KR20090071398A

KR20090071398A - 드럼식 세탁기

Info

Publication number: KR20090071398A
Application number: KR1020080128560A
Authority: KR
Inventors: 나오키 카나자와
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-07-01
Also published as: US20090199598A1; JP5042808B2; KR101022216B1; US7942023B2; CN101469502A; CN101469502B; JP2009153743A

Abstract

드럼 내의 세탁물의 치우침으로 인한 언밸런스나 계측 개시시의 속도의 영향을 제거하여, 극히 단시간에 정확하게 세탁물의 중량을 산출할 수 있고, 치밀한 세탁제어를 행할 수 있는 드럼식 세탁기 및 그 제어용 프로그램을 제공한다.

수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼(3)과, 상기 드럼(3)을 회전 구동하는 전동기(4)와, 상기 전동기(4)를 제어하는 제어기구(7)를 구비한 드럼식 세탁기(100)에 있어서, 상기 제어기구(7)가, 모터의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 적어도 2회 행함과 동시에, 상기 2회의 토크 부가스텝 중 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후(단, n은 1 이상의 정수)에 행하는 토크 제어부(72)와, 각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부(74)를 구비하는 것으로 했다.

Description

드럼식 세탁기{DRUM TYPE WASHING MACHINE}

본 발명은 드럼에 수용된 세탁물의 중량(이하, 포량이라고도 한다)을 산출할 수 있는 드럼식 세탁기 및 그 포량산출에 따른 프로그램에 관한 것이다.

세탁의 각 공정의 수량이나 드럼의 회전속도 등을 최적으로 설정하기 위해서는, 세탁물의 포량을 정밀도 좋게 산출하는 것이 중요하며, 종래에는 모터 전압이나 드럼 회전가속도를 사용하여 운동방정식을 풀어서 드럼 내의 관성을 산출하고, 그로부터 세탁물의 중량을 산출하도록 하고 있다(일본국 특허 3641581호 공보).

그런데, 이 산출방법에 사용되는 모터 전압이나 드럼 회전속도는 풍손, 기계손, 포의 접촉마찰에 의한 영향, 전원전압변동이나 부하변동에 의한 영향, 베어링 마찰 등에 의한 각 세탁기의 기체(機體)차에 의한 영향, 드럼에 들러붙은 세탁물의 언밸런스에 의한 오차를 포함하고 있기 때문에, 정밀도 좋게 세탁물의 포량을 산출하는 것은 어렵다. 또한, 통상적으로 저렴한 비용으로 드럼의 회전속도를 측정하기 위해서 홀 IC의 펄스 계측을 행하는데, 펄스의 불균일에 의해 판정오차가 생기게 된다.

그러므로, 이러한 오차요인을 제거하고, 정밀도 좋게 세탁물의 포량을 산출 하기 위해서 다수회의 측정을 반복하고 있으나, 결과적으로 장시간의 측정이 필요로 되거나, 공진 등에 의한 문제가 발생하게 된다.

본원 발명자는 이러한 문제 중 몇가지를 해결하는 발명을 일본국 특원 2006-224117에서 특허 출원하고 있다.

이 발명에서의 세탁물 중량의 산출방법은, 상기 측정오차 중 특히 저회전에서 지배적인 것이 포량의 언밸런스인 것에 착안하여 이루어진 것이며, 드럼이 1회전하는 사이의 평균회전가속도를 이용하여, 운동방정식에 의해 관성을 산출함으로써, 도 1에 도시하는 바와 같은 포의 언밸런스에 의해 발생하는 회전속도에의 언밸런스 토크의 영향을 제거함과 동시에, 공진을 야기하지 않고 단시간에서의 포량 측정을 가능하게 하는 것이다.

상세하게 설명하면, 포가 치우쳐져서 드럼에 들러붙음으로 인한 회전방향의 언밸런스 토크를 고려한 회전 드럼에 관한 회전의 운동방정식은 다음의 식(1)으로 나타내어진다.

[수학식1]

여기서, T는 토크이며, M은 언밸런스이며, g는 중력가속도이며, t는 시간이며, J는 관성이며, D는 점성계수이며, ω는 회전속도이며, 기계손에 대해서는 생략하고 있다.

식(1)의 양변에 dt를 곱하여 1회전분으로 적분을 행하면 식(2)와 같이 된다.

