KR20230172686A

KR20230172686A - 세탁기 및 세탁기의 제어방법

Info

Publication number: KR20230172686A
Application number: KR1020220073128A
Authority: KR
Inventors: 홍정기; 한원재; 김성종; 김휘중; 윤한솔; 진수연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-12-26
Also published as: WO2023243813A1

Abstract

일 실시예에 의한 세탁기 및 그 제어 방법은, 물을 수용하는 터브, 상기 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 회전조, 상기 회전조에 마련된 볼 밸런서, 상기 회전조를 회전시키는 세탁 모터, 세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하고, 상기 제1시간이 경과한 것에 기초하여, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 정지시키는 제어부를 포함한다.

Description

세탁기 및 세탁기의 제어방법{WASHING APPARUTUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 탈수 행정 시, 발생하는 진동을 저감하기 위한 볼 밸런서를 구비한 세탁기　및 그 제어방법에　관한 것이다.

세탁기는 세제가 용해된 물(세탁수)로 세탁물의 오염을 분리해내는 세탁 행정과, 세제가 포함되지 않은 물(헹굼수)로 세탁물의 거품이나 잔류 세제를 헹구어 주는 헹굼 행정과, 고속 회전으로 세탁물에 함유된 수분을 제거해주는 탈수 행정 등의 일련의 동작으로 세탁을 진행한다.

위와 같은 일련의 동작으로 세탁을 진행할 때, 세탁물이 회전조 내에 고르게 분포되어 있지 않은 언밸런스(unbalance) 상태에서 회전조를 회전시키게 되면 회전조의 회전축으로 편중된 힘이 가해져 회전조가 편심 운동하게 되므로 터브의 진동이 발생한다. 이러한 터브의 진동은 탈수 행정을 위해 회전조가 고속 회전할 때 더욱 심해져 큰 진동과 소음을 발생시킨다.

이에, 세탁물의 언밸런스에 의한 불평형 하중을 상쇄하여 회전조의 회전을 안정화시킬 수 있는 볼 밸런서를 구비한 세탁기에 대한 연구가 계속되고 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따르면, 탈수 진입 시에 물을 배수하여 일정 수위에 도달하면 배수모터가 구동되는 상태로 탈수 행정을 시작함으로써 볼 밸런서에 포함되는 볼을 언밸런스와 반대 위상에 위치시켜 불평형 질량을 보상할 수 있는 세탁기 및 그 진동 제어방법을 제안하고자 한다.

개시된 발명의 다른 측면에 따르면, 볼 밸런싱 후 세탁 모터가 정지된 것에 기초하여 일정 시간 추가 배수를 통해 볼 밸런싱 중 발생한 거품을 충분히 배출할 수 있는 세탁기 및 세탁기의 제어 방법을 제공한다.

세탁기의 일 실시예에 따르면,　물을 수용하는 터브, 상기 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 회전조, 상기 회전조에 마련된 볼 밸런서, 상기 회전조를 회전시키는 세탁 모터, 상기 터브의 물을 배수하는 배수 모터, 세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하고, 상기 제1시간이 경과한 것에 기초하여, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 정지시키는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 세탁 모터가 정지된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 제2시간 동안 구동할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2시간이 경과한 시점에 상기 배수 모터를 정지시키고, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터가 정지한 것에 기초하여 탈수 프로파일에 따라 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 구동할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 회전조의 미리 결정된 공진대역 회전속도에 기초하여, 상기 공진대역 회전속도보다 높은 속도로 상기 세탁 모터를 상기 제1시간 동안 구동할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 회전조의 언밸런스 위치에 기초하여, 상기 제1시간을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 볼 밸런서 내부의 볼들이 상기 언밸런스 위치와 반대 위상에 위치하여 볼의 질량 및 위치에 기초한 벡터 합에 의해 언밸런스를 보상하기 위해 소요되는 시간을 상기 제1시간으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기는, 수위 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 터브의 수위를 측정하기 위해 상기 수위 센서를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 세탁 모터가 정지된 후 수위 센서에 의해 측정된 수위에 기초하여 제2시간을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 제2시간 동안 상기 터브의 수위가 제2수위에 도달하지 못한 것에 기초하여 상기 제2시간을 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 탈수 행정의 진입 시에 상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 배수 모터를 구동하고, 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하고, 상기 제1시간이 경과하여 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 정지시키는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 세탁 모터가 정지된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 제2시간 동안 구동하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 제2시간이 경과한 시점에 상기 배수 모터를 정지시키고, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터가 정지한 것에 기초하여 탈수 프로파일에 따라 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 구동하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 회전조의 미리 결정된 공진대역 회전속도에 기초하여, 상기 공진대역 회전속도보다 높은 속도로 상기 세탁 모터를 상기 제1시간 동안 구동하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 회전조의 언밸런스 위치에 기초하여, 상기 제1시간을 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제1시간을 결정하는 것은, 볼 밸런서 내부의 볼들이 상기 언밸런스 위치와 반대 위상에 위치하여, 볼의 질량 및 위치에 기초한 벡터 합에 의해 언밸런스를 보상하기 위해 소요되는 시간을 상기 제1시간으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 터브의 수위를 측정하기 위해 수위 센서를 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 수위 센서에 의해 측정된 수위에 기초하여 제2시간을 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법은 상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 터브의 수위가 제2수위에 도달하지 못한 것에 기초하여 상기 제2시간을 증가시키는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하는 것은, 탈수 행정의 진입 시에 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따른 세탁기는 볼 밸런서에 포함되는 볼의 질량과 위치에 따른 벡터 합만큼 불평형 질량을 보상하여 과도한 편심량을 허용하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 거품 구속의 원인이 되는 거품 생성량이 회전 RPM에 비례한다는 특징을 이용하여 발란싱 RPM을 적절히 설정하고 볼 밸런싱을 진행한 이후 모터가 완전 정지한 상태에서 추가 배수 시간을 배정함으로써 거품 구속을 방지하는 효과가 있다.

