KR100725743B1 - 세탁기 및 그 결빙방지방법 - Google Patents

세탁기 및 그 결빙방지방법 Download PDF

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강광석
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김주대
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Abstract

본 발명은 세탁기 및 그 결빙방지방법에 관한 것으로, 세탁기의 온도가 결빙온도에 도달하면 동작되는 제1스위치와, 상기 제1스위치가 동작되면 결빙방지모드가 수행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

세탁기 및 그 결빙방지방법{A washing machine and method to prevent icing thereof}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실예에 따른 세탁기에 설치된 바이메탈 스위치 및 전원공급선로를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 결빙방지방법을 도시한 흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
11:수조 12:세탁조
22:급수밸브 19c:배수펌프
30:온도센서 32:입력부
31:제어부 34:전원 스위치 감지부
35:전원부 36:릴레이
37:바이메탈 스위치 39:전원 스위치
본 발명은 세탁기 및 그 결빙방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁기의 운전 정지 상태에서 세탁기의 온도가 저온이 되면 자동으로 세탁기에 전원이 공급되도록 하여 결빙방지모드를 수행하는 세탁기 및 그 결빙방지방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 물과 세탁포의 마찰에 의해 세탁포의 이물질을 제거하는 장치로, 세탁기에는 수조로 물을 공급하기 위한 급수부와, 수조에 있는 물을 세탁기의 외부로 배출시키기 위한 배수부가 마련된다. 이 때 급수부는 급수밸브 및 만곡된 급수관 등으로 이루어지고, 배수부는 배수펌프 및 배수관 등으로 구성된다.
이러한 세탁기는 세탁 및 헹굼을 위해 급수밸브를 열어 물이 수조에 공급되도록 하고, 세탁 및 헹굼 후에는 배수펌프를 구동하여 수조 내부의 물이 배수되도록 하는데, 하절기에는 세탁기의 동결문제가 발생하지 않지만 동절기에는 세탁 종료 후 만곡된 급수관에 남아 있던 물이나 배수시 완전히 배수되지 못하고 배수관에 남아 있던 물이 결빙되어 사용자가 세탁을 원할 때 세탁기를 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 세탁 전에 세탁기를 해빙하는 방법이 도입되었는데 그 일례가 대한민국 공개특허공보 특1998-30125호의 '건조 세탁기의 해빙방법'이다. 특1998-30125호는 건조세탁기에 해빙모드를 추가시킨 상태에서 동절기에 해빙모드가 설정되어 있는가를 판단하여 해빙모드가 설정되어 있지 않으면 다음 행정을 수행하고, 해빙모드가 설정되어 있으면 해빙을 위한 동작을 수행한다. 이 때 해빙을 위해서는 실외온도를 감지하고 감지된 실외온도가 기설정된 소정의 결빙온도 이하인가를 판단하여 감지된 실외온도가 결빙온도 이하가 아니면 세탁을 진행하고 감지된 실외온도가 결빙온도 이하이면 히터와 송풍팬을 소정시간동안 구동시켜 히터열을 세탁조 내부로 송풍하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 세탁기는 세탁기의 해빙을 위해 세탁시간 외에 별도의 해빙시간을 가질 수 밖에 없고 이에 따라 세탁종료시까지 소요되는 시간이 길어져 사용자의 불만이 커지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세탁기의 결빙을 사전에 방지할 수 있는 세탁기 및 그 결빙방지방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 세탁기의 운전 정지 중에 세탁기가 결빙되는 것을 방지하는 세탁기 및 그 결빙방지방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 세탁기의 온도가 결빙온도에 도달하면 동작되는 제1스위치와, 상기 제1스위치가 동작되면 결빙방지모드가 수행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 제1스위치는 바이메탈 스위치를 포함한다.
또한 상기 결빙방지모드에서는 일정한 주기마다 급수밸브를 열어 수조로 물 을 공급하거나, 배수펌프를 구동하여 수조에 있던 물을 배수한다.
