KR100802468B1 - 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세탁기의 세탁 행정 중 탈수 행정 시 모터의 회전수가 미리 설정된 모터 회전수 이상으로 회전하는 경우 페이저 듀티가 일정값 이상이고 일정시간 이상 유지되면 볼 밸런스가 파손되었다고 판단하고 탈수 행정을 정지시킴으로써 PL 등의 문제점을 방지하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 탈수 행정 시 모터의 회전수를 검출하는 회전수 검출 센서; 및 상기 회전수 검출센서에 의해 검출된 모터 회전수와 미리 설정된 일정 회전수와 비교하고, 상기 모터의 페이즈 듀티를 연산하여 볼 밸런서의 파손 여부를 판별하는 마이컴을 포함한다.

Description

세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법{Ball balancer damage sensing apparatus and method}

도 1은 종래 기술에 따른 세탁 행정 중 탈수 행정의 순서도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼 밸런서를 구비한 세탁기의 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탈수 행정 중 볼 밸런서 파손 감지 방법의 순서도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 듀티를 연산하기 위한 모터 회전 시 펄스 그래프의 예시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 하우징 2: 터브

4: 도어 5: 급수관

6: 세제공급장치 7: 배수관

8: 회전축 9: 구동모터

10: 드럼 20: 볼 밸런서

본 발명은 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세탁기의 세탁 행정 중 탈수 행정 시 모터의 회전수가 미리 설정된 모터 회전수 이상으로 회전하는 경우 페이저 듀티가 일정값 이상이고 일정시간 이상 유지되면 볼 밸런스가 파손되었다고 판단하고 탈수 행정을 정지시킴으로써 PL 등의 문제점을 방지하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 세탁물이 담겨진 드럼을 구동모터로 회전시켜서 세탁물을 세탁하게 되는데, 세탁과정에서는 드럼이 정방향과 역방향으로 저속 회전하게 되고, 탈수과정에서는 도 1에 도시된 바와 같이 드럼이 정방향으로 고속 회전(S11)하면서 짜여진 물을 배수(S12)하는 탈수(S13) 행정을 수행하며 엉켜진 세탈물을 푸는 포풀기(S14) 행정을 수행하게 된다.

그런데, 탈수과정 시 세탁물이 드럼의 전 지역에 골고루 놓여지지 않고 특정 부분에만 몰려서 놓여진 상태에서 드럼이 고속 회전하게 되거나 또는 탈수과정 초기의 급격한 드럼의 가속회전에 의해 세탁물이 한쪽으로 몰린 상태에서 드럼이 고속 회전하게 되면, 드럼의 무게중심과 회전중심이 서로 일치하지 않게 되면서 진동과 소음을 유발시키게 된다. 이러한 현상이 반복되면 드럼과 회전축, 그리고 구동모터 등을 포함하는 부품들이 고장나거나 수명이 단축되게 된다.

특히, 드럼타입의 세탁기는 세탁물이 담겨지는 드럼이 수평으로 배치되는 구 조를 가져서 탈수행정 시 세탁물이 중력에 의해 드럼의 바닥으로 모아진 상태에서 고속 회전하게 되기 때문에 무게중심과 회전중심이 서로 일치하지 않게 되어 진동과 소음이 유발될 가능성이 매우 높게 된다. 따라서, 드럼타입의 세탁기 및 그 외 드럼이 수직으로 설치된 수직축 타입의 세탁기들에는 통상적으로 드럼의 동적인 밸런스를 유지시켜 주기 위한 밸런서가 설치되었다.

이러한 세탁기의 볼밸런서는 드럼이 고속 회전할 때 동적인 밸런스를 유지시켜 주기 위해 드럼의 상부와 하부에 각각 설치되는 레이서와, 이 레이서의 내부에 이동이 자유롭게 배치된 강철재질의 볼과 점성유를 구비하여 구성된다.

따라서, 드럼이 회전하게 되면 드럼 자체의 불균형적인 편심 구조와 드럼 내의 세탁물의 편중된 분포에 의해 드럼이 동적인 밸런스를 유지하지 못한 채로 회전하게 될 경우, 강철 볼이 이를 보상하게 되어 드럼이 동적인 밸런스를 유지할 수 있게 된다.

그러나, 드럼이 빠른 속도로 회전하는 경우에 볼밸런서도 드럼의 회전속도에 따라서 빠르게 움직이기 때문에 그러한 움직임으로부터 발생하는 진동이나 충격으로부터 볼 밸런서가 파손되는 문제점이 발생하였다.

