KR20080081758A - 세탁기의 피씨비 안전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 PCB 안전 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세탁 시 세탁기의 누수로 인한 DC 센서단과 AC 단의 트래킹 영향으로 과전류가 흘러 세탁기 내부의 PCB 손상 및 PCB 손상에 따른 화재를 사전에 방지하는 세탁기의 PCB 안전 장치에 관한 것이다.

본 발명은 세탁행정과 연관된 복수개의 센서 및 상기 센서의 센싱 데이터가 입력되는 PCB를 구비한 세탁기에 있어서, 적어도 하나 이상의 센서에 의한 트래킹에 의해 과전류 발생 시 상기 센서에서 상기 PCB의 입력포트로 유입되는 과전류를 차단하는 과전류 차단부를 포함하여 구성된다.

Description

세탁기의 피씨비 안전 장치{PCB safety device of washing machine}

도 1a는 종래 기술에 따른 세탁기 제어 시스템의 개략적인 블록 구성도이고,

도 1b는 종래 기술에 따른 세탁기 제어 시스템의 모터구동부의 회로 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 피씨비 안전 장치의 회로 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 피씨비 안전 장치의 상세 회로 구성도이고,

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 세탁수의 농도에 대한 과전류 데이터 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: PCB의 전원부 2: PCB의 마이컴

10: 전압레귤레이터 20: 전압IC

100: 센서부 R1, R11, R12, R13, R14: 저항

C1 내지 C5: 캐패시터 TF: 변압기

SW: 폴리 스위치 F: 퓨즈

D1 내지 D2: 다이오드 BD: 브릿지 다이오드

본 발명은 세탁기의 PCB 안전 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세탁 시 세탁기의 누수로 인한 DC 센서단과 AC 단의 트래킹 영향으로 과전류가 흘러 세탁기 내부의 PCB 손상 및 PCB 손상에 따른 화재를 사전에 방지하는 세탁기의 PCB 안전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 세탁물의 세탁 및 탈수를 수행하는 세탁조와, 그 세탁조에 회전구동력을 제공하는 모터 및 그 모터를 제어하는 인쇄회로기판(PCB)로 크게 구성되어 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 인버터 세탁기의 모터 제어 시스템을 나타낸 것으로서, 도 1a은 전체적인 시스템의 개략적인 블록 구성도이고, 도 1b는 모터구동부(인버터)의 회로 구성도이다.

즉, 종래 인버터 세탁기의 모터 제어 시스템은 외부로부터의 교류전원(101)을 입력받아 직류로 변환하여 출력하는 정류부(102)와, 그 정류부(102)를 거친 직류 전압에 혼입되어 있는 교류성분을 제거하기 위한 콘덴서(103)와, 그 콘덴서(103)를 거친 직류 전압을 다시 3상 교류로 변환하여 모터(105)에 공급하는 모터구동부(104)와, 시스템에 흐르는 전류를 션트 저항(shunt resistor)(106)에 의해 검출하기 위한 전류보호기(107)와, 모터(105)의 회전자의 위치를 감지하기 위한 센 서(홀 센서)(108)와, 전류보호기(107) 및 센서(108)로부터의 신호를 수신하여 그것을 바탕으로 모터(105)의 동작 제어를 위한 모터구동부 내의 스위칭 소자(S1∼S6)의 온/오프(ON/OFF)와 관련된 모든 로직 (logic)을 제어하는 마이크로컴퓨터(109)로 구성되어 있다. 도 2에서 참조부호 Q1∼Q6은 트랜지스터(transistor), D1∼D6은 다이오드(diode)(D1∼D6)를 각각 나타낸다. 이와 같은 세탁기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 외부로부터의 교류 전원(예컨대, AC 220V, 60Hz)(101)이 세탁기에 공급되면, 정류부(102)는 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다. 그러면, 모터구동부(104)는 그 직류 전압을 다시 3상(U, V, W) 교류 전압으로 변환하여 모터(105)에 공급한다. 여기서, 이와 같은 모터구동부(104)의 동작은 물론 마이크로컴퓨터(109)의 제어명령에 따라 이루어진다. 따라서 제어 명령에 따라 해당 스위칭 소자(S1∼S6)들이 온/오프 동작하여 모터(105)에 3상 교류 전압을 공급하게 된다.

