KR100413456B1 - 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 낭비를 줄이고, 진동 및 소음을 줄일 수 있는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 내조에 투입된 세탁물의 양에 따라서 초기 기동력을 결정하여 펄세이터를 기동시키는 기동단계와, 부하량에 따라 가속 기울기를 결정하여 상기 펄세이터를 가속시키는 가속단계와, 상기 펄세이터가 소정 회전수에 도달하면 일정 시간 동안 정속운전시키는 정속단계와, 상기 펄세이터의 회전량이 소정치에 도달하면 소정 감속 기울기로 상기 펄세이터를 감속시키는 감속단계를 포함하는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법을 제공한다.

Description

건조세탁기용 펄세이터의 제어방법{Method for Controlling Pulsator in Washing Machine Having Drying Function}

본 발명은 건조세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조행정시 에너지 낭비를 줄이고, 진동 및 소음을 줄일 수 있는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법에 관한 것이다.

세탁기는 세탁물에 충격 등의 에너지를 가하여 오염물을 박리시키는 장치로서, 세탁물에 에너지를 가하는 방식에 따라 펄세이터방식 세탁기, 드럼방식 세탁기 및 애지테이터방식 세탁기로 나눌 수 있다. 즉 펄세이터 또는 애지테이터에 의하여 세탁물에 충격을 주거나, 드럼의 회전에 의하여 세탁물을 낙하시켜 세탁물에 충격을 주어 세탁물을 세탁한다. 그리고 여기에 세제의 작용이 추가되어 세탁이 이루어진다.

상술한 세탁기들은 의류 등과 같은 세탁물을 세탁하는 기능만을 가지는 것이 일반적이다. 따라서, 세탁기의 사용자는 세탁 완료후에 세탁물을 세탁기에서 꺼내어 햇볕에서 건조시켜야 한다.

근래에는 아파트에서의 생활이 널리 보급되고 또한 생활 패턴의 변화로 세탁 완료된 세탁물을 빠른 시간내에 인공적으로 건조시킬 수 있는 것이 요구되었고, 이러한 요구에 부응하여 건조기가 개발되었다. 건조기가 개발됨으로써 세탁기에서 세탁 완료된 세탁물을 간단히 그리고 빠른 시간내에 건조시키는 것이 가능해졌다.

그러나, 통상 건조기는 세탁기와 거의 같은 크기이므로 세탁기와 건조기를 각각 설치하려면 많은 공간을 차지하게 되며, 세탁기에서 세탁 완료된 세탁물을 세탁기에서 꺼내어 다시 건조기에 넣어야 하므로 사용시 불편하다는 단점이 있었다.

따라서, 건조기능을 갖는 세탁기의 개발이 요구되었다. 이에 따라, 드럼방식 세탁기에서는 세탁 완료 후에 세탁된 세탁물들을 이동시키지 않고 드럼에서 바로 건조시킬 수 있는 건조기능를 가지는 세탁기가 제안되었다. 그러나, 일반적으로 세탁 능력이 드럼방식보다 양호한 펄세이터방식이나 애지테이터방식의 세탁기에서는 건조기능을 갖지 못하였다. 따라서, 세탁능력이 양호하면서도 동시에 세탁물의 건조가 가능한 펄세이터방식의 세탁기의 개발이 요구되었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 펄세이터방식 건조세탁기 및 에너지 낭비를 줄이고, 진동 및 소음을 줄일 수 있는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법이 적용 가능한 건조세탁기의 일예를 도시한 단면도

도 2는 일반적인 세탁행정시의 펄세이터의 제어방법의 원리를 도시한 그래프

도 3은 본 발명에 따른 건조행정시 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법의 바람직한 실시예를 도시한 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 : 외조 5 : 내조

7 : 펄세이터 9 : 구동수단

10 : 급수밸브 11 : 배수덕트

13 : 배수밸브 15 : 히터

20 : 순환덕트 22 : 송풍팬

30 : 제1외기덕트 32 : 제1외기팬

40 : 배기덕트 50 : 제2외기덕트

52 : 제2외기팬 60 : 연결덕트

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내조에 투입된 세탁물의 양에 따라서 초기 기동력을 결정하여 펄세이터를 기동시키는 기동단계와; 소정 시간 간격으로 전의 회전속도와 현재의 회전속도를 비교하여 부하량을 검출하고 이에 따라 그때 그때 가속기울기를 결정하여 상기 펄세이터를 결정된 가속기울기로 가속시키는 가속단계와; 상기 펄세이터가 소정 회전수에 도달하면 일정 시간 동안 원하는 회전속도를 유지하도록 펄세이터를 정속운전시키는 정속단계와; 상기 펄세이터의 회전량이 소정치에 도달하면 소정 감속 기울기로 상기 펄세이터를 감속시키는 감속단계를 포함하는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법을 제공한다.

