KR102314533B1

KR102314533B1 - 세탁기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102314533B1
Application number: KR1020170034839A
Authority: KR
Inventors: 권오신; 문병현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2021-10-18
Also published as: US10954620B2; US20180266030A1; KR20180106474A; EP3378982A1; EP3378982B1

Abstract

본 발명은 능동적으로 이동 가능한 밸런서가 구비된 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 세탁수가 수용되는 터브와, 터브 내부에 배치되며 포가 수용되며 회전 가능한 원통 형상의 드럼과, 드럼의 원주를 따라 이동하여 드럼의 회전시 포의 편중에 의하여 발생되는 언밸런스를 감소하는 밸런싱유닛과, 터브에 구비되고 무선전력신호를 발생하여 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 송신코일과, 송신코일에 구동주파수로 전력을 인가하는 송신변환기와, 송신코일의 전압인 송신전압을 측정하는 전압측정기와, 전압측정기가 측정한 송신전압으로 송신변환기를 제어하는 송신컨트롤러를 포함하여, 짧은 시간에 충분한 전력을 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

Description

세탁기 및 그 제어방법 {Washing machine and Controlling method therefor}

본 발명은 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 능동적으로 이동 가능한 밸런서가 구비된 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 물과 세제 및 기계적인 작용을 이용하여 의복, 침구 등(이하, ‘포’라 칭함)에 묻은 오염을 떼어 내도록 세탁, 헹굼, 탈수 등의 과정을 통해 세정하는 장치이다.

세탁기는 드럼에 수용된 포가 편중되어 발생되는 언밸런스(unbalance)를 감소시키는 밸런서가 구비된다. 이러한 세탁기용 밸런서는 볼 밸런서나 액체 밸런서가 이용되었으며 볼 밸런서나 액체 밸런서는 드럼의 회전에 따라 수동적으로 이동하므로 볼 밸런서나 액체 밸런서가 포의 무게 중심과 반대측으로 이동하여 언밸런스가 감소할 때까지 드럼을 계속하여 회전하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 밸런서를 능동적으로 이동하는 방안이 제시되고 있다.

능동적으로 이동가능한 밸런서는 전력공급이 필요하다. 최근 드럼의 주변에 송신코일을 배치하고 밸런서에 수신코일을 배치하여 무선으로 전력을 전송하는 방안이 검토되고 있다. 그러나, 밸런서는 드럼과 함께 회전되므로 송신코일과 수신코일이 마주치는 순간이 드럼의 회전에 따라 아주 짧은 시간에 이루어진다. 따라서, 매우 짧은 시간에도 밸런서가 이동하기 위한 충분한 전력이 전송되는 것이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 짧은 시간에 충분한 전력을 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 무선 전력 전송을 위한 전자소자의 안전성을 고려하여 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 세탁수가 수용되는 터브와, 터브 내부에 배치되며 포가 수용되며 회전 가능한 원통 형상의 드럼과, 드럼의 원주를 따라 이동하여 드럼의 회전시 포의 편중에 의하여 발생되는 언밸런스를 감소하는 밸런싱유닛과, 터브에 구비되고 무선전력신호를 발생하여 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 송신코일과, 송신코일에 구동주파수로 전력을 인가하는 송신변환기와, 송신코일의 전압인 송신전압을 측정하는 전압측정기와, 전압측정기가 측정한 송신전압으로 송신변환기를 제어하는 송신컨트롤러를 포함하여, 짧은 시간에 충분한 전력을 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

송신컨트롤러는 송신전압을 전류인 코일전류로 변환하여 코일전류에 따라 송신변환기의 구동주파수를 변경할 수 있다. 이 때, 송신컨트롤러는 기설정된 일차관계식으로 송신전압을 코일전류로 변환할 수 있다.

송신컨트롤러는 코일전류가 기설정된 최소전류 이하이면 구동주파수를 증가하고 코일전류가 기설정된 최대전류 이상이면 구동주파수를 감소할 수 있다.

