JP5104670B2 - 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 the amount of laundry put in a drum.
ドラム式洗濯機の構造の一例を図9に示す。洗濯機本体1内には、防振構造を有するサスペンション構造(図示せず)によって水槽2が宙吊り状態に支持されている。前記水槽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回転自在に支持されている。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を開閉することにより、衣類出入口4を介してドラム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 washing machine
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衣類攪拌用の攪拌突起15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15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の回転により図示しない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
また、モータ7の背面には、その回転状態を検知するために、モータの回転子(ロータ)の位置を検出する位置検出素子等で構成された回転検知部14が設けられている。
In addition, on the back surface of the
また、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内に送風ファン12にて送風するものである。
The drum-type washing machine has 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自動的に決定する機能が付加されているのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。布量を検出する方法の一例について、図9および、図10を参照して、以下に説明する。
In the drum-type washing machine having the above-described configuration, a function of detecting the amount of clothes 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の回転により比例して直線的に変化する。即ち、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。
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。このとき回転検知部14は、図10の図に示すように、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。
In the cloth amount detection process, while performing rotation control, the average voltage applied to the
図10における横軸は時間、縦軸は駆動電動機(モータ)の分回転数を示すもので、通電停止E点からドラム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ものである。
In FIG. 10, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the number of rotations of the drive motor (motor). The time from the energization stop point E to the stop of 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、布を含めた回転系の慣性モーメントJは式(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
J=Jd+mr2 (1)
また、モータ7の発生トルクをT、ドラムや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、これらの関係は式(2)で表される。
J = Jd + mr 2 (1)
Further, assuming that the generated torque of the
T=Jα+Tb (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。
T = Jα + Tb (2)
Since the angular acceleration α is expressed by the equation (3) as a function of the angular velocity ω and the time t, as shown in the equation (4), if the average radius r of the cloth is constant, the rotation depends on the weight m of the cloth. The number or angular velocity ω changes.
α=dω/dt (3)
dω/dt=(T−Tb)/(Jd+mr2) (4)
上式(4)から、dω/dtつまり回転数の変化は、布量mに反比例することがわかる。
α = dω / dt (3)
dω / dt = (T−Tb) / (Jd + mr 2 ) (4)
From the above equation (4), it can be seen that dω / dt, that is, the change in the rotational speed, is inversely proportional to the cloth amount m.
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き、その求めた測定値を、同一機種の全ての洗濯機に適用することになる。 When using the above conventional cloth amount detection method, the inertial rotational force of the drum gradually decreases due to the friction torque, and the proportional relationship between the time until the drum stops and the cloth amount is obtained in advance by experiments, The obtained measurement value is applied to all washing machines of the same model.
しかしながら、式(4)から判るように、ドラム回転軸の摩擦トルクTb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、個々の洗濯機によって相違する数値を有する。そのため、上記従来の布量検知方法にはバラツキがあり検知精度には限界があるという課題があった。 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 due to the variation in the friction torque Tb of the drum rotation shaft, and the numerical value varies depending on each washing machine. Have For this reason, there is a problem that the conventional cloth amount detection method has variations and the detection accuracy is limited.
また、モータの発生トルクには温度依存性があるが、上記従来の布量検知方法では温度にかかわらず一定のパターンで電圧を印加するため、モータの温度により検知結果が異なってくるという課題があった。 In addition, although the generated torque of the motor is temperature-dependent, the above-described conventional cloth amount detection method applies a voltage with a constant pattern regardless of the temperature, so that the detection result varies depending on the temperature of the motor. there were.
