KR20190127416A - 의류처리장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

의류처리장치 및 그것의 동작 방법에 개시된다. 본 발명에 따른 의류처리장치는, 건조대상물이 수용되고, 본체 내부에 회전가능하게 설치된 드럼; 건조대상물로부터 흡수된 가열 공기로부터 습기가 제거되면, 습기가 제거된 공기가 콘덴서를 통과하여 건조 드럼으로 열순환되도록 냉매를 압축하는 히트펌프의 압축기; 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬; 드럼과, 송풍 팬과, 히트펌프의 압축기를 구동시키는 복수의 모터; 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 직류 링크 캐패시터에 제공하는 컨버터; 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 스위칭 소자의 스위칭동작에 의해 복수의 모터에 교류 전원을 공급하는 복수의 인버터; 펄스폭 변조 방식의 제어에 의해, 컨버터와 복수의 인버터에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하며, 송풍 팬의 구동 후 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드로 컨버터의 스위칭 동작을 제어하고 정해진 조건이 만족되면 제1동작모드를 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 전환하여 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 제1동작모드에서는 펄스폭 변조의 듀티 제한에 따라 컨버터로부터 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압이 상승되며, 제2동작모드에서는 정해진 제한전류값 내의 펄스폭 변조 듀티가 복수의 인버터에 출력되도록 컨버터의 스위칭 동작이 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

의류처리장치 및 그의 제어방법{LAUNDRY TREATING APPRATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 복수의 인버터와 컨버터를 구비하고, 건조 기능을 수행하는 의류처리장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

의류 처리 장치는 가정 내에서 또는 세탁소 등과 같은 곳에서 의류 내지 침구 등을 세탁하거나, 건조시키거나, 구김을 제거하는 등 의류를 관리하거나 처리하는 모든 장치들을 가리킨다. 의류 처리 장치는 세탁기, 건조기, 세탁기 겸 건조기, 리프레셔(Refresher), 다리미(iron) 및 스티머(Steamer) 등을 포함한다.

세탁기는 의류나 침구 등을 세탁하는 장치다. 건조기는 의류나 침구 등의 수분을 제거하여 건조시키는 장치다. 세탁기 겸 건조기는 세탁 기능과 건조 기능을 겸하는 장치다. 리프레셔는 의류의 냄새와 먼지를 제거하거나 정전기 발생 방지 처리를 하는 등 의류의 리프레쉬를 위한 장치다. 다리미는 의류의 불필요한 구김을 제거하거나 의류에 필요한 구김을 생성하기 위한 장치다. 스티머는 열판의 접촉 없이 고온의 증기를 이용하여 의류를 살균하거나 의류의 불필요한 구김을 섬세하게 제거하는 장치다.

이 중 특히 건조기는 드럼(또는 터브)으로 투입된 의류나 침구 등과 같은 처리 대상물에 열풍을 공급하여 처리 대상물에 함유된 수분을 증발시킨다. 드럼에서 처리 대상물의 수분을 증발시키고 드럼을 빠져나가는 공기는 처리 대상물의 수분을 머금게 되어 고온 다습한 상태가 된다. 이때 이 고온 다습한 공기를 처리하는 방식에 따라 건조기의 종류가 응축식과 배기식으로 분류된다.

응축식 건조기는 고온 다습한 공기를 외부로 배출하지 않고, 순환시키면서 열교환을 통해 고온 다습한 공기 중에 포함된 수분을 응축시킨다. 이와 달리 배기식 건조기는 고온 다습한 공기를 외부로 직접 배출시킨다. 응축식 건조기는 응축수를 처리하기 위한 구조를 갖고, 배기식 건조기는 공기를 배기시키기 위한 구조를 갖는다는 점에서 서로 구조적인 차이가 있다.

이와 같은 건조기는, 복수의 인버터를 구동시켜서 드럼, 송풍 팬, 및 압축기를 구동하여 건조대상물을 건조한다. 이때, 복수의 인버터의 구동에 따른 컨버터 추가시 드럼, 송풍 팬, 및 압축기의 구동에 따른 부하의 증가와 컨버터 구동에 따른 누설전류의 증가가 보태져서 누설전류의 오버슈트(overshoot), 즉 과전류가 발생하기 쉬운 상황이 발생되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 일 목적은, 컨버터 구동시 별도의 구동 시점을 결정할 필요없이 과전류의 발생 가능성을 제거한 의류처리장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 목적은, 건조 동작을 수행시 컨버터의 펄스폭 변조 듀티가 출력되는 시점을 부하의 크기를 고려하여 결정함으로써, 모터의 안정적인 구동과 제어 안정성이 향상된 의류처리장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 의류처리장치는, 건조대상물이 수용되고, 본체 내부에 회전가능하게 설치된 드럼; 상기 건조대상물로부터 흡수된 가열 공기로부터 습기가 제거되면, 습기가 제거된 공기가 콘덴서를 통과하여 건조 드럼으로 열순환되도록 냉매를 압축하는 히트펌프의 압축기; 상기 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬; 상기 드럼과, 상기 송풍 팬과, 상기 히트펌프의 압축기를 구동시키는 복수의 모터; 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 직류 링크 캐패시터에 제공하는 컨버터; 상기 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 스위칭 소자의 스위칭동작에 의해 상기 복수의 모터에 상기 교류 전원을 각각 공급하는 복수의 인버터; 및 펄스폭 변조 방식의 제어에 의해, 상기 컨버터와 상기 복수의 인버터에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 송풍 팬의 구동 후 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드로 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하고 정해진 조건이 만족되면 상기 제1동작모드를 상기 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 전환하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 또한, 상기 제1동작모드에서는 펄스폭 변조의 듀티 제한에 따라 상기 컨버터로부터 상기 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압이 상승되며, 상기 제2동작모드에서는 정해진 제한전류값 내의 펄스폭 변조 듀티가 상기 복수의 인버터에 출력되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작이 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제1동작모드는 상기 컨버터의 구동과 동시에 수행되며, 상기 제2동작모드는 상기 컨버터의 구동 후 일정 시간이 경과된 후에 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 의류처리장치는, 상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 속도 검출부에 의해 검출된 구동속도를 기초로 부하의 크기를 산출하고, 산출된 부하의 크기가 정해진 레벨 이하인 동안 상기 제1동작모드를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 산출된 부하의 크기가 상기 정해진 레벨을 초과하면 상기 제1동작모드를 상기 제2동작모드로 전환하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 의류처리장치는, 상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 검출된 구동속도가 정해진 임계값 이하인 동안에는 상기 컨버터의 출력전압이 상승되는 상기 제1동작모드를 수행하고, 검출된 구동속도가 상기 정해진 임계값을 초과하면 정해진 전압 지령치에 따라 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하도록 상기 컨버터의 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제1동작모드가 수행되는 동안 상기 컨버터로부터 출력되는 출력전압이 정해진 제한전압을 초과하면, 상기 제2동작모드로 전환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 제2동작모드로의 전환 후 상기 컨버터의 출력전류의 크기가 정해진 임계값 미만이면, 상기 컨버터의 출력전압을 정해진 전압 지령치까지 단계적으로 증가시키는 제3동작모드로 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 제3동작모드를 수행하는 동안 상기 컨버터의 출력전압이 정해진 전압 지령치에 도달되면, 상기 제2동작모드로 전환하여 설정된 펄스폭 변조 듀티에 대응되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제1동작모드는 상기 송풍 팬의 구동 후 상기 히트펌프의 압축기의 구동과 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제1동작모드는 상기 송풍 팬, 상기 드럼, 및 상기 히트펌프의 압축기의 구동 후 일정 시간이 경과된 후에 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 제2동작모드로 동작하는 동안 검출된 출력전류의 전류값이 정해진 횟수 이상 임계값을 초과하는 것이 검출되면, 상기 정해진 제한전류값의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 정해진 제한전류값의 크기 감소는, 정해진 시간 동안 펄스폭 변조 듀티를 감소시켜서 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 의류처리장치는, 본 발명의 건조대상물이 수용되고, 본체 내부에 회전가능하게 설치된 드럼; 상기 건조대상물로부터 흡수된 가열 공기로부터 습기가 제거되면, 습기가 제거된 공기가 콘덴서를 통과하여 건조 드럼으로 열순환되도록 냉매를 압축하는 히트펌프의 압축기; 상기 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬; 상기 드럼과, 상기 송풍 팬과, 상기 히트펌프의 압축기를 구동시키는 복수의 모터; 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 직류 링크 캐패시터에 제공하는 컨버터; 상기 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 스위칭 소자의 스위칭동작에 의해 상기 복수의 모터에 상기 교류 전원을 각각 공급하는 복수의 인버터; 상기 송풍 팬의 구동 후 상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부; 및 펄스폭 변조 방식의 제어에 의해, 상기 컨버터와 상기 복수의 인버터에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 속도 검출부에 의해 검출된 구동속도에 기초하여 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드와 상기 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드 중 어느 하나를 사용하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1동작모드에서는 펄스폭 변조 듀티의 제한에 따라 상기 컨버터로부터 상기 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압이 상승되며, 상기 제2동작모드에서는 정해진 제한전류값 내의 펄스폭 변조 듀티가 상기 복수의 인버터에 출력되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작이 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 의류처리장치 및 그것의 동작방법에 의하면, 이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 의류처리장치 및 그것의 동작방법에 의하면, 복수의 인버터의 사용에 따른 컨버터의 구동시 부하의 구동 시점을 조절하지 않고도 오버슈트의 발생 가능성이 제거되며, 부하의 크기가 증가되면 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하도록 듀티 비 제한을 해제함으로써, 압축기 구동의 정지 가능성을 해소하며 제어 안정성이 확보된다. 즉, 부하의 크기에 따라 컨버터에 출력되는 펄스폭 변조 듀티에 제한을 두거나 또는 가변함으로써, 누설전류의 오버슈팅은 방지하면서 동시에 컨버터의 출력전류를 적응적으로 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 의류 처리 장치의 개념도다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 의류 처리 장치에서, 드럼과 공기 순환 유로의 측면도다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 의류 처리 장치에서, 베이스와 상기 베이스에 장착되는 부품들의 사시도다.
도 3a은 본 발명에 따른 의류처리장치의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 의류처리장치의 제어 회로를 나타내는 회로도이다.
도 4는 건조 동작의 진행에 따라 히트펌프의 압축기의 구동속도와 출력전압의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5 는 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 컨버터 구동시 제1동작모드나 제2동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 컨버터 구동시 부하의 크기에 따른 누설전류의 오버슈팅을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 7은 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 압축기의 구동속도에 따라 제1동작모드나 제2동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 컨버터의 출력전압 및 출력전류의 크기에 따라 제1동작모드, 제2동작모드, 제3동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명에 관련된 의류 처리 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 의류 처리 장치(1000)의 개념도다.

