KR101526985B1 - 진동감지기능을 갖는 세탁기 및 이를 이용한 세탁기 제어방법 - Google Patents

진동감지기능을 갖는 세탁기 및 이를 이용한 세탁기 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동감지기능을 갖는 세탁기를 개시한다. 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 제공되며, 세탁수를 저장하는 터브; 상기 터브내에 회전가능하게 설치되며, 세탁물을 세탁하는 드럼; 상기 하우징내에 제공되며, 세탁기에 발생되는 진동량을 측정하는 진동센서; 및 상기 진동센서에서 측정된 진동량에 기초하여, 공진이 발생하지 않도록 세탁물의 탈수중 상기 드럼의 분당회전수를 제어하도록 구성되는 제어기로 이루어지는 세탁기를 제공한다.
세탁기, 공진

Description

진동감지기능을 갖는 세탁기 및 이를 이용한 세탁기 제어방법{WASHING MACHINE HAVING VIBRATION DETECTION FUNCTION AND METHOD FOR CONTROLLING WASHING MACHINE USING THE SAME}
본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동감지기능을 갖는 세탁기 및 이를 이용한 세탁기 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 세탁물을 세제와 기계적 마찰을 이용하여 세탁하는 장치이다. 상기 세탁기는 크게 탑 로딩(top-loading) 세탁기와 프론트 로딩(front-loading) 세탁기로 구분될 수 있다. 상기 탑 로딩 세탁기에서, 세탁물을 수용하는 터브는 세탁기의 하우징내에서 세워지며, 이의 상부(top portion)에 입구가 형성된다. 따라서, 세탁물은 하우징의 상부에 형성되며 상기 터브의 입구와 연통하는 개구부를 통해 상기 터브내에 넣어진다. 또한, 상기 프론트 로딩 세탁기에서, 세탁물을 수용하는 드럼은 캐비닛내에서 뉘어지며, 이의 입구는 세탁기의 전면과 마주한다. 따라서, 세탁물은 상기 하우징의 전면에 형성되며 상기 드럼의 입구와 연통하는 개구부를 통해 상기 드럼내에 넣어진다. 상기 탑로딩 및 프론트 로딩 세탁기 둘 다에 있어서, 도어가 상기 하우징에 설치되며, 상기 하우징의 개구부들을 개폐한 다.
상술된 세탁기는 기본적으로 세탁물을 수용하는 터브 또는 드럼의 회전을 이용하므로 작동중 세탁기에는 진동이 발생된다. 특히 터브 또는 드럼이 고속으로 회전되는 탈수과정중 진동이 심하게 발생되며, 이에 따라 세탁기에 공진이 발생될 수 있다. 상기 공진현상에 의해 세탁기에는 순간적으로 최대의 진폭을 갖는 진동이 발생된다. 이러한 큰 진동은 세탁기에 큰 소음을 발생시키며, 더 나아가 만일 반복되는 경우, 세탁기의 파손을 가져올 수 있다. 그러나, 세탁기가 설치되는 바닥도 세탁기와 함께 진동계를 구성하므로, 바닥의 종류에 따라 공진 발생조건도 달라진다. 또한, 상기 바닥뿐만 아니라 세탁기의 설치위치 및 방향까지도 공진 발생조건에 영향을 준다. 따라서, 세탁기에 있어서, 정형화된 몇몇 조건만을 제어하는 것으로는 공진이 방지될 수 없다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 신뢰성 및 안정성을 갖는 세탁기와 이를 위한 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명은 기 설정된 분당회전수에 따라 상기 드럼을 회전시켜 상기 세탁물을 탈수하는 단계; 상기 탈수단계중 세탁기의 진동량을 계속적으로 측정하는 단계; 및 측정된 진동량에 기초하여 공진이 발생하지 않도록 상기 드럼의 분당회전수를 제어하는 단계로 이루어지는 세탁기 제어방법을 제공한다.
