KR101756408B1 - 배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기 - Google Patents

배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치 및 이를 구비하는 세탁물 처리기기는, 배수 펌프를 동작하기 위한 모터와, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변할 수 있다. 이에 따라, 배수시의 노이즈를 저감할 수 있게 된다.

Description

배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기{Drain pump driving apparatus and laundry treatment machine including the same}
본 발명은 배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배수시의 노이즈를 저감할 수 있는 배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁물 처리기기는 세제와 세탁수 및 세탁물이 드럼 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 세탁조와 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하여, 세탁물의 손상이 거의 없고 세탁물이 서로 엉키지 않는 세탁효과를 낼 수 있다.
한편, 세탁물 처리기기 내에 세탁조 내의 잔수의 배수를 위해, 배수펌프가 사용되며, 배수펌프의 안정적인 동작을 위한 다양한 방법이 논의되고 있다.
본 발명의 목적은, 배수시의 노이즈를 저감할 수 있는 배수펌프 구동장치, 및 이를 구비한 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치는, 배수 펌프를 동작하기 위한 모터와, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 세탁조와, 세탁조를 구동하는 구동부와, 배수 펌프와, 배수펌프 구동장치를 구비하며, 배수펌프 구동장치는, 배수 펌프를 동작하기 위한 모터와, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치 및 이를 구비하는 세탁물 처리기기는, 배수 펌프를 동작하기 위한 모터와, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변할 수 있다. 이에 따라, 배수시의 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
특히, 연산된 모터 속도 리플이 클수록, 모터의 속도가 순차적으로 또는 단계적으로 작아지도록 제어함으로써, 배수시의 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도를 연산하고, 연산된 모터 속도에 기초하여, 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산할 수 있다. 이에 따라, 수압 센서 및 수위 센서 없이도 양정을 정확하게 연산할 수 있게 된다. 따라서, 제조 비용이 저감될 수 있게 된다.
한편, 연산된 양정에 기초하여 모터의 회전 속도가 가변되도록 제어함으로써, 배수가 원활히 수행되면서, 소비 전력을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 4는 도 1의 배수펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 5는 도 4의 배수펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 1의 세탁물 처리기기의 배수펌프에 연결된 배수관의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 일 예를 보여주는 순서도이고, 도 9a 내지 도 10은 도 8의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 다른 예를 보여주는 순서도이다.
도 12a 내지 도 14b는 도 11의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 16 내지 도 18c는 도 15의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기(100)는, 포가 삽입되어 세탁, 헹굼 탈수 등을 수행하는 세탁기 또는 습포가 삽입되어 건조를 수행하는 건조기 등을 포함하는 개념으로서, 이하에서는 세탁기를 중심으로 기술한다.
세탁기(100)는, 외관을 형성하는 케이싱(110)과, 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 조작키들과, 세탁기(100)의 작동상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이 등을 구비하여 사용자 인터페이스를 제공하는 컨트롤 패널(115)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 구비되어 세탁물이 출입하는 출입홀을 여닫는 도어(113)를 포함한다.
케이싱(110)은, 내부에 세탁기(100)의 각종 구성품이 수용될 수 있는 공간을 형성하는 본체(111)와, 본체(111)의 상측에 구비되고 내조(122) 내로 세탁물이 투입될 수 있도록 포출입홀을 형성하는 탑커버(112)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 본체(111)와 탑커버(112)를 포함하는 것으로 설명하나, 케이싱(110)은 세탁기(100)의 외관을 형성하는 것이면 충분하며 이에 한정되지 않는다.
한편, 지지봉(135)은, 케이싱(110)을 이루는 구성 중 하나인 탑커버(112)에 결합되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 케이싱(110)의 고정된 부분 어느 곳과도 결합되는 것이 가능함을 명시한다.
컨트롤패널(115)은, 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117)과, 조작키들(117)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 표시하는 디스플레이(118)를 포함한다.
도어(113)는, 탑커버(112)에 형성된 포출입홀(미표기)을 여닫는 것으로, 본체(111) 내부가 들여다보일 수 있도록 강화유리 등의 투명부재를 포함할 수 있다.
세탁기(100)는, 세탁조(120)를 포함할 수 있다. 세탁조(120)는, 세탁수가 담기는 외조(124)와, 외조(124) 내에 회전가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 내조(122)를 구비할 수 있다. 세탁조(120)의 상부에는 세탁조(120)의 회전시 발생하는 편심을 보상하기 위한 밸런서(134)가 구비될 수 있다.
한편, 세탁기(100)는, 세탁조(120)의 하부에 회전 가능하게 구비되는 펄세이터(133)를 포함할 수 있다.
