KR20010036905A - 세탁기의 제동저항 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 세탁 행정 수행시 모터의 급제동으로 인해 발생되는 고전압을 열로 방출시키기 위한 세탁기의 제동저항 어셈블리에 관한 것으로서,

내부에 소정 공간이 마련되는 동시에 특정 영역에 취부될 수 있도록 취부홀이 형성된 케이스와, 열선이 봉에 감겨 있는 형태로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되는 발열부와, 상기 발열부의 일측 끝단에 형성되어 외부와 전기적으로 연결되는 복수개의 단자와, 상기 발열부의 양끝단 측에 설치되어 케이스의 내부 및 외부를 구분시키면서 발열부와 단자 사이의 연결 부분을 지지하는 칸막이와, 상기 케이스 내부에 채워져 발열부의 열팽창을 억제하는 동시에 열을 케이스에 지연 전달하는 절연물과, 상기 단자를 고정하면서 절연물의 누출을 방지하기 위해 내열재로 상기 칸막이의 외부측에 형성된 밀봉제를 포함하므로; 제동저항이 제어박스 내에 간단하게 취부되도록 그 취부 구조가 개선됨과 아울러 제품의 가격도 절감될 수 있고, 기존에 제동저항에 내장된 온도퓨즈의 이상 접속에 의한 오동작에 대한 염려가 제거될 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

세탁기의 제동저항 어셈블리{Assembly of braking resistor for washer}

본 발명은 세탁기의 세탁 행정 수행시 모터의 급제동으로 인해 발생되는 고전압을 열로 방출시키기 위한 세탁기의 제동저항 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 세탁기의 제어박스 내에 제동저항을 간단하게 취부할 수 있고 기존의 제동저항에 설치되어 있는 온도퓨즈의 이상 접속에 의한 오동작을 방지할 수 있는 세탁기의 제동저항 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 인버터 세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이 시스템으로 공급되는 AC 전원을 스위칭하여 전원의 공급 여부를 결정하는 전원스위칭부(1)와, 상기 전원스위칭부(1)를 통해 전달되는 AC 전원을 DC 전원으로 변환 출력하는 직류전원부(2)와, 상기 직류전원부(2)를 통해 DC 전원이 전달되면 모터(M)를 구동 제어하는 모터 구동부(3)와, 세탁기의 급정지시 모터(M)의 급제동 중에 발생하는 고전압을 스위칭함으로써 전압을 열에너지로 방출시키기 위한 제동저항(5)에 전달하는 부유게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT라고 함)(4)와, 상기 IGBT(4)와 연결되어 모터(M)의 급제동 중에 발생하는 전압을 감지하고 그 감지 결과에 따라 IGBT(4)의 스위칭 동작을 제어하는 마이컴(6)으로 구성된다.

도 1에서 미설명된 참조 부호 C는 커패시터이고, RY는 릴레이부이다.

대개, 세탁 행정⇒헹굼 해정⇒탈수 행정으로 이루어지는 세탁기의 세탁 행정 중에서 특히 탈수 행정시에 세탁기의 뚜껑이 오픈되거나 탈수 과정을 급격히 정지시켜야 할 경우에 모터(M)가 급제동되게 된다. 이때, 상기 모터(M)는 고속 회전 중에 급정지하게 되면 모터(M) 자체가 발전기가 되어 고전압을 발생시키기 때문에 급정지시 발생되는 고전압에 의해 모터(M)는 단시간에 정지되지 않으므로 그 고전압을 제동저항(5)을 통해 열적 에너지로 소거하여 모터(M)를 급제동시키게 된다.

즉, 전원스위칭부(1)를 통해 시스템에 AC 전원이 입력되면 직류전원부(2)에서 시스템에서 감지 가능한 DC 전원으로 변환하여 변환된 DC 전원을 모터 구동부(3)에 전달함으로써, 상기 모터 구동부(3)를 통해 모터(M)가 구동되게 된다.

그런데, 상기 모터(M)가 급정지될 경우에 모터(M)에서 발생하는 고전압을 마이컴(6)에서 감지하여 그 감지결과에 따라 IGBT(4)는 주변 회로 보호 및 안전사고의 방지, 또는 모터(M)이 급제동을 위해 고전압을 제동저항(5)에 전달하게 된다. 그러면, 상기 제동저항(5)은 IGBT(4)를 통해 전달되는 고전압을 열에너지로 소거시키게 된다.

