KR102526714B1

KR102526714B1 - 세탁기

Info

Publication number: KR102526714B1
Application number: KR1020180022113A
Authority: KR
Inventors: 김범준; 김우례; 홍상욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2023-04-28
Also published as: US11124911B2; KR20230061311A; CN110184793B; EP3530795A1; CN113981663B; US20190264370A1; US11725330B2; EP3875666A1; CN110184793A; US20210395935A1; WO2019164334A1; EP3530795B1; CN113981663A; KR20190101754A

Abstract

본 발명의 세탁기는, 상기 터브 내에서 회전되는 금속재질의 드럼과, 상기 드럼과 이격된 위치에 배치되고, 코일에 전류가 인가될 시 발생되는 자력으로 상기 드럼을 가열하는 인덕션 히터와, 입력전원과, 상기 입력전원으로부터 상기 인덕션 히터의 코일로 인가되는 전류를 단속하는 릴레이와, 상기 릴레이를 제어하는 제 1 프로세서와, 상기 제 1 프로세서와 상기 릴레이를 연결하는 회로 상에 접속되는 안전장치를 포함하고, 상기 안전장치는 상기 드럼과 상기 터브 사이의 제 1 공기의 온도에 따라 동작하되, 상기 제 1 공기의 온도가 제 1 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방시키는 제 1 써모스탯과, 상기 터브의 외측의 제 2 공기의 온도에 따라 동작하되, 상기 제 2 공기의 온도가 제 2 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방하는 써멀퓨즈를 포함한다.

Description

세탁기{WASHING MACHINE}

본 발명은 인덕션 히터를 구비한 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 물이 담기는 공간을 제공하는 터브 내에, 세탁물을 수용한 드럼이 회전 가능하게 구비된다. 상기 드럼에는 통공들이 형성되어, 상기 드럼 내로 상기 터브 내의 물이 유입된다. 이러한 상태에서 상기 드럼이 회전되면, 상기 드럼 내의 세탁물이 유동되면서 세탁물의 오염이 제거된다.

종래의 세탁기에는 상기 터브 내의 물을 가열하기 위한 히터가 구비되기도 한다. 상기 히터는 상기 터브 내에 담긴 물에 잠긴 상태에서 작동 되어, 물을 직접 가열하는 방식이 일반적이다. 그런데, 이러한 방식의 히터는 안전상의 이유로 항시 물에 잠긴 상태에서 작동되어야 한다. 즉, 상기 히터는, 상기 터브 내의 물을 가열하는 용도로는 사용될 수 있으나, 상기 터브 내에 물이 없는 상태에서 상기 드럼 내 공기를 가열하거나, 젖은 세탁물을 가열하는 용도로는 적합하지 않다.

상기 터브 내에 물이 담겨 있는지 여부에 관계없이 세탁물과 접촉되는 드럼을 직접 가열하는 방식의 세탁기로써, JP2004135998A은 마이크로파, 전자유도, 적외선 등을 이용한 비접촉식 가열 장치를 구비한 세탁 건조기(또는, 건조 기능을 구비한 세탁기)를 개시하고 있다.

EP2400052A1는 인덕션 히팅 시스템(induction heating system)에 의해 드럼이 가열되는 세탁기를 개시하고 있다. 이러한 세탁기는 상기 드럼과 탱크(또는, 터브) 사이에 히트 센서(heat sensor)가 배치되어, 상기 탱크 내의 수온이나 공기의 온도를 감지하고, 이렇게 감지된 값을 바탕으로 상기 인덕션 히팅 시스템을 제어하도록 구성되어 있다.

그런데, 이와 같이 히트 센서를 이용하여 온도를 제어하는 방식은 세탁기가 정상적으로 작동된다는 것을 전제로 한 것이므로, 상기 히트 센서가 오작동하는 경우나, 상기 히트 센서의 신호를 처리하는 컨트롤러에 이상이 발생한 경우에는, 상기 인덕션 히팅 시스템에 대한 제어도 신뢰할 수 없게 되어 과열로 인한 안전사고를 유발할 수 있는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 첫째, 온도센서를 이용한 드럼의 온도 제어가 정상적으로 이루어지지 못하여 과열된 경우 인덕션 히터의 작동이 자동으로 정지되는 세탁기를 제공하는 것이다.

둘째, 상기 드럼이 과열된 경우 뿐만 아니라, 상기 인덕션 히터가 과열된 경우에도 상기 인덕션 히터로 인가되는 전원을 자동으로 차단하는 안전장치를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다. 특히, 입력전원의 전류를 상기 인덕션 히터에 인가하는 릴레이로 제어 신호를 전송하는 회로가 상기 안전장치에 의해 개방되는 세탁기를 제공하는 것이다.

셋째, 상기 안전장치에 의해 상기 인덕션 히터로 인가되는 전원이 차단되더라도, 상기 드럼을 회전시키는 모터의 구동은 여전히 가능한 세탁기를 제공하는 것이다.

넷째, 상기 안전장치가 상기 인덕션 히터로 전원을 인가하는 회로를 가역적으로 개방하는 1차 안전제어 수단과, 1차 안전제어에도 불구하고 과열 상태가 해소되지 못한 경우, 비가역적으로 상기 회로를 개방하는 2차 안전제어 수단을 포함하여 구성되는 세탁기를 제공하는 것이다.

다섯째, 상기 1차 안전제어 수단으로써 써모스탯을 구비하고 상기 2차 안전제어 수단으로써 써멀퓨즈를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.

여섯째, 상기 써모스탯이 상기 드럼의 온도 변화에 민감하게 반응할 수 있도록 그 위치를 최적화한 세탁기를 제공하는 것이다.

일곱째, 상기 써멀퓨즈가 상기 드럼의 발열 뿐만 아니라 상기 인덕션 히터의 발열에도 민감하게 반응할 수 있도록 그 위치를 최적화한 세탁기를 제공하는 것이다.

여덟째, 상기 써멀퓨즈가 작동되기 전에, 상기 인덕션 히터의 발열에 의해 가역적으로 상기 회로를 차단하는 써모스탯을 더 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.

본 발명의 세탁기는, 본 발명의 세탁기는 터브 내에 배치되는 금속재질의 드럼과, 상기 드럼과 이격되어 있는 상태에서 상기 드럼을 가열하는 인덕션 히터를 포함한다.

입력전원으로부터 상기 인덕션 히터로 인가되는 전류를 단속하는 릴레이가 구비된다. 상기 릴레이는 제 1 프로세서에 의해 제어되며, 상기 릴레이와 상기 제 1 프로세서를 연결하는 회로 상에 안전장치가 접속된다.

상기 안전장치는, 상기 드럼과 상기 터브 사이에 배치되어 제 1 공기의 온도에 따라 동작하는 제 1 써모스탯을 포함한다. 상기 제 1 써모스탯은, 상기 제 1 공기의 온도가 제 1 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방시킨다.

상기 안전장치는, 상기 터브의 외측의 제 2 공기의 온도에 따라 동작하는 써멀퓨즈를 더 포함한다. 상기 써멀퓨즈는 상기 제 2 공기의 온도가 제 2 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방시킨다.

상기 릴레이는 상기 제 1 프로세서로부터 수신된 신호에 따라 상기 입력전원을 상기 인덕션 히터의 코일로 인가할 수 있다. 상기 회로가 개방되어 더 이상 상기 릴레이가 상기 신호를 수신할 수 없게 되면, 상기 입력전원으로부터 상기 인덕션 히터로의 전류 공급이 차단된다.

상기 입력전원은 AC전원일 수 있다. 상기 릴레이를 통해 송전된 상기 AC전원을 정류하는 정류기와, 상기 정류기의 출력을 스위칭하는 스위칭 소자가 더 구비될 수 있다. 상기 스위칭 소자의 출력이 상기 코일로 입력될 수 있다.

상기 드럼을 회전시키는 모터가 더 구비될 수 있다. 상기 제 1 프로세서는 상기 모터의 회전을 제어하고, 상기 제 1 프로세서의 제어하에, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제 2 프로세서가 더 구비될 수 있다.

상기 안전장치는, 상기 인덕션 히터의 발열에 의해 동작하며 상기 회로를 개방하는 제 2 써모스탯을 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 써모스탯은 상기 터브의 외측에 배치될 수 있다.

상기 드럼과 상기 터브 사이에서 공기의 온도를 감지하는 적어도 하나의 온도센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 프로세서는, 상기 적어도 하나의 온도센서에 의해 감지된 온도를 바탕으로 상기 인덕션 히터를 기 설정된 제어 온도범위 내에서 제어할 수 있다.

상기 적어도 하나의 온도센서는, 상기 인덕션 히터에 의해 가열되는 금속재질의 튜브와 상기 튜브 내에 배치되는 서미스터를 구비하고, 상기 튜브의 적어도 일부가 상기 터브와 상기 드럼 사이로 노출된 제 1 온도센서와, 상기 인덕션 히터로부터 원주방향을 따라 상기 제 1 온도센서 보다 더 멀리 떨어진 위치에 배치되어 상기 터브와 상기 드럼 사이의 공기의 온도를 감지하는 제 2 온도센서를 포함할 수 있다.

상기 제 1 프로세서는, 상기 제 1 감지값의 상승량이, 상기 인덕션 히터의 작동이 개시된 이후 소정의 설정시간이 경과할 때까지 제 1 기준 상승량에 이르지 못하면, 상기 제 2 감지값을 바탕으로 상기 인덕션 히터를 제어할 수 있다.

상기 제1 프로세서는, 상기 제 2 감지값의 상승량이, 상기 인덕션 히터의 작동이 개시된 이후 소정의 설정시간이 경과할 때까지 제 2 기준 상승량에 이르지 못하면, 상기 제 1 감지값을 바탕으로 상기 인덕션 히터를 제어할 수 있다.

본 발명의 세탁기는, 첫째, 온도센서를 이용한 드럼의 온도 제어가 정상적으로 이루어지지 못하여 과열된 경우, 인덕션 히터의 작동이 자동으로 정지되어 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본원발명의 세탁기는, 상기 입력전원의 전류를 상기 인덕션 히터에 인가하는 릴레이로 제어 신호를 전송하는 회로가 상기 안전장치에 의해 개방되도록 구성되어 있는데, 여기서, 상기 제어 신호를 전송하는 회로로는 제어 신호 전송을 위한 미량의 전류만이 흐른다. 즉, 본원발명은 상기 안전장치를 이용하여 상기 인덕션 히터의 구동을 위한 전력을 전송하는 전력선을 개방하는 것이 아니라, 상기 회로를 구성하는 제어선을 개방하도록 구성되어 있어, 안전제어 과정에서의 예기치 못한 상기 전력선의 단선, 합선으로 인한 사고가 발생될 우려가 없다.

