KR20150007633A

KR20150007633A - 밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20150007633A
Application number: KR1020130081878A
Authority: KR
Inventors: 정동하; 강정훈; 김민성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-21
Also published as: EP2824232A1; CN104278475A; KR102089969B1; EP2824232B1; CN104278475B; US20150013077A1; US9637854B2

Abstract

본 발명은 드럼이 회전하는 과정에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하기 위한 밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법을 제안한다.
드럼이 회전하는 과정에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하기 위해 밸런서를 구비한 세탁기에서 탈수 행정과 같이 불평형이 발생할 가능성이 큰 드럼의 회전이 시작되기 전에 밸런서 내부의 질량체를 홈 안으로 안착시켜 드럼의 밸런스를 효율적으로 유지시켜 주는 볼 배분 행정과 드럼 내에 세탁물의 분포를 균일하게 하는 포 풀기 행정을 수행함으로써 탈수 행정 시, 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 탈수 리트라이 동작 시 불균형을 감지한 순간의 모터 회전수를 기준으로 볼 배분 행정을 제한함으로써 탈수 재시도에 의한 행정 시간 지연을 방지할 수 있게 된다.

Description

밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법{WASHING MACHINE WITH BALANCER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 드럼이 회전하는 과정에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하기 위한 밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기(통상, 드럼 세탁기)는 물(세탁수 또는 헹굼수)의 담수를 위한 터브와, 이 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물을 수용하는 드럼과, 이 드럼을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터를 포함하여 원통형의 드럼이 회전할 때 그 내부의 세탁물이 드럼 내벽을 따라 상승하였다가 낙하하는 동작을 통해 세탁이 이루어지도록 하는 장치이다.

이러한 세탁기는 세제가 용해된 물로 세탁물의 오염을 분리해내는 세탁 행정과, 세제가 포함되지 않은 물로 세탁물의 거품이나 잔류 세제를 헹구어 주는 헹굼 행정과, 드럼을 고속 회전시켜 세탁물로부터 물을 분리시키는 탈수 행정 등의 일련의 동작을 진행한다.

상기의 행정들 중 탈수 행정은 드럼의 고속 회전 시에 세탁물이 드럼 내에 고르게 분포되어 있지 않고 특정 부분에 몰려 있게 되면, 드럼의 편심 회전으로 인해 진동과 소음이 발생하게 되고, 심한 경우에는 드럼이나 모터와 같은 부품들이 손상될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 세탁기는 드럼 내에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하여 드럼의 회전을 안정화하기 위한 밸런서를 구비한다.

드럼이 회전하는 과정에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하기 위해 밸런서를 구비한 세탁기에서 탈수 재시도에 의한 행정 시간 지연을 방지할 수 있는 밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법을 제안하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면은 세탁물을 수용하는 드럼과, 드럼을 회전시키는 모터와, 드럼의 회전 시에 드럼 내에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하는 밸런서를 구비하는 세탁기의 제어방법에 있어서, 탈수 행정인가 판단하고; 탈수 행정인 경우, 밸런서 내부의 질량체를 밸런서 하우징에 균일하게 분포시키는 볼 배분 행정을 진행하고; 세탁물을 드럼 내에 균일하게 분포시키는 포 풀기 행정을 진행하고; 탈수 행정을 위해 모터를 가속할 때에 세탁물의 불균형을 감지하고; 불균형이 감지되면, 모터의 회전수에 따라 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 것을 포함한다.

볼 배분 행정은 상기 탈수 행정의 진입 시에 이루어지는 것이다.

또한, 볼 배분 행정은 탈수를 위해 수조의 물을 배수하는 배수 단계 후에 이루어지는 것이다.

또한, 볼 배분 행정은, (a) 탈수 행정 시에 드럼을 제1시간 동안 한 방향으로 회전시키고; (b) 드럼의 한 방향 회전 후, 드럼을 제2시간 동안 정지시키고; (c) 제2시간이 경과하면, 드럼을 제3시간 동안 반대 방향으로 회전시키고; (d) 드럼의 반대 방향 회전 후, 드럼을 제2시간 동안 정지시키는 동작을 포함하고, (a)~(d) 단계로 구성된 드럼의 좌우 교반 동작을 적어도 1회 이상 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기의 제어방법은, 드럼을 한 방향으로 회전시키는 중에, 모터를 일정 rpm으로 유지하면서 제1시간 동안 정방향으로 구동하는 것을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기의 제어방법은, 드럼을 반대 방향으로 회전시키는 중에, 모터를 일정 rpm으로 유지하면서 제3시간 동안 역방향으로 구동하는 것을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기의 제어방법은, 드럼의 좌우 교반 시, 일정 rpm은 적어도 6rpm 이상이다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기의 제어방법은, 드럼의 좌우 교반 시, 모터 rpm을 변경하는 것을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기의 제어방법은, 드럼을 좌우 교반시키는 동작 횟수를 카운트하고; 카운트한 좌우 교반 횟수를 정해진 기준 교반 횟수와 비교하고; 좌우 교반 횟수가 기준 교반 횟수 이상이면 드럼의 좌우 교반 동작을 정지시키는 것을 더 포함한다.

기준 교반 횟수는 적어도 1회 이상이다.

포 풀기 행정은 탈수 행정의 진입 시에 이루어지는 것이다.

볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 것은, 불균형이 감지되면, 불균형이 감지된 순간의 모터의 회전수를 감지하고; 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하고; 모터의 회전수가 공진점 회전수 이상이면, 볼 배분 행정과 포 풀기 행정을 진행한 후에 탈수 행정을 진행하는 것을 포함한다.

모터의 회전수가 공진점 회전수 미만이면, 볼 배분 행정을 진행하지 않고, 포 풀기 행정만을 진행한 후에 탈수 행정을 진행하는 것을 포함한다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 세탁물을 수용하는 드럼; 드럼을 회전시키는 모터; 및 드럼의 회전 시에 드럼 내에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하는 밸런서를 포함하고, 밸런서는, 드럼에 장착되고 내부에 환형의 채널이 형성된 밸런서 하우징; 채널에 이동 가능하게 배치되는 적어도 하나의 질량체; 및 질량체를 구속하도록 밸런서 하우징에 장착되는 마그네트를 더 포함하며, 탈수 행정의 진입 시, 모터를 제어하여 밸런서 내부의 질량체를 밸런서 하우징에 균일하게 분포시키는 볼 배분 행정을 진행하고, 모터를 제어하여 세탁물을 드럼 내에 균일하게 분포시키는 포 풀기 행정을 진행하고, 세탁물의 불균형이 감지되면 모터의 회전수에 따라 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 제어부를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 드럼의 회전 속도에 대응하는 모터 전류 신호를 감지하여 세탁물의 불균형을 감지하는 전류 감지부; 모터의 회전수를 감지하는 회전수 감지부를 더 포함하고, 제어부는 전류 감지부를 통해 세탁물의 불균형이 감지되면, 회전수 감지부를 통해 감지된 모터의 회전수를 기준으로 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단한다.

