JP2010240295A

JP2010240295A - 洗濯機

Info

Publication number: JP2010240295A
Application number: JP2009094805A
Authority: JP
Inventors: Ariaki Maeda; 有亮前田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: JP4947087B2

Abstract

【課題】脱水時の異常振動や異常振動誤検知の発生を防止すること。
【解決手段】予め判定された洗濯物の湿潤状態に基づいて設定された電流上限値を、電流検知手段１２の検知電流値が超えた場合に異常振動と判定することにより、従来よりも高精度の異常振動検知を行い、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、脱水工程における、洗濯物の偏りによる異常振動状態を安定して検知するこが可能な全自動洗濯機に関する。

以下に従来の全自動洗濯機の構成について、図６を参照して説明する。

全自動洗濯機の本体１は、防振装置を有するサスペンション機構２により水槽３をその内部に支持している。洗濯兼脱水槽４は側壁に脱水孔５と内周の上部に流体バランサ６を有し、中央底部にパルセータ７を配設しており、減速機構８とベルト９を介しモータ１０を制御手段１１により通電制御することにより前記洗濯兼脱水槽４とパルセータ７を駆動している。

以上のように構成された全自動洗濯機について、その脱水工程の制御方法の特徴を以下に説明する。

従来、全自動洗濯機において脱水を行う際、回転する洗濯兼脱水槽４の回転数を、予め設定された複数の各設定回転数ごとに目標値とする制御を行うとともに、制御手段１１は、各段階の設定回転数に到達するごとに、電流検知手段１２の検知電流値を、各設定回転数に対して予め設定された電流上限値と比較することで、異常振動時の高い出力電流値を検知し、脱水工程を停止することで異常振動を防止していた。

例えば、特許文献１には、振動検知の手段として、回転ドラムを回転駆動する誘導モータをインバータ制御するインバータ回路の出力電流から振動発生を検知し、過振動警告を出力する洗濯機の異常振動検出方法が記載されている（特許文献１参照）。

特開平６−１７００８０号公報

しかしながら、このような従来の異常振動検知方法では、脱水工程開始時に洗濯物が多量の水分を含んでいた場合、洗濯兼脱水槽の回転数上昇とともに洗濯物から抜けてくる水が、排水経路の途中である水槽底部を通過する際、洗濯兼脱水槽の回転を妨げる抵抗となり、インバータ回路の出力電流値が高くなる場合があるにもかかわらず、洗濯物の湿潤条件による出力電流値の増減とは無関係に電流上限値が設定されており、洗濯物が高湿潤状態で脱水工程が開始する場合に合わせて電流上限値を設定すると、洗濯物が低湿潤状態で脱水工程を開始する場合に異常振動が発生したり、洗濯物が低湿潤状態で脱水工程が開始する場合に合わせて電流上限値を設定すると、洗濯物が高湿潤状態で脱水工程を開始する場合には、異常振動が発生していない脱水工程を異常振動と判定し停止してしまうという問題を有していた。

すなわち、異常振動の検知精度が低く、異常振動や異常振動誤検知が発生するという問題を有していいた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、脱水工程において、脱水工程開始時の洗
濯物の湿潤状態を判定し、その結果に応じて電流上限値を設定することで、従来よりも高精度の異常振動検知を行い、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することができる洗濯機を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、脱水工程以前の洗濯物の湿潤状態を判定するとともに、判定した湿潤状態に応じて、電流検知手段で検知した出力電流値が異常振動状態にあると判定するための電流上限値を設定するようにしたものである。

これにより、高精度に異常振動を検知することが可能となり、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することができる。

本発明によれば、洗濯機の脱水工程おいて、予め判定された洗濯物の湿潤状態に基づいた電流上限値設定を行うことで、従来よりも高精度の異常振動検知を行い、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態１の洗濯機の側断面図同洗濯機の制御ブロック図同洗濯機のインバータ制御時の動作タイミングチャート同洗濯機の脱水工程通常時における回転数と時間の関係ならびに検知電流値と時間の関係を示すグラフ同洗濯機の脱水工程異常振動時における検知電流値と時間の関係を示すグラフ従来の洗濯機を示す側断面図