셋째, 상기 드럼이 과열된 경우 뿐만 아니라, 상기 인덕션 히터가 과열된 경우에도 상기 인덕션 히터로 인가되는 전원이 자동으로 차단되는 효과가 있다.

넷째, 상기 안전장치가 상기 인덕션 히터로 전원을 인가하는 회로를 가역적으로 개방하는 1차 안전제어 수단을 포함하여 구성됨으로써, 과열원인이 제거되면 다시 상기 회로가 정상적으로 동작될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 1차 안전제어에도 불구하고 과열 상태가 해소되지 못한 경우에는 비가역적으로 상기 회로를 개방시키는 2차 안전제어 수단을 포함하여 구성됨으로써, 안전사고를 보다 확실하게 예방할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 상기 써멀퓨즈가 상기 드럼의 발열 뿐만 아니라 상기 인덕션 히터의 발열에도 민감하게 반응할 수 있도록 그 위치가 최적화됨으로써, 상기 드럼의 발열로 인한 화재 뿐만 아니라, 상기 인덕션 히터의 발열로 인한 화재도 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 측단면도이다.
도 2는 터브와 인덕션 히터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 히터 베이스의 평면도이다.
도 4는 제 1 온도센서와 제 2 온도센서가 설치되는 위치를 모식적으로 도시한 것이다.
도 5는 제 1 온도센서가 터브에 설치된 상태를 도시한 것(a)과, 서미스터의 단면을 도시한 것(b)이다.
도 6은 일정한 패턴으로 인덕션 히터를 제어할 시, 드럼의 온도(Td), 제 1 온도센서의 감지값(T1), 제 2 온도센서의 감지값(T2), 드럼 온도의 추정값(Td)의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 주요 구성들간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 8은 드럼 온도의 추정값을 구하는 과정에서 참조되는 것으로써, 인덕션 히터, 드럼, 제 1 온도센서 간에 전달되는 열량들을 표시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 적용된 능동온도제어와 안전제어에 관한 구상도이다.
도 10은 써모스탯의 사시도이다.
도 11은 써모스탯의 정면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 주요 구성들간의 자력 흐름, 열 흐름, 제어 신호 및 전류를 표시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 회로도이다.
도 14는 제 1 써모스탯의 설치 가능한 위치들을 인덕션 히터(70)를 기준으로 표시한 것(a)과, 각 위치들에 상기 제 1 써모스탯이 설치된 상태를 터브의 전방에서 바라본 것(b)을 도시하고 있다.
도 15는 인덕션 히터를 작동하여 드럼을 가열시키면서 도 14의 (a)에 표시된 각 위치에서 감지한 제 1 써모스탯의 온도를 도시한 그래프들이다.
도 16은 히터 베이스 상의 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다.
도 17은 히터 베이스를 기준으로 제 2 써모스탯의 설치 가능한 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 제 2 써모스탯의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다.
도 18은 히터 베이스를 기준으로 써멀퓨즈의 설치 가능한 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 써멀퓨즈의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다.
도 19는 인덕션 히터와 쿨링팬이 작동되다가 t(off)이후 쿨링팬의 작동이 정지될 시의 도 18의 (a)에 도시된 각 지점에서의 써멀퓨즈의 온도변화를 도시한 그래프이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 측단면도이다. 도 2는 터브와 인덕션 히터의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 히터 베이스의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 케이싱(11, 12, 13, 14)은 세탁기의 외관을 형성하며, 전면에 세탁물이 투입되는 투입구가 형성된다. 케이싱(11, 12, 13, 14)은 전면이 개방되고, 좌측면, 우측면, 후면을 갖는 캐비닛(11)과, 캐비닛(11)의 개구된 전면에 결합되고, 상기 투입구가 형성된 전면 패널(12)을 포함한다. 또한, 케이싱(11, 12, 13, 14)은 캐비닛(11)의 개방된 상면을 덮는 탑플레이트(13)와, 전면 패널(12)의 상측에 배치되는 컨트롤 패널(14)을 더 포함한다.

케이싱(11, 12, 13, 14) 내에는 물을 담기 위한 터브(40)가 배치된다. 터브(40)는 세탁물이 투입될 수 있도록 전면에 입구가 형성되고, 상기 입구가 개스킷(37)에 의해 케이싱(11, 12, 13, 14)에 형성된 투입구와 연통되어 있다. 터브(40)는, 터브(40)의 전방부를 형성하는 터브 전방부(41)와, 후방부를 형성하는 터브 후방부(42)가 서로 결합된 형태일 수 있다.

전면 패널(12)에는 상기 투입구를 여닫기 위한 도어(15)가 회전 가능하게 구비된다. 컨트롤 패널(14)에는 세탁기(1)의 각종 상태 정보를 표시하는 표시부(미도시)와, 사용자로부터 세탁 코스, 각 행정별 작동 시간 및 예약 등의 각종 제어명령을 입력받는 입력부(미도시)가 구비된다.

세탁 세제, 섬유 유연제 또는 표백제 등의 첨가제를 터브(40)로 공급하는 디스펜서(34)가 구비된다. 디스펜서(34)는 상기 첨가제가 담기는 세제박스와, 상기 세제박스가 인출 가능하게 수납되는 디스펜서 하우징을 포함한다. 수도꼭지 등의 외부 수원과 연결되어 원수가 유입되는 급수호스(27)와, 급수호스(27)를 단속하는 급수밸브(25)가 구비된다. 급수밸브(25)가 개방되어 급수호스(27)를 통해 물이 공급되면, 상기 세제박스 내의 세제가 물과 혼합되어 터브(40) 내로 유입된다.

터브(40)는 스프링(24)에 의해 탑 커버(13)에 매달리며, 댐퍼(26)에 의해 지지된다. 따라서, 스프링(24)과 댐퍼(26)에 의해 터브(40)의 진동이 완충된다.

터브(40) 내에는 드럼(22)이 회전 가능하게 배치된다. 드럼(22)은, 후술하는 인덕션 히터(70)에 비접촉 방식으로 가열되는 재질(또는, 자기장(또는, 자력)에 의해 전류가 유도되는 재질)로 이루어지며, 바람직하게는, 금속재질로 이루어진다. 터브(40)와 드럼(22) 간에 물이 교류될 수 있도록, 드럼(22)에는 다수개의 통공(22h)이 형성된다.

본 실시예에 따른 세탁기는 드럼(22)이 수평한 축(axis, O)을 기준으로 회전되는 프론트 로딩 타입이다. 그러나, 이에 한하지 않고, 탑 로딩 타입의 경우, 수직한 축(axis)을 기준으로 회전되는 드럼이 구비된다.

드럼(22)은 구동부(35)에 의해 회전되고, 내측에는 회전시 세탁물을 퍼 올리기 위한 리프터(29)가 구비된다. 구동부(35)는 회전 방향과 속도 제어가 가능한 모터를 포함할 수 있다. 상기 모터는 바람직하게는, BLDC(Brushless Direct Current electric motor)이나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

터브(40) 내의 물을 외부로 배출하는 배수 밸로우즈(51)와, 배수 밸로우즈(51)를 통해 배출된 물을 배수호스(53)으로 압송하는 펌프(59)가 구비된다. 펌프(59)에 의해 압송된 물이 배수호스(53)를 통해 세탁기 외부로 배출된다.

드럼(22)을 가열하기 위한 인덕션 히터(induction heater, 70)가 구비된다. 인덕션 히터(70)는 자기장에 의해 발생하는 유도전류를 열원으로 이용한 가열기로써, 자기장 내에 금속을 놓아두면 전자기유도 현상에 의해 상기 금속에 소용돌이 전류가 발생하고 줄열에 의해 상기 금속이 가열되는 원리를 이용한 것이다.

인덕션 히터(70)는 드럼(22)과 이격된 상태로 터브(40)에 고정된다. 인덕션 히터(70)가 작동될 시 금속 재질인 드럼(22)이 가열된다. 터브(40)는 자기장이 통과할 수 있는 재질(바람직하게는, 합성수지)로 이루어지며, 인덕션 히터(70)는 터브(40)의 외측에 배치된다. 그러나, 이에 한하지 않고 인덕션 히터(70)가 터브(40)의 내측에 배치되는 것도 가능하다.

인덕션 히터(70)는 전류가 인가되는 코일(71)과, 코일(71)을 고정하는 히터 베이스(74)와, 코일(71)의 상측에서 히터 베이스(74)와 결합되어 코일(71)을 덮는 히터 커버(72)를 포함한다.

히터 베이스(74)는 터브(40)에 고정된다. 히터 베이스(74)는, 터브(40)의 외측, 바람직하게는 터브(40)의 상측에 배치된다. 히터 베이스(74)에는 체결공이 형성된 제 1 결합탭(743)이 형성된다. 4개의 제 1 결합탭(743)이 상칭적으로 배치될 수 있다. 터브(40)에는 제 1 결합탭(743)과 대응하는 위치에 체결보스(46)가 형성된다. 히터 베이스(74)는 대략 평평한 형상이나, 바람직하게는, 터브(40)의 외주면의 곡률과 실질적으로 대응하는 형태로 이루어진다. 히터 베이스(74)는 자기장이 통과될 수 있는 재질로 이루어지며, 바람직하게는 합성수지재이다.

코일(71)은 히터 베이스(74)의 상면에 고정된다. 실시예에서 코일(71)은 하나의 도선(71a)이 히터 베이스(74)의 상면 상에서 동심을 기준으로 여러 차례 권취된 형태이나, 실시예에 따라 동심을 갖는 폐곡선 형태의 다수개의 도선으로 이루어지는 것도 가능하다.

히터 베이스(74)의 상면(741)으로부터 코일(71)을 고정시키는 고정리브(742)가 돌출된다. 고정리브(742)는 코일(71)을 구성하는 도선(71a)의 직경과 대응하는 간격(74r)을 유지하며 권취된 형태이다. 간격(74r)을 따라 도선(71a)를 감아감으로써 코일(71)을 구성할 수 있다.

히터 커버(72)에는 강자성체가 구비될 수 있다. 상기 강자성체는 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다. 상기 강자성체는 히터 커버(72)의 저면에 고정될 수 있다. 코일(71)의 자기장이 상기 강자성체에는 전류를 유도하지 못하므로, 코일(71)의 하측에 위치하는 드럼(22)에 집중적으로 전류가 유도되며, 따라서, 드럼(22)이 효과적으로 가열될 수 있다.