상기 측정단계는 세탁기에 설치된 진동센서를 이용하여 수행되며, 상기 진동센서는 세탁기의 하우징 또는 레그에 부착될 수 있다.
상기 제어 단계는: 상기 기 설정된 분당회전수로 드럼 회전시 공진발생여부를 판단하는 단계; 및 상기 공진이 발생할 때, 상기 드럼의 분당회전수를 변경하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 변경단계는 상기 분당회전수를 기설정된 분당회전수보다 크게 또는 적게 변경하는 단계로 이루어질 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 제공되며, 세탁수를 저장하는 터브; 상기 터브내에 회전가능하게 설치되며, 세탁물을 세탁하는 드럼; 상기 하우징내에 제공되며, 세탁기에 발생되는 진동량을 측 정하는 진동센서; 및 상기 진동센서에서 측정된 진동량에 기초하여, 공진이 발생하지 않도록 세탁물의 탈수중 상기 드럼의 분당회전수를 제어하도록 구성되는 제어기로 이루어지는 세탁기를 제공한다.
상기 진동센서는 세탁기의 하우징 또는 레그에 부착될 수 있다.
상기 세탁기는 또한 상기 진동센서에서 측정된 진동량을 저장하도록 구성되는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 기 설정된 분당회전수로 드럼 회전시 공진이 발생하는지 여부를 판단하며, 상기 공진이 발생할 때, 상기 드럼의 분당회전수를 변경하도록 구성될 수 있다. 더 나아가, 상기 제어기는 상기 분당회전수를 기설정된 분당회전수보다 크게 또는 적게 변경시킬 수 있다.
본 발명에 의해 세탁기의 공진이 방지될 수 있으며, 이에 따라 소음이 감소되고 내구성이 증가될 수 있다. 결과적으로, 본발명에 따른 세탁기에 대한 사용자의 신뢰성 및 제품의 안정성이 크게 증가된다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 첨부된 도면에 나타나는 바와 같이 프론트 로딩 세탁기를 참조하여 설명되나, 실질적인 변형없이도 탑 로딩 세탁기에 적용될 수 있다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 세탁기를 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발 명에 따른 세탁기의 내부를 도시하는 개략도이다.
세탁기는 외형을 형성하는 하우징(10)(도 1참조)와 상기 하우징(10) 내부에 설치되는 터브(20) (도 2 참조) 및 상기 터브 내부에 회전가능하게 설치되는 드럼(30)(도 2 참조)을 기본적으로 갖는다. 상기 터브(20)는 세탁수를 저장하며, 상기 드럼(30)은 회전하면서 그 내부에 수용된 세탁물을 세탁한다. 세탁기의 작동중 많은 진동이 발생하므로, 상기 터브(20)에는 진동감쇄 장치가 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진동감쇄장치로서 상기 터브(20)의 상부 및 하우징(10)사이에는 스프링(21)이 설치되며, 상기 터브(20)는 상기 스프링(21)에 의해 상기 하우징(10)에 매달리게 된다. 또한, 상기 터브(20)의 하부 및 하우징(10)사이에는 댐퍼(22)가 설치되며, 발생되는 진동을 실제적으로 감쇄시킨다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세탁기의 전방부를 형성하도록 프론트 커버(11)가 상기 하우징(10)의 전방부에 장착되며, 상기 프론트 커버(11)의 위쪽에는 세탁기 조작을 위해 컨트롤 패널(12)이 장착된다. 상기 드럼(30)은 이의 입구가 상기 하우징(10)의 전방부를 마주하도록 눕혀지며, 이러한 드럼의 입구와 연통하도록 상기 하우징(10)에는 개구부가 형성된다. 상기 개구부는 하우징(10)에 설치되는 도어(13)에 의해 개방 및 폐쇄된다.
