KR102522304B1 - 세탁물 처리기기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 탈수 시, 상기 메인모터의 속도변화에 따라 펌프에 구비되는 펌프모터의 속도가 하강 후 다시 상승하도록 함으로서, 탈수중에 증가하는 세탁수가 펌프로 유입되도록 하고, 펌프모터의 속도가 상승하는 동안 유입된 세탁수가 배수됨에 따라 배수 중 발생하는 소음을 감소시키고, 배수성능이 향상되고 배수시간이 단축될 수 있다.

Description

세탁물 처리기기 및 그 제어방법{Laundry treatment machine and method for the same}
본 발명은 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 배수 중 발생되는 소음을 감소시키는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
세탁물 처리기기는, 배수펌프를 포함하여 배수시 모터를 구동하여 수입부에 입력되는 물을 외부로 배출한다.
통상 배수 펌프 구동을 위해, 입력되는 교류 전원에 의한 정속 운전에 의해 모터를 구동한다.
예를 들어, 입력 교류 전원의 주파수가 50Hz인 경우, 배수 펌프 모터는 3000rpm으로 회전하며, 입력 교류 전원의 주파수가 60Hz인 경우, 배수 펌프 모터는 3600rpm으로 회전하게 된다.
일본공개특허공보 특개2004-135491호에는, 모터 구동을 위해, 속도 지령에 따라, 속도를 제어하는 구성이 개시된다.
배수펌프는 세탁 또는 헹굼의 동작이 종료된 이후에 세탁조에 수용된 세탁수를 배수한다. 또한, 배수펌프는 탈수 중에도 동작하여, 탈수과정에서 세탁물로부터 배출되는 세탁수를 배수한다.
탈수 중에는 세탁물로부터 배출된 세탁수의 일부가 세탁조와 함께 회전하는 경우가 발생한다. 특히 메인모터가 가속하는 경우 세탁조 내에 작용하는 원심력에 의해 세탁수의 일부가 세탁조에 잔류하며 배수되지 않게 된다.
또한, 배출된 세탁수로 인하여 세탁물의 수위는 증가하지만 세탁수가 배수펌프로 유입되지 않고 세탁조에 잔류하게 되므로, 배수 성능이 감소하는 문제가 있다.
특히, 세탁수의 수위가 낮은 경우 또는 위와 같이 세탁수가 배수펌프로 유입되지 않는 경우, 배수펌프에는 세탁수와 함께 공기가 유입됨에 따라 배수펌프가 공회전하는 경우가 발생한다. 배수펌프가 공회전하는 경우 배수펌프로부터 소음이 발생할 수 있다. 배수 모터의 공회전으로 소음이 증가하고 배수 성능은 감소하는 문제가 발생한다.
탈수 동작 중에는 수위가 증가하고 감소하는 것을 반복하게 되므로 배수펌프의 공회전을 방지하고 배수 성능 향상을 위한 대책이 필요하다.
본 발명의 목적은, 배수 중 발생하는 소음을 감소시키는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 메인모터의 가속 중에 배수 성능이 향상되는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배수 시간을 단축할 수 있는 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 센서리스 방식에 의해 구동되는 배수펌프가 구비된 세탁물 처리기기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 세탁물 처리기기는, 세탁조를 회전시키는 메인모터, 펌프를 동작하기 위한 펌프모터, 상기 펌프모터로 동작전원을 출력하는 펌프 구동장치;를 포함하고, 탈수 시, 상기 메인모터의 속도에 따라 상기 펌프가 동작하도록 상기 펌프 구동장치를 제어하는 메인 제어부를 포함하고, 상기 메인 제어부는, 상기 메인모터가 가속하는 경우 상기 펌프모터의 속도가 하강한 후 다시 상승하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 상기 메인모터의 속도가 제 1 속도 내지, 상기 제 1 속도보다 높은 제 2 속도의 범위에서 가속하는 경우 상기 펌프모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인모터 가속 시, 상기 펌프모터를 정지한 후, 다시 속도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 상기 펌프모터의 속도가 하강한 후 다시 상승하는 경우, 상기 펌프모터를 추가로 가속하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 세탁조를 회전시키는 메인모터, 펌프를 동작하기 위한 펌프모터, 상기 펌프모터로 동작전원을 출력하는 펌프 구동장치를 포함하고, 탈수 시, 상기 메인모터의 속도에 따라 상기 펌프가 동작하도록 상기 펌프 구동장치를 제어하는 메인 제어부를 포함하고, 상기 메인 제어부는, 상기 메인모터의 가속으로 세탁수의 수위가 증가하면, 상기 펌프모터의 속도를 설정시간 동안 하강한 후, 다시 상승하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 펌프모터가 동작하여, 펌프를 통해 세탁수를 배수하는 단계; 메인모터가 회전하며 세탁물에 함유된 세탁수를 탈수하는 단계; 탈수 중, 상기 메인모터가 가속하는 경우, 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 단계; 상기 펌프모터가 가속하여 속도가 상승하는 단계; 및 상기 펌프모터에 유입된 세탁수가 배수되는 단계;를 포함한다.
