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KR100339879B1 - 세탁기의내부에위치한세탁물의질량을결정하기위한방법 - Google Patents

세탁기의내부에위치한세탁물의질량을결정하기위한방법 Download PDF

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KR100339879B1
KR100339879B1 KR1019940026478A KR19940026478A KR100339879B1 KR 100339879 B1 KR100339879 B1 KR 100339879B1 KR 1019940026478 A KR1019940026478 A KR 1019940026478A KR 19940026478 A KR19940026478 A KR 19940026478A KR 100339879 B1 KR100339879 B1 KR 100339879B1
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mass
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피터블라우에르트
프랭크뵐드트
마르티나위브케메이에르
폴데오필그림
울리치레흐후에브
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보쉬-지멘스 하우스게레테 게엠바하
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Abstract

세탁 및 건조 분당회전수(rpm)로 만능구동 모터에 의해 구동되는 적어도 거의 수평으로 지지되는 세탁통안의 세탁물의 질량을 측정하는 방법은 세탁기의 작업변수들의 관측을 기초로하여 수행된다. 세탁통 구동모터의 구동모멘트는 세탁물의 원심력에 의해 세탁통의 벽에 유지되지 못할 정도의 제어된 운전 분당 회전수로 세탁통을 작동시키기 위해 세탁통 시동단계동안에 측정된다.

Description

세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
본 발명은 세탁기의 작동에 관련된 변수들을 감지하여 유니버설모터(universal motor)에 의해 세탁속도 및 건조속도로 구동될 수 있고 적어도 대략 수평방향으로 지지되는 세탁용 드럼(drum)내에서 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법에 관련된다.
상기 방법이 독일특허출원 제 DE 30 30 49l 호 및 제 DE 33 29 345 호에 공개되어 있다, 상기 방법에 의하면, 세탁물의 양을 결정하거나 상기 양의 세탁물을세탁하기 위한 물의 양을 결정하기 위하여, 세탁기내부에 형성된 두 개의 표시위치들사이에 물이 유입되는 시간을 측정하여, 물의 최종요구량이 결정된다. 마그네트밸브의 상류위치에 형성되는 수압 및, 상기 마그네트밸브내에 구성된 급수량제어장치, 한 개 또는 여러 개의 수위 트랜스듀서(transducer)가 오차를 가질 수 있고, 바람직하지 않은 경우, 심지어 상기 오차가 누적될 수 도 있으므로, 상기 방법은 상당히 부정확하다. 물 또는 세탁물의 양을 결정하는 상기 방법은 세탁물이 처리되는 전체과정중 최초에 물이 유입되는 시기 및 물이 유입되어 세탁물이 적셔지는 시기에 단지 1회에 걸쳐 수행될 수 있다.
상기 부정확성을 제거하기 위하여, (독일 특허출원 제 DE 29 21 911 호에 공개된 )물의 질량측정장치 또는 (독일특허출원 제 DE 34 46 288 호에 공개된 것과 같이 )세탁물이 적셔지는 동안 필요한 재충진과정들을 계수하여 유입되는 물의 양을 결정하는 것이 이미 제안되었다. 상기 방법에 의하면, 물 또는 세탁물의 질량을 정확하게 결정하기 위해 비용 및 수고가 증가될 뿐 만아니라, 처리싸이클동안 단지 1회에 걸쳐 물의 질량을 결정할 수 있다.
다음 단계의 처리싸이클을 선택하고 구성하기 위해 세탁물의 질량을 구분하여 결정하는 것이 상당히 중요하고, 세탁물의 질량을 정확하게 결정하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 형태의 공지방법들이 가지는 상기 문제점들을 극복하고 기술적 비용 또는 수고를 추가하지 않고 상기 방법의 정확도를 향상시키며 세탁기내부에 존재하는 세탁물의 양을 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적들을 고려할 때, 본 발명에 따르면, 세탁기내부의 작동과 관련한 변수들을 기초하여 유니버설 모터에 의해 세탁속도 및 건조속도로 구동될 수 있고 적어도 대략 수평방향으로 지지되는 세탁용 드럼내부에 존재하는 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법에 관련되고, 원심력에 의해 세탁물이 드럼의 구성벽에 고정되지 않도록 제어되는 처리회전속도까지 가속되는 드럼의 작동개시위상동안 구동모터의 구동토크를 결정한다.