도 1은　일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 세탁기에 적용된 볼 밸런서를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 블록도이다.
도 5는 일반적인 세탁기에서 회전조 내부 세탁물의 밸런스 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 일반적인 세탁기에서 회전조 내부 세탁물의 언밸런스 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼과 세탁물이 동일한 위상에 있는 경우를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에서 세탁모터의 회전 속도와 터브의 진동 변위를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼과 세탁물이 반대 위상에 있는 경우를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에서 세탁모터의 회전 속도와 터브의 진동 변위를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 의한 세탁기에서 볼 밸런싱과 추가 배수 과정을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 의한 세탁기에서 시간에 따른 잔수량, 터브의 진동 및 세탁 모터 회전수를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 13은　다른 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도14는 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도15는 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 방법의 흐름도를 계속 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 개시된 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA(field-programmable gate array)/ASIC(application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.

각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 세탁기 및 세탁기의 제어 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은　본 발명의 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 외관을 형성하는　본체(10)와, 본체(10)의 내부에 설치되어 물(세탁수　또는 헹굼수)을 담는 터브(11)와, 터브(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물을 담는 회전조(12)와, 회전조(12)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 좌회전 또는 우회전(정회전 또는 역회전)하며 수류를 발생시키는 펄세이터(13)를 포함하며, 수직축을 갖는 전자동 세탁기이다.

회전조(12)는 상부가 개방된 원통형으로 마련되고, 그 측면에는 다수의 탈수공(12a)이 형성된다.

터브(11)의 하측 외부에는 회전조(12)와 펄세이터(13)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 세탁모터(14)와, 세탁모터(14)로부터 발생된 구동력을 회전조(12)와 펄세이터(13)에 동시 또는 선택적으로 전달하는 동력절환장치(15)가 설치된다.

회전조(12)에는 중공형 탈수축(16)이 결합되고, 탈수축(16)의 중공부에 설치되는 세탁축(17)은 세탁축결합부(18)를 통해 펄세이터(13)에 결합될 수 있다.

세탁모터(14)는 가변 속도 기능을 가지는 직접 구동 방식(Direct Drive)의 DD 모터로, 이 세탁모터(14)는 동력절환장치(15)의 승,하강 동작에 따라 회전조(12) 또는 펄세이터(13)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있다.

또한, 세탁모터(14)는 계자 권선(field coil)과 전기자(armature)로 구성되는 유니버설 모터(Universal Motor)나, 스테이터와 로터로 구성되는 BLDC 모터(Brushless Direct Motor) 등을 사용하며, 세탁기(1)에 적용 가능한 모터이면 어떠한 모터를 사용하여도 무방하다. 이외에도 세탁모터(14)를 벨트 방식으로 구성할 수도 있다.

터브(11)의 바닥에는 터브(11)의 물을 외부로 배출하도록 배수구(20)가 형성되고, 배수구(20)에는 제1배수관(21)이 연결된다. 제1배수관(21)에는 배수를 단속하는 배수모터(22)가 설치되고, 배수모터(22)의 출구에는 물을 외부로 배출하기 위한 제2배수관(23)이 연결된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 물의 배출을 위해 배수모터(22)를 설치하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 배수펌프나 배수밸브를 설치하여도 무방하다.

또한, 터브(11)의 하측 내부에는 터브(11)에 있는 물의 양(수위)을 감지하기 위해 수위에 따라 변화하는 주파수를 감지하는 수위센서(30)가 설치된다.

본체(10)의 상측에는 회전조(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 회전조(12) 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 개폐하는 도어(40)가 설치되고, 도어(25)가 안착되는 탑커버(42; TOP-COVER)가 설치된다.

탑커버(42)에는 회전조(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 회전조(12) 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 투입구(44)가 형성되고, 투입구(44)는 도어(40)에 의해 개폐될 수 있다.

또한, 본체(10)의 후면 상부에는 세제 및 유연제를 공급하기 위한 세제함(48)과, 물(세탁수 또는 헹굼수)을　공급하기 위한 급수장치(50)가 설치된다.

급수장치(50)는 터브(11) 내부로 물(세탁수 또는 헹굼수)을　공급하기 위해 외부의 급수관과 세제함(40) 사이를 연결하는 급수관(51)과, 급수관(51)의 중도에 설치되어 온수 또는 냉수의 급수를 제어하는 급수밸브(53)를 포함한다.　이러한 구성은 터브(11)의 내부로 공급되는 물이 세제함(48)을 경유하여 세제가 물과 함께 터브(11)로 공급될 수 있도록 한 것이다.

터브(11)의 상측 외부에는 탈수 행정 시, 세탁물의 언밸런스로 인하여 회전조(12)가 편심 회전할 때 발생하는 터브(11)의 진동을 측정하는 진동센서(60)가 설치된다. 진동센서(60)는 터브(11)의 진동에 따라 이동하는 터브(11)의 변위를 측정하는 MEMS(Micro Electric Mechanical System) 센서, 터브(11)의 3축 방향(X축 방향, Y축 방향, Z축 방향) 진동을 측정하는 3축 가속도 센서, 각속도 센서인 자이로 센서를 사용할 수 있다. 이때 진동센서(60)에서 측정된 변위 신호는 탈수 행정 시, 터브(11)의 진동을 저감하기 위해 저속에서 고속으로 가속 중 회전조(12) 내부 세탁물의 밸런스 상태를 추정하여 고속 탈수 운전 여부를 결정하는데 주로 사용된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 진동센서(60)를 터브(11)의 상측 외부에 설치하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 컨트롤 패널이 설치되는 본체(10)의 상부에 진동센서(60)를 설치하거나 또는 탈수 행정 시 발생하는 터브(11)의 진동을 검출할 수 있는 어떠한 위치에 진동센서(60)를 설치하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

세탁 행정 또는 헹굼 행정 시에 세탁모터(14)는 회전조(12)를 정방향과 역방향으로 저속 회전시키고, 이에 따라 회전조(12)의 내부에 수용된 세탁물이 회전조(12)의 내벽을 따라 좌우로 회전하면서 세탁물로부터 오염물이 제거된다.

탈수 행정 시에 세탁모터(14)가 회전조(12)를 일방향으로 고속 회전시키면 세탁물에 작용하는 원심력에 의해 세탁물로부터 물이 분리된다.