이와 같이 모터구동부(104)로부터 3상 교류 전압이 모터(105)에 공급되면, 모터(105)가 회전하게 되고, 그에 의해 세탁이나 탈수의 과정이 수행된다.

한편, 세탁기가 정상 운전되는 도중에 외부로부터 공급되는 교류전원(101)의 심한 동요로 DC 링크단에 이상 전류가 흐를 때, 전류보호기(107)는 션트 저항(106)을 거쳐 흐르는 전류를 검출하여 마이크로컴퓨터(109)로 전송한다.

그러면, 마이크로컴퓨터(109)는 검출된 전류와 설정된 기준 전류치를 비교하여, 검출전류값이 기준전류치 이상일 때 모터구동부(104)의 구동신호를 꺼주게 된 다. 그로 인해 모터구동부(104)의 동작이 정지되고, 그럼으로써 모터구동부(104)를 보호하게 된다.

하지만 세탁기의 누수로 인한 DC 센서단과 AC 단의 트래킹 영향으로 과전류 발생 시 세탁기 내부의 시스템의 파손을 방지하는 별도의 안전장치가 없어 누수 시 시스템을 보호하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세탁기의 누수에 의한 절연파괴로 인해 트래킹 발생 시 과전류를 감지한 후 복수 센서에서 PCB로 유입되는 과전류를 차단함으로써 PCB의 부품 소손 및 이로 인한 화재 PL의 사전 방지가 가능한 세탁기의 PCB 안전 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 수단은 세탁행정과 연관된 복수개의 센서 및 상기 센서의 센싱 데이터가 입력되는 PCB를 구비한 세탁기에 있어서, 적어도 하나 이상의 센서에 의한 트래킹에 의해 과전류 발생 시 상기 센서에서 상기 PCB의 입력포트로 유입되는 과전류를 차단하는 과전류 차단부를 포함하여 구성된다.

DC 전원을 사용하는 센서와 접지가 근접하고 있어 누수 시 누수에 의한 절연 파괴가 발생하고, 절연파괴로 인해 트래킹이 발생할 경우 과전류가 센서 및 PCB로 유입되는 것을 사전에 차단함으로써 과전류로 인한 PCB 부품의 훼손 및 화재 PL로 부터 안전을 확보할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 PCB 구성도이고, 도 3은 PCB 안전장치의 상세 구성도이다.

PCB(Printed Circuit Board: 인쇄 회로 기판)는 세탁기의 각 구성부의 구동 전원을 공급하는 전원부(1)와, 세탁기의 세탁행정을 제어하는 마이컴(2)으로 구성되는 것으로 전원부(1)의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 세탁기의 전원을 온 또는 오프하는 릴레이(RY)와, 외부로부터 AC의 상용전원이 입력되면 입력된 교류전원을 직류로 변환하여 출력하는 브릿지 다이오드(BD)와, 브릿지 다이오드(BD)를 거친 직류 전원에 혼입되어 있는 맥류를 제거하여 직류 전원을 평활시키는 캐패시터(C1, C2)와, 캐패시터(C1, C2)에서 출력된 평활 직류 전원을 전자기유도현상을 이용하여 변환시키는 변압기(TF)와, 변압기에서 출력된 변환 전류 또는 변환 전압을 정류하는 다이오드(D1, D2)와, 각 다이오드(D1, D2)에 연결되어 정류된 전압의 노이즈 성분을 제거하는 캐패시터(C3, C4)와, 캐패시터(C3)에 연결되어 입력된 직류 전압을 설정된 직류 전압으로 변환하여 출력하는 전압 레귤레이터(10)와, 캐패시터(C4)에 연결되어 입력된 직류 전압을 설정된 직류 전압으로 변환하여 출력하는 전원IC(20)와, 전압 레귤레이터(10)에 연결된 저항(R1) 및 캐패시터(C5)로 구성된다.

