JP3311668B2 - ドラム式遠心脱水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、略円筒籠状のドラ
ム内に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に高速
で回転させることによって洗濯物の脱水を実行するドラ
ム式遠心脱水装置に関し、更に詳しくは、ドラム内での
洗濯物の偏在等に起因する偏心荷重の検知方法に関す
る。なお当然のことながら、本発明に係る遠心脱水装置
は、洗濯から脱水まで、更には乾燥までを連続的に行な
う洗濯機又は洗濯乾燥機に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】ドラム式遠心脱水装置は、洗浄後の洗濯
物を籠状のドラム内部に収容し該ドラムを水平軸を中心
に高速で回転する構造となっている。この種の遠心脱水
装置における大きな問題点の一つは、洗濯物がドラム内
周上で均等に分散していない状態でドラムを高速回転さ
せると、回転軸回りの質量分布のアンバランスによって
異常振動や異常騒音が発生することである。このような
遠心脱水装置を搭載した市販のドラム式洗濯乾燥機で
は、上記異常振動を抑制するためにドラムを内装する外
槽の周囲に重錘を取り付けるようにしている。このた
め、従来のこの種の洗濯乾燥機は重量が非常に重く、設
置場所が限られると共に移動や運搬も困難であった。

【０００３】上記異常振動を解決することを目的とした
ドラム式遠心脱水装置は、従来より幾つか提案されてい
る。例えば本願出願人は、特願平９−２４９９１７号等
において、ドラム内周壁に設けたバッフルの一部に水を
一時的に保持可能なポケット状のバランサを形成し、洗
濯物の偏在による偏心荷重がドラム内周上で該バランサ
に対向する位置の近傍に存在する場合に、その偏心荷重
の大きさ（偏心量）に見合った適宜の量の水をバランサ
に注入することによりドラム全体のバランスを調整す
る、という新規な構成の遠心脱水装置を提案している。
この遠心脱水装置では、洗濯物の偏在による偏心荷重が
バランサの対向位置に存在しさえすれば、その偏心量に
拘らず（但し所定の範囲内で）バランス調整が可能とな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような遠心脱水装
置では、偏心荷重の大きさの検知が正確でないと、高速
脱水運転の立上げ前に偏心量が所定の許容値以下に収ま
っていると判断したにも拘らず、高速脱水運転時に振動
が発生する恐れがある。また、偏心荷重の位置の検知が
正確でないと、バランサの対向位置に偏心荷重があると
判断したにも拘らず、バランサに注水を行なってもドラ
ムのバランス調整が行なえないという恐れがある。それ
故に、洗濯物の偏在に起因する偏心荷重の大きさや位
置、或いは上記バランサに注入された水の重量を含むド
ラム全体の偏心荷重の大きさを正確に検知することが重
要である。

【０００５】従来、偏心荷重の検知方法としては、ドラ
ムを回転駆動するモータに流れる電流の変動に基づいて
検知する方法が知られている（特開平８−２８０９８６
号公報等参照）。すなわち、偏心荷重がドラム回転に伴
って回転するとモータの負荷トルクが変動するため、モ
ータ電流はドラム内周上での偏心荷重の位置及び大きさ
に応じた変動を生じる。これにより、偏心荷重の大きさ
と位置とをかなり正確に検知することができる。

【０００６】しかしながらこのような方法では、モータ
電流を検出するための回路をインバータ回路等のモータ
駆動部に付設する必要があり、偏心荷重の検知処理を実
行するマイクロコンピュータ等に対しモータ電流検出信
号を入力するための配線も必要であった。また、特に、
直流ブラシレスモータを用いた場合には、モータの巻線
を通って帰還してくる電流の乱れが大きいため、ドラム
回転に同期したモータ電流の変動を捉えることは困難で
あって、上記方法は適用しにくいという問題もあった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
ので、その目的とするところは、簡単な構成によって偏
心荷重を正確に検知することができる偏心荷重検知手段
を備えたドラム式遠心脱水装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するために成された本発明は、籠状のドラ
ム内に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に回転
させることにより該洗濯物の脱水を行なうドラム式遠心
脱水装置において、 a)ドラムを回転駆動するモータと、 b)前記モータへの印加電圧の調整により前記モータの回
転速度を制御する回転制御手段と、 c)ドラム一回転期間におけるドラム回転速度の変化を検
出する速度変化検出手段と、 d)前記回転制御手段によりモータへの印加電圧を一定に
維持した状態で、前記速度変化検出手段にて検出した速
度変化に基づいてドラムに生じている偏心荷重の大きさ
を検知する偏心荷重検知手段と、を備えることを特徴と
している。

