JP3612904B2 - 全自動洗濯機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全自動洗濯機のコンデンサー端子間電圧を基に、脱水工程時の洗濯兼脱水槽の回転数を制御することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の全自動洗濯機は、周波数による回転数差をなくすため、モーターと洗濯兼脱水槽の伝達部品（Ｍプーリー）を変更していた。また脱水工程時にモーター回転数を制御する手段としては、インバーター制御やエンコーダーを用いて回転数を制御する方法がある。しかしインバーター制御においては技術的・構造的に難しく、またエンコーダーを使用すると部品件数が多くなるためコストアップとなってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
全自動洗濯機において、脱水工程においては周波数によりモーターの回転数差が生じ、洗濯機の性能的、また構造的に支障をきたしてしまう。このため従来は前記Ｍプーリーにより洗濯兼脱水槽の回転数を一定にしている。脱水工程時にモーターの回転数を制御することが可能となれば、モーターと洗濯兼脱水槽の伝達部品を変更する必要がなくなる。しかし脱水工程時のモーター回転数を制御するための手段であるインバーター制御やエンコーダーを用いた回転数制御では、技術的・構造的に難しく、また部品件数が多くなるためコストアップとなってしまう。
【０００４】
本発明の目的は、モーターと洗濯兼脱水槽の伝達部品を変更せず、また部品件数も従来のままで、電源周波数に関係なくモーターの回転数を制御できる方式を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、脱水工程の連続脱水時に一定時間ごとにモーターをＯＦＦさせ、その時のコンデンサー端子間電圧の逆起電力を検知し、直流矩形波パルスに変換した後パルス間の幅（減衰波形幅）を測定する。減衰波形幅と回転数はほぼ比例の関係にあるため、測定した減衰波形幅により洗濯兼脱水槽の回転数を推測することが可能である。洗濯兼脱水槽の回転数が設定回転数に達するまで（検知した減衰波形幅が規定の値に達するまで）はモーターＯＮ時間を長くＯＦＦ時間を短くし出来るだけ連続運転と同様のものとする。また洗濯兼脱水槽の回転数が設定回転数に到達後（減衰波形幅が規定の値に達した後）は、前記制御とは逆に、モーターＯＮ時間を短くＯＦＦ時間を長くし回転数を一定に保つように制御する。この時、モーターのＯＮ−ＯＦＦ制御をくり返すことから、制御時にはクラッチ部より異常音を発生する。この音を低減するため、モーターＯＮ時初期にモータに通電する電圧波形を徐々に正弦波形に戻す位相制御を入れる。
【０００６】
上記手段により、周波数によるモーターと洗濯兼脱水槽の伝達部品（Ｍプーリー）の変更をなくし、またコストも従来のままで、電源周波数に関係なくモーターの回転数を制御できるようにした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例を採用した全自動洗濯機は図１に示すように、鋼板性の外枠１内に吊り棒２およびコイルバネや弾性ゴムからなる防振装置３によって合成樹脂製の外槽４を吊架する構成となっている。吊り棒２および防振装置３は４個設ける。
【０００８】
洗濯するための水を溜める外槽４内には、金属製若しくは合成樹脂製の洗濯兼脱水槽５を回転自在に設ける。洗濯兼脱水槽５には多数の脱水孔５ａを設け、中央底部にはパルセータ若しくはアジテータからなる撹拌翼６を回転可能に設ける。洗い工程、およびすすぎ工程時には洗濯兼脱水槽５を静止させ撹拌翼６を時計方向および反時計方向に回転させる。また、脱水回転時は洗濯兼脱水槽５を一方向に回転させる。撹拌翼６および、洗濯兼脱水槽５の回転は、駆動装置７により行われる。
【０００９】
駆動装置７はモーター８と、このモーター８の回転を撹拌翼６、若しくは洗濯兼脱水槽５に伝達するためのプーリー９ａ，９ｂやベルト９ｃからなる伝達手段９と洗いおよびすすぎ時に撹拌翼６のみを回転させたりあるいは、脱水時に洗濯兼脱水槽５を回転させたりするクラッチ装置１０とその切換を行うソレノイド１１，排水を司る排水装置１５からなる。
【００１０】
駆動装置７は外槽４の底面に鋼板製の支持板１２を用いて固定する。外槽４には外槽４内の水の圧力を水位センサー１３に伝達するＰ．Ｓチューブ１４を接続する導入口４ａが設けてある。
【００１１】
外枠１の上部には洗濯物を投入する投入口１７ａとコントローラ等の電気部品を収納する操作箱１７ｂとを形成した合成樹脂製のトップカバー１７が設けられてある。投入口１７ａには合成樹脂製のフタ１８を設ける。
【００１２】
