JP2011143041A

JP2011143041A - 洗濯機

Info

Publication number: JP2011143041A
Application number: JP2010005487A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Tamae; 貞之玉江
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】ベルト駆動方式で脱水を行う洗濯機において、ベルト張力の緩みを正確に検知すること。
【解決手段】脱水運転において、モータ回転数検知手段１４からモータ回転数Ｎを検知し、このモータ回転数Ｎと従動プーリ９と駆動プーリ１１の直径比率より推定脱水槽回転数Ｌを計算し、この推定脱水槽回転数Ｌが槽回転数検知手段１３で検知した洗濯兼脱水槽６の槽回転数Ｍより大きい場合、ベルトの張力が緩くなったと判断するので、ベルト張力の緩みを正確に検知することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗い、すすぎ、脱水行程をベルト駆動により制御する洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、モータの回転をベルトにて衣類攪拌用回転翼や脱水槽の回転に伝達する構成が多用されてきた。

上記構成において、ベルトが経年変化により張力が緩くなると、スリップ（滑り）によりモータの回転伝達度が悪くなり、定常脱水回転数が低下し脱水性能が低下することになる。従ってベルトの張力が緩んだ際に、ベルト交換や調整にまで至らない時点での性能低下に対する対応が検討されてきた。そのためには、まずベルト張力の低下程度を把握しなければならない。

上記のベルト張力の緩みを検知する方法として、回転数検知手段を設け、脱水行程における脱水回転数が、あらかじめ記憶された脱水回転数との差が所定値以上になったとき、ベルト張力が緩くなったと判断し、張力低下に対する対応する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の全自動洗濯機の負荷判定後の運転状態を示すフローチャートである。

図６において、洗濯機の運転が進んで最終の脱水運転を開始すると、その終了２分前から１分間、プーリの回転数を測定しこれを記憶しておく。そして、脱水運転が終了した後に、その測定したプーリの回転数と、洗濯機の投入衣類容量検知により設定された判定水位に対応して選択された基準脱水回転数とを比較して、その差が例えば１５回転以上であれば、ベルトの張力が緩んでいると判定する構成である。

特開平３−１４９０９３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、脱水回転数は洗濯機の設置条件や洗濯物のアンバランス状態の影響を受けるため、誤検知する可能性があり、ベルト張力の緩みの検知が正確に検知できないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、洗濯機の設置条件や洗濯物のアンバランス状態による影響を受けないで、正確にベルト張力の緩みを検知することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に設けた撹拌翼と、洗濯時の前記撹拌翼への回転駆動伝達と脱水時の前記洗濯兼脱水槽への回転駆動伝達とを切り換えるクラッチ機構を備えたメカケースと、前記メカケースの回転軸に連結された従動プーリにベルトで張架された駆動プーリと、この駆動プーリの回転軸に連結され前記撹拌翼または洗濯兼脱水槽を駆動させるモータと、前記洗濯兼脱水槽の回転を検知する槽回転数検知手段と、前記モータの回転を検知するモータ回転数検知手段と、前記モータを駆動して洗濯および脱水運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水運転において、前記モータ回転数検知手段からモータ回転数Ｎを検知し、このモータ回転数Ｎと、前記従動プーリと駆動プーリとの直径比率から推定槽回転数Ｌを計算し、前記推定槽回転数Ｌが前記槽回転数検知手段により検知した洗濯兼脱水槽の槽回転数Ｍより所定値以上大きい場合、前記ベルトの張力が緩くなったと判断するようにしたものである。

これによって、推定槽回転数と洗濯兼脱水槽の回転数を逐次比較することにより、洗濯兼脱水槽が実際にどのような回転数で回転していてもベルト張力の緩みを正確に検知することができる。

本発明の洗濯機は、ベルトの張力の緩みを正確に把握できるので、この情報を基にモータの回転数を変更したり、脱水時間を延長することができ、経年変化によるベルトの緩みに起因する脱水性能の低下を防止することが可能になる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の全体構成図同洗濯機の制御装置のブロック図同洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャート本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャート本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャート従来の全自動洗濯機の負荷判定後の運転状態を示すフローチャート

