JP4835673B2 - Washing machine - Google Patents
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Description
本発明は、ドラムに投入された洗濯物の量である布量を検知するための布量センサーを有する洗濯機に関する。 The present invention relates to a washing machine having a cloth amount sensor for detecting a cloth amount that is an amount of laundry put in a drum.
ドラム式洗濯機の構造の一例を図8に示す。この洗濯機本体1内には、図示しないサスペンション構造によって水槽2が宙吊り状態に支持されている。水槽2内には、有底円筒形に形成されたドラム3が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽2の正面側にはドラム3の開口端に通じる衣類出入口4が形成され、洗濯機本体1の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉5を開くことにより、衣類出入口4を通じてドラム3内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
An example of the structure of the drum type washing machine is shown in FIG. In the
ドラム3には、その周面に水槽2内に通じる多数の透孔6が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起(図示せず)が設けられている。このドラム3は、水槽2の背面側に取り付けられたモータ7によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽2には、注水管路8及び排水管路9が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽2内への注水及び排水がなされる。
The
扉5を開きドラム3内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体1の例えば前面上部に設けられた操作パネル10での操作により運転を開始させると、水槽2内には注水管路8から所定量の注水がなされ、モータ7によりドラム3が回転駆動されて洗濯工程が開始される。ドラム3の回転により、ドラム3内に収容された洗濯物はドラム3の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路9から排出され、ドラム3を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽2内に注水管路8から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においてもドラム3内に収容された洗濯物はドラム3の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
When the door 5 is opened, laundry and detergent are put into the
このドラム式洗濯機には、ドラム3内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路11により、水槽2内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽2内に送風する。この循環送風経路11の途中には蒸発器などの除湿手段、凝縮器などの加熱手段及び送風手段である送風ファン12が設けられている。この循環送風経路11を利用した乾燥工程では、循環送風経路11を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、送風ファン12の回転部への噛み込み、送風ファン12の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路11の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ13が設けられている。また、モータ7の回転を検知するための回転検知部14が設けられている。
This drum-type washing machine is provided with a function of drying laundry stored in the
以上のような構成のドラム式洗濯機においては、ドラム3に投入された衣類等洗濯物の布量を検出し、布量に応じて洗濯時間等を決定している。特許文献1に開示された、布量を検出する方法の一例について、図6を参照して、以下に説明する。
In the drum type washing machine having the above-described configuration, the amount of laundry such as clothes put in the
布量の検出は、ドラム3を回転駆動するためのモータ7を制御する機能を有する制御回
路(図示せず)により行われる。
The cloth amount is detected by a control circuit (not shown) having a function of controlling the
洗濯を開始すると、まず、制御回路は、モータ7を始動し、回転検知部14からは検知出力が入力される。回転検知部14の検出周波数は、モータ7の回転によりリニアに変化する。制御回路は、回転検知部14からの入力周波数が小さい時は、位相制御の手段によりモータ7の電源電圧の平均電圧を大きくし、また、周波数が大きくなると平均電圧を小さくする。
When washing is started, first, the control circuit starts the
布量検知工程では、回転制御を行ないながら、制御回路内部で徐々にモータ7に印加する平均電圧を上昇させて高速回転に移行し、衣類がドラム3の内壁に遠心力により均一に貼り付くようにする。その状態で、所定時間回転を持続した後、モータ7の通電を停止する。それにより、ドラム3の惰性回転が、逆にモータ7を回転させる状態になる。
In the cloth amount detection process, while performing rotation control, the average voltage applied to the
このとき回転検知部14は、図5に示すように、ドラム3の惰性回転力が摩擦トルクによりしだいに低下して停止する様子を分回転数に変換して出力する。図5における横軸は時間、縦軸は駆動電動機(モータ)の分回転数を示す。通電停止からドラム3の停止までの時間は、布量が多いときは長く、布量が少ないときは短い。この停止に要する時間の違いが布量に比例することを利用して布量を検知する。
At this time, as shown in FIG. 5, the
ここで布の重量をm、ドラム3の内周に分布する布の平均半径をr、ドラム3やモータ7の慣性モーメントをJdとすると、布の慣性モーメントJは数式1で求められる。
Here, when the weight of the cloth is m, the average radius of the cloth distributed on the inner periphery of the
また、モータ7の発生トルクをT、ドラム回転軸などが有する摩擦トルクをTb、ドラム3の角加速度をαとおくと、これらの関係は数式2で表される。
Further, assuming that the generated torque of the
角加速度αは角速度ωと時間tの関数として数式3で表されるから、数式4のように、布の平均半径rが一定であれば、布の重量mに応じて、回転数すなわち角速度ωが変化する。
Since the angular acceleration α is expressed by
つまり、モータ7の通電を停止ししてドラム3を惰性回転させ、ドラム3が停止するまでのある時間区間における回転数の変化を測定することによって、布量を知ることができる。