また、従来の布量検知方法においては、衣類の状態に係らずドラムの回転を一旦上昇させてしまうので、ドラム3内に収容された洗濯物が偏り(アンバランス分布)の影響で、洗濯槽が大きく振動し、洗濯槽が洗濯機本体に衝突して異常音を発するなど、検出精度を大きく損ねることがあった。
Further, in the conventional cloth amount detection method, the rotation of the drum is temporarily raised regardless of the state of the clothes, so that the laundry stored in the
また、ドラム式洗濯機において、モータ7をドラム3の中心軸上に直結して直接駆動する構成は、洗濯機全体が奥行き方向に長くなり、設置面積が大きくなるという課題があった。
Further, in the drum type washing machine, the configuration in which the
従って本発明は、上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やモータ温度の影響を抑制して、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、および衣類の偏り等の影響を排除し安定した布量検知手段を有する奥行きの小さい洗濯機を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and can accurately detect the amount of cloth loaded on the drum with a simple configuration while suppressing the influence of the frictional torque variation of the drum rotation shaft and the motor temperature. It is an object of the present invention to provide a washing machine having a simple cloth amount detecting means and a small depth washing machine having a stable cloth amount detecting means that eliminates the influence of clothes bias and the like.
前記従来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、前記回転中心軸に取り付けて前記水槽の外側に配設したプーリと、前記プーリ及びベルトを介して前記ドラムを駆動するモータと、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、前記モータに所定の電圧を印加し、指令回転数を与え、前記指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりが一定になるよう前記指令回転数を制御することにより前記モータに一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の検知工程の後に、前記モータに減速トルク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、布量を検知することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a washing machine of the present invention includes a drum having a rotation center axis in a horizontal direction or an inclination direction and accommodating a laundry and rotating, and the drum being rotatably included. A water tank elastically supported in the washing machine body, a pulley attached to the rotation center shaft and disposed outside the water tank, a motor for driving the drum via the pulley and the belt, A rotation number detection device that detects the rotation number; and a control unit that controls rotation of the motor based on a detection output of the rotation number detection device, wherein the control unit applies a predetermined voltage to the motor, By giving the rotation speed and controlling the command rotation speed so that the slip, which is the difference between the command rotation speed and the actual rotation speed of the motor, is constant, the motor is caused to generate a constant acceleration torque. Times And a deceleration torque is generated in the motor after the first detection step and after the first detection step, the acceleration angular acceleration α1 is measured while the rotation speed increases from the predetermined rotation speed N1 to N2. And a second detection step of measuring the deceleration angular acceleration α2 while the rotational speed decreases from a predetermined rotational speed N3 to N4, and the acceleration angular acceleration α1 Further, the cloth amount is detected based on the angular acceleration α2 during deceleration.
これによって、奥行きの小さいドラム式洗濯機を構成することができ、また、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。 This makes it possible to construct a drum-type washing machine with a small depth, and because the amount of cloth is measured using both the rising and falling speeds of the rotation of the drum, variations in the friction torque of the drum rotating shaft are offset. The influence of the variation can be suppressed, and the amount of cloth can be detected with a simple configuration with high accuracy.
また、本発明の洗濯機は、モータの温度を検知する温度検知手段を備え、制御部は、前記温度検知手段により前記モータの巻線温度を検知し、定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することを特徴とするものである。 Further, the washing machine of the present invention includes temperature detection means for detecting the temperature of the motor, and the control unit detects the winding temperature of the motor by the temperature detection means, and the amount of cloth according to the difference from the rated temperature. The detection result is corrected.
これによって、モータの出力トルクの温度依存性も考慮して布量を検知することが可能となる。 This makes it possible to detect the cloth amount in consideration of the temperature dependence of the output torque of the motor.
また、本発明の洗濯機は、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ように制御したものである。 The washing machine of the present invention measures the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the drum in the predetermined rotation angle section in the first detection step, and the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed is a predetermined value or more. Is controlled so as to stop the rotational driving of the drum.
これによって、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。 Thereby, even when the distribution of the cloth in the drum becomes non-uniform and the vibration of the drum becomes larger than a predetermined value, the drum can be stopped safely.
本発明の洗濯機は、奥行きを小さく構成することができ、また、ドラム回転軸の摩擦トルクの個々の機器のバラツキやモータ温度の影響を抑制して、簡単な構成で精度よく検知可能な布量検知手段を得る事ができる。 The washing machine of the present invention can be configured to have a small depth, and can be accurately detected with a simple configuration by suppressing the influence of the frictional torque of the drum rotating shaft on individual devices and the influence of the motor temperature. A quantity detection means can be obtained.
