KR100642368B1 - 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과세정 작동 시 세탁조 및 교반봉을 회전시키는 구동모터의 속도를 적절히 제어함으로써 구동모터의 작동 안정성을 높일 수 있는 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법은 여과세정 작동 시 구동모터가, 일정시간 동안 그 회전속도가 서서히 높아지는 저속회전단계와, 상기 저속회전단계 이후 여과세정이 가능한 기준속도에까지 빠르게 높아지는 고속회전 단계로 구분 작동되는 것을 특징으로 하여 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법에 의하면 여과세정 작동 초기에 구동모터 및 트랜스미션에 과도한 부하가 인가되어 그 작동상태가 불안정해지는 등의 문제가 발생하지 않게 된다.

Description

교반식 세탁기의 구동모터 제어방법{Motor control method of Agitator type Washing machine}

도 1은 교반식 세탁기의 구조를 나타낸 부분절개 사시도이다.

도 2는 교반식 세탁기의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3은 교반식 세탁기의 트랜스미션 구조를 나타낸 사시도이다.

도 4는 교반식 세탁기의 클러치기구 구성을 나타내는 도 3의 A부를 확대한 분해 사시도이다.

도 5는 교반식 세탁기의 트랜스미션에 적용된 교반 기어수단의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 6은 종래 제어방법에 따른 교반식 세탁기의 세정 및 헹굼작용 상태를 나타낸 상태도이다.

도 7은 일반적인 교반식 세탁기에서 여과세정 작동 상태를 나타낸 상태도이다.

도 8은 종래기술에 따른 여과세정 작동에서 구동모터의 회전속도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 여과세정 작동에서 구동모터의 회전속도 변화를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 케이스 12: 저수조

14: 세탁조 14a: 누수홀

16: 교반봉 17: 급수밸브

18: 배수밸브 19: 프레임

20: 구동모터 30: 트랜스미션

32: 기어박스 33: 상부 교반샤프트

34: 하부 교반샤프트 341: 세레이션부

35: 스핀샤프트 40: 클러치기구

42: 스핀샤프트 블록 44: 풀리

46: 스프링 블록 48: 원웨이 스프링

50: 피니언 기어 52: 편심 크랭크

521: 랙기어부 54: 제1기어

56: 제2기어 60: 브레이크 디스크

62: 브레이크 마찰부 W: 빨랫감

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여과세정 작동 시 세탁조 및 교반봉을 회전시키는 구동모터의 속도를 적절히 제어함으로써 구동모터의 작 동 안정성을 높일 수 있는 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 주로 전동기를 통한 기계적인 작동에 의해 의류 등을 세탁하기 위한 것으로, 그 구조와 세탁방식에 따라 교반식(agitator type)과 드럼식(drum type) 및 와권식(pulsator type)으로 구분되며, 대략, 세탁에 직접 기여하는 세탁부와, 상기 세탁부의 작동을 위한 동력을 공급하는 구동부 및 외형을 형성하는 케이스 등으로 구성된다.

상기 교반식 세탁기의 세탁부는 도 1 및 도 2에 나타난 것과 같이 케이스(10) 내에 설치된 저수조(12)와, 저수조(12)에 내장된 세탁조(14), 세탁조(14) 내에 장착된 교반봉(16) 및, 급, 배수밸브(17)(18) 등을 포함하여 이루어져 있는데, 상기 저수조(12)는 케이스(10) 내에서 서스펜션 수단에 의해 지지되어 있으며, 세탁조(14)는 그 벽면에 다수개의 누수홀(14a)이 구비된 형태로서 회전 가능하게 장착되어 있다.

구동부는 구동모터(20) 및, 상기 구동모터(20)의 구동력을 전달받아 교반봉(16)과 세탁조(14)를 회전시키는 트랜스미션(30)과 클러치기구(40) 및, 구동모터(20)의 구동력을 클러치기구(40)로 전달하는 벨트연결수단과, 상기 트랜스미션(30)의 안정적인 고정상태 유지를 위한 브레이크 수단을 포함하여 이루어져 있다.

