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KR102056168B1 - 세탁물 처리기기 - Google Patents

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KR102056168B1
KR102056168B1 KR1020180045720A KR20180045720A KR102056168B1 KR 102056168 B1 KR102056168 B1 KR 102056168B1 KR 1020180045720 A KR1020180045720 A KR 1020180045720A KR 20180045720 A KR20180045720 A KR 20180045720A KR 102056168 B1 KR102056168 B1 KR 102056168B1
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Abstract

본 발명은 세탁물 처리기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 탈수시, 모터의 속도를, 단계적으로 상승하거나, 단계적으로 하강하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.

Description

세탁물 처리기기{Laundry treatment machine}
본 발명은 세탁물 처리기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 배수 시간을 단축할 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 센서리스 방식에 의해, 구동 가능한 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
배수펌프 구동장치는, 배수시 모터를 구동하여 수입부에 입력되는 물을 외부로 배출한다.
통상 배수 펌프 구동을 위해, 입력되는 교류 전원에 의한 정속 운전에 의해 모터를 구동한다.
예를 들어, 입력 교류 전원의 주파수가 50Hz인 경우, 배수 펌프 모터는 3000rpm으로 회전하며, 입력 교류 전원의 주파수가 60Hz인 경우, 배수 펌프 모터는 3600rpm으로 회전하게 된다.
한편, 배수펌프 구동장치를 포함하는 세탁물 처리기기가 설치되는 위치에 따라, 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)의 레벨이 달라지게 된다.
특히, 설치시 양정 레벨이 다양하게 설정될 수 있으므로, 배수펌프의 모터 구동시, 다양한 양정 레벨을 고려하여, 모터를 구동하는 것이 바람직하다.
한편, 배수펌프 모터 구동시, 배수관에 잔수가 남아있는 경우, 배수관의 잔수의 이동으로 인하여, 탈수시, 속도 리플이 발생하며, 이에 따라, 불필요한 소음 및 진동이 발생하게 된다. 이에, 배수펌프 동작시, 속도 리플 저감, 불필요한 소음 및 진동의 저감을 위한 방법이 논의되고 있다.
한편, 한국공개특허공보 10-2006-0122562호에는, 압력센서와 수위센서를 이용하여 현재의 양수량을 확인하여, 펌프 운전시, 정속 모드 운전 또는 인버터 모드에 따른 속도 제어 내용이 개시된다.
또한, 일본공개특허공보 특개2004-135491호에는, 모터 구동을 위해, 속도 지령에 따라, 속도 제어 내용이 개시된다.
그러나, 이러한 속도 제어에 따르면, 양정의 레벨의 변화에 따라, 펌프에 공급되는 파워가 가변되어야 하므로, 컨버터가 다양한 전원 레벨을 출력하여야 하므로, 컨버터의 안정성이 낮아지게 된다.
본 발명의 목적은, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배수시 양정이 가변하더라도 컨버터가 안정적으로 구동될 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배수 시간을 단축할 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 센서리스 방식에 의해, 구동 가능한 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 탈수시, 모터의 속도를, 단계적으로 상승하거나, 단계적으로 하강하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 미만인 경우, 속도 지령치를 높여 높아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터를 제1 속도로 구동하다가, 제1 속도에서 제2 속도로 상승시킨 후, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강시, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 탈수시, 세탁조의 수위가 제1 수위인 경우, 모터를 제1 속도로 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수시, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여, 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어하며, 양정이 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 속도 증가시, 출력 전류가 일정하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 배수 펌프의 동작에 의한 양수량이 감소하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터에 대한 속도 제어시 보다, 모터에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가이 따른, 배수 펌프의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수시, 모터에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수 시작시, 모터에 대해 파워 제어를 수행하며, 잔수에 도달하는 경우, 파워 제어를 종료하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치를 출력하며, 제2 제어부는, 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 모터에 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 출력 전류의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제2 제어부는, 전압 지령치 또는 스위칭 제어 신호에 기초하여, 모터의 전압 정보를 제어부로 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 전압 정보에 기초하여, 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부와, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여 파워를 연산하는 전력 연산부와, 연산된 파워 및 파워 지령치에 기초하여, 속도 지령치를 출력하는 파워 제어기와, 속도 지령치, 및 속도 연산부에서 연산된 속도에 기초하여, 전압 지령치를 출력하는 속도 제어기를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 배수 펌프 구동을 위한 모터로 브러시리스(BrushLess) DC 모터를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터를 더 포함하고, 출력 전류 검출부는, dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 탈수시, 모터의 속도를, 단계적으로 상승하거나, 단계적으로 하강하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다. 특히, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 미만인 경우, 속도 지령치를 높여 높아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터를 제1 속도로 구동하다가, 제1 속도에서 제2 속도로 상승시킨 후, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강시, 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 탈수 이전의 배수시, 출력 전류에 기초하여 모터의 속도를 연산하고, 탈수시, 연산된 속도에 대응하는 속도로, 모터를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정에 대응하는 속도를 연산할 수 있으며, 결국 탈수시, 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다. 이에 따라, 탈수시 양정이 가변하더라도 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 탈수 이전의 배수시, 모터의 속도가 커질수록, 탈수시, 모터의 속도가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 양정이 가변하더라도 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제어부는, 배수시, 세탁조의 수위가 제1 수위인 경우, 모터의 속도를 연산할 수 있다. 특히, 제1 수위는 리셋 수위일 수 있으며, 이에 따라, 모터의 속도 연산 또는 양정 추정을 정확하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 탈수 이전의 배수시, 모터의 속도에 기초하여 양정을 연산하고, 탈수시, 연산된 양정의 레벨이 커질수록, 모터의 속도가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 양정 추정을 정확하게 수행할 수 있으며, 나아가, 양정에 대응하여 탈수를 수행함으로써, 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 제어부는, 탈수시, 배수 펌프에서 발생하는 사운드의 범위가, 13dB 이내가 되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 소음 또는 진동이 저감될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수시, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여, 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어하며, 양정이 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
특히, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 속도 증가시, 출력 전류가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터가 동작할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터에 대한 속도 제어시 보다, 모터에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가이 따른, 배수 펌프의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 속도 제어에 비해, 설치 가능한 양정 레벨이 더 커질 수 있게 되어, 설치 자유도가 증대될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수시, 모터에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수 시간을 단축할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 배수 시작시, 모터에 대해 파워 제어를 수행하며, 잔수에 도달하는 경우, 파워 제어를 종료하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 배수 동작을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치를 출력하며, 제2 제어부는, 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 모터에 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 출력 전류의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터가 구동될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어부는, 모터의 전압 정보에 기초하여, 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부와, 출력 전류와 dc단 전압에 기초하여 파워를 연산하는 전력 연산부와, 연산된 파워 및 파워 지령치에 기초하여, 속도 지령치를 출력하는 파워 제어기와, 속도 지령치, 및 속도 연산부에서 연산된 속도에 기초하여, 전압 지령치를 출력하는 속도 제어기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안정적인 파워 제어가 수행될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 배수 펌프 구동을 위한 모터로 브러시리스(BrushLess) DC 모터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 정속 제어가 아닌 파워 제어가 간편하게 구현될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터를 더 포함하고, 출력 전류 검출부는, dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 출력 전류 검출부를 통해, 모터에 흐르는 출력 전류를 간편하게 검출할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 4는 도 1의 배수펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 5는 도 4의 배수펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6은 도 5의 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 1의 세탁물 처리기기의 배수펌프에 연결된 배수관의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 8은 양정과 양수량, 출력 파워 및 입력 파워의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9b는 도 7a 내지 도 7b의 양정에서의 잔수 이동을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 일 예를 보여주는 순서도이고, 도 11 내지 도 20은 도 10의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기(100)는, 포가 삽입되어 세탁, 헹굼 탈수 등을 수행하는 세탁기 또는 습포가 삽입되어 건조를 수행하는 건조기 등을 포함하는 개념으로서, 이하에서는 세탁기를 중심으로 기술한다.
