JP3138053B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、脱水兼洗濯槽自身、又はこの
洗濯槽内に配設された回転翼を駆動モータにて回転させ
ることにより、洗い、すすぎ、脱水等の工程を行う洗濯
機があり、例えば、特開平１−２１８４９４号公報（Ｄ
０６Ｆ３３／０２）に示されている。

【０００３】このような洗濯機において、その電源電圧
の大きさは、常に一定ではなく、地域や時間帯によって
変動し得るものであり、例えば、ＡＣ１００ＶがＡＣ９
０Ｖになることもある。また、洗濯機の性能としては、
洗濯槽内の洗濯物が定格一杯の量（例えば４Kg洗いの洗
濯機であれば、４Kg）であっても、支障なく起動し、且
つ所定の回転数で回転する必要がある。

【０００４】したがって、このような洗濯機にあって
は、上記状況、即ち電源電圧の低下を考慮して駆動電圧
を予め高めにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の洗濯機にあって
は、常に高い駆動電圧を駆動モータに印加しているた
め、例えば、周囲の温度が高い場合など、動作時に駆動
モータの温度が、その正常動作が保証されている温度
（動作保証温度）を越えてしまい、結果、モータが破損
したり、発火したりするという問題があった。

【０００６】本発明は、洗濯機の改良に関し、斯かる問
題点を解消するものである。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】また、本発明は、脱水兼
洗濯槽自身、又はこの洗濯槽内に配設された回転翼を駆
動モータにて回転させることにより、洗い及び/又はす
すぎ工程を行うものであって、前記駆動モータを、洗い
及び/又はすすぎ工程時に休止を挟み正逆回転させるよ
うに制御する制御手段と、前記駆動モータの温度を検出
する温度検出手段と、前記駆動モータの正常動作が保証
できる上限温度より低い所定温度を記憶する記憶手段
と、前記温度検出手段により検出された温度と前記所定
温度とを比較する比較手段とを備え、前記制御手段は、
前記温度検出手段によって検出された温度が前記所定温
度を超えると、前記駆動モータの休止―回転時間の１サ
イクルにおける休止時間の比率を増加させるように変更
することを特徴としたものである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【作用】洗いやすすぎ工程において、駆動モータは、休
止を挟んだ所定時間の正逆回転を１サイクル動作とし、
これを繰り返えす。この時に、周囲の温度が高い状態で
高電圧を印加し続けたりすることなどが原因となって、
駆動モータの温度が上昇し、所定温度を超えると、制御
手段は、駆動モータの１サイクル動作において、休止時
間の割合を増加させる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を各図面に基づいて説明す
る。

【００１５】図２及び図３において、１は機枠、２はこ
の機枠１内に弾性的に支持された外槽、３はこの外槽２
内に回転自在に支承された横軸型のドラムで、周囲に多
数の透孔４…を有している。５は前記機枠１の上部に設
けられた衣類投入口を開閉する上蓋、６は前記ドラム３
を、洗濯や乾燥時には低速で反転させ、脱水時には高速
で一方向回転させる三相誘導モータで、前記ドラム３に
大小プーリ７，８、ベルト９を介して連結されている。

【００１６】１０は前記大プーリ７の裏側に取着された
磁石、１１は前記外槽２における前記磁石１０と対向す
る個所に取着されたリードスイッチであり、前記磁石１
０が接近するとＯＮし、離間するとＯＦＦする。即ち、
前記ドラム３（大プーリ７）が１回転すると前記リード
スイッチ１１が１回ＯＮ−ＯＦＦする。

【００１７】１２は前記モータ６のコイル部に取着され
たサーミスタ等の温度検出素子で、コイル部の温度を検
出してアナログ電圧値に変換する。なお、本実施例では
コイル部の温度を検出しているが、モータ６の内部雰囲
気温度やフレームの温度であってもよい。

【００１８】図４は前記ドラム３を回転させるための駆
動回路を示し、１３は前記モータ６に印加する電圧の周
波数及び振幅を決定するインバータ回路であり、ＰＷＭ
信号を発生させる第１のマイクロコンピュータ（以下第
１マイコンという）１４、ＩＧＢＴモジュール（Insula
ted Gate Bipolar Transistor Module）１５、及びこの
両者を接続するインターフェイス１６とから構成されて
いる。前記ＩＧＢＴモジュール１５は、ドライバ部１
７、前記第１マイコン１４からのＰＷＭ信号を基に前記
ドライバ部１７の動作を制御するアンプ部１８、異常温
度の検出部１９、過電流検出部２０、この両検出部１
９，２０からの信号を中継して前記アンプ部１８に信号
を送出する保護回路２１とから構成されている。前記ア
ンプ部１８は、前記保護回路２１からの信号を受けたと
きには、前記ドライバ部１７の駆動を停止させる。前記
インターフェイス１６は、フォトカプラ２２…で構成さ
れている。２３はＲＣＣ(Ringing Choke Converter）電
源回路、２４は前記第１マイコン１４に５Ｖの定電圧を
供給する定電圧回路、２５は前記アンプ部１８に逆バイ
アス用の電圧を供給するバイアス部である。