탈수 행정에서 회전조(12)가 회전할 때 세탁물이 회전조(12)의 내부에 고르게 분포되지 않고 특정 부분에 편중되는 언밸런스가 발생하면, 회전조(12)의 회전축 즉, 탈수축(16)으로 편중된 힘이 가해져 큰 진동　및 소음을 일으키게 된다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 탈수 행정 시에 회전조(12)가 안정적으로 회전할 수 있도록 회전조(12)의 상부에 볼 밸런서(90)를 설치한다. 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 일 실시예에 의한 세탁기에 적용된 볼 밸런서를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다.

도 2 및 도 3에서, 볼 밸런서(90)는 원환 형상으로 형성되며 내부에 원환 형상의 레이스(90a)가 내부에 마련된 밸런서 하우징(91)과, 밸런서 하우징(91) 내에 이동 가능하게 설치된 복수의 볼(92)들과, 일정 점성을 갖도록 형성되며 레이스(90a) 내부에 일정 높이로 채워지는 점성유(93)를 포함한다. 따라서 복수의 볼(92)들이 레이스(90a)를 따라 회전조(12)의 원주 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서 밸런서 하우징(91)은 각각 환 형상으로 형성되며 상하로 서로 결합되어 사이에 원환 형상의 레이스(90a)가 형성되도록 하는 제1밸런서 하우징(91a)과 제2밸런서 하우징(91b)을 포함한다. 제1밸런서 하우징(91a)은 U자 형상의 단면을 갖도록 형성되어 레이스(90a)의 상면, 내주면 및 외주면을 형성하며, 제2밸런서 하우징(91b)은 개방된 제1밸런서 하우징(91a)의 상측을 덮어 레이스(90a)의 상면을 형성한다.

레이스(90a)는 상술한 바와 같이 원환 형상으로 형성되어 있으며, 볼(92)들의 직경 보다 큰 폭 및 높이를 갖도록 형성되어, 회전조(12)의 회전에 따라 볼(92)들의 원주 방향 이동을 안내한다. 레이스(90a)는 볼(92)들의 직경에 비해 충분히 큰 폭을 갖도록 형성되는데, 이는 회전조(12)의 회전 시 볼(92)들에 작용하는 원심력에 따라 볼(92)들이 반경 방향으로도 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 레이스(90a)의 하면은 반경 방향 외측으로 진행하며 상측으로 경사지게 형성되며, 레이스(90a)의 외주면은 볼(92)들의 직경에 비해 크게 형성된다. 이는 볼(92)들에 작용하는 원심력이 일정 이상일 경우에만 볼(92)들이 경사면으로 이루어진 레이스(90a)의 하면을 따라 반경 방향 외측으로 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

볼(92)은 구(sphere) 형상의 금속 재질로 마련되며, 회전조(12)의 회전 시에 세탁물의 언밸런스에 의해 회전조(12)에 발생하는 불평형 하중을 상쇄시키도록 레이스(90a)를 따라 회전조(12)의 원주 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 회전조(12)가 회전하면 볼(92)은 레이스(90a)를 따라 이동하면서 회전조(12)의 밸런싱 기능을 수행한다.

점성유(93)는 볼(92)들의 직경에 비해 상대적으로 낮은 높이의 유면을 갖도록 레이스(90a) 내에 채워진다. 본 발명의 일 실시예에서 레이스(90a)에 채워지는 점성유(93)의 양은 원심력에 의해 점성유(93) 및 볼(92)들이 반경 방향으로 이동한 상태에서 점성유(93) 내에 볼(92)들이 완전히 잠길 수 있는 양이 되도록 설정된다.

레이스(90a)는 그 폭이 그 깊이에 비해 상대적으로 크게 형성되는데, 본 실시예에서 레이스(90a)의 하면은 경사지게 형성되어 있으므로 레이스(90a)의 폭은 레이스(90a)의 평균 깊이에 비해 상대적으로 크게 형성된다. 이와 같이 레이스(90a)의 폭과 깊이를 형성하면, 원심력에 의해 반경 방향으로 이동한 점성유(93)의 폭이 자중에 의해 레이스(90a) 내의 하부에 채워진 상태의 점성유(93) 높이에 비해 커지게 된다. 또한 그에 따라 자중에 의해 레이스(90a)의 하면에 지지되어 있는 볼(92)들의 상부는 점성유(93)의 유면 상측으로 돌출되는데 반해, 원심력에 의해 반경 방향으로 이동한 볼은 점성유(93) 내에 완전히 잠기게 된다.

상기와 같이 레이스(90a) 및 점성유(93)를 구성하면, 회전조(30)가 저속으로 회전하여 볼(92)들에 작용하는 원심력이 작을 경우, 볼(92)들은 레이스(90a) 내에서 반경 방향 내측에 위치한 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 볼(92)들의 상부는 점성유(93) 외측으로 노출되어 있는 상태이므로 볼(92)들에 작용하는 점성력이 상대적으로 작아 볼(92)들이 원주 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 볼 밸런서(90)는 회전조(12)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 설치할 수 있으며, 이하에서는 회전조(12)의 상부에 볼 밸런서(90)를 설치한 경우를 예로 들어 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)의 제어 블록도이다.

도 4에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 입력부(70), 디스플레이부(78), 구동부(110), 통신부(120), 및 프로세서(101)와 메모리(102)를 포함하는 제어부(100)로 구성된다.

제어부(100)는 후술하는 동작들을 실행하기 위한 프로그램과 각종 데이터를 저장하는 메모리(102) 및 메모리(102)에 저장된 프로그램을 실행시켜 데이터를 처리하는 프로세서(101)를 포함할 수 있다.

메모리(102)는 세탁기(1)에 설정된 수평 설치 시의 진동 한계값(세트 출하 시에 기본적으로 입력된 값)과, 세탁기(1)의 초기 설치(또는 이동 설치) 후 설치 모드를 통해 재설정된 진동 한계값, 세탁기(1) 고유의 공진대역 회전속도를 저장할 수 있다.

또한, 메모리(102)는 세탁기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어데이터, 세탁기(1)의 동작 제어 중 사용되는 기준데이터, 세탁기(1)가 소정의 동작을 수행하는 중에 발생되는 동작데이터, 세탁기(1)가 소정 동작을 수행하도록 입력부(70)에 의해 입력된 설정데이터 등과 같은 설정 정보와, 세탁기(1)가 특정 동작을 수행한 횟수, 세탁기(1)의 모델 정보를 포함하는 사용 정보와, 세탁기(1)의 오동작 시 오동작의 원인 또는 오동작 위치를 포함하는 고장 정보가 저장될 수 있다.