세탁기(100)는, 외관을 형성하는 케이싱(110)과, 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 조작키들과, 세탁기(100)의 작동상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이 등을 구비하여 사용자 인터페이스를 제공하는 컨트롤 패널(115)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 구비되어 세탁물이 출입하는 출입홀을 여닫는 도어(113)를 포함한다.
케이싱(110)은, 내부에 세탁기(100)의 각종 구성품이 수용될 수 있는 공간을 형성하는 본체(111)와, 본체(111)의 상측에 구비되고 내조(122) 내로 세탁물이 투입될 수 있도록 포출입홀을 형성하는 탑커버(112)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 본체(111)와 탑커버(112)를 포함하는 것으로 설명하나, 케이싱(110)은 세탁기(100)의 외관을 형성하는 것이면 충분하며 이에 한정되지 않는다.
한편, 지지봉(135)은, 케이싱(110)을 이루는 구성 중 하나인 탑커버(112)에 결합되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 케이싱(110)의 고정된 부분 어느 곳과도 결합되는 것이 가능함을 명시한다.
컨트롤패널(115)은, 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117)과, 조작키들(117)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 표시하는 디스플레이(118)를 포함한다.
도어(113)는, 탑커버(112)에 형성된 포출입홀(미표기)을 여닫는 것으로, 본체(111) 내부가 들여다보일 수 있도록 강화유리 등의 투명부재를 포함할 수 있다.
세탁기(100)는, 세탁조(120)를 포함할 수 있다. 세탁조(120)는, 세탁수가 담기는 외조(124)와, 외조(124) 내에 회전가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 내조(122)를 구비할 수 있다. 세탁조(120)의 상부에는 세탁조(120)의 회전시 발생하는 편심을 보상하기 위한 밸런서(134)가 구비될 수 있다.
한편, 세탁기(100)는, 세탁조(120)의 하부에 회전 가능하게 구비되는 펄세이터(133)를 포함할 수 있다.
구동장치(138)는, 내조(122) 및/또는 펄세이터(133)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것이다. 구동장치(138)의 구동력을 선택적으로 전달하여 내조(122)만이 회전되거나, 펄세이터(133)만이 회전되거나, 내조(122)와 펄세이터(133)가 동시에 회전되도록 하는 클러치(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 구동장치(138)는, 도 3의 구동부(220), 즉 구동 회로에 의해 동작하게 된다. 이에 대해서는 도 3 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 탑커버(112)에는 세탁용 세제, 섬유 유연제 및/또는 표백제 등의 각종 첨가제가 수용되는 세제박스(114)가 인출가능하게 구비되고, 급수유로(123)를 통해 급수된 세탁수가 세제박스(114)를 경유한 후 내조(122) 내로 공급된다.
내조(122)에는 복수의 홀(미도시)이 형성되어 내조(122)로 공급된 세탁수가 복수의 홀을 통해 외조(124)로 유동한다. 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)가 구비될 수 있다.
배수유로(143)를 통해 외조(124)내의 세탁수가 배수되고, 배수유로(143)를 단속하는 배수밸브(145) 및 세탁수를 펌핑하는 배수펌프(141)가 구비될 수 있다.
지지봉(135)은, 외조(124)를 케이싱(110) 내에 매달기 위한 것으로, 일단이 케이싱(110)에 연결되고, 지지봉(135)의 타단은 서스펜션(150)에 의해 외조(124)와 연결된다.
서스펜션(150)은, 세탁기(100) 작동 중에 외조(124)가 진동하는 것을 완충시킨다. 예를 들어, 내조(122)가 회전함에 따라 발생하는 진동에 의해 외조(124)가 진동할 수 있으며, 내조(122)가 회전하는 중에는 내조(122) 내에 수용된 세탁물의 편심, 내조(122)의 회전 속도 또는 공진 특성 등의 다양한 요인에 의해 진동하는 것을 완충시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 메인 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 구동부(220)가 제어되며, 구동부(220)는 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 세탁조(120)에 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
한편, 세탁물 처리기기(100)는, 배수펌프(141)를 구동하기 위한 모터(630), 및 모터(630)를 구동하는 배수펌프 구동장치(620)를 구비할 수 있다. 배수펌프 구동장치(620)는, 메인 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 배수펌프 구동장치(620)를 배수펌프 구동부라 명명할 수도 있다.
메인 제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 메인 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 구동부(220)를 제어하여, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 예를 들어, 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 전류 검출부(225)와 모터(230)의 위치를 감지하는 위치 감지부(220)에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 구동부(220)를 제어할 수 있다. 도면에서는, 검출된 전류와, 감지된 위치 신호가 구동부(220)에 입력되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 메인 제어부(210)에 입력되거나, 메인 제어부(210)와 구동부(220)에 함께 입력되는 것도 가능하다.
구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다.
예를 들어, 인버터 제어부(미도시)가 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호를 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io) 또는 위치 감지부(235)에서 감지된 위치 신호(H)에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 세탁조(120)가 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 세탁조(120)의 편심량, 즉 세탁조(120)의 언밸런스(unbalance;, UB)를 감지할 수도 있다. 이러한 편심량 감지는, 전류 검출부(225)에서 검출된 전류(io)의 리플 성분 또는 세탁조(120)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.
한편, 수위 센서(121)는, 세탁조(120) 내의 수위를 측정할 수 있다.
예를 들어, 세탁조(120) 내에 물이 없는 공수위의 수위 주파수는 28KHz일 수 있고, 세탁조(120) 내에 물이 허용 수위까지 도달한 만수위 주파수는 23KHz일 수 있다.
즉, 수위 센서(121)에서 감지되는 수위 주파수는 세탁조 내의 수위에 반비례할 수 있다.
한편, 수위 센서(121)에서 출력되는 세탁조 수위(Shg)는, 수위 주파수 또는 수위 주파수의 반비례하는 수위 레벨일 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 수위 센서(121)에서 감지되는 세탁조 수위(Shg)에 기초하여, 세탁조(120)가 만수위인지, 공수위인지, 또는 리셋 수위인지 여부 등을 판단할 수 있다.
