JP2010057585A

JP2010057585A - 洗濯機

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Publication number: JP2010057585A
Application number: JP2008224417A
Authority: JP
Inventors: Hajime Nojima; 元野嶋; Toshihiro Sugimoto; 智弘杉本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: JP5104670B2

Abstract

【課題】ドラム内の布量を精度よく検知可能な布量検知手段を有する洗濯機を提供する。
【解決手段】ドラムを回転駆動するモータ７と、モータ７の回転数を検知するモータ回転数検知手段３０と、モータ７の回転を制御する制御部３１とを備え、制御部３１は、モータ７に所定の電圧を印加し、指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりを一定とするよう指令回転数を制御し一定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して、回転数がΔＮ１だけ上昇する時間ｔ１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後に、モータ７に所定の直流電圧を印加してドラムの回転を減速して、回転数がΔＮ２だけ降下する時間ｔ２を測定する第２の検知工程とを制御し、これらから求まる加速時の角加速度α１と減速時の角加速度α２に基づき布量を検知したので、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ドラムに投入された洗濯物の量である布量を検知するための布量センサを有する洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機の構造の一例を図９に示す。洗濯機本体１内には、防振構造を有するサスペンション構造（図示せず）によって水槽２が宙吊り状態に支持されている。前記水槽２内には、有底円筒形に形成されたドラム３が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて回転自在に支持されている。水槽２の正面側にはドラム３の開口端に通じる衣類出入口４が形成され、洗濯機本体１の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉５を開閉することにより、衣類出入口４を介してドラム３内に対して洗濯物を出し入れすることができる。

ドラム３には、その周面に水槽２内に通じる多数の透孔６が形成され、内周面の複数位置に衣類攪拌用の攪拌突起１５が設けられている。このドラム３は、水槽２の背面側に取り付けられたモータ７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽２には、注水管路８及び排水管路９が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽２内への注水及び排水がなされる。

扉５を開きドラム３内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体１の例えば前面上部に設けられた操作パネル１０での操作により運転を開始させると、水槽２内には注水管路８から所定量の注水がなされ、モータ７によりドラム３が回転駆動されて洗濯工程が開始される。ドラム３の回転により、ドラム３内に収容された洗濯物はドラム３の内周壁に設けられた攪拌突起１５によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路９から排出され、ドラム３を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽２内に注水管路８から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においてもドラム３内に収容された洗濯物はドラム３の回転により図示しない攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。

また、モータ７の背面には、その回転状態を検知するために、モータの回転子（ロータ）の位置を検出する位置検出素子等で構成された回転検知部１４が設けられている。

また、このドラム式洗濯機には、ドラム３内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路１１により、水槽２内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽２内に送風ファン１２にて送風するものである。

以上のような構成のドラム式洗濯機においては、ドラム３に投入された衣類等洗濯物の布量を検出し、布量に応じて洗濯時間等を自動的に決定する機能が付加されているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。布量を検出する方法の一例について、図９および、図１０を参照して、以下に説明する。

布量の検出は、ドラム３を回転駆動するためのモータ７を制御する機能を有する制御回路（図示せず）により行われる。

洗濯を開始すると、まず、制御回路は、モータ７を始動し、回転検知部１４からは検知
出力が入力される。回転検知部１４の検出周波数は、モータ７の回転により比例して直線的に変化する。即ち、制御回路は、回転検知部１４からの入力周波数が小さいときは、位相制御の手段によりモータ７の電源電圧の平均電圧を大きくし、また、周波数が大きくなると平均電圧を小さくする。

布量検知工程では、回転制御を行ないながら、制御回路内部で徐々にモータ７に印加する平均電圧を上昇させて高速回転に移行し、衣類がドラム３の内壁に遠心力により均一に貼り付くようにする。その状態で、所定時間回転を持続した後、モータ７の通電を停止する。それにより、ドラム３の惰性回転が、逆にモータ７を回転させる状態になる。このとき回転検知部１４は、図１０の図に示すように、ドラム３の惰性回転力が摩擦トルクによりしだいに低下して停止する様子を分回転数に変換して出力する。

図１０における横軸は時間、縦軸は駆動電動機（モータ）の分回転数を示すもので、通電停止Ｅ点からドラム３の停止までの時間は、布量が多いときは長く、布量が少ないときは短い。この停止に要する時間の違いが布量に比例することを利用して布量を検知するものである。

