JP7113181B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、ドラム内の布量を検知して行程を制御する洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機では、洗濯物が投入された洗濯槽を一定の回転数で回転させた後、所定の区間で布量を検知して行程を制御する洗濯機が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来のドラム式洗濯機の縦断面図、図８は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図である。

図７において、洗濯機本体１内には、サスペンション構造（図示せず）によって水槽２が揺動自在に防振支持されている。

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撹拌用の攪拌突起（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、注水弁及び排水弁（図示せず）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ため、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の回転数検知部１４が設けられており、モータ７の回転数検知を行なうことにより、布量検知制御やドラム３の回転数制御を行なっている。

さらに、洗濯機本体１の前下部内面には、ドラム式洗濯機の動作を制御する制御部（図
示せず）を有する制御装置１５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内に送風する。この循環送風経路１１の途中には、蒸発器などの除湿手段、凝縮器などの加熱手段及び送風手段である送風ファン１２が設けられている。この循環送風経路１１を利用した乾燥工程では、循環送風経路１１を循環される空気中に、主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、送風ファン１２の回転部への噛み込み、送風ファン１２の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路１１の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ１３が設けられている。

図８において、横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸はドラム３の回転速度であるが、布量検知を開始すると、制御装置１５は、モータ７を駆動して所定の回転速度Ｎ１から、所定の加速トルクＴ１によりドラム３の回転速度を上昇させて、回転速度がΔＮ１だけ上昇した所定の回転速度Ｎ２に到達させるように制御する。ドラム３がＮ２に達した時点で、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。これが、第一の検知工程である。

次に、所定の回転数Ｎｍａｘに到達した後、モータ７の回転速度の降下を開始させる。モータ７によって、減速トルクＴ２を発生させ、ドラム３が所定の回転速度Ｎ３からΔＮ２だけ回転速度が降下した所定の回転速度Ｎ４に到達した時点で、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。これが、第二の検知工程である。

この、ΔＮ１、ｔ１、ΔＮ２、ｔ２から、第一の検知工程の角加速度α１および第二の検知工程の角加速度α２を算出し、予め測定しておいた測定値と布量の関係から、布量を求める。なお、この布量検知方式においては、モータ７の加速トルクＴ１と減速トルクＴ２はそれぞれ一定となるように制御されている。

特開２００９－００５７２２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、モータ７の加速トルクＴ１と減速トルクＴ２が一定であるために、布量が少ないほどＮ１からＮ２までに必要な時間は短く、ドラムの加速時の角加速度は大きくなる。逆に布量が多くなればＮ１からＮ２までの時間が長く、加速時の角加速度は小さくなる。このために、ある範囲、例えば定格布量の半分程度までは、ある程度の精度で布量検知ができるが、無負荷から定格容量までの広範囲において的確に布量検知を行なう時の検知精度に課題があり、また、ドラム内の衣類の柔らかさやごわつき方の状態により、布を含めた回転系の慣性モーメントが変動することで、布量判定値のバラツキが大きくなり、布量の検知精度が低くなるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、布量検知のバラツキを抑制し、精度が高い布量検知を行なうことができるドラム式洗濯機を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し、洗濯機本体内に揺動自在に弾性支持された水槽と
、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知して連結する前記ドラムの回転数を検知する回転数検知部と、前記モータに通電される電流を検知するモータ電流検知手段と、前記モータの巻線温度を検知するモータ温度検知手段と、前記モータなどを制御して布量を検知し、洗い、すすぎ、脱水等の各行程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、布量検知工程において、低速回転工程にてドラムの回転を静止状態から所定の回転数Ｎ１まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数Ｎ３、Ｎ４と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時に前記モータ電流検知手段にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数Ｎ４からＮ５まで加速する第１の検知工程を行なった後、前記モータを所定の減速時角加速度にて回転数Ｎ６からＮ７まで回転を低下させる第２の検知工程を行ない、第１の検知工程時と第２の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成としたものである。

これにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

本発明のドラム式洗濯機は、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制し、高い精度で布量を検知することができる。

本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の縦断面図 同ドラム式洗濯機の制御装置のブロック回路図 同ドラム式洗濯機の布量検知工程のフローチャート 同ドラム式洗濯機の布量検知工程の動作を示すグラフ図 同ドラム式洗濯機の布量検知におけるベクトル制御ブロック図 同ドラム式洗濯機の布量検知におけるドラム角速度と電流値の変動量の関係を示す図 従来のドラム式洗濯機の縦断面図 同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示すグラフ図