[수학식2]

여기서, Δt는 1회전의 시간이며, ω₁은 초기속도이며, ω₂는 마지막 속도이며, Δω는 1회전의 속도변화(=ω₂-ω₁)이다.

식(2)에 의해 언밸런스(M)의 존재는 1회전으로 적분함으로써 제거되므로, 이 산출방법에서는 포의 언밸런스에 의한 토크에의 영향은 배제할 수 있음을 알 수 있다.

다음에, 식(2)을 관성(J)에 대해 풀어서, 토크를 정상운전 토크(τ)와 가속토크(Δτ)로 나누어, 즉 T=τ+Δτ로서 나타내면, 식(3)과 같이 된다.

[수학식3]

여기서, τ+Δτ는 토크 조작량이며, Δt, Δω, ω₁은 그 가속에 의한 변화를 계측한 양이며, 점성계수(D)를 일정하게 하여 관성(J)을 계산할 수 있다.

앞서 언급한 발명은 Δt, Δω을 아주 정확하게 계측할 수 있는 것을 특장으 로 하고 있으나, 식(3)에 포함되는 초기속도(ω₁)는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 가속개시 직전에 언밸런스(M)의 영향을 받아 변동되기 때문에, 단순하게 복수회의 측정을 행하여, 평균을 취하여도 세탁물 중량의 산출 정밀도가 상승되기 어려운 원인이 된다.

세탁물 중량의 산출 정밀도를 상승시키기 위해서는, 측정시마다 초기속도(ω₁)를 항상 일정하게 하고, 그 초기속도(ω₁)를 일정하게 하기 위해서, 모터에 인가하는 전압(V₁)(토크(T)에 상당한다)도 일정하게 제어할 필요가 있다.

그러나, 실제 사용에 있어서, 초기속도(ω₁), 전압(V₁)을 가속 직전마다 동일한 값으로 하기 위해서는 포의 언밸런스(M)의 위치를 특정할 필요가 있으며, 연산을 해도 많은 오차를 포함하는 등의 문제가 있다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여, 앞서 언급한 발명의 특장을 살리면서 계측을 개시했을 때의 속도에 의해 영향을 받지 않고, 극히 단시간에 정확하게 세탁물의 중량을 산출할 수 있는 드럼식 세탁기를 제공하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 드럼식 세탁기는, 수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 있어서, 상기 제어기구가, 전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 k회(단, k는 2이상의 정수) 행함과 동시에, 각 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼의 회전각도가 360°를 서로 균등하게 k등분한 것이 되도록 하는 토크 제어부와, 각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 드럼식 세탁기용 제어프로그램은, 수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 적용되는 것이며, 상기 제어기구에, 전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드 럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 k회(단, k는 2이상의 정수) 행함과 동시에, 각 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼의 회전각도가 360°를 서로 균등하게 k등분한 것이 되도록 하는 토크 제어부와, 각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부로서의 기능을 발휘시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 계측을 개시했을 때의 드럼의 회전속도의 영향을 제거하고, 정밀도 좋게 드럼 내에 수용된 세탁물의 중량을 산출할 수 있다. 또한, 드럼을 수 회전(예를 들어 10회전 미만)시킬 정도의 짧은 계측시간으로 세탁물의 중량을 산출할 수 있으므로, 드럼의 공진 등의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 가장 바람직한 구체적인 양태로서는, 드럼식 세탁기는, 수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 있어서, 상기 제어기구가, 전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 적어도 2회 행함과 동시에, 상기 2회의 토크 부가스텝 중 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후(단, n은 1 이상의 정수)에 행하는 토크 제어부와, 각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부를 구비한 것을 들 수 있다.

또한, 그 드럼식 세탁기용 제어프로그램은 수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 적용되는 것이며, 상기 제어기구에, 전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 적어도 2회 행함과 동시에, 상기 2회의 토크 부가스텝 중 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후(단, n은 1 이상의 정수)에 행하는 토크 제어부와, 각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부로서의 기능을 발휘시키는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후에 행함으로써, 계측을 개시했을 때의 드럼의 회전속도의 영향을 제거하고, 정밀도 좋게 드럼 내에 수용된 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

또한, 최저 2회라는 적은 계측회수로 극히 단시간의 계측만 행하면 되고, 예를 들어 드럼의 공진 등의 외란의 영향을 받는 일도 거의 없다.