第１の発明は、洗濯兼脱水槽を内包した水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動するモータと、前記洗濯兼脱水槽の回転数を検知する回転数検知手段と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する前記モータの通電電流を検知する電流検知手段と、前記回転数検知手段の検知回転数および前記電流検知部の検知電流値に基づき前記モータへの通電電流を制御することにより前記モータの回転駆動を制御するとともに、洗濯、すすぎ、脱水の各工程を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水工程以前の洗濯物の湿潤状態を判定するとともに、前記判定した湿潤状態に応じて、前記電流検知手段で検知した出力電流値が異常振動状態にあると判定するための電流上限値を設定するようにしたものである。

これにより、例えば、脱水工程開始時に洗濯物が多量の水分を含み高湿潤状態の場合、洗濯兼脱水槽の回転数上昇とともに洗濯物から抜けてくる水が、排水経路の途中である水槽底部を通過する際、洗濯兼脱水槽の回転を妨げる抵抗となり、インバータ回路の出力電流値が高くなるため、洗濯物が低湿潤状態の場合の脱水工程と比較して、電流上限値を高く設定することで、従来の異常振動検知方法よりも高精度に異常振動を検知することが可能となり、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、衣類量を検知する衣類量検知手段を備え、制御手段は、脱水工程以前の工程における給水時間と前記衣類量検知手段で検知した衣類量に基づいて湿潤状態を判定するようにしたことで、高い精度で電流上限値を設定変更することが可能となり、脱水工程における異常振動検知精度を向上することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態１における全自動洗濯機の概略構造は図１に示す。また、本実施の形態における全自動洗濯機の動作を制御する制御手段は図２に示す概略構造を有する。

図１、図２に示すとおり、位置検出素子の検出出力が入力される回転数検知手段１３を有する。回転数検知手段１３は位置検出素子のいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数を算出するものである。

このようにして検知される回転数は、洗濯兼脱水槽４の回転数に対応している。また、電流回路と直列に接続された抵抗器の両端電圧から、電流検知回路により電流量を検知することにより、電流検知手段１２が構成されている。

また、衣類量を検知するための衣類量検知手段が搭載されており、検知された衣類量を制御手段１１に出力する。

この電流検知手段１２と回転数検知手段１３、衣類量検知手段１４からの出力を制御手段１１に入力し、制御手段１１はモータ１０と洗濯兼脱水槽４の回転、ならびに洗濯、すすぎ、脱水の各工程（給水、排水等）を制御する。

次に本実施の形態における制御構成について図２を参照して説明する。

制御手段１１は、運転が開始されると、電流検知手段１２、回転数検知手段１３等からのデータを入力してパワースイッチング駆動手段１７を介して、排水弁１５、給水弁１６を駆動し、インバータ回路１８を介してモータ１０の動作を制御し、洗濯運転を行う。

モータ１０の駆動は、モータ１０の回転数を検出する回転数検知手段１３からの情報に基づいて、インバータ回路１８を制御することによりモータ１０を回転制御するようにしている。

モータ１０は３相誘導モータで、図示していないが、３相巻線を有するステータと、ロータとで構成し、ステータは３相巻線を構成する第１の巻線１０ａ、第２の巻線１０ｂ、第３の巻線１０ｃなどに、スロットを設けた鉄心に巻き付けて構成している。

インバータ回路１８は、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）と逆導通ダイオードの並列回路からなるスイッチング素子で構成している。第１のスイッチング素子１８ａと第２のスイッチング素子１８ｂの直列回路と、第３のスイッチング素子１８ｃと第４のスイッチング素子１８ｄの直列回路と、第５のスイッチング素子１８ｅと第６のスイッチング素子１８ｆの直列回路で構成し、各スイッチング素子の直列回路は並列接続している。

ここで、スイッチング素子の直列回路の両端は入力端子で、直流電源を接続し、スイッチング素子の直列回路を構成する２つのスイッチング素子の接続点に、それぞれ出力端子を接続している。出力端子は、３相巻線のＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子に接続し、スイッチング素子の直列回路を構成する２つのスイッチング素子をオン・オフの組合せにより、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子をそれぞれ正電圧、零電圧、解放の３状態にする。