세탁수가 상기 펌프로 유입되는 기 설정된 시간 동안, 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기 및 그 제어방법은, 배수중에 메인모터의 속도에 따라 펌프모터의 속도를 상승 또는 하강하도록 하여 펌프의 동작에 의해 발생되는 소음이 감소한다.
특히, 본 발명은 메인모터의 속도가 증가하는 가속상황에서 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 메인모터가 가속하는 동안에도 효과적으로 세탁수를 배수하여 배수 성능이 향상된다.
본 발명은 메인모터의 속도에 따라 펌프가 추가 가속함에 따라 배수가 원활하게 수행될 수 있다.
본 발명은 배수 성능 향상으로 배수 시간이 감소하고, 세탁시간이 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3 은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 4 는 도 1의 펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 5 는 도 4의 펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6 은 도 5의 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 7 은 펌프 구동장치의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8b 는 도 8a의 메인모터의 회전속도에 따른 배수펌프의 속도변화 및 전류변화를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 메인모터의 회전속도와 배수펌프 제어에 따른 수위변화가 도시된 도이다.
도 9b는 도 9a의 메인모터의 회전속도에 따른 배수펌프의 속도변화 및 전류변화를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 배수방법이 도시된 순서도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배수펌프 제어방법이 도시된 순서도이다.
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, "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.
컨트롤 패널(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 펌프(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.
본 발명은 도어가 탑커버에 형성된 세탁물 처리기기를 예로 하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 도어가 전면에 형성된 세착물 처리기기에도 적용될 수 있음을 명시한다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 메인 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, 펌프(141)를 구동하기 위한 모터(630), 및 모터(630)를 구동하는 펌프 구동장치(620)를 구비할 수 있다. 펌프 구동장치(620)는, 메인 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 세탁물 처리기기(100)는, 순환펌프(171)를 구동하기 위한 모터(730) 및 모터(730)를 구동하는 순환펌프 구동장치(720)를 구비할 수 있다. 순환펌프 구동장치(720)는 메인 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
필요에 따라, 세탁조를 회전동작시키는 모터(230)는 메인모터, 펌프를 동작시키는 모터(630)는 펌프모터, 순환펌프를 동작시키는 모터(730)는 순환모터로 구분하여 설명할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 펌프 구동장치(620)를 펌프 구동장치라 명명할 수도 있다.
메인 제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 메인 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, 메인 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(235)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, 메인 제어부(210)에 입력되거나, 메인 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 신호를 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 전류 검출부(225)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, 메인 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.
한편, 수위 센서(121)는, 세탁조(120) 내의 수위를 측정할 수 있다.
예를 들어, 세탁조(120) 내에 물이 없는 공수위의 수위 주파수는 28KHz일 수 있고, 세탁조(120) 내에 물이 허용 수위까지 도달한 만수위 주파수는 23KHz일 수 있다.
즉, 수위 센서(121)에서 감지되는 수위 주파수는 세탁조 내의 수위에 반비례할 수 있다.
한편, 수위 센서(121)에서 출력되는 세탁조 수위(Shg)는, 수위 주파수 또는 수위 주파수의 반비례하는 수위 레벨일 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 수위 센서(121)에서 감지되는 세탁조 수위(Shg)에 기초하여, 세탁조(120)가 만수위인지, 공수위인지, 또는 리셋 수위인지 여부 등을 판단할 수 있다.
도 4는 도 1의 펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터(630)를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 메인 제어부(210) 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(210)와 인버터 제어부(430)는, 본 명세서에서 기재된 제어부와 제2 제어부에 각각 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌프 구동장치(620)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
순환펌프(171)는 호수 연결을 제외한 내부 구성에 있어서 펌프와 동일하게 구성되고, 동일한 원리도 동작할 수 있다. 순환펌프의 구성 및 동작에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
이하에서는, 도 4, 및 도 5의 펌프 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) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
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.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자와 변압기를 구비하는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply; SMPS)를 포함할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 입력되는 직류 전원의 레벨을 변환하여 변환된 직류 전원을 출력하는 것도 가능하다.
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 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 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 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) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 교류 전원으로 변환하여, 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
예를 들어, 동기 모터(630)가 삼상인 경우, 도면과 같이, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
다른 예로, 동기 모터(630)가 단상인 경우, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 단상 교류 전원으로 변환하여, 단상 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 교류 전원이 동기 모터(630)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
특히, 인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)로부터 입력되는 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn) 또는 스위칭 제어 신호(Sic)에 기초하여, 모터(630)의 전압 정보(Sm)를 메인 제어부(210)로 출력할 수 있다.
인버터(420)와 인버터 제어부(430)는, 도 4 또는 도 5와 같이, 하나의 인버터 모듈(IM)로서 구성될 수 있다.
메인 제어부(210)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)을 입력받을 수 있다.
메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다.
특히, 메인 제어부(210)는, 배수 모터(630)의 안정적인 동작을 위해, 파워 제어를 수행하고, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)에 기초하여 대응하는 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
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)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(idc)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
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 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 6을 참조하면, 메인 제어부(210)는, 속도 연산부(520), 전력 연산부(521), 파워 제어기(523), 속도 제어기(540)를 포함할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도를 연산할 수 있다.
구체적으로, 속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 대한 제로 크로싱을 연산하고, 제로 크로싱에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도( )를 연산할 수 있다.
