KR20160002914A - 빨래 건조기의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일종의 빨래 건조기의 제어방법을 공개하며, 이 건조기는 열펌프 건조기이고, 컴프레서는 가변주파수 컴프레서이며, 빨래의 양에 따라 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정하고, 빨래의 양이 많을수록 설정되는 최소 작동주파수가 크다. 구체적으로 빨래의 건조가 시작되면, 먼저 빨래의 양을 측정하고, 측정으로 얻은 정보에 따라 대응하는 컴프레서의 최소 작동주파수를 산출함으로써 본 건의 빨래 건조과정에서의 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정한다. 본 발명에서 개선한 열펌프 빨래 건조기의 제어방법은 아래와 같다. 빨래의 양이 많을 때에는 컴프레서의 최소 작동주파수를 높게 설정함으로써, 세탁기 내부의 건조온도를 높이는 방식으로 건조시간을 줄이고, 가장 탁월한 건조효과에 도달하도록 한다. 그러나 빨래의 양이 적을 경우에는 옷감 사이에 공간이 있어 내부의 수분이 쉽게 증발되기 때문에, 컴프레서의 전력소비와 건조효율을 종합적으로 비교해 볼 때, 상대적으로 컴프레서의 최소 작동주파수를 낮게 설정할 수 있으며 에너지 소모를 줄일 수 있다.

Description

빨래 건조기의 제어방법{CONTROL METHOD FOR LAUNDRY DRYER}
본 발명은 빨래 건조영역에 대해 언급하며, 구체적으로는 열펌프 빨래 건조기의 컴프레서 제어방법을 공개한 것이다. 특히 일종의 빨래 건조기가 빨래의 양에 따라 컴프레서의 주파수를 제어하는 방법을 공개한 것이다.
기존의 열펌프식 빨래 건조장치에는 아래와 같은 공기순환통로가 설치되어 있다. 열펌프 순환 시스템 내의 냉각기에서 가열처리된 가열공기는 빨래가 들어있는 건조실에 주입되고, 빨래에 들어있는 수분을 빼앗은 습공기는 증발기로 되돌아와서 제습처리를 거치게 되고, 제습처리를 마친 공기는 다시 냉각기에서 가열된 후 건조실로 주입된다.
열펌프식 빨래 건조기의 건조 시스템과 컴프레서 시스템이 감당할 수 있는 압력은 냉각제가 60~70℃ 사이의 온도에 대응하는 해당 포화압력이다. 건조과정 후기에 온도가 높아짐에 따라 컴프레서의 냉각온도는 최고압력의 한계치에 접근하게 된다. 기존의 드럼식 열펌프 빨래 건조기에는 보조 냉각기와 보조 송풍기가 설치되어 있기에 건조과정 후기에나 또는 고온환경에서는 보조 송풍기를 작동시켜서 컴프레서의 부하를 조절한다.
신청번호가 200610153406.9인 중국특허에서는 일종의 건조실과 열펌프 사이에서 순환하는 건조공기를 발생시키는 열펌프를 안정적으로 작동하게 하는 빨래 건조장치를 공개하였다. 그중에는 열펌프의 가열기가 가열처리한 공기가 건조실의 수조에 주입되고, 수조에서 배출된 공기는 필터를 거쳐 열펌프로 되돌아오며, 열흡수기에 의해 제습처리를 마친 후, 다시 가열기로 주입됨으로써 공기순환통로를 형성한다. 필터장치에는 찌꺼지 필터가 설치되어 있을 뿐만 아니라 공기배출구 및 공기 도입구와 연결되는 파이프가 설치되어 있다.
신청번호가 200410097855.7인 중국특허에서는 일종의 빨래 건조장치를 공개하였으며 거기에는 아래 장치들을 포함하고 있다. 열펌프장치; 건조공기를 열펌프장치로 인도하는 열흡수기, 방열기 및 빨래가 들어있는 건조실의 공기통로; 상술한 공기통로에 건조공기를 불어넣는 송풍기; 그리고 제어장치가 있다. 빨래 건조과정에서 컴프레서와 송풍기가 작동하며, 건조과정이 중단될 경우에는 제어장치에서 규정된 시간에 따라 컴프레서의 작동을 정지시킨다.
상술한 열펌프 건조방식을 응용한 건조장치는 건조환경의 온도가 높을 때, 예를 들면 35~40℃의 환경하에서, 건조시작단계에 세탁조/빨래 건조실에 주입되는 온도는 60℃로 급속히 높아지며 세탁조/빨래 건조실에서 배출되는 공기의 온도와 습도 또한 급속하게 높아진다. 이런 상황에서 증발기 내부의 냉각제의 포화압력이 상대적으로 높고 컴프레서 시스템의 부하도 크며 짧은 시간 내에 컴프레서의 작동압력 임계에 도달하게 된다.
가변주파수 컴프레서 시스템을 응용한 빨래 건조기는 건조과정에서 제어 시스템이 컴프레서의 작동주파수를 조절함으로써 컴프레서의 부하를 조절하고 에너지 소비를 줄이며 건조실의 온도가 높아짐에 따라 컴프레서의 작동주파수를 낮추어준다. 그러나 기존의 빨래 건조기에 있는 가변주파수 컴프레서의 최저 작동주파수는 사전에 설정한 컴프레서 허용범위 내의 예설치여야 하며 통 내부의 온도가 높아짐에 따라 작동주파수를 낮출 경우에는 사전에 설정해 놓은 최저치보다 더 낮게 조절할 수 없다.
