JP7426197B2

JP7426197B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP7426197B2
Application number: JP2019061480A
Authority: JP
Inventors: 浩樹瀧田; 淳史大八木
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020156905A; EP3887589B1; EP3887589A4; KR20200115124A; WO2020197252A1; EP3887589A1

Description

洗濯物の重量を求める洗濯機に関する。

洗濯機内の洗濯物の重量を求める技術が知られている。洗濯物の重量を知ることができれば、それに応じて洗濯時間、水量等を変えることができる。例えば特許文献１には、モータの回転速度の立上がり時間及び立下がり時間に基づいて洗濯物の重量を検知することが記載されている。

特開２００２－１２６３９０号公報

本願の発明者らは、従来技術による洗濯機は、特に洗濯物のアンバランスがあるときには重量の検知精度が低下することに気付いた。

ある実施形態によれば、洗濯物を収容するドラム、前記ドラムを回転させるモータ、前記モータの回転を制御する制御器、前記ドラムの回転速度を検出する検出器、及び第１及び第２加速区間における前記回転速度に基づいて前記洗濯物の重量を求める処理部を備える洗濯機であって、前記制御器は、前記第１及び第２加速区間の開始点における前記回転速度の絶対値が同じで、符号が逆になるよう前記モータの回転を制御する洗濯機が提供される。

ある実施形態によれば、洗濯物を収容するドラム、前記ドラムを回転させるモータ、前記モータの回転を制御する制御器、前記ドラムの回転速度を検出する検出器、及び第１及び第２加速区間における前記回転速度に基づいて前記洗濯物の重量を求める処理部を備える洗濯機であって、前記制御器は、前記第１及び第２加速区間の前に前記回転速度が一定である第１定速区間及び第２定速区間をそれぞれ設けるよう前記モータの回転を制御する洗濯機が提供される。

洗濯機内の洗濯物の重量をよりよい精度で求めることができる。

ある実施形態による洗濯機の構造を示す図である。洗濯物の重量を求めるためのモータの断続駆動のプロファイルを示す図である。洗濯物の重量を求めるためのモータの断続駆動のプロファイルを示す図である。洗濯物のドラム内での偏りに起因する偏心位置を示す図である。

以下の記載及び図面において、対応する部分は同じ参照番号で示される。図面で示される要素の大きさは、必ずしも正確な縮尺では表されていない。

ハードウェア
図１は、ある実施形態による洗濯機１００の構造を示す図である。洗濯機１００は、洗濯物を収容するドラム１１０、ドラム１１０を回転させるモータ１２０、モータ１２０の回転を制御する制御器１３０、ドラム１１０の回転速度を検出する検出器１４０、及び処理部１５０を備える。ある実施形態では、検出器１４０は、ドラム１１０の回転速度に加えて、ドラム１１０の回転角度を検出する。処理部１５０は、後述する第１及び第２加速区間における回転速度に基づいて洗濯物の重量を求める。

さまざまな実施形態において、ドラム１１０の回転速度が利用される。検出器１４０は、ドラム１１０の回転速度を直接的に検出する位置センサであるが、これには限定されず、任意の適切なセンサであり得る。

処理部１５０は、典型的には、プロセッサ１５２、及びメモリ１５４を含む。プロセッサ１５２は、ドラム１１０及びモータ１２０の回転を制御する処理、及び洗濯物の重量を求める処理を実現するコンピュータプログラムを実行する。メモリ１５４は、そのようなコンピュータプログラムと、関連するデータとを典型的には格納する。プロセッサ１５２は、モータ１２０の回転を制御する信号を制御器１３０に出力する。制御器１３０は、プロセッサ１５２からの制御信号に基づいてモータ１２０を駆動する。図１では、制御器１３０及び処理部１５０は別個の機能ブロックとして表現されているが、単一の機能ブロックとして実現されてもよい。

断続駆動
図２は、洗濯物の重量を求めるためのモータ１２０の断続駆動のプロファイル２００を示す図である。図２の横軸は時間を表し、縦軸はドラム１１０の回転速度を表す。プロファイル２００は、第１定速区間２１１、第１加速区間２１２、停止区間２１５、第２定速区間２２１、及び第２加速区間２２２を含む。回転速度の符号は、ドラム１１０の回転の向きを表す。よってここでは、時刻０から停止区間２１５までは、ドラム１１０は、ある向きに回転し、それ以降は、逆向きに回転する。