구동장치(138)는, 내조(122) 및/또는 펄세이터(133)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것이다. 구동장치(138)의 구동력을 선택적으로 전달하여 내조(122)만이 회전되거나, 펄세이터(133)만이 회전되거나, 내조(122)와 펄세이터(133)가 동시에 회전되도록 하는 클러치(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 구동장치(138)는, 도 3의 구동부(220), 즉 구동 회로에 의해 동작하게 된다. 이에 대해서는 도 3 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 탑커버(112)에는 세탁용 세제, 섬유 유연제 및/또는 표백제 등의 각종 첨가제가 수용되는 세제박스(114)가 인출가능하게 구비되고, 급수유로(123)를 통해 급수된 세탁수가 세제박스(114)를 경유한 후 내조(122) 내로 공급된다.
내조(122)에는 복수의 홀(미도시)이 형성되어 내조(122)로 공급된 세탁수가 복수의 홀을 통해 외조(124)로 유동한다. 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)가 구비될 수 있다.
배수유로(143)를 통해 외조(124)내의 세탁수가 배수되고, 배수유로(143)를 단속하는 배수밸브(145) 및 세탁수를 펌핑하는 배수펌프(141)가 구비될 수 있다.
지지봉(135)은, 외조(124)를 케이싱(110) 내에 매달기 위한 것으로, 일단이 케이싱(110)에 연결되고, 지지봉(135)의 타단은 서스펜션(150)에 의해 외조(124)와 연결된다.
서스펜션(150)은, 세탁기(100) 작동 중에 외조(124)가 진동하는 것을 완충시킨다. 예를 들어, 내조(122)가 회전함에 따라 발생하는 진동에 의해 외조(124)가 진동할 수 있으며, 내조(122)가 회전하는 중에는 내조(122) 내에 수용된 세탁물의 편심, 내조(122)의 회전 속도 또는 공진 특성 등의 다양한 요인에 의해 진동하는 것을 완충시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 구동부(220)가 제어되며, 구동부(220)는 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 세탁조(120)에 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
한편, 세탁물 처리기기(100)는, 배수펌프(141)를 구동하기 위한 모터(630), 및 이를 제어하는 배수펌프 구동부(620)를 구비할 수 있다. 배수펌프 구동부(620)는, 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 배수펌프 구동부(620)를 배수펌프 구동장치(620)라 명명할 수도 있다.
제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 구동부(220)를 제어하여, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 예를 들어, 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 전류 검출부(225)와 모터(230)의 위치를 감지하는 위치 감지부(220)에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 구동부(220)를 제어할 수 있다. 도면에서는, 검출된 전류와, 감지된 위치 신호가 구동부(220)에 입력되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 제어부(210)에 입력되거나, 제어부(210)와 구동부(220)에 함께 입력되는 것도 가능하다.
구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다.
예를 들어, 인버터 제어부(미도시)가 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(도 4의 Sic)를 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io) 또는 위치 감지부(235)에서 감지된 위치 신호(H)에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 세탁조(120)가 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 세탁조(120)의 편심량, 즉 세탁조(120)의 언밸런스(unbalance; UB)를 감지할 수도 있다. 이러한 편심량 감지는, 전류 검출부(225)에서 검출된 전류(io)의 리플 성분 또는 세탁조(120)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.
도 4는 도 1의 배수펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 배수펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치(620)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터(630)를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치(620)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 배수펌프 구동장치(620)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는, 도 4, 및 도 5의 배수펌프 구동장치(620) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 평활 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(630)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(idc)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(idc)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 6를 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(630) 사이에 흐르는 출력전류(idc)를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되어 모터에 흐르는 출력전류(Idc)를 검출할 수 있다.
특히, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비할 수 있다.
한편, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(idc)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(idc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(idc)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로하여 기술한다.
한편, 삼상 모터(630)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(630)는, 브러시리스(BrushLess와, BLDC) DC 모터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 모터(630)는, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 6은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 파워 연산부(321), 속도 지령 생성부(323), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(idc)에서, 각각의 상 전류(ia,ib,ic)를 추출하고, 추출된 상 전류(ia,ib,ic)를, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환할 수 있다.
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(idc)에 기초하여, 위치(
Figure 112016037046821-pat00001
)를 추정하고, 추정된 위치를 미분하여, 속도(
Figure 112016037046821-pat00002
)를 연산할 수 있다.
파워 연산부(321)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(idc)에 기초하여, 모터(630)의 파워 또는 부하를 연산할 수 있다.
속도 지령 생성부(323)는, 파워 연산부(321)에서 연산된 파워(P)와, 파워 지령치(P* r)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 생성한다. 예를 들어, 속도 지령 생성부(323)는, 연산된 파워(P)와, 파워 지령치(P* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(325)에서 PI 제어를 수행하며, 속도 지령치(ω* r)를 생성할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure 112016037046821-pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure 112016037046821-pat00004
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력된다.