최소전류은 밸런싱유닛이 능동적 이동하기 위한 최소전력으로부터 설정되고, 최대전류은 밸런싱유닛의 안전성을 고려하여 설정될 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어방법은, 무선전력전송부가 설정된 구동주파수로 무선전력신호를 발생하여 밸런싱유닛에 전송하는 단계와, 무선전력신호를 발생하는 송신코일의 전압인 송신전압을 측정하는 단계와, 송신전압으로부터 구동주파수를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

송신전압으로부터 구동주파수를 변경하는 단계는, 송신전압을 기설정된 일차관계식으로 전류인 코일전류로 변환하는 단계와, 코일전류가 기설정된 최소전류 이하이면 구동주파수를 증가하고 코일전류가 기설정된 최대전류 이상이면 구동주파수를 감소하는 단계를 포함할 수 있다.

최소전류은 밸런싱유닛이 능동적 이동하기 위한 최소전력으로부터 설정되고, 최대전류은 밸런싱유닛 또는 무선전력전송부의 안전성을 고려하여 설정될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 세탁기 및 그 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　밸런싱유닛이 드럼과 함께 회전하여도 무선전력전송부가 밸런싱유닛에 짧은 시간에 충분한 전력을 무선으로 전송할 수 있는 장점이 있다.

둘째,　무선전력전송부를 제어하여 충분한 전력이 전송되면서도 무선전력전송부 또는 밸런싱유닛의 전자소자들의 소손이 방지되는 장점도 있다.

셋째,　무선전력전송부와 전력을 수신하는 밸런싱유닛 간에 통신이 이루어지지 않더라도 무선전력전송부만을 제어하여 무선으로 전력을 전송하는 것에 문제가 발생되지 않는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 터브에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 드럼에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 일부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 밸런싱유닛에 대한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법에 대한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 세탁기 및 그 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 터브에 대한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 드럼에 대한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기(100)는, 외관을 형성하는 캐비닛(111)과, 캐비닛(111) 내로 포가 출입하도록 캐비닛 일측을 개폐하는 도어(112)와, 캐비닛(111) 내부에 배치되며 캐비닛(111)에 의해 지지되며 세탁수가 수용되는 터브(122)와, 터브(122) 내부에 배치되며 포가 수용되어 회전 가능한 원통 형상의 드럼(124)과, 드럼(124)에 토크를 인가하여 회전시키는 드럼모터(113)와, 드럼(124)의 원주를 따라 이동하여 드럼(124)의 회전시 포의 편중에 의하여 발생되는 언밸런스를 감소하는 밸런싱유닛(300)과, 세제가 수용되는 세제박스(133)와, 사용자 입력을 받아 들이며 세탁기 상태를 표시하는 컨트롤 패널(114)을 포함한다.

캐비닛(111)은 포의 출입이 가능하도록 포출입홀(111a)이 형성된다. 캐비닛(111)에는 포출입홀(111a)의 개폐가 가능하도록 도어(112)가 회전 가능하게 결합된다. 캐비닛(111)에는 컨트롤패널(114)이 구비된다. 캐비닛(111)에는 세제박스(133)가 인출 가능하게 구비된다.

터브(122)는 캐비닛(111) 내부에 스프링(115) 및 댐퍼(117)에 의하여 완충 가능하게 배치된다. 터브(122)는 세탁수를 수용한다. 터브(122)는 드럼(124)의 외부에 드럼(124)를 감싸며 배치된다.

터브(122)는 양측이 개구된 원통 형상의 터브본체(122a)와, 터브본체(122a)의 전방에 배치되는 링 형상의 전면터브커버(122b)와, 터브본체(122a)의 후방에 배치되는 원판 형상의 후면터브커버(122c)를 포함한다. 이하, 전방은 도어(112) 측을 의미하고, 후방은 드럼모터(113)측을 의미한다. 전면터브커버(122b)에는 터브홀(122d)이 형성된다. 터브홀(122d)은 드럼(124) 내부로 포의 출입이 가능하도록 포출입홀(111a)가 연통되도록 형성된다.

드럼모터(113)는 후면터브커버(122c)에 구비되어 회전력을 발생한다. . 드럼모터(113)는 회전축(116)과 연결되어 드럼(124)을 회전시킨다. 드럼모터(113)는 드럼(124)을 다양한 속도 또는 방향으로 회전시킬 수 있다. 드럼모터(113)는 코일이 권선된 고정자(미도시)와, 코일과 전자기적 상호작용을 발생시켜 회전하는 회전자(미도시)를 포함한다.

