KR101235665B1

KR101235665B1 - 건조기 모터 및 제어

Info

Publication number: KR101235665B1
Application number: KR1020100065191A
Authority: KR
Inventors: 로버트 이. 베어하임; 키이스 아이. 회만; 그레고리 에이. 피터슨; 엘. 라니 도호지인; 마샬 제이. 허깅스; 그레고리 엠. 레빈
Original assignee: 니덱 모터 코포레이션
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2013-02-22
Also published as: CN101956314B; US9228292B2; MX2010006178A; US20110010961A1; CN103741438A; US20140109429A1; US8615897B2; KR20110007575A; CN101956314A; CN103741438B

Abstract

본 발명은 물품들을 텀블 건조(tumble dry)하기 위한 건조장치로서,
드럼의 회전이 가능하도록 지지프레임에 연결되어 있고, 내부공간을 갖는 상기 드럼; 상기 지지프레임에 연결되어 있고, 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있는 송풍기; 및 상기 지지프레임에 연결되어 있고 그리고 넌-라인 주파수(non-line frequency) 공급전압에 전기적으로 연결되어 있는 넌-라인 주파수 전동기를 포함하고; 상기 전동기는 상기 송풍기를 구동하도록 상기 송풍기에 직접 연결되어 있고 그리고 상기 드럼을 회전시키도록 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 구비한다.

Description

건조기 모터 및 제어{Dryer motor and control}

아래에 설명된 본 장치 및 방법은 세탁 기기들에 관한 것으로서, 특히 의류 건조 기계에 관한 것이다.

의류 건조기(clothes dryer)로 불리는 의류 건조 기계는 의복(clothing) 가운데에 가열된 공기를 순환시킴으로써 젖은 의복을 건조한다. 종종, 의류 건조기는 젖은 의복의 적재물(load)이 내부에 배치되는 드럼을 포함한다. 건조 사이클 중에, 전동기는 드럼을 회전시키고, 송풍기는 의복이 드럼내에서 텀블(tumble)되고 있을 때 의복 가운데에 가열된 공기를 순환시킨다. 건조 사이클은 예정된 기간이 만료될 때까지 또는 제어 시스템이 의복이 실질적으로 건조되었음을 결정할 때까지 계속된다.

드럼에 연결된 전동기는 일정한 각속도 또는 회전속도를 갖는 출력축을 포함한다. 출력축의 회전은 통상적으로 한 단부에서 드럼에 연결되어 트랜스미션 시스템을 통해 드럼이 최대의 의류 건조 상황에 적합한 각속도를 갖도록 유발시키고, 다른 단부에서 공기 송풍기에 연결되어 상기 공기 송풍기가 드럼을 통해 기류를 강제 송풍하도록 한다. 특히, 드럼이 너무 빠르게 회전되면 드럼내의 의류가 드럼내에서 텀블(tumble)하는 대신에 드럼의 측면들에 부딪칠 수가 있다. 또한, 드럼이 너무 느리게 회전되면 드럼내의 의류가 함께 뭉쳐진 채로 유지되어서 의복을 충분히 건조하기 위해 의복 가운데로 가열된 공기가 흐르는 것을 방해할 수가 있다. 따라서, 젖은 의복의 평균 적재물이 타당한 시간에 건조되는 드럼의 각속도를 생성하기 위하여 전동기는 그 각속도를 참고하여 선택된다. 그러나 전동기 출력축의 각속도는 이하에 설명된 바와 같이 예정된 양의 기류를 발생하는 각속도로서 공기 송풍기를 구동하지 못할 수가 있다.