메모리(102)는 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D램(Dynamic Random Access Memory, D-RAM) 등의 휘발성 메모리(102)와, 플래시 메모리(102), 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리(102) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

비휘발성 메모리(102)는 휘발성 메모리(102)의 보조 기억 장치로서 동작할 수 있으며, 세탁기(1)의 전원이 차단되더라도 저장된 데이터를 유지할 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 메모리(102)는 세탁기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장할 수 있다.

휘발성 메모리(102)는 비휘발성 메모리(102)와 달리 세탁기(1)의 전원이 차단되면 기억된 데이터를 손실할 수 있다. 휘발성 메모리(102)는 비휘발성 메모리(102)로부터 제어 프로그램 및 제어 데이터를 로딩하여 일시적으로 기억하거나, 입력부(70)를 통해 입력된 설정값이나 제어 명령을 일시적으로 기억하거나, 프로세서(101)에서 출력하는제어 신호 등을 일시적으로 기억할 수 있다.

프로세서(101)는 메모리(102)에 기억된 프로그램에 따라 데이터를 처리하거나 제어 신호를 출력할 수 있다.

프로세서(101)와 메모리(102)는 그 용량에 따라 단일 구성으로 구비될 수도 있고, 복수 구성으로 구비될 수도 있다. 또한, 프로세서(101)와 메모리(102)는 물리적으로 분리되어 구비될 수도 있고, 단일 칩으로 구비될 수도 있다.

입력부(70)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(70)는 세탁기(1)의 동작에 관련한 사용자 명령을 입력하는 다수의 버튼(전원, 예약, 세탁, 헹굼, 탈수, 선택 수위 등)을 포함한다. 다수의 버튼 중에는 세탁기(1)에 투입되는 세탁물의 종류에 따라 세탁 코스(복수 개의 세탁 코스에는 표준 코스, 울 코스, 삶는 코스 등)를 선택하기 위한 코스 선택 버튼이 마련되어 있다.

제어부(100)는 입력부(70)로부터 입력된 운전 정보에 따라 세탁과 헹굼 및 탈수 등 세탁기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 마이컴으로서, 선택된 세탁코스에서 세탁물의 무게(부하량)에 따라 세탁 수량(목표 세탁 수위) 및 헹굼 수량(목표 헹굼 수위), 목표 RPM과 모터 운전율(세탁 모터(14) 온-오프 시간), 세탁 및 헹굼 시간 등을 설정할 수 있다.

또한, 제어부(100)는 세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 배수 모터(22)를 구동하고, 터브(11)의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 회전조(12)를 제1시간 동안 미리 결정된 속도로 회전시키기 위해 세탁 모터(14)를 구동하고, 제1시간이 경과한 것에 기초하여 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)를 정지시킬 수 있다.

여기에서 제1수위는 세탁기에서 사용되는 진동계의 질량, 댐퍼 스펙(강성, 감쇠)에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 진동계의 질량, 댐퍼 스펙(강성, 감쇠)에 따라 필요한 잔수량이 달라지고, 이에 따라 제1수위는 세탁기의 스펙에 기초하여 실험에 의해 도출될 수 있다.

예를 들어, 일 실시예에 의한 세탁기는 회전조가 0rpm에서 움직이기 시작할 시점에 약 12L를 제1수위로 결정할 수 있다.

이후 세탁 모터(14)가 정지된 것에 기초하여 배수 모터(22)를 제2시간 동안 구동할 수 있다.

이때, 세탁 모터(14)는 배수 모터(22)에 비해 관성에 의해 정지하는데 소요되는 시간이 더 길수 있으므로, 세탁 모터(14)가 정지되는 동안 배수 모터(22)는 정지한 상태로 대기할 수 있다.

이후 제어부(100)는 제2시간이 경과한 시점에 배수 모터(22)를 정지시키고, 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)가 정지한 것에 기초하여 탈수 프로파일에 따라 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)를 구동할 수 있다.

구체적으로, 제어부(100)는 탈수 행정의 진입 시에 터브(11)의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 회전조(12)를 제1시간동안 미리 결정된 속도로 회전시키기 위해 세탁 모터(14)를 구동할 수 있다.

이때, 제어부(100)는 배수 모터(22)를 구동한 상태에서 세탁 모터(14)를 구동하므로, 물이 배수되면서 발생하는 진동에 의해 볼 밸런서 내부의 볼들이 풀어지는 불 풀기 행정이 진행될 수 있다.구체적으로 제어부는 탈수 진입 시, 볼과 편심이 같은 방향에 위치하였을 때, 탈수　초기 저RPM 구간(예를 들어, 100RPM 이하)을 통과하여 정상적으로 탈수를 진행하기 위해 볼을 언밸런스 위치와 반대방향으로 위치시킬 수 있다.　

제어부는 탈수　초기 저RPM 구간을 통과하기 위해 잔수에 의한 무게효과를 1차적으로 이용할 수 있고, 공진 RPM 이상 영역에서 (예를 들어, 80RPM) 일정 시간 유지하여 볼을 언밸런스 위치와 반대 방향으로 위치시킬 수 있다.

이때, 볼을 언밸런스 위치와 반대 방향으로 보내기 위해서는 터브의 진동이 커져야하는데 잔수를 계속 터브내에 가지고 있으면 볼이 움직이지 않으므로, 제1시간동안 배수 모터를 정지하지 않고 배수를 하여 터브 무게를 감소 시키고, 진동량을 키워 볼을 효과적으로 언밸런스 위치의 반대방향으로 보낼 수 있다.

이후, 제어부(100)는 제1시간동안 볼 밸런싱을 위해 미리 결정된 회전조(12)의 공진대역 회전속도보다 높은 속도를 미리 결정된 속도로 결정할 수 있다.

제어부(100)는 회전조(12)의 언밸런스 위치에 기초하여, 제1시간을 결정할 수 있고, 볼 밸런서 내부의 볼들이 상기 언밸런스 위치와 반대 위상에 위치하여, 볼의 질량 및 위치에 의한 벡터 합에 의해 언밸런스를 보상하기 위해 소요되는 시간을 제1시간으로 결정할 수 있다.