회전축(116)은 드럼모터(113)와 드럼(124)을 연결한다. 회전축(116)은 드럼모터(113)의 회전력을 드럼(124)에 전달하여 드럼(124)을 회전시킨다. 회전축(116)의 일단은 드럼(124) 후방의 회전중심에 결합되며, 타단은 드럼모터(113)의 회전자(미도시)와 결합된다.

드럼(124)은 포가 수용되어 회전한다. 드럼(124)은 터브(122) 내부에 배치된다. 드럼(124)은 회전 가능한 원통 형상으로 형성된다. 드럼(124)은 세탁수가 통과되도록 복수의 통공이 형성된다. 드럼(124)은 드럼모터(113)의 회전력을 전달받아 회전한다.

드럼(124)의 전방에는 드럼홀(124a)이 형성된다. 드럼홀(124a)은 드럼(124) 내부로 포의 출입이 가능하도록 포출입홀(111a) 및 터브홀(122d)과 연통되도록 형성된다. 드럼(124)의 전방 및/또는 후방 테두리에는 가이드레일(125)이 결합된다. 본 실시예에서 가이드레일(125)은 드럼(124)의 전방 테두리에 구비된다.

개스킷(128)은 터브(122)와 캐비닛(111) 사이를 밀봉한다. 개스킷(128)은 터브(122)의 입구와 포출입홀(111a) 사이에 배치된다. 개스킷(128)은 드럼(124)의 회전시 도어(112)로 전달되는 충격을 완화하는 동시에 터브(122) 내의 세탁수가 외부로 누수되는 것을 방지한다. 개스킷(128)에는 드럼(124) 내로 세탁수를 분사하는 순환노즐(127)이 구비될 수 있다.

세제박스(133)는 세탁 세제, 섬유 유연제 또는 표백제 등의 세제가 수용된다. 세제박스(133)는 캐비닛(111)의 전면에 인출 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 세제박스(133) 내의 세제는 세탁수 공급시 세탁수와 혼합되어 터브(122) 내로 유입된다.

캐비닛(111) 내부에는 외부 수원으로부터 세탁수의 유입을 조절하는 급수밸브(131)와, 급수밸브에 유입된 세탁수가 세제박스(133)로 흐르는 급수유로(132)와, 세제박스(133)에서 세제가 혼합된 세탁수가 터브(122) 내로 유입하는 급수관(134)이 구비되는 것이 바람직하다.

캐비닛(111) 내부에는 터브(122) 내의 세탁수가 유출되는 배수관(135)과, 터브 내의 세탁수를 유출시키는 펌프(136)와, 세탁수를 순환시키는 순환유로(137)와, 세탁수가 드럼(124) 내로 유입하는 순환노즐(127)과, 세탁수가 외부로 배수되는 배수유로(138)가 구비되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 펌프(136)는 순환 펌프와 배수 펌프로 구비되어 각각 순환유로(137)와 배수유로(138)로 연결될 수 있다.

복수의 밸런싱유닛(300)은 드럼(124)의 가이드레일(125)을 따라 이동하여 드럼(124)의 무게 중심을 변화시킨다. 이 때, 드럼(124)의 무게 중심이란 드럼(124) 자체의 무게 중심을 의미하는 것이 아니라, 드럼(124)과, 드럼(124)의 회전시 드럼(124)과 함께 회전하는 드럼(124)에 수용된 포, 가이드레일(125), 복수의 밸런싱유닛(300) 및 기타 드럼(124)에 부착된 구성요소를 포함하는 물체들의 공통 무게 중심을 의미한다.

복수의 밸런싱유닛(300)은 드럼(124) 전방의 원주를 따라 이동하여 포가 편중된 경우 드럼(124)의 무게 중심을 조정한다. 포가 편중되어 드럼(124)이 회전하는 경우, 드럼(124)의 회전축(116)(회전중심) 자체의 기하학적 중심과 실제 드럼(124)의 무게 중심이 불일치를 하는 언밸런스(unbalance)에 의한 진동과 소음이 발생한다. 복수의 밸런싱유닛(300)은 드럼(124)의 무게 중심이 회전축(116)에 근접하도록 하여 드럼(124)의 언밸런스를 감소시킨다. 본 실시예에서 복수의 밸런싱유닛(300)은 제 1 밸런싱유닛(300a)과 제 2 밸런싱유닛(300b)으로 2개가 구비된다.

