KR100659636B1

KR100659636B1 - 세탁기의운전제어장치

Info

Publication number: KR100659636B1
Application number: KR1019970067149A
Authority: KR
Inventors: 요시오 니와세; 소우이찌 사노; 마사끼 와따나베; 이사오 히야마
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2007-04-19
Also published as: JP3612904B2; TW485976U; KR19980063959A; CN1086756C; CN1184867A; JPH10165687A

Abstract

본 발명은 모터와 세탁겸 탈수조의 전달 부품을 변경하지 않고, 또한 회전수를 제어하는 부품의 추가도 없이 종래의 구조로 전원 주파수에 관계없이 세탁겸 탈수조의 회전수를 제어할 수 있는 것을 목적으로 한다. 탈수 행정 시의 연속 탈수 시에 모터를 OFF시키고 캐패시터 단자 간 전압의 감쇠 파형폭을 측정하고, 그 측정치로부터 세탁겸 탈수조의 회전수를 판정한다. 감쇠 파형폭이 규정치 보다도 큰 경우는 모터 ON 시간을 길게 하고, 작은 경우는 모터 OFF 시간을 길게 하기 때문에 회전수가 일정한 상태로 유지된다.

Description

세탁기의 운전 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING THE OPERATION OF WASHING MACHINE}

본 발명은 세탁기의 운전 제어 장치에 관한 것이다.

또한 구체적으로는 세탁기의 전동기에서 발생하는 역 기전력을 검지하여 전동기의 회전수를 제어하는 것이다.

종래의 세탁기는 탈수 회전의 전원 주파수(50Hz, 60Hz)에 의한 회전수의 차를 없애기 위해서, 모터와 세탁겸 탈수조의 전달 부품(모터 풀리)을 변경하고 있었다. 또한 탈수 행정 시에 모터 회전수를 제어하는 수단으로서는 인버터 제어나 인코더를 이용하여 회전수를 제어하는 방식이 있다. 그러나, 인버터 제어에서는 기술적·구조적으로 어렵고 또한 인코더를 사용하면 제어 부품수가 많아지기 때문에 비용이 상승된다.

본 발명은 모터 풀리의 교환, 인버터 제어, 인코더 사용의 제어를 채용하지 않고 전원 주파수(50Hz, 60Hz)가 변해도 탈수 운전의 회전수의 차가 적은 운전 제어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 세탁겸 탈수조를 포함한 탈수조와, 이 탈수조를 회전 구동하고 또한 교류 전원을 사용하는 전동기와, 이 전동기의 코일 간에 접속하는 구동 캐패시터와, 전동기의 회전을 제어하는 제어부를 구비하는 세탁기의 운전 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는 전동기의 통전을 오프한 후의 관성 회전 중에 상기 구동용 캐패시터의 단자 간에 발생하는 역 기전력의 전압 파형폭을 검지하는 전압 파형폭 검지 수단을 구비하여 전압 파형폭 검지 수단으로 검지하는 전압 파형폭에 따라 전동기에 통전하는(온·오프) 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예를 채용한 전자동 세탁기는 도 1에 도시한 바와 같이 강판성의 외부 프레임(1) 내에 현수 막대(2) 및 코일 스프링이나 탄성 고무로 이루어지는 방진 장치(3)에 의해서 합성 수지 제조의 외조(4)를 현수하는 구성으로 되어 있는 현수 막대(2) 및 방진 장치(3)가 4개 설치되어 있다.

세탁하기 위한 물을 저장하는 외조(4) 내에는 금속제 혹은 합성 수지 제조의 세탁겸 탈수조(5)를 회전 가능하게 설치한다. 세탁겸 탈수조(5)에는 다수의 탈수 구멍(5a)을 설치하고 중앙 바닥부에는 펄스 발생기(pulsator) 또는 교반기로 이루어지는 교반 날개(6)를 회전 가능하게 설치한다. 세탁 행정 및 헹굼 행정 시에는 세탁겸 탈수조(5)를 정지시켜 교반 날개(6)를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시킨다. 또한, 탈수 회전 시는 세탁겸 탈수조(5)를 한 방향으로 회전시킨다. 교반 날개(6) 및 세탁겸 탈수조(5)의 회전은 구동 장치(7)에 의해 행해진다.