축변환부(550)는, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure 112016037046821-pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure 112016037046821-pat00006
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
도 7a 내지 도 7b는 도 1의 세탁물 처리기기의 배수펌프에 연결된 배수관의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 7a는 배수펌프(141)와 배수관(199a)의 높이의 차가 ha인 것을 예시하며, 도 7b는 배수펌프(141)와 배수관(199a)의 높이의 차가 ha 보다 더 큰 hb인 것을 예시한다.
예를 들어, ha는 대략 0.9m이고, hb는 대략 2.4m일 수 있다.
세탁물 처리기기(100)가 지하에 설치되는 경우, 배수를 위해, 배수관(199a)이, 지상으로 연장되어야 하며, 따라서, 도 7a 내지 도 7b와 같이, 배수펌프(141) 보다 상당히 높은 위치에, 배수관(199a)이 연장되어야 한다.
이러한 경우, 배수펌프를 솔레노이드 방식으로 구현하면, 펌핑이 약해, 배수가 원활히 수행되지 않게 된다.
이에 따라, 배수펌프를 구동하기 위해, 모터가 사용되는 것이 바람직하다. 종래에는, AC 모터를 사용하여, 50Hz 또는 60Hz의 교류 전원을 이용하여, 대략 3000rpm 또는 3600rpm으로, 일정 속도로, 모터를 구동하였다.
이러한 경우, 배수 펌프의 높이에 관계없이, 일정한 속도로 구동하므로, 배수관(199a)에 남아있는, 잔수의 이동에 의한 노이즈가 발생하게 된다.
본 발명에서는, 이러한 점을 해결하기 위해, 속도 가변이 가능한, 모터(630)를 사용하는 것으로 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른, 배수펌프(141)를 구동하는 모터(63)는, 브러시리스(BrushLess) DC(BLDC) 모터(630)를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 8 이하를 참조하여 기술한다.
나아가, 본 발명에서는, 모터(630)의 속도 가변을 위해, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산하고, 연산된 양정에 기초하여 모터(630)의 회전 속도가 가변되도록 제어한다.
이에 의하면, 수압 센서 및 수위 센서 없이, 양정을 정확하게 연산할 수 있게 된다. 따라서, 제조 비용이 저감될 수 있게 된다.
한편, 연산된 양정에 기초하여 모터(630)의 회전 속도가 가변되도록 제어함으로써, 배수가 원활히 수행되면서, 소비 전력을 저감할 수 있게 된다. 이에 대해서는, 도 11 이하를 참조하여 기술한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 일 예를 보여주는 순서도이고, 도 9a 내지 도 10은 도 8의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8을 참조하면, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 제1 속도로 모터(630)가 회전하도록 제어한다(S710).
다음, 배수펌프 구동장치(620)의 출력전류 검출부(E)는, 모터(630)에 흐르는 출력전류(Idc)를 검출한다(S720).
다음, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 검출된 출력전류(Idc)에 기초하여, 모터(630)의 속도 및 속도 리플을 연산한다(S730).
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430)는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 검출된 출력전류(Idc)에 기초하여, 모터 속도 연산을 수행할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430)는, 연산된 속도의 변화를 나타내는, 속도 리플(ripple)을 연산할 수 있다.
다음, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터 속도를 가변하도록 제어한다(S740).
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터 속도 리플이 클수록, 모터의 속도가 순차적으로 또는 단계적으로 작아지도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 세탁물 처리기기(100)의 배수시, 잔수에 의해 발생하는 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
특히, 세탁물 처리기기(100)가, 세탁 행정, 및 헹굼 행정 없이, 바로 탈수 행정을 수행하는 경우, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 출력 전류(Idc)에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변하도록 제어함으로써, 배수관와, BLDC에 남아있는 잔수에 의해 발생하는 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 9a는 ωk의 속도로 모터(630)로 회전하는 것을 예시한다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, ωk의 속도 회전시, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(Idc)에 기초하여, 속도 및 속도 리플을 연산할 수 있다.
예를 들어, 도 9c와 같은 속도 리플 파형에 대응하는 속도 리플을 연산할 수 있다.
이러한 속도 리플은, 도 9b와 같이, 배수관(199a) 사이를 이동하는 잔수(198a,198b)에 의해 발생할 수 있다.
예를 들어, ωk의 속도로, 배수펌프(141)의 모터(630) 동작시, 잔수(198a,198b)가, 배수펌프(141)와 배수관(199a) 사이에서 왕복될 수 있다.