PCB의 마이컴(2)은 센서부(100)에서 입력된 각종 데이터를 미리 설정된 해당 기준 데이터와 비교하고, 각 센서의 센싱 데이터가 기준 데이터의 일정 범위를 벗 어난 경우 표시부(미도시)를 제어하여 해당 센서의 에러를 표시하도록 제어한다.

센서부(100)는 물의 온도를 감지하는 제1온도센서(110)와, 히터의 온도를 감지하는 제2온도센서(120)와, 도어의 개폐를 감지하는 도어 개폐 감지 센서(130)와, 세탁수의 높이를 감지하는 수위센서(140)와, 세탁물의 무게를 감지하는 압력센서(미도시)와, 모터의 회전자 위치를 감지하는 홀 센서(미도시)로 구성된다.

센서부(100)를 구성하는 복수 센서는 PCB로부터 DC 구동전원을 인가 받아 구동하고, 센싱한 감지 데이터를 PCB의 마이컴(2)으로 전송한다.

과전류 차단부는 PCB와 센서부 사이에 장착된 것으로, 세탁기 구동 시 세탁기에는 누수가 발생할 수 있고, DC 전원을 사용하는 복수 센서와 접지가 근접하고 있어 누수 시 누수에 의한 절연 파괴가 발생하며, 절연파괴로 인해 트래킹이 발생할 경우 과전류가 복수 센서에서 PCB로 유입되는 것을 사전에 차단함으로써 과전류로 인한 PCB 부품의 훼손 및 화재 PL로부터 안전을 확보한다.

여기서, 과전류 차단부는 PCB 내부에 설치되되, 각 센서와 PCB 사이에 연결되어, 누수로 인한 과전류 발생 시 복수 센서에서 PCB에 유입되는 과전류를 차단하는 폴리 스위치(SW) 또는 퓨즈(미도시) 중 어느 하나를 사용함이 바람직하다.

여기서 퓨즈는 과전류가 흐르면 자체가 가열되어 끊어지면서 전로를 보호함으로써 PCB의 훼손을 방지할 수 있다.

아울러 과전류 보호 PCB에는 퓨즈를 사용하고 있지만 퓨즈는 한번 과전류에 의해 단선되면 교체하는 불편이 있고 순간 서지 전압에 의하여 단선되는 경우가 발생하기 때문에, 퓨즈의 단점을 보완한 폴리 스위치를 사용하는 것이 더욱 바람직하 다.

여기서 폴리 스위치는 퓨즈의 단점을 보안한 전자식 퓨즈로, 동작원리는 특수 폴리머(Polymer)와 전도성 물질로 구성되어 있으며 PCB에 과전류가 유입되면 과전류에 의한 줄 열에 의하여 폴리 스위치(Poly Switch)가 일반적으론 아주 낮은 저저항(0 내지 5옴)상태에서 고저항으로 변화하여 PCB를 오픈 시키는 퓨즈와 같은 역할을 한다.

아울러, 폴리스위치는 과전류의 원인이 제거되면 다시 저저항 상태로 되어 재사용이 가능하다.

이와 같이 PCB 및 센서의 접지 표면을 따라서 과전류가 흐르면 줄열로 인해 PCB 및 센서의 일부가 성분 분해되는 동시에 미세한 불꽃이 발생하는 탄화성 도전로가 생겨나며 침식을 일으키는 트래킹을 방지할 수 있다.

과전류 차단부는 PCB 내부에 설치되되, 복수 센서와 PCB 사이에 각각 연결된 저용량 저항(R11 내지 R14)으로, 복수 센서에서 PCB의 복수 입력포트로 유입되는 과전류를 차단한다.

여기서 폴리 스위치(SW) 및 저용량 저항(R11 내지 R14)은 PCB 내부에 함께 장착할 수 있고, 별도로 장착할 수 있다.

