JP2004357736A

JP2004357736A - 洗濯機及び洗濯乾燥機

Info

Publication number: JP2004357736A
Application number: JP2003156147A
Authority: JP
Inventors: Toru Niki; 亨仁木; Mitsuhisa Kawamata; 光久川又; Yasushi Shinko; 靖信耕
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】低出力モータ使用、または短時間駆動時において、モータロックを正確、かつ簡便に判断することを目的とする。
【解決手段】外槽内に回転可能に設置された洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に回転可能に設けられた攪拌翼を有し、前記洗濯兼脱水槽及び攪拌翼を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置を備え、前記制御装置は前記モータの磁極位置を検出するための磁極位置検出手段からの信号をもとに制御するような洗濯機及び洗濯乾燥機において、前記攪拌翼のロック状態判定を前記磁極位置検出手段の位置信号パターンにより判定する構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気洗濯機及び洗濯乾燥機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用の洗濯機はインバータ装置によりモータの周波数を変えることにより、効果的な洗浄機能、脱水機能を向上させるものが提案されている。
【０００３】
このような洗濯機において、モータを駆動させるモータ駆動装置は、一般的に異常動作時における保護機能を備えている。例えば、過熱、モータロック、停電等にモータへの給電を停止させる機能があり、特に最近はインバータ回路によりブラシレスモータを駆動させる構成において、様々な方式が提案されている。
【０００４】
このような保護機能のうち、モータロックの検知に関する方法として、特開平１１−１６９５８２号公報記載のように、モータに流れる電流の量を監視する方法がある。また、特開平１１−１９３８０号公報記載のように、所定時間通電を行い、目標回転数に達していない場合、モータロックと判定する方法も提案されている。
【０００５】
なお、モータの回転数を検知する回転数検知部のパルスを観測し、モータの通電を停止する技術として、特開平６−７５８４号公報に記載の技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６９５８２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９３８０号公報
【特許文献３】
特開平６−７５８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１６９５８２号公報記載のように過電流を検出する方法や、特開平１１−１９３８０号公報記載のように、所定時間経過後の回転数を見る方式の場合、モータが低出力、短時間駆動のような時においてモータロックを検出できなくなる可能性がある。
【０００８】
一方、特開平６−７５８４号公報記載のように、モータへの通電オフ時に位置検出手段のパルス数を計測する場合は、少負荷、短時間駆動条件下でも検出が容易である。しかし、正常な状態と異常な状態を弁別する弁別閾の設定が困難である。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、磁極位置検出手段から得る位置信号パターンにより攪拌翼のロック判定を、より正確、かつ簡便に行う手段を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、外槽内に回転可能に設置された洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に回転可能に設けられた攪拌翼を有し、前記洗濯兼脱水槽及び攪拌翼を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置を備え、前記制御装置は前記モータの磁極位置を検出するための磁極位置検出手段からの信号をもとに制御するような洗濯機及び洗濯乾燥機において、前記攪拌翼のロック状態判定を前記磁極位置検出手段の位置信号パターンにより判定するものである。
【００１１】