제어부는 불균형이 감지되면, 불균형이 감지된 순간의 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하여, 모터의 회전수가 공진점 회전수 이상이면, 볼 배분 행정을 다시 진행한다.

또한, 제어부는 불균형이 감지되면, 불균형이 감지된 순간의 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하여, 모터의 회전수가 공진점 회전수 미만이면, 볼 배분 행정을 진행하지 않고 포 풀기 행정만을 진행한다.

제안된 밸런서를 구비한 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 드럼이 회전하는 과정에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하기 위해 밸런서를 구비한 세탁기에서 탈수 행정과 같이 불평형이 발생할 가능성이 큰 드럼의 회전이 시작되기 전에 밸런서 내부의 질량체를 홈 안으로 안착시켜 드럼의 밸런스를 효율적으로 유지시켜 주는 볼 배분 행정과 드럼 내에 세탁물의 분포를 균일하게 하는 포 풀기 행정을 수행함으로써 탈수 행정 시, 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 탈수 리트라이 동작 시 불균형을 감지한 순간의 모터 회전수를 기준으로 볼 배분 행정을 제한함으로써 탈수 재시도에 의한 행정 시간 지연을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서와 드럼을 도시한 분리 사시도이다.
도 3은 도 2에서 밸런서를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 'B' 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 원심력, 자력, 경사측벽에 의한 지지력 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서 하우징과 마그네트 간의 결합 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서를 구비한 세탁기에서 탈수 행정의 전체 동작 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼 배분 행정의 동작 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 볼 배분 행정에서 모터의 구동 프로파일1을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 볼 배분 행정에서 모터의 구동 프로파일2를 나타낸 그래프이다..
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서의 작동 원리를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 의한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내부에 배치되는 터브(20)와, 터브(20) 내부에 회전 가능하게 배치되는 드럼(30)과, 드럼(30)를 구동하는 모터(40)를 구비한다.

캐비닛(10)의 전면부에는 드럼(30)의 내부로 세탁물을 투입할 수 있도록 투입구(11)가 형성된다. 투입구(11)는 캐비닛(10)의 전면부에 설치된 도어(12)에 의해 개폐된다.

터브(20)의 상부 외측에는 드럼(30)이 회전하는 과정에서 발생하는 터브(20)의 진동을 측정하는 진동센서(22)가 부착되어 고정된다. 진동센서(22)는 터브(20)의 진동에 따라 이동하는 터브(20)의 변위를 측정하는 MEMS(Micro Electric Mechanical System) 센서, 터브(20)의 3축 방향(X축 방향, Y축 방향, Z축 방향) 진동을 측정하는 3축 가속도 센서, 각속도 센서인 자이로 센서를 사용할 수 있다. 이때 진동센서(22)에서 측정된 변위 신호는 탈수 행정 시, 터브(22)의 진동을 저감하기 위해 저속에서 고속으로 가속 중 드럼(30) 내부 세탁물의 밸런스 상태를 추정하여 고속 탈수 운전 여부를 결정하는데 주로 사용된다.

또한, 터브(20)의 상부에는 터브(20)로 세탁수를 공급하기 위한 급수관(50)이 설치된다. 급수관(50)의 일측은 급수밸브(56)와 연결되고, 급수관(50)의 타측은 세제공급장치(52)와 연결된다.

세제공급장치(52)는 연결관(54)을 통해 터브(20)와 연결된다. 급수관(50)을 통해 공급되는 물은 세제공급장치(52)을 경유하여 세제와 함께 터브(20)의 내부로 공급된다.

터브(20)의 하부에는 터브(20) 내부의 물을 캐비닛(10)의 외부로 배출하기 위한 배수펌프(60)와 배수관(62)이 설치된다.

드럼(30)은 원통부(31)와, 원통부(31)의 전방에 배치되는 전면판(32)과, 원통부(31)의 후방에 배치되는 후면판(33)을 포함하여 구성된다. 전면판(32)에는 세탁물의 출입을 위한 개구(32a)가 형성되고, 후면판(33)에는 모터(40)의 동력을 전달하기 위한 구동축(42)이 연결된다.

드럼(30)의 둘레에는 세탁수의 유통을 위한 다수의 통공(34)이 형성되고, 드럼(30)의 내주면에는 드럼(30)가 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어질 수 있도록 복수의 리프터(35)가 설치된다.

드럼(30)과 모터(40) 사이에는 구동축(42)이 배치된다. 구동축(42)의 일단은 드럼(30)의 후면판(33)에 연결되고, 구동축(42)의 타단은 터브(20)의 후벽의 외측으로 연장된다. 모터(40)가 구동축(42)을 구동하면, 구동축(42)에 연결된 드럼(30)가 구동축(42)을 중심으로 회전한다.

터브(20)의 후벽에는 구동축(42)을 회전 가능하게 지지하도록 베어링 하우징(70)이 설치된다. 베어링 하우징(70)은 알루미늄 합금으로 마련될 수 있으며, 터브(20)를 사출 성형할 때 터브(20)의 후벽에 인서트될 수 있다. 베어링 하우징(70)과 구동축(42) 사이에는 구동축(42)이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링들(72)이 설치된다.

터브(20)는 댐퍼(78)에 의해 지지된다. 댐퍼(78)는 캐비닛(10)의 내측 저면과 터브(20)의 외면을 연결한다.

세탁 행정 시에 모터(40)는 드럼(30)을 정방향과 역방향으로 저속 회전시키고, 이에 따라 드럼(30)의 내부의 세탁물이 상승, 낙하하는 운동을 반복하면서 세탁물로부터 오염물이 제거된다.

탈수 행정 시에 모터(40)가 드럼(30)을 일방향으로 고속 회전시키면 세탁물에 작용하는 원심력에 의해 세탁물로부터 물이 분리된다.

탈수 과정에서 드럼(30)이 회전할 때 세탁물이 드럼(30)의 내부에 고르게 분포되지 않고 특정 부분에 편중되면, 드럼(30)의 회전 운동이 불안정하게 되어 진동 및 소음을 일으키게 된다.

