KR101721871B1 - 세탁장치 - Google Patents

Abstract

세탁장치에 있어 드럼을 과도영역 이상으로 회전시키는 경우 드럼의 진동을 줄이면서 상기 과도영역을 통과하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 제어방법이 적용되는 세탁장치는 일실시예는 드럼과, 복수의 전방볼들(32f)을 가지고 상기 드럼의 전방부에 장착된 전방볼밸런서와, 복수의 후방볼들을 가지고 상기 드럼의 후방부에 장착된 후방볼밸런서를 포함할 수 있다.

세탁장치, 과도영역, 진동모드, 볼밸런서

Description

세탁장치{Laundry Machine}

본 발명은 세탁물을 처리하는 세탁장치에 관한 것이다.

일반적으로 세탁장치는 세탁기와 건조기가 있다. 세탁기는 펄세이터 방식의 세탁기와 드럼세탁기가 있으며, 세탁기 중에는 세탁만을 수행하는 것이 아니라 건조도 함께 수행될 수 있는 건조겸용 세탁기도 있다.

건조기는 젖은 세탁물을 열풍 등을 이용하여 건조시키는 세탁장치이다.

드럼 세탁기는 터브가 수평으로 배치되며, 그 내부에 드럼 또한 수평으로 배치된다. 세탁물은 상기 드럼 내부에 위치되어 드럼이 회점됨에 따라 텀블되며 세탁된다.

터브는 세탁수를 수용하는 역할을 하며, 드럼은 세탁물이 위치되어 세탁이 이루어지는 곳이다.

상기 드럼은 터브 내에 회전가능하게 설치된다.

상기 드럼은 후면에 회전축이 연결되며, 상기 회전축은 모터로부터 회전력을 전달받는다. 그래서, 상기 모터의 회전에 의해 그 회전력이 회전축을 통해 드럼으로 전달되어 드럼이 회전되게 된다.

세탁시는 물론 헹굼시 그리고 탈수시에 드럼이 회전되는데 상기 드럼은 회전하면서 진동하게 된다.

상기 회전축은 터브의 후벽면을 관통하면서 터브밖으로 돌출된다. 종래의 세탁기 중에는 터브의 후벽면에 베어링하우징이 인서트 몰딩으로 삽입되어 있는 경우가 있다. 또는, 터브 후벽에 베어링하우징이 체결되는 구조도 있다.

상기 베어링하우징에 의해 상기 회전축이 지지되는데, 드럼의 진동은 회전축을 통해 터브로 베어링하우징 및 터브로 전달되게 된다.

그래서, 터브가 드럼과 함께 진동하며, 그와 같은 진동을 완충시키기 위해 상기 터브에는 완충 지지부재가 연결된다.

즉, 종래의 세탁기는 드럼의 진동이 그대로 터브로 전달되는 구조이며, 그와 같은 진동은 터브에 연결된 완충지지부재를 통해 지지되는 구조이다.

세탁장치에 있어 드럼을 과도영역 이상으로 회전시키는 경우 드럼의 진동을 줄이면서 상기 과도영역을 통과하는 방법을 제공한다.

과도영역에서 나타나는 진동모드의 특성을 고려하여 볼밸런서의 볼들의 위치를 제어할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 제어방법이 적용되는 세탁장치는 일실시예는 드럼과, 복수의 전방볼들(32f)을 가지고 상기 드럼의 전방부에 장착된 전방볼밸런서와, 복수의 후방볼들을 가지고 상기 드럼의 후방부에 장착된 후방볼밸런서를 포함할 수 있다.

그리고, 그 제어방법의 일실시예는, 드럼을 제1회전속도에서 정속회전하며 제1언밸런스를 감지하여 제1허용언밸런스와 비교하는 제1정속회전단계; 드럼을 제1회전속도보다 큰 제2회전속도에서 제2언밸런스를 감지하여 제2허용언밸런스와 비교하는 제2정속회전단계; 가속하여 과도영역에 진입하는 제1과도영역단계; 상기 과도영역 중 회전축에 대한 수직방향 변위가 드럼의 전방부와 후방부가 서로 반대방향이 되는 제3회전속도에서 제1설정시간 동안 정속회전하는 제3정속회전단계; 상기 제3회전속도이상으로 가속하여 상기 과도영역을 탈출하는 제2과도영역단계;를 포함할 수 있다.

세탁장치에 있어 드럼을 과도영역 이상으로 회전시키는 경우 드럼의 진동을 줄이면서 상기 과도영역을 효과적으로 통과할 수 있다.

특히, 과도영역에서 나타나는 진동모드의 특성을 고려하여 볼밸런서의 볼들의 위치를 제어함에 따라 진동모드의 상황에 맞도록 언밸런스를 상쇄하므로 효과적으로 진동량을 줄일 수 있다.

