JP4800704B2

JP4800704B2 - ドラム洗濯機及びその布量感知方法

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Publication number: JP4800704B2
Application number: JP2005234463A
Authority: JP
Inventors: ビュンコルチョイ; ドンウォンキム; ドンスーリー
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-08-12
Also published as: ES2321414T3; JP2006223834A; CN100540791C; DE602005013639D1; KR100701949B1; EP1691477A2; EP1691477B1; CN1821477A; KR20060091351A; EP1691477A3; US20060179584A1

Description

本発明は、ドラム洗濯機及びその布量感知方法に関し、より詳細には、位相制御によってモータが設定した回転数（ＲＰＭ）に到達するまで、前記モータに印加される入力電圧の比率を算出して、前記ドラム洗濯機内に収容された洗濯物の布量および／または偏心量をより正確に感知するドラム洗濯機及びその布量感知方法に関する。

一般に、ドラム洗濯方式は、洗剤と洗濯水及び洗濯物がドラム内に投入された状態で、モータの駆動力によって回転するドラム及び洗濯物の摩擦力を用いて洗濯動作を行う方式であって、洗濯物の損傷が少なく、絡み合わないという利点がある。

図１は、従来の技術によるドラム洗濯機の内部構成を示す断面図である。

従来の技術によるドラム洗濯機は、キャビネット１の内部にタブ２が固定され、前記タブ２内に設けられ、洗濯物が投入されるドラム３と、ドラム３と連結され、ドラム３を回転させるモータ１１と、洗剤箱５と連結され、洗濯水または洗剤が混合された洗濯水を給水するための給水管６と、洗濯行程で用いられた洗浄水を外部へ排出するための排水管７と、前記排水管７の端部に連結され、洗浄水を強制でポンピングするためのポンプ８及び排水ホース９とを備えている。

前記モータ１１は、ステータ（図示せず）とロータ（図示せず）で結合され、前記ロータの回転によって前記ドラム３を回転させ、このような前記モータ１０の動作を制御するための制御部（図示せず）を有している。

また、前記モータ１１には、その回転数または回転角度を測定するホールセンサなどの感知手段（図示せず）がさらに設けられている。

以下、このように構成される従来の技術によるドラム洗濯機の動作について説明する。

前記ドラム３の内部に布を投入した後、ドアを閉めて洗濯機を作動させると、制御部は投入された洗濯物（または布）の布量を感知し、感知された布量に応じて、洗濯水位、洗濯時間、洗剤量、すすぎ及び洗濯水流などを設定する。

設定された洗濯水位に応じて、一定時間の間、前記給水管６から洗濯機内部の所定の水位まで洗濯水を給水し、給水された洗濯水は、前記タブ２内に給水される。

次に、前記制御部は、前記モータ１１を一定時間の間、設定された回転数で駆動して前記ドラム３を回転させ、前記ドラム３の内部に収容された布は、洗濯水の作用によって付いた汚れが落ちるようになる。このような洗濯行程が終了すると、前記タブ２内の汚れた洗濯水は、排水装置から洗濯機の外部へ排水される。

前記洗濯機は、布に残った洗剤泡をすすぐためのすすぎ行程が数回繰り返して行われるので、洗濯行程の際に感知された布量に応じて給水装置及び前記モータ１１を制御し、数回のすすぎ行程以降は、前記布の水を遠心脱水させる脱水行程が行われ、前記脱水行程が完了すれば、全体の洗濯行程が終了する。

また、このような構成で動作する状来の技術によるドラム洗濯機において、布量の感知は、上述したように、洗濯水位、洗濯時間、すすぎ及び洗濯水流などを設定するための重要な要素であり、このための様々な方法が提案されている。

即ち、従来の技術によるドラム洗濯機の布量感知方法は、一定の加速時間を基準として布量が多ければ、加速時間が増加し、布量が相対的に少なければ、加速時間が減少する原理を用いて、一定量の洗濯物が投入された前記ドラム３を設定された速度まで加速させるのに要する時間を基準として、現在の布量による加速時間を比較して、現在、前記ドラム３に投入された洗濯物の量を判断するようになる。

また、従来の技術によるドラム洗濯機の布量感知方法の他の方法であって、前記ドラム３内に給水が行われると、前記ドラム３内に収容され布が前記洗濯水を吸収することによって初期に給水された水位が減少し、これを補充するために再給水が続けて行われるようになり、このような再給水の繰り返し回数を把握して布量を判断する。