따라서 세탁기(1)는 드럼(30)의 회전 운동을 안정화하기 위한 밸런서(100)를 구비한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서와 드럼을 도시한 분리 사시도이고, 도 3은 도 2에서 밸런서를 분리하여 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 'B' 부분을 확대하여 도시한 도면이고, 도 5는 원심력, 자력, 경사측벽에 의한 지지력 간의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4의 II-II선에 따른 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서 하우징과 마그네트 간의 결합 구조를 도시한 도면이다.

밸런서(100)는 드럼(30)의 전면판(32) 및 후면판(33) 중 적어도 하나에 장착될 수 있다. 전면판(32)과 후면판(33)에 장착되는 밸런서(100)는 서로 동일하므로 이하에서는 전면판(32)에 장착되는 밸런서(100)를 중심으로 설명한다.

도 2 내지 도 7에서, 밸런서(100)는 환형의 채널(110a)을 가지는 밸런서 하우징(110)과, 환형의 채널(110a)에 배치되어 환형의 채널(110a)을 따라 이동하면서 드럼(30)의 밸런싱 기능을 수행하는 복수의 질량체(141)를 포함한다.

드럼(30)의 전면판(32)에는 전방이 개방된 환형의 리세스(38)가 형성되고, 이 리세스(38)에는 밸런서 하우징(110)이 수용된다. 밸런서 하우징(110)은 드럼(30)에 견고히 고정되도록 드럼(30)에 결합될 수 있다.

밸런서 하우징(110)은 일측이 개방된 환형의 제1하우징(111)과, 제1하우징(111)의 개방부를 덮는 제2하우징(112)을 포함하여 구성된다. 제1하우징(111)의 내면과 제2하우징(112)의 내면은 환형의 채널(110a)을 한정한다. 제1하우징(111)과 제2하우징(112)은 폴리프로필렌(P.P, Polypropylene), ABS수지(ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene)등의 플라스틱 재질로 사출 형성을 통해 제작될 수 있으며, 열 융착 방식으로 서로 결합될 수 있다. 이하에서 밸런서 하우징(110)의 전면은 밸런서 하우징(110)이 드럼(30)에 결합될 때 그 전방으로 노출되는 면으로 정의하고, 밸런서 하우징(110)의 후면은 밸런서 하우징(110)의 전면과 반대되는 면으로 밸런서 하우징(110)이 드럼(30)에 결합될 때 드럼(30)의 전면판(32)과 마주보는 면으로 정의하며, 밸런서 하우징(110)의 측면은 밸런서 하우징(110)의 전면과 후면을 연결하는 면으로 정의한다.

제1하우징(111)에서 채널(110a)의 양측에는 제1결합홈(121)이 형성되고, 제2하우징(112)은 제1결합홈(121)에 결합되는 제1결합돌기(131)를 가진다. 제1하우징(111)의 제1결합홈(121)과 채널(110a) 사이에는 제2결합돌기(122)가 형성된다. 제1하우징(111)의 제2결합돌기(122)는 제2하우징(112)의 제1결합돌기(131)의 내측에 형성된 제2결합홈(132)에 결합된다. 채널(110a)에 인접한 제2결합돌기(122)의 내측면에는 제3결합홈(123)이 형성되고, 제2하우징(112)은 제3결합홈(123)에 결합되는 제3결합돌기(133)를 가진다. 이러한 결합구조에 의하면, 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 견고히 결합할 수 있으며, 채널(110a)의 내부에 오일과 같은 유체가 수용되는 경우에 유체의 누설을 방지할 수 있다.

제1하우징(111)은 서로 마주하도록 배치되는 제1내면(111a) 및 제2내면(111b)과, 제1내면(111a)과 제2내면(111b)을 연결하는 제3내면(111c)을 포함한다.

제1내면(111a)과 제2내면(111b)과 제3내면(111c) 중 적어도 하나에는 복수의 질량체(141)를 안착시켜 일시적으로 구속하기 위한 그루브(groove)(150)가 형성된다. 도 5 및 도 6에는 그루브(150)가 제1내면(111a)과 제3내면(111c)에 걸쳐 형성된 모습을 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 그루브(150)는 제1내면(111a)과 제2내면(111b)과 제3내면(111c) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 제1내면(111a)과 제3내면(111c)에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 제1내면(111a)과 제2내면(111b)과 제3내면(111c)에 걸쳐 형성될 수도 있다.

그루브(150)는 질량체(141)를 적어도 둘 이상 수용할 수 있도록 밸런서 하우징(110)의 원주방향으로 길게 형성되고, 질량체(141)를 대략 밸런서 하우징(110)의 원주 방향 및 반경 방향으로 지지하는 제1지지부(152)와, 제1지지부(152) 사이에 마련되어 질량체(141)를 대략 밸런서 하우징(110)의 반경 방향으로 지지하는 제2지지부(154)를 포함한다. 제1지지부 (152)는 그루브(150)의 양단에 단턱 형상으로 마련되어 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도 구간 내일 때 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하는 것을 방지한다.

또한, 질량체(141)가 그루브(150)에 안착되어 수용된 상태에서 질량체(141)에 의해 드럼(30)에 불평형 하중이 발생하지 않도록, 그루브(150)는 드럼(30)의 회전중심을 지나고 지면과 수직한 가상의 선(Lr)을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다.

그루브(150)가 형성된 제1내면(111a)에 대응하는 제2내면(111b)에는 경사측벽(156)이 마련된다. 경사측벽(156)은 도 5에 도시된 바와 같이, 드럼(30)이 회전할 때 질량체(141)에 가해지는 원심력(Fw)에 저항하는 방향으로 질량체(141)를 지지하는 지지력(Fs)을 발생시킨다. 따라서 드럼(30)이 회전할 때 질량체(141)에 가해지는 원심력(Fw)은 경사측벽(156)에 의해 질량체(141)에 가해지는 지지력(Fs)으로 상쇄된다. 따라서 후술할 바와 같이, 밸런서 하우징(110)의 후면에 결합되는 마그네트(160)에서 발생되는 자력(Fm)은 질량체(141)에 경사측벽(156)을 따라 형성되는 힘(Fk)만을 상쇄시켜 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도 구간 내일 때 질량체(141)의 이동을 구속할 수 있다. 이와 같이, 그루브(150)가 형성된 제1내면(111a)에 대응하는 제2내면(111b)에 경사측벽(156)을 형성하여, 드럼(30)이 회전할 때 질량체(141)에 가해지는 원심력(Fw)을 경사측벽(156)을 통해 상쇄되도록 함으로써, 작은 세기의 자력(Fm)으로도 효과적으로 질량체(141)의 이동을 구속, 제어할 수 있다.