더욱이, 드럼이 그 전방부와 후방부가 회전축에 대해 서로 반대방향으로 변위되는 진동모드, 즉 대각진동모드에 효과적으로 대응하여 진동량을 저감할 수 있다.

도1은 본 발명의 일실시예적인 세탁장치의 부분 분해 사시도를 나타낸다.

상기 세탁장치는 터브가 캐비닛에 고정적으로 지지된다. 상기 터브는 전방부를 구성하는 터브프론트(100)와 후방부를 구성하는 터브레어(120)를 포함한다. 상기 터브프론트(100)와 터브레어(120)는 나사로 조립되며, 내부에 드럼이 수용되는 공간을 형성한다. 상기 터브레어(120)은 후면에 개구부를 갖는다. 상기 터브레어(120) 후면의 내주는 후방가스켓(250)의 외주부와 연결된다. 그리고, 상기 후방가스켓(250)의 내주부는 터브백(130)과 연결된다. 상기 터브백(130)은 중앙에 회전축이 관통하는 관통홀이 형성된다. 상기 후방가스켓(250)은 상기 터브백(130)의 진동이 상기 터브레어(120)로 전달되지 않도록 유연한 재질로 만들어진다.

상기 터브레어(120)는 후면(128)을 가진다. 상기 터브레어(120)의 후면(128)과 터브백(130) 및 상기 후방가스켓(250)은 터브의 후벽면을 구성한다. 상기 후방가스켓(250)은 상기 터브백(130) 및 터브레어(120)와 각각 실링되도록 연결되어 터 브 내의 세탁수가 누수되지 않도록 한다. 상기 터브백(130)은 드럼 회전시 드럼과 함께 진동되는데, 이때 터브레어(120)와 간섭되지 않도록 충분한 간격으로 터브레어(120)와 이격되어 있다. 상기 후방가스켓(250)은 유연한 재질로 이루어져 있기 때문에 터브백(130)이 터브레어(120)에 간섭되지 않고 상대 운동하는 것을 허용한다. 후방가스켓(250)은 터브백(130)의 그러한 상대 운동을 허용하기 위해 충분한 길이로 연장될 수 있는 주름부(252)를 가질 수 있다.

상기 터브프론트(100)의 전방부에는 터브와 드럼 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물끼임방지부재(200)가 연결된다. 상기 이물끼임방지부재(200)는 유연한 재질로 만들어지며, 상기 터브프론트(100)에 고정 설치된다. 상기 이물끼임방지부재(200)는 상기 후방가스켓(250)과 동일한 재질로 만들어질 수 있다. 상기 이물끼임방지부재(200)는 편의상 전방가스켓이라 칭한다.

드럼은 드럼프론트(300), 드럼센터(320), 드럼백(340) 등으로 구성된다. 그리고, 상기 드럼의 전방부 및 후방부에는 볼밸런서(310, 330)가 각각 설치된다. 상기 드럼백(340)은 스파이더(350)와 연결되며, 상기 스파이더(350)는 회전축(351)과 연결된다. 상기 드럼은 상기 회전축(351)을 통해 전달된 회전력에 의해 상기 터브 내에서 회전하게 된다.

상기 회전축(351)은 상기 터브백(130)을 관통하여 모터와 직결식으로 연결된다. 구체적으로는 상기 모터의 로터와 상기 회전축(351)이 직결된다. 상기 터브백(130)의 후면에는 베어링하우징(400)이 결합된다. 그리고, 상기 베어링하우징(400)은 상기 모터와 상기 터브백(130) 사이에서 상기 회전축(351)을 회전가능하 게 지지하게 된다.

상기 베어링하우징(400)에는 스테이터가 고정설치된다. 그리고, 상기 스테이터를 둘러싸고 상기 로터가 위치된다. 전술한 바와 같이 상기 로터는 상기 회전축(351)과 직결된다. 상기 모터는 아우터로터 타입의 모터로서 상기 회전축(351)과 직결된다.

상기 베어링하우징(400)은 캐비닛 베이스(600)로부터 서스펜션유닛을 통해 지지된다. 상기 서스펜션유닛은 수직 지지 3개와 전후 방향에 대해 경사적으로 지지하는 경사 지지 2개를 포함하고 있다.

상기 서스펜션유닛은 제1실린더스프링(520), 제2실린더스프링(510), 제3실린더스프링(500), 제1실린더댐퍼(제2실린더댐퍼 반대측에 대칭적으로 설치되며 도면에는 나타나지 않음), 제2실린더댐퍼(530)을 포함할 수 있다.

제1실린더스프링(520)은 제1서스펜션브라켓(450)과 베이스(600) 사이에 연결된다. 그리고, 상기 제2실린더스프링(510)은 상기 제2서스펜션브라켓(440)과 베이스(600) 사이에 연결된다.

