KR20210085222A - 세탁물 건조기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 일 실시 예에 따르는 드럼 및 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 건조기의 제어 방법은 건조 프로세스를 시작하는 단계; 제1시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 단계; 제2시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 제1특정 범위 내에서 유지되는 단계; 및 제3시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 감소하는 단계를 포함하며, 상기 제1시구간의 가속 기울기는 상기 제3시구간의 감속 기울기에 대응된다. 본 명세서의 실시 예에 따르면, 건조기 내부의 세탁물의 무게를 보다 정확히 감지하고, 이에 따라 사용자에게 대응되는 정보를 제공함으로써 사용자의 사용성이 향상된다.

Description

세탁물 건조기 및 그 제어 방법 {Laundry dryer and control method thereof}

본 명세서의 실시 예는 세탁물 건조기 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 건조기 내부의 세탁물의 무게와 관련된 정보를 확인하기 위한 제어 방법 및 이를 이용한 건조기에 대한 것이다.

세탁된 세탁물이나 젖은 세탁물 처리를 위해 건조기를 사용할 수 있다. 건조기는 내부의 드럼의 회전과 함께 습도가 낮은 열풍을 송풍하여, 드럼 내부의 세탁물을 건조시킬 수 있다.

건조기는 의류를 건조시킨 후 드럼으로부터 토출된 습한 공기를 처리하는 방식에 따라 배기식 건조기와 응축식 건조기로 구분될 수 있다. 또한, 건조기는 히트펌프를 이용하여, 배기 또는 응축과정에서 버려지는 열에너지를 공기의 가열에 이용하여 에너지 소모를 절감할 수 있다.

이러한 건조기는, 세탁물의 건조 정도를 감지하고, 그에 따라 동작 시간을 설정하여 세탁물을 건조하도록 구성될 수 있다.

그러나, 건조기는 설정된 회전속도로 드럼이 회전하면서 설정된 시간 동안 동작하였을 때, 동일한 종류의 세탁물이 투입된 경우에도, 세탁물의 양이나 세탁물의 젖은 정도에 따라 세탁물의 건조상태에 차이가 발생할 수 있으며, 이에 따라 사용자가 원하는 수준까지 건조를 수행하는데 까지 걸리는 시간의 차이가 발생할 수 있다.

이에 따라 건조가 진행됨에 따라 건조 정도를 판단하고 이에 따라 건조 시간을 재설정하여 표시하는 동작이 수행될 수 있다. 이와 같은 동작을 수행하기 위해서 건조 정도를 보다 정확히 판단할 필요가 있으며, 이를 위해 건조기 내부에 습도 센서가 배치될 수 있다.

다만 습도 센서 등의 사용의 경우 부착되는 센서의 개수의 제한과 드럼 내부의 공간의 제한으로 인해 전체 세탁물의 건조 정도를 판단하는데 제약이 있을 수 있다. 이에 따라 보다 정확한 세탁물의 건조 정도를 판단할 필요성이 늘어나게 된다.

본 명세서의 실시 예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 세탁물의 건조 정도를 보다 정확히 판단하는 방법 및 이를 이용한 건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 명세서의 다른 실시 예는 세탁물의 건조 정도를 파악하고, 이에 따라 사용자에게 정보를 제공할 수 있는 방법 및 이를 이용한 건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 드럼 및 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 건조기의 제어 방법은 건조 프로세스를 시작하는 단계; 제1시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 단계; 제2시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 제1특정 범위 내에서 유지되는 단계; 및 제3시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 감소하는 단계를 포함하며, 상기 제1시구간의 가속 기울기는 상기 제3시구간의 감속 기울기에 대응된다.

본 명세서의 다른 실시 예에 따르는 건조기는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 건조 프로세스를 시작하고, 제1시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 증가하고, 제2시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 제1특정 범위 내에서 유지되고, 제3시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 감소하도록 상기 모터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제1시구간의 가속 기울기는 상기 제3시구간의 감속 기울기에 대응된다.

본 명세서의 실시 예에 따르면, 건조기 내부의 세탁물의 무게를 보다 정확히 감지하고, 이에 따라 사용자에게 대응되는 정보를 제공함으로써 사용자의 사용성이 향상된다.

또한 본 명세서의 일 실시 예에 따르면, 드럼의 회전에 따른 전류 값 감지를 통해 세탁물의 무게를 보다 정확하게 감지하고, 무게의 변화에 따라 건조도를 판단함으로써 별도의 장치를 구비하지 않고도 세탁물의 건조도를 보다 정확하게 감지할 수 있는 건조기가 제공된다.

도 1은 본 명세서의 일 실시 예인 건조기의 외관을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 건조기의 내부를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 2의 건조기에 구비되는 히트펌프 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예인 건조기의 공기유로와 열원의 접촉을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예인 건조기의 제어를 위한 전기적인 연결을 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 구동을 위한 회로도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.
도 8은 본 명세서의 다른 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 또 다른 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.
도 10은 본 명세서의 실시 예의 제어 동작에 따른 모터 동작 및 이에 대한 전류 정보를 도시한 도면이다.
도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 건조기의 동작 방법을 설명한 도면이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁물의 무게 감지를 위한 해상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 세탁물의 무게 감지를 위한 해상도를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 의류건조기의 일 실시 예의 외관을 보여주는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 건조기(100)는 외관을 형성하는 본체(110)와, 상기 본체 내에 회전 가능하게 설치되어 내주면에 복수개의 리프터가 돌출된 드럼(10)을 구비하고 있다. 상기 본체의 전면에는 건조 대상물인 의류를 본체 내부로 투입하기 위한 투입구(140)가 형성된다.

상기 투입구(140)는 도어(130)에 의해 개폐되며, 상기 투입구(140)의 상측에는 상기 건조기를 조작하기 위한 각종 조작 버튼 및 디스플레이장치가 배치되어 있는 컨트롤 패널(120)이 위치한다. 상기 컨트롤 패널(120)의 일측에는 드로워(150)가 구비되며, 상기 드로워(150)의 내측에는 드럼에 분사할 액체 등이 저장될 수 있다.

도 2와 도 3에는 도 1의 실시 예의 내부를 보여주는 개략도이다.

도 2를 참조하면, 상기 본체(110)의 내부에는 회전 가능하게 설치되어 내부에서 건조대상물이 건조될 수 있도록 이루어진 드럼(10)이 구비되고, 상기 드럼(10)은 전방과 후방에서 서포터(미도시)에 의해서 회전 가능하게 지지된다.

