JP5287419B2

JP5287419B2 - 洗濯機

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Publication number: JP5287419B2
Application number: JP2009078450A
Authority: JP
Inventors: 元野嶋; 智弘杉本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010227312A

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。

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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Ｊ＝Ｊｄ＋ｍｒ^２（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。

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。

α＝ｄω／ｄｔ（３）
ｄω／ｄｔ＝（Ｔ−Ｔｂ）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２）（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。

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。

また、洗濯物の偏在による偏心荷重が突然に生じた場合に、その偏心荷重を即座に検出
できるドラム式洗濯機が提供されている（例えば、特許文献２参照）。洗濯物の偏在荷重を検出する方法について、以下に説明する。

ドラムの回転速度を上昇させる途中で偏心荷重が、突然に生じた場合、ドラムの回転に伴って、その偏心荷重が最下位置から最上位置に移動するまでの間に、ドラムの回転速度は大きく減少する。このことに着目して、ドラムの回転速度が一定幅以上減少した場合に、ドラムに偏心荷重が生じていると判断して、ドラムの回転を停止させる。

具体的には、ドラムの回転速度が検出されると、そのドラム回転速度と制御回路中のＲＡＭに記憶保持されている最大値ＭＡＸとの大小が比較される。そして、ドラム回転速度が最大値ＭＡＸ以上であれば、そのドラム回転速度が新たな最大値ＭＡＸとしてＲＡＭに書き込まれる。ドラム回転速度が最大値ＭＡＸよりも小さければ、つづいて、そのドラム回転速度と最大値ＭＡＸとの差が所定幅以上か、すなわち最大値ＭＡＸに対するドラムの回転速度の減少幅が所定値以上かどうかが判断され、その判断が肯定された場合に、ドラムに偏心荷重が生じていると判断される。ドラムに偏心荷重が生じていると判断されると、ドラムの回転が停止される。その結果、偏心荷重に起因する大きな振動および騒音の発生を防止することができる。
特開平５−１６８７８６号公報特開２００５−１７７０９１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。

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。

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。

さらに、従来の偏心荷重検出方法においては、布量検知におけるドラムの回転速度の減速停止の動作が考慮されておらず、ドラムが減速停止する場合に、誤って偏心荷重を検知してドラムの回転を停止させ、布量検知の検出精度を大きく損ねることがあった。

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洗濯物すなわち布量を、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキを抑制して、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、かつ洗濯物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、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、前記モータの回転数に応じた電圧を印加し、指令回転数と前記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、布量を検知するとともに、前記第１の検知工程中に、前記ドラムの１回転中に前記ドラムの回転数を複数回測定し、前記ドラムの回転数が減少し、回転数減少の加速度が所定値以上である場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止することを特徴とするものである。

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り、簡単な構成で精度よく布量を検知することができるとともに、洗濯物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。

また、本発明の洗濯機は、前記第１の検知工程において、前記ドラムの回転の加速開始後、所定の時間が経過しても回転数が所定の回転数以下の場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止することを特徴とするものである。

これによって、洗濯物の前記ドラム内における分布が不均一となって、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のを事前に防ぎ、安全に前記ドラムを停止することができる。

本発明の洗濯機は、ドラム回転軸の摩擦トルクの個々の機器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得る事ができ、また、洗濯物の偏り等の影響を排除し安定した布量検知手段を得ることができる。

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、前記モータの回転数に応じた電圧を印加し、指令回転数と前記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、布量を検知するとともに、前記第１の検知工程中に、前記ドラムの１回転中に前記ドラムの回転数を複数回測定し、前記ドラムの回転数が減少し、回転数減少の加速度が所定値以上である場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止するとしたことにより、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り、簡単な構成で精度よく布量を検知することができるとともに、洗濯物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。

第２の発明は、特に第１の発明の制御部を、第１の検知工程において、前記ドラムの回転の加速開始後、所定の時間が経過しても回転数が所定の回転数以下の場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、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、洗濯物の前記ドラム内における分布が不均一となって、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のを事前に防ぎ、安全に前記ドラムを停止することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の制御部を、収容された洗濯物に偏りが判断し、前記ドラムの回転駆動を停止した場合に、布量の検知としては、所定の判定値に設定するように制御したことにより、収容された洗濯物に偏りが生じ、前記ドラムの回転駆動が停止した場合でも、布量を設定することができ、次工程に移ることができる。

第４の発明は、特に第１〜３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。

第５の発明は、特に第１〜４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。

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。

（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。

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。

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。

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
。

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回転速度検知部３３を有する。前記ドラム回転速度検知部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。ドラム回転速度検知部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。

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。

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。

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。

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（１）および（２）より、式（６）が成立する。

Ｔ１＝α１（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋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。

α２＝ΔＮ２／ｔ２（７）
Ｔ２＝α２（Ｊｄ＋ｍｒ^２）＋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。

α１−α２＝（Ｔ１―Ｔ２）／（Ｊｄ＋ｍｒ^２）（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。

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。

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。

また、ここで、洗濯物に偏りが生じている場合における布量検知の動作を図５に示す。前記布量検知中において、第１の検知工程であるドラム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している。図５に示すとおり、洗濯物に偏りが生じている場合、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行く。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。

ここでは、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で、ドラム３の回転数が減少し、その回転数減少の加速度が所定値以上である場合は、ドラム３の回転駆動を停止するように制御する。ドラム３の回転数の検知タイミングは、例えば１回転中に８回すなわちドラム３の回転角が４５度毎に、回転数を測定し、回転数の減少の加速度を求める。回転数の測定は、上記測定回数に限らず、１回転中において、速度ムラが測定できる回数であれば問題ない。