또한 상기 세탁기는 상기 세탁기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 주기 또는 한 주기에서의 상기 급수밸브의 개방시간 또는 상기 배수펌프의 구동시간은 상기 세탁기의 온도에 상응하여 다르게 설정된다.
또한 상기 제1스위치는 상기 세탁기에 전원을 공급하는 2개의 주선로 중에서 하나의 주선로에 설치된 제2스위치와 병렬로 연결되고, 상기 2개의 주선로 중에서 다른 주선로와 전원 스위치의 노멀 클로즈 단자 사이에는 전원 스위치가 조작되었는지 여부를 감지하는 전원 스위치 감지부가 연결되며, 상기 제어부는 전원이 공급되었는지 여부 및 상기 전원 스위치 감지부의 출력을 이용하여 상기 제1스위치의 동작여부를 판단한다.
또한 세탁기에 전원을 공급하는 선로에 설치되며 상기 세탁기의 온도에 따라 개폐되는 스위치와, 상기 세탁기가 운전되지 않는 상태에서 상기 스위치가 닫히면 결빙방지모드가 수행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 스위치는 상기 세탁기 내부에 있던 물이 결빙되는 결빙온도 이하의 온도에서 닫히고, 상기 결빙온도 보다 큰 온도에서 열린다.
또한 세탁기의 온도가 결빙온도에 도달하면 동작되는 스위치의 동작여부를 판단하고, 상기 스위치가 동작되었으면 결빙방지모드를 수행한다.
또한 상기 결빙방지방법은 상기 세탁기가 운전되지 않고 상기 세탁기에 대기전력이 공급되지 않다가 상기 스위치가 동작되면 상기 결빙방지모드를 수행한다.
또한 상기 결빙 방지 방법은 상기 스위치가 동작되면 상기 세탁기의 온도를 측정하여 상기 세탁기의 온도가 상기 세탁기 내부에 있던 물이 결빙되는 결빙온도 이하인지를 판단하는 과정을 더 포함하고, 상기 세탁기의 온도가 상기 결빙온도 이하일 때만 상기 결빙방지모드를 수행한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기는 본체(10)의 내부에 설치되는 수조(11)와, 수조(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 세탁조(12)를 포함한다.
수조(11)는 입구(11b)가 형성된 전면부(11a)가 후면부(11c)보다 높은 위치가 되도록 전체적으로 세탁기의 설치면에 대하여 소정각도(α) 경사를 이루도록 설치되고, 수조(11)의 내부에 설치되는 세탁조(12)는 수조(11)와 동일한 형태로 입구(12b)가 형성된 전면부(12a)가 그 후면부(12c)보다 높은 위치가 되도록 경사지게 설치된다.
세탁조(12)의 둘레에는 다수의 통공(12d)이 형성되고, 세탁조(12)의 내면에는 세탁조(12)가 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어지도록 하는 복수의 리프터(14)가 설치된다.
수조(11)의 후면부(11c) 외측에는 세탁, 헹굼 및 탈수동작을 수행하도록 세탁조(12)과 연결된 회전축(13)을 회전시키는 구동장치로 모터(15)가 설치되고, 상기 수조(11)의 하측 내부에는 수조(11) 내부로 공급된 세탁수를 가열하는 세탁히터(16)가 설치된다.
본체(10) 전면부에는 세탁조(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 세탁조(12)의 입구(12b) 및 수조(11)의 입구(11b)와 대응하는 위치에 개방된 입구(17b)가 형성되고, 입구(17b)에는 입구(17b)를 개폐하는 도어(17)가 설치된다.
수조(11)의 상부에는 세제를 공급하기 위한 세제공급장치(18)와, 세탁수를 공급하기 위한 급수장치(20)가 설치되며, 수조(11)의 하부에는 수조(11) 내부의 물을 배수시키기 위한 것으로 배수관(19a), 배수밸브(19b) 및 배수펌프(19c)를 포함하는 배수장치(19)가 설치된다.