공기 송풍기 즉 송풍기는 종종 하우징내에 장착된 팬(fan)을 포함한다. 팬이 하우징내에서 회전될 때, 공기가 하우징 입구로 흡입되고 그리고 하우징 출구를 통해 배출된다. 하우징 출구로부터 배출된 공기는 드럼의 출구포트내에서 진공을 발생시켜서 공기를 끌어당겨 건조기를 통과시키며 드럼내에서 텀블하는 젖은 의복에 접촉시킨다. 건조 사이클에 따라, 가열소자 즉 히터는 공기가 드럼내로 흡입되기 전에 공기를 가열하도록 작동될 수 있다. 가열된 또는 가열되지 않은 건조한 공기는 젖은 의복 가운데로 순환하여 젖은 의복의 수분을 증발시킨다. 추가의 건조한 공기가 드럼내로 흡입될 때, 습한 공기(moisture laden air)가 송풍기에 의하여 드럼의 배기포트를 통해 드럼에서 추출된다. 기술에 숙련된 자는 용이하게 이해될 수 있듯이, 송풍기는 위에서 설명한 것과 반대로 공기를 드럼내로 송풍하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 전동기 출력축의 각속도는 통상적으로 전동기 극들(poles)의 개수와 전원 주파수에 의하여 정해진다. 이와 같이 비교적 일정한 값에 의하여, 트랜스미션 시스템(예로서, 풀리)이 의복의 평균 적재물을 텀블하기에 적절한 드럼 각속도를 생성하는데 사용된다. 예를 들어, 건조기는 북아메리카에서는 60 Hz 전원에 연결된 2극(two pole) 라인 주파수 전동기를 가질 수 있다. 이 전동기는 대략 3,600 rpm의 무부하의(unloaded) 출력축 각속도를 갖도록 구성되어 있다. 그러나, 또한 트랜스미션 시스템에서, 치수 제약(size constraints)이 상기 전동기가 드럼을 신뢰할 수 있게 회전하는데 방해가 된다. 특히, 출력축 각속도는 양호한 각속도로 드럼을 회전시키기 위하여 감소되어야 하기 때문에, 매우 작은 직경을 갖는 트랜스미션 부재가 출력축에 연결되어야 하고 그리고 비교적 큰 트랜스미션 부재가 드럼에 연결되어야 한다. 순환벨트와 같은 동력전달장치가 출력축상의 소직경 트랜스미션 부재의 회전을 드럼에 연결된 큰 트랜스미션 부재에 연결하는데 사용된다. 그러나, 양호한 드럼 각속도를 달성하기 위하여, 출력축에 연결된 트랜스미션 부재는 너무 작아서 순환벨트와 신뢰할 수 있게 결합하지 못할 수가 있다. 더구나, 송풍기가 3,600 rpm 에서 구동될 때 송풍기는 일부 사용자들이 이의를 제기할 수 있는 잡음 수준에서 작동될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 의류 건조기들은 60 Hz 전원에 연결된 4극 라인 주파수 전동기를 포함할 수 있다. 이 전동기는 대략 1,800 rpm 의 무부하 출력축 각속도를 가지도록 구성되어 있다. 1,800 rpm 의 각속도는 드럼의 양호한 각속도보다 빠르지만, (2극 라인 주파수 전동기에 비하여) 출력축의 감소된 각속도는 양호한 드럼 각속도가 더 큰 출력축 트랜스미션 부재에 의하여 얻어질 수 있게 하며, 이것이 순환벨트 또는 다른 동력전달장치와 더욱 신뢰할 수 있게 결합시킨다. 그러나, 1,800 rpm 의 각속도는 너무 느려서 송풍기가 양호한 양의 기류를 발생하는 속도로서 구동할 수 없게 한다. 따라서 출력축의 각속도를 송풍기를 구동하기 위한 양호한 각속도로 변환하기 위해 제2트랜스미션이 필요하게 된다. 요약하면, 4극 라인 주파수 전동기는 의류 건조기의 드럼 및 송풍기를 회전시키는 기능을 할 수 있지만, 출력축의 각속도를 송풍기를 구동하기 위한 양호한 각속도와 드럼을 회전하기 위한 양호한 각속도로 변환하기 위해 2개의 트랜스미션들이 필요하게 된다. 따라서, 단일 전동기를 갖는 의류 건조의 분야에서는 더 많은 개선이 강하게 요구되고 있다.

건조장치는 공기 송풍기 또는 의류 드럼을 회전하기 위한 트랜스미션 컴포넌트들을 필요로 하지 않고 공기 송풍기를 양호한 각속도로 구동하도록 구성된 단일 전동기를 갖는 것으로 개발되었다. 건조장치는 드럼, 송풍기 및 넌-라인(non-line) 주파수 전동기를 포함한다. 드럼은 지지프레임에 대하여 회전할 수 있도록 지지프레임에 연결되어 있다. 드럼은 의복과 같은 물품들의 적재물을 담기 위한 내부공간을 갖는다. 송풍기는 지지프레임에 연결되어 있다. 송풍기는 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있다. 넌-라인 주파수 전동기는 지지프레임에 연결되어 있고 그리고 넌-라인 주파수 공급전압에 전기적으로 연결되어 있다. 전동기는 상기 송풍기를 구동하도록 상기 송풍기에 직접 연결되어 있고 그리고 상기 드럼을 회전시키도록 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 갖는다.

다른 건조장치는 공기 송풍기를 구동하고 그리고 각속도들의 연속 범위내에서 의류 드럼을 회전시키도록 구성된 변속(variable speed) 전동기를 갖는다. 건조장치는 드럼, 송풍기, 넌-라인 주파수 변속 전동기, 및 제어기를 포함한다. 드럼은 지지프레임에 대하여 회전할 수 있도록 지지프레임에 연결되어 있다. 드럼은 의복과 같은 물품들의 적재물을 담기 위한 내부공간을 갖는다. 송풍기는 지지프레임에 연결되고 그리고 변속 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있다. 넌-라인 주파수 변속 전동기는, 송풍기를 구동하도록 한 단부가 상기 송풍기에 직접 연결되어 있고 그리고 드럼을 회전시키도록 다른 단부가 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 포함한다. 제어기는 전동기에 전기적으로 연결되어 있고 그리고 공기 송풍기의 속도를 조절하기 위해 적어도 출력축의 각속도를 제어하도록 구성되어 있다.

