JP2003260288A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗濯槽内の布状態をより正確に検出すること
ができる洗濯機を提供する。 【解決手段】 ＤＳＰ４５によりモータ２４のトルクに
ついてベクトル制御を行なうと共に、回転速度について
ＰＩ制御を行うように構成し、制御マイコン４６は、モ
ータ２４の洗い又はすすぎ運転時における正転方向回転
動作中の回転変動数と、その次の正転方向回転動作中の
回転変動数とを比較し、両者の差が５．０ｒｐｍ以上か
否かに基づいて回転槽内で「布からみ」が発生している
か否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯槽内における
布状態を判定する機能を有する洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、全自動洗濯機においては、洗い，
すすぎ運転や脱水運転を行う場合に撹拌体（パルセー
タ）或いは回転槽を回転させるモータにはブラシレスＤ
Ｃモータを使用し、そのブラシレスＤＣモータをインバ
ータ回路によって駆動する方式が広く採用されている。
そして、モータの駆動条件に応じてトルクを制御する場
合は、モータの印加電圧を増減させるようにしている。

【０００３】図１３は、洗濯機用モータの制御系の一構
成例を示すものである。制御系は例えばマイクロコンピ
ュータなどで構成されており、機能ブロックとしては、
Ｐ（比例）制御部１，洗いパターン出力部２，ＵＶＷ変
換部３，初期パターン出力部４，ＰＷＭ形成部５及び位
置検知部６等を備えている。

【０００４】ＰＷＭ形成部５より出力される各相のＰＷ
Ｍ信号は、モータ７を駆動するインバータ回路８に出力
される。また、モータ７にはロータの位置検出を行うた
めのホールセンサ９が組み込まれており、ホールセンサ
９は、三相のうち二相（Ｕ，Ｖ）分の位置検出を行って
位置検出信号を位置検知部６に出力するようになってい
る。

【０００５】Ｐ制御部１は、洗濯機の運転制御を行う制
御部（図示せず）より出力される脱水運転時の目標速度
指令ωref と、位置検知部６より出力されるモータ７の
検出速度ωとに基づいてモータ７の回転速度をＰ制御
し、ＰＷＭ信号のデューティ指令と位相指令とをＵＶＷ
変換部３に出力する。また、洗いパターン出力部２は、
洗い運転時におけるデューティ指令と位相指令とを、Ｐ
制御部１に代わってＵＶＷ変換部３に出力するようにな
っている。

【０００６】ＵＶＷ変換部３は、Ｐ制御部１または洗い
パターン出力部２より出力される指令をＵ，Ｖ，Ｗ各相
の電圧指令に変換してＰＷＭ形成部５に出力する。ま
た、初期パターン出力部４は、モータ７を停止状態から
起動する場合に例えば１２０度通電パターンをＵＶＷ変
換部３に代わってインバータ回路８に出力するようにな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制御方式では以下のような問題があった。即
ち、モータ７の回転速度は発生トルクに比例するが、上
記構成のように印加電圧で制御を行うと発生トルクは電
圧に比例しないため、目標速度指令ωref とモータ７の
検出速度ωとに差が生じやすく制御が不安定になりがち
である。また、洗い運転時はモータ７の速度変動が大き
くなるため（例えば、０→１５０ｒｐｍまで０．２秒）
Ｐ制御を適用することができず、電圧を固定して制御す
る洗いパターン出力部２への切換えが必要であった。

【０００８】ところで、洗濯行程においては、洗濯槽内
において布が互いに絡まり合う所謂“布からみ”が発生
する場合がある。布からみが発生すると、パルセータ又
は洗濯槽に対して負荷がアンバランスに印加されるた
め、そのままの状態でそれらを回転させると振動や騒音
が発生する場合がある。また、洗いやすすぎの能率が低
下することにも繋がる。

【０００９】そこで、洗濯機には、洗濯槽内の布からみ
状態を検出して対処を行う機能を有しているものがあ
る。その場合、従来は、例えば一定の電圧を印加してパ
ルセータを回転させた場合における、実際の回転数に基
づいて布からみ状態を検出するようにしていた。

