JP5299237B2 - Washing machine - Google Patents

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  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

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.

従来、この種の洗濯機は、モータの回転を一旦立ち上げた後、モータの通電を停止してドラムを惰性回転させ、ドラムが停止するまでのある時間区間における回転速度の変化を測定して洗濯物の量である布量を検知し、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)。   Conventionally, this type of washing machine has once started up the rotation of the motor, then stopped energizing the motor to rotate the drum inertially, and measured the change in rotational speed in a certain time interval until the drum stopped. In general, a function of detecting the amount of laundry, which is the amount of laundry, and automatically determining the washing time or the like according to the amount of fabric is added (see, for example, Patent Document 1).

図9は、従来の洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図、図10は、同ドラム式洗濯機の布量検知方法を示す図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a drum type washing machine which is a kind of conventional washing machine, and FIG. 10 is a diagram showing a cloth amount detection method of the drum type washing machine.

図9において、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。   In FIG. 9, in the washing machine main body 1, a water tank 2 is supported in a suspended state by a suspension structure (not shown) having a vibration isolation structure. In the water tank 2, a drum 3 formed in a bottomed cylindrical shape is rotatably supported with its axial direction inclined downward from the front side to the back side. On the front side of the aquarium 2 is formed a clothing doorway 4 leading to the opening end of the drum 3, and by opening and closing the door 5 that closes the opening provided in the upward inclined surface on the front side of the washing machine body 1 so as to be openable and closable. The laundry can be taken in and out of the drum 3 through the clothing entrance 4.

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撹拌用の撹拌突起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によって正転およ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および排水管路9が配管接続され、図示しない注水弁および排水弁の制御によって水槽2内への注水および排水がなされる。   The drum 3 has a large number of through holes 6 communicating with the water tank 2 on its peripheral surface, and is provided with stirring projections 15 for stirring clothes at a plurality of positions on the inner peripheral surface. The drum 3 is rotationally driven in the forward and reverse directions by a motor 7 attached to the back side of the water tank 2. In addition, a water injection pipe 8 and a drain pipe 9 are connected to the water tank 2 to perform water injection and drainage into the water tank 2 by controlling a water injection valve and a water discharge valve (not shown).

扉5を開きドラム3内に洗濯物および洗剤を投入して、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撹拌突起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撹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。   When the door 5 is opened, laundry and detergent are put into the drum 3 and the operation is started by an operation on the operation panel 10 provided on the front surface of the washing machine body 1, for example, a water injection conduit is provided in the water tank 2. A predetermined amount of water is injected from 8 and the drum 3 is rotationally driven by the motor 7 to start the washing process. By the rotation of the drum 3, the laundry accommodated in the drum 3 is lifted in the rotation direction by the stirring protrusion 15 provided on the inner peripheral wall of the drum 3, and the stirring operation of dropping from the lifted appropriate height position is repeated. As a result, the laundry has the effect of tapping and washing.

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撹拌突起により持ち上げられて落下する撹拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。   After the required washing time, the dirty washing liquid is discharged from the drain pipe 9 and the washing liquid contained in the laundry is dehydrated by a dehydrating operation of rotating the drum 3 at a high speed. The rinsing process is performed by pouring water from 8. In this rinsing process, the laundry stored in the drum 3 is rinsed by repeating a stirring operation in which the laundry is lifted by a stirring protrusion (not shown) and dropped by the rotation of the drum 3.

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 motor 7, a rotation detection unit 14 including a position detection element that detects the position of the rotor (rotor) of the motor is provided in order to detect the rotation state.

さらに、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。   Furthermore, this drum type washing machine is provided with a function of drying the laundry stored in the drum 3, and the air in the water tank 2 is exhausted and dehumidified by the circulation air passage 11 to be dried by heating. Air is blown again into the water tank 2 by the blower fan 12.

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 motor 7 for driving the drum 3 to rotate.

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 motor 7 and a detection output is input from the rotation detection unit 14. The detection frequency of the rotation detector 14 changes linearly in proportion to the rotation of the motor 7. That is, the control circuit increases the average voltage of the power supply voltage of the motor 7 by means of phase control when the input frequency from the rotation detector 14 is small, and decreases the average voltage when the frequency increases.

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張り付くようにする。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速度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 motor 7 is gradually increased inside the control circuit to shift to high-speed rotation so that the clothes are evenly stuck to the inner wall of the drum 3 by centrifugal force. To do. In this state, the rotation of the motor 7 is stopped after continuing the rotation for a predetermined time. Thereby, the inertial rotation of the drum 3 is in a state where the motor 7 is rotated. At this time, as shown in FIG. 10, the rotation detection unit 14 converts a state in which the inertial rotational force of the drum 3 gradually decreases due to the friction torque and stops, into a partial rotation speed and outputs it.

図10における横軸は時間、縦軸は駆動電動機(モータ)の分回転速度を示すもので、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 represents time, and the vertical axis represents the rotational speed of the drive motor (motor). The time from the energization stop point E to the stop of the drum 3 is long when the amount of cloth is large, and the amount of cloth is When there are few, it is short. The cloth amount is detected by utilizing the fact that the difference in time required for the stop is proportional to the cloth amount.

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 drum 3 is r, and the inertia moment of the drum 3 or the motor 7 is Jd, the inertia moment J of the rotating system including the cloth is Desired.

Figure 0005299237
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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、これらの関係は数式2で表される。   Further, assuming that the generated torque of the motor 7 is T, the friction torque of the drum and the rotating shaft is Tb, and the angular acceleration of the drum 3 is α, these relationships are expressed by Equation 2.

Figure 0005299237
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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、回転速度すなわち角速度ωが変化する。   Since the angular acceleration α is expressed by Equation 3 as a function of the angular velocity ω and time t, as shown in Equation 4, if the average radius r of the cloth is constant, the rotational speed, that is, the angular velocity ω, according to the weight m of the cloth. Changes.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

Figure 0005299237
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数式4から、dω/dtつまり回転速度の変化は、布量mに反比例することがわかる。   From 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速度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。   That is, the cloth amount can be known by stopping the energization of the motor 7 to rotate the drum 3 by inertia and measuring the change in the rotational speed in a certain time interval until the drum 3 stops.

