KR100412192B1

KR100412192B1 - 원심 탈수 장치

Info

Publication number: KR100412192B1
Application number: KR10-1998-0037115A
Authority: KR
Inventors: 도모나리 가와구찌; 기요유끼 스오
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2004-02-14
Also published as: CN1213024A; ITMI981970A0; DE19841245A1; CN1114000C; US6029300A; IT1302046B1; DE19841245B4; JPH1176686A; JP3182382B2; ITMI981970A1

Abstract

본 발명의 원심 탈수 장치는 세탁물을 드럼 내주 상에서 균일하게 분산시킨다. 드럼(10) 기동 시에는 모터에 적당한 고정 전압을 인가한다. 토오크는 대략 일정하므로, 세탁물이 엉켜 부하가 클 때에는((b) 참조) 드럼(10)은 서서히 회전한다. 세탁물이 배플(10b)을 타고 넘음으로써 분산되면((d) 참조), 부하가 가벼워져 급속하게 드럼(10)의 회전 속도가 상승한다. 이 때문에, 드럼(10) 내주 상에 적당하게 세탁물이 분산된 상태에서는 세탁물에 작용하는 원심력이 중력을 이겨낼 수 있는 회전 속도로 할 수 있다((e) 참조). 드럼(10)의 회전 속도가 상승했다면 위상 제어로 절환시켜 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하고, 모터 전류의 변동을 기초로 하여 편심량을 검출한다.

Description

원심 탈수 장치 {CENTRIFUGAL DEHYDRATOR}

본 발명은 바구니형의 드럼 내에 세탁물을 수용하고, 그 드럼을 수평축을 중심으로 고속으로 회전시킴으로써 세탁물의 탈수를 실행하는 원심 탈수 장치(여기에서는 용제를 탈액하는 「원심 탈액 장치」를 포함한다)에 관한 것이다. 또 당연한 일이지만, 본 발명은 세탁에서 탈수까지, 또는 건조까지를 연속적으로 행하는 세탁기 또는 세탁 건조기에 이용할 수 있다.

드럼식의 원심 탈수 장치는, 세정 후의 세탁물을 바구니형의 드럼 내에 수용하고 그 드럼을 수평축을 중심으로 고속으로 회전시키는 구조로 되어 있다. 이런 종류의 원심 탈수 장치에 있어서의 큰 문제점 중 하나는 세탁물이 드럼 내주벽면 상에 균등하게 분산되어 있지 않은 상태에서 드럼을 고속 회전시키면, 회전축 주위의 질량 분포 불균형으로 인해 이상 진동이나 이상 소음이 발생하는 것이다. 이와 같은 원심 탈수 장치를 탑재한 시판되고 있는 드럼식 세탁 건조기에서는 상기 이상 진동을 억제하기 위해서 드럼을 내장하고 있는 외조의 주위에 무거운 추를 부착하도록 하고 있다. 이 때문에, 종래의 이런 종류의 세탁 건조기는 중량이 상당히 무거워져, 설치 장소가 한정되어 있는 동시에 이동이나 운반도 곤란했었다.

상기 진동을 해결하는 것을 목적으로 한 드럼식 원심 탈수 장치는 종래부터 몇 가지가 제안되고 있다. 예컨대 일본 특허 공개 평6-254294호 공보 기재의 원심 탈수 장치에서는 드럼 고속 회전에 의한 탈수 운전을 행하기 전에 드럼 저속 회전에 의해 세탁물을 드럼 내주벽면 상에서 균등하게 분산 배치하는 방법이 개시되어 있다. 보다 상세하게는, 우선 극히 단시간 드럼을 저속으로 회전시키고, 이어서 그 회전 속도보다는 약간 빠르지만 탈수 운전 시의 회전 속도보다는 충분히 느린 회전 속도로 드럼을 회전시키는, 2단계의 회전 제어의 조합에 의해 세탁물의 분산을 도모하고 있다.

또, 상기 종래 기술에서는 드럼 내부의 세탁물 편재를 검출하는 수단으로서 장치의 받침 자리 부분에 진동 감시 센서를 설치하고, 드럼의 회전 속도를 탈수 운전을 행하기 위한 고속 회전 속도까지 상승시킨 때에 그 진동 감시 센서가 이상 진동을 검지하면 회전 속도를 떨어뜨리도록 하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술과 같은 드럼의 회전 제어 방법을 이용하더라도 실제로는 세탁물이 드럼 내주 상에서 균등하게 분산 배치될 확률은 그다지 높지 않다. 이 때문에, 드럼 저속 회전으로 균형 조정을 시도해 본 후에 드럼을 고속 회전시키고, 이상 진동이 발생한 결과 재차 드럼의 회전 속도를 떨어뜨려 균형 조정을 다시 행하는 것을 복수 회 반복하게 된다. 이에 따라, 탈수 소요 시간은 상당히 길어질 우려가 있다.