히터 커버(72)에는 코일(71)을 냉각하기 위한 쿨링팬(55)이 구비된다. 히터 커버(72)에는 코일(71)이 수용된 공간을 외기와 통기시키는 통기로를 구성하는 팬 마운트(72d)가 형성되고, 상기 통기로 내에 쿨링팬(55)이 배치될 수 있다.

히터 커버(72)에는 체결공이 형성된 제 2 결합탭(72b)이 제 1 결합탭(743)과 대응하는 위치에 각각 형성된다. 나사가 제 2 결합탭(72b)와 제 1 결합탭(743)을 차례로 통과한 후, 체결보스(46)에 체결될 수 있다.

한편, 드럼(22) 내의 세탁물을 원하는 온도에서 처리하기 위해서는, 드럼(22)의 온도를 정확하게 제어할 수 있어야 한다. 그런데, 드럼(22)의 온도는 인덕션 히터(70)의 출력에 큰 영향을 받는 것이기는 하나, 드럼(22) 내에 투입된 세탁물의 양, 터브(40)에 담긴 물의 양, 드럼(22)의 회전 속도, 세탁물에 함유된 수분의 양 등이 여러 요인들의 영향을 받는 것이다. 따라서, 인덕션 히터(70)의 출력(또는, 입력) 만으로 드럼(22)의 온도를 추정하는 것은 정확한 값을 얻기가 어렵다.

더 나아가, 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 행정들은 통상 드럼(22)을 회전시키는 것을 전제로 하는데, 회전되고 있는 드럼(22)의 온도를 측정하기 위해 접촉식 온도센서를 사용하기에는 어려움이 있다.

이러한 이유들로 인해, 본 발명은 드럼(22)과 터브(40) 사이의 두 지점에서 공기의 온도를 감지하도록 구성된 두 개의 온도센서(80a, 80b)를 구비하고, 이들 온도센서(80a, 80b)에 의해 감지된 값들을 바탕으로 드럼(22)의 온도를 추정한다.

이러한 방식은 공기의 온도를 측정하고, 이를 바탕으로 드럼(22)의 온도를 추정하는 것이기에, 드럼(22)의 온도를 직접 측정하는 것은 아니나, 두 개의 온도센서(80a, 80b)에 의해 감지된 값을 이용함으로써, 종래에 하나의 온도센서를 통해 감지하는 경우에 비해 드럼(22)의 온도를 더 정확하게 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 드럼(22)의 온도 변화를 보다 민감하게 파악할 수 있도록 한다.

도 4는 제 1 온도센서와 제 2 온도센서가 설치되는 위치를 모식적으로 도시한 것이다. 도 5는 제 1 온도센서가 터브에 설치된 상태를 도시한 것(a)과, 서미스터의 단면을 도시한 것(b)이다. 도 6은 일정한 패턴으로 인덕션 히터를 제어할 시, 드럼의 실제 온도(Td_p), 제 1 온도센서의 감지값(T1), 제 2 온도센서의 감지값(T2), 드럼 온도의 추정값(Td)의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 주요 구성들간의 제어관계를 도시한 블록도이다. 도 8은 드럼 온도의 추정값을 구하는 과정에서 참조되는 것으로써, 인덕션 히터, 드럼, 제 1 온도센서 간에 전달되는 열량들을 표시하고 있다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 두 개의 온도센서(80a, 80b)는 제 1 온도센서(80a)와 제 2 온도센서(80b)를 포함한다. 제 1 온도센서(80a)는 그 자신이 인덕션 히터(70)에 의해 가열되는 것으로, 세탁기의 통상적인 작동 조건에서 제 1 온도센서(80a)에 의해 감지된 온도는 터브(40) 내의 공기의 온도(Ta) 보다 높다. 즉, 인덕션 히터(70)에 의해 가열된 상태에서 제 1 온도센서(80a)는 터브(40) 내의 공기에 열을 전달하는 발열체이며, 이때 공기로 전달되는 열량이 도 8에 Q1로 표시되어 있다.

도 5를 참조하면, 제 1 온도센서(80a)는 인덕션 히터(70)에 의해 가열되는 재질로 이루어진(바람직하게는, 금속재질) 튜브(812)와, 튜브(812) 내에 배치되는 서미스터(thermistor, 813)를 포함한다. 여기서, 튜브(812)의 적어도 일부는 터브(40)와 드럼(22) 사이로 노출되어 공기의 온도를 감지한다. 인덕션 히터(70)에 의해 유도 전류가 금속에 흐르면서 튜브(812)가 가열되며, 따라서, 튜브(812) 내에 배치된 서미스터(813)를 통해 구해지는 온도에는 튜브(812)의 온도가 반영되어 있다.

튜브(812) 내로 서미스터(813)가 삽입될 수 있도록, 튜브(812)의 상단은 개구되어 있다. 서미스터(813)에는 전류의 입/출력을 위한 두 개의 리드선(814, 815)이 연결되고, 서미스터(813)와 리드선(814, 815)을 고정하기 위한 충진제가 튜브(812) 내에 채워진다. 상기 충진제는 열은 전달하나, 전기가 통하지는 않는 재질로 이루어진다.

튜브(812)의 개구된 상단부는 캡(816)에 의해 닫혀 있다. 캡(816)에는 두 개의 리드선(814, 815)이 각각 연결된 한 쌍의 단자가 형성되어 제어부(91)와 전기적으로 연결된 소정의 회로에 접속된다.

터브(40)에는 센서 설치구(40h)가 형성되고, 튜브(812)가 센서 설치구(40h)를 통과한다. 제 1 온도센서(80a)는 튜브(812)와 센서 설치구(40h) 사이를 기밀하는 연질의 실러(82)를 포함한다. 실러(82)는 튜브(812)의 길이방향으로 연장되는 관상의 형태로써 내측에는 튜브(812)가 배치된다.

실러(82)의 하면에는 튜브(812)의 하단부가 통과하는 튜브 통과공이 형성되고, 실러(82)의 상면은 개구되어 있다. 실러(82)가 센서 설치구(40h) 내에서 고정되도록, 실러(82)에는 센서 설치구(40h) 둘레가 삽입되는 고정홈(82r)이 형성된다.

제 1 온도센서(80a)는 실러(82)를 덮는 단열 커버(83)를 포함한다. 특히, 단열 커버(83)는 제 1 온도센서(80a)가 터브(40)의 외측으로 돌출된 부분을 덮는다. 단열 커버(83)는 단열성이 좋은 재질(예를 들어, 고무)로 이루어진다. 단열 커버(83)에 의해 실러(82) 내부가 외부와 일정 수준 단열되기 때문에, 터브(40) 외부의 기온이 제 1 온도센서(80a)의 감지값에 영향이 줄어든다.

제 2 온도센서(80b)는, 제 1 온도센서(80a)와 마찬가지로, 터브(40)와 드럼(22) 사이의 공기의 온도를 감지하는 것이나, 인덕션 히터(70)로부터 원주방향을 따라 제 1 온도센서(80a) 보다 더 멀리 떨어진 위치에 배치된다.

여기서, 제 2 온도센서(80b)는, 바람직하게는, 인덕션 히터(70)의 영향을 받지 않도록 구성된다. 일례로, 제 2 온도센서(80b)는 인덕션 히터(70)에 의해 발생된 자기장의 영향을 받지 않는 방식의 센서로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 온도센서(80b)는 인덕션 히터(70)에 의해 가열되는 금속부품(예를 들어, 튜브(812))을 제외하고 구성될 수 있다. 다만, 이와 같은 경우, 제 2 온도센서(80b)를 제 1 온도센서(80a)와 다르게 구성하여야 하므로 부품의 공용성이 떨어지기 때문에, 실시예에서는 제 2 온도센서(80b)를 제 1 온도센서(80a)와 동일한 구조의 것으로 하되, 제 2 온도센서(80b)를 인덕션 히터(70)의 영향이 실질적으로 미치지 않는 위치에 배치하였다.

도 4를 참조하면, 제 2 온도센서(80b)는, 드럼(22)의 중심(O)에 대해 제 1 온도센서(80a)로부터 55도 내지 65도 위치에 배치될 수 있다. 이러한 구간은 드럼(22)의 중심을 상하로 지나는 Y축에 대해 양쪽에 마련될 수 있으며, 이들 구간이 도 4에 S2(θ1=55°, θ1=65°)와 S3로 표시되어 있다.

도 4에서 S1은 제 1 온도센서(80a)가 배치되는 유효가열범위를 표시한 것이다. 유효가열범위(S1)는 인덕션 히터(70)로부터 연직 하방에 해당하는 영역을 포함할 수 있다.

제 1 온도센서(80a)의 튜브(81)는 인덕션 히터(70)의 하측에 위치하며, 바람직하게는, 위에서 연직으로 내려다 볼 시, 인덕션 히터(70)와 겹치는 영역 내에 위치한다. 제 1 온도센서(80a)는, 바람직하게는, 도 4에 도시된 바를 기준으로 12시(12h)에 위치되었으나 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

한편, 터브(40)의 측면에는, 터브(40) 내 공기 중의 수분을 응축시키기 위한 냉각수가 공급되는 냉각수포트(미도시)가 구비될 수 있다. 온도를 감지함에 있어서, 응축수에 의한 영향이 배제되도록, 제 1 온도센서(80a)와 제 2 온도센서(80b)는 상기 냉각수포트보다 더 상측에 배치된다.

제어부(91, 예를 들어, 후술하는 제 1 프로세서(91a))는 제 1 온도센서(80a)의 제 1 감지값(T1)과 제 2 온도센서(80b)의 제 2 감지값(T2)을 바탕으로 인덕션 히터(70)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(91)는 제 1 감지값(T1)과 제 2 감지값(T2)을 바탕으로 드럼(22)의 온도(Td)를 구할 수 있고, 이렇게 구해진 드럼(22)의 온도(Td, 정확하게는, 드럼(22)의 실제 온도의 추정치(도 6 참조.))를 바탕으로 인덕션 히터(70)의 출력이나 쿨링팬(55)의 작동을 제어할 수 있다. 이하, 드럼(22)의 온도(Td)를 구하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

드럼(22)의 온도(Td)는 제 1 감지값(T1)과 제 1 감지값(T2)을 선형결합한 다음과 같은 온도 방정식(식 1)에 따라 구해질 수 있으며, 제어부(91)는 이렇게 구해진 온도(Td)를 바탕으로 인덕션 히터(70)를 제어할 수 있다.

Td=Z(T1-T2)+T2 ...............................................(식 1)

여기서, Td=드럼의 온도, Z=보정 계수, T1=제 1 감지값, T2=제 2 감지값.

위의 방정식이 구해지는 과정을 보다 상세하게 설명한다.