しかしながら、このように動作する従来の技術によるドラム洗濯機の布量感知方法は、布の材質及び特性の差により、その感知が正確に行われないという問題があった。

従って、前記問題点を解決するための方法であって、前記モータ１１の駆動を制御するトライアック（登録商標）を用いて、前記モータ１１が設定ＲＰＭに到達するときの位相角の大きさを感知し、感知された位相角の属する一定の区域を判別し、判別された区域に応じて布量の多少を判別することにより、布の材質などに関わらずに布量を感知可能にする布量感知方法が、韓国公開特許公報第１９９７−７５０４４号に提示されている。

しかしながら、このように位相角を感知して布量を感知する方法では、単に布量の多少のみが判別できるため、布量に対する細分化が難しく、ジーパンまたはタオルのような偏心の大きい単一負荷については考慮しておらず、布量が不正確に感知されてしまうという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、モータが設定回転数に到達するまで位相制御によって、前記モータに印加された入力電圧の比率を算出して、前記モータと連結されたドラム内の洗濯物の布量を正確に感知可能にするドラム洗濯機及びその布量感知方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記モータが設定回転数に到達した場合、前記モータの回転数変動量を算出し、算出された変動量及び入力電圧の比率によって、偏心量が大きい単一の洗濯物についても、その布量を正確に感知可能にするドラム洗濯機及びその布量感知方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の一側面によれば、ドラムを回転させるモータと、洗濯行程に応じて前記モータの回転数を制御し、前記モータに印加される入力電圧の比率（ＭＶ）を算出して、前記ドラム内に収容された洗濯物の布量を判断する制御部と、を備えることを特徴とするドラム洗濯機が提供される。

なお、前記印加される入力電圧の比率（ＭＶ）は、一周期の間、正弦波入力電圧が全て前記モータに伝達されたときの印加電圧を基準として、位相制御によって前記モータに伝達された印加電圧の比率である。

また、本発明の他の側面によれば、位相制御された入力電圧をモータに印加する第１のステップと、入力電圧の一周期の間、前記モータに印加される電圧の比率（ＭＶ）を各制御周期毎に算出し、前記モータの回転数が設定回転数に到達するか否かを判断する第２のステップと、設定回転数に到達すると、前記第２のステップで算出されたＭＶ値を合算して洗濯物の布量を判断する第３のステップと、を含むことを特徴とするドラム洗濯機の布量感知方法が提供される。

また、前記モータが設定回転数で定速運転を行う間、前記モータの回転数変動量を算出して合算された前記ＭＶ値及び算出された回転数変動量によって偏心量と布量を判断する。

本発明によれば、モータに印加される入力電圧の比率を算出し、前記洗濯機内に収容された布量を段階的に細分化して感知することができるので、洗濯行程の際に消耗する水使用量を減らし、均一な洗浄度を確保することができる。

また、前記モータの定速運転時の回転数変動量を算出することにより、ジーパン、タオルなどの偏心量が大きい単一負荷の場合も正確に布量を感知することができ、脱水行程の際に要求される偏心感知の正確度もまた高めることができるので、前記ドラム洗濯機の信頼性を大きく向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明によるドラム洗濯機は、その内部構成において、図１及び上述した従来の技術によるドラム洗濯機と類似しているので、それについての詳細な説明は省略する。

即ち、本発明によるドラム洗濯機は、外観を形成するキャビネットと、前記キャビネットの内側にスプリングとダンパーによって緩衝可能に設けられ、洗濯水が収容されるタブと、前記タブの内側に回転可能に配置され、外周面に複数個の水孔が設けられ、洗濯物が収容されるドラムと、前記ドラムの内側面に設けられ、前記ドラムの回転時、洗濯物が重力によって落下するように一定の高さまで前記洗濯物を汲み上げるリフタと、前記ドラムに回転力が伝達されるように前記タブの後方に装着されたモータと、前記キャビネットの前方に回動可能に設けられ、前記洗濯物の出入口を開閉するドアと、前記モータの一側に設けられ、前記モータのＲＰＭと回転角度を感知する複数のホールセンサと、を備えている。

図２は、本発明によるドラム洗濯機の内部構造を示すブロック図である。

本発明によるドラム洗濯機は、外部から制御命令が入力され、それによる状態データが出力されるＵＩ１０と、前記ＵＩ１０から入力された制御命令によって前記洗濯機の動作を制御する制御部２０と、を備えている。