통 내부의 빨래가 적을 경우에는 빨래가 차지하는 용적이 작기에 컴프레서가 냉각기 표면온도와 같을 때, 다시 말하면 입통온도가 같을 때 빨래의 저애작용이 작고 통풍량이 크며, 출통온도는 빨래의 양이 많을 때보다 높고 전체 건조통 내부의 평균온도도 높다. 게다가 빨래의 양이 적으면 상대적으로 느슨한 상태이기 때문에 내부의 수분이 쉽게 증발된다. 통 내부의 빨래가 많을 경우에는 빨래가 차지하는 용적이 크고 컴프레서가 상술한 빨래가 적을 때의 냉각기 표면의 온도와 같을 때 다시 말하면 입통온도가 같을 때 빨래의 저애작용이 크고, 통풍량이 작으며 출통온도는 빨래의 양이 적을 때보다 낮고 전체 건조통 내부의 평균온도가 낮다. 이외에 빨래가 많으면 서로 엉켜있기에 내부의 수분이 쉽게 증발되지 못한다. 만일 빨래가 적을 때와 동일한 컴프레서의 회전속도를 유지한다면 건조하는 평균시간은 길어지고 평균전력소비는 오히려 많아지게 된다.
위에 서술한 내용을 감안하여 본 발명을 제출한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술문제는 기존 기술의 부족점을 극복하고 일종의 열펌프 빨래 건조기가 빨래의 양에 따라 컴프레서의 주파수를 제어하는 방법을 제공하며, 통 내부의 빨래의 양에 따라 컴프레서의 최소 작동주파수를 조절함으로써 에너지 소비를 줄이는 목적에 도달하는 것이다.
상술한 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서 응용한 기술방안의 기본구상은 아래와 같다. 일종의 빨래 건조기 제어방법이며, 이 건조기는 열펌프 건조기이고, 컴프레서는 가변주파수 컴프레서이며 빨래의 양에 따라 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정하고, 빨래의 양이 많을수록 설정되는 최소 작동주파수가 크다.
나아가서, 빨래의 건조과정이 시작되면, 먼저 빨래의 양을 측정하고, 측정으로 얻은 정보에 따라 대응하는 컴프레서의 최소 작동주파수를 산출함으로써, 본 건의 빨래 건조과정에서의 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정한다. 나아가서 컴프레서의 주파수 상승단계가 완료된 다음, 빨래의 양을 다시 측정하고, 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정한다.
나아가서 설정된 건조시간의 범위 내에서 냉각기 표면온도가 예설온도까지 도달하는 시간을 판단하며, 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내고, 또는 설정된 시간 내에 냉각기 표면온도의 변화, 단위시간 내의 냉각기 표면 온도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다.
혹은, 나아가서 대체방안을 공개하며, 내용은 아래와 같다. 설정된 건조시간의 범위내에서 건조통 내부의 빨래의 습도가 예설습도까지 도달하는 시간을 판단하며, 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내고, 또는 설정된 시간 내의 빨래습도의 변화, 단위시간 내의 빨래습도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다.
혹은, 나아가서 다른 대체방안을 공개하며 내용은 아래와 같다. 설정된 건조시간의 범위 내에서 빨래 건조기의 가열공기가 입통 때와 출통 때의 온도차이를 판단하며, 차이가 클수록 빨래의 양이 많음을 나타내고, 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다.
혹은, 나아가서 또 다른 대체방안을 공개하며, 내용은 아래와 같다. 먼저 빨래의 초기상태의 무게를 측정하고, 일정한 시간동안 작동한 후에 건조를 거친 빨래의 무게를 다시 측정함으로써, 단위시간 내의 무게변화를 판단하며 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다.
본 발명에서 제안한 빨래의 양을 판단하는 방법에는 사용자가 통에 넣는 빨래의 수량에 따라 자체적으로 설정할 수 있으며, 세탁기는 사용자가 설정한 빨래의 수량에 따라 그에 대응하는 켐프레서의 최소 작동주파수를 산출해낸다.
나아가서 건조기는 빨래의 양에 따라 두개 혹은 여러 등급의 빨래양으로 구분하며 다른 등급의 빨래양은 각각 대응되는 컴프레서의 최소작동주파수가 다르다. 예를 들면 빨래의 양이 많음과 적음이 2가지 등급으로 나뉠 때, 이에 대응하는 서로 다른 2개의 컴프레서 최소 작동주파수가 산출되며, 빨래의 양이 많음, 중간, 적음이 3가지 등급으로 나뉠 때에는 이에 대응하는 서로 다른 3개의 컴프레서 최소 작동주파수가 산출된다. 건조기는 그 중에서 한 등급에 대응하는 컴프레서 최소 작동주파수를 컴프레서의 상용 최소 작동주파수로 설정할 수 있으며, 그 외에 별도로 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정할 수도 있다.
위에서 서술한 컴프레서의 최소 작동주파수를 판단하는 방법은 빨래 건조기의 상용건조 프로그램으로 쓰일수 있으며, 추가기능으로서 사용자가 사용하거나 사용하지 않을 수도 있다.
나아가서, 선택한 건조프로그램이 다름에 따라 설정되는 변수도 다르다.