인덕션 히터(70)에 의해 가열된 드럼(22)과 제 1 온도센서(80a)가 발열됨으로써, 터브(40) 내의 공기의 온도(Ta)가 상승하게 되며, 이를 식들로 나타내면 다음과 같다.

Qin = Qd+Q1 .................................................... (식 2)

Q1 = A1h1(T1-Ta) ...............................................(식 3)

Qd=Adhd(Td-Ta) ...............................................(식 4)

여기서, Qin은 인덕션 히터(70)로부터 출력된 열량, Qd는 인덕션 히터(70)에 의해 가열된 드럼(22)의 발열량, Q1은 인덕션 히터(70)에 의해 가열된 제 1 온도센서(80a)의 발열량이고, Ta는 터브(40)와 드럼(22) 사이의 공기의 온도, A1은 제 2 온도센서(80b)의 발열면적, Ad는 드럼(22)의 발열면적, h1은 제 1 온도센서(80a)의 열전달계수, hd는 드럼(22)의 열전달계수이다.

그리고, 드럼(22)은 균일한 온도(Td)를 갖고, 터브(40) 내의 공기의 온도(Ta)도 균일한 것으로 가정하였고, 제 2 온도센서(80b)는 인덕션 히터(70)의 영향을 받지 않는 것으로 가정하였다.

Qin = (Td-Ta) +A1h1(T1-Ta) ..................................... (식 5)

여기서, 형상 계수(p)와 발열량 계수(q)를 다음과 같이 정의하고,

......................................................... (식 6)

.......................................................... (식 7)

식 5를 식 6을 이용하여 정리하면 다음과 같다.

Td=QinAdhd+(1+p)Ta-pT1 .......................................... (식 8)

여기서 식 2와 식 4를 이용하여 정리하여 다음의 식을 얻을 수 있다.

............................(식 9)

식 9에 식 7을 대입하여 다음의 식을 얻을 수 있다.

Td = (1+q)(Td-Ta)+(1+p)Ta-pT1 ...................................(식 10)

식 9를 형상 계수(p)와 발열량 계수(q)를 이용하여 정리하고 보정식 계수 (Z)를 정의하면 다음과 같이 나타 낼 수 있다.

.....................................................(식 11)

Td=Z(T1-Ta)+Ta ..................................................(식 12)

여기서, ta는 제 2 온도센서(80b)에 의해 구해지는 값이므로, Ta=T2이고, 식 12는 식 1의 온도 방정식과 같아진다. 이러한 과정은 제 2 온도센서(80b)에 의해구해진 제 1 감지값(T2)을, 제 1 온도센서(80a)에 의해 구해진 제 1 감지값(T1)과 상기 제 1 감지값(T2)의 차를 바탕으로 보상하여 드럼(22)의 온도(Td)를 구하는 것이라고 할 수 있다.

한편, 식 (11)에서 보정식 계수(Z)는 형상 계수(p)와 발열량 계수(q)를 인자로 하고 있는데, 형상 계수(p)는 제 1 온도센서(80a)와 드럼(22)의 형상에 따라 그 값이 정해지는 계수이고, 발열량 계수(q)는 인덕션 히터(70)의 출력(제어의 관점에서는 입력)과 상태량에 정해지는 변수이다. 따라서, Z는 다음과 같이 표현될 수 있다.

Z=ZconstZpower ...............................................(식 13)

여기서, Zconst는 상수이고, Zpower는 인덕션 히터(70)의 입력에 따른 변수이다.

온도 방정식(식 1)에서 볼 수 있듯이, 제 1 온도센서(80a)의 감지값(T1)과 제 2 온도센서(80b)의 감지값(T2)을 알고 있다면, Zpower값을 적절히 정함으로써 드럼(22) 온도의 추정치(Td)가 드럼(22)의 현재 온도(Td_p)와 근사해 질 수 있다. 특히, 온도 방정식(식1)에서, 우변의 첫번째 항은 제 2 온도센서(80b)의 제 2 감지값(T2)이 드럼(22)의 실제 온도를 추종하도록 보상하는데 사용되는 값이며, Z값의 영향을 받는다. 여기서, Z는 변수 Zpower에 의해 달라지는 값인 바, Zpower를 적절하게 설정한다면 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)에 근사한 추정치(Td)를 구할 수 있을 것이다. 인덕션 히터(70)의 입력을 가변하면서 구한 드럼(22)의 추정치(Td)가 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)를 추종하도록 하는 실험을 통해, 인덕션 히터(70)의 입력에 따른 Zpower값을 미리 설정할 수 있다.

한편, 도 6에서는, 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)가 대략 섭씨 160정도를 넘지 않도록 인덕션 히터(70)의 입력이 단계적으로 감소되고 있다. 여기서, 인덕션 히터(70)의 입력이 단계적으로 감소되는 구간(즉, 제 1 온도센서(80a)의 감지값이 단계적으로 감소하는 구간)을 살펴보면, 인덕션 히터(70)의 출력(입력)이 감소함에도 불구하고 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)는 일정 범위 내에서 유지되는 반면, 제 1 온도센서(80a)의 제 1 감지값(T1)은 점점 줄어들고, 제 2 온도센서(80b)의 제 2 감지값(T2)은 변동이 크지 않아, 제 1 감지값(T1)과 제 2 감지값(T2) 간의 차가 점점 줄어들고 있음을 알 수 있다.

이는 온도 방정식(식 1)에서 좌변의 첫번째 항(즉, T2를 보상하여 드럼(22) 온도의 추정치(Td)가 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)에 근접하도록 하는 항)에서 (T1-T2)의 값이 줄어들고 있음을 의미하며, 따라서, 상기 온도 방정식에서의 드럼(22) 온도의 추정치(Td)가 실제 드럼의 온도(Td_p)와 근사해지기 위해서는 Z이 커져야 한다. 즉, Zpower를 (T1-T2)와 반비례적으로 설정하여(또는, 인덕션 히터(70)의 입력에 반비례적으로 설정하여) T2를 보상하도록 함으로써, 최종적으로 드럼(22)의 실제 온도(Td_p)와 근사한 값의 추정치(Td)를 구할 수 있는 것이다.

한편, 온도 방정식(식 1)에서 보이는 바와 같이, 드럼의 온도(Td)는 T1을 변수로 하고 있다. 그런데, T1은 인덕션 히터(70)의 출력에 민감하게 변화하는 값이기 때문에, 결국 상기 온도 방정식에 의해 구해지는 드럼(22)의 온도(Td)는 인덕션 히터(70)의 출력 변화를 반영하는 것이라 할 수 있으며, 이는 인덕션 히터(70)의 출력 변화에 따른 드럼(22) 온도의 변동을 신속하게 감지할 수 있다는 것을 의미하는 것이기도 하다.

특히, 인덕션 히터(70)의 출력이 변화할 시, 터브(40) 내의 공기의 온도 변화는 드럼(22)의 온도변화보다 더디게 이루어지기 때문에, 종래에 하나의 온도센서만을 이용하여 공기의 온도를 감지하는 방식으로는, 인덕션 히터(70)의 출력변화에 따른 드럼(22)의 온도 변화를 민감하게 감지하지 못하였으나, 본원발명에서는, 드럼(22)의 온도(Td)를 구하는 과정에서, 인덕션 히터(70)의 출력을 민감하게 반영하는 제 1 온도센서(80a)의 발열량(Q1)을 고려하기 때문에, 종래에 비해 더 민감하고 신속하게 드럼(22) 온도의 변화를 감지할 수 있다.

한편, 제 2 온도센서(80b)도 제 1 온도센서(80a)와 마찬가지로 인덕션 히터(70)에 의해 가열되는 경우(예를 들어, 제 2 온도센서(80b)가 제 1 온도센서(80a)와 같은 구조로 이루어진 경우), 제 1 온도센서(80a)는 인덕션 히터(70)로부터 입사된 자속에 의해 제 1 온도센서(80a)의 튜브(812)의 온도가 상승되는 유효가열범위(도 4의 S1 참조.) 내에 배치하고, 제 2 온도센서(80b)는 상기 유효가열범위의 외측(도 4의 S2, S3 참조.)에 배치된다.

여기서, 상기 유효가열범위는, 인덕션 히터(70)의 출력을 변화시킬 시, 상기 유효가열범위 내에 위치한 제 1 온도센서(80a)의 온도 변화가, 상기 유효가열범위의 외측에 위치한 제 2 온도센서(80b)에 앞서는 위상(즉, 큰 위상)을 갖도록 정해진다. 예를 들어, 인덕션 히터(70)의 출력을 상승시킬 경우, 상기 유효가열범위 내에 위치한 제 1 온도센서(80a)가 인덕션 히터(70)에 의한 영향으로 먼저 상승하여 정점에 이르게되고, 상기 유효가열범위의 외측에 위치한 제 2 온도센서(80b)는 발열체인 드럼(22)과 제 1 온도센서(80a)에 의해 공기로 열량이 전달된 다음에야 정점에 이르게 때문에, 제 2 온도센서(80b)에 의해 감지된 온도(T2)가 제 1 온도센서(80a)에 의해 감지된 온도(T1)보다 위상값이 작다.(즉, T2의 변동이 T1의 변동을 뒤따른다.)

한편, 제 2 온도센서(80b)가 상기 유효 가열범위 내에서도 인덕션 히터(70)에 의해 영향을 받지 않는 센서로 구성된 경우에도, 제 2 온도센서(80b)는 인덕션 히터(70)로부터 원주방향을 따라 제 1 온도센서(80a) 보다 더 멀리 떨어진 위치에 배치된다.

본원발명은 두 개의 온도센서(80a, 80b)를 바탕으로 구한 보정치(Z(T1-T2))를 이용하여, 측정된 공기의 온도(T2)를 보상하여 실제 드럼(22) 온도와 근사한 추정치(Td)를 구하는 것을 요지로 한다. 따라서, 제 1 온도센서(80a)에 의해 감지된 제 1 감지값(T1)과 제 2 온도센서(80b)에 의해 감지된 제 2 온도값(T2) 간에는 일정 수준 이상의 편차가 있어야 한다. 이런 이유로, 제 2 온도센서(80b)는, 인덕션 히터(70)의 영향을 받지 않는 것이라고 하더라도, 제 1 온도센서(80a) 주변의 온도를 감지하는 것보다는, 제 1 온도센서(80a)로부터 원주방향을 따라 일정 거리 이격된 영역의 온도를 감지하도록 구성되는 것이 좋다.