다른 건조장치는 출력축을 회전시키는 전동기에만 반응하여 히터에 에너지가 공급될 수 있도록 제어기에 연결된 단일 전동기를 갖는다. 건조장치는 드럼, 송풍기, 히터, 넌-라인 주파수 전동기, 감지소자 및 제어기를 포함한다. 드럼은 지지프레임에 대하여 회전할 수 있도록 지지프레임에 연결되어 있다. 드럼은 의복과 같은 물품들의 적재물을 담기 위한 내부공간을 갖는다. 송풍기는 지지프레임에 연결되고 그리고 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있다. 히터는 이 히터가 송풍기에 의해 발생된 기류를 선택적으로 가열할 수 있도록 공급전압에 선택적으로 연결되도록 구성되어 있다. 넌-라인 주파수 전동기는 지지프레임에 연결되고 그리고 넌-라인 주파수 공급전압에 전기적으로연결되어 있다. 전동기는 송풍기를 구동하고 드럼을 회전시키도록 구성된 출력축을 포함한다. 제 1 감지소자는 출력축의 회전에 반응하여 적어도 하나의 샤프트 회전신호를 발생하도록 구성되어 있다. 제어기는 적어도 제 1 감지소자 및 히터에 전기적으로 연결되어 있다. 제어기는 샤프트 회전신호를 발생하는 제 1 감지소자에만 반응하여 공급전압에 히터를 연결시키도록 구성되어 있다.

본 발명은 기존의 4극 라인 주파수 전동기가 의류 건조기의 드럼 및 송풍기를 회전시키는 기능을 할 수 있지만, 출력축의 각속도를 송풍기를 회전하기 위한 양호한 각속도와 드럼을 회전하기 위한 양호한 각속도로 변환하기 위해 2개의 트랜스미션들이 필요하게 되는 문제점들을 해결한다.

도 1은 본원에 설명된 바와 같은 건조장치를 설명하는 블록선도.
도 2는 도 1의 건조장치에 사용하기 위해 공기 송풍기에 직접 연결되어 있는 넌-라인 주파수 전동기의 절단 평면도.
도 3은 도 1의 건조장치에 사용하기 위한 모터 조립체의 사시도.
도 4는 도 1의 건조장치에 사용하기 위한 넌-라인 주파수 전동기의 출력축 및 베어링 캡의 평면도.
도 5는 도 1의 건조장치를 작동하는 방법을 설명하는 흐름도.

도 1을 참고하면, 건조장치의 블록선도가 도시되어 있다. 건조기(100)로서 언급된 건조장치는 젖은 물품들 가운데로 공기를 순환시킴으로써 의복과 같은 젖은 물품들을 건조한다. 건조기(100)는 지지프레임(도시되지 않음), 드럼(104), 송풍기(108), 넌-라인 주파수 전동기(112), 히터(116), 및 제어기(120)를 포함할 수 있다. 기술에 공지된 바와 같은 드럼(104)은 통상적으로 지지프레임에 대한 상대 회전이 가능하도록 지지프레임에 연결되어 있는 대체로 원통형 장치이다. 드럼(104)은 건조될 의복과 같은 물품들을 보유하기 위한 내부공간을 갖는다. 송풍기(108)는 전동기(112)에 의한 구동에 반응하며, 공기를 드럼(104)내로 그리고 물품들 가운데로 순환시킨다. 히터(116)는 송풍기(108)에 의해 순환되는 공기를 가열하도록 에너지를 받을 수 있다. 제어기(120)는 송풍기(108)에 의해 발생된 기류의 양 뿐만 아니라 드럼(104)의 각속도를 제어할 수 있다. 이하에 건조기(100)의 각 구성요소가 상세히 설명된다.

송풍기(108)는 물품들을 건조하기 위해 드럼(104)을 통과하는 기류를 발생한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송풍기(108)는 하우징(124) 및 팬(128)을 포함한다. 하우징(124)은 지지프레임에 고정적으로 연결될 수 있다. 팬(128)은 하우징(124)내에 회전을 위해 장착될 수 있다. 팬(128)은 송풍기 샤프트(136)를 둘러싸는 복수의 팬 블레이드들(132)을 포함할 수 있다. 송풍기 샤프트(136)가 회전될 때, 팬 블레이드들(132)이 공기를 입구(140)로 흡입하고 출구(144)로 강제배출한다. 통상적으로, 송풍기(108)는 팬(128)의 각속도와 관련된 기류를 발생한다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 송풍기(108)는 전동기(112)의 출력축(148)에 직접 연결될 수 있다.

히터(116)는 기류가 드럼(104)으로 들어가기 전에 송풍기(108)에 의해 발생된 기류를 가열하도록 지지프레임에 연결되어 있다. 히터(116)가 공급전압(152)에 연결될 때, 히터(116)의 적어도 일부분은 온도가 증가한다. 드럼(104)내에서 젖은 물품들 가운데로 순환되는 공기를 가열함으로써, 건조시간이 단축될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 히터(116)는 공급전압(152)에 연결되는 대신에, 기체와 같은 연료의 연소에 의하여 가열될 수 있다. 적절한 연료들은 천연가스, 액체 프로판을 포함하지만 이들로 제한하지 않는다. 제어기(120)는 이하에 설명된 바와 같이, 히터(116)가 에너지를 받을 때 제어할 수 있다.