경사측벽(156)의 경사각(α)은 대략 5ㅀ 이상 25ㅀ 이하일 수 있으며, 경사측벽(156)의 경사각(α)은 제2내면(111b)의 원주방향을 따라 변화될 수 있다. 즉, 어느 일 구간에서 경사측벽(156)의 경사각(α)은 5ㅀ로 유지되고 다른 일 구간에서 경사측벽(156)의 경사각(α)은 5ㅀ 보다 크거나 작은 각으로 유지될 수 있다. 또한, 경사측벽(156)의 경사각(α)은 제2내면(111b)의 원주 방향을 따라 연속적으로 커지거나 작아질 수도 있다. 이와 같이 경사측벽(156)의 경사각(α)을 밸런서 하우징(110) 내면의 원주 방향을 따라 변화시킴으로써, 그루브(150) 내에 수용된 질량체(141)가 그루브(150) 내에 고착되는 현상이 방지된다.

그루브(150)가 형성된 부분에서 채널(110a)은 그 단면이 증가하여 형성되는 단면증가부(158)를 포함한다. 단면증가부(158)는 그루브(150)에 의해 채널(110a)에 형성되는 공간으로써, 질량체(141)의 적어도 일부분에 대응하는 형상으로 마련되고, 그루브(150)와 마찬가지로 질량체(141)를 적어도 둘 이상 수용할 수 있도록 밸런서 하우징(110)의 원주방향으로 길게 형성되며, 드럼(30)의 회전중심을 지나는 가상의 선(Lr)을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다.

질량체(141)는 구(sphere) 형상의 금속 재질로 마련되며, 드럼(30)의 회전 시에 드럼(30)에 존재하는 불평형 하중을 상쇄시키도록 환형의 채널(110a)을 따라 드럼(30)의 원주 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 드럼(30)이 회전하면 질량체(141)에는 드럼(30)의 반경이 증가하는 방향으로 원심력이 작용하며, 그루브(150)로부터 이탈한 질량체(141)는 채널(110a)을 따라 이동하면서 드럼(30)의 밸런싱 기능을 수행하게 된다.

질량체(141)는 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 서로 융착하기 전에 제1하우징(111)에 수용되며, 질량체(141)는가 제1하우징(111)에 수용된 상태에서 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 서로 융착하는 과정을 통해 질량체(141)가 밸런서 하우징(110)에 수용, 배치되도록 할 수 있다.

밸런서 하우징(110)의 내부에는 질량체(141)의 급격한 움직임을 방지할 수 있도록 댐핑유체(170)가 수용된다.

댐핑유체(170)는 질량체(141)에 힘이 작용하는 경우에 질량체(141)에 저항을 가함으로서 질량체(141)가 채널(110a)의 내부에서 급격하게 이동하는 것을 방지한다. 댐핑유체(170)는 오일로 구성될 수 있다. 댐핑유체(170)는 드럼(30)의 회전 시에 질량체(141)와 더불어 드럼(30)을 밸런싱하는 역할을 일부 수행한다.

댐핑유체(170)는 질량체(141)와 함께 제1하우징(111)에 주입되고, 이후 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 서로 융착시키는 과정을 통해 밸런서 하우징(110)의 내부에 수용된다. 그러나 댐핑유체(170)를 밸런서 하우징(110)의 내부에 수용시키는 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 서로 융착시키고, 제1하우징(111) 또는 제2하우징(112)에 형성된 주입구(미도시) 등을 통해 밸런서 하우징(110)의 내부로 주입하는 과정을 통해 밸런서 하우징(110)의 내부에 수용되도록 할 수도 있다.

밸런서 하우징(110)의 후면에는 질량체(141)를 그루브(150)와 함께 질량체(141)를 구속하기 위한 적어도 하나의 마그네트(160)가 결합된다. 마그네트(160)의 적어도 일면은 드럼(30)의 일측과 마주할 수 있다. 예를 들어, 마그네트(160)의 적어도 일면은 드럼(30)의 전면판(32)의 일측과 마주할 수 있다.

그리고, 그루브(150)가 형성된 밸런서 하우징(110)의 내면에 대응하는 밸런서 하우징(110)의 후면에는 마그네트(160)를 수용하여 결합시키기 위한 마그네트 수용홈(110b)이 마련된다. 마그네트 수용홈(110b)은 마그네트(160)를 결합시키기 위해 마그네트(160)에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다.

마그네트(160)는 대략 직사각형 형상으로 마련되고, 밸런서 하우징(110)의 후면에 결합되어 그루브(150)에 수용된 적어도 하나의 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하지 못하도록 질량체(141)를 구속한다. 마그네트(160)는 마그네트 수용홈(110b)에 끼움 결합을 통해 고정되거나, 별도의 결합물질 등을 통해 고정될 수 있다.

마그네트(160)의 결합 위치가 밸런서 하우징(110)의 후면으로 한정되는 것은 아니다. 마그네트(160)는 밸런서 하우징(110)의 전면 또는 밸런서 하우징(110)의 전면과 후면을 연결하는 측면에 결합될 수도 있다.

마그네트(160)는 자력을 통해 질량체(141)를 구속하며, 마그네트(160)의 자력의 세기는 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하는 순간의 드럼(30)의 분당 회전수 즉, 회전 속도에 따라 결정된다. 예를 들어 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하는 순간의 드럼(30)의 회전 속도가 200rpm이 되도록 하기 위해서, 마그네트(160)의 자력의 세기는 드럼(30)의 회전 속도가 0 ~ 200rpm 내일 때 그루브(150)에 수용된 적어도 하나의 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하지 못하도록 질량체(141)를 구속하고, 드럼(30)의 회전 속도가 200rpm을 초과하는 경우 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하도록 조절될 수 있다. 이때, 마그네트(160)의 자력의 세기는 드럼(30)의 회전 속도가 0 ~ 200rpm 내일 때 질량체(141)에 가해지는 원심력의 세기보다는 크고, 드럼(30)의 회전 속도가 200rpm을 초과하는 경우 질량체(141)에 가해지는 원심력의 세기보다는 작으며, 드럼(30)의 회전 속도가 200rpm인 경우에 질량체(141)에 가해지는 원심력의 세기와 동일하다.

마그네트(160)의 자력의 세기는 마그네트(160)의 크기, 마그네트(160)의 개수, 마그네트(160)의 착자 방식 등에 의해 원하는 세기로 조절 가능하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.

도 8에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 입력부(200), 제어부(202), 구동부(204), 전류 감지부(206) 및 회전수 감지부(208)를 더 포함하여 구성된다.

입력부(200)는 사용자의 조작에 의해 세탁기(1)의 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정 등을 실시하기 위한 명령을 입력하는 것으로, 키, 버튼, 스위치, 터치 패드 등으로 구성될 수 있으며, 누름, 접촉, 압력, 회전 등의 조작에 의해 소정의 입력 데이터를 발생하는 모든 장치를 포함한다.