【０００９】本発明のドラム式遠心脱水装置において、
例えばＰＷＭ制御によりモータの回転制御を行なう構成
では、ドラムの回転速度を一定に維持したり徐々に上昇
又は下降させたりする場合には、制御パルス信号のパル
ス幅（制御量）を変化させてモータへの印加電圧を調整
する。これに対し、ドラム内に収容された洗濯物の偏在
等に起因する偏心荷重を検知する際には、そのようなＰ
ＷＭ制御を行なわずに、制御パルス信号のパルス幅を固
定することによりモータへの印加電圧を一定に維持す
る。ドラム内周上で偏心荷重が存在すると、該偏心荷重
がドラム最低位置を通過して最高位置に達するまでの間
には、偏心荷重はドラムを減速させるように作用する。
また、偏心荷重がドラム最高位置を通過して最低位置に
達するまでの間には、偏心荷重はドラムを加速させるよ
うに作用する。上述のようにモータへの印加電圧が一定
であると、そうしたドラムの速度変動は修正されないか
ら、偏心荷重検知手段は、速度変化検出手段により検出
されたドラム一回転期間における回転速度の変動の情報
を利用して偏心荷重を検知する。また、位相制御により
モータの回転制御を行なう構成では、位相制御角（制御
量）を固定することによりモータへの印加電圧を一定に
維持し、上記と同様にして偏心荷重を検知することがで
きる。

【００１０】偏心荷重が大きいほど上記減速及び加速の
作用は強まるから、前記偏心荷重検知手段は、速度変化
検出手段により検出された回転速度の変動振幅に基づい
て偏心荷重の大きさを検知する構成とすることができ
る。

【００１１】また、偏心荷重がドラム内周上の特定位置
近傍に達したときに加速又は減速の作用は最大又は最小
になるから、ドラム内周上の所定位置を基準とすると該
特定位置までの距離や角度等は偏心荷重の位置を示す指
標となる。そこで、本発明のドラム式遠心脱水装置で
は、ドラムの回転位置を検知する位置検出手段を更に備
え、前記偏心荷重検知手段は、前記速度変化検出手段に
より検出された回転速度の変動と前記位置検出手段の検
出信号とによりドラム内周上での偏心荷重の位置を検知
する構成とすることができる。なお、前記位置検出手段
としては、回転するドラム周上の或る部位が回転に伴っ
て或る特定位置を通過したことを、光学的又は磁気的手
段を用いて非接触状態で検出するものが有用である。

【００１２】ところで、制御パルス信号のパルス幅や位
相制御角を或る値に固定しても、モータへの印加電圧は
電源電圧の相違等の電気的要因の影響を受ける。また、
モータへの印加電圧が同一であったとしても、ドラムの
回転速度はドラム回転軸と軸受との摩擦等の機械的要因
の影響を受ける。このような理由から、ドラムの回転速
度は上記パルス幅や位相制御角に対して一義的に決まる
とは限らない。回転速度が異なる条件下では、実際の偏
心量に対して現われる回転速度の変動振幅が変わってく
る。このため、上記要因は偏心量の検知誤差の原因とな
る。

【００１３】そこで、本発明のドラム式遠心脱水装置で
は、前記回転制御手段は、ドラムの回転速度が所定範囲
に収まるように制御量を調整した後に該制御量を一定に
維持し、その状態で偏心荷重検知手段は偏心荷重の検知
を行なう構成とすることが好ましい。この構成によれ
ば、上記電気的及び機械的な誤差要因の影響が軽減さ
れ、より正確な偏心量を取得することができる。

【００１４】更に、上述のようにドラムの回転速度を所
定範囲に収めたとしても、該所定範囲内でドラムの回転
速度が相違することによる検知誤差は解消されない。そ
こで、前記偏心荷重検知手段は、偏心荷重を検知した後
にドラムの回転速度の差異に応じて該偏心荷重を補正す
る補正手段を含む構成とすることがより好ましい。この
構成によれば、上記電気的及び機械的な誤差要因の影響
が更に軽減され、一層正確な偏心量を取得することがで
きる。

