JP2004130059A - ドラム洗濯機の脱水運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水工程時にドラムを駆動するモーターの速度を最適に制御することで、モーター加速時に急上昇区間の発生を防止するだけでなく、脱水工程時に洗濯物の偏心量を低減させ、脱水進入時間を短縮できるようにしたドラム洗濯機の脱水運転制御方法を提供する。
【解決手段】ドラムを所定の制御開始の回転数で加速する予備加速段階と、モーター回転数が既設定された所定の加速傾斜（ａ）を有する線形の軌跡に沿って上昇するように、前記制御開始の回転数から所定の目標の回転数の到達時点まで加速する本加速段階とを含めてなることを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱水工程時にドラムを駆動するモーター速度を最適に制御して洗濯物の偏心量を低減させ、脱水進入の時間を短縮させるドラム洗濯機の脱水運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、洗濯機は洗剤と水の作用を用いて衣服に付いている汚染物を取り出すように洗濯や濯ぎ及び脱水の過程を進行させ、その種類は大きく渦流式（パールセータ方式）と攪拌式（洗濯棒方式）及びドラム式洗濯機とに区分される。
このうちドラム式洗濯機は複数個のリフターが形成されているドラムの内側に洗剤や洗濯水及び洗濯物を投入した状態で前記ドラムを水平軸に低速で回転させ、洗濯物がリフターにより取り上げられて落ちる時の衝撃、洗濯水との摩擦力、洗剤の化学作用などを用いて洗濯を行う。
【０００３】
かかる方式で洗濯するドラム式洗濯機は洗濯物の損傷が殆どなく、洗濯物が互いに絡み合うことなく、叩いたり揉み洗いしたりするような洗濯効果が得られるだけでなく、水の使用量が少ないという長所のためその使用量が次第に増加しつつある。
【０００４】
このようなドラム洗濯機では脱水工程時に、図８に示すように、モーター速度を定められた目標の回転数（ＲＰＭ）まで加速させ、モーター速度が前記目標の回転数まで到達すると、一定時間の間に定速で駆動しながらドラム内部の洗濯物の偏心による回転数（ＲＰＭ）の変化量で偏心量を感知して、本脱水段階への進入可否を決定する。この際、偏心量が設定の範囲以内である場合には本脱水段階へ進入して脱水を行うが、偏心量が設定の範囲以上となる場合には、モーターの駆動を中止させた後モーターを再起動して、偏心量が一定の水準以下となった状態で脱水を行うようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方式でモーターを制御して脱水工程を行う場合、モーターを前記目標の回転数で加速する時に特別な制御を受けないため、モーター速度が急上昇し、ドラム内の洗濯物の偏心及び洗濯物の落下現象によって加速度が不規則となる。この場合、洗濯物がドラムの内壁面の一方に片寄ることで偏心量が更に増加するような現象が発生し、これにより、モーターの駆動を中止させた後再びモーターを起動させる作用を繰り返して行うようになって脱水進入への時間が長くなるという問題が生じる。
【０００６】
また、上述した従来の脱水工程の制御方法によれば、モーターの加速後本脱水段階への進入前に、常に一定時間の間に定速駆動しながら偏心量を感知した後本脱水段階への進入可否を決定するように制御しているので、脱水工程開始の後本脱水段階へ進入するまでの時間が長くなるという問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は脱水工程時にドラムを駆動するモーター速度を最適に制御することで、モーターの加速時に急上昇区間の発生を防止させることのできるドラム洗濯機の脱水運転制御方法を提供することに目的がある。
他の目的として、脱水工程時に洗濯物の偏心量を低減させ、脱水進入の時間を短縮できるようにしたドラム洗濯機の脱水運転制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるドラム洗濯機の脱水運転制御方法は、ドラムを所定の制御開始の回転数で加速させる予備加速段階と、モーター回転数が既設定された所定の加速傾斜（ａ）を有する線形の軌跡に沿って上昇するように、前記制御開始の回転数から所定の目標の回転数の到達時点まで加速させる本加速段階とを含めてなることを特徴とする。
【０００９】
前記本加速段階では比例積分微分制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩＤコントロール）方法でモーターを制御するが、前記制御開始の回転数は４０±５ｒｐｍであり、前記目標の回転数は１１０±２０ｒｐｍであることが望ましい。
