JP4058029B2 - 洗濯機およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯機に関し、特に回転槽の回転作用により洗濯物が脱水される洗濯機に関する。

一般に、洗濯機はフロントローディング型洗濯機とトップローディング型洗濯機に大別される。フロントローディング型洗濯機(いわば、ドラム洗濯機)は回転槽が水平軸を中心として回転し、洗濯物は前面に設けられるドアを通じて洗濯槽に投入されたり洗濯槽から取り出される。トップローディング型洗濯機(いわば、垂直型洗濯機)は回転槽が垂直軸を中心として回転し、洗濯物は上面に設けられるドアを通じて洗濯槽に投入されたり洗濯槽から取り出される。

前記フロントローディング型洗濯機またはトップローディング型洗濯機に設けられる回転槽は、洗濯物を回転させることにより洗濯、すすぎ、脱水過程を行う。前記フロントローディング型洗濯機またはトップローディング型洗濯機の脱水過程において、回転槽が速い速度で回転して回転槽内に遠心力を発生させるが、前記遠心力により洗濯物に吸収されている水分が洗濯物から離脱されることになる。

脱水のためには回転槽を回転させなければならないが、もし洗濯機が傾いて設置されたりまたは洗濯物が回転槽内部の一方に集まっている状態で回転槽が回転すると、回転槽に振動が発生する。前記振動は回転槽の回転速度が速ければ速いほど増大する。

従って、本発明は、前述した従来の問題点を解決するために案出されたものであり、回転槽が回転するときに発生する振動程度に応じて回転槽の回転速度(または、モータのＲＰＭ)を適宜に制御することにより振動が減少するように誘導することにその目的がある。

前記の目的を達成するために、本発明による洗濯機は、回転槽とモータ、振動検出部、制御部とを含む。モータは回転槽に連結され、駆動電力を供給されて回転することにより回転槽を回転させる。振動検出部は、モータが回転するときにモータに供給される駆動電力の変化量を通じて回転槽が回転するときに発生する振動程度を検出する。制御部は、振動検出部により検出される回転槽の振動程度に応じてモータの回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより、回転槽の振動が減少するように誘導する。

本発明による洗濯機の制御方法は、まずモータが回転するときにモータに供給される駆動電力の変化量を通じて回転槽が回転するときに発生する振動程度を検出する。振動検出部により検出された回転槽の振動程度に応じてモータの回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより、回転槽の振動減少を誘導する。

本発明に係る洗濯機およびその制御方法は、回転槽が回転するときに発生する振動程度に応じて回転槽の回転速度(または、モータのＲＰＭ)を適宜に制御することにより回転槽の振動減少を誘導して、回転槽の回転が伴われるすべての過程で安定した動作が行われ得る効果がある。

以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知機能や構成に対する具体的な説明は本発明の要旨を明確にするために省くことにする。なお、この発明の実施の形態について同一の参照符号は同一要素を表す。

図１は本発明の第１実施例による洗濯機を示したものであって、フロントローディング型洗濯機(いわば、ドラム洗濯機)を示している。図１に示したように、固定槽１０２の前面にはドア１０４が設けられ、固定槽１０２の内部には回転槽１０６が回転可能に設けられる。固定槽１０２は洗濯水をはるためのもので、内部の回転槽１０６は洗濯物を回転させるためのものである。この回転槽１０６はモータ１０８の駆動により回転し、モータ１０８の回転力はベルト１１０を通じて回転槽１０６に伝達される。

図２は、図１に示された洗濯機の制御システムを示したもので、回転槽１０６が回転するときに発生する振動を検出し、この振動程度に応じて回転槽の回転速度(または、モータ１０８のＲＰＭ)を制御するための制御システムを示したものである。図２に示したように、洗濯機の動作全般を制御する制御部２０２の入力端には振動検出部２０４が連結される。前記振動検出部２０４はモータ１０８に供給される駆動電力の電圧と位相を検出するためのものである。制御部２０２は前記振動検出部２０４を通じてモータ１０８に供給される電圧および位相の変化を検出してその検出値から回転槽１０６の振動程度を判別する。制御部２０２の出力端にはモータ駆動部２０６が連結されるが、前記モータ駆動部２０６はモータ１０８を駆動して回転槽１０６を回転させる。制御部２０２がモータ駆動部２０６に目標回転速度命令を出すと、モータ駆動部２０６はこの目標回転速度を追従するようにモータ１０８に供給される駆動電力の電圧および位相を制御する。