【００１５】前記速度変化検出手段としては、モータの
ロータ又はドラムが所定角度回転する毎にパルス信号を
発生するパルスエンコーダ等のパルス発生手段が有用で
ある。このパルス発生手段により得られる、ドラムの回
転速度変動に対応したパルス幅情報は時間軸方向に離散
的な信号であるから、上記偏心荷重、特に位置の検知を
より正確に行なうには、例えば上記離散的な信号列を擬
似的に略連続な信号列に変換し、該信号列を利用して偏
心荷重の検知を行なう構成とするとよい。また、上記離
散的な信号列から前記位置検出手段の検出信号の得られ
るタイミングに対応した仮想的な信号を算出し、該信号
を偏心荷重の位置の検知に利用する構成としてもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係るドラム式遠心脱水装置で
は、ドラムを回転駆動するモータに一定の電圧が印加さ
れているとき、ドラム一回転期間の回転速度の変動に基
づいて偏心荷重の大きさや位置が検知される。このよう
な回転速度の変動を検出するためのパルス発生手段は、
モータの回転制御を行なう目的でモータに付設されてい
るのが普通であるから、上記構成によれば、偏心荷重の
検知を目的として特別なハードウエアを付加することな
く、例えばマイクロコンピュータ等の内部の演算処理に
よってのみ偏心荷重を検知することができる。このた
め、コスト削減が可能であり、故障の発生も少ない等、
信頼性も高まる。また、直流ブラシレスモータのよう
に、従来のモータ電流の変動に基づいて偏心荷重を検知
する方法が適用しにく構成においても、偏心荷重の大き
さと位置とを正確に得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係るドラム式遠心脱水装置の
一実施例を図面を参照して説明する。まず、図１の側面
断面図に基づいて、本実施例の遠心脱水装置を備えたド
ラム式洗濯機の構成を説明する。

【００１８】図１に示すように、外箱１の内部には外槽
２がバネ３及びダンパ４に吊支され、外槽２内部には洗
濯物を収容するためのドラム５が主軸８に軸支されてい
る。外箱１の前面には外槽２の前面開口を開閉するドア
７が設けられ、洗濯物はこのドア７を開放してドラム５
内部へと収容される。ドラム５の周壁には多数の通水孔
６が設けられており、外槽２内に給水された水は通水孔
６を通してドラム５内へ流入し、また逆にドラム５内で
洗濯物から脱水された水は通水孔６を通して外槽２へと
飛散される。ドラム５の内周には、回転に伴って洗濯物
をかき上げるためのバッフル９が互いに１２０°の回転
角度を保って配設されている。

【００１９】主軸８は外槽２に装着された軸受１０によ
り保持されており、その先端には主プーリ１１が取り付
けられている。外槽２の下面にはモータ１２が配置さ
れ、モータ１２の回転駆動力はモータプーリ１３、Ｖベ
ルト１４を介して主プーリ１１に伝達される。本実施例
では、モータ１２として直流ブラシレスモータが用いら
れる。

【００２０】主プーリ１１のリング体には開口が円周上
に一箇所設けられており、該リング体を挟んで両側に発
光部と受光部とから成る回転センサ１９が配置されてい
る。ドラム５が一回転する期間に一回だけ該発光部から
発した光が開口を通過して受光部に到達し、該受光信号
に基づいてドラム５の回転に同期した検出信号（回転マ
ーカ）を出力する。なお、光学式の回転センサ１９を用
いる代わりに、ドラム５側に磁石を取り付けるととも
に、外箱１又は外槽２側に磁力により開閉するリードス
イッチを設け、ドラム一回転期間に一回だけ導通するリ
ードスイッチにより検出信号を出力する構成としてもよ
い。

【００２１】外部の水道栓に接続された給水管１５は、
給水バルブ１６を介して外槽２に接続されている。給水
バルブ１６を開放すると、給水管１５を通して外槽２に
水が供給される。一方、外槽２底部に連結された排水管
１７には排水ポンプ１８が設けられ、外槽２内に溜まっ
た水は排水ポンプ１８が駆動されることにより外部に排
出される。

【００２２】次に、上記洗濯機における遠心脱水関連部
の電気的構成を図２を参照して説明する。制御部３０は
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータ
を中心に構成されており、機能的に、中央制御部３１、
ＰＷＭ制御部３２、偏心荷重検知部３３等を含んでい
る。中央制御部３１は脱水行程を進めるための運転プロ
グラムが予め記憶されたＲＯＭを含み、この運転プログ
ラムの遂行の過程において、所望のドラム回転速度に対
応したモータ１２の目標回転速度ＮpをＰＷＭ制御部３
２に指示する。

【００２３】モータ駆動部４０は直流電圧供給部４１と
インバータ回路４２とから構成され、ＰＷＭ制御部３２
とともにモータ１２の回転制御手段として機能する。モ
ータ１２には回転数検出器４３が付設され、実際のモー
タ１２の回転速度Ｎr（以下「実回転速度」という）に
対応した検出信号がＰＷＭ制御部３２にフィードバック
される。具体的には、回転数検出器４３はパルスエンコ
ーダであって、モータ１２が所定角度回転する毎にパル
スを発生する構成になっており、ここではドラム５が一
回転する期間に１２個のパルス信号（このパルス信号
を、以下「回転数パルス信号」という）が出力されるよ
うになっている。図６は、この回転数パルス信号の一例
を示す波形図である。モータ１２つまりドラム５の回転
速度が高いときには回転数パルス信号の立上り間隔Ｐは
狭くなり、逆にドラム５の回転速度が低いときには該間
隔Ｐは広がる。このように、間隔（以下「回転数パルス
幅」という）Ｐはモータ１２及びドラム５の回転速度に
対応したものとなる。

