JP4253458B2 - 洗濯機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯槽内における布状態を判定する機能を有する洗濯機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、全自動洗濯機においては、洗い,すすぎ運転や脱水運転を行う場合に撹拌体(パルセータ)或いは回転槽を回転させるモータにはブラシレスDCモータを使用し、そのブラシレスDCモータをインバータ回路によって駆動する方式が広く採用されている。そして、モータの駆動条件に応じてトルクを制御する場合は、モータの印加電圧を増減させるようにしている。
【0003】
図13は、洗濯機用モータの制御系の一構成例を示すものである。制御系は例えばマイクロコンピュータなどで構成されており、機能ブロックとしては、P (比例)制御部1,洗いパターン出力部2,UVW変換部3,初期パターン出力部4,PWM形成部5及び位置検知部6等を備えている。
【0004】
PWM形成部5より出力される各相のPWM信号は、モータ7を駆動するインバータ回路8に出力される。また、モータ7にはロータの位置検出を行うためのホールセンサ9が組み込まれており、ホールセンサ9は、三相のうち二相(U,V)分の位置検出を行って位置検出信号を位置検知部6に出力するようになっている。
【0005】
P制御部1は、洗濯機の運転制御を行う制御部(図示せず)より出力される脱水運転時の目標速度指令ωref と、位置検知部6より出力されるモータ7の検出速度ωとに基づいてモータ7の回転速度をP制御し、PWM信号のデューティ指令と位相指令とをUVW変換部3に出力する。また、洗いパターン出力部2は、洗い運転時におけるデューティ指令と位相指令とを、P制御部1に代わってUVW変換部3に出力するようになっている。
【0006】
UVW変換部3は、P制御部1または洗いパターン出力部2より出力される指令をU,V,W各相の電圧指令に変換してPWM形成部5に出力する。また、初期パターン出力部4は、モータ7を停止状態から起動する場合に例えば120度通電パターンをUVW変換部3に代わってインバータ回路8に出力するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の制御方式では以下のような問題があった。即ち、モータ7の回転速度は発生トルクに比例するが、上記構成のように印加電圧で制御を行うと発生トルクは電圧に比例しないため、目標速度指令ωref とモータ7の検出速度ωとに差が生じやすく制御が不安定になりがちである。また、洗い運転時はモータ7の速度変動が大きくなるため(例えば、0→150rpmまで0.2秒)P制御を適用することができず、電圧を固定して制御する洗いパターン出力部2への切換えが必要であった。
【0008】
ところで、洗濯行程においては、洗濯槽内において布が互いに絡まり合う所謂“布からみ”が発生する場合がある。布からみが発生すると、パルセータ又は洗濯槽に対して負荷がアンバランスに印加されるため、そのままの状態でそれらを回転させると振動や騒音が発生する場合がある。また、洗いやすすぎの能率が低下することにも繋がる。
【0009】
そこで、洗濯機には、洗濯槽内の布からみ状態を検出して対処を行う機能を有しているものがある。その場合、従来は、例えば一定の電圧を印加してパルセータを回転させた場合における、実際の回転数に基づいて布からみ状態を検出するようにしていた。
【0010】
ところが、この方式では、実質的にはパルセータに印加される負荷の大小を検出しているに過ぎず、負荷が大きければ布からみが発生しているものと推定することしができない。従って、実際に布からみが発生しているかを正確に検出しているとは言えないものであり、検出精度が低かった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗濯槽内の布状態をより正確に検出することができる洗濯機を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の洗濯機は、洗い及びすすぎ運転を行うために撹拌体を回転させるモータと、
このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前記モータをベクトル制御することで、当該モータの発生トルクが少なくとも洗い運転とすすぎ運転とについて最適となるように制御するトルク制御手段と、