높은 질량관성에 의해 발생되는 짧은 부하피크에 기인하며, 드럼의 구동모터에 전원이 공급된 즉시, 부하를 받는 드럼에 의해 부하토크가 형성되고, 드럼의 구동토크가 상기 부하토크에 의존하고, 드럼내부에 세탁물이 수용되어 있기 때문에,과정이 계속됨에 따라 드럼의 하부로부터 세탁물의 부하가 증가하여 부하토크가 형성된다. 다양한 크기의 세탁물부하들이 다양한 크기의 부하토크를 형성하고, 상기부하토크는 높은 구동토크들에 의해 극복되어야 한다.
따라서 드럼내부에서 운동하는 세탁물의 질량에 구동토크가 직접 의존한다.적합한 계산방법을 통해 마이크로컴퓨터가 상기 구동토크로부터 세탁물의 질량을 매우 정확하게 결정할 수 있다. 모터정수를 포함하여, 모터제어와 관련한 전기적 데이타로부터 상기 구동토크가 계산될 수 있기 때문에, 상기 작업을 위해 추가로기술적 수고는 불필요하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 구동모터에 대해 위상리드(lead)제어가이루어질 때, 드럼의 작동개시위상동안, 위상리드각이 연속적으로 기록되고, 위상리드각의 기하학적 평균값이 형성되며, 상기 평균값은 구동모터의 평균출력에 대한기준이 되고, 상기 평균출력으로부터 세탁물의 부하에 해당하는 질량이 세탁물부하의 부하토크 및 질량관성모멘트에 의해 계산된다. 전형적으로 마이크로프로쎄서를이용하여, 단지 적합한 프로그램밍을 통해 다른 제어작업에 이용되는 컴퓨터가 이용될 수 있다. 세탁물부하의 질량을 계산하기 위해 평균값산출법이 적합하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 세제용기내부의 물의 양을 측정하기 위한 장치를 가진 세탁기내에서, 세탁물의 질량을 계산하는 동안, 세제용기내부에 존재하는 물의 양에 의해 계산된 세탁물의 질량값이 수정된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 회전속도의 목표값에 대한 회전속도 편차가 기록되고 상기 편차는 세탁물의 질량을 계산할 때 고려된다. 그 결과 작동개시위상동안, 심지어 세탁물이 떨어져 추가로 부하토크를 발생시킬 수 있는 경로를통과한 세탁물수용체위에 드럼내부에서 구름운동하는 세탁물들이 불규칙적으로 떨어지는 경우 유리하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 회전속도의 편차에 관한 분포가 (주기적인 분포, 특이한 분포, 평평한 분포, 돌발적인 분포 등으로) 평가되고, 상기 평가작용에 따라, (크기가 큰 부하, 평균인 부하, 작은 부하 및 세탁물의 흡수능력여부와 같은)세탁물부하의 특성에 관한 저장속성과 상기 분포가 관련되고, 다음에 드럼내부에 존재하는 세탁물의 부하에 관한 다른 특징이 감지되고, 방금 작동개시된 처리싸이클을 파악하기 위해 상기 특징이 이용될 수 있다.
특히 본 발명의 유리한 실시예에 따를 때, 구동모터의 작동전압을 결정하기위한 장치를 이용하면, 상기 작동전압의 크기에 의해 세탁물의 질량값이 수정될 수있다. 그 결과 측정방법의 특성과 무관하게, 본선전압의 변화로부터 발생할 수 있는 부정확성을 방지된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 드럼식 세탁물 건조기에 있어서, 건조싸이클의 작동개시 및 진행과정동안 드럼구동시 구동토크가 여러 번에 걸쳐 결정되고, 특정 세탁물부하의 질량을 계산하기 위해 이용되며, 상기 계산에 의해 연속적으로 구해지는 측정값들의 차이가 상기 과정에서, 세탁물의 잔류습도를 결정하기 위한 기준으로서 이용된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 결과적으로 건조과정이 잔류습도의 함수로서 제어될 수 있고 최종목표값이 도달되면, 상기 건조과정이 중지될 수 있다.
세탁물질량이 결정과 관련한 정밀도를 추가로 향상시키기 위하여, 드럼의 작동개시위상 다음에 이어지는 회전속도유지위상동안, 드럼구동모터의 회전속도제어장치로부터 평균위상리드각이 형성되고, 작동개시위상이 가지는 위상리드각에 의해세탁물의 질량을 계산할 때, 기계적 제동토크를 위한 기준으로서 상기 평균위상리드각이 이용될 수 있다. 상기 제동토크는 세탁물의 마찰, 드럼구동벨트의 접촉, 베어링마찰 및 다른 기계적 원인에 의해 야기될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들이 청구범위에 제시된다.