【００２４】図３は、図２中のモータ駆動部４０の基本
構成図である。図３では、直流電圧供給部４１は一定の
直流電圧Ｖｄを発生する直流電源４１ａとして示してい
る。インバータ回路４２は、直流電圧Ｖｄを可変周波数
の交流電圧に変換するための複数のスイッチング素子を
含んでいる。直流ブラシレスモータ１２の各巻線はこれ
らスイッチング素子の各ブリッジにそれぞれ接続されて
おり、各スイッチング素子はＰＷＭ制御部３２からの制
御パルス信号によりオン／オフ駆動される。

【００２５】図４はこの制御パルス信号の一例を示す波
形図である。制御パルス信号の一周期の長さＷb（ここ
では６４μ秒）はスイッチング周波数によって定まる固
定値であって、ＰＷＭ制御部３２は、目標回転速度Ｎp
と実回転速度Ｎrとの差に応じて「Ｈ」レベルの時間幅
Ｗaを変化させる。すなわち、実回転速度Ｎrが目標回転
速度Ｎpよりも低く回転速度を上昇させる必要がある場
合には、時間幅Ｗaを広げる。逆に、実回転速度Ｎrが目
標回転速度Ｎpよりも高く回転速度を下降させる必要が
ある場合には、時間幅Ｗaを狭める。ＰＷＭ制御部３２
では、回転数検出器４３から回転数パルス信号を得る毎
に実回転速度Ｎrを算出し、必要に応じて制御パルス信
号の時間幅Ｗaを変更する。このようなＰＷＭ制御によ
り、モータ１２の各巻線にはそれぞれ方形波状の電圧が
印加される。

【００２６】偏心荷重検知部３３における偏心荷重検知
の概要は次の通りである。図５は、ドラム５内部を洗濯
機の正面又は背面方向から見た図である。ドラム５内に
収容された洗濯物に作用する遠心力が重力に勝るような
回転速度でドラム５が回転されていると、洗濯物はドラ
ム５の内周壁面に押し付けられ、ドラム５の回転に伴っ
て回る。いま、洗濯物が偏在して偏心荷重が生じている
場合、該偏心荷重が図５の位置Ａに示すようにドラム５
最低位置を通過して上方に持ち上げられているときに
は、該偏心荷重に作用する重力は回転方向と反対向きに
なる。このため、該重力はドラム５を減速させるように
作用する。この減速の作用は、偏心荷重がドラム５最高
位置の手前付近に達したときに最大となる。一方、偏心
荷重が図５の位置Ｂに示すようにドラム５最高位置を通
過して下方に運ばれるときには、該偏心荷重に作用する
重力は回転方向と同一向きになる。このため、該重力は
ドラム５を加速させるように作用する。この加速の作用
は、偏心荷重がドラム５最低位置の手前付近に達したと
きに最大となる。

【００２７】ドラム５の回転速度が一定に維持されるよ
うに一定の目標回転速度Ｎpが指示されると、ＰＷＭ制
御部３２は、上記制御パルス信号の時間幅Ｗaを変化さ
せてモータ１２の回転速度を一定に維持するように機能
する。しかしながら、ＰＷＭ制御部３２がＰＷＭ制御を
行なわずに制御パルス信号の時間幅Ｗaを一定に維持す
ると、モータ１２への印加電圧も一定となり、上述のよ
うな偏心荷重の影響によりドラム５の回転速度は変動す
る。このため、上記回転数パルス幅Ｐを縦軸にとって時
間経過に従ってプロットすると、図７に示す関係とな
る。図７において、黒丸のプロット点は実際に得られた
回転数パルス幅Ｐのデータであって、Ｍは回転センサ１
９により得られる、ドラム５内周上の特定位置に対応し
て発生する回転マーカである。