전력 연산부(521)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 모터(630)에 공급되는 파워(P)를 연산할 수 있다.
파워 제어기(523)는, 전력 연산부(521)에서 연산된 파워(P)와, 설정된 파워 지령치(P*r)에 기초하여, 속도 지령치(ω*r)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 파워 제어기(523)는, 연산된 파워(P)와, 파워 지령치(P*r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(525)에서 PI 제어를 수행하며, 속도 지령치(ω*r)를 생성할 수 있다.
한편, 속도 제어기(540)는, 속도 연산부(5200에서 연산된 속도( )와, 파워 제어기(523)에서 생성된 속도 지령치(ω*r)에 기초하여, 전압 지령치(Sn)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 속도 제어기(540)는, 연산 속도( )와 속도 지령치(ω*r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, 이에 기초하여, 전압 지령치(Sn)를 생성할 수 있다.
한편, 생성된 전압 지령치(Sn)는, 인버터 제어부(430)로 출력될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)으로부터의 전압 지령치(Sn)를 입력받아, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
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. 이에 따라, 안정적인 파워 제어가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
특히, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터(410)가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 속도 증가시, 모터(630)의 속도가 증가되는 기간은, 초기 상승 구간과, 초기 상승 구간 보다 완만하게 상승하는 제2 상승 구간을 포함하도록 제어하며, 특히, 제2 상승 구간 중 출력 전류(idc)가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 동작할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 펌프(141)의 동작에 의한 양수량이 감소하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가에 따른, 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 속도 제어에 비해, 설치 가능한 양정 레벨이 더 커질 수 있게 되어, 설치 자유도가 증대될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수 시간을 단축할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수 시작시, 모터(630)에 대해 파워 제어를 수행하며, 잔수에 도달하는 경우, 파워 제어를 종료하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 배수 동작을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배수 모터(630)는, 모터(630)로 브러시리스(BrushLess) DC 모터(630)로 구현될 수 있다. 이에 따라, 정속 제어가 아닌 파워 제어가 간편하게 구현될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어하며, 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워를 초과하는 경우, 모터(630)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다. 또한, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
도 7은 파워 제어와 속도 제어에 따라 모터에 공급되는 파워를 보여주는 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예와 같이 파워 제어가 수행되는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwa와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm1 시점까지 파워 제어 수행에 따라 파워가 대략 일정하게 유지되며, Tm1 시점에 파워 제어가 종료되는 것을 예시한다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 세탁조(120)의 수위가 낮아짐에도 불구하고, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
특히, 양정이 가변되더라도, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 일정한 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
이때, 일정한 제1 파워(P1)의 의미는, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 허용 범위(Prag) 이내는, 제1 파워(P1)를 기준으로 대략 10% 이내에서 맥동하는 경우에 대응할 수 있다.
도 7에서는, 파워 제어 수행시, 오버 슈트되는 Pov 기간을 제외한, Tseta 시점부터 배수 완료시점(Tm1) 까지, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 예시한다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 컨버터(410)의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
여기서, 제1 허용 범위(Prag)는, 제1 파워(P1)의 레벨이 커질수록 커질 수 있다. 또한, 제1 허용 범위(Prag)는, 배수 완료 기간(Pbs)이 길어질수록, 커질 수 있다.
즉, 메인 제어부(210)는, 양정이 제1 레벨인 경우, 배수 시작 후 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로, 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제2 레벨인 경우, 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어가 수행되는 경우, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력하며, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(Sic)를 모터(630)에 출력할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
다음, 본 발명의 실시예와 달리, 속도 제어가 수행되는 경우, 즉, 배수 모터(630)의 속도를 일정하게 유지하도록 제어하는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwb와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm2 시점까지 속도 제어가 수행되며, Tm2 시점에 속도 제어가 종료되는 것을 예시한다.
속도 제어에 따른 파워 파형(Pwb)에 따르면, 배수시, 세탁조의 수위가 낮아짐에 따라, 모터(630)의 속도는 일정하나, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아질 수 있다.
도 7에서는, 속도 제어 구간(Pbsx) 동안, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아져, 배수 완료 시점인 Tm2에, 대략 Px까지 낮아지는 것을 예시한다.
이에 따라, 속도 제어시의 모터(630) 동작 종료시점이, Tm2로서, 파워 제어시 보다, 대략 Tx 기간 늦춰지게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 파워 제어 수행에 따라, 배수시, 배수 시간이, 속도 제어 수행에 비해, 대략 Tx 기간만큼 단축되게 된다. 또한, 컨버터(410)에서 공급되는 파워가 일정하게 유지될 수 있어, 컨버터(410)의 동작 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 펌프 구동장치 및 펌프모터의 구동은, 배수펌프 및 배수모터뿐아니라 순환펌프 및 순환모터에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펌프 구동장치(620)는, 세탁물 처리 기기(100,100b) 외에, 식기 세척기, 에어컨 등 다양한 기기에 적용 가능하다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 메인모터의 회전속도에 따른 수위변화가 도시된 도이고, 도 8b는 도 8a의 메인모터의 회전속도에 따른 배수펌프의 속도변화 및 전류변화를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8a를 참조하면, 제 1 그래프(L1)는 메인모터의 회전속도이고 제 2 그래프는 그에 대응하는 수위(L2)가 도시된 그래프이다. 이때 수위는 센서로부터 입력되는 값으로, 그 값이 낮을수록 수위가 높고, 그 값이 높을수록 낮은 수위를 의미한다.