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、前記回転中心軸に取り付けて前記水槽の外側に配設したプーリと、前記プーリ及びベルトを介して前記ドラムを駆動するモータと、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、前記モータに所定の電圧を印加し、指令回転数を与え、前記指令回転数とモータの実際の回転数の差であるすべりが一定になるよう前記指令回転数を制御することにより前記モータに一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の検知工程の後に、前記モータに減速トルク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、布量を検知したことにより、奥行きの小さいドラム式洗濯機を構成することができ、また、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、また、前記加速トルクを一定に制御したことにより、前記加速トルクの変動による影響を複雑に考慮する必要なく、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 a first aspect of the present invention, there is provided a drum having a central axis of rotation in a horizontal direction or an inclination direction, accommodating a laundry and performing a rotational movement, and rotatably enclosing the drum in a washing machine body. A water tank, a pulley attached to the rotation center shaft and disposed outside the water tank, a motor for driving the drum via the pulley and a belt, and a rotation speed detection device for detecting the rotation speed of the motor; A control unit that controls the rotation of the motor based on a detection output of the rotation number detection device, the control unit applies a predetermined voltage to the motor, gives a command rotation number, The rotation of the drum is accelerated by causing the motor to generate a constant acceleration torque by controlling the command rotational speed so that the slip, which is the difference between the actual rotational speeds of the motor, is constant, and the predetermined rotational speed From N1 After the first detection step of measuring the acceleration angular acceleration α1 while the rotation speed is increased to 2, and after the first detection step, the motor is caused to generate a deceleration torque to reduce the rotation of the drum. And a second detection step of measuring the angular acceleration during deceleration α2 while the rotational speed decreases from the predetermined rotational speed N3 to N4, and based on the angular acceleration during acceleration α1 and the angular acceleration during deceleration α2 By detecting the amount, it is possible to construct a drum-type washing machine with a small depth, and to measure the amount of cloth using both the rising and falling speeds of the rotation of the drum. It is possible to suppress the influence of the dispersion, and it is possible to suppress the influence of the dispersion, and since the acceleration torque is controlled to be constant, it is not necessary to consider the influence due to the fluctuation of the acceleration torque in a complicated manner. The amount of cloth can be accurately detected with the configuration.
第2の発明は、特に第1の発明の制御部を、前記モータに所定の直流電圧を印加することによって、少なくとも、第2の検知工程においては、減速トルクが所定の範囲で推移するように制御したことによって、前記減速トルクの変動による影響を複雑に考慮する必要なく、精度良く布量を検知することが可能となる。 In the second invention, in particular, the control unit of the first invention applies a predetermined DC voltage to the motor so that the deceleration torque changes within a predetermined range at least in the second detection step. By performing the control, it is possible to detect the cloth amount with high accuracy without having to consider the influence of the fluctuation of the deceleration torque in a complicated manner.
第3の発明は、特に第1または第2の発明において、第1の検知工程および第2の検知工程は、共振回転数以下で実施することで、共振によるドラムの振動の影響を受けずに布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。 In the third invention, particularly in the first or second invention, the first detection step and the second detection step are performed at a resonance rotational speed or less so that the drum is not affected by the vibration of the drum due to the resonance. The cloth amount is detected, and the cloth amount can be detected with high accuracy.
第4の発明は、特に第1〜3の発明において、モータの温度を検知する温度検知手段を備え、制御部は、前記温度検知手段により前記モータの巻線温度を検知し、定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することにより、モータにおける発生トルクの温度依存性を加味して布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, in particular, in the first to third aspects of the present invention, a temperature detection unit that detects the temperature of the motor is provided, and the control unit detects the winding temperature of the motor by the temperature detection unit, By correcting the detection result of the cloth amount according to the difference, the cloth amount is detected in consideration of the temperature dependency of the torque generated in the motor, and the cloth amount can be detected with high accuracy.