【００１０】ところが、この方式では、実質的にはパル
セータに印加される負荷の大小を検出しているに過ぎ
ず、負荷が大きければ布からみが発生しているものと推
定することしができない。従って、実際に布からみが発
生しているかを正確に検出しているとは言えないもので
あり、検出精度が低かった。本発明は上記事情に鑑みて
なされたものであり、その目的は、洗濯槽内の布状態を
より正確に検出することができる洗濯機を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の洗濯機は、洗い，すすぎ及び脱水運
転を行うため行うために撹拌体又は洗濯槽を回転させる
モータと、このモータに流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段によって検出された電流に基
づいて前記モータをベクトル制御することで、当該モー
タの発生トルクが少なくとも洗い運転とすすぎ運転とに
ついて最適となるように制御するトルク制御手段と、こ
のトルク制御手段の前段において、速度指令と、電流検
出手段によって検出された電流から得られるモータの回
転速度とに基づいて、モータの速度をＰＩ制御する速度
制御手段と、前記モータの洗い又はすすぎ運転時におけ
る回転変動状態を参照し、その回転変動状態の変化に基
づいて洗濯槽内の布状態を判定する布状態判定手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１２】即ち、洗い運転やすすぎ運転のようにモー
タの回転速度が大きく変化する場合にＰ制御を適用する
ためには、その変化の大きさに応じて制御ループの実行
周期を短くしなければならない。更に、制御応答性を向
上させるために積分制御を加えたＰＩ制御を適用するた
めには、制御ループの実行周期を更に短くする必要があ
る。そして、従来構成では、モータの印加電圧によって
速度を制御しているため、制御の応答性が悪くＰ制御及
びＰＩ制御を適用することができなかった。

【００１３】これに対して、本発明の構成では、トルク
制御手段がベクトル制御を行うことでｑ軸電流成分に比
例させてトルクを直接制御するので、そのトルクに比例
するモータの速度制御についても応答性を高めることが
できる。従って、速度制御手段はＰＩ制御によってモー
タの速度を制御することが可能となり、モータの負荷が
変動した場合でも、回転速度を略一定に維持することが
できるようになる。

【００１４】更に、斯様に構成することで、モータの回
転状態は、定常的な回転状態における微小な負荷変動に
対しては略一定を維持するようになることから、布から
みが発生した場合のように比較的極端な負荷変動が発生
するとその影響はモータの回転状態に明確に反映される
ようになる。そこで、布状態判定手段は、モータ回転変
動状態を参照することで洗濯槽内の布状態が変化してい
ることを容易に判定することが可能となる。

【００１５】この場合、請求項２に記載したように、布
状態判定手段を、一方向への回転動作中における回転変
動数と、その次に行われる同一方向または逆方向への回
転動作中における回転変動数とを比較して、両者の差が
所定値以上である場合は布からみ状態にあると判定する
構成とするのが好ましい。即ち、布からみ状態が発生す
ると、モータが何れかの方向に回転する毎に、その変動
数が大きく変化するように表われるので、布からみ状態
を正確に判定することが可能となる。

【００１６】また、請求項３に記載したように、洗濯運
転の行程切替えを制御し、洗い又はすすぎ行程の最終段
階において布のからみをほぐすためのほぐし行程を行う
行程制御手段を備え、布状態判定手段を、前記ほぐし行
程においても布状態を判定するようにして、前記行程制
御手段を、前記ほぐし行程において布状態判定手段が布
からみ状態を判定しない場合に脱水行程に移行するよう
に構成すると良い。

【００１７】即ち、洗い行程，すすぎ行程から脱水行程
に移行する直前に洗濯槽内で布からみ状態が発生してい
る場合は、ほぐし行程を行うことで布からみ状態を解消
してから脱水行程に移行すれば、脱水運転時に洗濯槽を
高速回転させる場合に振動や騒音が発生することを未然
に防止できる。

【００１８】また、この場合、請求項４に記載したよう
に、行程制御手段を、ほぐし行程を所定時間実行しても
布状態判定手段が布からみ状態を判定し続ける場合に
は、速度制御手段に対して速度の上昇を指示するように
構成するのが好ましい。即ち、布からみ状態が比較的重
く通常のほぐし行程では解消できない場合には、モータ
の速度を上昇させてより強力なほぐし行程を実施するこ
とで、重い布からみ状態の解消を図ることができる。

【００１９】また、以上の場合において、請求項５に記
載したように、布状態判定手段を、撹拌体の形状が、正
転方向と反転方向とで発生させる水流が異なるように非
対称に形成されている場合は、同一の回転方向について
平均回転数を比較するように構成するのが好適である。

【００２０】即ち、ある種の洗濯機では、撹拌体を正転
させた場合と反転させた場合（若しくは、撹拌体を静止
させて洗濯槽を正，反転させた場合）とで洗濯槽内に発
生させる水流を変化させることで洗浄能力の向上を図る
ため、撹拌体の形状を非対称に形成しているものがあ
る。斯様な場合は、撹拌体を正転させた場合と反転させ
た場合とでは平均回転数が自ずと異なってくるので、布
状態判定手段が同一の回転方向について平均回転数を比
較すれば、布状態の判定を正確に行うことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を縦軸形の全自動洗
濯機に適用した第１の実施例につき、図１ないし図１１
を参照して説明する。まず、図２は、全自動洗濯機１１
の全体構成を示す縦断面図である。すなわち、全体とし
て矩形状をなす外箱１２内には、水受槽１３が、４組
（１組のみ図示）の防振機構１４を介して弾性支持され
ている。この場合、防振機構１４は、上端が外箱１２内
において上方に係止された吊り棒１４ａと、その吊り棒
１４ａの他端側に取り付けられた振動減衰用のダンパー
１４ｂとを含んで構成されている。これらの防振機構１
４を介して水受槽１３が弾性支持されることにより、洗
濯運転時に発生する振動が外箱１２に極力伝達されない
ようにしている。