급수장치(20)는 수조(11) 쪽으로 물을 공급하는 급수관(21) 및 이 급수관(21)의 유로를 개폐하여 급수를 제어하도록 급수관(21)에 설치되는 급수밸브(22)를 구비한다. 이때 급수관(21)은 외부로부터 공급되는 물이 세제공급장치(18) 쪽으로 공급될 수 있도록 세제공급장치(18)와 연결된다. 그리고 세제공급장치(18)와 수조(11)사이에는 세제공급장치(18)를 거친 물이 수조(11)로 공급될 수 있도록 별도의 연결관(23)이 설치되고, 연결관(23)의 출구에는 급수노즐(24)이 설치된다.
본체(10)의 상부 내측에는 세탁기의 온도(즉, 세탁기가 설치된 장소의 온도)를 측정하는 온도센서(30)가 설치된다. 본 실시예에서는 편의상 온도센서(30)를 도1의 특정위치에 도시하였으나 온도센서(30)의 위치는 도1에 도시된 위치에 한정되지 않는다.
도2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기는 도1에 도시한 구성요소 외에 세탁기에 전원을 공급하는 복수의 선로(41-44)와, 정류기(미도시) 등으로 이루어진 전원부(35)와, 사용자가 제어명령을 입력할 수 있도록 마련된 입 력부(32)와, 세탁기의 동작상태를 표시하는 표시부(33)와, 세탁기의 동작을 제어하는 제어부(31)를 더 포함한다.
복수의 선로(41-44)는 2개의 주선로(41,42)와 2개의 보조선로(43,44)로 구성되며, 2개의 주선로(41,42) 중 하나의 주선로(42)에는 제어부(31)에 의해 구동되는 릴레이(36)가 설치되고, 2개의 보조선로(43,44)에는 바이메탈 스위치(37)와 전원 스위치(39)가 각각 설치된다. 또한, 2개의 주선로(41,42) 중에서 다른 하나의 주선로(41)와 후술할 전원 스위치(39)의 노멀 클로즈 단자(NC) 사이에는 전원 스위치(39)의 조작여부를 감지하는 전원 스위치 감지부(34)가 설치된다.
바이메탈 스위치(37)는 팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속편을 맞붙인 스위치로 팽창이 적은 금속편은 니켈과 철의 합금을, 팽창이 큰 금속편은 구리와 아연의 합금을 주로 사용한다. 이러한 바이메탈 스위치(37)는 저온에서는 곧은 형태를 유지하여 바이메탈 스위치(37)의 양 접점이 연결되므로(즉, 닫혀) 바이메탈을 통해 전류가 흐르지만 고온에서는 니켈과 철의 합금쪽으로 두 금속편이 휘어 바이메탈이 양 접점을 연결하지 못하므로(즉, 열려) 바이메탈 스위치(37)가 전류를 차단한다.
이 때, 저온은 세탁기 내부에 있던 물이 결빙되는 결빙온도 이하의 온도이고, 고온은 결빙온도 보다 큰 온도이므로 본 실시예에서 사용되는 바이메탈 스위치(37)는 결빙온도 이하에서 닫히고, 결빙온도 보다 큰 온도에서 열리도록 설계된다. 위에서 결빙온도는 세탁기 내부의 급수관(21) 또는 배수관(19a) 등에 남아 있던 물이 결빙되는 온도이다.
전원 스위치(39)는 노멀 오픈 단자(NO), 노멀 클로즈 단자(NC) 및 공통 단자(COM)로 구성되며, 평소에는 공통단자(COM)와 노멀 클로즈 단자(NC)가 연결되어 있다가 전원 스위치(39)가 조작되면 공통단자(COM)와 노멀 오픈 단자(NO)가 연결되어 전류가 흐르고 다시 공통단자(COM)와 노멀 클로즈 단자(NC)가 연결된다.