また、前記ドラム洗濯機は、前記モータＭの回転数を感知し、感知された信号を前記制御部２０に伝送する回転数感知センサ３０をさらに備えている。

また、前記制御部２０は、前記モータＭの入力電圧の比率を算出して、前記洗濯機内に収容された洗濯物の布量を段階的に感知する布量算出部２２と、前記モータＭの速度を調節する駆動制御部２３と、を有している。

また、前記ＵＩ１０及び回転数感知センサ３０などとデータを送受信し、それによる制御命令を生成及び伝達して前記洗濯機の各部の動作を統合制御する主制御部２１を備え、前記主制御部２１の駆動のための制御プログラム及び前記ＵＩ１０から入力されるユーザ設定データなどが保存されるメモリ２４をさらに備えている。

前記ＵＩ１０は、制御命令が入力される入力部（図示せず）と、前記洗濯機の状態情報が出力される出力部（図示せず）とで構成され、前記キャビネットの上方に配置されるコントロールパネルで具現され得る。

特に、前記布量算出部２２は、前記ドラム内に収容された洗濯物の布量を段階別に判断する手段として、前記モータＭに印加される入力電圧に対するＭＶ値を定義し、各位相制御周期毎に算出された前記ＭＶ値を合算して前記布量の多少を判断するようになる。

このとき、前記ＭＶは、正弦波入力電圧の一周期を基準として各位相制御周期毎に異なって可変できる前記モータの印加電圧を比率で換算した値である。

図３は、本発明によるドラム洗濯機におけるＭＶ算出方法の一例を示すグラフである。

即ち、前記モータＭに印加される入力電圧は、外部から前記洗濯機に供給される正弦波入力電圧がトライアック（登録商標）によって位相制御された電圧であって、前記トライアック（登録商標）の動作によって前記モータに印加される電圧量が可変され、前記ＭＶは、このような可変された電圧量を比率で算出した値である。

例えば、具体的には、前記正弦波入力電圧が一周期の間、全て前記モータＭに印加されると、前記モータは最大速度の回転力を有し、このときのＭＶ値を１００と仮定する。

次に、正弦波入力電圧が位相制御されて、現在、前記モータに印加される入力電圧が図３ａに示したグラフの形状で印加されると、図３ａに示した領域は、入力電圧の一周期において半分の波形に属する領域ａ、ｂに該当するので、上記最大のＭＶを基準として、このときのＭＶ値は５０となる。

また、現在、前記モータに印加される電圧が、図３ｂに示したグラフの形状で印加されると、図３ｂに示した領域は、入力電圧の一周期において１／４の波形に属する領域ａ’、ｂ’に該当するので、このときのＭＶ値は２５となるものである。

従って、このような方法によって、前記モータＭに印加される入力波形の一周期毎にそれによるＭＶ値を算出し、前記モータが定速運転するまで算出されたＭＶ値を合算して前記洗濯物の布量を感知することができるようになる。

また、布量感知のために、前記布量算出部２２で合算されたＭＶ値は、最大値と最小値との間の範囲内で所定の段階に分けられ、前記ＭＶ値が属する範囲によって前記布量の多少が判断される。

即ち、例えば、合算された前記ＭＶ値について、最大値と最小値によって第１乃至４段階の４つの範囲に分ける場合、合算された前記ＭＶ値が第１段階の範囲に属すると、前記ドラムに収容された洗濯物の布両が極小量であるものと判別し、合算された前記ＭＶ値が第４段階の範囲に属すると、前記布量が大量であるものと判別することである。

このとき、合算された前記ＭＶ値によって分けられる各段階または各段階による布量の感知は、生産者にとって多様に設定され得ることは当然である。

また、前記布量算出部２２は、偏心量の大きい単一負荷においても、その布量を正確に感知するために、前記モータＭの回転数変動量を算出することができる。

即ち、前記モータの回転数が設定回転数に到達して一定時間の間定速運転を行う場合、前記モータは、前記ドラム内に収容された洗濯物の偏心量に応じて、その回転数が一定に維持されない。

図４は、本発明によるドラム洗濯機における位相制御によるモータの回転数を示すグラフである。

位相制御によって可変される入力電圧が前記モータに印加されると、印加された電圧に応じて前記モータの回転数が漸次増加するようになり、増加して設定回転数（例えば、１０８ＲＰＭ）に到達すると、前記モータは一定時間の間、定速運転を行うようになる。

従って、前記モータは、定速運転を行う間、一定の回転数で駆動されなければならないが、実際には、前記洗濯物の偏心量に応じて一定の回転数を基準として若干増減し、ジーパンまたはタオルのような少量であるが偏心量の大きい洗濯物が収容された場合は、前記洗濯物が単一負荷で収容された場合であっても、前記モータの回転数変動量（RPM Ripple；ＲＥ）は増加するようになる。