그런데, 상기 제동저항(5)은 도 2에 도시된 외부 케이스(7), 베이스(8), 탑커버(top cover)(9)로 대략 이루어지는 세탁기의 외관에서 특히 세탁기의 외부 케이스(7) 후면 상단의 제어박스(15) 내에 위치되게 된다. 그리고, 상기 제동저항(5)으로는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 파이프 히터(pipe heater)가 주로 사용되었다.

여기서, 도 3은 종래 기술에 따른 세탁기의 제어박스에서 그 내부의 부품 배치 상태가 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 'A' 방향에서 도시된 도면으로서 제동저항과 제어박스의 취부구조가 도시되어 있다. 그리고, 도 5는 상기 제동저항이 도시된 단면도이다.

먼저, 도 3에는 상기 제동저항(5)과 시스템 제어기(10)가 각각 취부될 수 있도록 제어기 케이스(11)가 구비되어 있는 제어박스(15)가 도시되어 있는데, 상기 제동저항(5)은 케이스(11)와 나사(S)로 고정되어 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제동저항(5)을 지지하여 받침대 역할을 수행하는 브래킷(bracket)(14)과, 상기 제동저항(5)을 브래킷(14)에 잡아두는 다수의 홀더(12)가 제동저항(5)을 고정하게 된다. 그리고, 상기 브래킷(14)에는 홀더(12)가 결합되는 부분이 볼록하게 돌출되면서 그 돌출 부분에 나사(S) 삽입을 위한 제1 삽입홀이 형성된다.

또한, 상기 브래킷(14)은 상기 케이스(11)와 나사(S)로 결합될 수 있도록 다수의 제2 삽입홀이 형성되어 있고, 상기 케이스(11)에도 상기 브래킷(14)의 제2 삽입홀과 대응되는 위치에 제3 삽입홀이 형성되어 있다. 그런데, 상기 제3 삽입홀은 홀의 가장자리를 보강하기 위해 마련된 두껍게 돌기된 보스(13)의 중앙부에 형성되어 있다.

이렇게, 상기 제어기 케이스(11)에 형성되어 있는 다수의 보스(13)에 브래킷(14)을 나사(S)로 체결 고정하게 되고, 상기 제동저항(5)도 다수개의 홀더(12)를 이용하여 브래킷(14)에 나사(S)로 고정되어 있다.

이와 같이, 상기 제동저항(5)이 브래킷(14)에 고정된 후에 다시 그 브래킷(14)이 제어기 케이스(11)의 특정 위치에 결합되기 때문에 제동저항(5)을 브래킷(14) 및 케이스(11)에 고정시키기 위해서는 상당히 복잡한 취부 구조를 갖는다.

한편, 상기 제어박스(15)내에 취부되는 제동저항(5)은 그 내부 구조가 도 5에 도시된 데로 'Ｕ'자 형태의 금속 파이프(5a) 내에 파이프(5a)의 외형과 유사한 형태로 형성된 절연물(5b)이 삽입되어 있고, 상기 절연물(5b)의 양끝단에는 발열선(5c)이 설치되어 있는데, 특히 상기 절연물(5b)은 열전달이 우수한 산화마그네슘으로 이루어져 있다. 그리고, 상기 발열선(5c)의 일측에는 온도퓨즈(5d)와 연결핀(5e)이 직렬로 결합되어 있고, 상기 발열선(5c)의 타측에는 연결핀(5e)만 결합되어 있다. 또한, 상기 연결핀(5e)은 전원 공급용 단자(5g)와 연결되어 있으며, 상기 단자(5g)와 파이프(5a) 양끝단 사이에는 부싱(5f)으로 밀봉되어 있다.