第１の発明は、洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に設けた撹拌翼と、洗濯時の前記撹拌翼への回転駆動伝達と脱水時の前記洗濯兼脱水槽への回転駆動伝達とを切り換えるクラッチ機構を備えたメカケースと、前記メカケースの回転軸に連結された従動プーリにベルトで張架された駆動プーリと、この駆動プーリの回転軸に連結され前記撹拌翼または洗濯兼脱水槽を駆動させるモータと、前記洗濯兼脱水槽の回転を検知する槽回転数検知手段と、前記モータの回転を検知するモータ回転数検知手段と、前記モータを駆動して洗濯および脱水運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水運転において、前記モータ回転数検知手段からモータ回転数Ｎを検知し、このモータ回転数Ｎと、前記従動プーリと駆動プーリとの直径比率から推定槽回転数Ｌを計算し、前記推定槽回転数Ｌが前記槽回転数検知手段により検知した洗濯兼脱水槽の槽回転数Ｍより所定値以上大きい場合、前記ベルトの張力が緩くなったと判断するようにしたものであり、これにより、洗濯兼脱水槽の回転数の変動に影響されずにベルト張力の緩みを正確に検知することができる。

第２の発明は、第１の発明において、制御手段は、ベルトの張力が緩くなったと判断した場合、モータの定常回転数を上げるようにしたものであり、モータの定常回転数を、たとえば推定槽回転数Ｌに応じてアップするようにすれば、ベルトの張力が緩くなっていない通常の状態と同様の脱水性能とすることができる。

第３の発明は、第１の発明において、制御手段は、ベルトの張力が緩くなったと判断した場合、脱水時間を所定時間延長するようにしたものであり、ベルトの張力が緩くなっていないが通常の状態と同様の脱水性能とすることができる。

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洗濯機の全体構成図、図２は同洗濯機の制御装置のブロック図、図３は同洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャートである。

図１において、外箱１内に防振バネを備えた吊り棒２による防振手段を介して水槽３を吊支する。水槽３の内部には、底部に衣類攪拌用の撹拌翼４を設け側壁に脱水孔５を有する洗濯兼脱水槽６を回転自在に配置し、撹拌翼４と洗濯兼脱水槽６は回転軸７に軸支されている。

水槽３の外底部に固着したメカケース８は、モータ１２からの駆動力を減速して洗濯時には撹拌翼４に伝える減速機構（図示せず）と、脱水時には洗濯兼脱水槽６に伝達を切り換えるクラッチ機構（図示せず）を内部に備えている。メカケース８の入力側には従動プーリ９が設けられ、ベルト１０で動力伝達する駆動プーリ１１が張架され、駆動プーリ１１にはモータ１２が連結されている。

この時、駆動プーリ１１と従動プーリ９の直径の比率は、モータ１２が３相誘導モータであれば例えば１：３程度に設定される。すなわち、モータが３回転すれば、脱水槽は１回転に減速して伝達されることになる。

洗濯兼脱水槽６の回転軸７には永久磁石が取り付けられ、これをホールセンサーから成る槽回転検知手段１３で検知して、洗濯兼脱水槽６の脱水時の槽回転数を検知している。また、モータ１２の回転軸にも永久磁石が取り付けられ、ホールセンサーから成るモータ回転数検知手段１４でモータ回転数を検知している。

メカケース８内部の脱水と洗濯のクラッチ切り換え動作クラッチギアードモータは、排水弁１５の駆動と兼用しており、排水弁（クラッチギアードモータ）１５を駆動すると洗濯水の排水が行われると共に、クラッチレバー９０によりメカケース８の内部のクラッチ機構（図示せず）が切り換わり洗濯運転から脱水運転が可能になる。

外箱１上方に配置した電磁給水弁１７は、洗濯兼脱水槽６内の水位を検知する水位検知手段１６にて所定水位を検知するまで給水する。

モータ１２、排水弁（クラッチギアードモータ）１５、電磁給水弁１７等を制御して洗濯、すすぎ、脱水等の一連の行程を制御する制御装置１８は、マイクロコンピュータ等で構成され、その内部に制御手段１９を備え、水位検知手段１６、槽回転数検知手段１３，モータ回転数検知手段１４等からのデータを入力する。

図２の制御装置のブロック図において、制御手段１９は、運転が開始されると、水槽３内の水位を検知する水位検知手段１６、槽回転数検知手段１３，モータ回転数検知手段１４等からのデータを入力してパワースイッチング手段２０を介して、排水弁（クラッチギアードモータ）１５、給水弁１７を駆動し、インバータ２１を介してモータ１２の動作を制御し、洗濯運転を行う。

モータ１２の駆動は、モータ１２の回転数を検出するモータ回転数検知手段１４からの情報に基づいて、インバータ２１を制御することによりモータ１２を回転制御するようにしている。