特開平5−168786号公報JP-A-5-168786

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、数式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, due to the variation in the friction torque Tb of the drum rotation shaft, the proportional relationship between the time until the drum stops and the amount of cloth is not constant, and has different numerical values depending on each washing machine. . For this reason, there is a problem that the conventional cloth amount detection method has variations and the detection accuracy is limited.

また、数式1は、布の重量に応じて布の平均半径rが一意に決定される場合には、布の重量mと慣性モーメントJが一対一の関係となって、数式4によって、布の重量mを検知可能となる。しかしながら、布の重量が一定であっても、布の偏りなどが発生した場合、ドラム3の中における布の分布が変化し、平均半径rが布の重量だけでは決定されず、更に検知精度の悪化を生じることになる。   In addition, when the average radius r of the cloth is uniquely determined according to the weight of the cloth, the weight m of the cloth and the moment of inertia J are in a one-to-one relationship. The weight m can be detected. However, even when the weight of the cloth is constant, if cloth unevenness occurs, the cloth distribution in the drum 3 changes, and the average radius r is not determined only by the weight of the cloth. It will cause deterioration.

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 drum 3 is affected by the bias (unbalance distribution), and the washing tub. Vibrates greatly, and the washing tub collides with the washing machine main body and makes an abnormal sound.

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、布を安定してドラムに張り付かせることによって、布の偏りによる慣性モーメントの変化を低減した上で、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洗濯機を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by reducing the change in the moment of inertia due to the cloth bias by stably attaching the cloth to the drum with the amount of cloth put into the drum, Stable cloth quantity detection that eliminates the influences of washing machine and clothes bias with cloth quantity detection means that can accurately detect with a simple configuration by suppressing the influence of friction torque of the drum rotating shaft and motor temperature. An object is to provide a washing machine having means.

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、前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転速度を検知する回転速度検知装置と、前記回転速度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、布量を検知するための動作を開始してから第1の所定の時間taの間前記モータに加速トルクTaを発生させることで起動時角加速度αa(t)で前記ドラムの回転速度を上昇させる起動工程と、前記起動工程の後に前記モータに加速トルクT1を発生させることで前記ドラムの回転を加速して、第1の所定の回転速度N1から第2の所定の回転速度N2まで回転速度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、前記モータに減速トルクT2を発生させることで前記ドラムの回転を減速して、第3の所定の回転速度N3から第4の所定の回転速度N4まで回転速度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、前記起動工程中のある時間txにおいて、αa(t
x)>α1となる前記起動時角加速度が存在すると共に、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、前記加速時角加速度α1は、前記起動工程終了時の回転速度Naが前記第1の所定の回転速度N1よりも大きい場合、前記起動工程終了時の回転速度Naから前記第2の所定の回転速度N2まで回転速度が上昇する間の角加速度と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 tub elastically supported in the washing machine body, a motor for driving the drum, a rotation speed detection device for detecting the rotation speed of the motor, and rotation of the motor based on a detection output of the rotation speed detection device and a control unit for controlling, the control unit, between the start of the operation for detecting the laundry weight of a first predetermined time ta, at startup by generating an acceleration torque Ta to the motor a starting step in the angular acceleration .alpha.a (t) increases the rotational speed of the drum, said accelerating rotation of said drum by generating the acceleration torque T1 to the motor after the activation step, the first predetermined or the rotational speed N 1 After the first detection step of measuring the acceleration angular acceleration α1 while the rotation speed is increased to the second predetermined rotation speed N2, and after the first detection step, generating the deceleration torque T2 in the motor in decelerating the rotation of the drum, and a second detection step of rotational speed from the third predetermined rotational speed N3 to fourth predetermined rotation speed N4 measures the deceleration angular acceleration α2 between the reduced And at a certain time tx during the start-up process, αa (t
x)> the angular acceleration at the time of starting that satisfies α1, and the amount of cloth is detected based on the angular acceleration at acceleration α1 and the angular acceleration at deceleration α2, and the angular acceleration at acceleration α1 When the rotational speed Na at the time is higher than the first predetermined rotational speed N1, the angular acceleration during the rotational speed increases from the rotational speed Na at the end of the starting process to the second predetermined rotational speed N2. It is characterized by doing.

これによって、起動工程において角加速度を高くすることによって安定して布をドラムに張り付かせた上で、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、慣性モーメントの安定化とドラム回転軸の摩擦トルクの相殺によって、布量の検知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。   As a result, the moment of inertia is used to measure the amount of cloth using both the rising and falling speeds of the drum after the cloth is stably attached to the drum by increasing the angular acceleration in the starting process. It is possible to suppress the influence of the variation in the detection of the amount of cloth and to detect the amount of cloth accurately with a simple configuration.

本発明の洗濯機は、慣性モーメントの安定化と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布量を検知することができる。   The washing machine of the present invention can accurately detect the amount of cloth with a simple configuration by stabilizing the moment of inertia and suppressing the influence of the individual device variations in the friction torque of the drum rotating shaft and the motor temperature.

本発明の実施の形態1における洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the drum type washing machine which is 1 type of the washing machine in Embodiment 1 of this invention. 同ドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図Circuit diagram showing the control device of the drum type washing machine 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The figure which shows the operation | movement of the cloth amount detection used for the drum type washing machine 同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の布量と加速度差を示す図The figure which shows the cloth amount and acceleration difference of the cloth amount detection used for the drum type washing machine 同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知方法を示すフローチャート図The flowchart figure which shows the cloth amount detection method used for the drum type washing machine 同ドラム式洗濯機の誘導モータの出力トルク特性図Output torque characteristic diagram of induction motor of the drum type washing machine (a)本発明の実施の形態2における洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の関係を示す図(b)同ドラム式洗濯機の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(A) The figure which shows the relationship between passage of time of the drum type washing machine which is a kind of washing machine in Embodiment 2 of this invention, and the rotational speed of a drum (b) The maximum of the rotational speed of the drum of the drum type washing machine Showing the relationship between the upper limit of the minimum difference and (a)本発明の実施の形態3における洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の関係を示す図(b)同ドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の別の関係を示す図(A) The figure which shows the relationship of the passage of time of the drum type washing machine which is a kind of washing machine in Embodiment 3 of this invention, and the rotational speed of a drum (b) The passage of time of the drum type washing machine and the drum Diagram showing another relationship of rotation speed 従来の洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the drum-type washing machine which is a kind of conventional washing machine 同ドラム式洗濯機の布量検知方法を示す図The figure which shows the cloth amount detection method of the drum type washing machine