상기 드럼(10)은 동력전달벨트(22)로 건조기 하부에 구비된 구동모터(20)와 연결되어 회전력을 전달받는다. 상기 구동모터(20)는 일측에 풀리(21)가 구비되어 드럼 구동을 위한 동력전달벨트(22)가 연결된다.

드럼(10)의 후방에는 흡입덕트(50)가 설치되고, 상기 흡입덕트(50)에는 흡입되는 공기를 가열시키는 히터(40)가 설치된다. 상기 히터(40)는 건조기에서 차지하는 공간의 효율성을 높이기 위해 고온의 전기 저항열을 이용하는 방식이 사용될 수 있다. 상기 흡입덕트는 상기 드럼의 후방에 연결되고, 가열된 공기를 드럼으로 토출하는 토출구(51)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 드럼(10)의 전방 하측에는 드럼(10)에서 배출되는 공기 중에 포함된 린트 등의 이물질을 걸러내는 필터(65)가 설치되고, 이물질을 거른 후의 공기를 상기 드럼으로부터 배출하는 배기덕트(60)가 설치된다. 상기 흡입덕트와 배기덕트는 드럼을 기준으로 흡입과 배기로 구분되는 것이다. 여기서, 도 2에는 순환식 건조기의 실시 예가 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 배기식에도 적용될 수 있다.

도 2와 같은 순환식 건조기의 실시 예에서는 상기 흡입덕트(60)와 배기덕트(50)는 일체로 연결되어 하나의 순환유로(55)를 형성한다. 하지만, 배기식 건조기의 실시 예(미도시)의 경우에는 상기 흡입덕트와 배기덕트는 연결되지 않는다.

상기 배기덕트(60)에는 상기 드럼(10) 속의 공기를 흡입하여 강제 송풍하기 위한 송풍팬(30)이 설치된다. 예를 들어, 도 2의 순환식 건조기의 경우에는 상기 배기덕트는 송풍팬(30)에 의해 강제 송풍되는 공기를 상기 흡입덕트를 통해 드럼으로 유도하는 역할을 한다. 하지만, 배기식 건조기의 경우에는 상기 배기덕트는 상기 송풍팬(30)에 의해 강제 송풍되는 공기를 외부로 유도하는 역할을 한다.

본 실시 예에서 도시한 송풍팬(30)은 상기 드럼에서 공기가 배기되는 덕트 상에 존재하여 드럼에서 토출되는 공기를 배기덕트 쪽으로 흡입하는 형식인 풀 타입의 송풍팬이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이 상기 구동모터(20)의 일측에는 풀리가 구비되어 드럼 구동을 위한 동력전달벨트(22)가 연결되어 있다, 여기서, 구동모터(20)의 타측에는 상기 송풍팬(30)을 구동하기 위해서 송풍팬의 구동축과 연결되어 있다. 그러므로, 도 2의 실시 예에서는 상기 구동모터가 회전하면 상기 드럼 및 송풍팬은 동시에 회전하게 된다. 이렇게 하나의 모터를 이용하여 드럼과 송풍팬을 동시에 구동하는 시스템을 1모터 시스템이라고 한다. 그런데, 송풍팬의 구동을 위한 별도의 구동모터를 구비할 수도 있으나, 이는 구조가 복잡해지고, 비용도 증가하는 단점이 있어 바람직하지 못하다.

도 3에 도시된 실시 예에서는, 드럼에서 배출되는 공기로부터 폐열을 흡수하여, 드럼 내부로 유입되는 공기에 공급하기 위한 히트펌프 시스템(70)이 구비된다. 도 3의 실시 예는 순환식 건조기일 수도 있고 배기식 건조기일 수 있다.

상기 히트펌프 시스템(70)은 드럼 내부에서 배출되는 공기로부터 폐열을 흡수하기 위한 제1열교환기(71)와, 압축기(72)와, 드럼 내부로 토출되는 공기를 가열하기 위한 제2열교환기(73), 및 팽창밸브(74)를 포함하여 열역학적 사이클을 구성한다. 즉, 제1열교환기, 압축기, 제2열교환기, 팽창밸브가 차례대로 배관에 의해 연결된다.

도 4는 순환식 건조기의 일예로 순환되는 공기에 히트펌프 시스템 및 히터를 통한 가열되는 경로를 보여준다. 도 4를 참고하면, 상기 히트펌프 시스템의 냉매는 제1열교환기인 증발기에서 드럼을 빠져나온 고온 다습한 공기와 열교환하여 저온의 기체상태로 되고, 상기 압축기에서 압축되어 고온고압의 기체상태가 된다. 그 후 상기 냉매는 상기 제2교환기인 응축기에서 드럼으로 들어갈 차가운 공기와 열교환하여 저온 고압 상태가 되며, 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온 저압의 액체상태가 된다.

여기서, 순환식 건조기의 경우 드럼을 통과하여 건조대상물로부터 수분을 증발시켜 고온 다습한 공기는 전술한 제1열교환기와의 열교환을 통해 냉각되어 수분이 제거된 저온 건조한 상태가 되어 드럼으로 재공급될 수 있는 상태가 된다. 하지만, 배기식 건조기의 경우 건조대상물로부터 수분을 증발시켜 고온 다습하게 된 공기는 전술한 제1열교환기와의 열교환을 통해 냉각되어 수분이 제거된 저온 건조한 상태가 되어 외부로 배출된다.

상기 드럼으로 유입되는 공기를 고온으로 가열하는 열원으로 상기 제2열교환기인 응축기 또는 히터(40) 중 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. 이렇게 고온으로 드럼에 유입된 공기는 건조대상물들 건조시킨 후 상기 드럼의 전면 하측으로 유입되어 린트필터를 거쳐 다시 배기덕트를 통과하게 된다.

여기서, 상기 히터는 선택적으로 사용될 수도 있다. 이는 히트펌프 시스템만을 열원으로 사용하여 공기를 가열하는 경우는 에너지 효율 측면에서 우수하지만, 건조시간이 길어지는 문제점을 가지기 때문에, 사용자의 선택에 따라 히터를 보조적으로 열원으로 사용하여 건조시간을 줄일 수 있도록 구성하는 것이다. 하지만, 선택에 따라 상기 히터만 열원으로 사용될 수도 있다. 이러한 히트펌프 시스템과 히터가 선택적으로 사용되어 건조를 수행할 수 있는 건조기를 하이브리드 건조기라고 칭할 수 있다.