상기 트랜스미션(30)은 도 3에 나타난 것과 같이 기어박스(32)와, 상기 기어박스(32) 내의 교반 기어수단(도 5 참조)을 통해 서로 연결되는 상 하부 교반샤프트(33)(34)를 비롯하여, 기어박스(32)에 고정 장착된 스핀 샤프트(35)를 포함하 여 이루어져 있는데, 상기 상부 교반샤프트(33)는 스핀 샤프트(35)에 회전 가능하게 내장된 구조로서 교반봉(16)과 연결되어 있고, 스핀 샤프트(35)는 기어박스(32)에 고정 장착됨과 더불어 세탁조(14)에 연결되어 있으며, 하부 교반샤프트(34)는 그 하단에 세레이션부(341)(도 4 참조)가 형성된 구조로서 기어박스(32)의 하방으로 그 선단이 돌출되어 있다.

클러치 기구(40)는 도 4에 나타난 것과 같이 기어박스(32) 하단에 고정 부착된 스핀샤프트 블록(42) 및 상기 스핀샤프트 블록(42)의 일측에 장착되어 하부 교반샤프트(34)의 세레이션부(341)에 결합됨과 더불어 벨트연결수단의 풀리(44)에 고정된 스프링 블록(46)과, 상기 스핀샤프트 블록(42) 및 스프링 블록(46)을 감싸는 형태로 장착된 원웨이 스프링(48)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 원웨이 스프링(48)은 그 회전방향에 따라 조임/풀림 상태가 제어되는 기구적인 특성을 갖고 있다.

그리고, 트랜스미션(30)의 기어박스(32) 내에 구성된 교반 기어수단은 도 5에 나타난 것과 같이 상부 교반샤프트(33)의 하단에 부착된 피니언 기어(50)와, 상기 피니언 기어(50)와 치합되는 랙기어부(521)가 형성된 편심 크랭크(52)와, 상기 편심 크랭크(52)와 동일 회전축 상에 연결된 제1기어(54) 및, 상기 제1기어(54)와 치합되며 하부 교반샤프트(34)의 상단에 부착된 제2기어(56)로 이루어져 있다.

브레이크 수단은 기어박스(32) 하단에 구비된 브레이크 디스크(60)와, 상기 브레이크 디스크(60)와 대응하는 형태로서 서스펜션 수단의 프레임(19) 상면에 구성된 브레이크 마찰부(62) 및, 구동모터(20)의 작동방향에 따라 기어박스(32)를 상 하 위치 조절함으로써 브레이크 디스크(60)와 브레이크 마찰부(62)의 분리/밀착상태를 제어하는 위치조절기구(미도시)를 포함하여 이루어져 있다.(도 2 참조)

상술한 바와 같이 구성된 교반식 세탁기의 제어방법은 급수밸브(17)에 의해 세탁조(14) 내로 세탁수가 급수되는 급수행정과, 급수행정 종료 후 도 6에 나타난 것과 같이 교반봉(16)의 회전 작동으로 세탁수와 빨랫감(W)을 일정 시간동안 교반시키는 세정행정과, 세정행정 종료 후 배수밸브(18)를 통해 세탁수를 배수한 다음, 세제가 함유되지 않은 맑은 물 즉, 헹굼수를 급수하여 일정 횟수만큼 빨랫감(W)을 헹구는 헹굼행정과, 헹굼행정 종료 후 세탁조(14)를 고속으로 회전시켜 빨랫감(W)을 탈수하는 탈수행정으로 이루어진다.

이와 같은 제어방법 중, 급수행정에서는 급수밸브(17)를 통해 유입되는 물이 세제통을 거치면서 세제와 혼합된 세탁수가 공급되고, 세정행정에서는 세탁수에 함유된 세제의 화학작용과 함께 교반봉(16)에 의한 물리적인 작용으로 빨랫감(W)에 묻어 있는 오염물질이 제거되는 세정작용이 진행되는데, 이때 상기 교반봉(16)은 트랜스미션(30)에 의해 그 회전방향이 간헐적으로 반전되는 정역회전을 반복함으로써 좌우방향 수류와 상하방향 수류가 조합된 양방향 수류를 형성하여 세정작용을 이루게 된다.