第１の発明は、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し、洗濯機本体内に揺動自在に弾性支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知して連結する前記ドラムの回転数を検知する回転数検知部と、前記モータに通電される電流を検知するモータ電流検知手段と、前記モータの巻線温度を検知するモータ温度検知手段と、前記モータなどを制御して布量を検知し、洗い、すすぎ、脱水等の各行程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、布量検知工程において、低速回転工程にてドラムの回転を静止状態から所定の回転数Ｎ１まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数Ｎ３、Ｎ４と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時に前記モータ電流検知手段にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数Ｎ４からＮ５まで加速する第１の検知工程を行なった後、前記モータを所定の減速時角加速度にて回転数Ｎ６からＮ７まで回転を低下させる第２の検知工程を行ない、第１の検知工程時と第２の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して
、高い精度で布量を検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御部を、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以下の場合に、検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい時は、前記算出工程が所定回数に達するまで、算出工程を繰り返す構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御部を、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以上の場合に、検出工程で検知した全ての加速時のモータ電流値より傾きを算出し、算出した傾きに基づき、布量検知結果を補正して布量を判定する構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

第４の発明は、特に、第１～３のいずれか１つの発明の制御部を、布量検知工程において、複数回の算出工程のそれぞれの算出工程の前に、ドラムを所定の一定回転数で回転させる一定回転工程を設ける構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

以下、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、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、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、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の断面図、図２は、同ドラム式洗濯機のブロック回路図である。

図１において、洗濯機本体１の前面内部には、一連の行程の動作を制御する制御部３１（図２参照）を有する制御装置６５が設けられている。

図２において、制御装置６５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、三相巻線７ａ、７ｂ、７ｃを有するステータと、２極の永久磁石を有するロータとを備え、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けたＤＣブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子２４ａ～２４ｆにより構成されたＰＷＭ制御によるインバータ回路２４により回転制御される。

位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが検出するロータ位置検出信号は、マイコンで構成された制御部３１に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路３２によりスイッチング素子２４ａ～２４ｆのオン／オフ状態をＰＷＭ制御することにより、ステータの三相巻線７ａ、７ｂ、７ｃに対する通電を制御してロータを所要回転数で回転させる。

制御部３１は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの検出出力が入力される回
転数検知部１４を有する。回転数検知部１４は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃのいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数を算出する。回転数検知部１４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、布量検知やドラム３の回転数制御に利用される。

なお、回転数検知部１４の検知出力はドラム３の回転数に対応するため、以下の説明においてドラム３の回転数は、回転数検知部１４の検知出力により得られるものである。

モータ電流検知手段３５は、モータ７に通電される電流を検知するものであり、モータ温度検知手段３６は、モータ７の巻線温度を検知するものである。

図３は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の布量検知工程のフローチャート、図４は、同ドラム式洗濯機の布量検知工程の動作を示すグラフ図、図５は、同ドラム式洗濯機の布量検知におけるベクトル制御ブロック図、図６は、同ドラム式洗濯機の布量検知におけるドラム角速度と電流値の変動量の関係を示す図である。

図３、図４において、図４の横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸はドラム３の回転数である。

衣類がドラム３に投入され、入力設定部２５により洗濯運転の開始指示が入力されると、布量検知工程がスタートし（ステップＳ１）、まず所定の電圧をモータ巻線に印加して、モータ温度検知手段３６にてモータ温度の検知し、温度補正係数を算出する（ステップＳ２）。

次に、制御部３１は、所定の時間だけ、モータ７をゆっくり回転させ、ドラム３の低速回転工程を行う（ステップＳ３）。低速回転工程においては、モータ７に加速トルクを発生させることで、ドラム３を静止状態から起動して所定の回転数Ｎ１（例えば、６０ｒｐｍ）まで加速する。

ここで、ドラム３の低速回転工程を行うことで、衣類がドラム３に均一に張り付けられ、布を含めたドラム３やモータ７の回転系の慣性モーメントＪが安定することより、以降の算出工程の起動をスムーズに立ち上げることができ、精度よく布量を検知することができる。

そして、所定の時間が過ぎたと判定すれば（ステップＳ４のＹｅｓ）、所定の一定加速度α１によりドラム３の回転数を上昇させ、回転数Ｎ１からＮ２に到達させるように制御する第１算出工程を行なう（ステップＳ５）。