【００１０】
一方、本発明は、モーター回転数が目標の回転数に至った時、一定時間の間定速回転を行いながら本脱水段階への進入可否を決定する定速段階を更に含めてなることを特徴とする。この際、前記定速段階から本脱水段階への進入可否は、回転数の変化量でドラムの偏心量を測定して決定するが、前記定速段階で測定された偏心量が設定値以内である場合、本脱水段階に進入し、前記定速段階で測定された偏心量が設定値以上である場合、モーターを一時停止した後再起動を行うように制御され得る。
【００１１】
尚、本発明では前記本加速段階の進行中に偏心量を予測する段階を更に含めており、ここで、前記偏心量を予測する段階は、本加速段階の進行中、所定の時間の間に前記線形の軌跡による軌跡の回転数と、実際に感知された感知回転数間の差を数回モニタリングする段階と、前記モニタリングした軌跡の回転数と感知回転数間の差の平均値を算出して偏心量を測定する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明は前記偏心量を予測する段階で予測された偏心量に基づき実際に正確な偏心量を感知するための定速駆動への進入可否を決定する段階を更に含めてなることを特徴とする。
このような定速駆動進入可否の決定段階では、前記予測された偏心量が設定値より大きい場合、モーターを停止させた後再加速を行い、前記予測された偏心量が設定値より小さい場合、前記目標の回転数に至った後一定時間の間に一定速度で定速駆動して正確な偏心量を感知する定速駆動段階に進入するように制御され得る。
【００１３】
また、本発明では、前記偏心量を予測する段階で測定された偏心量に基づき本脱水段階への進入可否を決定する段階を更に含めてなることを特徴とする。　　このような本脱水段階への進入可否を決定する段階では、前記予測された偏心量が設定値より大きい場合、前記モーターを停止させた後再加速を行い、前記予測された偏心量が設定値より小さい場合、目標の回転数に至った後、直ぐ本脱水段階へ進入するように制御され得る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明によるドラム洗濯機の脱水運転制御方法を示す順序図であって、図１を参照すると、本発明は予備加速段階と本加速段階とを含めてなる。
即ち、本発明ではコントローラの制御によって脱水工程が始まると、ドラムを回転させるモーターが起動を始めた後、前記モーター速度（ｒｐｍ）を一定の回転数、つまり、制御開始の回転数まで加速させる予備加速段階を行う。そして、モーター回転数が前記制御開始の回転数に到達すると、コントローラはモーターが本加速段階を行うように制御するが、前記本加速段階ではモーター回転数が既設定された所定の加速傾斜（ａ）を有する線形の軌跡に沿って徐々に上昇するように、前記制御開始の回転数から所定の目標の回転数の到達時点まで加速させる。
【００１６】
図２及び図３には上記した本発明による脱水工程の初期のモーターの制御状態を示している。参考までに、図２は無負荷状態で本発明によるモーター速度の制御状態を示すグラフであり、図３は所定の負荷状態で本発明によるモーター速度の制御状態を示すグラフである。図２及び図３に示すように、脱水工程の初期に本発明による方法でモーターを制御すると、モーター回転数が常に所定の加速傾斜（ａ）を有する線形の軌跡に沿いながら徐々に加速するので、図８に示す従来の方法によるモーターの制御時とは異なり、モーターの急上昇を効果的に防止することができる。
【００１７】
一方、ドラム洗濯機は駆動時の回転数が４０ｒｐｍ辺りで洗濯物がドラムの内壁に沿って上昇した後落下し始め、回転数が９０ｒｐｍ辺りで洗濯物が遠心力によってドラムの壁に付いて落下を止める。また、ドラム洗濯機は、一般的に洗濯物が落下しない速度、つまり、偏心量が変わらない速度で定速駆動しながら偏心量を測定するが、前記偏心量を測定する速度は通常１１０ｒｐｍに設定する。これは、回転速度が早すぎる場合に偏心量が大きければ、駆動モーターを始めた機械の構成要素に無理が加えられるので、適正な速度で偏心量を測定することが望ましい。
【００１８】
従って、本発明によってドラムを回転させるモーターの加速を制御する時、前記制御開始の回転数は約４０±５ｒｐｍ、目標の回転数は約１１０±２０ｒｐｍの範囲に制限して制御することが望ましい。
【００１９】
そして、制御開始の回転数から目標の回転数まで所定の加速傾斜（ａ）を追従するようにモーター回転数を制御する方法としては、エラーに比例する比例制御と、エラーの大きさや存在時間に比例する比例積分制御及び、エラーの変化比率や存在時間に比例する比例微分制御など、多様な制御方法が用いられるが、本発明では前記３つの制御方法を全部組み合わせた比例積分微分制御方法を用いて制御することが望ましい。このようなモーターの比例積分微分制御（ＰＩＤコントロール）方法の詳細で技術的な内容は周知のものであるので、本発明ではその記述を省略する。