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、前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転速度を検知する回転速度検知装置と、前記回転速度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、布量を検知するための動作を開始してから第1の所定の時間taの間前記モータに加速トルクTaを発生させることで起動時角加速度αa(t)で前記ドラムの回転速度を上昇させる起動工程と、前記起動工程の後に前記モータに加速トルクT1を発生させることで前記ドラムの回転を加速して、第1の所定の回転速度N1から第2の所定の回転速度N2まで回転速度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、前記モータに減速トルクT2を発生させることで前記ドラムの回転を減速して、第3の所定の回転速度N3から第4の所定の回転速度N4まで回転速度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、前記起動工程中のある時間txにおいて、αa(tx)>α1となる前記起動時角加速度が存在すると共に、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、前記加速時角加速度α1は、前記起動工程終了時の回転速度Naが前記第1の所定の回転速度N1よりも大きい場合、前記起動工程終了時の回転速度Naから前記第2の所定の回転速度N2まで回転速度が上昇する間の角加速度とすることを特徴とする洗濯機とすることにより、慣性モーメントの安定化とドラム回転軸の摩擦トルクの相殺によって、布量の検知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 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 motor for driving the drum, a rotation speed detection device for detecting the rotation speed of the motor, and a control unit for controlling the rotation of the motor based on a detection output of the rotation speed detection device, control unit, from the start of the operation for detecting the laundry weight during the first predetermined time ta, the drum startup angular acceleration .alpha.a (t) by generating the acceleration torque Ta to the motor a startup step of increasing the rotational speed, the accelerating rotation of the drum by generating acceleration torque T1 to the motor after the activation step, the first predetermined rotational speed N 1 or et second predetermined Rotate to rotation speed N2 After the first detection step of measuring the acceleration angular acceleration α1 while the degree rises, and after the first detection step, the motor is caused to generate a deceleration torque T2 to reduce the rotation of the drum, and a second detection step of rotational speed from the third predetermined rotational speed N3 to fourth predetermined rotation speed N4 measures the deceleration angular acceleration α2 between the lowered, some time during the activation step At tx, the starting angular acceleration that satisfies αa (tx)> α1 exists, and the cloth amount is detected based on the acceleration angular acceleration α1 and the deceleration angular acceleration α2, and the acceleration angular acceleration α1 is When the rotation speed Na at the end of the activation process is higher than the first predetermined rotation speed N1, the rotation speed increases from the rotation speed Na at the end of the activation process to the second predetermined rotation speed N2. Angular acceleration between With the washing machine characterized by the above, it is possible to suppress the influence of variation in the detection of the amount of cloth by stabilizing the moment of inertia and offsetting the friction torque of the drum rotation shaft. The amount of cloth can be detected.

第2の発明は、特に、第1の発明の制御部が、前記モータに印加する電圧と指令周波数を制御する、あるいはモータに印加する電圧または通電電流を制御することによって、起動時加速トルクTa(t)を連続的に変化させ、起動工程の終了時にTa=T1となるように制御することを特徴とする洗濯機とすることにより、加速トルクの段階的な変動による影響を考慮する必要なく、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 controls the voltage applied to the motor and the command frequency, or controls the voltage applied to the motor or the energization current, thereby starting acceleration torque Ta. By making the washing machine characterized by continuously changing (t) and controlling so that Ta = T1 at the end of the start-up process, it is not necessary to consider the effects of stepwise fluctuations in acceleration torque It becomes possible to detect the cloth amount with high accuracy.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明の制御部が、前記モータに所定の電圧を印加し所定の指令周波数にて駆動する、あるいはモータに印加する電圧または通電電流を制御することによって、少なくとも、第1の検知工程においては、加速トルクT1が所定の範囲で推移するように制御することを特徴とする洗濯機とすることにより、少なくとも、第1の検知工程においては、加速トルクT1が所定の範囲で推移するように制御したことによって、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 third aspect of the invention, in particular, the control unit of the first or second aspect of the invention applies a predetermined voltage to the motor and drives it at a predetermined command frequency, or controls a voltage or energization current applied to the motor. Thus, at least in the first detection step, at least in the first detection step, the washing torque is controlled so that the acceleration torque T1 changes within a predetermined range. By controlling the torque T1 so as to change within a predetermined range, it is possible to accurately detect the cloth amount without the need to consider the influence of fluctuations in the deceleration torque in a complicated manner.

第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明の制御部が、前記モータに所定の電圧を印加することによって、あるいは通電電流を制御することによって、少なくとも、第2の検知工程においては、減速トルクT2が所定の範囲で推移するように制御することを特徴とする洗濯機とすることにより、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 fourth aspect of the invention, in particular, the control unit according to any one of the first to third aspects applies at least the second detection by applying a predetermined voltage to the motor or controlling the energization current. In the process, the amount of cloth can be detected accurately without the need for complicated consideration of the effects of fluctuations in the deceleration torque by using a washing machine that is controlled so that the deceleration torque T2 changes within a predetermined range. It becomes possible to do.

第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明の第1の検知工程および第2の検知工程が、前記水槽を含む振動系の共振周波数以下で実施することを特徴とする洗濯機とすることにより、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。   The fifth invention is characterized in that, in particular, the first detection step and the second detection step of any one of the first to fourth inventions are performed at or below a resonance frequency of a vibration system including the water tank. By using the washing machine, the cloth amount is detected without being affected by the vibration of the drum due to resonance, and the cloth amount can be detected with high accuracy.

第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか1つの発明において、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、基準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洗濯機とすることにより、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 sixth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fifth aspects of the 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 using a washing machine that corrects the detection result of the cloth amount according to the difference from the reference temperature, the cloth amount is detected in consideration of the temperature dependency of the generated torque in the motor. It becomes possible to detect the amount of cloth well.