상기 제3실린더스프링(500)은 상기 베어링하우징(400)과 베이스(600) 사이에 직접 연결된다.

상기 제1실린더댐퍼(540)은 제1서스펜션브라켓(450)과 베이스 후방부 사이에서 경사져 설치되고 있으며, 상기 제2실린더댐퍼(530)은 제2서스펜션브라켓(440)과 베이스 후방부 사이에서 경사져 설치되고 있다.

상기 서스펜션유닛 중 상기 실린더스프링들은 캐비닛 베이스(600)에 완전 고 정식으로 연결되지 않고 드럼의 전후 및 좌우 방향 움직임을 허용하도록 어느 정도의 탄성 변형을 허용하도록 연결될 수 있다. 즉, 베이스에 연결된 그 지지점에 대해 전후 및 좌우로 어느 정도 회전을 허용하도록 탄성적으로 지지된다.

서스펜션 중 수직으로 설치되는 것은 드럼의 진동을 탄성적으로 완충시키고, 상기 경사적으로 설치되는 것은 그 진동을 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 즉, 스프링과 댐핑수단을 포함하는 진동계에서 상기 수직으로 설치되는 것이 스프링의 역할을 하고 경사적으로 설치되는 것이 댐핑수단의 역할을 하도록 구성될 수 있다.

상기 터브프론트 및 터브레어는 캐비닛에 고정 설치되며, 드럼의 진동은 상기 서스펜션유닛에 의해 완충 지지된다. 실질적으로 터브와 드럼의 지지구조가 분리된 형태라 할 수 있고, 또 드럼의 진동하더라도 터브는 진동하지 않는 형태라 할 수 있다.

상기 베어링하우징과 서스펜션브라켓들은 제1웨이트(431) 및 제2웨이트(430)에 의해 연결된다.

이하에서는 볼밸런서에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 드럼 내에 세탁물이 놓여진 상태에서 드럼이 회전하는 경우 그 세탁물에 의해 언밸런스가 발생할 수 있다. 상기와 같은 언밸런스는 특히 탈수과정에서 드럼의 진동을 크게하는 요인이 되기 때문에 언밸런스(Unbalance; UB)를 가급적 줄이는 것이 바람직하다. 특히, 드럼의 회전속도가 증가됨에 따라 그 세탁장치의 고유진동수 영역을 만나게 되는데 이때 언밸런스가 크면 진동량이 너무 커서 문제가 될 수 있다.

드럼 내에서 세탁물이 완전히 균일하게 분포되는 것은 거의 불가능할 수 있기 때문에 언발런서를 가급적 줄이도록 하는 것이 중요하다. 그리고, 어떤 세탁장치에 대해 그 세탁장치의 특성을 고려하여 허용 언밸런스양을 설정하는 것이 필요할 수도 있다. 그래서, 언밸런스를 감지하여 허용 언밸런스와 비교하여 드럼의 회전을 제어하는 것이 필요하다.

언밸런스를 줄이기 위해서는 여러가지 방법이 있을 수도 있겠으나, 드럼 내의 세탁물의 위치를 변동시키도록 하는 소위 포분산 내지 포고름 작동을 하기도 한다.

또한, 언밸런스를 줄이기 위해 세탁물의 그 언밸런스의 위치에 대해 반대 위치에 유동체가 위치하도록 하여 세탁물의 언밸런스를 상쇄하여 줄이는 것을 생각할 수도 있다. 즉, 밸런서를 이용하는 것을 생각할 수 있다.

본 실시예에서는 그와 같은 밸런서로서 볼밸런서를 사용하게 되며, 드럼의 전방부 및 후방부에 각각 1개씩 사용하고 있다.

본 실시예에서는 도2에 보이는 바와 같이, 드럼 전방부에 전방볼밸런서(310)가, 드럼의 후방부에 후방볼밸런서(330)가 장착된다. 구체적으로 상기 전방볼밸런서(310)는 드럼프론트(300)의 전면부에 장착되며, 후방볼밸런서(330)는 드럼백(340)의 후면부에 장착된다. 그와 같은 장착을 위해 상기 드럼프론트(300)의 전면부에는 후방으로 함몰되어 홈으로 형성된 전방장착홈을 가질 수 있으며, 또한, 드럼백(340)은 전방으로 함몰되어 홈으로 형성되는 후방장착홈을 가질 수 있다.

본 실시예에서는 상기 전방볼밸런서(310)와 후방볼밸런서(330)는 동일하다. 그러나, 반드시 동일한 볼밸런서가 드럼 전방 및 후방에 장착되어야 하는 것은 아니다.

도3에는 전방볼밸런서(310)의 단면구조를 나타내고 있다.