앞서 언급된 바와 같이, 세탁기에서 공진이 발생되면 큰 소음이나 파손이 발생될 수 있으나, 이러한 공진은 다른 여러조건들 뿐만 아니라 세탁기의 설치와 관련된 많은 조건들, 즉 바닥의 종류, 설치위치 및 방향들에도 영향을 받는다. 실제적으로 세탁기에 있어서, 공진의 발생은 상당한 비선형성을 가지며, 정확하게 예측 될 수 없다. 그럼에도 불구하고, 공진이 실제 발생할 때의 세탁기의 작동과 관련된 파라메터들을 검출함으로써 공진 억제의 조건들이 실질적으로 파악될 수 있다. 따라서, 억제조건을 찾기 위해서는 적어도 실제 공진이 발생하는 시점을 아는 것이 중요하며, 공진시점을 찾기 위해서는 세탁기 작동중의 진동량이 계속적으로 측정되는 것이 우선적으로 필요하다. 이러한 이유로 상기 세탁기는 발생되는 진동을 계속적으로 감지하고 측정할 수 있는 기능을 갖도록 구성되며, 이러한 기능은 세탁기에 설치된 진동 감지장치에 의해 구현된다. 도 3은 상기 감지장치를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 감지장치는 기본적으로 작동중 세탁기에서 발생되는 진동을 감지하는 센서(110)을 갖는다. 이러한 진동센서는 가속도 센서 또는 스트레인 게이지(strain gauge)가 될 수 있다. 세탁기에서 발생되는 진동은 하우징(10) 및 레그(40)을 거쳐 상기 세탁기가 설치된 바닥에 전달된다. 전달된 진동에 의해 바닥은 가진되어 진동하게 되며, 이러한 바닥의 진동은 다시 레그(40)를 거쳐 세탁기에 전달된다. 앞서 언급된 바와 같이, 공진은 이러한 바닥에 영향을 받으므로 상기 바닥의 진동도 고려된 세탁기의 전체적인 진동을 정확하게 측정하기 위해서 상기 센서(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(10)에 설치될 수 있다. 또한, 상기 센서(110)가 세탁기의 레그(40) 보다 상세하게는, 상기 바닥과 접촉하는 레그(40)의 바닥면에 설치되면 보다 정확하게 진동을 측정할 수 있다. 상기 센서(110)에 의해 감지된 진동량은 순차적으로 메모리(130)에 저장될 수 있다. 세탁기의 제어기(120)는 이러한 저장된 진동량들을 실제 공진시점을 파악하기 위해 참 조한다. 이러한 메모리(120)는 EEPROM과 같은 비활성 메모리로 이루어질 수 있다.
실제적으로, 상기 센서(110)에서 감지된 진동량은 상기 제어기(120)으로 먼저 전달되며, 다시 상기 제어기(120)에 의해 상기 메모리(130)에 저장을 위해 전달된다. 또한, 상기 제어기(120)는 상기 메모리(120)에 저장된 진동량들에 기초하여 공진이 발생하지 않도록 세탁기를 제어한다. 보다 상세하게는, 상기 제어기(120)는 세탁물의 탈수중 상기 드럼(30)의 분당 회전수(RPM)을 제어하며, 이는 뒤따르는 본 발명의 세탁기 제어방법에서 보다 상세하게 논의된다. 또한, 상기 진동감지장치는 디스플레이와 같은 소정의 출력장치(140)을 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 출력장치(140)는 메모리(130)에 저장된 진동량들 및 이들의 변화를 사용자에게 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시장치(140)는 공진을 방지하기 위해 제어기(120)에 의해 수행되는 제어작동도 사용자의 이해를 돕기 위해 표시할 수도 있다.
상술된 감지장치를 이용한 세탁기 제어방법이 다음에서 보다 상세하게 설명된다. 도 4는 본 발명에 따른 세탁기 제어방법을 나타내는 순서도이며, 도 5는 본 발명의 제어방법에 따른 진동량 제어를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 먼저 세탁기의 터브(20) 및 드럼(30)에 세탁수가 공급된다 (S10) 이러한 공급된 세탁수에 의해 세탁물을 적셔지며, 세탁될 준비가 된다. 또한, 상기 세탁수와 함께 세제도 함께 공급된다.