이어서, 진행되는 헹굼행정에서는 세제가 혼합되지 않은 헹굼수가 공급된 상태에서 세정행정에서와 마찬가지로 교반봉(16)의 교반작동에 의해 발생하는 양방향 수류에 의해 빨랫감(W)에 묻어있는 세제성분이 제거되고, 탈수행정에서는 헹굼수가 배수된 다음, 세탁조(14)가 일측방향으로 빠르게 회전함으로써 빨랫감(W)이 세탁조(14) 내벽에 밀착된 상태에서 원심력에 의해 빨랫감(W)의 물기가 누수홀(14a)을 통해 빠져나가게 된다. 상기 탈수행정에서는 세탁조(14)와 교반봉(16)이 동시에 같은 방향으로 회전함으로써 빨랫감(W)이 교반봉(16)에 걸려 훼손되는 것이 방지되며, 배수밸브(18)가 개방됨으로써 세탁조(14)의 누수홀(14a)을 통해 배출된 물기를 세탁기의 외부로 배수하게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 교반식 세탁기의 세탁방법에 의하면 세정행정에서 교반봉(16)의 작동 특성상, 좌우방향의 수류와 함께 상하방향의 수류가 조합된 양방향 수류가 형성되므로 드럼식이나 와권식 세탁기에 비해 세탁과정에서 빨랫감이 엉키지는 않게 되나, 교반봉(16)과 빨랫감이 마찰되기 때문에 빨랫감의 손상이 심하고, 많은 양의 세탁수를 필요로 할 뿐만 아니라, 교반봉(16)의 작용만으로는 강한 수류를 형성할 수 없는 등 세탁력이 약하다는 문제점이 발생한다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세정행정에서 세탁조(14)와 교반봉(16)을 일체로 빠르게 회전시키는 여과세정 작동이 가능한 세탁방법이 개발되었는데, 상기 여과세정 작동은 이른바 교반세정 작동에 앞서 수행되며, 도 7에 나타난 것과 같이 세탁조(14)의 빠른 회전으로 인해 빨랫감(W)이 세탁조(14)의 내벽에 압착되고, 세탁수가 빨랫감(W)에 묻어 있는 오염물질과 함께 누수홀(14a)을 통해 세탁조(14)의 외부로 배출되도록 함과 동시에, 세탁조(14)의 외부로 배출된 세탁수가 다시 세탁조(14) 내로 순환되어 빨랫감에 분사되도록 함으로써 세탁수의 효율적인 사용 또한 가능하게 한다는 이점을 가지고 있다.

한편, 이와 같은 세정행정에서 구동모터(20)에 가해지는 부하는 각 세정작동 에 따라 달라지는데, 각 세정작동 시의 부하의 크기를 비교해 보면 교반세정 작동에 비해 여과세정 작동 시의 부하가 훨씬 크다고 볼 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 여과세정 작동 시에는 세탁조(14)와 교반봉(16)이 함께 회전하기 때문이며, 회전속도 또한 일정치 이상의 교반세정 작동 시에 비해 훨씬 빠르게 때문이다.

더욱이, 여과세정 작동이 개시되면 구동모터(20)에는 그 회전초기부터 강한 부하가 인가되며, 구동모터(20)의 회전속도는 도 8에 나타난 것과 같이 여과세정작동이 가능한 기준속도(R₁)에 이를 때까지 계속 일정한 비율로 증가함으로써 상대적으로 구동모터(20)에 가해지는 부하 또한 계속 증가하게 된다.