즉, 제어부(100)는 제1시간동안 회전조(12)를 공진점보다 높은 RPM으로 회전시켜 볼을 언밸런스 위치와 반대방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 이후 발생하는 탈수 과정에서 볼이 언밸런스 위치와 반대방향에 위치하여 불평형 질량을 보상하고 진동 및 소음을 최소화 할 수 있다.

이후 제어부(100)는 세탁 모터(14)가 정지된 후 수위 센서(30)에 의해 측정된 수위에 기초하여 제2시간을 결정할 수 있고, 구체적으로 제어부(100)는 세탁 모터(14)가 정지된 후 배수 모터(22)를 구동하고, 터브(11)의 수위가 제2수위에 도달하지 못한 것에 기초하여 제2시간을 증가시킬 수 있다.

즉, 제어부(100)는 볼 밸런싱 후 터브(11)의 수위에 기초하여 제2시간을 결정하였음에도 터브(11)의 수위가 제2수위에 도달하지 못하면, 거품이 충분히 빠지지 않은 것으로 판단하여 제2시간을 증가시킬 수 있다.

다만, 제어부가 제2시간을 결정하는 것은 배수를 위한 구성 요소에 결함이 발생하여, 적절한 배수가 이루어지지 못하는 경우를 의미할 수 있다.

따라서, 배수가 원활이 이루어지는 정상 상태에서는 세탁 모터가 정지하였을 때 터브내에 잔수는 없는 상태일 수 있으며, 제2수위를 감지하지 않을 수도 있고, 배수모터 구동 중에 수위를 일정 시간 간격으로 센싱하여 제2시간을 조정할 수도 있다.

구동부(76)는 제어부(100)의 구동 제어 신호에 따라 세탁기(1)의 동작에 관련된 세탁 모터(14), 배수 모터(22)를 구동시키고, 급수밸브(53)를 온/오프 시킬 수 있다.

디스플레이부(78)는 제어부(100)의 표시 제어 신호에 따라 세탁기(1)의 동작 상태와 사용자의 조작 상태를 표시한다.

이하, 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기 및 세탁기 제어 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.

도 5는 일반적인 세탁기에서 회전조 내부 세탁물의 밸런스 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 일반적인 세탁기에서 회전조 내부 세탁물의 언밸런스 상태를 나타낸 도면이다.

일반적으로, 세탁기(1)는 세탁모터(14)의 구동에 따라 회전조(12)를 회전시킴으로써 발생하는 세탁물(W)의 유동과 수류를 이용하여 세탁이 이루어지도록 하는 장치로, 탈수 행정 시에는 700~1000rpm으로 고속 회전을 하므로 진동 및 소음이 발생한다. 탈수 행정 시의 진동 및 소음은 탈수 행정 직전의 세탁물의 분포에 따라 크게 달라진다.

도 5에 도시한 바와 같이, 세탁물(W)이 회전조(12)의 내벽에 고르게 분포되어 있는 밸런스(balance) 상태에서는 탈수 행정을 위해 회전조(12)를 고속 회전시키더라도 터브(11)에 별다른 진동 및 소음이 발생하지 않는다.

그러나, 도 6에 도시한 바와 같이, 세탁물(W)이 회전조(12) 내에 고르게 분포되어 있지 않은 언밸런스(unbalance) 상태에서는 탈수 행정을 위해 회전조(12)를 고속 회전시키게 되면, 세탁물(W)의 언밸런스에 의해 발생되는 불평형 하중에 의해 회전조(12)의 회전축으로 편중된 힘이 가해져 회전조(12)가 편심 운동하게 되고, 터브(11)에 큰 진동이 발생하여 소음을 발생시킨다.

이에, 개시된 발명의 일 실시예에서는 세탁물(W)의 언밸런스에 의해 발생되는 불평형 하중을 상쇄하여 회전조(12)의 회전을 안정화시킬 수 있는 볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 상부에 구비하였다(도 1 참조).

볼 밸런서(90)는 회전조(12)가 회전할 때, 세탁물(W)의 언밸런스에 의해 불평형 하중이 발생하면 밸런서 하우징(91) 내부의 볼(92)들이 회전조(12)의 원주 방향으로 이동하여 불평형 하중이 발생된 곳과 대칭되는 위치로 이동한다. 이때, 볼(92)들은 불평형 하중에 대응하게 되므로 불평형 하중에 의해 발생하는 터브(11)의 진동을 억제하는 것이다.

탈수 행정의 경우에는 회전조(12) 내부에 세탁물(W)이 젖은 상태로 있기 때문에 언밸런스 현상이 발생할 가능성이 크다. 따라서, 탈수 진입 초기에 터브(11)의 진동을 억제하기 위해서는 탈수 행정이 시작될 때 볼 밸런서(90)가 회전조(12)의 밸런스를 빠르게 유지해줄 수 있어야 한다.

세탁모터(14)의 구동에 따라 회전조(12)의 탈수 회전이 시작되면, 회전조(12)의 회전 속도가 상승하기 시작한다.

탈수 진입 초기에는 볼 밸런서(90) 내부에 채워진 점성유(93)가 볼(92)을 밀어 올리지 못하여 볼 밸런서(90) 내부의 볼(92)들이 밸런서 하우징(91)의 내벽에 부딪치고, 볼(92)끼리도 서로 부딪치면서 움직이므로 회전조(12)의 회전 속도와 볼(92)의 회전 속도에 속도 차이가 발생한다.

이러한 회전조(12)의 회전 속도와 볼(92)의 회전 속도 차이로 인해 터브(11)가 과도 진동하는 공진점이 발생하게 된다.

이는 세탁물(W)이 언밸런스되어 있을 경우, 볼(92)이 밸런싱 위치(볼의 위치가 세탁물 "W"의 반대편에 놓이는 위치)에 도달하기 전에 터브(11)의 진동은 더욱 심해진다. 이에 따라 탈수 진입 초기에 진동을 억제해야 하는 볼(92)들이 오히려 세탁물(W)과 함께 터브(11)의 과도 진동을 유발하게 된다. 이를 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 7은 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼과 세탁물이 동일한 위상에 있는 경우를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에서 세탁모터의 회전 속도와 터브의 진동 변위를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기에서 볼과 세탁물이 반대 위상에 있는 경우를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9에서 세탁모터의 회전 속도와 터브의 진동 변위를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 볼 밸런서(90) 내부의 볼(92)과 세탁물(W)의 언밸런스에 의해 발생하는 불평형 하중이 동일한 위상(동일 위치)에 있게 되면,　탈수 진입 초기에 공진점을 통과하면서 터브(11)의 진동 변위가 도 8에 도시한 바와 같이, 최대로 발생하게 된다.