나아가서, 건조기는 입통온도, 출통온도에 따라 혹은 컴프레서/증발기/냉각기에 설치한 하나 또는 여러 개의 온도감지센서에서 측정된 온도, 또는 빨래 건조시간에 따라 컴프레서의 주파수를 조절한다.
빨래를 건조하기 시작할 때, 먼저 컴프레서의 주파수 상승을 제어하며, 주파수 상승과정은 단계별로 상승시킬 수도 있고 기존의 주파수 상승방식을 사용할 수 있으며 컴프레서가 최종주파수까지 상승하며 안정적으로 작동하도록 한다. 그다음에 빨래의 양에 근거하여 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정한다. 설정완료 후 가변주파수 컴프레서의 입력전류 또는 컴프레서의 배기온도 또는 냉각기 표면온도가 상한값에 도달하지 않은 전제하에서, 가변주파수 컴프레서가 상승된 최종 주파수로 설정된 시간 동안 작동하거나 또는 측정온도가 예설치까지 도달한 후에 다시 컴프레서의 주파수의 변화를 제어한다. 그렇지 않을 경우 상한값에 달한 전제하에서 직접 컴프레서의 주파수 변화의 제어를 진행한다. 상술한 상한값은 컴프레서가 허용하는 최대전류 또는 컴프레서 배기온도가 허용하는 최고치, 또는 냉각압력을 나타내는 냉각기 온도의 최고치를 가리킨다. 컴프레서가 다름에 따라 상술한 상한값도 서로 다르다.
위에서 서술한 방안의 기초상에서 나아가, 상술한 컴프레서의 주파수 상승제어는 고정적인 속도에 따라 단계별로 주파수를 상승시키는 것을 가리키며, 매 단계에서의 주파수 상승이 완료되고 안정적으로 고정된 시간을 거친 후 다음 단계로 진입함으로써 최종 주파수에 도달한다. 최적의 고정적인 주파수 상승의 속도는 1Hz/s~1Hz/60s이며 이 주파수 상승속도는 건조기의 건조변수와 가변주파수
컴프레서의 작동부하와 관련이 있다.
상술한 컴프레서의 주파수 변화제어에는 주파수 하강-서리방지단계와 단계별 주파수 제어가 포함된다. 주파수 하강-서리방지단계는 증발기가 서리발생이 쉬운 단계에서 온도측정에 근거하여 가변주파수 컴프레서의 주파수를 제어하여 주파수를 낮춰주는 것을 가리키고, 단계별 주파수 제어는 매 단계마다 온도측정에 근거하여 해당 단계에서의 설정온도에 도달하였는지 판단함으로써 주파수를 높이거나 낮추는 것을 가리킨다.
나아가서 컴프레서가 안정적으로 작동한 다음 측정된 냉각기의 표면온도 또는 출통온도 또는 증발기 온도가 예설치보다 낮거나,혹은 냉각기 온도와 컴프레서 배기온도의 차이가 예설치보다 작거나 혹은 증발기 출구와 입구의 온도차이가 예설치보다 작을 때 증발기에 서리가 쉽게 생기거나 또는 액체냉각제가 컴프레서에 흡입된다. 이때 가변주파수 컴프레서를 제어하여 단계별로 주파수를 낮춰야 하며 설정된 최소 작동주파수 H2까지 낮췄음에도 불구하고 증발기가 여전히 서리가 생기기 쉬운 상태에 처해있다면, 일정한 시간 후에 가변주파수 컴프레서를 제어하여 작동을 중지하며, 다시 컴프레서의 주파수 상승 프로그램을 집행하여 최종의 주파수로 작동시킨다.
나아가서 컴프레서의 주파수 조절은 단계별 제어법을 사용하며, 컴프레서의 작동주파수를 여러 단계로 나누고, 측정온도와 대응관계를 확립하며, 온도가 높을수록 작동주파수가 낮다. 매 단계에서 측정온도가 해당 단계와 대응하는 설정온도에 도달했는지 확인하며, 도달했을 경우 해당 작동주파수를 조절하여 낮춰서 다음 단계로 집입한다. 도달하지 못한 경우에는, 해당 작동주파수를 조절하며, 각 단계별 온도에 대응하는 주파수보다 작지 않아야 한다. 가변주파수를 최소 작동주파수보다 낮아지지 않도록 제어한다.
본 발명에서 언급한 열펌프 빨래 건조기는 열펌프 건조 시스템을 포함하며 이 열펌프 건조 시스템은 가변주파수 컴프레서, 냉각기, 스로틀 디바이스 및 증발기의 열펌프 모듈을 포함한다. 또는 나아가서 컴프레서 표면온도를 낮춰서 부하를 조절하는데 쓰이는 송풍기가를 포함한다. 컴프레서의 주파수 변화제어와 건조완료 판단사이에 송풍기 제어단계를 추가하며 추가된 송풍기 제어단계는 기존의 열펌프 빨래 건조기의 고정주파수 컴프레서의 송풍기 프로그램과 동일하다. 측정온도 또는 컴프레서의 입력전류가 설정된 허용값을 초과할 경우, 송풍기가 작동하고 측정온도 또는 컴프레서의 입력전류가 또 다른 예설치보다 낮을 때에는 송풍기가 꺼진다. 이 과정에서 최적의 측정온도는 컴프레서의 배기온도 또는 냉각기 온도와 동일한 온도이다.