만약, 상기 모터(M)에서 발생되는 고전압을 제동저항(5)에 전달하기 위해 설치되어 있는 IGBT(4)가 손상되어 계속적으로 온동작되게 되면 AC 전원이 제동저항(5)에 직접 인가됨은 물론이고 모터(M)로부터 고전압이 연속적으로 제동저항(5)에 전달되게 된다. 그러면, 상기 제동저항(5)의 내부에서는 이상 발열로 인해 온도퓨즈(5d)가 차단되거나, 상기 이상 발열로 인해 파이프(5a)가 과열되어 팽창되었다가 온도퓨즈(5d)의 오프 동작시 수축됨으로써 다시 온도퓨즈(5d)가 온 동작되는 이상 동작이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 이상 발열로 인해 파이프(5a)가 팽창 및 수축 동작을 반복함으로써 내부 압력이 변화되어 부싱(5f)이 소음 발생과 동시에 파이프(5a)에서 빠져나갈 수 있는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 제동저항이 제어박스 내에 간단하게 취부되도록 그 취부 구조를 개선함과 동시에 기존 제동저항에 내장된 온도퓨즈의 이상 접속에 의한 오동작을 방지할 수 있는 세탁기의 제동저항 어셈블리를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 인버터 세탁기의 제동 회로가 도시된 도면,

도 2는 일반적인 인버터 세탁기의 외관이 도시된 도면,

도 3은 종래 기술에 따른 세탁기의 제어박스에서 그 내부의 부품 배치 상태가 도시된 도면,

도 4는 도 3의 'A' 방향에서 도시된 도면으로서, 상기 제동저항과 제어박스의 취부구조가 도시된 도면,

도 5는 상기 제동저항이 도시된 단면도,

도 6는 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리의 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리의 외관이 도시된 도면,

도 8은 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리가 제어박스 내에 취부된구조가 도시된 도면,

도 9은 도 8의 'B' 방향에서 바라본 측면도,

도 10은 일반적인 세탁기에서 탈수 행정시 제동 저항이 동작되는 구간이 도시된 도면,

도 11은 세탁기의 연속 제동시 본 발명의 제동저항 각 부의 온도 상승 곡선이 도시된 도면.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

50 : 제동저항 51 : 케이스 51a : 요철부 51h : 취부홀

52 : 발열부 52a : 연결콘넥터 52b : 접속캡 53 : 단자

54 : 칸막이 55 : 절연물 56 : 밀봉제 60 : 제어박스

62 : 제어기케이스 64 : 제어기 65 : 보스 S : 나사

B1 : 휴지구간(탈수조의 회전수 상승구간)

B2 : 지연구간 B3 : 제동구간

A : 탈수조 최대 회전수 B : 제동시작점

T1 : 종래 히터 저항의 파이프 표면 온도

T1' : 종래 히터 저항의 발열선 표면 온도

T2 : 본 발명의 제동저항의 케이스 온도

Δt : 지연시간

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세탁기의 제동저항 어셈블리의 제1 특징에 따르면, 내부에 소정 공간이 마련되는 동시에 특정 영역에 취부될 수 있도록 취부홀이 형성된 케이스와, 열선이 봉에 감겨 있는 형태로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되는 발열부와, 상기 발열부의 일측 끝단에 형성되어 외부와 전기적으로 연결되는 복수개의 단자와, 상기 발열부의 양끝단 측에 설치되어 케이스의 내부 및 외부를 구분시키면서 발열부와 단자 사이의 연결 부분을 지지하는 칸막이와, 상기 케이스 내부에 채워져 발열부의 열팽창을 억제하는 동시에 열을 케이스에 지연 전달하는 절연물과, 상기 단자를 고정하면서 절연물의 누출을 방지하기 위해 내열재로 상기 칸막이의 외부측에 형성된 밀봉제를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6는 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리의 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리의 외관이 도시된 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명에 따른 세탁기의 제동저항 어셈블리가 제어박스 내에 취부된구조가 도시된 도면이고, 도 9은 도 8의 'B' 방향에서 바라본 측면도이며, 도 10은 일반적인 세탁기에서 탈수 행정시 제동 저항이 동작되는 구간이 도시된 도면이며, 도 11은 세탁기의 연속 제동시 본 발명의 제동저항 각 부의 온도 상승 곡선이 도시된 도면이다.