한편, 상기 히터가 선택적으로 사용되는 경우에, 히트펌프 시스템을 주된 열원으로 사용하고 히터를 보조 열원으로 사용할 수도 있다. 이는 전술한 바와 같이 에너지 효율 측면에서 히트펌프 시스템을 주된 열원으로 사용한 것이다. 이러한 경우에 주된 열원이 히트펌프 시스템의 열공급용량이 히터의 열공급열량보다 크도록 구성될 수도 있다. 이는 전술한 바와 같이 주된 열원으로 히트펌프 시스템을 사용하기 때문에 열원에 따라 열공급요량을 다르게 하여 효율성을 높이기 위함이다.

상기와 같은 구성의 측면은, 드럼에서 배출되는 공기 중에서 사용되지 못한 에너지를 회수하여 드럼으로 공급되는 공기를 가열하는데 재사용되도록 하여 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한, 드럼으로 공급되는 공기를 가열하기 위한 열원으로 히트펌프 시스템뿐만 아니라 히터도 사용될 수 있어서 건조시간을 단축하는 효과를 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 의류건조기는 에너지 효율의 극대화를 달성하기 위하여 히트펌프 시스템을 사용하기 때문에, 히트펌프 시스템에서 지속적으로 냉매를 순환시켜야 한다. 이 경우, 히트펌프 시스템은 냉매의 상변화에 의해 드럼에 공급될 공기와의 열교환이 이루어진다. 즉, 히트펌프 시스템에서 냉매의 유로상에 액체상태와 기체상태의 냉매가 공존하게 된다.

이때, 상기 증발기 측에서 충분한 정도의 열을 얻지 못하면, 증발기로부터 토출되는 냉매의 일부가 액상인 상태로 상기 압축기측으로 유입되고, 이렇게 액상 냉매가 압축기로 유입되면 압축기에 손상을 가하거나 에너지 효율이 저하되어 히트 펌프 시스템의 신뢰성에 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 이를 감지하기 위해 상기 증발기를 통과한 냉매의 온도차이를 감지하여 이를 통해 간접적으로 냉매의 건도를 확인할 수 있다. 도 4의 실시 예는 상기 증발기의 유입측 온도센서(213)를, 증발기의 유출측 또는 압축기의 유입측에 온도센서(214)를 각각 구비하고 있다.

또한, 히터를 열원으로 사용할 수 있기 때문에, 히트 펌프 시스템에 열부하가 누적될 수 있다. 그에 따라 압축기에 과부하가 발생될 수 있다. 따라서, 이를 감지하기 위해 상기 압축기의 유입측과 유출측에 냉매의 온도를 측정하여 압축기의 과부하를 방지할 필요가 있다. 도 4의 실시 예는, 전술한 압축기의 유입측에 온도센서(214)가 구비되고, 압축기의 유출측에도 온도센서(215)가 구비된다.

또한, 의류건조기는 수분을 함유한 건조대상물을 열풍을 공급하여 건조하기 위한 것으로, 열풍에 의해 건조대상물이 손상을 방지하여야 한다. 그에 따라,드럼에 유입되는 공기가 너무 과열되지 않도록 제어하기 위해 유입측의 온도를 측정하고, 드럼 내부에서의 건조대상물의 건조도가 충분해져 건조대상물의 온도가 상승되지 않도록 제어하기 위해 유출측의 온도를 측정하는 것이다. 따라서, 드럼으로 공급되는 공기의 드럼 유입측에 온도센서(211)를 구비하고, 드럼에서 배출되는 공기의 드럼 유출측에 온도센서(212)가 구비된다. 또한, 드럼 내부에 수용된 건조대상물의 건조도를 정밀하게 제어하기 위해 건조대상물이 접촉될 수 있는 드럼 내측에 습도센서(220)가 구비될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 온도센서들(210:211,212,213,214,215)은 바람직하게는 써미스터(thermister)를 사용할 수 있다.

도 5에는 컨트롤러에 전기적으로 연결된 각종 장치들을 보여준다.

도 5를 참조하면, 상기 온도센서(210)들 및 습도센서(220)는 건조기에 구비되는 컨트롤러(200)에 전기적으로 연결되어, 측정된 온도 및 습도에 해당하는 신호를 컨트롤러에 제공한다. 그에 따라, 상기 컨트롤러는 히트펌프 시스템(70)의 냉매 유량을 팽창밸브(74)를 통해 제어하고, 히트 펌프 시스템(70)의 압축기(72) 및 히터(40)의 작동을 제어하거나, 드럼의 구동모터(20)를 제어하여 드럼 및 송풍팬(30) 등의 구동을 제어하고, 후술할 냉각팬(80) 등을 제어한다. 이러한 구체적인 제어에 대한 실시 예는 보다 상세하게 후술한다.

추가적으로 압축기의 과부하에 의한 히트 펌프 시스템의 신뢰성을 확보하기 위하여 압축기에는 강제로 압축기의 작동을 중지시킬 수 있는 차단기(OLP)가 구비될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 상기 필터(65)는 드럼에서 배출되는 공기 중에 포함될 수 있는 이물질을 걸러준다. 특히, 드럼에서 배출되는 공기를 재사용하고 열교환기를 통해 냉각시켜 수분을 제거하는 히트펌프 시스템을 적용한 건조기에서는, 필터를 통해 린트 등의 이물질을 제거하여야 한다. 이는 히트 펌프 시스템의 증발기 등의 열교환기가 배기덕트를 통한 공기의 유로상에 배치되기 때문에, 증발기에 공기 중의 이물질이 누적되어 압축기에 과부하가 발생될 수 있기 때문이다. 따라서, 건조기가 가동되어 히트 펌프 시스템이 작동되는 경우에는 상기 필터의 장착여부가 확인될 필요가 있다.

상기 필터가 장착되었는지 확인되기 위한 구성으로, 상기 필터에 마그넷(미도시)을 구비하고, 필터가 장착될 건조기의 본체에 리드 스위치(미도시)를 구비할 수 있다. 그에 따라, 필터가 장착된 경우에는 마그넷에 의해 리드 스위치가 접촉되어 확인 가능하게 된다. 보다 바람직하게는, 상기 히트 펌프 시스템이 상기 필터가 장착되었는지 확인된 후에만 작동될 수 있도록 제어되는 것이 좋다.