制御手段１１は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を正電圧、零電圧、解放の３状態にし、電気角で１２０度ずつずらした位相で、ステータの第１の巻線１０ａ、第２の巻線１０ｂ、第３の巻線１０ｃに通電して回転磁界を作り、ロータを回転させるよう構成している。

また、スイッチング素子１８ａ、１８ｃ、１８ｅはそれぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）制御され、例えば、繰り返し周波数１０ｋＨｚでハイ、ローの通電比を制御することで、ロータの回転数を制御するようにしている。

インバータ回路１８の一方の入力端子に接続した抵抗からなる電流検知手段１２は、インバータ回路１８の入力電流値を検知して電圧信号に変換し、その電圧信号を制御手段１１に入力している。

商用電源１９は、ダイオードブリッジ２０ａ、チョークコイル２０ｂ、平滑用コンデンサ２０ｃからなる直流電源変換装置２０を介して、インバータ１８に接続している。
尚、電源ｓｗ２１は商用電源１９を供給、遮断するものである。

次に、上記構成における動作を図３の動作タイミングチャートを参照しながら説明する。

図３は脱水工程におけるフローを示すものである。給水、洗濯、排水、脱水、給水２回目、すすぎ、排水２回目、脱水２回目、給水３回目、すすぎ２回目、排水３回目、脱水３回目といった洗濯、すすぎ、脱水の各工程のなかで、制御手段１１は脱水工程に入ると、ステップ２２で一つ前の脱水工程から当該脱水工程までの総給水時間Ｓを計算する。

これは、洗濯兼脱水槽４の中の衣類が含むことのできる水量を推定するためである。次に、ステップ２３で、衣類量検知手段１４によって洗濯工程開始時に検知された衣類量の情報と前記総給水時間Ｓの値に基づいて、当該脱水工程開始時に洗濯兼脱水槽４の中の衣類が実際に含んでいる水量を推定し、電流検知手段１２で検知される出力電流値と比較して異常振動と判定するための電流上限値（閾値）Ｉ０を衣類が含んでいる水量推定結果に基づいて設定する。

洗濯兼脱水槽４の中の衣類が実際に含んでいる水量を推定するときに、前記衣類量情報を用いるのは、例えば衣類量は少ないが、総給水時間Ｓが長かった場合、衣類が給水された水量すべてを含むことができず、総給水時間Ｓのみでは当該脱水工程開始時に洗濯兼脱水槽４の中の衣類が含んでいる水量を正確に推定できないからである。

次にステップ２４でモータを駆動させる。モータを駆動させるとともにステップ２５で電流検知手段１２によって出力電流値Ｉの検知を開始する。また、ステップ２６でモータの回転数を目標値に対して制御し、目標値までモータの回転数を上昇させる。本実施の形態ではモータは３相誘導モータなので、モータに与える印加電圧の大きさとその電圧周波数でモータの回転数制御が可能である。

ステップ２８は、ステップ２４でモータの駆動を開始して以降、前記電流上限値Ｉ０と前記電流検知手段１２によって出力電流値Ｉを比較していることを表しており、Ｉ０＞Ｉが成立した場合に異常振動と判定し、ステップ２７へ移行しモータ駆動を停止する。

本実施の形態では、前記電流上限値Ｉ０を設定する条件として、洗濯兼脱水槽４の中の洗濯物が含んでいる水量つまり洗濯物の湿潤状態を用いることで、高精度の異常振動検知を行い、異常振動や異常振動誤検知の発生を防止することが可能となる原理を、図４を参照ながら説明する。

図４は、洗濯兼脱水槽４を駆動させるモータ１０の駆動を開始してからの経過時間ｔ（横軸）と洗濯兼脱水槽４の回転数（縦軸）の関係、ならびに洗濯兼脱水槽４を駆動させるモータ１０の駆動を開始してからの経過時間ｔ（横軸）と、電流検知手段１２により検知
される洗濯兼脱水槽４を回転駆動するモータ１０の駆動をインバータ制御するインバータ回路１８の出力電流値（縦軸）の関係を示す。