【００２８】図７に示すように、回転数パルス幅Ｐはド
ラム５の回転に同期して変動する。ここで、ドラム５の
一回転期間内で最大の回転数パルス幅（以下「最大回転
数パルス幅」という）Ｐmaxと最小の回転数パルス幅
（以下「最小回転数パルス幅」という）Ｐminとの振幅
差αは、偏心量を反映している。そこで、予め多数の実
験を行なって偏心量と振幅差αとの対応関係を調べ、そ
れにより例えばテーブルを作成して偏心荷重検知部３３
内のＲＯＭに格納しておく。偏心荷重の検知処理時に偏
心荷重検知部３３は、回転数検出器４３より与えられる
回転数パルス幅Ｐのデータを順次ＲＡＭに格納し、少な
くともドラム５が一回転する期間のデータが収集された
時点で最大回転数パルス幅Ｐmax及び最小回転数パルス
幅Ｐminを見つける。そして振幅差αを算出し、上記テ
ーブルを参照して偏心量を取得する。

【００２９】また上述のように、最小回転数パルス幅Ｐ
minが出現するときのドラム５内周上での偏心荷重の位
置（具体的にはドラム５最高位置の手前付近）はほぼ決
まっており、回転マーカＭが発生するときのドラム５の
回転位置も定まっているから、偏心荷重検知部３３は、
上記振幅差αに加えて、回転マーカＭが発生したときの
回転数パルス幅Ｐzと最小回転数パルス幅Ｐminとの差
β、及び回転マーカＭの発生前後での回転数パルス幅Ｐ
の大小関係を調べ、次の(1)式により偏心位置量ＺLを算
出する。 ＺL〔％〕＝（β／α）×１００ …(1) 但し、ＺLの極性は後述の方法により決めるものとす
る。

【００３０】図７に示すように、回転数パルス幅Ｐは時
間軸方向に離散的なデータであって、その取得のタイミ
ングと回転マーカＭの発生タイミングとは同期している
訳ではない。このため、回転マーカＭが発生するタイミ
ングにおいて回転数パルス幅Ｐのデータは存在していな
い。そこで、次のような処理により上記Ｐzの値を求
め、これよりβを算出することができる。

【００３１】すなわち、図８に示すように、回転マーカ
Ｍ直前の回転数パルス幅Ｐxデータの取得時刻と回転マ
ーカＭの発生時刻との時間差ｔ1、及び、該パルス幅Ｐx
データの取得時刻と回転マーカＭ直後の回転数パルス幅
Ｐyデータの取得時刻との時間差ｔ2を計算する。そし
て、該ｔ1、ｔ2と回転数パルス幅Ｐx、Ｐyとを用いて、
次の(2)式によりＰzを算出し、更に最小回転数パルス幅
Ｐminを用いて、(3)式によりβを算出する。 Ｐz＝Ｐx−（Ｐx−Ｐy）・（ｔ1／ｔ2） 〔Ｐx＞Ｐyの場合〕 Ｐz＝Ｐx＋（Ｐy−Ｐx）・（ｔ1／ｔ2） 〔Ｐx≦Ｐyの場合〕 …(2) β＝Ｐz−Ｐmin …(3) また、Ｐx及びＰyの大小を判断し、Ｐy＜Ｐxの場合には
上記偏心位置量ＺLの極性をプラス、Ｐy≧Ｐzの場合に
はマイナスに定める。

【００３２】このようにして偏心位置量ＺLを求める
と、回転マーカＭの発生位置と最小回転数パルス幅Ｐmi
nの出現位置とが一致している場合にＺLは０％となり、
最小回転数パルス幅Ｐminの出現位置がドラム５内周上
で回転後方にずれる（図７にて最小回転数パルス幅Ｐmi
nの位置が右にずれる）に従いＺLはプラス方向に増加
し、回転マーカＭの発生位置と最大回転数パルス幅Ｐma
xの出現位置とが一致するとＺLは１００％となる。一
方、上述のようにＺLが０％の状態から最小回転数パル
ス幅Ｐminが回転前方にずれる（図７にて最小回転数パ
ルス幅Ｐminの位置が左にずれる）に従いＺLはマイナス
方向に増加し、回転マーカＭの出現位置と最大回転数パ
ルス幅Ｐmaxの出現位置とが一致する直前でマイナス９
９％となる。すなわち、ドラム５一回転期間内の任意の
位置が、−９９％〜＋１００％の範囲の偏心位置量ＺL
でもって表わされる。

【００３３】また、上述のような計算によらず、他の方
法により上記Ｐzの値を求めることもできる。その一例
を図１２の構成図を参照して以下に述べる。この例で
は、Ｄ／Ａ変換器４５、フィルタ４６、Ａ／Ｄ変換器４
７から構成される波形平滑部４４を制御部３０に付設し
ている。Ｄ／Ａ変換器４５及びＡ／Ｄ変換器４７として
は８ビット程度のものを用いれば充分である。