또한, 상기 필터에 의해 공기중의 이물질이 차단되었음에도 불구하고 잔존 이물질에 의해 열교환기에 이물질들이 누적될 수 있다. 이러한 이물질들을 제거하기 위하여 열교환기 표면에 물을 뿌려주는 세척시스템(미도시)을 구비할 수도 있다. 여기서 사용되는 세척수는, 드럼에서 배출된 공기중에 함유된 수분이 증발기와의 열교환에 의해 응축된 물을 사용할 수 있다.

전술한 드럼에서 배출된 공기중에 함유된 수분이 증발기와의 열교환에 의해 응축된 물은 건조기의 본체 하부에 구비되는 펌프(90)에 의해 외부로 배출될 수 있다. 또는 펌프에 의해 전술한 세척시스템에 재공급할 수도 있다. 상기 펌프(90)는 BLDC 펌프가 사용될 수 있다.

한편, 본 실시 예의 건조기는 건조대상물에 스팀을 분사할 수 있는 스팀분사시스템(미도시)도 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 스팀분사시스템은 드럼의 전면에 구비되는 드로워를 통해 물을 공급받도록 구성할 수 있으며, 공급된 물을 펌프에 의해 가압한 후 스팀제너레이터를 통해 스팀을 생성하도록 구성할 수 있다. 그 후 드럼으로 스팀을 분사하고, 스팀에 되지 못한 물은 전술한 본체 하부에 구비되는 펌프 측으로 보내어 외부로 배출하거나 재사용될 수 있다.

건조기에 의해 진행되는 건조대상물에 대한 건조과정은 전술한 바와 같이 드럼 내부로 가열된 공기(열풍)을 공급하여 수분을 증발시키는 과정으로 볼 수 있다. 여기서 편의상 건조대상물의 건조도를 기준으로 건조과정을 세분화할 수 있다.

예를 들어, 건조초기에 건조대상물의 습도가 높은 드라이(dry)과정, 건조대상물이 건조기에서 꺼내어져 다림질하기에 적절한 정도의 습도를 가지는 아이언(iron)과정, 건조대상물이 건조기에서 꺼내어져 바로 옷장이나 선반들에 넣어질 수 있을 정도의 습도를 가지는 컵보드(cupboard)과정, 건조대상물이 건조기에서 꺼내어져 바로 입을 수 있을 정도의 습도와 온도를 가지도록 냉각되어지는 쿨링(cooling)과정 등으로 구분할 수 있다. 하지만, 전술한 과정들은 건조기 사용자의 입장에서 필요한 정도의 습도(또는 건조도)를 편의상 분류한 것에 불과한 것으로, 건조과정은 단일하게 진행된다. 다만, 사용자의 선택에 따라 건조과정에서 전술한 일부 단계에서 건조가 종료될 수도 있으며, 건조대상물의 재질에 따라 각 과정들에서 공급되는 열에너지나 시간 등이 달라질 수 있다.

한편, 사용자의 선택에 따라 상기 건조과정 중에 드럼 내부로 스팀을 분사할 수 있는 스팀분사과정이 추가적으로 구비될 수도 있다. 또는, 별도의 과정으로 사용중인 의류 또는 보관중인 의류를 고온의 스팀에 의해 순간적으로 건조대상물을 살균하는 효과를 가지는 스팀살균과정도 추가적으로 구비될 수도 있다. 또한, 전술한 건조과정과는 별개로, 사용중인 의류 또는 보관중인 의류의 주름 및 구김을 제거하거나 탈취 등을 위해 스팀 분사를 하는 스팀 리프레쉬 과정이 추가적으로 구비될 수도 있다.

한편, 건조과정이 종료된 후에도 건조기 내부에서 건조대상물이 꺼내어지지 않고 상당한 시간이 흐르면, 새로운 주름이나 구김이 발생될 수도 있다. 이러한 것을 방지하기 위해, 본 실시 예에서는 사용자의 선택에 따라 건조과정이 종료된 후에도 사용자가 건조대상물을 꺼내기 전까지 주기적으로 건조대상물을 유동시키는 주름방지과정이 추가적으로 제공될 수도 있다.

전술한 건조과정은 히트펌프 시스템과 히터를 모두 사용할 수 있는 하이브리드 건조기에 모두 적용된다. 다만, 사용되는 열원이 달라질 수 있고, 건조시간에 있어서 차이가 발생될 수 있으며, 에너지 효율에 있어서도 차이가 발생될 수 있다.

에너지 효율 측면에서 드럼에 공급되는 열원으로 히트 펌프 시스템만을 사용하여 건조과정을 진행하는 것을 일반건조모드라고 할 수 있다. 또한, 에너지 효율을 고려하면서도 건조시간을 줄일 수 있도록 히트 펌프 시스템과 히터를 열원으로 사용하여 건조과정을 진행하는 것을 고속건조모드라고 할 수 있다. 나아가, 상기 히터만을 열원으로 사용하여 건조과정을 진행하는 것을 특수건조모드라고 있다. 상기 건조모드에 대한 명칭은 편의상 특정한 것에 불과하며, 드럼에 공급되는 공기를 가열하는 열원이 다름을 구분하기 위한 것에 불과하다.

전술한 실시 예의 건조기에서는 상기 일반건조모드와 고속건조모드 모두가 사용자의 선택에 의해서 적용될 수 있다. 또한, 특수건조모드도 선택에 의해 적용될 수 있다.

상기 각각의 건조모드에서는 사용되는 열원이 차이가 있기 때문에 시간당 공급되는 열에너지도 차이가 나며, 히트펌프 시스템에 가해지는 열부하도 달라진다. 따라서, 각각의 건조모드에서의 열원 등의 제어는 달라질 수 있다.

본 명세서의 실시 예에 따르면 건조기의 구동모터, 송풍팬, 압축기, 냉각 팬 등과 관련해서 각각 모터의 구동이 필요하다. 구동되는 모터를 제어하기 위해 모터에 공급되는 전류를 모니터링 할 필요성이 있다.

도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 구동을 위한 회로도이다.

도 6을 참조하면, 명세서의 일 실시 예에 따른 모터 구동을 위한 구동 장치의 각 구성을 설명한 블록도가 도시된다.

실시 예에서 모터(660)를 구동하기 위한 전원(615)과 변환 회로를 포함하는 회로부(610)가 구비될 수 있다.