第7の発明は、特に、第1〜6のいずれか1つの発明において、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基準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洗濯機とすることにより、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 seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the resistance value of the motor winding is calculated by measuring the amount of current that flows when a predetermined voltage is applied to the motor, and the resistance A winding temperature estimation unit that estimates the winding temperature from the value, and the control unit displays a detection result of the cloth amount according to a difference between the winding temperature of the motor estimated by the winding temperature estimation unit and a reference temperature. By making the washing machine to be corrected, 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8の発明は、特に、第1〜7のいずれか1つの発明の制御部が、第1の検知工程において、所定の回転角区間におけるドラムの最大回転速度と最小回転速度を計測し、最大回転速度と最小回転速度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を特徴とする洗濯機とすることにより、布のドラム内における分布が不均一となって、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、安全にドラムを停止することができる。   In the eighth aspect of the invention, in particular, the controller of any one of the first to seventh aspects measures the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the drum in a predetermined rotation angle section in the first detection step, When the difference between the rotational speed and the minimum rotational speed is equal to or greater than a predetermined value, by making the washing machine characterized by stopping the rotational driving of the drum, the distribution of the cloth in the drum becomes uneven, Even when the vibration of the drum becomes larger than a predetermined value, the drum can be stopped safely.

第9の発明は、特に、第1〜8のいずれか1つの発明の制御部が、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tb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ことを特徴とする洗濯機とすることにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間が第2の所定の時間tbよりも長くなった場合については、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 ninth invention, in particular, the control unit according to any one of the first to eighth inventions measures the elapsed time from the start of rotation of the drum, and the first detection is performed even if the second predetermined time tb has elapsed. When the process is not finished, the rotation time of the drum is stopped, so that the acceleration time is longer than the second predetermined time tb, such as when excessive clothing is thrown in, etc. In such a case, it is possible to stop the rotational driving of the drum and move to the next step.

第10の発明は、特に、第1〜9のいずれか1つの発明の制御部は、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第3の所定の時間tc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ことを特徴とする洗濯機とすることにより、過大な衣類が投入された場合等、加速時間や減速時間が第2の所定の時間tc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 tenth aspect of the invention, in particular, the control unit of any one of the first to ninth aspects of the invention measures the elapsed time from the start of rotation of the drum, and the second detection is performed even if the third predetermined time tc has elapsed. When the process is not finished, the rotation driving of the drum is stopped, and the washing machine is characterized in that the acceleration time and the deceleration time are the second predetermined time tc when excessive clothing is put in. In the case where it becomes longer than this, the rotational drive of the drum can be stopped and the next process can be started.

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洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図、図2は、同ドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図、図3は、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、図4は、同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の布量と加速度差を示す図、図5は、同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知方法を示すフローチャート図、図6は、同ドラム式洗濯機の誘導モータの出力トルク特性図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a drum type washing machine which is a kind of washing machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a control device of the drum type washing machine. 3 is a diagram showing an operation for detecting the amount of cloth used in the drum type washing machine, FIG. 4 is a diagram showing a cloth amount for detecting the amount of cloth used in the drum type washing machine, and an acceleration difference, and FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a cloth amount detection method used in the drum type washing machine, and FIG. 6 shows an output torque characteristic diagram of the induction motor 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 motor 7 is transmitted via a belt 15 to a pulley 16 fixed to the rotation shaft of the drum 3. The basic operation as a washing machine is the same as the conventional example.

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および平滑コンデンサ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、および各検知手段(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 commercial power supply 20 is rectified by the rectifier 21, and the inverter circuit 24 uses the DC power smoothed by the smoothing circuit including the choke coil 22 and the smoothing capacitor 23 as the driving power. 7 is driven to rotate. Further, the rotation of the motor 7 is controlled based on the operation instruction input from the input setting unit 25 and the monitoring information of the operation state detected by each detection means (not shown), and the water supply valve 27 is controlled by the load drive unit 26. The operation of the drain valve 28, the blower fan 12, and the heater 29 is controlled.

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、モータ回転速度検出手段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。モータ回転速度検出手段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速度で回転させる。   The motor 7 includes a stator having three-phase windings 7a, 7b, and 7c and a rotor having three-phase windings 8a, 8b, and 8c, and is configured as a three-phase induction motor provided with a motor rotation speed detecting means 30. The rotation is controlled by the PWM control inverter circuit 24 configured by the switching elements 24a to 24f. A speed signal detected by the motor rotation speed detection means 30 is input to a control unit 31 constituted by a microcomputer. Based on this speed signal, the drive circuit 32 performs PWM control of the on / off states of the switching elements 24a to 24f, thereby controlling the energization of the three-phase windings 7a, 7b, and 7c of the stator, thereby rotating the rotor to the required rotational speed. Rotate with

制御部31は、モータ回転速度検出手段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。ドラム回転速度検知部33は、モータ回転速度検知手段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の回転速度を算出する。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、検出された回転速度に基づき、以下に説明するように布量が検知される。   The control unit 31 includes a drum speed detection unit 33 to which the detection output of the motor rotation speed detection unit 30 is input. The drum rotation speed detector 33 calculates the rotation speed of the drum 3 based on the speed signal output from the motor rotation speed detector 30 and the ratio of the shaft of the motor 7 and the radius of the pulley 16. The detection output of the drum rotation speed detection unit 33 is supplied to the cloth amount detection unit 34, and the cloth amount is detected as described below based on the detected rotation speed.

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、ドラム3の回転速度上昇に要する時間、および回転速度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、縦軸は回転速度である。   FIG. 3 shows the relationship between the time required to increase the rotation speed of the drum 3 and the time required to decrease the rotation speed. The horizontal axis represents the elapsed time from the start of the cloth amount detection, and the vertical axis represents the rotation speed.