【００２０】
一方、制御開始の回転数を４０ｒｐｍに設定し、目標の回転数を９５ｒｐｍに設定し、前記制御開始の回転数から目標の回転数までに到達する時間を１０秒に設定して、本発明によるドラムの加速制御を行う場合を一つの例として説明すると次の通りである。
【００２１】
【数１】

【００２２】
一方、同一の制御開始の回転数及び、同一の目標の回転数の条件で時間が１５秒である場合、上記数１式に基づいて加速傾斜（ａ）を算出して見ると、３．６７となり、２０秒の場合には加速傾斜（ａ）は２．７５となる。
そして、軌跡の回転数＝加速傾斜Ｘ時間
エラー＝軌跡の回転数−感知回転数
と表すことができ、所定の加速傾斜（ａ）に従ってモーターを加速駆動する時、コントローラは前記エラーが０（ゼロ）になるように比例積分微分（ＰＩＤ）制御を行うことにより、モーター回転数が前記軌跡の回転数を追従するようにする。
【００２３】
一方、上記のような本発明によってドラム洗濯機の脱水工程の初期モーターを制御する方法は、以後に続けて進行する脱水工程で多様な実施形態に適用され得る。以下では本発明が適用された多様な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図４は本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第１実施形態を示す順序図であって、図４を参照すると、本実施形態は予備加速段階と本加速段階及び、定速段階とから成る。ここで、前記予備加速段階と本加速段階は既記述したのでその説明を省略し、下記では定速段階に対してのみ説明する。
定速段階はモーター回転数が上記した目標の回転数に到達した時に進行し、一定時間の間定速で回転しながら本脱水段階への進入可否を決定する。
【００２５】
このような定速段階から本脱水段階への進入可否はドラムを回転させるモーター回転数の変化量に基づきドラムの偏心量を測定して決定するが、測定された偏心量が設定値以内の場合には本脱水段階へ進入し、測定された偏心量が設定値以上の場合にはモーターを一時停止させた後再起動を行う。従って、測定された偏心量が設定値以上の場合には、モーターの停止後再び予備加速段階と本加速段階とを経て定速段階に進入した後、本脱水段階への進入可否を再判断する。
【００２６】
一方、図５は図４の第１実施形態による脱水運転制御方法を用いて脱水工程を行う場合、脱水進入に成功するまでの時間と進入試みの回数を従来の脱水運転制御方法と比較して示すものである。
図５に示すように、従来の脱水運転制御方法による制御結果と、本発明が適用された第１実施形態による第１制御方法による制御結果とを比較すると、本発明が適用された第１実施形態の制御方法による平均脱水進入の時間は６５〜１１８秒であって、従来の制御方法による平均脱水進入の時間に比べ約８０〜９０％の時間が短縮されたことが分かる。また、平均進入試みの回数も２．８〜４．０回で従来の約１／１０程度に減っていることが分かる。
【００２７】
このような結果が出る理由は、本発明による制御方法によって脱水工程を行う場合、モーター回転数が急上昇する区間がなくなるので、従来のようにモーター回転数の急上昇による偏心量の増加が発生せず、結果的に偏心量が低減するような効果が得られるからである。
【００２８】
図６は本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第２実施形態を示す順序図であって、図６を参照すると、本発明ではモーターの起動後の予備加速段階と、本加速段階と、前記本加速段階の進行中に偏心量を予測する段階及び、定速段階への進入可否を決定する段階とを更に含めて成される。ここで、前記予備加速段階と本加速段階は上述したので省略し、下記では偏心量を予測する段階と定速段階への進入可否の決定段階に対して説明する。
【００２９】
図６に示すように、偏心量を予測する段階は本加速段階の進行中に行うが、これはモニタリング段階と偏心量の測定段階とを含めて成される。前記モニタリング段階では、本加速段階の進行中、所定の時間の間に前記線形の軌跡による軌跡の回転数と、実際に感知された感知回転数間の差を数回モニタリングし、偏心量の測定段階では前記モニタリングされた軌跡の回転数と感知回転数間の差の平均値を算出して偏心量を測定する。これを図２及び図３を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図２及び図３のグラフを参照すると、脱水工程時に所定の加速傾斜（ａ）を選択してモーター速度を加速する時、図２に示すように、偏心量が少ないか殆ど存在しない無負荷状態の場合には、軌跡の回転数と感知回転数間の差が少ないかほぼゼロで現れ、偏心量が大きい場合、即ち、図３に示すように、所定の負荷状態である場合には、軌跡の回転数と感知回転数間の差が大きく現れることが分かるので、このような軌跡の回転数と感知回転数間の差によって偏心量をある程度予測することができる。