また、攪拌翼のロック判定をモータへの電力供給を遮断した直後の磁極位置検出手段の位置信号パターンにより判定することにより、ロック判定の精度を上げることができる。
【００１２】
攪拌翼のロックを判定する位置信号パターンは、正転から逆転、逆転から正転へ短期間で振動する信号パターンを検知することで判定が可能となる。
【００１３】
更に、攪拌翼のロックを検知するための行程を設け、ロック検知のための通電を行うことにより、より精度の高いロック検知が可能となる。
【００１４】
攪拌翼のロックを検知するための行程を洗濯行程及び乾燥行程の直前に設け、ロックしていないことを検知してから通常の運転を行うことにより、製品の信頼性があがる。
【００１５】
また、攪拌翼のロック検知行程をセンシング行程等の他の行程と共用することにより、運転時間を長くすることなく、ロック検知をすることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施の形態を示す全自動洗濯機の縦断側面図である。
【００１８】
１は電気洗濯機の外枠で、内部機構の周囲を包囲する筐体を構成する。５は外槽であり、その内部に前記洗濯槽兼脱水槽２および撹拌翼４を回転自在に収容する。外槽５の底部の外側にはブラシレスモータを内蔵する電動駆動装置６を鋼板製の取り付けベース７によって取り付け、外枠１の上端四隅から防振支持装置８によって懸垂支持する。
【００１９】
衣類投入開口９ａを備えた上カバー９は、洗濯槽兼脱水槽２の上に設ける。この上カバー９は、枠体１の上部開口を覆うように開口端縁に嵌め込み、フロントパネル１０およびバックパネル１１と共に取り付けねじ（図示省略）によって枠体１に取り付ける。
【００２０】
上カバー９の前部に位置してフロントパネル１０の下方に形成されるフロントパネルボックス１２は、操作スイッチである入力スイッチ群や表示素子群を備えた操作パネル１３と操作パネル制御装置１４と外槽５内の水位に応じた水位信号を発生する水位センサ１５を収容する。入力スイッチ群は、図示説明は省略するが、洗濯物の汚れの程度（汚れ多め、標準汚れ、汚れ少なめ）を設定するスイッチと、ドライマーク衣料洗濯を設定するスイッチと、布団洗濯を設定するスイッチと、スタートスイッチを備える。その他洗濯あるいはすすぎの水流の強さを選択するスイッチを設けており、また布質を表わすスイッチを設けている。
【００２１】
上カバー９の後部に位置してバックパネル１１の下に形成されるバックパネルボックス１６が設けられる。このバックパネルボックス１６には、入水側を給水口１７に接続し、出水側を注水口１８に接続する給水電磁弁１９を収容する。注水口１８は、洗濯槽兼脱水槽２の開口に向けて放水するように形成する。バックパネルボックス１６には、必要に応じて、風呂水などの水をポンプを介して洗濯槽兼脱水槽２に供給するためのポンプを設置する。
【００２２】
上カバー９に形成した衣類投入開口９ａは、蓋２０によって開閉自在に覆う構造としている。
【００２３】
外槽５の底部に形成した排水口５ａは、排水電磁弁２１を介して排水ホース２２に接続している。また、外槽５の下方にはエアートラップ５ｂを設け、このエアートラップ５ｂはエアーチューブ２３を介して前記水位センサ１５に接続して外槽５内の水位を検出する。
【００２４】
枠体１の下方には、四隅に脚２４を取り付けた合成樹脂製のベース２５を装着する。
【００２５】
前記電動駆動装置６はカバー２６により覆って防水する。この電動駆動装置６は、駆動モータとして、制御性に優れたブラシレスモータを備えている。このブラシレスモータへの給電は、インバータ回路を内蔵する制御装置２７により行う。この制御装置２７は、前記操作パネル制御装置１４からの指示に従ってブラシレスモータへの給電を制御する。このブラシレスモータへの給電制御は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。
【００２６】
制御装置２７は、外槽５の下に位置するように前記ベース２５に形成した取付け部２５ａに載置して設ける。
【００２７】
図３は、電気洗濯機の電動駆動装置６と制御装置１４、２７の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
電動駆動装置６は、ブラシレスモータ２８と減速歯車機構を含むクラッチ機構２９を備える。ブラシレスモータ２８は、ホールＩＣ２８ｂ、２８ｃ、２８ｄで構成した回転位置検出素子２８ａによって回転子の回転位置に応じた位置信号を出力し、制御装置２７から３相固定子巻線に給電を受けて回転子を回転させる。回転子の回転は、クラッチ機構２９を介して洗濯槽兼脱水槽２および／または撹拌翼４に伝達する。