상술한 송풍기가 형성하는 기류는 가변주파수 컴프레서의 환열면적에 작용하며, 냉각기의 냉각제 출구근처에 냉각기의 온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되어 있거나, 증발기 통풍구방향에 증발기의 온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되어 있거나 또는 가변주파수 컴프레서의 배기구에 컴프레서의 배기온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되어 있거나 또는 드럼통의 통풍입구나 통풍출구에 입통온도 혹은 출통온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되어 있다.
이상의 기술방안을 응용한 본 발명과 기존의 기술을 비교할 때 아래와 같이 유익한 효과를 볼 수 있다.
본 발명에서 개선한 열펌프 빨래 건조기의 제어방법은 빨래의 양이 많을 때에는 컴프레서의 최소 작동주파수를 높게 설정함으로써, 세탁기 내부의 건조온도를 높이는 방식으로 건조시간을 줄이고, 가장 탁월한 건조효과에 도달하도록 한다. 그러나 빨래의 양이 적을 경우에는 옷감사이에 공간이 있어 내부의 수분이 쉽게 증발되기 때문에 컴프레서의 전력소비와 건조효율을 종합적으로 비교해 볼 때 상대적으로 컴프레서의 최소 작동주파수를 낮게 설정할 수 있으며 에너지 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에서 서술한 열펌프 빨래 건조 시스템의 안내도이다.
도 2는 본 발명에서 서술한 열펌프 빨래 건조기의 안내도이다.
도 3은 본 발명에서 서술한 열펌프 빨래 건조기 건조제어과정의 안내도이다.
도 4는 본 발명에서 서술한 컴프레서의 주파수 상승 제어과정의 안내도이다.
도 5는 본 발명에서 서술한 컴프레서의 주파수 변화 제어과정의 안내도이다.
도 6은 본 발명에서 서술한 송풍기 제어과정의 안내도이다.
아래에 추가도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 실행방식을 상세하게 묘사한다.
도 1 및 도 2에 보다 싶이 본 발명이 서술한 열펌프 빨래 건조기는 드럼통(1)과 그 아래에 설치된 열펌프 건조 시스템을 포함한다. 열펌프 건조 시스템에서 생성한 뜨거운 바람은 송풍선풍기(2)에 의해 건조공기통로를 거쳐 드럼통 내부에 주입되어, 빨래를 건조시킨다. 열펌프 건조 시스템은 가변주파수 컴프레서(3), 냉각기(4), 스로틀 디바이스(5) 및 증발기(6)의 열펌프 모듈을 포함하고 있다. 또 가변주파수 컴프레서(3)의 표면온도를 낮춤으로써 부하를 조절하는 송풍기(7)를 포함하며, 이 송풍기(7)가 형성하는 기류는 가변주파수 컴프레서(3)의 환열면적에 작용하며, 냉각기(4)의 냉각제 출구근처에 냉각기의 온도를 측정하는 온도감지센서(8)가 설치되어 있거나, 증발기(6)의 통풍입구방향에 증발기의 온도를 측정하는 온도감지센서(9)가 설치되어 있거나, 또는 가변주파수 컴프레서(3)의 배기구에 컴프레서의 배기온도를 측정하는 온도감지센서(10)가 설치되어 있거나, 또는 드럼통의 통풍입구나 통풍출구에 입통온도 혹은 출통온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되어 있다. (도면에는 표시되어 있지 않음)
도 3은 본 실행사례를 서술을 돕기 위한 열펌프 빨래 건조기의 건조작업과정 안내도이다. 과정의 시작부터 끝까지에는 컴프레서의 주파수 상승 제어, 빨래의 양에 근거하여 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정, 컴프레서의 주파수 변화 제어, 송풍기 제어 및 빨래 건조 완료판단이 포함된다. 만일 설정한 빨래 건조조건에 도달하지 못할 경우에는 컴프레서 주파수 변화 제어와 송풍기 제어 및 빨래 건조 완료판단과정을 반복한다. 그 중에서 컴프레서 주파수 상승 제어는 가변주파수 컴프레서를 제어하여 주파수를 최종주파수 H0 까지 상승시켜 안정적으로 작동하게 하는 것을 가리키고 컴프레서의 최소 작동주파수의 설정은 빨래의 양을 측정하여 빨래의 양에 대응하는 컴프레서의 최소 작동주파수 H2 를 선택하는 것을 가리키며, 컴프레서 주파수 변화제어는 측정온도에 대응하여 단계별로 가변주파수 컴프레서의 작동주파수를 조절하는 것을 가리킨다.
상술한 측정온도는 빨래 건조기의 입통온도 또는 출통온도, 혹은 컴프레서 배기온도, 또는 증발기의 온도 또는 냉각기의 온도를 가리킨다. 상술한 최종주파수 H0 은 설정된 목표 주파수이거나 또는 최종 주파수 H0 은 가변주파수 컴프레서의 입력전류 혹은 컴프레서 배기온도 혹은 냉각기 온도가 상한값에 도달했을 때에 대응하는 주파수일 수도 있다. 즉 가변주파수 컴프레서가 주파수 상승 단계에서 컴프레서의 작동전류I를 제어하여 냉각기 온도의 냉각기 표면온도를 나타내거나 또는,컴프레서 내부온도의 컴프레서 배기온도, 혹은 증발기 온도를 나타낸다. 만일 상술한 변수가 요구한 한계치에 도달할 경우 가변주파수 컴프레서는 현재의 작동주파수인 최종 주파수 H0를 유지하고 작동 주파수가 설정한 목표주파수에 도달하지 못할지라도 더 이상 상승시키지 않는다.
