JP4872777B2 - 洗濯機 - Google Patents

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を有する洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機の構造の一例を図７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。

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。

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。

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。

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８を参照して、以下に説明する。

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。

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ときは、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。

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。

このとき回転検知部１４は、図８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８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。

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は式（１）で求められる。

Ｊ＝Ｊｄ＋ｍｒ^２ （１）
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Ｔｆ、ドラム３の角加速度をαとおくと、これらの関係は式（２）で表される。

Ｔ＝Ｊα＋Ｔｆ （２）
角加速度αは角速度ωと時間ｔの関数として式（３）で表されるから、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。

α＝ｄω／ｄｔ （３）
ｄω／ｄｔ＝（Ｔ−Ｔｆ）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２） （４）
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。
特開平５−１６８７８６号公報

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しだいに低下して、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。そして求めた測定値を、同一機種の全ての洗濯機に適用することになる。しかしながら、式（４）から分かるように、ドラム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はなく、洗濯機によって相違する。そのため、上記従来の布量検知方法の検知精度には限界があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドラムに投入された布量を、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキの影響を抑制して、簡単な構成で精度よく検知可能な布量検知手段を有する洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、モータに所定の加速トルクを発生させることで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の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替えるために所定の時間、または前記モータが所定の回転数に達するまでの時間、前記モータに減速トルクＴｂを
発生させる切り替え工程を有し、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とともに、Ｔｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）としたものである。

これによって、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るとともに、第１の検知工程と第２の検知工程の間にＴｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）である減速トルクＴｂにて緩やかに減速を行う切り替え工程を有することにより、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えを円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

本発明の洗濯機は、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、かつ、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えを円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第１の発明は、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部と、前記回転数検知部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、少なくとも、前記モータに所定の加速トルクＴａ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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替えるために所定の時間、前記モータに減速トルクＴｂを発生させる切り替え工程とを有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき布量を検知するとともに、Ｔｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）であることにより、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るとともに、第１の検知工程と第２の検知工程の間にＴｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）である減速トルクＴｂにて緩やかに減速を行う切り替え工程を有することにより、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えを円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第２の発明は、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部と、前記回転数検知部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、少なくとも、前記モータに所定の加速トルクＴａ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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替えるために前記モータが所定の回転数に達するまでの時間、前記モータに減速トルクＴｂを発生させる切り替え工程とを有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき布量を検知するとともに
、Ｔｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）であることにより、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るとともに、第１の検知工程と第２の検知工程の間にＴｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）である減速トルクＴｂにて緩やかに減速を行う切り替え工程を有することにより、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えを円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、切り替え工程における減速トルクＴｂの所定値を複数有し、前記切り替え工程開始からの経過時間やドラムの回転状態に応じて前記減速トルクＴｂを変化させることにより、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えをより円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、少なくとも、モータに所定の加速トルクＴａを発生させることで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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替える切り替え工程とを有し、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、布量を検知する布量検知手段において、布量検知を開始してからの経過時間をｔとした時に、前記切り替え工程中では、前記モータに減速トルクＴｂを発生させることで切り替え角加速度α３（ｔ）を制御し、前記第１の検知工程終了時における加速時角加速度α１と、前記切り替え工程開始時のｔ＝ｔｓにおける切り替え角加速度α３（ｔｓ）とがほぼ同じ値であると共に、前記切り替え工程終了時の時間ｔ＝ｔｅにおける切り替え角加速度α３（ｔｅ）が第２の検知工程開始時における減速時角加速度α２とほぼ同じ値であることにより、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えをより円滑に行うことができるため、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、制御部は、布量検知を開始してからの経過時間をｔとした時に、第１の検知工程を行う前に、モータに加速トルクを発生させることでドラムを静止状態から起動して所定の回転数Ｎａまで起動時角加速度αａ（ｔ）で回転数を上昇させる起動工程を有し、前記起動工程中のある時間ｔ１においてαａ（ｔ１）＞α１となる前記起動時角加速度αａ（ｔ）を設けたことにより、αａ（ｔａ）＞α１となる加速度により発生する遠心力により、前記ドラムの内壁に衣類を貼り付かせた状態で第１の検知工程を開始することができるため、第１の検知工程中の衣類の状態を安定させることができ、精度良く布量を検知することが可能となる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、少なくとも、第１の検知工程中および第２の検知工程中および切り替え工程中においては、モータに通電されるｑ軸電流の増減によって前記モータの加速トルクおよび減速トルクを制御することにより、モータにおけるトルクの主成分であるマグネットトルクに関係するｑ軸電流が一定となるようにすることで、前記加速トルクおよび前記減速トルクをほぼ一定に制御であるため、精度良く布量を検知することが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、少なくとも、第１の検知工程中および第２の検知工程中および第３の工程中においては、モータに通電されるｄ軸電流がほぼゼロとなるようにしたことにより、モータにおける発生トルクがマグネットトルクのみとなることから、ｑ軸電流だけで前記加速トルクおよび前記減速トルクが制
御されて、制御を行いやすくなることから、精度良く布量を検知することが可能となる。