도 8b를 참조하면, 제 3 그래프(L3)는 배수펌프의 모드이고, 제 4 그래프(L4)는 배수펌프에 구비되는 배수모터의 회전속도이며, 제 5 그래프(L5)는 배수모터의 전류값이다.
메인모터는 구동부에 의해 세탁 행정에 따라 동작하여 회전 동작하여 세탁조를 회전시킨다. 구동부(220)는 메인 제어부(210)의 제어명령에 따라 동작한다.
세탁물 처리기기는 세탁행정, 헹굼행정, 탈수행정이 진행되는 동안, 세탁조로 세탁수가 급수되고 배수된 후, 탈수하는 동작을 반복한다.
탈수는 세탁행정 완료 후, 헹굼행정 중에, 탈수행정 동안에 각각 수행될 수 있다.
메인 제어부는 메인모터(230)가 회전하도록 하여 탈수를 진행하면서, 펌프 구동장치로 제어신호를 인가하여 배수펌프가 동작하도록 함으로써, 탈수 동작 중에 세탁물로부터 배출되는 세탁수가 배수되도록 한다.
메인 제어부는 수위와 메인모터의 회전속도에 대응하여 배수 중 배수펌프를 제어한다. 메인 제어부는 제어신호를 배수펌프구동장치로 인가하고, 배수펌프구동장치는 제어신호에 대응하여 배수모터를 기동한다. 배수펌프를 배수모터의 기동에 의해 동작하여 세탁수를 배수한다.
메인 제어부는 행정이 완료되면 배수펌프가 동작하도록 배수펌프구동장치로 제어신호를 인가하여 배수펌프가 동작상태를 유지하도록 하여 세탁수가 배수되도록 한다.
도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 메인모터의 속도가 증가하면 세탁조의 회전에 의해 세탁물에 함유된 세탁수가 배출되어 수위가 증가한다.
탈수 중에 메인모터가 동작하면 배수펌프 또한 동작하므로 세탁물로부터 배출된 세탁수는 배수펌프에 의해 배수된다.
메인모터의 속도가 증가하는 경우 세탁수의 수위 또한 증가하게 된다. 다만, 증가된 세탁수가 바로 배수되지 않고 세탁조 내에 잔류하여 수위가 증가된 후 감소하지 않고 유지되는 것을 알 수 있다. 제 3 시간(T3)내지 제 4시간(T4)에서 메인모터의 속도가 증가하는 가속한 후 유지되는 동안, 세탁수 또한 증가하는데, 증가된 세탁수가 배수되지 않고 유지된다.
제 3 시간(T3)내지 제 4시간(T4) 동안, 배수펌프의 배수모터는 회전속도가 메인모터의 동작에 대응하여 증가하는데, 세탁수의 수위는 감소하지 않고, 배수모터의 전류가 증가하게 된다. 즉 메인모터의 가속중에 배수모터의 회전속도가 증가하지만, 세탁수의 수위는 감소하지 않고 유지되므로, 배출된 세탁수가 배수되지 않는 것을 알 수 있다.
증가한 수위에 따라 배수모터의 회전속도는 증가하지만 실제 세탁수의 일부만이 배수되고 잔류하므로, 배수펌프가 공회전하여 소음이 발생할 수 있다.
제 4 시간(T4)에 배수모터의 속도가 감소한 후, 다시 증가하면, 배수모터로 세탁수가 유입되어 세탁수의 수위가 감소하게 된다.
한편, 배수펌프는 메인모터의 속도 및 수위에 따라 모드가 변경된다.
배수펌프의 모드에 따라 배수모터의 목표 회전속도가 설정되고, 배수모터가 회전속도를 변경하면서 동작한다. 메인 제어부는 탈수 중 메인모터의 회전속도에 따라, 메인모터가 설정속도 이하(제 1 속도 이하)의 저속으로 동작하는 구간(저속구간, T1 내지 T2), 제 1 내지 제 2 속도의 범위 내에서 가속하는 구간(가속구간), 그리고 제 2 속도 이상의 고속으로 회전하는 구간(고속구간)(T5)으로 구분하고, 각 구간에 대하여 배수펌프가 각각 상이한 모드로 동작하도록 설정한다. 예를 들어 제 1 속도는 100 내지 150 rmp, 제 2 속도는 400 내지 450rpm 으로 설정될 수 있다.
이때 속도는 세탁조의 회전속도를 기준으로 할 수 있다. 제 2 속도 이상으로 속도가 상승하면 고속탈수로 구분할 수 있다.
배수펌프는 메인모터 가속 중에 배수모터가 동작 온(ON)상태를 유지하도록 하는 제 2 모드(M2)가 설정되고, 메인모터가 저속으로 동작하는 경우 수위에 따라 배수모터의 속도가 가변되는 제 1 모드(M1)가 설정될 수 있으며, 또한 메인모터가 고속으로 탈수하는 경우 설정된 시간 동안 동작되는 제 3 모드(M3)가 설정될 수 있다.
