KR20110089988A - 세탁장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극한의 운전조건 상황에서 모터의 과열을 방지할 수 있는 세탁장치의 제어방법에 관한 것으로, 세탁장치의 작동 초기에 입력 전류를 측정하는 전류측정단계; 상기 전류측정단계 이후 전압을 측정하여 실제 입력 전압으로 전압을 보상하는 전압보상단계; 운전 중 드럼을 회동시키는 모터의 전류를 측정하는 모터전류측정단계; 상기 전압보상단계에서 보상된 전압값 및 상기 모터전류측정단계에서 측정된 전류값을 통해 상기 모터 코일의 저항값을 계산해 코일 온도로 환산하는 온도환산단계; 상기 코일 온도가 기설정된 설정 온도 이상이면 상기 모터의 과열로 판단하는 판단단계; 및 상기 판단단계에서 모터 과열로 판단되면 모터냉각 프로그램을 가동하는 모터냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁장치의 제어방법{Control method of washing machine}

본 발명은 세탁장치의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극한의 운전조건 상황에서 모터의 과열을 방지할 수 있는 세탁장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 드럼 세탁기는 외관을 형성하는 캐비닛의 내측에 세탁수를 수용하는 터브가 설치되고, 터브의 내측에 드럼이 회동 가능하게 결합되어 세탁물을 수용한다. 드럼은 모터에 의해 회전하며, 드럼의 진동이 터브에 전달되므로 이를 감쇄하기 위해 스프링과 댐퍼, 밸런서 등의 진동감쇄구조가 구비된다.

터브는 캐비닛의 내측에 행잉 스프링 등에 의해 매달리는 형태로 설치되며, 모터는 터브의 후면에 설치되어 터브 내측의 드럼을 회전시킨다. 즉, 터브의 후면에 설치된 모터에 의해 드럼과 터브가 연결된 형태가 된다.

모터는 스테이터와 로터로 구성되며, 로터의 하우징에는 스테이터로부터 발생되는 열을 방열하기 위한 다수의 방열공과, 방열공으로 공기를 안내하는 블레이드가 형성된다.

일반적인 운전 조건 하에서 모터는 텀블링(tumbling) 시 온도차에 의한 자연 대류에 의해 방열이 이루어지고, 스피닝(spinning) 시에는 블레이드에 의한 강제대류에 의해 방열이 이루어진다.

기존의 모터는 물량이나 포량, 세탁온도, 세탁시간 및 탈수시간 등에 관계 없이 다양한 운전 조건에서도 방열 효율을 충족하도록 설계가 된다.

그러나 언밸런스(UB, 편심)량이 갑자기 커지는 등의 특정 운전 조건 하에서 모터의 과열이 발생할 수 있다. 이러한 경우는 흔하지 않은 경우이기는 하나 세탁장치의 신뢰성을 향상시키기 위해 특수한 극한의 운전 조건하에서도 모터의 과열을 방지하고 방열 효율을 유지할 수 있는 방법이 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 극한의 운전조건 상황에서 모터의 과열을 방지할 수 있는 세탁장치의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 세탁장치의 작동 초기에 입력 전류를 측정하는 전류측정단계; 상기 전류측정단계 이후 전압을 측정하여 실제 입력 전압으로 전압을 보상하는 전압보상단계; 운전 중 드럼을 회동시키는 모터의 전류를 측정하는 모터전류측정단계; 상기 전압보상단계에서 보상된 전압값 및 상기 모터전류측정단계에서 측정된 전류값을 통해 상기 모터 코일의 저항값을 계산해 코일 온도로 환산하는 온도환산단계; 상기 코일 온도가 기설정된 설정 온도 이상이면 상기 모터의 과열로 판단하는 판단단계; 및 상기 판단단계에서 모터 과열로 판단되면 모터냉각 프로그램을 가동하는 모터냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법을 제공한다.

상기 모터냉각단계는 세탁 모드를 제어하여 상기 모터를 냉각시키는 세탁모드조절단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 세탁모드조절단계는 상기 모터의 실동율을 낮춤으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 세탁모드조절단계는 추가급수의 횟수 및 추가급수량을 조절함으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터냉각단계는 탈수 모드를 제어하여 상기 모터를 냉각시키는 탈수모드조절단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터냉각단계는 탈수 속도를 증가시킴으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터냉각단계는 탈수 시간을 증가시킴으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁장치의 제어방법은 극단적인 특수한 상황에서도 모터의 과열을 방지하고 방열 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 세탁장치에 따른 제어 방법을 도시한 순서도.
도 3은 도 2에 따른 모터 냉각단계의 세부 단계를 도시한 순서도.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁장치의 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁장치의 일반적인 구성에 대해 설명하기로 한다.

첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세탁장치(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내측에 설치되어 세탁수를 저수하는 터브(20)와, 터브(20)의 내측에 회동 가능하게 설치되어 세탁물을 수용하며, 내주면에 세탁물을 끌어올리는 복수의 리프터가 설치된 드럼(30)과, 드럼을 회전 구동하기 위한 모터 어셈블리(70)로 구성된다.

캐비닛(10)의 전방에는 세탁물을 투입할 수 있도록 투입구(10a)가 형성되고, 투입구(10a)는 도어(12)에 의해 개폐된다. 투입구(10a)의 내측, 즉, 캐비닛(10)과 터브(20) 사이에는 도어 가스켓(미도시)이 설치되어 투입구를 통해 세탁수가 유출되지 않도록 세탁장치(1)의 내부를 수밀한다.

터브(20)의 상부는 행잉 스프링에 의해 캐비닛(10)의 상부에 지지되고, 터브(20)의 하부는 프릭션 댐퍼에 의해 지지되어 드럼의 고속회전 시에 세탁장치(1)에 발생되는 진동을 저감시킨다.

터브(20)의 상측에는 급수호스(3)가 연결되어 외부의 수원으로부터 터브 내부로 물을 공급하며, 급수호스(3) 상에는 세탁수의 출입을 제어하는 급수밸브(5)가 설치된다. 터브(20)의 하측에는 배수호스(7) 및 배수펌프(9)가 설치되어 세탁 및 헹굼 등에 사용된 세탁수를 외부로 배출한다.

터브(20)의 후방에 장착되는 모터(40)는 스파이더의 회전축(34)에 결합됨으로써 드럼(30)과 결합되어 드럼(30)을 회전시키게 된다.

일반적으로 세탁장치(1)의 모터는 유도 기전력형 모터가 널리 사용되는데, 유도 기전력형 모터는 스테이터부에서 발생하는 회전 자계와 로터부에서 생기는 유도자계와의 상호 작용으로 회전력이 발생하는 모터이다.

유도 기전력형 모터는 3상 유도 모터, 3상 권선형 유도 모터 등과 같이 다양한 설계가 가능하고, 정속성과 긴 수명을 갖는 특징이 있어 세탁장치(1)에 널리 사용되고 있다.

모터(40)는 외관을 형성하는 하우징과, 하우징에 고정되며 권선된 코일을 통해 외부로부터 전원을 인가받아 유도 자기를 발생하는 스테이터 및 하우징에 설치된 베어링에 회전축이 지지되어 스테이터로부터 발생된 유도자기에 의해 결합된 회전축과 함께 회전하는 로터(42) 등으로 구성된다.

로터(42)는 스테이터의 바깥쪽에서 회전하는 아우터 로터형으로, 구동축, 마그네트 및 하우징 등으로 구성되며, 로터(42)가 스테이터(44)의 바깥쪽에서 회전하는 것이 특징이다.

하우징에는 스테이터로부터 발생되는 열을 방열하기 위한 다수의 방열공과, 방열공으로 공기를 안내하는 블레이드가 형성된다.

일반적인 운전 조건 하에서 모터는 텀블링(tumbling) 시 온도차에 의한 자연 대류에 의해 방열이 이루어지며, 텀블링시에 영향을 주는 것은 방열공의 크기나 모터 어셈블리의 체결구조 등이다.

스피닝(spinning) 시에는 블레이드에 의한 강제대류에 의해 방열이 이루어지며, 스피닝시에 영향을 주는 것은 블레이드의 형상 및 레이아웃 등이다.

기존의 모터는 물량이나 포량, 세탁온도, 세탁시간 및 탈수시간 등에 관계 없이 다양한 운전 조건에서도 방열 효율을 충족하도록 설계가 된다.

그러나 세탁 행정이나 탈수 행정이 진행되는 중에 언밸런스(UB, 편심)량이 갑자기 커지는 등의 특정 운전 조건 하에서는 모터의 과열이 발생할 수 있다.

