KR100557036B1 - 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기는, 본체의 형태를 지지하는 하우징과; 상기 하우징내에 스프링과 댐퍼를 포함하는 현가 장치와; 상기 현가 장치에 의해 지지되는 외부 수조와; 상기 외부 수조에 적어도 하나 이상 장착되어 세탁물에 의한 진동을 감지하는 진동감지장치와; 상기 외부 수조 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조와; 상기 내부 회전조를 회전시키기 위한 구동부와; 상기 구동부의 구동력을 전달하는 회전축을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법은, 세탁물의 불균일한 분포로 인하여 발생하는 불균형에 의한 세탁기 내부 회전조의 진동량 및 진동 양상을 직접 검출할 수 있다.

진동감지장치, 관성 센서, 내부 회전조

Description

진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법{A WASHING MACHINE USING OF VIBRATION SENSOR AND THE METHOD FOR VIBRATION SENSING}

도 1은 종래에 따른 드럼식 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기의 제 1 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3a 내지 도 3b는 진동감지장치가 구비된 세탁기 내부에 무게 불균형에 의해 발생하는 내, 외조의 진동을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 진동에 의한 출력 신호의 파형을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 제 2 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 제 3 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 상기 도 6에 의한 무게 불균형에 의해 발생하는 세차 진동 패턴(precession pattern)을 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 수직으로 진동감지장치가 구비된 세탁기의 세차진동에 의한 출력신호파형을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21, 51, 61 --- 하우징 22, 52 --- 현가 장치

23, 53, 63 --- 외부 수조 24, 54, 64 --- 내부 회전조

25, 55 --- 구동부 26, 56 --- 회전축

27, 57, 67 --- 외부 도어 28, 58, 59, 68, 69 --- 진동감지장치

본 발명은 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법에 관한 것으로서, 특히 세탁물의 불균일한 분포로 인하여 발생하는 불균형에 의한 세탁기 내부 회전조의 진동량 및 진동 양상을 직접 검출할 수 있는 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 세탁 방식에 따라 펄세이터(pulsator type) 방식, 교반식(agitator), 드럼식(drum type)으로 구분된다.

특히 드럼식 세탁기는 다른 종류의 세탁기에 비해 세탁물의 손상이 작고, 사용하는 세탁용수와 세제가 적을 경우에도 세탁이 가능하여 최근 들어 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래에 따른 드럼식 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 드럼식 세탁기는, 본체의 형태를 지지하는 하우징(11)과; 상기 하우징(11)내에 스프링(spring)과 댐퍼(damper)를 포함하는 현가(suspension) 장치(12)와, 상기 현가 장치(12)에 의해 지지되는 외부 수조(13)와, 상기 외부 수조(13) 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조(14)와, 상기 내부 회전조(14)를 회전시키기 위한 구동부(15)와, 상기 구동부(15)의 구동력을 전달하는 회전축(16)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 구동부(15)는 상기 회전축(16)에 직결로 모터(미도시)가 연결되거나 또는 상기 회전축(16)과 풀리(미도시)를 벨트(미도시)로 연결하여 모터의 동력을 전달하여 내부 회전조(14)를 회전시킨다.

상기와 같이 구성된 드럼식 세탁기는 다음과 같은 동작을 수행한다.

사용자가 상기 하우징(11) 전면에 부착된 외부 도어(17)를 열고 세탁물을 내부 회전조(14) 안에 넣은 후, 세탁모드를 콘트롤부(미도시)에서 선택하면, 세탁 -> 헹굼 -> 탈수행정이 연속적으로 이루어지면서 세탁이 완료된다.

이 때의 동작을 상세하게 설명하면, 세탁모드가 선택되면, 세탁에 사용되는 물이 급수되어 내부 회전조(14)에 물이 급수되고, 상기 물이 적정 수위만큼 채워지고 나면, 급수가 중단됨과 동시에 구동부(15)에 의해 내부 회전조(14)가 정방향 회전 및 역방향 회전을 반복적으로 행한다.

상기와 같이 상기 내부 회전조(14)가 정/역방향으로 회전하게 됨에 따라, 수류의 충격 및 세제의 분해 작용에 의해 세탁물에 대한 세탁이 이루어지게 된다. 상기 세탁 행정이 완료되고 나면, 세탁 행정과 동일한 행정의 헹굼 행정 및 이후 탈수 행정이 수행된다.