이에 따라 탈수 중에 볼 밸런서가 파손되어 밸런서 내부에 내장되어 있는 볼이 외부로 나왔을 때 PL 및 제품 손상 등의 문제점을 더 야기할 수 있다

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세탁행정 중 탈수 시 진동 및 소음 감소를 위해 세탁기 내 부에 설치되는 볼 밸런서의 파손을 감지한 후 파손 시 탈수 행정을 정지시킴으로써 PL 및 제품 손상을 방지하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 탈수 시 모터의 회전수를 감지하여 볼 밸런스의 파손 여부를 판단함으로써 볼 밸런서의 파손 감지가 신속하고 정확한 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치 및 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 수단은 탈수 행정 시 모터의 회전수를 검출하는 회전수 검출 센서; 및 상기 회전수 검출센서에 의해 검출된 모터 회전수와 미리 설정된 일정 회전수와 비교하고, 상기 모터의 페이즈 듀티를 연산하여 볼 밸런서의 파손 여부를 판별하는 마이컴을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 방법은 탈수 행정 시 모터의 회전수를 검출하고, 상기 모터의 회전수가 미리 설정된 일정 회전수 이상인지를 판단하고, 상기 모터의 회전수가 상기 일정 회전수 이상이면, 상기 모터의 페이즈 듀티를 연산하여 미리 설정된 일정값 이상인지를 판단하고, 상기 모터의 페이즈 듀티가 상기 일정값 이상이면, 상기 일정값 이상이 된 상기 모터의 페이즈 듀티의 발생 시간이 미리 설정된 일정 시간 이상인지를 판단하고, 상기 일정 시간 이상인 경우 볼 밸런서 파손으로 판단하는 과정을 수행한다.

본 발명에 의하면 세탁기에 볼 밸런서를 구비시킴으로써 탈수 시 소음 및 진동을 억제할 수 있고, 볼 밸런서의 파손을 감지함으로써 다른 부품의 2차 손상 방 지 및 PL(제조물책임제: Product Liability)문제를 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 대략적인 구조를 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁기는 외관을 형성하는 하우징(1)과, 하우징(1)의 내부에 설치되며 세탁수가 담겨지는 터브(2)와, 터브(2)의 내부에 회전 가능하게 배치되며 세탁물이 투입되어 세탁이 이루어지게 하는 드럼(10)와, 하우징(1)의 개방된 전면에 힌지 결합되는 도어(4)를 구비한다.

터브(2)의 상부에는 터브(2)로 세탁수와 세제를 공급하는 급수관(5)과 세제 공급장치(6)가 배치되고, 터브(2)의 하부에는 세탁물의 세탁작업이 완료되면 터브(2)에 담겨진 세탁수를 하우징(1)의 외부로 배출시키기 위한 배수관(7)이 설치된다.

드럼(10)의 후면에는 회전축(8)이 터브(2)의 후면을 통해 연장하도록 배치되며, 터브(2)의 후면 외측에는 회전축(8)이 결합되는 구동모터(9)가 설치된다. 따라서 구동모터(9)가 작동하게 되면 회전축(8)이 회전하게 되면서 드럼(10)를 함께 회전시키게 된다.

드럼(10)의 원주면에는 다수의 탈수홀(10a)이 형성되어 세탁행정 시에는 터브(2)에 담겨진 물이 드럼(10)의 내부로 유입되어 세제가 용해되어 있는 물에 의해 세탁이 이루어질 수 있게 하고, 탈수행정 시에는 물이 배수관(7)을 통해 하우징(1) 의 외측으로 배수될 수 있도록 한다.

드럼(10)의 내부에는 복수의 리프터(10b)가 종방향으로 배치되어 세탁행정 시 드럼(10)가 저속 회전하게 됨에 따라 물이 적셔진 세탁물을 드럼(10)의 바닥에서 상향으로 끌어 올린 후 다시 드럼(10)의 바닥으로 떨어뜨려서 세탁물이 효과적으로 세탁될 수 있게 한다.

따라서 세탁행정 시에는 구동모터(9)에 의해 회전축(8)이 정방향과 역방향으로 교대로 회전하면서 드럼(10)를 저속 회전시킴으로써 세탁물을 세탁하게 되며, 탈수행정 시에는 회전축(8)이 일 방향으로 회전하면서 드럼(10)를 고속 회전시킴으로써 세탁물을 탈수시키게 된다.

탈수과정에서 드럼(10)가 고속회전 할 때 드럼(10) 자체가 무게중심과 회전중심이 일치하지 않게 만들어지거나 드럼(10) 내부에서 세탁물이 골고루 분포하지 않고 특정지역에 몰려서 놓여지게 되면 드럼(10)가 동적인 밸런스를 유지하지 못하게 된다.