モータ１２は３相誘導モータであり、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１２ａ、第２の巻線１２ｂ、第３の巻線１２ｃ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２１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２１ａと第２のスイッチング素子２１ｂの直列回路と、第３のスイッチング素子２１ｃと第４のスイッチング素子２１ｄの直列回路と、第５のスイッチング素子２１ｅと第６のスイッチング素子２１ｆ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されている。

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１９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度づつずらした位相で、ステータの第１の巻線１２ａ、第２の巻線１２ｂ、第３の巻線１２ｃ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２１ａ、２１ｃ、２１ｅ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２１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２２は、インバータ２１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１９に入力している。

商用電源２３は、ダイオードブリッジ２４ａ、チョークコイル２４ｂ、平滑用コンデンサ２４ｃからなる直流電源変換装置２４を介して、インバータ２１に接続している。

尚、電源スイッチ２５は商用電源２３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のフローチャートを参照しながら説明する。

図３の脱水行程におけるフローチャートにおいて、制御手段１９は脱水行程に入ると、ステップ３０でまず排水弁１５を駆動し、メカケース８のクラッチを脱水運転可能状態に切換える。

次に、ステップ３１でモータ１２を駆動させる。その際、洗濯兼脱水槽６の定常回転数Ｘを８００［ｒ／ｍｉｎ］に設定する。定常回転数Ｘは、選択したコース設定に応じてあらかじめ設定されている。

本実施の形態１では、モータ１２は３相誘導モータなので、モータ１２に与える印加電圧の大きさとその電圧周波数でモータ１２の回転数制御が可能である。

印加電圧の大きさは、インバータ駆動回路２１に与えるＰＷＭ値に比例するので、ステップ３１ではＰＷＭ値、電圧周波数のそれぞれ初期値をセットする。

ステップ３２では、モータ１２の回転数を徐々にアップするように、ＰＷＭ値、印加電圧周波数を変化させていく。

ステップ３３で、モータ１２の回転軸に取り付けられた永久磁石とホールセンサーからなるモータ回転数検知手段１４からモータ１２の回転数Ｎを入力する。

ステップ３４では、モータ回転数Ｎと従動プーリ９と駆動プーリ１１の直径比率から洗濯兼脱水槽６の推定槽回転数Ｌを計算する。

ステップ３５からステップ３７は、定常回転数付近でのモータ１２の回転数制御について示したもので、ステップ３５で推定槽回転数Ｌと目標とする定常回転数Ｘを比較して、もし、推定槽回転数Ｌが目標とする定常回転数Ｘ以上の場合はステップ３６でＰＷＭ値、電圧周波数をＬとＸの差分に応じてダウンさせる。

ステップ３５に戻って、推定槽回転数Ｌが目標とする定常回転数Ｘ未満の場合にはステップ３７でＰＷＭ値、電圧周波数をＸとＬの差分に応じてアップさせる。

以上の動作により、モータ１２の回転数を所定の回転数に保持するものである。

ステップ３８では、洗濯兼脱水槽６の回転軸に取り付けられた永久磁石とホールセンサーからなる槽回転数検知手段１３から実測検知した槽回転数Ｍを入力し、ステップ３９で推定槽回転数Ｌと実際の槽回転数Ｍとを比較する。

もし、推定槽回転数Ｌが実測検知した槽回転数Ｍより所定の値Ｙ［ｒ／ｍｉｎ］以上の場合には、ステップ４０でベルト張力が緩くなったと判定する。この所定の値Ｙは、推定槽回転数Ｌの値に応じて変更しても良く、本実施の形態１ではＹはＬの２％程度としておく。

ステップ４１では、あらかじめ設定された脱水時間たとえば、６分間経過したかを判定し、６分間未満であればステップ３３に戻ってステップ３３〜ステップ４１を繰り返す。

ステップ４１で、６分以上経過した場合には脱水行程が終了したと見なし、ステップ４２でモータ１２を停止させ、次行程に移行させる。

以上のように、本実施の形態１においては、洗濯物がアンバランス状態になっている場合等により実際の槽回転数が定常回転数Ｘまで到達しないような場合でも、推定槽回転数Ｌと槽回転数Ｍとの差分からベルト張力の緩みを検知することができる。また、定常回転数Ｘが違う値をとった場合にも、正確にベルト張力の緩みを検知することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャートである。