【００２２】上記水受槽１３内には、洗濯槽兼脱水槽用
の回転槽１５が配設されており、この回転槽１５の内底
部には、撹拌体（パルセータ）１６が配設されている。
上記回転槽１５は、槽本体１５ａと、この槽本体１５ａ
の内側に設けられた内筒１５ｂと、これらの上端部に設
けられたバランスリング１５ｃとから構成されている。
そして、この回転槽１５が回転されると、内部の水を回
転遠心力により揚水して槽本体１５ａの上部の脱水孔１
５ｄから水受槽１３内に放出するようになっている。

【００２３】また、回転槽１５の底部には、通水口１７
が形成されており、この通水口１７は、排水通路１７ａ
を通して排水口１８に連通されている。そして、排水口
１８には、排水弁１９を備えた排水路２０が接続されて
いる。従って、排水弁１９を閉塞した状態で回転槽１５
内に給水すると、回転槽１５内に水が貯溜され、排水弁
１９を開放すると、回転槽１５内の水は排水通路１７
ａ、排水口１８および排水路２０を通じて排出されるよ
うになっている。

【００２４】水受槽１３の底部には、補助排水口１８ａ
が形成されており、この補助排水口１８ａは、図示しな
い連結ホースを介し前記排水弁１９をバイパスして前記
排水路２０に接続され、前記回転槽１５が回転したとき
に、その上部から水受槽１３内に放出された水を排出す
るようになっている。

【００２５】また、前記水受槽１３の外底部には、機構
部ハウジング２１が取付けられており、この機構部ハウ
ジング２１には、中空の槽軸２２が回転自在に設けら
れ、この槽軸２２には、回転槽１５が連結されている。
また、槽軸２２の内部には、撹拌軸２３が回転自在に設
けられており、この撹拌軸２３の上端部には、撹拌体１
６が連結されている。そして、撹拌軸２３の下端部は、
モータとしてのアウタロータ形のブラシレスモータ２４
のロータ２４ａに連結されている。このブラシレスモー
タ２４は、洗い時には、撹拌体１６を直接正反回転駆動
するようになっている。

【００２６】また、ブラシレスモータ２４は、脱水時に
は、図示しないクラッチにより槽軸１２と撹拌軸１３と
が連結された状態で、回転槽１５および撹拌体１６を一
方向に直接回転駆動するようになっている。従って、本
実施例では、ブラシレスモータ２４の回転速度は、洗い
時には撹拌体１６のそれと同一になり、脱水時には回転
槽１５および撹拌体１６のそれと同一になる、いわゆ
る、ダイレクトドライブ方式が採用されている。

【００２７】図３は、撹拌体１６の平面図である。撹拌
体１６は、その回転中心１６ａより外周部に向かって円
弧状の翼１６ｂが形成されている。翼１６ｂを斯様な形
状に形成することで、撹拌体１６の正転時と反転時とで
回転槽１５内に生成される水流が非対称となるようにし
ており、それによって洗浄効果をより向上させるように
している。図３において、反時計回り方向が正転であ
り、時計回り方向が反転であるとする。

【００２８】図１は、洗濯機１１の制御系の構成を示す
機能ブロック図である。尚、図１において、（α，β）
は、三相ブラシレスモータ２４の各相に対応する電機角
１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直
交座標径を示し、（ｄ，ｑ）は、ブラシレスモータ２４
のロータ２４ａの回転に伴って回転している２次磁束の
座標系を示すものである。

【００２９】減算器２５には、目標速度指令ωref が被
減算値として、エスティメータ(Estimator) ２６によっ
て検出されたブラシレスモータ２４の検出速度ωが減算
値として与えられている。目標速度指令ωref は、洗濯
機１１の運転全般を制御する制御用のマイクロコンピュ
ータ（マイコン，布状態判定手段，行程制御手段）４６
より出力されるものである。そして、減算器２５の減算
結果は、速度ＰＩ制御部（速度制御手段）２７に与えら
れている。

【００３０】速度ＰＩ制御部２７は、目標速度指令ωre
f と検出速度ωとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、
ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとを生成
して減算器２８，２９に被減算値として夫々出力する。
尚、洗いまたはすすぎ運転時におけるｄ軸電流指令値Ｉ
drefは“０”に設定され、脱水運転時には、弱め界磁制
御を行うためｄ軸電流指令値Ｉdrefは所定値に設定され
る。減算器２８，２９には、αβ／ｄｑ変換部３０より
出力されるｑ軸電流値Ｉｑ，ｄ軸電流値Ｉｄが減算値と
して夫々与えられており、減算結果は、電流ＰＩ制御部
３１ｑ，３１ｄに夫々与えられている。