이러한 동적인 언밸런스를 방지하여 드럼(10)가 회전중심과 무게중심이 일치된 상태로 고속 회전될 수 있게 하기 위해 드럼(10)의 전단과 후단에는 볼밸런서(20)가 각각 설치된다.

하우징(1)의 전면에는 세탁 행정을 설정하기 위한 컨트롤패널부 및 표시부가 구비되어 있고, 내부에는 조작부의 조작 신호 및 세탁 행정에 따라 구동모터, 펌프, 스팀, 세제공급장치, 도어, 급수 밸브 및 배수 밸브 등의 동작을 제어하고, 세탁 행정 사항을 표시하도록 표시부를 제어하는 마이컴이 더 구비되어 있다.

여기서 마이컴은 볼 밸런서의 파손 감지 판별 데이터가 설정되어 있는데, 즉 탈수 시 기준이 되는 모터의 일정 회전수, 페이즈 듀티(Phase Duty: PD)의 일정값(Vref) 및 일정 시간(Tref)이 미리 설정되어 있고, 탈수 시 모터의 회전수가 입력되면 설정된 일정 회전수와 비교하고, 모터의 페이즈 듀티 값을 연산하여 일정값(Vref) 이상인지 판단하며, 연산된 페이즈 듀티가 일정값 이상으로 일정 시간(Tref) 이상 유지되는가를 판단하여 볼 밸런서가 파손되었는지를 판단하고, 볼 밸런서가 파손되었다고 판단된 경우 표시부를 제어하여 표시부에 볼 밸런서가 파손됨을 표시함으로써 사용자가 시각적으로 식별하기 쉽도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 방법의 순서도로서 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

사용자가 세탁기에 전원을 공급하고 도어(4)를 열어 세탁물을 넣은 다음 컨트롤패널을 통해 세탁명령을 입력한다.

그 후 마이컴은 사용자에 의해 입력된 세탁명령 및 미리 설정된 세탁알고리즘에 따라 모터, 밸브 등의 각종 부하에 제어신호를 인가하여 세탁, 헹굼 또는 탈수를 순차적으로 수행한다.

세탁 행정 수행 중 마이컴은 탈수행정에 진입하는지 여부를 판단하고, 탈수행정에 진입하면 모터의 구동을 지시하여 드럼의 스핀(S21) 동작을 수행하며, 스핀 동작에 의해 세탁물에서 짜여진 물을 배수관(7)을 통해 외부로 배출시키는 배수(S22) 행정을 수행한다.

이후 마이컴은 모터를 회전속도를 가속하면서 탈수(S23) 행정 및 탈수 행정 에 의해 엉킨 세탁물을 푸는 포풀기(S24) 행정을 수행하는데, 사용자에 의해 설정된 시간동안 또는 세탁 알고리즘에 의해 미리 설정된 시간 동안 탈수 행정을 수행한다.

이러한 탈수 행정 시 마이컴은 계속적으로 모터의 회전수를 검출함으로써 밸런스를 감지(S25)한다.

즉, 마이컴은 검출된 모터의 회전수가 미리 설정된 일정 회전수(약 450RPM) 이상인지 판단(S26)한다.

여기서 미리 설정된 일정 회전수는, 볼 밸런스가 파손(20)되어 볼 밸런스 내부의 볼이 외부로 튀어나오는 것은 일정 회전수 이상이 되어야만 발생 가능하기 때문에 볼 밸런서의 파손이 가능한 회전수를 의미한다.

이 후 검출된 구동모터(9)의 회전수가 일정 회전수 이상이면, 마이컴은 모터의 페이즈 듀티 값을 연산한다. 아울러 여기서의 모터는 DC 모터이다.

즉, 모터의 페이즈 듀티(PD)는, PD= Phase x Duty(전압) x α(상수) 에 의해 연산된다.

여기서, 모터에 부하가 많이 걸리면 페이즈 듀티 값이 상승하게 되는데, 이 경우 볼 밸런서(20)의 볼이 터브(2)와 드럼(10) 사이에 끼에게 되면 구동모터(9)의 부하가 많이 걸려 페이즈 듀티 값이 커지게 된다.

이에 따라 연산된 모터의 페이즈 듀티와 미리 설정된 페이즈 듀티의 일정 값(Vref)을 비교하여 연산된 페이즈 듀티가 일정 값 이상인지를 판단(S27)한다.

다음, 연산된 페이즈 듀티가 일정 값 이상이면, 페이즈 듀티가 일정 값 이상 을 유지하는 시간이 미리 설정된 일정 시간(Tref = 약 5초) 이상인지 판단(S28)하고 페이즈 듀티가 일정 값 이상을 유지하는 시간이 미리 설정된 일정 시간(약, 5초) 이상인 경우 볼 밸런서의 볼이 정해진 궤도를 이탈하여 외부로 나가 터브와 드럼 사이에 끼어서 돌아간 것으로 판단, 즉 마이컴은 볼 밸런스(20)가 파손된 것으로 판단하고 탈수를 정지한다.