또, 종래에 제안되어 있는 균형 조정 방법에서는 예컨대 시트와 같은 넓은 면적을 가진 세탁물이 1장(또는 소수)만 드럼에 수용되어 있으면, 흡수되어 뭉쳐져 있는 세탁물을 푸는 것이 곤란하여, 균형 조정을 잘 행할 수 없는 문제도 있었다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적으로 하는 점은 세탁물 균등 분산의 확실성을 높임으로써 균형 조정을 단시간 안에 종료할 수 있는 원심 탈수 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명에 따른 제1 원심 탈수 장치는, 전방면이 개구된 외조 내에 바구니형의 드럼이 배치되고, 상기 드럼 내에 세탁물을 수용하여 상기 드럼을 모터로 회전 구동시킴으로써 상기 세탁물의 탈수를 행하는 것으로, 상기 탈수에 있어서 상기 모터를 정지 상태에서 목표 회전 속도까지 상승시켜 상기 목표 회전 속도를 유지하도록 제어하는 원심 탈수 장치에 있어서,

a) 상기 모터의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과,

b) 상기 드럼이 정지한 상태부터 상기 드럼 내의 세탁물에 작용하는 원심력이 중력을 이기는 소정의 회전 속도에 도달할 때까지는 일정한 토오크가 얻어지도록 상기 모터에 일정 전압을 인가하여, 상기 드럼이 상기 소정의 회전 속도에 도달한 후에는 상기 모터의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 되도록 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출된 상기 모터의 실제의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도의 차이에 따라 상기 모터에 인가하는 전압을 증감시키는 회전 속도 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제2 원심 탈수 장치는, 상기 제1 원심 탈수 장치에 있어서, 드럼 내의 세탁물에 작용하는 원심력이 중력보다 더 나은 일정 회전 속도로 그 드럼을 회전시키고 있을 때에 상기 모터에 공급되는 구동 전류의 변동을 기초로 하여 세탁물의 편재에 기인하는 편심량을 검출하는 편심량 검출 수단과, 그 편심량이 규정치를 넘고 있는지 아닌지를 판정하는 편심량 판정 수단도 또한 구비하고, 상기 회전 속도 제어 수단은 편심량이 규정치를 넘고 있다고 판정된 경우에 드럼을 일단 정지시켜서 재기동을 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 제3 원심 탈수 장치는, 상기 제1 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단이 모터에 제1 소정 전압을 인가한 때에 드럼이 어느 일정한 회전 속도에 도달할 때까지의 소요 시간을 계측하는 시간 계측 수단도 또한 구비하고, 상기 회전 속도 제어 수단은 그 소요 시간이 소정 시간보다 짧을 때에는 모터에 상기 제1 소정 전압보다도 낮은 일정 전압을 인가하여 드럼의 재기동을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제4 원심 탈수 장치는, 상기 제3 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은, 모터에 소정 전압을 인가한 때에 드럼이 소정 시간 내에 소정의 회전 속도에 도달하지 않을 경우에 그 모터로의 인가 전압을 증가시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제5 원심 탈수 장치는, 상기 제3 또는 제4 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은, 모터에 소정 전압을 인가한 때에 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 그 모터가 회전하고 있지 않은 것을 검지하면 그 모터로의 인가 전압을 증가시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제6 원심 탈수 장치는, 상기 제1 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은 제어각을 기초로 하는 타이밍에 따라 교류 전류를 단속하여 취출한 전류를 모터에 공급하는 구성을 갖고, 소정의 회전 속도에 도달할 때까지는 제어각을 일정하게 유지하고, 그 소정의 회전 속도에 도달한 후에는 실제의 회전 속도와 목표 회전 속도의 차이에 의해 제어각을 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제7 원심 탈수 장치는, 상기 제1 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은 주기 일정한 펄스 신호의 펄스 폭을 바꿈으로써 모터의 회전 속도를 제어하는 구성을 갖고, 소정의 회전 속도에 도달할 때까지는 펄스 폭을 일정하게 유지하고, 그 소정의 회전 속도에 도달한 후에는 실제의 회전 속도와 목표 회전 속도의 차이에 의해 펄스 폭을 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 제8 원심 탈수 장치는, 상기 제1 내지 7의 원심 탈수 장치에 있어서, 드럼의 내주벽면에 대략 균등한 회전 각도를 갖고 6개 이상의 배플을 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 원심 탈수 장치를 구비한 드럼식 세탁기의 일부 단면 측면 투시도.

도2는 도1의 드럼식 세탁기 요부의 배면 투시도.

도3은 본 실시예의 드럼식 세탁기의 전기계 구성도.

도4a 내지 도4c는 본 실시예의 드럼식 세탁기에 있어서의 모터 회전 제어 동작을 설명하기 위한 파형도.

도5는 편심 하중의 영향에 의한 모터 전류 변동의 일 예를 도시하는 파형도.

도6은 본 실시예의 있어서의 탈수 운전의 드럼 기동 시의 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도7은 본 실시예의 있어서의 탈수 운전의 드럼 기동 시의 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도8a 내지 도8e는 본 실시예에 있어서의 세탁물 이동 상황을 설명하기 위한 모식도.