【００３１】電流ＰＩ制御部３１ｑ，３１ｄは、ｑ軸電
流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとの差分量に基
づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電
圧指令値Ｖｄを生成してｄｑ／αβ変換部３２に出力す
る。ｄｑ／αβ変換部３２には、エスティメータ２６に
よって検出されたブラシレスモータ２４における２次磁
束の回転位相角（ロータ位置角）θが与えられており、
その回転位相角θに基づいて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを電
圧指令値Ｖα，Ｖβに変換するようになっている。

【００３２】ｄｑ／αβ変換部３２が出力する電圧指令
値Ｖα，Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部３３に与えられて
いる。αβ／ＵＶＷ変換部３３は、電圧指令値Ｖα，Ｖ
βを三相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して出力
する。電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、切換えスイッチ
３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの一方の固定接点３４ｕａ，３
４ｖａ，３４ｗａに与えられており、他方の固定接点３
４ｕｂ，３４ｖｂ，３４ｗｂには、初期パターン出力部
３５によって出力される起動用の電圧指令値Ｖus，Ｖv
s，Ｖwsが与えられている。そして、切換えスイッチ３
４ｕ，３４ｖ，３４ｗの可動接点３４ｕｃ，３４ｖｃ，
３４ｗｃは、ＰＷＭ形成部３６の入力端子に接続されて
いる。

【００３３】ＰＷＭ形成部３６は、電圧指令値Ｖus，Ｖ
vs，Ｖwsに基づいて１６ｋＨｚの搬送波（三角波）を変
調した各相のＰＷＭ信号Ｖup(+,-) ，Ｖvp(+,-) ，Ｖwp
(+,-) をインバータ回路３７に出力するようになってい
る。ＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpは、例えばモータ２４の各相
巻線に正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づ
いた電圧振幅に対応するパルス幅の信号として出力され
る。

【００３４】インバータ回路３７は、実際には、６個の
ＩＧＢＴ（スイッチング素子）３８を三相ブリッジ接続
して構成されており、下アーム側Ｕ，Ｖ相のＩＧＢＴ３
８のエミッタは、夫々電流検出用のシャント抵抗（電流
検出手段）３９（ｕ，ｖ）を介してグランドに接続され
ている。また、両者の共通接続点は、図示しない増幅・
バイアス回路を介してＡ／Ｄ変換部４１に接続されてい
る。尚、シャント抵抗３９の抵抗値は０．１Ω程度であ
る。

【００３５】増幅・バイアス回路はオペアンプなどを含
んで構成されており、シャント抵抗３９の端子電圧を増
幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるよ
うに（例えば、０〜＋５Ｖ）バイアスを与えるようにな
っている。尚、Ｗ相の電流に関しては、Ｕ，Ｖ相の電流
に基づいて間接的に推定を行うことができる。また、イ
ンバータ回路３７には、１００Ｖの交流電源を倍電圧全
波整流した約２８０Ｖの直流電圧が印加されるようにな
っている。

【００３６】Ａ／Ｄ変換部４１は、増幅・バイアス回路
の出力信号をＡ／Ｄ変換した電流データＩｕ，ＩｖをＵ
ＶＷ／αβ変換部４４に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部
４４は、電流データＩｕ，ＩｖからＷ相の電流データＩ
ｗを推定し、三相の電流データＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを
（１）式に従って直交座標系の２軸電流データＩα，Ｉ
βに変換する。

【数１】 そして、２軸電流データＩα，Ｉβをαβ／ｄｑ変換部
３０に出力する。

【００３７】αβ／ｄｑ変換部３０は、ベクトル制御時
にはエスティメータ２６よりモータ２４のロータ位置角
θを得ることで、（２）式に従って２軸電流データＩ
α，Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ，
ｑ軸電流値Ｉｑに変換する。

【数２】 そして、ｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑを前述したよ
うにエスティメータ２６及び減算器２８，２９に出力す
るようになっている。

【００３８】エスティメータ２６は、ｄ軸電流値Ｉｄ，
ｑ軸電流値Ｉｑに基づいてロータ２４ａ位置角θ及び回
転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ２
４は、起動時には初期パターン出力部３５によって直流
励磁が行われてロータ２４ａの回転位置が初期化された
後、起動パターンが印加され強制転流が行われる。この
起動パターンの印加による強制転流時においては、位置
角θは推定するまでもなく明らかである。そして、αβ
／ｄｑ変換部３０は、ベクトル制御が開始される直前に
おいて初期パターン出力部３５より得られる位置角θin
itを初期値として、電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算して出力す
る。