바람직하게는, 제 2 온도센서(80b)는 드럼(22)의 회전방향으로 원주방향을 따라, 인덕션 히터(70)로부터 제 1 온도센서(80a) 보다 더 멀리 이격된다. 드럼(22)은 인덕션 히터(70)에 의해 가열된 부분이 회전되는 과정에서 식기 때문에, 상기 가열된 부분이 제 2 온도센서(80b)와 대응하는 위치에 이르면 식게되어, 제 2 온도센서(80b)의 감지값이 제 1 온도센서(80a)에 의한 감지값과 대별될 수 있기 때문이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에 적용된 능동온도제어와 안전제어에 관한 구상도이다. 도 10은 써모스탯의 사시도이다. 도 11은 써모스탯의 정면도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 주요 구성들간의 자력 흐름, 열 흐름, 제어 신호 및 전류를 표시한 블록도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 회로도이다. 이하, 이들 도면을 참조한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는 제 1 온도센서(80a)와 제 2 온도센서(80b)에 의해 감지된 온도를 바탕으로 인덕션 히터(70)의 작동을 제어하는 능동온도제어를 기본으로 하되, 이러한 제어가 정상적으로 이루어지지 않을 때를 대비한 안전제어시스템(또는, 전원차단시스템)을 구비하고 있다. 상기 능동온도제어는 제어부(91)에 의해 이루어지는 것으로써, 전술한 드럼(22)의 온도(Td)를 바탕으로 실시되는 제어가 이에 해당한다.

안전제어는 인덕션 히터(70)로 전원을 공급하는 회로에 전기적으로 연결된 써모스탯(60a, 60b)과 써멀퓨즈(110)가 주변 온도에 따라 기구적으로 동작함으로써 상기 회로를 개방시켜 인덕션 히터(70)로의 전원 공급을 차단하도록 구성된다. 즉, 능동온도제어가 실패한 경우에도 과열로 인한 안전사고를 예방하는 차원에서, 단순히 주변의 온도에 의해 기구적으로 작동되는 써모스탯(60a, 60b)과 써멀퓨즈(110)를 바탕으로 한 안전제어시스템을 더 마련한 것이다.

써모스탯(60a, 60b)은, 잘 알려진 바와 같이, 자동온도조절기 또는 항온기라고도 하며, 온도가 올라가면 열리고, 내려가면 닫혀지는 자동 스위치로 작용한다. 통상 써모스탯(60a, 60b)은 선팽창계수가 다른 2장의 합금판을 맞붙인 바이메탈을 이용하는데, 온도변화에 따라 바이메탈이 활 모양으로 굽는 정도가 변하는 현상을 이용해서 스위치를 개폐시킨다.

바이메탈에 사용되는 합금은 팽창계수가 작은 쪽은 철과 니켈의 합금, 큰 쪽은 구리와 아연, 니켈-망가니즈-철, 니켈-몰리브데넘-철 등과 같은 합금이다.

다르게는, 써모스탯(60a, 60b)은 기화하기 쉬운 액체의 기화압력을 이용한 것도 있다. 예를들어, 톨루엔 등을 관 속에 봉입하고, 온도에 의한 팽창·수축을 이용해서 바이메탈과 같은 목적에 사용한다.

써모스탯(60a, 60b)은 온도가 상승하여 바이메탈이 휘어지면(또는, 액체가 기화되면) 회로를 개방시켜 인덕션 히터(70)로의 전원 공급을 차단하고, 이 상태에서 시간이 흘러 다시 온도가 하강하면 상기 바이메탈이 원상태로 복원됨으로써 상기 회로가 닫힌다. 즉, 써모스탯(60a, 60b)은 온도에 따라 가역적으로 회로를 개폐하는 스위치로써 작용한다.

이에 반해, 써멀퓨즈(110)는, 잘 알려진 바와 같이, 어떤 특정한 온도에서 변형, 혹은 용융하여 전기회로를 여는 일종의 과열 보호용 스위치로서, 전기기기의 과열방지를 목적으로 사용되고 있다. 써멀퓨즈(110)는 저융점 합금선, 또는 리본이 어떤 온도에서 용단되는 것(즉, 녹아 끊어지는 것)을 이용한 것과 플라스틱이 특정한 온도에서 연화변형하여 전기접점을 열게 되어 있는 것 등이 있다.

안전제어는, 1차적으로는 써모스탯(60a, 60b)에 의해 이루어지나, 이러한 1차 안전제어가 실패한 경우 다시 써멀퓨즈(110)에 의해 이루어진다(2차 안전제어). 써모스탯(60a, 60b)에 의한 1차 안전제어는, 회로나 이를 구성하는 장치들에 심각한 문제가 발생되지는 않은 상황에서 인덕션 히터(70)나 드럼(22)의 일시적인 과열로 인해 전원을 차단할 필요가 있을 시 적합하다.

써멀퓨즈(110)에 의한 2차 안전제어는, 써모스탯(60a, 60b)이 정상적으로 동작하지 못하는 상태, 즉, 써모스탯(60a, 60b)이 규정온도 이상으로 가열되었음에도 불구하고 스위칭되지 못하여, 과열 상태가 지속되는 경우에 회로를 영구적으로 개방시키기 위한 것이다.

써모스탯(60a, 60b)이나 써멀퓨즈(110)의 동작은 회로에 흐르는 전류에 의한 것이 아니라, 주변의 온도 변화에 의한 것이기 때문에, 인덕션 히터(70)나 드럼(22)의 과열 원인이 무엇인지에 상관없이 동작하여, 제어 가능한 발열원인 인덕션 히터(70)의 작동을 우선적으로 정지시킬 수 있다.

이하, 이러한 안전제어를 보다 상세하게 설명한다.

제 1 써모스탯(60a)은 드럼(22)과 터브(40) 사이에 배치되어 제 1 공기(즉, 제 1 써모스탯(60a) 주변 공기)의 온도에 따라 동작(또는, 스위칭)된다. 제 1 써모스탯(60a)은 제 1 안전제어온도에서 동작(스위칭)되어, 인덕션 히터(70)로 전원을 공급하는 회로를 개방한다. 상기 제 1 안전제어온도는, 드럼(22)의 온도가 제 1 안전온도범위일 때의 상기 제 1 공기의 온도이다. 여기서, 상기 제 1 안전온도범위와 상기 제 1 안전제어온도는, 정해진 규격에 따른 세탁기의 운전 조건을 기준으로 하여 실험에 의해 미리 정해지는 값들이다.

제 1 써모스탯(60a)에 의해 회로가 개방될 시, 드럼(22)의 온도는 상기 제 1 안전온도범위에 속한다. 제 1 써모스탯(60a)에 의해 회로가 개방되어 드럼(22)의 온도가 상기 제 1 안전온도범위의 상한을 넘지는 않도록 제어되는 것이다.

상기 제 1 안전제어온도는 드럼(22) 외측의 공기의 온도이기 때문에, 드럼(22)의 온도와는 차이가 있다. 열은 가열된 드럼(22)으로부터 공기로 흐르기 때문에, 상기 제 1 안전제어온도는 상기 제 1 안전온도범위보다는 낮다. 즉, 상기 제 1 안전제어온도는 상기 제 1 안전온도범위의 하한 보다 더 작은 값이다. 상기 제 1 안전온도범위는 섭씨 190도 내지 200도이고, 상기 제 1 안전제어온도는 섭씨 110도일 수 있다. 특히, 터브(40)는 그 재질이 합성수지로써 열에 의해 변형 내지는 연소될 수 있기 때문에 최대 온도가, 바람직하게는, 섭씨 105도 이하로 관리되어야 하며, 상기 제 1 안전제어온도가 섭씨 110도 일 때, 이러한 조건이 만족될 수 있다.

한편, 터브(40)에는 제 1 써모스탯(60a)이 설치되는 설치구가 형성될 수 있고, 제 1 써모스탯(60a)은 상기 설치구 내에 삽입될 수 있다. 도 10 내지 도 11을 참조하면,제 1 써모스탯(60a)이 상기 설치구 내에 위치한 상태에서, 제 1 써모스탯(60a)을 지지함과 아울러, 제 1 써모스탯(60a)과 상기 설치구 사이의 틈새를 기밀하는 실링 마운트(57)가 더 구비될 수 있다.

실링 마운트(57)는, 전체적으로는 제 1 써모스탯(60a)이 삽입되는 중공이 형성된 관상의 형태이고, 외주면상에 환형의 오목한 홈(57r)이 형성되어, 홈(57r) 내에 상기 설치구의 둘레가 압입된다. 실링 마운트(57)의 연질의 소재로 이루어질 수 있다.

실링 마운트(57)의 상단부는 터브(40)의 외측에 위치하고, 하단부는 터브(40)의 내측에 위치한다. 제 1 써모스탯(60a)은 실링 마운트(57)의 하단부 보다 더 하측까지 돌출된 부분(62)이 터브(40) 내의 공기와 접촉되어, 터브(40) 내의 공기로부터 제 1 써모스탯(60a)으로 열이 전달된다. 그리고, 제 1 써모스탯(60a)의 한 쌍의 단자(62, 63)는 실링 마운트(57)의 상단부 측에 위치되어, 터브(40)의 외측에서 회로와 연결된다.

써멀퓨즈(110)는 터브(40)의 외측에 배치되어 제 2 공기(즉, 써멀퓨즈(110) 주변의 공기)의 온도에 따라 동작된다. 써멀퓨즈(110)는 제 2 안전제어온도에서 동작하여, 인덕션 히터(70)로 전원을 공급하는 회로를 개방한다. 여기서, 상기 제 2 안전제어온도는 드럼(22)의 온도가 제 2 안전온도범위일 때의 상기 제 2 공기의 온도이며, 특히, 상기 제 2 안전온도범위는 상기 제 1 안전온도범위 보다 더 큰 값을 갖는다. 상기 제 2 안전온도범위의 중간값은 상기 제 1 안전온도범위의 중간값보다 클 수 있다. 상기 제 2 안전온도범위의 하한은 상기 제 1 안전온도범위의 상한보다 큰 값을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제 2 안전온도범위와 상기 제 2 안전제어온도는, 정해진 규격에 따른 세탁기의 운전 조건을 기준으로 하여 실험에 의해 미리 정해지는 값들이다.