ドラム３が回転数Ｎ２に到達したと判定すれば（ステップＳ６のＹｅｓ）、加速時電流値の算出回数ｎ＝１とし（ステップＳ７）、モータ電流検知手段３５によりドラム３が一回転する間の電流値Ｉｑ（ｎ）を算出し（ステップＳ８）、第１算出工程を終える。

次に、ステップＳ９にて、加速時電流値の算出回数ｎが所定の回数未満であるかどうかを判定し、所定の回数未満の場合（ステップＳ９のＹｅｓ）は、回転数Ｎ２で一定回転工程を行う（ステップＳ１０）。
所定の時間が過ぎたと判定すれば（ステップＳ１１のＹｅｓ）、一定回転工程を終わって第２算出工程に移り、所定の一定加速度α１によりドラム３の回転数を上昇させ、回転数Ｎ２からＮ３に到達させるように制御する（ステップＳ１２）。なお、一定加速度α１でドラム３の回転を加速する制御、ドラム３の回転が一定になるようにする制御には、ベクトル制御が用いられる。

ドラム３が回転数Ｎ３に到達したと判定すれば（ステップＳ１３のＹｅｓ）、加速時電流値の算出回数ｎを１増やし（ステップＳ１４）、モータ電流検知手段３５によりドラム３が一回転する間の電流値Ｉｑ（ｎ）を算出し（ステップＳ１５）、第２算出工程を終える。

次に、加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分（Ｉｑ（ｎ）－Ｉｑ（ｎ－１））を算出し、所定値よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１６）。

所定値よりも小さい場合（ステップＳ１６のＮｏ）には、ステップＳ９に戻り、算出した加速時電流値の差分が所定値より大きくなるまで、繰り返し行なう。

なお、第２算出工程以降の各算出工程の前にドラム３の一定回転工程を行うことで、ドラム３内に衣類が張り付けられることより、加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分が大きくなるため，衣類の柔らかさやごわつき方の状態を精度よく推定することができる。衣類の柔らかさやごわつき方の検知方法は、図５以降にて詳述する。

布量検知工程は、加速時の第１の検知工程と減速時の第２の検知工程からなり、布量検知を開始すると、所定の時間経過あるいは回転数到達後に、モータ７によって所定の加速度α１でドラム３の回転が加速するようベクトル制御し、回転数Ｎ４からＮ５まで加速時の検知工程が行われる。

なお、回転数Ｎ４およびＮ５はオーバーシュート等を考慮し、洗濯機本体の共振回転数付近を避けることにより、水槽２の振動を低減することができる。この時、モータ電流検知手段３５により、モータ７に通電される電流を検知し、加速時の検知区間においてドラム３が少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値の平均値または積算値を布量判定値として算出する。

このように、ドラム３が１回転（３６０度回転）する間の電流値の平均値または積算値を用いることで、衣類等の偏り状態による電流値の上下変動を相殺することができる。

従って、ドラム３が少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値を布量判定値として用いることで、衣類等の偏り状態による電流値の上下変動を相殺し、布量判定値のバラツキを抑制することができる。

ステップＳ１６にて、所定値よりも大きくなると（ステップＳ１６のＹｅｓ）、所定の一定加速度α２にてモータ７の回転数の降下を開始させ（ステップＳ１７）、回転数Ｎ６からＮ７まで減速させる減速時の第２の検知工程が行われる。

ドラム３が所定の回転数Ｎ６からＮ７に到達したと判定すれば（ステップＳ１８のＹｅｓ）、ドラム３が一回転する間の電流値Ｉｑ（ｎ＋１）を算出する（ステップＳ１９）。

なお、回転数Ｎ６およびＮ７は回転数Ｎ４とＮ５同様、洗濯機本体の共振回転数付近を避けることにより、水槽２の振動を低減することができる。

そして、ドラム３を回転数Ｎ４からＮ５まで加速した時の第１の検知工程時のモータ電流値Ｉｑ（ｎ）と、回転数Ｎ６からＮ７まで減速させた時の第２の検知工程のモータ電流値Ｉｑ（ｎ＋１）とから布量を検知する（ステップＳ２０）。