操作箱１７ｂの上面には操作パネル２１が取付けてあり、操作箱１７ｂ内には給水電磁弁２４を設ける。
【００１３】
操作箱１７ｂ内に配置した水位センサー１３は外槽４内の水の圧力を検出することにより、規定水位まで水が溜ったかどうか判定する。水位センサー１３にはコア，コイル，ばねなどから構成される。
【００１４】
洗濯，すすぎ，脱水等を制御するコントローラ部は収納箱３１内に配置する。操作パネル２１には、電源スイッチボタン２９および外部操作スイッチ３０が配置されている。
【００１５】
図２は洗濯機全体の回路を簡略して示している。中央処理回路３２，駆動回路３３は、コントローラ部としてまとめられて洗濯機本体の収納部３１に配置されている。駆動回路３３にはモーター８，ソレノイド１１，給水装置２４としての給水弁，排水装置１５としての排水弁が接続されており、中央処理装置３２にはスタート・ストップスイッチ３５，水位センサー１３，布量判定のための布量センサー３６が接続されている。
【００１６】
図３は布量判定を行うための布量センサー３６の回路を示している。洗濯兼脱水槽５内に適当な衣類を投入し、電源スイッチボタン２９を押し、スタート・ストップスイッチ３５を押すことによりモーター８が運転する。モーター８の運転は中央処理回路３２の指令によりトライアック３７ａと３７ｂのゲートに、必要に応じ交互に信号を送ることによりモーター８が正逆回転を行う。モーター８の正逆回転から、図１に示す回転伝達方式で撹拌翼６を正逆転回させ衣類を動かす。この時、モーター８のＯＦＦ時に発生する逆起電力の駆動用コンデンサー８ａの端子間電圧をホト・トライアックカプラ３８により直流矩形波パルスに変換し、インバーター３９で直流矩形波を反転させ、その信号を中央処理回路３２に送る。これらの制御により、衣類の量の大小から撹拌翼６に加わる抵抗が変化し、この変化の度合いを検知し布量判定を行うものである。
【００１７】
図４は全自動洗濯機の一連の洗濯工程を示している。電源スイッチボタン２９を押しスタート・ストップスイッチ３４を押すことにより給水電磁弁２４に通電され給水工程４１が開始される。給水工程４１とは予め規定された水位になるまで洗濯兼脱水槽５に洗濯水として水が供給され、規定水位になったことが水位センサー１３から中央処理回路３２に伝わると給水を停止する工程である。給水工程４１後、洗い工程４２を開始する。洗い工程４２を一定時間行った後、排水装置１５に通電し排水工程４３を行う。洗濯水の状況を水位センサー１３により検知し、洗濯水が完全に排水されると、ソレノイド１１とモーター８に通電され、脱水工程４４を開始する。脱水工程４４の中にはモーター８のＯＮ−ＯＦＦをくり返す間欠脱水工程４４ａと、モーター８を連続にＯＮする連続脱水工程４４ｂがある。この脱水工程４４により、洗濯兼脱水槽５内の衣類から洗剤分を含んだ洗濯水を遠心力により脱水する。これらと同様の方法で以下給水，すすぎ，脱水工程を１回、若しくは数回行う。
【００１８】
図５は脱水工程４４の時間と洗濯兼脱水槽５の回転数の関係を示したものである。洗濯兼脱水槽５に伝達するためのプーリー９ｂを変更せずに脱水工程４４を行うと、５０Ｈｚの加速特性４５に比べ６０Ｈｚの加速特性４６の方が連続脱水工程４４ｂ時に洗濯兼脱水槽５の回転数が高くなってしまう。このために洗濯機の強度的な構造上による支障、また周波数の違いによる基本性能の差が発生する。
【００１９】
そこで今回、周波数により洗濯兼脱水槽５に伝達するためのプーリー９ｂを変更せず、従来行っている布量判定を利用した方法で、モーター８のＯＮ−ＯＦＦを行う回転数制御を４７に示す。この時、連続脱水工程４４ｂ時の加速特性を通常の連続脱水と同じにするため、設定回転数まではモーター８のＯＮ時間は長く（Ｔ₁ 秒間）ＯＦＦ時間は短い（Ｔ₂ 秒間）とし、設定回転数到達後は回転数を安定させるためモーター８のＯＮ−ＯＦＦ時間をＴ₄ −Ｔ₃ 秒間に変え、これらＴ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ ，Ｔ₄ をくり返し行うように制御する。
【００２０】
図６は脱水工程時、モーター８がＯＦＦしたとき発生する逆起電力の駆動用コンデンサー８ａの端子間電圧と、この端子間電圧を直流矩形波パルスに変換したものである。脱水工程中モーター８への通電を停止させると駆動用コンデンサー８ａの端子間電圧は４８のように減衰される。
【００２１】
これを直流矩形波パルス４９に変換しパルス間の時間の計測を行う。パルス間の時間の計測は、モーター８ＯＦＦ時から１発目のパルス（イ）と２発目のパルス（ロ）の立ち下がり時間の幅ｔ（減衰波形幅ｔ）を測定する。この時の減衰波形幅ｔと洗濯兼脱水槽５の関係を図７に示す。この図から洗濯兼脱水槽５の回転数と減衰波形幅ｔはほぼ比例の関係となることから、減衰波形幅により洗濯兼脱水槽５の回転数を検知することができる。