좀 더 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 모터의 회전에 따라 온/오프 신호로 구성된 펄스 신호가 생성된다.

이에 따라 탈수 시 정상적인 모터의 회전에 따른 펄스는 일정한 전압값(Vref)을 갖는 일정한 듀티비(Ton = A, B)의 펄스가 발생되는데, 모터에 부하가 발생되면 전압값 및 듀티비(Ton = D)가 변화하게 된다.

따라서 마이컴은 한 주기의 펄스 중 온 주기 상(a, b, c, d)의 전압값을 산출함으로써 페이즈 듀티를 연산하고, 연산된 페이즈 듀티와 미리 설정된 일정값(Vref)을 비교하며, 연산된 페이즈 듀티가 일정값을 초과하는 경우 일정값을 초과하는 페이즈 듀티의 시간을 체크한 후 미리 설정된 일정시간(Tref)을 초과하여 발생하는지를 판단한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 일정값(Vref)을 초과하는 페이즈 듀티를 갖는 온 주기의 구간은 c, d가 있고, 온 주기의 상 c 및 d 의 발생 시간과 일정시간(Tref)을 비교한다. 다음 온 주기 상의 d 만이 일정시간을 초과하여 발생하였다고 판단되면 복수 펄스 중 온 주기 상 d 에서 볼 밸런스가 파손되었다고 판단한다.

다음, 모터를 정지시켜 스핀 동작을 종료(S29)하고, 표시부를 제어하여 표시 부를 통해 볼 밸런서의 파손을 표시(S30)한다.

여기서 볼 밸런서의 파손을 표시하는 방법은, LCD 창을 통해 문자로 표시하거나 LED 등의 램프를 점/소등 시킴으로 표시할 수 있다.

이렇게 세탁기에 볼 밸런서를 구비시킴으로써 탈수 시 소음 및 진동을 억제할 수 있고, 볼 밸런서의 파손을 감지함으로써 다른 부품의 파손 방지 및 PL 문제를 방지할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 세탁기에 볼 밸런서를 구비시킴으로써 탈수 시 소음 및 진동을 억제할 수 있고, 볼 밸런서의 파손을 감지함으로써 다른 부품의 2차 손상 방지 및 PL(제조물책임제: Product Liability)문제를 방지할 수 있다.

또한 모터의 회전수를 검출하고, 검출된 회전수에 따라 볼 밸런서의 파손 감지를 판별하는 것으로서 볼 밸런스의 파손 판별의 신속하고 정확하며, 별도의 장비가 더 구비되지 않아 경제적인 장점이 있다.

Claims (7)

1. 탈수 행정 시 모터의 회전수를 검출하는 회전수 검출 센서; 및

   상기 검출된 모터 회전수와 미리 설정된 일정 회전수를 비교하고, 상기 모터 회전에 따른 한 주기의 펄스에서 온 주기 펄스의 전압값을 산출하여 페이즈 듀티를 연산한 후 미리 설정된 일정값을 비교하여 볼 밸런서의 파손 여부를 판별하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 마이컴의 지시에 따라 상기 볼 밸런서의 파손 여부를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이컴은

   상기 페이즈 듀티가 일정값 이상인 경우 일정값 이상의 페이즈 듀티가 미리 설정된 일정 시간 이상 유지되는지를 판단하여 볼 밸런서의 파손 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 장치.
4. 탈수 행정 시 모터의 회전수를 검출하고,

   상기 모터의 회전수가 미리 설정된 일정 회전수 이상인지를 판단하고,

   상기 모터의 회전수가 상기 일정 회전수 이상이면, 상기 모터 회전에 따른 한 주기의 펄스에서 온 주기 펄스의 전압값을 산출하여 페이즈 듀티를 연산하고,

   상기 페이즈 듀티가 미리 설정된 일정값 이상인지 판단하고,

   상기 모터의 페이즈 듀티가 상기 일정값 이상이면 상기 일정값 이상이 된 상기 모터의 페이즈 듀티의 발생 시간이 미리 설정된 일정 시간 이상인지를 판단하고,

   상기 일정 시간 이상인 경우 볼 밸런서 파손으로 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 볼 밸런스 파손 시

   상기 세탁기의 스핀 동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 볼 밸런스 파손 시

   상기 볼 밸런스의 파손을 표시부를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 모터의 일정 회전수는

   상기 볼 밸런서의 파손 가능한 최소 회전수인 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼 밸런서 파손 감지 방법.

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