또한, 앞서 언급한 발명과 마찬가지로, 1회전하는 기간을 1단위로 한 산출수법이므로, 드럼 내의 세탁물의 언밸런스에 의한 전동기의 토크 변동의 영향을 제거할 수도 있다.

그리고, 이와 같이 세탁물의 중량을 정밀도 좋게 단시간에 산출할 수 있으므 로, 예를 들어 함수량에 의한 포질의 판정이나 포량에 대응한 치밀한 세탁제어가 가능해져서, 주수 수량의 간접적인 검출 등에 바람직하게 이용할 수 있게 된다.

또한, 회전각도의 검출이 1회전이나 0.5회전 등 큰 분해능에서만 필요하기 때문에, 예를 들어 저렴한 홀 IC 등을 사용해도 충분히 높은 정밀도로 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

또한, 평균연산 등 연산량이 작은 계산만 행하고 있기 때문에, 간단히 세탁기에 실장할 수 있다.

제어기구가 속도 일정제어와 토크 일정제어를 교대로 반복하는 것이며, 상기 토크 일정제어상태에서의 전동기의 토크가, 그 토크 일정제어가 행해지기 직전에 드럼이 1회전하는 기간에 걸려져 있던 토크를 평균화한 것이면, 첫번째 토크 부가스텝과 두번째 토크 부가스텝에 있어서, 가속전의 정상 토크의 불균일에 기인하는 오차요인을 없애고, 세탁물의 중량의 산출 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 드럼 내의 세탁물의 치우침으로 인한 언밸런스나 계측 개시시의 속도의 영향을 제거하고, 극히 단시간에 정확하게 세탁물의 중량을 산출할 수 있다. 주수량이나 탈수공정에서의 언밸런스 보정 등에서의 정밀도 좋은 제어가 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 실시형태에 따른 드럼식 세탁기(100)의 개략적인 내부구조를 도시 한 종단면도이다. 도면 중 부호 1은 중공의 본체이며, 이 본체(1)의 사용단측(이하, 전측이라고도 한다)에는, 세탁물을 투입하기 위한 투입구(11)와, 상기 투입구(11)를 닫기 위한 개폐가능한 덮개(12)가 마련되어 있다. 또한, 본체(1)의 내부에는 수조(2)가 배치되어 있으며, 그 수조(2)의 내부에는 드럼(3)이 마련되어 있다.

수조(2)는 후단면이 바닥판(21)에 의해 폐색되고, 전단면에 개구부(22)가 마련된 대략 원통형을 이루는 것이며, 그 중심축(C)을 수평 또는 수평으로부터 경사시켜, 전측이 후측보다 약간 높아지는 자세로, 댐퍼(D)나 탄성체(S)에 의해 요동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 상기 개구부(22)는 가요성을 갖는 통형체(23)를 통해 본체(1)의 투입구(11)에 접속되어 있다.

드럼(3)은 수조(2)보다 한층 작은 원통형을 이루는 것으로, 수조(2)와 마찬가지로, 그 후단면이 바닥판(31)에 의해 폐색되고, 그 전단면에는 개구부(32)가 마련되어 있다. 이 드럼(3)에는 두께방향으로 관통하는 다수의 구멍(33)이 마련되어 있으며, 이 구멍(33)을 통해 수조(2)로부터 드럼(3) 내에 물이 침입할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 이 드럼 내주면의 복수개소(3개소)에는 세탁물을 걸어서 들어올리기 위한 돌조형상을 이루는 리프터(34)가 마련되어 있다.

또한, 수조(2)의 바닥판(21)의 외측에는 예를 들어 드럼(3)을 회전 구동하기 위한 전동기(4)가 설치되어 있으며, 상기 전동기(4)의 회전축(41)이 베어링(42)를 통해 그 바닥판(21)을 관통하고, 드럼(3)의 바닥판(32)에 고정되어 있다.

부호 5는 세탁수를 공급하는 급수기구(5)이다. 이 급수기구(5)는 외부의 수 도관에 접속된 급수관(51)과, 상기 급수관(51)의 도중에 마련된 전자개폐밸브(52)로 구성되어 있다. 이 급수관(51)의 선단 분사구(51a)는 상기 드럼(3)의 개구부(32)에 면하도록 배치되어 있으며, 이 분사구(51a)로부터 드럼(3) 내부의 세탁물에 직접 물을 끼얹을 수 있도록 구성되어 있다.