第８の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、制御部は、第１の検知工程における、所定回転角区間におけるドラムの最大回転数と最小回転数を計測し、最大回転数と最小回転数の差が所定値以上である場合は、前記ドラムの回転駆動を停止することにより、布の前記ドラム内における分布が不均一となって、前記ドラムの振動が所定の値よりも大きくなった場合であっても、安全に前記ドラムを停止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。本発明の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の概略構造は、図７に示した従来例のものと同様である。本実施の形態におけるドラム式洗濯機の動作を制御する制御装置は、図１に示すような概略構成を有する。

図１に示す制御装置においては、商用電源２０の交流電力を整流器２１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７を回転駆動する。また、入力設定部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７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。

モータ７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。位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが検出するロータ位置検出信号は、マイコン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ロータを所要回転数で回転させる。

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数検知部３３を有する。回転数検知部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たびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数を算出する。回転数検知部３３の検知出力は布量検知部３４に供給され、検出された回転数に基づき、以下に説明するように布量が検知される。なお、回転数検知部３３の検知出力はドラム３の回転数に対応するので、以下の説明においてドラム３の回転数は、回転数検知部３３の検知出力により得られるものである。

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Ｔａ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Ｔｂを発生させ、所定の時間経過またはドラム３が所定の回転数に到達する
まで減速を行う切り替え工程が行われる。切り替え工程が終了すると、モータ７によって減速トルクＴｃ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。

ここで、（Ｔｃの絶対値）＜（Ｔｂの絶対値）とする。

また、この切り替え工程を有する主な目的は、第１の検知工程と第２の検知工程の切り替えを円滑に行うことであるため、Ｔｂは一定の値でもよいが、切り替え工程開始からの経過時間やドラム３の状態により複数の値を変化させてもより円滑に切り替えを行うことができる。

また、第１の検知工程終了時と切り替え工程開始時の角加速度をほぼ同じとし、切り替え工程終了時と第２の検知工程開始時の角加速度をほぼ同じとすることにより、さらに円滑に切り替えを行うことができる。

ここで、第１の検知工程の動作状態について考察する。

式（３）から、第１の検知工程における角加速度α１は式（５）で表される。

α１＝ΔＮ１／ｔ１ （５）
また、式（３）より、式（６）が成立する。

Ｔ１＝α１（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋Ｔｆ （６）
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、式（７）、式（８）となる。

α２＝ΔＮ２／ｔ２ （７）
Ｔ２＝α２（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋Ｔｆ （８）
式（６）および式（８）から、摩擦トルクＴｆの成分を消去すると、式（９）となる。

α１−α２＝（Ｔ１―Ｔ２）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２） （９）
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。