도9a 내지 도9d는 본 실시예에 있어서의 세탁물 이동 상황을 설명하기 위한 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 드럼

10b : 배플

16 : 모터

30 : 제어부

31 : 중앙 제어부

32 : 위상 제어부

33 : 편심 하중 검출부

40 : 모터 구동부

41 : 교류 전원

42 : 스위치부

50 : 전류 검출부

51 : 회전 속도 검출기

52 : 회전 센서

본 발명에 따른 제1 원심 탈수 장치에서는, 회전 속도 제어 수단은 모터에 일정한 전압을 인가함으로써 모터를 기동시키고, 세탁물을 수용한 드럼을 회전 구동시킨다. 드럼의 회전 초기에 있어서는, 드럼에 수용되어 있는 세탁물이 드럼 내주에 돌출하여 설치되어 있는 배플에 의해 드럼 상방으로 들어 올려질 때에는 부하가 커지고, 그 배플로부터 하방으로 낙하된 직후에는 부하는 가벼워진다. 따라서, 적절한 일정한 토오크가 주어져 있으면, 처음 세탁물이 뭉쳐져 부하가 클 때에는 드럼의 회전 속도는 어느 회전 속도 이상으로는 상승하지 않는다. 그리고, 세탁물이 배플을 타고 넘어 점점 풀려서 분산됨에 따라 부하가 가벼워지고, 어느 정도 부하가 가벼워진 시점에서 드럼의 회전 속도는 급속하게 상승한다. 세탁물에 작용하는 원심력이 중력보다 더 나은 회전 속도까지 상승하면, 세탁물은 드럼 내주벽면에 붙어 회전한다. 그래서, 그 회전 속도 이상으로 설정된 소정의 회전 속도에 도달했다면, 회전 속도를 일정하게 유지하려는(즉, 목표 회전 속도가 되도록 유지한다) 제어로 절환된다. 이와 같은 드럼의 기동 방법에 따르면, 세탁물의 뭉침이 배플로 인해 풀려서 분산되기 쉬워지므로, 드럼 내주 상에 균일하게 분산되어 편심 하중이 작아진다.

또, 드럼에 수용된 세탁물이 원심력으로 인해 드럼 내주벽면에 붙어 회전할 때, 모터에 흐르는 구동 전류는 부하 토오크의 변동에 따른 성분을 갖고 있기 때문에, 주로 드럼 내주상에서의 세탁물 편재에 기인하는 편심 하중에 의해 대략 주기적으로 변동한다. 그래서, 본 발명에 관한 제2 원심 탈수 장치에서는, 편심량 검지 수단은 그 구동 전류의 변동 진폭을 기초로 하여 편심량을 검출한다. 이 편심량이 규정치보다 작을 경우에는 고속 탈수 회전 시에도 드럼이나 외조의 진동이 작다. 한 편, 편심량이 규정치를 넘고 있을 경우에는 균형 조정을 위해서 세탁물의 재배치를 행할 필요가 있기 때문에, 회전 속도 제어 수단은 드럼을 일단 정지시켜서 재기동을 실행한다.

또, 드럼 기동 시에 모터에 인가하는 전압이 지나치게 높으면(즉, 토오크가 지나치게 크면), 뭉친 세탁물이 분산할 사이도 없이 원심력에 의해 드럼 내주벽면에 붙어 버린다. 그래서, 본 발명에 따른 제3 원심 탈수 장치에서는, 시간 계측 수단은 모터에 일정 전압을 인가한 때에 드럼이 어느 일정한 회전 속도에 도달할 때까지의 소요 시간을 계측함으로써, 세탁물의 부하에 대한 토오크의 대소를 판단하는 지표값을 얻는다. 그리고, 회전 속도 제어 수단은 그 소요 시간이 지나치게 짧을 경우에는 토오크가 지나치게 크다고 판단하여, 드럼 재기동 시에 모터에 인가하는 전압을 감소시켜서 토오크를 작게 한다. 이에 따라, 드럼 재기동 시에 세탁물의 분산이 적절하게 실행될 가능성이 높아진다.

또 이와 반대로, 드럼 기동 시에 모터에 인가되는 전압이 지나치게 낮으면(즉, 토오크가 지나치게 작으면), 드럼이 회전하지 않거나 일단 회전하기 시작하여도 도중에서 정지하거나 한다. 그래서, 본 발명에 따른 제4 원심 탈수 장치에서는 모터에 일정 전압을 인가한 후에 드럼이 어느 일정 시간 내에 소정의 회전 속도에 도달하지 않을 경우에는 토오크가 부족하다고 판단한다. 또, 본 발명에 따른 제5 원심 탈수 장치에서는 회전 속도 검출 수단으로부터 예컨대 모터의 회전 시에 발생하는 펄스 신호가 얻어지지 않은 것을 검지하면, 토오크가 부족하다고 판단한다. 그리고, 어느 쪽의 경우에도 회전 속도 제어 수단은 모터에 인가하는 전압을 증가시켜서 토오크를 크게 한다.

또, 본 발명에 따른 제6 원심 탈수 장치는 소위 위상 제어 방식에 의해 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 구성을 갖고 있으며, 이 구성에서는 제어각을 소정값으로 설정함으로써 모터의 인가 전압을 일정하게 할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 제7 원심 탈수 장치는 소위 펄스폭 변조(PWM)에 의해 모터에 공급하는 구동 전력을 제어하여 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 구성을 갖고 있으며, 이 구성에서는 펄스폭을 소정값으로 설정함으로써 모터의 인가 전압을 일정하게 할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 원심 탈수 장치에서는 세탁물이 배플을 타고 넘을 때에 세탁물의 분산이 진행되기 때문에, 배플의 수가 적으면 분산의 효과는 작다. 이 때문에 적당한 수의 배플을 구비할 필요가 있지만, 6개 이상의 배플을 설치하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 원심 탈수 장치를 구비한 드럼식 세탁기의 실시예를 도1 내지 도9d에 따라 설명하기로 한다. 먼저, 도1 및 도2에 따라 본 실시예의 세탁기 전체 구조를 설명하기로 한다. 도1은 이 세탁기의 일부 단면 측면 투시도, 도2는 이 세탁기의 배면 투시도이다.