도 4는 도 1의 배수펌프 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 배수펌프 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치(620)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터(630)를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 메인 제어부(210) 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(210)와 인버터 제어부(430)는, 본 명세서에서 기재된 제어부와 제2 제어부에 각각 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프 구동장치(620)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E) 등을 포함할 수 있다. 또한, 배수펌프 구동장치(620)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는, 도 4, 및 도 5의 배수펌프 구동장치(620) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)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(410)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(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자와 변압기를 구비하는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply; SMPS)를 포함할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 입력되는 직류 전원의 레벨을 변환하여 변환된 직류 전원을 출력하는 것도 가능하다.
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다.
예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 교류 전원으로 변환하여, 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
예를 들어, 동기 모터(630)가 삼상인 경우, 도면과 같이, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
다른 예로, 동기 모터(630)가 단상인 경우, 인버터(420)는, 직류 전원(Vdc)을 단상 교류 전원으로 변환하여, 단상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 동기 모터(630)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
특히, 인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)로부터 입력되는 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn) 또는 스위칭 제어 신호(Sic)에 기초하여, 모터(630)의 전압 정보(Sm)를 메인 제어부(210)로 출력할 수 있다.
인버터(420)와 인버터 제어부(430)는, 도 4 또는 도 5와 같이, 하나의 인버터 모듈(IM)로서 구성될 수 있다.
메인 제어부(210)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)를 입력받을 수 있다.
메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다.
특히, 메인 제어부(210)는, 배수 모터(630)의 안정적인 동작을 위해, 파워 제어를 수행하고, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 파워 제어에 기초한 전압 지령치(Sn)에 기초하여 대응하는 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(630) 사이에 흐르는 출력전류(idc)를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되어 모터에 흐르는 출력전류(Idc)를 검출할 수 있다.
특히, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비할 수 있다.
한편, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(idc)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430) 또는 메인 제어부(210)에 입력될 수 있다. 도면에서는 메인 제어부(210)에 입력되는 것을 예시한다.
한편, 삼상 모터(630)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(630)는, 브러시리스(BrushLess와, BLDC) DC 모터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 모터(630)는, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor;, SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor;, IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor;, Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor;, PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 6은 도 5의 메인 제어부의 내부 블록도이다.
도 6을 참조하면, 메인 제어부(210)는, 속도 연산부(520), 전력 연산부(521), 파워 제어기(523), 속도 제어기(540)를 포함할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도를 연산할 수 있다.
구체적으로, 속도 연산부(520)는, 인버터 제어부(430)로부터 수신되는 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 대한 제로 크로싱을 연산하고, 제로 크로싱에 기초하여, 배수 모터(630)의 속도(
Figure 112018039171475-pat00001
)를 연산할 수 있다.
전력 연산부(521)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출된 출력전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 모터(630)에 공급되는 파워(P)를 연산할 수 있다.
파워 제어기(523)는, 전력 연산부(521)에서 연산된 파워(P)와, 설정된 파워 지령치(P* r)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 파워 제어기(523)는, 연산된 파워(P)와, 파워 지령치(P* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(525)에서 PI 제어를 수행하며, 속도 지령치(ω* r)를 생성할 수 있다.
한편, 속도 제어기(540)는, 속도 연산부(5200에서 연산된 속도(
Figure 112018039171475-pat00002
)와, 파워 제어기(523)에서 생성된 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전압 지령치(Sn)을 생성할 수 있다.
구체적으로, 속도 제어기(540)는, 연산 속도(
Figure 112018039171475-pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, 이에 기초하여, 전압 지령치(Sn)을 생성할 수 있다.
한편, 생성된 전압 지령치(Sn)는, 인버터 제어부(430)로 출력될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 메인 제어부(210)으로부터의 전압 지령치(Sn)를 입력받아, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다. 이에 따라, 안정적인 파워 제어가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 제1 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
특히, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터(410)가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 속도 증가시, 모터(630)의 속도가 증가되는 기간은, 초기 상승 구간과, 초기 상승 구간 보다 완만하게 상승하는 제2 상승 구간을 포함하도록 제어하며, 특히, 제2 상승 구간 중 출력 전류(idc)가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 동작할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 증가할수록, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량이 감소하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가이 따른, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 속도 제어에 비해, 설치 가능한 양정 레벨이 더 커질 수 있게 되어, 설치 자유도가 증대될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수 시간을 단축할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수 시작시, 모터(630)에 대해 파워 제어를 수행하며, 잔수에 도달하는 경우, 파워 제어를 종료하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 배수 동작을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배수 모터(630)는, 모터(630)로 브러시리스(BrushLess) DC 모터(630)로 구현될 수 있다. 이에 따라, 정속 제어가 아닌 파워 제어가 간편하게 구현될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어하며, 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워를 초과하는 경우, 모터(630)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다. 또한, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
도 7a 내지 도 7b는 도 1의 세탁물 처리기기의 배수펌프에 연결된 배수관의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 7a는 배수펌프(141)와 배수관(199a)의 높이의 차가, ha인 것을 예시하며, 도 7b는 배수펌프(141)와 배수관(199a)의 높이의 차가 ha 보다 더 큰 hb인 것을 예시한다.
즉, 도 7a는, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)의 레벨이, ha인 것을 예시하며, 도 7b는 양정(lift)의 레벨이, ha 보다 훨씬 더 큰 hb인 것을 예시한다.
예를 들어, ha는 대략 0.5m이고, hb는 대략 3m일 수 있다.
세탁물 처리기기(100)가 지하에 설치되는 경우, 배수를 위해, 배수관(199a)이, 지상으로 연장되어야 하며, 따라서, 도 7a 내지 도 7b와 같이, 배수펌프(141) 보다 높은 위치에, 배수관(199a)이 연장되어야 한다.
이러한 경우, 배수펌프를 솔레노이드 방식으로 구현하면, 펌핑이 약해, 배수가 원활히 수행되지 않게 된다.
이에 따라, 배수펌프를 구동하기 위해, 모터가 사용되는 것이 바람직하다. 종래에는, AC 모터를 사용하여, 50Hz 또는 60Hz의 교류 전원을 이용하여, 대략 3000rpm 또는 3600rpm으로, 일정 속도로, 모터를 구동하였다.
이러한 경우, 배수 펌프의 높이에 관계없이, 일정한 속도로 구동하므로, 배수관(199a)에 남아있는, 잔수의 이동에 의한 노이즈가 발생하게 된다.
본 발명에서는, 이러한 점을 해결하기 위해, 속도 가변이 가능한, 모터(630)를 사용하는 것으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른, 배수펌프(141)를 구동하는 모터(630)로, 브러시리스(BrushLess) DC(BLDC) 모터(630)를 사용하는 것으로 한다.
한편, BLDC 모터(630)를 사용하는 경우, 속도 가변이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에서는, 탈수시, 모터(630)의 구동시 발생하는 속도 리플을 저감하고, 소음 또는 진동을 저감하는 방안을 제시한다.
또한, 본 발명에서는, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있는 방안을 제시한다.
또한, 배수시 양정이 가변하더라도 컨버터가 안정적으로 구동될 수 있는 방안을 제시한다.
또한, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 10 이하를 참조하여 기술한다.
