KR100194153B1 - 세탁기 및 세탁기의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기 및 세탁기의 제어방법에 관한 것이다. 본 세탁기는, 세탁조를 구동하는 구동모터를 갖는 세탁기에 있어서, 상용교류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터의 출력을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터회로를 갖는 인버터유니트와, 상기 전원공급부로부터의 출력과 상기 인버터유니트로부터의 출력을 선택적으로 상기 구동모터에 제공하는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 인버터회로를 사용하여 구동모터의 회전수 조정이 가능하며 원가상승의 부담이 크지 아니한 세탁기가 제공된다.

Description

세탁기 및 세탁기의 제어장치

본 발명은 세탁기 및 세탁기의 제어방법에 관한 것으로, 특히 세탁량이나 세탁물의 오염도 등에 따라 구동모터의 회전수를 조정할 수 있으며, 원가상승의 부담이 적은 세탁기 및 세탁기의 제어방법에 관한 것이다.

세탁기의 세탁과정에는 세탁동작, 탈수동작, 헹굼동작 등이 포함되며, 이러한 각 동작에서 세탁물의 종류, 오염도 및 세탁량에 따라 세탁조와 펄세이터의 회전구동에 사용되는 구동모터의 회전수를 적절히 조정하는 것이 바람직하다.

그런데, 종래의 세탁기에서는, 구동모터의 회전수의 증가에 따라 토크(torque)가 급격하게 감소하게 되므로, 구동모터의 회전수 조정이 용이하지 아니하며, 이러한 점을 해결하기 위해, 인버터회로를 사용하여 세탁기의 구동모터를 제어하는 방법이 제안되었다.

그러나, 인버터회로를 사용하여 구동모터를 제어하는 것은 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 세탁기에서는 세탁수의 흡입과 배출에 따라 급격한 부하변동이 있게 되고, 이것에 대처하기 위해서는 전류의 피크치나 과전압 등에 대한 보호회로와 복잡하게 된다. 또한, 세탁기의 구동모터에는 큰 기동토크가 필요하게 되므로 3상인버터회로가 사용되어야 하는데, 이것은 파워트랜지스터 및 이들의 드라이버가 6소자 필요하고, 절연된 제어용 전원이 적어도 3개 이상 필요하게 되는 등 전반적으로 원가상승의 요인이 되고 있다.

따라서, 인버터회로를 사용하여 구동모터를 제어하는 세탁기는 기술과시나 전시목적 등에 사용되고, 실제적인 세탁기에서는 원가상승의 부담이 크므로 적용되지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 세탁물의 종류나 오염도 등에 따라 구동모터의 회전수를 조정할 수 있으며, 원가상승의 부담이 크지 아니한 세탁기 및 세탁기의 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 세탁기의 정단면도,

도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 제어장치 회로도,

도 3은 인버터구동시 구동모터의 특성과 부하특성을 나타낸 그래프,

도 4는 풀리비 변화에 따른 구동모터의 특성과 부하특성을 나타낸 그래프이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외부케이싱 5 : 세탁조

11 : 구동모터 13 : 사프트조립체

20 : 전원공급부 30 : 정류회로

40 : 인버터회로 50 : 인버터유니트

60 : 절환스위치 70 : 구동모터제어부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 세탁조를 구동하는 구동모터를 갖는 세탁기에 있어서, 상용교류전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터의 출력을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터회로를 갖는 인버터유니트와, 상기 전원공급부로부터의 출력과 상기 인버터유니트로부터의 출력을 선택적으로 상기 구동모터에 제공하는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제어부는 초기구동시 상기 전원공급부의 출력을 상기 구동모터에 제공하고, 소정시간 경과후에는 상기 인버터유니트의 출력이 상기 구동모터에 제공되도록 상기 스위칭수단을 제어하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 세탁조를 구동하는 구동모터를 갖는 세탁기에 있어서, 상용교류전원을 제공하는 단계와, 상기 상용교류전원을 정류하는 단계와, 상기 정류단계로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 인버팅하는 단계와, 상기 상용교류전원과 상기 인버팅단계에서의 출력중 어느 하나를 상기 구동모터에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법이 제공된다.