또한, 입력부(200)는 세탁기(1)의 동작에 관련한 사용자 명령을 입력하는 다수의 버튼(전원, 예약, 세탁수 온도, 불림, 세탁, 헹굼, 탈수, 세제 종류 등)을 포함한다. 다수의 버튼 중에는 세탁기(1)에 투입되는 세탁물의 종류에 따라 세탁코스(복수 개의 세탁코스에는 표준코스, 울코스, 섬세코스 등이 있으며, 예를 들어, 세탁물의 종류에 따라 사용자가 선택한 표준코스)를 선택하기 위한 코스 선택 버튼이 마련되어 있다.

제어부(202)는 입력부(200)로부터 입력된 운전 정보에 따라 세탁과 헹굼 및 탈수 등 세탁기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 마이컴으로서, 선택된 세탁코스에서 세탁물의 무게(부하량)에 따라 목표 세탁 수위 및 목표 헹굼 수위, 목표 RPM과 운전율(모터 온-오프 시간), 세탁 및 헹굼 시간 등을 설정한다.

또한, 제어부(202)는 탈수 행정 시, 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 마그네트(16)에 구속시키기 위하여 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 볼 배분 행정을 진행한다.

밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 마그네트(16)에 구속시키기 위하여 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 포 풀기부터 볼 배분 행정을 진행한다.

볼 배분 행정은 탈수 행정이 시작될 때, 밸런서(100)가 드럼(30)의 밸런스를 효율적으로 유지해줄 수 있도록 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 것이다.

볼 배분 행정은 드럼(30)의 과도 진동이 발생하는 구간 이하에서 질량체(141)를 마그네트(160)에 구속시키기 위하여, 드럼(30)을 한 방향으로 저속 회전시켜 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 제1배분 단계와, 제1배분 단계의 회전 방향과 반대 방향으로 드럼(30)을 저속 회전시켜 안착되지 못한 나머지 질량체들(141)을 그루브(150)에 안착시키는 제2배분 단계를 포함한다.

이때, 볼 배분 행정의 드럼 회전 속도는 밸런서(100) 내부의 질량체(141)가 드럼(30)이 회전하는 반대 방향으로 이동할 수 있는 회전 속도(약, 6rpm 이상)를 가지며, 볼 배분 행정의 드럼 회전 시간은 밸런서(100) 내부의 질량체(141)가 그루브(150)에 안착될 수 있는 시간(약, 15초 이내)을 가진다.

또한, 볼 배분 행정의 모터 교반 횟수는 드럼(30)의 크기(용적)나 질량체(141)의 개수에 따라 결정할 수 있으며, 양 방향으로 정역 회전하는 드럼(30)의 회전 횟수는 적어도 1회 이상 수행된다.

이를 위해, 제어부(202)는 볼 배분 행정의 모터 교반 횟수를 카운트하고, 카운트한 모터 교반 횟수가 정해진 기준 교반 횟수에 도달하면 볼 배분 행정을 종료하도록 구성한다.

또한, 제어부(202)는 탈수 행정 시, 세탁물을 균일하게 분포시키기 위하여 드럼(30)의 좌우 반전을 통해 세탁물의 꼬임을 흔들어 풀어 주는 포 풀기 행정을 진행한다.

구동부(204)는 제어부(202)의 구동 제어 신호에 따라 세탁기(1)의 동작에 관련된 모터(40), 급수밸브(56), 배수펌프(60) 등을 구동시킨다.

전류 감지부(206)는 탈수 행정을 위한 모터(40) 가속 과정에서 세탁물의 불균형을 감지하기 위해 드럼(30)의 회전 속도에 대응하는 모터 전류 신호를 제어부(202)에 입력한다.

회전수 감지부(208)는 세탁물의 불균형을 감지한 순간에 과도 공진이 발생하였는지를 감지하기 위해 모터(40) 회전수를 감지하여 제어부(202)에 입력한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서를 구비한 세탁기의 제어방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서를 구비한 세탁기에서 탈수 행정의 전체 동작 순서도로서, 세탁물의 불균형을 감지하여 탈수 행정을 재시도하는 탈수 리트라이 동작 시, 볼 배분 행정을 제한하여 전체 행정 시간을 단축시킬 수 있는 알고리즘에 관한 것이다.

도 9에서, 사용자는 드럼(30)의 내부에 세탁물을 넣고 입력부(200)의 버튼을 조작하여 세탁물의 종류에 따라 세탁코스와 헹굼 추가 등의 운전정보를 선택하면, 사용자가 선택한 운전정보가 입력부(200)를 통해 제어부(202)에 입력된다.

따라서, 제어부(202)는 입력부(200)로부터 입력된 운전정보에 따라 세탁과 헹굼 행정을 거쳐 탈수 행정을 수행하는 일련의 동작을 진행한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 탈수 제어를 위해서 제어부(202)는 탈수 행정인가를 판단하여(300), 탈수 행정인 경우 구동부(204)를 통해 배수펌프(60)를 동작시킴으로서 터브(20) 내부의 물이 배수관(62)을 거쳐 외부로 배수된다(302).

배수가 완료되면, 제어부(202)는 탈수 초기에 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 마그네트(160)에 구속시키기 위하여 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 볼 배분 행정을 진행한다.

밸런서(100)는 드럼(30)이 회전할 때, 세탁물의 편중에 의한 불균형 질량이 발생하면 밸런서 하우징(110) 내부의 질량체(141)가 원주 방향으로 이동하여 불균형 질량이 발생된 곳과 대칭되는 위치로 이동한다. 이때, 질량체(141)는 불균형 질량에 대응하게 되므로 불균형 질량에 의해 발생하는 드럼(30)의 불평형 진동을 억제하는 것이다.

탈수 행정의 경우, 드럼(30) 내부에 세탁물이 젖은 상태로 있기 때문에 편중 현상이 발생할 가능성이 크다. 따라서, 탈수 초기에 드럼(30)의 불평형 진동을 억제하기 위해서는 탈수 행정이 시작될 때 밸런서(100)가 드럼(30)의 밸런스를 빠르게 유지해줄 수 있어야 한다.

그러나, 드럼(30)이 일정 속도 이상이 되기 전에는 밸런서(100) 내부의 질량체(141)가 밸런서 하우징(110)의 내벽에 부딪치고, 질량체(141)끼리도 서로 부딪치면서 움직이므로 세탁물이 편중되어 있을 경우, 드럼(30)의 언밸런스는 더욱 심해져 탈수 초기에 불평형 진동을 억제해야 하는 질량체(141)가 오히려 세탁물과 함께 불평형 진동을 유발하게 된다.