본 발명에 따라 세탁기내에서 세탁물의 양을 결정하기 위한 방법이 도시되고 설명될 지라도, 여러 가지 실시예 및 변형예들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 구성 및 방법이 설명된다.
도 1은 드럼의 작동개시위상(A) 및 다음의 회전속도유지위상(B)의 지속시간에 대한 회전속도(rpm)를 도시한 선도.
도 2는 작동개시위상동안 지속시간 또는 회전속도의 증가에 대한 부하토크의 변화를 도시한 선도.
도 3 내지 도 4는 작동개시위상동안 서로 다른 세 가지 드럼위치들을 도시한 개략단면도들.
*부호설명*
A : 작동개시위상 B : 회전속도유지위상
n1 : 처리회전속도 ML: 부하토크
우선 도 1을 참고할 때, 드럼의 작동개시위상(A)동안 시간 to및 시간 t1사이에서 본 발명의 방법이 이용되고, 상기 작동개시위상동안 드럼의 회전속도(rpm)는 정지속도로부터 처리회전속도(n1)까지 증가된다. 전형적인 구성의 드럼식 세탁기를 위한 상기 처리회전속도(n1)는 대략 55rpm이고, 세탁과정동안 상기 처리회전속도에 의해 세탁물이 이동된다. 다음에 이어지는 회전속도유지위상(B)에서, 세탁기의 드럼에서 발생되는 제동토크에 의해 형성되는 수정치들이 확인될 수 있다. 상기 회전속도유지위상(B)이 시간 t1및 시간 t2로 제한된다.
도 2의 선도를 참고할 때, 예를 들어, 드럼의 작동개시위상(A)과 같이, 드럼의 회전속도가 0 rpm 내지 54rpm까지 증가하는 과정에서 세탁물을 포함한 드럼의 부하토크(ML)에 관한 여러 가지 변화들이 도시된다. 도 3내지 도 5를 참고하여 작동개시위상(A)동안 드럼위치들에 따른 부하토크의 변화가 설명된다. 서로 다른 크기의 2가지 세탁물부하들이 도 3 내지 도 5에 도시된다. 크기가 작은 세탁물부하가 조밀한 점들로 표시된 세탁물들을 포함한다. 크기가 큰 세탁물부하가 조밀한 점들로 표시된 세탁물들 및, 상기 조밀한 점들의 세탁물들위에 배열되고 소밀한 점들로표시된 세탁물들을 포한한다.
우선, 상대적으로 세탁물부하가 상대적으로 작을 때, 회전속도의 증가에 대한 부하토크의 변화가 설명된다. 도 3을 참고할 때, 세탁물크기가 작고 세탁물부하가 작을 때 정지상태인 드럼의 위치가 도시된다. 세탁물부하가 작을 때, 부하토크(ML)에 관한 변화가 도 2에서 일점쇄선으로 도시된다. 세탁물수용체들중에서 점을 포함한 세탁물수용체를 참고하여, 도 4의 드럼은 상향으로 60°도 회전되고, 도5의 드럼은 추가로 30°도 회전된다. 구동모터가 회전하기 바로 전에 도 3의 위치 및 도 4에 도시된 위치들사이의 운동위상은 높은 부하토그(MLK)를 가진다. 다음에, 드럼의 일정한 가속운동에 의해 형성되는 부하토크까지 상기 부하토크가 급격히 감소된다. 다음에 점을 포함한 세탁물수용체가 상향으로 운동하고 조밀한 점들로 표시된 세탁물을 상향으로 상승시킨다, 도 2를 참고할 때, 상기 과정에 의하면, 약 15rpm이상에서 일점쇄선으로 도시된 부하토크가 완만하게 증가한다.
약 40 rpm에서 점을 포함한 세탁물수용체는 대략 도 5의 위치에 도달하고, 상기 위치에서 상기 세탁물수용체위에 위치한 일부 세탁물은 자체 중량에 의해 상기 세탁물수용체를 가로 질러 드럼내부의 가장 하부로 떨어진다. 도 2를 참고할때, 약 40 rpm에서 상기 과정이 아크형상의 상측 일점쇄선으로 도시된다. 세탁물수용체가 계속해서 회전함에 따라, 최종적으로 모든 세탁물들은 떨어지고 사실상 도 3에 도시된 드럼의 위치로 귀환된다. 그 결과 상기 부하토크는 다시 최소값으로 강하된다. 예를 들어, 54rpm의 공칭회전속도가 도달된다. 따라서 드럼의 작동개시위상(A)이 (시간 t1에서) 종료된다. 강력한 구동모터를 이용하면, 단지 0.5초의 시간이 경과된다.
