KR20110112486A

KR20110112486A - 배수제어장치가 내장된 세탁기 배수펌프

Info

Publication number: KR20110112486A
Application number: KR1020100031602A
Authority: KR
Inventors: 백승택
Original assignee: 주식회사 넷크레이브
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-10-13

Abstract

본 고안은 세탁기의 배수펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁기가 세탁 또는 헹굼 이후에 탈수를 하기 위해서 세탁조의 세탁수를 배출하는 배수펌프의 모터를 AC모터에서 BLDC모터로 교체하고, 이를 구동하는 BLDC 모터드라이브 및 배수제어장치를 모터에 일체화하여, 내장된 모터드라이브 및 제어장치에 의해 독립적으로 세탁수량의 부하변동에 따라 배수펌프의 속도를 제어하여 소음 및 진동을 저감시키고, 배수펌프의 세탁 이물질이 축적된 것을 감지하여 이를 제거,배출하는 장치 및 제어하는 기능을 제공하는데 있다.
이와 같이 본 고안의 목적을 달성하기 위한 수단은 모터구동에 필요한 전원평활부와, 드라이브 및 제어장치에 전원을 공급하는 SMPS부, 모터를 구동하는, 모터드라이브부, 펌프모터의 회전수를 검출하는 속도검출부, 세탁기 메인컨트롤러부터의 속도지령입력 및 검출속도출력,펌프모터의 상태를 전송하는 통신 및 속도의 지령과 회전속도검출에 의한 물부하연산처리를 구비한 마이컴부로 구성된다.

Description

배수제어장치가 내장된 세탁기 배수펌프 { Drain Pump of watching machine with Embeded Drain Controller}

본 발명은 세탁기 배수펌프에 관한 것으로 더욱 상세하게는 세탁기가 세탁행정 또는 헹굼행정을 마치고 탈수를 진입할 때 세탁조내의 세탁수를 배출하기 위해 세탁기 메인컨트롤러에서는 배수펌프구동 릴레이를 통해 전원을 공급하여 배수펌프가 동작하여 세탁조내의 세탁수를 배출하게 되는데, 세탁기 메인컨트롤러는 수위센서에 의해 세탁수 배출완료를 감지하여 배수펌프 동작을 정지시킨다. 이 때, 배수펌프는 배수구를 통해 빠져나가는 배출수의 부하변동과, 배출수가 없을 시, 공회전에 의한 배수펌프모터에 소음과 진동이 발생하는 문제점과 또 배수펌프모터 임펠러에 세탁 이물질이 부착되거나 쌓이면, 배수펌프의 양적능력이 떨어지거나, 모터에 과부하가 걸려 배수모터의 고장으로 직결되므로 이러한 문제점을 개선하기 위해 세탁기 배수펌프에 속도가변이 가능한 BLDC모터를 적용하고 모터내에 모타를 직접구동제어하는 구동드라이버와 배수펌프의 배출수 부하변화를 감지하여 회전수를 적절히 제어하여 소음과 진동을 줄이고,세탁 이물질등의 과부하를 감지하여 이를 제거하는 제어장치를 일체화한 배수제어장치가 내장된 세탁기 배수펌프에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 크게 세탁행정,헹굼행정,탈수행정으로 구성된다. 세탁기가 탈수행정을 진입하기 위해서는 세탁 또는 헹굼을 마치고 세탁조 내부에 있는 세탁수를 배출해야만 한다. 세탁수를 배출하기 위해서는 세탁조 하단부에 AC모터로 구성된 배수펌프가 장치되어 있고 도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기 메인컨트롤러(300)에 MPU(301)의 배수제어기능에 의해 배수지령을 부하구동부 회로에 인가하면 배수펌프(310)에 전원을 인가할 수 있는 릴레이를 ON시켜 배수펌프모터에 전원을 공급하여 배수펌프모터(310)가 동작하게 되어 있다. 일반적으로 세탁기 배수펌프에 적용한 모터는 AC모터로써 더 정확히 싱크로너스 모터를 채용하고 있으므로 전원만 인가하면 모터의 전기적 특성에 맞도록 모터가 회전을 한다. 기존의 배수펌프에 적용된 AC 모터는 전원이 투입되면 모터의 특성에 맞는 회전수 회전하려고 하는데 이 때 배수구의 배출수 부하변동에 의해 배수모터에 부하 걸려 회전이 일정하게 걸리지 않으면 모터에 전기적 소음과 진동이 발생한다. 또 더 심한 경우는 모터가 정지되어 버리는 경우도 발생한다.