넌-라인 주파수 전동기(112)는 도 3에 도시된 하나의 실시예에서, 송풍기(108)를 구동하고 드럼(104)을 회전시킨다. 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "라인 주파수(line frequency)"는 발전소에서 생성되어 전력 그리드를 통해 주민 및 소비 고객들에게 분배되는 교류 또는 전압의 주파수를 말한다. 예를 들어, 북아메리카에서는, 라인 주파수는 대략 60 Hz이다. 그러나, 유럽의 많은 곳에서는, 라인 주파수는 대략 50 Hz이다. 따라서, "넌-라인 주파수" 전동기(112)는 라인 주파수 이외의 주파수를 갖는 교류 신호 또는 교류 전압 신호에 연결될 때 토크를 발생할 수 있는 전동기이다. 넌-라인 주파수 전동기(112)들로서 기능할 수 있는 전동기(112)들의 예를 들면, 3상 제어식 유도 전동기들, 영구자석 전동기들(브러시가 있거나 또는 브러시 없는 것), 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor), 교류 직류 겸용 전동기들(universal motors)를 포함하지만, 이들로 제한하지 않는다. 대조적으로 라인 주파수 전동기들로서만 구성될 수 있는 전동기들은 분상 기동형 전동기들(split phase motors), 영구콘텐서형 전동기(permanent split capacitor motors), 및 세이딩 코일형 전동기들(shaded pole motors)을 포함하지만, 이들로 제한하지 않는다.

전동기(112)의 출력축(148)은 송풍기(108)에 직접 연결되기에 적합한 각속도로 회전한다. 특히, 전동기(112)가 넌-라인 주파수 전동기이기 때문에, 출력축(148)은 2극 라인 주파수 전동기(3,600 rpm)의 출력축 각속도와 4극 라인 주파수 전동기(1,800 rpm)의 출력축 각속도 사이의 각속도에서 회전하도록 제어될 수 있다. 따라서, 출력축(148)의 각속도는 전동기(112)와 송풍기(108) 사이로 전달할 필요성을 제거할 수 있다. 따라서 출력축(148)의 각속도는 순환벨트 또는 다른 트랜스미션 장치(162)와 신뢰할 수 있게 결합하도록 구성된 직경을 갖는 출력축 트랜스미션 부재를 갖는 드럼(104)에 연결될 수 있다.

이제 도 2를 참고하면, 출력축(148)과 송풍기(108) 사이의 접속이 실례로 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 출력축(148)은 송풍기 샤프트(136)내에 있는 개구부(156)내에 삽입될 수 있다. 출력축(148)이 개구부(156)내에 삽입될 때, 출력축(148)의 회전은 송풍기 샤프트(136)에 대해 1:1 비율로 연결된다. 특히, 출력축(148)의 1회전이 완성될 때마다 송풍기(108)내에서 팬(128)의 1회전이 완성된다. 개구부(156) 및 출력축(148)은 전동기(112)를 갖는 건조기(100)의 실시예들에서 함께 나사연결될 수 있으며, 상기 전동기는 단일 방향으로만 출력축(148)을 회전시킨다. 양방향으로 회전하는 전동기(112)를 갖는 건조기(100)의 실시예들은 전동기(112)가 어느 방향으로 회전할 때 출력축(148)과 송풍기(108) 사이의 접속을 유지하는 방법으로 직접 연결될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 송풍기(108)에 대향한 출력축(148)의 단부는 출력축(148)의 회전을 드럼(104)에 연결하기 위한 벨트 결합면(160)을 포함한다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 벨트 결합면(160)은 별도의 트랜스미션 부재를 출력축(148)에 연결해야 하는 필요성을 제거하기 위하여, 전동기(112)의 출력축(148)에 직접 형성될 수 있다. 벨트 결합면(160)은 순환벨트 또는 다른 트랜스미션 장치(162)와 결합하기 위해 다수의 리브들(164) 및 밸리들(valleys)(168)을 포함할 수 있다. 리브들(164) 및 밸리들(168)은 순환벨트들과 결합하기 위한 공지된 풀리휠들에서 발견되는 리브들 및 밸리들과 유사하다.

순환벨트가 벨트 결합면(160)상에 정착된 상태를 유지하고 있음을 보장하기 위하여, 전동기(112)는 가이드면(176)을 갖는 베어링 캡(172)을 포함할 수 있다. 통상적으로, 베어링 캡(172)은 출력축 베어링(도시되지 않음)을 지지하기 위하여 출력축(148) 주위에 장착될 수 있다. 공지된 건조기들에서, 풀리측 표면들은 보통 풀리상에 정착된 순환벨트들을 유지하지만, 출력축(148)에 풀리가 장착되지 않을 수 있기 때문에, 벨트를 안내하는 측면이 없을 것이다. 따라서 베어링 캡(172)은 가이드면(176)을 포함하도록 변경될 수 있다. 독자는 베어링 캡(172) 및 가이드면(176)이 트랜스미션 부재를 출력축(148)에 연결되는 것을 방해하지 않아야 한다는 것에 주의해야 한다.