このトルク制御手段の前段において、速度指令と、電流検出手段によって検出された電流から得られるモータの回転速度とに基づいて、モータの速度をPI制御する速度制御手段と、
前記モータの洗い又はすすぎ運転時において、モータの回転方向を交互に反転させる場合、一方向への回転動作中における回転変動数と、その次に行われる同一方向または逆方向への回転動作中における回転変動数とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は布からみ状態にあると判定する布状態判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
即ち、洗い運転やすすぎ運転のようにモータの回転速度が大きく変化する場合にP制御を適用するためには、その変化の大きさに応じて制御ループの実行周期を短くしなければならない。更に、制御応答性を向上させるために積分制御を加えたPI制御を適用するためには、制御ループの実行周期を更に短くする必要がある。そして、従来構成では、モータの印加電圧によって速度を制御しているため、制御の応答性が悪くP制御及びPI制御を適用することができなかった。
【0013】
これに対して、本発明の構成では、トルク制御手段がベクトル制御を行うことでq軸電流成分に比例させてトルクを直接制御するので、そのトルクに比例するモータの速度制御についても応答性を高めることができる。従って、速度制御手段はPI制御によってモータの速度を制御することが可能となり、モータの負荷が変動した場合でも、回転速度を略一定に維持することができるようになる。
【0014】
更に、斯様に構成することで、モータの回転状態は、定常的な回転状態における微小な負荷変動に対しては略一定を維持するようになることから、布からみが発生した場合のように比較的極端な負荷変動が発生するとその影響はモータの回転状態に明確に反映されるようになる。
【0015】
そこで、布状態判定手段を、洗い又はすすぎ運転時において、モータの回転方向を交互に反転させる場合、一方向への回転動作中における回転変動数と、その次に行われる同一方向または逆方向への回転動作中における回転変動数とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は布からみ状態にあると判定する構成とする。即ち、布からみ状態が発生すると、モータが何れかの方向に回転する毎に、その変動数が大きく変化するように表われるので、布からみ状態を正確に判定することが可能となる。
【0016】
また、請求項2に記載したように、洗濯運転の行程切替えを制御し、洗い又はすすぎ行程の最終段階において布のからみをほぐすためのほぐし行程を行う行程制御手段を備え、
布状態判定手段を、前記ほぐし行程においても布状態を判定するようにして、
前記行程制御手段を、前記ほぐし行程において布状態判定手段が布からみ状態を判定しない場合に脱水行程に移行するように構成すると良い。
【0017】
即ち、洗い行程,すすぎ行程から脱水行程に移行する直前に洗濯槽内で布からみ状態が発生している場合は、ほぐし行程を行うことで布からみ状態を解消してから脱水行程に移行すれば、脱水運転時に洗濯槽を高速回転させる場合に振動や騒音が発生することを未然に防止できる。
【0018】
また、この場合、請求項3に記載したように、行程制御手段を、ほぐし行程を所定時間実行しても布状態判定手段が布からみ状態を判定し続ける場合には、速度制御手段に対して速度の上昇を指示するように構成するのが好ましい。即ち、布からみ状態が比較的重く通常のほぐし行程では解消できない場合には、モータの速度を上昇させてより強力なほぐし行程を実施することで、重い布からみ状態の解消を図ることができる。
【0019】
また、以上の場合において、請求項4に記載したように、布状態判定手段を、撹拌体の形状が、正転方向と反転方向とで発生させる水流が異なるように非対称に形成されている場合は、同一の回転方向について発生する回転変動数について前回求めた平均と今回求めた平均とを比較するように構成するのが好適である。
【0020】
即ち、ある種の洗濯機では、撹拌体を正転させた場合と反転させた場合(若しくは、撹拌体を静止させて洗濯槽を正,反転させた場合)とで洗濯槽内に発生させる水流を変化させることで洗浄能力の向上を図るため、撹拌体の形状を非対称に形成しているものがある。斯様な場合は、撹拌体を正転させた場合と反転させた場合とでは発生する回転変動数が自ずと異なってくるので、布状態判定手段が同一の回転方向について発生する回転変動数について前回求めた平均と今回求めた平均とを比較すれば、布状態の判定を正確に行うことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を縦軸形の全自動洗濯機に適用した第1の実施例につき、図1ないし図11を参照して説明する。