회로부(610)은 전원(615)에서 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(620) 및 컨버터(620)를 제어하여 직류 전원의 전압을 조절하는 컨버터 제어부(625)를 포함할 수 있다. 컨버터 제어부(625)는 컨버터(620)에 입력되는 전압(Vs) 및 전류(Is) 중 적어도 하나를 기반으로 제어신호(Soc)를 컨버터(620)에 제공할 수 있으며, 컨버터(620)는 제어 신호를 기반으로 원하는 직류 전원을 생성할 수 있다.

컨버터(620) 및 인버터(630) 사이에 DC단 접속과 관련된 커패시터(C)가 위치할 수 있다.

인버터(630)는 컨버터(620)가 출력하는 직류 전원을 원하는 교류 전원으로 변환할 수 있으며, 인버터 제어부(635)는 인버터(630)를 제어하여 출력되는 교류전원의 주파수 및 전류를 조절할 수 있다. 인버터 제어부(635)는 직류 전원의 전압(Vdc) 및 교류 출력의 전류(io)를 모니터링 하고 이를 기반으로 인버터(630)를 제어하기 위한 제어 신호(Sic)를 제공할 수 있다. 이와 같은 제어신호(Sic)를 기반으로 인버터(630)의 스위칭이 제어될 수 있으며, 스위칭 제어에 따라 모터(660)에 공급되는 전원이 제어되고 모터(660)의 동작 역시 이에 따라 제어될 수 있다.

실시 예의 인버터 제어부(635)는 모터 구동을 위해 인버터(630)의 출력 전류가 원하는 전류값에 도달할 때까지 인버터(630)에 포함된 적어도 하나의 스위치를 제어할 수 있다. 이 때 스위칭 패턴에 따라 총 8개의 전압 벡터가 형성될 수 있으며, 각 전압 벡터에 따라 커패시터와 모터(660)의 중성점 사이의 전압인 공통 모드 전압에 의해 전자파 노이즈가 발생할 수 있으며, 공통 모드 전압이 커질수록 전자파 노이즈의 발생이 증가할 수 있다. 보다 구체적으로 삼상 스위치 모두가 오프되거나 온 될 경우 영 전압 벡터가 형성되게 되고 이에 따라 공통 모드 전압 값이 커지게 되므로 전자파 노이즈게 커질 수 있게 된다. 이 때 특정의 유효 벡터만이 반복되도록 인버터(630)의 스위칭을 제어함으로써 발생되는 전자파 노이즈를 줄일 수 있다.

한편 실시 예의 인버터(630)는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 각각 서로 직렬 연결되는 상단 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하단 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상단 및 하단 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위칭 소자에는 다이오드가 병렬로 연결될 수 있으며, 다이오드의 방향은 스위칭에 따른 전류 이동의 역방향일 수 있다.

한편 실시 예에서 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)으로 구현될 수 있으며, 출력전류(io)값을 모니터링 하여 원하는 전류 값에 이르게 하도록 on 주기의 비율이 결정될 수 있다.

또한 출력전류 검출부(E)는, 모터(660)에 공급되는 출력전류(io)를 검출할 수 있으며, 위에서 설명한 것과 같이 해당 전류 값을 제어함에 따라 모터(660)의 구동을 제어할 수 있다. 한편 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다. 또한 출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.

도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.

도 7을 참조하면, 세탁물의 건조를 위해 세탁물 무게를 감지하기 위한 건조기의 드럼 회전 제어 패턴이 도시된다.

실시 예에서 건조 동작을 위해 세탁물이 건조기에 투입되고, 세탁물의 무게가 증가함에 따라 드럼을 회전시키기 위해 큰 토크가 요구된다. 또한 세탁물의 무게뿐만 아니라 모터의 각속도, 세탁물의 마찰 계수, 부하토크에 의해 모터 회전에 토크가 변경될 수 있다. 또한 건조기에서 이와 토크를 측정하기 위해서 드럼의 회전과 관련된 모터에 공급되는 토크 전류 값을 측정할 수 있고, 이에 따라 관성 토크 값이 달라질 수 있다.

건조기가 동작하여, 드럼이 회전하는 경우, 세탁물이 투입된 드럼에는, 다양한 힘이 작용한다. 드럼이 회전하는 경우, 드럼에는 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 작용한다. 한편 드럼이 회전하는 동안, 각도 θm인 상태에서, 세탁물에 작용하는 힘은 다음과 같다. 드럼이 정지 상태에서 각도 θm만큼 이동한 상태에서 작용하는 힘이다.

모터토크는 모터 동작 시 필요한 힘이므로, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 합산된 값으로 나타난다. 보다 구체적으로 모터의 회전을 위한 모터 토크 Te는 다음의 수학식과 같다.

[수학식 1]

위 식에서 Jm은 관성 계수 ωm은 모터의 각속도, Bm은 세탁물의 마찰 계수, TL은 부하토크에 해당하고, P는 모터에 공급되는 전력, Ke는 토크상수, iqe는 모터에 공급되는 토크 전류에 대응한다.

위의 토크 Te의 성분을 살펴보면

은 관성토크,

은 마찰토크,

은 부하토크에 대응한다. 실시 예에서 마찰 토크부분은 세탁물의 종류에 따라 편차가 발생할 수 있기 때문에 정확한 측정을 위해서는 해당 부분에 대한 보상이 필요하다.

모터토크는 세탁물을 들어올리는 힘에 드럼의 반지름을 곱한 값이 된다. 관성토크는 회전동작 중 가속 또는 감속하는 경우, 드럼에 작용하는 관성 또는 세탁물의 분포에 따라 작용하는 관성의 힘으로 회전동작을 방해하는 힘으로 작용한다. 이때, 관성토크는 질량과 드럼의 반지름의 제곱에 비례한다. 마찰토크는 세탁물과 터브, 세탁물과 도어 사이, 구동벨트와 드럼 사이에 작용하는 마찰력이므로, 회전속도에 비례한다. 마찰토크는 마찰계수와 회전속도의 곱으로 산출할 수 있다. 부하토크는 기동시 세탁물의 분포에 따라 작용하는 중력으로, 세탁물의 무게, 중력가속도, 드럼의 반지름, 각도로부터 산출될 수 있다.

보다 구체적으로 모터토크는 드럼에 연결된 모터를 회전동작시키기 위해 가해지는 힘이고, 관성토크는 회전 중, 가속 또는 감속하는 경우 기존의 운동상태(회전)를 유지하고자 하는 관성에 의해 방해받는 힘이며, 마찰토크는 드럼과 세탁물, 도어와 세탁물, 또는 세탁물 간의 마찰, 그리고 구동벨트와 드럼 사이의 마찰로 인해 회전을 방해하는 힘이고, 부하토크는 세탁물의 무게에 의해 회전을 방해하는 힘이다.

