JP4179963B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、略水平軸を回転中心軸とする回転槽を備えたドラム式洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機では、脱水運転時に回転槽内における洗濯物が偏った状態で前記回転槽が高速回転されると、大きな振動や騒音が発生する。このため、従来のドラム式洗濯機では、洗濯物に作用する重力と遠心力とが略釣り合う程度の回転数（約５０〜７０ｒｐｍ）で前記回転槽を回転させて洗濯物をできるだけ均等に回転槽内に張り付かせた後、最高回転数に向けて回転槽の回転数を上昇させる方法が採用されている。

そして、回転槽の回転数が上昇する過程におけるモータのトルク変動に基づいて回転槽内における洗濯物のアンバランス状態を判定し、アンバランスが大きいと判定された場合には、回転槽を一旦、停止させ、低速で回転させることにより洗濯物の配置を変更してアンバランス解消させる布ほぐし制御を実行する。布ほぐし制御の後、回転槽の回転数が再び最高回転数に向けて上昇するようモータの駆動が制御される。
特開平９−３８３７３号公報

ところが、従来のドラム式洗濯機では、アンバランス状態に関係なく同じ時限で布ほぐし制御が行われていた。このため、布ほぐし制御の実行時間が不必要に長かったり、また、布ほぐし制御が行われてもアンバランス状態を十分に解消できなかったりするという問題があった。
そこで、本発明の目的は、回転槽内のアンバランス状態を効率良く、また確実に解消することができるドラム式洗濯機を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載のドラム式洗濯機は、略水平な回転軸を有する回転槽と、前記回転槽を回転させるモータと、脱水運転時における前記モータの駆動を制御する制御手段と、脱水運転時にモータの回転数が最高回転数まで上昇される過程における前記モータの回転変動に基づいて前記回転槽内の洗濯物のアンバランス状態を判定するアンバランス判定手段と、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときに前記モータを低速回転させて前記回転槽内の洗濯物の配置を変更させる布ほぐし制御を行う布ほぐし制御手段とを備え、前記布ほぐし制御手段を、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときの前記モータの回転変動の大きさに応じた布ほぐし制御を行うように構成したことを特徴とする。

モータの回転変動の大きさは回転槽内のアンバランス状態によって異なる。つまり、モータの回転変動が大きいときは回転槽内に大きなアンバランスが存在すると考えられ、モータの回転変動が小さいときは回転槽内に小さなアンバランスが存在すると考えられる。上記構成によれば、モータの回転変動の大きさに応じて回転槽内のアンバランスの程度を推定し、そのアンバランス状態に応じた布ほぐし制御が可能となる。

また、本発明の請求項２記載のドラム式洗濯機は、略水平な回転軸を有する回転槽と、
前記回転槽を回転させるモータと、脱水運転時における前記モータの駆動を制御する制御手段と、脱水運転時にモータの回転数が最高回転数まで上昇される過程における前記モータの回転変動に基づいて前記回転槽内の洗濯物のアンバランス状態を判定するアンバランス判定手段と、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときに前記モータを低速回転させて前記回転槽内の洗濯物の配置を変更させる布ほぐし制御を行う布ほぐし制御手段とを備え、前記布ほぐし制御手段を、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときの前記モータの回転数に応じた布ほぐし制御を行うように構成したことを特徴とする。

回転槽内に発生したアンバランスの位置によりモータの回転変動が現れるモータの回転数が異なる。上記構成によれば、回転槽内のアンバランスが検出された前記モータの回転数に応じて回転槽内のアンバランスの位置を推定し、そのアンバランスの位置に応じた布ほぐし制御が可能となる。

本発明のドラム式洗濯機によれば、回転槽内のアンバランスの程度やアンバランスの位置といったアンバランス状態に応じた布ほぐし制御が行われるため、回転槽内のアンバランスを効率良く、且つ確実に解消することができる。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照しながら説明する。図２は、本実施例に係るドラム式洗濯機を模式的に示す図である。前記ドラム式洗濯機１は、略矩形箱状の外箱２、前記外箱２内に配設された円筒状の水槽３、前記水槽３内に配設された円筒状の回転槽４を有して構成されている。前記水槽３及び回転槽４は、いずれも中心軸が略水平となるように配置されている。