상기 가속단계 및/또는 정속단계에서는 소정 시간 간격으로 전의 회전속도와 현재의 회전속도를 비교하여 원하는 속도 기울기를 가지도록 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 감속단계에서 상기 펄세이터의 회전속도가 소정치 이하이면 구동수단에 인가되는 전원을 차단하게 된다.

상술한 본 발명에 따르면, 건조 행정시에 펄세이터를 최적으로 제어할 수 있으므로 에너지 낭비를 줄이는 것이 가능하고, 또한 진동 및 소음을 줄이는 것이 가능해 진다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법을 설명한다.

본 발명에 따른 펄세이터의 제어방법을 설명하기 전에, 본 발명이 적용되는 것이 가능한 건조세탁기의 일예를 설명한다. 상기 건조세탁기는 본 출원인에 의하여 이미 출원된 것이다.

도 1을 참조하여 건조세탁기를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁물을 세탁하는 세탁 기능을 위한 구성부품들을 설명한다.

세탁기 케이스(1)의 내부에는 세탁수를 저장하는 외조(3)가 설치되며, 상기 외조(3)의 내부에는 다수의 통공(5a)이 형성된 내조(5)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 내조(5)의 내부에는 펄세이터(7)가 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 내조(5) 및 펄세이터(7)는 외조(3)의 저면에 설치된 구동수단(9)에 의하여 회전하게 된다.

한편, 케이스(1)의 상부에는 세탁 및 헹굼을 위한 물을 공급하는 급수밸브(10)가 설치되며, 상기 급수밸브(10)에는 내조(5)로 물을 공급하는 급수덕트(미도시)가 연결된다. 그리고, 외조(3)의 저면에는 세탁 완료 후의 더러워진 세탁수를 세탁기의 외부로 배출시키기 위한 배수덕트(11)가 연결되며, 상기 배수덕트(11)의 소정위치에는 배수밸브(13)가 설치된다. 미설명된 도면부호 1a는 세탁기 커버를 나타낸다.

다음으로, 세탁물의 건조를 위한 구성부품들을 설명한다.

내조(5)에는 세탁물을 건조시키기 위한 가열된 공기를 공급하는 송풍덕트가 연결된다. 본 실시예에서는 송풍덕트의 하나의 예로서 가열된 공기가 세탁물과 열교환한 후에 그대로 외부로 배출되지 않고 다시 내조(5)로 순환하도록 하는 구조의 송풍덕트(이하 순환덕트)를 설명하지만, 후술하는 본 발명은 이에 한정되지 않고 적용 가능하다.

상세히 설명하면, 외조(3)의 상부와 하부의 사이에는 내조(5)에 세탁물을 건조시키기 위한 가열된 공기를 공급하는 순환덕트(20)가 설치된다. 물론, 상기 순환덕트(20)의 소정 위치에는 공기를 가열하기 위한 히터(15)와, 공기를 강제로 순환시키기 위한 송풍팬(22)이 설치된다. 한편, 내조(5)의 상부에는 공기의 누출을 방지하며 개폐 가능한 내부 커버(3a)가 긴밀히 설치되고, 순환덕트(40)의 선단은 상기 내부 커버(3a)에 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 순환덕트(20)의 소정 위치에는 외기를 공급하는 제1외기덕트(30)가 연결되며, 상기 제1외기덕트(30)의 입구에는 외기를 흡입하는 흡입력을 발생시키는 제1외기팬(32)이 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 내조(5)에 있는 의류를 건조시키고 다시 순환덕트(20)로 배출되는 공기는 고온 다습하게 되며, 이러한 고온 다습한 공기를 그 상태로 순환시키게 되면 건조효율이 저하되므로 공기가 함유하고있는 습기를 제거하는 것이 바람직하기 때문이다. 즉, 순환덕트(20)에 외기를 공급하면, 상대적으로 저온인 외기와 고온 다습한 순환 공기가 열교환되어 습기가 제거된다.