구동 장치(7)는 모터(8)와, 이 모터(8)의 회전을 교반 날개(6) 또는 세탁겸 탈수조(5)에 전달하기 위한 풀리(9a, 9b)나 벨트(9c)로 이루어지는 전달 수단(9)과, 세탁 및 헹굼 시에 교반 날개(6)만을 회전시키거나 또는 탈수 시에 세탁겸 탈수조(5)를 회전시키거나 하는 클러치 장치(10)와 그 전환을 행하는 솔레노이드(11), 배수를 담당하는 배수 장치(15)로 이루어진다.

구동 장치(7)는 외조(4)의 저면에 강판 제조의 지지판(12)을 이용하여 고정한다. 외조(4)에는 외조(4) 내의 물의 압력을 수위 센서(13)에 전달하는 P. S 튜브(14)를 접속하는 도입구(4a)가 설치되어 있다.

외부 프레임(1)의 상부에는 세탁물을 투입하는 투입구(17a)와 컨트롤러 등의 전기 부품을 수납하는 조작 상자(17b)를 형성한 합성 수지 제조의 상부 커버(17)가 설치되어 있다. 투입구(17a)에는 합성 수지 제조의 뚜껑(18)을 설치한다.

조작 상자(17b)의 상면에 조작 패널(21)이 설치되어 있고 조작 상자(17b) 내에는 급수 전자 밸브(24)를 설치한다.

조작 상자(17b) 내에 배치한 수위 센서(13)는 외조(4) 내의 물의 압력을 검출함으로써, 규정 수위까지 물이 저장되었는지의 여부를 판정한다. 수위 센서(13)는 코어, 코일, 용수철 등으로 구성된다.

세탁, 헹굼, 탈수 운전 등을 제어하는 컨트롤러부는 수납 상자 (31) 내에 배치된다.

조작 패널(21)에는 전원 스위치 버튼(29) 및 외부 조작 스위치(30)가 배치되어 있다.

도 2는 세탁기 전체의 회로를 간략하게 도시하고 있다. 중앙 처리 회로(32), 구동 회로(33)는 컨트롤러부로서 통합되어 세탁기 본체의 수납부(31)에 배치되어 있다. 구동 회로(33)에는 모터(8), 솔레노이드(11), 급수 장치(24)로서의 급수 밸브, 배수 장치(15)로서의 배수 밸브가 접속되어 있고, 중앙 처리 회로(32)에는 개시·정지 스위치(35), 수위 센서(13), 의류량 판정을 위한 의류량 센서(36)가 접속되어 있다.

도 3은 의류의 량 판정을 행하기 위한 의류의 량 센서(36)의 회로를 도시하고 있다. 세탁겸 탈수조(5) 내에 적당한 의류를 투입하고, 전원 스위치 버튼(29)을 누르고, 개시·정지 스위치(35)를 누름으로써 모터(8)가 운전한다. 모터(8)의 운전은 중앙 처리 회로(32)의 지령에 의해 트라이액(37a, 37b)의 게이트에 필요에 따라 교대로 신호를 보냄으로써 모터(8)가 정·역회전을 행한다. 모터(8)의 정·역회전에 의해 도 1에 도시하는 회전 전달 방식으로 교반 날개(6)를 올바르게 역회전시켜 의류를 움직이게 한다. 이 때, 모터(8)의 OFF 시에 발생하는 역기전력의 구동용 캐패시터(8a)의 단자간 전압을 포토·트라이액 커플러(38)에 의해 직류 구형파 펄스로 변환하고 인버터(39)에서 직류 구형파를 반전시켜 그 신호를 중앙 처리 회로(32)에 보낸다. 이들의 제어에 의해, 의류량의 대소로부터 교반 날개(6)에 가해지는 저항이 변화하여 이 변화의 정도를 검지하여 의류량 판정을 행하는 것이다.