특히, 배수펌프(141) 방향으로 이동하는 경우, 모터(630)에 영향을 미쳐, ωk의 속도로 회전하는 모터(630)에 리플이 발생하게 된다. 그리고, 이에 따라, 노이즈가 발생하게 된다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 도 9c의 속도 리플(ωri)에 기초하여, 노이즈가 저감되도록, 모터의 속도를 가변하도록 제어할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터 속도 리플이 클수록, 도 9d와 같이, 모터의 속도가 순차적으로 작아지도록 제어할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터 속도 리플이 클수록, 도 9e와 같이, 모터의 속도가 단계적으로 작아지도록 제어할 수 있다.
도 10의 (a)는 도 8의 구동방법 미적용시, 출력 전류 파형(Idc1)과 모터 속도 파형(Vcd1)을 예시하며, 도 10의 (b)는 도 8의 구동방법 적용시, 출력 전류 파형(Idc2)과 모터 속도 파형(Vcd2)을 예시하며,
도면을 참조하면, 도 8의 구동방법 미적용시, Pm3 구간에, 모터 속도 파형(Vcd1)에 리플 성분이 상당히 발생하는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 노이즈가 상당히 발생하게 된다.
한편, 도 8의 구동방법 적용시, Pm3 구간을 비롯하여, 전 구간에, 모터 속도 파형(Vcd2)에 리플 성분이 상당히 저감되는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 노이즈가 상당히 저감되며, 안정적으로 배수펌프(141)의 모터(630)를 구동할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 다른 예를 보여주는 순서도이고, 도 12a 내지 도 14b는 도 11의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 11을 참조하면, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 제1 속도로 모터(630)가 회전하도록 제어한다(S810).
다음, 배수펌프 구동장치(620)의 출력전류 검출부(E)는, 모터(630)에 흐르는 출력전류(Idc)를 검출한다(S820).
다음, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 검출된 출력전류(Idc)에 기초하여, 모터(630)의 속도를 연산한다(S830).
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430)는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 검출된 출력전류(Idc)에 기초하여, 모터 속도 연산을 수행할 수 있다.
다음, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터 속도에 기초하여, 양정(lift)을 연산한다(S840).
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산할 수 있다.
예를 들어, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 세탁조(120)의 바닥면과, 배수관(199a)의 최종 높이와의 차이인 양정을 연산할 수 있다.
다른 예로, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 세탁조(120)의 바닥면 보다 더 낮은 위치인, 배수펌프(141)의 위치와, 배수관(199a)의 최종 높이와의 차이인 양정을 연산할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 모터(630)를 제1 속도로 회전하도록 제어하며, 제1 속도 회전 제어시, 출력 전류(Idc)에 기초하여 연산된 모터(630)의 속도가 제2 속도인 경우, 제2 속도에 기초하여, 양정을 제1 레벨로 연산할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 모터(630)를 제1 속도로 회전하도록 제어하며, 제1 속도 회전 제어시, 출력 전류(Idc)에 기초하여 연산된 모터(630)의 속도가 제2 속도 보다 낮은 제3 속도인 경우, 양정을 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨로 연산할 수 있다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터(630)의 속도가 낮아질수록, 양정의 레벨이 작아지는 것으로 연산할 수 있다.
다음, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 양정(lift)에 기초하여, 모터 속도를 가변한다(S850).
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 양정에 기초하여 모터(630)의 회전 속도가 가변되도록 제어하되, 수입부의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 작아지도록 제어할 수 있다.
도 12a는 Pa 기간 중 ω1의 속도로 모터(630)가 회전하다가, 트랜지션 기간인 Pb 기간 속도가 점차 감소하여, Pc 기간 중 ω1 보다 낮은 ω2 속도로 회전하는 것을 예시한다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 실제 속도 지령치로 ω1 로 모터(630)가 회전하도록 제어하였는데, 출력 전류에 기초하여 연산된 모터(630)의 속도가, ω2인 경우, ω1 과 ω2의 차이에 기초하여, 양정을 연산할 수 있다.
예를 들어, 도 12b와 같이, 배수펌프(141)의 위치와, 배수관(199a)의 최종 높이와의 차이인 양정이, hb라 연산할 수 있다.
이러한 속도 차이에 대한 양정에 대한 데이터는, 미리 실험에 의해 설정된 값일 수 있으며, 미리 룩업 테이블 또는 메모리에 저장된 것일 수 있다.
도 12c는 Pa 기간 중 ω1의 속도로 모터(630)가 회전하다가, 트랜지션 기간인 Pb 기간 속도가 점차 감소하여, Pc 기간 중 ω1 보다 낮은 ω3 속도로 회전하는 것을 예시한다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 실제 속도 지령치로 ω1 로 모터(630)가 회전하도록 제어하였는데, 출력 전류에 기초하여 연산된 모터(630)의 속도가, ω3인 경우, ω1 과 ω3의 차이에 기초하여, 양정을 연산할 수 있다.
한편, ω3는 ω2 보다 더 낮은 속도인 것일 수 있다.