図４において、まず、ステップ５０からステップ６０までは、実施の形態１のステップ３０からステップ４０までと全く同一なので省略し、ステップ６１のベルト張力が検知されて以降について説明する。

ステップ６１にて、ベルト張力が緩めと判定されているかどうかを判断し、緩めと判定されていればステップ６２で定常回転数Ｘを高く再設定する。

高くする値としては、推定槽回転数Ｌと槽回転数Ｍの差分をＸに加算するか、または、ステップ５９のベルト張力の判定基準であるＹをＸに加算しても良い。

ステップ６３では、あらかじめ設定された脱水時間たとえば、６分間経過したかを判定し、６分未満であればステップ５３に戻ってステップ５３〜ステップ６３を繰り返す。

ステップ６３で６分以上経過した場合には脱水行程が終了したと見なし、ステップ６４でモータ１２を停止させ、次行程に移行させる。

以上のように本実施の形態２においては、ステップ６１，ステップ６２によって、ベルト張力が緩めと判定されている場合は、定常回転数Ｘが通常より高く設定されるので、実際の槽回転数Ｌもベルト張力が緩んでいない通常の状態と同じレベルに高くなり、その結果、脱水時間を延長しなくても脱水性能としての脱水率の低下を防止できる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置の動作説明のためのフローチャートである。

図５において、まず、ステップ７０からステップ８０までは、実施の形態１のステップ３０からステップ４０までと全く同一なので省略し、ステップ８１から説明する。

ステップ８１では、あらかじめ設定された脱水時間たとえば、６分間経過したかを判定し、未満であればステップ７３に戻ってステップ７３〜ステップ８１を繰り返す。

ステップ８１で６分以上経過した場合には、ステップ８２にてベルト張力が緩めと判定されているかどうかを判断し、緩めと判定されていなければ、ステップ８４に移行し、モータ１２を停止させ、次行程へ進む。

ステップ８２でベルト張力が緩めと判定されれば、ステップ８３でさらに２分間脱水運転時間を延長させる。延長する時間としては１分間から２分間程度で良い。

ステップ８３で、トータル時間で８分間脱水運転をすれば、脱水行程が終了したと見なし、ステップ８４でモータ１２を停止させ、次行程に移行する。

以上のように本実施の形態３においては、ステップ８２、ステップ８３おいて、ベルト張力が緩めと判定されている場合は、脱水時間を延長するので、実際の槽回転数Ｌが通常より低い場合でも、脱水率の低下を防止できる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、モータの回転軸と洗濯兼脱水槽の回転軸とをベルトで連結したベルト駆動方式による脱水を行う洗濯機において、洗濯兼脱水槽の回転数の変動に影響されずにベルト張力の緩みを正確に検知することができ、この情報をもとに脱水性能の低下がしないようにすることができるものである。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、ベルトの張力の緩みを正確に把握できるので、ベルト駆動方式による脱水を行う洗濯機分野で有用である。

３水槽
４撹拌翼
６洗濯兼脱水槽
８メカケース
９従動プーリ
１０ベルト
１１駆動プーリ
１２モータ
１３槽回転数検知手段
１４モータ回転数検知手段
１５排水弁（クラッチギアードモ−タ）
１９制御手段

Claims

洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底部に設けた撹拌翼と、洗濯時の前記撹拌翼への回転駆動伝達と脱水時の前記洗濯兼脱水槽への回転駆動伝達とを切り換えるクラッチ機構を備えたメカケースと、前記メカケースの回転軸に連結された従動プーリにベルトで張架された駆動プーリと、この駆動プーリの回転軸に連結され前記撹拌翼または洗濯兼脱水槽を駆動させるモータと、前記洗濯兼脱水槽の回転を検知する槽回転数検知手段と、前記モータの回転を検知するモータ回転数検知手段と、前記モータを駆動して洗濯および脱水運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水運転において、前記モータ回転数検知手段からモータ回転数Ｎを検知し、このモータ回転数Ｎと、前記従動プーリと駆動プーリとの直径比率から推定槽回転数Ｌを計算し、前記推定槽回転数Ｌが前記槽回転数検知手段により検知した洗濯兼脱水槽の槽回転数Ｍより所定値以上大きい場合、前記ベルトの張力が緩くなったと判断するようにした洗濯機。
制御手段は、ベルトの張力が緩くなったと判断した場合、モータの定常回転数を上げるようにした請求項１記載の洗濯機。
制御手段は、ベルトの張力が緩くなったと判断した場合、脱水時間を所定時間延長するようにした請求項１記載の洗濯機。