프레임(1), 천정판(2), 전방면판(3), 후방면 커버(4) 및 다리부(5)로 구성되는 외부 케이스의 내부에는 전방면이 개구된 외조(6)가 방진 스프링(7) 및 댐퍼(8)에 의해 현수 지지되어 있다. 전방면판(3)에는 외조(6)의 전방면 개구를 개폐하는 도어(9)가 설치되어 있어, 세탁물은 도어(9)를 개방하여 외조(6)내에 배치된 드럼(10) 내로 수용된다. 드럼(10)의 후방면에는 고정 베어링(11)이 견고하게 부착되어 있으며, 그 고정 베어링(11)에는 굵은 직경의 주축(12)이 고정 부착되어 있다. 외조(6)의 후방면에는 베어링(13)이 고정되어 있으며, 그 베어링(13)은 베어링(14)을 거쳐서 주축(12)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 외조(6)의 후방에 돌출한 주축(12)의 선단에는 큰 풀리(15)가 부착되어 있으며, 외조(6)의 하면에 부착된 모터(16)의 회전 구동력은 작은 풀리(17), V벨트(18)를 거쳐서 큰 풀리(15)에 전달된다.

외부의 수도 꼭지 등으로부터 급수 호스(19)를 통하여 공급된 물은 밸브 등을 구비한 주수구(20)를 거쳐서 외조(6) 내로 주수된다. 주수구(20)에는 세제 수납 박스가 설치되어 있으며, 급수된 물이 이 세제 박스 내를 통과함으로써 세제가 녹기 시작하여 세제수가 만들어진다. 드럼(10)의 주벽에는 다수의 통수공(10a)이 설치되어 있으며, 외조(6)내에 급수된 물은 그 통수공(10a)을 통해 드럼(10)내로 유입되고, 또 거꾸로 드럼(10)내에서 세탁물로부터 탈수된 물은 통수공(10a)을 통해 외조(6)로 비산된다. 드럼(10)의 내주벽에는 소정의 간격으로 세탁물을 건져올리기 위한 배플(10b)이 설치되어 있다. 또, 본 실시예에서는 후술(도8 참조)하는 바와 같이 6개의 배플(10b)을 설치하고 있지만, 배플(10b)의 수는 이에 한정되지 않는다. 외조(6) 내에 모인 물은 배수 펌프(21)의 구동력에 의해 전방으로부터 인출 가능한 린트(lint) 필터(22)를 지나 배수 호스(23)를 통해 외부로 배출된다.

다음에, 상기 세탁기 요부의 전기계 구성 및 동작을 도3을 따라 설명하기로 한다. 마이크로 컴퓨터를 중심으로 구성되는 제어부(30)는 기능적으로 중앙 제어부(31), 위상 제어부(32), 편심 하중 검출부(33) 등으로 구성되어 있다. 중앙 제어부(31)는 탈수 운전을 포함하는 세탁 행정을 진행시키기 위한 운전 프로그램이 미리 기억된 메모리를 구비하고 있으며, 탈수 행정 시에는 편심 하중 검출부(33)로부터 편심량 및 편심 위치에 관한 정보를 받고, 후술하는 바와 같이 처리하여 소망하는 드럼 회전 속도에 대응한 모터의 목표 회전 속도(Np)를 위상 제어부(32)에 지시한다.

모터 구동부(40)는 교류 전원(41)과 스위치부(42)로 구성되어, 위상 제어부(32)와 함께 모터(16)의 회전 속도 제어부로서 기능한다. 모터(16)에는 펄스 발생기 등으로 이루어지는 회전 속도 검출기(51)가 부설되어 있으며, 실제 모터(16)의 회전 속도에 따른 수의 회전 펄스 신호가 실회전 속도(Nr)로서 위상 제어부(32)에 피드백된다.

전류 검출부(50)는 모터 구동부(40)로부터 모터(16)에 공급되는 구동 전류를 검출하고 전압치로 변환시켜서 편심 하중 검출부(33)에 준다. 도5는 모터 전류 중의 토오크 전류 성분의 시간 변동 일 예를 도시하는 파형도이다. 도면 중 회전 마커는 드럼(10)에 부설된 회전 센서(52)에 의해 얻어지는 드럼(10)의 일회전 주기를 도시하는 마커 신호이다. 드럼(10)에 편심 하중이 존재하고 있으면 도5에 도시한 바와 같이 토오크 전류 성분은 그 편심 하중에 따라 주기적으로 변동한다. 이 변동은 부하 토오크의 변동에 대응한 것이며, 그 최대값(Vmax)은 드럼 일회전 기간 내에서 부하 토오크가 최대로 될 때에 나타난다. 또, 최대값(Vmax)은 최소값(Vmin)의 차(변동 진폭)는 편심량에 대응하고 있다. 그래서, 미리 이 변동 진폭과 편심량의 대응 관계를 조사하여 기억시켜 둠으로써, 변동 진폭으로부터 편심량을 얻을 수 있다.