本実施の形態において異常振動の発生していない脱水工程では、図４下グラフに示すように、洗濯物が所定の湿潤状態よりも高湿潤状態の場合には回転数の上昇とともに検知電流値Ｉはグラフａのようになる。また、洗濯物が所定の湿潤状態よりも低湿潤状態の場合には回転数の上昇とともに検知電流値Ｉはグラフｂのようになる。

グラフａとグラフｂを比較すると、回転数が図４におけるＰ１に到達後、高湿潤状態の場合のグラフａは低湿潤状態の場合のグラフｂよりも出力電流上昇値が大きく、また、回転数がＰ２に到達したときの、出力電流最大値も低湿潤状態の場合より大きい。これは回転数が図４におけるＰ１に到達後、洗濯兼脱水槽４の回転数上昇とともに洗濯物から抜けてくる水が、排水経路の途中である水槽３底部を通過する際、洗濯兼脱水槽４の回転を妨げる抵抗となり、インバータ回路の出力電流値が高くなるためである。前記出力電流の上昇率は、洗濯兼脱水槽４の回転を妨げる抵抗となる水量つまり当該脱水工程開始時に洗濯物が含んでいる水量に比例している。

また図５は、脱水工程における異常振動発生時における洗濯兼脱水槽４を駆動するモータ１０の駆動を開始してからの経過時間ｔ（横軸）と、電流検知手段１２により検知される洗濯兼脱水槽４を回転駆動するモータ１０をインバータ制御するインバータ回路１８の出力電流（縦軸）の関係を示している。

例えば、図５に示すように洗濯物が高湿潤状態の場合を想定して電流上限値をＩ２のみに設定していた場合、洗濯物が低湿潤状態の場合は、出力電流値がグラフｄのようになり異常振動発生点における出力電流値も低いので、洗濯物が高湿潤状態の場合よりも、異常振動と判断する時間がΔｔ遅延することから、異常振動が発生する可能性がある。しかし、洗濯物の湿潤状態を低湿潤と判定した場合の電流上限値Ｉ１を設定することで、異常振動発生点において電流上限値Ｉ１を前記電流検知手段の検知電流値Ｉが超え、遅延することなく異常振動と判定することが可能となり、異常振動発生を防止することができる。

また、図５に示すように洗濯物が低湿潤状態の場合を想定して電流上限値をＩ１のみに設定していた場合、洗濯物が高湿潤状態の場合は出力電流値がグラフｃのようになり、異常振動ではない脱水にもかかわらず、電流上限値Ｉ１を前記電流検知手段の検知電流値Ｉが超え、異常振動と誤判定する可能性がある。しかし、洗濯物の湿潤状態を高湿潤と判定した場合の電流上限値Ｉ２を設定することで、脱水工程の途中で検知電流値Ｉが電流上限値Ｉ２を超えることなく、異常振動発生の誤判定を防止することが可能となる。

ステップ２９で当該脱水運転時間が予め設定されている脱水時間を越えた場合には脱水工程が終了したと判定し、ステップ３０に移行し、モータの駆動を停止させ、次工程へと移行する。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、洗濯物の湿潤状態に基づいた電流上限値を設定することで、高精度の異常振動検知が可能となるので、異常振動の発生や異常振動誤検知を低減する洗濯機として有用である。

３水槽
４洗濯兼脱水槽
１０モータ
１１制御手段
１２電流検知手段（電流値検知手段）
１３回転数検知手段
１４衣類量検知手段

Claims

洗濯兼脱水槽を内包した水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動するモータと、前記洗濯兼脱水槽の回転数を検知する回転数検知手段と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する前記モータの通電電流を検知する電流検知手段と、前記回転数検知手段の検知回転数および前記電流検知部の検知電流値に基づき前記モータへの通電電流を制御することにより前記モータの回転駆動を制御するとともに、洗濯、すすぎ、脱水の各工程を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水工程以前の洗濯物の湿潤状態を判定するとともに、前記判定した湿潤状態に応じて、前記電流検知手段で検知した出力電流値が異常振動状態にあると判定するための電流上限値を設定するようにした洗濯機。
衣類量を検知する衣類量検知手段を備え、制御手段は、脱水工程以前の工程における給水時間と前記衣類量検知手段で検知した衣類量に基づいて湿潤状態を判定するようにした請求項１記載の洗濯機。