전원 스위치 감지부(34)는 플러그(38)의 한 단자-전원 스위치 감지부(34)-전원 스위치(39)의 노멀 클로즈 단자(NC)-전원 스위치(39)의 공통 단자(COM)-플러그(38)의 다른 단자로 이어지는 루프가 형성되면 펄스파를 출력하고 전술한 루프가 형성되지 않으면 펄스파를 출력하지 않는다. 이 때 루프의 형성여부는 공통 단자(COM)와 연결되는 단자가 노멀 클로즈 단자(NC)인지, 노멀 오픈 단자(NO)인지에 따라 달라지므로 결국 전원 스위치 감지부(34)의 출력을 보면 전원 스위치(39)가 조작되었는지를 알 수 있다.
제어부(31)는 전원이 공급되었는지 여부 및 전원 스위치 감지부(34)의 출력을 이용하여 전원 스위치(39)의 조작여부 또는 바이메탈 스위치(37)의 개폐여부를 판단한다.
세탁기의 운전 정지 상태에서 사용자가 전원 스위치(39)를 조작하면(또는 누르면) 전원 스위치(39)의 공통 단자(COM)와 노멀 오픈 단자(NO)가 연결되어 플러그(38)에서 전원부(35)로 전류가 흐를 수 있으므로 전원부(35)를 거쳐 제어부(31)에 전원이 공급된다. 이 상태에서는 전술한 루프가 형성되지 않아 전원 스위치 감지부(34)는 펄스파를 출력하지 않는다. 제어부(31)는 세탁기가 동작되지 않다가 전원이 공급되었고, 전원 스위치 감지부(34)에서 펄스파가 출력되지 않는 것이 확인 되면 사용자에 의해 전원 스위치(39)가 조작된 것으로 판단하고 릴레이(36)를 온시켜 플러그(38)에서 주선로를 거쳐 전원부(35)로 전류가 흐르도록 한다.
사용자의 전원 스위치(39) 조작이 종료되면(또는 사용자가 전원 스위치(39)를 눌렀다가 놓으면) 전원 스위치(39)의 공통 단자(COM)와 노멀 클로즈 단자(NC)가 다시 연결되어 전술한 루프가 형성되므로 전원 스위치 감지부(34)에서 펄스파를 출력하고, 제어부(31)는 전원 스위치 감지부(34)가 펄스파를 출력하는 것을 확인하여 사용자가 전원 스위치(39)의 조작을 종료했는지 알 수 있다. 이 상태에서 사용자가 입력부(32)를 조작하여 세탁명령 등을 입력하면 제어부(31)는 사용자가 입력한 제어명령에 따라 세탁행정 또는 기타 행정을 수행한다.
세탁기에 전원이 공급되고 있는 중에 사용자가 세탁기를 끄기 위해 다시 전원 스위치(39)를 조작하면 전원 스위치(39)의 공통 단자(COM)와 노멀 오픈 단자(NO)가 연결되어 전술한 루프가 파괴되므로 전원 스위치 감지부(34)는 펄스파를 출력하지 않고, 제어부(31)는 전원이 공급되면서 전원 스위치 감지부(34)에서 출력되던 펄스파가 발생되지 않는 것을 확인하면 전원 스위치(39)가 조작된 것으로 판단하고 릴레이(36)를 오프시켜 세탁기에 공급되는 전원을 차단한다.
한편, 세탁기의 운전 정지 상태에서 세탁기의 온도가 결빙온도가 되면 바이메탈 스위치(37)는 구부러져 있다가 곧은 모양이 되어 닫히므로 플러그(38)에서 전원부(35)로 전원이 공급된다. 이 때 전술한 루프도 형성되므로 전원 스위치 감지부(34)는 펄스파를 출력한다. 제어부(31)는 세탁기가 동작되지 않다가 전원이 공급되고, 전원 스위치 감지부(34)에서 펄스파가 출력되는 것이 확인되면 세탁기가 설 치된 장소의 온도가 낮아져 바이메탈 스위치(37)가 닫힌 것으로 판단한다.