이에 따라, 탈수 행정과 같이 불평형이 발생할 가능성이 큰 드럼(30)의 회전이 시작되기 전에 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시켜야 한다.

볼 배분 행정이 끝나면, 제어부(202)는 원활한 탈수 진행을 위해 구동부(204)를 통해 모터(40)의 구동을 제어하여 드럼(30)을 좌우 반전으로 운전함으로써 세탁물의 꼬임을 흔들어 풀어 주는 포 풀기 행정을 진행한다(306).

포 풀기 행정은 일정 RPM(약 50rpm 이상)로 모터(40)를 정방향으로 천천히 가속시킨 후 정지시키는 동작과, 일정 RPM(약 50rpm 이상)로 모터(40)를 역방향으로 천천히 가속시킨 후 정지시키는 동작을 수행하는 패턴으로 드럼(30)을 교번 회전시켜 세탁물을 흔들어 풀어 줌으로서 세탁물을 드럼(30)에 균일하게 분포시켜 밸런스를 유지시키는 과정이다.

포 풀기 행정이 끝나면, 제어부(202)는 탈수 행정을 위해 드럼(30)을 고속 회전시키기 위해 모터(40)의 회전 속도를 증가시킨다(308).

모터(40)의 회전 속도를 증가시키는 과정에서, 제어부(202)는 세탁물의 불균형을 검출한다. 세탁물의 불균형을 감지하는 방식은, 세탁물의 무게 정보와 속도 리플 또는 전류 리플 등의 제어변수를 활용하여 정해진 드럼(30)의 회전 속도(불균형 측정 속도;약, 140rpm)에서 드럼(30) 내부 불균형의 크기를 추정하는 것이다.

따라서, 제어부(202)는 세탁물의 불균형이 감지되었는가를 판단하여(310), 불균형이 감지되지 않으면 설정된 탈수 rpm(약, 800~1400rpm)로 고속 탈수를 진행한다(312).

단계 310의 판단 결과, 불균형이 감지되면 제어부(202)는 불균형을 감지한 순간의 모터 회전수를 기준으로 과도 공진이 발생하는 공진점 이상인가를 판단한다(314).

모터 회전수를 기준으로 공진점 이상인가를 판단하는 방식은 다음과 같다. 먼저, 세탁물의 불균형을 감지한 순간의 모터(40)의 회전수를 회전수 감지부(208)에서 감지하여 제어부(202)에 입력한다. 따라서 제어부(202)는 회전수 감지부(208)로부터 입력되는 모터(40)의 회전수를 설정된 공진점 회전수(과도 공진이 발생하는 시점의 모터 회전수)와 비교하여, 세탁물의 불균형을 감지한 순간의 모터 회전수가 공진점 회전수 이상인가를 판단하는 것이다.

세탁물의 불균형을 감지한 순간의 모터 회전수가 공진점 이상인가를 판단하는 이유는, 세탁물의 불균형을 감지한 순간이 공진점 이상이면, 밸런서(100) 내부의 질량체들(141)이 그루브(150)로부터 이탈하여 마그네트(160)에 구속되지 않은 상태이므로, 탈수 행정과 같이 불평형이 발생할 가능성이 큰 드럼(30)의 회전이 시작되기 전에 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 볼 배분 행정을 수행해야 하기 때문이다.

반면, 세탁물의 불균형을 감지한 순간이 공진점 미만이면, 밸런서(100) 내부의 질량체들(141)이 그루브(150)에 안착되어 마그네트(160)에 구속된 상태이므로, 탈수 행정과 같이 불평형이 발생할 가능성이 큰 드럼(30)의 회전이 시작되기 전에 밸런서(100) 내부의 질량체(141)를 그루브(150)에 안착시키는 볼 배분 행정을 수행하지 않아도 되기 때문이다.

단계 314의 판단 결과, 공진점 이상이면 제어부(202)는 단계 304로 피드백하여 볼 배분 행정부터 이후의 행정을 진행한다.

한편, 단계 314의 판단 결과, 공진점 미만이면 제어부(202)는 단계 306로 피드백하여 포 풀기 행정부터 이후의 행정을 진행한다. 즉, 공진점 미만이면 볼 배분 행정을 진행하지 않아도 되므로 전체 행정 시간을 단축할 수 있게 된다.

이하에서는 볼 배분 행정의 알고리즘 진행을 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼 배분 행정의 동작 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 볼 배분 행정에서 모터의 구동 프로파일1을 나타낸 그래프이다.

도 10에서, 제어부(202)는 구동부(204)를 통해 도 11에 도시한 바와 같이, 모터(40)를 일정 rpm(약, 8rpm)로 정방향 구동하여 드럼(30)을 한 방향으로 저속 회전시킨다(400).

이때, 제어부(202)는 모터(40)를 일정 rpm으로 정방향 구동시키는 시간을 카운트하여 정해진 제1시간(밸런서 내부의 질량체들이 그루브에 안착될 수 있는 시간, 약 10초)이 경과하였는가를 판단한다(402).

단계 402의 판단 결과, 제1시간이 경과하지 않으면 제어부(202)는 단계 400로 피드백하여 제1시간이 경과할 때까지 제1볼 배분 행정을 진행한다.

이와 같이, 드럼(30)을 한 방향으로 저속 회전시키면, 밸런서(100) 내부의 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하게 되고, 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하는 과정에서 그루브(150)에 수용, 안착된다. 그루브(150)에 수용, 안착된 질량체들(141)은 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도를 벗어나지 않을 때까지 마그네트들(160)의 자력에 의해 그 이동이 구속된다.

한편, 단계 402의 판단 결과, 제1시간이 경과하면 제어부(202)는 구동부(204)를 통해 모터(40)를 정지시킨 후(404), 모터(40)를 정지시키는 시간을 카운트하여 정해진 제2시간(약, 5초)이 경과하였는가를 판단한다(406).

단계 406의 판단 결과, 제2시간이 경과하지 않으면 제어부(202)는 단계 404로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.

한편, 단계 406의 판단 결과, 제2시간이 경과하면 제어부(202)는 구동부(204)를 통해 도 11에 도시한 바와 같이, 모터(40)를 일정 rpm(약, 8rpm)로 역방향 구동하여 드럼(30)을 제1볼 배분 행정의 회전 방향과 반대 방향으로 저속 회전시킨다(408).

이때, 제어부(202)는 모터(40)를 일정 rpm으로 역방향 구동시키는 시간을 카운트하여 제3시간(밸런서 내부의 질량체들이 그루브에 안착될 수 있는 시간, 약 6초)이 경과하였는가를 판단한다(410).