복수의 밸런싱유닛(300)은 가이드레일(125)을 따라 능동적으로 이동한다. 능동적 이동이란 자체 동력에 의하여 복수의 밸런싱유닛(300)이 가이드레일(125)을 따라 이동하는 것을 의미한다.

가이드레일(125)은 복수의 밸런싱유닛(300)이 이동하는 통로이다. 가이드레일(125)은 링 형상으로 형성되어 드럼(124)의 전단 테두리에 결합된다.

전면터브커버(122b) 및/또는 후면터브커버(122c)에는 복수의 밸런싱유닛(300)에 무선으로 전력을 전송하는 송신코일(240)이 배치된다. 본 실시예에서 송신코일(240)은 전면커브커버(122b)에 배치된다. 송신코일(240)은 가이드레일(125)에 대향되는 위치에 배치된다. 송신코일(240)은 자기장인 무선전력신호를 발생하는 코일로 형성된다. 송신코일(240)에 대한 자세한 설명은 도 7 및 도 8을 참조하여 후술한다.

컨트롤패널(114)에는 사용자를 통해 세탁 코스 선택이나, 각 행정별 동작 시간 및 예약 등의 각종 동작 명령을 입력 받는 입력부(미도시)와, 세탁기(100)의 동작 상태를 표시하는 표시부(미도시)가 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 일부 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 일부 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 밸런싱유닛에 대한 분해사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱유닛(300)은, 송신코일(240)로부터 전송된 무선전력신호로부터 전자기유도에 의하여 전력을 발생하는 수신코일(310)과, 수신코일(310)이 발생한 전력으로 동력을 발생하는 구동부(330)와, 구동부(330)로부터 동력을 전달받아 회전하는 피니언기어(340)와, 구동부(330) 및 피니언기어(340)가 구비되는 상부프레임(350)과, 상부프레임(350)과 슬라이딩 결합되는 하부프레임(370)과, 상부프레임(350) 및 하부프레임(370) 사이에 구비되는 탄성체(390)와, 전자소자들이 구비되는 전장부(320)를 포함한다.

수신코일(310)은 송신코일(240)이 발생한 자기장인 무선전력신호를 수신하여 전자기유도에 의하여 전력을 발생한다. 수신코일(310)은 송신코일(240)과 대향될 수 있도록 상부프레임(350)의 터브(122)를 향한 면에 배치된다. 수신코일(310)에 자기장으로부터 전자기유도에 의하여 전력을 발생하는 코일로 형성된다. 수신코일(310)에 대한 자세한 설명은 도 7 및 도 8을 참조하여 후술한다.

구동부(330)는 외부로부터 공급되어 송신코일(240) 및 수신코일(310)를 통하여 무선으로 전송된 전력으로 동력을 발생한다. 구동부(330)는 회전력을 발생하는 모터인 것이 바람직하다. 구동부(330)는 피니언기어(340)를 회전한다. 구동부(330)가 모터인 경우 모터와 피니언기어(340) 사이에 웜기어(미도시)가 배치되어 웜기어가 피니언기어(340)를 회전한다. 구동부(330)는 상부프레임(350)에 배치되는 것이 바람작히다.

피니언기어(340)는 구동부(330)로부터 동력을 전달받아 회전한다. 가이드레일(125)의 내경면에는 랙기어(125a)가 배치되고, 피니언기어(340)는 랙기어(125a)와 맞물린다.

랙기어(125a)는 가이드레일(125)의 내경면을 따라 형성된다. 가이드레일(125)의 단면은 사각형으로 형성되며, 가이드레일(125)의 내경면은 가이드레일(125)의 내측면 중 드럼(124)의 회전중심에 가까운 면을 의미한다.

피니언기어(340)는 랙기어(125a)와 맞물려 회전하여 밸런싱유닛(300)을 능동적으로 이동시킨다. 피니언기어(340)는 랙기어(125a)와 맞물려 밸런싱유닛(300)이 자중 또는 드럼(124)의 회전에 따라 자유롭게 이동되는 것이 방지된다.

상부프레임(350)은 밸런싱유닛(300)의 골격을 형성한다. 상부프레임(350)은 가이드레일(125)의 내경면 측에 배치된다. 상부프레임(350)은 가이드레일(125)을 따라 이동할 수 있도록 측면이 호 형상으로 형성된다.