상기 급수단계(S10)후, 상기 세탁물을 세탁된다 (S20). 상기 세탁단계(S20)에서, 드럼(30)은 소정방향으로 회전되며, 이러한 드럼(30)의 회전에 의해 세탁물도 함께 회전되며, 세탁수와의 기계적 마찰 및 세제의 화학적 작용에 의해 세탁된 다.
상기 세탁단계(S30)후, 상기 세탁된 세탁물은 헹궈진다 (S30). 상기 세탁단계(S30)가 완료되면, 사용된 세탁수는 세탁기 외부로 배출되며, 다시 깨끗한 세탁수가 드럼(30) 및 터브(20)내부로 공급된다. 이 후, 상기 드럼(30)은 세탁물과 함께 회전되며, 깨끗한 세탁수에 의해 세탁물에 잔류하던 세제 및 오염물질이 제거된다.
상기 헹굼단계(S30)후, 상기 세탁물은 탈수된다 (S40). 상기 탈수단계(S40)에서 상기 드럼(30)은 기설정된 분당회전수에 따라 고속으로 회전되며, 이에 따라 세탁물에 남아있던 세탁수들은 원심력에 의해 세탁물로부터 분리된다. 충분한 원심력이 얻어지기 위해서는 상기 드럼(30)은 앞서 언급된 바와 같이, 고속으로 회전되어야 하며, 상기 드럼(30)의 분당 회전수도 앞선 단계들의 분당 회전수보다 현저하게 높게 설정된다. 이러한 분당 회전수는 세탁기의 세탁용량 및 실제 세탁물의 량들을 고려하여 세탁이 시작될 때 이미 결정된다.
이러한 높은 회전속도, 즉 큰 분당 회전수로 인해 세탁기의 공진은 상기 탈수단계(S40)에서 거의 모든 경우에 있어서 실제적으로 발생된다. 따라서, 세탁기의 진동량은 적어도 상기 탈수 단계(S40)동안 지속적으로 측정된다(S50). 상기 측정단계(S50)에서 상기 센서(110)은 세탁기에서 발생되는 진동을 감지하며, 감지된 진동들은 상기 제어기(120)를 거쳐 상기 메모리(130)에 저장된다.
이와 같이 측정된 진동량에 기초하여, 상기 세탁기는 공진이 발생되지 않도록 제어된다. 보다 상세하게는, 세탁기의 작동중 진동은 대부분 드럼(30)의 회전에 의해 발생된다. 따라서, 상기 드럼(30)의 분당회전수가 실제적으로 공진에 있어서도 가장 큰 발생요인이 되며, 이러한 분당 회전수의 제어에 의해 어느정도 공진을 회피하는 것이 가능하다. 그러나, 앞서 언급된 바와 같이, 상기 공진은 바닥의 종류, 설치위치등을 포함하여 많은 다른 요건들에도 영향을 받으므로, 특정 분당 회전수가 절대적으로 공진을 회피하기 위한 조건이 될 수 없다. 따라서, 본 발명에 있어서, 세탁기의 공진을 회피하기 위해, 실제 진동량을 계속적으로 측정하고 이러한 측정량에 기초하여 상기 드럼(30)의 분당회전수가 제어된다.
이러한 제어단계에 있어서, 먼저 실제 공진이 발생되는 여부가 판단된다(S60). 상기 판단단계(S60)에서, 상기 제어기(120)는 메모리(130)에 저장되는 진동량을 실시간으로 모니터링한다. 이러한 과정중 도 5에 도시된 바와 같이, 진동량의 변화가 급격하기 이루어지거나 갑자기 높은 진동량이 나타나면 공진이 발생된 것으로 판단된다. 따라서, 상기 제어기(120)에 의해 상기 기 설정된 분당 회전수는 마찬가지로 공진을 유발하는 분당 회전수로서 간주된다. 만일 공진이 발생되었음에도 불구하고 상기 기설정된 분당회전수에 의해 상기 드럼(30)이 회전되면, 도 5의 (a) 그래프에 나타나는 바와 같이, 높은 진동량을 발생시키는 공진상태가 지속되며, 이에 따라 소음 및 세탁기의 파손이 발생된다.