前記水槽３は、ばね及び減衰装置（いずれも図示せず）を有するサスペンション５を介して外箱２の底面に支持されている。前記水槽３の軸方向両端面のうちの一方にはアウタロータ形のブラシレスＤＣモータ６が固定されている。前記モータ６の回転軸は水槽３の端面を貫通して水槽３内まで延びており、その先端部に回転槽４が連結されている。即ち、モータ６のロータ（図示せず）が回転すると、前記ロータと一体に回転槽４が回転するように構成されている。

図示はしないが、回転槽４の周壁部には通水孔及び通気孔として機能する多数の孔が設けられており、前記周壁部の内部には複数のバッフルが設けられている。また、前記ドラム式洗濯機１はトップイン方式であり、外箱２の上部及び前記水槽３の周壁部の上部には洗濯物を出し入れするための出入口及び前記出入口を開閉する蓋がそれぞれ設けられている。また、回転槽４の周壁部のうち前記回転槽４の停止時に前記水槽３の開口と対向する部分には開口及び前記開口を開閉する蓋が設けられている。

図１は、モータ６の制御系の構成を示す機能ブロック図である。ドラム式洗濯機１の運転全般を制御する制御用マイコン８は、目標速度指令ωrefを出力する。前記モータ６にはロータの磁極位置を検出するためのホールセンサ９が組み込まれている。前記ホールセンサ９は、三相のうちの二相、例えばＵ相，Ｖ相の位置検出信号を位置検知部１０に与えるようになっている。位置検知部１０は、ホールセンサ９からの位置検出信号に基づいてモータの回転位相角θ及び回転速度ωを演算する。従って、ホールセンサ９及び位置検知部１０から回転速度検出手段が構成される。

減算器１１は、制御用マイコン８により与えられた目標速度指令ωrefから位置検知部１０により与えられたモータ６の回転速度ωを減算する。ＰＩ制御部１２は、減算器１１からの出力に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄを出力する。切換スイッチ１３ａ，１３ｂはＰＩ制御部１２から出力される電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄ及びドラム回転パターン出力部１４から出力される電圧指令値Ｖ´ｑ，Ｖ´ｄのいずれかをＵＶＷ変換部１５に選択的に与える。

ＵＶＷ変換部１５は、二相−三相変換により電圧指令値を電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して出力する。切換スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃはＵＶＷ変換部１５から与えられる電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ及びモータ駆動パターン出力部１７から与えられる電圧指令値Ｖ´ｕ、Ｖ´ｖ、Ｖ´ｗのいずれかの指令値をＰＷＭ形成部１８に選択的に与える。これら切換スイッチ１３ａ，１３ｂ及び１６ａ，１６ｂ，１６ｃは制御用マイコン８からの切換信号により切り換えられるようになっている。

ＰＷＭ形成部１８は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて各相のＰＷＭ信号Ｖup、Ｖvp、Ｖwpをインバータ回路１９に出力する。インバータ回路１９は例えば６個のＩＧＢＴ２０を三相ブリッジ接続して構成されたものであり、その直流電源線には図示しないコンバータから１００Ｖの交流電源を倍電圧全波整流した直流電圧が印加されるようになっている。

尚、以上の構成のうち制御用マイコン８及びインバータ回路１９を除く構成は、主にＤＳＰ（Digital Signal Processor）のソフトウェアで実現されている機能である。
また、位置検知部１０が出力する回転速度ωは、制御用マイコン８にも与えられるようになっている。制御用マイコン８は、位置検知部１０からの回転速度ωに基づいて回転槽４の回転変動を検出し、回転槽４内の洗濯物のアンバランス状態を判定する。つまり、制御用マイコン８は、アンバランス判定手段として機能する。

アンバランス状態の判定は次のように行われる。モータ６のロータの磁極数をｎ個、ロータが１回転するのに要する時間をＴ秒とすると、ロータの回転変動が無い場合、つまり、一定の回転速度で回転している場合は、ホールセンサ９はＴ／ｎ秒毎に位置検出信号を出力する。これに対して、ロータの回転変動があるとロータの回転速度が遅くなったり速くなったりするため、位置検出信号の出力間隔がＴ／ｎよりも長くなったり短くなったりする。