ある実施形態では、制御器１３０は、第１加速区間２１２及び第２加速区間２２２の開始点におけるドラム１１０の回転速度の絶対値が同じで、符号が逆になるようモータ１２０の回転を制御する。

連続駆動
図３は、洗濯物の重量を求めるためのモータ１２０の連続駆動のプロファイル３００を示す図である。図３の横軸は時間を表し、縦軸はドラム１１０の回転速度を表す。プロファイル３００は、第１定速区間３１１、第１加速区間３１２、第２定速区間３２１、及び第２加速区間３２２を含む。プロファイル３００は、プロファイル２００とは異なり、停止区間が存在しない。

ある実施形態では、第１定速区間３１１の前に定速区間、加速区間、及び減速区間を設けてもよい。これにより、洗濯物のドラム１１０内での位置を予め固定することができる。

ある実施形態では、制御器１３０は、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２の前にドラム１１０の回転速度が一定である第１定速区間３１１及び第２定速区間３２１をそれぞれ設けるようモータ１２０の回転を制御する。

図４は、洗濯物のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置を示す図である。ドラム１１０は、回転軸４１０を中心に回転する。ドラム１１０内の洗濯物４２０は、図４に示されるように偏って存在することがある。このとき、洗濯物４２０の偏りに起因してドラム１１０の重心４３０も回転軸４１０からずれる。回転軸４１０を通り鉛直方向である平面がドラム１１０の開口部と交わる線を基準線４４０とすると、基準線４４０から測った重心４３０の角度を洗濯物のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０とする。偏心位置４５０は、０度～３６０度の範囲をとり得る。本開示ではドラム１１０の位置を偏心位置４５０で表し、これを位相とも呼ぶ。

第１及び第２加速区間の開始点
プロファイル２００（断続駆動）又はプロファイル３００（連続駆動）を用いる実施形態において、第１加速区間及び第２加速区間の開始点は、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０が１８０度ずれた２点に対応する。プロファイル３００（連続駆動）を用いるある実施形態では、図３に示されるように、第１加速区間３１２の開始点における偏心位置４５０は２７０度であり、第２加速区間３２２の開始点における偏心位置４５０は９０度である。よって第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２の開始点は、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０が１８０度ずれた２点に対応する。プロファイル２００（断続駆動）を用いる他の実施形態においても、第１加速区間２１２及び第２加速区間２２２の開始点は、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０が１８０度ずれた２点に対応する。

プロファイル２００（断続駆動）又はプロファイル３００（連続駆動）を用いる実施形態において、第１加速区間及び第２加速区間に、ドラム１１０は、ｎ（ｎ：自然数）回転する。例えばある実施形態では、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２においてドラム１１０は１回転する。これには限定されず、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２におけるドラム１１０の回転数が同一であれば、ドラム１１０は、１回転以外の任意の回転数ｎ（ｎ：自然数）だけ回転してもよい。ここでドラムの「回転数」とはドラムが回転する回数を表す。例えば第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２においてドラム１１０が２回転してもよい。

重量検知
プロファイル２００（断続駆動）又はプロファイル３００（連続駆動）を用いる実施形態において、処理部１５０は、第１及び第２加速区間において検出された重量に基づいて重量を求める。モータ１２０のトルクが一定なら、第１及び第２加速区間における加速度は、洗濯物４２０の重量に依存する。例えば洗濯物４２０の重量が重ければ加速区間において加速しても回転速度の増加は小さいが、洗濯物４２０の重量が軽ければ加速区間において加速すれば回転速度の増加が大きくなる。したがって処理部１５０は、第１及び第２加速区間において得られた２つの回転速度の増加量から洗濯物４２０の重量を求めることができる。

プロファイル２００及びプロファイル３００を用いる実施形態において、本開示の洗濯機１００のドラム１１０の回転軸が水平方向と成す角度は、０度～４５度である。この範囲であれば、第１加速区間及び第２加速区間の加速に基づく２つの重量値から、洗濯物４２０の重量をより効果的に求めることができる。このような範囲である洗濯機は、一般にはドラム式洗濯機と呼ばれるものを含む。ドラム式洗濯機においては、ドラム１１０の回転軸が水平方向と比較的近い。そのため重力の影響により、偏心位置４５０が上に移動する時には回転速度が低下し、偏心位置４５０が下に移動する時には回転速度が上昇する傾向がある。このような回転速度の変動を生じても、以下に述べるように、第１加速区間及び第２加速区間で別個に求められた洗濯物４２０の２つの重量値に基づいて、洗濯物４２０の真の重量により近い値を求めることができる。