布量検知を開始すると、経過時間tの間に、モータ7に加速トルクTaを発生させることでドラム3を静止状態から起動して第1の所定の時間taの間起動時角加速度αa(t)で回転速度を上昇させる起動工程を行う。次に、起動工程に引き続いてモータ7によって加速トルクT1を発生させ、回転速度N1よりΔN1だけ回転速度を上昇させN2に到達する時間t1を測定する第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の回転速度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、回転速度N3からΔN2だけ回転速度を降下させ、所定の回転速度N4に至る時間t2を測定する第2の検知工程が行われる。   When the cloth amount detection is started, the acceleration torque Ta is generated by the motor 7 during the elapsed time t to start the drum 3 from a stationary state, and the angular acceleration αa (t at startup for a first predetermined time ta. ) To start up the rotation speed. Next, following the start-up step, a first detection step is performed in which the acceleration torque T1 is generated by the motor 7, the rotational speed is increased by ΔN1 from the rotational speed N1, and the time t1 to reach N2 is measured. After this first detection step is completed, the rotation speed of the drum 3 is changed from acceleration to deceleration, and then the deceleration torque T2 is generated by the motor 7 that has rotated by inertia, and the rotation speed is decreased by ΔN2 from the rotation speed N3. And a second detection step of measuring a time t2 to reach a predetermined rotational speed N4 is performed.

上記の起動工程においては、静止状態からドラム3を起動するために、経過時間によって角加速度が変化することがあり得るが、少なくとも、起動工程中のある時間txの時点において、その角加速度αa(tx)は、第1の検知工程における角加速度α1に対して、αa(tx)>α1となるように、つまり第1の検知工程よりも大きい角加速度を有することによって、ドラム3の加速を早くなるように制御する。   In the startup process, the angular acceleration may change depending on the elapsed time in order to start the drum 3 from a stationary state. At least at a certain time tx in the startup process, the angular acceleration αa ( tx) is such that αa (tx)> α1 with respect to the angular acceleration α1 in the first detection step, that is, by having a larger angular acceleration than in the first detection step, the acceleration of the drum 3 is accelerated. Control to be.

特に起動時においては、角加速度が低いと布がドラム3の底部付近で自転することによってドラム3に張り付かなかったり、また、このような状態のまま回転速度を上げると、布が偏った状態のままで第1の検知工程を行ってしまい、布量検知の精度悪化を生じる。このように布の状態が不安定になることを抑制するために、ある時間txにおける起動時角加速度αa(tx)を第1の検知工程における角加速度α1よりも大きくして、布の重量と慣性モーメントとの関係を安定化させている。   In particular, at the time of start-up, if the angular acceleration is low, the cloth does not stick to the drum 3 due to rotation near the bottom of the drum 3, or if the rotational speed is increased in such a state, the cloth is biased. As a result, the first detection process is performed, and the accuracy of the cloth amount detection is deteriorated. In order to prevent the cloth from becoming unstable in this way, the angular acceleration αa (tx) at the start time at a certain time tx is made larger than the angular acceleration α1 in the first detection step, and the weight of the cloth Stabilizes the relationship with the moment of inertia.

また、上記第1の検知工程における回転速度N1と、第2の検知工程における回転速度N4については、それぞれの回転速度にて布がドラム3に張り付いていることが必須条件となる。すなわち、ドラム3が回転することによって発生する遠心力の鉛直方向上向き成分と重力が等しくなる回転速度よりも大きい回転速度に設定する必要がある。これが図3に実線で示した動作である。   Further, regarding the rotational speed N1 in the first detection step and the rotational speed N4 in the second detection step, it is an essential condition that the cloth sticks to the drum 3 at each rotational speed. That is, it is necessary to set the rotation speed higher than the rotation speed at which gravity is equal to the vertical upward component of the centrifugal force generated by the rotation of the drum 3. This is the operation indicated by the solid line in FIG.

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.

背景技術で示した数式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 Equation 3 shown in the background art, the angular acceleration α1 in the first detection step is expressed by Equation 5.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

また、背景技術の数式1および数式2より、数式6が成立する。   Further, Expression 6 is established from Expression 1 and Expression 2 of the background art.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

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, Equation 7 and Equation 8 are obtained when the angular acceleration in the second detection step is α2.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

Figure 0005299237
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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 Equation 8, Equation 9 is obtained.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

図4は、横軸が布量、縦軸が加速度差を示す図であり、上記数式9を判りやすく示すものである。   FIG. 4 is a diagram in which the horizontal axis represents the amount of cloth and the vertical axis represents the acceleration difference, and shows the above formula 9 in an easily understandable manner.

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 periphery of the cloth are constant values, Equation 9 corresponds to the weight m of the cloth (α1-α2) as shown in FIG. Indicates a change.

ここで、α1とα2は数式5および数式7に示す通り、ドラム3の回転速度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 rotational speed of the drum 3 and time, as shown in Equations 5 and 7. Therefore, if only the relationship between the weight m of the cloth and the change in the angular acceleration (α1−α2) is grasped and stored as a calculation table in the cloth amount detection unit 34 of the control unit in FIG. It can be seen that the amount of cloth can be detected easily and accurately regardless of the relationship.

起動工程終了回転数Naが、第1の検知工程開始回転数N1より小さい場合は上記のような動作になる。   When the starting process end rotation speed Na is smaller than the first detection process start rotation speed N1, the operation described above is performed.

次に、図3に一点鎖線で示した動作を説明する。これは、ドラム回転軸の摩擦トルクが小さく、起動工程中にドラム回転速度がN1を超えてしまう場合である。   Next, the operation indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 will be described. This is a case where the friction torque of the drum rotation shaft is small and the drum rotation speed exceeds N1 during the starting process.

起動工程中におけるドラム3の角加速度は時間により変化するため、回転速度N1からN2に到達する時間を測定してもその間の角加速度を求めることはできない。   Since the angular acceleration of the drum 3 during the starting process changes with time, even if the time for reaching the rotational speed N1 to N2 is measured, the angular acceleration during that time cannot be obtained.

この場合、起動工程中の加速トルク起動工程終了時のドラム回転速度Na’を第1の検知工程の開始回転速度とし、回転速度Na’から回転速度N2に到達する時間t1’を測
定し、測定終了後、ΔN1=N2−Na’およびt1=t1’とした上で、前述した布量検知の演算を行えばよい。
In this case, the drum rotational speed Na ′ at the end of the acceleration torque starting process in the starting process is set as the starting rotational speed of the first detection process, and the time t1 ′ from the rotational speed Na ′ to the rotational speed N2 is measured and measured. After completion, ΔN1 = N2−Na ′ and t1 = t1 ′, and the above-described calculation of the cloth amount may be performed.