図２に示すように、回転槽４内に洗濯物が不均一に存在してアンバランスＵＢが発生していると、ロータの回転変動がみられる。ロータが１回転する間における位置検出信号の出力間隔が最も長い瞬間（つまり、ロータの回転速度が最も遅い瞬間）をＴｍａｘ、出力間隔が最も短い瞬間（つまり、ロータの回転速度が最も速い瞬間）をＴｍｉｎとすると、制御用マイコン８は、ＴｍａｘとＴｍｉｎとの差「Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ」が予め設定された閾値を超えたときにアンバランスが発生していると判定する。

次に、本実施例の作用について図３ないし図５を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、回転槽４の回転軸が延びる方向を左右方向とする。
図３は、脱水運転時において回転槽４の回転数が最高回転数（例えば１０００ｒｐｍ）まで上昇する間に水槽３に発生する振動を示している。このうち、図３の（ａ）は左右方向の振動、図３の（ｂ）は上下方向の振動を示している。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転槽４の回転数が１０００ｒｐｍに上昇するまでの間に複数の共振が現れる。特に左右方向の振動についてみると共振回転数は８０ｒｐｍ付近及び３００ｒｐｍ付近となり、上下方向の振動についてみると共振回転数は１７０ｒｐｍ付近及び３００ｒｐｍ付近となる。つまり、回転槽４の回転数が３００ｒｐｍ付近のときは、水槽３は左右及び上下方向に大きく振動する（以下、このような振動を「腰振り」とする）。尚、これら共振回転数はサスペンション５の長さやばね定数、減衰力等、水槽３を支持する振動系によって異なる。

一般に、回転槽４内の中央付近にアンバランスが発生すると左右方向及び上下方向の共振が大きくなる。つまり、回転数が８０及び１７０ｒｐｍ付近のときに水槽３が大きく振動する。一方、回転槽４内の左部、右部或いは左右部の両方にアンバランスが発生すると左右方向及び上下方向の共振に加えて腰振りの共振が大きくなる。つまり、回転数が８０，１７０，３００ｒｐｍ付近のときに水槽３が大きく振動する。

回転槽４の中央付近に発生したアンバランスは回転槽４内の洗濯物を回転方向に移動させることにより修正できる。一方、回転槽４の左右部に偏って発生したアンバランスを修正するためには、回転槽４内の洗濯物を回転方向及び左右方向に移動させる必要がある。
そこで、本実施例では、制御用マイコン８はアンバランスが発生していると判断したときのモータ６の回転数（共振回転数）に応じた布ほぐし制御を行い、回転槽４内のアンバランスを修正する。従って、制御用マイコン８は布ほぐし制御手段として機能する。

例えば図４は左右方向或いは上下方向の共振回転数付近でアンバランスが発生していると判断されたとき（「ＮＧ判定」されたとき）に行われる布ほぐし制御を示している。即ち、回転槽４の回転数が８０ｒｐｍ若しくは１７０ｒｐｍ付近で「ＮＧ判定」となると、モータ６の駆動が停止され、回転槽４が一旦停止される。その後、モータ６を低速で駆動して回転槽４を約５０ｒｐｍで５秒間反転させた後、再び回転槽４の回転数が最高回転数まで上昇するようモータ６を駆動する。

一方、図５は腰振りの共振回転数付近でアンバランスが発生していると判断されたときに行われる布ほぐし制御を示している。即ち、回転槽４の回転数が３００ｐｍ付近のときに「ＮＧ判定」されると、モータ６の駆動が停止され、回転槽４が一旦停止される。その後、モータ６を低速で駆動して回転槽４を約５０ｒｐｍで２０秒間反転させた後、再び回転槽４の回転数が最高回転数まで上昇するようモータ６を駆動する。

回転槽４が約５０ｒｐｍで回転するとき、回転槽４内の洗濯物に作用する遠心力は重力よりも小さくなるため、洗濯物は回転槽４の内面から剥がれ落ちる。この結果、回転槽４内の洗濯物の配置が変更され、アンバランスが低減する。そして、回転槽４内の中央付近にアンバランスが発生している場合には、回転槽４を５０ｒｐｍで５秒間回転させることによりアンバランス状態をほぼ解消することができる。また、回転槽４内の左部及び右部或いは左右部に分かれたアンバランスが発生している場合には、回転槽４を５０ｒｐｍで２０秒間回転させることによりアンバランス状態をほぼ解消することができる。