구체적으로는, 편심 하중 검출부(33)는 도5에 도시한 바와 같은 전류 파형이 입력되면, 회전 마커의 간격마다 즉 드럼 일회전 기간마다 최대값(Vmax) 및 최소값(Vmin)을 검출한다. 그리고, 그 최대값(Vmax)과 최소값(Vmin)의 차이를 산출하고, 기억하고 있는 상기 대응 관계를 참조하여 편심량을 얻는다. 또, 최대값(Vmax)이 출현하는 타이밍(예컨대 직전의 회전 마커로부터의 지연 시간 또는 각도)에 의해 드럼(10) 내주벽면 상에서의 편심 위치를 검지할 수도 있다.

다음에 위상 제어부(32) 및 모터 구동부(40)를 중심으로 하는 모터(16)의 회전 제어 동작을 도4를 참조하여 상세하게 기술하기로 한다. 위상 제어부(32)는 목표 회전 속도(Np)와 실회전 속도(Nr)의 차이를 기초로 하여 제어각(α)을 산출해서 스위치부(42)에 준다. 스위치부(42)는 트라이악 등의 게이트 제어식 반도체 스위치 등으로 이루어지며, 교류 전원(41)으로부터 입력된 도4a에 도시한 바와 같은 사인파형의 단상 교류 전류를 제어각(α)에 따라 온/오프한다. 즉, 도4b에 도시한바와 같이 기준이 되는 위상각 0。의 위치부터 제어각(α)만큼 지연된 위치에 펄스 신호를 생성하여 0。 내지 α의 기간에는 전류를 차단시키고, α 내지 180。의 기간에만 전류를 도통시킨다. 이에 따라, 도4c에 사선으로 도시하고 있는 범위의 단속적인 전류가 모터(16)에 구동 전류로서 공급된다. 따라서, 위상 제어부(32)가 제어각(α)을 작게 하면 모터(16)에는 보다 큰 구동 전력이 공급되고, 거꾸로 제어각(α)을 크게 하면 모터(16)에 공급되는 구동 전력은 감소한다.

다음에, 상기 구성의 드럼식 세탁기에 있어서의 탈수 개시 시의 제어를 도6 및 도7의 플로우차트를 따라 설명하기로 한다. 이하의 설명에서는 드럼의 직경을 470㎜로 한 때의 수치를 예로 들고 있지만, 드럼 직경이 다를 경우에는 각 회전 속도의 수치를 적당히 변경시킴으로써 대응 가능한 것은 명백하다.

세탁 또는 헹굼 행정이 종료되고 탈수 행정이 개시될 때, 드럼(10) 내부의 세탁물은 그 저부에 서로 엉켜서 겹친 상태에 있다. 그래서, 우선 중앙 제어부(31)는 풀기 운전을 행하기 위해서 위상 제어부(32)에 지시 신호를 보낸다(스텝 S10). 이 풀기 운전에서는, 예컨대 드럼(10)은 약 55rpm의 회전 속도로 좌우 방향으로 요동된다. 이에 따라, 서로 엉켜 있던 세탁물이 풀어져 한장 한장의 세탁물이 서로 떨어지기 쉬워진다.

소정 시간만큼 풀기 운전을 행한 후, 드럼(10)이 완전하게 정지할 때까지의 여유를 보아 모터(16)를 오프하여 8초간 대기한다(스텝 S11). 그 후, 다음과 같이 하여 초기 위상각의 결정 처리를 행한다. 즉, 우선 중앙 제어부(31)는 위상 제어부(32)에 지시하는 제어각(α)을 110。로 설정한다. 이에 따라, 제어각(α)에 대응한 고정 전압이 모터(16)에 인가된다(스텝 S12). 이 때의 전압은 드럼(10)에 극히 약간의 세탁물이 수용되어 있을 경우에 드럼(10)이 회전하기 시작할 정도의 비교적 작은 토오크를 생성하는 전압이다.

다음에, 중앙 제어부(31)는 0.5초 이내에 회전 속도 검출기(51)로부터 회전 펄스 신호가 얻어졌는지 아닌지를 판정한다(스텝 S13). 회전 펄스 신호가 얻어지지 않는다는 것은 모터(16)가 회전하고 있지 않는 것을 의미하고 있으며, 즉 수용되어 있는 세탁물의 부하를 이겨낼 토오크(기동 토오크)가 부족하다는 것을 의미한다. 그래서, 회전 펄스 신호가 얻어지지 않을 경우에는 제어각(α)을 50μ초(약 1°)만큼 작게 한다(스텝 S14). 이에 따라, 모터(16)에 인가되는 전압은 상승하고, 토오크는 증가한다. 따라서, 스텝 S13, S14에 의해 모터(16)가 회전하기 시작할 때까지 제어각(α)은 50μ초씩 줄어들고, 토오크는 조금씩 증가한다.