여기서, 상기 구동모터에 상기 상용교류전원과 상기 인버팅단계에서의 출력중 어느 하나를 제공하는 단계는, 초기구동시 상기 상용교류전원을 상기 구동모터에 제공하고, 소정시간 경과후에는 상기 인버터단계에서의 출력을 상기 구동모터에 제공하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 세탁기의 정단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁기는, 세탁기의 외관을 형성하는 외부케이싱(1)과, 외부케이싱(1)내에 설치되는 외조(3)와, 외조(3)내에 회전가능하게 설치되는 원통상의 세탁조(5)를 가지고 있다. 외조(3)는 다수의 현가바아(7)와 댐핑부(9)로 이루어진 댐핑현가장치에 의해 외부케이싱(1) 내부에 탄성적으로 매달려 있고, 외조(3)의 하부에는 구동모터(11) 및 샤프트조립체(13)가 설치되어 있다. 구동모터(11)의 동력은 벨트(15)를 통해 샤프트조립체(13)에 전달되고, 샤프트조립체(13)는 샤프트를 통해 세탁시에는 펄세이터(17)를 회전구동하여 세탁조(5) 내에 수용된 세탁물을 회전시키고, 탈수시에는 세탁조(5)를 회전구동시킨다.

도 2는 이러한 세탁기에서 제어장치의 회로도이다. 회로도는 크게 상용교류전원을 공급하는 전원공급부(20)와, 인버터유니트(50)와, 구동모터(11)와, 전원공급부(20)와 인버터유니트(50)의 출력중 어느 하나를 구동모터(11)에 제공하기 위한 위한 절환스위치(60) 및 구동모터(11)의 구동제어를 위한 구동모터제어부(70)로 구성되며, 절환스위치(60)는 제어부(미도시)에 의해 동작이 제어된다.

여기서, 인버터유니트(50)는 전원공급부(20)의 출력을 정류하는 정류회로(30)와, 정류회로(30)로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 인버팅하는 인버터회로(40)로 구성된다. 정류회로(30)는 전원공급부(20)로부터 출력되는 상용교류전원으로부터 다이오드 D1 및 D2와 콘데서 C1 및 C2에 의해 고압직류전력을 만들고, 인버터회로(40)는 제어부로부터 출력되는 주파수제어신호가 트랜스 T1 및 T2를 거쳐 트랜지스터 Q1, Q2를 번갈아 ON/OFF 상태로 만들어서, 정류회로(30)로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 인버팅한다.

인버터회로(40)에는 단상인버터회로가 사용되며, 단상인버터회로는 3상인버터회로를 사용하는 것에 비해, 파워유니트가 1/3로 줄어들게 되며, 보호회로가 간단해진다는 장점이 있다.

그리고, 구동모터제어부(70)는 사이리스터(thyristor) Q3 및 Q4의 제어에 의해 구동모터(11)를 정지상태와 시계방향 및 반시계방향으로 구동하여 세탁동작, 헹굼동작, 탈수동작 등의 각 세탁동작이 이루어 지게 한다.

상기한 바와 같은 구성에 의한 제어장치에서, 제어부는 초기에는 구동모터(11)에 전원공급부(20)로부터의 상용교류전원을 제공하고, 소정의 시간이 경과후에는 인버터유니트(50)의 출력을 구동모터(11)에 제공하도록 절환스위치(60)를 제어한다.

도 3은 탈수동작시의 구동모터(11)의 특성과 부하특성을 나타낸 그래프이다.그래프에서, 곡선 A는 전원공급부(20)로부터 공급되는 상용교류전원으로 구동모터(11)를 운전할 때의 구동모터(11)의 토크 대 회전수의 특성을 나타내며, 곡선 B는 인버터유니트(50)에 의해 구동주파수를 높여 구동모터(11)를 구동하였을때의 특성을 나타낸다. 그리고, 곡선 E는 헹굼완료 후, 탈수동작에 들어간 직후, 즉 충분한 세탁수를 포함한 세탁물을 탈수하기 위해 필요한 부하 토크특성을 나타낸 것이고, 곡선 F는 그 회전수에 있어서 탈수동작을 종료한 때의 부하 토크특성을 나타낸 것이다.

그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 초기탈수동작시에는 큰 토크가 필요하므로 전원공급부(20)로부터 공급되는 상용교류전원을 구동모터(11)에 제공하여 초기탈수동작을 수행하도록 한다. 이에 의해 구동모터(11)는 곡선 A의 특성에 따라 변하게 되고, 소정시간이 경과하면 곡선 A와 곡선 E의 교점 P에서 회전하게 된다.