ここで布の重量をｍ、ドラム３の内周に分布する布の平均半径をｒ、ドラム３やモータ７の慣性モーメントをＪｄとすると、布を含めた回転系の慣性モーメントＪは式（１）で求められる。

Ｊ＝Ｊｄ＋ｍｒ^２（１）
また、モータ７の発生トルクをＴ、ドラムや回転軸などが有する摩擦トルクをＴｂ、ドラム３の角加速度をαとおくと、これらの関係は式（２）で表される。

Ｔ＝Ｊα＋Ｔｂ（２）
角加速度αは角速度ωと時間ｔの関数として式（３）で表されるから、式（４）のように、布の平均半径ｒが一定であれば、布の重量ｍに応じて、回転数すなわち角速度ωが変化する。

α＝ｄω／ｄｔ（３）
ｄω／ｄｔ＝（Ｔ−Ｔｂ）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２）（４）
上式（４）から、ｄω／ｄｔつまり回転数の変化は、布量ｍに反比例することがわかる。

つまり、モータ７の通電を停止ししてドラム３を惰性回転させ、ドラム３が停止するまでのある時間区間における回転数の変化を測定することによって、布量を知ることができる。
特開平５−１６８７８６号公報

上記従来の布量検知方法を用いる場合には、ドラムの惰性回転力が摩擦トルクによりしだいに低下して、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係を、予め実験により求めておき、その求めた測定値を、同一機種の全ての洗濯機に適用することになる。

しかしながら、式（４）から判るように、ドラム回転軸の摩擦トルクＴｂのバラツキの影響により、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係は一定ではなく、個々の洗濯機によって相違する数値を有する。そのため、上記従来の布量検知方法にはバラツキがあり検知精度には限界があるという課題があった。

また、モータの発生トルクには温度依存性があるが、上記従来の布量検知方法では温度にかかわらず一定のパターンで電圧を印加するため、モータの温度により検知結果が異なってくるという課題があった。

また、従来の布量検知方法においては、衣類の状態に係らずドラムの回転を一旦上昇させてしまうので、ドラム３内に収容された洗濯物が偏り（アンバランス分布）の影響で、洗濯槽が大きく振動し、洗濯槽が洗濯機本体に衝突して異常音を発するなど、検出精度を大きく損ねることがあった。

また、ドラム式洗濯機において、モータ７をドラム３の中心軸上に直結して直接駆動する構成は、洗濯機全体が奥行き方向に長くなり、設置面積が大きくなるという課題があった。

従って本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ドラムに投入された布量を、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキやモータ温度の影響を抑制して、簡単な構成で精度よく検知可能な布量検知手段を有する洗濯機、および衣類の偏り等の影響を排除し安定した布量検知手段を有する奥行きの小さい洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するため、本発明の洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転中心軸に取り付けて前記水槽の外側に配設したプーリと、前記プーリ及びベルトを介して前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知装置と、前記回転数検知装置の検知出力に基づき前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに所定の電圧を印加し、指令回転数を与え、前記指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりが一定になるよう前記指令回転数を制御することにより前記モータに一定の加速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を加速して、所定の回転数Ｎ１からＮ２まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後に、前記モータに減速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、布量を検知することを特徴とするものである。

これによって、奥行きの小さいドラム式洗濯機を構成することができ、また、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

また、本発明の洗濯機は、モータの温度を検知する温度検知手段を備え、制御部は、前記温度検知手段により前記モータの巻線温度を検知し、定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することを特徴とするものである。

これによって、モータの出力トルクの温度依存性も考慮して布量を検知することが可能となる。

また、本発明の洗濯機は、第１の検知工程における、所定回転角区間におけるドラムの最大回転数と最小回転数を計測し、最大回転数と最小回転数の差が所定値以上である場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するように制御したものである。

これによって、布の前記ドラム内における分布が不均一となって、前記ドラムの振動が所定の値よりも大きくなった場合であっても、安全に前記ドラムを停止することができる。

本発明の洗濯機は、奥行きを小さく構成することができ、また、ドラム回転軸の摩擦トルクの個々の機器のバラツキやモータ温度の影響を抑制して、簡単な構成で精度よく検知可能な布量検知手段を得る事ができる。