【００３９】ベクトル制御の開始以降は、エスティメー
タ２６が起動されてロータ２４ａ位置角θ及び回転速度
ωが推定される。この場合、エスティメータ２６がαβ
／ｄｑ変換部３０に出力するロータ位置角θn とする
と、エスティメータ２６は、電流値Ｉｄ，Ｉｑに基づい
てベクトル演算により推定したロータ位置角θn-1 とそ
の一周期前に推定したロータ位置角θn-2 との相関に基
づいてロータ位置角θnを推定するようになっている。

【００４０】尚、以上の構成において、インバータ回路
３７を除く構成は、主にＤＳＰ（Digital Signal Proce
sser，トルク制御手段）４５のソフトウエアによって実
現されている機能である。そして、速度ＰＩ制御部２７
における速度制御周期は１ｍ秒以下になるように設定さ
れている。また、ＤＳＰ４５にベクトル制御を開始させ
たり目標速度指令ωref を与えることは、制御用マイコ
ン４６によって行われる。

【００４１】また、本実施例では、モータ２４を起動す
る場合、後述するように、ベクトル制御の開始前にＰＩ
制御を一時的に行うようになっている。そのため、具体
的には図示しないが、図１３に示す構成のＰ制御部１を
ＰＩ制御部に置き換えたものとＵＶＷ変換部３とを並列
に備えており、実際には、ＵＶＷ変換部３より出力され
る電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗについても切換えスイッチ
３４部分で切り替えてＰＷＭ形成部３６に出力すること
ができるようになっている。

【００４２】次に、本実施例の作用について図４乃至図
１１をも参照して説明する。図４は、洗濯機の「洗
い」、「すすぎ」、「脱水」の全行程を概略的に示すフ
ローチャートであり、制御用マイコン４６により実行さ
れる。制御用マイコン４６は、先ず、洗いを開始すると
（ステップＡ１）、所定時間が経過するまでは（ステッ
プＡ２，「ＮＯ」）撹拌体１６の正反転動作を実行する
（ステップＡ３）。洗い運転が終了すると（ステップＡ
２，「ＹＥＳ」）、所定時間が経過するまでは（ステッ
プＡ４，「ＮＯ」）後述するほぐし動作（即ち、洗濯物
の「布からみ」を解消する動作）を実行する（ステップ
Ａ５）。

【００４３】ほぐし動作が修了すると（ステップＡ４，
「ＹＥＳ」）、次にすすぎを開始する（ステップＡ
６）。すすぎ行程では、ステップＡ７，Ａ９において夫
々設定された所定時間が経過するまで「すすぎ１」，
「最終すすぎ」をシリアルに実行する（ステップＡ８，
Ａ１０）。それから、洗い行程と同様に、所定時間が経
過するまで（ステップＡ１１，「ＮＯ」）ほぐし動作を
実行する（ステップＡ１２）。それから、脱水行程を開
始し（ステップＡ１３）、所定時間が経過するまで（ス
テップＡ１４，「ＮＯ」）脱水を行なうと（ステップＡ
１５，ステップＡ１４，「ＹＥＳ」）全行程が終了す
る。

【００４４】図５は、ステップＡ５，Ａ１２におけるほ
ぐし動作の内容を示すフローチャートである。ほぐし動
作を開始すると（ステップＢ１）、所定時間が経過する
までは（ステップＢ２，「ＮＯ」）、ステップＢ３にお
いて「布からみ」が解消したか否かを判断する（即ち、
布状態を判定する）。そして、「布からみ」が解消した
と判断すると（「ＹＥＳ」）、その時点でほぐし動作処
理を終了する。ステップＢ３において「布からみ」が解
消していないと判断すると（「ＮＯ」）、「布からみ」
をほぐすために撹拌体１６の正反転動作を実行し（ステ
ップＢ４）、ステップＢ２に戻る。

【００４５】次に、ステップＢ３における「布からみ解
消？」の判断処理について図６乃至図８をも参照して説
明する。図６に示すように、制御マイコン４６は、内部
のタイマ設定によって１２８μ秒毎にＡ／Ｄ変換処理を
実行するための割込みが発生するように設定されてい
る。そして、そのＡ／Ｄ変換割込みが発生すると、エス
ティメータ２６が出力するブラシレスモータ２４の検出
速度ωをＡ／Ｄ変換して読込む（ステップＣ１）。する
と、回転速度の変動を（ω−ωref ）により演算し（ス
テップＣ２）、演算した回転速度変動の絶対値を制御マ
イコン４６内部の積算メモリに書き込んで記憶させる
（ステップＣ３）。