【００３４】偏心荷重検知部３３より、図７に示したよ
うな回転数パルス幅Ｐの離散的なデータがＤ／Ａ変換器
４５に入力され、ここでアナログ波形に変換される。フ
ィルタ４６はコンデンサ等から成るローパスフィルタで
あって、アナログ信号の高周波成分を除去して図７中に
破線で示すような滑らかな曲線から成る信号を出力す
る。その後、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器４７によ
り再びデジタル値に変換する。その際、サンプリング周
期は元のパルス幅Ｐデータの周期（例えばドラム５が１
３０ｒｐｍで回転しているときには約３８ｍ秒）よりも
充分に短くしておく。これにより、より細かい時間間隔
でパルス幅データが取得され、回転マーカＭの発生時刻
に極めて近接したデータをＰzとして得ることができ
る。

【００３５】勿論、マイクロコンピュータに上述のよう
なＤ／Ａ変換器４５及びＡ／Ｄ変換器４７が組み込まれ
ている場合には、これらを用いることができることは当
然である。また、上記機能は実質的にサンプリングコン
バートと同等であるので、デジタルフィルタ等の適宜の
デジタル演算回路を用いて同様の処理が可能であること
も容易に推測できる。

【００３６】次に、上記構成の遠心脱水装置において偏
心荷重を検知する際の、制御部３０の処理動作を図９を
参照して具体的に説明する。図９は偏心荷重検知動作時
の制御手順を示すフローチャートである。

【００３７】まず、一連の洗濯行程の開始前又は該一連
の洗濯行程の中で初めての偏心荷重検知処理の開始前
に、初期設定を行ない、変数Ａを２７に、変数Ｘを４に
設定する（ステップＳ１）。変数Ａは上記制御パルス信
号の時間幅Ｗaに関連する変数、変数Ｘは一定の電圧を
モータ１２に印加した状態での待機時間に関連する変数
である。なお、一連の洗濯行程の中で複数回の偏心荷重
検知処理が実行される場合、２回目以降の偏心荷重検知
処理の際には上記ステップＳ１の処理は行なわない。従
って、その場合、ステップＳ２より偏心荷重検知処理が
開始されることになる。

【００３８】偏心荷重検知処理が開始されると、ＰＷＭ
制御部３２は、ＰＷＭ制御によりドラム２の回転速度が
１２７ｒｐｍまで上昇するようにモータ駆動部４０を制
御する（ステップＳ２）。これにより、モータ１２の回
転速度は徐々に上昇し、ドラム５の回転速度は１２７ｒ
ｐｍに近付く。回転数検出器４３より得られる回転数パ
ルス信号によりドラム５の回転速度が１２３ｒｐｍに到
達したか否かを繰り返し判定し（ステップＳ３）、１２
３ｒｐｍに到達した場合には変数Ｙを２に設定し（ステ
ップＳ４）、ＰＷＭ制御によりＹ秒間、つまり２秒間ド
ラム５の回転速度を１２７ｒｐｍに維持する（ステップ
Ｓ５）。これにより、ドラム５は回転速度１２７ｒｐｍ
で安定して回転する。

【００３９】その後、ＰＷＭ制御部３２は、制御パルス
信号の時間幅ＷaをＡ（μ秒）に固定する（ステップＳ
６）。１回目の偏心荷重検知処理時には初期設定により
Ａは２７になっているので、時間幅Ｗaは２７μ秒（パ
ルス周期Ｗbは６４μ秒一定）になる。このときの時間
幅２７μ秒は、ドラム５の回転速度が１２７ｒｐｍにな
るような標準的な数値である。このように時間幅Ｗaを
固定することにより、モータ１２への印加電圧は一定に
なる。この状態をＸ秒（初期設定の状態では４秒）維持
した後に（ステップＳ７）、上述のように回転数パルス
幅Ｐの変動を利用した偏心荷重検知を２回（ドラム５の
二回転期間）実行する（ステップＳ８）。すなわち、ド
ラム５の一回転期間内で最大回転数パルス幅Ｐmax及び
最小回転数パルス幅Ｐminを見つけ、これにより偏心量
と偏心位置量とを求め、これを２回繰り返す。

【００４０】その後、該２回の最小回転数パルス幅Ｐmi
nの平均値Ｐ1を算出する（ステップＳ９）。そして、該
値Ｐ1が３６．０ｍ秒〜３９．０ｍ秒の範囲内であるか
否かを判定し（ステップＳ１０）、その範囲外である場
合には該値Ｐ1に応じて変数Ａ、Ｘ、Ｙを再設定して
（ステップＳ１１）ステップＳ５に戻る。上記ステップ
Ｓ１０の判定処理には次のような意味がある。

