KR101052787B1 - 세탁기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

세탁기 및 그 제어 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 세탁기 및 그 제어 방법은 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도에 따라 회전조의 회전 속도(또는 모터의 RPM)를 적절히 제어함으로써 진동이 감소하도록 유도하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 세탁기는 회전조와 모터, 진동 검출부, 제어부를 포함한다. 모터는 회전조에 기계적으로 연결되며, 구동 전력을 공급받아 회전함으로써 회전조를 회전시킨다. 진동 검출부는 모터가 회전할 때 모터에 공급되는 구동 전력의 변화량을 통해 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출한다. 제어부는 진동 검출부에 의해 검출되는 회전조의 진동 정도에 따라 모터의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 회전조의 진동 감소를 유도한다.

Description

세탁기 및 그 제어 방법{WASHING MACHINE AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어 계통을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 진동 정도에 따른 회전조의 회전 속도 제어 특성을 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법을 나타낸 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

102 : 고정조

104 : 도어

106 : 회전조

108 : 모터

110 : 벨트

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 특히 회전조의 회전 작용에 의해 세탁물의 탈수가 이루어지는 세탁기에 관한 것이다.

세탁기는 크게 프론트 로딩형 세탁기와 탑 로딩형 세탁기로 대별된다. 프론트 로딩형 세탁기(일명 드럼 세탁기)는 회전조가 수평축을 중심으로 회전하고, 세탁물은 앞쪽에 마련되는 도어를 통해 세탁조에 투입되거나 세탁조로부터 인출된다. 탑 로딩형 세탁기(일명 수직형 세탁기)는 회전조가 수직축을 중심으로 회전하고, 세탁물은 위쪽에 마련되는 도어를 통해 세탁조에 투입되거나 세탁조로부터 인출된다.

세탁기에 마련되는 회전조는 세탁물을 회전시켜서 세탁이나 헹굼, 탈수 등이 이루어질 수 있도록 한다. 이 가운데 세탁기의 탈수 행정에서는 회전조를 빠른 속도로 회전시켜 회전조 내부에 원심력을 발생시키는데, 이 원심력에 의해 세탁물에 흡수되어 있는 수분이 세탁물로부터 이탈하게 된다.

이처럼, 탈수를 위해서는 회전조를 회전시켜야 하는데, 만약 세탁기가 기울어져 설치되거나 세탁물이 회전조 내부의 어느 한쪽으로 편중되어 있는 상태에서 회전조가 회전하면 회전조에 진동이 발생한다. 이 진동은 회전조의 회전 속도가 빠르면 빠를수록 더 커진다.

본 발명에 따른 세탁기 및 그 제어 방법은 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도에 따라 회전조의 회전 속도(또는 모터의 RPM)를 적절히 제어함으로써 진동이 감소하도록 유도하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 세탁기는 회전조와 모터, 진동 검출부, 제어부를 포함한다. 모터는 회전조에 기계적으로 연결되며, 구동 전력을 공급받아 회 전함으로써 회전조를 회전시킨다. 진동 검출부는 모터가 회전할 때 모터에 공급되는 구동 전력의 변화량을 통해 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출한다. 제어부는 진동 검출부에 의해 검출되는 회전조의 진동 정도에 따라 모터의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 회전조의 진동 감소를 유도한다.

본 발명에 따른 세탁기의 제어 방법은, 먼저 모터가 회전할 때 모터에 공급되는 구동 전력의 변화량을 통해 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출한다. 진동 검출부에 의해 검출되는 회전조의 진동 정도에 따라 모터의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 회전조의 진동 감소를 유도한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 세탁기 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기를 나타낸 도면으로서, 프론트 로딩형 세탁기(드럼 세탁기)를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 고정조(102)의 전면에는 도어(104)가 마련되며, 고정조(102)의 내부에는 회전조(106)가 회전 가능하도록 마련된다. 고정조(102)는 세탁수를 담기위한 것이고, 내부의 회전조(106)는 세탁물을 회전시키기 위한 것이다. 이 회전조(106)는 모터(108)의 구동을 통해 회전하며, 모터(108)의 회전력은 벨트(110)를 통해 회전조(106)에 전달된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어 계통을 나타낸 도면으로서, 회전조(106)가 회전할 때 발생하는 진동을 검출하고 이 진동 정도에 따라 회전조의 회전 속도(또는 모터의 RPM)를 제어하기 위한 제어 계통을 나타낸 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 세탁기의 동작 전반을 제어하는 제어부(202)의 입력단에는 진동 검출부(204)가 연결된다. 이 진동 검출부(204)는 모터(108)에 공급되는 구동 전력의 전압과 위상을 검출하기 위한 것이다. 제어부(202)는 이 진동 검출부(204)를 통해 모터(108)에 공급되는 전압 및 위상의 변화를 검출하여 그 검출 값으로부터 회전조(106)의 진동 정도를 판별한다. 제어부(202)의 출력단에는 모터 구동부(206)가 연결되는데, 이 모터 구동부(206)는 모터(108)를 구동하여 회전조(106)를 회전시킨다. 제어부(202)가 모터 구동부(206)에 목표 회전 속도 지령을 내리면 모터 구동부(206)는 이 목표 회전 속도를 추종하도록 모터(108)에 공급되는 구동 전력의 전압 및 위상을 제어한다.