上記従来の布量検知方法を用いる場合には、ドラムの惰性回転力が摩擦トルクにより次第に低下して、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係を予め実験により求めておくことになる。しかしながら数式4からわかるように、水槽の回転軸の摩擦トルクのバラツキの影響により、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係は一定でなく、洗濯機により異なる。また、乾燥運転では濡れた洗濯物が水槽ユニットに入れられるため、布量検知動作で時に水槽に張り付き大きなアンバランス状態のまま水槽の回転数が上昇すると、洗濯機本体に異常音や異常振動が起こり、部材の破損等を生じるという課題があり、水槽のアンバランス状態を検知する方法は、ドラムの回転ムラによる検知や振動センサーにより加速の絶対値を検知する方法などあるが、布量検知動作のような低速回転域では、アンバラの大きさにより一瞬の加速度は大きいが、運動エネルギーとしては小さい場合など、単純な加速度の比較だけでは結果として検知バラツキが大きく正確に検知することが難しい。したがって、異常振動と判定する閾値を厳しくして、水槽が本体に当たるような振動でなくても布量判定動作を停止させ布量の判定結果を所定の大きなランクに固定することになる。実際の布量より多めに布量が判定されると、洗濯時の水の量や洗剤量の表示が多めに誤表示され、また乾燥終了までの時間を示す残時間表示も同様に長い時間が表示され、正確に布量判定する場合と比べ無駄な水や洗剤を使うと共に残時間表示も誤表示するため、実際の乾燥終了時刻と異なるという課題もあった。 When the conventional cloth amount detection method is used, a proportional relationship between the time until the drum stops and the amount of cloth until the drum stops due to the friction torque is gradually obtained through experiments. . However, as can be seen from Equation 4, the proportional relationship between the time until the drum stops and the amount of cloth is not constant and varies depending on the washing machine due to the influence of the variation in the friction torque of the rotating shaft of the water tank. Also, in the dry operation, wet laundry is put into the aquarium unit, so if the number of rotations of the aquarium increases with the cloth amount detection operation sometimes sticking to the aquarium with a large unbalanced state, abnormal sounds and vibrations will be generated in the washing machine body. There is a problem of causing damage to members, etc., and there are methods for detecting the unbalanced state of the aquarium, such as detection due to uneven rotation of the drum and detection of the absolute value of acceleration using a vibration sensor. In such a low-speed rotation region, the instantaneous acceleration is large due to the size of the unbalance, but when the kinetic energy is small, the detection variation is large and difficult to detect accurately as a result of simple comparison of accelerations. Therefore, the threshold value for determining abnormal vibration is made strict, and even if the vibration does not cause the water tank to hit the main body, the cloth amount determination operation is stopped and the determination result of the cloth amount is fixed to a predetermined large rank. If the amount of cloth is judged to be larger than the actual amount of cloth, the amount of water and the amount of detergent at the time of washing will be displayed incorrectly, and the remaining time indicating the time until the end of drying will be similarly long. Compared to the case where the amount of cloth is accurately determined, wasteful water and detergent are used and the remaining time display is erroneously displayed, which causes a problem that it is different from the actual drying end time.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、第一の検知工程の後のN2の回転数をtsの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度、または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部で水槽の左右、前後、上下の変位量に演算するため、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず水槽の変位を簡単な四則演算で正確に検知でき、洗濯時の水量や洗剤量、残時間も正確に検地可能な布量検地手段を有する洗濯機を提供するものである。 The present invention solves the above-described conventional problem, and detects a signal from an acceleration sensor attached to the water tank in a section in which the rotation speed of N2 after the first detection step is maintained for ts, Rotating at a relatively low speed because the acceleration detection unit detects acceleration in the longitudinal direction of the aquarium, acceleration in the vertical direction or acceleration in the horizontal direction, and further calculates the displacement amount in the lateral, longitudinal, and vertical directions of the aquarium with the displacement detection unit. To provide a washing machine with a cloth leveling means that can accurately detect the displacement of a water tank regardless of the amount of kinetic energy in a region with simple four arithmetic operations, and can accurately detect the amount of water, amount of detergent, and remaining time during washing. Is.