도 8은 양정과 양수량, 출력 파워 및 입력 파워의 관계를 도시한 그래프이다.
먼저, 도 8의 (a)를 참조하면, 양정의 레벨이 증가될수록, 즉, 도 7a의 ha 에서 도 7b의 hb로 갈수록, 양수량(Q)이 감소될 수 있다.
또는, 양정의 레벨이 감소될수록, 즉, 도 7b의 hb 에서 도 7a의 ha로 갈수록, 양수량(Q)이 증가될 수 있다.
예를 들어, 3600rpm의 정속 제어에 의해 배수 모터(630)를 구동하는 경우, hb 에서 ha로 갈수록, 양수량이 많아지며, 이에 따라, 펌프 모터(630)에서 소비되는 출력 파워가 증가하게 된다.
이에 따라, hb 에서 ha로 갈수록, 펌프 모터(630)에 공급되는 파워도, 증가하여야 한다.
즉, 도 8의 (b)와 같이, 양정의 레벨이 증가될수록, 즉, 도 7a의 ha 에서 도 7b의 hb로 갈수록, 출력 파워(MPo)가 감소하며, 양정의 레벨이 감소될수록, 즉, 도 7b의 hb 에서 도 7a의 ha로 갈수록, 출력 파워(MPo)가 감소하게 된다.
또한, 도 8의 (b)와 같이, 양정의 레벨이 증가될수록, 즉, 도 7a의 ha 에서 도 7b의 hb로 갈수록, 펌프 모터(630)에 공급되는 파워(MPi)가 감소하며, 양정의 레벨이 감소될수록, 즉, 도 7b의 hb 에서 도 7a의 ha로 갈수록, 펌프 모터(630)에 공급되는 파워(MPi)가 감소하게 된다.
이와 같이, 양정의 레벨의 변화에 따라, 출력 파워(MPo) 또는 펌프 모터(630)에 공급되는 파워(MPi)가 가변되는 경우, 직류 전원을 공급하는 컨버터(410)가 고성능이어야 하며, 특히, 양정의 레벨이 작아질수록, 공급되는 전력이 커져야 한다.
그러나, 양정의 레벨에 따라, 전력 가변이 가능한 컨버터(410)의 설계는, 고가이거나 복잡한 제어가 필요하게 된다.
이에, 본 발명에서는, 양정의 레벨에 따라, 펌프 모터(630)에 공급되는 파워 또는 출력 파워를 일정하게 하는 파워 제어를 기반으로 한 모터(630) 구동 방안을 제시한다. 이에 의하면, 컨버터가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터의 안정성이 향상될 수 있게 된다. 이에 대해서는 도 17 이하를 참조하여 기술한다.
도 9a 내지 도 9b는 도 7a 내지 도 7b의 양정에서의 잔수 이동을 도시한 도면이다.
먼저, 도 9a는 도 7a와 같이, 양정의 레벨이 제1 레벨(ha)인 경우, 잔수(RWa)가 배수관을 따라 이동하는 것을 예시한다.
다음, 도 9b는 도 7b와 같이, 양정의 레벨이 제2 레벨(hb)인 경우, 잔수(RWb)가 배수관을 따라 이동하는 것을 예시한다.
도 9a에 비해, 도 9b의 잔수의 이동 경로가 더 크게 되며, 따라서, 속도 리플, 소음, 진동 등이 더 커지게 된다. 즉, 양정의 레벨이 클수록, 탈수시, 속도 리플, 소음, 진동 등이 더 커지게 된다.
본 발명에서는, 이러한 속도 리플, 소음, 진동 등을 저감하는 방안을 제시한다. 또한, 양정의 레벨에 따라, 탈수 시 속도를 가변하여, 속도 리플, 소음, 진동 등을 저감하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 10 이하를 참조하여 기술한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 배수펌프 구동장치의 동작 방법의 일 예를 보여주는 순서도이고, 도 11 내지 도 20은 도 10의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 10을 참조하면, 배수펌프 구동장치의 메인 제어부(210)는, 탈수 시작 여부를 판단한다(S710).
탈수는, 세탁 행정, 헹굼 헹정, 탈수 행정의 각 단계에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 세탁 행정 종료시, 헹굼 행정 종료시, 탈수 행정에서 초기에, 탈수가 수행될 수 있다.
한편, 탈수 수행 이전에, 배수가 먼저 수행될 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수 또는 탈수 시, 배수 모터(630)가 동작하도록 제어할 수 있다.
다음, 메인 제어부(210)는, 탈수시, 제1 기간 동안 제1 속도로 모터를 구동하도록 제어할 수 있다(S720).
다음, 메인 제어부(210)는, 탈수시, 제2 기간 동안 제2 속도에서 제3 속도로 모터의 회전 속도가 단계적으로 하강하도록 제어할 수 있다(S730).
도 13은 탈수시 모터가 제1 속도(W1)와 제2 속도(W2)로 구동되는 것을 도시한다.
도면을 참조하면, 탈수시, P1x 기간 동안, 제1 속도(W1)로 모터(630)가 구동되며, P2x 기간 동안, 제2 속도(W2)로 모터(630)가 구동되며, P3x 기간 동안, 제1 속도(W1)로 모터(630)가 구동되며, P4x 기간 동안, 제2 속도(W2)로 모터(630)가 구동된다.
탈수시, 제1 속도(W1) 보다 빠른 제2 속도(W2)로 구동시, 도면과 같이, 속도 리플이 심하게 나타나게 된다. 도면에서는, W2 속도를 기준으로 최대치 DLBy, 최소치 DLax 사이의 Vragx 범위의 속도 리플이 나타나는 것을 예시한다. 이러한 속도 리플에 의해, 소음 및 진동이 심하게 나타나게 된다.
본 발명에서는, 이러한 속도 리플, 소음, 진동 등을 저감하기 위해, 탈수시, 모터(630)의 속도를 단계적으로 하강하거나, 단계적으로 상승시키는 방안을 제시한다.
도 14는 탈수시 모터(630)의 속도가 단계적으로 하강하는 것을 도시한다.
도 14를 참조하면, 탈수시, P1a 기간 동안, 제1 속도(W1)로 모터(630)가 구동되며, Prr 기간 동안, 제1 속도(W1) 보다 빠른 제2 속도(W2)까지 급격히 속도가 상승하며, Pdd 기간 동안, 모터(630)의 회전 속도가, 제2 속도(W2)에서 제3 속도(W3)로 단계적으로 하강하게 된다.
그리고, P3a 기간 동안, 제1 속도(W1)로 모터(630)가 구동되며, P4a 기간 중 일부 기간 동안, 제2 속도(W2)까지 급격히 속도가 상승하며, P4a 기간 중 나머지 기간 동안, 모터(630)의 회전 속도가, 제2 속도(W2)에서 제3 속도(W3)로 단계적으로 하강하게 된다.
이와 같이, 탈수시, 모터(630)의 회전 속도가, 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어할 수 있다.