캐비닛(1010)은 의류 처리 장치(1000)의 외관을 형성한다. 의류 처리 장치(1000)의 전면부, 후면부, 좌우 측면부, 상면부 및 하면부를 구성하는 다수의 금속 플레이트가 서로 결합되어 캐비닛(1010)을 형성한다. 캐비닛(1010)의 전면부에는 처리 대상물을 드럼(1030)의 내부로 투입할 수 있도록 전면 개구부(1011)가 형성된다.

도어(1020)는 상기 전면 개구부(1011)를 개폐하도록 형성된다. 도어(1020)는 힌지(1021)에 의해 캐비닛(1010)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 도어(1020)는 부분적으로 투명한 재질로 형성될 수 있다. 따라서 도어(1020)가 닫힌 상태라도 투명한 재질을 통해 드럼(1030)의 내부가 시각적으로 노출될 수 있다.

드럼(1030)은 캐비닛(1010)의 내부에 회전 가능하게 설치된다. 드럼(1030)은 처리 대상물을 수용 가능하도록 원통형으로 형성된다. 드럼(1030)은 전면 개구부(1011)를 통해 처리 대상물을 공급받도록 의류 처리 장치(1000)의 앞뒤 방향을 향해 뉘여지게 배치된다. 드럼(1030)의 외주면에는 원주를 따라 요철이 형성될 수 있다.

드럼(1030)에는 의류 처리 장치(1000)의 전방과 후방을 향해 개방된 개구부가 형성된다. 전방 개구부를 통해 처리 대상물이 드럼(1030)의 내부로 투입될 수 있다. 후방 개구부를 통해 고온 건조한 공기가 드럼(1030)의 내부로 공급될 수 있다.

드럼(1030)은 프론트 서포터(1040), 리어 서포터(1050) 및 롤러(1060)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 프론트 서포터(1040)는 드럼(1030)의 전방 아래에 배치되고, 리어 서포터(1050)는 드럼(1030)의 후방에 배치된다.

롤러(1060)는 프론트 서포터(1040)와 리어 서포터(1050)에 각각 설치될 수 있다. 롤러(1060)는 드럼(1030)의 바로 아래에 배치되며, 드럼(1030)의 외주면에 접촉된다. 롤러(1060)는 회전 가능하게 형성되며, 롤러(1060)의 외주면에는 고무 등의 탄성 부재가 결합된다. 롤러(1060)는 드럼(1030)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하게 된다.

드럼(1030)의 하측에는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)이 설치될 수 있다. 여기서 드럼(1030)의 하측이란 드럼(1030)의 외주면과 캐비닛(1010)의 내주면 사이의 공간에서 하부를 의미한다. 히트 펌프 사이클 장치들(1100)이란 냉매를 순차적으로 증발-압축-응축-팽창 시키도록 사이클을 구성하는 장치들을 가리킨다. 히트 펌프 사이클 장치들(1100)의 작동하게 되면, 공기는 증발기(1110) 및 응축기(1130)와 순차적으로 열교환하면서 고온 건조해진다.

인렛 덕트(1210)와 아웃렛 덕트(1220)는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)에 의해 형성된 고온 건조한 공기를 드럼(1030)으로 순환시키기 위한 유로를 형성한다. 인렛 덕트(1210)는 드럼(1030)의 후방에 배치되며, 히트 펌프 사이클 장치들(1100)에 의해 고온 건조해진 공기는 인렛 덕트(1210)를 통해 드럼(1030)으로 공급된다. 아웃렛 덕트(1220)는 드럼(1030)의 전방 하측에 배치되고, 처리 대상물을 건조시킨 공기는 아웃렛 덕트(1220)를 통해 다시 회수된다.

히트 펌프 사이클 장치들(1100)의 하측에는 베이스(1310)가 설치된다. 베이스(1310)란 히트 펌프 사이클 장치들(1100)을 포함해 의류 처리 장치(1000)의 다양한 구성 요소들을 하측에서 지지하는 성형체를 의미한다.

베이스 커버(1320)는 베이스(1310)와 드럼(1030)의 사이에 설치된다. 베이스 커버(1320)는 베이스(1310)에 장착되는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)을 덮도록 형성된다. 베이스(1310)의 측벽과 베이스 커버(1320)가 결합되면, 공기 순환 유로가 형성된다. 히트 펌프 사이클 장치들(1100) 중 일부는 공기 순환 유로에 설치된다.

물통(1410)은 드럼(1030)의 좌상측 또는 우상측에 배치된다. 여기서 드럼(1030)의 좌상측 또는 우상측이란 드럼(1030)의 외주면과 캐비닛(1010)의 내주면 사이의 공간에서 좌상부 또는 우상부를 의미한다. 도 1에서는 물통(1410)이 드럼(1030)의 좌상측에 배치된 것으로 도시되어 있다. 물통(1410)에는 응축수가 집수된다.

처리 대상물을 건조시킨 공기가 아웃렛 덕트(1220)를 통해 회수되어 증발기(1110)와 열교환하게 되면, 응축수가 발생한다. 보다 구체적으로, 증발기(1110)에서 이루어지는 열교환에 의해 공기의 온도가 내려가게 되면, 공기가 함유할 수 있는 포화 수증기량은 적어진다. 아웃렛 덕트(1220)를 통해 회수된 공기에는 포화 수증기량을 초과하는 수분이 함유되어 있으므로, 응축수는 필연적으로 발생하게 된다.

의류 처리 장치(1000)의 내부에는 워터 펌프(1440, 도 2b 참조)가 설치된다. 워터 펌프(1440)는 응축수를 물통(1410)까지 끌어올리게 된다. 물통(1410)에는 이 응축수가 집수된다.

물통 커버(1420)는 물통(1410)의 위치에 대응되도록 의류 처리 장치(1000)의 전면부에서 한쪽 코너에 배치될 수 있다. 물통 커버(1420)는 손으로 파지 가능하게 형성되며, 의류 처리 장치(1000)의 전면에 배치된다. 물통(1410)에 집수된 응축수를 비우기 위해서 물통 커버(1420)를 당기면, 물통(1410)이 물통 커버(1420)와 함께 물통 지지 프레임(1430)으로부터 인출된다.

물통 지지 프레임(1430)은 캐비닛(1010)의 내부에서 물통(1410)을 지지하도록 형성된다. 물통 지지 프레임(1430)은 물통(1410)의 삽입 또는 인출 방향을 따라 연장되어, 물통(1410)의 삽입 또는 인출을 가이드 한다.

입출력 패널(1500)은 물통 커버(1420)의 옆에 배치될 수 있다. 입출력 패널(1500)은 사용자로부터 의류 처리 코스의 선택을 인가받기 위한 입력부(1510)와, 의류 처리 장치(1000)의 작동 상태를 시각적으로 표시하는 출력부(1520)를 포함할 수 있다. 입력부(1510)는 조그 다이얼로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 출력부(1520)는 의류 처리 장치(1000)의 작동 상태를 시각적으로 표시하도록 형성될 수 있으며, 의류 처리 장치(1000)는 시각적인 표시 외에 청각적 표시를 위한 별도 구성을 구비할 수 있다.

제어부(1600)는 입력부(1510)를 통해 인가되는 사용자의 입력에 근거하여 의류 처리 장치(1000)의 작동을 제어하도록 형성된다. 제어부(1600)는 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판에 실장된 소자들로 구성될 수 있다. 사용자가 입력부(1510)를 통해 의류 처리 코스를 선택, 의류 처리 장치(1000)의 작동 등 제어명령을 입력하면, 제어부(1600)는 기설정된 알고리즘에 따라 의류 처리 장치(1000)의 작동을 제어하게 된다.

제어부(1600)를 구성하는 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판에 실장되는 소자들은 드럼(1030)의 좌상측 또는 우상측에 배치될 수 있다. 도 1에서는 인쇄회로기판이 드럼(1030)의 상측에서 물통(1410)의 반대편인 드럼(1030)의 우상측에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 물통(1410)에 응축수가 집수되는 점, 히트 펌프 사이클 장치들(1100)과 덕트(1210, 1220, 1230)에는 수분을 함유하고 있는 공기가 흐르는 점, 인쇄회로기판과 소자들과 같이 전기 제품들은 물에 취약한 점을 고려하면, 인쇄회로기판과 소자들은 물통(1410)이나 히트 펌프 사이클 장치들(1100)로부터 가급적 멀리 이격되는 것이 바람직하다.

이하에서는 드럼(1030)과 공기 순환 유로에 대하여 설명한다.

도 2a는 드럼(1030)과 공기 순환 유로의 측면도다. 도 2a에서 좌측이 드럼(1030)의 전방(F)에 해당하고, 우측이 드럼(1030)의 후방(R)에 해당한다.