이처럼, 모터(108)에 공급되는 구동 전력이 모터(108)의 목표 회전 속도를 추종하기 때문에 모터(108)의 회전력이 모두 회전조(106)의 회전 운동에 쓰이지 않고 그 일부가 진동에 의해 소모되면 모터 구동부(206)는 모터(108)의 회전 속도를 목표 회전 속도에 도달하도록 하기 위해 더 많은 구동 전력을 모터(108)에 공급하게 된다. 따라서 회전조(106)가 회전할 때 진동 정도가 클수록 공급 전력의 크기도 함께 증가한다. 제어부(202)는 이와 같은 공급 전력의 변화를 통해 회전조(106)의 진동 정도를 판별한다. 앞서 설명한 바와 같이, 회전조(106)의 회전 속도가 클수록 진동 정도도 함께 커지기 때문에 회전조(106)의 진동 정도가 지나치게 크면 회전 속도를 증가시켜서는 안되며, 필요에 따라서는 회전 속도를 감소시켜야 할 때도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 진동 정도에 따른 회전조의 회전 속도 제어 특성을 나타낸 그래프이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 충분한 탈수 효과를 얻기 위해 회전조(106)는 궁극적으로 최대 회전 속도(Vmax)에 도달할 필요가 있으나, 정지 상태에서 최대 회전 속도(Vmax)까지 순간적으로 도달할 수는 없으므로 제어부(202)는 회전조(106)의 회전 속도가 얼마간의 시간을 두고 점진적으로 최대 회전 속도(Vmax)에 도달하도록 모터 구동부(2206)를 제어한다. 이 경우 저진동의 관점에서 보면 회전조(106)의 회전 속도 변화율이 매우 중요한 변수가 되는데, 급작스런 회전 속도의 증가는 자칫 큰 진동을 유발할 수 있으므로, 회전 속도를 증가시키되 회전조(106)의 진동 정도에 따라 회전 속도 변화율을 적절히 제어함으로써 회전조(106)의 진동이 감소하도록 유도할 필요가 있다.

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기에서 회전조(106)의 회전 속도 변화를 나타낸 특성 곡선(302)을 나타내었다. 이 특성 곡선(302)에는 t1-t1'과 같은 수평 구간들이 모두 다섯 군데에 걸쳐 형성되는데, 이 수평 구간은 회전조(106)의 회전 속도가 일정하게 유지되는 구간으로서, 제어부(202)가 회전조(106)의 진동 정도를 평가하는 구간이다. 예를 들면, t1-t1' 구간에서 회전조(106)의 회전 속도는 고정되어 있으므로, 이 때 모터(108)의 구동 전력의 변화를 검출하면 회전조(106)의 진동 정도를 판별할 수 있다. 이 평가는 회전조(106)의 회전 속도가 최대 회전 속도(Vmax)에 도달할 때까지 주기적으로 실시된다. t1-t1' 구간과 t2-t2' 구간에서 진동 검출이 이루어지면서 회전조(106)의 회전 속도는 V1에서 V3까지 꾸준히 증가하지만, t3-t3'구간 이후에는 회전 속도가 다시 V2까지 떨어지는 것을 알 수 있다. t3-t3' 구간에서는 너무 높은 회전 속도로 인하여 지나치게 큰 진동이 발생한 경우로서, 회전조(106)의 회전 속도를 이전 단계인 V2까지 떨어뜨림으로서 진동이 감소하도록 유도하는 것이다. t4-t4' 구간에서 다시 한번 회전조(106)의 진동 정도를 평가하여 진동 정도가 안정된 범위 내에 있으면 다시 회전조(106)의 회전 속도를 높여서 목표로 하는 최대 회전 속도(Vmax)까지 도달하도록 한다. 각각의 평가 구간에서, 제어부(202)는 tn과 tn'에서 각각 구동 전력의 값을 검출하고, 그 차이를 통해 회전조(106)의 회전 정도를 가늠한다. 즉 그 차이가 크면 그만큼 진동이 큰 것으로 판정하고, 반대로 그 차이가 작으면 진동도 작은 것으로 판정한다.