교점 P에서, 구동모터(11)의 회전수 증가는 곡선 E의 부하 토크특성보다 작은 토크를 발생시키게 되므로 회전수를 더이상 증가시킬 수 없게 된다. 이때, 인버터유니트(50)의 출력이 구동모터(11)에 제공되도록 절환스위치(60)를 전환하면, 구동모터(11)의 특성은 곡선 B로 변하게 되고, 이에 의해 곡선 E의 부하 토크특성보다 큰 토크를 발생시키면서도 회전수를 증가시키는 것이 가능하게 된다. 탈수동작이 어느정도 진행되면, 부하 토크특성은 곡선 F와 같이 변하게 되므로, 구동모터(11)의 회전수는 곡선 B와 곡선 F의 교점인 점 R까지 증가시킬수 있게 된다.

이러한 방식은 상용교류전원만을 이용하여 구동모터(11)를 구동하는 방식에 비해 유리하다. 즉, 상용교류전원만을 사용하여 구동모터(11)의 회전수를 증가시키기 위해서는 풀리(pulley)비를 변화시켜야 하는데, 이 경우 구동모터(11)의 특성은, 도 4의 곡선 C와 같이 되며, 이것은 부하 토크특성 E와 비교하여 토크가 부족함을 알 수 있다. 따라서, 회전수를 증가시키기 위해서는 더욱 큰 파워를 갖는 구동모터(11)를 사용하여 곡선 D와 같은 특성을 갖도록 하는 것이 필요하게 된다.

따라서, 상용교류전원만을 사용하여 구동모터(11)의 회전수를 높게 하기 위해서는 구동모터(11)를 보다 파워가 큰 것으로 교체하여야 하나, 인버터유니트(50)를 이용함으로써 회전수의 증가는 구동주파수를 높게 하는 것만으로 끝나게 된다. 그리고, 구동모터(11)의 기동에는 상용교류전원을 이용하고 소정시간 경과후에 인버터유니트(50)의 출력을 이용하게 되므로, 구동모터(11)의 기동시를 고려할 필요가 없게 되어 인버터회로(40)는 단상으로 구현하는 것이 가능해진다.

상기한 바와 같은 세탁기 및 세탁기의 제어방법을 사용함으로써, 구동모터(11)의 회전수조정이 용이하게 되며, 제조공정상 구동모터(11), 샤프트조립체(13)를 최적 세탁조건에 맞추어 설정할 수 있게 되어, 설계의 자유도를 증대시킬 수 있게 된다. 또한, 이것에 의해 세탁기 부품의 표준화가 용이해 진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상용교류전원과 인버터유니트의 출력을 선택적으로 구동모터에 접속시킴으로써 구동모터의 회전수를 조정할 수 있으며, 제품의 원가상승이 요인이 크지 아니한 세탁기 및 세탁기의 제어방법이 제공된다.

Claims (4)

1. 세탁조를 구동하는 구동모터를 갖는 세탁기에 있어서,

   상용교류전원을 공급하는 전원공급부와,

   상기 전원공급부로부터의 출력을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터회로를 갖는 인버터유니트와,

   상기 전원공급부로부터의 출력과 상기 인버터유니트로부터의 출력을 선택적으로 상기 구동모터에 제공하는 스위칭수단과,

   상기 스위칭수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 초기구동시 상기 전원공급부의 출력을 상기 구동모터에 제공하고, 소정시간 경과후에는 상기 인버터유니트의 출력이 상기 구동모터에 제공되도록 상기 스위칭수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 세탁조를 구동하는 구동모터를 갖는 세탁기의 제어방법에 있어서,

   상용교류전원을 제공하는 단계와,

   상기 상용교류전원을 정류하는 단계와,

   상기 정류단계로부터 출력된 직류전력을 교류전력으로 인버팅하는 단계와,

   상기 상용교류전원과 상기 인버팅단계에서의 출력중 어느 하나를 상기 구동모터에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구동모터에 상기 상용교류전원과 상기 인버팅단계에서의 출력중 어느 하나를 제공하는 단계는, 초기구동시 상기 상용교류전원을 상기 구동모터에 제공하고, 소정시간 경과후에는 상기 인버터단계에서의 출력을 상기 구동모터에 제공하는것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.

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