【００１９】２６はＡＣ２００Ｖの商用電圧を整流する
ブリッジ回路、２７はこのブリッジ回路２６の出力を平
滑し、直流化する平滑コンデンサである。２８は前記コ
ンデンサ２７の過電圧を検出したときに、これを放電さ
せる過電圧保護回路である。

【００２０】前記第１マイコン１４は、図５の通り、従
来周知の如くＣＰＵ２９（centralprocessing unit)、
ＲＡＭ３０（random access memory）、ＲＯＭ３１（re
ad only memory）、タイマ−３２、システムバス３３及
び入出力ポ−ト３４、３５から構成される。

【００２１】前記ＣＰＵ２９は、制御部３６と演算部３
７とから構成され、前記制御部３６は、命令の取り出し
及び実行を行い、前記演算部３７は、命令の実行段階に
おいて、制御部３６からの制御信号によって入力機器や
メモリから与えられるデ−タに対し、二進加算、論理演
算、増減、比較等の演算処理を行う。前記ＲＡＭ３０
は、機器に関するデータを記憶するためのものであり、
前記ＲＯＭ３１は、予め機器を動かすための手段や判断
のための条件の設定、各種情報の処理をするためのルー
ル等を読み込ませておくものである。

【００２２】なお、前記リードスイッチ１１のＯＮ−Ｏ
ＦＦ信号は、単安定マルチバイブレータ等を介して前記
第１マイコン１４に入力され、前記第１マイコン１４は
このリードスイッチ１１のＯＮ−ＯＦＦ周期から前記ド
ラム３の回転数を演算する。

【００２３】以上の駆動回路において、商用電源電圧
（ＡＣ２００Ｖ）が印加されると、前記ブリッジ回路２
６によって直流化され、平滑コンデンサ２７によって平
滑されてＩＧＢＴモジュール１５に入力される。この時
同時にＲＣＣ電源回路２３にも前記直流電圧が入力さ
れ、かかる回路２３は、５Ｖの定電圧回路２４と前記Ｉ
ＧＢＴモジュール１５のアンプ部１８、及び保護回路２
１に供給する電源を作る。

【００２４】一方、第１マイコン１４は、その内部の前
記ＲＯＭ３１内に、正弦波の位相角で０．１°刻みに６
００°（５／３周期）に渡って該正弦波の振幅に比例す
る量子化した矩形のディジタル信号を記憶しており、こ
の６０００個の連続したパターンの矩形波信号を０〜３
６０°、１２０〜４８０°、２４０〜６００°の範囲で
それぞれのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割り当て、その中から所
定の矩形波信号の随時読み出しを行う。読み出された矩
形波信号は前記インターフェイス部１６を経てＩＧＢＴ
モジュール１５内のアンプ部１８に供給され、該アンプ
部１８を駆動させて、前記ドライバ部１７を起動する。
ドライバ部１７ではこれを構成する各スイッチング素子
がそれぞれ前記矩形波信号に合わせて導通・非導通を繰
り返し、所定周波数の三相交流を作り、前記モータ６に
出力する。

【００２５】図６はＩＧＢＴモジュールから出力される
各相の出力波形（線電圧波形）及びＵ相−Ｖ相の線間電
圧波形とをそれぞれ示したものである。ここで、各相の
矩形電圧波形は曲線で示された交流電圧波形に相当す
る。

【００２６】今、例えば前記第１マイコン１４の連続し
た６０００個の矩形波信号を５個おきに順番に読み出
し、各相の１周期あたりの矩形波信号数を１２００個で
構成すると、ＰＷＭスイッチング周波数を１５ｋＨｚに
設定した場合は１５０００／１２００＝１２．５Ｈｚの
交流が得られる。即ち、前記第１マイコン１４から読み
出す矩形波信号の個数を調整することによって、ＩＢＧ
Ｔモジュール１５から任意の周波数の交流電圧が出力さ
れる。

【００２７】また、前記ＩＧＢＴモジュール１５から出
力される交流電圧の振幅（電圧の大きさ）は、前記第１
マイコン１４内の矩形波信号のデータを各データ毎に除
算し、各々の矩形波の幅を同じ比率で変更することによ
り、変更される。