써멀퓨즈(110)는 터브(40)의 외측에 배치되기 때문에, 제 1 써모스탯(60a)에 비해, 가열된 드럼(22)의 발열에 영향을 덜 받는다. 따라서, 상기 제 2 안전온도범위가 상기 제 1 안전온도범위보다 높다고 하더라도, 상기 제 2 안전제어온도는 상기 제 1 안전제어온도보다 낮을 수 있다. 즉, 써멀퓨즈(110)가 제 1 써모스탯(60a)에 비해 낮은 온도에서 동작하도록 구성된 것이라 하더라도, 써멀퓨즈(110)가 동작할 시의 드럼(22)의 온도가 제 1 써모스탯(60a)이 동작할 시의 드럼(22)의 온도보다 높을 수 있는 것이다. 상기 제 2 안전온도범위는 섭씨 220도 내지 240도(이때, 코일(71)의 온도는 섭씨 110도 내지 130도)이고, 상기 제 2 안전제어온도는 섭씨 100도일 수 있으나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

인덕션 히터(70)의 발열에 의해 동작하는 제 2 써모스탯(60b)이 더 구비될 수 있다. 제 2 써모스탯(60b)은 제 3 안전제어온도에서 회로를 개방시킨다. 여기서, 상기 제 3 안전제어온도는, 인덕션 히터(70)의 발열 온도가 제 3 안전온도범위일 때와 대응되도록 설정된 제 2 써모스탯(60b)의 온도이다. 제 2 써모스탯(60b)은 터브(40)의 외측에 배치될 수 있고, 상기 제 3 안전제어온도는 상기 제 2 안전제어온도보다 낮을 수 있다.

인덕션 히터(70)로부터 발열된 열량이 제 2 써모스탯(60b)에 충분히 전달될 수 있도록, 제 2 써모스탯(60b)은 인덕션 히터(70)와 근접한 위치에 배치되는 것이 바람직하고, 특히, 제 1 써모스탯(60a)보다 인덕션 히터(70)와 더 가까운 위치에 배치될 수 있다.

한편, 정해진 규격에서 인덕션 히터(70)가 정상적으로 동작할 시의 코일(71)의 온도를 Tc라고 하고, 이때의 제 2 써모스탯(60b)의 온도(또는, 주변 공기의 온도)를 Ts2라고 하면, 상기 제 3 안전온도범위는 1.18Tc 내지 1.32Tc이며, 상기 제 3 안전제어온도는 1.2Ts2내지 1.3Ts2(바람직하게는, 1.25Ts2)이다. 상기 제 3 안전온도범위는 섭씨 95도 내지 105도이고, 상기 제 3 안전제어온도는 섭씨 80도일 수 있으나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

도 13을 참조하면, 제어부(91)는 구동부(35)를 제어함과 아울러 세탁기의 작동 전반을 제어하는 제 1 프로세서(91a)와, 인덕션 히터(70)를 제어하는 제 2 프로세서(91b)를 포함할 수 있다. 제 1 프로세서(91a)와 제 2 프로세서(91b)는 전기적으로 연결되어 상호 통신할 수 있으며, 특히, 제 2 프로세서(91b)는 제 1 프로세서(91a)로부터 인가된 지령에 따라 인덕션 히터(70)의 발열을 제어할 수 있다.

한편, 도 12에서, 제 1 PCB(92a)는 제 1 프로세서(91a)가 실장된 회로 기판이고, 제 2 PCB(92b)는 제 2 프로세서(91b)가 실장된 회로 기판으로써 제 1 PCB(92a)와 전기적으로 연결되어 있다.

인덕션 히터(70)의 코일(71)에서 발생된 자력은, 드럼(22)과 제 1 온도센서(80a)를 가열할 뿐만 아니라, 유효가열범위 내에 위치하는 제 1 써모스탯(60a)도 어느 정도 가열시킬 수 있으나, 가열량이 그렇게 크지는 않다.

도 12를 참조하면, 인덕션 히터(70)가 작동될 시의 열의 흐름은, 가열된 코일(71)과 터브(40) 사이의 열교환, 드럼(22)으로부터 공기를 매질로 제 1 온도센서(80a)와 제 2 온도센서(80b)로 전해지는 열량, 드럼(22)의 발열에 의해 가열된 터브(40)가 써멀퓨즈(110)로 전달하는 열량, 코일(71)의 발열로 인해 써멀퓨즈(110)와 제 2 써모스탯(60b)으로 전달되는 열량 등으로 구분된다.

특히, 제 1 써모스탯(60a)은 드럼(22)의 발열에 직접적으로 영향을 받기 때문에, 제 1 써모스탯(60a)의 온도가 드럼(22)의 온도와 밀접한 상관성을 갖는다. 따라서, 본 발명에서의 안전제어는 1차적으로는 드럼(22)의 온도 변화에 가장 민감하게 반응하는 제 1 써모스탯(60a)을 바탕으로, 드럼(22) 내의 온도가 제 1 안전온도범위를 초과하지 않도록 제어하는 방식으로 이루어진다.

그리고, 써멀퓨즈(110)는 드럼(22)의 발열이 터브(40)를 통해 전해지는 열량과 코일(71)의 발열 모두에 영향을 받는다. 따라서, 드럼(22)의 온도가 상기 제 1 안전온도범위 보다 낮은 범위에서 제어되고 있다고 하더라도(즉, 드럼(22)의 온도가 정상범위에 속하고 있어서 제 1 써모스탯(60a)에 의해 회로가 개방되지 않은 상태라 하더라도), 코일(71)이 합선된 경우와 같이 비정상적으로 코일(71)이 과열된 경우, 써멀퓨즈(110)에 의해 코일(71)로 인가되는 전원이 차단된다.

써멀퓨즈(110)는 비가역적인 방식으로 제어를 하기 때문에, 한번 동작하게 되면 교체가 필수적이다. 따라서, 써멀퓨즈(110)가 동작하기 전에 코일(71)의 비정상적인 발열에 대해서도 가역적인 방식으로 제어를 시도할 수 있는 장치를 마련하는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서, 써멀퓨즈(110)와 마찬가지로 코일(71)의 발열에 영향을 받아 동작하는 제 2 써모스탯(60b)이 더 구비되었다.

이하, 안전장치(150)는 제 1 써모스탯(60a), 제 2 써모스탯(60b) 및 써멀퓨즈(110)를 포함하는 것으로 예를 든다.

전술한 바와 같이, 안전장치(150)는 제 1 써모스탯(60a), 제 2 써모스탯(60b) 및 써멀퓨즈(110)가 각각의 안전제어온도에서 동작함으로써, 인덕션 히터(70)로 전원을 인가하는 회로를 개방하도록 구성되어 있다. 즉, 안전장치(150)에 의해 히터전원공급회로(HPSC)가 개방됨으로써 코일(71)로 인가되는 전류가 차단된다. 이하, 보다 상세하게 설명한다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는 전원공급회로(PSC)와, 히터전원공급회로(HPSC), 히터구동회로(HDC)와, 드럼구동회로(DDC)를 포함할 수 있다.

전원공급회로(PSC)는 입력전원(211)과 노이즈필터(212)를 포함할 수 있다. 입력전원(211)은 AC전원일 수 있다. 입력전원(211)으로부터 인가된 교류는 히터전원공급회로(HPSC)로 인가되어 인덕션 히터(70)의 구동원으로 이용되거나, 드럼구동회로(DDC)로 인가되어 모터(35a)의 구동원으로 이용된다.

입력전원(211)으로부터 인덕션 히터(70)의 코일(71)로 인가되는 전류를 단속하는 릴레이(231)가 구비된다. 히터전원공급회로(HPSC)는 릴레이(231), 노이즈 필터(232), SMPS(switching mode power supply: 스위칭 모드 파워 서플라이)를 포함한다.

릴레이(231)는 제 1 프로세서(91a)와 전기적으로 연결되어 있다. 릴레이(231)는 제 1 프로세서(91a)의 제어하에, 입력전원(211)을 히터전원공급회로(HPSC)와 전기적으로 연결(또는, 회로 연결)하거나 연결해제한다. 릴레이(231)는 전자석에 의해 접점을 물리적으로 움직이게 하여 접점을 개폐하는 전자기 릴레이, 강자성체의 금속 리드를 불활성 가스와 함께 용기 안에 봉지하고 주위에 코일을 감은 구조로 이루어져, 상기 코일에 전류가 흐를시 발생된 자기장에 따라 상기 리드가 접점을 개폐하는 리드 릴레이, 사이리스터나 포토커플러와 같은 반도체 소자를 이용하여 작은 입력 전력으로 큰 출력 전압을 개폐하는 반도체 릴레이(예를 들어, 솔리드 스테이트 릴레이(SSR)) 등을 예로 들 수 있으며, 이에 한정되지 않고 그 밖에 공지된 것들로 구현될 수 있다.

릴레이(231)는, 제 1 프로세서(91a)로부터 인가되는 제어명령(또는, 지령)에 따라 동작된다. 즉, 릴레이(231)는, 제 1 프로세서(91a)와 전기적으로 연결된 상태에서 회선을 통해 수신한 상기 제어명령에 따라, 입력전원(211)으로부터 출력된 전류를 히터전원공급회로(HPSC)로 인가한다.

안전장치(150)는 제 1 프로세서(91a)와 릴레이(231)를 연결하는 회로 상에 접속되어 있으며, 따라서, 안전장치(150)가 동작하여 상기 회로가 개방되면, 릴레이(231)와 제 1 프로세서(91a) 간의 전기적 연결이 해제되어 더 이상 상기 제어명령이 전송될 수 없으므로 릴레이(231)가 열리고, 입력전원(211)으로부터 히터전원공급회로(HPSC)로 더 이상 전원이 공급되지 못한다.

드럼구동회로(DDC)는 노이즈 필터(212)를 통과한 교류를 직류로 변환하는 정류기(221), 정류기(221)의 출력 전압 중에 포함된 맥류분을 감소시키는 평활회로(222), 평활회로(222)로부터 출력된 전류를 변환하여 제 1 프로세서(91a)를 구동하는 SMPS(223), 평활회로(222)로부터 출력된 전류를 스위칭하여 모터(35a)를 구동하는 IPM(Intelligent Power Module, 224)을 포함할 수 있다.

히터구동회로(HDC)는 노이즈 필터(232)를 통과한 교류를 정류하는 정류기(241), 정류기(241)로부터 출력된 전류를 스위칭시켜 코일(71)에 인가하는 스위칭 소자(242)와, 제 2 프로세서(91b)의 제어에 따라 스위칭 소자(242)를 구동하는 구동 드라이버(243)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 스위칭 소자(242)는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor: 절연 게이트 양극성 트랜지스터)로 구성되나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

안전장치(150)가 작동되어 인덕션 히터(70)의 전원이 차단되더라도, 드럼구동회로(DDC)로의 전원 공급은 계속적으로 이루어지기 때문에, 드럼(22) 구동은 정상적으로 이루어질 수 있다. 특히, 써멀퓨즈(110)가 용단되더라도 드럼(22)의 구동은 정상적으로 이루어지기 때문에, 써멀퓨즈(110)를 교체하기 전까지 간단한 세탁(또는, 헹굼)이나 탈수를 실시할 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 제어부(91)에 의해, 능동온도제어가 정상적으로 이루어지지 못한 것으로 판정된 경우에도, 바로 인덕션 히터(70)의 동작을 정지하지 않고, 드럼(22) 온도를 제어하기 위한 대안이 더 마련될 수 있다.