실행사례1
도 4는 본 실행사례를 서술을 돕기 위한 컴프레서 주파수 상승제어과정의 안내도이다. 컴프레서의 주파수 상승제어는 고정적인 속도에 따라 단계별로 주파수를 상승시키는 것을 가리키며, 매 단계에서의 주파수 상승이 완료되고, 안정적으로 고정된 시간을 거친 후, 다음 단계로 진입함으로써 최종주파수에 도달한다. 이 최종주파수는 설정된 주파수이며, 냉각기온도/컴프레서 배기온도/가변주파수 컴프레서의 입력전류가 상한값에 도달했을 때에 대응하는 주파수일 수도 있다. 매 단계마다 해당 단계에서의 컴프레서 작동주파수가 대응되는 냉각기온도/컴프레서 배기온도/가변주파수 컴프레서의 입력전류의 상한값에 도달했는지 측정해야 한다. 가변주파수 컴프레서가 작동하기 시작하면, 컴프레서의 작동주파수는 서서히 최종주파수 H0까지 상승하며 직접 최고 작동주파수로 운행되지 않는다. 컴프레서의 주파수 상승은 여러개 단계로 나누며, 매 단계로 상승된 후, 0.5~3분 정도 안정적으로 작동한 다음 다시 상승한다. 상승하는 속도는 1Hz/s~1Hz/60s이며, 예를 들면 28~40 Hz, 40~50Hz, 50~60Hz이다. 여기에서 직접 최고주파수로 상승하지 않는 이유는 아래와 같다.
1. 가변주파수 컴프레서의 회전속도가 급격하게 상승된 후, 환열기에서 가변주파수 컴프레서로 돌아오는 기름의 양이 배출되는 양보다 적게 되어 윤활의 효과가 떨어짐으로써 가변주파수 컴프레서 내부부품이 손상되는 현상을 방지하기 위함이다.
2. 증발기가 작동하기 시작한 상태에서는 냉각제가 완전히 증발되지 못하므로 액체냉각제가 컴프레서로 들어감으로 인해 가변주파수 컴프레서 내부의 윤활유를 희석시켜 윤활효과를 떨어트리는 현상을 방지하기 위함이다.
구체적으로 가변주파수 컴프레서가 최저 회전속도로 작동할 때 최저 회전속도는 컴프레서의 모델 및 사양과 관련이 있다. 먼저 1Hz/s의 속도로 상승하여 컴프레서의 입력전류/배기온도/냉각기 온도가 상한값에 도달하였는지 측정한다. 만일 이 단계에서 컴프레서 배기온도의 상한값이 110℃ 이고 냉각기 온도의 상한값이 65℃ 라면, 컴프레서 입력전류의 상한값은 컴프레서의 모델과 관련되며, 상한값에 도달한 후 상한값에 도달했을 시의 컴프레서의 작동주파수가 최종주파수로 된다. 상한값에 도달하지 못했을 경우에는 컴프레서는 계속 1Hz/s의 속도로 첫번째 목표치인 40Hz까지 상승하고 해당 주파수로 3분 동안 작동한 다음, 다시 1Hz/s의 속도로 상승하여 두번째 단계로 진입한다. 이 단계에서 대응되는 컴프레서 배기온도의 상한값은 110℃이며 냉각기온도의 상한값은 70℃이고 목표주파수는 50Hz이다. 50Hz의 주파수로 3분 동안 작동한 다음, 다시 1Hz/s의 속도로 상승하여 세번째 단계로 진입한다. 세번째 단계에서 대응되는 컴프레서 배기온도의 상한값은 110℃이며, 냉각기온도의 상한값은 70℃이고, 목표 주파수는 60Hz이며, 해당 컴프레서의 최종 주파수는 60Hz이다. 그렇기 때문에 최종 주파수에 도달한 후, 주파수 상승 제어단계는 완료되며 목표 주파수가 70Hz일 경우에는 상술한 방식에 따라 계속 주파수를 높여간다. 상술한 과정은 가변 주파수 컴프레서가 목표 주파수까지 상승된 다음 일정한 시간동안 예를 들면 3분 동안 안정적으로 작동한다. 그 후에 가변주파수 컴프레서의 주파수 변화가 측정된 냉각기의 온도 또는 출통온도 또는 입통온도 등 건조온도들과 반비례의 관계를 형성하도록 제어하며, 온도가 높을수록 주파수는 낮아지고, 각 단계에 대응하여 진행하도록 한다.
본 발명은 빨래의 양을 측정하는데에 아래 실행사례2~6까지의 판단방법을 응용하지만, 이 다섯가지 방법에 제한되지는 않는다.
실행사례2
본 실행사례중 설정된 건조시간의 범위 내에서 냉각기 표면온도가 예설온도까지 도달하는 시간을 판단하며, 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내고 또는 설정된 시간 내에 냉각기 표면온도의 변화, 단위시간 내의 냉각기 표면온도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다. 이와 반대일 경우는 반대의 상황을 설명한다. 예를 들면, 30분 내에 냉각기 표면온도의 변화가 20℃보다 작으면 빨래의 양이 많음을 나타내고, 컴프레서의 최소 작동주파수 H2 는 35Hz로 설정되며 냉각기 표면온도의 변화가 20℃보다 크면 빨래의 양이 적음을 나타내고, 컴프레서의 최소 작동주파수 H2는 30Hz로 설정된다.