まず、図2は、全自動洗濯機11の全体構成を示す縦断面図である。すなわち、全体として矩形状をなす外箱12内には、水受槽13が、4組(1組のみ図示)の防振機構14を介して弾性支持されている。この場合、防振機構14は、上端が外箱12内において上方に係止された吊り棒14aと、その吊り棒14aの他端側に取り付けられた振動減衰用のダンパー14bとを含んで構成されている。これらの防振機構14を介して水受槽13が弾性支持されることにより、洗濯運転時に発生する振動が外箱12に極力伝達されないようにしている。
【0022】
上記水受槽13内には、洗濯槽兼脱水槽用の回転槽15が配設されており、この回転槽15の内底部には、撹拌体(パルセータ)16が配設されている。上記回転槽15は、槽本体15aと、この槽本体15aの内側に設けられた内筒15bと、これらの上端部に設けられたバランスリング15cとから構成されている。そして、この回転槽15が回転されると、内部の水を回転遠心力により揚水して槽本体15aの上部の脱水孔15dから水受槽13内に放出するようになっている。
【0023】
また、回転槽15の底部には、通水口17が形成されており、この通水口17は、排水通路17aを通して排水口18に連通されている。そして、排水口18には、排水弁19を備えた排水路20が接続されている。従って、排水弁19を閉塞した状態で回転槽15内に給水すると、回転槽15内に水が貯溜され、排水弁19を開放すると、回転槽15内の水は排水通路17a、排水口18および排水路20を通じて排出されるようになっている。
【0024】
水受槽13の底部には、補助排水口18aが形成されており、この補助排水口18aは、図示しない連結ホースを介し前記排水弁19をバイパスして前記排水路20に接続され、前記回転槽15が回転したときに、その上部から水受槽13内に放出された水を排出するようになっている。
【0025】
また、前記水受槽13の外底部には、機構部ハウジング21が取付けられており、この機構部ハウジング21には、中空の槽軸22が回転自在に設けられ、この槽軸22には、回転槽15が連結されている。また、槽軸22の内部には、撹拌軸23が回転自在に設けられており、この撹拌軸23の上端部には、撹拌体16が連結されている。そして、撹拌軸23の下端部は、モータとしてのアウタロータ形のブラシレスモータ24のロータ24aに連結されている。このブラシレスモータ24は、洗い時には、撹拌体16を直接正反回転駆動するようになっている。
【0026】
また、ブラシレスモータ24は、脱水時には、図示しないクラッチにより槽軸12と撹拌軸13とが連結された状態で、回転槽15および撹拌体16を一方向に直接回転駆動するようになっている。従って、本実施例では、ブラシレスモータ24の回転速度は、洗い時には撹拌体16のそれと同一になり、脱水時には回転槽15および撹拌体16のそれと同一になる、いわゆる、ダイレクトドライブ方式が採用されている。
【0027】
図3は、撹拌体16の平面図である。撹拌体16は、その回転中心16aより外周部に向かって円弧状の翼16bが形成されている。翼16bを斯様な形状に形成することで、撹拌体16の正転時と反転時とで回転槽15内に生成される水流が非対称となるようにしており、それによって洗浄効果をより向上させるようにしている。図3において、反時計回り方向が正転であり、時計回り方向が反転であるとする。
【0028】
図1は、洗濯機11の制御系の構成を示す機能ブロック図である。尚、図1において、(α,β)は、三相ブラシレスモータ24の各相に対応する電機角120度間隔の三相(UVW)座標系を直交変換した直交座標系を示し、(d,q)は、ブラシレスモータ24のロータ24aの回転に伴って回転している2次磁束の座標系を示すものである。
【0029】
減算器25には、目標速度指令ωref が被減算値として、エスティメータ(Estimator) 26によって検出されたブラシレスモータ24の検出速度ωが減算値として与えられている。目標速度指令ωref は、洗濯機11の運転全般を制御する制御用のマイクロコンピュータ(マイコン,布状態判定手段,行程制御手段)46より出力されるものである。そして、減算器25の減算結果は、速度PI制御部(速度制御手段)27に与えられている。