단계 410의 판단 결과, 제3시간이 경과하지 않으면 제어부(202)는 단계 408로 피드백하여 제3시간이 경과할 때까지 제2볼 배분 행정을 진행한다.

이와 같이, 드럼(30)을 반대 방향으로 저속 회전시키면, 그루브(150)에 안착되지 못한 나머지 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하는 과정에서 그루브(150)에 수용, 안착된다. 그루브(150)에 수용, 안착된 질량체들(141)은 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도를 벗어나지 않을 때까지 마그네트들(160)의 자력에 의해 그 이동이 구속된다.

한편, 단계 410의 판단 결과, 제3시간이 경과하면 제어부(202)는 구동부(204)를 통해 모터(40)를 정지시킨 후(316), 모터(40)를 정지시키는 시간을 카운트하여 정해진 제2시간(약, 5초)이 경과하였는가를 판단한다(414).

단계 414의 판단 결과, 제2시간이 경과하지 않으면 제어부(202)는 단계 412로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.

한편, 단계 414의 판단 결과, 제2시간이 경과하면 제어부(202)는 모터(40)의 정방향과 역방향 구동에 따른 좌우 교반 횟수(N;이하, 모터 교반 횟수라 한다)를 카운트한다(416).

이어서, 제어부(202)는 카운트한 모터 교반 횟수(N)를 정해진 기준 교반 횟수(Ns;밸런서 내부의 질량체들이 그루브에 안착될 수 있는 최적의 횟수, 약 3회)에 도달하였는가를 판단한다(418).

볼 배분 행정의 모터 교반 횟수는 드럼(30)의 크기(용적)나 질량체(141)의 개수에 따라 결정할 수 있으며, 양 방향으로 정역 회전하는 드럼(30)의 회전 횟수는 적어도 1회 이상 수행된다.

단계 418의 판단 결과, 모터 교반 횟수(N)가 기준 교반 횟수(Ns)에 도달하지 않으면 제어부(202)는 단계 400로 피드백하여 기준 교반 횟수(Ns)에 도달할 때까지 모터(40)를 정방향과 역방향으로 구동시켜 드럼(30)을 좌우 교반시키는 볼 배분 행정을 계속 진행한다.

한편, 단계 418의 판단 결과, 모터 교반 횟수(N)가 기준 교반 횟수(Ns)에 도달하면 밸런서(100) 내부의 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110) 내에 균등하게 분포됨으로써 제어부(202)는 볼 배분 행정을 종료한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 볼 배분 행정의 모터 rpm을 8rpm으로 유지하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 볼 배분 행정의 모터 rpm을 적어도 6rpm 이상으로 유지하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 볼 배분 행정의 모터 rpm을 도 10에 도시한 바와 같이, 8rpm으로 유지하면서 정방향으로 10초 모터 온/5초 모터 오프의 운전율로 구동하고, 역방향으로 6초 모터 온/5초 모터 오프의 운전율로 구동하면서 드럼(30)을 좌우 교반시키는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 좌우 교반 횟수에 따라 모터 운전율의 온 또는 오프 시간을 변경하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있다. 이를 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 볼 배분 행정에서 모터의 구동 프로파일2를 나타낸 그래프이다.

도 12에서, 모터(40)를 8rpm으로 유지하면서 정방향으로 제1시간(약, 10초) 동안 구동시키고 역방향으로 제3시간(약, 6초) 동안 구동시켜 드럼(30)을 좌우 교반시킨 후에 제2시간(약, 5초) 동안 모터(40)를 정지시키는 구동 프로파일을 통해서도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있다.

이하에서는 그루브(150) 및 마그네트(160)에 의해 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도 이하일 때 질량체(141)가 구속되고, 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도 이상일 때 질량체(141)가 그루브(150)로부터 이탈하여 드럼(30)을 밸런싱하는 동작을 수행하는 원리에 대해 설명한다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런서의 작동 원리를 도시한 도면으로, 댐핑유체(170)를 생략하였다.

도 13에서, 세탁물의 탈수 초기 시, 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도 이하일 때, 질량체들(141)은 그루브(150) 또는 단면증가부(158)에 수용되고, 마그네트들(160)에 의해 이동이 구속된다.

탈수 시작 전 즉, 드럼(30)이 회전하기 전에 질량체들(141)은 자중에 의해 밸런서 하우징(110)의 하부에 모두 배치된 상태에 있다. 이 상태에서 탈수를 시작하여 드럼(30)이 회전하게 되면, 질량체들(141)에 원심력이 작용하여 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하게 되고, 질량체들(141)이 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하는 과정에서 그루브(150)에 수용, 안착된다. 그루브(150)에 수용, 안착된 질량체들(141)은 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도를 벗어나지 않을 때까지 마그네트들(160)의 자력에 의해 그 이동이 구속된다. 예를 들어, 드럼(30)의 회전 속도가 6rpm 이상일 때, 드럼(30)의 회전에 의해 질량체들(141)에 가해지는 원심력과, 질량체들(141)의 자중에 의한 힘과, 마그네트들(160)의 자력과, 그루브(150)가 질량체들(141)을 지지하는 힘이 서로 균형을 이루도록 설계되었다면, 세탁물의 탈수 초기 시, 드럼(30)의 회전 속도가 6rpm 이상일 때 질량체들(141)은 그루브(150)에 안착, 수용된 상태로 그 이동이 구속된다. 이와 같이, 세탁물의 탈수 초기 시, 드럼(30)이 상대적으로 저속으로 회전할 때 질량체들(141)의 이동을 구속함으로써, 질량체들(141)이 세탁물(L)과 함께 드럼(30)의 진동을 발생시키거나, 세탁물(L)에 의해 발생된 진동을 커지게 하는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 드럼(30)의 진동에 따른 소음이 저감될 수 있다.

도 14에서, 드럼(30)의 회전 속도가 특정 회전 속도를 벗어날 때, 그루브(150) 또는 단면증가부(158)에 수용되어 구속되었던 질량체들(141)은 그루브(150) 또는 단면증가부(158)로부터 이탈하여 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하면서 드럼(30)의 밸런싱 기능을 수행하게 된다.