【００２９】
クラッチ機構２９では動作状態に合わせて、洗濯兼脱水槽２に静止力を作用させた状態でブラシレスモータ２８の回転力を攪拌翼４に伝達して該攪拌翼４を回転させる駆動形態と、洗濯兼脱水槽２と攪拌翼４を反対に回転駆動させる駆動形態と、洗濯兼脱水槽２と攪拌翼を同一方向に回転駆動させる駆動形態を選択的に設定可能な構成になっている。
【００３０】
操作パネル制御装置１４は、通信機能を備えたマイクロコンピュータ３０を主体にして構成し、操作パネル１３に設けた入力スイッチ群３１からの入力を検出して制御装置２７に伝達すると共に表示素子群３２を点灯／消灯する制御処理を実行する。
【００３１】
制御装置２７は、ノイズフィルター回路３３と直流電圧生成回路３４とインバータ回路３５によって前記ブラシレスモータ２８に給電し、補機駆動回路３６によって給水電磁弁コイル１９ａと排水電磁弁コイル２１ａとクラッチコイル２９ａに給電するように構成する。
【００３２】
制御装置２７は、洗濯機の全体的な制御を管理し、洗濯および脱水工程を実行するマイクロコンピュータ３７を備える。このマイクロコンピュータ３７は、洗濯および脱水工程制御機能とインバータ回路制御機能と補機制御機能と前記マイクロコンピュータ３０との通信機能を備える。
【００３３】
マイクロコンピュータ３７は、洗濯・すすぎ・脱水等の工程管理や周辺機器の制御を行うと共に、ブラシレスモータ２８の回転位置検出素子２８ａからの位置信号を回転位置検出回路４０を介して取り込んで該ブラシレスモータ２８の回転子の回転位置を検出し、この回転位置に相応する位相で給電するようにインバータ駆動回路４１を介してインバータ回路３５を駆動する。
【００３４】
以降、上記構成において攪拌翼４がロックされた状態における処理について述べる。なお、攪拌翼４がロックされた状態とは、攪拌翼４と洗濯槽兼脱水槽２が、何らかの理由によって独自に動くことができない状態を言う。
【００３５】
図５（ａ）は、攪拌翼４がロックされていない通常の状態において、クラッチ機構２９を攪拌翼４のみを回転させる駆動形態に設定した状態でブラシレスモータ２８に通電した場合のホールＩＣの出力とモータ電流の波形であり、図５（ｂ）は、モータ通電オフ後の状態を拡大したものである。これらの図は、ホールＩＣ２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの信号波形ｈａ２、ｈｂ２、ｈｃ２と、モータ電流Ｉｍ２をそれぞれ示している。ホールＩＣｈａ１〜ｈｃ１の波形は想定したパターンのとおり出力されている。
【００３６】
一方、攪拌翼４がロックされた状態において同じ条件でブラシレスモータ２８に通電した場合の波形を図４（ａ）に、このうちモータ通電オフ後の状態を拡大して示したものを図４（ｂ）に示す。これらの図は、ホールＩＣ２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの信号波形ｈａ１、ｈｂ１、ｈｃ１と、モータ電流Ｉｍ１をそれぞれ示している。
【００３７】
ホールＩＣの波形ｈａ１〜ｈｃ１は、モータ通電時は出力が一定で変化が無く、モータ通電オフ時には不規則な出力になっている。これは、モータ通電時には攪拌翼４がロックされているため回転方向に常にトルクがかかっており、回転子が固定され、通電をオフするとモータ２８の回転方向にかかっていたトルクがなくなり、その反力で回転子が正転／逆転方向に振動していることを示している。
【００３８】
攪拌翼４がロックしている状態で通電オフ後に発生する回転位置検出素子２８ａの出力パターンを、時間軸を横軸にして表にしたものが図６である。
【００３９】
この図において、位置検出素子２８ａの信号パターンを上側３段に、モータ２８の回転方向を中段に、そして、マイクロコンピュータ３７の内部で記憶している、次の位置検出素子の予測信号パターンを下側３段に示す。
【００４０】
この予測信号パターンは、正規の回転方向と現在の位置検出素子２８ａの信号パターンから得られる。
【００４１】
マイクロコンピュータ３７は、位置検出素子２８ａの信号パターンが変化する毎にこの予測信号パターンを参照し、検出した信号パターンと比較し、一致していれば次の予測パターンを作成する。
【００４２】
図６に示すように、攪拌翼４がロック状態のときには位置検出素子２８ａの信号パターンは正転／逆転を繰返している。従って、位置検出素子２８ａの信号パターンと予測信号パターンの比較を行うことで、攪拌翼４のロックを検知することができる。
【００４３】
図１（ａ）、（ｂ）に、本発明である攪拌翼のロック検知の流れを示す。
（ステップ２０１）