상부프레임(350)에는 구동부(330), 피니언기어(340), 전장부(320), 상부롤러(360), 송신코일부(240)가 구비된다. 상부프레임(350)은 하부프레임(370)과 결합되며, 하부프레임(370)과의 사이에 탄성체(390)가 구비된다.

전장부(320)는 전자소자들이 구비되는 것으로서, 송신코일부(240)에서 발생된 전력으로부터 구동부(330)를 구동하기 위한 각종 전자소자들이 구비된다.

상부롤러(360)는 회전 가능하도록 상부프레임(350)에 구비된다. 상부롤러(360)는 가이드레일(125)의 내경면에 밀착되어 구를수 있다. 상부롤러(360)는 상부프레임(350)이 가이드레일(125)의 내경면에 직접 닿지 않도록 한다. 상부롤러(360)는 피니언기어(340)가 랙기어(125a)와 맞물릴 때 탄성체(390)에 의한 탄성력이 피니언기어(340)에 집중되지 않도록 한다. 상부롤러(360)는 복수로 구비되는 것이 바람직하다.

하부프레임(370)은 밸런싱유닛(300)의 하부 골격을 형성한다. 하부프레임(370)은 가이드레일(125)의 외경면 측에 배치된다. 가이드레일(125)의 외경면은 가이드레일(125)의 내측면 내경면에 대향되는 면을 의미한다. 하부프레임(370)은 가이드레일(125)을 따라 이동할 수 있도록 측면이 호 형상으로 형성된다. 하부프레임(370)에는 하부롤러(380)가 구비된다.

하부롤러(380)는 회전 가능하도록 하부프레임(370)에 구비된다. 하부롤러(380)는 가이드레일(125)의 외경면에 밀착되어 구른다. 하부롤러(380)는 하부프레임(370)이 가이드레일(125)의 외경면에 직접 닿지 않도록 한다. 하부롤러(380)는 복수로 구비되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 대한 블럭도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는, 외부전원과 연결되어 전력을 공급하는 전원공급부(210)와, 밸런싱유닛(300)에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송부(200)를 포함하며, 무선전력전송부(200)는, 무선전력신호를 발생하여 밸런싱유닛(300)에 무선으로 전력을 전송하는 상술한 송신코일(240)과, 송신코일(240)에 설정된 구동주파수로 전력을 인가하는 송신변환기(230)와, 송신코일(240)의 전압인 송신전압을 측정하는 전압측정기(250)와, 전압측정기(250)가 측정한 송신전압으로 송신변환기(230)를 제어하는 송신컨트롤러(220)를 포함한다.

전원공급부(210)는 외부전원에서 공급되는 교류인 상용전원을 직류로 변환하여 송신변환기(230)에 전력을 공급한다. 전원공급부(210)는 캐비닛(111) 내부 또는 컨트롤패널(114)에 구비되는 것이 바람직하다. 전원공급부(210)에서 변환되어 공급되는 전력은 드럼모터(113)에도 공급될 수 있다.

송신변환기(230)는 전원공급부(210)로부터 공급된 직류입력을 교류파형(AC waveform)으로 변환한다. 송신변환기(230)는 직류를 교류로 변환하는 스위칭 소자를 포함하며 스위칭 소자의 구동주파수는 송신컨트롤러(220)에 의하여 설정된다. 송신변환기(230)가 변환한 교류는 송신코일(240)을 구동하여 송신코일(240)에 자기장이 형성된다.

송신코일(240)은 상술한 바와 같이 터브(122)에 배치되어 자기장인 무선전력신호를 발생한다. 송신코일(240)은 송신커패시터(미도시)와 연결되어 공진회로를 구성한다. 송신변환기(230)가 변환한 교류가 송신코일(240)에 흐르면 전류의 변화에 따라 자기장인 무선전력신호가 발생한다.

전압측정기(250)는 송신코일(240)의 전압을 측정한다. 전압측정기(250)는 커패시터를 이용하여 송신코일(240)로부터 전압을 포착하고 ADC(Analog to Digtal Converter)를 이용하여 전압을 측정한다. 전압측정기(250)는 측정된 전압인 송신전압을 송신컨트롤러(220)에 전달한다.