이러한 극단적인 특수한 조건 하에서 이미 설계되어 있는 방열공의 크기나 블레이드의 형상 및 배치를 변경할 수 없으므로 세탁장치(1)의 작동 중 변경이 가능한 인자(예를 들어, 모터의 실동율, 급수량, 탈수 속도 및 탈수 시간 등)를 조절함으로써 모터의 과열을 방지하는 것이 본 발명의 가장 주요한 특징이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 세탁장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 방법으로 제어되어 모터의 과열이 방지된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 모터의 과열을 방지하기 위해 먼저 세탁장치(1)의 작동 초기에 입력 전류를 측정한다(전류측정단계, S100). 전류 측정 후 전압을 측정하여 실제 입력 전압으로 전압을 보상한다(전압보상단계, S200).

가정으로 공급되는 전압은 220V 라고 하더라도 실제로 210 내지 240V 범위 내에서 조금씩 달라지므로 실제로 입력되는 전압을 측정하여 전압을 보상해주는 것이 바람직하다. 전류와 전압은 지속적으로 모니터링되나, 전압 보상은 최소 1회가 실시된다. 전류 및 전압은 세탁장치(1)의 마이컴에서 측정할 수 있다.

세탁장치(1)로 입력되는 전류 및 전압을 측정하여 전압 보상을 하고나면, 세탁장치(1)의 운전 중 드럼(30)을 회동시키는 모터(40)의 전류를 측정한다(모터전류측정단계, S300).

전압보상단계(S200)에서 보상된 전압값 및 모터전류측정단계(S300)에서 측정된 모터(40)의 전류값을 통해 모터(40)의 스테이터()에 권선된 코일의 저항값을 계산하여 코일의 온도를 환산한다(온도환산단계, S400).

전압과 전류 및 저항은 V=IR의 관계가 성립되므로, 전압 및 전류를 측정하면 코일의 저항값을 계산할 수 있다. 즉, 구리권선의 저항은 온도가 상승하면 커지므로, 전압 및 전류값을 통해 저항을 계산하여 저항값이 커지면 온도 역시 상승함을 알 수 있다.

저항값에 따른 코일의 온도는 기설정된 온도환산테이블 등을 이용해 환산이 가능하며, 계산된 저항값을 이용해 마이컴에서 환산하게 된다.

온도환산단계(S400)에서 코일의 온도가 기설정된 온도 이하이면 모터(40)는 과열 상태가 아닌 것으로 판단되지만, 코일의 온도가 기설정된 온도 이상이면 모터(40)가 과열된 것으로 판단하게 된다(판단단계, S500).

판단단계(S500)에서 마이컴에 의해 모터(40)의 과열이 판단되면 모터냉각 프로그램을 가동하여 모터(40)를 냉각시킨다(모터냉각단계, S600).

도 3에 도시된 바와 같이, 모터냉각단계(S600)는 세탁 모드를 제어하여 모터(40)를 냉각시키는 세탁모드조절단계(S612)와, 탈수 모드를 제어하여 모터(40)를 냉각시키는 탈수모드조절단계(S614)를 포함하여 구성된다.

세탁모드조절단계(S612)는 모터(40)의 과열 상태라고 판단되는 경우 모터(40)의 실동율을 낮춤으로써 모터(40)의 과열을 방지하거나, 추가급수의 횟수 및 추가급수량을 조절함으로써 모터(40)의 과열을 방지한다.

예를 들어, 24인치 세탁장치의 경우 모터(40)의 실동율은 표준 세탁 코스에서 24초 on/ 6초 off로 약 80%의 실동율로 제어된다. 만약 모터(40) 과열로 판단되면 동일 주기로 모터(40)의 휴지기를 변경함으로써 모터(40)의 과열을 방지하거나 작동 주기 및 휴지기를 모두 변경함으로써 모터(40)의 과열을 방지한다.

즉, 24초 on/ 10초 off로 작동 주기는 동일하게 유지하되 휴지기를 증가시킴으로써 모터(40)의 실동율을 약 67%로 제어할 수도 있고, 20초 on/ 10초 off로 작동 주기 및 휴지기를 모두 조절함으로써 모터(40)의 실동율을 약 71% 정도로 제어할 수도 있다. 모터(40)의 과열 방지를 위해 모터(40)의 온도에 따라 실동율을 50 내지 80%로 제어함으로써 모터(40)의 과열을 방지할 수 있다.