このとき、増減する前記回転数変動量（ＲＥ）は、前記ドラムに収容された洗濯物の偏心量に応じて可変するようになり、収容された洗濯物の偏心量が増加するにつれてその程度が増加し、これが、前記モータＭが定速運転するまで回転数が増加するときも同様に発生した場合、前記洗濯物が少量であっても、前記モータが定速運転するまで算出されるＭＶ値は、一般の少量の洗濯物のＭＶ値に比べ増加するようになる。

このため、本発明による布量算出部２２は、前記モータが定速運転を行う間、前記モータの回転数変動量（ＲＥ）を感知して位相制御の制御周期毎に変動量（ＲＥ）を合算し、このとき、前記変動量の算出は様々な方法によって数値で換算され得るが、例えば、前記モータの回転時に発生する１つのリップルを１と仮定して、リップルの数によって変動量を換算することができ、合算された変動量によって前記洗濯物の偏心量の多少を段階的に判断することができる。

また、上述したように、洗濯物の偏心量が増加するほど、算出されるＭＶ値が増加するので、前記布量算出部２２は、合算された前記ＭＶ値及び合算された前記回転数変動量の差を求め、求めた値によって布量の多少を段階的に判断することができる。

図５は、本発明によるドラム洗濯機の布量感知方法を示すフローチャートである。

先ず、洗濯しようとする洗濯物をドラム内に投入した後、コントロールパネルから洗濯動作実行命令を入力する。

前記コントロールパネルから入力された洗濯動作実行命令によって、前記モータに電圧が印加されて、前記モータが駆動を開始する（Ｓ１）。

このとき、前記モータは例えば誘導モータであって、別途の減速機を設けて前記モータの回転速度を調節することができるが、本発明は、前記誘導モータに限定されるものではない。

前記モータは、位相制御によって前記モータに印加される入力電圧が調節されることにより、その回転速度が可変し、これによって、洗濯物が収容された前記ドラムが所定の速度で回転する（Ｓ２）。

前記位相制御は、正弦波入力電圧である単相電源（例えば、２２０Ｖ／６０Ｈｚ）を印加するとき、前記モータの速度可変のためにトライアック（登録商標）素子を含む位相制御回路によって行われる。

従って、前記トライアック（登録商標）は、印加される正弦波入力電圧を、別途に印加される入力パルスの信号による点弧角で制御して、所望の出力電圧の大きさを変化させることにより、前記モータの運転速度を可変させる。

このとき、点弧角が増加するほど、それによる電圧の大きさは減少して前記モータの速度が高速から低速に減少し、また、点弧角が減少するほど、それによる電圧の大きさは増加して前記モータの速度が低速から高速に増加するようになり、従って、前記モータに印加される入力電圧は、各位相制御に応じて異なって可変され得る。

また、上記したような位相制御によって正弦波入力電圧が前記モータに印加されると、正弦波入力電圧の一周期当たり前記モータに印加される電圧の比率（ＭＶ）を位相制御の各制御周期毎に算出する（Ｓ３）。
次に、前記モータの駆動時、回転数（ｒｐｍ）が設定した目標回転数に到達すると、前記モータは一定時間の間定速運転可能にするため前記モータの印加電圧を調節するようになる（Ｓ４）。

また、前記モータが定速運転を維持すると、前記モータの回転数が設定回転数に到達するまでの各周期毎に算出されたＭＶ値を合算し、合算されたＭＶ値によって布量の多少を判別する（Ｓ５、Ｓ６）。

次に、前記モータの定速運転が一定の時間を経過すると、前記モータの駆動のための入力電源が印加されず、これによって、前記モータは慣性による余力回転の後に停止する。

従って、前記モータが停止動作を行う間、前記モータの定速運転時に算出された各周期による回転数変動量を合算し、前記回転数変動量によって前記洗濯物の正確な偏心量を判断可能になる（Ｓ７、Ｓ８）。

また、前記モータの駆動時に合算されたＭＶ値と回転数変動量との差を算出すると、それによって少なくとも１つ以上の段階で設定された所定の範囲内で布量が判断される（Ｓ８）。

図６は、本発明によるドラム洗濯機におけるＭＶ値及び回転数変動量による布量感知の一実施の形態を示すグラフである。

即ち、図６に示すように、実験によって合算されたＭＶ値及び回転数変動量との差に対する値が増加するほど、実際の実験で用いられた試験布の重量も増加し、少量の偏心量が大きい単一負荷の場合も、正確な布量が感知されるようになる。