아울러 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 세탁기 구동 중 누수되는 수분은 세제수로 세제 농도에 따른 과전류 파형을 도시한 것이다.

즉, 도 4a는 10% 농도의 세제수로 최대 전류는 12A이고, 도 4b는 20% 농도의 세제수로 최대 전류는 24A이며, 도 4c는 30% 농도의 세제수로 최대 전류는 32A이 로, 세제 농도가 증가할수록 전해질의 양이 많아지기 때문에 과전류는 상승하게 된다.

이에 따라 누수로 인한 과전류 인가 시 유입되는 과전류의 크기에 따라 폴리 스위치(SW) 및 저항(R11 내지 R14)을 적어도 하나 이상 동작하는 것이 바람직하다.

또한 과전류 차단부는 PCB 외부에 설치되되, 복수 센서와 PCB 사이에 연결된 퓨즈(F)로, 복수 센서에서 PCB의 복수 입력포트로 유입되는 과전류를 차단한다.

아울러 PCB 및 센서의 접지 중 외부에 공용으로 인출되는 접지는 퓨즈(F)를 통해 인출하는 것이 바람직하다.

여기서, 퓨즈(F)는 저용량 저항(R11 내지 R14) 및 폴리 스위치(SW)와 함께 장착될 수도 있고, 별도로 설치할 수도 있다.

즉, 과전류 차단부인 퓨즈(F), 저용량 저항(R11 내지 R14) 및 폴리 스위치(SW)는 적어도 하나 이상 PCB와 센서 사이에 장착되는 것이 바람직하다.

이에 따라 DC 전원을 사용하는 센서와 접지가 근접하고 있어 누수 시 누수에 의한 절연 파괴가 발생하고, 절연파괴로 인해 트래킹이 발생할 경우 과전류가 복수 센서 및 PCB로 유입되는 것을 사전에 차단할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 DC 전원을 사용하는 센서와 접지가 근접하고 있어 누수 시 누수에 의한 절연 파괴가 발생하고, 절연파괴로 인해 트래킹이 발생할 경우 과전류가 복수 센서 및 PCB로 유입되는 것을 사전에 차단함으로써 과전류로 인한 PCB 부품의 훼손 및 화재 PL로부터 안전을 확보할 수 있다.

Claims (7)

1. 세탁행정과 연관된 복수개의 센서 및 상기 센서의 센싱 데이터가 입력되는 PCB를 구비한 세탁기에 있어서,

   적어도 하나 이상의 센서에 의한 트래킹에 의해 과전류 발생 시 상기 센서에서 상기 PCB의 입력포트로 유입되는 과전류를 차단하는 과전류 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 과전류 차단부는

   상기 PCB의 내부에 장착되되 상기 PCB와 복수 센서 사이에 장착되어, 상기 PCB에 유입되는 과전류를 차단하는 폴리 스위치 또는 퓨즈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 PCB의 입력포트와 상기 입력포트에 각각 연결된 센서 사이에 장착되어, 상기 PCB로 유입되는 과전류를 차단하는 저용량의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 PCB의 외부에 장착되되 상기 PCB의 입력포트와 복수 센서 사이에 장착 되어, 과전류 발생 시 상기 PCB에 유입되는 과전류를 차단하는 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수 센서 및 PCB의 접지 중 공용으로 인출되는 접지는 폴리 스위치 또는 퓨즈 중 어느 하나를 통해 인출되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수 센서는

   물의 온도를 감지하는 제1온도센서와, 히터의 온도를 감지하는 제2온도센서와, 세탁물의 무게를 감지하는 압력센서와, 세탁수의 높이를 감지하는 수위센서와, 도어의 개폐를 감지하는 도어 개폐 감지 센서와, 모터의 회전자 위치를 감지하는 홀 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 PCB에 입력된 복수 센서의 센싱 데이터 중 적어도 하나의 센싱 데이터가 미리 설정된 기준 데이터의 범위 내에 존재하지 않으면, 상기 PCB의 제어에 따라 해당 센서의 이상을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 피씨비 안전장치.

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