즉, 제어부(202)는, 모터(108)가 회전할 때 모터(108)에 공급되는 구동 전력의 변화량을 통해 회전조(106)가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출하고, 진동 검출부(206)에 의해 검출되는 회전조(106)의 진동 정도에 따라 모터(108)의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 회전조(106)의 진동 감소를 유도한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제어부(202)는 구동 전력의 제 1 변화량(ΔM1)을 획득한다(402). 이 제 1 변화량(ΔM1)은 도 3의 t1-t1' 구간에서 검출되는 구동 전력의 변화량에 해당된다. 제어부(202)는 이 제 1 변화량(ΔM1)과 제 1 기준 값(C1)을 비교하여 회전조(106)의 회전 속도를 그대로 유지할 것인지 아니면 증가시킬 것인지를 결정한다(404). 만약 제 1 변화량(ΔM1)이 미리 설정된 제 1 기준 값(C1)보다 작지 않으면 진동이 발생한 상태이고 또 그 진동 정도가 안정된 범위를 벗어나는 것으로 판정하여 현재의 회전 속도(즉, 모터(108)의 RPM)를 그대로 유지한다(406). 이 제 1 기준 값(C1)은 제품 개발 과정에서 실험을 통해 획득하는 값으로서, 초기에 회전조(106)의 진동 정도가 안정된 범위에 속하는지 아니면 안정된 범위를 벗어나는지를 판정할 수 있는 근거가 되는 값으로 설정한다. 반대로, 제 1 변화량(ΔM1)이 미리 설정된 제 1 기준 값(C1)보다 작으면 진동이 발생하지 않았거나 발생하더라도 그 정도가 안정된 범위 내에 있는 것으로 판정하여 회전조(106)의 회전 속도(즉, 모터(108)의 RPM)를 증가시킨다(408).

미리 정해진 진동 정도 평가 구간들 가운데 두 번째 구간(도 3의 t2-t2' 구간)에서 제어부(202)는 구동 전력의 제 2 변화량(ΔM2)을 획득한다(410). 이 구간에서는 제 2 변화량(ΔM2)을 두 개의 제 2 기준 값(C2, C2')과 비교한다. 먼저 제 2 변화량인 ΔM2가 제 2 기준 값인 C2보다 작으면 회전조(106)의 진동 정도가 안정된 범위 내에 있는 것으로 판정하고(412) 회전조(106)의 회전 속도(즉 모터(108)의 RPM)를 증가시킨다(414). 이와 달리 제 2 변화량인 ΔM2가 제 2 기준 값인 C2보다 크고 C2'보다 작으면 회전조(106)의 진동 정도가 안정된 범위에 있지는 않으나 그 정도가 그리 심하지 않은 것으로 판정하고(414), 현재의 회전 속도를 그대로 유지한다(418). 만약 제 2 변화량인 ΔM2가 제 2 기준 값인 C2'보다 크면 회전조(106)의 진동 정도가 안정된 범위를 벗어나 매우 불안정한 상태에 있는 것으로 판정하고(420) 회전조(106)의 회전 속도(즉 모터(108)의 RPM)를 감소시켜 진동도 함께 감소하도록 유도한다.

이와 같은 회전조(106)의 회전 속도의 증가, 유지, 감소 제어를 반복적으로 실시하여 회전 속도를 목표로 하는 최대 회전 속도까지 증가시킨다(424). 회전조(106)가 최대 회전 속도로 회전하는 동안 탈수가 진행되고 미리 설정된 탈수 설정 시간이 모두 경과하면 탈수 행정을 종료한다(426).

본 발명에 따른 세탁기 및 그 제어 방법은 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도에 따라 회전조의 회전 속도(또는 모터의 RPM)를 적절히 제어함으로써 진동이 감소하도록 유도함으로써 회전조의 회전이 수반되는 모든 행정에서 안정된 동작이 이루어질 수 있도록 한다.