드럼(1030)의 내부에 투입된 의류 등(처리 대상물)을 건조시키기 위해서는 드럼(1030)의 내부로 고온 건조한 공기를 공급하고, 의류를 건조시킨 공기를 다시 회수하여 공기로부터 수분을 제거하는 과정을 반복하여야 한다. 응축식 건조기에서 이러한 과정의 반복을 위해서는 공기가 드럼(1030)을 지속적으로 순환하여야 한다. 공기의 순환은 드럼(1030)과 공기 순환 유로를 통해 이루어진다.

공기 순환 유로는 인렛 덕트(1210), 아웃렛 덕트(1220) 및 상기 인렛 덕트(1210)와 아웃렛 덕트(1220)의 사이에 배치되는 연결 덕트(1230)에 의해 형성된다. 인렛 덕트(1210), 아웃렛 덕트(1220) 및 연결 덕트(1230) 각각은 다수의 부재의 결합에 의해 형성될 수 있다.

공기의 흐름을 기준으로 인렛 덕트(1210), 드럼(1030), 아웃렛 덕트(1220) 및 연결 덕트(1230)가 순차적으로 연결되며, 연결 덕트(1230)는 다시 인렛 덕트(1210)에 연결되어 폐유로(closed flow path)를 형성한다.

인렛 덕트(1210)는 연결 덕트(1230)로부터 리어 서포터(1050)의 후면으로 연장된다. 리어 서포터(1050)의 후면이란 의류 처리 장치(1000)의 후방을 향하는 면을 의미한다. 드럼(1030)과 연결 덕트(1230)는 상하 방향을 따라 서로 이격되게 배치되므로, 인렛 덕트(1210)는 드럼(1030)의 아래에 배치되는 연결 덕트(1230)로부터 드럼(1030)의 후방을 향해 상하 방향으로 연장되는 구조를 가질 수 있다.

인렛 덕트(1210)는 리어 서포터(1050)의 후면에 결합된다. 리어 서포터(1050)의 후면에는 홀이 형성된다. 따라서 고온 건조한 공기는 리어 서포터(1050)에 형성되는 홀을 통해 인렛 덕트(1210)로부터 드럼(1030)의 내부로 공급된다.

아웃렛 덕트(1220)는 프론트 서포터(1040)의 아래에 배치된다. 드럼(1030)의 전방에는 처리 대상물을 투입하기 위한 전방 개구부가 형성되어야 하므로, 아웃렛 덕트(1220)는 드럼(1030)의 전방 아래에 배치된다.

아웃렛 덕트(1220)는 프론트 서포터(1040)로부터 연결 덕트(1230)로 연장된다. 아웃렛 덕트(1220)도 인렛 덕트(1210)와 마찬가지로 상하 방향으로 연장될 수 있으나, 아웃렛 덕트(1220)의 상하 방향 연장 길이는 인렛 덕트(1210)에 비해 짧다. 드럼(1030)에서 처리 대상물을 건조시킨 공기는 아웃렛 덕트(1220)를 통해 연결 덕트(1230)로 회수된다.

연결 덕트(1230)의 내부에는 히트 펌프 사이클 장치들(1100) 중 증발기(1110)와 응축기(1130)가 설치된다. 그리고 고온 건조한 공기를 인렛 덕트(1210)로 공급하기 위한 순환팬(1710)도 연결 덕트(1230)의 내부에 설치된다. 공기의 흐름을 기준으로 응축기(1130)의 상류측에 증발기(1110)가 배치되고, 응축기(1130)의 하류측에 순환팬(1710)이 배치된다. 순환팬(1710)은 공기를 응축기(1130)로부터 흡입하여 인렛 덕트(1210)로 공급하는 방향으로 바람을 일으킨다.

다음으로는 드럼(1030) 아래의 구성 요소들에 대하여 설명한다.

도 2b는 베이스(1310)와 상기 베이스(1310)에 장착되는 부품들의 사시도다.

베이스(1310)는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)을 포함해, 의류 처리 장치(1000)의 기계 요소들을 지지하도록 형성된다. 기계 요소들의 장착을 위해 베이스(1310)는 다수의 장착부(1313)를 형성한다. 장착부(1313)란 기계 요소들의 장착을 위해 마련된 영역을 가리킨다. 각 장착부(1313)들은 베이스(1310)의 단턱에 의해 서로 구획될 수 있다. 이하에서는 연결 덕트(1230)를 기준으로 반시계 방향으로 구성요소들을 설명한다.

의류 처리 장치(1000)의 좌우 방향을 기준으로 드럼(1030)이 중앙에 배치되는 것과 달리, 공기 순환 유로는 드럼(1030)의 좌측이나 우측으로 편심되게 배치된다. 도 2b에서는 공기 순환 유로가 드럼(1030)의 우하측에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 공기 순환 유로의 편심 배치는 처리 대상물의 효율적 건조와 부품들의 효율적인 배치를 위한 것이다.

연결 덕트(1230)의 입구 부분(1311)은 아웃렛 덕트(1220)의 아래에 배치되며, 아웃렛 덕트(1220)와 연결된다. 연결 덕트(1230)의 입구 부분(1311)은 아웃렛 덕트(1220)와 함께 공기를 경사진 방향으로 가이드 하도록 형성된다. 예컨대 도 2b에서 연결 덕트(1230) 입구 부분(1311)은 아래로 갈수록 좁아진다. 특히 상기 입구 부분(1311)의 좌측면은 우하측으로 경사지게 형성된다. 만일 공기 순환 유로가 드럼(1030)의 좌하측에 배치된다면, 상기 입구 부분(1311)의 우측면이 좌하측으로 경사지게 형성될 것이다.

공기의 흐름을 기준으로 상기 입구 부분(1311)의 하류측에는 증발기(1110), 응축기(1130) 및 순환팬(1710)이 순차적으로 배치된다. 의류 처리 장치(1000)를 전방에서 바라봤을 때 증발기(1110) 뒤에 응축기(1130)가 배치되고, 응축기(1130) 뒤에 순환팬(1710)이 배치된다. 증발기(1110), 응축기(1130) 및 순환팬(1710)은 베이스(1310)에 마련된 각각의 장착부(1313)에 장착된다.

증발기(1110)와 응축기(1130)의 위에는 베이스 커버(1320)가 설치될 수 있다. 베이스 커버(1320)는 단일 부재 또는 다수의 부재로 구성될 수 있다. 베이스 커버(1320)가 다수의 부재로 형성되는 경우, 베이스 커버(1320)는 프론트 베이스 커버(1321)와 리어 베이스 커버(1322)를 포함할 수 있다.

베이스 커버(1320)는 증발기(1110), 응축기(1130)를 덮도록 형성된다. 증발기(1110)와 응축기(1130)의 좌우에 형성되는 베이스(1310)의 단턱이나 측벽에 베이스 커버(1320)가 결합되어 연결 덕트(1230)의 일부를 형성할 수 있다.

순환팬(1710)은 베이스(1310)와 베이스 커버(1320)에 의해 감싸진다. 순환팬(1710)의 상측에는 연결 덕트(1230)의 출구 부분(1312)이 형성된다. 연결 덕트(1230)의 출구 부분(1312)은 인렛 덕트(1210)와 연결된다. 히트 펌프 사이클 장치들(1100)에 의해 형성된 고온 건조한 공기는 인렛 덕트(1210)를 통해 드럼(1030)으로 공급된다.

응축기(1130)의 일측{또는 순환팬(1710)의 일측}에는 워터 펌프(1440)가 설치된다. 워터 펌프(1440)는 워터 펌프(1440)가 설치되는 장착부로 모인 응축수를 이송하도록 형성된다.

베이스(1310)는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)의 작동 과정에서 발생되는 응축수를 상기 워터 펌프(1440)가 설치되는 장착부로 배수되게 하도록 형성된다. 예를 들어 워터 펌프(1440)가 설치되는 장착부로 응축수를 흐르게 하도록 장착부(1313)의 바닥면이 경사져 있거나, 워터 펌프(1440)가 설치되는 장착부의 단턱 높이가 부분적으로 낮을 수 있다.

베이스(1310)의 구조에 의해 워터 펌프(1440)가 설치되는 장착부(1313)로 모인 응축수는 워터 펌프(1440)에 의해 물통(1410)으로 이송될 수 있다. 또한 응축수는 워터 펌프(1440)에 의해 이송되어 증발기(1110)나 응축기(1130)의 세척에 이용될 수 있다.

워터 펌프(1440)의 일측에는 압축기(1120)와 상기 압축기(1120)를 냉각하는 압축기 냉각팬(1720)이 설치될 수 있다. 압축기(1120)는 히트 펌프 사이클 장치들(1100)을 구성하는 일 요소이지만, 공기와 직접적인 열교환을 하지는 않으므로, 공기 순환 유로에 설치될 필요가 없다. 오히려 압축기(1120)가 공기 순환 유로에 설치된다면 공기의 흐름을 방해할 수 있으므로, 압축기(1120)는 도 2b과 같이 공기 순환 유로의 외곽에 설치되는 것이 바람직하다.

압축기 냉각팬(1720)은 압축기(1120)를 향해 바람을 일으키거나 압축기(1120)로부터 공기를 흡입하는 방향으로 바람을 일으킨다. 압축기 냉각팬(1720)에 의해 압축기(1120)의 온도가 낮아지면, 압축 효율이 향상된다.

냉매의 흐름을 기준으로 압축기(1120)의 상류측에는 기액 분리기(1140)는 설치된다. 상기 기액 분리기(1140)는 압축기(1120)로 유입되는 이상 냉매의 기상과 액상으로 분리하여 기상만 압축기(1120)로 유입되도록 한다. 액상은 압축기(1120)의 고장을 유발하고, 효율 저하를 유발하기 때문이다.