上記の課題を解決するため本発明の洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知装置と、前記回転数検知装置の検知出力に基づき前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記洗濯物の量である布量を検知するために、前記モータに所定の加速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を加速して、所定の回転数N1からN2まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α1を測定する第1の検知工程と、第1の検知工程の後、さらにN2の回転数を維持させる制御を行なった後に、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数N3からN4まで回転数が低下する間の減速時角加速度α2を計測する第2の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α1と前記減速時角加速度α2に基づき、前記布量を検知させる。ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。 In order to solve the above-described problems, a washing machine of the present invention has a central axis of rotation in a horizontal direction or an inclination direction, and includes a drum that accommodates laundry, the drum being rotatably included, and elastic in the washing machine body. A water tank supported by the motor, a motor that rotationally drives the drum, a rotational speed detection device that detects the rotational speed of the motor, and a control unit that controls the rotation of the motor based on a detection output of the rotational speed detection device; And the control unit accelerates the rotation of the drum by generating a predetermined acceleration torque in the motor in order to detect the amount of cloth, which is the amount of laundry, from a predetermined number of rotations N1. After the first detection step of measuring the acceleration angular acceleration α1 while the rotation speed increases to N2, and after the first detection step, and further performing control to maintain the rotation speed of N2, the motor is predetermined. Constant deceleration torque of And having a second detection step of measuring angular acceleration α2 during deceleration while the number of rotations of the drum decreases from N3 to N4, and detecting the acceleration of the water tank by the acceleration detection unit, If it is larger than the set reference value, it is determined as abnormal vibration and the motor is immediately stopped, and if it is not determined as abnormal vibration, based on the acceleration angular acceleration α1 and the deceleration angular acceleration α2, Detect the amount of cloth. Since the amount of cloth is measured using both the rise and fall speeds of the drum rotation, variations in the friction torque of the drum rotation shaft can be offset and the influence of the variations can be suppressed. The amount of cloth can be detected with high accuracy.
水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーからの加速度出力を検知する加速度検知部と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モー
タの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、布量検知工程で前記モータに所定の一定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数をN1からN2まで上昇する間の加速時角加速度α1を測定する第1の検知工程と、第1の検知工程のあと、さらにN2の回転数を維持させる制御を行なったのちに、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数N3からN4まで回転数が低下する間の減速時角加速度α2を計測する第2の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α1と前記減速時角加速度α2に基づき、前記布量を検知することで、上記構成の洗濯機によれば、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。
A drum having a central axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction and accommodating a laundry to perform a rotational movement; a water tank that rotatably includes the drum and elastically supported in a washing machine body; and the water tank An acceleration sensor capable of detecting vibration components in a plurality of directions fixed to the motor, an acceleration detection unit for detecting an acceleration output from the acceleration sensor, a motor for rotationally driving the drum, and a rotational speed detection for detecting the rotational speed of the motor. A control unit that controls rotation of the motor based on the detection output of the rotation speed detection unit and controls a series of processes such as cloth amount detection, washing, rinsing, and dehydration, and transmission and reception of control signals to and from the control unit And an input setting means and a display means, and the control unit generates a predetermined constant acceleration torque to the motor in the cloth amount detection step, and increases the rotation speed of the drum from N1 to N2. After the first detection step for measuring the angular acceleration α1 during acceleration and the control for maintaining the rotation speed of N2 after the first detection step, a predetermined constant deceleration torque is applied to the motor. And a second detection step of measuring the deceleration angular acceleration α2 while the rotation speed is reduced from N3 to N4, and detecting the acceleration of the water tank by the acceleration detection unit, If it is larger than the set reference value, it is determined as abnormal vibration and the motor is immediately stopped, and if it is not determined as abnormal vibration, based on the acceleration angular acceleration α1 and the deceleration angular acceleration α2, By detecting the amount of cloth, according to the washing machine configured as described above, the amount of cloth is measured using both the rising and falling speeds of the rotation of the drum, so that the variation in the friction torque of the drum rotation shaft is offset, That variation The amount of cloth can be accurately detected with a simple configuration.