구체적으로, 제어부(91)는 제 1 온도센서(80a) 또는 제 2 온도센서(80b)의 온도 변화를 바탕으로 두 개의 온도센서(80a, 80b)중 비정상적으로 동작하는 것을 선별할 수 있으며, 이 경우, 능동온도제어가 정상적으로 이루어지지 있지 못한 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 제 1 온도센서(80a)(또는, 제 2 온도센서(80b))의 온도 상승량이 인덕션 히터(70)의 작동이 개시된 후 설정시간이 경과할때까지 제 1 기준 상승량(제 2 온도센서(80b)의 경우는 제 2 기준 상승량)에 미치지 못한 경우, 제어부(91)는 제 1 온도센서(또는, 제 2 온도센서(80b))가 고장이라고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(91, 예를 들어, 제 1 프로세서(91a))는 바로 인덕션 히터(70)로 인가되는 전원을 차단할 것이 아니라, 정상적으로 작동하는 제 2 온도센서(80b)의 감지값(또는, 제 1 온도센서(80a)의 감지값)을 바탕으로 인덕션 히터(70)의 발열을 제어할 수 있다.

즉, 제어부(91)는, 제 2 온도센서(80b)의 감지값이 기 설정된 제 2 안전제어온도 범위에서 유지되도록(또는, 제 1 온도센서(80a)의 감지값이 기 설정된 제 1 안전제어온도 범위 내에서 유지되도록), 인덕션 히터(70)의 발열을 제어할 수 있다.

도 14는 제 1 써모스탯(60a)의 설치 가능한 위치들을 인덕션 히터(70)를 기준으로 표시한 것(a)과, 각 위치들에 제 1 써모스탯(60a)이 설치된 상태를 터브(40)의 전방에서 바라본 것(b)을 도시하고 있다.

제 1 써모스탯(60a)은 터브(40)에 설치되며, 인덕션 히터(70)의 하측에 배치된다. 드럼(22)의 각 부분이 인덕션 히터(70)에 대해 어느 위치에 있느냐에 따라 해당 부분의 온도가 달라질 것인 바, 주로 드럼(22)의 온도에 영향을 받는 제 1 써모스탯(60a)의 온도 역시 위치에 따라 달라질 것이다.

도 15는 인덕션 히터(70)를 작동하여 드럼(22)을 가열시키면서 도 14의 (a)에 표시된 각 위치에서 감지한 제 1 써모스탯(60a)의 온도를 도시한 그래프들로써, 도 15의 (a)는 제 1 써모스탯(60a)이 인덕션 히터(70)의 외측 위치(이하, "외측 위치(P_out)"라고 함.)에 있을 시, (b)는 인덕션 히터(70)의 외곽 경계 위치(이하, "경계위치(P_half)"라고 함.)에 있을 시, (c)는 인덕션 히터(70)의 내측 위치(이하, "내측 위치(P_in)"라고 함.)에 있을 시 감지된 온도들을 나타내고 있다. 그리고, "중량습포"는 3.5kg의 습포(또는, 물에 젖은 세탁물)가 드럼(22) 내에 투입된 상태이고, "소량 습포"는 1kg을 넘지 않는 일정량의 습포가 드럼(22) 내에 투입된 상태이며, "공"은 드럼(22) 내에 세탁물이 투입되지 않은 상태이다. 그리고, "Td"는 드럼(22)의 온도이고, "TS1"은 제 1 써모스탯(60a)의 온도이며, "@"은 뒤에 붙는 위치에서 온도가 측정된 것임을 지칭하는 것으로, 예를 들어, TS1@P_out은 외측위치(P_out)에 배치된 제 1 써모스탯(60a)의 온도이다.

그래프들을 살펴보면, 제 1 써모스탯(60a)이 외측 위치(P_out)에 있을 시, 온도(TS1@P_out)가 다른 경우들에 비해 상대적으로 더디게 이루어지는 것을 알 수 있다.

그리고, 제 1 써모스탯(60a)이 내측 위치(P_in)에 있을 시에는, 제 1 써모스탯(60a)의 온도(TS1@P_in) 자체가 필요 이상으로 높아(중량 습포의 경우에도 섭씨 140도 이상까지 올라감.), 터브(40)의 손상(또는, 열 변형)이 우려된다.

따라서, 제 1 써모스탯(60a)은, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니나, 경계위치(P_half)에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 경계위치(P_half)는, 제 1 써모스탯(60a)이 코일(71)의 중심으로부터 드럼(22)의 원주 방향으로 소정 거리 이격되어, 위에서 내려다 볼 시, 제 1 써모스탯(60a)이 부분적으로 인덕션 히터(70)와 중첩되는 위치이며, 바람직하게는, 제 1 써모스탯(60a)이 코일(71)의 외곽 또는, 히터 베이스(74)의 외곽에 걸쳐져 있는 위치이다. 여기서, 코일(71)의 외곽은, 코일(71)의 중심으로부터 드럼(22)의 원주방향으로 이격된 쪽의 외곽으로, 실시예에와 같이, 코일(71)의 전체적인 형태가 좌우 방향 보다 전후방향으로 긴 판상일 시, 전후방향으로 연장되는 변에 해당한다.

그리고, 실시예에서 제 1 써모스탯(60a)은, 전방에서 바라볼 시, 인덕션 히터(70)의 좌측에 위치하나, 이에 한하지 않고 우측에 배치될 수도 있다. 더 나아가, 실시예에서 제 1 써모스탯(60a)은 터브(40)의 길이 중간 지점(M)을 기준으로 전방에 위치하나, 이에 한하지 않고 후방에 위치하는 것도 가능하다.

중간 지점(M)은 터브 전방부(41)와 터브 후방부(42)가 서로 결합되는 부분으로 정의될 수 있으며, 그 위치가 반드시 터브(40)의 전후 방향 길이의 절반에 해당하는 부분이 아니어도 무방하다.

그래프들을 참조할 시, 제 1 써모스탯(60a)이 경계위치(P_half)에 배치되고, 소량 습포의 조건에서, 드럼(22)의 온도가 섭씨 220도를 넘지 않도록 하기 위해서(즉, 제 1 안전온도범위가 섭씨 220도 이하에서 설정된 경우), 제 1 안전제어온도가 섭씨 120도로 설정될 수 있다. 같은 조건에서, 드럼(22) 내에 세탁물이 투입되지 않은 상태라고 하면(이 경우에 있어서, 드럼(22)의 온도는 투입된 습포가 완전히 건조된 경우와 실질적으로 동일한 변화를 보인다.), 제 1 써모스탯(60a)의 온도(TS1@P_half(공))가 섭씨 120도에 이를 시, 드럼(22)의 온도는 대략 섭씨 260도까지 상승된다.

즉, 제 1 써모스탯(60a)을 경계위치(P_half)에 배치한다고 가정하면, 드럼(22)내에 소량의 습포가 투입되었을 경우, 제 1 써모스탯(60a)에 의해 드럼(22)의 온도가 섭씨 210도를 넘지 않도록 관리될 수 있고, 설령, 드럼(22) 내의 세탁물의 완전히 건조된 경우(드럼(22)내에 세탁물이 없는 경우와 상응)라 하더라도, 드럼(22)의 온도가 섭씨 260도를 넘지 않도록 관리하는 것이 가능하다. 한편, 같은 조건에서 중량 습포의 경우에는 드럼(22)의 온도가 섭씨 180도를 넘지 않도록 관리된다.

이에 반해, 제 1 써모스탯(60a)을 외측위치(P_out)에 배치한 경우, 제 1 안전제어온도가 섭씨 120도 일시, 소량 습포 조건에서는 드럼(22)의 온도가 섭씨 220도까지 상승되고, 건포(완전 건조된 포) 상태일시에는 드럼(22)의 온도가 섭씨 290도까지 상승되어, 의류의 과열 변성의 우려가 있다.

또한, 제 1 써모스탯(60a)을 내측위치(P_in)에 배치한 경우, 제 1 안전제어온도가 섭씨 150도 일시, 소량 습포 조건에서는 드럼(22)의 온도가 섭씨 200도까지 상승되고, 건포(완전 건조된 포) 상태일시에는 드럼(22)의 온도가 섭씨 240도까지 상승된다. 이 경우, 의류의 과열 변성의 우려는 없으나, 상기 제 1 안전제어온도가 높아 터브(40)의 손상 위험이 있다.

도 16은 히터 베이스(74) 상의 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다. 특히, 도 16의 (b)는 인덕션 히터(70)와 쿨링팬(55)을 작동하면서 도 16의(a)에 표시된 각 지점에서의 온도를 측정한 것인데, 시간 t(off)이후 쿨링팬(55)의 작동은 정지되었다. 그래프들을 통해 알 수 있듯이, 쿨링팬(55)의 작동이 정지된 이후에는 어느 위치에서나 온도가 급격하게 상승한다.(참고로, 대략 60분부터 다시 온도가 하강하는데, 그 것은 이때부터 인덕션 히터(70)의 작동이 정지되었기 때문임.)

특히, 히터 베이스(74)의 중심부(또는, 코일(71)의 중심부)에 가까운 곳에서(예를 들어, Coil_Left_2 위치) 온도 상승이 큼을 알 수 있다. 따라서, 제 2 써모스탯(60b)을 히터 베이스(74)의 중심부에 배치하는 경우, 쿨링팬(55)의 고장으로 인한 인덕션 히터(70)의 과열에 신속하게 대응할 수 있다. 바람직하게는, 제 2 써모스탯(60b)은, 위에서 내려다 볼 시 히터 베이스(74)(또는, 코일(71))와 완전히 중첩되는 영역(즉, 앞서의 정의에 따르면 내측영역)에 배치되나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

한편, 제 2 써모스탯(60b)이 코일(71)과 접촉하여 배치되는 경우에는 코일(71)이 합선될 우려가 있어, 절연수단이 더 필요하다. 따라서, 제 2 써모스탯(60b)은 바람직하게는 코일(71)과 이격되어야 하며, 이러한 조건으로 인해 그 설치 위치가 히터 커버(72)나 히터 베이스(74)의 하측으로 제약된다.