건조기에서 토크 Te를 추정하기 위해 iqe를 측정할 수 있다. 이에 따라 측정된 토크 값을 기반으로 세탁물의 무게 변화를 감지하고, 감지된 무게 변화를 기반으로 세탁물에 대한 포량감지를 수행할 수 있다. 따라서 건조기의 제어부는 토크 상수를 기반으로 가송전류 및 유지 전류값을 측정하고 이를 기반으로 토크 값을 판단하고, 판단된 토크 값을 기반으로 세탁물의 포량 감지를 수행할 수 있다. 한편 측정된 전류 값과 관련해서 토크 상수 Ke가 영향을 고려해야 하며, 이는 가속 구간의 전류에서 유지 구간의 전류를 보상함으로써 모터 역기전력에 대한 산포를 보상함으로써 Ke의 영향을 고려할 수 있다. 보다 구체적으로 모터의 회전과 관련된 부하는 "가속구간 전류 평균 - 유지 구간 전류 평균/2"로 표시될 수 있다.

소정 각도(θm)에서, 세탁물에 작용하는 힘은 중력에 의한 힘이 작용하나, 드럼이 회전하고 있으므로 중력에 sin(θm)을 곱한 값으로 산출할 수 있다. 중력에 의한 힘은 중력가속도와 드럼의 반지름, 질량으로 결정된다.

드럼이 회전하는 중, 이와 같이 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 동시에 작용하고, 이러한 힘의 성분은 모터의 전류값에 반영되므로, 제어부는 모터에 공급되는 전류값을 이용하여 세탁물의 양을 산출한다.

모터토크의 경우 무게에 의한 중력의 영향이 크고, 세탁물이 일정 무게 이상이 되는 경우 측정에 따른 해상도가 낮아지는 문제점이 있다. 즉 세탁물의 무게가 특정 값 이상으로 증가하게 되면, 세탁물의 무게가 증가할수록 무게의 측정 오차가 증가할 수 있다.

마찰토크는 세탁물과 도어의 마찰, 세탁물이 도어에 끼는 경우 그 값의 변화가 커지므로, 세탁물의 종류에 따른 산포 (spread, dispersion)가 증가할 수 있으며, 특히 세탁물의 양이 증가하게 되면, 마찰토크의 산포가 크게 증가한다.

부하토크는 세탁물의 움직임으로 인해 그 값에 편차가 발생한다. 또한, 부하토크의 경우 세탁물의 무게가 일정 크기 이상이 되면 세탁물의 움직임이 감소하므로, 오히려 부하토크가 감소하는 역전현상이 발생할 수 있다.

반면, 관성토크는 세탁물의 유동에 영향을 받기는 하나, 세탁물의 양(무게)에 대해 선형성을 나타내므로 세탁물의 양을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 관성 토크의 추정을 통해 세탁물의 무게를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

이때, 관성토크는 유지하고자 하는 힘이므로, 가속 또는 감속 시 작용하게 된다. 즉, 가속구간과 감속구간에는 관성토크가 작용하나, 회전속도를 일정하게 유지하는 경우 관성토크는 작용하지 않고, 중력에 의한, 모터토크, 마찰토크 그리고 부하토크가 작용하게 된다.

따라서 관성토크에 대한 특성은 가속구간의 데이터에서 유지구간의 데이터를 제외시켜 산출할 수 있다. 관성은, 가속구간의 전류값과 감속구간의 전류값에서 유지구간의 전류값을 감산한 후, 시간당 속도변화량, 즉 가속도로 나눈 후, 역기전력을 곱하여 산출할 수 있다.

따라서 건조기는 가속구간과 유지구간에 작용하는 힘을 분석하여 관성토크를 바탕으로 세탁물의 양을 판단하고, 또한 세탁물의 양에 따른 중력의 힘을 유지구간에서 산출할 수 있다. 유지구간의 경우 관성특성이 최소화되고, 가속구간과 감속구간에서는 관성이 크게 작용하므로, 각각 상이한 데이터를 바탕으로 포량감지값을 산출하여 상호 비교분석함으로써, 최종 세탁물의 양을 판단할 수 있다.

또한, 건조기는 모터 회전동작 중에 전류값을 측정하여 세탁물의 양을 산출하므로, 기동 시 모터의 위치정렬로 인한 오차를 배제할 수 있고, 또한 유지구간을 통해 부하 상태의 변화, 즉 세탁물이 불규칙하게 유동하지 않고, 일정한 상태로 유동함에 따라, 부하의 변동으로 인한 오차를 최소화할 수 있다.

실시 예에서 세탁기의 제어부는 10초를 주기로 같은 패턴으로 회전을 수행할 수 있다. 하나의 패턴에는 가속 구간 및 유지구간이 포함될 수 있으며, 가속 구간 및 유지구간에서 측정된 관성 토크를 기반으로 세탁물의 양 및 무게 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.

도 8은 본 명세서의 다른 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.

도 8을 참조하면, 실시 예에 따른 세탁물의 건조를 위해 세탁물 무게를 감지하기 위한 건조기의 드럼 회전 제어 패턴이 도시된다.

실시 예의 제어 패턴은 가속구간(810), 유지구간(820) 및 감속구간(830)을 포함한다. 실시 예에서 가속구간(810) 및 감속구간(830)의 기울기는 서로 대응할 수 있으며, 가속구간(810) 및 감속구간(830) 각각의 길이가 유지구간(820) 보다 길게 설정될 수 있다. 보다 구체적으로 가속 구간에서의 기울기는 250 rpm/s 내지 1750 rpm/s 사이의 값일 수 있으며, 가속 구간에서의 기울기는 가속 구간에서의 기울기와 대응될 수 있다. 또한 실시 예에서 유지구간(820)에서의 회전 속도는 특정 범위 내에서 유지될 수 있다.

또한 실시 예에서 제어부는 가속구간(810)의 길이를 감속구간(830)의 길이보다 더 길게 설정할 수 있으며, 감속구간(830)에서 회전에 따른 각속도가 0이 아닌 상태에서 다시 가속구간(810)으로 돌입하도록 회전 패턴을 제어할 수 있다.