図３の例で考えれば、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２の開始点は、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０が１８０度ずれた２点に対応するので、洗濯物４２０の重量を検知するときの誤差を低減できるという効果がある。この効果は、図２の例でも得られる。より好ましくは、第１及び第２加速区間において検出された２つの重量を平均することによって洗濯物４２０の重量を求める。これにより洗濯物４２０の重量を検知するときの誤差をさらに低減できる。

プロファイル３００の連続運転により、洗濯物４２０のドラム１１０内での配置を維持したまま、すなわち偏心位置及びアンバランス量を維持したまま、２回の重量検知を実施できる。ここでアンバランス量とは、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに相当する重さと、回転軸４１０からの洗濯物４２０の距離とによって決まるパラメータであり、この重さが大きいほど、また距離が大きいほどアンバランス量も大きくなる。プロファイル２００のように回転方向が変わると、モータ１２０の停止区間が発生してしまい、この区間では遠心力がなくなってドラム１１０の側面に貼り付いていた洗濯物４２０が鉛直下方向に落ちてしまって、洗濯物４２０の配置が変わることがあり得る。このとき偏心位置及びアンバランス量が変化することになる。偏心位置は回転速度の位相などをモニタすることで補正できても、アンバランス量は補正しきれないので、プロファイル３００に比べ、プロファイル２００はばらつきが大きくなってしまう。このため、プロファイル３００の方が、プロファイル２００より好ましい。

プロファイル３００を用いる実施形態において、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２はドラムの連続運転中に実施され、第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２の間においてドラムの回転速度は３０回転／分以上に維持される。これにより第１加速区間３１２及び第２加速区間３２２の間における洗濯物４２０のドラム１１０内での動きが低減され得る。その結果、洗濯物４２０の重量を検知するときの誤差を低減できる。

開始点の位相検出（回転角度）
上述のように第１加速区間（例えば３１２）及び第２加速区間（例えば３２２）の開始点は、洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０が１８０度ずれた２点に対応する。したがって第１加速区間及び第２加速区間の開始点において、偏心位置４５０の位相が１８０度ずれていることを検出する必要がある。

ある実施形態では、処理部１５０は、このように位相が１８０度ずれている２点をドラム１１０の回転角度に基づいて求める。ドラム１１０の回転角度は、検出器１４０によって検出され得る。より具体的には、位相が１８０度ずれている２点の回転角度の差は、（ｎ＋０．５）回転（ｎ：自然数）に対応する。回転角度に基づく開始点の位相検出は、第１加速区間の開始点の角度を記憶しておき、記憶された角度から１８０度ずれた回転角度になるタイミングで第２加速区間を開始すればよい。回転角度に基づく開始点の位相検出は、プロファイル３００（連続駆動）を用いる実施形態において、位相検出の精度がより高くなる。

開始点の位相検出（回転速度、電流、電圧）
ある実施形態では、処理部１５０は、このように位相が１８０度ずれている２点をドラム１１０の回転速度、モータ１２０に流れる電流、及びモータ１２０にかかる電圧のうちの少なくとも１つに基づいて求める。より具体的には、位相が１８０度ずれている２点において、ドラム１１０の回転速度、モータ１２０に流れる電流、及びモータ１２０にかかる電圧のうちの１つの位相の差は、１８０度である。

洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りに起因する偏心位置４５０の影響で、定速区間であってもドラムの回転速度には変動が発生する。この回転速度の変動を時間軸についてプロットすると正弦波状になる。この波形の位相と偏心位置４５０との間には相関関係がある。よって回転速度の変動を表す正弦波状波形の位相から、偏心位置４５０を知ることができる。洗濯物４２０のドラム１１０内での偏りが小さくなると波形の振幅が小さくなり、位相の検出が困難になる。しかし偏りが小さい場合は、そもそも重量検知への影響は小さいので、位相が仮に検出できなくても、２つの加速区間で検知された重量の違い（つまりばらつき）への影響はほとんどない。いずれにしても、回転速度の変動波形の位相を検出することで、第１加速区間の開始点から１８０度ずれたタイミングで第２加速区間を開始できる。