만약 터브(11)와 세탁기(1) 프레임의 간격이 충분하지 않다면 터브(11)가 세탁기(1)의 프레임을 치면서 본체(10)에 충격을 가하게 되므로　탈수 행정을 수행할 수 없게 되는 탈수 불량이 발생할 수 있다.

반면에 도 9에 도시한 바와 같이, 볼 밸런서(90) 내부의 볼(92)과 세탁물(W)의 언밸런스에 의해 발생하는 불평형 하중이 서로 반대 위상(반대 위치)에 있게 되면, 탈수 진입 초기에 공진점을 통과하여도 불평형 하중이 크지 않기 때문에 터브(11)의 진동 변위는 도 10에 도시한 바와 같이, 크지 않게 된다.

이에 따라, 언밸런스가 발생할 가능성이 큰 탈수 행정에서는 공진점을 통과하기 전에 볼 밸런서(90) 내부의 볼(92)들을 풀어 주고, 터브(11)의 진동을 저감할 수 있는 탈수 행정이 요구된다.

이에, 일 실시예에 의한 세탁기는, 세탁물(W)이 회전조(12) 내에 고르게 분포되어 있지 않은 언밸런스(unbalance) 상태(도 6 참조)에서 회전조(12)를 고속 회전시키는 경우에도 볼의 위치를 언밸런스의 위치와 반대 위상에 위치시킬 수 있다.

또한 일 실시예에 의한 세탁기는 이후 추가 배수 시간을 결정하여 잔수에 의한 거품 구속이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다. 이를 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.

도 11은 일 실시예에 의한 세탁기(1)에서 볼 밸런싱과 추가 배수 과정을 그래프로 나타낸 도면이다.

도11을 참조하면, 일 실시예에 의한 세탁기(1)에서 탈수 행정의 진동 제어방법을 나타낸 그래프로서, 제어부(100)는 탈수 행정 진입 시 볼의 뭉침을 저감하고, 볼 밸런싱 이후 추가 배수 시간에 의해 거품 구속을 방지할 수 있다.

제어부(100)는 탈수 행정 진입시에 배수 모터(22)를 구동하여 일정 수위까지 배수할 수 있다. 이 과정에서 제어부(100)는 세탁 모터(14)를 구동하고 있으므로, 회전조(12)의 RPM은 80RPM으로 유지될 수 있다.

이때, 제어부(100)가 세탁 모터(14)를 80RPM으로 유지하는 것은 실험에 의한 데이터로 거품이 적게 발생하면서도 볼 밸런서의 볼들을 언밸런스 위치의 반대 위상에 위치시키기 위한 것이다.

제어부(100)는 거품 생성량이 회전조(12)의 회전 RPM에 비례하는 점에 기초하여, 거품 과다 생성을 억제하기 위해 볼 밸런싱을 위한 회전 RPM을 공진 RPM보다 적절히 높은 수준으로 설정할 필요가 있다.

따라서, 제어부(100)는 볼 밸란싱 RPM을 80RPM으로 설정하여 거품이 적게 발생하면서도 볼 밸런서의 볼들을 언밸런스 위치의 반대 위상에 위치시키도록 할 수 있다.

도11의 (a)는 세탁 또는 헹굼 행정이 완료된 상태를 의미한다. 이후 제어부(100)는 탈수 진입 시에 볼 밸런싱 과정을 거치므로, 볼들의 정확한 위치를 파악할 필요가 없다.

다만 도11의 (a)는 세탁 또는 헹굼 행정 완료 후 볼들의 위치가 언밸런스의 위상과 동일한 위치에 존재하여 탈수 시 진동 및 소음이 가장 커지는 경우를 가정하였다.

도11의 (b)를 참조하면, 제어부(100)는 탈수 진입시에 볼 밸런싱을 위해 회전조(12)의 RPM을 80까지 상승시킬 수 있다.

25inch 전자동 세탁기(1)로 예를 들면, 1차 공진(Pendulum)은 약 54~60rpm 이고, 볼을 불평형 질량과 반대 위상에 위치시키기 위해서는 회전조(12)의 RPM이 공진 RPM보다 높아야 한다.

따라서, 제어부(100)는 거품 구속의 발생 가능성이 낮으면서도 볼 밸런싱을 원활이 진행하기 위해 회전조(12)의 RPM을 80RPM까지 상승시켜 (b)의 상태로 유지할 수 있다.

이후 도11의 (c)를 참조하면, 제어부(100)는 공진점을 넘긴 80RPM을 일정 시간 유지하였으므로, 볼 밸런서 내부의 볼들이 언밸런스의 위치와 반대 위상에 위치할 수 있다.

다만, 볼 밸런싱을 수행하는 과정에서 터브(11)에 잔수가 존재하므로, 회전조(12)가 회전하면서 세제에 의해 거품이 발생할 수 있다. 이때, 사용자의 세제 사용량 및 세제의 성분에 따라 거품이 과다하게 발생하는 거품 구속이 발생할 수 있다.

이에 따라 회전조(12)가 고속으로 회전하게 될수록 거품 생성량은 더욱 늘어나며 결국에는 터브(11)와 회전조(12) 사이에 생성된 거품의 점성 마찰에 의해 모터에 과부하가 감지되어 정상적인 탈수 진행이 불가능한 문제점이 있었다.

그러나, 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제어부(100)가 볼 밸런싱 행정 이후 추가 배수 시간(예를 들어 80초)을 설정할 수 있다.

이렇게 되면, 거품 구속의 원인이 되는 거품 생성량이 회전조(12)의 RPM에 비례한다는 특징을 이용하여 발란싱 RPM을 적절히 설정하는 것과 더불어 볼 발란싱을 진행한 이후 모터가 완전 정지한 상태에서 추가 배수 시간을 배정함으로써 거품 구속을 방지하는 효과가 있다.