먼저, 전방볼밸런서(310)는 레이스(31)와 볼(32)과 오일(33)을 포함하여 구성된다. 상기 레이스(31)는 상기 볼(32)이 움직일 수 있는 내부 공간인 볼수용부(31a)를 갖는 링과 같은 형태를 가질 수 있다. 상기 볼수용부(31a)의 단면형상은 도면에 보이는 바와 같이 대략 4각형일 수 있다.

그리고, 상기 볼수용부(31a)에는 복수개의 볼(32)이 수용된다. 수용되는 볼(32)의 갯수, 볼(32)의 직경 등은 상쇄시키고자 하는 언밸런스량을 고려하여 결정하되, 세탁장치의 진동특성을 고려할 수 있다.

그리고, 상기 볼수용부(31a)에는 오일(33)이 충진되는데 그 충진되는 오일(33)의 양 및 점성도는 볼(32)의 움직임에 영향을 주게 되므로 이를 고려함이 바람직하다. 볼밸런스의 볼(32)이 요구되는 움직임을 갖도록 오일(33)의 양 및 점성도가 결정될 수 있다. 그리고, 그 세탁장치의 진동특성을 고려할 수도 있다.

본 실시예에서 볼(32)은 14개 수용되며, 그 직경은 18.55~19.55mm로서 19.05mm정도이다. 그리고, 상기 레이서는 그 볼수용부(31a)의 단면적이 410~413㎟로서 412㎟정도이고, 상기 볼수용부(31a) 단면적의 중심의 직경은 500~510mm로서 505mm정도이다. 그리고, 상기 오일(33)은 실리콘 오일계열로서 PDMS (poly dimethylsiloxane)가 사용된다. 상기 오일(33)은 상온에서 300cs의 점성도를 가지며, 그 충진되는 양은 340~360cc로서 350cc정도이다. 본 발명은 그와 같은 볼밸런 서의 특성치들에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 드럼이 언밸런스를 가지고 회전할 때 볼밸런서 내의 볼의 움직임을 이용하는 방법에 대해 설명한다. 볼밸런서는 드럼에 장착되어 함께 회전하게 되므로 볼밸런서 내의 볼의 움직임 제어는 결국 드럼의 회전 제어를 통해 이루어질 수 있다.

특히, 드럼의 회전속도가 그 세탁장치의 고유진동수에 가까울 경우에는 드럼의 진동이 심화될 수 있기 때문에 이때 볼이 어떻게 제어되는가가 중요하다.

종래의 세탁장치는 일반적으로 200~270rpm 정도에서 고유진동모드가 나타나는데 이 구간을 과도영역이라 일컬으기도 한다. 이와 같은 과도영역에서는 고유진동모드가 복수개 있을 수 있으며, 드럼의 회전속도를 상기 과도영역 이상으로 회전시켜야 할 경우에는 가급적 드럼의 진동량이 작아지도록 제어되는 것이 중요하다.

과도영역은 일반적으로 드럼의 회전속도 범위로 정의할 수 있는데, 전술한 바와 같이 고유진동수가 포함된 영역이라 할 수 있다. 진동계에서 고유진동수는 질량과 강성(예컨대, 스프링상수)에 의해 결정되는데, 세탁장치에서는 포량에 따라 질량이 달라질 수 있기 때문에 이를 고려하여 과도영역을 범위로 고려하여 제어하는 것이 바람직하다.

과도영역에서 드럼의 진동량을 줄이는 방법으로서는 언밸런스량을 줄이는 것을 생각할 수 있다. 이를 위해 과도영역에 진입하기 전에 드럼 내에 있는 세탁물을 가급적 고르게 분산시키는 포고름을 수행하기도 한다.

그리고, 볼밸런서를 이용하는 경우 그 볼들의 위치가 세탁물의 언밸런스의 반대측에 위치하는 동안에 과도영역을 신속히 통과하는 것을 생각할 수 있다. 이때, 과도영역의 중간에서 상기 볼들의 위치는 언밸런스의 정반대의 위치에 위치되는 것이 바람직하다. 여기서, 볼들의 위치와 언밸런스 위치의 관계는 언밸런스의 원심력 중심에 대한 볼들의 원심력 중심의 각도(이하 '원심력 중심 각도'라 한다)로 정의할 수 있다. 또는, 볼들의 위치와 언밸런스 위치의 관계는 언밸런스의 원심력 중심에 대해 언밸런스로부터 가장 가까이 위치하는 볼이 이루는 각도(이하 '최근접 볼 각도'라 한다)로 정의할 수 있다.

도4에는 언밸런스(UB)와 볼들의 위치관계를 나타내고 있다. 도4에서 볼들과 언밸런스의 위치관계는 최근접 볼 각도가 θ1, 원심력 중심 각도는 θ2가 된다. 편의상 볼과 언밸런스의 각도라 하면 θ1 또는 θ2를 의미하는 것으로 한다.