도 14에서 도시된 바와 같이, 제2 속도(W2)에서 제3 속도(W3)로 단계적으로 하강시, 속도 리플의 폭은 Vraga 에서 Vragb로 순차적으로 작아지게 된다. 이에 따라, 탈수시, 잔수에 의한, 배수폄프 모터(630)의 소음, 진동, 속도 리플 등을 저감할 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 제1 속도(W1)에서 제2 속도(W2)로 상승하는 구간 보다, 제2 속도(W2)에서 제3 속도(W3)로 하강하는 구간이 더 길도록 제어할 수 있다.
도 11은 도 10의 동작 방법을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 배수펌프 구동장치의 메인 제어부(210)는, 탈수 이전에 배수가 수행되도록 제어할 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어가 수행되도록 제어할 수 있다. 파워 제어에 대해서는 도 16 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
한편, 배수가 진행되는 경우, 도 12a와 같이, 세탁조(120)의 수위가 점차 내려가게 된다.
도 12a는 세탁조(120)의 내조(122)와 외조(124)에, 물이 상한 레벨까지 채워진 만수위(fss)를 예시하며, 도 12b는 세탁조(120)의 내조(122)에 살짝 물이 잠긴 리셋 수위(ress)를 예시하며, 도 12c는 세탁조(120)의 내조(122)와 외조(124)에, 물이 없는 공수위를 예시한다.
도 12b는 양정과 모터 속도와의 관계를 도시하는 도면이다.
배수시, 양정의 레벨이 커질수록, 모터(630)의 속도는 커지게 된다.
도면에서는, 양정의 레벨이 도 7a와 같이 제1 레벨인 경우, 모터(630)의 속도가 제1 속도(Wma)이며, 양정의 레벨이 도 7b와 같이 제2 레벨인 경우, 모터(630)의 속도가 제2 속도(Wmb)인 것을 예시한다.
도 12c의 (a)는, 양정의 레벨이 도 7a와 같이 제1 레벨인 경우, 탈수시의 모터 속도가 Wma인 것을 예시하며, 도 12c의 (b)는, 양정의 레벨이 도 7b와 같이 제2 레벨인 경우, 탈수시의 모터 속도가 Wma 보다 빠른 Wmb인 것을 예시한다. Wma와 Wmb는 도 14의 W1에 대응할 수 있다.
한편, 탈수가 시작되는 경우(S710), 세탁조의 수위가 제1 수위인 지 여부를 판단할 수 있다(S712). 여기서, 제1 수위는 공수위일 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 수위 센서(121)에서 감지되는 세탁조 수위(Shg)에 기초하여, 세탁조(120)가 만수위인지, 공수위인지, 또는 리셋 수위인지 여부 등을 판단할 수 있다.
메인 제어부(210)는, 세탁조의 수위가, 도 12a의 (c)와 같이, 공수위인 경우, 도 14와 같이, 제1 기간(P1a) 동안, 제1 속도 지령치에 기초하여 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다(S721).
이에 따라, 모터(630)는 제1 속도 지령치에 추종하여, 도 14와 같이, 제1 속도(W1)로 회전할 수 있다.
다음, 메인 제어부(210)는, 탈수시, 제2 기간 동안 제2 속도 지령치에 기초하여 모터를 구동하도록 제어할 수 있다(S732).
이에 따라, 제2 속도 지령치에 추종하여, 모터(630)의 속도는 도 14와 같이, 제2 속도(W2)까지 상승할 수 있다.
다음, 메인 제어부(210)는, 현재 속도와 속도 지령치의 차이를 연산하고, 그 차이가 설정값 이상인 지 여부를 판단한다(S743).
그리고, 메인 제어부(210)는, 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 리플 저감을 위해, 제2 속도 지령치 보다 낮은 제3 속도 지령치에 기초하여 모터(630)를 구동하도록 제어한다(S744).
한편, 메인 제어부(210)는, 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 미만인 경우, 신속한 탈수를 위해, 제2 속도 지령치 보다 높은 제4 속도 지령치에 기초하여 모터(630)를 구동하도록 제어한다(S746).
메인 제어부(210)는, 출력 전류에 기초하여, 모터(630)의 현재 속도를 연산할 수 있다.
또는, 메인 제어부(210)는, 인버터 제어부(430)로부터의 모터(630)의 전압 정보(Sm)에 기초하여, 모터(630)의 현재 속도를 연산할 수 있다.
그리고, 메인 제어부(210)는, 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 리플이 심한 것으로 판단하고, 속도 리플 저감을 위해, 모터(630) 속도가 순차적으로 작아지도록 제어할 수 있다.
즉, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수시 속도 리플을 저감할 수 있게 된다.
예를 들어, 도 14의 경우, 메인 제어부(210)는, 제2 속도(W2)에서 제3 속도(W3)로 단계적으로 하강시, 모터(630)의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 미만인 경우, 속도 지령치를 높여 높아진 속도 지령치에 기초하여, 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 탈수 기간을 단축할 수 있게 된다.
도 15는, 탈수시 배수펌프 모터(630)의 동작의 다른 예이다.
도면을 참조하면, 도 15의 모터(630)의 동작은, 도 14와 달리, 연속적으로 동작하는 것에 그 차이가 있다.
도면에서의 Vrf 파형은 속도 지령치를 나타내며, Vrea는 현재 속도를 나타낸다.
즉, 도 15에 따르면, 속도 지령치는 단계적으로 상승하거나 하강할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 미만인 경우, 속도 지령치를 높여 높아진 속도 지령치에 기초하여, 모터(630)를 구동하도록 제어할 수 있다.
도 15에서는, Tf1 시점 전까지, 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 증가하며, Tf1 시점에 속도 지령치(Vrf)와 현재 속도의 차이가 설정값 이상이 되어, 단계적으로 하강하게 된다.
특히, Tf2 시점, 및 Tf3 시점에서도, 속도 지령치(Vrf)와 현재 속도의 차이가 설정값 이상이 되어, 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 계속 하강하게 된다.
다음, Tr1 시점에, 속도 지령치(Vrf)와 현재 속도의 차이가 설정값 미만이 되는 경우, 모터(630)의 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 상승하게 된다.
다음, Tf4 시점, 및 Tf5 시점에서, 속도 지령치(Vrf)와 현재 속도의 차이가 설정값 이상이 되어, 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 계속 하강하게 된다.
다음, Tr2 시점에, 속도 지령치(Vrf)와 현재 속도의 차이가 설정값 미만이 되는 경우, 모터(630)의 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 상승하게 된다.
이와 같이, 탈수시, 모터(630)의 속도 지령치(Vrf)가 단계적으로 상승하거나, 하강하게 되면, 실제 모터(630)의 속도도, 도 15와 같이, 단계적으로 상승하거나, 하강하게 된다. 따라서, 잔수에 의한 속도 리플을 실시간으로 파악하여 저감할 수 있으며, 나아가, 소음, 및 진동을 저감할 수 있게 된다.
이하에서는, 배수시의 파워 제어에 대해 상세히 기술한다.
한편, 도 16을 참조하면, 배수펌프 구동장치의 메인 제어부(210)는, 배수 시작 여부를 판단한다(S810).