이에 따라, 도 12d와 같이, 배수펌프(141)의 위치와, 배수관(199a)의 최종 높이와의 차이인 양정이, ha라 연산할 수 있다.
즉, 배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 모터(630)의 속도가 낮아질수록, 양정의 레벨이 작아지는 것으로 연산할 수 있다.
이와 같이, 출력 전류에 기초하여 연산된 모터(630)의 속도를 기반으로 하여, 양정의 레벨을 연산할 수 있으므로, 별도의 수압 센서 및 수위 센서 없이도 양정을 정확하게 연산할 수 있게 된다.
도 13a는 세탁조(120) 내의 수위가 순차적으로 낮아지는 것을 예시한다.
특히, 도 13a는 배수관(199a)의 위치가 도 7b에 대응한다.
도 13a의 (a)는, 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이가 hb1이고, 도 13a의 (b)는, 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이가 hb2이고, 도 13a의 (c)는, 세탁조 수위가 공수위인 것을 예시한다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 상술한 바와 같이, 연산된 양정에 기초하여 모터(630)의 회전 속도가 가변되도록 제어하되, 수입부의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 작아지도록 제어할 수 있다.
도 13b는, 세탁조 수위가 도 13a와 같이 순차적으로 낮아질 때, ωaa, ωab, ωac 순서로 모터(630)의 구동 속도가 낮아지는 것을 예시한다.
ωaa는, 도 13a의 (a)의 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이인 hb1에 대응하며, ωab는, 도 13a의 (b)의 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이인 hb2에 대응하며, ωac는, 도 13a의 (c)의 hb에 대응할 수 있다.
도 14a는 세탁조(120) 내의 수위가 순차적으로 낮아지는 것을 예시한다.
특히, 도 14a는 배수관(199a)의 위치가 도 7a에 대응한다.
도 14a의 (a)는, 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이가 ha1이고, 도 14a의 (b)는, 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이가 ha2이고, 도 14a의 (c)는, 세탁조 수위가 공수위인 것을 예시한다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 상술한 바와 같이, 연산된 양정에 기초하여 모터(630)의 회전 속도가 가변되도록 제어하되, 수입부의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 작아지도록 제어할 수 있다.
도 14b는, 세탁조 수위가 도 14a와 같이 순차적으로 낮아질 때, ωba, ωbb, ωbc 순서로 모터(630)의 구동 속도가 낮아지는 것을 예시한다.
ωba는, 도 14a의 (a)의 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이인 ha1에 대응하며, ωbb는, 도 14a의 (b)의 세탁조 수위와 배수관(199a)의 차이인 ha2에 대응하며, ωbc는, 도 14a의 (c)의 ha에 대응할 수 있다.
한편, ωba는, 도 13b의 ωaa 보다 낮은 값일 수 있다. 즉, 양정의 레벨이 낮을수록, 모터(630)의 속도는 낮아질 수 있다.
한편, 도 11 내지 도 12는, 출력 전류 기반의 양정 연산 방법을 예시하였으나, 이와 유사하게, 도 6의 파워 연산부에서 연산된 파워 기반으로 양정을 연산하는 것도 가능하다.
배수펌프 구동장치의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 연산된 파워 또는 부하가 낮아질수록, 양정의 레벨이 작아지는 것으로 연산할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이고, 도 17 내지 도 18c는 도 15의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 15를 참조하면, 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 세탁조 내의 세탁물의 포량을 제1차로 감지한다(S1505).
포량 감지 방법은 다양한 방법이 적용 가능하다.
일예로, 본 발명의 실시에에 따른 포량 감지 방법은, 가속 구간 중 모터를 구동하기 위한 전류 지령치와, 등속 구간 중 모터를 구동하기 위한 전류 지령치에 기초하여, 세탁조 내의 세탁물의 포량을 감지할 수 있다. 나아가, 등속 구간 중 모터에서 발생하는 역기전력을 연산하고, 포량 감지시, 연산된 역기전력을 반영함으로써, 더욱 정확하게, 세탁물의 포량을 감지할 수 있게 된다.
한편, 포량 감지의 다른 예로, 세탁조를 가속하여 회전시키고, 가속 구간 중, 상기 세탁조를 회전시키는 모터를 구동하기 위한 전류 지령치 또는 상기 모터에 흐르는 출력 전류에 기초하여, 세탁조 내의 세탁물의 포량을 감지하는 것도 가능하다.
다음, 제어부(210)는, 감지된 포량이 기준치 이상인지 여부를 판단한다(S1510). 기준치 미만이 경우, 바로 건포로 판단하고, 제1565 단계(S1565)를 수행한다. 기준치 이상인 경우, 제1515 단계(S1515) 이하를 수행한다.