부호 6은 수조(2) 및 드럼(3) 내의 세탁수를 외부로 배출하기 위한 배수기구이다. 이 배수기구(6)는 수조(2)의 최하부, 즉 수조(2)의 후단 하부에 접속된 배수관(61)과, 상기 배수관(61)의 도중에 마련된 전자개폐밸브(62)로 구성되어 있다.

이러한 구성과 더불어, 이 세탁기(100)는 상기 각 전자개폐밸브(52, 62)나 전동기인 모터(4) 등을 제어하고, 드럼 내의 세탁물의 중량을 산출하고, 세척공정이나 탈수공정을 자동으로 행하는 제어기구(7)(도 4에는 도시하지 않음)를 본체(1)의 내부에 구비하고 있다.

이 제어기구(7)는 적어도 하드웨어 구성으로서는 CPU, 메모리, 각종 드라이브 회로 등을 구비한 것이며, 상기 메모리에 기억시킨 프로그램에 따라서, 상기 CPU나 주변기기가 협동함으로써 다양한 기능을 발휘한다.

그리고, 이 실시형태에 있어서는, 도 5의 기능 블록도에 도시하는 바와 같이, 이 제어기구(7)가, 적어도 회전수 측정부(71)와, 토크 제어부(72)와, 관성 산출부(73)와, 중량 산출부(74) 등으로서의 기능을 발휘하도록 프로그램을 구성하고 있다.

그들 각 부분을 설명하면, 회전수 측정부(71)는 예를 들어 모터(4)의 로터 위치를 검출하여 펄스 신호를 출력하는 홀 IC 등의 회전각도 센서(43)를 이용하여 모터(4)의 회전수 및 회전가속도를 측정하는 것이다. 보다 구체적으로는, 상기 회전각도 센서로부터 출력되는 펄스 사이의 시간을 계측함으로써, 모터(4)의 회전수나 회전가속도를 산출한다.

토크 제어부(72)는 모터에 인가하는 전압을 제어함으로써, 포 중량을 산출하기 위해 필요한 드럼의 속도 일정제어나 가감속을 행한다. 본 실시형태에서는, 세탁물의 중량 산출에 있어서, 속도 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 2회 행한다. 이 1회전하는 기간은 상기 회전수 측정부(71)가 출력하는 회전수로부터 판단된다.

관성 산출부(73)는 회전수 측정부로부터 드럼이 1회전하는 사이의 평균 회전가속도를 취득하고, 토크 제어부(72)로부터는 토크 부가스텝 중에 모터에 지령된 토크를 취득하고, 드럼 내의 세탁물의 관성을 회전의 운동방정식으로부터 산출한다.

중량 산출부(74)는 상기 관성 산출부(73)가 산출한 각 토크 부가스텝의 관성(J)의 계산결과를 평균화하고, 세탁물의 중량을 산출한다.

다음에, 상기 제어장치(7)의 각 부분에 의한 세탁물 중량의 산출방법과 그를 위한 모터의 제어에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

우선, 상기 토크 제어부(72)는 속도 일정제어에 의해 모터를 일정속도로 회전시킨다. 이때의 모터 회전속도를 정상속도(ω_ave)로 한다.

그리고, 토크 제어부(72)는 속도 일정제어를 일정시간 행한 후, 모터의 제어 를 토크 일정제어로 전환한다. 이때, 모터에 지령하는 정상 토크(τ)는 속도 일정제어로부터 토크 일정제어로 전환되기 직전의 드럼 1회전분의 기간에 있어서, 모터에 지령했던 토크의 평균값으로 한다.

다음에, 제1 토크 부가스텝으로서, 토크 제어부(72)는 토크 일정제어로 전환되어, 일정시간 경과한 후에 드럼이 1회전하는 기간동안에만 정상 토크(τ)에 가속 토크(Δτ)를 부가한다.

상기 관성 산출부(73)는 평균가속도와 지령한 토크로부터 제1 토크 부가스텝에서의 관성량(J₁)을 산출하고, 중량 산출부(74)에 저장한다.

그리고, 상기 토크 제어부(72)는 상기 회전수 측정부(71)로부터 드럼이 1회전한 것이 전달되면, 모터의 제어를 속도 일정제어로 전환하여, 모터의 회전속도가 정상속도(ω_ave)로 돌아가도록 제어한다.