도 12는 일 실시예에 의한 세탁기(1)에서 시간에 따른 잔수량, 터브(11)의 진동 및 세탁 모터(14) 회전수를 그래프로 나타낸 도면이다.

도11에서 전술한 바와 같이, 도12의 (a)는 세탁 또는 헹굼 행정이 완료된 상태를 의미한다. 도12의 (a)는 세탁 또는 헹굼 행정 완료 후 볼들의 위치가 언밸런스의 위상과 동일한 위치에 존재하여 탈수 시 진동 및 소음이 가장 커지는 경우이다.

도12의 (a)에서 도12의 (b)상태로 진입할 때, 제1수위에 도달한 이후 배수 모터(22)가 계속해서 작동되고 있으므로, 잔수량은 계속 감소할 수 있다.

또한, 제어부(100)는 배수 모터(22)를 작동시킨 상태로 세탁 모터(14)를 작동시키므로, 잔수를 배수하면서 잔수량의 변화에 의해 터브(11)에 불규칙한 진동이 발생할 수 있고 이에 따라 볼 밸런서 내부의 볼들이 풀어지는 볼 풀기 행정이 수행될 수 있다.

이후 제어부(100)는 볼 밸런싱을 위해 회전조(12)의 RPM을 80까지 상승시킬 수 있다. 이 과정에서 불 밸런서 내부의 볼들은 이동 가능하도록 풀어진 상태이고, 공진점(25inch 전자동 세탁기(1) 기준 54~60RPM)을 넘긴 80RPM을 유지하였으므로, 볼 밸런싱 행정이 수행될 수 있다.

이에 따라 도12의 (c)와 같이 제어부(100)는 터브(11)의 잔수는 존재하지 않고, 볼 밸런서 내부의 볼들이 언밸런스 위치의 반대 위상에 위치하도록 세탁기(1)를 제어할 수 있다.

제어부(100)는 볼 밸런서 내부의 볼들이 언밸런스 위치의 반대 위상에 위치하는 상태에서 세탁 모터(14)와 배수 모터(22)를 정지시키고, 이후 배수 모터(22)만 구동하여 도12의 약 140초~220초 구간만큼 추가 배수를 수행할 수 있다.

이때, 세탁기(1) 내부의 볼 밸런서는 이미 볼 밸런싱 행정에 의해 언밸런스의 반대 위상에 위치하고 있으므로, 제어부(100)는 추가 배수 이후 입력부(70)에 의해 입력된 탈수 프로파일에 의해 탈수 행정을 진행할 수 있다.

종래 기술에 의한 세탁기(1)는 탈수 진입 시 회전조(12)에 잔수가 있는 상태로 공진점을 충분히 상향 회피한 RPM에 도달한 이후에 배수를 진행하게 되므로 회전조(12) 내부에 세제에 의한 거품이 과다 생성될 수 있다.

반면, 이와 같이 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 종래 기술과 달리 잔수를 배수 하면서 공진점에 도달하며, 공진점에 도달한 이후에도 추가 배수 시간을 가지므로 회전조(12) 내부의 거품을 최소화 하는 효과가 있다.

도 13은　다른 실시예에 의한 볼 밸런서를 구비한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 13에서,　본 발명의 다른 실시예에 의한 세탁기(1)는 볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 하부에 구비할 수 있다.

볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 하부에 구비하는 경우에는 볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 상부에 구비한 경우보다 터브(11)의 과도 진동이 발생하는 공진점(약, 80rpm 이상)이 높아지므로 세탁모터(14)의 회전 속도를 미리 결정된 속도보다 높은 속도로 설정할 수 있다.

또한, 볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 하부에 설치하는 경우에는 볼 밸런서(90)를 회전조(12)의 상부에 설치한 경우보다 회전조(12)의 밸런싱을 보다 빠르게 유지해 줄 수 있기 때문에 세탁모터(14)의 구동 시간을 제1시간보다 짧은 시간으로 설정하여 볼 밸런서(90) 내부의 볼(92)들을 풀어 주는 볼 풀기 행정을 진행할 수 있다.

전술한 내용 외의 알고리즘은 볼 밸런서가 상부에 위치하는 경우와 동일하므로, 이하 생략한다.

도14는 일 실시예에 의한 세탁기(1)의 제어 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.

도14를 참조하면, 일 실시예에 의한 세탁기(1)의 제어부(100)는 사용자에 의해 입력된 세탁 또는 헹굼 행정 프로파일에 따라, 세탁 또는 헹굼 행정이 완료되었는지 판단할 수 있다(1400).

이후, 제어부(100)는 세탁 또는 행정 헹굼이 완료되어 탈수 행정으로 진입하는 것으로 판단하면(1400의 예), 배수 모터(22)를 구동할 수 있다(1410).

제어부(100)는 배수 모터(22)를 구동하여 터브(11) 내의 물을 배수할 수 있으며, 세탁기(1)에 구비된 수위 센서(30)에 의해 미리 설정된 값인 제1수위에 도달하였는지 판단할 수 있다(1420).

제어부(100)는 배수 모터(22)의 구동에 의해 물이 세탁기(1) 외부로 배수되어 터브(11) 내의 수위가 제1수위에 도달하지 못한 것으로 판단되면(1420의 아니오), 물을 계속 배수하며 대기할 수 있다.

제어부(100)는 이후 배수 모터(22)의 구동에 의해 물이 세탁기(1) 외부로 배수되어 터브(11) 내의 수위가 제1수위에 도달한 것으로 판단되면(1420의 예), 미리 결정된 속도로 세탁 모터(14)를 구동할 수 있다(1430).

이때 제어부(100)가 미리 결정된 속도로 세탁 모터(14)를 구동하는 것은, 볼 풀기 행정 및 볼 밸런싱 행정을 위한으로, 미리 결정된 속도는 거품 구속의 발생 가능성이 낮으면서도 볼 밸런싱을 원활이 진행하기 위한 속도(예를 들어 80RPM)일 수 있다.

이후 제어부(100)는 세탁 모터(14)를 미리 결정된 속도로 제1시간 동안 구동할 수 있고, 제어부(100)는 제1시간이 경과하였는지 판단할 수 있다(1440).

제어부(100)가 제1시간이 경과한 것으로 판단하면(1440의 예), 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)를 정지시킬 수 있다(1450).