펌프 구동장치는 세탁수의 수위가 증가하는 때에, 설정시간 동안 펌프모터의 속도를 하강하고, 다시 상승하는 것을 반복할 수 있다. 펌프가 고속으로 동작하는 주에는 세탁수의 수위가 증가하더라도 펌프 내부의 압력이 상승한 상태이므로 세탁수가 펌프로 유입되는 어려운 경우가 발생한다.
그에 따라 메인 제어부는 펌프모터의 속도를 하강한 후 다시 상승하도록 하여 펌프모터의 속도가 하강하는 동안, 세탁수가 펌프 내로 유입될 수 있도록 한다. 펌프는, 속도가 감소하면, 세탁수가 내부로 유입되고, 펌프모터의 속도가 상승하면 배수호스를 유입된 세탁수를 배수호스를 통해 외부로 배수한다.
도 9a은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 메인모터의 회전속도와 배수펌프 제어에 따른 수위변화가 도시된 도이고, 도 9b는 도 9a의 메인모터의 회전속도에 따른 배수펌프의 속도변화 및 전류변화를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9a를 참조하면, 제 11 그래프(L11)는 메인모터의 회전속도이고 제 12 그래프는 그에 대응하는 수위(L12)가 도시된 그래프이다. 이때 수위는 센서로부터 입력되는 값으로, 그 값이 낮을수록 수위가 높고, 그 값이 높을수록 낮은 수위를 의미한다.
도 9b를 참조하면, 제 13 그래프(L13)는 배수펌프의 모드이고, 제 14 그래프(L14)는 배수펌프에 구비되는 배수모터의 회전속도이며, 제 15 그래프(L15)는 배수모터의 전류값이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 메인모터가 가속하는 동안, 메인 제어부는 배수모터의 속도가 상승 또는 하강하도록 제어할 수 있다.
메인모터의 속도에 따라 배수모터는 제 11 시간(T11) 및 제 12시간(T12)에, 메인모터의 속도에 따라 속도가 감소한 후에 다시 상승할 수 있다. 이때 배수모터는 세탁수의 수위에 관계없이 메인모터의 속도 변화에 의해 속도가 하강한 후 다시 상승한다.
배수모터는 제 11속도(R11)에서 제 10속도(R10)으로 하강한 후 다시 제 11속도로 상승한다. 한편, 제 12 시간에는 수위에 따라 배수모터가 동작하는 모드가 설정됨에 따라 제 12 속도(R12)으로 속도가 상승한다.
또한, 메인 제어부는 메인모터가 제 1 속도 내지 제 2 속도의 범위 내에서 가속하는 경우, 배수모터의 속도가 하강한 후, 다시 상승하도록 한다. 배수펌프 구동장치는 메인 제어부의 제어명령에 따라, 배수모터의 속도를 제어한다.
배수펌프 구동장치는 배수모터가 설정시간 동안 정지한 후 다시 동작하여 속도가 상승하도록 할 수 있다. 또한, 배수펌프 구동장치는 배수모터의 속도 하강 시, 정지하지 않고 저속으로 동작한 후, 속도가 상승하도록 할 수 있다.
그에 따라 배수모터는 제 13 시간(T13)내지 제 14시간(T14) 동안, 설정시간(D31)동안 속도가 감소한 후에, 다시 제 14시간에 속도가 증가하게 된다. 이때 배수모터는 속도가 하강하여 정지한 후, 다시 속도가 상승할 수 있다.
예를 들어 설정시간은 약 10초로 설정될 수 있다. 설정시간은 배수펌프 내의 압력이 감소하고 세탁수가 배수펌프 내로 유입되기까지의 시간이다.
이때, 제 11 속도는 제 2 모드에 설정되는 배수모터의 회전속도이고, 제 11 속도 및 제 12 속도는 제 1 모드에서 수위에 따라 변경되는 배수모터의 회전속도이며, 제 13 속도는 메인모터가 고속으로 회전하는 동안 배수모터가 지정된 시간 동안 동작하도록 설정되는 제 3 모드에서의 배수모터의 회전속도이다.
예를 들어 제 11 속도는 2300 내지 2500rpm 으로 설정될 수 있고, 제 12 속도는 2900 내지 3200 rpm 으로 설정될 수 있으며, 제 13 속도는 제 3200 내지 3500rpm으로 설정될 수 있다. 제 10속도는 0 내지 500 rpm 으로 설정될 수 있다.
배수모터는 속도가 제 12속도(R12)에서 제 10 속도(R10)로 하강한 후, 설정시간 경과 후 제 12 속도(R12)로 다시 상승하여 제 12속도를 유지한다.
메인모터가 가속하는 경우, 세탁수는 메인모터의 가속에 의해 세탁물에 함유된 세탁수가 배출되어 수위가 증가하게 된다. 이때 배수모터가 설정시간 감속 또는 정지함에 따라 배수펌프 내의 공기압이 감소하여, 세탁수는 배수펌프로 유입될 수 있다. 배수모터가 다시 동작함에 따라 배수펌프로 유입된 세탁수는 외부로 배수되고, 수위는 감소하게 된다.
메인 제어부는, 메인모터 가속 시 배수모터의 속도가 하강한 후 다시 상승하도록 하는 경우, 배수모터를 추가로 가속할 수 있다.