세탁기의 배수펌프는 전원인가에 따라 모터가 ON/OFF 되기만 하기 때문에 배수펌프 내의 배출수의 유무를 확인하는 수단을 가지고 있지 않기 때문에 배수펌프 내 배출수가 없으면 공회전을 하게 되어 더 큰 소음과 진동을 유발 시키며 이는 세탁기 메인컨트롤러(300)에서 수위감지에 의해 배수펌프(310)동작을 정지시키기 위한 수위에 도달하면, 세탁기 메인컨트롤러는 세탁조내의 세탁잔수를 배출하기 위해 일정한 시간동안 유지한 후에 배수펌프모터를 정지하기 때문에 배수펌프모터(310)가 공회전하는 원인으로 작용한다.

결론적으로 종래의 세탁기 배수펌프는 펌프의 모터속도를 제어할 수 있는 모터로 구성되어 있지 않고, 또 펌프모터 속도를 가변하여 공회전을 제어할 수 있는 수단도 구비되어 있지도 않는 문제점을 가지고 있다.

그리고 배수펌프 내 임펠러(321)에 세탁 이물질 부착에 의해 펌프의 양정능력이 떨어지고 심할 경우 과부하 걸리는 상태에서 모터가 돌지도 않는데 이를 감지하거나 제거할 수 있는 수단을 가지고 있지 않다.

본 발명은 통해 해결하고자 하는 기술적과제는 특히 종래의 세탁기 배수펌프장치(도1)는 세탁(351) 및 헹굼(352)을 하고 탈수(356)전에 세탁조의 세탁수를 배출하기 위해 세탁기 메인컨트롤러(300)의 MPU(301)에 의해 배수펌프동작지령을 부하구동부(302)회로에 인가하여 배수펌프 릴레이를(304)를 동작시키면 전원이 인가되어 배수펌프모터(310)에 인가되어 배수펌프가 동작되는데 배수펌프모터(310)가 정속으로 회전하기 때문에 배수펌프의 배출수의 부하에 따른 소음을 속도를 가변 제어하여 해결하고자 한다.

또 다른 해결하고자 하는 기술적 과제는 배수펌프 내에 배출수가 없는 것을 감지하지 못하여 공회전에 의한 소음이 증가하는 문제점을 공회전을 배수펌프모터가 스스로 감지하는 수단을 구비하여 이를 해결하고자 한다.

또 다른 해결하고자 하는 기술적 과제는 세탁기 배수펌프내의 임펠러(321)에 세탁 이물질이 부착되거나 쌓여 모터의 양정능력이 떨어지는 문제점과 보다 더 큰 이물질에 의해 과부하가 걸렸을 시 이를 감지하는 수단과 세탁 이물질을 제거 배출하는 제어수단을 내장한 배수펌프제어장치로 해결하고자 한다.

또 다른 해결하고자 하는 기술적 과제는 세탁기 메인컨트롤러(300)이 배수펌프모터의 회전상태 및 모터의 속도를 제어하는 수단 없으므로, 배수펌프의 상태를 파악하고 배수펌프의 모터속도를 지령하고 모니터링 할 수 있도록 제어하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 목적은, 종래의 세탁기메인컨트롤러(300)에서 AC전 원(303)이 배수펌프 릴레이(304)의 동작에 의해 배수펌프모터(310)를 동작시키면, 배수펌프에 장착되는 BLDC모터에 배수제어장치 및 모터드라이브 내장,일체화된 세탁기 배수펌프 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 배수펌프모터(310)에 전원만 인가되면, 배수펌프모터(310)내 장착된 제어회로(도3) 및 알고리즘에 (도4) 의해 배수구의 물부하 변동에 따라 배수펌프모터(310)의 회전수를 조절하여 최소의 소음 및 진동으로 억제하는 제어기능장치을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 배수구(320)의 배수펌프 임펠러(321)에 쌓여있는 세탁 이물질을 감지하여 이를 제거하는 제어기능장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 배수펌프모터(310)내에 장착된 제어회로장치(도3)에 있어, 세탁기 메인컨트롤러와의 통신장치부(204),펌프회전지령입력부(206), 펌프모터회전속도전송부(205)를 구비한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 배수제어장치가 내장된 세탁기 배수펌프는 BLDC모터를 채용함으로써, AC모터의 과부하에 대한 모터SLIP등에 따른 소음과 진동에 현저히 저감을 시키며, 모터 내부에 중앙컨트롤제어장치를 두어 물부하 변동에 따른 정속유지가 필요한 속도제어를 외부 또는 단독으로 제어가 가능하여 세탁기 메인컨트롤러에서는 단지 전원만 투입하면 되기 때문에 회로를 단순화시키는 효과를 가질 수 있고, 본 장치의 배수펌프장치는 세탁 이물질에 대한 과부하 및 완전 배수되어 공회전을 스스로 판단하여 이물질 제거 또는 적절한 회전으로 정음모드로 유지하는 제어기능을 독립적으로 수행하기 때문에 세탁기 메인컨트롤러에서 복잡한 제어알고리즘을 구현하지 않아도 되는 단순성과 그 중에서도 가장 큰 효과는 배수에 따른 공진소음을 현저히 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 세탁기 배수펌프 제어 장치 예시도.
도 2는 세탁기 세탁행정에 있어 배수행정 실시 흐름도.
도 3은 본 고안의 물부하 변화에 따라 속도제어가 가능한 배수제어장치 내장한 세 탁기 배수펌프모터 회로구성도.
도 4는 본 고안의 배수펌프내 배출수 부하변동에 따른 배수펌프모터 제어방법 및 배수구 과부하 검출 알고리즘 흐름도.
도 5는 과부하에 따른 세탁 이물질 제거 제어알고리즘 흐름도.