図5を用いて、布量検知方法を説明する。   The cloth amount detection method will be described with reference to FIG.

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を加速トルクTa(t)にて駆動して(ステップS2)、ドラム3の回転速度を上昇させる(ステップS3)。布量検知スタートから第1の所定時間taが経過すると、起動工程を終了する(ステップS4)。この時、加速トルクは第1の検知工程時の加速トルクT1となるよう制御する(ステップS5)。   In FIG. 5, when the cloth amount detection starts (step S1), the control unit 31 drives the motor 7 with the acceleration torque Ta (t) (step S2) to increase the rotation speed of the drum 3 (step S3). ). When the first predetermined time ta elapses from the start of the cloth amount detection, the starting process is terminated (step S4). At this time, the acceleration torque is controlled to be the acceleration torque T1 in the first detection step (step S5).

ここで、起動工程終了時の回転速度Naと所定の回転速度N1を比較し(ステップS6)、Na<N1であれば所定の回転速度N1に到達するまで加速を続ける(ステップS7)。回転速度がN1に到達した時点で時間t1の測定を開始する(ステップS8)。その後、加速を続けドラム3が回転速度N2に到達した時点で(ステップS9)、回転速度がΔN1上昇するのに要した所要時間t1を算出する(ステップS10)。   Here, the rotation speed Na at the end of the starting process is compared with a predetermined rotation speed N1 (step S6), and if Na <N1, the acceleration is continued until the predetermined rotation speed N1 is reached (step S7). When the rotation speed reaches N1, measurement of time t1 is started (step S8). Thereafter, acceleration is continued, and when the drum 3 reaches the rotational speed N2 (step S9), a time t1 required for the rotational speed to increase by ΔN1 is calculated (step S10).

ステップS6でNa>N1であった場合は、起動工程終了回転速度Na’を記憶し(ステップ11)、それを元にΔN1=N2−Na’とし(ステップS12)、時間t1’の測定を開始する(ステップS8’)。その後、加速を続けドラム3が回転速度N2に到達した時点で(ステップS9’)、回転速度がΔN1上昇するのに要した所要時間t1’を算出し、t1=t1’とする(ステップS10’)。   If Na> N1 in step S6, the starting process end rotational speed Na ′ is stored (step 11), ΔN1 = N2−Na ′ is set based on this (step S12), and measurement of time t1 ′ is started. (Step S8 '). After that, when acceleration continues and the drum 3 reaches the rotational speed N2 (step S9 ′), a time t1 ′ required for the rotational speed to increase by ΔN1 is calculated, and t1 = t1 ′ is set (step S10 ′). ).

次に、モータ7を減速トルクT2で駆動させ、回転速度の降下を開始させる(ステップS13)。ドラム3が所定の回転速度N3に到達した時点で(ステップS14)時間t2の測定を開始し(ステップS15)、回転速度がΔN2だけ降下した所定の回転速度N4に到達した時点で(ステップS16)、回転速度が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S17)。   Next, the motor 7 is driven with the deceleration torque T2 to start a decrease in the rotational speed (step S13). When the drum 3 reaches the predetermined rotational speed N3 (step S14), the measurement of the time t2 is started (step S15), and when the rotational speed reaches the predetermined rotational speed N4 decreased by ΔN2 (step S16). The time t2 required for the rotational speed to drop by ΔN2 is calculated (step S17).

次に、ΔN1、t1、ΔN2、t2から数式5および数式7に基づいて第1の検知工程の角加速度α1および第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S18)、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(ステップS19)、布量検知を終了する(ステップS20)。   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 Equations 5 and 7, and the difference α1-α2 between the two angular accelerations is calculated. Obtaining (step S18), from the relationship between the determination value S and the cloth amount measured in advance, the cloth amount is obtained based on Equation 9 (step S19), and the cloth amount detection is terminated (step S20).

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 Equation 9, it is desirable to perform control so that variations in the acceleration torque T1 and the deceleration torque T2 of the motor 7 are reduced.

誘導モータにおける出力トルク特性は図6に示す通りであり、指令周波数と実際の回転速度の差(すべり)に応じて加速トルクT1は変化する。この場合、N1とN2を適切に設定することにより、検知工程内でのトルク変動は5〜10%と狭い範囲に抑えることができるため、印加電圧一定・指令周波数一定という単純な制御で精度の高い検知結果を得ることができる。減速トルクT2に関しても同様である。   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. In this case, by appropriately setting N1 and N2, the torque fluctuation in the detection process can be suppressed to a narrow range of 5 to 10%. High detection results can be obtained. The same applies to the deceleration torque T2.

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。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数式10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。   Note that the output torque of the motor 7 has a characteristic that changes depending on the temperature of the windings constituting the motor 7. Specifically, the output torque changes in proportion to the current flowing through the winding of the motor 7, but the resistance value of the winding changes with temperature as shown in Equation 10 below, so when the same voltage is applied As the value of the flowing current changes, the output torque also changes.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

なお、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。   Note that 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 substance. In the case of copper, it is about 0.0004.

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、数式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 by Equation 11 according to Ohm's law when the current E when the voltage E is applied at the temperature 0 ° C. is multiplied by the correction coefficient “1 + αt” to the detection result. Thus, it is possible to correct the influence of the change in the output torque of the motor 7 due to the temperature.

Figure 0005299237
Figure 0005299237

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。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。   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 control unit 31. 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 motor 7 and estimate the winding temperature from this resistance value.

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、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。   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. 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.

なお、本実施の形態では、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に伝達されるものとしているが、モータ7をドラム3の回転軸に直接接続して駆動する構成としても同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the rotation of the motor 7 is transmitted to the pulley 16 fixed to the rotating shaft of the drum 3 via the belt 15, but the motor 7 is directly connected to the rotating shaft of the drum 3. Thus, the same effect can be obtained with the driving configuration.