第5の発明は、特に第1〜3の発明において、モータに所定の電圧を印加した際に流れる電流量を計測することによりモータ巻線の抵抗値を算出し、前記抵抗値から巻線温度を推定する巻線温度推定部を備え、制御部は、前記巻線温度推定部により推定した前記モータの巻線温度と定格温度との差に応じて布量の検知結果を補正することにより、モータにおける発生トルクの温度依存性を加味して布量を検知することとなり、精度良く布量を検知することが可能となる。 In a fifth aspect of the invention, particularly in the first to third aspects of the invention, the resistance value of the motor winding is calculated by measuring the amount of current flowing when a predetermined voltage is applied to the motor, and the winding temperature is calculated from the resistance value. A control unit for correcting the detection result of the amount of cloth according to the difference between the winding temperature of the motor estimated by the winding temperature estimation unit and the rated temperature, The cloth amount is detected in consideration of the temperature dependency of the generated torque in the motor, and the cloth amount can be detected with high accuracy.
第6の発明は、特に第1〜5の発明の制御部を、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ように制御したことにより、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。 In a sixth aspect of the invention, in particular, the control unit of the first to fifth aspects of the invention measures the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the drum in the predetermined rotation angle section in the first detection step, and the maximum rotation speed and the minimum rotation speed. If the difference is equal to or larger than a predetermined value, the rotation of the drum is controlled to stop, so that the distribution of the cloth in the drum becomes uneven, and the vibration of the drum is lower than the predetermined value. Even when it becomes larger, the drum can be safely stopped.
第7の発明は、特に第1〜6の発明の制御部を、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第1の所定の時間が経過しても第1の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するよう制御したことにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間が所定の時間よりも長くなった場合については、前記ドラムの回転駆動を停止し次工程に移ることができる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, when the controller of the first to sixth aspects of the invention measures the elapsed time from the start of drum rotation and does not end the first detection step even after the first predetermined time has elapsed. When the acceleration time becomes longer than a predetermined time, such as when excessive clothing is put in due to the control to stop the rotational drive of the drum, the rotational drive of the drum is stopped and the next step Can move on.
第8の発明は、特に第1〜7の発明の制御部を、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第2の所定の時間が経過しても第2の検知工程を終了しない場合は、前記ドラムの回転駆動を停止するよう制御したことにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間や減速時間が所定の時間よりも長くなった場合については、前記ドラムの回転駆動を停止し次工程に移ることができる。 In the eighth aspect of the invention, in particular, when the controller of the first to seventh aspects of the invention measures the elapsed time from the start of drum rotation and does not end the second detection step even after the second predetermined time has elapsed. When the acceleration time or the deceleration time becomes longer than a predetermined time, such as when excessive clothes are put in due to the control to stop the rotation driving of the drum, the rotation driving of the drum is stopped. Then, it can move to the next process.
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略構造を示すものである。また、図2は、同ドラム式洗濯機の動作を制御する制御装置の概略構成を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic structure of a drum-type washing machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic configuration of a control device that controls the operation of the drum type washing machine.
図1において、モータ7の回転は、ベルト15を介してドラム3の回転軸に固定されたプーリ16に伝達される。洗濯機としての基本的な動作は従来例と同様である。
In FIG. 1, the rotation of the
図2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。
In the control device shown in FIG. 2, the AC power of the
モータ7は、3相巻線7a、7b、7cを有するステータと、3相巻線8a、8b、8cを有するロータとを備え、モータ回転数検出手段30を設けた3相誘導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。モータ回転数検出手段30が検出する速度信号は、マイコンにより構成された制御部31に入力される。この速度信号に基づいて、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。
The
制御部31は、モータ回転数検出手段30の検出出力が入力されるドラム速度検知部33を有する。前記ドラム回転数検知部33は、モータ回転数検知手段30から出力される速度信号と、モータ7の軸とプーリ16の半径の比に基づき、ドラム3の回転数を算出する。ドラム回転数検知部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。
The
本実施の形態における布量検知方法の特徴について、以下図3を参照して説明する。 The characteristics of the cloth amount detection method in the present embodiment will be described below with reference to FIG.