본 고안이 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, BLDC모터를 적용한 세탁기 배수펌프장치는 BLDC모터제어회로장치(도3)에 있어, AC,DC를 BLDC로 구동할 수 있는 전원으로변환하는 AC-DC정류부(101)와,제어회로장치의 각 전자소자의 전원을 공급하기 위한 SMPS전원부(102)구비하고,BLDC모터(106)을 직접 구동하는 BLDC모터드라이브(104)와, BLDC 모터의 속도를 검출하여 BLDC 모터 드라이브(104)와 배수펌프모터를 전반적으로 제어하는 중앙컨트롤부(103)에 전달하는 속도검출부(105)와 BLDC 모터드라이브(104)를 활성화하여 제어하고,배수펌프모터(310)의 회전속도를 검출하여,배수구의 물부하에 따라 모터회전속도를 연산처리하는 물부하 연산부(201), 감지된 회전속도전송부(205) 및 세탁기 메인컨트롤러(300)에서 지령된 모터회전속도입력부(206),및 세탁기 메인컨트롤러(300)과의 통신을 관장하는 통신부(204)를 구비한 중앙컨트롤 제어부(103)로 구성된 BLDC 모터를 적용한 세탁기 배수펌프장치를 제시한다.

보다 상세하게는 본 고안의 도1, 도3, 도4에 있어 그 실시 예는 먼저 세탁기 컨트롤러부(300)의 배수펌프ON(354)에 따라, AC전원(303)이 배수전원구동 릴레이(304)에 의해 배수펌프모터(310)에 전원이 들어오면, 도3의 AC-DC(101)과 SMPS의 전원이 활성화 되어서 중앙컨트롤제어부(102)의 마이컴이 기동하게 되어 마이컴초기화(401)하고 펌프모터 및 부하감지용 T_timer를 (402)를 초기화한 뒤, 세탁기메인컨트롤부(300)의 회전속도지령(206) 또는 마이컴 자체에 내장된 초기회전목표속도값(L_rpm)에 의해 초기 기동속도지령을 BLDC 모터드라이브(104)에 전송되어 모터(106)을 기동시킨다. 이때 모터 기동회전은 모터회전수를 일정한 비율로 서서히 상승시켜 모터가 Soft Start하도록 하여 피크소음 및 전류상승을 막으면서 초기 회전목표속도값(L_rpm)에 도달하게 되면, 이때 측정된 도달시간(T_timer)과 설정시간(S_timer) 비교 판단하여(404), 설정시간(S_timer)보다 초과하게 되거나, 최대 일정시간을 초과하게 되면 배수펌프모터 임펠러(321)에 세탁 이물질이 쌓여 있다고 판단하여, 펌프 과부하루틴(410)에서 배수펌프모터 임펠러(321)에 부착된 세탁 이물질을 제거하도록 한다.

보다 상세하게 또 다른 본 고안의 실시 예는 초기 회전목표속도값(L_rpm)을 넘어서 배수펌프의 최대양정능력을 발휘하는 펌프모터의 최대 회전 목표속도RPM(T_rpm)지령을 내려(405) BLDC모터드라이버(104)가 구동하게끔 하여 지속적으로 모터속도 검출부로(105)로부터 모터속도감지값(S_rpm)을 중앙컨트롤제어부 속도감지(202)로 받아들여 모터속도지령값(T_rpm)과 비교하여 배수구의 물부하를 연산처리부(201)에서 처리하여,모터속도 감지값(S_rpm)이 최대 회전 목표속도RPM (T_rpm)에 도달하도록 펌프의 속도지령값을 변화하여 출력시킨다(406).