【００４１】すなわち、上記ステップＳ６にて制御パル
ス信号の時間幅Ｗaを例えば２７μ秒に固定したとき、
モータ駆動部４０の直流電圧Ｖｄが同一、主軸８と軸受
１０との摩擦が同一である等の理想的な条件の下では、
偏心荷重の影響を除いたドラム５の回転速度は常に同一
になる。ところが、実際には上記条件の相違により、ド
ラム５の回転速度はばらつく。図１１は、ドラム５の回
転速度が相違する際の、実際に生じている偏心量と上記
偏心荷重検知により取得される偏心量データとの関係を
示すグラフである。図１１に示すように、実際の偏心量
が同一であってもドラム５の回転速度が相違すると、取
得される偏心量データは同一にはならない。他方、最小
回転数パルス幅Ｐminは実際の偏心量の相違による影響
をあまり受けないことがわかっている。そこで、最小回
転数パルス幅Ｐminが所定範囲内に収まるようにドラム
５の回転を制御した状態で偏心荷重の検知を行なえば、
上記条件の影響を軽減し、正確に偏心量を求めることが
できる。

【００４２】図１０は、ステップＳ１１での変数の再設
定処理に用いられるテーブルを示す図である。例えば、
上記Ｐ1が３５ｍ秒であったならば（このときドラム５
の回転速度は高過ぎる）、該テーブルを参照して、変数
Ａはその直前のＡから３を減じた値に変更され、また変
数Ｘは３に、変数Ｙは２に設定される。従って、前述の
ように変数Ａが２７であった場合にはＡは２４に再設定
され、ステップＳ５→Ｓ６と進んで時間幅Ｗaは２４μ
秒に減じられる。これにより、モータ１２への一定の印
加電圧は減少し、モータ１２及びドラム５の回転速度は
下がる。このようにステップＳ５→…→Ｓ１０→Ｓ１１
→Ｓ５の繰り返しにより、上記Ｐ1が３６．０〜３９．
０ｍ秒の範囲内に収まるように制御パルス信号の時間幅
Ｗaが調整され、その値に固定される。

【００４３】このようにしてステップＳ１０からＳ１２
へ進むと、偏心荷重検知部３３は上記ステップＳ８と同
様の処理により偏心荷重検知を５回実行する。従って、
合計で７回の偏心荷重検知が行なわれることになる。次
いで、その７個の最小回転数パルス幅Ｐminの平均値Ｐ2
を算出する（ステップＳ１３）。そして、該値Ｐ2が３
６．０ｍ秒〜３９．０ｍ秒の範囲内であるか否かを判定
し（ステップＳ１４）、その範囲外である場合には上記
ステップＳ１１へと進み、該値Ｐ2に応じて変数Ａ、
Ｘ、Ｙを再設定した後にステップＳ５に戻る。従って、
ステップＳ１０にて上記Ｐ1を判定した時点では「Ｙ」
であった場合でもステップＳ１４にて上記Ｐ2を判定し
た時点で「Ｎ」であると、制御パルス信号の時間幅Ｗa
を再び修正して偏心荷重の検知をやり直す。これによ
り、確実にドラム５の回転速度が所定の範囲内に規定さ
れ、偏心荷重の検知誤差が少なくなる。

【００４４】上記ステップＳ１４にてＰ2が３６．０〜
３９．０ｍ秒の範囲内であると判定されると、偏心荷重
検知部３３は次のようにして偏心量データを補正する
（ステップＳ１５）。すなわち、上述のように制御パル
ス信号の時間幅Ｗaを調整することにより、モータ駆動
部４０の直流電圧Ｖｄ等が変動したとしてもドラム５の
回転速度を所定範囲に収束させることができる。しかし
ながら、この回転速度の範囲内でのばらつきの影響は残
る。例えば、図１１において、斜線で示す範囲での誤差
は依然解消されない。そこで、このような回転速度のば
らつきを以下の式により補正する。 ｍ＝ｆ−（Ｐ2−３７．５）×（ｆ−４．０）／６．７ …(4) ここで、ｍは補正偏心量データ、ｆは検知された偏心量
データ（７個の偏心量データの平均値）である。上記
(4)式は多数回の実験より得られたデータを基に算出し
た計算式であって、例えばモータ１２の特性等に応じて
適宜に変更され得る。偏心荷重検知部３３は、上記計算
式を適用して最終的な偏心量データを取得する。なお、
計算式の代わりに、上記ｍ、ｆ、Ｐ2をマトリクス化し
たテーブルを用意しておき、ｆ及びＰ2を入力するとｍ
が出力される構成としてもよい。