냉매는 증발기(1110)에서 열을 흡수하면서 증발(액상->기상)하고, 저온 저압의 기체 상태가 되어 압축기(1120)로 흡입된다. 압축기(1120)의 상류측에 기액 분리기(1140)가 설치되는 경우, 냉매는 압축기(1120)로 유입되기 전 기액 분리기(1140)를 거칠 수 있다. 압축기(1120)에서는 기상의 냉매가 압축되면서 고온 고압 상태가 되어 응축기(1130)로 흐른다. 응축기(1130)에서는 냉매가 열을 방출하면서 액화된다. 액화된 고압의 냉매는 팽창기(미도시)에서 감압된다. 저온 저압의 액상 냉매는 증발기(1110)로 들어간다.

고온 건조한 공기는 인렛 덕트(1210)를 통해 드럼(1030)으로 공급되어 처리 대상물을 건조시킨다. 고온 건조한 공기는 처리 대상물의 수분을 증발시키고 고온 다습한 공기가 된다. 고온 다습한 공기는 아웃렛 덕트(1220)를 통해 회수되고, 증발기(1110)를 통해 냉매의 열을 전달받아 저온의 공기가 된다. 공기의 온도가 낮아짐에 따라 공기의 포화 수증기량이 감소하게 되고, 공기에 포함되어 있던 증기는 응축된다. 이어서 저온 건조한 공기는 증발기(1110)를 통해 냉매의 열을 전달받게 되고, 고온 건조한 공기가 되어 다시 드럼(1030)으로 공급된다.

다음, 도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 의류처리장치는 입력부(310), 출력부(320), 통신부(330), 감지부(340), 인버터(350), 모터(360), 컨버터(370), 제어부(380), 밸브부(391), 펌프부(392) 및 보조히터부(393) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(310)는 사용자로부터 의류처리장치의 동작과 관련된 제어 명령을 입력받을 수 있다. 입력부(310)는 복수의 버튼으로 구성될 수도 있고, 터치 스크린으로 구성될 수도 있다.

구체적으로, 입력부(310)는 의류처리장치의 운전모드를 선택받거나, 선택된 운전모드의 실행과 관련된 입력을 인가받는 컨트롤패널로 형성될 수 있다.

출력부(320)는 의류처리장치의 동작과 관련된 정보를 출력할 수 있다. 출력부(320)는 적어도 하나의 디스플레이를 포함할 수 있다.

출력부(320)에 의해 출력되는 정보는, 의류처리장치의 동작 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 즉, 출력부(320)는 선택된 운전모드, 고장 발생 여부, 운전완료시간 및 드럼 내에 수용된 포량 중 적어도 하나와 관련된 정보를 출력할 수 있다.

일 실시예에서, 출력부(320)는 입력부(310)와 일체로 형성되는 터치스크린일 수 있다.

통신부(330)는 외부 네트워크와 통신을 수행할 수 있다. 통신부(330)는 외부 네트워크로부터 의류처리장치의 동작과 관련된 제어명령을 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(330)는 외부 네트워크를 통하여, 외부 단말기에서 발송된 의류처리장치의 동작 제어명령을 수신할 수 있다. 이로써, 사용자는 원격으로 의류처리장치를 제어할 수 있게 된다.

아울러, 통신부(330)는 외부 네트워크를 통하여, 소정의 서버로 의류처리장치의 동작 결과와 관련된 정보를 전송할 수 있다.

또한, 통신부(330)는 사물 인터넷(Internet Of Things, IOT) 환경을 구축하기 위하여, 다른 전자장치와 통신을 수행할 수도 있다.

감지부(340)는 의류처리장치의 동작과 관련된 정보를 감지할 수 있다.

구체적으로, 감지부(340)는 전류센서, 전압센서, 진동센서, 소음센서, 초음파센서, 압력센서, 적외선센서, 시각센서(카메라센서) 및 온도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 예에서, 감지부(340)의 전류센서는, 의류처리장치의 제어 회로의 일지점에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.

또 다른 예에서, 감지부(340)의 온도센서는 드럼 내의 온도를 감지할 수 있다.

위와 같이, 감지부(340)는 다양한 종류의 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 의류처리장치가 구비하는 센서의 종류는 한정되지 않는다. 또한, 각 센서의 개수나 설치 위치도 목적에 따라 다양하게 설계할 수 있다.

인버터(350)는, 복수개의 인버터 스위치를 구비하고, 스위치의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 모터에 출력할 수 있다.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 의류처리장치는, 복수의 인버터(351, 352, 353)를 포함할 수 있으며, 각각의 인버터는 복수의 모터(361, 362, 363)에 전력을 공급할 수 있다.

도 3a에서는 의류처리장치가 3개의 인버터(351, 352, 353)를 구비하고, 각각의 인버터가 3개의 모터(361, 362, 363)에 전력을 공급하는 것으로 도시되었으나, 인버터 및 모터의 개수는 이에 한정되지 않는다.

구체적으로, 제1 인버터(351)는 드럼(301)을 회전시키는 제1 모터(361)에 전력을 공급할 수 있고, 제2 인버터(352)는 송풍 팬(302)을 회전시키는 제2 모터(362)에 전력을 공급할 수 있으며, 제3 인버터(353)는 히트펌프(303)의 압축기를 구동시키는 제3 모터(363)에 전력을 공급할 수 있다.

제1 모터(361)의 회전축과, 드럼(301)의 회전축은 벨트(미도시)에 의해 연결되며, 상기 제1 모터(361)는 벨트를 통해 드럼(301) 측으로 회전력을 전달할 수 있다.

모터(360)는 속도 지령치에 근거하여 속도 제어가 가능한 BLDC 모터일 수도 있고, 속도 제어를 수행하지 않는 정속 모터일 수도 있다. 일 예에서, 드럼을 회전시키는 제1 모터와, 압축기를 구동시키는 제3 모터는 BLDC 모터로 구성하고, 송풍 팬을 회전시키는 제2 모터는 정속 모터로 구성할 수 있다.

인버터(351, 352, 353)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위치(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위치(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위치가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위치(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.

즉, 제1 상암 스위치(Sa) 및 제1 하암 스위치(S'a)는 제1 상을 구현하고, 제2 상암 스위치(Sb) 및 제2 하암 스위치(S'b)는 제2 상을 구현하며, 제3 상암 스위치(Sc) 및 제3 하암 스위치(S'c)는 제3 상을 구현할 수 있다.

일 실시예에서, 인버터(350)는 제1 상 내지 제3 상 중 적어도 하나에 대응되는 션트저항을 구비할 수 있다.

구체적으로, 제1 스위치 쌍(Sa, S'a) 중 제1 하암 스위치(S'a)의 일단에는 제1 션트저항이 연결될 수 있으며, 마찬가지로, 제2 하암 스위치(S'b)의 일단에는 제2 션트저항이 연결되고, 제3 하암 스위치(S'c)의 일단에는 제3 션트저항이 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 션트저항은 필수적인 구성요소는 아니며, 필요에 따라 3개의 션트저항 중 일부만 설치될 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 인버터(350)는 제1 상 내지 제3 상에 공통적으로 연결되는 커먼 션트저항과 연결될 수도 있다.

한편, 인버터(351, 352, 353) 내의 스위치들은 제어부(380)에 의해 생성된 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여 각 스위치들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 모터(360)에 출력되게 된다.

제어부(380)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(351, 352, 353)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(380)는, 감지부(340)의 전류센서에 의해 검출되는 모터 상 전류를 이용하여, 인버터(350)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

제어부(380)는, 인버터(351, 352, 353)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호를 인버터(351, 352, 353)에 출력한다. 여기에서, 인버터 스위칭 제어신호는 펄스폭 변조 방식(Pulse Width Modulation, PWM)의 스위칭 제어신호로 구성된다.

도 3a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 의류처리장치는 복수의 인버터를 포함한다. 도 3a에는 드럼(301), 송풍 팬(302), 히트펌프(303)의 압축기의 구동을 위한 모터(360)와 인버터(350)가 3개 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 드럼(301)과 송풍 팬(302)이 하나의 모터에 의해 구동되고, 히트펌프(303)의 압축기가 또 다른 모터에 의해 구동되는 구조인 경우에는 2개의 모터와 2개의 인버터를 포함할 수도 있다.

이와 같이 인버터의 개수가 증가할 수록 소비전력이 증가할 수 있으므로, 본 발명에서는 컨버터(370)를 구비하는 의류처리장치를 제안한다.

컨버터(370)는 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 보다 상세하게, 컨버터(370)는 단상 교류 전원 또는 삼상 교류 전원을 직류 전원을 변환하여 출력할 수 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라, 컨버터(370)의 내부 구조도 달라진다.

한편, 컨버터(370)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.

예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.

한편, 컨버터(370)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.

컨버터(370)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.

밸브부(391)는 의류처리장치에 설치된 유로의 일 지점에 배치되어, 해당 유로의 유동을 단속할 수 있다. 펌프부(392)는 상기 유로에 기체 또는 액체를 공급하기 위한 구동력을 제공할 수 있다.

또한, 보조히터부(393)는 히트펌프와 별도로 설치되어, 드럼 내에 열을 공급할 수 있다. 보조히터부(393)는 드럼의 내부로 유입되는 공기를 가열할 수 있다.

제어부(380) 의류처리장치에 포함된 구성요소를 제어할 수 있다.

먼저, 제어부(380)는 모터(360)의 회전을 제어하기 위하여, 상기 모터에 대응되는 전력 지령치, 전류 지령치, 전압 지령치 및 속도 지령치 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.

구체적으로, 제어부(380)는 감지부(340)의 출력에 근거하여, 모터(360)의 파워 또는 부하를 연산할 수 있다. 구체적으로, 제어부(380)는 감지부(340)의 전류센서에 의해 감지된 상 전류 값을 이용하여, 모터의 회전속도를 연산할 수 있다.