通電オフ後の信号パターンのミスマッチ回数を計測する。この処理は、攪拌中のモータの通電がオフの状態においてホールＩＣの信号パターンが変化したときに実行され、通電オフ中における信号パターンが想定パターンと異っているかどうか判断し、異なったときロック検知カウンタを増加させる。
（ステップ２０２）
洗濯物の量や使用形態によっては、攪拌翼４がロックしていなくてもホールＩＣの信号パターンが想定パターンと一致しないケースも発生する。そこで、ロック検知カウンタが所定の閾値を超えた場合、攪拌翼４がロックしたと判断し、累積カウンタを１増加させる。
【００４４】
なお、これらの閾値は通電パターンや負荷量の関係から実験的に求めておき、あらかじめマイクロコンピュータ３７内に記憶しておく。
（ステップ２０３）
累積カウンタが所定の閾値以上となった場合、攪拌翼４がロックしたことを確定し、ロック検知エラーを発行する。
【００４５】
この方式では、攪拌翼４のロック検知を行うためにモータロック検知行程を設け、洗濯及び乾燥行程の直前で実行させる。
【００４６】
このとき、ロック検知行程において使用する通電パターンは、攪拌翼４がロックしている場合のモータ２８への負荷を減らすため、通流率、通電時間共に少ない方が良く、ロック判定が可能な範囲で最適値を見つける必要がある。
【００４７】
また、通常の洗濯行程中において、攪拌翼４のモータロック検知を行う構成とすることも可能である。
【００４８】
なお、本発明は攪拌翼４のロック状態を判定するものであるが、過負荷判定にも使用することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、磁極位置検出手段から得る位置信号パターンにより判定する攪拌翼のロック判定を、より正確、かつ簡便に行う手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】予測パターンのミスマッチを利用し、モータ２８のロック判定を行う処理の流れを示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す電気掃除機の縦断側面図である。
【図３】図２で示した電気洗濯機の電動駆動装置と制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】攪拌翼がロックされた状態において、マイクロコンピュータが洗濯槽兼脱水槽を動かないように固定させ、任意の通電パターンで攪拌翼のみを通電した場合の波形図である。
【図５】攪拌翼がロックされていない状態において、図４と同じ条件で通電させた場合の波形図である。
【図６】モータオフ後に発生する回転位置検出素子の振動パターンを、時間軸を横軸にして表にしたものである。
【符号の説明】
２…洗濯槽兼脱水槽、４…撹拌翼、５…外槽、６…電動駆動装置、２７…制御装置、２８…ブラシレスモータ、２８ａ…回転位置検出素子、３４…直流電圧生成回路、３４ｈ…２方向サイリスタ、３５…インバータ回路、３７…マイクロコンピュータ。

Claims

外槽内に回転可能に設置された洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に回転可能に設けられた攪拌翼を有し、前記洗濯兼脱水槽及び攪拌翼を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置を備え、前記制御装置は前記モータの磁極位置を検出するための磁極位置検出手段からの信号をもとに制御するような洗濯機及び洗濯乾燥機において、前記攪拌翼のロック状態判定を前記磁極位置検出手段の位置信号パターンにより判定することを特徴とする洗濯機及び洗濯乾燥機。
請求項１記載の洗濯機及び洗濯乾燥機において、攪拌翼のロック判定の手段はモータへの電力供給を遮断した直後の磁極位置検出手段の位置信号パターンにより判定することを特徴とした、洗濯機及び洗濯乾燥機。
請求項２記載の洗濯機及び洗濯乾燥機において、攪拌翼のロックを判定する位置信号パターンは、正転から逆転、逆転から正転へ短期間で振動する信号パターンとしたことを特徴とする洗濯機及び洗濯乾燥機。
請求項１〜３記載の洗濯機及び洗濯乾燥機において、攪拌翼のロックを検知するための行程を設けたことを特徴とする、洗濯機及び洗濯乾燥機。
請求項４記載の洗濯機及び洗濯乾燥機において、攪拌翼のロックを検知するための行程を洗濯行程及び乾燥行程の直前に設けたことを特徴とする、洗濯機及び洗濯乾燥機。
請求項４記載の洗濯機及び洗濯乾燥機において、攪拌翼のロック検知行程をセンシング行程等の他の行程と共用したことを特徴とする、洗濯機及び洗濯乾燥機。