먼저, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제동저항(50)은, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 동시에 그 내부에는 일정 공간이 마련되고, 그 하면의 양끝단에는 특정 영역에 취부될 수 있도록 취부홀(51h)이 형성되는 동시에 그 외부면에는 방열 특성이 우수해지도록 요철부(51a)를 갖는 케이스(51)와; 상기 케이스(51)의 내부측에 삽입되고, 2개의 봉에 열선이 감겨 있는 형태로 형성되어 그 일측 끝단이 연결 콘넥터(52a)로 연결되는 동시에 그 타측 끝단에는 접속캡(52b)이 각각 형성된 발열부(52)와; 상기 발열부(52)의 접속캡(52b) 끝단에 복수개 설치되는 전원 공급용 단자(53)와; 상기 발열부(52)의 양측, 즉 상기 접속캡(52b)과 단자(53) 사이, 연결 콘넥터(52a) 외측에 각각 설치되어 케이스(51)의 내부 및 외부를 구분시키면서 접속캡(52b)과 단자(53), 연결 콘넥터(52a)를 지지하는 칸막이(54)와; 상기 발열부(52)와 케이스(51) 사이에 채워져 모터(미도시)의 급제동시 발열부(52)의 열팽창을 억제하고, 열을 케이스(51)에 지연 전달하는 절연물(55)과; 상기 칸막이(54)의 외부측에 단자(53) 고정 및 절연물(55)의 누출 방지를 위해 내열재로 형성된 밀봉제(56); 를 포함한다.

여기서, 상기 케이스(51)는 알루미늄 재질로 형성되어 있고, 상기 절연물(55)은 분말형의 산화규소로 형성되게 된다. 특히, 상기 절연물(55)은 굵은 입자로 이루어져 있어 상기 케이스(51) 내부에 삽입된 후에 절연물(55) 자체가 절연 역할을 수행하면서 절연물(55)의 입자간에 공기층이 형성되기 때문에 2중 절연이 가능해지게 된다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제동저항(50)은 제어박스(60)의 제어기 케이스(62) 내에서 시스템 제어기(64) 옆에 위치되어 있다. 상기 제어기 케이스(62)에는 보스(65)가 구비되어 있고, 상기 보스(65)에는 제동저항(50)의 케이스(51)에 형성되어 있는 취부홀(51h)과 대응되는 위치에 홀이 각각 형성되어 있기 때문에 상기 제동저항(50)의 취부홀(51h)이 제어기 케이스(62)의 보스(65)에 위치되도록 로딩한 후에 나사(S)를 사용하여 보스(65)에 형성되어 있는 홀과 취부홀(51h)을 직접 체결함으로써 제어박스(60) 내에 제동저항(50)을 용이하게 취부할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 세탁기의 제동저항 어셈블리의 동작은, 방열 특성이 우수한 케이스(51) 내부에 발열부(52)가 삽입되게 되는데, 상기 발열부(52)와 케이스(51) 사이에는 굵은 입자의 산화규소로 이루어져 있는 절연물(55)이 채워지게 된다.

여기서, 상기 발열부(52)는 여러 가지 형태로 형성될 수 있는데 본 발명에서는 2개의 봉에 열선이 감겨 있는 형태로 형성되어 있으며, 상기 발열부(52)의 일측 끝단에는 2개의 봉을 연결하기 위해 연결 콘넥터(52a)가 설치되어 있고, 그 타측 끝단에는 접속캡(52b)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 접속캡(52b)의 양끝단에는 외부와 전기적으로 연결되도록 전원 공급용 단자(53)가 각각 설치되어 있다. 또한, 상기 발열부(52)의 양끝단 측에는 칸막이(54)가 각각 설치되어 있어 접속캡(52b)과 단자, 연결 콘넥터(52a)를 지지하면서 케이스(51)의 내부 및 외부를 구분시키게 된다.

이렇게, 상기 케이스(51) 내부에 발열부(52)와 절연물(55)이 모두 삽입된 후에는 각 칸막이(54)의 외측, 즉 상기 케이스(51)의 상면이 끝나는 양측 부분에 내열재로 된 밀봉제(56)가 구비되어 있어 단자(53) 고정 및 절연물(55)의 누출을 방지하게 된다.

따라서, 모터의 급제동시 발생되는 고전압이 상기 제동저항(50)에 전달되게 되면 케이스(51) 내부에서는 발열부(52)에서 직접 고전압을 열에너지로 발산하게 되고, 그 열이 절연물(55)을 통해 서서히 케이스(51)에 전달되어 알루미늄 재질로 형성되어 있는 케이스(51) 자체에서도 열 발산 동작을 수행하게 된다. 이때, 상기 절연물(55)은 발열부(52)의 열선이 팽창하는 것을 방지하면서 발열부(52)에서 발생되는 열을 케이스(51)에 서서히 전달시키는 역할을 수행하게 된다.