또한, 제어부(380)는 모터에 대응되는 파워 지령치를 생성할 수 있고, 생성된 파워 지령치와 연산된 파워의 차이를 연산할 수 있다. 아울러, 제어부(380)는 파워 지령치와 연산된 파워의 차이에 근거하여, 모터의 속도 지령치를 생성할 수도 있다.

나아가, 제어부(380)는 모터의 속도 지령치와, 연산된 모터의 회전속도의 차이를 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부(380)는 속도 지령치와 연산된 회전속도의 차이에 근거하여, 모터에 적용되는 전류 지령치를 생성할 수 있다.

일 예에서, 제어부(380)는 q축 전류 지령치 및 d축 전류 지령치 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.

한편, 제어부(380)는 전류센서에서 감지된 상 전류에 근거하여, 정지좌표계의 상 전류나, 회전좌표계의 상 전류로 변환할 수 있다. 제어부(380)는 변환된 상 전류와, 전류 지령치를 이용하여, 모터에 적용되는 전압 지령치를 생성할 수 있다.

이와 같은 과정을 수행함으로써, 제어부(380)는 PWM 방식에 따른 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하게 된다.

제어부(380)는 인버터 스위칭 제어 신호를 이용하여, 인버터에 포함된 스위치의 듀티비를 조절할 수 있다.

또한, 제어부(380)는 입력부(310)에 의해 입력된 제어명령에 근거하여, 드럼, 송풍 팬 및 히트펌프 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.

일 예에서, 제어부(380)는 입력부(310)에 인가된 사용자 입력에 근거하여, 드럼의 회전패턴을 제어할 수 있다.

또 다른 예에서, 제어부(380)는 입력부(310)에 인가된 사용자 입력에 근거하여, 송풍 팬의 회전 속도나 동작 시점을 제어할 수 있다.

또 다른 예에서, 제어부(380)는 입력부(310)에 인가된 사용자 입력에 근거하여, 드럼 내의 온도를 조절하기 위해 히트펌프의 출력을 제어할 수 있다.

이하의 도 3b에서는 본 발명에 따른 의류처리장치의 제어회로가 설명된다.

본 발명에 따른 의류처리장치에 포함된 제어회로는, 컨버터(370), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(Vdc), 복수의 션트저항, 복수의 인버터(351, 352, 353), 복수의 다이오드(D, BD), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.

리액터(L)는, 상용 교류 전원(Vin)과 컨버터(370) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(370)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.

컨버터(370)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(Vin)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(Vin)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다.

평활 커패시터(Vdc)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(Vdc)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. 한편, 평활 커패시터(Vdc) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.

제어부(380)는 컨버터(370) 내에 설치된 션트 저항을 이용하여, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 또한, 제어부(380)는 인버터(350) 내에 설치된 션트 저항(Rin)을 이용하여, 모터의 상전류를 검출할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 의류처리장치(100)는, 건조대상물이 수용되고, 본체(100) 내부에 회전가능하게 설치된 드럼(301)과, 드럼(301)을 구동시키는 드럼 모터(361)와, 드럼(301)을 구동시키는 의류처리장치(100) 내의 드럼 모터(361)의 작동과 회전 속도(RPM)를 제어하는 제어부(380)를 포함한다. 드럼(301) 내부에 건조대상물이 투입된 후 건조 동작이 개시되면, 드럼(301)과 송풍 팬(302)이 회전하면서, 드럼(301) 내부로 열풍이 공급되는 방식으로, 드럼(301) 내에 수용된 건조대상물이 건조된다.

또한, 본 발명에 따른 의류처리장치(100)는 드럼 모터(361)의 회전자 위치를 감지하기 위한 추가 센서가 없는, 즉 센서리스(sensorless) 방식에 의하여 드럼 모터(361)를 제어하며, 이를 위해, 드럼 모터(361)에 전력을 공급하는 인버터(351) 내의 스위칭 소자를 제어함으로써, 인버터(351)의 구동을 제어한다.

한편, 드럼 모터(361)는 드럼(301)의 구동과, 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬(302)을 함께 구동시킬 수 있다. 즉, 드럼 모터(361)는 드럼(301)뿐만 아니라 송풍 팬(302)에도 동시에 회전력을 제공할 수 있다. 이를 위해, 하나의 드럼 모터(361)에 복 수개의 출력축(또는, 회전축)이 구비될 수 있으며, 이러한 경우 각각의 출력축에 연결된 풀리(pulley)와 벨트를 통해 드럼 모터(361)의 구동력이 드럼(301)과 송풍 팬(302)에 전달된다. 이때, 드럼(301)과 드럼(301)과 송풍 팬(302)은 서로 다른 회전속도로 회전될 수 있다.

다만, 이와 같은 구조에 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 설명한 바와 같이 송풍 팬(302)을 구동시키는 별개의 팬 모터(362)가 추가된 구조에서, 본 발명에 따른 실시 예들이 적용될 수 있음은 물론이다. 이러한 경우, 제어부(380)의 제어신호에 따라, 드럼 모터(361)에 구동전원을 공급하는 인버터(351)와 팬 모터(362)에 구동전원을 공급하는 인버터(352), 히트펌프(303)의 압축기에 구동전원을 공급하는 인버터(353)가 각각 별개로 구비된다.

인버터(351, 352, 353)의 개수가 증가함에 따라, 의류처리장치(100)의 총 부하 및 소비전력도 증가하게 되는데, 이에 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 승압해주는 컨버터(370)를 인버터(351, 352, 353)에 연결하여 해결할 수 있다. 컨버터(370)는 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하며, 변환된 직류전원은 직류 링크 캐패시터에 저장된다. 즉, 컨버터(370)와 인버터(351, 352, 353) 사이에 직류 링크 캐패시터가 마련된다.

인버터(351, 352, 353)는 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 의류처리장치(100)의 모터(361, 362, 363)에 교류전원을 공급함으로써, 의류처리장치(100)의 드럼(301), 압축기, 송풍 팬(302)이 구동된다.

의류처리장치(100)의 건조 동작이 개시되면, 송풍 팬(302)이 구동된다. 그리고, 드럼(301)은 송풍 팬(302)의 구동시 함께 구동되거나 또는 송풍 팬(302)의 구동 후 히트펌프(303)의 압축기와 함께 구동될 수 있다. 이와 같이, 송풍 팬(302), 드럼(301), 히트펌프(303)의 압축기가 모두 구동되면, 부하의 크기가 증가하게 되며, 그에 따라 모터(360)를 구동하는 인버터(360)에 직류전원을 공급하는 링크 캐패시터의 전압이 하강하게 된다.

이와 관련하여 도 4는 건조 동작의 진행에 따라 히트펌프(303)의 압축기의 구동속도와 출력전압과의 관계를 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 의류처리장치(100)의 건조 동작이 진행됨에 따라, 의류처리장치(100)의 부하가 증가하게 된다.

구체적으로, 건조 동작의 진행에 따라 송풍 팬(302)의 구동, 드럼(301)의 회전, 공기 순환을 위한 히트펌프(303) 압축기의 구동, 드럼(301)의 무게, 드럼(301) 내에 수용된 건조대상물의 낙하, 뭉침 등으로 인해, 의류처리장치(100)의 부하가 점점 커지게 된다.

특히, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도가 증가함에 따라, 토출압력이 점진적으로 증가하게 되는데, 이는 의류처리장치(100)의 부하를 증가시키는 가장 큰 요소 중 하나이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 히트펌프(303) 압축기의 구동 주파수(401)를 단계적으로 증가시키면, 실제 히트펌프(303) 압축기의 구동속도(402)는 더욱 큰 폭으로 증가하게 되며, 그에 따라 의류처리장치(100)의 부하가 증가하고 출력전압(403)의 하강 폭이 커지게 된다.

예를 들어, 도 4에서, 구동 초기 구간에는 300V에 근접했던 출력전압(403)의 크기가 히트펌프(303) 압축기의 구동 주파수(401)가 증가됨에 따라 220V 근처까지 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 출력전압이 하강하게 되면 건조 효율과 제어 안정성이 감소된다.

따라서, 의류처리장치(100)의 건조 동작이 진행됨에 따라 상승되는 부하에 의한 전압 하강을 해결하기 위해, 승압된 전압을 제공하는 컨버터(370)의 구동이 요구된다.

이에, 본 발명에 따른 의류처리장치(100)의 제어부(380)는, 송풍 팬(302)의 구동 후 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드로 컨버터(370)를 구동하다가, 기정해진 조건이 만족되면 상기 제1동작모드를 상기 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 전환하여 컨버터(370)를 구동한다.

여기에서, 기정해진 조건은, 의류처리장치(100)의 부하가 정해진 크기에 도달하였는지 여부일 수 있다. 의류처리장치(100)의 부하가 정해진 크기에 도달하였는지 여부는, 예를 들어 부하 증가의 가장 큰 요소 중 하나인 히트펌프(303) 압축기의 구동속도, 출력전압의 크기, 출력전류의 크기 등을 모니터링하여 확인 또는 추정할 수 있다.

즉, 컨버터(370)를 제2동작모드로 전환시킨 위한 조건인 의류처리장치(100)의 부하의 크기는 정확히 산출될 필요가 없고, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도를 기초로 추정되는 일정 레벨 이상으로 판단되는 부하 크기 정도로 충분하다.

상기 제1동작모드로 동작하는 동안은, 펄스폭 변조 듀티의 제한에 따라 컨버터(370)로부터 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압의 상승이 이루어진다. 즉, 펄스폭 변조 듀티가 출력되지 않고 승압만 이루어진다.