실행사례3
설정된 건조시간의 범위 내에서 세탁조 내부의 빨래의 습도가 예설습도까지 도달하는 시간을 판단하며 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내고 또는 설정된 시간내의 빨래습도의 변화, 단위시간 내의 빨래습도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다. 예를 들면 30분 내에 습도수치가 1900보다 크면 빨래의 양이 많음을 나타내고, 컴프레서의 최소 작동주파수 H2는 35Hz로 설정되며 30분 내에 습도수치가 1900보다 작으면 빨래의 양이 적음을 나타내고 컴프레서의 최소 작동주파수 H2는 30Hz로 설정된다.
실행사례4
설정된 건조시간의 범위 내에서 빨래 건조기의 가열공기가 입통 때와 출통 때의 온도차이를 판단하며, 차이가 클수록 빨래의 양이 많음을 나타내고, 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다. 이것은 빨래통 내의 빨래가 많을 경우에 빨래가 차지하는 용적이 크고 컴프레서가 상술한 빨래가 적을 때의 냉각기표면의 온도와 같을 때 다시 말하면 입통온도가 같을 때 빨래의 저애작용이 크고 통풍량이 작으며, 출통온도는 빨래의 양이 적을 때보다 낮고, 따라서 입출통의 온도차이가 커지게 되기 때문이다.
실행사례5
먼저 빨래의 초기상태의 무게를 측정하고 일정한 시간 동안 작동한 후에 건조를 거친 빨래의 무게를 다시 측정함으로써, 단위시간 내의 무게변화를 판단하며, 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 된다.
실행사례6
본 실행사례로 빨래의 양을 판단하는 방법으로는 사용자가 통에 넣는 빨래의 수량에 따라 자체적으로 설정할 수 있으며, 세탁기는 사용자가 설정한 빨래의 수량에 따라 그에 대응하는 켐프레서의 최소 작동주파수를 산출해낸다.
상술한 빨래의 양을 판단하는 방법으로는 건조기가 빨래의 양에 따라 2개 혹은 여러 등급의 빨래 양으로 구분하며, 다른 등급의 빨래 양은 각각 대응되는 컴프레서의 최소 작동주파수가 다르다. 예를 들면 빨래의 양이 많음과 적음 이 두가지 등급으로 나뉠 때, 이에 대응하는, 서로 다른 2개의 컴프레서 최소 작동주파수가 산출되며, 빨래의 양이 많음, 중간, 적음 이 세가지 등급으로 나뉠때에는 이에 대응하는, 서로 다른 3개의 컴프레서 최소 작동주파수가 산출된다. 건조기는 그 중에서 한 등급에 대응하는 컴프레서 최소 작동주파수를 컴프레서의 상용 최소 작동주파수로 설정할 수 있으며, 그 외에 별도로 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정할 수도 있다.
위에서 서술한 컴프레서의 최소 작동주파수를 판단하는 방법은 빨래 건조기의 상용 건조 프로그램으로 쓰일 수 있으며 추가기능으로서 사용자가 사용하거나 사용하지 않을 수도 있다.
나아가서 선택한 건조 프로그램이 다름에 따라 설정되는 변수도 다르다.
실행사례7
도 5는 실행사례의 서술을 돕기 위한 컴프레서의 주파수 변화 제어과정의 안내도이다. 상술한 컴프레서의 주파수 변화 제어에는 주파수 하강-서리방지단계와 단계별 주파수제어가 포함된다. 주파수 하강-서리방지단계는 증발기가 서리발생이 쉬운 단계에서 온도측정에 근거하여 가변주파수 컴프레서의 주파수를 제어하여 주파수를 낮춰주는 것을 가리키고, 단계별 주파수제어는 매 단계마다 온도측정에 근거하여 해당 단계에서의 설정온도에 도달하였는지 판단함으로써 주파수를 높이거나 낮추는 것을 가리킨다. 가변 주파수 컴프레서의 주파수 상승이 완료된 후 측정된 냉각기의 온도 또는 출통온도 또는 증발기 온도가 예설치보다 낮거나, 혹은 냉각기 온도와 컴프레서 배기온도의 차이가 예설치보다 작거나, 혹은 증발기 출구와 입구의 온도차이가 예설치보다 작을 때 가변주파수 컴프레서를 제어하여 단계별로 주파수를 낮춰야 하며, 설정된 최소 작동주파수 H2까지 낮추었음에도 불구하고 증발기가 여전히 서리가 생기기 쉬운 상태에 처해있다면, 일정한 시간 후에 가변주파수 컴프레서를 제어하여 작동을 중지하며, 다시 컴프레서의 주파수 상승 프로그램을 집행하여 최종의 주파수로 작동시킨다.
컴프레서의 주파수 조절은 단계별 제어법을 사용하며, 컴프레서의 작동주파수를 여러 단계로 나누고 측정온도와 대응관계를 확립하며, 온도가 높을수록 작동주파수가 낮다. 매 단계에서 측정온도가 해당 단계와 대응하는 설정온도에 도달했는지 확인하며, 도달했을 경우 해당 작동주파수를 조절하여 낮춰서 다음 단계로 진입한다. 도달하지 못한 경우에는 해당 작동주파수를 조절하며, 각 단계별 온도에 대응하는 주파수보다 작지 않아야 한다. 가변주파수를 최소 작동주파수 H22보다 낮아지지 않도록 제어한다.