송신컨트롤러(220)는 전압측정기(250)가 측정한 송신전압으로 송신변환기(230)를 제어한다. 송신컨트롤러(220)는 송신컨트롤러(220)는 전압측정기(250)가 측정한 송신전압에 따라 송신변환기(230)의 구동주파수를 제어한다. 또한, 송신변환기(230)의 출력 전압 또는 전류를 제어할 수 있다. 송신컨트롤러(220)에 대한 자세한 설명은 도 8을 참조하여 후술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는, 무선전력신호를 수신하여 전력을 발생하는 상술한 수신코일(310)과, 수신코일(310)에서 발생된 전력을 교류에서 직류로 변환시키는 정류기(321)와, 정류기(321)에서 변환된 전력을 충전하는 충전커패시터(322)를 포함한다.

수신코일(310)은 상술한 바와 같이 송신코일(240)이 발생한 자기장인 무선전력신호를 수신하여 전자기유도에 의하여 전력을 발생한다. 수신코일(310)은 수신커패시터(미도시)와 연결되어 공진회로를 구성한다. 밸런싱유닛(300)이 송신코일(240)을 지나갈 때 수신코일(310)은 송신코일(240)이 발생한 무선전력신호를 수신하여 교류파형의 전력을 발생한다.

정류기(321)는 수신코일(310)에서 발생된 전력을 교류에서 직류로 변환한다. 정류기(321)는 정류된 전류를 평탄하고 안정적인 직류로 만드는 평활기를 포함할 수 있다.

충전커패시터(322)는 정류기(321)에서 공급된 전력을 일시적으로 충전한다. 밸런싱유닛(300)은 그 크기와 무게의 한계로 인하여 축전기를 구비할 수 없으므로 커패시터를 이용하여 전력을 충전한 후 구동부(330)에 전력을 공급한다.

상술한 정류기(321) 및 충전커패시터(322)는 전장부(320)에 구비된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법에 대한 순서도이다.

밸런싱유닛(300)의 수신코일(310)은 드럼(124)과 함께 회전하므로 송신코일(240)과 마주쳐 무선으로 전력을 수신할 수 있는 시간이 매우 짧다. 또한, 밸런싱유닛(300)은 용량이 작은 충전커패시터(322)로 무선으로 전송받은 전력을 일시적으로 저장하므로, 무선전력전송부(200)는 매우 짧은 시간에 충분한 전력을 전송하는 것이 요구된다. 그러나, 일반적인 무선전력전송과 달리 본 발명의 무선전력전송부(200)와 밸런싱유닛(300)은 상호가 통신을 하지 못하므로 밸런싱유닛(300)이 전송받은 전력이나 발생된 전압 등을 무선전력전송부(200)에 전달할 수 없다. 따라서, 무선전력전송부(200)는 밸런싱유닛(300)이 전송받은 전력이나 발생된 전압 등을 알지 못하는 상태에서 수 ms의 매우 짧은 전송시간에 밸런싱유닛(300)의 구동부(330)가 구동될 수 있는 충분한 전력을 전송하여야 한다. 더욱이, 무선전력전송부(200)는 지속적으로 무선전력신호를 발생하나 밸런싱유닛(300)이 이를 짧은 순간에만 무선전력신호를 수신하므로 과다한 전력을 전송하려 하는 경우 송신커패시터, 수신커패시터 또는 충전커패시터(322)가 소손될 우려가 있다. 이에 본 발명의 발명자들은 무선전력전송부(200)의 안전성과 전송시간과 구동부(330)의 구동을 위한 전력을 고려하여 무선전력전송부(200)를 제어하는 방법을 연구하였다.

송신코일(240)이 형성하는 송신측 공진회로의 공진주파수인 송신 공진주파수(Fxt)는 송신측 공진회로의 송신코일(240)의 용량과 커패시터의 용량에 의하여 결정된다. 또한, 수신코일(310)이 형성하는 수신측 공진회로의 공진주파수인 수신 공진주파수(Frx)는 수신측 공진회로의 수신코일(310)의 용량과 커패시터의 용량에 의하여 결정된다. 송신변환기(230)의 구동주파수(Fop)는 송신컨트롤러(220)에 의하여 설정된다. 구동주파수(Fop)는 송신 공진주파수(Ftx) 및 수신 공진주파수(Frx)와 다음과 같은 관계를 갖는다.