제어부(210)는, 감지된 포량이 기준치 미만인 경우, 건포로 판단하고, 기준치 이상인 경우, 습포의 가능성을 염두에 두고, 제1515 단계(S1515) 이하를 수행한다.
다음, 제어부(210)는, 세탁조 내에 제1 수위까지 급수하도록 제어한다(S1515). 그리고, 제어부(210)는, 세탁조를 회전시키는 모터를 정역 교반 회전시키도록 제어한다(S1520). 그리고, 제어부(210)는, 세탁조 내의 수위를 감지한다(S1525).
도 18a는, 세탁조 중 외조(124)에 제1 수위까지 급수되는 것을 예시한다. 이를 위해, 제어부(210)는, 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(210)는, 제1 수위까지 급수되도록 급수밸브(125)를 제어할 수 있다.
다음, 도 18b는 세탁조를 회전시키는 모터가 정역 교반 회전하는 것을 예시한다. 이는 급수 이후, 세탁조 내의 세탁물에 포를 완전히 적시도록 하기 위한 것으로서, 모터를 일정 시간 정회전 하거나, 역회전 하는 것도 가능하다.
다음, 도 18c는 도 18b의 모터 정역 교반 회전에 기초하여, 세탈물이 급수된 물을 함습하고, 이에 따라, 수위가 낮아지는 것을 예시한다.
수위 측정은, 수위 센서를 통해 수행 가능하다. 예를 들어, 공수위의 수위 주파수는 28KHz일 수 있고, H1 주파수는 25.9KHz의 수위 주파수일 수 있으며, H2 주파수는 대략 26.5KHz의 수위 주파수일 수 있다. 수위 주파수, 즉, 수위값은, 세탁조 내의 수위에 반비례하는 값일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 수위 주파수를 활용하여, 건포/습포 판단을 수행할 수 있으며, 나아가, 습포량 연산을 수행할 수 있다. 이에 대해서는, 제1550 단계(S1550)를 참조한다.
다음, 제어부(210)는, 제1 수위가 감지된 수위 보다 더 높은 지 여부를 판단하고(S1530), 해당하는 경우, 제1 수위까지 재급수하도록 제어한다(S1535).
이를 위해, 제어부(210)는, 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(210)는, 제1 수위까지 재급수되도록 급수밸브(125)를 제어할 수 있다.
다음, 제어부(210)는, 세탁조 내의 세탁물의 포량을 제2차로 감지한다(S1540). 다음, 제어부(210)는, 제1차 포량 감지값, 제2차 포량 감지값, 및 감지된 수위값을 이용하여, 세탁물이 건포인지 습포인지 판단한다(S1550).
제2차 포량 감지는, 상술한 S1505 단계에서 설명된 바와 같이, 다양한 방법에 의해 포량 감지가 수행될 수 있다.
제어부(210)는, 제1차 포량 감지값이 클수록, 또는 감지된 수위값이 작을수록, 습포로 판단하게 된다.
즉, 제어부(210)는, 제1차 포량 감지값이 작을수록, 또는 감지된 수위값이 클수록, 건포로 판단하게 된다.
또는, 제어부(210)는, 감지된 수위값과 제1 수위값의 차이가 클수록, 건포로 판단하게 된다.
한편, 습포인 경우, 제1550 단계(S1550)가 수행되며, 건포인 경우, 제1565 단계(S1565)가 수행된다.
즉, 습포인 경우, 제어부(210)는, 제1차 포량 감지값, 제2차 포량 감지값, 및 감지된 수위값에 기초하여, 습포량을 연산한다(S1550). 여기서의 습포량은, 세탁물이 수분을 함습하지 않은 고유의 포량을 의미한다.
습포량 연산은, 물과 세탁포의 양 중 물의 양을 제외하는 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 고유의 세탁포의 양을 연산하는 것을 의미할 수 있다.
여기서, 제2차 포량 감지값과 제1차 포량 감지값의 차이가 클수록, 물의 양이 적은 습포를 의미하며, 제2차 포량 감지값과 제1차 포량 감지값의 차이가 작을수록, 물의 양이 많은 습포를 의미한다.
한편, 감지되는 수위의 수위 주파수가 클수록, 물의 양이 많은 습포를 의미하며, 감지되는 수위의 수위 주파수가 작을수록, 물의 양이 적은 습포를 의미한다.
이에 따라, 습포량은, 제2차 포량 감지값과 제1차 포량 감지값의 차이가 클수록, 또는 감지되는 수위의 수위 주파수가 작을수록, 커질 수 있다. 또는, 감지된 수위값과 제1 수위값의 차이가 작을수록, 습포량이 커질 수 있다.