Claims (15)

1. 회전조와;

   상기 회전조에 기계적으로 연결되고, 구동 전력을 공급받아 회전함으로써 상기 회전조의 회전속도가 점진적으로 최대 회전 속도에 도달하도록 상기 회전조를 회전시키는 모터와;

   상기 모터가 상기 최대 회전 속도에 도달하도록 점진적으로 회전하는 과정에서 그 속도가 일정한 구간에 상기 모터에 공급되는 상기 구동 전력의 변화량을 검출하고, 상기 구동 전력의 변화량을 기준값과 비교하여 그 차이에 따라 상기 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출하는 진동 검출부와;

   상기 진동 검출부에 의해 검출되는 상기 회전조의 진동 정도에 따라 상기 모터의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 상기 회전조의 진동 감소를 유도하는 제어부를 포함하는 세탁기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 구동 전력의 크기가 상기 모터의 목표 회전 속도를 추종하도록 제어하는 세탁기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 검출부는,

   상기 구동 전력의 전압 및 위상을 검출하는 세탁기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,

   미리 정해진 시간마다 상기 진동 검출부의 검출 결과를 획득하고, 상기 진동 검출부의 검출 결과 중 이웃한 두 개의 검출 결과 사이의 차이를 통해 상기 회전조의 진동 정도를 판정하는 세탁기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 회전조의 진동 정도에 따라 상기 진동 정도가 감소하도록 상기 모터의 회전 속도를 단계적으로 가변시키는 세탁기.
6. 회전조와, 상기 회전조에 기계적으로 연결되고 구동 전력을 공급받아 회전함으로써 상기 회전조의 회전속도가 점진적으로 최대 회전 속도에 도달하도록 상기 회전조를 회전시키는 모터를 포함하는 세탁기의 제어 방법에 있어서,

   상기 모터가 상기 최대 회전 속도에 도달하도록 점진적으로 회전하는 과정에서 그 속도가 일정한 구간에 상기 모터에 공급되는 상기 구동 전력의 변화량을 검출하고, 상기 구동 전력의 변화량을 기준값과 비교하여 그 차이에 따라 상기 회전조가 회전할 때 발생하는 진동 정도를 검출하고;

   상기 회전조의 진동 정도에 따라 상기 모터의 회전 속도를 증가와 유지, 감소 가운데 어느 하나로 제어함으로써 상기 회전조의 진동 감소를 유도하는 세탁기의 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 구동 전력의 크기가 상기 모터의 목표 회전 속도를 추종하도록 제어하는 세탁기의 제어 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 회전조의 진동 정도를 판정하기 위해 상기 구동 전력의 변화량을 복수개의 서로 다른 기준 범위로 구분하고, 상기 구동 전력의 변화량이 상기 복수개의 서로 다른 기준 범위 가운데 어느 범위에 속하는지를 검출하여 상기 회전조의 진동 정도를 판정하는 세탁기의 제어 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수개의 서로 다른 기준 범위는,

   상기 회전조의 회전 상태가 안정적인 것을 대표하는 제 1 기준 범위와;

   상기 회전조의 회전 상태가 양호한 것을 대표하는 제 2 기준 범위와;

   상기 회전조의 회전 상태가 불안정한 것을 대표하는 제 3 기준 범위를 포함하는 세탁기의 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 진동 검출 결과를 통해 상기 회전조의 회전 상태가 안정적인 것으로 판단되면 상기 모터의 회전 속도를 증가시키는 세탁기의 제어 방법.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 진동 검출 결과를 통해 상기 회전조의 회전 상태가 양호한 것으로 판단되면 상기 모터의 현재의 회전 속도를 그대로 유지시키는 세탁기의 제어 방법.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 진동 검출 결과를 통해 상기 회전조의 회전 상태가 불량한 것으로 판단되면 상기 모터의 회전 속도를 감소시키는 세탁기의 제어 방법.
13. 제 6 항에 있어서,

    미리 정해진 시간마다 상기 진동 검출 결과를 획득하고, 상기 진동 검출 결과 중 이웃한 두 개의 검출 결과 사이의 차이를 통해 상기 회전조의 진동 정도를 판정하는 세탁기의 제어 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 회전조의 진동 정도에 따라 상기 진동 정도가 감소하도록 상기 모터의 회전 속도를 단계적으로 가변시키는 세탁기의 제어 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 회전조의 회전 상태가 불량하여 상기 모터의 회전 속도를 감소시킬 때 상기 모터의 회전 속도를 이전 단계의 회전 속도로 감소시키는 세탁기의 제어 방법.

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