볼은 스틸볼이 사용될 수 있는데, 그 크기가 일정하다면 그리고 모두 함께 나란히 붙어 있다면, 도4에 보이는 바와 같이 그 원심력 중심은 P1이 된다.

볼들은 드럼이 회전됨에 따라 그 마찰력에 의해 회전하게 된다. 볼들은 그 회전 움직임에 대해 드럼에 구속된 상태가 아니기 때문에 드럼과는 다른 속도로 회전하게 된다. 그러나, 언밸런스는 드럼 내벽에 밀착된 세탁물로서 충분한 마찰력과 드럼 내벽의 리프트로 인해 드럼과 거의 같은 속도로 회전할 수 있다. 그래서, 언밸런스의 회전속도와 볼들의 회전속도는 다르다. 드럼의 회전에 의해 볼들이 회전하게 되므로 언밸런스의 회전속도가 볼들의 회전속도보다 빠르게 된다. 정확하게는 회전각속도가 빠르다 할 수 있다.

드럼의 회전속도가 점점 빨라지게 되면 볼들은 원심력에 의해 레이서의 볼수 용부 중 바깥측 원주면에 밀착하게 되는데 원심력이 커져 상기 원주면과 볼들 사이의 마찰력이 일정치 이상이 되면 볼들은 드럼과 같은 회전속도를 가지고 회전하게 될 것이다. 이러한 경우에는 볼들이 언밸런스와 마찬가지로 드럼에 대해 일정한 위치를 가지게 된다. 본 명세서에서는 편의상 위와 같이 볼들이 드럼에 일정한 위치를 가지고 회전하게 되는 경우를 '볼밸런싱위치'라고 하거나, '볼밸런싱되다'라고 표현하기로 한다.

위와 같이 볼밸런싱 되는 회전속도 중 최저 회전속도는 볼밸런서에 따라 다를 수 있다. 그리고, 볼밸런서를 수직으로 설치하는 경우와 수평으로 설치하는 경우에 따라서도 다를 수 있다. 수직으로 설치하는 경우에는 볼들이 중력의 영향으로 레이스의 볼수용부 중 바깥 원주면에 닿는 것이 위치에 따라 다를 수 있기 때문이다. 볼밸런싱이 이루어질 수 있는 회전속도에서 정속회전을 일정시간 유지하면 볼들은 언밸런스의 위치와 정반대의 위치에 자리를 잡을 수 있기도 하다. 도4를 보면, P2의 위치라 할 수 있다.

한편, 과도영역 이하의 회전속도에서는 원심력이 낮아서 볼밸런싱되지 않을 수 있다. 그래서, 과도영역을 통과할 때에는 볼밸런싱을 수행한 후 통과한다기 보다 정속회전을 하면서 볼들의 위치를 파악하여 과도영역을 통과하는 동안 볼들의 위치가 언밸런스의 반대측에 위치하도록 할 수 있다. 즉, 볼밸런싱을 하지 못하더라도 볼들이 언밸런스의 반대측에 위치하는 동안 과도영역을 통과하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 도4를 참고로 하면, 볼과 언밸런스의 각도(θ1 또는 θ2)가 90도 이상인 동안 과도영역을 통과하도록 제어할 수 있다. 이때, 과도영역의 중간 부분에 서 상기 각도가 180도가 된다면 더욱 바람직할 수 있다.

이때, 상기와 같이 과도영역 이하에서 정속회전할 경우에는 드럼의 진동은 그 전방부 및 후방부의 변위가 동일한 방향일 수 있다. 그래서, 도5에 보이는 바와 같이 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)이 이루는 각도 θ3는 90도 이내일 수 있다. 참고로, 도5은 전방에서 드럼으로 보았을 때 전방볼들(32f)의 위치와 후방볼들(32e)의 위치관계를 설명하기 위해 도식적으로 나타낸 도면이다.

그런데, 과도영역에서 드럼의 진동이 그 전방부 및 후방부의 변위가 반대방향으로 되는 진동모드가 있을 수 있다. 편의상 이와 같은 진동모드를 대각진동모드라 한다. 이와 같은 대각진동모드에서 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)이 전술한 바와 같이 90도 이내의 각도를 그대로 유지하는 경우에는 그 대각진동모드에 대한 언밸런스를 제대로 상쇄시키지 못할 수 있기 때문에 드럼의 진동이 심화될 수 있다.

상기와 같은 대각진동모드는 그와 같이 대각진동모드로 진동하는 고유진동모드의 고유진동수에 가까워짐에 따라 나타나기 시작할 수 있다.

따라서, 상기 대각진동모드의 그 고유진동수에 도달하기 전에 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)의 위치를 수정하는 것이 진동을 줄이는데 유리할 수 있다.