배수펌프 구동장치에 의해, 제 15시간(T15)에, 배수모터는 속도가 하강한 후, 설정시간 후에 다시 속도가 상승하는데, 추가로 가속하여 회전속도가 상승(P31)할 수 있다. 배수모터는 제 10속도(R10)에서 제 12속도(13)보다 높은 제 13 속도(R13)까지 상승한 후 하강하여 제 12 속도(R12)를 유지하게 된다.
배수모터의 회전속도가 증가함에 따라 세탁수가 배수되는데, 이와 같이 배수모터의 회전속도를 추가로 증가시키는 경우, 세탁수가 빠르게 배수되어 수위가 감소하게 된다.
배수펌프 구동장치는 추가 가속으로 배수모터의 속도가 상승한 이후, 속도를 하강시켜 일정 속도로 유지하도록 한다.
예를 들어, 배수모터 구동장치는 배수모터의 모드에 따라 배수모터의 속도는 제 11 속도 내지 제 12 속도로 제어하다가, 메인모터가 가속하여 수위가 증가하면, 배수모터를 제 10속도(R10)으로 감소시킨 후, 제 12 속도(R13)로 속도가 증가하도록 할 수 있다.
또한, 추가 가속하는 경우 배수펌프 구동장치는 제 13 속도(R13)까지 속도를 증가시킨 후 다시 제 12 속도(R12)로 하강시켜 제 12 속도가 유지되도록 할 수 있다.
제 11 내지 제 13속도(R11 내지 R13)간의 변화는 배수펌프의 모드에 따라 변경될 수 있다. 제 10속도(R10)는 배수모터가 정지하는 것으로 도시되었으나, 경우에 따라 0rpm 보다 높은 속도로 설정될 수 있다.
배수모터가 동작을 정지한 후 다시 동작하고, 또한 제 15 시간에 추가 가속하여 동작함에 따라 배수모터의 전류는 제 13시간 내지 제 14 시간에 감소한 후 배수모터의 재기동 및 가속으로 인하여 증가하게 된다. 이후에는 전류가 감소하고 일정한 값을 유지하게 된다.
세탁수는 배수펌프가 일시정지함에 따라 배수펌프의 공기압이 감소하게 되어 배수펌프로 유입된다. 유입된 세탁수는 배수펌프가 동작하면 배수됨에 따라, 증가한 수위는 다시 감소한다.
한편, 제 17시간에 배수모터는 동작 온 된 후에 추가로 가속하지 않고 지정된 속도로 동작한다.
제 16 시간(T16) 내지 제 17시간(T17) 동안, 메인모터의 회전속도가 증가하고, 그에 대응하여 배수모터는 설정시간(D32) 동안, 속도가 하강한 후 제 17시간에 다시 속도가 상승한다. 배수모터의 회전속도는 제 16시간에 감소하여 배수모터가 동작을 정지하고 제 17시간부터 다시 속도가 증가할 수 있다.
이때 배수모터의 속도가 하강하거나 또는 배수모터가 정지하는 설정시간(D31)(D32)은 동일하게 설정될 수 있고, 경우에 따라 세탁물 처리기기의 용량, 배수펌프의 성능에 따라 시간은 변경될 수 있다.
한편, 배수모터는 설정시간 동안(D31, D32) 동작을 정지하지 않고 회전속도를 감소한 후에 다시 증가시킬 수 있다. 즉 배수모터가 동작을 완전히 정지하지 않고 최소 회전속도까지 속도를 감소하여 세탁수가 배수펌프에 유입되도록 한 후에 다시 속도를 증가시킬 수도 있다.
그에 따라 세탁수의 수위는 메인모터의 가속에 의해 증가하였다가 배수펌프로 유입되어 배수펌프에 일정량 이상의 세탁수가 유입된 이후에 배수펌프가 동작하게 되므로 세탁수는 배수되고 공회전으로 인한 소음은 발생하지 않게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 배수방법이 도시된 순서도이다.
메인모터는 구동부에 의해 세탁 행정에 따라 동작하여 회전 동작하여 세탁조를 회전시킨다. 구동부(220)는 메인 제어부(210)의 제어명령에 따라 동작한다.
세탁물 처리기기는 세탁행정, 헹굼행정, 탈수행정이 진행되는 동안, 세탁조로 세탁수가 급수되고 배수된 후, 탈수하는 동작을 반복한다.
탈수는 세탁행정 완료 후, 헹굼행정 중에, 탈수행정 동안에 각각 수행될 수 있다.
메인 제어부는 메인모터(230)가 회전하도록 하여 탈수를 진행하면서, 펌프 구동장치로 제어신호를 인가하여 배수펌프가 동작하도록 함으로써, 탈수 동작 중에 세탁물로부터 배출되는 세탁수가 배수되도록 한다.
도 10을 참조하면, 메인 제어부는 행정이 완료되면 배수펌프가 동작하도록 배수펌프 구동장치로 제어신호를 인가하여 배수펌프가 동작상태를 유지하도록 하여 세탁수가 배수되도록 한다(S310).
메인모터가 정지된 상태에서 배수펌프의 동작으로 세탁수가 배수되면, 메인모터가 동작하면서 세탁물에 함유된 세탁수를 배출하여 배수하는 탈수를 수행한다(S320).