따라서, 공진이 발생되는 경우, 상기 기 설정된 분당 회전수는 변경된다(S70). 상기 변경단계(S70)에서, 상기 제어기(120)는 모터를 제어함으로써 상기 드럼(30)의 분당 회전수를 기 설정된 분당 회전수보다 크게 또는 작게 설정한다. 이러한 분당 회전수의 변경에 의해 도 5의 (b) 및 (c) 그래프에 나타나는 바와 같 이, 진동량이 작아지며 공진이 회피된다. 한편, 이러한 분당 회전수의 변경에도 불구하고 탈수 단계(S40)중 공진이 다시 발생되면, 앞서 설명된 것과 동일하게 상기 분당 회전수의 변경단계(S70)가 수행된다. 상기 분당 회전수의 재변경단계(S70)은 공진이 발생될 때마다 반복될 수 있으며, 이러한 능동적인 분당 회전수의 제어에 의해 공진은 완전하게 회피될 수 있다. 이후 추가적으로 공진이 발생되지 않으면, 변경된 분당 회전수에 따라 탈수 단계(S40)가 완료되며, 세탁과정도 종료된다.
한편, 상기 판단단계(S60)에서 어떠한 공진도 발생되지 않으면, 기 설정된 분당 회전수를 계속적으로 유지하면서 탈수단계(S40)가 완료되며, 이 후 세탁과정이 종료된다.
도 1은 본 발명에 따른 세탁기를 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 내부를 나타내는 개략도;
도 3은 본 발명에 따른 진동감지장치를 나타내는 블록도;
도 4는 본 발명에 따른 세탁기 제어방법을 나타내는 순서도; 및
도 5는 시간에 따른 진동량을 나타내는 그래프이다.

Claims (10)

  1. 기 설정된 분당회전수에 따라 드럼을 회전시켜 세탁물을 탈수하는 단계;
    상기 탈수단계중 세탁기의 진동량을 계속적으로 측정하는 단계; 및
    측정된 진동량에 기초하여 공진이 발생하지 않도록 상기 드럼의 분당회전수를 제어하는 단계;로 이루어지며,
    상기 측정단계는 세탁기의 레그에 설치된 진동센서를 이용하여 수행되는 세탁기 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동센서는 세탁기의 레그의 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 하는 세탁기 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 단계는:
    상기 기 설정된 분당회전수로 드럼 회전시 공진발생여부를 판단하는 단계; 및
    상기 공진이 발생할 때, 상기 드럼의 분당회전수를 변경하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 변경단계는 상기 분당회전수를 기설정된 분당회전수보다 크게 또는 적게 변경하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 제어방법.
  6. 하우징;
    상기 하우징에 제공되며, 세탁수를 저장하는 터브;
    상기 터브내에 회전가능하게 설치되며, 세탁물을 세탁하는 드럼;
    세탁기의 레그에 부착되어 상기 세탁기에 발생되는 진동량을 측정하는 진동센서; 및
    상기 진동센서에서 측정된 진동량에 기초하여, 공진이 발생하지 않도록 세탁물의 탈수중 상기 드럼의 분당회전수를 제어하도록 구성되는 제어기로 이루어지는 세탁기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진동센서는 세탁기의 레그의 바닥면에 부착되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 진동센서에서 측정된 진동량을 저장하도록 구성되는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기 설정된 분당회전수로 드럼 회전시 공진이 발생하는지 여부를 판단하며, 상기 공진이 발생할 때, 상기 드럼의 분당회전수를 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 분당회전수를 기설정된 분당회전수보다 크게 또는 적게 변경시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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