그러나, 상기 세탁, 헹굼 및 특히 탈수 행정에서 세탁물이 어느 한 방향으로 편중되어 있거나 과중한 세탁물이 있을 경우, 세탁물의 무게 및 상태에 따라 진동 및 소음이 발생하게 된다.

이 때, 진동량이 일정 수준을 넘어가게 되면, 세탁, 헹굼 및 탈수 성능이 떨어지거나 세탁기, 특히 구동부에 과도한 부하가 걸리게 된다.

따라서, 상기 드럼식 세탁기에 무리가 되는 과도한 진동이 발생하는 것을 감지하거나 궁극적으로는 억제하기 위하여 별도의 진동 감지 장치가 구비된다.

종래에 따른 상기 진동 감지 장치로 진동량을 검출하기 위한 마이크로 스위치와 용수철, 작동 레버 등이 포함된 안전스위치를 사용하게 되었다.

그러나, 이는 외부 환경에 의해 손상을 받기 쉬우므로, 그 내구성 또는 신뢰성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

또한, 구동 모터에 인가되는 구동 전류의 변화를 전류센서를 이용하여 감지하는 방법은 정격 전압이 아닐 시에 정확한 불균형 감지가 어렵다는 문제점이 있다.

그리고, 종래의 진동 감지 장치는 실제 회전조의 진동량을 측정하는 것이 아니라, 모터의 회전 속도를 검출하거나, 수위를 검출하는 간접적인 방식이므로 실제 드럼의 거동과는 편차가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은, 세탁물의 불균일한 분포로 인하여 발생하는 불균형에 의한 세탁기 내부 회전조의 진동량 및 진동 양상을 직접 검출할 수 있는 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기는,

본체의 형태를 지지하는 하우징과;

상기 하우징내에 스프링과 댐퍼를 포함하는 현가 장치와;

상기 현가 장치에 의해 지지되는 외부 수조와;

상기 외부 수조에 적어도 하나 이상 장착되어 세탁물에 의한 진동을 감지하는 진동감지장치와;

상기 외부 수조 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조와;

상기 내부 회전조를 회전시키기 위한 구동부와;

상기 구동부의 구동력을 전달하는 회전축을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 진동감지장치는 가속도계, 각속도계, 기울기 센서 등의 관성 센서가 이용되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 진동감지장치는 상기 외부 수조에 복수 개가 구비되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 진동감지장치는 진동이 발생하는 상기 외부 수조 및 상기 구동부에 직접 구비되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기의 진동감지방법은,

정상적인 회전 동작이 아닌 진동 여부를 판단하는 단계와;

상기 진동 여부 판단하여 세탁물의 편심도 및 무게에 따른 세차 진동 발생 여부를 판단하는 단계와;

상기 세차 진동이 발생되면, 세차 진동에 의한 가속도, 각속도, 기울기의 변화를 전기적인 신호의 형태로 출력하는 단계와;

상기 출력한 신호를 바탕으로 진동의 크기 및 방향을 측정하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 세탁물의 불균일한 분포로 인하여 발생하는 불균형에 의한 세탁기 내부 회전조의 진동량 및 진동 양상을 직접 검출할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기의 제 1 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본체의 형태를 지지하는 하우징(21)과; 상기 하우징(21)내에 스프링(spring)과 댐퍼(damper)를 포함하는 현가(suspension) 장치(22)와, 상기 현가 장치(22)에 의해 지지되는 외부 수조(23)와, 상기 외부 수조(23)에 적어도 하나 이상이 장착되어 세탁물에 의한 진동을 감지하는 진동 감지 장치(28)와, 상기 외부 수조(23) 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조(24)와, 상기 내부 회전조(24)를 회전시키기 위한 구동부(25)와, 상기 구동부(25)의 구동력을 전달하는 회전축(26)을 포함하여 구성된다.

상기 진동 감지 장치(28)는 세탁기에서 세탁물에 의한 진동이 주로 발생하는 외부 수조(23)에 장착되며, 가속도계, 각속도계, 기울기 센서 등의 관성 센서를 이용하게 된다.

상기와 같은 구조를 갖는 진동감지장치를 구비한 세탁기의 동작에 대해 설명하기로 한다.