図3は、布量検知の動作を示す図であり、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もので、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。
FIG. 3 is a diagram showing the operation of detecting the amount of cloth, and shows the relationship between the time required for increasing the rotation speed of the
布量検知を開始すると、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所定の回転数N2に到達する時間t1を検知する第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、惰性回転したモータ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。
When the cloth amount detection is started, the acceleration torque T1 is generated by 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.
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。 From equation (3), the angular acceleration α1 in the first detection step is represented by equation (5).
α1=ΔN1/t1 (5)
また、式(1)および(2)より、式(6)が成立する。
α1 = ΔN1 / t1 (5)
Moreover, Formula (6) is materialized from Formula (1) and (2).
T1=α1(Jd+mr2)+Tb (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。
T1 = α1 (Jd + mr 2 ) + Tb (6)
Similarly, considering the second detection step, Equation (7) and Equation (8) are obtained when the angular acceleration in the second detection step is α2.
α2=ΔN2/t2 (7)
T2=α2(Jd+mr2)+Tb (8)
式(6)および式(8)から、摩擦トルクTbの成分を消去すると、式(9)となる。
α2 = ΔN2 / t2 (7)
T2 = α2 (Jd + mr 2 ) + Tb (8)
If the component of the friction torque Tb is eliminated from the equations (6) and (8), the equation (9) is obtained.
α1−α2=(T1―T2)/(Jd+mr2)(9)
図4は、布量と加速度差の関係を示す図であり、横軸は布量、縦軸は加速度差を示す図であり、上記式(9)を判りやすく示すものである。
α1-α2 = (T1-T2) / (Jd + mr 2 ) (9)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of cloth and the acceleration difference, the horizontal axis is the cloth amount, and the vertical axis is the acceleration difference. The above equation (9) is easily understood.
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4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 in the drum inner circumference of the cloth are constant values, the equation (9) is expressed in accordance with the weight m of the cloth as shown in FIG. It shows that α2) changes.
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定す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2の制御部の布量検知部34に演算用テーブルとして保存しておけば、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。
Here, α1 and α2 can be easily obtained by measuring the relationship between the number of rotations of the
図5は、布量検知方法を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating the cloth amount detection method.
図5において、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N1から、所定の電圧と所定の指令回転数を与えることによりドラム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N2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N2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)。
In FIG. 5, when the cloth amount detection is started (step S1), the
次にモータ7の回転数の降下を開始させる(ステップS5)。ドラム3が所定の回転数N3から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(ステップS6)、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S7)。
Next, a decrease in the rotational speed of the
次にΔN1、t1、ΔN2、t2から式(5)および式(7)に基づいて第1の検知工程の角加速度α1及び第2の検知工程の角加速度α2を算出し、両角加速度の差α1−α2を求め(ステップS8)、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S9)。 Next, the angular acceleration α1 of the first detection step and the angular acceleration α2 of the second detection step are calculated from ΔN1, t1, ΔN2, and t2 based on the equations (5) and (7), and the difference α1 between the two angular accelerations is calculated. -Α2 is obtained (step S8), and the amount of cloth is obtained based on the formula (9) from the relationship between the determination value S measured in advance and the amount of cloth (step S9).
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のバラツキが少なく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 Expression (9), it is desirable to perform control so that variations in the acceleration torque T1 and the deceleration torque T2 of the
誘導モータにおける出力トルク特性は図6に示すとおりであり、指令周波数と実際の回転数の差(すべり)に応じて加速トルクT1は変化する。 The output torque characteristics of the induction motor are as shown in FIG. 6, and the acceleration torque T1 changes according to the difference (slip) between the command frequency and the actual rotational speed.
この場合、少なくとも第1の検知区間内ではすべりが一定となるよう指令周波数を制御することにより、検知工程内での出力トルクを一定にすることができるため、精度の高い検知結果を得ることができる。 In this case, the output torque in the detection process can be made constant by controlling the command frequency so that the slip becomes constant at least in the first detection section, so that a highly accurate detection result can be obtained. it can.