モータ１０８に供給される駆動電力はモータ１０８の目標回転速度を追従するため、モータ駆動部２０６はさらに多くの駆動電力をモータ１０８に供給する。すると、モータ１０８の回転速度は目標回転速度に至るが、前記モータ１０８の回転力はすべて回転槽１０６の回転運動に使用されず、その一部が回転槽１０６の振動により消耗される。よって、回転槽１０６が回転するとき振動程度が大きいほど供給電力の大きさも共に増加する。制御部２０２は前記のような供給電力の変化を通じて回転槽１０６の振動程度を判別する。モータ１０８の回転速度に応じる回転槽１０６の回転速度が増加するほど振動程度も共に増加するので、回転槽１０６の振動程度が増加しすぎた場合には回転速度を増加させてはならず、必要に応じて回転速度を減少させざるを得ない場合もある。

図３は本発明の実施例による洗濯機の振動程度に応じる回転槽１０６の回転速度の制御特性を示したものである。図３に示したように、十分な脱水効果を得るために回転槽１０６は究極的に最大回転速度Ｖｍａｘに至る必要があるが、停止状態で最大回転速度Ｖｍａｘまで瞬間的に至ることはできないため、制御部２０２は回転槽１０６の回転速度が所定の時間間隔で徐々に最大回転速度Ｖｍａｘに至るようにモータ駆動部２０６を制御する。この場合、低振動の観点から見ると、回転槽１０６の回転速度変化率が非常に重要な変数になるが、急激な回転速度の増加は大きい振動を招く恐れがあるため、回転速度を増加させながらも回転槽１０６の振動程度に応じて回転速度変化率を適宜に制御することにより回転槽１０６の振動を減少させる必要がある。

図３は、図１に示された洗濯機において、回転槽１０６の回転速度変化を示した特性曲線３０２を示したものである。この特性曲線３０２には、ｔ１−ｔ１’、ｔ２−ｔ２’、ｔ３−ｔ３’、ｔ４−ｔ４’、ｔ５−ｔ５’のような評価区間が５個所にかけて形成されているが、前記評価区間は回転槽１０６の回転速度が一定に保持される区間であって、制御部２０２が回転槽１０６の振動程度を評価する区間である。例えば、第１評価区間ｔ１−ｔ１’で回転槽１０６の回転速度は固定されているため、この際にモータ１０８の駆動電力の変化を検出すると回転槽１０６の振動程度が判別できる。前記評価は回転槽１０６の回転速度が最大回転速度Ｖｍａｘに至るまで周期的に行われる。第１評価区間ｔ１−ｔ１’と第２評価区間ｔ２−ｔ２’で振動検出が行われる間には、回転槽１０６の回転速度がＶ１からＶ３まで連続して増加するが、第３評価区間ｔ３−ｔ３’の後には回転速度がＶ２まで落ちてしまう。第３評価区間ｔ３−ｔ３’は回転槽１０６の高すぎる回転速度により大きすぎる振動が発生した場合であって、第３評価区間ｔ３−ｔ３’の後に回転槽１０６の回転速度を以前段階のＶ２まで落とすことにより振動が減少させられることになる。第４評価区間ｔ４−ｔ４’で再び回転槽１０６の振動程度を評価して、振動程度が安定した範囲内にあると再び回転槽１０６の回転速度を高めて目標最大回転速度Ｖｍａｘに至らせる。それぞれの評価区間ｔ１−ｔ１’、ｔ２−ｔ２’、ｔ３−ｔ３’、ｔ４−ｔ４’、ｔ５−ｔ５’において、制御部２０２はｔｎとｔｎ’でそれぞれ駆動電力の値を検出し、その差を通じて回転槽１０６の回転程度を判別する。すなわち、その差が大きければ(例えば、基準値と同じか大きければ)その分振動が大きいと判定し、逆にその差が小さければ振動も小さいと判定する。