이를 위해 상기와 같은 고유진동수 이전에 상기와 같은 대각진동모드가 나타나는 회전속도에서 드럼을 일정시간 정속회전시켜 전방볼들(32f) 및 후방볼들(32e)의 위치를 언밸런스를 상쇄시키는데 유리하도록 변경하는 것이 바람직하다.

특히, 전술한 바와 같은 본실시예의 세탁장치는 종래와는 전혀 다른 구조를 가지며, 과도영역에서 상기와 같은 대각진동모드의 고유진동모드가 발생할 수 있기 때문에 전술한 바와 같이 볼들의 위치를 수정하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도6을 참조하여 상기와 같은 세탁장치에서 탈수를 수행하기 위해 과도영역을 통과하는 제어방법을 시간에 따른 드럼의 회전속도 그래프를 이용하여 설명한다. 도6에서 a구간은 제1정속회전단계, b구간은 제2정속회전단계, c1구간은 제1과도영역단계, c2구간은 제3정속회전단계, c3는 제2과도영역단계, d는 제4정속회전단계를 나타낸다.

먼저, a 구간에서는 포고름 또는 포풀림을 하고, 제1회전속도에서 정속회전하면서 제1언밸런스를 감지하여 제1허용언밸런스와 비교한다.

이때, 상기 감지된 제1언밸런스가 제1허용언밸런스 이하인 경우에는 제2회전속도까지 가속하고 정속회전한다(b구간). b구간에서는 제2언밸런스를 감지하여 제2허용언밸러스와 비교한다. 상기 감지된 제2언밸런스가 제2허용언밸런스 이하인 경우에는 과도영역구간인 c구간을 통과하기 위한 준비를 한다.

여기서, 도6 중 A에 보이는 바와 같이 과도영역구간 중 c1에서는 드럼의 진동이 전방부와 후방부가 동일한 방향으로 변위되는 고유진동모드가 나타나는 구간이다. 그리고, 도6 중 B에 보이는 바와 같이, c3구간에서는 드럼의 전방부 변위와 후방부 변위가 서로 반대방향이 되는, 즉 대각진동모드로 진동하는 고유진동모드가 나타나는 구간이다.

먼저, c1구간을 통과하기 위해, b구간에서 정속회전을 하면서 볼의 위치를 파악하여 가속시점 t1을 결정한다. c1구간에서 언밸런스와 볼의 각도는 90도 이상이 되도록 t1 및 그 가속기울기를 결정할 수 있다. 이때, c1 구간의 중간에서 언밸 런스와 볼의 각도가 180도를 이루도록 t1과 가속기울기를 결정할 수 있다. c1구간에서 전방볼들(32f)의 원심력 중심과 후방볼들(32e)의 원심력 중심은 전방에서 바라볼 때 드럼의 회전 중심을 기준으로 90도 이내의 각도를 이룰 수 있다. 드럼의 전방부와 후방부가 회전축에 대해 동일한 수직방향으로 변위되는 진동모드의 진동량을 줄이기에는 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)은 90도 이내의 각도로 있는 것이 바람직하다.

상기 c1 구간을 통과하여 제3회전속도에 도달하면, 설정시간 동안 정속회전을 수행한다(c2구간). c2구간에서는 c3에서 나타날 대각진동의 고유진동모드를 통과하기 위해 준비하는 구간이라 할 수 있다. c2구간에 드럼은 상기 대각진동의 고유진동모드의 고유진동수에 근접한 회전속도로 회전함에 따라 대각진동모드로 진동할 수 있다. 이때, 정속회전을 일정시간 유지함에 따라 전방의 볼밸런서와 후방의 볼밸런서의 그 볼들의 위치가 상기와 같은 진동모드에 따라 변경되게 된다.

상기 c2구간을 경유함에 따라 c3구간에서 전방볼들(32f)과 전방언밸런스의 각도 및 후방볼들(32e)과 후방언밸런스의 각도는 각각 90 이상인 상태로 과도영역을 통과하게 된다. 이때, 전방에서 드럼을 바라볼 때, 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)의 각도는 90도 이상일 수 있다. 대각진동모드의 진동량을 줄이기 위해서는 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)의 각도가 90도 이상인 것이 바람직하다.

이때, 상기 제3회전속도 및 상기 설정시간은 전방볼밸런서 및 후방볼밸런서가 볼밸런싱 되는 것을 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 제3회전속도로 상기 설정시간 동안 드럼이 회전됨에 따라 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)은 각각 전방 언 밸런스 및 후방언밸런스와 각각 180도의 각도를 이루며 그 언밸런스를 상쇄하는 위치로 움직인 후 그 위치에서 유지되도록 결정될 수 있다.