배수는, 세탁 행정, 헹굼 헹정, 탈수 행정의 각 단계에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 세탁 행정 종료시, 헹굼 행정 종료시, 탈수 행정에서 초기 탈수 종료시, 배수가 수행될 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수 시작인 경우, 배수 모터(630)가 동작하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 배수 펌프(141)로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프(141)에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인지 여부를 판단할 수 있다(S915).
예를 들어, 메인 제어부(210)는, 배수시, 배수 모터(630)의 속도에 따라 양정을 추정할 수 있다.
구체적으로, 메인 제어부(210)는, 배수시, 배수 모터(630)의 속도가 높을수록, 양정이 높은 것으로 연산할 수 있다.
이에 따라, 메인 제어부(210)는, 배수시, 배수 모터(630)의 속도가 제1 속도인 경우, 양정의 레벨이, 제1 레벨인 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 제1 레벨은, 도 7a의 ha에 대응할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 배수시, 배수 모터(630)의 속도가 제1 속도 보다 빠른 제2 속도인 경우, 양정의 레벨이, 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 제2 레벨은, 도 7b의 hb에 대응할 수 있다.
제1 레벨은 양정의 최소 레벨에 해당하여, 제2 레벨은 양정의 최대 레벨에 대응할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 양정이 제1 레벨인 경우, 파워 제어를 수행하여, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어할 수 있다(S920).
한편, 메인 제어부(210)는, 양정이 제1 레벨이 아닌 경우, 제2 레벨인지 여부를 판단하고(S925), 제2 레벨인 경우, 파워 제어를 수행하여, 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어할 수 있다(S925).
즉, 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨과 관련 없이, 일정한 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어할 수 있다. 이를 파워 제어라 명명할 수 있다.
즉, 메인 제어부(210)는, 배수시, 양정의 레벨이 가변하더라도, 일정한 제1 파워로 모터가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
또한, 파워 제어가 수행되어 일정한 파워로 구동됨으로써, 컨버터(410)가 일정한 전력을 공급하면 되므로, 컨버터(410)의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
또한, 배수 모터(630)가 안정적으로 구동될 수 있게 되며, 나아가 배수 시간이 단축될 수 있게 된다.
다음, 메인 제어부(210)는, 배수가 완료되어, 세탁조(120) 내의 수위가 잔수 레벨에 도달하는 지 여부를 판단하고(S930), 해당하는 경우, 파워 제어를 종료하고(S940), 모터(630)의 구동을 종료할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 배수 동작을 수행할 수 있게 된다.
여기서, 세탁조(120) 내의 수위가 잔수 레벨에 도달 여부는, 수위 감지 센서(미도시)를 이용하여, 수위 감지 센서의 주파수에 기초하여 판단할 수 있다.
도 17은 도 16의 제920 단계(S920) 단계에 대한 상세 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어를 위해, 목표 파워인 제1 파워에 도달하였는 지 여부를 판단할 수 있다(S1010).
특히, 메인 제어부(210)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(idc)와, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 모터(630)에 공급되는 파워를 연산할 수 있다.
그리고, 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다.(S1015).
한편, 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워에 도달한 경우, 모터(630)의 속도를 유지하도록 제어할 수 있다.(S1020).
다음, 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워를 초과하는 경우(S1025), 모터(630)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다(S1030).
이와 같이, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
도 18은 도 17의 설명에 참조되는 도면이다.
도 18의 (a)는 배수 모터(630)의 속도의 파형(gda)을 예시하며, 도 18의 (b)는 세탁조(120)의 수위 센서(121)에 의한, 수위 주파수의 파형(gdb)을 예시하며, 도 18의 (c)는 배수 모터(630)에 흐르는 출력 전류의 파형(gdc)을 예시한다.
초기에, 세탁조(120)가 공수위이며, 이에 따라, 수위 주파수는 LVb를 가질 수 있다.
한편, Tin 시점에 세탁조(120)에 물이 투입되어, 수위 주파수가 점차 낮아져, Tst에는, 가장 낮은 수위 주파수인 Lva를 가질 수 있다.
한편, Tst 시점에 배수가 시작되면, 배수 모터(630)에 파워 제어가 수행되며, 이에 따라, 도 18의 (a)와 같이, 배수 모터(630)의 속도가 상승할 수 있다.
상술한 바와 같이, 배수 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워에 도달하지 못하는 경우, 계속, 배수 모터(630)의 속도가 상승할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 모터의 속도가 증가되는 기간(Prsto)이, 초기 상승 구간(Pr1)과, 초기 상승 구간(Pr1) 보다 완만하게 상승하는 제2 상승 구간(Pr2)을 포함하도록 제어할 수 있다.
초기 상승 구간(Pr1)은, 모터(630)의 속도를 급격히 상승시키는 구간으로서, 이에 따라, 도 18의 (c)와 같이, 배수 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)도 급격히 증가하게 된다.
이러한 초기 상승 구간(Pr1)은, 배수 모터(630)를 페루프(closed loop) 피드백(feedback) 제어하는 구간이 아닌, 개루프(open loop) 제어하는 구간에 대응할 수 있다.
다음, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 속도가 Vm1에 도달하는 경우, 페루프(closed loop) 피드백(feedback) 제어를 수행하고, 특히, 배수 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워(P1)에 도달하도록, 파워 제어를 수행할 수 있다.
이에 따라, 도 18의 (a)와 같이, 배수 모터(630)의 속도가, 제2 상승 구간(Pr2) 동안, 초기 상승 구간(Pr1)에 비해, 완만하게 상승할 수 있다.
이때, 도 18의 (c)와 같이, 배수 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)는, 파워 제어에 기초하여, 일정할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 동작할 수 있게 된다.
다음, 메인 제어부(210)는, 배수 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워(P1)에 도달하는 경우, 도달 시점의 배수 모터 속도를 그대로 유지하도록 제어할 수 있다.
도 18의 (a)에서는, Tff 시점에, 배수 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워(P1)에 도달하였으며, 그때의 배수 모터(630)의 속도가 Vm2인 것을 예시한다.
그 이후, 배수 모터(630)에 공급되는 파워가 제1 파워를 유지하는 경우, 배수 모터(630)의 속도는, Vm2를 유지하게 된다.
특히, 파워 제어가 종료되는 Tfa 시점까지 배수 모터(630)의 속도는, Vm2를 유지할 수 있다.
한편, Tst 시점에 배수가 시작되면, 수위 주파수는, Lva 에서 상승하여, Tfa 시점까지 상승하여, Tfa 시점에 공수위인 LVb를 가질 수 있다.
한편, 도 18의 (c)를 보면, 배수 모터(630)에 흐르는 출력 전류(idc)는, 파워 제어가 시작되는 Tstx 이후, 파워 제어가 종료되는 Tfa 시점까지, 일정한 레벨(Lm)을 가질 수 있다.
이와 같이, 메인 제어부(210)는, 모터(630)의 속도 증가시, 특히, 제2 상승 구간(Pr2) 동안, 출력 전류(idc)가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 동작할 수 있게 된다.