すなわち、制御部２０２は、モータ１０８が回転するときにモータ１０８に供給される駆動電力の変化量を通じて回転槽１０６が回転するときに発生する振動程度を検出し、振動検出部２０６により検出される回転槽１０６の振動程度に応じてモータ１０８の回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより回転槽１０６の振動を減少させる。

図４は本発明の実施例による洗濯機の制御方法を示した流れ図である。図４に示したように、制御部２０２は駆動電力の第１変化量ΔＭ１を獲得する(４０２段階)。この第１変化量ΔＭ１は図３の第１評価区間ｔ１−ｔ１’で検出される駆動電力の変化量に当たる。制御部２０２はこの第１変化量ΔＭ１と予め設定された第１基準値Ｃ１とを比較して、回転槽１０６の回転速度をそのまま保持するかそれとも増加させるかを決定する(４０４段階)。もし、第１変化量ΔＭ１が予め設定された第１基準値Ｃ１より小さくなければ振動が発生した状態であり、またその振動程度が安定範囲から外れることと判定して、変化無しに現在の回転速度(すなわち、モータ１０８のＲＰＭ)をそのまま保持する(４０６段階)。前記予め設定された第１基準値Ｃ１は製品開発過程において実験を通じて獲得した値であって、初期に回転槽１０６の振動程度が安定範囲に属するかそれとも安定範囲から外れるかを判定できる根拠になる値として設定する。もし、第１変化量ΔＭ１が予め設定された第１基準値Ｃ１より大きいと振動が発生しなかったと判定し、また発生してもその程度が安定範囲内に属すると判定して、回転槽１０６の回転速度(すなわち、モータ１０８のＲＰＭ)を増加させる(４０８段階)。

予め設定された振動程度評価区間ｔ１−ｔ１’、ｔ２−ｔ２’、ｔ３−ｔ３’、ｔ４−ｔ４’、ｔ５−ｔ５’のうち第２評価区間ｔ２−ｔ２’中に、制御部２０２は駆動電力の第２変化量ΔＭ２を獲得する(４１０段階)。前記第２評価区間ｔ２−ｔ２’では、第２変化量ΔＭ２を二つの第２基準値Ｃ２、Ｃ２’と比較する。もし、第２変化量のΔＭ２が第２基準値のＣ２より小さいと、回転槽１０６の振動程度が安定範囲内にあると判定し(４１２段階)、回転槽１０６の回転速度(すなわち、モータ１０８のＲＰＭ)を増加させる(４１４段階)。もし、第２変化量のΔＭ２が第２基準値のＣ２より大きくてＣ２’より小さいと、回転槽１０６の振動程度が安定範囲内にはないがその振動程度があまり高くないと判定し(４１４段階)、現在の回転速度をそのまま保持する(４１８段階)。もし、第２変化量のΔＭ２が第２基準値のＣ２’より大きいと、回転槽１０６の振動程度が安定範囲から外れて非常に不安定な状態にあると判定し(４２０段階)、回転槽１０６の回転速度(すなわち、モータ１０８のＲＰＭ)を減少させて振動も共に減少するように誘導する。

かかる回転槽１０６の回転速度を増加または保持、あるいは減少させる制御を繰り返して行うことにより、回転速度を目標最大回転速度まで増加させる(４２４段階)。回転槽１０６が最大回転速度で回転する間に脱水が行われ、予め設定された脱水設定時間が経過すると脱水過程を終了する(４２６段階)。

本発明による洗濯機およびその制御方法は回転槽が回転するときに発生する振動程度に応じて回転槽の回転速度(または、モータのＲＰＭ)を適宜に制御することにより振動が減少するように誘導して、回転槽の回転動作が伴われるすべての過程において安定した動作が行われるようにする。