【００２２】
図８は位相制御のゼロクロス点からのタイミング時間と電圧波形の関係を示している。モーター８に通電する電圧波形を、モーター８ＯＦＦ状態からゼロクロス点を読み取りながらタイミングを図り、徐々に正弦波形に戻しモーター８をＯＮさせる。これにより、モーター８のＯＮ時の起動トルクを徐々に上げることが可能となり、モーター８ＯＮ時に発生するクラッチ装置１０からの異常音の発生を低減することが出来る。
【００２３】
そこで、図６の減衰波形幅検知方法、及び図８の位相制御方法を採用した本発明の回転数制御方法について図９を基に説明すると、脱水工程４４はまず、間欠脱水工程４４ａによりモーター８のＯＮ−ＯＦＦを規定回数くり返し、その後位相制御（ステップ５０）を行う。位相制御方法は図８に示した通り、ゼロクロス点からのタイミングを図り徐々に正弦波形に戻すことを一定時間行う。次にモーター８をＴ₁ 秒間ＯＮ（ステップ５１）し、Ｔ₂ 秒間ＯＦＦ（ステップ５２）する。モーター８をＯＦＦした直後に減衰波形幅ｔを測定（ステップ５３）し、ステップ５４にてあらかじめ設定してある減衰波形幅ｘと比較する。この時、検知した減衰波形幅ｔが減衰波形幅ｘよりも大きい場合は、洗濯兼脱水槽５の回転数は設定回転数よりも低いと判断し、再びステップ５０〜５３までの工程を行う。ステップ５４にて検知した減衰波形幅ｔが減衰波形幅ｘよりも小さい場合は、洗濯兼脱水槽５の回転数は設定回転数よりも高いと判断し、洗濯兼脱水槽５の回転数を下げるためモーター８をＴ₃ 秒間ＯＦＦ（ステップ５５）する。次に位相制御（ステップ５６）を行い、モーター８をＴ₄ 秒間ＯＮ（ステップ５７）した後、再びステップ５２に戻りモーター８をＯＦＦした直後に減衰波形幅ｔを測定（ステップ５３）し、ステップ５４にてあらかじめ設定してある減衰波形幅ｘと比較する。
【００２４】
これら一連の動作を連続脱水工程４４ｂ時に行い、ある一定時間行った後、次の工程に進む。この時、Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ ，Ｔ₄ の時間の関係は、設定回転数に達するまでは従来の連続脱水工程と同様の加速を行い、また回転数制御時は一定の回転数を保たせるため、Ｔ₁ ＞Ｔ₃ ＞Ｔ₂ ＞Ｔ₄ とする。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周波数によるモーターと洗濯兼脱水槽の伝達部品（Ｍプーリー）の変更をなくし、また脱水工程時にモーター回転数を制御する手段であるインバーター制御やエンコーダーを用いて回転数を制御する方法を使用しないため、コストも従来のままで、電源周波数に関係なくモーターの回転数を制御することを可能にした。またモーターＯＮ初期に位相制御を採用したことから、モーターＯＮ時に発生する異常音の低減も同時に図ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全自動洗濯機の断面図。
【図２】洗濯機全体の概略回路図。
【図３】布量検知の一実施例の回路図。
【図４】全自動コースの工程ブロック図。
【図５】脱水工程時の時間と洗濯兼脱水槽の回転数の関係を示す図。
【図６】本発明の減衰波形幅と測定位置を示す図。
【図７】洗濯兼脱水槽の回転数と減衰波形幅の関係を示す図。
【図８】位相制御の電圧波形とタイミング時間を示す図。
【図９】本発明の一実施例を示すフローチャート図。
【符号の説明】
５…洗濯兼脱水槽、８…モーター、８ａ…駆動用コンデンサー、９ｂ…プーリー、１１…ソレノイド、３６…布量センサー。

Claims (1)

1. 洗濯兼脱水槽あるいは撹拌翼を駆動するモーターと、洗い，すすぎ，脱水工程を自動で行う制御装置と、前記洗濯兼脱水槽と撹拌翼を切り替えるクラッチ装置と、前記モーターのＯＦＦ時にコンデンサー端子間電圧の逆起電力を検出できる機能とを備え、脱水工程時に、前記モータのＯＮとＯＦＦとを規定回数繰り返す間欠脱水工程と、前記間欠脱水工程後に前記洗濯兼脱水槽の回転数が設定回転数に達するまでは前記モータのＯＮとＯＦＦとをＯＦＦ時間よりもＯＮ時間を長くして繰り返す制御と、設定回転数到達後は前記モータのＯＮとＯＦＦとをＯＦＦ時間よりもＯＮ時間を短くして繰り返し前記洗濯兼脱水槽の回転数を設定回転数に保つ制御とを行うと共に、前記間欠脱水工程後の前記モータのＯＮ時初期に前記モータに通電する電圧波形を徐々に正弦波形に戻す位相制御を行い、前記洗濯兼脱水槽の回転数を脱水工程時のモーターＯＦＦ時に検出したコンデンサー端子間電圧の逆起電力の減衰波形幅に基づいて検出することを特徴とする全自動洗濯機。

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