上記構成の洗濯機によれば、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺されそのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。 According to the washing machine configured as described above, since the amount of cloth is measured using both the drum rotation rise and descent speeds, the variation in the friction torque of the drum rotation shaft is offset and the influence of the variation can be suppressed. This is possible, and the amount of cloth can be accurately detected with a simple configuration.
ドラム内の洗濯物が不均一な状態の時でも、第1の検知工程の後、速度制御を行いN2の回転数をts秒間維持させた後に、所定の一定の減速トルクを発生させるアルゴリズムとしているため、ドラムの振動バラツキが少なく、検知の繰り返し精度を向上させることができる。 Even when the laundry in the drum is in a non-uniform state, after the first detection step, the speed is controlled and the rotation speed of N2 is maintained for ts seconds, and then an algorithm that generates a predetermined constant deceleration torque is used. Therefore, there is little vibration variation of the drum, and the repeatability of detection can be improved.
さらにドラム内の洗濯物がアンバランスとなり、前記ドラムの振動が所定の値よりも大きくなり異常振動した場合では、ドラムの振動を加速度センサーからのし加速度出力を加速度検知部で検知し、所定の閾値と比較し大きい場合、即時にモータの停止させるため、ドラムの異常振動等がなく布量検知工程を終了させることができる。 Further, when the laundry in the drum becomes unbalanced and the vibration of the drum becomes larger than a predetermined value and abnormally vibrates, the vibration of the drum is output from the acceleration sensor, and the acceleration output is detected by the acceleration detection unit. If it is larger than the threshold value, the motor is immediately stopped, so that there is no abnormal drum vibration or the like, and the cloth amount detection step can be completed.
以下、本発明のドラム式洗濯機に係る最良の実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the drum type washing machine of the invention will be described with reference to the drawings. It should be understood that the embodiments disclosed below are illustrative in all respects and are not restrictive.
本発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸と、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持された水槽と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーの加速度出力を検知する加速度検知部と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、布量検知工程で前記モータに所定の一定加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して水槽などの振動系の1次の共振周波数以下の回転数N1からN2までの間の加速時角速度α1を測定する第一の検知工程と、第一の検知工程の後にさらにN2の回転数をtsの間維持させる制御を行なった後に前期モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前期ドラムの回転数がN3からN4まで低下する間の減速時角加速度α2を計測する第2の検知工程を有し、少なくとも前期第一の検知工程で前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の最大加速度または上下方向の最大加速度または左右方向の最大化速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、布量検知動作中の異常振動と判断し即時にモータを停止させる。第
一の検知工程の後のN2の回転数をtsの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず、水槽の変位を正確に検知できるため、予め設定した基準値と比較して大きくい場合、布量検知動作中の異常振動と判断し即時にモータを停止させるため、水槽が洗濯機本体に当たることがないため異常振動や騒音を発生することがない。また異常と判断しない場合は、前期加速時角速度α1と前期減速時各速度α2に基づき、布量を検知することができる。
The present invention includes a rotation center shaft in a horizontal direction or an inclination direction, a drum that accommodates laundry and performs a rotational motion, and includes the drum rotatably and elastically supported in a swingable manner in a washing machine body. A water tank, an acceleration sensor that can detect vibration components in a plurality of directions fixed to the water tank, an acceleration detection unit that detects an acceleration output of the acceleration sensor, a motor that rotationally drives the drum, and a rotational speed of the motor. A rotation speed detection unit to detect, a control unit that controls rotation of the motor based on a detection output of the rotation speed detection unit, and controls a series of processes such as washing, rinsing, and dehydration; the control unit and a control signal; The control unit generates a predetermined constant acceleration torque to the motor in the cloth amount detection step, accelerates the rotation of the drum, and vibrates a water tank or the like. A first detection step of measuring an angular velocity α1 during acceleration between the rotational speed N1 and N2 below the first resonance frequency of the first and a control for maintaining the rotational speed of N2 for ts after the first detection step And a second detection step of generating a predetermined constant deceleration torque in the motor in the previous period and measuring the deceleration angular acceleration α2 while the rotation speed of the drum in the previous period decreases from N3 to N4. A signal from an acceleration sensor attached to the water tank in the first detection step is detected, and the acceleration sensor detects the maximum acceleration in the front-rear direction or the maximum acceleration in the vertical direction or the maximum speed in the left-right direction of the water tank, If it is larger than the preset reference value, it is determined as abnormal vibration during the cloth amount detection operation, and the motor is immediately stopped. In a section in which the rotation speed of N2 after the first detection step is maintained for ts, a signal from an acceleration sensor attached to the water tank is detected, and the longitudinal acceleration or vertical acceleration or horizontal direction of the water tank is detected. The acceleration detection unit detects the acceleration of the water tank, and further calculates the displacement by the displacement detection unit, so that the displacement of the aquarium can be accurately detected regardless of the magnitude of the kinetic energy in a relatively low speed rotation region. If it is larger than the reference value, it is determined that there is an abnormal vibration during the cloth amount detection operation, and the motor is immediately stopped. Therefore, the water tank does not hit the washing machine body, so that no abnormal vibration or noise is generated. If it is not determined to be abnormal, the cloth amount can be detected based on the angular velocity α1 during the previous acceleration and the respective velocity α2 during the previous deceleration.