이와 같이 가속구간(810) 및 감속구간(830)을 포함함으로써 정확한 관성 토크 추정이 가능하다. 보다 구체적으로 가속구간(810) 및 감속구간(830)에서 각속도의 변화량이 서로 대응되는 경우 해당 회전 토크의 차이를 기반으로 관성 토크를 추정할 수 있다.

보다 구체적으로 가속구간(810)에서 모터 토크 TACC는 다음과 같다

[수학식 2]

감속구간(830)에서 모터 토크 TDEC는 다음과 같다

[수학식 3]

이 때 가속구간(810) 및 감속구간(830)의 각속도 변화정도가 서로 대응되는 경우, 다음과 같은 방법으로 관성토크를 추정할 수 있다.

[수학식 3]

이와 같이 서로 대응되는 기울기의 가속구간(810) 및 감속구간(830)으로 모터 회전을 제어하는 경우, 시료편차 등을 제거한 순수한 관성 토크를 측정할 수 있다. 한편 실시 예에서 제어부는 위와 같은 관계를 기반으로 가속구간(810) 및 감속구간(830)에 대응하는 전류 값을 기반으로 관성 토크를 추정할 수 있다.

도 9는 본 명세서의 또 다른 실시 예에 따라 세탁물의 무게에 대응하는 정보를 확인하기 위한 드럼 회전 제어 패턴에 대한 도면이다.

도 9를 다른 실시 예에 따른 세탁물의 건조를 위해 세탁물 무게를 감지하기 위한 건조기의 드럼 회전 제어 패턴이 도시된다.

제어부는 제1가속구간(910), 제1유지구간(920), 제2가속구간(930), 제2유지구간(940), 제1감속구간(950), 제3유지구간(960) 및 제2감속구간(970)을 형성하도록 드럼 회전을 제어할 수 있다.

한편 실시 예에서 제어부는 제3유지구간(960)을 생략하고 제1감속구간(950) 및 제2감속구간(970)을 연속으로 진행할 수 있으며, 이와 같이 제어할 경우 회전 시작부터 제2유지구간(940)까지 시간이 제2유지구간(940) 종료부터 다시 제2감속구간(970)종료까지의 시간 보다 길게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 감속 구간의 경우 공급 전류 값에 따른 실제 회전 값이 대응되게 변하므로 별도의 유지구간을 설정하지 않을 수도 있다.

또한 실시 예에서 제1가속구간(910)의 기울기와 제2감속구간(970)의 기울기가 서로 대응할 수 있으며, 제2가속구간(930)의 기울기가 제1감속구간(950)의 기울기와 서로 대응할 수 있다. 또한 실시 예에서 제1가속구간(910)의 기울기가 제2가속구간(930)의 기울기보다 작을 수 있으며, 제2감속구간(970) 및 제1감속구간(950)의 기울기 역시 이에 대응되게 결정될 수 있다. 이와 같이 제1가속구간(910)의 기울기를 제2가속구간(930)의 기울기보다 작게 설정함으로써 전류값에 대응한 기준 회전 속도와 실제 회전속도 사이의 차이를 줄일 수 있다.

또한 실시 예에서 제1가속구간(910)의 길이가 제2가속구간(930)의 길이보다 짧을 수 있으며, 제1유지구간(920)은 제1가속구간(910) 및 제2가속구간(930)보다 짧을 수 있다.

이와 같이 복수의 단계로 가속함으로써 전류 입력에 따른 실제 속도의 차이가 있는 경우에도 제2가속구간(930)에서는 차이 값이 적게 발생할 수 있으며, 제어부는 제2가속구간(930)에서 전류 값 측정을 통해 모터 토크를 보다 정확하게 확인할 수 있다.

도 10은 본 명세서의 실시 예의 제어 동작에 따른 모터 동작 및 이에 대한 전류 정보를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 모터 제어를 위한 공급되는 전류 파형(1030) 및 이에 따른 회전 속도 변화가 도시된다. 보다 구체적으로 기동 구간, 가속구간, 유지구간, 및 감속구간을 형성하도록 모터의 회전이 제어될 수 있다.

실시 예에서 가속구간 및 감속구간의 기울기는 서로 대응되게 형성될 수 있다.

실시 예에서 공급되는 전류 파형(1030)에 따른 기준 회전 속도 변화는 식별번호 1010에 대응된다. 다만 실제 회전의 경우, 회로 특성 및 건조기 내부의 세탁물의 특성 등으로 인해 실제 회전 속도 변화는 식별번호 1020에 대응할 수 있다. 이에 따라 가속 구간을 살펴보면 초기 부분에서 기준 회전 속도 변화(1010)와 실제 회전속도 변화(1020)가 차이가 발생하며, 보다 구체적으로 실제 회전속도는 특정 시간동안 기준 회전 속도보다 낮게 형성되며, 특정 시간 경과 후 실제 회전 속도와 기준 회전 속도가 서로 대응할 수 있다. 따라서 실시 예에서 제어부는 가속 구간에서 실제 회전속도와 기준 회전 속도가 서로 대응하는 구간에서 모터와 관련된 전류 값을 측정을 수행할 수 있으며 이를 위해 가속 구간이 시작된 이후 특정 오프셋 시간 이후 전류 값을 측정할 수 있다.

이와 같이 전류 공급에 따른 기준 회전 속도와 실제 회전속도의 차이점을 보상함으로써 보다 정확한 측정이 가능하다.

도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 건조기의 동작 방법을 설명한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 명세서의 실시 예에 따라 제어부가 건조기를 동작시키는 방법이 도시된다.

단계 1105에서 제어부는 건조기 구동 관련 사용자의 입력을 수신할 수 있다. 실시 예에서 제어부는 사용자 입력을 기반으로 건조 동작을 수행할 수 있다.

단계 1110에서 제1포량감지 동작을 수행할 수 있다. 실시 예에서 제어부는 이전 실시 예에서 설명한 방법 중 적어도 하나를 기반으로 포량 감지 동작을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 가속 구간 및 감속 구간에서 전류 값을 측정하고, 이를 기반으로 관성 토크를 추정하여 세탁물의 무게를 측정할 수 있다. 또한 실시 예에서 제어부는 습도 센서를 추가적으로 활용하여 포량 감지를 수행할 수도 있다.

단계 1115에서 제어부는 포량 감지 결과를 기반으로 건조 잔여 시간을 표시할 수 있다. 일 예에서 세탁물의 양에 대응한 건조 시간을 표시할 수 있다.