도 4는 전자동 세탁기의 일련의 세탁 행정을 도시하고 있다. 전원 스위치 버튼(29)을 누르고 개시·정지 스위치(35)를 누름으로써 급수 전자 밸브(24)에서 통전되어 급수 행정(41)이 개시된다. 급수 행정(41)은 미리 규정된 수위가 될 때까지 세탁겸 탈수조(5)에 세탁할 물이 급수되어 규정 수위로 된 것이 수위 센서(13)로부터 중앙 처리 회로(32)에 전해지면 급수를 정지하는 행정이다. 급수 행정(41) 후, 세탁 행정(42)이 개시된다. 세탁 행정(42)을 일정 시간 행한 후, 배수 장치(15)에서 통전하여 배수 행정(43)을 행한다. 세탁할 물의 배수 상황을 수위 센서(13)에 의해 검지하고, 세탁물이 완전히 배수되면, 솔레노이드(11)와 모터(8)에서 통전되어, 탈수 행정(44)이 개시된다. 탈수 행정(44) 중에는 모터(8)의 ON-OFF를 반복하는 간헐 탈수 행정(44a)과, 모터(8)를 연속적으로 ON 하는 연속 탈수 행정(44b)이 있다. 이 탈수 행정(44)에 의해 세탁겸 탈수조(5) 내의 의류로부터 세제분을 포함한 세탁한 물이 원심력에 의해 탈수된다. 이들과 동일한 방법으로 이후의 급수, 헹굼, 탈수 행정을 1회 또는 수회 행한다.

도 5는 탈수 행정(44)의 시간과 세탁겸 탈수조(5)의 회전수의 관계를 도시한 것이다. 세탁겸 탈수조(5)에 전달하기 위한 풀리(9b)를 변경하지 않고 탈수 행정(44)을 행하면, 50Hz의 가속 특성(45)에 비해 60Hz의 가속 특성(46) 쪽이 연속 탈수 행정(44b) 시에 세탁겸 탈수조(5)의 회전수가 높아지게 된다. 이 때문에 세탁기의 강도적인 구조 상에 의한 지장 또한 주파수의 차이에 의한 기본 성능의 차가 발생한다.

그래서, 본 발명에서는 주파수에 의해 세탁겸 탈수조(5)에 전달하기 위한 풀리(9b)를 변경하지 않고 종래 행하고 있는 의류량 판정을 이용한 제어 방식으로, 모터(8)의 ON-OFF를 행하는 회전수 제어를 참조 부호(47)로 도시한다. 이 때, 연속 탈수 행정(44b) 시의 가속 특성을 통상의 연속 탈수와 동일하게 하기 위해서, 설정 회전수까지는 모터(8)의 ON 시간은 길게(T₁초간), OFF 시간은 짧게(T₂초간)하고 설정 회전수 도달 후는 회전수를 안정시키기 위해 모터(8)의 ON-OFF 시간을 T₄-T₃초간으로 바꿔 이들 T₁, T₂, T₃, T₄를 반복하여 행하도록 제어한다.

도 6은 탈수 행정 시, 모터(8)가 OFF할 때 발생하는 역 기전력의 구동용 캐패시터(8a)의 단자간 전압과, 이 단자간 전압을 직류 구형파 펄스로 변환한 것이다. 탈수 행정 중 모터(8)로의 통전을 정지시키면 구동용 캐패시터(8a)의 단자간 전압은 참조 부호(48)와 같이 감쇠된다.

이것을 직류 구형파 펄스(49)로 변환하여 펄스간의 시간의 계측을 행한다. 펄스 간의 시간의 계측은 모터(8)의 OFF 시간으로부터 제1 펄스(가)와 제2 펄스(나)의 하강 시간의 폭 t(감쇠 파형폭t)를 측정한다. 이 때의 감쇠 파형폭 t와 세탁겸 탈수조(5)의 관계를 도 7에 도시한다. 이 도면으로부터 세탁겸 탈수조(5)의 회전수와 감쇠 파형폭 t는 거의 역비례의 관계가 되기 때문에, 감쇠 파형폭에 의해 세탁겸 탈수조(5)의 회전수를 검지할 수 있다.

도 8은 위상 제어의 제로크로스점으로부터의 타이밍 시간과 전압 파형의 관계를 도시하고 있다. 모터(8)의 통전하는 전압 파형을 모터(8)의 OFF 상태로부터 제로크로스점을 판독하면서 타이밍을 도시하고 서서히 정현파형으로 복귀시켜 모터(8)를 ON 시킨다. 이에 따라, 모터(8)의 ON 시의 기동 토크를 서서히 증가시키는 것이 가능해지고 모터(8)의 ON 시에 발생하는 클러치 장치(10)로부터의 이상음의 발생을 저감할 수 있다.