Ftx < Fop < Frx

상술한 바와 같이, 밸런싱유닛(300)의 구동부(330)를 구동할 수 있는 충분한 전력이 전송되어야 한다. 정류기(321)에서 공급되는 전력은 정류기(321)에서 출력되는 전압인 정류전압과 비례관계에 있다. 실험결과, 구동주파수(Fop)가 수신 공진주파수(Frx)에 근접할 수록 정류기(321)의 정류전압이 높아진다. 즉, 구동주파수(Fop)가 수신 공진주파수(Frx)에 근접할수록 정류기(321)에서 공급되는 전력이 커진다.

상술한 바와 같이 수신코일(310)과 송신코일(240)이 마주쳐 무선으로 전력을 전송하는 전송시간이 짧아야 한다. 실험결과, 구동주파수(Fop)가 송신 공진주파수(Ftx)에 근접할수록 전송시간이 짧아진다.

또한, 상술한 바와 같이 커패시터들의 소손을 방지하기 위하여 전송되는 전력의 제한이 필요하다.

실험결과, 상술한 조건들을 만족하기 위하여 송신코일에 흐르는 전류인 코일전류가 일정 범위를 갖는다. 즉 코일전류는 설정된 최소전류와 최대전류 사이인 것이 바람직하다. 또한, 실험결과, 설정된 송신 공진주파수(Ftx)와 수신 공진주파수(Frx) 사이에서 코일전류는 구동주파수(Fop)가 클수록 커지고 작을수록 작아지는 것을 확인하였다.

이에 따라, 설정된 송신 공진주파수(Ftx) 및 수신 공진주파수(Frx)에서 코일전류가 최소전류 이하이면 구동주파수(Fop)를 증가하고 최대전류 이상이면 구동주파수(Fop)를 감소하여 충분한 전력을 짧은 전송시간 내에 전송할 수 있으며 전자소자들의 소손을 방지할 수 있다.

코일전류를 측정하는 것이 문제이나, 실험결과 전압측정기(250)가 측정한 송신전압이 송신코일과 일차관계식으로 비례하는 것을 확인하였다. 따라서, 전압측정기(250)가 측정한 송신전압을 일차관계식으로 코일전류로 변환하여 이에 따라 구동주파수(Fop)를 변경한다.

상술한 내용을 도 8을 참조하여 제어방법으로 설명하면 다음과 같다.

무선전력전송부(200)는 설정된 구동주파수(Fop)로 무선전력신호를 발생한다(S11). 무선전력전송부(200)의 송신변환기(230)는 전원공급부(210)로부터 공급된 직류를 설정된 구동주파수(Fop)를 갖는 교류로 변환하여 송신코일(240)에 인가한다. 송신코일(240)은 송신변환기(230)가 변환한 교류의 입력에 따라 자기장인 무선전력신호를 발생한다. 밸런싱유닛(300)은 발생된 무선전력신호를 수신하여 전력을 무선으로 전달받는다.

구동주파수(Fop)는 송신컨트롤러(220)가 설정하며 최초의 구동주파수(Fop)는 송신측 공진회로의 송신코일(240)의 용량과 커패시터의 용량에 의하여 결정된 송신 공진주파수(Fxt)와 수신측 공진회로의 수신코일(310)의 용량과 커패시터의 용량에 의하여 결정된 수신 공진주파수(Frx)의 중간값인 것이 바람직하다.

무선전력전송부(200)는 송신전압을 측정한다(S12). 무선전력전송부(200)의 전압측정기(250)는 커패시터를 이용하여 송신코일(240)로부터 전압을 포착하고 ADC(Analog to Digtal Converter)를 이용하여 전압을 측정한다. 전압측정기(250)는 측정된 전압인 송신전압을 송신컨트롤러(220)에 전달한다.

무선전력전송부(200)는 송신전압으로부터 코일전류를 연산한다(S13). 무선전력전송부(200)의 송신컨트롤러(220)는 전압측정기(250)로부터 전달받은 송신전압을 기설정된 일차관계식으로 코일전류로 변환한다.

무선전력전송부(200)는 코일전류가 기설정된 최소전류와 기설정된 최대전류 사이인지 판단한다(S14). 무선전력전송부(200)의 송신컨트롤러(220)는 연산된 코일전류가 기설정된 최소전류 초과이고 기설정된 최대전류 미만인지 판단한다. 연산된 코일전류가 기설정된 최소전류와 기설정된 최대전류 사이인 경우 계속하여 무선전력전송부(200)는 송신전압을 측정한다(S12).