도3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 결빙방지방법을 설명한다. 사용자가 설정한 세탁행정 등이 종료되면 제어부(31)는 릴레이(36)를 오프시켜 세탁기의 전원을 차단하며, 이후에는 대기전력도 공급되지 않는다(50). 따라서, 세탁기는 운전되지 않으면서 대기전력 제로 상태가 된다.
이러한 대기전력 제로 상태에서 세탁기의 온도가 결빙온도 보다 크면(주로 하절기) 바이메탈 스위치(37)는 열려 있으며, 세탁기의 온도가 결빙온도 이하이면(주로 동절기) 바이메탈 스위치(37)가 닫혀 전원부(35) 및 제어부(31)에 전원이 공급된다(52). 또한, 대기전력 제로 상태에서 사용자가 전원 스위치(39)를 조작하면 전원부(35) 및 제어부(31)에 전원이 공급된다.
제어부(31)는 전원이 공급되면 세탁기에 전원이 공급되는지 여부 및 전원 스위치 감지부(34)의 출력을 이용하여 바이메탈 스위치(37)가 닫혀 전원이 공급되었는지 판단한다(54). 만약 바이메탈 스위치(37)가 닫혀 전원이 공급된 것으로 판단되면 온도센서(30)에서 세탁기의 온도를 측정하고(56) 다른 원인에 의해 전원이 공급된 것으로 판단되면(예를 들어 전원 스위치(39)의 조작 등에 의해 전원이 공급된 것으로 판단되면) 사이클을 종료한다.
다음으로 측정된 세탁기의 온도가 결빙온도 이하인지 판단하는데(58) 이 과정은 세탁기의 온도가 결빙온도 이하로 떨어지지 않았음에도 불구하고 바이메탈 스위치(37)의 고장으로 인해 바이메탈 스위치(37)가 닫혔는지를 판단하기 위한 과정이다.
만약 세탁기 온도가 결빙온도 이하가 아니라면 세탁기의 온도가 결빙온도 이하로 떨어져서 바이메탈 스위치(37)가 닫힌 것이 아니라 고장에 의해 바이메탈 스위치(37)가 닫힌 것으로 판단하여 사이클을 종료한다. 반대로 세탁기의 온도가 결빙온도 이하라면 제어부(31)는 바이메탈 스위치(37)가 정상적으로 작동된 것으로 보고 결빙방지모드를 수행한다(60).
결빙방지모드는 급수관(21), 배수관(19a) 등에 남아있는 물이 동결되는 것을 막기 위한 모드로, 일정한 주기마다 급수밸브(22)를 열어 수조(11)로 물을 공급하거나 배수밸브(19b)를 열고 배수펌프(19c)를 구동하여 수조(11)에 있던 물을 배수한다.
이 때 주기 및 한 주기에서의 급수밸브(22) 개방시간 및 배수펌프(19c) 구동시간은 각 온도에서 급수관(21) 또는 배수관(19a)에 남이 있던 물이 결빙되지 않게 설정되어야 하며, 온도에 상응하여 다르게 설정함이 바람직하다. 따라서, 세탁기 제조사는 다양한 온도에서 실험을 하여 각 온도에 적합한 주기, 급수밸브(22) 개방시간 및 배수펌프(19c) 구동시간을 구하고, 이 데이터를 세탁기의 메모리(미도시)에 저장해 둔다.
제어부(31)는 전술한 데이터를 이용하여 온도센서(30)에서 감지된 온도에 상응하는 주기, 급수밸브(22) 개방시간 및 배수펌프(19c) 구동시간을 확인하고, 확인된 데이터에 따라 급수 또는 배수를 하여 결빙을 방지한다.