一般のドラム洗濯機の内部構造を示す断面図である。本発明による洗濯機の内部構造を示すブロック図である。本発明によるドラム洗濯機におけるＭＶ算出方法の一例を示すグラフである。本発明によるドラム洗濯機における位相制御によるモータの回転数を示すグラフである。本発明によるドラム洗濯機の布量感知方法を示すフローチャートである。本発明によるドラム洗濯機におけるＭＶ値及び回転数変動量による布量感知の一実施の形態を示すグラフである。

符号の説明

Ｍモータ
１０ＵＩ
２０制御部
２１主制御部
２２布量算出部
２３駆動制御部
３０回転数感知センサ

Claims

位相制御によってモータに印加される入力電圧の比率（ＭＶ）を前記モータの回転数（ＲＰＭ）が設定回転数に達するまで制御周期毎に算出して合算し、
前記モータが設定回転数で定速運転を行う間に算出された前記モータの回転数変動量を合算し、
前記入力電圧の比率（ＭＶ）の合算値及び前記回転数変動量の合算値によって洗濯物の布量を判断するドラム洗濯機の布量感知方法。
位相制御された入力電圧をモータに印加する第１のステップと、
入力電圧の一周期の間、前記モータに印加される前記入力電圧の比率（ＭＶ）を各制御周期毎に算出し、前記モータの回転数が設定回転数に到達したか否かを判断する第２のステップと、
前記モータの回転数が前記設定回転数に到達すると、前記第２のステップで算出されたＭＶ値を合算して洗濯物の布量を判断する第３のステップと、
を含むことを特徴とするドラム洗濯機の布量感知方法。
前記第３のステップが、
前記モータの回転数が前記設定回転数に到達すると、前記モータが前記設定回転数で定速運転を行う間、前記モータの回転数変動量を算出して、前記回転数変動量によって前記洗濯物の偏心量を判断することを特徴とする、請求項２に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
前記第３のステップが、
前記モータの回転数（ＲＰＭ）が前記設定回転数に到達するまで、各制御周期毎に算出されたＭＶ値を合算し、
合算されたＭＶ値に応じて段階別に布量の多少を判断することを特徴とする、請求項２に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
合算された前記ＭＶ値に応じて前記洗濯物の布量を４段階に分けて判断することを特徴とする、請求項４に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
前記モータの回転数が前記設定回転数に到達すると、前記モータが前記設定回転数で定速運転を行う間、前記モータの回転数変動量を算出し、算出された前記回転数変動量を合算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
前記回転変動量を算出した後、合算された前記ＭＶ値及び前記回転数変動量の差を求めて、前記洗濯物の布量の多少を判断するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
前記ＭＶ値が、一周期の間、正弦波入力電圧が全て前記モータに伝達されたときの印加電圧を基準として、位相制御によって前記モータに伝達された印加電圧の比率であることを特徴とする、請求項１または２に記載のドラム洗濯機の布量感知方法。
ドラムを回転させるモータと、
前記モータの回転数を感知する回転数感知センサと、
洗濯行程に応じて前記モータの回転数を制御し、前記モータに印加される入力電圧の比率（ＭＶ）を算出して、前記ドラム内に収容された洗濯物の布量を判断する制御部と、を備えることを特徴とするドラム洗濯機。
前記制御部が、
前記モータに印加される入力電圧を位相制御して、前記モータの駆動速度を調節する駆動制御部と、
前記駆動制御部の位相制御周期毎に前記ＭＶ値を算出し、前記モータの回転数が設定回転数に到達すると、それまで算出された各ＭＶ値を全て合算して、前記洗濯物の布量を段階別に判断する布量算出部と、
を備えることを特徴とする、請求項９に記載のドラム洗濯機。
前記布量算出部が、前記モータの回転数が前記設定回転数に到達すると、前記モータの回転数変動量を算出し、算出された前記回転数変動量の合算値及び合算された前記ＭＶ値によって布量を感知することを特徴とする、請求項１０に記載のドラム洗濯機。
前記布量算出部が、算出された前記回転数変動量の大きさによって前記洗濯物の偏心量を段階別に判断することを特徴とする、請求項１１に記載のドラム洗濯機。
前記ＭＶ値が、一周期の間、正弦波入力電圧が全て前記モータに伝達されたときの印加電圧を基準として、位相制御によって前記モータに伝達された印加電圧の比率であることを特徴とする、請求項９に記載のドラム洗濯機。