【００４６】図７は、制御マイコン４６によって１ｍ秒
毎に実行されるメイン制御ルーチンである。制御マイコ
ン４６は、先ず現在動作中か否か、即ち、ステップＢ４
における「ほぐし正反転動作実行中」か否かを判断する
（ステップＤ１）。停止中である場合は（「ＮＯ」）正
転開始処理を行ない（ステップＤ２）、積算メモリをゼ
ロクリアして（ステップＤ３）リターンする。

【００４７】ステップＤ１において動作中である場合は
（「ＹＥＳ」）、撹拌体１６が正転中か否かを判断する
（ステップＤ４）。正転中である場合は（「ＹＥＳ」）
その正転が終了したか否かを判断し（ステップＤ５）、
終了していなければリターンする。そして、その正転実
行中に、図６に示したＡ／Ｄ変換処理が１２８μ秒毎に
実行されている。尚、ステップＤ４において制御マイコ
ン４６が「ＮＯ」と判断した場合は、そのままリターン
する。

【００４８】ステップＤ５において正転が終了した場合
（「ＹＥＳ」）、制御マイコン４６は、積算メモリの内
容を正転記憶メモリに転送してから積算メモリの内容を
ゼロクリアすると、反転を開始する（ステップＤ６）。
それから、ステップＤ９に移行する。

【００４９】ステップＤ９において、制御マイコン４６
は、正転記憶メモリの内容を参照して正転１回分の回転
変動の平均を求めると、求めた平均値をバッファに記憶
させる（ステップＤ１０）。それから、バッファに記憶
されている前回の正転時における平均値と、今回求めた
平均値とを比較し（ステップＤ１１）両者の差が５．０
ｒｐｍ（所定値）未満であるか否かを判定する（ステッ
プＤ１２）。そして、平均値の差が５．０ｒｐｍ未満で
あれば（「ＹＥＳ」）「布からみ無し」と判定し（ステ
ップＤ１３）、平均値の差が５．０ｒｐｍ以上であれば
（「ＮＯ」）「布からみ有り」と判定する（ステップＤ
１４）。

【００５０】ここで、図８には、洗い、又はすすぎ運転
時における撹拌体１６の正転方向についての回転変動数
（平均値）を示す。通常、洗い、又はすすぎ運転時は、
撹拌体１６を交互に正反転させるが、その内の正転のみ
の変動を抽出したものであり、横軸は正転が行われた回
数を示す。この図に示すように、回転槽１５内において
「布からみ」が発生していると、正転方向の回転変動に
５．０ｒｐｍを超える大きなピークが発生することが分
かる。尚、図中の破線は、回転変動数の平均値を示して
いる。

【００５１】比較のため、図９には撹拌体１６の反転方
向についての回転変動を示す。反転方向においては、回
転変動が全体にわたって大きくなっており、「布から
み」の発生を特定できるような特徴的なピークを観測す
ることは困難である。これは、図３に示した撹拌体１６
の形状に基づくものである。

【００５２】即ち、撹拌体１６は、円弧状をなす翼１６
ｂを有しているため、回転槽１５内に貯留された水に対
する抵抗は正転時では比較的小さくなり、反転時には比
較的大きくなることで非対称となる水流を生成してい
る。従って、正転時には、回転槽１５内において「布か
らみ」が発生している場合、その影響がモータ２４のト
ルク変動→回転変動として大きく反映されることにな
る。

【００５３】また、このように、モータ２４の回転変動
によって「布からみ」の有無を判定できるのは、本実施
例における構成のように、ベクトル制御を適用すること
で可能となったものである。即ち、ｑ軸電流によりモー
タ２４のトルクを直接制御し、且つ回転速度をＰＩ制御
することでモータ２４の回転変動が全体にわたって低い
レベルとなるので、「布からみ」が発生した場合は、そ
れに応じて回転変動が鋭いピークを持つようになる。

【００５４】比較のため、図１０には、従来構成の洗濯
機における回転変動の一例を示す。このように、回転変
動が全体にわたって高いレベルにあるため、「布から
み」が発生したとしてもこれらの変動の中に埋もれてし
まうことになり、検出は極めて困難である。

【００５５】即ち、洗い運転やすすぎ運転のようにモー
タの回転速度が大きく変化する場合にＰＩ制御を適用す
るためには、その変化の大きさに応じて制御ループの実
行周期を短くしなければならない。そして、従来構成で
は、モータの印加電圧で速度を制御しているため、制御
応答性が悪くＰＩ制御を適用することができなかった。
これに対して、本実施例では、ＤＳＰ４５がベクトル制
御を行うことでｑ軸電流成分に比例させてトルクを直接
制御するので、そのトルクに比例するモータ２４の速度
制御についても応答性を高めることが可能となってい
る。