(実施の形態1)
図1は、同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック構成図、図2は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図、図3は、布量検知の布量と加速度差を示す図、図4は、布量検知方法を示すフローチャート、図5は、布量の量と時間を示す図、図6は、ドラム式洗濯機の略構成を示す断面図、図7は、布量検知におけるベクトル制御ブロック図、図8は従来例の洗濯機の略構成を閉めず断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a control circuit of the drum type washing machine, FIG. 2 is a diagram showing an operation of detecting the amount of cloth of the drum type washing machine, and FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the cloth amount detection method, FIG. 5 is a view showing the amount and time of the cloth amount, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the drum type washing machine, and FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the vector control block diagram in quantity detection, and FIG.
図6において、水槽ユニット76は、水槽82内にドラム78を回転自在に収納し、ドラム78の回転軸79を水槽82の背面に設けられた軸受80で軸支すると共に、回転軸79にドラム駆動用のモータ81を連結して構成されている。
In FIG. 6, a
水槽ユニット76は、軸心を洗濯機本体83内に傾斜して配設され、洗濯機本体83の基底部73に取り付けられた減衰防振ダンパー70によりその重量が支持され、更に水槽82の上部に固定された上部支持金具75と洗濯機本体83の上面との間に第1の防振バネ71と、洗濯機本体83の背面部86との間の第2の防振バネ72とで揺動自在に弾性的に防振支持される。
The
洗濯機本体83の左方傾斜面には扉87を開閉自在に軸支し、使用者は扉87部よりドラム78内方に洗濯衣類を投入する。
A
洗濯機の洗濯、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御するマイクロコンピュータ等で構成した制御部31は、扉87の上方に配した入力設定手段25および表示手段40や、水槽82の上方外壁に固着した加速度センサー38と信号伝達を行うと共に、前記モータ81等の回転制御を行う。
The
前記加速度センサー38は、例えば半導体加速度センサーで構成し、1方向の加速度でなく前後左右上下等の多軸(2軸もしくは3軸)方向の加速度センサーで構成される。これは、実際の水槽ユニット76の振動は、必ずしも一方向に限定できないので、多軸の加速度センサーを用いて、精度の高い水槽82の動きを検知する為である。
The
図1の制御回路のブロック構成図において、商用電源20の交流電力を整流器21により整流し、チョークコイル22及び平滑コンデンサ23からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路24によりモータ81を回転駆動する。
In the block configuration diagram of the control circuit of FIG. 1, the
また、制御部31は、入力設定手段25から入力される運転指示、及び各検知手段(図示せず)により検知される運転状態の監視情報に基づいてモータ81の回転を制御し、負荷駆動部26により給水弁27、排水弁28、送風ファン12、ヒータ29の動作を制御すると共に、表示手段40により運転状態や制御状態を使用者に判るように表示信号を送信する。
Further, the
モータ81は、3相巻線7a、7b、7cを有するステータと、2極の永久磁石を有す
るロータ(図示せず)とを備え、3つの位置検出素子30a、30b、30cを設けた直流ブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子24a〜24fにより構成されたPWM制御インバータ回路24により回転制御される。
The
位置検出素子30a、30b、30cが検出するロータ位置検出信号は、マイクロコンピュータ等により構成された制御部31に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路32によりスイッチング素子24a〜24fのオン/オフ状態をPWM制御することにより、ステータの3相巻線7a、7b、7cに対する通電を制御してモータ81を所要回転数で回転させる。
The rotor position detection signals detected by the