以上、本発明を具体的な実施例を挙げて説明してきたが、本発明の思想を外れない範囲内で様々な変形が可能であることは当業者にとって自明であり、従って、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明の実施例による洗濯機を示した図である。 図１に示した洗濯機の制御システムを示した図である。 図１に示した洗濯機の振動程度に応じる回転槽の回転速度の制御特性を示した図である。 本発明の実施例による洗濯機の制御方法を示した流れ図である。

符号の説明

１０２ 固定槽
１０４ ドア
１０６ 回転槽
１０８ モータ
１１０ ベルト
２０２ 制御部
２０４ 振動検出部
２０６ モータ駆動部
３０２ 特性曲線

Claims (23)

1. 回転槽と、
   前記回転槽に連結され、駆動電力を供給されて回転することにより前記回転槽を回転させるモータと、
   前記モータが回転するときに前記モータに供給される前記駆動電力の変化量を通じて前記回転槽が回転するときに発生する振動程度を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部により検出される前記回転槽の振動程度に応じて前記モータの回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより前記回転槽の振動減少を誘導する制御部と、を含み、
   前記制御部は、予め設定された時間毎に前記振動検出部の検出結果を獲得し、前記隣接した二つの検出結果間の差により前記回転槽の振動程度を判定することを特徴とする洗濯機。
2. 前記制御部は、前記駆動電力の大きさが前記モータの目標回転速度を追従するように制御することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記振動検出部は、前記駆動電力の電圧および位相を検出することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
4. 前記制御部は、前記回転槽の振動程度に応じて前記振動程度が減少するように前記モータの回転速度を段階的に可変させることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
5. 回転槽と、前記回転槽に連結され、駆動電力を供給されて回転することにより前記回転槽を回転させるモータとを含む洗濯機の制御方法において、
   前記モータが回転するときに前記モータに供給される前記駆動電力の変化量を通じて前記回転槽が回転するときに発生する振動程度を検出し、
   前記振動検出部により検出される前記回転槽の振動程度に応じて前記モータの回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより前記回転槽の振動減少を誘導し、
   前記振動程度の検出は、前記回転槽の振動程度を判定するために前記駆動電力の変化量を複数の異なる基準範囲に区分し、前記駆動電力の変化量が前記複数の異なる基準範囲のうちどの範囲に属するかを検出して前記回転槽の振動程度を判定することを特徴とする洗濯機の制御方法。
6. 回転槽と、前記回転槽に連結され、駆動電力を供給されて回転することにより前記回転槽を回転させるモータとを含む洗濯機の制御方法において、
   前記モータが回転するときに前記モータに供給される前記駆動電力の変化量を通じて前記回転槽が回転するときに発生する振動程度を検出し、
   前記振動検出部により検出される前記回転槽の振動程度に応じて前記モータの回転速度を増加または保持、あるいは減少させるように制御することにより前記回転槽の振動減少を誘導し、
   予め設定された時間毎に前記振動検出結果を獲得し、前記隣接した二つの検出結果間の差により前記回転槽の振動程度を判定することを特徴とする洗濯機の制御方法。
7. 前記回転速度の制御は、前記駆動電力の大きさが前記モータの目標回転速度を追従するように制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の方法。
8. 前記複数の異なる基準範囲は、
   前記回転槽の回転状態が安定的なときを示す第１基準範囲と、
   前記回転槽の回転状態が良好なときを示す第２基準範囲と、
   前記回転槽の回転状態が不安定的なときを示す第３基準範囲と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記振動検出結果を通じて前記回転槽の回転状態が安定的だと判断されると、前記モータの回転速度を増加させることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記振動検出結果を通じて前記回転槽の回転状態が良好だと判断されると、前記モータの現在回転速度をそのまま保持させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の方法。
11. 前記振動検出結果を通じて前記回転槽の回転状態が不安定的だと判断されると、前記モータの回転速度を減少させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の方法。