【００３１】
即ち、所定の加速傾斜（ａ）を選択してモーター速度を加速する間に、コントローラは所定の時間の間、前記軌跡の回転数と実際に感知された感知回転数間の差を数回モニタリングして、これらの平均値を算出し、算出した平均値で偏心量を予測する。
前記平均値は次のような式で得られる。
【００３２】
【数２】

【００３３】
このように算出した平均値によって偏心量がある程度予測されると、図６に示すように、偏心量を予測する段階で予測された偏心量を基準に、実際に正確な偏心量を感知するための定速段階への進入可否を決定する段階が行われる。
即ち、定速段階への進入可否の決定段階では、前記偏心量を予測する段階で予測された偏心量が設定値より大きい場合には、モーターを停止させた後再加速させるように決定し、予測された偏心量が設定値より小さい場合には、前記目標の回転数に到達した後一定時間の間に一定速度で定速駆動しながら正確な偏心量を感知する定速段階へ進入するように決定する。
【００３４】
このように、本発明が適用された第２実施形態では、本加速段階で偏心量が少ないことが予測される場合に定速段階へ進入し、実際の偏心量を測定して本脱水段階への進入可否を決定し、偏心量が大きいことが予測される場合には定速段階へ進入せず、直ぐにモーターが停止した後再加速する段階へ進入するので、加速後に常に定速段階へ進入して偏心量を感知する既存の制御方法に比べて脱水進入の時間を短縮することができる。
【００３５】
図７は本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第３実施形態を示す順序図であって、図７を参照すると、本実施形態はモーター起動の後予備加速段階と本加速段階、そして前記本加速段階の進行中に偏心量を予測する段階、及び本脱水段階への進入可否の決定段階とを更に含めてなされる。ここで、前記予備加速段階と本加速段階、及び偏心量の予測段階は既に説明したので省略し、下記では本脱水段階への進入可否の決定段階に対して説明する。
【００３６】
本実施形態は、図６を参照して述べられた第２実施形態と類似しているものの、本実施形態では偏心量の予測段階で予測された偏心量を基準に、定速段階への進入無しに直ぐに本脱水段階への進入可否を決定するという相異点がある。
即ち、本脱水段階への進入可否の決定段階では、前記予測された偏心量を基準に前記予測された偏心量が設定値より大きい場合は、前記モーターを停止させた後再加速させるように決定し、前記予測された偏心量が設定値より小さい場合には、目標の回転数に到達した後、定速段階への進入無しに直ぐに本脱水段階へ進入するように決定する。
【００３７】
従って、図７に示す本発明が適用された第３実施形態では、定速段階無しに本加速段階の進行時に行われる偏心量の予測段階で予測された偏心量を基準に直ぐに本脱水段階へ進入するか、モーターを停止させた後再加速させるようになるので、偏心量の予測のための定速段階に所要される時間を短縮することができ、従来の方法に比べて脱水進入の時間、及び全体の脱水工程時間が画期的に短縮され、電力の消費量も節減される。
【００３８】
【発明の効果】
以上のような方法でドラム洗濯機の運転を制御する本発明は次のような効果がある。
【００３９】
第一に、脱水の工程時にドラムを駆動するモーターの速度を一定の加速傾斜に従って徐々に上昇させながら加速するので、モーター加速時にドラム内部の偏心量によるモーター回転数の急上昇を防止することができる。
第二に、脱水工程時にドラム内部の洗濯物の偏心量を低減できるので、脱水進入試みの回数を短縮することで、全体的な脱水工程時間を短縮させることができる。
第三に、本加速段階の進行と共に偏心量を予測する段階を行い、予測された偏心量で定速段階又は本脱水段階への進入可否を決定するので、無条件に定速段階を行っていた従来の方法に比べて本脱水段階への進入時間を画期的に短縮させることができる。
第四に、脱水工程時間の短縮によって電力消費量も節減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるドラム洗濯機の脱水運転制御方法を示す順序図である。
【図２】無負荷状態で本発明によるモーター速度の制御状態を示すグラフである。
【図３】所定の負荷状態で本発明によるモーター速度の制御状態を示すグラフである。
【図４】本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第１実施形態を示す順序図である。