즉, 습포량은, 제2차 포량 감지값과 제1차 포량 감지값의 차이가 작을수록, 또는 감지되는 수위의 수위 주파수가 클수록, 작아질 수 있다. 또는, 감지된 수위값과 제1 수위값의 차이가 클수록, 습포량이 작아질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 세탁물이 수분을 함습하지 않은 고유의 포량을 감지함으로써, 고유의 포 무게에 따른, 세탁물 처리가 가능해져, 세탁 시간 단축, 물 사용량을 저감할 수 있게 되며, 결국, 세탁물 처리기기에서 소비되는 에너지를 저감할 수 있게 된다.
한편, 건포인 경우, 제어부(210)는, 제1차 포량 감지값에 기초하여, 건포량을 연산한다(S1565).
제어부(210)는, 상술한 제1차 포량 감지값에 기초하여, 제1차 포량 감지값이클수록, 건포량이 큰 것으로 판단할 수 있다.
한편, 건포량은, 도 12의 테이블(1200)을 통해 출력되는 것이 가능하다. 건포량은, 가속 구간과 등속 구간 사이의 전류 지령치를 복수의 구간(Se1,...Se10)으로 나누어, 각 전류 지령치, 즉 감지값에 기초한, 건포량을 출력할 수 있다. 즉, L1 내지 L10 중 어느 하나의 값을 건포량으로 출력할 수 있다.
세탁물 처리기기의 포량 감지를 위해, 먼저, 구동부(220)는, 세탁조(120)를 회전시키는 모터(230)를 정렬시킨다. 즉, 모터(230)의 회전자를 일정 위치에 고정시키도록, 모터(230)를 제어한다. 즉, 모터(230)에 일정 전류를 인가한다.
이러한 모터 정렬 구간은, 도 15의 Ta 구간에 해당할 수 있다.
일 예로, 모터 정렬 구간(Ta) 동안, 모터(230)에 일정 크기의 전류를 인가하는 것이 가능하다. 이에 따라, 모터(230) 회전자는, 일정한 위치로 이동하게 된다.
한편, 다른 예로, 모터 정렬 구간(Ta) 동안, 서로 다른 크기의 전류를 인가하는 것도 가능하다. 이는, 후술하는 등속 회전 구간(Tc)에서의, 역기전력 연산시 사용될 수 있는, 모터 상수를 산출하기 위한 것이다. 여기서, 모터 상수는, 예를 들어, 모터(230)의 등가 저항값(Rs) 등을 의미할 수 있다.
도 16은, 모터 정렬 구간(Ta) 중 제1 구간(Ta1) 동안, 제1 크기의 전류(IB1)가 모터(230)에 흐르고, 제2 구간(Ta2) 동안, 제2 크기의 전류(IB2)가 모터(230)에 흐르는 것을 예시한다.
여기서, 제1 구간(Ta1)과 제2 구간(Ta2)의 길이는 동일할 수 있으며, 제2 크기의 전류(IB2)는, 제1 크기의 전류(IB1)의 2배의 크기일 수 있다.
다음, 구동부(220)는, 세탁조(120)를 회전시키는 모터(230)를 가속 회전 시킨다. 구체적으로, 구동부(220)는, 정지 상태의 모터(230)를 제1 속도(ω1)까지 가속 회전시킬 수 있다. 가속 회전을 위해, 모터(230)에 인가되는 전류 지령치는, 순차적으로 증가할 수 있다.
한편, 제1 속도(ω1)는, 세탁조(120)의 공진 대역을 회피할 수 있는 속도로서, 대략, 40 ~ 50rpm 사이의 값일 수 있다.
이러한, 모터 가속 회전 구간은, 도 15의 Tb 구간에 해당할 수 있다.
다음, 구동부(220)는, 세탁조(120)를 회전시키는 모터(230)를 등속 회전 시킨다. 구체적으로, 구동부(220)는, 제1 속도(ω1)까지 가속 회전한 모터(230)를 제2 속도(ω2)로 등속회전시킬 수 있다. 등속 회전을 위해, 모터(230)에 인가되는 전류 지령치는, 일정할 수 있다.
한편, 제2 속도(ω2)는, 제1 속도(ω1) 보다 낮은 속도로서, 대략, 25 ~ 35rpm 사이의 값일 수 있다.
이러한, 모터 등속 회전 구간은, 도 15의 Tc 구간에 해당할 수 있다.
제어부(210)는, 가속 구간 중 모터(230)를 회전시키기 위한 전류 지령치의 평균값과, 등속 구간 중 모터(230)를 회전시키기 위한 전류 지령치의 평균값의 차이에 기초하여, 포량 감지를 수행할 수 있다. 이에 의해, 포량을 효율적으로 감지할 수 있게 된다.