모터의 회전속도가 정상속도(ω_ave)로 돌아간 후에, 토크 제어부(72)는 다시 모터의 제어를 토크 일정제어로 전환한다. 이때의 토크도 제어를 전환하기 직전의 모터가 1회전하는 사이에 지령했던 토크의 평균값을 정상 토크(τ)로 하고 있다.

그리고, 제1 토크 부가스텝의 개시시점으로부터 n+0.5 회전한 것을 회전수 측정부(71)가 검지하면, 제1 토크 부가스텝과 마찬가지로, 가속 토크(Δτ)가 정상 토크(τ)에 가해져서, 제2 토크 부가스텝이 실행된다.

제2 토크 부가스텝에서의 평균가속도와 지령한 토크로부터 상기 관성 산출부(73)는 제2 토크 부가스텝에서의 관성을 산출하고, 중량 산출부(74)에 저장한다.

마지막으로, 중량 산출부(74)가, 저장되어 있는 제1 및 제2 토크 부가스텝에서의 관성 계측값을 평균화함으로써, 가속 타이밍에 의한 오차를 제거한 평균 관성량<J>을 산출하고, 세탁물의 중량을 산출한다.

다음에, 제1 토크 부가스텝에서의 관성량(J₁)과 제1 토크 부가스텝의 개시시로부터 n+0.5 회전한 후에 개시되는 제2 토크 부가스텝에서의 관성량(J₂)을 평균화함으로써, 드럼의 가속 타이밍에 의한 오차가 제거될 수 있음을 설명한다.

이하의 설명에서는, 편의상 제1 및 제2 토크 부가스텝에서의 측정값인 1회전의 속도변화(Δω)와 1회전에 요구되는 시간(Δt)은 제1 및 제2 토크 부가스텝에서 각각 동일한 값으로서 취급한다.

세탁물이 드럼 내에서 치우침으로 인해 발생하는 언밸런스 중량(M)의 존재에 의해, 회전체는 Mgsinθ의 언밸런스 토크를 받고, 그 결과, 가속 타이밍에서의 회전속도(ω₁)도 변동된다. 이것은 이하와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식4]

여기서, ω_ave는 속도 일정제어 중의 회전평균속도이며, θ_s1은 제1 토크 부가스텝에서 가속을 개시했을 때의 모터의 회전각도이다.

식(4)와 배경기술에서 언급한 관성을 구하는 식(3)에 의해, 가속개시속도의 불균일에 의한 관성의 오차(J_e1)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식5]

제2 토크 부가스텝은 제1 토크 부가스텝이 개시된 후 n+0.5 회전한 후에 개시되므로, 제2 토크 부가스텝 개시시의 드럼의 회전각도(θ_s2)는 다음과 같은 관계가 있다.

[수학식6]

식(6)으로부터, 제2 토크 부가스텝에서의 가속개시속도의 불균일에 의한 관성의 오차(J_e2)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식7]

따라서, 중량 산출부(74)가 관성량의 평균값을 취하면, 이들의 오차는 식(5)와 식(6)에 의해 다음과 같이 제거된다.

[수학식8]

따라서, 가속 개시시의 드럼의 회전각도(θ_s1과 θ_s2)가 식(6)의 관계를 충족하기만 하면, 즉, θ_s1과 θ_s2의 상대각도가 n+0.5 회전분의 차이가 있는 것을 검출할 수 있으면, 각각의 회전각도를 정확하게 검출할 수 없어도, 가속개시속도의 불균일에 의한 오차를 제거할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 정상 토크(τ)를 속도 일정제어 중에서 토크 일정제어로 전환되기 직전의 드럼 1회전의 기간에 걸려져 있던 토크를 평균화한 것으로 하고 있으므로, 제1 토크 부가스텝에서의 정상 토크(τ) 및 정상속도(ω_ave)와, 제2 토크 부가스텝에서의 정상 토크(τ) 및 정상속도(ω_ave)는 동일해진다.