또한 세탁물부하가 증가하면, 부하토크도 증가한다. 도 3 내지 도 5에 도시되고 소밀한 점들로 표시된 세탁물 및 조밀한 점들로 표시된 세탁물들을 가져서 세탁물부하가 전체적으로 증가된다. 그 결과 구동모터가 작동될 때 관성모멘트가 상대적으로 증가되어, 세탁물부하가 증가된 상태에서 드럼이 현저한 회전운동을 하기전에, 우선 도 2의 실선은 부하토크(MLG)에 도달한다. 다음에 부하토크가 부하토크(MLR)까지 강하하고, 세탁물수용체들중에서 점을 포함한 세탁물수용체가 도 3의 위치 및 도 4의 위치사이에 배열된다. 세탁물수용체의 상기 위치로부터 점을 포함한 세탁물수용체가 세탁물부하를 상승시키면, 드럼의 부하토크가 증가된다. 결과적으로 상당량의 세탁물이 세탁물수용체의 모서리를 가로질러 드럼의 하부에 떨어지기 전에, 도 2의 실선은 다시 부하토크(MLM)까지 증가한다.
크기가 작은 세탁물부하는 상대적으로 더욱 콤팩트한 양의 세탁물로 형성되며, 오랜 시간 동안 콤팩트하게 유지되고, 개별 세탁물들이 세탁물수용체로부터 분리되고 떨어지기 전에, 운동중인 세탁물수용체에 의해 상승된다. 그 결과 최소부하토크와 비교하여, 세탁물부하가 작을 때의 최대부하토크가 세탁물부하가 클 때의 최대부하토크보다 작고, 상대적으로 나중에 도달된다. 세탁물부하가 큰 세탁물들은 조기에 분리되고 세탁물부하가 작으면 동일위치에서 세탁물들이 서로 콤팩트하게 유지되기 때문에, 상승되어야 하는 총 질량은 세탁물부하가 클 때 감소된다. 따라서 크기가 큰 세탁물부하에 관한 부하토크의 곡선은 더욱 평평한 부분을 가진다. 또한 이미 개시된 세탁물부하의 감소에 의해 상승되어야 하는 총질량은 감소되어, 세탁물부하가 상대적으로 작을 때 부하토크가 아직까지 상승하는 드럼위치에서, 실선의 부하토크(M1)는 이미 강하하기 시작한다. 따라서 세탁물크기가 작고 세탁물부하가 클 때의 부하토크가 세탁물부하가 작을 때의 부하토크보다 최대부하토크(MLM)에 더욱 빠르게 도달한다.
세탁물부하의 크기에 대하여 세탁물부하가 클 때 크기가 작은 세탁물의 비율이 세탁물부하가 작을 때 크기가 작은 세탁물의 비율과 동일하다면, 도 2의 선도중 긴 점선들로 도시한 것과 같이, 세탁물크기가 작고 세탁물부하가 작은 경우 및 세탁물부하가 큰 경우에 대하여 최소부하토크(MLR) 및 최대부하토크(MLM)사이의 차이는 대략 동일하다. 그러나 도 2의 실선과 같이, 세탁물크기가 모두 크고 세탁물부하가 크다면, 최소부하토크(MLR) 및 최대부하토크(MLM)사이의 차이는 세탁물크기가 모두 작을 때보다 상대적으로 작다. 도2의 짧은 점선들과 같이, 세탁물부하의 집합으로부터 조기에 분리되고 크기가 작은 세탁물들이 분리된 후, 상승운동중인 다음의 세탁물수용체위로 떨어지면, 상기 세탁물들에 의해 크기가 작은 또 다른 부하토크의 굴곡(MLF)이 형성된다. 세제용기의 하부(벽)까지 상기 세탁물들이 단순히 세탁물들의 집합체위로 굴러 회전할 때, 상기 세탁물들은 거의 아무런 효과를 가지지 못한다. 그러나 상기 세탁물들이 세탁물수용체와 충돌할 때, 세탁물의 운동에너지가 소산되며 추가로 부하토크를 형성한다.
시간증분 또는 회전속도증분내에 연속적으로 발생되는 부하토크들의 변화가작동개시위상동안 기록 및 분석될 수 있다. 기억장치내에 저장된 기준값들을 비교하여 세탁물부하의 크기 및 성분이 상당히 신뢰성있게 감지될 수 있다. 또한 세탁과정의 초기에 서로 다른 시간들에서 드럼의 상기 작동개시위상이 수행되면, 세탁물부하의 흡수능력이 확인될 수 있고, 따라서 세탁물의 형태가 결정될 수 있다.