【0030】
速度PI制御部27は、目標速度指令ωref と検出速度ωとの差分量に基づいてPI制御を行い、q軸電流指令値Iqrefとd軸電流指令値Idrefとを生成して減算器28,29に被減算値として夫々出力する。尚、洗いまたはすすぎ運転時におけるd軸電流指令値Idrefは“0”に設定され、脱水運転時には、弱め界磁制御を行うためd軸電流指令値Idrefは所定値に設定される。減算器28,29には、αβ/dq変換部30より出力されるq軸電流値Iq,d軸電流値Idが減算値として夫々与えられており、減算結果は、電流PI制御部31q,31dに夫々与えられている。
【0031】
電流PI制御部31q,31dは、q軸電流指令値Iqrefとd軸電流指令値Idrefとの差分量に基づいてPI制御を行い、q軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdを生成してdq/αβ変換部32に出力する。dq/αβ変換部32には、エスティメータ26によって検出されたブラシレスモータ24における2次磁束の回転位相角(ロータ位置角)θが与えられており、その回転位相角θに基づいて電圧指令値Vd,Vqを電圧指令値Vα,Vβに変換するようになっている。
【0032】
dq/αβ変換部32が出力する電圧指令値Vα,Vβは、αβ/UVW変換部33に与えられている。αβ/UVW変換部33は、電圧指令値Vα,Vβを三相の電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換して出力する。電圧指令値Vu,Vv,Vwは、切換えスイッチ34u,34v,34wの一方の固定接点34ua,34va,34waに与えられており、他方の固定接点34ub,34vb,34wbには、初期パターン出力部35によって出力される起動用の電圧指令値Vus,Vvs,Vwsが与えられている。そして、切換えスイッチ34u,34v,34wの可動接点34uc,34vc,34wcは、PWM形成部36の入力端子に接続されている。
【0033】
PWM形成部36は、電圧指令値Vus,Vvs,Vwsに基づいて16kHzの搬送波(三角波)を変調した各相のPWM信号Vup(+,-) ,Vvp(+,-) ,Vwp(+,-) をインバータ回路37に出力するようになっている。PWM信号Vup〜Vwpは、例えばモータ24の各相巻線に正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対応するパルス幅の信号として出力される。
【0034】
インバータ回路37は、実際には、6個のIGBT(スイッチング素子)38を三相ブリッジ接続して構成されており、下アーム側U,V相のIGBT38のエミッタは、夫々電流検出用のシャント抵抗(電流検出手段)39(u,v)を介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、図示しない増幅・バイアス回路を介してA/D変換部41に接続されている。尚、シャント抵抗39の抵抗値は0.1Ω程度である。
【0035】
増幅・バイアス回路はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗39の端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるように(例えば、0〜+5V)バイアスを与えるようになっている。尚、W相の電流に関しては、U,V相の電流に基づいて間接的に推定を行うことができる。また、インバータ回路37には、100Vの交流電源を倍電圧全波整流した約280Vの直流電圧が印加されるようになっている。
【0036】
A/D変換部41は、増幅・バイアス回路の出力信号をA/D変換した電流データIu,IvをUVW/αβ変換部44に出力する。UVW/αβ変換部44は、電流データIu,IvからW相の電流データIwを推定し、三相の電流データIu,Iv,Iwを(1)式に従って直交座標系の2軸電流データIα,Iβに変換する。
【数1】
そして、2軸電流データIα,Iβをαβ/dq変換部30に出力する。
【0037】
αβ/dq変換部30は、ベクトル制御時にはエスティメータ26よりモータ24のロータ位置角θを得ることで、(2)式に従って2軸電流データIα,Iβを回転座標系(d,q)上のd軸電流値Id,q軸電流値Iqに変換する。
【数2】