한편, 건조를 원할히 하기 위해서는 내조(5)의 상부에 형성되는 과습한 증기를 어느 정도 외부로 배출하는 것이 바람직하다. 따라서, 이를 위하여 외조(3)의 상부에는 배기덕트(40)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배기덕트(40)는 세탁과정시에는 세탁수가 넘치는 경우가 발생할 때 이를 외부로 배출하는 역할도 겸하게 된다. 또한, 과습한 공기가 배기덕트(40)를 통하여 그대로 외부로 배출되면 좋지 않으므로 과습한 공기의 온도 및 습도를 어느 정도 떨어뜨려 외부로 배출하는 것이 좋다. 따라서, 배기덕트(40)의 소정 위치에는 외기를 유입하기 위한 제2외기덕트(50)가 연결되며, 상기 제2외기덕트(50)의 입구에는 제2외기팬(52)이 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 순환덕트(30)의 하단부와 배수덕트(11)의 사이에는 연결덕트(60)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 연결덕트(60)는 순환덕트(20)에서 응축된 물이 배수덕트(11)로 흐르는 통로가 된다.

상술한 바와 같은 건조세탁기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁 행정을 설명하면 다음과 같다. 세탁 행정은 종래의 세탁기의 동작과 실질적으로 동일하다. 즉, 세탁, 헹굼 및 탈수가 순차적으로 행해져 세탁물을 세탁하게 된다.

세탁과 탈수가 완료되면 건조 행정이 시작된다. 건조 행정이 히터(15) 및 송풍팬(22)이 동작한다. 따라서, 순환덕트(20)를 통하여 공기가 유동되며, 유동하는공기는 히터(15)에 의하여 가열되어 내조(5)에 공급된다. 내조(5)에 공급된 가열공기는 세탁물과 열교환하여 세탁물을 건조시키게 된다.

세탁물과 열교환하여 공기는 상대적으로 온도는 낮아지고 습도는 커지게 된다. 다습해진 공기의 일부는 순환덕트(20)를 통하여 순환하고, 일부는 배기덕트(40)를 통하여 외부로 배출된다. 순환덕트(20)로 유입된 공기는 상부로 이동하면서 제1외기덕트(30)에서 공급된 외기와 열교환하여 습기가 제거된다. 순환덕트(20)에서 제습된 물 즉 응축수는 순환덕트(20)의 하부에서 연결덕트(6) 및 배수덕트(11)를 경유하여 세탁기의 외부로 배출되게 된다.

한편, 세탁행정 및 건조행정시에 펄세이터는 정역회전을 반복하여 세탁물을 교반하게 된다. 도 2를 참조하여, 먼저, 세탁시의 펄세이터 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

펄세이터가 기동후에 소정 기울기로 가속되어 소정 회전속도에 이르게 되며, (W1), 이 상태에서 소정 시간 동안 정속 회전하게 된다(W2). 그 다음에는 펄세이터의 회전 방향을 바꾸기 위하여 소정 기울기로 감속하게 된다(W3). 이때, 역상 제동 제어를 하게된다. 펄세이터가 정지하면 소정 시간 경과후에 상기 펄세이터는 반대방향으로 회전하게 된다.

한편, 건조행정시에도 펄세이터는 정역회전하여 세탁물을 교반하여 주는 것이 바람직하다. 상술한 세탁행정시의 펄세이터 제어방법을 건조행정시에도 그대로 사용할 수도 있으나 건조행정시에 다른 제어방법을 채용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 세탁행정시에는 내조에 물이 채워진 상태로 펄세이터가 회전하지만 건조행정시에는 물이 없는 상태로 펄세이터가 회전하므로 서로 운전 조건이 다르기 때문이다. 이러한 차이를 감안하여 적절한 제어를 하는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 건조행정시의 펄세이터의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법은 크게 정방향 회전과 역방향 회전으로 나누어지며, 정방향 회전 및 역방향 회전은 기동단계(D1), 가속단계(D2), 정속단계(D3) 및 감속단계(D4)로 이루어진다. 후술하는 제어방식에서 펄세이터는 결국 상기 펄세이터에 연결된 구동수단(모터)를 제어함으로써 제어되므로 실질적으로는 구동수단을 제어하게 되지만, 편의상 펄세이터를 제어하는 것이라고 이하에서는 표현한다.

기동단계(D1)는 내조에 투입된 세탁물의 양에 의거하여 초기 기동력을 결정하여 펄세이터를 기동시키는 단계이다. 즉, 듀티비(PWM Duty Ratio) 및 진상각(Lead Angle)을 설정된 값에 따라서 인가하여 초기 기동 하게 된다.