컴프레서가 최종 주파수 H0까지 상승될 경우 즉, 설정된 목표회전속도 또는 한계치가 요구하는 최고 회전속도에 도달한 다음에 주파수 변화 제어로 진입하며, 이때의 가변주파수 컴프레서의 주파수 조절은 입통온도/출통온도/컴프레서 배기온도/증발기온도/냉각기온도를 조절함에 근거하거나, 앞서 진행된 주파수 조절의 시간에 근거한다. 예를 들면 아래와 같다.
가변주파수 컴프레서가 안정적으로 작동할 경우, 만일 온도감지센서에서 1. 냉각기온도가 예설치(예설치가 30℃라고 가정한다)보다 낮다; 2. 또는 입통온도가 예설치보다 낮다; 3. 또는 증발기 온도가 0℃보다 낮다; 4. 또는 냉각기온도와 컴프레서 배기온도의 차이가 모 수치보다 작다; 5. 또는 증발기 출구와 입구의 온도차이가 모 수치보다 작다. 상술한 1/2/3은 증발기에 서리가 생길 것을 나타내고, 4/5는 냉각제가 완전히 증발되지 않아 액체상태로 컴프레서에 흡입되였을 수 있으므로 컴프레서의 작동주파수를 5Hz정도 낮추도록 조절하며, 일정한 시간동안 온도감지센서에서 상태의 변화를 정확하게 지시할 때 다음 판단조절을 진행하며, 상술한 상태가 완전히 없어질 때까지 혹은 컴프레서의 주파수가 설정한 주파수값 H1보다 낮아질 때까지 진행한다. H1은 건조기가 저온환경에서 온도가 서서히 상승됨으로써 증발기에 생긴 서리를 제거할 수 있는 주파수이다. 만일 주파수가 H1까지 낮아졌을 때에도 상술한 상황이 없어지지 않고, 지속시간이 설정시간 T1 예하면 30분을 초과할 경우에는 증발기의 서리가 엄중하다는 것을 나타내며, 이때에는 가변주파수 컴프레서를 T2시간 동안(최소 3분) 정지시키고, 통 내부의 순환공기의 열량으로 증발기에 생긴 서리를 녹인다. 그 다음 가변주파수 컴프레서를 다시 작동시켜 주파수를 상승시킨 다음, 최종 주파수 60Hz로 또는 컴프레서가 정지하기 전의 주파수로 작동하게 한다.
만일 상술한 상황이 사라지고 냉각기의 온도가 예설치 30℃보다 높다면 컴프레서 주파수는 단계별 제어과정으로 진입한다. 작동주파수를 여러 단계로 나누고 냉각온도 또는 출통온도와 대응관계를 확립하며 냉각기 출구온도가 높을수록 작동주파수가 낮다. 매 주파수 단계 중에서 컴프레서의 냉각기 온도/컴프레서 배기온도/입력전류 등에 근거하여 실제 작동 주파수를 조절하며 주파수가 해당 단계의 초기 작동주파수보다 낮게 제어한다. 빨래의 양에 근거하여 컴프레서의 최소 작동 주파수를 H2로 설정하며 H2≤H1이다. 만일 주파수가 H2까지 낮아졌을 때 컴프레서의 냉각기 온도/컴프레서 배기온도/입력전류가 냉각기의 온도 허용값 TC1/컴프레서 배기온도의 허용값 TD1/입력전류의 허용값 I1를 초과한다면 TC1>TC2 >TC3, TD1>TD2 >TD3, I1>I2>I3이다. 즉 이때 컴프레서는 최소한 3분 동안 정지한 다음에 다시 원래의 주파수로 작동한다. 예를 들면 냉각기의 온도가 32℃로 상승하였을 때 주파수는 목표 회전속도 60Hz에서 50Hz로 낮아지며, 냉각기의 온도가 42℃로 상승하였을 때, 주파수는 회전속도 50Hz에서 40Hz로 낮아진다. 냉각기의 온도가 47℃로 상승하였을 때 빨래의 양에 근거하여 설정한 컴프레서의 최소 작동주파수 H2가 35Hz라면 주파수는 회전속도 40Hz에서 35Hz로 낮아진다. 만일 빨래의 양에 근거하여 설정한 컴프레서의 최소 작동주파수 H2가 30Hz 이라면 주파수는 회전속도 40Hz에서 30Hz 로 낮아지며 30Hz 로 건조완료 때까지 작동한다. 마지막 단계에서 30Hz로 작동할 때 통 내부의 온도가 상승함에 따라 컴프레서의 작동전류I/냉각기온도/컴프레서 배기온도 또한 요구하는 한계치에 도달할 수 있다. 만일 냉각기의 온도가 70℃를 초과하지 못한다면, 70℃에 접근할 때에는 전의 방식대로 주파수를 계속 낮추며 냉각기의 온도를 낮추어야 한다. 하지만 본 발명의 제어방식은 마지막 단계에서 컴프레서가 작동 가능한 최저의 주파수 단계로 낮춰지지 않더라도 컴프레서의 작동전류I, 냉각기 온도, 컴프레서 배기온도가 요구하는 한계치에 도달했을 때, 주파수는 더 이상 낮아지지 않으며, 송풍기가 작동됨으로서 컴프레서의 부하를 줄여준다(도 6 참조). 이 과정은 필수적인 것은 아니며 주파수 변화제어가 충분하게 세분화된 단계로 정밀하게 제어하게 됨으로써 컴프레서의 작동을 훌륭하게 제어하게 된다. 이러한 컴프레서의 주파수 변화 제어방식은 컴프레서의 안전한 작동을 보호할 뿐만 아니라 냉각효율을 낮추지 않고도 작동시간을 줄일 수 있다. 그리고 건조과정에서 주파수가 낮아짐에 따라 냉각압력과 증발압력의 차이가 작아지고, 증발압력이 상승하고, 증발온도가 상승하며, 단순히 주파수를 낮추는 것으로 증발기의 온도가 증발압력에 의해 상승하게 되며, 출통공기의 노출면적이 줄어들고 냉각효율을낮추게 된다. 증발기 온도는 컴프레서의 정상 사용범위 내에서 상승한다. 상술한 제어방식의 냉각기 온도의 한계치는 컴프레서에서 요구하는 온도 한계치일 수도 있고 컴프레서에서 요구한 온도 한계치보다 낮을 수도 있으며, 인위적으로 정의 내린 건조효과에 유익한 온도치이다.