다시 도 3을 참고하면, 전동기(112) 및 제어기(120)는 모터 조립체(180)를 형성하도록 함께 연결될 수 있다. 모터 조립체(180)는 건조기의 조립을 용이하게 하기 위하여 단일유닛으로 건조기(100)에 연결될 수 있다. 따라서 아래에 설명한 바와 같이, 모터 조립체(180)는 종래의 건조기에 있는 다른 모터 조립체를 대신할 수 있다. 특히, 모터 조립체(180)는 종래의 의류 건조기에 있는 비활동성(nonfunctional) 전동기를 대신할 수 있다. 또한 모터 조립체는 송풍기(108)를 증가된 각속도로 회전시킴으로써 의류 건조기의 건조 성능을 변경하기 위하여 종래 의류 건조기에 있는 활동성(functional) 전동기를 대신할 수 있다.

모터 조립체(180)의 제어기(120)는 적어도 전동기(112)의 출력축(148)의 각속도를 제어한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어기(120)는 라인 주파수 공급전압(152)에 연결될 수 있다. 제어기(120)는 라인 주파수 공급전압(152)을 전동기(112)를 구동하기 위한 넌-라인 주파수 모터 전압으로 변환하기 위한, 기술에 공지된 바와 같은 주파수 발생기(184)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 북아메리카에서는 공급전압(152)은 통상적으로 대략 60 Hz 의 주파수를 갖는다. 주파수 발생기(184)는 제한하지 않은 실례를 들어, 2,700 rpm의 무부하의 각속도에서 4극 넌-라인 주파수 전동기(112)를 구동하기에 적절한 90 Hz의 주파수를 갖는 모터 전압을 발생할 수 있다.

주파수 발생기(184)는 또한 연속적 가변 주파수를 갖는 모터 전압을 발생할 수도 있다. 예를 들어, 제한하지 않는 실례를 들면, 주파수 발생기(184)는 연속적으로 대략 0 Hz 내지 500 Hz의 범위에 있는 주파수를 갖는 모터 전압을 발생할 수있다. 제어기(120)에 의해 발생된 가변 주파수 모터 전압은 전동기(112)의 출력축(148)의 각속도를 예정된 범위내에서 제어하기 위한 넌-라인 주파수 변속 전동기(112)에 연결될 수 있다. 그러한 제어기는 건조기(100)를 위한 "소프트 스타트(soft start)" 특성을 제공하기 위하여 출력축(148)의 각속도를 점진적으로 증가시킬 수 있다. 종종, 건조 사이클이 시작될 때, 건조기의 전동기는 각속도를 매우 신속하게 증가시키도록 모터 출력축(148)을 유발시키는 전압 신호에 연결된다. 각속도의 급격한 증가는 전동기에 연결된 벨트들 및 다른 트랜스미션 부재들에 응력을 줄 수 있다. 트랜스미션 부재들에 가해지는 응력을 최소화하기 위하여 제어기(120)는 건조기 시동 신호에 반응하여 모터에 제공된 전력 신호의 진폭 및 주파수의 비율을 조절함으로써 변속 전동기(112)의 출력축(148)의 각속도를 느리게 증가시킬 수 있다. 각속도를 느리게 증가시키는 실례의 방법은 주파수 발생기(184)에 의한 모터 전압의 주파수를 낮은 주파수에서 더 높은 작동 주파수로 점진적으로 증가시키는 것이다. 실례의 소프트 스타트 사이클은 출력축(148)을 제로 각속도에서 동작 각속도로 만들기 위하여 수 초의 시간을 필요로 할 수 있다. 출력축(148)의 소프트 스타트는 벨트들, 트랜스미션 부재들, 및 모터 조립체(180)를 건조기(100)의 지지 프레임에 고정하는 모터 마운트들(도시되지 않음)에 가해지는 응력을 최소로 줄인다.

제어기(120)는 또한 송풍기(108)에 의해 발생된 기류의 양을 제어하고 그리고 드럼(104)의 각속도를 정밀하게 제어하도록 출력축(148)의 각속도를 증가 또는 감소시킬 수 있으며, 따라서 동기 속도로부터 모터의 어떤 슬립(slippage)을 보상한다. 예를 들어, 제어기(120)의 어떤 실시예는 고부하 또는 저부하를 선택하기 위한 하나 이상의 입력장치들을 갖는 사용자 인터페이스(user interface)(188)에 연결될 수 있다. 소량 또는 경량의 의복들을 가지는 것과 같이 저부하 모드로 작동될 때, 제어기(120)는 정상보다 더 느리게 전동기를 회전시키기 위하여 비교적 저주파수를 갖는 모터 전압을 발생할 수 있는데, 왜냐하면 감소된 부하에 의하여 전동기가 동기속도에 더 근접하여 회전하는 경향이 있기 때문이다. 고부하 모드로 작동될 때에는, 제어기(120)는 정상보다 더 빠르게 전동기를 회전시키기 위하여 비교적 고주파수를 갖는 모터 전압을 발생하는데, 왜냐하면 증가된 부하에 의해 전동기가 동기속도 미만에서 더 회전하는 경향이 있기 때문이다. 이러한 모드들은 적재로 인하여 양호한 드럼 속도로부터의 모터 슬립을 수정하는데 사용된다. 추가로, 사용자 인터페이스(188)는 부하들의 연속 범위를 따라 건조기 속도를 선택하기 위한 입력장치를 포함할 수 있다. 송풍기 팬(128) 및 드럼(104)이 동일한 전동기(112)에 의하여 구동되기 때문에, 송풍기 기류 및 드럼 속도는 이 실시예에서 독립적으로 제어되지 않을 수 있다.