그러므로, 이 같은 종래기술에 의하면 여과세정 작동 시, 세탁조(14) 및 교반봉(16)에 의한 부하가 구동모터(20) 및 트랜스미션(22)에 급격히 인가된 다음 일정시간 동안 부하의 인가 상태가 계속됨으로써 상기 구동모터(20) 및 트랜스미션(30) 등의 내구성이 떨어지게 되고, 결과적으로 세탁기의 성능이 저하된다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 여과세정 작동 이 시작되면, 일정시간 동안 세탁조와 교반봉이 저속으로 회전 한 다음, 여과세정이 가능한 기준속도까지 회전속도가 상승되도록 함으로써 구동모터 및 트랜스미션에 대한 부하를 감소시킬 수 있는 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위하여 제공되는 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법은 교반봉과 세탁조가 동일 방향으로 빠르게 회전하여 원심력에 의해 빨랫감이 세탁조 내벽에 압착된 상태에서 세탁수가 빨랫감을 통과하여 세탁조 외부로 배출되고, 배출된 세탁수가 세탁수로 순환하여 빨랫감에 분사되는 여과세정 작동에서, 구동모터 가, 일정시간 동안 그 회전속도가 서서히 높아지는 저속회전 단계와, 상기 저속회전단계 이후 여과세정이 가능한 기준속도에까지 빠르게 높아지는 고속회전 단계로 구분 작동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 9를 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 구성 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법은 상기 여과세정 작동 시, 도면에 나타난 것과 같이 구동모터(20)(도 2참조)의 회전속도가 일정시간 동안 서서히 높아지는 저속회전단계와, 상기 저속회전단계 이후 여과세정이 가능한 기준속도에까지 빠르게 높아지는 고속회전단계로 구분된다.

여기서, 상기 저속회전단계에서 일정속도(R₂)에 도달할때 까지는 구동모터의 회전속도가 서서히 높아지기 때문에 구동모터(20)에 적은 부하가 인가되고, 이때에는 구동모터의 회전속도가 일정하게 유지되기 때문에 세탁조(14)와 교반봉(16)(도 2참조)의 회전관성력을 높이게 된다.

이어서, 저속회전단계가 종료되고, 구동모터(20)가 고속회전상태로 접어들게 되면, 그 회전속도가 여과세정작동이 가능한 기준속도(R₁)에 까지 빠르게 높아지게 되는데, 이때에는 회전관성력에 의해 어느 정도 속도로 회전하고 있는 세탁조(14) 및 교반봉(16)에 추가로 회전력을 부여함으로써 상기 세탁조(14) 및 교반봉(16)의 회전속도를 여과세정작동이 가능한 정도로 높이게 된다. 이 경우, 구동모터(20)의 회전속도를 저속회전 단계에서 고속회전 단계의 기준속도까지만 높일 수 있는 회전력을 필요로 하기 때문에, 구동모터(20)에 그리 큰 부하가 인가되지 않는다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 실시예에 의하면 여과세정 작동 시 구동모터(20)의 회전속도가 단계적으로 증가하게 됨으로써, 종래와 같이 여과세정 작동 초기에 큰 부하가 급격히 인가되어 구동모터(20) 및 트랜스미션(30)에 무리가 가는 등의 현상이 발생하지 않게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법에 의하면 구동모터가, 서서히 높아지는 저속회전단계와, 상기 저속회전단계 이후 여과세정이 가능한 기준속도에까지 빠르게 도달되는 고속회전단계로 구분 작동된다. 따라서, 여과세정작동의 초기에 구동모터 및 트랜스미션에 과도한 부하가 인가되어 그 작동상태가 불안정해지는 등의 문제가 발생하지 않게 된다.

Claims (1)

1. 교반봉과 세탁조가 동일 방향으로 빠르게 회전하여 원심력에 의해 빨랫감이 세탁조 내벽에 압착된 상태에서 세탁수가 빨랫감을 통과하여 세탁조 외부로 배출되고, 배출된 세탁수가 세탁수로 순환하여 빨랫감에 분사되는 여과세정작동과,

   상기 여과세정 작동에 이어서, 교반봉의 정역 회전작동만으로 빨랫감이 세정되는 교반세정작동

   이 조합된 세정행정을 포함하여 이루어지는 교반식 세탁기의 세탁방법에 있어서, 상기 여과세정작동 시 구동모터는

   일정시간 동안 그 회전속도가 서서히 높아지는 저속회전단계와,

   상기 저속회전단계 이후 그 회전속도가 여과세정이 가능한 기준속도에까지 빠르게 높아지는 고속회전단계

   로 구분 작동되는 것을 특징으로 하는 교반식 세탁기의 구동모터 제어방법.

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