尚、上記したように「ＮＧ判定」に応じた布ほぐし制御が行われた後、回転槽４の回転数を最高回転数まで上昇させる過程においても、制御用マイコン８はアンバランス状態の判定を行う。つまり、布ほぐし制御は、回転槽４内のアンバランス状態が解消されるまで繰り返し行われる。
また、実際は回転槽４の左右部にアンバランスが発生しているにもかかわらず回転槽４内の中央付近にアンバランスが発生していると判定された場合には、５秒間の布ほぐし制御ではアンバランス状態を解消することができない。しかし、この場合は、布ほぐし制御の後に行われるアンバランス判定で再び「ＮＧ判定」となり、再度、布ほぐし制御が行われる。従って、布ほぐし制御の合計の実行時間が長くなり、回転槽４内のアンバランス状態を確実に解消することができる。

このように本実施例によれば、アンバランスの発生が検出されたときの回転槽４の回転数によって布ほぐし制御の実行時間を異ならせた。従って、アンバランスの発生部位に応じた時間だけ布ほぐし制御が行われるため、効率良くアンバランス状態を解消することができる。
また、布ほぐし制御が行われた後も継続してアンバランス判定を行い、アンバランスが検出される都度、布ほぐし制御を行うように構成した。従って、回転槽４内に発生したアンバランス状態を確実に解消することができる。

（第２の実施例）
図６は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第２の実施例は、左右方向或いは上下方向の共振回転数付近でアンバランス判定が「ＮＧ判定」となったとき、言い換えると、回転槽４内の中央付近にアンバランスが発生したときの布ほぐし制御の内容が第１の実施例と異なっている。即ち、回転槽４の回転数が８０若しくは１７０ｒｐｍ付近でアンバランス判定が「ＮＧ」となると、制御用マイコン８は回転槽４の回転数を８０〜７０ｒｐｍに低下させた後、０．５〜２ｒｐｍ／秒の割合で５０ｒｐｍまで回転数を低下させる。その後、モータ６の駆動を所定時間だけ停止して回転槽４の回転を停止させた後、５０ｒｐｍで５秒間反転させるという第１の布ほぐし制御を行う。

回転槽４の回転数が７０〜８０ｒｐｍのとき回転槽４内の洗濯物に作用する遠心力と重力とが略釣り合う。従って、回転槽４の回転数を８０〜７０ｒｐｍから５０ｒｐｍまで低下させると、回転槽４内の中央付近に位置する洗濯物から順に当該回転槽４の内面から剥がれ落ち、回転槽４内を移動し始める。
また、制御用マイコン８は上記した第１の布ほぐし制御と並行してアンバランス判定を行う。そして、回転槽４内のアンバランス状態が解消されてアンバランス判定値（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）が閾値以下になると、回転槽４の回転数が最高回転数まで上昇するようモータ６は駆動される。一方、回転槽４の回転数が５０ｒｐｍまで低下する間に回転槽４内のアンバランスが解消されない（判定値が閾値以下にならない）場合は、制御用マイコン８はモータ６の駆動を停止して回転槽４の回転を一旦停止させる。そして、回転槽４を約５０ｒｐｍで５秒間反転させる第２の布ほぐし制御を行い、その後、再び回転槽４の回転数が最高回転数まで上昇するようモータ６を駆動する。

尚、回転槽４を５０ｒｐｍで反転させる第２の布ほぐし制御が行われた後、回転槽４の回転数を最高回転数まで上昇させる過程においても、アンバランス状態の判定が行われる。そして、このアンバランス判定において「ＮＧ判定」となった場合には、上記した第１及び第２の布ほぐし制御が順に行われる。
つまり、本実施例では、回転槽４内の中央付近にアンバランスが発生していると判定されたときは、回転槽４を停止させることなく第１の布ほぐし制御が行われる。これは、回転槽４内の中央付近に発生したアンバランスは比較的修正し易いからである。

このように、回転槽４を停止させることなく布ほぐし制御を行うことにより、布ほぐし制御によってアンバランス状態が解消された後、回転槽４の回転数を最高回転数まで上昇させるのに要する時間を短くすることができる。また、第１の布ほぐし制御が行われている途中で回転槽４内のアンバランスが解消されたと判定されたときには、回転槽４の回転数が直ちに最高回転数まで上昇される。従って、アンバランス状態を解消するための動作時間を極力短くすることができる。