본 실시예에서 상기 제3회전속도는 250~290rpm의 범위가 바람직하다. 회전속도가 너무 낮으면 대각진동모드로 진동하는 정도가 약하여 c2구간이 길어지거나 실효를 거두지 못할 수 있고, 회전속도가 너무 높으면 진동이 심하고 볼의 움직임이 불안정해져 볼의 위치가 제대로 변경되지 않을 수 있다. 바람직하게는 270rpm으로 설정한다. 그리고, 상기 c2구간은 30초 정도로 유지하는 것이 바람직하다.

대각진동의 고유진동모드가 나타나는 c3구간을 통과하면서 과도영역을 탈출하게 되며, 그 이후에는 본격적으로 탈수를 수행하도록 고속으로 드럼을 회전시키는 구간으로 진입하게 된다. 이때, 그와 같은 본탈수 단계로 진입하기 전에 볼들의 위치를 변경시킬 필요가 있다.

c2구간에서 전방볼들(32f)과 후방볼들(32e)은 대각진동에 대한 언밸런스를 상쇄하기에 적합하도록 위치되어 있으므로, 진동모드가 다를 수 있는 본탈수 단계에서는 적합하지 않을 수 있다.

그래서, 과도영역을 통과한 후에 제4회전속도에서 정속회전을 하면서 볼을 다시 위치시키는 d구간을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 본탈수 단계의 진동모드에 대한 언밸런스를 상쇄시키기에 적합하도록 볼들을 다시 위치시키는 것이 바람직하다.

본탈수 단계에서는 볼들이 유동하여 언밸런스를 심화시킬 수도 있으므로 d구간에서 볼밸런싱되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제4회전속도에서 그 해당 진동 모드에 마추어 볼들이 언밸런스를 상쇄시킬 수 있는 위치를 잡은 상태로 가급적 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제4회전속도는 대각진동모드가 가급적 나타나지 않는 회전속도로 결정됨이 바람직하다. 예컨대, 대각 진동의 고유진동모드의 고유진동수와 어느 정도 차이가 있는 회전속도로 결정되어 대각진동모드에 의한 영향이 없도록 함이 바람직하다.

상기 d구간은 370~390rpm으로서 380rpm에서 50~70초로서 60초 정도로 설정될 수 있다.

한편, 상기 c1구간에서의 가속기울기는 c3구간에서의 가속기울기보다 작은 것이 바람직하다. 제3회전속도에서 밸런싱된 경우에는 볼들은 거의 움직이지 않을 수 있기 때문에 c3구간을 상대적으로 빠르게 통과할 수 있지만, c1구간에서는 볼들이 밸런싱되지 않은 채로 계속 움직이고 있고 그러한 움직임을 고려하여 c1구간을 통과하는 속도를 결정하는 것이기 때문이다.

끝으로 d구간을 통과한 후에는 1000rpm 정도 이상의 본탈수 단계를 수행하여 탈수를 본격적으로 수행할 수 있다.

본 실시예에서는 탈수를 수행하는 것을 예로 들었지만, 탈수 이외에도 드럼을 과도영역 이상으로 회전하는 경우가 있다면 그에 적용될 수도 있다.

도1은 본 발명을 따르는 세탁장치의 일실시예를 나타낸다.

도2는 도1의 세탁장치의 부분 단면도이다.

도3은 전방볼밸런서의 단면을 나타낸다.

도4는 질량과 고유진동수의 관계를 나타낸다.

도5는 드럼 회전에 따른 언밸런스와 볼들의 위치관계를 나타낸다.

도6은 본 발명을 따르는 탈수방법의 일실시예를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

100:터브프론트 120:터브레어

130:터브백 200:전방가스켓

250:후방가스켓 300:드럼프론트

310:전방볼밸런서 320:드럼센터

330:후방볼밸런서 340:드럼백

350:스파이더 351:회전축

400:베어링하우징 430, 431: 웨이트

440, 450:서스펜션브라켓 500, 510, 520:실린더스프링

530:실린더댐퍼 600:베이스

620:캐비닛레어 630:캐비닛라이트

640:캐비닛레프트

Claims (19)

1. 드럼과, 복수의 전방볼들을 가지고 상기 드럼의 전방부에 장착된 전방볼밸런서와, 복수의 후방볼들을 가지고 상기 드럼의 후방부에 장착된 후방볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서,

   드럼을 제1회전속도에서 정속회전하며 제1언밸런스를 감지하여 제1허용언밸런스와 비교하는 제1정속회전단계;

   가속하여 과도영역에 진입하는 제1과도영역단계;

   상기 과도영역 중 회전축에 대한 수직방향 변위가 드럼의 전방부와 후방부가 서로 반대방향이 되는 제3회전속도에서 제1설정시간 동안 정속회전하는 제3정속회전단계; 및,