스텝 S13에서 0.5초 이내에 회전 펄스 신호가 얻어졌다고 판정되면, 타이머로 시간(t1)의 계측을 개시하고(스텝 S15), 그 후에 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달했는지 아닌지를 판정한다(스텝 S16). 본 실시예의 드럼식 세탁기에서는 드럼(10)의 회전 속도가 70∼80rpm정도로 드럼(10)내의 세탁물에 작용하는 원심력과 중력이 균형을 잡고 있으므로, 100rpm의 회전 속도에서는 세탁물은 원심력에 의해 드럼(10)의 내주벽면에 압박되어 회전하고 있는 상태로 되어 있다.

스텝 S16에서 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달하고 있지 않을 경우에는 도중에 모터(16)가 정지되어 있지 않은지 아닌지를 조사하기 위해서, 0.5초 이내에 회전 펄스 신호가 얻어졌는지 아닌지를 판정한다(스텝 S17). 여기에서 0.5초이상 회전 펄스 신호가 얻어지지 않는다고 판정되면, 회전 도중에 드럼(10)이 정지됐다고 판단하고, 스텝 S14로 진행하여 제어각(α)을 50μ초 작게 한다. 한 편, 스텝 S17에서 0.5초 이내에 회전 펄스 신호가 얻어졌다고 판정되면, 이어서 t1이 6초를 넘었는지 아닌지를 판정한다(스텝 S18). 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달하기 전에 t1이 6초를 경과해 버린 경우에는 토오크가 부족하다고 판단하고, 스텝 S14로 진행하여 제어각(α)을 50μ초 작게 한다.

스텝 S16에서 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달했다고 판정되면, 그 때의 제어각(α)을 초기 위상각(IK)으로서 결정한다(스텝 S19). 그리고, 모터(16)의 회전 제어를 위상 제어, 즉 위상 제어부(32)에 모터(16)의 목표 회전 속도(Np)를 주어, 실회전 속도(Nr)와 목표 회전 속도(Np)의 차이에 따라 제어각(α)을 지시하는 방법으로 절환하여 드럼(10)의 회전 속도를 130rpm까지 상승시킨다(스텝 S20). 그리고, 편심 하중 검출부(33)는 그 회전 속도에 있어서 상술한 바와 같이 모터(16)에 흐르는 구동 전류를 이용하여 편심 하중을 검출한다(스텝 S21). 이 때, 드럼(10)내의 세탁물에 작용하는 원심력은 중력을 상회하므로, 세탁물은 드럼(10)의 내주벽면에 붙어 회전한다.

상기 스텝 S21의 편심 하중 검출 처리에 의해 편심량과 편심 위치가 얻어지면, 중앙 제어부(31)는 편심량이 규정치 이하인지 아닌지를 판정한다(스텝 S22). 스텝 S22에서 편심량이 규정치 이하라고 판정된 때에는, 그 상태인 채로 탈수 운전을 실행하여도 진동이 작다고 판단한다. 그래서, 스텝 S23으로 진행하여 소정의 고속 회전 속도(예컨대 1000rpm정도)까지 드럼(10)의 회전 속도를 급상승시킨다.

상기 스텝 S22에서 편심량이 규정치보다 크다고 판정되면, 다음에 세탁물의 분산화 운전을 실행한다. 즉, 먼저 스텝 S10과 같은 풀기 운전을 실행한다(스텝 S24). 그 후, 드럼(10)이 완전하게 정지하도록 8초간 모터(16)로의 통전을 정지시킨다(스텝 S25). 그리고, 위상 제어부(32)는 앞에서 결정된 초기 위상각(IK)을 제어각(α)으로 하여 모터 구동부(40)에 지시함으로써, 이 위상각(IK)에 대응한 고정 전압을 모터(16)에 인가한다(스텝 S26). 그와 동시에, 중앙 제어부(31)는 타이머로 시간(t2)의 계측을 개시한다(스텝 S27).

계시(計時: 시간 계측) 개시 후, 1.5초 이내에 회전 펄스 신호가 얻어졌는지 아닌지를 판정하고(스텝 S28), 얻어져 있지 않을 경우에는 토오크가 부족하며 모터(16)가 잠겨 있다고 판단한다. 그리고, 위상 제어부(32)는 제어각(α)을 50μ초만큼 작게 하고(스텝 S30), 이것을 새로운 위상각(IK)으로서(스텝 S40) 재차 스텝 S24의 풀기 운전부터 처리를 반복한다. 이에 따라, 다음의 기동 시에 모터(16)로의 인가 전압은 전의 값보다도 상승하고, 이에 따라 토오크는 증가한다.

스텝 S28에서 1.5초 이내에 회전 펄스 신호가 얻어졌다고 판정되면, 모터(16)는 잠겨져 있지 않다고 판단할 수 있기 때문에, 이어서 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달했는지 아닌지를 판정한다(스텝 S29). 여기에서 100rpm에 도달하고 있지 않을 경우에는 t2가 7초를 넘었는지 아닌지를 판정한다(스텝 S31). t2가 7초가 될 때까지는 스텝 S28로 복귀한다. 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달하기 전에 t2가 7초를 경과해 버린 경우에는 토오크가 부족하다고 판단하고, 앞의 스텝 S30으로 진행하여 제어각(α)을 50μ초만큼 작게 한다. 예컨대, 일단 움직이기 시작한 드럼(10)의 내부에서 처음 분산되어 있던 세탁물이 뭉쳐져 배플(10b)을 타고 넘는 것이 곤란해지면, 회전 속도가 올라가지 않은 채 7초가 경과해 버릴 가능성이 있다.