また、モータ7の回転速度を検知し、それを元にドラム3の回転速度を算出しているが、ドラム3の回転速度を直接検知する構成としても同様の効果が得られる。
また、モータ7として誘導モータを用いるものとしているが、永久磁石モータ等、他のモータを用いても同様の効果が得られる。その場合、トルクのバラツキを少なくする制御方式として、モータ印加電圧や通電電流を制御する方式を挙げることができる。
Further, the rotational speed of the motor 7 is detected, and the rotational speed of the drum 3 is calculated based on the detected rotational speed. However, the same effect can be obtained when the rotational speed of the drum 3 is directly detected.
In addition, although an induction motor is used as the motor 7, the same effect can be obtained by using another motor such as a permanent magnet motor. In that case, as a control method for reducing the variation in torque, a method for controlling the motor applied voltage and the energized current can be cited.

(実施の形態2)
図7(a)は、本発明の実施の形態2における洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の関係を示す図、図7(b)は、同ドラム式洗濯機の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を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the passage of time of a drum type washing machine which is a type of washing machine according to Embodiment 2 of the present invention and the rotational speed of the drum, and FIG. The figure which shows the relationship of the upper limit of the difference of the maximum and minimum of the rotational speed of the drum of a washing machine is shown.

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2における実施の形態1との相
違点は、布量を検知するためにドラム3の回転速度を上昇させる際に、回転速度の上昇に伴う回転速度の変化に応じて、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 between the second embodiment and the first embodiment is that when the rotational speed of the drum 3 is increased in order to detect the amount of cloth, the drum 3 is changed according to the change in the rotational speed accompanying the increase in the rotational speed. It is the point which provided the control which stops the rotational drive of.

図7(a)は、ドラム3の回転速度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、所定の指令回転速度を与えてドラム3の回転速度を上昇させたときの経過時間、縦軸はドラム3の回転速度である。図示のとおり、ドラム3の回転速度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 rotational speed of the drum 3 increases with time. The horizontal axis represents the elapsed time when the motor 7 is driven, a predetermined voltage is applied, a predetermined command rotational speed is applied, and the rotational speed of the drum 3 is increased, and the vertical axis is the rotational speed of the drum 3. . As illustrated, the rotational speed of the drum 3 does not increase uniformly, but increases while repeating vertical movement. This is because the laundry tub vibrates due to the balance of the laundry accommodated in the drum 3. If the vibration becomes too large, the washing tub collides with the washing machine body and generates an abnormal sound.

本実施の形態2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の回転速度について、最大回転速度と最小回転速度の差を検知する。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の最大回転速度と最小回転速度としては、例えば1回転中に4回、回転速度を測定し、その最大回転速度と最小回転速度を求める。   In the second 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 drum 3 in the predetermined rotation angle section during the acceleration of the rotation of the drum 3. If the difference is greater than or equal to a predetermined value, the drum 3 is controlled to stop rotating. As the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the drum 3 in the predetermined rotation angle section, for example, the rotation speed is measured four times during one rotation, and the maximum rotation speed and the minimum rotation speed are obtained.

図7(b)に示すように、ドラム3の回転速度に対応させて、最大回転速度と最小回転速度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速度と最小回転速度の差の上限値は、ドラム3の各回転速度における、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 drum 3, and is provided in the control unit 31 as a table. The upper limit value of the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed as shown in FIG. 7B may be set based on the allowable range of vibration obtained experimentally at each rotation speed of the drum 3.

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ことに起因する振動も、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の検知工程および第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 known 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速度と最小回転速度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 so that the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed in the predetermined rotation angle section of the drum 3 does not exceed the upper limit value. As a result, the situation where the washing tub vibrates greatly and collides with the main body of the washing machine is avoided, and after stopping, it is started again and detected, or it is determined as a predetermined amount of cloth and proceeds to the next process. It becomes possible.

(実施の形態3)
図8(a)は、本発明の実施の形態3における洗濯機の一種であるドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の関係を示す図、図8(b)は、同ドラム式洗濯機の時間の経過とドラムの回転速度の別の関係を示す図を示すものである。
(Embodiment 3)
FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the passage of time of a drum type washing machine which is a type of washing machine according to Embodiment 3 of the present invention and the rotational speed of the drum, and FIG. The figure which shows another relationship between progress of the time of a washing machine and the rotational speed of a drum is shown.

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3における実施の形態1との相違点は、布量を検知するためにドラム3の回転速度を上昇・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 between the third embodiment and the first embodiment is that when the rotational speed of the drum 3 is increased / decreased in order to detect the amount of cloth, there is a time limit, and when a predetermined time has elapsed, the drum 3 is provided with control for stopping the rotational drive.

図8(a)は、ドラム3の回転速度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、所定の指令回転速度を与えてドラム3の回転速度を上昇させたときの経過時間、縦軸はドラム3の回転速度である。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速度N2まで回転速度を上昇させられない場合がある。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。
FIG. 8A shows how the rotational speed of the drum 3 increases with time. The horizontal axis represents the elapsed time when the motor 7 is driven, a predetermined voltage is applied, a predetermined command rotational speed is applied, and the rotational speed of the drum 3 is increased, and the vertical axis is the rotational speed of the drum 3. . For example, when a heavy load is applied to the drum 3 such as clothes wet in water, the output torque of the motor 7 may be insufficient, and the rotation speed may not be increased to the end rotation speed N2 of the first detection step. . In this case, when a predetermined first predetermined time Tend1 elapses from the start of the rotation of the drum 3, the rotation driving of the drum 3 is stopped and the process proceeds to the next step.

また、図8(b)のように、重い負荷が投入され、回転速度N2まで回転速度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速度N4までに到達する時間が長くなる場合がある。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 addition, even when a heavy load is applied and the rotational speed is increased to the rotational speed N2, as shown in FIG. 8B, 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. In this case, when a predetermined second predetermined time Tend2 has elapsed from the start of the rotation of the drum 3, the rotation driving of the drum 3 is stopped and the process proceeds to the next step.