【図５】図４の第１実施形態と従来の脱水運転制御方法による脱水進入時間及び進入試みの回数を比較した表である。
【図６】本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第２実施形態を示す順序図である。
【図７】本発明が適用されたドラム洗濯機の脱水運転制御方法の第３実施形態を示す順序図である。
【図８】従来のドラム洗濯機のモーター速度の制御状態を示すグラフである。
【符号の説明】
ａ…加速傾斜

Claims (12)

1. ドラムを所定の制御開始の回転数で加速させる予備加速段階と、モーター回転数が既設定された所定の加速傾斜（ａ）を有する線形の軌跡に沿って上昇するように、前記制御開始の回転数から所定の目標の回転数の到達時点まで加速させる本加速段階とを含めてなるドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
2. モーター回転数が目標の回転数に至った時、一定時間の間定速回転を行いながら本脱水段階への進入可否を決定する定速段階を更に含めてなる請求項１記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
3. 前記定速段階から本脱水段階への進入可否は、回転数の変化量でドラムの偏心量を測定して決定することを特徴とする請求項２記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
4. 前記定速段階で測定された偏心量が設定値以内である場合、本脱水段階に進入し、前記定速段階で測定された偏心量が設定値以上である場合、モーターを一時停止させた後再起動を行うことを特徴とする請求項３記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
5. 前記本加速段階の進行中に偏心量を予測する段階を更に含めてなる請求項１記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
6. 前記偏心量を予測する段階は、
   本加速段階の進行中、所定の時間の間、前記線形の軌跡による軌跡の回転数と、実際に感知された感知回転数間の差を数回モニタリングする段階と、
   前記モニタリングした軌跡の回転数と感知回転数間の差の平均値を算出して偏心量を測定する段階とを含めてなる請求項５記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
7. 前記偏心量を予測する段階で予測された偏心量に基づき実際に正確な偏心量を感知するための定速駆動段階への進入可否を決定する段階を更に含めてなる請求項５又は請求項６記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
8. 前記定速駆動段階への進入可否の決定段階では、
   予測された偏心量が設定値より大きい場合、モーターを停止させた後再加速を行い、前記予測された偏心量が設定値より小さい場合、前記目標の回転数に至った後、一定時間の間に一定の速度で定速駆動して正確な偏心量を感知する定速駆動段階へ進入することを特徴とする請求項７記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
9. 前記偏心量を予測する段階で測定された偏心量に基づき本脱水段階への進入可否を決定する段階を更に含めてなる請求項５又は請求項６記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
10. 前記本脱水段階への進入可否を決定する段階では、
    前記予測された偏心量が設定値より大きい場合、前記モーターを停止させた後再加速を行い、前記予測された偏心量が設定値より小さい場合、目標の回転数に至った後、直ちに本脱水段階へ進入することを特徴とする請求項９記載のドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
11. 前記本加速段階では比例積分微分制御方法でモーターを制御することを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載したドラム洗濯機の脱水運転制御方法。
12. 前記制御開始の回転数は４０±５ｒｐｍであり、前記目標の回転数は１１０±２０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載したドラム洗濯機の脱水運転制御方法。

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