스텝 S29에서 드럼(10)의 회전 속도가 100rpm에 도달했다고 판정되면, 그 시점에서 t2의 계시는 종료되며, 이 때의 t2의 값이 중앙 제어부(31)내의 RAM에 일단 기억된다(스텝 S32). 그 후, 상기 스텝 S20의 처리와 마찬가지로 모터(16)의 회전 제어를 위상 제어로 절환하여, 드럼(10)의 회전 속도를 130rpm까지 상승시킨다(스텝 S33). 그리고, 드럼(10)의 회전 속도가 130rpm이 됐다면 편심 하중 검출부(33)는 상기 스텝 S21과 마찬가지로 편심 하중을 검출한다(스텝 S34).

중앙 제어부(31)는 이 때의 편심량이 규정치 이하인지 아닌지를 판정하고(스텝 S35), 편심량이 규정치 이하일 경우에는 탈수를 행하기 위해서 소정의 고속 회전 속도까지 드럼(10)의 회전 속도를 급상승시킨다(스텝 S23). 한 편, 스텝 S35에서 편심량이 규정치를 넘고 있을 경우에는 RAM에 기억되어 있는 시간(t2)을 독출하여 t2가 2.5초 미만인지 아닌지를 판정한다(스텝 S36). t2가 2.5초 미만일 경우에는 드럼(10)의 토오크가 지나치게 커서, 후술하는 바와 같은 세탁물의 분산에 적합하지 않다고 판단한다. 그래서, 제어각(α)을 250μ초 늘려서(스텝 S37) 상기 스텝 S40으로 진행한다.

스텝 S36에서 t2가 2.5초 이상이라고 판정되면, 다음에 3초 미만인지 아닌지를 판정한다(스텝 S38). t2가 2.5∼3초일 경우에는 드럼(10)의 토오크가 약간 지나치게 크고, 역시 세탁물의 분산에 적합하지 않다고 판단한다. 그래서, 제어각(α)을 50μ초만 늘려서(스텝 S39) 상기 스텝 S40으로 진행한다. 또, 스텝 S38에서 t2가 3초 이상이라고 판정되면, 제어각(α)은 그 값을 유지한 채 상기 스텝 S40으로 복귀한다.

즉, 상기 처리에 따르면, 드럼(10)이 정지한 상태부터 그다지 지나치게 빠르지 않은 적당한 회전 속도로 드럼(10)이 회전하기 시작하여, 수초 정도 이내에 100rpm에 달한다. 이와 같은 회전 제어를 행한 때의 드럼(10)내의 세탁물 이동 상황을 도8a 내지 도8e 및 도9a 내지 도9d를 참조하여 설명하기로 한다. 도8a 내지 도8e는 드럼(10)내에 비교적 작은 세탁물이 복수 수용되어 있을 경우의 예, 도9는 드럼(10)내에 시트 등의 넓은 면적을 가진 세탁물이 1장 수용되어 있을 경우의 예이다.

도8a와 같이 정지 상태에 있는 드럼(10)이 회전하기 시작하면, 세탁물에 작용하는 원심력이 중력보다도 작을 때에는 도8b에 도시한 바와 같이 세탁물을 드럼(10) 하부를 통과하는 배플(10b)에 의해 회전 도중까지 들어 올려지고, 그 후 도8c에 도시한 바와 같이 드럼(10) 저부로 낙하하는 동작을 반복한다. 도8b에 도시한 바와 같이 세탁물의 대다수가 배플(10b) 위에 올라가 계속 들어올려지고 있을 때, 세탁물에 작용하는 중력은 드럼(10)의 회전과 역방향으로 작용하기 때문에 큰 부하가 되고, 회전을 위해서는 큰 토오크를 필요로 한다. 또, 도8c에 도시한 바와 같이 드럼(10)이 더욱 회전하여 세탁물이 배플(10b) 위에서 낙하하면(즉, 배플(10b)을 타고 넘으면), 부하는 급격히 가벼워져 회전을 위한 토오크는 작아도 된다.

이 때문에, 본 실시예의 드럼식 세탁기와 같이 드럼의 기동 시에 일정한 전압이 모터(16)에 인가되어 있으면, 도8b에 도시한 바와 같이 부하가 큰 상태에서는 드럼(10)은 아주 느리게 회전하고, 도8c에 도시한 바와 같이 세탁물의 일부가 떨어져서 부하가 조금 가벼워지면 드럼(10)의 회전 속도는 조금 빨라진다. 그리고, 도8d에 도시한 바와 같이, 세탁물이 드럼(10) 내주벽 상에서 더욱 분산됨에 따라 드럼(10)의 회전 속도는 서서히 상승해간다.

초기적으로 모터(16)에 인가되는 고정 전압이 적당하면, 드럼(10)의 회전에 따라 배플(10b)을 타고 넘을 때마다 세탁물의 뭉침이 분해되어 드럼(10)의 내주상에서 분산되고, 부하가 어느 정도 가벼워진 때에 급속하게 드럼(10)의 회전 속도가 상승한다. 즉, 세탁물이 적당하게 분산된 상태에서 원심력이 중력보다 커지는 회전 속도에 도달하여, 도8e에 도시한 바와 같이 세탁물은 드럼(10)의 내주벽면에 붙어 회전한다. 그러나, 초기적으로 모터(16)에 인가되는 고정 전압이 지나치게 크면, 도8b에 도시한 바와 같이 세탁물이 뭉친 상태인 채 회전 속도가 상승하고, 세탁물이 한 덩어리가 되어 드럼(10)의 내주벽면에 붙어 회전해 버린다.