부하 센서(192)는 드럼(104)내에서 의복의 질량과 관련된 전동기에서의 현재 부하를 결정하기 위하여 제어기(120)내에 포함될 수 있다. 부하 센서(192)는 전동기상에 가해진 부하를 나타내는 신호를 발생한다. 제어기(120)는 부하 센서(192)에 의해 생성된 신호에 반응하여 출력축(148)의 각속도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 부하 센서(192)가 드럼(104)내에 비교적 많은 적재물이 실려 있음을 가리키게 되면, 제어기(120)는 드럼의 양호한 속도가 적재물에 관계없이 유지되고 있음을 보장하기 위하여 드럼(104) 및 송풍기(108)의 속도를 조정할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 부하 센서(192)는 어떤 실시예에서 드럼(104)에 연결되지 않는다. 따라서, 부하 센서(192)는 다른 양들(quantities) 중에서 전동기(112)의 각속도를 검출함으로써 및/또는 전동기(112)에 의해 얻어진 전류에 의하여 드럼(104)내에서 적재물의 질량을 결정할 수 있다.

또한 제어기(120)는 송풍기(108)가 기류를 발생하는지를 결정하기 위해 송풍기 센서(196)를 포함할 수 있다. 건조기(100)의 고장을 검출하기 위하여, 제어기(120)는 송풍기(108)로부터 나오는 기류를 모니터할 수 있다. 특히, 송풍기 센서(196)는 송풍기(108)가 기류를 발생하고 있음을 나타내는 신호를 발생할 수 있다. 신호가 송풍기(108)가 기류를 발생하고 있음을 가리키면, 제어기(120)는 히터(116)를 공급전압(152)에 선택적으로 연결할 수 있다. 그러나, 신호가 송풍기(108)가 기류를 발생하고 있지 않음을 가리키면, 제어기(120)는 히터(116)를 공급전압(152)에 연결하지 않는다. 덧붙여, 송풍기 센서(196)가 송풍기(108)가 기류를 발생하고 있지 않음을 나타내는 신호를 발생하면, 제어기(120)는 건조기(100)가 결함을 가지고 있어서 숙련된 기술자에 의해 전문적인 수리를 받아야 한다는 것을 나타내는 이눈시에이터(enunciator)를 작동시킬 수 있다.

제어기(120)내에는 드럼(104)이 회전하고 있는지를 판정하기 위한 제 2 감지소자(200)가 포함될 수 있다. 제 2 감지소자(200)는 드럼의 회전을 나타내는 신호를 발생한다. 신호가 드럼(104)이 회전하고 있음을 나타낼 때, 건조기(100)는 정상적인 기능을 할 수 있다. 그러나 전동기(112)의 출력축(148)이 회전하고 있고 그리고 신호가 드럼(104)이 회전하고 있지 않음을 나타낼 때, 제어기(120)는 히터(116)를 공급전압(152)에 연결하지 않고 전동기(112)를 끄는데, 왜냐하면 드럼(104)이 회전하지 않기 때문이다. 덧붙여, 제 2 감지소자(200)가 드럼(104)이 회전하고 있지 않음을 나타내는 신호를 발생할 때, 제어기(120)는 건조기(100)가 결함을 가지고 있어서 숙련된 기술자에 의해 전문적인 수리를 받아야 한다는 것을 나타내는 이눈시에이터를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 드럼(104)은 다른 이유들 중에서 파손된 순환벨트 또는 잠긴(locked) 또는 동결된 드럼으로 인하여 회전하지 않을 수 있다.