ここで、α１とα２は式（５）および式（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。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Ｔｆ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。

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（ステップＳ１）、制御部３１は、モータ７を駆動して、所定の回転数Ａから、所定のトルクによりドラム３の回転数を上昇させて、回転数がΔＮ１だけ上昇した所定の回転数Ｂに到達させるように制御する（ステップＳ２）。ドラム３が回転数Ｂに到達した時点で（ステップＳ３）、回転数がΔＮ１上昇するのに要した所要時間ｔ１を算出する（ステップＳ４）。

次に減速トルクＴｂにて減速運転を行い、モータ７の回転数の降下を開始させる（ステップＳ５）。減速トルクＴｂにて減速運転を開始して所定の時間経過後、またはドラム３
が所定の回転数に達した時点から減速トルクＴｃにて減速を開始する（ステップＳ６）。ドラム３が所定の回転数ＣからΔＮ２だけ回転数が降下した所定の回転数Ｄに到達した時点で（ステップＳ７）、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（ステップＳ８）。次にΔＮ１、ｔ１、ΔＮ２、ｔ２から式（５）および式（７）に基づいて、角加速度の差α１−α２を求め（ステップＳ９）、予め測定しておいた判定値Ｓと布量の関係から、式（９）に基づいて布量を求める（ステップＳ１０）。

なお、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。

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はあるが、一般的に、図５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。

図５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を一定に制御することができる。

ここで、モータ７のトルクＴは式（１０）で表されることから、ＩｑとＩｄを制御すれば、モータ７のトルクＴを制御可能である。

Ｔ＝Ｐ（ψａ・Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ＩｑＩｄ） （１０）
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。

特に、式（１０）におけるψａ・Ｉｑはマグネットトルクを表しており、モー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。

また、図２において、ドラム３の起動（０秒）から第１の検知工程開始（区間ｔ１の左端）までを起動工程と呼ぶが、この起動工程での加速度αａ（ｔ）の条件として、起動工程のある時間ｔａにおいてαａ（ｔａ）＞α１となる前記起動時角加速度αａ（ｔ）を設けると、ドラム３の内壁に衣類を貼り付かせた状態で第１の検知工程開始時を開始することができるため、精度よく布量検知することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における洗濯機について、図６を参照して説明する。本実施の形態における洗濯機の構成、制御装置の構成、布量検知方法は、基本的には、実施の形態１に記載のものと同様である。本実施の形態における相違点は、布量を検知するためにドラム３の回転数を上昇させる際に、回転数の上昇に伴う回転数の変化に応じて、ドラム３の回転を駆動を停止させる制御を設けた点である。

図６（ａ）は、ドラム３の回転数が時間とともに上昇する様子を示す。横軸は、モータ
７を駆動して、所定のトルクによりドラム３の回転数を上昇させたときの経過時間、縦軸はドラム３の回転数である。図示のとおり、ドラム３の回転数は一様に上昇するのではなく、上下動を繰り返しながら上昇してゆく。これは、ドラム３内に収容された洗濯物のバランスの影響で、洗濯槽が振動することに起因する。振動が大きくなり過ぎると、洗濯槽が洗濯機本体に衝突して異常音を発することになる。

本実施の形態では、そのような事態の発生を回避するための制御を行う。すなわち、ドラム３の回転を加速している途中における、所定回転角区間におけるドラム３の回転数について、最大回転数と最小回転数の差を検知する。その差が所定値以上である場合は、ドラム３の回転を停止するように制御する。所定回転角区間におけるドラム３の最大回転数と最小回転数としては、例えば１回転中に４回、回転数を測定し、その最大回転数と最小回転数を求める。

例えば図６（ｂ）に示すように、ドラム３の回転数に対応させて、最大回転数と最小回転数の差の上限値を実験に基づいて設定し、制御部３１にテーブルとして備えておく。図６（ｂ）に示すような最大回転数と最小回転数の差の上限値は、ドラム３の各回転数における、実験的に求めた振動の許容範囲に基づいて設定すればよい。