그런데, 히터 커버(72)의 중심부 측으로 갈수록, 그 하측에 위치하는 터브(40)와의 간격이 줄어들기 때문에, 히터 커버(72)의 하측에 제 2 써모스탯(60b)을 설치하고자 하는 경우에는 공간의 협소함으로 인해 설치에 제약이 따른다. 따라서, 제 2 써모스탯(60b)은, 바람직하게는, 히터 커버(72)에 배치된다. 다만, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

도 17은 히터 베이스(74)를 기준으로 제 2 써모스탯(60b)의 설치 가능한 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 제 2 써모스탯(60b)의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다. 여기서, "C_center"는 히터 베이스(74)의 중간부분에서 코일(71)과 접촉된 위치, "C_front"는 히터 베이스(74)의 전방부에서 코일(71)과 접촉된 위치이고, "D_center"는 히터 베이스(74)의 중간부분과 대응하는 히터 커버(72) 상의 위치, ""D_rear"는 히터 베이스(74)의 후방부와 대응하는 히터 커버(72) 상에서의 위치이다.

도 17의 (b)을 통해 알 수 있듯이, 제 2 써모스탯(60b)을 어느 위치에 설치하더라도, 쿨링팬(55)이 정지된 시점(t(off)) 이후에는 온도가 급격하게 상승됨을 알 수 있다. 따라서, 제 2 써모스탯(60b)을 히터 커버(72) 상의 어느 위치에 두더라도, 쿨링팬(55)의 고장으로 인해 코일(71)이 과열되는 경우 제 2 써모스탯(60b)이 기 설정된 제 3 안전제어온도에서 동작될 수 있다. 다만, 그래프들에서 보이는 바와 같이, 제 2 써모스탯(60b)이 히터 베이스(74)의 중감 부분에 위치하는 경우(예를 들어, 위치 C_center), 제 2 써모스탯(60b)의 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 상기 제 3 안전제어온도를 낮출 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 도 17의 (b)에서 C_front 위치에서의 온도가 섭씨 105를 넘지 않도록 회로를 개방하고자 할 시, 상기 제 3 안전제어온도가 대략 100도 정도가 되도록 구성하면 되기 때문에, 105도와 100도의 차에 해당하는 5도 만큼 상기 제 2 안전제어온도를 낮게 구성할 수 있는 것이다.

도 18은 히터 베이스(74)를 기준으로 써멀퓨즈(110)의 설치 가능한 위치들을 표시한 것(a)과, 각 위치들에서의 써멀퓨즈(110)의 온도변화를 도시한 그래프(b)이다. 도 19는 인덕션 히터(70)와 쿨링팬(55)이 작동되다가 t(off)이후 쿨링팬(55)의 작동이 정지될 시의 도 18의 (a)에 도시된 각 지점에서의 써멀퓨즈(110)의 온도변화를 도시한 그래프이다.

도 12를 참조하여 전술한 바와 같이, 써멀퓨즈(110)는, 그 자신의 온도가 코일(71)의 발열 뿐만 아니라, 드럼(22)으로부터 터브(40)를 통해 전해지는 열량에도 영향을 받는 위치에 배치된다. 따라서, 써멀퓨즈(110)의 위치를 선정할 시 고려해야할 사항은, i) 써멀퓨즈(110)의 온도 상승이 터브(40)의 온도 상승(또는, 드럼(22)의 온도 상승)과도 상관관계가 있어야 할 뿐만 아니라, ii) 코일(71)의 온도 상승과도 상관관계가 있어야 한다는 점이다.

조건 i)과 관련하여, 드럼(22)이 과열되었을 시, 터브(40)는 인덕션 히터(70)의 하측에 위치하는 부분에서 온도가 가장 높을 뿐만 아니라, 전후 방향으로는 코일(71)의 전후방향 중간 길이에 대응하는 부분(대략, 터브(40)의 중간 지점(M) 부근)에서 높기 때문에, 써멀퓨즈(110)는 터브(40)의 외측(즉, 히터 베이스(74)와 커브(40) 사이)에 배치되되, 위에서 내려다 봤을 시, 적어도 일부분이 히터 베이스(74)(또는, 코일(71))와 중첩되는 영역에 배치되는 것이 바람직하고, 더 나아가, 절연을 위해 코일(71)과는 이격되어야 한다.

바람직하게는, 써멀퓨즈(110)는 터브(40)와 접촉되거나, 히터 베이스(74)의 저면과 접촉되며, 전후 방향으로는 터브(40)의 중간 지점(M)에 위치된다.

한편, 도 17의 (b)와 도 19의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 써멀퓨즈(110)는 히터 베이스(74)의 중심부와 가까운 위치(TF_center_inside) 뿐만 아니라 중심부 보다는 외곽 경계와 더 근접한 위치(TF_center_side)에 있는 경우에도, 쿨링팬(55)이 정지된 시점(t(off)) 이후에는 급격하게 온도가 상승되며, 이는 코일(71)의 온도변화와 상응하는 패턴이다. 즉, 써멀퓨즈(110)의 적어도 일부분이, 위에서 내려다 볼 시, 히터 베이스(74)(또는, 코일(71))와 중첩되는 영역 내에 위치한다면, 조건 ii)은 비교적 쉽게 만족되는 것으로 보인다.

위에서 검토한 사항들을 종합하면, 써멀퓨즈(110)는 터브(40)의 외측에서 터브(40) 또는 히터 베이스(74)의 저면과 접촉되는 위치에 배치되되, 전후 방향으로는 히터 베이스(74)(또는, 코일(71))의 대략 중간지점에 배치되는 것이 좋은 것으로 여겨진다. 따라서, 도 18의 (a)에 표시된 내측 중앙 위치(TF_center_inside) 뿐만 아니라 내측 가장자리 위치(TF_center_side) 역시 써멀퓨즈(110)를 설치하기에 적절한 위치이다.

그런데, 도 19에 도시된 바와 같이 내측 중앙 위치(TF_center_inside)가 내측 가장자리 위치(TF_center_side) 보다 더 온도가 낮은 바, 상대적으로 제 2 안전제어온도를 더 낮게 설정할 수 있는 이점이 있다.

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.

Claims

물을 담기 위한 터브;
상기 터브 내에서 회전되는 금속재질의 드럼;
상기 드럼과 이격된 위치에 배치되고, 코일에 전류가 인가될 시 발생되는 자력으로 상기 드럼을 가열하는 인덕션 히터;
입력전원;
상기 입력전원으로부터 상기 인덕션 히터의 코일로 인가되는 전류를 단속하는 릴레이;
상기 릴레이와 연결되는 회로를 통해 제어 신호를 전송하여 상기 릴레이를 제어하는 제 1 프로세서;
상기 제 1 프로세서와 상기 릴레이를 연결하는 회로 상에 접속되는 안전장치를 포함하고,
상기 안전장치는,
상기 드럼과 상기 터브 사이의 제 1 공기의 온도 또는 상기 터브의 외측의 제2 공기의 온도에 따라 동작하되, 상기 제 1 공기의 온도 또는 상기 제2 공기의 온도가 상기 인덕션 히터가 운전 정지되어야 할 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방하여 상기 제어 신호가 차단되어 전송되지 않도록 하는, 세탁기.
제 1 항에 있어서,
상기 안전장치는 상기 제 1 공기 온도가 제 1 안전제어온도 일때 상기 회로를 개방하여 상기 제어 신호를 차단하는 제1서모스탯을 포함하는, 세탁기.
제 2 항에 있어서,
상기 터브의 외측의 제 2 공기의 온도에 따라 동작하되, 상기 제 2 공기의 온도가 제 2 안전제어온도일 때 상기 회로를 개방하여 상기 제어 신호를 차단하는 써멀퓨즈를 더 포함하는, 세탁기.
제 1 항에 있어서,
상기 드럼을 회전시키는 모터를 더 포함하고,
상기 제 1 프로세서는 상기 모터의 회전을 제어하고,
상기 세탁기는,
상기 제 1 프로세서의 제어하에, 상기 인덕션 히터의 동작을 제어하는 제 2 프로세서를 더 포함하는 세탁기.
제 2 항에 있어서,
상기 안전장치는,
상기 인덕션 히터의 발열에 의해 동작하며 상기 회로를 개방하는 제 2 써모스탯을 더 포함하는 세탁기.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 써모스탯은 상기 터브의 외측에 배치되고 상기 제1 써모스탯보다 상기 인덕션 히터에 더 가까운 위치에 배치되는 세탁기.
제 1 항에 있어서,
상기 드럼과 상기 터브 사이의 공기의 온도를 감지하는 적어도 하나의 온도센서를 더 포함하고,
상기 제 1 프로세서는,
상기 적어도 하나의 온도센서에 의해 감지된 온도를 바탕으로 상기 드럼의 온도가 기 설정된 제어 온도범위 내에 있도록 상기 인덕션 히터를 제어하는 세탁기.
제 7 항에 있어서,
상기 온도센서는,
금속재질의 튜브와 상기 튜브 내에 배치되는 서미스터를 포함하고, 상기 튜브의 적어도 일부가 상기 터브와 상기 드럼 사이로 노출되고, 상기 인덕션 히터에 의해 가열된 상기 튜브의 발열 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 및
상기 인덕션 히터로부터 원주방향을 따라 상기 제 1 온도센서 보다 더 멀리 떨어진 위치에 배치되어 상기 터브와 상기 드럼 사이의 공기의 온도를 감지하는 제 2 온도센서를 포함하는 세탁기.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 프로세서는,
상기 제 1 온도센서의 제 1 감지값의 상승량이, 상기 인덕션 히터의 작동이 개시된 이후 소정의 설정시간이 경과할 때까지 제 1 기준 상승량에 이르지 못하면, 상기 제 2 온도센서의 제 2 감지값을 바탕으로 상기 인덕션 히터를 제어하는 세탁기.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 프로세서는,
상기 제 2 감지값의 상승량이, 상기 인덕션 히터의 작동이 개시된 이후 소정의 설정시간이 경과할 때까지 제 2 기준 상승량에 이르지 못하면, 상기 제 1 감지값을 바탕으로 상기 인덕션 히터를 제어하는 세탁기.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 안전제어온도는,
상기 드럼의 온도가 기 설정된 제 1 안전온도범위인 경우와 대응하도록 설정된 상기 제 1 공기의 온도이고, 상기 제 1 안전온도범위의 하한보다 작은 값인 세탁기.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 안전온도범위는,
섭씨 190도 내지 200도인 세탁기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 안전제어온도는,
상기 드럼의 온도가 제 2 안전온도범위인 경우와 대응하도록 설정된 상기 제 2 공기의 온도이고,
상기 제 2 안전온도범위의 하한은,
상기 제 1 안전온도범위의 상한보다 큰 세탁기.
제 13 항에 있어서,
상기 제 2 안전온도범위는,
섭씨 220도 내지 240도인 세탁기.
제 14 항에 있어서, 상기 드럼의 온도가 상기 제 2 안전온도범위에 속할시, 상기 코일의 온도는 섭씨 110 내지 130도인 세탁기.