第１の発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転中心軸に取り付けて前記水槽の外側に配設したプーリと、前記プーリ及びベルトを介して前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知装置と、前記回転数検知装置の検知出力に基づき前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに所定の電圧を印加し、指令回転数を与え、前記指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりが一定になるよう前記指令回転数を制御することにより前記モータに一定の加速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を加速して、所定の回転数Ｎ１からＮ２まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後に、前記モータに減速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、布量を検知したことにより、奥行きの小さいドラム式洗濯機を構成することができ、また、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、また、前記加速トルクを一定に制御したことにより、前記加速トルクの変動による影響を複雑に考慮する必要なく、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御部を、前記モータに所定の直流電圧を印加することによって、少なくとも、第２の検知工程においては、減速トルクが所定の範囲で推移するように制御したことによって、前記減速トルクの変動による影響を複雑に考慮する必要なく、精度良く布量を検知することが可能となる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、第１の検知工程および第２の検知工程は、共振回転数以下で実施することで、共振によるドラムの振動の影響を受けずに布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。

第４の発明は、特に第１〜３の発明において、モータの温度を検知する温度検知手段を備え、制御部は、前記温度検知手段により前記モータの巻線温度を検知し、定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することにより、モータにおける発生トルクの温度依存性を加味して布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。

第５の発明は、特に第１〜３の発明において、モータに所定の電圧を印加した際に流れる電流量を計測することによりモータ巻線の抵抗値を算出し、前記抵抗値から巻線温度を推定する巻線温度推定部を備え、制御部は、前記巻線温度推定部により推定した前記モータの巻線温度と定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することにより、モータにおける発生トルクの温度依存性を加味して布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。

第６の発明は、特に第１〜５の発明の制御部を、第１の検知工程における、所定回転角区間におけるドラムの最大回転数と最小回転数を計測し、最大回転数と最小回転数の差が所定値以上である場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するように制御したことにより、布の前記ドラム内における分布が不均一となって、前記ドラムの振動が所定の値よりも大きくなった場合であっても、安全に前記ドラムを停止することができる。

第７の発明は、特に第１〜６の発明の制御部を、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第１の所定の時間が経過しても第１の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するよう制御したことにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間が所定の時間よりも長くなった場合については、前記ドラムの回転駆動を停止し次工程に移ることができる。

第８の発明は、特に第１〜７の発明の制御部を、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第２の所定の時間が経過しても第２の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するよう制御したことにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間や減速時間が所定の時間よりも長くなった場合については、前記ドラムの回転駆動を停止し次工程に移ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略構造を示すものである。また、図２は、同ドラム式洗濯機の動作を制御する制御装置の概略構成を示すものである。

図１において、モータ７の回転は、ベルト１５を介してドラム３の回転軸に固定されたプーリ１６に伝達される。洗濯機としての基本的な動作は従来例と同様である。

図２に示す制御装置においては、商用電源２０の交流電力を整流器２１より整流し、チョークコイル２２及び平滑コンデンサ２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２４によりモータ７を回転駆動する。また、入力設定部２５から入力される運転指示、及び各検知手段（図示せず）により検知される運転状態の監視情報に基づいてモータ７の回転を制御し、負荷駆動部２６により給水弁２７、排水弁２８、送風ファン１２、ヒータ２９の動作を制御する。

モータ７は、３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃを有するステータと、３相巻線８ａ、８ｂ、８ｃを有するロータとを備え、モータ回転数検出手段３０を設けた３相誘導モータとして構成され、スイッチング素子２４ａ〜２４ｆにより構成されたＰＷＭ制御インバータ回路２４により回転制御される。モータ回転数検出手段３０が検出する速度信号は、マイコンにより構成された制御部３１に入力される。この速度信号に基づいて、駆動回路３２によりスイッチング素子２４ａ〜２４ｆのオン／オフ状態をＰＷＭ制御することにより、ステータの３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃに対する通電を制御してロータを所要回転数で回転させる。

制御部３１は、モータ回転数検出手段３０の検出出力が入力されるドラム速度検知部３３を有する。前記ドラム回転数検知部３３は、モータ回転数検知手段３０から出力される速度信号と、モータ７の軸とプーリ１６の半径の比に基づき、ドラム３の回転数を算出する。ドラム回転数検知部３３の検知出力は布量検知部３４に供給され、検出された回転数
に基づき、以下に説明するように布量が検知される。