이와 같이, 컨버터(370)의 구동시 제1동작모드로 수행하는 이유는, 컨버터(370)는 구동 초기에 누설전류의 크기를 더 증가시키는 경향이 있기 때문이다. 즉, 의류처리장치(100)의 다른 부하들, 예를 들어 드럼(301), 송풍 팬(302), 및 히트펌프(303)의 압축기의 구동에 따른 누설전류값과 인버터(370)의 구동에 따른 누설전류값이 보태져서, 오버슈트가 발생할 수 있다.

한편, 상기 제2동작모드로 동작하는 동안에는 정해진 제한전류값 내에서 가변된 펄스폭 변조 듀티가 인버터(351, 352, 353)로 출력된다. 그에 따라, 부하가 커진 경우에도 모터(361, 362, 363)가 안정적으로 구동될 수 있다.

이하, 도 5 는 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 컨버터 구동시 제1동작모드나 제2동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 먼저 건조 동작을 위한 제어명령의 입력에 따라, 건조 동작이 개시된다(S10). 건조 동작을 위한 제어명령의 입력은, 의류처리장치(100)의 입력부(310)에 수신되는 입력신호를 통해 이루어지며, 상기 입력신호는 전원 버튼의 푸쉬, 특정 음성명령, 설정된 시간의 감지 등을 통해 발생될 수 있다.

그러면, 제어부(380)에 의한 제어명령을 기초로 모터(360)가 구동되어 송풍 팬(302)이 구동된다(S20). 이어서, 수용된 건조대상물의 포량 감지를 위해 의류처리장치(100)의 드럼(301)이 회전한다.

이후, 의류처리장치(100)의 드럼(301), 송풍 팬(302), 히트펌프(303)의 모터를 구동하기 위한 복수의 인버터(350)에 연결된 단일 컨버터(370)가 구동된다. 이를 위해, 제어부(380)는 컨버터(370)에 정해진 전압 지령치를 전달하여, 컨버터(370)가 정해진 전압 지령치에 해당하는 직류전압을 출력하게 한다.

컨버터(370)의 구동시, 상기 제어부(380)는 펄스폭 변조(PWM) 듀티가 제한된 제1동작모드로 컨버터 구동하도록 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어한다(S30).

즉, 컨버터(370)의 구동 초기에는, 의류처리장치(100)의 부하의 크기와 관계없이 컨버터(370)의 구동 시점에 제1동작모드를 수행함으로써, 누설전류에 의한 오버슈팅의 발생 가능성을 애초부터 차단한다.

한편, 일 실시 예에서, 상기 제1동작모드는 상기 송풍 팬(302)의 구동 후 상기 히트펌프(303)의 압축기의 구동과 동시에 수행될 수 있다. 또, 다른 예에서는, 상기 송풍 팬(302), 상기 드럼(301), 및 상기 히트펌프(303)의 압축기의 구동 후 일정 시간이 경과된 후, 상기 컨버터(370)가 상기 제1동작모드로 구동될 수 있다.

건조 동작이 진행되는 동안, 상기 제어부(380)는 기정해진 조건을 만족하는지를 판단할 수 있다(S40).

여기에서, 기정해진 조건은, 예를 들어, 의류처리장치(100)의 부하의 크기 또는 컨버터(370)의 출력전압, 출력전류, 모터(360)의 구동속도, 히트펌프(303) 압축기의 속도 지령치, 인버터(360)의 입력전류/입력전압 중 적어도 하나가 정해진 값을 초과하는지 여부일 수 있다. 여기에서, 상기 부하의 크기는 히트펌프(303) 압축기를 구동하는 모터(363)에 인가되는 출력전류, 출력전압, 모터(363)의 구동 주파수, 의류처리장치(100)의 운전 모드, 설정 시간 등에 의해 결정되거나 또는 이들의 조합으로부터 결정될 수 있다.

또는, 상기 기정해진 조건은, 단순히 제1동작모드의 수행 후 정해진 시간이 경과되는 것을 의미할 수 있다.

이와 같이 기정해진 조건을 만족하게 되면, 제어부(380)는 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어한다(S50).

구체적으로, 상기 제어부(380)은, 의류처리장치(100)의 부하를 근거로 컨버터(370)의 동작 주파수를 가변하는 제어신호를 생성하는 제2동작모드를 수행할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 의류처리장치(100)는 부하를 검출하는 부하 검출부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 부하 검출부는, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출 유닛, 및/또는 인버터(353)로부터 히트펌프(303) 압축기의 모터에 출력되는 출력전류를 검출하는 전류 검출 유닛을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제어부(380)는 부하 검?부를 통해 검출된 부하의 크기를 기초로, 검출된 부하의 크기가 일정 레벨에 도달하였는지를 판단하고, 일정 레벨에 도달한 경우에는 제2동작모드로 전환하여, 컨버터(370)의 구동 주파수를 증가시키는 제어신호를 생성한 다음 컨버터(370)에 출력한다.

히트펌프(303) 압축기의 초기 구동시에는 토출압력이 증가함에 따라 누설전류값이 갑작스럽게 증가할 수 있으나, 이후에는 단계적으로 구동속도가 증가하거나 목표속도로 유지됨에 따라, 누설전류값이 유지되거나 또는 감소된다. 따라서, 히트펌프(303) 압축기의 구동 후 일정 시간이 경과한 후에 컨버터(370)를 제2동작모드로 전환하게 되면, 오버슈트가 발생하지 않게 된다.

제어부(380)는 구동 명령과 히트펌프(303) 압축기의 구동속도를 기초로, 컨버터(370)와 인버터(350)의 제어 신호를 생성할 수 있다.

또는, 다른 예에서, 상기 제어부(380)는 구동 명령과 히트펌프(303) 압축기의 모터(363)에 출력되는 출력전류를 이용하여 컨버터(370)와 인버터(350)의 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 출력전류의 검출은 컨버터(370) 회로의 션트 저항(Shunt Resistor)을 통해 이루어질 수 있다.

한편, 제어부(380)는, 컨버터(370)가 제2동작모드 동안에도, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도로부터 추정되는 부하의 크기가 일정 범위를 벗어나도록 증가하는 경우에는 동작 주파수를 증가시키도록 제어할 수 있다.

이와 유사하게, 상기 제어부(380)는 제2동작모드 동안, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도로부터 산출된 부하의 크기에 변동이 없으면 동작 주파수를 유지하고, 부하의 크기가 임계값 미만으로 감소되면 동작 주파수를 감소하도록 제어할 수 있다.

예로써, 히트펌프(303) 압축기의 구동 주파수가 증가되어, 대응되는 인버터(351)의 출력전류가 증가되면, 제어부(380)는 컨버터(370)의 동작 주파수를 증가시킬 수 있다. 또, 히트펌프(303) 압축기의 구동 주파수가 감소되어, 대응되는 인버터(351)의 출력전류도 감소되면, 상기 제어부(380)는 컨버터(370)의 동작 주파수를 감소시킬 수 있다.

여기에서, 컨버터(370)의 동작 주파수는 펄스폭 변조 듀티 신호일 수 있다. 히트펌프(303) 압축기의 구동 주파수가 저속에서 고속으로 변화하면, 컨버터(370)의 펄스폭 변조 듀티도 가변된다.

따라서, 부하의 크기가 일정 레벨 이상으로 증가하며 제1동작모드가 제2동작모드로 전환된 이후에도, 의류처리장치(100)의 부하의 크기에 따라 가변된 펄스폭 변조 듀티가 컨버터(370)에 출력된다.

일 실시 예에서는, 제1동작모드에서 제2동작모드로 전환시, 스위칭 동작의 제어신호에 슬로프를 주어서 펄스폭 변조 듀티가 서서히 변화되도록 할 수 있다. 그에 따라, 펄스폭 변조 듀티의 급작스런 변화로 인한 돌입전류의 발생을 차단시킬 수 있다.

제2동작모드의 수행에 따라 펄스폭 변조 듀티 제한이 해제되더라도, 제2동작모드의 수행 구간을 복수의 구간들로 구분하여, 초기 구간에는 펄스폭 변조 듀티를 최저 듀티로 출력하고, 이후 구간에서는 완만하게 증가되는 펄스폭 변조 듀티를 출력하고, 그 다음 안정화 구간에서는 정해진 전압 지령치에 대응되도록 최대 듀티를 출력하는 방식으로, 컨버터(370)를 제어할 수 있을 것이다.

또한, 제어부(380)는, 제2동작모드 동안에도, 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류전압의 크기가 기설정된 기준전압 이하가 되면, 컨버터(370)의 출력전압을 더욱 증가시키도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(380)는 히트펌프(303) 압축기의 모터(362)로 입력되는 입력전류, 즉 인버터(352)의 출력전류가 증가되면 컨버터(370)의 출력전압을 증가시키고, 인버터(352)의 출력전류가 감소되면 컨버터(370)의 출력전압을 감소시킬 수 있다.

여기에서, 컨버터(370)의 제어 또는 컨버터(370)의 제어를 위한 스위칭 동작의 제어신호는, 컨버터(370)에 구비된 복수의 스위칭 소자의 듀티 사이클(Duty Cycle)을 변경하는 스위칭 신호를 의미한다.

또 다른 실시 예에서, 상기 제어부(380)는, 컨버터(370)가 제2동작모드로 동작하는 동안 인버터(352)의 출력전류의 전류값이 정해진 횟수 이상 임계값을 초과하는 것이 검출되면, 기정해진 제한전류값의 크기를 감소시킬 수 있다.

이때에, 기정해진 제한전류값의 크기의 감소는, 정해진 시간 동안 펄스폭 변조 듀티를 감소시켜서 수행될 수 있다.