그리고, 제1 토크 부가스텝에서의 관성량(J)과 제2 토크 부가스텝에서의 관성량(J)의 평균값은 일정 회전속도상태에서는 τ=Dω_ave가 성립되는 것과, 상술한 바와 같이 가속 개시시의 모터의 회전각도의 불균일에 의한 오차가 제거되는 것으로부터, 1회전의 속도변화(Δω), 가속 토크(Δτ), 1회전에 걸리는 시간(Δt)만을 사용하여 식(3)으로부터 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식9]

따라서, 드럼이 1회전하고 있는 사이의 계측이기 때문에 정확한 값을 알 수 있는 가속 토크(Δτ), 1회전의 속도변화(Δω), 1회전에 걸리는 시간(Δt)만이 남 으므로, 평균관성<J>도 정밀도 좋게 산출되고, 세탁물의 중량도 정밀도 좋게 산출될 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 식(9)으로부터는, 점성계수(D)의 영향을 작게 하여, 즉 1회전에 걸리는 시간(Δt)을 단축시키면, 더 정확하게 산출을 행할 수 있는 것도 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 드럼식 세탁기 및 드럼식 세탁기용 제어프로그램에 의하면, 드럼 내의 세탁물의 치우침으로 인한 언밸런스나 계측 개시시의 회전속도의 영향을 제거하여, 정밀도 좋게 단시간에 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

또한, 2회의 계측을 행하는 것만으로, 종래의 방법보다 정밀도 좋게 세탁물의 중량을 산출할 수 있으므로, 계측시간을 단축시킬 수 있다.

그리고, 2회라는 적은 계측회수로 극히 단시간의 측정을 행할 수 있으므로, 예를 들어 계측 중에 드럼이 공진함으로써 외란이 들어가는 것을 방지할 수 있고, 극히 높은 정밀도로 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

높은 정밀도로 세탁물의 중량을 산출할 수 있으므로, 예를 들어 산출된 세탁물의 중량을 기초로 하여, 언밸런스의 검출을 행할 수 있다. 이것은 탈수를 행할 때에 소음의 원인이 되는 세탁물의 치우침을 검출하고, 푸는 운동을 행함으로써 저소음화를 도모할 수 있다.

또한, 드럼 내의 세탁물의 치우침으로 인한 언밸런스의 위치를 정확하게 구할 필요가 없고, 1회전이나 0.5회전과 같은 낮은 분해능의 검출기로 충분한 각도를 검출할 수 있으면 되므로, 홀 IC 등의 저렴한 검출기의 펄스를 종래의 저렴한 마이크로컴퓨터로 계수하는 것만으로 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

그리고, 평균 연산 등의 연산량이 작은 계산만 행하고 있기 때문에, 간단하게 세탁기에 실장할 수 있다.

각 토크 부가스텝의 정상 토크를 속도 일정제어 중에서, 토크 일정제어로 전환되기 직전의 드럼 1회전의 기간에 걸려져 있던 토크를 평균화한 것으로 하고 있기 때문에, 식(9)에 도시된 바와 같이, 최종적인 계산결과인 평균관성<J>의 결과에는 정상 토크(τ)의 항은 존재하지 않고, 정상 토크(τ)가 오차요인이 되지 않는다. 그리고, 정밀도 좋게 계측할 수 있는 가속 토크(Δτ), 1회전의 속도변화(Δω), 1회전에 걸리는 시간(Δt)만이 계산결과에 영향을 미치므로, 보다 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 도시된 예나 실시형태에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 토크 제어부가 k회(예를 들어 3이상 10미만)의 토크 부가스텝을 행함과 동시에, 각 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼의 회전각도가 360°를 서로 균등하게 k등분한 것이 되도록 해도 좋다. 즉, 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여, i번째 토크 부가스텝은 n+m/k 회전한 후에 행해지도록 한 것이면 된다. 여기서 n은 1이상의 정수이며, 각 i번째 토크 부가스텝에서 동일한 값이어도 좋고, m은 1이상 k-1이하의 정수이며, 각 i번째 토크 부가스텝에서 상이한 것이어도 좋다.

토크 부가스텝을 2회 또는 3회의 배수만큼 행하는 것이어도 좋다.

보다 구체적으로는, 토크 부가스텝을 3회 행하는 것으로, 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여, 두번째와 세번째 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼 의 회전각도가 120°, 240°가 되도록 한 것이어도 좋다. 이와 같은 경우에도, 3회의 계측을 평균화함으로서 계측을 개시했을 때의 드럼의 회전속도의 영향을 항상 제거할 수 있고, 정밀도 좋게 드럼 내에 수용된 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

또한, 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여, 두번째 토크 부가스텝의 드럼의 회전각도를 240°로 하고, 세번째 토크 부가스텝의 드럼의 회전각도를 120°로 하는 구성이어도 좋다.