제어기(120)는 드럼(104) 및 전동기(112)를 제1 및 제2 방향으로 작동시킬 수 있다. 제1방향으로 작동하는 전동기(112)에 반응하여, 드럼(104)은 드럼내의 물품들을 일방향으로 텀블한다. 제2방향으로 작동하는 전동기(112)에 반응하여, 회전하는 드럼(104)내에서 물품들의 운동을 제어하기 위해 즉, 물품들의 헝클어짐 및 주름이 생김을 감소시키기 위해 드럼(104)은 드럼내의 물품들을 반대방향으로 텀블한다. 사용자 인터페이스(188)는 사용자가 하나 이상의 드럼 회전 옵션들을 선택할 수 있게 하는 입력장치를 포함할 수 있다. 덧붙여, 제어기(120)는 건조 사이클에 의존하여 순방향 드럼 회전 및 역방향 드럼 회전 사이로 자동적으로 변경하도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 건조기(100)의 컴포넌트들은 도 5의 흐름도로 도시된 바와 같이 건조기를 제어하는 방법(500)을 실시한다. 특히, 방법(500)은 원래부터 라인 주파수 전동기에 따라 작동하도록 설계된 건조기를 넌-라인 주파수 모터 조립체(180)에 따라 기능하도록 구성한다. 모터 조립체(180)는 결함이 있는 라인 주파수 전동기를 대체할 수 있다. 대안으로서, 모터 조립체(180)는 송풍기 팬(128)의 각속도를 증가시키며 건조 성능을 변경하기 위하여 가동되는 라인 주파수 전동기를 대체할 수 있다. 도 5의 단계 504에서 나타난 바와 같이, 라인 주파수 공급전압(152)은 건조기로부터 분리될 수 있다. 다음에 단계 508에서 나타난 바와 같이, 라인 주파수 전동기 또는 라인 주파수 전동기 유닛은 모터 공간(도시되지 않음)을 노출시키기 위하여 건조기로부터 제거될 수 있다. 모터 공간은 라인 주파수 전동기 또는 라인 주파수 전동기 유닛에 의하여 이전에 점유되어 있었던 건조기 지지프레임의 경계부들 내에 있는 용적이다.

다음에 도 5의 단계 512에서 나타난 바와 같이, 모터 조립체(180)는 건조기의 지지프레임에 연결될 수 있다. 모터 조립체(180)는 많은 형식의 건조기들의 모터 공간내에 끼워 맞추어지는 치수로 되어 있다. 따라서, 모터 조립체(180)는 다수의 제조업자 및 판매자들로부터의 건조기들에서 이용될 수 있다. 단계 516에서 나타난 바와 같이, 모터 조립체(180)의 넌-라인 주파수 전동기(112)의 출력축(148)은 건조기의 종래 송풍기(108) 및 종래 드럼(104)에 연결될 수 있다. 실시예에 따라 출력축(148)은 상술한 바와 같이 증가된 기류를 발생시키기 위하여 송풍기(108)에 직접 연결될 수 있다. 대안으로서, 출력축(148)은 송풍기(108)를 구동하기 위하여 종래 트랜스미션에 연결될 수 있다. 출력축(148)은 드럼(104)에 연결된 순환벨트와 결합하기 위하여 출력축(148)상에 직접 형성된 벨트 결합면(160)을 포함할 수 있다.

넌-라인 주파수 전동기(112)의 출력축(148)이 송풍기(108) 및 드럼(104)에 연결된 후에, 라인 주파수 공급전압(152)이 건조기에 연결될 수 있다. 특히, 도 5의 단계 520에서 도시된 바와 같이, 라인 주파수 공급전압(152)은 제어기(120)에 연결될 수 있다. 다음에, 도 5의 단계 524 및 단계 528에서 도시된 바와 같이, 제어기(120)는 위에서 상세히 설명한 바와 같이, 전동기(112)의 출력축(148)을 구동하기 위하여 전동기(112)에 연결되어 있는 넌-라인 주파수 모터 전압을 발생할 수 있다. 어떤 실시예에서 제어기(120)에 의해 발생된 모터 전압은 3상 전압 신호를 갖는데, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 수의 위상들이 이용될 수 있다. 따라서 방법(500)은 현재의 건조기(100)를 수리 또는 업그레이드하기 위해 모터 조립체(180)의 "드롭인(drop-in)" 능력을 이용한다.

기술에 숙련된 자는 상술한 특별한 실시예들에서 여러 가지 변경들이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 따라서 아래 청구항들은 위에서 예시되고 설명된 특정 실시예들로 제한하지 않는다. 청구항들은, 원래 제출된 것과 그리고 보정될 때, 현재 예상하지 못하거나 인식하지 못한 것들과 그리고 예를 들어 출원인/특허권자 및 기타 사람들로부터 생각해 낼 수 있는 것을 포함하여, 본원에서 설명된 실시예들 및 가르침의 변화, 대안, 변경, 개선, 등가물 및 실질적인 동등물을 망라한다.