구체적으로, 제어부(380)는 감소된 제한전류값에 대응되는 펄스폭 변조(PWM) 듀티의 제어신호에 의하여 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 동작을 수행함으로써, 이전보다 감소된 출력전류가 출력될 수 있다. 컨버터(370)는 감소된 출력전류에 해당하는 펄스폭 변조(PWM) 듀티값을 설정하고, 설정된 펄스폭 변조(PWM) 듀티에 따라, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭을 수행함으로써, 컨버터(370)의 출력전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 제어부(380)는 컨버터(370)의 출력전류가 제한전류값을 초과하는 양 또는 횟수가 늘어날수록 출력전류 감소량을 더욱 증가시킴으로써, 짧은 시간 내에 컨버터(370)의 출력전류가 제한전류 이하가 되게끔 할 수 있다.

또 다른 예로, 컨버터(370)가 제2동작모드로 동작하는 동안, 제어부(380)는 컨버터(370)의 출력단을 통해 의류처리장치(100)의 각종 부하들, 구체적으로 모터 구동을 위한 인버터(350)에 공급되는 출력전류가 제한전류값을 초과하는 것으로 판단되면, 정해진 시간 동안(예, 3~5초) 출력전류를 제한함으로써, 누설전류의 오버슈팅으로 인해 컨버터(370)의 구동이 정지하는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해, 5초 동안은 컨버터의 출력전류를 감소시키게 되고, 5초 이후에는 카운터 값을 초기화할 수 있다. 즉, 정해진 시간이 경과되면 예컨대 해당 제어 필드 제어값을 변경하여, 컨버터(370)의 출력단으로부터 의류처리장치(100)의 각종 부하들에 출력전류가 공급되도록 한다.

이하, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 의류처리장치(100)에서, 건조 동작 개시 후 컨버터(370) 구동시 부하의 크기에 따른 누설전류의 오버슈팅을 설명하기 위한 그래프들이다.

도 6a 및 도 6b에서, 의류처리장치(100)의 건조 동작 개시 명령이 입력되면, 송풍 팬(302)이 구동되고 이어서 드럼(301)의 회전에 의해 건조대상물의 포감지 과정이 수행되는 제1구간(PT)이 진행된다. 여기에서, 제1구간(PT)은 약 600~700 time인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시로서 드럼(301)에 수용된 건조대상물의 포량 및 포상태에 따라 가변될 수 있다.

다음, 제2구간에서는 의류처리장치(100) 히트펌프(303) 압축기가 구동되며 건조대상물의 실제 건조가 수행된다. 제2구간에서는 송풍 팬(302), 드럼(301), 및 히트펌프(303) 압축기가 함께 구동하기 때문에, 의류처리장치(100)의 부하가 급작스럽게 증가하게 된다. 따라서, 건조 동작을 진행하는 동안 목표전압에 도달하기 위해 컨버터(370)이 구동이 요구된다.

도 6a는, 포량 감지 구간인 제1구간(PT) 이후, 드럼(301)과 히트펌프(303) 압축기의 구동시(620) 컨버터(370)를 동작한 경우의 누설전류값들로서, 일반적인 컨버터 동작시의 누설전류값(601)과 최대 듀티로 컨버터 동작시의 누설전류값(602)을 비교한 그래프이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 약간의 시간 차이는 있으나, 건조대상물의 포량 감지 후, 모두에서 누설전류값의 오버슈트(610)가 발생한 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 최대 듀티로 컨버터 동작시 오버슈트가 먼저 발생되고, 그 다음에 일반적인 컨버터 동작시 오버슈트가 발생한 것을 확인할 수 있다.

도 6b는, 포량 감지 구간인 제1구간(PT) 이후, 드럼(301)과 히트펌프(303) 압축기의 구동(620) 후, 일정 시간이 경과한 뒤에, 컨버터(370)를 작동한 경우의 누설전류값(603)과, 컨버터(370)를 전혀 작동하지 않은 경우의 누설전류값(604)과, 상기 제1구간(PT) 및 히트펌프(303) 압축기의 구동시까지 방치하였다가 압축기 구동 후 일정 시간이 경과한 후에야 컨버터(370)를 작동한 경우의 누설전류값(605)을 비교한 그래프들이다.

컨버터(370)를 전혀 작동하지 않은 경우에는 그래프 604에서 확인된 바와 같이, 누설전류의 오버슈트 발생 가능성은 없으나 소비전력 증가로 인해 전압이 감소된다. 그에 따라, 압축기의 구동 정지 가능성 등 의류처리장치(100)의 제어 안정성이 떨어진다.

이에, 압축기 구동 후 일정 시간이 경과된 후에 컨버터(370)를 작동하는 경우에는, 그래프 603 또는 605 에서 확인되는 바와 같이 오버슈트의 발생은 없으나, 압축기의 구동 후 타이머 체크와, 출력전류와 출력전압의 지속적인 모니터링을 통한 압축기의 구동 정지 가능성 등을 종합적으로 고려하여, 컨버터(370) 구동 시점을 결정해야 한다. 만약 중간에 에러가 발생한 겨우, 컨버터(370) 구동 시점을 놓쳐서, 소비전력 증가로 인해 압축기 구동이 정지되거나 또는 출력전압의 감소로 인해 건조 효율이 감소될 수 있다.

이에, 본 발명에서는 컨버터(370)의 구동 시점을 별도로 산출할 필요없이, 컨버터(370)의 구동 초기에는 펄스폭 변조 듀티를 제한하여 출력전압의 승압만 이루어지도록 동작한다. 즉, 컨버터(370)의 구동시 의류처리장치(100)의 부하와 관계없이 즉시 펄스폭 변조 듀티의 출력을 제한한 것이다.

이후, 시간 경과에 따라 의류처리장치(100)의 부하가 증가하게 되면, 듀티 제한을 해제하여 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하는 방식으로 컨버터(370)의 동작을 제어함으로써, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 의류처리장치에서, 건조 동작 개시 후 압축기의 구동속도에 따라 제1동작모드나 제2동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 의류처리장치(100)의 건조 동작을 위한 제어명령의 입력에 따라, 의류처리장치(100)의 건조 동작이 개시된다(701). 그러면, 제어부(380)에 의한 제어명령을 기초로 모터가 구동되어 송풍 팬(302)이 구동된다(702). 이 구간에서는 드럼(301)에 수용된 건조대상물의 포량 감지가 수행된다.

이어서, 히트펌프(303)의 압축기가 구동된다(703). 일 실시 예에서는, 히트펌프(303)의 압축기가 드럼(301)과 동시에 구동될 수 있다. 즉, 의류처리장치(100)의 송풍 팬(302)이 먼저 구동된 후, 히트펌프(303)의 압축기가 드럼(301)이 함께 구동될 수 있다.

다음, 히트펌프(303)의 압축기가 구동되는 동안, 압축기의 구동속도를 검출하여 정해진 임계값 이하인지를 판단한다(704). 즉, 상기 압축기의 구동속도가 정해진 RPM을 초과하는지 여부를 판단한다.

단계 704에서의 판단 결과, 히트펌프(303)의 압축기의 구동속도가 정해진 임계값 이하이면, 컨버터(370)의 출력전압이 상승되어 직류 링크 캐패시터에 저장되도록, 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드로 컨버터(370)의 스위칭 동작의 제어 주기가 수행된다(705).

여기에서, 펄스폭 변조 듀티의 제한은 예를 들어, 목표전압을 기준으로 펄스폭 변조 듀티비가 25% 내지 50% 범위 내에 해당하도록, 하이(High)와 로우(Low)의 유지 비율을 조절하여, 펄스폭 변조 듀티를 출력하는 것을 의미할 수 있다. 여기에서, 25% 내지 50% 범위는 하나의 예시로서 상황에 따라 가변되어 적용될 수 있음은 물론이다.

일 예에서, 상기 제어부(380)는, 속도 검출부에 의해 검출된 히트펌프(303) 압축기의 구동속도를 기초로 부하의 크기를 산출하고, 산출된 부하의 크기가 정해진 레벨 이하인 동안에는 전술한 제1동작모드를 유지한다. 여기에서, 정해진 레벨은 미리설정된 부하 범위로서, 압축기의 구동속도의 크기에 따라 복수의 레벨로 미리 구분될 수 있다.

컨버터(370)의 구동시점은 히트펌프(303)의 압축기의 구동시점과 일치할 수 있다. 또는, 다른 예에서는 히트펌프(303)의 압축기가 먼저 구동된 후, 일정 시간이 경과된 후에 컨버터(370)가 제1동작모드로 구동될 수도 있다.

단계 704에서의 판단 결과, 히트펌프(303)의 압축기가 정해진 임계값을 초과하면, 이때에는 부하의 크기가 일정 레벨 이상인 것으로 보고, 정해진 전압 지령치에 따라 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하는 제2동작모드로 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다(706). 즉, 이때에는 예를 들어 정해진 듀티 비(예, 25% 내지 50% 범위)의 제한이 해제되어, 제한전압 내라면 100% 듀티 비로 펄스폭 변조 신호가 출력될 수 있을 것이다.

컨버터(370)의 스위칭 동작은, 컨버터(370)에 구비된 복수의 스위칭 소자의 듀티 사이클(Duty Cycle)을 변경하는 스위칭 신호가 컨버터(370)에 제공되는 것을 의미한다.

제어부(380)는 제2동작모드를 수행하는 동안, 부하의 크기가 증가할수록 컨버터(370)의 동작 주파수를 더욱 증가시키고, 부하의 크기가 감소하면 컨버터(370)의 동작 주파수를 더욱 감소시킨다. 또한, 부하의 크기가 일정 레벨로 유지되는 동안에는 컨버터(370)의 동작 주파수도 일정 값 또는 일정 범위 이내로 유지될 수 있다.

이를 위해, 부하의 크기를 기초로 제2동작모드를 복수의 운전구간으로 구분한 다음, 구분된 구간마다 컨버터(370)의 펄스폭 변조 듀티의 듀티비 또는 변화율이 가변되도록 동작 주파수를 제어할 수 있다. 예로써, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도, 즉 RPM이 목표 RPM의 오차범위 이내이면 펄스폭 변조 듀티의 듀티비를 가변시키지 않고, 오차범위를 초과하는 경우에만 듀비티를 증감시킬 수 있다. 이로 인하여 민감하게 펄스폭 변조 듀티가 가변되지 않음으로써 안정적인 구동이 가능해진다.