코일전류가 기설정된 최소전류 이하이거나 기설정된 최대전류 이상이면 무선전력전송부(200)는 구동주파수(Fop)를 변경한다(S15). 무선전력전송부(200)의 송신컨트롤러(220)는 연산된 코일전류가 기설정된 최소전류와 같거나 작으면 구동주파수(Fop)를 증가하고 최대전류와 같거나 크면 구동주파수(Fop)를 감소한다.

무선전력전송부(200)는 변경된 구동주파수(Fop)로 무선전력신호를 발생한다(S16). 무선전력전송부(200)의 송신변환기(230)는 전원공급부(210)로부터 공급된 직류를 변경된 구동주파수(Fop)를 갖는 교류로 변환하여 송신코일(240)에 인가하고, 송신코일(240)은 송신변환기(230)가 변환한 교류의 입력에 따라 자기장인 무선전력신호를 발생한다. 밸런싱유닛(300)은 발생된 무선전력신호를 수신하여 전력을 무선으로 전달받는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

111: 캐비닛
113: 드럼모터
122: 터브
124: 드럼
125: 가이드레일
240: 송신코일
300: 밸런싱유닛
310: 수신코일

Claims

세탁수가 수용되는 터브;
상기 터브 내부에 배치되며 포가 수용되며 회전 가능한 원통 형상의 드럼;
상기 드럼의 원주를 따라 이동하여 상기 드럼의 회전시 상기 포의 편중에 의하여 발생되는 언밸런스를 감소하는 밸런싱유닛;
상기 터브에 구비되고 무선전력신호를 발생하여 상기 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 송신코일;
상기 송신코일에 구동주파수로 전력을 인가하는 송신변환기;
상기 송신코일의 전압인 송신전압을 측정하는 전압측정기; 및
상기 전압측정기가 측정한 상기 송신전압으로 상기 송신변환기를 제어하는 송신컨트롤러를 포함하고,
상기 송신컨트롤러는 상기 송신전압을 전류인 코일전류로 변환하여 상기 코일전류에 따라 상기 송신변환기의 구동주파수를 변경하는 세탁기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 송신컨트롤러는 기설정된 일차관계식으로 상기 송신전압을 상기 코일전류로 변환하는 세탁기.
제 3 항에 있어서,
상기 송신컨트롤러는 상기 코일전류가 기설정된 최소전류 이하이면 상기 구동주파수를 증가하고 상기 코일전류가 기설정된 최대전류 이상이면 상기 구동주파수를 감소하는 세탁기.
제 4 항에 있어서,
상기 최소전류은 상기 밸런싱유닛이 능동적 이동하기 위한 최소전력으로부터 설정되고,
상기 최대전류은 상기 밸런싱유닛의 안전성을 고려하여 설정되는 세탁기.
포가 수용된 드럼의 원주를 따라 이동하는 밸런싱유닛과, 세탁수가 수용되는 터브에 배치되어 상기 밸런싱유닛에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송부를 포함하는 세탁기의 제어방법에 있어서,
상기 무선전력전송부가 설정된 구동주파수로 무선전력신호를 발생하여 상기 밸런싱유닛에 전송하는 단계;
상기 무선전력신호를 발생하는 송신코일의 전압인 송신전압을 측정하는 단계; 및
상기 송신전압으로부터 상기 구동주파수를 변경하는 단계를 포함하고,
상기 송신전압으로부터 상기 구동주파수를 변경하는 단계는,
상기 송신전압을 기설정된 일차관계식으로 전류인 코일전류로 변환하는 단계를 포함하는 세탁기의 제어방법.
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 송신전압으로부터 상기 구동주파수를 변경하는 단계는,
상기 코일전류가 기설정된 최소전류 이하이면 상기 구동주파수를 증가하고 상기 코일전류가 기설정된 최대전류 이상이면 상기 구동주파수를 감소하는 단계를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 최소전류은 상기 밸런싱유닛이 능동적 이동하기 위한 최소전력으로부터 설정되고,
상기 최대전류은 상기 밸런싱유닛 또는 상기 무선전력전송부의 안전성을 고려하여 설정되는 세탁기의 제어방법.