탈수 중에 배수펌프구동장치(620)는 메인 제어부의 제어명령에 따라 배수펌프의 온오프 및 속도를 제어한다. 배수펌프구동장치는 배수모터를 제어하고, 배수펌프는 세탁수를 배수한다.
탈수 초기에는 세탁물에 함유된 세탁수의 양이 다량이므로 메인모터의 회전속도가 증가하면 세탁물에 함유된 세탁수가 배출되어 수위가 증가한다.
탈수 속도가 증가하면(S330), 즉 메인모터의 회전속도가 소정시간 내에 일정속도 이상으로 증가하는 가속중인지 여부를 판단하여 가속중이 아닌 경우, 배수펌프구동장치는 탈수 속도 및 수위에 따라 배수펌프를 동작시킨다(S340).
메인모터가 가속 중인 경우, 배수펌프구동장치는 배수모터를 정지하여 배수펌프가 정지하도록 한다(S350). 배수모터는 정지명령에 따라 속도가 감소하여 정지한다.
배수펌프구동장치는 설정시간 동안 배수펌프가 동작 정지하도록 하고(S360). 배수펌프가 다시 동작하도록 배수모터를 제어한다(S370).
이때, 배수펌프가 동작을 정지함에 따라. 배수모터가 고속으로 회전하는 경우 형성되는 공기압이 감소하게 되고, 그에 따라 세탁수가 배수펌프로 유입된다.
펌프 구동장치는 배수모터가 동작되면, 목표속도를 증가시켜 배수모터가 동작하도록 한다. 그에 따라 세탁수가 배수펌프에 의해 배수된다.
배수펌프가 동작 정지하는 동안 세탁수가 유입됨에 따라, 배수펌프가 다시 동작하는 경우 공기의 유입 없이 세탁수를 배출하게 되므로, 공회전이 발생하지 않는다. 또한, 배수펌프는 공회전으로 인한 소음 또한 발생하지 않게 된다.
배수펌프구동장치는 탈수 및 배수가 완료되기까지 이와 같은 동작을 반복하여 수행한다(S330 내지 S380).
탈수 및 배수가 완료되면 배수펌프구동장치는 배수모터를 정지시키고, 그에 따라 배수펌프가 동작 정지한다(S390).
저속모드의 경우 세탁물에 포함된 세탁수가 배출되기 시작하는 속도로 배출되는 양에 따라 수위가 가변된다.
수위가 적은 상태에서 배수모터가 고속으로 동작하는 경우 배수펌프 내에 세탁수가 일부만 유입된 상태에서 배수를 시도하므로 공회전 될 가능성이 크다. 그에 따라 수위가 낮은 경우 세탁수가 배수펌프에 어느 정도 유입될 수 있도록 배수모터의 속도를 감소시킨다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배수펌프 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 11을 참조하면, 메인모터의 동작으로 탈수가 진행되는 중에 배수펌프 또한 동작하여 배출되는 세탁수를 외부로 배수한다(S410).
메인모터의 탈수속도가 증가하면(S420), 메인 제어부는 배수펌프가 설정시간 동안 속도가 하강하거나 또는 정지하도록 배수펌프 구동장치를 제어한다. 배수펌프구동장치는 배수모터를 정지시켜 배수펌프가 동작 오프(OFF) 되도록 한다(S430).
배수모터는 동작정지명령에 따라 속도를 감속하여 동작 정지된다. 배수펌프 구동장치는 배수모터 정지시간을 카운트하고 설정시간 이상 정지하도록 한다(S440).
메인 제어부는 설정시간 동안 배수모터의 속도를 하강시킨 후 다시 속도가 상승하도록 한다. 설정시간 경과시, 배수펌프 구동장치는 메인 제어부의 제어명령에 따라 배수모터를 재기동하여 배수펌프가 동작하도록 한다(S450).
배수펌프 구동장치는 배수모터의 속도가 증가하도록 제어한다. 배수펌프는 배수모터의 동작에 의해 배수펌프 내에 유입된 세탁수 및 세탁조 내의 세탁수를 배수한다.
한편, 배수모터의 속도를 상승시키는 경우, 현재 메인모터의 탈수속도(회전속도)에 따라 배수모터의 회전속도를 변경하여 제어할 수 있다.
메인 제어부는 메인모터의 회전속도가 제 1 속도 이상이고 제 2 속도 미만인 경우(S460), 배수모터의 속도를 기 설정된 속도로 상승시킨다(S470). 또한, 펌프 구동장치는, 배수모터의 속도를 기 설정된 속도보다 높은 속도로 추가 상승 시킨 후, 다시 속도가 하강하도록 하여 기 설정된 속도를 유지하도록 한다(S480, S500).
예를 들어, 펌프 구동장치는 배수모터가 제 12속도(R12)보다 높은 제 13속도(R13)로 추가 상승하도록 하고, 다시 제 12 속도(R12)로 하강한 후 유지되도록 한다.
펌프 구동장치는 메인모터가 가속하는 중에 배수펌프를 온오프 제어하되, 배수펌프 재동작 시, 배수모터를 가속시키는 것은 설정횟수에 한정할 수 있다. 예를들어 해당 속도범위에 속하는 초기 1회에 대하여 배수모터를 추가로 가속할 수 있다.