이와 같이, 제어부(380)가 부하의 크기에 따라, 컨버터와 인버터를 함께 제어함으로써, 건조 동작의 제어 안정성이 확보될 수 있다.

또한, 상기 제어부(380)는, 산출된 부하의 크기가 정해진 레벨을 초과하면 상기 제1동작모드를 상기 제2동작모드로 전환하여 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 제어부(380)는 히트펌프(303) 압축기의 구동속도가 정해진 임계값 이하인 동안에는, PWM 출력을 제한하고, 컨버터(370)의 출력전압을 상승하여 직류 링크 캐패시터에 저장하기만 하는 제1동작모드를 수행한다. 이와 유사하게, 히트펌프(303) 압축기의 구동속도가 상기 정해진 임계값을 초과하면, 설정된 전압 지령치에 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하도록 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어한다.

이로써, 복수의 인버터와 단일의 컨버터를 구비한 의류처리장치(100)의 건조 동작을 수행하는데 있어서, 컨버터의 구동시점을 조절하지 않고도 오버슈트가 발생하지 않으면서 건조 동작을 위한 압축기 구동이 안정적으로 수행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 의류처리장치(100)의 건조 동작 개시 후 컨버터의 출력전압 및 출력전류의 크기에 따라 제1동작모드, 제2동작모드, 제3동작모드를 선택적으로 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8에서, 드럼(301) 내에 건조대상물이 투입되고 건조 동작을 위한 제어명령이 입력되면 건조 동작이 개시된다(S10). 그러면, 제어부(380)에 의한 제어명령을 기초로 모터가 구동되어 송풍 팬이 구동된다(S20). 이 구간에서는 드럼(301) 내에 수용된 건조대상물의 포량 감지가 수행될 수 있다.

다음, 실제 건조 동작을 수행하기 위한 히트펌프(303)의 압축기 구동시, 펄스폭 변조(PWM) 듀티가 제한된 제1동작모드로 컨버터(370)가 제어된다(803). 여기서, PWM 듀티 비는 0.3 내지 0.5로 제한될 수 있겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 PWM 듀티의 제한으로 인해 컨버터(370)의 구동시 오버슈트 발생의 가능성이 제거된다.

이후, 컨버터(370)의 출력전압을 모니터링하여 제한전압 이내인지를 판단한다(804).

컨버터(370)의 출력전압이 제한전압 이상이면, 도 7에서 설명한 단계 704인, 히트펌프(303)의 압축기의 구동 속도가 임계값 이하인지를 판단하는 과정과 이후의 단계들을 수행한다.

예로써, 컨버터(370)의 출력전압이 제한전압을 초과하면, 히트펌프(303)의 압축기의 구동 속도에 대응되는 부하의 크기에 따라 전술한 제1동작모드(705) 또는 제2동작모드(706)를 수행하도록 한다. 즉, 부하의 크기에 따라 제1동작모드를 유지할지 또는 제2동작모드로 전환할지가 결정된다.

한편, 컨버터(370)의 출력전압이 제한전압 보다 작으면, 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어한다(805).

이후, 컨버터(370)의 출력전류가 제한전류값 미만인지를 판단하여(806), 제한전류값 미만이면 컨버터(370)의 출력전압을 정해진 전압 지령치까지 단계적으로 증가시키는 제3동작모드를 수행한다(807).

즉, 컨버터(370)의 출력전압은 제어부(380)의 제어에 따른 전압 지령치에 의해 결정된다. 따라서, 컨버터(370)의 출력전압은 제어부(380)로부터 전달된 전압 지령치를 추종하도록 제어된다. 이를 위해, 제어부(380)는 설정된 펄스폭 변조(PWM) 듀티에 따라 PWM 스위칭을 수행함으로써, 컨버터(370)가 전압 지령치에 대응되는 출력전압을 출력하게끔 한다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 제어부(380)는, 전술한 제3동작모드를 수행하는 동안 컨버터(370)의 출력전압이 정해진 전압 지령치에 도달되면, 다시 제2동작모드로 전환하여 설정된 펄스폭 변조 듀티에 대응되도록 컨버터(370)의 스위칭 동작을 제어한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 의류처리장치 및 그것의 동작방법에 의하면, 복수의 인버터의 사용에 따른 컨버터의 구동시 부하의 구동 시점을 조절하지 않고도 오버슈트의 발생 가능성이 제거되며, 부하의 크기가 증가되면 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하도록 듀티 비 제한을 해제함으로써, 압축기 구동의 정지 가능성을 해소하며 제어 안정성이 확보된다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 의류처리장치(100)의 제어부(380)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

1. 건조대상물이 수용되고, 본체 내부에 회전가능하게 설치된 드럼;
   상기 건조대상물로부터 흡수된 가열 공기로부터 습기가 제거되면, 습기가 제거된 공기가 콘덴서를 통과하여 상기 드럼으로 열순환되도록 냉매를 압축하는 히트펌프의 압축기;
   상기 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬;
   상기 드럼과, 상기 송풍 팬과, 상기 히트펌프의 압축기를 구동시키는 복수의 모터;
   입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 직류 링크 캐패시터에 제공하는 컨버터;
   상기 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 스위칭 소자의 스위칭동작에 의해 상기 복수의 모터에 상기 교류 전원을 각각 공급하는 복수의 인버터; 및
   펄스폭 변조 방식의 제어에 의해, 상기 컨버터와 상기 복수의 인버터에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 송풍 팬의 구동 후 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드로 상기 컨버터를 제어하고, 정해진 조건이 만족되면 상기 제1동작모드를 상기 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드로 전환하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
   상기 제1동작모드에서는 펄스폭 변조의 듀티 제한에 따라 상기 컨버터로부터 상기 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압이 상승되며,
   상기 제2동작모드에서는 정해진 제한전류값 내의 펄스폭 변조 듀티가 상기 복수의 인버터에 출력되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1동작모드는 상기 컨버터의 구동과 동시에 수행되며, 상기 제2동작모드는 상기 컨버터의 구동 후 일정 시간이 경과된 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 속도 검출부에 의해 검출된 구동속도를 기초로 부하의 크기를 산출하고, 산출된 부하의 크기가 정해진 레벨 이하인 동안 상기 제1동작모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   산출된 부하의 크기가 상기 정해진 레벨을 초과하면 상기 제1동작모드를 상기 제2동작모드로 전환하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   검출된 구동속도가 정해진 임계값 이하인 동안에는 상기 컨버터의 출력전압이 상승되는 상기 제1동작모드를 수행하고,
   검출된 구동속도가 상기 정해진 임계값을 초과하면 정해진 전압 지령치에 따라 가변된 펄스폭 변조 듀티를 출력하도록 상기 컨버터의 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1동작모드가 수행되는 동안 상기 컨버터로부터 출력되는 출력전압이 정해진 제한전압을 초과하면, 상기 제2동작모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2동작모드로의 전환 후 상기 컨버터의 출력전류의 크기가 정해진 임계값 미만이면, 상기 컨버터의 출력전압을 정해진 전압 지령치까지 단계적으로 증가시키는 제3동작모드로 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제3동작모드를 수행하는 동안 상기 컨버터의 출력전압이 정해진 전압 지령치에 도달되면, 상기 제2동작모드로 전환하여 설정된 펄스폭 변조 듀티에 대응되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1동작모드는 상기 송풍 팬의 구동 후 상기 히트펌프의 압축기의 구동과 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1동작모드는 상기 송풍 팬, 상기 드럼, 및 상기 히트펌프의 압축기의 구동 후 일정 시간이 경과된 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2동작모드로 동작하는 동안 검출된 출력전류의 전류값이 정해진 횟수 이상 임계값을 초과하는 것이 검출되면, 상기 정해진 제한전류값의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 정해진 제한전류값의 크기 감소는, 정해진 시간 동안 펄스폭 변조 듀티를 감소시켜서 수행되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
13. 건조대상물이 수용되고, 본체 내부에 회전가능하게 설치된 드럼;
    상기 건조대상물로부터 흡수된 가열 공기로부터 습기가 제거되면, 습기가 제거된 공기가 콘덴서를 통과하여 건조 드럼으로 열순환되도록 냉매를 압축하는 히트펌프의 압축기;
    상기 가열 공기 또는 습기가 제거된 공기의 유동을 발생시키는 송풍 팬;
    상기 드럼과, 상기 송풍 팬과, 상기 히트펌프의 압축기를 구동시키는 복수의 모터;
    입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 직류 링크 캐패시터에 제공하는 컨버터;
    상기 직류 링크 캐패시터에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 스위칭 소자의 스위칭동작에 의해 상기 복수의 모터에 상기 교류 전원을 각각 공급하는 복수의 인버터;
    상기 송풍 팬의 구동 후 상기 히트펌프의 압축기의 구동속도를 검출하는 속도 검출부; 및
    펄스폭 변조 방식의 제어에 의해, 상기 컨버터와 상기 복수의 인버터에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 속도 검출부에 의해 검출된 구동속도에 기초하여 펄스폭 변조 듀티가 제한된 제1동작모드와 상기 펄스폭 변조 듀티의 제한이 해제된 제2동작모드 중 어느 하나를 사용하여 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1동작모드에서는 펄스폭 변조 듀티의 제한에 따라 상기 컨버터로부터 상기 직류 링크 캐패시터로 출력되는 출력전압이 상승되며,
    상기 제2동작모드에서는 정해진 제한전류값 내의 펄스폭 변조 듀티가 상기 복수의 인버터에 출력되도록 상기 컨버터의 스위칭 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.

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