가속단계(D2)에서는 부하량에 따라 가속 기울기를 결정하여 상기 펄세이터를 가속시키는 단계이며, 정속단계(D3)는 상기 펄세이터가 소정 회전수에 도달하면 일정 시간 동안 정속운전시키는 단계이다.

그리고, 가속단계(D2) 및 정속단계(D3)에서는 비례미분제어(PD), 비례적분제어(PI) 또는 비례미분적분제어(PID) 등을 통하여 펄세이터에 걸리는 부하량에 따라 가속 기울기를 가변 제어하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 건조행정시에는 내조에는 물이 없는 상태로 세탁물 만이 존재하는 상태이며, 이러한 상태에서 펄세이터를길게 구동시키면 변동 부하량이 커서 일정한 등가속이나 정속시에 원하는 회전속도(rpm) 제어가 안되거나 매우 불안정되게 될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 일정 시간 간격(sampling time)마다 앞의 회전속도(rpm)와 현재의 회전속도를 측정하여 인가하는 듀티비와 진상각을 PI, PD 또는 PID 제어를 수행하여 원하는 회전속도까지 제어를 수행하게 된다.

한편, 감속단계(D4)는 펄세이터의 회전량이 소정치에 도달하면 소정 감속 기울기로 상기 펄세이터를 감속시키는 단계이다. 실질적으로 구동수단(모터)의 회전 시작과 동시에 상기 모터에 장착된 홀센서(hall sensor)에 의해 모터의 회전량(회전속도)를 감지하여 원하는 회전량에 도달하면 감속단계를 시작하게 된다.

한편, 상술한 세탁행정시에서는 펄세이터의 회전방향을 반전시킬때 회전 반대방향으로 어느 정도 힘을 인가한 후에 반대 방향으로 가속을 수행한다. 그러나, 본 실시예에서는 감속단계(D4)에서 펄세이터의 회전속도가 소정치(R) 예를 들어 20rpm이하이면 구동수단에 인가되는 전원을 차단하여 소정 오프타임(off-time)(T)을 수행한 후에 바로 반대방향으로 회전하게 된다.따라서, 본 실시예에 의하면 관성력이 큰 세탁조의 좌우반전시에 요구되는 역상제동 과정이 필요없으므로 에너지를 절감할 수 있고 세탁조의 좌우반전에 비해 펄세이터만을 좌우반전시키므로 진동 및 소음에서 유리하다. 물론, 판단기준이 되는 펄세이터의 회전속도(R) 및 오프타임(T) 등은 다른 인자들을 감안하여 적절히 결정할 수 있다.

펄세이터가 반대방향으로 회전하는 반전과정에서의 제어방법은 상술한 정방향 회전시의 제어방법과 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상술한 실시예에서는 송풍덕트의 일예로서 순환덕트(20)의 구조를 갖는 건조세탁기를 도시 및 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에따른 원리는 송풍덕트가 순환덕트(20)가 아니고 외부의 공기를 단순히 내조(5)에 공급하는 기능을 가지는 덕트에 적용하는 것도 물론 가능하다.

상술한 본 발명에 따른 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 따르면, 정속운전 및 가속운전시에 구동수단(모터)의 변동부하량에 따라 구동수단을 제어하므로 보다 안정된 회전속도 제어가 가능하다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 펄세이터의 회전방향 전환시에 감속후 바로 오프타임을 수행후 바로 반대방향으로 회전을 하므로 전기 및 반전시 쓸데없는 힘을 가하지 않으므로 진동 및 소음에 유리하다.

Claims (4)

1. 내조에 투입된 세탁물의 양에 따라서 초기 기동력을 결정하여 펄세이터를 기동시키는 기동단계와;

   소정 시간 간격으로 전의 회전속도와 현재의 회전속도를 비교하여 부하량을 검출하고, 이에 따라 그때 그때 가속기울기를 결정하여 상기 펄세이터를 결정된 가속기울기로 가속시키는 가속단계와;

   상기 펄세이터가 소정 회전수에 도달하면 일정 시간 동안 원하는 회전속도를 유지하도록 펄세이터를 정속운전시키는 정속단계와;

   상기 펄세이터의 회전량이 소정치에 도달하면 소정 감속 기울기로 상기 펄세이터를 감속시키는 감속단계를 포함하는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 정속단계에서는 소정 시간 간격으로 전의 회전속도와 현재의 회전속도를 비교하여 원하는 회전속도를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 감속단계에서 상기 펄세이터의 회전속도가 소정치 이하이면 구동수단에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 건조세탁기용 펄세이터의 제어방법.