そして、d軸電流値Id,q軸電流値Iqを前述したようにエスティメータ26及び減算器28,29に出力するようになっている。
【0038】
エスティメータ26は、d軸電流値Id,q軸電流値Iqに基づいてロータ24a位置角θ及び回転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ24は、起動時には初期パターン出力部35によって直流励磁が行われてロータ24aの回転位置が初期化された後、起動パターンが印加され強制転流が行われる。この起動パターンの印加による強制転流時においては、位置角θは推定するまでもなく明らかである。そして、αβ/dq変換部30は、ベクトル制御が開始される直前において初期パターン出力部35より得られる位置角θinitを初期値として、電流値Id,Iqを演算して出力する。
【0039】
ベクトル制御の開始以降は、エスティメータ26が起動されてロータ24a位置角θ及び回転速度ωが推定される。この場合、エスティメータ26がαβ/dq変換部30に出力するロータ位置角θn とすると、エスティメータ26は、電流値Id,Iqに基づいてベクトル演算により推定したロータ位置角θn-1 とその一周期前に推定したロータ位置角θn-2 との相関に基づいてロータ位置角θn を推定するようになっている。
【0040】
尚、以上の構成において、インバータ回路37を除く構成は、主にDSP(Digital Signal Processer,トルク制御手段)45のソフトウエアによって実現されている機能である。そして、速度PI制御部27における速度制御周期は1m秒以下になるように設定されている。また、DSP45にベクトル制御を開始させたり目標速度指令ωref を与えることは、制御用マイコン46によって行われる。
【0041】
また、本実施例では、モータ24を起動する場合、後述するように、ベクトル制御の開始前にPI制御を一時的に行うようになっている。そのため、具体的には図示しないが、図13に示す構成のP制御部1をPI制御部に置き換えたものとUVW変換部3とを並列に備えており、実際には、UVW変換部3より出力される電圧指令Vu,Vv,Vwについても切換えスイッチ34部分で切り替えてPWM形成部36に出力することができるようになっている。
【0042】
次に、本実施例の作用について図4乃至図11をも参照して説明する。図4は、洗濯機の「洗い」、「すすぎ」、「脱水」の全行程を概略的に示すフローチャートであり、制御用マイコン46により実行される。制御用マイコン46は、先ず、洗いを開始すると(ステップA1)、所定時間が経過するまでは(ステップA2,「NO」)撹拌体16の正反転動作を実行する(ステップA3)。洗い運転が終了すると(ステップA2,「YES」)、所定時間が経過するまでは(ステップA4,「NO」)後述するほぐし動作(即ち、洗濯物の「布からみ」を解消する動作)を実行する(ステップA5)。
【0043】
ほぐし動作が修了すると(ステップA4,「YES」)、次にすすぎを開始する(ステップA6)。すすぎ行程では、ステップA7,A9において夫々設定された所定時間が経過するまで「すすぎ1」,「最終すすぎ」をシリアルに実行する(ステップA8,A10)。それから、洗い行程と同様に、所定時間が経過するまで(ステップA11,「NO」)ほぐし動作を実行する(ステップA12)。それから、脱水行程を開始し(ステップA13)、所定時間が経過するまで (ステップA14,「NO」)脱水を行なうと(ステップA15,ステップA14,「YES」)全行程が終了する。
【0044】
図5は、ステップA5,A12におけるほぐし動作の内容を示すフローチャートである。ほぐし動作を開始すると(ステップB1)、所定時間が経過するまでは(ステップB2,「NO」)、ステップB3において「布からみ」が解消したか否かを判断する(即ち、布状態を判定する)。そして、「布からみ」が解消したと判断すると(「YES」)、その時点でほぐし動作処理を終了する。ステップB3において「布からみ」が解消していないと判断すると(「NO」)、「布からみ」をほぐすために撹拌体16の正反転動作を実行し(ステップB4)、ステップB2に戻る。
【0045】
次に、ステップB3における「布からみ解消?」の判断処理について図6乃至図8をも参照して説明する。図6に示すように、制御マイコン46は、内部のタイマ設定によって128μ秒毎にA/D変換処理を実行するための割込みが発生するように設定されている。そして、そのA/D変換割込みが発生すると、エスティメータ26が出力するブラシレスモータ24の検出速度ωをA/D変換して読込む(ステップC1)。すると、回転速度の変動を(ω−ωref )により演算し(ステップC2)、演算した回転速度変動の絶対値を制御マイコン46内部の積算メモリに書き込んで記憶させる(ステップC3)。