【００２８】図７は、図６の電圧波形を出力するための
矩形波信号データを変更し、その振幅を小さくさせた出
力電圧波形を示している。

【００２９】したがって、このインバータ回路１３によ
り、前記モータ６を所望の回転数及びトルクで駆動させ
ることが可能である。

【００３０】図８は本洗濯機における制御機構を示し、
３８は第２のマイクロコンピュータ（以下第２マイコン
という）で、各種入力キー回路３９、Ａ／Ｄ変換器等か
らなり、前記温度検出素子１２に接続される変換回路４
０、水位センサー４１、脱水安全上蓋スイッチ４２、負
荷検知回路４３、乾燥ヒータ４４、湯沸かしヒータ４５
等からの入力情報に基づいて、前記インバータ回路１
３、自動給水弁４６、自動排水弁４７、ブザー回路４
８、乾燥風送風用ファン４９、表示装置５０等に制御信
号を出力する。

【００３１】なお、前記第２マイコン３８の構成は、前
記第１マイコン１４の構成と同様である。

【００３２】また、前記温度検出素子１２から出力され
たアナログ値の温度データは、前記変換回路４０により
ディジタル電圧値に変換され、前記第２マイコン３８に
入力される。前記第２マイコン３８のＲＯＭ内には所定
温度に対応する基準値が記憶されており、マイコン３８
は入力されたディジタル電圧値をこの基準値と比較する
ことにより、前記温度検出素子１２により検出された温
度（モータ６のコイル部の温度）が所定温度を越えたか
どうかの判定を行う。

【００３３】かかる構成に基づく本実施例の洗濯機の動
作を図１に従って説明する。前記ドラム３内に洗濯物を
投入して、前記入力キー回路３９に接続されたキーの１
つであるスタートキー（図示せず）を押すと、まずドラ
ム３内に給水され、これが終了すると洗い工程が開始さ
れる。

【００３４】前記第２マイコン３８は、前記インバータ
回路１３に前記モータ６を起動するよう命令信号を出力
する。インバータ回路１３のＩＧＢＴモジュール１５
は、前記ドラム３（モータ６）を洗い工程における設定
回転数（ドラム３の回転数＝５０ｒｐｍ）で回転させる
べく、初期駆動電圧（初期電圧）を出力する。すると、
前記モータ６が起動して、回転数を増していく（Ｓ−
１）。

【００３５】電源電圧の大きさは、地域や時間帯によっ
て変動し得るものであり、例えば、ＡＣ２００ＶがＡＣ
１９０Ｖになることもあが、前記初期電圧は、このよう
に電源電圧が低下していて、且つ、洗濯槽内の洗濯物が
定格一杯の量（例えば４Kg洗いの洗濯機であれば、４K
g）であっても、モータ６が支障なく起動するトルクを
発生させる大きさである。

【００３６】ここで、モータ６は、洗濯物が入ってない
状態では設定回転数で定常回転する。しかし、洗濯物が
入っている状態では、その時のトルクや洗濯物の量（モ
ータ６への負荷）にもよるが、モータ６は、設定回転数
より若干低い回転数で定常回転することになる。

【００３７】今、洗い工程においてその効果を十分発揮
できる基準回転数Ｐ_REを決める。これは前記設定回転数
に比べ若干低い回転数であり、前述したような定格量に
対して前記初期電圧を印加した場合、ドラム３（モータ
６）は、この基準回転数Ｐ_REで定常回転するものとす
る。

【００３８】モータ６が起動すると同時に、第１マイコ
ン１４は、前記リードスイッチ１１によるドラム３（モ
ータ６）の回転数Ｐの検出を開始する（Ｓ−２）。

【００３９】例えば、今回の洗濯物の量が前記定格量よ
り小さい場合、前記ドラム３（モータ６）は、基準回転
数Ｐ_REより若干大きな回転数で定常回転する。これを検
出すると、前記第２マイコン１４は、ドラム３（モータ
６）の回転数Ｐが基準回転数Ｐ_REになるように、そのト
ルクを低下させるべく、ＩＧＢＴモジュール１５から出
力する駆動電圧を低下させる（Ｓ−３，Ｓ−４）。

【００４０】前記第２のマイコン１４は温度検出素子１
２によって、前記モータ６のコイル部の温度を検出して
おり、前述の如く所定温度との比較を行う（Ｓ−５）。

【００４１】なお、前記所定温度は、ＪＩＳ規格で定め
られたモータの正常動作が保証できる温度（動作保証温
度）の上限値より低い値であって、通常の場合は達する
ことがない値である。本実施例の三相誘導モータ６にお
いては、用いられているコイルの種類によって、その動
作保証温度は１１５℃以下と定められており、これに基
づいて、前記所定温度を１１０℃としている。

【００４２】コイル部の温度が１１０℃以下のときは、
前記第２マイコン３８は前記モータ６の起動から１５秒
経過するとモータ停止信号を前記インバータ回路１３に
出力する（Ｓ−６）。