制御部31は、3つの位置検出素子30a、30b、30cの検出出力が入力される回転速度検知部33を有し、前記回転速度検知部33は、3つの位置検出素子30a、30b、30cのいずれかの信号の状態が変わることに応じてその周期を検出し、その周期よりモータ81の回転数を算出する。
The
ドラム78内に投入された衣類の量に応じて、モータ81に加わる負荷が変動するので、回転速度検知部33の検知出力を布量検知部34に供給すれば、検出された回転数に基づき、ドラム78内に投入された布量が検知される。
Since the load applied to the
なお、モータ81の回転速度検知部33の検知出力はドラム78内の回転数に対応するので、以下の説明において水槽82の回転数は、回転速度検知部33の検知出力により得られるものである。
Since the detection output of the rotation
水槽82に固着した加速度センサー88は、少なくとも水槽の上下、前後の複数方向の加速度を検知し、制御部31内に構成した加速度検知部39は、前記加速度センサー88からのデジタル信号もしくはアナログ信号を、少なくとも第一の検知工程の後のN2の回転数をtsの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部40で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず水槽の変位を正確の演算することができ、異常振動等の有無を検知する。
The
速度制御部36でN2回転数をts秒間維持する理由は、ドラム78内に投入された衣類の量によりドラム等の振動系の慣性モーメントが変化して回転数のオーバーシュート量が大きく変化してたとえば、さらに回転数が上昇すれば、ドラム78の回転周波数が本体の共振周波数に近づくとドラム78の回転ムラが大きくなり、一定トルクでN1からN2まで加速させた第一の検知工程でのイナーシャーとは異なった状態となる。この状態で直ぐに、所定の減速トルクT2を発生させ、N3からN4まで時間t2の測定つまり第二の検知工程を行なうと検知誤差が大きく布量検知精度が悪化することになる。従って、速度制御部36でモータ81を速度制御することで、N2回転数をts秒間維持することで、衣類の量に影響されなくなるため検知精度を高めることができる。また、N2回転数が維持している期間に加速度検知部39で検知した加速度データは、変位検知部40で簡単な四則演算で正確に水槽82の変位が計算することができる。
The reason why the
数式20から、回転数ωが一定の時、加速度が分かれば水槽82の変位が簡単な計算で瞬時に求めることができる。
From
本実施の形態における布量検知方法について、以下図2を参照して説明する。 The cloth amount detection method in the present embodiment will be described below with reference to FIG.
図2は、布量検知の動作を示す図であり、横軸は布量検知開始からの経過時間を、縦軸はモータ81即ちドラム78の回転数を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of detecting the cloth amount, where the horizontal axis indicates the elapsed time from the start of the cloth amount detection, and the vertical axis indicates the rotation speed of the
制御部31より洗濯運転開始前に布量検知行程の開始が指示されると、モータ81は回転を開始し、所定の時間経過あるいは所定の回転数N1に到達の後に、モータ81によって加速トルクT1を発生させて、時間t1の間にΔN1だけ回転数を上昇させ所定の回転数N2に到達する第1の検知工程が行われる。
When the
ここで、所定の回転数N1とは、モータ81起動直後の低速回転数であり、また所定の回転数N2とは、図6における振動系である水槽82の1次の共振周波数以下の回転数である。加減速トルク制御部35によりモータ81の回転数がN1からN2に到達したら直ちに回転数を低下させることなく、速度制御36でN2の回転数をtsの期間維持する制御を行い、N2回転数を安定的に維持せしめ、ここで加速度センサー38により、水槽82の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部40で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず、水槽の変位を正確に検知でき、予め設定した値と水槽の変位量を比較して変位量が大きい場合、制御部31は異常振動であると判断しモータ制御部31からの指令でモータ81を停止させる。変位量が所定の値より小さい場合、異常振動は無いと判断し、モータ81を減速に転じさせた上で加減速トルク制御部35は、惰性回転したモータ81によって減速トルクT2を発生させ、時間t2の間に所定の回転数N3からΔN2だけ回転数を降下させ、所定の回転数N4に至る第2の検知工程が行われる。
Here, the predetermined rotational speed N1 is a low-speed rotational speed immediately after the start of the