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および、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 on the drum with a simple configuration, and to perform an appropriate washing time setting, detergent amount display, and an 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
20 商用電源
30 モータ回転速度検出手段
31 制御部
32 駆動回路
33 ドラム回転速度検知部
34 布量検知部
35 温度検知手段
36 巻線温度推定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Washing machine main body 2 Water tank 3 Drum 7 Motor 20 Commercial power supply 30 Motor rotation speed detection means 31 Control part 32 Drive circuit 33 Drum rotation speed detection part 34 Cloth amount detection part 35 Temperature detection part 36 Winding temperature estimation part

Claims (10)

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、前記ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転速度を検知する回転速度検知装置と、前記回転速度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、
布量を検知するための動作を開始してから第1の所定の時間taの間前記モータに加速トルクTaを発生させることで起動時角加速度αa(t)で前記ドラムの回転速度を上昇させる起動工程と、
前記起動工程の後に前記モータに加速トルクT1を発生させることで前記ドラムの回転を加速して、第1の所定の回転速度N1から第2の所定の回転速度N2まで回転速度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、前記モータに減速トルクT2を発生させることで前記ドラムの回転を減速して、第3の所定の回転速度N3から第4の所定の回転速度N4まで回転速度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、
前記起動工程中のある時間txにおいて、αa(tx)>α1となる前記起動時角加速度が存在すると共に、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、
前記加速時角加速度α1は、前記起動工程終了時の回転速度Naが前記第1の所定の回転速度N1よりも大きい場合、前記起動工程終了時の回転速度Naから前記第2の所定の回転速度N2まで回転速度が上昇する間の角加速度とすることを特徴とする洗濯機。
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 tub that rotatably includes the drum and elastically supported in a washing machine body; and the drum A rotation speed detection device that detects the rotation speed of the motor, and a control unit that controls the rotation of the motor based on the detection output of the rotation speed detection device,
The controller is
Between the start of the operation for detecting the laundry weight of a first predetermined time ta, increasing the rotational speed of the drum at startup angular acceleration .alpha.a (t) by generating the acceleration torque Ta to the motor A starting process to
The activation the accelerating rotation of the drum in the acceleration torque T1 to be generated in the motor after the step, the rotational speed is increased to a first predetermined rotational speed N 1 or et second predetermined rotational speed N2 A first detection step of measuring an acceleration angular acceleration α1 during acceleration;
After the first detection step, the rotation of the drum is decelerated by causing the motor to generate a deceleration torque T2, and the rotation speed is increased from a third predetermined rotation speed N3 to a fourth predetermined rotation speed N4. and a second detection step of measuring the deceleration angular acceleration α2 between the lowered,
At a certain time tx in the starting process, the starting angular acceleration satisfying αa (tx)> α1 exists, and the cloth amount is detected based on the acceleration angular acceleration α1 and the deceleration angular acceleration α2 .
When the rotation speed Na at the end of the starting process is higher than the first predetermined rotation speed N1, the angular acceleration at acceleration α1 is set to the second predetermined rotation speed from the rotation speed Na at the end of the starting process. A washing machine, characterized in that the angular acceleration is increased while the rotational speed is increased to N2 .
制御部は、前記モータに印加する電圧と指令周波数を制御する、あるいはモータに印加する電圧または通電電流を制御することによって、起動時加速トルクTa(t)を連続的に変化させ、起動工程の終了時にTa=T1となるように制御した請求項1記載の洗濯機。 The control unit continuously changes the starting acceleration torque Ta (t) by controlling the voltage applied to the motor and the command frequency, or by controlling the voltage applied to the motor or the energization current. 2. The washing machine according to claim 1, wherein the washing machine is controlled so that Ta = T1 at the end. 制御部は、前記モータに所定の電圧を印加し所定の指令周波数にて駆動する、あるいはモータに印加する電圧または通電電流を制御することによって、少なくとも、第1の検知工程においては、加速トルクT1が所定の範囲で推移するように制御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。 The control unit applies a predetermined voltage to the motor and drives the motor at a predetermined command frequency, or controls the voltage or energization current applied to the motor, so that at least in the first detection step, the acceleration torque T1 The washing machine according to claim 1, wherein the washing machine is controlled to change within a predetermined range. 制御部は、前記モータに所定の電圧を印加することによって、あるいは通電電流を制御することによって、少なくとも、第2の検知工程においては、減速トルクT2が所定の範囲で推移するように制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗濯機。 The control unit controls the deceleration torque T2 to change within a predetermined range at least in the second detection step by applying a predetermined voltage to the motor or controlling an energization current. The washing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein: 第1の検知工程および第2の検知工程は、前記水槽を含む振動系の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。 The washing machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the first detection step and the second detection step are performed at a resonance frequency or less of a vibration system including the water tank. 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、基準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請求項1〜5のいずれか1項に記載の洗濯機。 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, and corrects the detection result of the cloth amount according to a difference from a reference temperature. The washing machine according to any one of claims 1 to 5. 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基準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請求項1〜6のいずれか1項に記載の洗濯機。 A resistance value of the motor winding is calculated by measuring the amount of current that flows when a predetermined voltage is applied to the motor, and includes a winding temperature estimation unit that estimates the winding temperature from the resistance value. The cloth amount detection result is corrected according to a difference between the winding temperature of the motor estimated by the winding temperature estimation unit and a reference temperature, according to any one of claims 1 to 6. Washing machine. 制御部は、第1の検知工程において、所定の回転角区間におけるドラムの最大回転速度と最小回転速度を計測し、最大回転速度と最小回転速度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を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の洗濯機。 In the first detection step, the control unit measures the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the drum in a predetermined rotation angle section, and if the difference between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed is equal to or greater than a predetermined value, the drum The washing machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotation driving of the washing machine is stopped. 制御部は、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tb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ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の洗濯機。 The control unit measures the elapsed time from the start of rotation of the drum, and stops the rotation drive of the drum when the first detection step is not finished even after the second predetermined time tb has elapsed. The washing machine according to any one of claims 1 to 8. 制御部は、ドラムの回転開始から経過時間を測定し、第3の所定の時間tc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ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の洗濯機。
The control unit measures the elapsed time from the start of rotation of the drum, and stops the rotation of the drum when the second detection step is not finished even after the third predetermined time tc has elapsed. The washing machine according to any one of claims 1 to 9.
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