이 때, 모터의 목표속도RPM값(T_rpm)에 모터속도 감지값이(S_rpm)이 설정한 목표속도RPM값(T_rpm) 도달을 넘어서 목표속도RPM값(T_rpm)보다 일정 목표속도초과RPM값(ㅿt_rpm )이상이 되며는(407) 이는 배수구의 배출수가 없이 공회전을 한다고 판단하여, 모터 회전속도를 초기회전 목표속도RPM(L_rpm)이하로 지령을 내려(407) 배수펌프 모터소음 및 진동을 저감하도록 회전하면서 대기하다가, 세탁기 메인컨트롤러의(300) 모터정지 지령 또는, 배수펌프 구동릴레이(304)를 차단하여 전원을OFF 시키므로 해서 배수펌프 모터(310)를 정지시킨다.

보다 더 상세하게는 또 다른 본 고안 도5의 실시예에 있어서, 초기목표속도RPM(L_rpm)에 도달하는 시간변동을 측정하거나, 초기목표속도RPM(L_rpm)도달 시, 실제 모타속도지령값을 가지고, 펌프모터 임펠러(321)에 세탁 이물질이 쌓여 있는 여부를 판단하여, 모터를 역회전을 일정 회전속도 K_rpm으로 ON/OFF 하고(501), 다시 정회전으로 일정시간동안 K_rpm으로 ON/OFF한다.(502) 본 고안 5도의 상기(501),(502)의 형태로 정,역회전을 수차례(K번)을 반복하여 펌프모터임펠러(321)에 부착된 세탁 이물질을 제거하여(503), 펌프 과부하 제거기능 수행을 완료하고, 정상적인 배수를 진행한다.

300 : 세탁기 메인컨트롤부 301 : MPU
302 : 부하구동부 303 :전원입력부
304 : 배수펌프구동릴레이 310 : AC형 배수펌프모터
320 : 배수구조물 321 : 임펠러
322 : 배수 흡입구 323 : 배수 배출구
101 : DC 정류부 102 : SMPS
103 : 배수모터 중앙컨트롤제어부 104 : BLDC모터드라이브
105 : 배수모터속도검출 부 106 :BLDC모터
201 : 물부하 연산부 202 :속도감지부
203 : 속도지령부 204 :모터상태 통신부

Claims

입력전원의 DC 정류부와 모터를 일련의 제어장치에 공급되는전원발생 SMPS장치부,모터구동드라이브,모터속도검출부, 외부로부터 모터속도지령입력부 및 감지속도 전송부, 통신부를 구비하고, 외부로부터 지령입력과 관계없이 독립적으로 배수모터회전지령에 의한 배수펌프모터를 작동하여 배수펌프의 물부하변동을 검출,연산해서,배수펌프모터의 회전속도를 제어하는 중앙컨트롤제어부를 모터 내부에 장착,일체화 된 제어장치를 구비한 것을 그 특징으로 하는 세탁기 배수펌프장치.
제 1항에 있어서, 모터속도지령입력부 및 감지속도 전송부를 통하여 외부로부터 배수펌프제어 명령을 입력 시, 이를 판단하여 외부 제어모드로 자동 전환되는 제어기능을 구비한 세탁기 배수펌프 제어장치.
제 1항에 있어서, 모터 내부에 일체화 된 중앙컨트롤러제어부 또는 세탁기 메인컨트롤러 제어부에 의한 배수를 위해 목표모터회전속도 지령값과,감지된 모터의 회전속도의 변동값 변화를 연산하여 배수구의 배출수 변화량을 추론하여, 배수펌프모터 회전수를 제어하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기 배수펌프 제어장치.
모터내부에 일체화된 중앙컨트롤제어부 또는 세탁기 메인컨트롤러의 제어부 의해 배수펌프모터가 초기 기동하여, 일정한 목표회전속도까지,도달하는 시간을 측정하거나,목표회전속도 도달하기 위한 지령된 회전 속도값을 측정하여 배수펌프 모터 임펠러에 과부하 여부를 판단하는 제어부와 과부하판단에 따라 모터 임펠러에 부착된 과부하 이물질을 제거 동작을 수행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 세탁기 배수펌프 제어장치.
제4항에 있어서 모터의 임펠러에 부착된 과부하 이물질 제거를 위해 배수모터 펌프를 일정시간 정,역회전으로 ON/OFF 패턴으로 일정 횟수동안 반복하여 제거하는 세탁기 배수펌프 제어장치.