【００５６】また、図１１には、モータ２４の回転変動
（ｒｐｍ）と脱水運転時における回転槽１５の振動振幅
（ｍｍ）との関係を示す。例えば、振動振幅を１０ｍｍ
未満に抑えようとすると、回転変動を２ｒｐｍ以下にす
れば良い。従って、「布からみ」状態を解消してから脱
水運転を行なえば、回転槽１５の振動を効果的に抑制し
て騒音の発生も抑えることができる。

【００５７】以上のように本実施例によれば、ＤＳＰ４
５によりモータ２４のトルクについてベクトル制御を行
なうと共に、回転速度についてＰＩ制御を行うように構
成し、制御マイコン４６は、モータ２４の洗い又はすす
ぎ運転時における回転変動状態に基づいて、即ち、正転
方向に回転動作した場合の回転変動数と、その次に正転
方向に回転動作した場合の回転変動数とを比較し、両者
の差が５．０ｒｐｍ以上か否かに基づいて回転槽１５内
で「布からみ」が発生しているか否かを判定するように
した。

【００５８】即ち、速度ＰＩ制御部２７は、ＰＩ制御に
よってモータ２４の速度を制御することが可能となり、
モータ２４の負荷が変動した場合でも回転速度を略一定
に維持できるようになる。そして、モータ２４の回転状
態は、定常的な回転状態における微小な負荷変動に対し
ては略一定を維持するようになり、「布からみ」が発生
した場合のように比較的極端な負荷変動が発生するとそ
の影響はモータ２４の回転状態に明確に反映されるよう
になる。従って、制御マイコン４６が以上のように比較
を行うことで「布からみ」の発生を容易且つ正確に判定
することができる。

【００５９】また、本実施例によれば、撹拌体１６の形
状が、円弧状の翼１６ｂを有して正転方向と反転方向と
で発生させる水流が異なるように非対称に形成されてい
る場合に、制御マイコン４６は、正転方向について平均
回転数を比較することで「布からみ」を判定するので、
判定を確実に行うことができる。更に、本実施例によれ
ば、制御マイコン４６は、洗い又はすすぎ行程の最終段
階においてほぐし行程を行い、そのほぐし行程において
も「布からみ」を判定し、「布からみ」が解消されてい
ると判断すると脱水行程に移行するので、脱水運転時に
回転槽１５を高速回転させる場合に振動や騒音が発生す
ることを未然に防止できる。

【００６０】図１２は本発明の第２実施例を示すもので
あり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明
を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２
実施例の構成は基本的に第１実施例と同様であり、制御
マイコン４６におけるソフトウエア的な処理が異なって
いる。図１２は図５相当図である。制御マイコン４６
は、ほぐし動作を行う場合、ステッＢ２において「Ｎ
Ｏ」と判断すると先ずステップＢ４のほぐし動作を行
う。それから、ステップＢ３において「布からみ」につ
いて判定を行い、「布からみ」が解消していなければ
（「ＮＯ」）高速ほぐし正反転動作を行なう（ステップ
Ｂ５）。

【００６１】ここで、「高速ほぐし正反転動作」とは、
ステップＢ４において行なうほぐし動作よりも撹拌体１
６を高速に回転させて行なうほぐし動作であり、制御マ
イコン４６が速度ＰＩ制御部２７に与える目標速度ωre
f の値をより高めに設定することで、より強力なほぐし
動作を実行させて「布からみ」の速やかな解消を図るも
のである。

【００６２】以上のように第２実施例によれば、制御マ
イコン４６は、ほぐし動作を所定時間実行しても「布か
らみ」が解消しない場合は、速度ＰＩ制御部２７に与え
る目標速度ωref の値をより高めに設定して「高速ほぐ
し正反転動作」を行なうので、重い布からみ状態の解消
を図ることができる。

【００６３】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。「布からみ」を判定する所定値は
５．０ｒｐｍに限ることなく、個別の設計に応じて適宜
変更して設定すれば良い。図６に示すＡ／Ｄ変換処理
は、正転の場合にのみ行うようにしても良い。撹拌体に
よって生成される水流が正転時と反転時とで対称となる
ものにおいては、正転１回分の回転変動数とその次に行
われる反転１回分の回転変動数とを比較するようにして
も良い。また、例えば、図８において、一回の正回転に
おける回転変動が所定値を超えた場合や何れかの回転変
動が平均値から所定値以上の偏差となった場合に「布か
らみ」状態であると反転しても良い。洗い又はすすぎ運
転においては、撹拌体を静止させ、代わりに洗濯槽を回
転させるようにしても良い。布状態の判定は「布から
み」について行うものに限らず、その他、回転変動状態
の変化に基づいて洗濯物の布質などを判定し、判定した
布質に基づいて洗濯行程などの制御を行うようにしても
良い。