이는 도15에서와 같이 제어부(100)가 거품 구속을 방지하기 위한 추가적인 배수 시간을 위한 것일 수 있으며, 볼 밸런싱 행정이 완료되어 볼 밸런서 내부의 볼들이 언밸런스 위치의 반대 위상에 존재하는 상태일 수 있다.

도15는 일 실시예에 의한 세탁기(1)의 제어 방법의 흐름도를 계속 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 제어부(100)는 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)가 정지되고, 세탁 모터(14)가 정지되었는지 판단할 수 있다(1500).

즉, 세탁 모터(14)가 정지된 상태에서 추가 배수를 수행해야만 거품이 더 이상 발생하지 않고 외부로 배출될 수 있으므로, 제어부(100)는 세탁 모터(14)가 정지한 상태인지 판단할 수 있다.

이후 제어부(100)는 세탁 모터(14)가 정지된 상태인 것으로 판단되면(1500의 예), 배수 모터(22)를 구동할 수 있다(1510).

제어부(100)는 배수 모터(22)를 구동하여 거품을 세탁기(1) 외부로 배출하기 위한 추가 배수 시간을 설정할 수 있고, 추가 배수 시간인 제2시간이 경과하였는지 판단할 수 있다(1520),

제어부(100)는 제2시간이 경과한 것으로 판단하면(1520의 예) 거품 구속을 발생시키는 거품이 외부로 충분히 배출된 것으로 판단하고, 사용자에 의해 입력된 탈수 프로파일에 따라 세탁 모터(14)를 구동할 수 있다(1530),

이후 제어부(100)는 탈수 행정이 완료인지 판단하고(1540), 탈수 행정이 완료인 것으로 판단되면(1540의 예), 세탁 모터(14) 및 배수 모터(22)를 정지하여(1550) 세탁을 종료할 수 있다.

살펴본 바와 같이 일 실시예에 의한 세탁기(1)의 제어 방법에 의하면, 세탁물의 질량 중심이 회전축의 중심과 어긋나는 언밸런스 상황에서도 진동과 소음을 최소화 할 수 있으며, 추가 배수 시간에 의해 거품 구속을 방지하여 세탁기(1)의 고장 방지 및 내구성 향상에 현저한 효과가 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 수직축의 전자동 세탁기를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 수평축의 드럼 세탁기에서도 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

1 : 세탁기
10 : 본체
11 : 터브
12 : 회전조
14 : 세탁모터
22 : 배수모터
30 : 수위센서
60 : 진동센서
70 : 입력부
100 : 제어부
101 : 프로세서
102 : 메모리
110 : 구동부
120 : 디스플레이부
90: 볼 밸런서
90a: 레이스
91: 밸런서 하우징
92: 볼
93: 점성유

Claims

물을 수용하는 터브;
상기 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 회전조;
상기 회전조에 마련된 볼 밸런서;
상기 회전조를 회전시키는 세탁 모터;
상기 터브의 물을 배수하는 배수 모터;
세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하고, 상기 제1시간이 경과한 것에 기초하여, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 정지시키는 제어부;를 포함하는 세탁기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁 모터가 정지된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 제2시간 동안 구동하는 세탁기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2시간이 경과한 시점에 상기 배수 모터를 정지시키고, 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터가 정지한 것에 기초하여 탈수 프로파일에 따라 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 구동하는 세탁기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전조의 미리 결정된 공진대역 회전속도에 기초하여, 상기 공진대역 회전속도보다 높은 속도로 상기 세탁 모터를 상기 제1시간 동안 구동하는 세탁기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전조의 언밸런스 위치에 기초하여, 상기 제1시간을 결정하는 세탁기.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 볼 밸런서 내부의 볼들이 상기 언밸런스 위치와 반대 위상에 위치하여 볼의 질량 및 위치에 기초한 벡터 합에 의해 언밸런스를 보상하기 위해 소요되는 시간을 상기 제1시간으로 결정하는 세탁기.
제2항에 있어서,
수위 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 터브의 수위를 측정하기 위해 상기 수위 센서를 제어하는 세탁기.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 수위 센서에 의해 측정된 수위에 기초하여 제2시간을 결정하는 세탁기.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 제2시간 동안 상기 터브의 수위가 제2수위에 도달하지 못한 것에 기초하여 상기 제2시간을 증가시키는 세탁기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
탈수 행정의 진입 시에 상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하는 세탁기.
세탁 행정 또는 헹굼 행정이 종료된 것에 기초하여 배수 모터를 구동하고;
터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하고;
상기 제1시간이 경과하여 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 정지시키는 것;을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 세탁 모터가 정지된 것에 기초하여 상기 배수 모터를 제2시간 동안 구동하는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 제2시간이 경과한 시점에 상기 배수 모터를 정지시키고;
상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터가 정지한 것에 기초하여 탈수 프로파일에 따라 상기 세탁 모터 및 상기 배수 모터를 구동하는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제12항에 있어서,
회전조의 미리 결정된 공진대역 회전속도에 기초하여, 상기 공진대역 회전속도보다 높은 속도로 상기 세탁 모터를 상기 제1시간 동안 구동하는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제12항에 있어서,
회전조의 언밸런스 위치에 기초하여, 상기 제1시간을 결정하는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 제1시간을 결정하는 것은,
볼 밸런서 내부의 볼들이 상기 언밸런스 위치와 반대 위상에 위치하여, 볼의 질량 및 위치에 기초한 벡터 합에 의해 언밸런스를 보상하기 위해 소요되는 시간을 상기 제1시간으로 결정하는 세탁기의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 터브의 수위를 측정하기 위해 수위 센서를 제어하는 것;을 더 포함하는 세탁기.
제17항에 있어서,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 수위 센서에 의해 측정된 수위에 기초하여 제2시간을 결정하는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제18항에 있어서,
상기 세탁 모터가 정지된 후 상기 배수 모터를 구동하고, 상기 제2시간 동안 상기 터브의 수위가 제2수위에 도달하지 못한 것에 기초하여 상기 제2시간을 증가시키는 것;을 더 포함하는 세탁기의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 터브의 수위가 제1수위에 도달한 것에 기초하여 상기 세탁 모터를 제1시간 동안 구동하는 것은,
탈수 행정의 진입 시에 이루어지는 세탁기의 제어 방법.