布量検知は、前記第1の検知工程での回転数上昇時のモータ81に生じる負荷と、第2の検知工程での慣性による回転数の低下速度とから、布量検知部34で予め決められたテーブルに基づいて設定される。
The cloth amount detection is determined in advance by the cloth
図4は、本実施の形態における布量検知方法を示すフローチャートである。布量検知がスタートすると(S30)、ドラムの異常振動制御部31は、モータ7を駆動して、所定の回転数N1に到達すると(S32)、所定のトルクによりドラム78の回転数を上昇させて(S33)、回転数がΔN1だけ上昇した所定の回転数N2に到達させるように制御する(S32)。ドラム78が回転数N2に到達した時点で(S34)、回転数がΔN1上昇するのに要した所要時間t1を算出する(S35)。
FIG. 4 is a flowchart showing the cloth amount detection method in the present embodiment. When the cloth amount detection starts (S30), the drum abnormal
次にモータ81の回転数をN2で維持するように速度制御を行う(S36)N2の回転数でts秒間維持(S37)し、ドラム78を惰性回転で降下させる(S38)。ドラム78がN3に達した時点で所定の減速トルクを掛け(S40)、所定の回転数N3からN4に区間ΔN2だけ回転数が降下した所定の回転数N4に到達した時点で(S41)、回転数がΔN2だけ降下するのに要した所要時間t2を算出する(S42)。次にΔN1、t1、ΔN2、t2から数式5および数式7に基づいて、角加速度の差α1−α2を求め(S43)、予め測定しておいた判定値Sと布量の関係から、数式9に基づいて布量を求める(S44)。
Next, speed control is performed so as to maintain the rotation speed of the
なお、数式9を用いて精度良く布量検知を行うためには、モータ7の加速トルクT1と減速トルクT2が一定となるように制御することが望ましい。
In order to accurately detect the amount of cloth using Equation 9, it is desirable to control the acceleration torque T1 and the deceleration torque T2 of the
本実施の形態における布量検知方法の特徴について、図2を参照して説明する。図2は、ドラム3の回転数上昇に要する時間、および回転数降下に要する時間との関係を示す。横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸は回転数である。布量検知を開始すると、所定
の時間経過あるいは回転数到達後に、モータ7によって加速トルクT1を発生させ、時間t1の間にΔN1だけ回転数を上昇させる第1の検知工程が行われる。この第1の検知工程が終了した後に、ドラム3の回転数を加速から減速に転じさせた上で、モータ7によって減速トルクT2を発生させ、時間t2の間にΔN2だけ回転数を降下させる第2の検知工程が行われる。
The feature of the cloth amount detection method in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the relationship between the time required for increasing the rotational speed of the
ここで、第1の検知工程の動作状態について考察する。 Here, the operation state of the first detection process will be considered.
背景技術に記載の数式3から、第1の検知工程における角加速度α1は数式5で表される。
From
また、数式3より、数式6が成立する。
From
同様に、第2の検知工程について考察すると、第2の検知工程における角加速度をα2と置いた場合に、数式7、数式8となる。
Similarly, considering the second detection step,
数式6および数式8から、摩擦トルクTbの成分を消去すると、数式9となる。
When the component of the friction torque Tb is eliminated from Equation 6 and
数式9は、布のドラム内周における平均半径r、加速トルクT1、減速トルクT2がある一定の値である場合に、図3に示すように、布の重量mに応じて(α1−α2)が変化することを示している。 When the average radius r, acceleration torque T1, and deceleration torque T2 on the drum inner circumference of the cloth are constant values, the numerical formula 9 is (α1-α2) according to the weight m of the cloth as shown in FIG. Indicates a change.