더욱, 도 10에 도시된 바와 같이 세탁기의 세탁 행정 중 탈수 행정에서 제동저항(50)의 동작 구간을 살펴보면, B1 구간에서는 탈수조의 회전수가 점차 상승되다가 A 점에서 최대 회전수를 갖게 된다. 이때, 탈수조가 최대 회전수까지 도달하는 B1 구간 동안에는 제동저항(50)이 동작되지 않기 때문에 상기 제동저항(50)은 냉각상태, 즉 휴지 구간이 된다. 그 후, B점에서 모터를 급제동시키게 되면 수초 동안만 전원이 인가되어 제동저항(50)이 발열하게 된다. 즉, 갑자기 모터가 정지될 수 없기 때문에 B2 구간만큼의 시간이 지난 후에 제동저항(50)이 동작되는 제동 구간, 즉 B3 구간으로 진행되게 된다.

이와 같은 모터의 제동 동작을 연속 수행할 경우에 도 11을 통해 본 발명의 제동저항(50) 온도 상태 및 기존 제동저항의 파이프 및 발열선 온도를 서로 비교해보면 다음과 같다.

상기 B1 및 B2 구간, 즉 제동 구간과 휴지 구간이 연속되는 연속 제동시 기존의 제동저항은 히터 저항을 사용하므로 파이프의 표면 온도(T1)와 발열선의 표면 온도(T1')차가 적기 때문에 제동시 높은 열이 히터 저항의 표면에 전달되므로 별도의 브래킷과 같은 부품이 필요하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 케이스(51)의 온도(T2)에서와 같이 발열부(52)에서 케이스(51) 사이에 일정 간격이 유지되면서 절연물(55)이 채워져 있기 때문에 제동시 발열부(52)에서 발생하는 열이 케이스(51)에 기존에 비해 지연시간(Δt)을 갖고 전달되게 되므로 케이스(51)의 순간 온도 과승을 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 제동저항(50)은 온도퓨즈가 없는 구조를 갖는데, 상기 제동저항(50)에 시스템의 고전압을 전달하는 제어용 스위치(IGBT)의 고장으로 제어용 스위치가 연속 온 동작되면 시스템 전원이나 모터의 제동시 발생되는 고전압이 계속적으로 제동저항(50)에 인가되게 된다. 그러면, 상기 제동저항(50)의 발열부(52) 온도는 급격히 상승하여 수십초 후에는 열선이 용융 단선되어 전원이 차단됨으로써 온도퓨즈 기능을 수행할 수 있게 된다.

이러한 발열부(52) 자체의 온도 퓨즈 기능은 상기 발열부(52)와 케이스(51)가 일정 간격을 유지하면서 그 사이에 절연물(55)이 채워져 있기 때문에 발열부(52)의 온도가 케이스(51)에 전달되는 속도를 느리게 함으로써 발열부(52)의 온도가 과승되어 열선이 용단됨으로써 가능해지게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 세탁기의 제동저항 어셈블리는 제동저항이 제어박스 내에 간단하게 취부되도록 그 취부 구조가 개선됨과 아울러 제품의 가격도 절감될 수 있고, 기존 제동저항에 내장된 온도퓨즈의 이상 접속에 의한 오동작에 대한 염려가 제거될 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내부에 소정 공간이 마련되는 동시에 특정 영역에 취부될 수 있도록 취부홀이 형성된 케이스와, 열선이 봉에 감겨 있는 형태로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되는 발열부와, 상기 발열부의 일측 끝단에 형성되어 외부와 전기적으로 연결되는 복수개의 단자와, 상기 발열부의 양끝단 측에 설치되어 케이스의 내부 및 외부를 구분시키면서 발열부와 단자 사이의 연결 부분을 지지하는 칸막이와, 상기 케이스 내부에 채워져 발열부의 열팽창을 억제하는 동시에 열을 케이스에 지연 전달하는 절연물과, 상기 단자를 고정하면서 절연물의 누출을 방지하기 위해 내열재로 상기 칸막이의 외부측에 형성된 밀봉제를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동저항 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열부의 끝단에는 단자와 연결되도록 접속캡이 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동저항 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스는 방열 특성이 우수해지도록 요철부를 갖는 알루미늄 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동저항 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연물은 분말형의 산화규소(SiO₂)로 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동저항 어셈블리.