更に、第１の布ほぐし制御によってアンバランスを解消できないときには、第２の布ほぐし制御が行われる。従って、回転槽４内に発生したアンバランス状態を確実に解消することができる。
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。

第２の実施例では、制御内容が異なる第１の布ほぐし制御と第２の布ほぐし制御を順に行うように構成したが、第１の布ほぐし制御を繰り返し行うように構成しても良い。
布ほぐし制御が行われた後のアンバランス判定では、布ほぐし制御が行われる前の閾値とは異なる閾値を用いるようにしても良い。布ほぐし制御が行われると、回転槽内のアンバランスは軽度なアンバランスから順に解消されると考えられる。従って、前回のアンバランス判定と次回のアンバランス判定とで閾値を異ならせることにより、回転槽内のアンバランス状態をより正確に推定することができる。

アンバランス判定値（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）が大きいほど、アンバランスが大きいと考えられる。従って、アンバランス判定値（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）の大きさによって布ほぐし制御の内容を異ならせても良い。このような構成においても、回転槽内のアンバランスを効率良く、また、確実に解消することができる。
アンバランス状態の判定は、モータのトルク電流に基づいて行うようにしても良い。

本発明の第１の実施例を示すものであり、ドラム式洗濯機の制御系を示す機能ブロック図 ドラム式洗濯機の概略的な構成を示す図 回転槽の回転数を上昇させたときの水槽の上下方向の振動変位を示す図（ａ）及び水槽の軸方向の振動変位を示す図（ｂ） 回転槽内の中央付近または左右部にアンバランスが発生したときの布ほぐし制御を説明するための図 回転槽内の中央付近及び左右部にアンバランスが発生したときの布ほぐし制御を説明するための図 本発明の第２の実施例を示す図４相当図

符号の説明

図面中、１はドラム式洗濯機、４は回転槽、６はモータ、８は制御用マイコン（制御手段、布ほぐし制御手段、アンバランス判定手段）、９はホールセンサ（回転速度検出手段）、１０は位置検知部（回転速度検出手段）を示す。

Claims (3)

1. 略水平な回転軸を有する回転槽と、
   前記回転槽を回転させるモータと、
   脱水運転時における前記モータの駆動を制御する制御手段と、
   脱水運転時に前記モータの回転数が最高回転数まで上昇される過程における前記モータの回転変動に基づいて前記回転槽内の洗濯物のアンバランス状態を判定するアンバランス判定手段と、
   前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときに前記モータを低速回転させて前記回転槽内の洗濯物の配置を変更させる布ほぐし制御を行う布ほぐし制御手段と、
   前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
   前記布ほぐし制御手段は、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときの前記モータの回転変動の大きさに応じた布ほぐし制御を行い、
   前記アンバランス判定手段は、前記モータが一回転する間における前記モータの最大回転速度と最小回転速度の差を予め設定された閾値と比較することにより洗濯物のアンバランス状態を判定するように構成され、
   前記閾値は、布ほぐし制御手段により布ほぐし制御が行われた後で変更されることを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 略水平な回転軸を有する回転槽と、
   前記回転槽を回転させるモータと、
   脱水運転時における前記モータの駆動を制御する制御手段と、
   脱水運転時に前記モータの回転数が最高回転数まで上昇される過程における前記モータの回転変動に基づいて前記回転槽内の洗濯物のアンバランス状態を判定するアンバランス判定手段と、
   前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときに前記モータを低速回転させて前記回転槽内の洗濯物の配置を変更させる布ほぐし制御を行う布ほぐし制御手段と、
   前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
   前記布ほぐし制御手段は、前記アンバランス判定手段によりアンバランスが発生していると判定されたときの前記モータの回転数に応じた布ほぐし制御を行い、
   前記アンバランス判定手段は、前記モータが一回転する間における前記モータの最大回転速度と最小回転速度の差を予め設定された閾値と比較することにより洗濯物のアンバランス状態を判定するように構成され、
   前記閾値は、布ほぐし制御手段により布ほぐし制御が行われた後で変更されることを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 布ほぐし制御手段は、回転槽内の洗濯物のアンバランスが大きいときは前記回転槽を一旦停止させた後、布ほぐし制御を実行し、前記回転槽内の洗濯物のアンバランスが小さいときは前記回転槽を停止させることなく前記布ほぐし制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のドラム式洗濯機。

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