ここで、α1とα2は数式5および数式7に示すとおり、ドラム3の回転数と時間の関係を測ることによって容易に得ることが可能である。
Here, α1 and α2 can be easily obtained by measuring the relationship between the number of rotations of the
また、N1からN2までトルク一定で制御を行い、回転数がN2に到達した時点でフリーランにすると洗濯物の量によりイナーシャーが変化し、ドラムの慣性モーメントが大きいほど、回転数到達後の速度のオーバーシュート量が大きくなる。洗濯物の量によりイナーシャーが変化しても、N2で速度制御を行い、N2を維持させたのちに一定の減速トルクを発生させるアルゴリズムとすることで、洗濯物の量に係わらずいつも回転数N2から減速トルクを発生させt2を測定しα2を演算することができるため、検知バラツキを抑え検知精度を向上させることができる。 In addition, when the torque is controlled from N1 to N2 at a constant torque and free run is performed when the rotation speed reaches N2, the inertia changes depending on the amount of laundry, and the higher the drum inertia moment, the faster the speed after the rotation speed is reached. The amount of overshoot increases. Even if the inertia changes depending on the amount of laundry, the speed is controlled at N2, and an algorithm that generates a constant deceleration torque after maintaining N2 is always used regardless of the amount of laundry. Therefore, it is possible to generate a deceleration torque and measure t2 to calculate α2, so that detection variation can be suppressed and detection accuracy can be improved.
したがって、布の重量mと角加速度の変化(α1−α2)の関係のみ把握し、図1の布
量検知部34にテーブルなどとして保存しておくだけで、摩擦トルクTbの変化に関係無く、容易に精度良く、布量を検知することができることが分かる。
Therefore, only the relationship between the fabric weight m and the change in the angular acceleration (α1−α2) is grasped and stored as a table or the like in the fabric
このような制御は、モータ7に印加する電圧を制御することでも実現可能であるが、一般的に、図7に示すような、ベクトル制御によってモータのトルク一定制御を行うことが知られている。
Such control can be realized by controlling the voltage applied to the
図7の制御ブロックにおいて、モータ7に通電される電流のうち、すくなくとも2相の電流と、ホールICなどによって得られるモータの回転位置信号を検知する。これらの信号を用いて、モータ7の電流を、トルク成分であるIqと磁束成分であるIdという直交する2つの電流に換算する。その後、換算されたIqおよびIdと、指令されているIq*およびId*を比較したうえで適切な制御ゲインP、Iなどを用いることによって、モータ7のIq、Id一定に制御することができる。
In the control block of FIG. 7, at least a two-phase current out of the current supplied to the
ここで、モータ7のトルクTは数式10で表されることから、IqとId制御すれば、モータ7のトルクTを制御可能である。
Here, since the torque T of the
なお、Pはモータ7の極対数、ψaは磁石による鎖交磁束、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスを示す。
Here, P is the number of pole pairs of the
特に、数式10におけるψa・Iqはマグネットトルクを表しており、モ―タが発生するトルクの主成分である。したがって、モータ7のトルクはIqによって主体的に制御することが可能である。また、Idがゼロではない場合、回転状態によってLdやLqが変化すると、トルクTの変動、あるいは布量の計算を行う時にトルクTを演算する場合に誤差を生じやすくなる。つまりIqとIdを一定に制御してもトルクTが一定にならない場合が存在することからIdをゼロとし、Iqを一定に制御してモータ7のトルクを一定に制御することによって、布量の計算誤差を小さくすることが望ましい。
In particular, ψa · Iq in
本発明によれば、ドラムに投入された布量を、簡単な構成で精度よく検知して、良好な脱水工程を行うことが可能であり、家庭用、業務用の洗濯機に有用である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to detect the quantity of cloth thrown into the drum accurately with a simple configuration and perform a good dehydration process, and it is useful for household and commercial washing machines.
1 洗濯機本体
2 水槽
3 ドラム
4 衣類出入口
5 扉
6 透孔
7 モータ
7a、7b、7c 3相巻線
8 注水管路
9 排水管路
10 操作パネル
11 循環送風経路
12 送風ファン
13 フィルタ
14 回転検知部
20 商用電源
21 整流器
22 チョークコイル
23 平滑コンデンサ
24 インバータ回路
24a〜24f スイッチング素子
25 入力設定部
26 負荷駆動部
27 給水弁
28 排水弁
29 ヒータ
30a、30b、30c 位置検出素子
31 制御部
32 駆動回路
33 回転数検知部
34 布量検知部
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