【００４５】このようにして補正された偏心量データと
偏心位置量データとを取得したならば、図１０に示した
テーブルを参照し、上記Ｐ2に応じて変数Ａ、Ｘ、Ｙを
再設定する（ステップＳ１６）。このとき、３６．０＜
Ｐ2≦３９．０である筈であるので、ステップＳ１６の
処理により、３６．０＜Ｐ2≦３７．０である場合にの
み変数Ａが１だけ減じられる。これにより、一連の洗濯
行程の中で、次に偏心荷重検知処理が実行される場合に
は、その再設定された変数Ａをもって処理が開始される
ことになる。

【００４６】上述のように検知された偏心量及び偏心位
置量を用いて、中央制御部３１は、例えば、該偏心量が
所定の許容値以下である場合にはドラム５の回転速度を
脱水回転速度まで立ち上げても振動が少ないと判断し、
目標回転速度Ｎpを増加させて脱水を実行させる、とい
う制御を行なうことができる。また、それ以外にも偏心
荷重の検知結果は種々の制御に利用することができる
が、ここではその説明は省略する。

【００４７】なお、以上の説明では、ドラム５の回転速
度が１２７ｒｐｍ近傍である状態で偏心荷重を検知して
いたが、洗濯物が遠心力によりドラム５内周壁面に押し
付けられて回転するような任意の回転速度でもって、偏
心荷重を検知することが可能である。勿論、他の回転速
度で偏心荷重を検知する場合には、上記実施例の各種数
値を適宜変更する。

【００４８】また、上記実施例は、モータ１２に直流ブ
ラシレスモータを用い、これをＰＷＭ制御により回転制
御する構成を有していたが、モータ１２に例えば誘導モ
ータを用い、これを位相制御により回転制御する構成に
も適用できることは明らかである。すなわち、この構成
では、位相制御角を一定に維持することによりモータ１
２への印加電圧を一定に保つことができるから、そのよ
うな状態で回転数パルス幅Ｐに基づいて偏心荷重を検知
することができる。

【００４９】また、上記実施例はドラム式洗濯機につい
て説明したが、本発明が石油系溶剤等を使用したドライ
クリーナに適用できることも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例による遠心脱水装置を備えた
ドラム式洗濯機の側面断面図。

【図２】 本実施例による遠心脱水装置の電気系構成
図。

【図３】 図２中のモータ駆動部の基本構成図。

【図４】 ＰＷＭ制御パルス信号の一例を示す波形図。

【図５】 ドラム内に偏心荷重が存在している状態を示
すドラムの模式図。

【図６】 回転数検出器から得られる回転数パルス信号
の一例を示す波形図。

【図７】 偏心荷重が存在する場合の回転数パルス幅Ｐ
の変動を示す図。

【図８】 図７のＣ部の拡大図。

【図９】 本実施例の遠心脱水装置における偏心荷重検
知動作の制御手順を示すフローチャート。

【図１０】 変数の再設定処理の際に用いるテーブルの
一例を示す図。

【図１１】 実際の偏心量と偏心荷重検知により取得さ
れる偏心量データとの関係を示すグラフ。

【図１２】 本実施例による遠心脱水装置の変形例を示
す電気系構成図。

【符号の説明】

５…ドラム １９…回転センサ ３０…制御部 ３１…中央制御部 ３２…ＰＷＭ制御部 ３３…偏心荷重検知部 ４０…モータ駆動部 ４１…直流電圧供給部 ４２…インバータ回路 ４３…回転数検出器

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Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 籠状のドラム内に洗濯物を収容し、該ド
   ラムを水平軸を中心に回転させることにより該洗濯物の
   脱水を行なうドラム式遠心脱水装置において、 a)ドラムを回転駆動するモータと、 b)前記モータへの印加電圧の調整により前記モータの回
   転速度を制御する回転制御手段と、 c)ドラム一回転期間におけるドラム回転速度の変化を検
   出する速度変化検出手段と、 d)前記回転制御手段によりモータへの印加電圧を一定に
   維持した状態で、前記速度変化検出手段にて検出した速
   度変化に基づいてドラムに生じている偏心荷重の大きさ
   を検知する偏心荷重検知手段と、 を備えることを特徴とするドラム式遠心脱水装置。
2. 【請求項２】 前記偏心荷重検知手段は、前記速度変化
   検出手段により検出された回転速度の変動振幅に基づい
   て偏心荷重の大きさを検知することを特徴とする請求項
   １に記載のドラム式遠心脱水装置。
3. 【請求項３】 ドラムの回転位置を検知する位置検出手
   段を更に備え、前記偏心荷重検知手段は、前記速度変化
   検出手段により検出された回転速度の変動と前記位置検
   出手段の検出信号とによりドラム内周上での偏心荷重の
   位置を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載
   のドラム式遠心脱水装置。