그래서, 도 6의 감쇠 파형폭 검지 방법 및 도 8의 위상 제어 방법을 채용한 본 발명의 회전수 제어 방법에 대해 도 9를 기초로 설명하면, 탈수 행정(44)은 우선, 간헐 탈수 행정(44a)에 의해 모터(8)의 ON-OFF를 규정 횟수 반복하고, 그 후 위상 제어(단계; 50)를 행한다. 위상 제어 방법은 도 8에 도시한 바와 같이 제로크로스점으로부터의 타이밍을 고려하여 서서히 정현파형으로 복귀하는 것을 일정 시간 행한다. 다음에 모터(8)를 T₁초간 ON(단계; 51)하고, T₂초간 OFF(단계; 52)한다. 모터(8)를 OFF한 직후에 감쇠 파형폭 t를 측정(단계; 53)하고, 단계(54)에서 미리 설정되어 있는 감쇠 파형폭 x(설정 회전수의 기준치)와 비교한다. 이 때, 검지한 감쇠 파형폭 t가 감쇠 파형폭 x 보다도 큰 경우는 세탁겸 탈수조(5)의 회전수는 설정 회전수 보다도 낮다고 판단하고, 다시 단계(50 내지 53)까지의 행정을 행한다. 단계(54)에서 검지한 감쇠 파형폭 t가 감쇠 파형폭 x 보다도 작은 경우는 세탁겸 탈수조(5)의 회전수는 설정 회전수 보다도 높다고 판단하고, 세탁겸 탈수조(5)의 회전수를 내리기 위해 모터(8)를 T₃초간 OFF(단계; 55)한다. 다음에 위상 제어(단계; 56)를 행하고, 모터(8)를 T₄초간 ON(단계; 57)한 후 다시 단계(52)으로 되돌아가 모터(8)를 OFF한 직후에 감쇠 파형폭 t를 측정(단계; 53)하고, 단계(54)에서 미리 설정되어 있는 감쇠 파형폭 x와 비교한다.

이들 일련의 동작을 연속 탈수 행정(44b) 시에 행하여 어느 일정 시간 행한 후, 다음 행정으로 진행한다. 이 때, T₁, T₂, T₃, T₄의 시간의 관계는 설정 회전수에 도달하기까지는 종래의 연속 탈수 행정과 동일한 가속을 행하고, 또한 회전수 제어 시는 일정한 회전수를 유지하게 하게 하기 위해서 T₁>T₃>T₂T₄로 한다.

또, 전원 주파수가 50Hz인 경우에는 상기 통전 ON, OFF의 제어는 불필요하고, 오로지 전원 주파수가 60Hz인 경우에 통전 ON, OFF의 제어를 한다. 이 제어의 .설정 회전수는 50Hz의 최고 탈수 회전수와 가능한 한 일치하는 것이 바람직하고 더구나 통전의 ON, OFF 시간을 세밀하게 함으로써 회전수의 변동이 적도록 억제할 수 있다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명은 전동기의 통전을 오프한 후의 관성 회전 중에 구동 캐패시터의 단자 간에 발생하는 역 기전력의 전압 파형폭을 검지하여 전동기의 통전(온·오프) 시간을 제어함으로써, 소정의 회전수를 유지하도록 한 것이다.

이 때문에, 전원 주파수가 변해도 모터 풀리의 교체가 불필요하다. 인버터 제어, 인코더를 이용한 제어에 비해 제어 장치가 간단한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 전자동 세탁기의 단면도.

도 2는 세탁기 전체의 개략 회로도.

도 3은 의류량 검지의 일 실시예의 회로도.

도 4는 전자동 코스의 행정 블럭도.

도 5는 탈수 행정 시의 시간과 세탁겸 탈수조의 회전수의 관계를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 감쇠 파형폭과 측정 위치를 도시하는 도면.

도 7은 세탁겸 탈수조의 회전수와 감쇠 파형폭의 관계를 도시하는 도면.