본 실시형태에서는, 2회의 토크 부가스텝을 속도 일정제어를 사이에 두고 연속적으로 행하고 있는데, 예를 들어 드럼이 n+0.5 회전하기까지의 사이에 다른 측정을 행해도 좋다.

구체적으로는, 4회 토크 부가스텝을 행하는 것일 경우, 제3 토크 부가스텝은 제1 토크 부가스텝의 n+0.5 회전 후에 행해지고, 제4 토크 부가스텝은 제2 토크 부가스텝의 n+0.5 회전 후에 행하도록 해도 좋다.

이렇게 하면, 2조의 토크 부가스텝에서 별개로 세탁물의 중량을 산출할 수 있다.

또한, 토크 부가스텝 사이에 있어서, 드럼이 n회전하는 것을 대기하고 있는데, 토크 부가스텝 사이마다 n이 변화되는 것이어도 좋다.

그 외 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능한 것은 당연하다.

도 1은 세탁물의 언밸런스에 의한 속도변화를 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁물의 중량 산출을 위한 속도 및 토크 제어를 도시하는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁물의 중량 산출을 위한 속도 및 토크 제어를 도시하는 다른 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁기의 내부구조를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세척공정에서의 제어기구의 기능 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 세탁기 4 : 전동기(모터)

7 : 제어기구 72 : 토크 제어부

74 : 중량 산출부

Claims

수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 있어서,

상기 제어기구가,

전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 k회(단, k는 2이상의 정수) 행함과 동시에, 각 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼의 회전각도가 360°를 서로 균등하게 k등분한 것이 되도록 하는 토크 제어부와,

각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부를 구비한 것을 특징으로 하는 드럼식 세탁기.
수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 있어서,

상기 제어기구가,

전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 적어도 2회 행함과 동 시에, 상기 2회의 토크 부가스텝 중 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후(단, n은 1 이상의 정수)에 행하는 토크 제어부와,

각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 드럼식 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 제어기구가 속도 일정제어와 토크 일정제어를 교대로 반복하는 것이며,

상기 토크 일정제어상태에서의 모터의 토크는 그 토크 일정제어가 행해지기 직전에 드럼이 1회전하는 기간에 걸려져 있던 토크를 평균화한 것인 드럼식 세탁기.
수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 적용되는 것이며,

상기 제어기구에,

전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 k회(단, k는 2이상의 정수) 행함과 동시에, 각 토크 부가스텝을 행하는 시점에서의 드럼의 회전각도가 360°를 서로 균등하게 k등분한 것이 되도록 하는 토크 제어부와,

각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부로서의 기능을 발휘시키는 것을 특징으로 하는 드럼식 세탁기용 제어프로그램.
수평 또는 경사회전축 둘레에 회전 가능하게 지지된 드럼과, 상기 드럼을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 제어기구를 구비한 드럼식 세탁기에 적용되는 것이며,

상기 제어기구에,

전동기의 토크를 일정하게 제어하고 있는 토크 일정제어상태로부터 드럼이 1회전하는 기간에만 펄스형 토크를 부가하는 토크 부가스텝을 적어도 2회 행함과 동시에, 상기 2회의 토크 부가스텝 중 두번째 토크 부가스텝을 첫번째 토크 부가스텝을 기준으로 하여 드럼이 n+0.5 회전한 후(단, n은 1 이상의 정수)에 행하는 토크 제어부와,

각 토크 부가스텝에서의 전동기의 회전가속도의 평균값을 산출함과 동시에, 상기 평균값에 기초하여 드럼 내에 수용되어 있는 세탁물의 중량을 산출하는 중량산출부로서의 기능을 발휘시키는 것을 특징으로 하는 드럼식 세탁기용 제어프로그램.
제4항에 있어서,

상기 제어기구가 속도 일정제어와 토크 일정제어를 교대로 반복하는 것이며,

상기 토크 일정제어상태에서의 모터의 토크는 그 토크 일정제어가 행해지기 직전에 드럼이 1회전하는 기간에 걸려져 있던 토크를 평균화한 것인 드럼식 세탁기용 제어프로그램.