상기 과정을 위하여, 세탁물이 깨끗한 물로 적셔지기 전에, 드럼의 작동개시위상이 발생되어야만 한다. 적셔진 세탁물에 의해 나중에 형성되는 작동개시위상을 비교하면, 세탁물부하에서 유지되는 물의 양이 직접 결정될 수 있다.
세탁물건조기내에서 본 발명을 따르는 결정방법에 의하여, 우선 세탁물부하가 젖은 상태에서 중량을 결정하고, 건조과정이 계속됨에 따라, 세탁물내부에 잔류하는 수분의 감소를 추적하기 위해 상기 형태의 세탁물질량결정방법이 반복적으로수행될 수 있다. 질량감소과정에 따라 특정 과정변수가 제어될 수 있고, 마지막으로 잔류수분에 대한 목표값이 도달될 때, 건조과정이 종료될 수 있다.
드럼구동장치에 유니버설모터가 제공되면, 부하감지를 위한 본 발명은 추가로 구성부품들을 요구하지 않는다. 또한 세탁기내에서 세탁물부하의 흡수능력은 종래기술의 부하감지방법을 이용하고 즉, 급수량을 확인하여 세탁물부하의 질량을 결정한다. 사실상 본 발명을 따르는 부하감지는 수위트랜스듀서, 수량제어장치, 공급라인의 압력 등과 같은 구성요소들의 오차와 무관하다. 처리과정 중 언제나 본 발명의 부하감지작용이 반복될 수 있다. 심지어 세탁기 또는 건조기의 전원공급이 처리싸이클 중에 중지되거나 예를 들어, 개별 세탁물을 추가하거나 조기에 제거하여 세탁물부하가 변화하더라도 본 발명의 부하감지작용은 반복될 수 있다.

Claims (9)

  1. 세탁기내부의 작동과 관련한 변수를 기초하여 세탁 및 건조회전속도에서 유니버설 모터에 의해 구동되고 수평으로 장착된 드럼을 가진 세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    윈심력에 의해 세탁물이 드럼벽에 고정되지 않게 제어되는 처리회전속도(n1)까지 드럼이 가속되는 작동개시위상(A)동안, 드럼의 구동모터에서 구동토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 구동모터에 대한 위상리드제어에 의하여, 드럼의 작동개시위상(A)동안 위상리드각이 연속적으로 기록되고, 위상리드각의 기하학적 평균값이 구해지며, 상기 기하학적 평균값은 구동모터의 평균출력을 위한 기준이 되고, 상기 평균출력으로부터 세탁물의 질량관성모멘트 및 부하토크에 의해 세탁물의 질량이 계산되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 세제용기내부에서 물의 양을 측정하기 위한 장치를 가진 세탁기내에서 세탁물부하의 질량을 계산할 때, 세제용기 내부에 존재하는 물의 양에 의해 상기 세탁물의 질량이 수정되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  4. 제 l 항에 있어서, 회전속도가 증가하는 동안, 목표회전속도에 대한 회전속도의 편차들이 기록되고, 세탁물의 질량을 계산할 때 상기 편차들이 고려되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 회전속도 편차의 분포가 평가되고, 평가에 따라 세탁물부하의 특성에 대한 저장속성이 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁기내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 세탁물의 질량을 계산할 때, 구동모터의 작동전압의 크기를 결정하고, 상기 작동전압의 크기에 의해 세탁물의 질량값이 수정될 수 있는 것을 특징으로 하는 세탁기내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 드럼식 세탁물건조기내에서 건조싸이클의 개시 및 진행과정동안 드럼의 구동토크를 여러 번 결정하고, 구동모터를 이용하여 특정세탁물부하의 질량을 계산하여, 연속적으로 구해지는 질량들사이의 차이를 기초하여 상기 구동토크에서 의해 세탁물부하의 잔류습도를 결정하는 것을 특징으로 하는 세탁기 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 결정된 잔류습도를 기초하여 건조싸이클을 종료하는 것을 특징으로 하는 세탁기내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 드럼의 작동개시위상다음에 연속되는 회전속도유지 위상동안, 구동모터의 회전속도제어장치로부터 평균위상리드각을 측정하고, 작동개시위상의 위상리드각에 의해 질량을 결정할 때, 기계적 제동토크를 위한 기준으로서 평균위상리드각을 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기 내부에 위치한 세탁물의 질량을 결정하기 위한 방법.
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