한편, 도 18의 (c)의 출력 전류(idc)가 일정하다는 것의 의미는, 레벨 Lm을 기준으로 허용 범위 이내에 있는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 레벨 Lm을 기준으로 대략 10% 이내에서 맥동하는 경우, 이를 일정하다고 볼 수 있다.
도 19는 파워 제어와 속도 제어에 따라 모터에 공급되는 파워를 보여주는 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예와 같이 파워 제어가 수행되는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwa와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm1 시점까지 파워 제어 수행에 따라 파워가 대략 일정하게 유지되며, Tm1 시점에 파워 제어가 종료되는 것을 예시한다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 세탁조(120)의 수위가 낮아짐에도 불구하고, 모터(630)에 공급되는 파워가, 시간에 따라 감소하지 않고 일정하도록 제어할 수 있다.
메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
특히, 양정이 가변되더라도, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어 수행에 따라, 모터(630)에 공급되는 파워가, 일정한 제1 파워(P1)가 되도록 제어할 수 있다.
이때, 일정한 제1 파워(P1)의 의미는, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 허용 범위(Prag) 이내는, 제1 파워(P1)를 기준으로 대략 10% 이내에서 맥동하는 경우에 대응할 수 있다.
도 19에서는, 파워 제어 수행시, 오버 슈트되는 Pov 기간을 제외한, Tseta 시점부터 배수 완료시점(Tm1) 까지, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되는 것을 예시한다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 컨버터(410)의 안정성이 향상될 수 있게 된다.
여기서, 제1 허용 범위(Prag)는, 제1 파워(P1)의 레벨이 커질수록 커질 수 있다. 또한, 제1 허용 범위(Prag)는, 배수 완료 기간(Pbs)이 길어질수록, 커질 수 있다.
즉, 메인 제어부(210)는, 양정이 제1 레벨인 경우, 배수 시작 후 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로, 모터(630)가 구동되도록 제어하며, 양정이 제2 레벨인 경우, 제1 시점(Tseta)부터 배수의 완료시(Tm1)까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 제1 파워(P1)를 기준으로 제1 허용 범위(Prag) 이내의 파워로 모터(630)가 구동되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 메인 제어부(210)는, 배수시, 파워 제어가 수행되는 경우, 출력 전류(idc)와 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치(Sn)를 출력하며, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령치(Sn)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(Sic)를 모터(630)에 출력할 수 있다.
한편, 메인 제어부(210)는, 출력 전류(idc)의 레벨이 작아질수록, 전압 지령치(Sn)가 커지도록 제어하며, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티가 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 일정한 파워로 모터(630)가 구동될 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 양정(lift)의 레벨이 증가할수록, 모터(630)의 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 양정이 가변하더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 특히, 파워 제어가 수행됨으로써, 설치 조건에 따라 배수 성능 감소를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 메인 제어부(210)는, 배수시, 세탁조(120) 내의 수위가 낮아질수록, 모터(630)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배수시 세탁조(120) 내의 수위가 낮아지더라도 양수가 원활하게 수행될 수 있게 된다.
다음, 본 발명의 실시예와 달리, 속도 제어가 수행되는 경우, 즉, 배수 모터(630)의 속도를 일정하게 유지하도록 제어하는 경우, 시간에 따라 모터(630)에 공급되는 파워의 파형은 Pwb와 같이 예시될 수 있다.
도면에서는, Tm2 시점까지 속도 제어가 수행되며, Tm2 시점에 속도 제어가 종료되는 것을 예시한다.
속도 제어에 따른 파워 파형(Pwb)에 따르면, 배수시, 세탁조의 수위가 낮아짐에 따라, 모터(630)의 속도는 일정하나, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아질 수 있다.
도 19에서는, 속도 제어 구간(Pbsx) 동안, 모터(630)에 공급되는 파워는 순차적으로 낮아져, 배수 완료 시점인 Tm2에, 대략 Px까지 낮아지는 것을 예시한다.
이에 따라, 속도 제어시의 모터(630) 동작 종료시점이, Tm2로서, 파워 제어시 보다, 대략 Tx 기간 늦춰지게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 파워 제어 수행에 따라, 배수시, 배수 시간이, 속도 제어 수행에 비해, 대략 Tx 기간 만큼 단축되게 된다. 또한, 컨버터(410)에서 공급되는 파워가 일정하게 유지될 수 있어, 컨버터(410)의 동작 안정성이 향상될 수 있게 된다.
도 20은 양정과 양수량의 관계를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, LNa 파형과 LNc 파형은 파워 제어시의 양정과 양수량에 대한 파형을 나타내며, LNb 파형은 속도 제어시의 양정과 양수량에 대한 파형을 나타낸다.
특히, LNa 파형은 LNc 파형에 비해, 높은 파워로 일정한 파워 제어를 수행하는 것을 나타낸다.
도 20에 따르면, 메인 제어부(210)는, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가에 따라, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지도록 제어할 수 있다.
양정의 최소 레벨인 Hmin에서 양정의 최대 레벨인 Hmax로 갈수록, 즉, 양정의 레벨이 증가할수록, LNa 내지 LNc 파형에 따르면, 공통적으로 양수량이 감소하게 된다.
다만, 파워 제어시 보다, 속도 제어시, 양정의 레벨 증가에 따라, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지게 된다. 즉, 도면과 같이, LNb 파형에서 양수량이 0이 되는 양정의 레벨이 가장 작게 된다.
그 다음, LNc 파형에서 양수량이 0이 되는 양정의 레벨이, 그 다음이며, LNa 파형에서 양수량이 0이 되는 양정의 레벨이 가장 크게 된다.
즉, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 양정의 레벨 증가에 따라, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량 감소가 더 작아지게 된다.
따라서, 파워 제어시, 속도 제어시에 비해, 배수 가능한 양정의 범위가 크게 된다. 즉, 파워 제어시, 속도 제어에 비해, 설치 가능한 양정 레벨이 더 커질 수 있게 되어, 설치 자유도가 증대될 수 있게 된다.
한편, 도 20에서는 Pmin 시점의 양수량이, LNa 파형에 따른 파워 제어시와 LNb 파형에 따른 속도 제어시 동일하나, Pmax 시점의 양수량은, LNa 파형에 따른 파워 제어시가, LNb 파형에 따른 속도 제어시에 비해 훨씬 큰 것을 나타낸다.
즉, 모터(630)에 대한 속도 제어시 보다, 모터(630)에 대한 파워 제어시, 배수 펌프(141)의 동작에 의한 양수량이 더 크게 된다. 따라서, 파워 제어시, 배수 시간이 더 단축될 수 있게 된다.