단계 1120에서 제어부는 건조 프로세스를 수행할 수 있다. 건조 프로세스동안 세탁물의 건조를 위해 드럼 및 히트펌프를 구동할 수 있다. 한편 실시 예서 히트 펌프를 사용하는 건조기를 기준으로 설명하나 본 명세서의 포량 감지 방법은 다른 종류의 건조기에도 사용될 수 있으며, 세탁기 등과 같이 세탁물의 양과 무게의 측정이 필요한 제품에도 사용될 수 있음이 자명하다.

단계 1125에서 제어부는 제2포량감지 동작을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 제어부는 단계 1110과 대응되는 방법으로 포량감지 동작을 수행할 수 있다. 또한 실시 예에서 건조 동작 진행 후 세탁물의 무게가 감소했으므로 속도 변화 지연에 따른 측정 마진을 다르게 설정할 수 있다.

또한 실시 예에서 제1포량감지 동작은 도 9에 대응하는 방식으로 수행되고, 제2포량감지 동작은 도 8에 대응하는 방식으로 수행될 수 있다.

단계 1130에서 제어부는 포량 감지 결과를 기반으로 건조 잔여 시간을 표시할 수 있다.

이와 같이 건조기의 동작을 제어함으로써 보다 세탁물의 무게 변화를 민감하게 감지하고 이에 따라 보다 정확한 포량 감지가 가능하며, 이를 기반으로 사용자에게 보다 정확한 건조 잔여 시간 정보를 제공할 수 있다.

도 12는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁물의 무게 감지를 위한 해상도를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 본 명세서의 다른 실시 예에 따른 세탁물의 무게 감지를 위한 해상도를 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, 도 7에 대응한 드럼의 회전 제어 패턴에 따른 세탁물의 무게를 감지한 결과 정보가 도시되고, 도 13을 참조하면, 도 8에 대응한 드럼의 회전 제어 패턴에 따른 세탁물의 무게를 감지한 결과 정보가 도시된다.

도 12의 실시 예를 참고하면, 세탁물의 양이 증가함에 따라 무게 감지의 해상도가 포화(saturation)되는 경향이 있으며, 마찰 토크에 의한 감지 값의 편차가 크게 형성될 수 있다.

도 13의 실시 예를 참고하면 감지 결과의 선형성이 유지되며, 세탁물의 무게가 8kg 이상인 부분에서 도 12의 실시 예 대비 약 45% 정도 해상도 향상이 있다.

이와 같이 가속 구간 및 감속 구간에서 모터 토크의 측정을 기반으로 관성 토크를 추정하고, 이를 기반으로 세탁물의 양을 감지함으로써 세탁물의 무게를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (16)

1. 드럼 및 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 건조기의 제어 방법에 있어서,
   건조 프로세스를 시작하는 단계;
   제1시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 단계;
   제2시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 제1특정 범위 내에서 유지되는 단계; 및
   제3시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 감소하는 단계를 포함하며,
   상기 제1시구간의 가속 기울기는 상기 제3시구간의 감속 기울기에 대응된 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1시구간 동안 상기 모터와 관련된 제1전류 값을 확인하는 단계;
   상기 제3시구간 동안 상기 모터와 관련된 제2전류 값을 확인하는 단계; 및
   상기 제1전류 값 및 상기 제2전류 값을 기반으로 상기 건조 프로세스의 잔여 시간 값을 표시하는 단계를 더 포함하는 건조기의 제어 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1전류 값은 상기 제1시구간 시작 후 특정 시간 이상 경과된 이후 측정되는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   제1시구간은 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 제1서브 시구간, 상기 드럼의 회전 속도가 제2특정 범위 내에서 유지되는 제2서브 시구간, 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 제3서브 시구간을 포함하며,
   상기 제2특정 범위에 대응하는 회전 속도는 상기 제1특정 범위에 대응하는 회전속도보다 작은 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3시구간은 상기 제2서브 시구간에 대응하며, 회전 속도가 제2특정 범위 내에서 유지되는 제4서브 시구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제3시구간에서 상기 드럼의 회전 속도는 지속적으로 감속되며, 상기 제3시구간의 감속 기울기는 상기 제3서브 시구간의 감속 기울기에 대응하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1서브 시구간의 길이가 상기 제3서브 시구간의 길이 보다 짧은 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 제1서브 시구간의 가속 기울기가 상기 제3서브 시구간의 가속 기울기보다 작은 것을 특징으로 하는 건조기의 제어 방법.
9. 건조기에 있어서,
   드럼;
   상기 드럼을 회전시키는 모터;
   건조 프로세스를 시작하고, 제1시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 증가하고, 제2시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 제1특정 범위 내에서 유지되고, 제3시구간 동안 상기 드럼의 회전 속도가 감소하도록 상기 모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제1시구간의 가속 기울기는 상기 제3시구간의 감속 기울기에 대응된 것을 특징으로 하는 건조기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1시구간 동안 상기 모터와 관련된 제1전류 값을 확인하고, 상기 제3시구간 동안 상기 모터와 관련된 제2전류 값을 확인하고, 상기 제1전류 값 및 상기 제2전류 값을 기반으로 상기 건조 프로세스의 잔여 시간 값을 표시하는 것을 특징으로 하는 건조기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1전류 값은 상기 제1시구간 시작 후 특정 시간 이상 경과된 이후 측정되는 것을 특징으로 하는 건조기.
12. 제9항에 있어서,
    제1시구간은 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 제1서브 시구간, 상기 드럼의 회전 속도가 제2특정 범위 내에서 유지되는 제2서브 시구간, 상기 드럼의 회전 속도가 증가하는 제3서브 시구간을 포함하며,
    상기 제2특정 범위에 대응하는 회전 속도는 상기 제1특정 범위에 대응하는 회전속도보다 작은 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 건조기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제3시구간은 상기 제2서브 시구간에 대응하며, 회전 속도가 제2특정 범위 내에서 유지되는 제4서브 시구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제3시구간에서 상기 드럼의 회전 속도는 지속적으로 감속되며, 상기 제3시구간의 감속 기울기는 상기 제3서브 시구간의 감속 기울기에 대응하는 것을 특징으로 하는 건조기.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1서브 시구간의 길이가 상기 제3서브 시구간의 길이 보다 짧은 것을 특징으로 하는 건조기.
16. 제12항에 있어서,
    상기 제1서브 시구간의 가속 기울기가 상기 제3서브 시구간의 가속 기울기보다 작은 것을 특징으로 하는 건조기.
    

Images