【0046】
図7は、制御マイコン46によって1m秒毎に実行されるメイン制御ルーチンである。制御マイコン46は、先ず現在動作中か否か、即ち、ステップB4における「ほぐし正反転動作実行中」か否かを判断する(ステップD1)。停止中である場合は(「NO」)正転開始処理を行ない(ステップD2)、積算メモリをゼロクリアして(ステップD3)リターンする。
【0047】
ステップD1において動作中である場合は(「YES」)、撹拌体16が正転中か否かを判断する(ステップD4)。正転中である場合は(「YES」)その正転が終了したか否かを判断し(ステップD5)、終了していなければリターンする。そして、その正転実行中に、図6に示したA/D変換処理が128μ秒毎に実行されている。尚、ステップD4において制御マイコン46が「NO」と判断した場合は、そのままリターンする。
【0048】
ステップD5において正転が終了した場合(「YES」)、制御マイコン46は、積算メモリの内容を正転記憶メモリに転送してから積算メモリの内容をゼロクリアすると、反転を開始する(ステップD6)。それから、ステップD9に移行する。
【0049】
ステップD9において、制御マイコン46は、正転記憶メモリの内容を参照して正転1回分の回転変動の平均を求めると、求めた平均値をバッファに記憶させる(ステップD10)。それから、バッファに記憶されている前回の正転時における平均値と、今回求めた平均値とを比較し(ステップD11)両者の差が5.0rpm(所定値)未満であるか否かを判定する(ステップD12)。そして、平均値の差が5.0rpm未満であれば(「YES」)「布からみ無し」と判定し(ステップD13)、平均値の差が5.0rpm以上であれば(「NO」) 「布からみ有り」と判定する(ステップD14)。
【0050】
ここで、図8には、洗い、又はすすぎ運転時における撹拌体16の正転方向についての回転変動数(平均値)を示す。通常、洗い、又はすすぎ運転時は、撹拌体16を交互に正反転させるが、その内の正転のみの変動を抽出したものであり、横軸は正転が行われた回数を示す。この図に示すように、回転槽15内において「布からみ」が発生していると、正転方向の回転変動に5.0rpmを超える大きなピークが発生することが分かる。尚、図中の破線は、回転変動数の平均値を示している。
【0051】
比較のため、図9には撹拌体16の反転方向についての回転変動を示す。反転方向においては、回転変動が全体にわたって大きくなっており、「布からみ」の発生を特定できるような特徴的なピークを観測することは困難である。これは、図3に示した撹拌体16の形状に基づくものである。
【0052】
即ち、撹拌体16は、円弧状をなす翼16bを有しているため、回転槽15内に貯留された水に対する抵抗は正転時では比較的小さくなり、反転時には比較的大きくなることで非対称となる水流を生成している。従って、正転時には、回転槽15内において「布からみ」が発生している場合、その影響がモータ24のトルク変動→回転変動として大きく反映されることになる。
【0053】
また、このように、モータ24の回転変動によって「布からみ」の有無を判定できるのは、本実施例における構成のように、ベクトル制御を適用することで可能となったものである。即ち、q軸電流によりモータ24のトルクを直接制御し、且つ回転速度をPI制御することでモータ24の回転変動が全体にわたって低いレベルとなるので、「布からみ」が発生した場合は、それに応じて回転変動が鋭いピークを持つようになる。
【0054】
比較のため、図10には、従来構成の洗濯機における回転変動の一例を示す。このように、回転変動が全体にわたって高いレベルにあるため、「布からみ」が発生したとしてもこれらの変動の中に埋もれてしまうことになり、検出は極めて困難である。
【0055】
即ち、洗い運転やすすぎ運転のようにモータの回転速度が大きく変化する場合にPI制御を適用するためには、その変化の大きさに応じて制御ループの実行周期を短くしなければならない。そして、従来構成では、モータの印加電圧で速度を制御しているため、制御応答性が悪くPI制御を適用することができなかった。これに対して、本実施例では、DSP45がベクトル制御を行うことでq軸電流成分に比例させてトルクを直接制御するので、そのトルクに比例するモータ24の速度制御についても応答性を高めることが可能となっている。