【００６４】

【発明の効果】本発明の洗濯機によれば、トルク制御手
段によりモータをベクトル制御し、その前段に配置され
る速度制御手段により、速度指令と電流検出手段によっ
て検出された電流から得られるモータの回転速度とに基
づいて、モータの速度をＰＩ制御する構成において、布
状態判定手段は、モータの洗い又はすすぎ運転時におけ
る回転変動状態を参照し、その回転変動状態の変化に基
づいて洗濯槽内の布状態を判定するようにした。

【００６５】即ち、トルク制御手段がベクトル制御を行
うことでｑ軸電流成分に比例させてトルクを直接制御す
るので、そのトルクに比例するモータの速度制御につい
ても応答性を高めることができ、速度制御手段はＰＩ制
御によりモータの速度を制御することが可能となる。そ
して、モータの回転状態は、定常的な回転状態における
微小な負荷変動に対しては略一定を維持するようになる
ので、布からみが発生した場合のように比較的極端な負
荷変動が発生すると、その影響はモータの回転状態に明
確に反映されるようになる。従って、布状態判定手段
は、洗濯槽内の布状態が変化していることを容易に判定
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であり、制御系の電気的構
成を示す機能ブロック図

【図２】洗濯機の縦断正面図

【図３】回転槽の内底部に配置される撹拌体の平面図

【図４】洗濯機の「洗い」、「すすぎ」、「脱水」の全
行程を概略的に示すフローチャート

【図５】図４のステップＡ５，Ａ１２におけるほぐし動
作の内容を示すフローチャート

【図６】制御マイコンがモータの検出速度をサンプリン
グするＡ／Ｄ変換処理のフローチャート

【図７】メイン制御ルーチンのフローチャート

【図８】洗い、又はすすぎ運転時における撹拌体の正転
方向についての回転変動（平均値）を示す図

【図９】撹拌体の反転方向についての図８相当図

【図１０】従来構成の洗濯機における回転変動の一例を
示す図

【図１１】モータの回転変動（ｒｐｍ）と脱水運転時に
おける回転槽の振動振幅（ｍｍ）との関係を示す図

【図１２】本発明の第２実施例を示す図５相当図

【図１３】従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】

１５は回転槽（洗濯槽）、１６は撹拌体、１６ｂは翼、
２４はブラシレスモータ、２７は速度ＰＩ制御部（速度
制御手段）、３９はシャント抵抗（電流検出手段）、４
５はＤＳＰ（トルク制御手段）、４６がマイクロコンピ
ュータ（布状態判定手段，行程制御手段）を示す。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B155 AA01 AA03 BA03 BA04 BA09 BA16 CB06 HB10 KA07 KA32 KA33 KB11 LB26 LB35 LC08 LC15 LC28 LC33 MA02 MA05 MA06 MA08 5H576 AA12 BB06 DD02 DD05 EE01 EE11 FF08 GG02 GG04 HA02 HB02 JJ03 JJ16 JJ24 KK06 LL14 LL22 LL41 MM04 MM10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗い，すすぎ及び脱水運転を行うために
   撹拌体又は洗濯槽を回転させるモータと、 このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前
   記モータをベクトル制御することで、当該モータの発生
   トルクが少なくとも洗い運転とすすぎ運転とについて最
   適となるように制御するトルク制御手段と、 このトルク制御手段の前段において、速度指令と、電流
   検出手段によって検出された電流から得られるモータの
   回転速度とに基づいて、モータの速度をＰＩ制御する速
   度制御手段と、 前記モータの洗い又はすすぎ運転時における回転変動状
   態を参照し、その回転変動状態の変化に基づいて洗濯槽
   内の布状態を判定する布状態判定手段とを備えたことを
   特徴とする洗濯機。
2. 【請求項２】 布状態判定手段は、一方向への回転動作
   中における回転変動数と、その次に行われる同一方向ま
   たは逆方向への回転動作中における回転変動数とを比較
   して、両者の差が所定値以上である場合は布からみ状態
   にあると判定することを特徴とする請求項１記載の洗濯
   機。
3. 【請求項３】 洗濯運転の行程切替えを制御するもので
   あり、洗い又はすすぎ行程の最終段階において布のから
   みをほぐすためのほぐし行程を行う行程制御手段を備
   え、 布状態判定手段は、前記ほぐし行程においても布状態を
   判定し、 前記行程制御手段は、前記ほぐし行程において布状態判
   定手段が布からみ状態を判定しない場合に、脱水行程に
   移行することを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
4. 【請求項４】 行程制御手段は、ほぐし行程を所定時間
   実行しても布状態判定手段が布からみ状態を判定し続け
   る場合には、速度制御手段に対して速度の上昇を指示す
   ることを特徴とする請求項３記載の洗濯機。
5. 【請求項５】 布状態判定手段は、撹拌体の形状が、正
   転方向と反転方向とで発生させる水流が異なるように非
   対称に形成されている場合は、同一の回転方向について
   平均回転数を比較することを特徴とする請求項１乃至４
   の何れかに記載の洗濯機。