가속 구간 중 모터(230)를 회전시키기 위한 전류 지령치는, 관성 성분과 마찰력 성분이 합성된 전류 지령치를 의미하며, 등속 구간 중 모터(230)를 회전시키기 위한 전류 지령치는, 가속도에 대응하는 관성 성분 없이, 마찰력 성분에 대응하는 전류 지령치를 의미할 수 있다.
한편, 도 15 내지 도 18c에서 기술한, 포량 감지는, 세탁 행정, 헹굼 행정, 탈수 행정 각각에서 수행될 수 있다.
그리고, 포량 감지 후, 투입된 물이, 배수될 수 있다. 이때, 도 1 내지 도 14에서 기술한, 배수펌프의 구동장치(620)가 동작할 수 있다.
즉, 배수펌프 구동장치(620)의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 출력 전류(Idc)에 기초하여, 모터의 속도 리플을 연산하고, 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 모터의 속도를 가변하도록 제어함으로써, 배수관에 남아있는 잔수에 의해 발생하는 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 배수펌프 구동장치(620)의 인버터 제어부(430) 또는 세탁물 처리기기의 제어부(210)는, 출력 전류에 기초하여, 모터의 속도를 연산하고, 연산된 모터 속도에 기초하여, 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산할 수 있다. 이에 따라, 수압 센서 및 수위 센서 없이도 양정을 정확하게 연산할 수 있게 된다. 따라서, 제조 비용이 저감될 수 있게 된다.
한편, 도 1에서는 세탁물 처리기기로, 탑 로드(top load) 방식을 예시하나, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프의 구동장치(620)는, 프론트 로드(front load) 방식,즉, 드럼 방식에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시에에 따른 배수펌프의 구동장치 및 이를 구비한 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 배수펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기의 동작방법은 배수펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기에 각각 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 세탁물 처리기기 내에 구비되는 배수펌프 구동장치에 있어서,
    배수 펌프를 동작하기 위한 모터;
    스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 인버터를 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 배수 펌프에 배수관이 연결되며, 상기 배수관이, 상기 배수 펌프 보다 높은 위치에 배치되며,
    상기 제어부는,
    세탁 행정 및 헹굼 행정 없이, 탈수 행정을 수행하는 경우, 상기 모터를 제1 속도로 회전하도록 제어하며, 상기 제1 속도 회전 제어시, 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 배수관 내의 잔수에 의해 발생하는, 상기 모터의 속도 리플을 연산하고, 상기 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 상기 모터의 속도를 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 모터 속도 리플이 클수록, 상기 모터의 속도가 순차적으로 또는 단계적으로 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 상기 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 양정에 기초하여 상기 모터의 회전 속도가 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 속도 회전 제어시, 상기 출력 전류에 기초하여 연산된 상기 모터의 속도가 제2 속도인 경우, 상기 제2 속도에 기초하여, 상기 양정을 제1 레벨로 연산하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터를 제1 속도로 회전하도록 제어하며, 상기 제1 속도 회전 제어시, 상기 출력 전류에 기초하여 연산된 상기 모터의 속도가 상기 제2 속도 보다 낮은 제3 속도인 경우, 상기 양정을 상기 제1 레벨 보다 낮은 제2 레벨로 연산하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 모터의 속도가 낮아질수록, 상기 양정의 레벨이 작아지는 것으로 연산하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 양정에 기초하여 상기 모터의 회전 속도가 가변되도록 제어하되, 상기 수입부의 수위가 낮아질수록, 상기 모터의 속도가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, 브러시리스(BrushLess) DC 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    dc단에 배치되며, 상기 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
    상기 출력 전류 검출부는,
    상기 dc단 커패시터와 상기 인버터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 파워 또는 부하를 연산하는 파워 연산부;
    상기 연산된 파워에 기초하여 속도 지령치를 연산하는 속도 지령 생성부;
    상기 속도 지령치와 상기 연산된 모터의 속도에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 출력 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배수펌프 구동장치.
  13. 세탁조;
    상기 세탁조를 구동하는 구동부;
    배수 펌프;
    상기 배수 펌프를 구동하는 배수펌프 구동부;를 포함하고,
    상기 배수펌프 구동부는,
    배수 펌프를 동작하기 위한 모터;
    스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 인버터를 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 배수 펌프에 배수관이 연결되며, 상기 배수관이, 상기 배수 펌프 보다 높은 위치에 배치되며,
    상기 제어부는,
    세탁 행정 및 헹굼 행정 없이, 탈수 행정을 수행하는 경우, 상기 모터를 제1 속도로 회전하도록 제어하며, 상기 제1 속도 회전 제어시, 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 배수관 내의 잔수에 의해 발생하는, 상기 모터의 속도 리플을 연산하고, 상기 연산된 모터 속도 리플에 기초하여, 상기 모터의 속도를 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배수펌프 구동장치는,
    제2항 내지 제12항 중 어느 한 항의 배수펌프 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
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