세탁물이 내부 회전조(24)에 투입되고 세탁모드가 선택되면, 세탁에 사용되는 물이 공급되어 내부 회전조(24)에 물이 급수된다. 이때, 상기 물이 적정 수위만큼 채워지고 나면, 급수가 중단됨과 동시에 상기 구동부(25)에 의해 상기 내부 회전조(24)가 정, 역회전을 반복적으로 행한다.

여기서, 상기 내부 회전조(24)가 정, 역 회전을 하게 됨에 따라, 수류의 충격 및 세제의 분해 작용에 의해 세탁물에 대한 세탁이 이루어지게 된다.

상기 세탁 행정이 완료되고 나면, 세탁 행정과 동일한 행정의 헹굼 행정이 수행되고, 이후 탈수 행정이 수행된다.

이 때, 상기 진동감지장치(28)는 세탁물이 어느 한 방향으로 편중되어 있거나 과중한 세탁물이 있을 경우, 세탁물의 상태에 따라 발생하는 진동에 의해 발생하는 가속도, 각속도 및 기울기 변화 등의 관성 센서 고유의 인가 관성력에 해당하는 전기적 출력 신호를 발생하게 된다.

도 3a 내지 도 3b는 진동감지장치가 구비된 세탁기 내부에 무게 불균형에 의해 발생하는 내, 외조의 진동을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 세탁물이 어느 한 쪽에 치우쳐져 있거나 무거운 세탁물이 세탁기 내부 회전조에 있을 때, 구동부의 회전에 따라 드럼형 내부 회전조(24)는 정상적인 회전 동작이 아닌 진동을 하게 된다(S201).

상기 내부 회전조(24)의 진동은 외부 수조(23)에 전달되게 되고, 외부 수조(23)는 세탁물의 편심도 및 무게에 따라 세차 진동을 발생하게 된다(S202).

이 때, 본 발명의 진동감지장치(28) 내부의 관성 센서는 진동으로 인한 가속도, 각속도, 기울기의 변화를 전기적인 신호의 형태로 출력하게 되며, 이를 바탕으로 진동의 크기 및 방향을 측정한다(S203).

즉, 상기와 같이 상하방향의 진동에 따라 상하 방향의 회전 각속도와 상하 방향의 가속도가 발생하게 되어, 이에 대응하여 적절한 전기 신호를 발생하는 관성센서를 이용하면 진동의 크기와 방향을 감지할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 진동에 의한 출력 신호의 파형을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 관성 센서를 이용하여 진동감지장치를 제작하면 진동의 크기에 비례하는 출력 신호가 발생하게 된다.

또한, 그 진동의 방향에 따라서 출력 신호의 위상이 바뀌게 된다. 즉, 진동의 크기 및 방향을 판단할 수 있게 된다.

따라서, 진동감지장치를 회전하는 세탁조에 직접 장착하게 되며, 실제 회전조의 진동량 및 진동 패턴을 오차 없이 검출하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 제 2 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도 2를 참조로 하여 자세한 설명은 생략하기로 한다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 진동감지장치(58,59)는 세탁기의 진동을 보다 효율적으로 감지하기 위하여 외부 수조(53)와 구동부(55)의 진동이 발생하는 위치에 직접적으로 장착되어 세탁기의 발생되는 진동을 감지하게 된다.

즉, 상기 진동감지장치(58,59)가 내부에 진동이 발생하는 부분에 복수개가 분산되어 배치되면 세탁기의 진동 및 진동 패턴을 보다 정밀하게 검출할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 진동감지장치가 구비된 세탁기의 제 3 실시 예의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도 2를 참조로 하여 자세한 설명을 생략하기로 한다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 진동감지장치(68,69)는 세탁기 하우징(61) 내부의 외부 수조(63)에 수직으로 두 개가 배치되어 서로 수직 방향의 진동을 감지할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 진동감지장치(68,69)로는 서로 다른 방향의 진동을 측정할 수 있는 두 개의 관성 센서가 적용되었으나, 서로 다른 방향을 동시에 측정할 수 있는 하나의 관성 센서가 장착될 수 있다.

상기와 같이, 수직으로 배치된 두 개의 진동감지장치(68,69)는 각각의 센서에서 출력되는 진동감지신호를 이용하여 세탁기의 진동을 보다 정확하게 판단할 수 있다.

도 7은 상기 도 6에 의한 무게 불균형에 의해 발생하는 세차 진동 패턴(precession pattern)을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 세탁물이 어느 한 쪽에 치우쳐져 있거나, 무거운 세탁물이 세탁기 내부 회전조(64)에 있을 때, 구동부의 회전에 따라 드럼형 내부 회전조(64)는 정상적인 회전 동작이 아닌 세차 진동(precession)을 하게 된다(S301).