なお、モータ7の出力トルクは、モータ7を構成する巻線の温度に依存して変化する特性を持つ。
Note that the output torque of the
具体的には、出力トルクはモータ7の巻線に流れる電流に比例して変化するが、巻線の抵抗値が下記の式のように温度によって変化するため、同じ電圧を印加した場合に流れる電流の値が変化することに伴い、出力トルクも変化する。
Specifically, the output torque changes in proportion to the current flowing through the winding of the
Rt=R0(1+αt) (10)
ここで、Rtは温度t℃における抵抗値、R0は0℃における抵抗値、αは物質により異なる温度係数であり、銅の場合は約0.0004である。
Rt = R0 (1 + αt) (10)
Here, Rt is a resistance value at a temperature t ° C., R 0 is a resistance value at 0 ° C., and α is a temperature coefficient that varies depending on the material, and is about 0.0004 in the case of copper.
ここで、温度t℃における電流Itは、温度0℃において電圧Eを印加した場合の電流をI0とすると、オームの法則より、
It=E/Rt
=E/{R0(1+αt)}
=I0/(1+αt) (11)
となるため、補正係数「1+αt」を検知結果に乗ずることにより、温度によるモータ7の出力トルクの変化の影響を補正することが可能である。
Here, the current It at the temperature t ° C. is expressed as Ohm's law, where I 0 is the current when the voltage E is applied at the temperature 0 ° C.
It = E / Rt
= E / {R0 (1 + αt)}
= I0 / (1 + αt) (11)
Therefore, by multiplying the detection result by the correction coefficient “1 + αt”, it is possible to correct the influence of the change in the output torque of the
巻線の温度を測定するためには、サーミスタ等で構成される温度検知手段35を巻線に巻き込み、検知した温度情報を制御部31にて処理することにより実現できる。
Measuring the temperature of the winding can be realized by winding a temperature detecting means 35 constituted by a thermistor or the like into the winding and processing the detected temperature information by the
また、モータ7に所定の電圧を印加した際に流れる電流量を計測することにより巻線の抵抗値を算出し、この抵抗値から巻線温度を推定する方法も可能である。
Further, it is also possible to calculate the resistance value of the winding by measuring the amount of current flowing when a predetermined voltage is applied to the
以上のように構成された洗濯機の布量検知では、ドラムの回転の上昇(第1の検知)および降下の速度(第2の検知)の双方の角加速度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になり、精
度の高い検知が可能となる。
In the cloth amount detection of the washing machine configured as described above, the cloth amount is measured using the angular accelerations of both the drum rotation rise (first detection) and the descent speed (second detection). Therefore, the variation in the friction torque of the drum rotation shaft is canceled out, and the influence of the variation is suppressed, so that highly accurate detection is possible.
また、モータの巻線温度の変化による出力トルクの変化を加味して判定値を補正するため、温度による影響を抑制することになり、精度の高い検知が可能となる。 Further, since the determination value is corrected in consideration of the change in the output torque due to the change in the winding temperature of the motor, the influence of the temperature is suppressed, so that highly accurate detection is possible.
(実施の形態2)
図7は、本発明の第2の実施の形態の洗濯機の制御方法を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a diagram illustrating a control method of the washing machine according to the second embodiment of this invention.
本実施の形態2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の回転駆動を停止させる制御を設けた点である。
The configuration of the washing machine, the configuration of the control device, and the cloth amount detection method in the second embodiment are basically the same as those described in the first embodiment. The difference in the present embodiment is that when the rotation speed of the
図7(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、所定の電圧を印加し、所定の指令回転数を与えてドラム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。
FIG. 7A shows how the rotation speed of the
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。
In the present embodiment, control for avoiding such a situation is performed. That is, the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed is detected for the rotation speed of the
図7(b)は、ドラムの回転速度の最大と最小の差の上限値の関連を示す図である。 FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the upper limit value of the difference between the maximum and minimum drum rotation speeds.