本実施の形態における布量検知方法の特徴について、以下図３を参照して説明する。

図３は、布量検知の動作を示す図であり、ドラム３の回転数上昇に要する時間、および回転数降下に要する時間との関係を示すもので、横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸は回転数である。

布量検知を開始すると、所定の時間経過あるいは所定の回転数Ｎ１に到達の後に、モータ７によって加速トルクＴ１を発生させ、時間ｔ１の間にΔＮ１だけ回転数を上昇させ所定の回転数Ｎ２に到達する時間ｔ１を検知する第１の検知工程が行われる。この第１の検知工程が終了した後に、ドラム３の回転数を加速から減速に転じさせた上で、惰性回転したモータ７によって減速トルクＴ２を発生させ、時間ｔ２の間に所定の回転数Ｎ３からΔＮ２だけ回転数を降下させ、所定の回転数Ｎ４に至る第２の検知工程が行われる。

ここで、第１の検知工程の動作状態について考察する。

式（３）から、第１の検知工程における角加速度α１は式（５）で表される。

α１＝ΔＮ１／ｔ１（５）
また、式（１）および（２）より、式（６）が成立する。

Ｔ１＝α１（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋Ｔｂ（６）
同様に、第２の検知工程について考察すると、第２の検知工程における角加速度をα２と置いた場合に、式（７）、式（８）となる。

α２＝ΔＮ２／ｔ２（７）
Ｔ２＝α２（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋Ｔｂ（８）
式（６）および式（８）から、摩擦トルクＴｂの成分を消去すると、式（９）となる。

α１−α２＝（Ｔ１―Ｔ２）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２）（９）
図４は、布量と加速度差の関係を示す図であり、横軸は布量、縦軸は加速度差を示す図であり、上記式（９）を判りやすく示すものである。

式（９）は、布のドラム内周における平均半径ｒ、加速トルクＴ１、減速トルクＴ２がある一定の値である場合に、図４に示すように、布の重量ｍに応じて（α１−α２）が変化することを示している。

ここで、α１とα２は式（５）および式（７）に示すとおり、ドラム３の回転数と時間の関係を測定することによって容易に得ることが可能である。したがって、布の重量ｍと角加速度の変化（α１−α２）の関係のみ把握し、図２の制御部の布量検知部３４に演算用テーブルとして保存しておけば、摩擦トルクＴｂの変化に関係無く、容易に精度良く、布量を検知することができることが分かる。

図５は、布量検知方法を示すフローチャートである。

図５において、布量検知がスタートすると（ステップＳ１）、制御部３１は、モータ７を駆動して、所定の回転数Ｎ１から、所定の電圧と所定の指令回転数を与えることによりドラム３の回転数を上昇させて、回転数がΔＮ１だけ上昇した所定の回転数Ｎ２に到達させるように制御する（ステップＳ２）。ドラム３が回転数Ｎ２に到達した時点で（ステッ
プＳ３）、回転数がΔＮ１上昇するのに要した所要時間ｔ１を算出する（ステップＳ４）。

次にモータ７の回転数の降下を開始させる（ステップＳ５）。ドラム３が所定の回転数Ｎ３からΔＮ２だけ回転数が降下した所定の回転数Ｎ４に到達した時点で（ステップＳ６）、回転数がΔＮ２だけ降下するのに要した所要時間ｔ２を算出する（ステップＳ７）。

次にΔＮ１、ｔ１、ΔＮ２、ｔ２から式（５）および式（７）に基づいて第１の検知工程の角加速度α１及び第２の検知工程の角加速度α２を算出し、両角加速度の差α１−α２を求め（ステップＳ８）、予め測定しておいた判定値Ｓと布量の関係から、式（９）に基づいて布量を求める（ステップＳ９）。

なお、式（９）を用いて精度良く布量検知を行うためには、モータ７の加速トルクＴ１と減速トルクＴ２のバラツキが少なくなるように制御することが望ましい。

誘導モータにおける出力トルク特性は図６に示すとおりであり、指令周波数と実際の回転数の差（すべり）に応じて加速トルクＴ１は変化する。

この場合、少なくとも第１の検知区間内ではすべりが一定となるよう指令周波数を制御することにより、検知工程内での出力トルクを一定にすることができるため、精度の高い検知結果を得ることができる。