상기 내부 회전조(64)의 진동은 외부 수조(63)에 전달되게 되고, 외부 수조(63)는 세탁물의 편심도 및 무게에 따라 세차 진동을 발생하게 된다(S302).

이 때, 수직으로 구비된 진동감지장치에 의해 진동의 가속도, 각속도, 기울 기의 변화를 전기적인 신호의 형태로 출력하게 되며 이를 바탕으로 진동의 크기 및 방향을 측정한다(S303).

도 8은 본 발명에 따른 수직으로 진동감지장치가 구비된 세탁기의 세차진동에 의한 출력신호파형을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 진동감지장치(68,69)를 세탁기 내부에 수직으로 두 개가 배치되면, 서로 수직한 방향의 가속도, 각속도 및 기울기를 측정할 수 있다.

여기서, 상기 진동감지장치(68,69)는 관성 센서를 이용하여 세탁기 내부의 진동을 측정하게 되며, 각각의 센서의 출력은 진동 패턴에 따라 서로 다른 위상차가 발생하게 된다.

따라서, 상기와 같이 수직으로 진동감지장치(68,69)가 구비되면 세탁기 내부의 진동 패턴을 보다 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 진동감지장치는 진동량 뿐만 아니라 진동하는 패턴까지 검출할 수 있으므로, 적절한 제어 장치와 함께 세탁기에 응용될 경우 세탁기의 진동을 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 세탁기용 진동 감지 장치는 세탁기 내부에 실제 진동이 발생하는 부분에 직접 부착하여 세탁물의 편심 및 불균형에 의한 세탁 내부 회전조의 진동량을 오차없이 직접적으로 검출할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 진동감지장치를 구비한 세탁기 및 그 진동감지방법은, 세탁물의 불균일한 분포로 인하여 발생하는 불균형에 의한 세탁기 내부 회전조의 진동량 및 진동 양상을 직접 검출할 수 있다.

Claims (5)

1. 본체의 형태를 지지하는 하우징과;

   상기 하우징내에 스프링과 댐퍼를 포함하는 현가 장치와;

   상기 현가 장치에 의해 지지되는 외부 수조와;

   세탁기의 진동의 크기 및 방향을 측정하기 위해, 상기 외부 수조에 두 개의 관성센서를 수직으로 배치하고, 상기 관성센서에 의해 상기 외부수조의 서로 수직 방향 진동을 감지하여 세탁물에 의한 진동의 가속도, 각속도, 기울기의 변화를 전기적인 신호로 출력하는 진동감지장치와;

   상기 외부 수조 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조와;

   상기 내부 회전조를 회전시키기 위한 구동부와;

   상기 구동부의 구동력을 전달하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동감지장치를 구비한 세탁기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 관성센서는 가속도계, 각속도계, 기울기 센서가 이용되는 것을 특징으로 하는 진동감지장치를 구비한 세탁기.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 관성센서는 상기 구동부에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 진동감지장치를 구비한 세탁기.
5. 본체의 형태를 지지하는 하우징과; 현가 장치에 의해 지지되는 외부 수조와; 상기 외부 수조 내에 위치하며, 세탁물이 세탁되는 드럼형의 내부 회전조와; 상기 내부 회전조를 회전시키기 위한 구동부와; 상기 구동부의 구동력을 전달하는 회전축을 포함하는 진동감지장치를 구비한 세탁기에 있어서,

   상기 구동부의 회전에 따라 내부 회전조가 정상적인 회전 동작이 아닌 진동을 하는 경우, 그 진동은 외부 수조에 전달되어, 상기 외부수조에서 세탁물의 편심도 및 무게에 따라 세차 진동을 발생하는 단계;

   상기 발생된 세차 진동에 의해 상기 외부 수조에 두 개의 관성센서를 수직으로 배치하고, 상기 두 개의 관성센서에 의해 상기 외부수조의 서로 수직 방향 진동을 감지하여 세탁물에 의한 진동의 가속도, 각속도, 기울기의 변화를 전기적인 신호로 출력하는 단계;

   상기 출력한 신호를 바탕으로 진동의 크기 및 방향을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동감지장치를 구비한 세탁기의 진동감지방법.

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