【００４３】一方、周囲温度が高い状態で高電圧が印加
され続けたりことなどにより、コイル部の温度が１１０
℃を越えると、前記第２マイコン３８は、モータの起動
から１３秒後に、モータ停止信号をインバータ回路１３
に出力する（Ｓ−７）。

【００４４】前記インバータ回路１３は、前記停止信号
を受けて駆動電圧の出力を停止し、前記モータ６を停止
させる（Ｓ−８）。次に、使用者によりあらかじめ設定
された洗い時間が経過していなければ、３秒後に、第２
マイコン３８から反転起動信号を受けて、モータ６を反
転起動する（Ｓ−９〜Ｓ−１１）。

【００４５】これらの動作は繰り返され、ドラム３が往
復回転し、その内部では洗濯物がドラム３内壁から膨出
形成されたバッフル（図示せず）にかき上げられては落
下するたたき洗いが行われる。そして、前記洗い時間が
経過すると洗い工程が終了する。

【００４６】なお、所定温度を越えた後の休止−回転時
間の比率（本実施例では１３秒ＯＮ−３秒ＯＦＦ）は、
この比率で動作を続けた場合は前記動作保証温度の上限
値を越えることがないよう、温度上昇試験などにより決
定する。

【００４７】以上、本発明実施例の構成によれば、電源
電圧や負荷の変動に対応してモータ６の駆動電圧の大き
さを調整し、常に高電圧をモータ６に印加するようなこ
とをなくしているので、モータ６の温度上昇を抑えるこ
とができる。

【００４８】また、周囲温度が高い状態で高電圧が印加
され続けるような場合があっても、所定温度を越える
と、休止を挟んだ正逆回転の１サイクル動作において、
休止時間の割合を増加させるようにモータ６を制御する
ので、モータ６の温度が、その動作保証温度を越えてし
まうようなことが起きにくくなる。

【００４９】したがって、過熱が原因となるモータ６の
異常動作や破損を防止することができる。

【００５０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、上記実施例においては、モータの起動毎
に駆動電圧の大きさを調整しているが、２回目以降の起
動の場合、回転数が基準回転数に達すると、１回目に調
整した値に変更するようにしてもよい。また、そうした
場合に、変更後再び回転数を検出し、その回転数が基準
回転数と違っていれば、再変更するようにしてもよい。

【００５１】また、上記実施例では、最初に高電圧を出
力してモータを定常回転させた後、振幅の調整を行って
いるが、起動開始時から駆動電圧を増加させていき、基
準回転数で定常回転するように調整を行ってもよい。

【００５２】更に、洗い工程だけでなく、すすぎ及び脱
水工程においても、同様にモータの回転数を検出して、
駆動電圧の大きさを変更することにより、上記実施例同
様、モータの温度上昇を抑えることができる。

【００５３】

【００５４】

【発明の効果】また、洗いやすすぎ工程において、動作
中に駆動モータの温度が所定温度を超えると、休止を挟
んだ正逆回転の１サイクル動作において、休止時間の割
合を増加させるように駆動モータを制御するので、モー
タの温度が、その動作保証温度を超えてしまうようなこ
とが起きにくくなる。

【００５５】したがって、過熱が原因となる駆動モータ
の異常動作や破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗濯機の動作を示すフローチャートで
ある。

【図２】洗濯機の概略を示す斜視図である。

【図３】同じく内部機構図である。

【図４】洗濯機の駆動回路を示すブロック回路図であ
る。

【図５】マイコンの構成を示すブロック回路図である。

【図６】インバータ回路からの出力電圧波形図である。

【図７】出力電圧の振幅を低下させたときの波形図であ
る。

【図８】洗濯機の制御機構を示すブロック回路図であ
る。

【符号の説明】

６ 三相誘導モータ（駆動モータ） １１ リードスイッチ（監視手段） １２ 温度検出素子（温度検出手段） １４ 第１のマイクロコンピュータ（制御手段） １５ ＩＧＢＴモジュール（変換手段） ３８ 第２のマイクロコンピュータ（制御手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱水兼洗濯槽自身、又はこの洗濯槽内に配
   設された回転翼を駆動モータにて回転させることによ
   り、洗い及び/又はすすぎ工程を行うものであって、前
   記駆動モータを、洗い及び/又はすすぎ工程時に休止を
   挟み正逆回転させるように制御する制御手段と、前記駆
   動モータの温度を検出する温度検出手段と、前記駆動モ
   ータの正常動作が保証できる上限温度より低い所定温度
   を記憶する記憶手段と、前記温度検出手段により検出さ
   れた温度と前記所定温度とを比較する比較手段とを備
   え、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出さ
   れた温度が前記所定温度を超えると、前記駆動モータの
   休止―回転時間の１サイクルにおける休止時間の比率を
   増加させるように変更することを特徴とした洗濯機。