【0056】
また、図11には、モータ24の回転変動(rpm)と脱水運転時における回転槽15の振動振幅(mm)との関係を示す。例えば、振動振幅を10mm未満に抑えようとすると、回転変動を2rpm以下にすれば良い。従って、「布からみ」状態を解消してから脱水運転を行なえば、回転槽15の振動を効果的に抑制して騒音の発生も抑えることができる。
【0057】
以上のように本実施例によれば、DSP45によりモータ24のトルクについてベクトル制御を行なうと共に、回転速度についてPI制御を行うように構成し、制御マイコン46は、モータ24の洗い又はすすぎ運転時における回転変動状態に基づいて、即ち、正転方向に回転動作した場合の回転変動数と、その次に正転方向に回転動作した場合の回転変動数とを比較し、両者の差が5.0rpm以上か否かに基づいて回転槽15内で「布からみ」が発生しているか否かを判定するようにした。
【0058】
即ち、速度PI制御部27は、PI制御によってモータ24の速度を制御することが可能となり、モータ24の負荷が変動した場合でも回転速度を略一定に維持できるようになる。そして、モータ24の回転状態は、定常的な回転状態における微小な負荷変動に対しては略一定を維持するようになり、「布からみ」が発生した場合のように比較的極端な負荷変動が発生するとその影響はモータ24の回転状態に明確に反映されるようになる。従って、制御マイコン46が以上のように比較を行うことで「布からみ」の発生を容易且つ正確に判定することができる。
【0059】
また、本実施例によれば、撹拌体16の形状が、円弧状の翼16bを有して正転方向と反転方向とで発生させる水流が異なるように非対称に形成されている場合に、制御マイコン46は、正転方向について発生する回転変動の平均を比較することで「布からみ」を判定するので、判定を確実に行うことができる。
更に、本実施例によれば、制御マイコン46は、洗い又はすすぎ行程の最終段階においてほぐし行程を行い、そのほぐし行程においても「布からみ」を判定し、「布からみ」が解消されていると判断すると脱水行程に移行するので、脱水運転時に回転槽15を高速回転させる場合に振動や騒音が発生することを未然に防止できる。
【0060】
図12は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例の構成は基本的に第1実施例と同様であり、制御マイコン46におけるソフトウエア的な処理が異なっている。図12は図5相当図である。制御マイコン46は、ほぐし動作を行う場合、ステップB2において「NO」と判断すると先ずステップB4のほぐし動作を行う。それから、ステップB3において「布からみ」について判定を行い、「布からみ」が解消していなければ(「NO」)高速ほぐし正反転動作を行なう(ステップB5)。
【0061】
ここで、「高速ほぐし正反転動作」とは、ステップB4において行なうほぐし動作よりも撹拌体16を高速に回転させて行なうほぐし動作であり、制御マイコン46が速度PI制御部27に与える目標速度ωref の値をより高めに設定することで、より強力なほぐし動作を実行させて「布からみ」の速やかな解消を図るものである。
【0062】
以上のように第2実施例によれば、制御マイコン46は、ほぐし動作を所定時間実行しても「布からみ」が解消しない場合は、速度PI制御部27に与える目標速度ωref の値をより高めに設定して「高速ほぐし正反転動作」を行なうので、重い布からみ状態の解消を図ることができる。
【0063】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
「布からみ」を判定する所定値は5.0rpmに限ることなく、個別の設計に応じて適宜変更して設定すれば良い。
図6に示すA/D変換処理は、正転の場合にのみ行うようにしても良い。
撹拌体によって生成される水流が正転時と反転時とで対称となるものにおいては、正転1回分の回転変動数とその次に行われる反転1回分の回転変動数とを比較するようにしても良い。
【0064】
【発明の効果】
本発明の洗濯機によれば、トルク制御手段によりモータをベクトル制御し、その前段に配置される速度制御手段により、速度指令と電流検出手段によって検出された電流から得られるモータの回転速度とに基づいて、モータの速度をPI制御する構成において、布状態判定手段は、モータの洗い又はすすぎ運転時において、モータの回転方向を交互に反転させる場合、一方向への回転動作中における回転変動数と、その次に行われる同一方向または逆方向への回転動作中における回転変動数とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は布からみ状態にあると判定するようにした。