このように、ドラム３の所定回転角区間における最大回転数と最小回転数の差が上限値を超えないように制御することにより、洗濯物のバランスが悪いことに起因して、洗濯槽が大きく振動し洗濯機本体に衝突するような事態を回避することができる。

以上のように、本発明の洗濯機は、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。

本発明の実施の形態１における洗濯機の制御装置を示す回路図 同洗濯機に用いられる布量検知の動作を示す図 同洗濯機の布量検知の布量と加速度差を示す図 同洗濯機の布量検知方法を示すフローチャート 同洗濯機の布量検知におけるベクトル制御ブロック図 本発明の実施の形態２における洗濯機の制御方法を示す図 従来のドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図 従来のドラム式洗濯機の布量検知方法を示す図

１ 洗濯機本体
２ 水槽
３ ドラム
４ 衣類出入口
５ 扉
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

Claims (8)

1. 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部と、前記回転数検知部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、少なくとも、前記モータに所定の加速トルクＴａ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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替えるために所定の時間、前記モータに減速トルクＴｂを発生させる切り替え工程とを有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき布量を検知するとともに、Ｔｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）である洗濯機。
2. 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部と、前記回転数検知部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、少なくとも、前記モータに所定の加速トルクＴａ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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替えるために前記モータが所定の回転数に達するまでの時間、前記モータに減速トルクＴｂを発生させる切り替え工程とを有し、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき布量を検知するとともに、Ｔｂ＜０で、かつ（Ｔｂの絶対値）＜（Ｔｃの絶対値）である洗濯機。
3. 切り替え工程における減速トルクＴｂの所定値を複数有し、前記切り替え工程開始からの経過時間やドラムの回転状態に応じて前記減速トルクＴｂを変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 少なくとも、モータに所定の加速トルクＴａを発生させることで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、前記第１の検知工程の後に、前記モータに所定の減速トルクＴｃを発生させることで前記ドラムの回転を減速して、所定の回転数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の検知工程と、前記第１の検知工程を終了して前記第２の検知工程に切り替える切り替え工程とを有し、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、布量を検知する布量検知手段において、布量検知を開始してからの経過時間をｔとした時に、前記切り替え工程中では、前記モータに減速トルクＴｂを発生させることで切り替え角加速度α３（ｔ）を制御し、前記第１の検知工程終了時における加速時角加速度α１と、前記切り替え工程開始時のｔ＝ｔｓにおける切り替え角加速度α３（ｔｓ）とがほぼ同じ値であると共に、前記切り替え工程終了時の時間ｔ＝ｔｅにおける切り替え角加速度α（ｔｅ）が前記第２の検知工程開始時における減速時角加速度α２とほぼ同じ値である請求項３に記載の洗濯機。
5. 制御部は、布量検知を開始してからの経過時間をｔとした時に、第１の検知工程を行う前に、モータに加速トルクを発生させることでドラムを静止状態から起動して所定の回転数Ｎａまで起動時角加速度αａ（ｔ）で回転数を上昇させる起動工程を有し、前記起動工程中のある時間ｔ１においてαａ（ｔ１）＞α１となる前記起動時角加速度αａ（ｔ）を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 少なくとも、第１の検知工程中および第２の検知工程中および切り替え工程中においては、モータに通電されるｑ軸電流の増減によって前記モータの加速トルクおよび減速トルクを制御することを特徴とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
7. 少なくとも、第１の検知工程中および第２の検知工程中および切り替え工程中においては、モータに通電されるｄ軸電流がほぼゼロとなるようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
8. 制御部は、第１の検知工程における、所定回転角区間におけるドラムの最大回転数と最小回転数を計測し、最大回転数と最小回転数の差が所定値以上である場合は、前記ドラムの回転駆動を停止する請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。