なお、モータ７の出力トルクは、モータ７を構成する巻線の温度に依存して変化する特性を持つ。

具体的には、出力トルクはモータ７の巻線に流れる電流に比例して変化するが、巻線の抵抗値が下記の式のように温度によって変化するため、同じ電圧を印加した場合に流れる電流の値が変化することに伴い、出力トルクも変化する。

Ｒｔ＝Ｒ０（１＋αｔ）（１０）
ここで、Ｒｔは温度ｔ℃における抵抗値、Ｒ０は０℃における抵抗値、αは物質により異なる温度係数であり、銅の場合は約０．０００４である。

ここで、温度ｔ℃における電流Ｉｔは、温度０℃において電圧Ｅを印加した場合の電流をＩ０とすると、オームの法則より、
Ｉｔ＝Ｅ／Ｒｔ
＝Ｅ／｛Ｒ０（１＋αｔ）｝
＝Ｉ０／（１＋αｔ）（１１）
となるため、補正係数「１＋αｔ」を検知結果に乗ずることにより、温度によるモータ７の出力トルクの変化の影響を補正することが可能である。

巻線の温度を測定するためには、サーミスタ等で構成される温度検知手段３５を巻線に巻き込み、検知した温度情報を制御部３１にて処理することにより実現できる。

また、モータ７に所定の電圧を印加した際に流れる電流量を計測することにより巻線の抵抗値を算出し、この抵抗値から巻線温度を推定する方法も可能である。

以上のように構成された洗濯機の布量検知では、ドラムの回転の上昇（第１の検知）および降下の速度（第２の検知）の双方の角加速度を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することになり、精
度の高い検知が可能となる。

また、モータの巻線温度の変化による出力トルクの変化を加味して判定値を補正するため、温度による影響を抑制することになり、精度の高い検知が可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態の洗濯機の制御方法を示す図である。

本実施の形態２における洗濯機の構成、制御装置の構成、布量検知方法は、基本的には、実施の形態１に記載のものと同様である。本実施の形態における相違点は、布量を検知するためにドラム３の回転数を上昇させる際に、回転数の上昇に伴う回転数の変化に応じて、ドラム３の回転駆動を停止させる制御を設けた点である。

図７（ａ）は、ドラム３の回転数が時間とともに上昇する様子を示す。横軸は、モータ７を駆動して、所定の電圧を印加し、所定の指令回転数を与えてドラム３の回転数を上昇させたときの経過時間、縦軸はドラム３の回転数である。図示のとおり、ドラム３の回転数は一様に上昇するのではなく、上下動を繰り返しながら上昇してゆく。これは、ドラム３内に収容された洗濯物のバランスの影響で、洗濯槽が振動することに起因する。振動が大きくなり過ぎると、洗濯槽が洗濯機本体に衝突して異常音を発することになる。

本実施の形態では、そのような事態の発生を回避するための制御を行う。すなわち、ドラム３の回転を加速している途中における、所定回転角区間におけるドラム３の回転数について、最大回転数と最小回転数の差を検知する。その差が所定値以上である場合は、ドラム３の回転を停止するように制御する。所定回転角区間におけるドラム３の最大回転数と最小回転数としては、例えば１回転中に４回、回転数を測定し、その最大回転数と最小回転数を求める。

図７（ｂ）は、ドラムの回転速度の最大と最小の差の上限値の関連を示す図である。

図７（ｂ）に示すように、ドラム３の回転数に対応させて、最大回転数と最小回転数の差の上限値を実験に基づいて設定し、制御部３１にテーブルとして備えておく。図７（ｂ）に示すような最大回転数と最小回転数の差の上限値は、ドラム３の各回転数における、実験的に求めた振動の許容範囲に基づいて設定すればよい。

また、洗濯槽の振動は、洗濯槽を含む振動系が固有に持つ共振周波数において最も大きくなる。洗濯物のバランスが悪い事に起因する振動も、この共振周波数において最も大きくなるため、設計時にこの共振周波数を把握しておき、第１の検知工程及び第２の検知工程を共振周波数以下で実施することにより、振動が大きくなることを避けることができる。

以上のように、本実施の形態２では、ドラム３の所定回転角区間における最大回転数と最小回転数の差が上限値を超えないように制御することにより、洗濯物のバランスが悪いことに起因して、洗濯槽が大きく振動し洗濯機本体に衝突するような事態を回避し、一旦停止した後再度起動させて検知することや、あらかじめ決められた布量と判定して次工程へ進むことが可能となる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態の洗濯機の制御方法を示す図である。