【0065】
即ち、トルク制御手段がベクトル制御を行うことでq軸電流成分に比例させてトルクを直接制御するので、そのトルクに比例するモータの速度制御についても応答性を高めることができ、速度制御手段はPI制御によりモータの速度を制御することが可能となる。そして、モータの回転状態は、定常的な回転状態における微小な負荷変動に対しては略一定を維持するようになるので、布からみが発生した場合のように比較的極端な負荷変動が発生すると、その影響はモータの回転状態に明確に反映されるようになる。従って、布状態判定手段は、洗濯槽内の布状態が変化していることを容易に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であり、制御系の電気的構成を示す機能ブロック図
【図2】洗濯機の縦断正面図
【図3】回転槽の内底部に配置される撹拌体の平面図
【図4】洗濯機の「洗い」、「すすぎ」、「脱水」の全行程を概略的に示すフローチャート
【図5】図4のステップA5,A12におけるほぐし動作の内容を示すフローチャート
【図6】制御マイコンがモータの検出速度をサンプリングするA/D変換処理のフローチャート
【図7】メイン制御ルーチンのフローチャート
【図8】洗い、又はすすぎ運転時における撹拌体の正転方向についての回転変動(平均値)を示す図
【図9】撹拌体の反転方向についての図8相当図
【図10】従来構成の洗濯機における回転変動の一例を示す図
【図11】モータの回転変動(rpm)と脱水運転時における回転槽の振動振幅(mm)との関係を示す図
【図12】本発明の第2実施例を示す図5相当図
【図13】従来技術を示す図1相当図
【符号の説明】
15は回転槽(洗濯槽)、16は撹拌体、16bは翼、24はブラシレスモータ、27は速度PI制御部(速度制御手段)、39はシャント抵抗(電流検出手段)、45はDSP(トルク制御手段)、46がマイクロコンピュータ(布状態判定手段,行程制御手段)を示す。
Claims (4)
- 洗い及びすすぎ運転を行うために撹拌体を回転させるモータと、
このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前記モータをベクトル制御することで、当該モータの発生トルクが少なくとも洗い運転とすすぎ運転とについて最適となるように制御するトルク制御手段と、
このトルク制御手段の前段において、速度指令と、電流検出手段によって検出された電流から得られるモータの回転速度とに基づいて、モータの速度をPI制御する速度制御手段と、
前記モータの洗い又はすすぎ運転時において、モータの回転方向を交互に反転させる場合、一方向への回転動作中における回転変動数と、その次に行われる同一方向または逆方向への回転動作中における回転変動数とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は布からみ状態にあると判定する布状態判定手段とを備えたことを特徴とする洗濯機。 - 洗濯運転の行程切替えを制御するものであり、洗い又はすすぎ行程の最終段階において布のからみをほぐすためのほぐし行程を行う行程制御手段を備え、
布状態判定手段は、前記ほぐし行程においても布状態を判定し、
前記行程制御手段は、前記ほぐし行程において布状態判定手段が布からみ状態を判定しない場合に、脱水行程に移行することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。 - 行程制御手段は、ほぐし行程を所定時間実行しても布状態判定手段が布からみ状態を判定し続ける場合には、速度制御手段に対して速度の上昇を指示することを特徴とする請求項2記載の洗濯機。
- 布状態判定手段は、撹拌体の形状が、正転方向と反転方向とで発生させる水流が異なるように非対称に形成されている場合は、同一の回転方向について発生する回転変動数について前回求めた平均と今回求めた平均とを比較することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の洗濯機。
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