과할 때까지 균형체내의 내장액체(13)이 진동하지 않기 때문에 내장액체(13)의 이동에 의한 불균형의 증대가 없어지고 공진진폭이 저감된다. 또한, 공진진폭이 작게 되어 유체 균형체의 적용범위가 넓어진다. 그 결과, 회전체와 정지측의 틈새를 작게 설정할 수 있어서 기기의 소형화로 이어진다. 게다가, 자려진동의 발생회전수가 고회전수측으로 이동가능하게 된다. 그 결과, 기기의 정격회전수의 고속화로 이어진다. 또한, 진동의 안정화를 꾀할 수 있어서 진동 및 소음의 저감과 기기의 신뢰성 향상으로 이어진다.

Claims (18)

1. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임과, 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체를 구비한 세탁기에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중에는 액체의 이동을 가능하게 하고, 내부통이 회전을 개시한 후 회전이 위험속도에 도달할 때까지 상기 내부통의 회전에 따른 액체의 자유표면의 변화에 의해 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 억제하도록 된 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임과, 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체를 구비한 세탁기에 있어서, 상기 통로는 내부통의 정지중에만 액체의 이동을 가능하게 하는 제2통로와, 내부통의 회전이 위험속도를 초과하면 비로소 액체의 용기실들 사이에서의 이동을 가능하게 하는 제1통로를 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제2항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임과, 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체를 구비한 세탁기에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 자유표면 Sa에 접하도록 설치된 제1통로와, 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치된 제2통로를 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기.
5. 제4항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.
6. 제4항에 있어서, 상기 통로와 균형체는 통로의 길이를 l, 단면적을 S0, 용기실의 높이를 t, 균형체의 주연방향 분할수를 n으로 한 경우에 (1t/S0)(16n/π)가 되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
7. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임과, 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체를 구비한 세탁기에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심의 반대측에 설치된 제1통로와, 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치된 제2통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
8. 제7항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.
9. 제7항에 있어서, 상기 통로와 균형체는 통로의 길이를 l, 단면적을 S0, 용기실의 높이를 t, 균형체의 주연방향 분할수를 n으로 한 경우에 (1t/S0)(16n/π)가 되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
10. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임을 갖춘 세탁기에 마련되며, 상기 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중에는 액체의 이동을 가능하게 하고, 내부통이 회전을 개시한 후 회전이 위험속도에 도달할 때까지 상기 내부통의 회전에 따른 액체의 자유표면의 변화에 의해 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 억제하도록 된 것을 특징으로 하는 균형체.
11. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임을 갖춘 세탁기에 마련되며, 상기 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중에는 액체의 이동을 가능하게 하는 제2통로와, 내부통의 회전이 위험속도를 초과하면 비로소 액체의 용기실들 사이에서의 이동을 가능하게 하는 제1통로를 구비한 것을 특징으로 하는 균형체.
12. 제11항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 균형체.
13. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임을 갖춘 세탁기에 마련되며, 상기 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중에는 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 자유표면 Sa에 접하도록 설치된 제1통로와, 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치된 제2통로를 구비한 것을 특징으로 하는 균형체.
14. 제13항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 균형체.
15. 제13항에 있어서, 상기 통로와 균형체는 통로의 길이를 l, 단면적을 S0, 용기실의 높이를 t, 균형체의 주연방향 분할수를 n으로 한 경우에 (1t/S0)(16n/π)가 되는 것을 특징으로 하는 균형체.
16. 저부 중앙에 교반날개를 갖는 내부통과, 이 내부통을 내장하는 외부통과, 이 외부통을 현수봉을 거쳐 지지하는 외부 프레임을 갖춘 세탁기에 마련되며, 상기 내부통의 상단 개구부에 부착된 중공 환형체와 이 중공 환형체의 내부를 주연방향으로 복수의 용기실로 구획하는 격벽과 이 용기실에 봉입된 액체와 상기 격벽에 설치되어 상기 용기실들 사이에서의 액체의 이동을 가능하게 하는 통로를 갖는 균형체에 있어서, 상기 통로는 내부통이 정지중의 액체의 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 내부통의 회전이 위험속도를 초과하였을 때의 액체의 자유표면 Sa에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X1에서 정격회전중의 액체의 자유표면 Sc에 대한 회전중심의 반대측에 설치된 제1통로와, 자유표면 Sb에 대한 연직방향 상방에서 또 자유표면 Sc에 대한 회전중심측에 정하여지는 영역 X2에서 자유표면 Sb에 접하도록 설치된 제2통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 균형체.
17. 제16항에 있어서, 제1통로와 제2통로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 균형체.
18. 제16항에 있어서, 상기 통로와 균형체는 통로의 길이를 l, 단면적을 S0, 용기실의 높이를 t, 균형체의 주연방향 분할수를 n으로 한 경우에 (1t/S0)(16n/π)가 되는 것을 특징으로 하는 균형체.