12. 前記回転槽の振動程度に応じて前記振動程度が減少するように前記モータの回転速度を段階的に可変させることを特徴とする請求項６に記載の方法。
13. 前記回転槽の回転状態が不安定的なので前記モータの回転速度を減少させるとき、前記モータの回転速度を以前段階の回転速度に減少させることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 回転槽と、前記回転槽を駆動させるモータとを具備した洗濯機において、
    モータが回転槽を駆動する間に、モータが回転するようにモータに供給される駆動電力の変化量に応じて検出される回転槽の振動程度を検出する振動検出部と、
    前記振動検出部により検出された回転槽の振動程度に応じてモータの駆動速度を制御して回転槽の振動減少を誘導する制御部と、を含み、
    前記制御部は、予め設定された時間毎に前記振動検出部の検出結果を獲得し、前記隣接した二つの検出結果間の差により前記回転槽の振動程度を判定することを特徴とする洗濯機。
15. 回転槽と、前記回転槽を駆動させるモータとを具備した洗濯機において、
    モータが駆動するようにモータに供給される駆動電力の変化量を検出する電力変化検出部と、
    前記電力変化検出部により検出された変化量に応じてモータの駆動速度を制御して回転槽の振動減少を誘導する制御部と、を含み、
    前記制御部は予め設定された時間毎に電力変化検出部で獲得した二つの検出結果間の差により回転槽の変化率を判定し、前記判定された変化率に応じて段階的にモータの駆動速度を可変させることを特徴とする洗濯機。
16. 前記制御部は、モータの駆動速度が前記モータの目標速度を追従するように駆動電力の大きさを制御することを特徴とする請求項１５に記載の洗濯機。
17. 回転槽と、前記回転槽を駆動させるモータとを具備した洗濯機の制御方法において、
    モータが回転槽を駆動する間に、モータが回転するようにモータに供給される駆動電力の変化量に応じて検出される回転槽の振動程度を検出し、
    前記振動検出部により検出された回転槽の振動程度に応じてモータの駆動速度を制御して回転槽の振動減少を誘導し、
    前記制御部は、予め設定された時間毎に前記振動検出部の検出結果を獲得し、前記隣接した二つの検出結果間の差により前記回転槽の振動程度を判定することを特徴とする洗濯機の制御方法。
18. 回転槽と、前記回転槽を駆動させるモータとを具備した洗濯機の制御方法において、
    モータが駆動するように、前記モータに供給される駆動電力の変化量を検出し、
    前記電力変化検出部により検出された変化量に応じてモータの駆動速度を制御して回転槽の振動減少を誘導し、
    前記駆動速度の制御は、予め設定された時間毎に電力変化検出部で獲得した二つの検出結果間の差により回転槽の変化率を判定し、前記判定された変化率に応じて段階的にモータの駆動速度を可変させることを特徴とする洗濯機の制御方法。
19. 前記駆動速度の制御は、モータの駆動速度が前記モータの目標速度を追従するように駆動電力の大きさを制御することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記変化率の検出は、
    駆動電力の変化量に対して複数の予め設定された異なる基準範囲を確定し、前記確定された複数の予め設定された異なる基準範囲が前記回転槽の変化率に対応し、
    前記電力変化検出部により検出された変化程度を前記確定された複数の異なる基準範囲で比較して前記回転槽の変化率を判定することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
21. 前記複数の異なる基準範囲は、回転槽の駆動状態が安定的なとき、良好なとき、不安定的なときをそれぞれ示す第１、第２および第３基準範囲を含み、前記モータの駆動速度の制御は、
    前記駆動状態が安定的だと判定されたときにモータの駆動速度を増加させ、
    前記駆動状態が良好だと判定されたときにモータの駆動速度をそのまま保持させ、
    前記駆動状態が不安定的だと判定されたときにモータの駆動速度を減少させることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記駆動速度をモータの最大駆動速度にまで増加させて回転槽を駆動するために、モータの駆動速度が増加または保持あるいは、減少するように繰り返して制御する制御方法は、
    前記回転槽が最大駆動速度で回転する間に脱水を行う過程と、
    予め設定された脱水時間が経過すると脱水過程を終了させる過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の制御方法。
23. 前記モータの駆動速度の制御方法は、
    前記回転槽の振動程度に応じてモータの駆動速度を段階的に可変させることにより振動の減少を誘導する過程と、
    前記回転槽の回転状態が不安定的なときに前記モータの駆動速度を以前段階の回転速度に減少させる過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の制御方法。

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