図５に示すように、布量検知中の第１の検知工程中において、ａ２の時点で、回転数が減少していることがわかる。さらにａ３の時点で、回転数が減少しており、その場合における回転数の減少の加速度を算出し、その値が所定値以上であれば、ドラム３の回転駆動を停止させる。所定値は、振動の許容範囲を考慮して、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は、布量検知方法を示すフローチャートである。

図６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）。ここで、ドラムの回転数ｎを検出し（ステップＳ３）、この検出した回転数ｎが前回検出したドラム回転数ｎ−１と比較して上昇しているかどうかを判定する（ステップＳ４）。上昇している場合は、ドラム３が回転数Ｎ２に到達した時点で（ステップＳ５）、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Ｓ６）。

一方、検出した回転数ｎが前回検出したドラム回転数ｎ−１と比較して減少している場合は、続けてステップＳ２と同様に、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Ｓ１３）。次に、ドラム回転数ｎ＋１を検出して（ステップＳ１４）、回転数ｎと比較して上昇しているかどうかを判定する（ステップＳ１５）。上昇している場合は、ステップＳ５に進み、ドラム３が回転数Ｎ２に到達しているかを判定する。以下、上記の判定を繰り返す。また、ドラム回転数ｎ＋１が回転数ｎと比較して、減少している場合は、ドラム回転数ｎ＋１とｎの差である回転数Δｎだけ減少するのに要した所要時間ｔ３を算出し（ステップＳ１６）、ドラム回転数減少の加速度であるα３を算出し（ステップＳ１７）、α３が所定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１８）。α３が所定値以上であると判定すると、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、ドラムの回転駆動を停止する（ステップＳ１９）。布量検知途中でドラム回転駆動が停止した場合は、布量検知としては所定の判定とする（ステップＳ２０）。これは、偏心荷重に起因する大きな振動および騒音の発生が最も起こりやすい洗濯物の布量（例えば、定格容量の半量）とすることで、洗濯物に偏りが生じ、布量検知中に回転駆動が停止した場合でも、布量を設定し、次工程に進むことが可能となる。また、ステップＳ１８でα３が所定値より小さいと判定された場合は、ステップＳ１３に戻り、上記の判定を繰り返す。

次にモータ７の回転数の降下を開始させる（ステップＳ７）。減速トルクＴ２を与え、回転数を減少させ（ステップＳ８）、ドラム３が所定の回転数Ｎ３からΔＮ２だけ回転数が減少した所定の回転数Ｎ４に到達した時点で（ステップＳ９）、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Ｓ１０）。

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Ｓ１１）、予め測定しておいた判定値と布量の関係から、式（９）に基づいて布量を求める（ステップＳ１２）。

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。

誘導モータにおける出力トルク特性は図７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。

この場合、少なくとも第１の検知区間内では加速トルクＴ１が一定となるよう、モータ７のすべりを一定とするよう指令回転数を制御し、かつモータ７の回転数に応じて印加電圧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。

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。

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。

また、布量検知中のドラム回転数上昇時のドラム回転数の減少を検知することにより、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、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。

（実施の形態２）
図８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。

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、時間による制限を設け、所定の時間を経過してもドラム３回転数が所定値以下の場合、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。

図８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。

例えば水に濡れた衣類などがドラム３に投入され、洗濯物に偏りが生じた場合、モータ７の出力トルクが不足して、第１の検知工程開始後、所定の時間ｔ４が経過した場合のドラム３の回転数Ｎ６が所定値Ｎ５より小さくなる。すなわち、第１の検知工程開始後、所定の時間ｔ４が経過しても、ドラム３の回転数Ｎ６が所定値Ｎ５より小さい場合は、ドラム３に投入された洗濯物に偏りが生じたと判断することができる。所定値Ｎ５は、洗濯機の定格容量において、第１の検知工程開始後、所定の時間ｔ４が経過した後のドラムの回転数を予め実験で測定しておき、洗濯物に偏りがない場合において誤って回転が停止することないような値であればよい。

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ｔ４が経過しても回転数がＮ５以上でないと、ドラム３の回転駆動を停止し、次工程へと進む。この場合の布量の判定値としては、偏心荷重に起因する大きな振動および騒音の発生が最も起こりやすい洗濯物の布量（例えば、定格容量の半量）とすることで、洗濯物に偏りが生じ、布量検知中に回転駆動が停止した場合でも、布量を設定し、次工程に進むことが可能となる。

以上のように、本実施の形態２では、ドラムの布量検知開始すなわち第１の検知工程開始から第１の所定の時間が経過した場合のドラムの回転数が所定値より小さい場合は、ドラムの回転を停止するよう制御することにより、洗濯物に偏りが生じた場合においても布量検知工程を完了し、次工程に進むことが可能となる。

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。

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成を示す断面図同ドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の動作を示す図同布量検知の布量と加速度差を示す図同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の動作を示す図同布量検知方法を示すフローチャート同誘導モータの出力トルク特性図本発明の実施の形態２におけるドラム式洗濯機の制御方法を示す図従来例のドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図従来例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
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

Claims

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、前記モータの回転数に応じた電圧を印加し、指令回転数と前記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、布量を検知するとともに、前記第１の検知工程中に、前記ドラムの１回転中に前記ドラムの回転数を複数回測定し、前記ドラムの回転数が減少し、回転数減少の加速度が所定値以上である場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止することを特徴とする洗濯機。
制御部は、前記第１の検知工程において、前記ドラムの回転の加速開始後、所定の時間が経過しても回転数が所定の回転数以下の場合は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
制御部は、収容された洗濯物に偏りがあると判断し、前記ドラムの回転駆動を停止した場合に、布量の検知としては、所定の判定値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
制御部は、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請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
第１の検知工程および第２の検知工程は、共振周波数以下で実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。