한편, 도 1에서는 세탁물 처리기기로, 탑 로드(top load) 방식을 예시하나, 본 발명의 실시예에 따른 배수펌프의 구동장치(620)는, 프론트 로드(front load) 방식, 즉, 드럼 방식에도 적용 가능하다. 이에 대해서는 도 21을 참조하여 기술한다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기(100b)는, 포가 전면(frontb) 방향으로 세탁조 내로 삽입되는 프론트 로드(front loadb) 방식의 세탁물 처리기기이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100b)는, 드럼식 세탁물 처리기기로서, 세탁물 처리기기(100b)의 외관을 형성하는 케이싱(110b)과, 케이싱(110b) 내부에 배치되며 케이싱(110b)에 의해 지지되는 세탁조(120b)와, 세탁조(120b) 내부에 배치되며 포가 세탁되는 세탁조인 드럼(122b)과, 드럼(122b)을 구동시키는 모터(130b)와, 캐비닛 본체(111b) 외측에 배치되며 케이싱(110b) 내부로 세탁수를 공급하는 세탁수 공급장치(미도시)와, 세탁조(120b) 하측에 형성되어 세탁수를 외부로 배출하는 배수장치(미도시)를 포함한다.
드럼(122b)에는 세탁수가 통과되도록 복수개의 통공(122Ab)이 형성되며, 드럼(122b)의 회전시 세탁물이 일정 높이로 들어 올려진 후, 중력에 의해 낙하되도록 드럼(12b)의 내 측면에 리프터(124b)가 배치될 수 있다.
케이싱(110b)은, 캐비닛 본체(111b)와, 캐비닛 본체(111b)의 전면에 배치되어 결합하는 캐비닛 커버(112b)와, 캐비닛 커버(112b) 상측에 배치되며 캐비닛 본체(111b)와 결합하는 컨트롤패널(115b)과, 컨트롤패널(115b) 상측에 배치되며 캐비닛 본체(111b)와 결합하는 탑플레이트(116b)를 포함한다.
캐비닛 커버(112b)는 포의 출입이 가능하도록 형성되는 포 출입홀(114b)과, 포 출입홀(114b)의 개폐가 가능하도록 좌우로 회동 가능하게 배치되는 도어(113b)를 포함한다.
컨트롤패널(115b)은 세탁물 처리기기(100b)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117b)과, 조작키들(117b)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100b)의 운전상태를 표시하는 디스플레이(118b)를 포함한다.
컨트롤패널(115b) 내의 조작키들(117b) 및 디스플레이(118b)는 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되며, 제어부(미도시)는 세탁물 처리기기(100b)의 각 구성요소등을 전기적으로 제어한다. 제어부(미도시)의 동작에 대해서는, 도 3의 제어부(210b)의 동작을 참조하여 생략한다.
한편, 드럼(122b)에는 오토 밸런스(미도시)가 구비될 수 있다. 오토 밸런스(미도시)는 드럼(122b) 내에 수용된 세탁물의 편심량에 따라 발생하는 진동을 저감하기 위한 것으로, 액체밸런스, 볼밸런스 등으로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시에에 따른 배수펌프의 구동장치(620)는, 세탁물 처리 기기(100,100b) 외에, 식기 세척기, 에어컨 등 다양한 기기에 적용 가능하다.
본 발명의 실시에에 따른 배수펌프의 구동장치 및 이를 구비한 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 배수펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기의 동작방법은 배수펌프의 구동장치 및 세탁물 처리기기에 각각 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (19)

  1. 세탁조;
    상기 세탁조를 구동하는 구동부;
    배수 펌프;
    상기 배수 펌프를 동작하기 위한 모터;
    직류 전원을 출력하는 컨버터;
    스위칭 동작에 의해, dc단의 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    탈수시, 상기 모터의 속도를, 단계적으로 상승하거나, 단계적으로 하강하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 모터를 제1 속도로 구동하다가, 상기 제1 속도에서 제2 속도로 상승시킨 후, 상기 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 속도에서 상기 제3 속도로 단계적으로 하강시, 속도 리플이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 속도에서 제3 속도로 단계적으로 하강시, 상기 모터의 현재 속도와 속도 지령치의 차이가 설정값 이상인 경우, 상기 속도 지령치를 낮춰 낮아진 속도 지령치에 기초하여, 상기 모터를 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세탁조의 수위를 감지하는 수위 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 탈수시, 상기 세탁조의 수위가 제1 수위인 경우, 상기 모터를 제1 속도로 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 탈수 이전의 배수시, 상기 모터의 속도에 기초하여 상기 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)을 연산하고, 상기 탈수시, 연산된 양정의 레벨이 커질수록, 상기 모터의 속도가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  10. 세탁조;
    상기 세탁조를 구동하는 구동부;
    배수 펌프;
    상기 배수 펌프를 동작하기 위한 모터;
    직류 전원을 출력하는 컨버터;
    스위칭 동작에 의해, dc단의 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    탈수시, 상기 모터의 속도를, 단계적으로 상승하거나, 단계적으로 하강하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 탈수 이전의 배수시, 상기 배수 펌프로 유입되는 수입부의 수위와, 배수 펌프에서 배출되는 수출부의 수위의 차이인 양정(lift)이 제1 레벨인 경우, 상제1 파워로 상기 모터가 구동되도록 제어하며, 상기 양정이 상기 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨인 경우, 상기 제1 파워로 상기 모터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 양정이 상기 제1 레벨인 경우, 상기 배수 시작 후 제1 시점부터 상기 배수의 완료시까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 상기 제1 파워를 기준으로 제1 허용 범위 이내의 파워로, 상기 모터가 구동되도록 제어하며,
    상기 양정이 상기 제2 레벨인 경우, 상기 제1 시점부터 상기 배수의 완료시까지, 시간에 따라 감소하지 않고, 상기 제1 파워를 기준으로 상기 제1 허용 범위 이내의 파워로 상기 모터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배수시, 상기 모터에 대해 파워 제어를 수행하며, 상기 모터에 공급되는 파워가, 상기 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 상기 모터의 속도가 증가되도록 제어하며,
    상기 모터에 공급되는 파워가 상기 제1 파워를 초과하는 경우, 상기 모터의 속도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터에 공급되는 파워가, 상기 제1 파워에 도달한 경우, 상기 모터의 속도가 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 더 포함하고,
    상기 모터에 공급되는 파워가, 상기 제1 파워에 도달하지 못한 경우, 상기 모터의 속도가 증가되는 기간은, 초기 상승 구간과, 상기 초기 상승 구간 보다 완만하게 상승하는 제2 상승 구간을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제2 상승 구간 중 상기 출력 전류가 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 세탁조 내의 수위가 낮아질수록, 상기 모터의 속도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 인버터에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제2 제어부;
    상기 dc단의 dc단 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전류와 상기 dc단 전압에 기초하여, 파워를 연산하고, 연산된 파워에 기초하여 전압 지령치를 출력하며,
    상기 제2 제어부는,
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 모터에 출력하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전류의 레벨이 작아질수록, 상기 전압 지령치가 커지도록 제어하며, 상기 스위칭 제어 신호의 듀티가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 제어부로부터의 모터의 전압 정보에 기초하여, 상기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부;
    상기 출력 전류와 상기 dc단 전압에 기초하여 파워를 연산하는 전력 연산부;
    상기 연산된 파워 및 파워 지령치에 기초하여, 속도 지령치를 출력하는 파워 제어기;
    상기 속도 지령치, 및 상기 속도 연산부에서 연산된 속도에 기초하여, 상기 전압 지령치를 출력하는 속도 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, 브러시리스(BrushLess) DC 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
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