100: 건조기
104: 드럼
108: 송풍기
112: 넌-라인 주파수 전동기
116: 히터
120: 제어기

Claims

물품들을 텀블 건조(tumble dry)하기 위한 건조장치로서,
드럼의 회전이 가능하도록 지지프레임에 연결되어 있고, 내부공간을 갖는 상기 드럼;
상기 지지프레임에 연결되어 있고, 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있는 송풍기;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 상기 송풍기를 구동시키기 위해 상기 송풍기에 직접 연결되어 있고 그리고 상기 제 2 단부는 상기 드럼을 회전시키도록 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 구비하며, 상기 지지프레임에 연결되어 있는 넌-라인 주파수 전동기(non-line frequency electric motor);
라인 주파수를 갖는 전압을 공급받기 위해 전압소스에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 넌-라인 주파수 전동기에 전기적으로 연결되어 있으며, 넌-라인 주파수 전압을 생성하기 위해 구성되는 주파수 발생기; 및
상기 주파수 발생기를 작동시키도록 상기 주파수 발생기에 연결되는 제어기를 포함하고;
상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 송풍기에 의해 생성되는 기류의 양과 상기 드럼의 각속도 중에서 한 가지를 제어토록 할 수 있도록 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 구성되는, 건조장치.
제1항에 있어서,
상기 송풍기는 상기 출력축의 단부에 직접 연결된 팬부재를 추가로 포함하고, 상기 팬부재는 상기 출력축의 각속도와 동일한 각속도로 송풍기 하우징내에서 회전하도록 구성되는 건조장치.
제1항에 있어서,
상기 전동기의 출력축과 함께 회전할 수 있는 벨트 결합면을 추가로 포함하고, 상기 벨트 결합면은 순환벨트와 결합하도록 구성되고, 상기 순환벨트는 상기 출력축의 회전을 상기 드럼에 연결시키도록 구성되고,
상기 벨트 결합면은 상기 전동기의 출력축상에 직접 형성되는 건조장치.
물품들을 텀블 건조하기 위한 건조장치로서,
드럼의 회전이 가능하도록 지지프레임에 연결되어 있고, 내부공간을 갖는 상기 드럼;
상기 지지프레임에 연결되어 있고, 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있는 송풍기;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 제 1 단부는 상기 송풍기를 구동시키기 위해 상기 송풍기에 연결되어 있고 그리고 제 2 단부는 상기 드럼을 회전시키도록 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 구비하는 넌-라인 주파수 변속 전동기;
라인 주파수를 갖는 전압을 공급받기 위해 전압소스에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 넌-라인 주파수 변속 전동기에 전기적으로 연결되어 있으며, 넌-라인 주파수 전압을 생성하기 위해 구성되는 주파수 발생기; 및
상기 전동기에 전기적으로 연결되며, 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 상기 주파수 발생기에 연결되는 제어기를 포함하고;
상기 제어기는 상기 출력축의 각속도를 제어하여 상기 제어기가 상기 송풍기에 의해 생성되는 기류의 양과 상기 드럼의 각속도 중에서 한 가지를 제어할 수 있도록, 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 구성되는, 건조장치.
제4항에 있어서,
상기 제어기는 시동신호에 반응하여 상기 출력축의 각속도가 점진적으로 증가하도록 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 구성되는 건조장치.
삭제
제4항에 있어서,
상기 제어기는 상기 드럼내에서 적재물(load)의 질량을 나타내는 적어도 하나의 신호를 발생하도록 구성된 적재물 감지소자를 구비하고, 상기 제어기는 상기 적재물 감지소자에 의해 발생된 상기 적어도 하나의 신호에 반응하여 상기 출력축의 각속도를 제어하도록, 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 구성되는 건조장치.
삭제
물품들을 텀블 건조하기 위한 건조장치로서,
드럼의 회전이 가능하도록 지지프레임에 연결되어 있고, 내부공간을 갖는 상기 드럼;
상기 지지프레임에 연결되어 있고, 전동기에 의한 구동에 반응하여 상기 드럼의 내부공간내에서 기류를 발생하도록 구성되어 있는 송풍기;
공급전압에 선택적으로 연결될 수 있게 구성된 히터로서, 상기 공급전압에 연결되어 있는 상기 히터에 반응하여 상기 송풍기에 의해 발생된 기류를 가열하도록 구성된, 상기 히터;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 상기 제 1 단부는 상기 송풍기에 연결되어 있고 그리고 상기 제 2 단부는 상기 드럼에 연결되어 있는 출력축을 구비하며, 상기 지지프레임에 연결되어 있는, 넌-라인 주파수 전동기;
상기 출력축의 회전에 반응하여 적어도 샤프트 회전신호를 발생하도록 구성된 제1감지 소자;
라인 주파수를 갖는 전압을 공급받기 위해 전압소스에 전기적으로 연결되어 있고, 넌-라인 주파수 전동기에 전기적으로 연결되어 있으며, 넌-라인 주파수 전압을 생성하기 위해 구성되는 주파수 발생기; 및
적어도 상기 전동기, 상기 주파수 발생기 및 상기 히터에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 샤프트 회전신호를 발생하는 상기 제1감지 소자에만 반응하여 상기 히터를 상기 공급전압에 연결하도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 송풍기에 의해 생성되는 기류의 양과 상기 드럼의 각속도 중에서 한 가지를 제어하도록 상기 주파수 발생기를 작동시키도록 구성되는, 건조장치.
제9항에 있어서,
상기 드럼의 회전에 반응하여 적어도 드럼 회전신호를 발생하도록 구성된 제2감지 소자를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 드럼 회전신호를 발생하는 상기 제2감지 소자에만 반응하여 상기 히터를 상기 공급전압에 연결하도록 추가로 구성되어 있는 건조장치.