본 실시예에서는 바이메탈 스위치(37)가 닫혔더라도 결빙방지모드 수행여부 판단의 신뢰성을 높이기 위해 온도센서(30)에서 온도를 측정하여 세탁기 온도가 결 빙온도 이하인지를 판단하였으나, 바이메탈 스위치(37)가 닫히면 이 스텝들을 수행하지 않고 곧바로 결빙방지모드를 수행할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 편의상 본 발명에 따른 세탁기로 드럼 세탁기를 예시하였으나, 본 발명은 다른 방식의 세탁기, 즉, 펄세이터 세탁기 또는 워블링 세탁기 등에도 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 결빙방지동작으로 주기적인 급수 및 배수만을 예시하였으나 결빙방지방법은 다른 방법(예를 들어 주기적으로 히터와 팬을 구동하여 세탁기의 온도를 높임)을 사용할 수도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 세탁기에 남아 있던 물이 결빙되기 전에 결빙방지동작을 취하여 결빙된 세탁기를 해빙하기 위해 전력과 시간을 낭비할 필요가 없다.
또한, 본 발명은 세탁기의 운전 정지 상태에서 대기전력 제로 상태에 있다가 세탁기의 온도가 저온이 되면 전원을 공급하고 결빙방지동작을 취하여 소비전력을 최소화하면서도 세탁기가 결빙되는 것을 막을 수 있다.

Claims (10)

  1. 세탁기의 온도가 결빙온도에 도달하면 동작되는 제1스위치와,
    상기 제1스위치가 동작되면 결빙방지모드가 수행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 세탁기
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위치는 바이메탈 스위치를 포함하는 세탁기
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결빙방지모드에서는 일정한 주기마다 급수밸브를 열어 수조로 물을 공급하거나, 배수펌프를 구동하여 수조에 있던 물을 배수하는 세탁기
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세탁기는 상기 세탁기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 주기 또는 한 주기에서의 상기 급수밸브의 개방시간 또는 상기 배수펌프의 구동시간은 상기 세탁기의 온도에 상응하여 다르게 설정되는 세탁기
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위치는 상기 세탁기에 전원을 공급하는 2개의 주선로 중에서 하나 의 주선로에 설치된 제2스위치와 병렬로 연결되고, 상기 2개의 주선로 중에서 다른 주선로와 전원 스위치의 노멀 클로즈 단자 사이에는 전원 스위치가 조작되었는지 여부를 감지하는 전원 스위치 감지부가 연결되며, 상기 제어부는 전원이 공급되었는지 여부 및 상기 전원 스위치 감지부의 출력을 이용하여 상기 제1스위치의 동작여부를 판단하는 세탁기
  6. 세탁기에 전원을 공급하는 선로에 설치되며 상기 세탁기의 온도에 따라 개폐되는 스위치와,
    상기 세탁기가 운전되지 않는 상태에서 상기 스위치가 닫히면 결빙방지모드가 수행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 세탁기
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 세탁기 내부에 있던 물이 결빙되는 결빙온도 이하의 온도에서 닫히고, 상기 결빙온도 보다 큰 온도에서 열리는 세탁기
  8. 세탁기의 온도가 결빙온도에 도달하면 동작되는 스위치의 동작여부를 판단하고,
    상기 스위치가 동작되었으면 결빙방지모드를 수행하는 세탁기의 결빙방지방법
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결빙방지방법은 상기 세탁기가 운전되지 않고 상기 세탁기에 대기전력이 공급되지 않다가 상기 스위치가 동작되면 상기 결빙방지모드를 수행하는 세탁기의 결빙방지방법
  10. 제8항에 있어서,
    상기 결빙 방지 방법은 상기 스위치가 동작되면 상기 세탁기의 온도를 측정하여 상기 세탁기의 온도가 상기 세탁기 내부에 있던 물이 결빙되는 결빙온도 이하인지를 판단하는 과정을 더 포함하고, 상기 세탁기의 온도가 상기 결빙온도 이하일 때만 상기 결빙방지모드를 수행하는 세탁기의 결빙방지방법
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