本実施の形態３における洗濯機の構成、制御装置の構成、布量検知方法は、基本的には
、実施の形態１に記載のものと同様である。本実施の形態における相違点は、布量を検知するためにドラム３の回転数を上昇・下降させる際に、時間による制限を設け、所定の時間を経過すると、ドラム３の回転駆動を停止させる制御を設けた点である。

図８（ａ）は、ドラム３の回転数が時間とともに上昇する様子を示す。横軸は、モータ７を駆動して、所定の電圧を印加し、所定の指令回転数を与えてドラム３の回転数を上昇させたときの経過時間、縦軸はドラム３の回転数である。

例えば水に濡れた衣類など、ドラム３に重い負荷が投入された場合、モータ７の出力トルクが不足して、第１の検知工程の終了回転数Ｎ２まで回転数を上昇させられない場合がある。

この場合は、ドラム３の回転開始から、あらかじめ定めた第１の所定の時間Ｔｅｎｄ１が経過するとドラム３の回転駆動を停止し、次工程へと進む。

また、図８（ｂ）のように、重い負荷が投入され、回転数Ｎ２まで回転数を上昇させられた場合でも、摩擦トルクＴｂと減速トルクの和が小さい場合、第２の検知工程の終了回転数Ｎ４までに到達する時間が長くなる場合がある。

この場合は、ドラム３の回転開始から、あらかじめ定めた第２の所定の時間Ｔｅｎｄ２が経過するとドラム３の回転駆動を停止し、次工程へと進む。

以上のように、本実施の形態３では、ドラムの回転開始から第１の所定の時間または第２の所定の時間が経過しても第１の検知工程または第２の検知工程が終了していない場合にドラムの回転を停止するよう制御することにより、布量検知工程に必要以上に時間をかけることなく次工程に進むことが可能となる。

本発明によれば、ドラムに投入された布量を、簡単な構成で精度よく検知して、適切な洗濯時間の設定や洗剤量の表示及び、適切な時間設定の脱水工程を行うことが可能であり、家庭用、業務用の洗濯機に有用である。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図同ドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の動作を示す図同布量検知の布量と加速度差を示す図同布量検知方法を示すフローチャート同誘導モータの出力トルク特性図本発明の実施の形態２におけるドラム式洗濯機の制御方法を示す図本発明の実施の形態３におけるドラム式洗濯機の制御方法を示す図従来例のドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図従来例のドラム式洗濯機の布量検知方法を示す図

符号の説明

１洗濯機本体
２水槽
３ドラム
７モータ
１５ベルト
１６プーリ
２０商用電源
３０モータ回転数検出手段
３１制御部
３２駆動回路
３３ドラム回転数検知部
３４布量検知部
３５温度検知手段
３６巻線温度推定部

Claims

水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転中心軸に取り付けて前記水槽の外側に配設したプーリと、前記プーリ及びベルトを介して前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知装置と、前記回転数検知装置の検知出力に基づき前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータに所定の電圧を印加し、指令回転数を与え、前記指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりが一定になるよう前記指令回転数を制御することにより前記モータに一定の加速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を加速して、所定の回転数Ｎ１からＮ２まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後に、前記モータに減速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、布量を検知することを特徴とする洗濯機。
制御部は、前記モータに所定の直流電圧を印加することによって、少なくとも、第２の検知工程においては、減速トルクが所定の範囲で推移するように制御した請求項１に記載の洗濯機。
第１の検知工程および第２の検知工程は、共振周波数以下で実施することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の洗濯機。
モータの温度を検知する温度検知手段を備え、制御部は、前記温度検知手段により前記モータの巻線温度を検知し、定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
モータに所定の電圧を印加した際に流れる電流量を計測することによりモータ巻線の抵抗値を算出し、前記抵抗値から巻線温度を推定する巻線温度推定部を備え、制御部は、前記巻線温度推定部により推定した前記モータの巻線温度と定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
制御部は、第１の検知工程における、所定の回転角区間におけるドラムの最大回転数と最小回転数を計測し、最大回転数と最小回転数の差が所定値以上である場合は、前記ドラムの回転駆動を停止する請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
制御部は、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第１の所定の時間が経過しても第１の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止する請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
制御部は、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第２の所定の時間が経過しても第２の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止する請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。