   상기 제3회전속도이상으로 가속하여 상기 과도영역을 탈출하고, 상기 드럼의 회전축에 대한 수직방향 변위가 전방부 및 후방부가 서로 반대방향이 되는 고유진동모드가 나타나는 회전속도를 포함하는 제2과도영역단계;를 포함하고,

   상기 제3정속회전단계의 상기 제1설정시간은, 상기 전방볼들은 상기 드럼의 전방측 언밸런스와 90도 이상의 각도를 이루고 후방볼들은 드럼의 후방측 언밸런스와 90도 이상의 각도를 이루는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 제3정속회전단계의 상기 제1설정시간은 상기 전방볼들의 원심력 중심은 상기 전방측 언밸런스와 180도의 각도를 이루고, 상기 후방볼들의 원심력 중심은 상기 후방측 언밸런스와 180도의 각도를 이루도록 결정되는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제3정속회전단계의 상기 제1설정시간은 상기 전방볼들의 원심력 중심과 상기 전방측 언밸런스의 각도와 상기 후방볼들의 원심력 중심과 상기 후방측 언밸런스의 각도가 각각 일정하게 유지되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2과도영역단계에서 상기 전방볼들의 원심력중심과 상기 후방볼들의 원심력중심은 전방에서 바라볼 때 90도 이상인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제3정속회전단계의 제3회전속도는 250~290rpm 사이인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제3정속회전단계의 제3회전속도는 270rpm인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
9. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제3회전속도는 전방볼밸런서 및 후방볼밸런서가 볼밸런싱될 수 있는 회전속도인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2과도영역단계는 제1과도영역단계보다 가속기울기가 큰 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 제2과도영역단계 이후에 제4회전속도에서 제2설정시간 동안 정속회전하는 제4정속회전단계를 추가로 포함하는 세탁장치의 제어방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제4회전속도는 상기 드럼이 회전축에 대한 수직방향 변위가 전방부 및 후방부가 서로 같은 방향이 되도록 진동하는 회전속도인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
13. 제1항에 있어서, 제1과도영역단계는 드럼의 회전축에 대한 수직방향 변위가 전방부 및 후방부가 서로 같은 방향이 되는 고유진동모드가 나타나는 회전속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1과도영역단계에서 상기 상기 전방볼들의 원심력 중심과 상기 후방볼들의 원심력 중심은 전방에서 바라볼 때 상기 드럼의 회전중심을 기준으로 90도 이내의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
15. 제1항에 있어서, 드럼을 제1회전속도보다 큰 제2회전속도에서 제2언밸런스를 감지하여 제2허용언밸런스와 비교하는 제2정속회전단계를 추가로 포함하는 세탁장치의 제어방법.
16. 드럼과, 복수의 전방볼들을 가지고 상기 드럼의 전방부에 장착된 전방볼밸런서와, 복수의 후방볼들을 가지고 상기 드럼의 후방부에 장착된 후방볼밸런서를 포함하는 세탁장치의 제어방법에 있어서,

    상기 드럼의 회전축에 대한 수직방향 변위가 전방부 및 후방부가 서로 같은 방향이 되는 고유진동모드가 나타나는 회전속도를 통과하는 제1과도영역단계;

    제1과도영역단계 이후에 설정시간 동안 정속회전하는 정속회전단계;

    상기 드럼의 회전축에 대한 수직방향 변위가 전방부 및 후방부가 서로 반대방향이 되는 고유진동모드가 나타나는 회전속도를 통과하는 제2과도영역단계;

    상기 정속회전단계의 상기 설정시간은, 상기 전방볼들은 상기 드럼의 전방측 언밸런스와 90도 이상의 각도를 이루고 상기 후방볼들은 상기 드럼의 후방측 언밸런스와 90도 이상의 각도를 이루는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
17. 제1항 또는 제16항에 있어서, 상기 세탁장치의 제어방법은:

    캐비닛;

    상기 캐비닛에 고정 설치되는 터브;

    상기 드럼과 연결된 회전축, 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링하우징, 및 상기 회전축과 연결된 모터를 포함하는 구동부;

    상기 구동부와 상기 터브 후면의 후방개구부 사이를 유연하게 연결하는 연결부재;

    상기 구동부와 연결되어 완충지지하는 서스펜션유닛;

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치 제어방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 전방볼밸런서 및 후방볼밸런서는 각각 그 볼의 개수는 14개, 그 볼의 직경은 18.55~19.55mm, 볼이 수용되는 공간인 레이서의 볼수용부의 단면적은 410~413㎟, 상기 볼수용부 단면적의 중심의 직경은 500~510mm인 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 전방볼밸런서 및 후방볼밸런서는 각각 그 볼수용부에 300cs의 점성도를 갖는 오일이 340~360cc 주입된 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.

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