메인 제어부는 메인모터의 회전속도가 제 1 속도 미만이거나 또는 제 2 속도 이상인 경우, 감소된 배수모터의 속도를 상승시킨다(S490). 배수펌프 구동장치는 배수모터가 제 12 속도까지 상승한 후 추가로 가속하지 않고 제 12 속도를 유지하도록 한다(S500). 또한, 메인 제어부는 설정횟수를 초과한 경우에도 추가 가속 없이 배수모터의 속도를 상승시킨다.
메인모터의 속도가 일정 속도 이상으로 증가하게 되면, 즉 제 2속도 이상이면 세탁물의 수분 함유량이 감소한 상태이므로 메인모터 동작에 의해 세탁수의 수위가 크게 증가하지는 않으므로 추가 가속하지 않도록 한다.
또한, 메인모터의 속도가 소정 속도 미만으로 낮은 경우, 예를 들어 제 1 속도 미만인 경우 메인모터의 회전에 의해 탈수되는 정도가 약하므로 메인모터가 제 1 속도 이상 제 3 속도인 경우에 대하여 배수모터를 추가로 가속하는 것이 바람직하다.
메인모터의 가속으로 세탁물로부터 배출된 세탁수는 배수펌프가 동작을 정지하는 동안 배수펌프에 유입되어 배수펌프 기동시 외부로 배수된다.
탈수 행정이 시작되면 세탁물에 함유된 세탁수의 양이 다량이므로 메인모터 가속 시, 세탁물로부터 세탁수가 다량 배출된다. 배수모터의 속도를 상승시키는 중에 위와 같이 추가 추가 가속하여 배수펌프가 다량의 세탁수를 배수하도록 한다. 그에 따라 배수펌프는 공회전 없이 세탁수를 배수할 수 있고, 탈수로 인하여 증가한 세탁수를 효과적으로 배수할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 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.
120: 세탁조 138, 230: 메인모터
141, 171:펌프 143: 배수유로
210: 메인 제어부 220: 구동부
620, 720: 펌프 구동장치 630, 730: 모터(펌프모터)

Claims (15)

  1. 세탁조를 회전시키는 메인모터;
    펌프를 동작하기 위한 펌프모터;
    상기 펌프모터로 동작전원을 출력하는 펌프 구동장치;를 포함하고,
    탈수 시, 상기 메인모터의 속도에 따라 상기 펌프가 동작하도록 상기 펌프 구동장치를 제어하는 메인 제어부를 포함하고,
    상기 메인 제어부는, 상기 메인모터가 가속하는 경우 상기 펌프모터의 속도가 하강한 후 다시 상승하도록 하며,
    상기 메인 제어부는 상기 펌프모터의 속도가 하강한 후 다시 상승하는 경우, 상기 펌프모터를 추가로 가속하며,
    상기 펌프 구동장치는 상기 펌프모터의 속도가 제 3 속도보다 빠른 제 4 속도까지 속도가 상승한 후 상기 제 3 속도로 하강한 후 유지되도록 하며,
    상기 펌프 구동장치는 상기 제 4 속도까지 가속하는 횟수를 카운트하고, 지정된 횟수 도달 시, 상기 제 3 속도까지 상기 펌프모터의 속도가 상승한 후 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 상기 메인모터의 속도가 제 1 속도 내지, 상기 제 1 속도보다 높은 제 2 속도의 범위에서 가속하는 경우 상기 펌프모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인모터가 가속하는 경우, 상기 펌프모터를 정지한 후, 다시 속도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 구동장치는 상기 메인모터가 가속하는 경우, 상기 펌프모터의 속도를 저속으로 하강시킨 후, 다시 상승하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 시점을 기준으로 기 설정된 시간 동안 상기 펌프모터의 속도가 하강하도록 하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 상기 메인모터의 속도 및 수위에 따라 상기 펌프모터의 상승속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  10. 펌프모터가 동작하여, 펌프를 통해 세탁수를 배수하는 단계;
    메인모터가 회전하며 세탁물에 함유된 세탁수를 탈수하는 단계;
    탈수 중, 상기 메인모터가 가속하는 경우, 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 단계;
    상기 펌프모터가 가속하여 속도가 상승하는 단계; 및
    상기 펌프모터에 유입된 세탁수가 배수되는 단계;를 포함하며,
    상기 펌프모터의 속도가 하강 후 상승하는 경우, 상기 펌프모터의 속도가 설정속도보다 높은 속도로 상승하는 단계; 및
    상기 펌프모터의 속도를 상기 설정속도로 하강한 후, 상기 설정속도를 유지하는 단계;
    상기 펌프모터의 속도가 상기 설정속도보다 높은 속도로 상승하는 횟수를 카운트하는 단계; 및
    상기 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 상기 펌프모터의 속도 하강 후 상기 펌프모터의 속도를 상기 설정속도로 상승시키는 단계를 더 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    기 설정된 시간 동안, 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 펌프모터의 속도가 하강하여 상기 펌프모터가 정지하는 단계를 더 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 메인모터의 속도가 제 1 속도 내지 제 2 속도범위에서 가속하는 경우, 상기 펌프모터의 속도가 하강하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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