그래서, 상기 실시예에서는 먼저 스텝 S13 내지 S19의 처리에 의해 모터(16)의 인가 전압 초기값을 주는 제어각(α)(즉, 초기 위상각)을 결정하고, 스텝 S26 이후의 처리에 의해 실제로 그 제어각(α)을 갖고 모터(16)를 기동시킨 때의 드럼(10)의 회전 상황에 따라 적당한 인가 전압을 주도록 제어각(α)을 수정하고 있다. 이에 따라, 세탁물을 적당하게 분산시킨 상태에서 드럼(10)의 회전 속도를 상승시킬 수 있다.

또, 예컨대 시트 등의 큰 세탁물의 경우, 도9a에 도시한 바와 같이 처음 세탁물은 뭉친 상태에 있지만, 도9b 및 도9c에 도시한 바와 같이 드럼(10)의 회전에 따라 배플(10b)을 타고 넘을 때마다 서서히 풀어져서 펼쳐진다. 그리고, 부하가 가벼워진 어느 시점에서 드럼(10)의 회전 속도는 급속하게 상승하고, 도9d에 도시한 바와 같이 세탁물은 크게 넓어진 상태에서 원심력에 의해 드럼(10)의 내주벽면에 붙어 회전한다. 이와 같은 상태에서는 회전축 주위의 균형이 양호하며, 편심량은 작아지게 된다.

또, 상기 실시예는 드럼식 세탁기에 대해서 설명했지만, 본 발명이 석유계 용제 등을 사용한 드럼 크리너에 적용할 수 있는 것도 명백하다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 원심 탈수 장치에 따르면 드럼 기동시에는 모터가 대략 일정한 토오크를 갖고 회전 구동되며, 드럼의 회전 속도가 소정의 회전 속도에 도달하면 회전 속도가 일정해지도록 제어된다. 이 때문에, 드럼 기동시에는 세탁물이 드럼 내를 이동할 때의 부하 변동(주로 배플의 영향에 기인한다)에 따라 회전 속도가 변동하고, 세탁물이 배플을 타고 넘어 분산되어 부하가 어느 정도 가벼워지면 급속하게 회전 속도가 상승하여, 세탁물은 원심력에 의해 드럼 내주벽면에 붙어 회전한다. 따라서, 세탁물이 드럼 내주 상에 적당하게 분산되기 쉬워, 단시간에 균형 조정을 종료하여 고속 탈수 회전으로 이행할 수 있다. 이에 따라, 탈수 소요 시간, 나아가서는 세탁 소요 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 원심 탈수 장치에 의하면 드럼 기동 시에 비교적 느린 속도로 세탁물이 배플을 계속 타고 넘으면서 구르므로, 시트가 뭉친 것과 같은 세탁물도 풀기 쉬워, 편심량이 작아지도록 적절하게 균형 조정을 행할 수 있다.

Claims

전면이 개구한 외주 내에 바구니형의 드럼이 배치되고, 상기 드럼 내에 세탁물을 수용하여 상기 드럼을 모터로 회전 구동시킴으로써 상기 세탁물의 탈수를 행하는 것으로, 상기 탈수에 있어서 상기 모터를 정지 상태에서 목표 회전 속도까지 상승시켜 상기 목표 회전 속도를 유지하도록 제어하는 원심 탈수 장치에 있어서,

a) 상기 모터의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과,

b) 상기 드럼이 정지한 상태부터 상기 드럼 내의 세탁물에 작용하는 원심력이 중력을 이기는 소정의 회전 속도에 도달할 때까지는 일정한 토오크가 얻어지도록 상기 모터에 일정 전압을 인가하여, 상기 드럼이 상기 소정의 회전 속도에 도달한 후에는 상기 모터의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 되도록 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출된 상기 모터의 실제의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도의 차이에 따라 상기 모터에 인가하는 전압을 증감시키는 회전 속도 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원심 탈수 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단이 모터에 제1 소정 전압을 인가한 때에 드럼이 어느 일정한 회전 속도에 도달할 때까지의 소요 시간을 계측하는 시간 계측 수단도 또한 구비하고, 상기 회전 속도 제어 수단은 그 소요 시간이 소정 시간보다 짧을 때에는 모터에 상기 제1 소정 전압보다도 낮은 일정 전압을 인가하여 드럼의 재기동을 행하는 것을 특징으로 하는 원심 탈수 장치.
제2항에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은, 모터에 소정 전압을 인가한 때에 드럼이 소정 시간 내에 소정의 회전 속도에 도달하지 않을 경우에 모터로의 인가 전압을 증가시키는 것을 특징으로 하는 원심 탈수 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 회전 속도 제어 수단은, 모터에 소정 전압을 인가한 때에 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 모터가 회전하고 있지 않은 것을 검지하면 모터로의 인가 전압을 증가시키는 것을 특징으로 하는 원심 탈수 장치.