上述のドラムの回転速度が変動するのと同様に、モータ１２０に流れる電流、及びモータ１２０にかかる電圧も、定速区間において変動する。したがってモータ１２０に流れる電流、又はモータ１２０にかかる電圧のいずれかを用いて、同様に開始点の位相が検出できる。モータ１２０に流れる電流、及びモータ１２０にかかる電圧は、例えば制御器１３０によって検出することができる。

前述のように、第１加速区間及び第２加速区間の加速に基づいて洗濯物４２０の重量を求めることができる。プロファイル２００（断続駆動）及びプロファイル３００（連続駆動）を用いる実施形態において、モータ１２０の負荷等の点から第１加速区間及び第２加速区間の終了点におけるドラム１１０の回転速度は、３００回転／分以下であることが好ましい。この範囲であれば、第１加速区間及び第２加速区間の加速に基づいて洗濯物４２０の重量をより効果的に求めることができる。

本開示におけるさまざまな機能のそれぞれは、単一の要素で実現されてもよく、複数の要素で実現されてもよい。逆に複数の機能が単一の要素で実現されてもよい。それぞれの機能は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現され得る。本開示におけるフロー図は、複数のブロックを含む。これらブロックの処理は、シリアルになされてもよく、パラレルになされてもよい。また一部ブロックの順序が入れ替わってもよい。

本開示における装置及び方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における装置及び方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（large scale integration）を含む一つ又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは一つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。

上に説明されてきたものには、本発明のさまざまな例が含まれる。本発明を記載する目的では、要素や手順の考えられるあらゆる組み合わせを記載することは当然のことながら不可能であるが、当業者なら本発明の多くのさらなる組み合わせおよび順列が可能であることがわかるだろう。したがって本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲に入るそのような改変、変更および変形例を全て含むよう意図される。

１００洗濯機
１１０ドラム
１２０モータ
１３０制御器
１４０検出器
１５０処理部
１５２プロセッサ
１５４メモリ

Claims

洗濯物を収容するドラム、
前記ドラムを回転させるモータ、
前記モータの回転を制御する制御器、
前記ドラムの回転速度を検出する検出器、及び
前記洗濯物の重量を検知する処理部
を備えるドラム式洗濯機であって、
前記制御器は、
前記ドラムが一方向に回転している状態で、前記回転速度が一定である第１定速区間及び当該第１定速区間に連続して前記回転速度を加速する第１加速区間と、前記第１加速区間の後に、前記回転速度が一定である第２定速区間及び当該第２定速区間に連続して前記回転速度を加速する第２加速区間とがそれぞれ設けられ、かつ、前記第１加速区間の開始点及び前記第２加速区間の開始点が、前記ドラムの回転角度が１８０度ずれた２点に対応するように前記モータの回転を制御し、
前記処理部は、
前記モータが一定のトルクを出力している状態で、第１加速区間の前記回転速度に基づいて前記洗濯物の第１重量値を求めるとともに前記第２加速区間の前記回転速度に基づいて前記洗濯物の第２重量値を求め、かつ、前記第１重量値及び前記第２重量値を平均することによって、前記洗濯物の重量を検知するように構成されており、
前記第１定速区間の前に、前記回転速度が一定である予備的な定速区間、当該定速区間に連続して前記回転速度を加速する予備的な加速区間、及び、当該加速区間に連続して前記回転速度に減速する減速区間が設けられている洗濯機。
前記２点の前記回転角度の差は、（ｎ＋０．５）回転（ｎ：自然数）に対応する
請求項１に記載の洗濯機。
前記２点は、前記回転速度、前記モータに流れる電流、及び前記モータにかかる電圧のうちの少なくとも１つに基づいて求める
請求項１に記載の洗濯機。
前記２点における前記回転速度、前記モータに流れる電流、及び前記モータにかかる電圧のうちの１つの位相の差は、１８０度である
請求項３に記載の洗濯機。
前記第１及び第２加速区間はドラムの連続運転中に実施され、
前記第１及び第２加速区間の間において、前記回転速度が３０回転／分以上に維持される
請求項１に記載の洗濯機。
前記第１及び第２加速区間の終了点における前記回転速度は、３００回転／分以下である
請求項１に記載の洗濯機。
前記ドラムの回転軸が水平方向と成す角度は、０度～４５度である
請求項１に記載の洗濯機。
前記第１及び第２加速区間において、ドラムがｎ（ｎ：自然数）回転する
請求項１に記載の洗濯機。