図7(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7(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。
As shown in FIG. 7B, the upper limit value of the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed is set based on the experiment in correspondence with the rotation speed of the
また、洗濯槽の振動は、洗濯槽を含む振動系が固有に持つ共振周波数において最も大きくなる。洗濯物のバランスが悪い事に起因する振動も、この共振周波数において最も大きくなるため、設計時にこの共振周波数を把握しておき、第1の検知工程及び第2の検知工程を共振周波数以下で実施することにより、振動が大きくなることを避けることができる。 Further, the vibration of the washing tub is greatest at the resonance frequency inherent to the vibration system including the washing tub. The vibration caused by the poor balance of the laundry is also the largest at this resonance frequency. Therefore, the resonance frequency is grasped at the time of design, and the first detection step and the second detection step are performed below the resonance frequency. By doing so, it is possible to avoid an increase in vibration.
以上のように、本実施の形態2では、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し、一旦停止した後再度起動させて検知することや、あらかじめ決められた布量と判定して次工程へ進むことが可能となる。
As described above, in the second embodiment, the balance of the laundry is poor by controlling the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed in the predetermined rotation angle section of the
(実施の形態3)
図8は、本発明の第3の実施の形態の洗濯機の制御方法を示す図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a diagram illustrating a washing machine control method according to the third embodiment of the present invention.
本実施の形態3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・下降させる際に、時間による制限を設け、所定の時間を経過すると、ドラム3の回転駆動を停止させる制御を設けた点である。
The configuration of the washing machine, the configuration of the control device, and the cloth amount detection method in the third embodiment are basically the same as those described in the first embodiment. The difference in the present embodiment is that when the number of rotations of the
図8(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、所定の電圧を印加し、所定の指令回転数を与えてドラム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。
FIG. 8A shows how the rotation speed of the
例えば水に濡れた衣類など、ドラム3に重い負荷が投入された場合、モータ7の出力トルクが不足して、第1の検知工程の終了回転数N2まで回転数を上昇させられない場合がある。
For example, when a heavy load is applied to the
この場合は、ドラム3の回転開始から、あらかじめ定めた第1の所定の時間Tend1が経過するとドラム3の回転駆動を停止し、次工程へと進む。
In this case, when a predetermined first predetermined time Tend1 elapses from the start of the rotation of the
また、図8(b)のように、重い負荷が投入され、回転数N2まで回転数を上昇させられた場合でも、摩擦トルクTbと減速トルクの和が小さい場合、第2の検知工程の終了回転数N4までに到達する時間が長くなる場合がある。 Further, as shown in FIG. 8B, even when a heavy load is applied and the rotational speed is increased to the rotational speed N2, if the sum of the friction torque Tb and the deceleration torque is small, the second detection process ends. The time to reach the rotational speed N4 may become longer.
この場合は、ドラム3の回転開始から、あらかじめ定めた第2の所定の時間Tend2が経過するとドラム3の回転駆動を停止し、次工程へと進む。
In this case, when a predetermined second predetermined time Tend2 has elapsed from the start of the rotation of the
以上のように、本実施の形態3では、ドラムの回転開始から第1の所定の時間または第2の所定の時間が経過しても第1の検知工程または第2の検知工程が終了していない場合にドラムの回転を停止するよう制御することにより、布量検知工程に必要以上に時間をかけることなく次工程に進むことが可能となる。 As described above, in the third embodiment, even when the first predetermined time or the second predetermined time has elapsed since the start of drum rotation, the first detection process or the second detection process is completed. By controlling to stop the rotation of the drum when there is not, it is possible to proceed to the next process without taking more time than necessary for the cloth amount detection process.
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、適切な洗濯時間の設定や洗剤量の表示及び、適切な時間設定の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。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the amount of cloth put into the drum with a simple configuration, and to perform appropriate washing time setting, detergent amount display, and appropriate time setting dehydration process. It is useful for home and commercial washing machines.
1 洗濯機本体
2 水槽
3 ドラム
7 モータ
15 ベルト
16 プーリ
20 商用電源
30 モータ回転数検出手段
31 制御部
32 駆動回路
33 ドラム回転数検知部
34 布量検知部
35 温度検知手段
36 巻線温度推定部
DESCRIPTION OF
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