추가급수의 횟수 및 추가급수량을 조절하여 모터(40)의 과열을 방지하는 경우, 세탁물이 최대 용량으로 수용되는 경우에는 언밸런스(UB)가 많이 발생하지 않아 모터(40)의 과열 현상이 별로 일어나지 않는다. 오히려 세탁물이 최대 용량의 1/3 정도일 때 언밸런스(UB)가 커지기 쉬우므로 모터(40)도 과열되기 쉽다.

따라서 추가급수의 횟수 또는 추가급수량을 늘리는 등 언밸런스(UB)를 최소화할 수 있는 방향으로 제어하여 모터(40)의 과열을 방지할 수 있다.

한편, 탈수모드조절단계(S614)는 탈수 속도 및 탈수 시간을 증가시킴으로써 모터(40)의 과열을 방지할 수 있다.

그러나 세탁물의 손상 방지를 위해 사용자가 탈수 속도를 설정하는 경우가 많으므로 탈수 속도는 설정값을 그대로 사용하고, 탈수 유지 시간을 증가시킴으로써 모터(40)의 과열을 방지하는 것이 바람직하다.

탈수 모드는 세탁이나 헹굼시에 비해 모터(40)의 실동율이 낮으므로 탈수 모드가 진행되는 동안은 모터(40)의 냉각 과정이라고 볼 수 있다. 따라서 언밸런스(UB)가 발생했을 때를 제외하면 탈수 모드에서의 모터(40) 과열은 몇 사이클이 지나야만 발생할 수 있다.

그러므로 탈수 모드에서는 모터(40)의 온도가 목표하는 온도에 도달할 때까지 탈수 시간을 조절함으로써 모터(40)의 과열을 방지할 수 있다.

예를 들어, 24인치 세탁장치에서 총 탈수 시간을 20분이라고 하면 최대 탈수 속도인 1400RPM을 유지하는 시간은 약 8분 정도로 설정될 수 있다. 이때 모터(40)의 목표 온도는 권선의 절연재 등급에 따라 다르지만 약 105DEG(DEG는 모터 온도에서 대기 온도를 뺀 값)로 설정될 수 있다.

이때, 탈수 모드에서 모터(40)의 과열이 판단되면 탈수 시간을 20분에서 30분으로 일정 시간 증가시킬 수 있다. 또는, 헹굼 후 간이 탈수 모드인 경우 다음 헹굼 행정시 온도 상승을 고려하여 모터(40)의 온도가 좀더 낮은 목표 온도에 도달할 때까지 탈수 시간을 연장할 수 있다.

예를 들어, 헹굼시 온도 상승이 70도라면 모터(40)의 목표 온도가 35DEG(60도)에 도달할 때 까지 탈수 시간을 연장하여 탈수를 진행한 후 헹굼 등의 다음 행정을 시작할 수 있다.

이러한 과정을 거쳐 세탁 및 탈수 모드에서 모터의 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

1 : 세탁장치 10 : 캐비닛
20 : 터브 30 : 드럼
40 : 모터 42 : 로터
44 : 스테이터

Claims (7)

1. 세탁장치의 작동 초기에 입력 전류를 측정하는 전류측정단계;
   상기 전류측정단계 이후 전압을 측정하여 실제 입력 전압으로 전압을 보상하는 전압보상단계;
   운전 중 드럼을 회동시키는 모터의 전류를 측정하는 모터전류측정단계;
   상기 전압보상단계에서 보상된 전압값 및 상기 모터전류측정단계에서 측정된 전류값을 통해 상기 모터 코일의 저항값을 계산해 코일 온도로 환산하는 온도환산단계;
   상기 코일 온도가 기설정된 설정 온도 이상이면 상기 모터의 과열로 판단하는 판단단계; 및
   상기 판단단계에서 모터 과열로 판단되면 모터냉각 프로그램을 가동하는 모터냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터냉각단계는 세탁 모드를 제어하여 상기 모터를 냉각시키는 세탁모드조절단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 세탁모드조절단계는 상기 모터의 실동율을 낮춤으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 세탁모드조절단계는 추가급수의 횟수 및 추가급수량을 조절함으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 모터냉각단계는 탈수 모드를 제어하여 상기 모터를 냉각시키는 탈수모드조절단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 모터냉각단계는 탈수 속도를 증가시킴으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 모터냉각단계는 탈수 시간을 증가시킴으로써 상기 모터의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 세탁장치의 제어방법.

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