예를 들어, 드럼(30)의 회전 속도가 6rpm 이상일 때, 드럼(30)의 회전에 의해 질량체들(141)에 가해지는 원심력과, 질량체들(141)의 자중에 의한 힘과, 마그네트들(160)의 자력과, 그루브(150)가 질량체들(141)을 지지하는 힘이 서로 균형을 이루도록 설계되었다면, 드럼(30)의 회전 속도가 6rpm을 초과할 때 질량체들(141)에 가해지는 원심력이 커지므로, 질량체들(141)은 그루브(150) 또는 단면증가부(158)로부터 이탈하여 밸런서 하우징(110)의 채널(110a)을 따라 이동하게 되며, 이 과정에서 세탁물(L)의 치우침에 의해 드럼(30)에 발생하는 불평형 하중(Fu)을 상쇄하는 위치, 즉 불평형 하중(Fu)이 작용하는 방향의 반대쪽으로 슬라이드 및 구름 운동으로 이동하도록 제어되어 불평형 하중(Fu)을 상쇄하는 힘(Fa, Fb)을 발생시킴으로써 드럼(30)의 회전 운동을 안정화시킨다.

1 : 세탁기 11 : 터브
1 : 세탁기 10 : 캐비닛
20 : 터브 30 : 드럼
40 : 모터 100 : 밸런서
110 : 밸런서 하우징 141 : 질량체
150 : 그루브 160 : 마그네트
170 : 댐핑유체 202 : 제어부
204 : 구동부 206 : 전류 감지부
208 : 회전수 감지부

Claims

세탁물을 수용하는 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터와, 상기 드럼의 회전 시에 상기 드럼 내에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하는 밸런서를 구비하는 세탁기의 제어방법에 있어서,
탈수 행정인가 판단하고;
상기 탈수 행정인 경우, 상기 밸런서 내부의 질량체를 밸런서 하우징에 균일하게 분포시키는 볼 배분 행정을 진행하고;
상기 세탁물을 상기 드럼 내에 균일하게 분포시키는 포 풀기 행정을 진행하고;
상기 탈수 행정을 위해 상기 모터를 가속할 때에 상기 세탁물의 불균형을 감지하고;
상기 불균형이 감지되면, 상기 모터의 회전수에 따라 상기 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 세탁기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 볼 배분 행정은 상기 탈수 행정의 진입 시에 이루어지는 세탁기의 제어방법.
제2항에 있어서,
상기 볼 배분 행정은 탈수를 위해 수조의 물을 배수하는 배수 단계 후에 이루어지는 세탁기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 볼 배분 행정은,
(a) 탈수 행정 시에 상기 드럼을 제1시간 동안 한 방향으로 회전시키고;
(b) 상기 드럼의 한 방향 회전 후, 상기 드럼을 제2시간 동안 정지시키고;
(c) 상기 제2시간이 경과하면, 상기 드럼을 제3시간 동안 반대 방향으로 회전시키고;
(d) 상기 드럼의 반대 방향 회전 후, 상기 드럼을 제2시간 동안 정지시키는 동작을 포함하고,
상기 (a)~(d) 단계로 구성된 상기 드럼의 좌우 교반 동작을 적어도 1회 이상 수행하는 세탁기의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 드럼을 한 방향으로 회전시키는 중에, 상기 모터를 일정 rpm으로 유지하면서 상기 제1시간 동안 정방향으로 구동하는 세탁기의 제어방법.
제5항에 있어서,
상기 드럼을 반대 방향으로 회전시키는 중에, 상기 모터를 일정 rpm으로 유지하면서 상기 제3시간 동안 역방향으로 구동하는 세탁기의 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 드럼의 좌우 교반 시, 상기 일정 rpm은 적어도 6rpm 이상인 세탁기의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 드럼을 좌우 교반시키는 동작 횟수를 카운트하고;
상기 카운트한 좌우 교반 횟수를 정해진 기준 교반 횟수와 비교하고;
상기 좌우 교반 횟수가 상기 기준 교반 횟수 이상이면 상기 드럼의 좌우 교반 동작을 정지시키는 것을 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 기준 교반 횟수는 적어도 1회 이상인 세탁기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 포 풀기 행정은 상기 탈수 행정의 진입 시에 이루어지는 세탁기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 것은,
상기 불균형이 감지되면, 상기 불균형이 감지된 순간의 상기 모터의 회전수를 감지하고;
상기 감지된 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하고;
상기 모터의 회전수가 상기 공진점 회전수 이상이면, 상기 볼 배분 행정과 상기 포 풀기 행정을 진행한 후에 상기 탈수 행정을 진행하는 세탁기의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 모터의 회전수가 상기 공진점 회전수 미만이면, 상기 볼 배분 행정을 진행하지 않고, 상기 포 풀기 행정만을 진행한 후에 상기 탈수 행정을 진행하는 세탁기의 제어방법.
세탁물을 수용하는 드럼;
상기 드럼을 회전시키는 모터; 및
상기 드럼의 회전 시에 상기 드럼 내에서 발생하는 불평형 하중을 상쇄하는 밸런서;
상기 밸런서는, 상기 드럼에 장착되고 내부에 환형의 채널이 형성된 밸런서 하우징;
상기 채널에 이동 가능하게 배치되는 적어도 하나의 질량체; 및
상기 질량체를 구속하도록 상기 밸런서 하우징에 장착되는 마그네트를 더 포함하며,
탈수 행정의 진입 시, 상기 모터를 제어하여 상기 밸런서 내부의 질량체를 밸런서 하우징에 균일하게 분포시키는 볼 배분 행정을 진행하고, 상기 모터를 제어하여 상기 세탁물을 상기 드럼 내에 균일하게 분포시키는 포 풀기 행정을 진행하고, 상기 세탁물의 불균형이 감지되면 상기 모터의 회전수에 따라 상기 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 세탁기.
제13항에 있어서,
상기 드럼의 회전 속도에 대응하는 모터 전류 신호를 감지하여 상기 세탁물의 불균형을 감지하는 전류 감지부;
상기 모터의 회전수를 감지하는 회전수 감지부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 전류 감지부를 통해 상기 세탁물의 불균형이 감지되면, 상기 회전수 감지부를 통해 감지된 상기 모터의 회전수를 기준으로 상기 볼 배분 행정의 재진행 여부를 판단하는 세탁기.
제14항에 있어서,
상기 제어부는 상기 불균형이 감지되면, 상기 불균형이 감지된 순간의 상기 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하여, 상기 모터의 회전수가 상기 공진점 회전수 이상이면, 상기 볼 배분 행정을 다시 진행하는 세탁기.
제14항에 있어서,
상기 제어부는 상기 불균형이 감지되면, 상기 불균형이 감지된 순간의 상기 모터의 회전수를 설정된 공진점 회전수와 비교하여, 상기 모터의 회전수가 상기 공진점 회전수 미만이면, 상기 볼 배분 행정을 진행하지 않고 상기 포 풀기 행정만을 진행하는 세탁기.