실행사례8
상술한 제어단계는 도 6에서 보다 싶이 기존 기술의 고정주파수 컴프레서의 작동 프로그램과 같으며 냉각기 온도/컴프레서 배기온도/컴프레서 입력전류가 허용값 TC2/TD2/I2 을 초과할 때 송풍기가 작동하고, 냉각기 온도/컴프레서 배기온도/컴프레서 입력전류가 허용값 TC3/TD3/I3 보다 낮을 때 송풍기는 꺼진다. 그 중에서 TC2>TC3,TD2> TD3, I2>I3 이다. 보통 TC2는 68℃를 초과하지 않고, TC3는 (TC3-3) 65℃, TD2 는 105℃, TD3 는 100℃ 이다.
상술한 실행사례는 진일보로 조합되거나 교체될 수 있으며, 본 실행사례들은 다만 본 발명의 최적의 실행사례에 대해 묘사한 것으로, 본 발명의 구상과 범위를 한정하지 않는다. 본 발명의 설계 사상을 벗어나지 않는 전제하에서 본 영역의 통상의 기술자는 본 발명의 기술방안에 대해 변화하거나 개선할 수 있으며, 이것은 본 발명의 보호범주에 속한다.

Claims (10)

  1. 일종의 빨래 건조기의 제어방법에 있어서,
    상기 건조기는 열펌프 건조기이며, 컴프레서는 가변주파수 컴프레서이며, 빨래의 양에 따라 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정하고, 빨래의 양이 많을수록 설정되는 최소 작동주파수가 큰 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    빨래의 건조가 시작되면, 먼저 빨래의 양을 측정하고, 측정으로 얻은 정보에 따라 대응하는 컴프레서의 최소 작동주파수를 산출하여 빨래 건조과정에서의 컴프레서의 최소 작동주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    설정된 건조시간의 범위 내에서 냉각기 표면온도가 예설온도까지 도달하는 시간을 판단하며, 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내거나 또는 설정된 시간 내에 냉각기 표면온도의 변화, 단위시간 내의 냉각기 표면온도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 되는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    설정된 건조시간의 범위 내에서 건조통 내부의 빨래의 습도가 예설습도까지 도달하는 시간을 판단하며, 시간이 길수록 빨래의 양이 많음을 나타내거나 또는 설정된 시간 내의 빨래 습도의 변화, 단위시간 내의 빨래 습도의 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며, 이때 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 되는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    설정된 건조시간의 범위 내에서 빨래 건조기의 가열공기가 입통 때와 출통 때의 온도차이를 판단하며, 차이가 클수록 빨래의 양이 많음을 나타내고 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 되는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    먼저 빨래의 초기상태의 무게를 측정하고, 일정한 시간동안 작동한 후에 건조를 거친 빨래의 무게를 다시 측정함으로써 단위시간 내의 무게변화를 판단하며, 변화가 작을수록 빨래의 양이 많음을 나타내며 따라서 설정되는 컴프레서의 최소 작동주파수는 커지게 되는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조기는 빨래의 양에 따라 2개 혹은 여러 등급의 빨래 양으로 구분하며, 다른 등급의 빨래 양은 각각 대응되는 컴프레서의 최소 작동주파수가 다른 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    선택한 건조 프로그램이 다름에 따라 설정되는 변수도 다른 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    건조기는 입통온도, 출통온도에 따라 혹은 컴프레서/증발기/냉각기에 설치한 하나 또는 복수의 온도감지센서에서 측정된 온도, 또는 빨래 건조시간에 따라 컴프레서의 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    컴프레서의 주파수 조절은 단계별 제어법을 사용하며, 컴프레서의 작동 주파수를 여러 단계로 나누고, 측정온도와 대응관계를 확립하며, 온도가 높을수록 작동주파수가 낮고; 매 단계에서 측정온도가 해당 단계와 대응하는 설정온도에 도달했는지 확인하며, 도달했을 경우 해당 작동 주파수를 조절하여 낮춰서, 다음 단계로 진입하며; 도달하지 못한 경우에는 해당 작동 주파수를 조절하며, 각 단계별 온도에 대응하는 주파수보다 작지 않아야 하며; 가변주파수를 최소 작동주파수보다 낮아지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 빨래 건조기의 제어방법.
KR1020157032531A 2013-04-24 2013-12-18 빨래 건조기의 제어방법 KR20160002914A (ko)

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