도 8은 위상 제어의 전압 파형과 타이밍 시간을 도시하는 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 플로우차트도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5 : 세탁겸 탈수조

8 : 모터

8a : 구동용 캐패시터

9b : 풀리

11 : 솔레노이드

36 : 의류량 센서

Claims

세탁조를 겸하는 탈수조와, 상기 탈수조 내에 설치된 교반 날개와, 상기 탈수조 및 상기 교반 날개를 회전 구동하고, 또한 교류 전원을 사용하는 전동기와, 세탁 및 헹굼 공정에서 상기 교반 날개만을 회전시키거나 탈수 공정에서 상기 탈수조를 회전시키거나 하는 클러치 장치와, 상기 전동기의 코일 간에 접속하는 구동용 캐패시터와, 상기 전동기의 회전을 제어하는 제어부를 구비하는 세탁기의 운전 제어 장치에 있어서,

상기 제어부는, 상기 탈수조의 회전수를 검출하는 수단으로서, 탈수 운전 시에 상기 전동기의 통전을 오프(OFF)한 후의 관성 회전 중에 상기 구동용 캐패시터의 단자 간에 발생하는 역 기전력의 전압 파형폭을 검지하는 전압 파형폭 검지 수단을 구비하며,

상기 제어부는, 상기 전동기의 온(ON)과 오프(OFF)를 규정 횟수 반복하는 간헐 탈수 운전과, 상기 간헐 탈수 운전 후에 상기 탈수조의 회전수가 설정 회전수에 도달할 때까지 상기 전동기의 ON과 OFF를 OFF 시간보다도 ON 시간을 길게 하여 반복하는 제어와, 설정 회전수 도달 후는 상기 전동기의 ON과 OFF를 OFF 시간보다도 ON 시간을 짧게 해서 반복하여 상기 탈수조의 회전수를 설정 회전수에 유지하는 제어와, 상기 간헐 탈수 운전 후의 상기 전동기의 ON 시 초기에 상기 전동기에 통전하는 전압 파형을 서서히 정현 파형으로 복귀하는 위상 제어를 실행함과 함께, 상기 탈수조의 회전수가 설정 회전수에 도달한 후, 상기 전압 파형폭 검지 수단에서 검지하는 전압 파형폭에 기초하여, 탈수조의 회전수가 설정 회전수보다도 낮은 것이 검지된 경우에는, 탈수조의 회전수가 설정 회전수보다도 높은 것이 검지된 경우와 비교하여, 전동기에 통전하는 온(ON) 시간을 길게 하고, 또한 오프(OFF) 시간을 짧게 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.
제1항에 있어서, 탈수조의 회전수가 설정 회전수보다도 높은 것이 검지된 경우에는, 탈수조의 회전수가 설정 회전수보다도 낮은 것이 검출된 경우와 비교하여, 전동기에 통전하는 온(ON) 시간을 짧게 하고, 또한 오프(OFF) 시간을 길게 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 교류 전원의 교류 파형폭 전부에 걸쳐 상기 전동기에서 통전하기 전에 교류 파형폭의 통전을 부분적으로 컷트하는 위상 제어를 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 위상 제어의 통전 컷트폭을 작게한 후에 교류 파형폭 전부의 통전으로 이행하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.
세탁겸 탈수조와, 상기 세탁겸 탈수조 내에 회전 가능하게 설치되는 교반 날개와, 상기 교반 날개 및 상기 세탁겸 탈수조를 회전 구동하고 또한 교류 전원을 사용하는 전동기와, 상기 전동기의 코일 간에 접속하는 구동용 캐패시터와, 상기 전동기의 회전을 제어하는 제어부를 구비하는 세탁기의 운전 제어 장치에 있어서,

상기 제어부는 상기 구동용 캐패시터의 양 단자에 접속되는 구동용 트라이액과, 탈수 운전 시에 전동기의 통전을 오프한 후의 관성 회전 중에 상기 구동용 캐패시터의 단자 간에 발생하는 역 기전력의 전압 파형폭을 검지하는 전압 파형폭 검지 수단과, 상기 트라이액의 고장 진단을 행하는 고장 진단 수단을 제어부에 구비하고,

탈수 운전 전의 세탁 운전 초기 시에 상기 고장 진단 수단에 의한 진단을 행하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.
제5항에 있어서, 운전 상태 등을 표시하는 표시부를 설치하고, 상기 트라이액의 고장을 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 운전 제어 장치.