この時、モータ電流検知手段３５により、モータ７に通電される電流を検知し、減速時
の検知区間において、ドラムが少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値の平均値または積算値を算出する。そして、算出された第１と第２の検知工程の電流値の差に基づき、布量を検知することができる。

次に、モータ誘起電圧補正（ステップＳ２１）、および温度補正（ステップＳ２２）を行う。

なお、モータ誘起電圧補正（ステップＳ２１）は、モータ７固有の誘起電圧および外部温度よる鎖交磁束ψａ（図５参照）変動を補正するもので、製品組み立て時のドラム内の無負荷状態を利用して、モータ固有の誘起電圧の大きさを検知し、その誘起電圧の大きさに応じて補正を行う。

また、温度補正（ステップＳ２２）は、モータ温度検知手段３６により、ロータの磁石に隣接する三相巻線７ａ、７ｂ、７ｃの温度を検知して、実質的にロータの磁石の温度を検知し、それに応じた温度補正を行うものである。

モータ誘起電圧補正と温度補正については従来技術のため、詳細な説明は省略する。

最後に、布量検知結果と上記補正を基に、あらかじめ測定し布量検知部３４に保存していた判定値Ｓと布量の関係から、布量を最終判定し（ステップＳ２３）、布量検知を終了する（ステップＳ２４）。

ステップＳ９にて、所定の回数ｎに達した場合（ステップＳ９のＮｏ）は、ｎ回分の算出値の傾きを算出し、所定値よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ２５）。

ｎ回分の算出値の傾きが所定値よりも大きかった場合（ステップＳ２５のＹｅｓ）は、所定の一定加速度α２にてモータ７の回転数の降下を開始させ（ステップＳ２６）、ドラム３が所定の回転数Ｎ６からＮ７に到達したと判定すれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、ドラム３が一回転する間の電流値Ｉｑ（ｎ＋１）を算出（ステップＳ２８）する。

そして、ドラム３を回転数Ｎ４からＮ５まで加速した時の第１の検知工程時のモータ電流値Ｉｑ（ｎ）と、回転数Ｎ６からＮ７まで減速させた時の第２の検知工程のモータ電流値Ｉｑ（ｎ＋１）とから布量を検知する（ステップＳ２９）。

そして、衣類の柔らかさやごわつき方に対する布量の補正を行う（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ２５にて、ｎ回分の算出値の傾き（図６参照）が所定値よりも小さかった場合（ステップＳ２５のＮｏ）、ステップＳ１７へ移り、所定の一定加速度α２にてモータ７の回転数の降下を開始させ、ドラム３が所定の回転数Ｎ６からＮ７に到達したと判定すれば（ステップＳ１８）、ドラム３が一回転する間の電流値Ｉｑ（ｎ＋１）を算出（ステップＳ１９）し、布量検知（ステップＳ２０）を行ない、衣類の柔らかさやごわつき方に対する布量の補正を行わない。

ステップＳ３０の後、モータ誘起電圧補正（ステップＳ３１）、および温度補正（ステップＳ３２）を行う。

最後に、布量検知結果と上記補正を基に、あらかじめ測定し布量検知部３４に保存していた判定値Ｓと布量の関係から、布量を最終判定し（ステップＳ３３）、布量検知を終了する（ステップＳ２８）。

上述のように、モータの角加速度を一定に制御するため、高性能可変速制御方式であるベクトル制御を行なっている。

図５において、モータ７に通電される電流のうち、すくなくとも２相の電流と、ホールＩＣなどによって得られるモータ７の回転位置信号を検知する。これらの信号を用いて、モータ７の電流を、トルク成分であるＩｑと磁束成分であるＩｄという直交する２つの電流に換算する。

その後、換算されたＩｑおよびＩｄと、指令されているＩｑ＊およびＩｄ＊を比較したうえで、適切な制御ゲインＰ、Ｉなどを用いることによって、モータ７のＩｑ、Ｉｄを制御することができる。

まず、布量検知工程の動作状態について数式面から説明する。

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。

また、ドラム３の加速時の回転系のトルク運動方程式は、ドラムや回転軸などを有する摩擦トルクをＴｂ、布を含めた回転系の慣性モーメントをＪとすると、数式２のように表される。

同様に、ドラム３の減速時の回転系のトルク運動方程式は数式３のように表される。

数式１～数式３から、摩擦トルクＴｂの成分を消去すると、数式４が得られる。

数式４より、布のドラム内周における平均半径ｒ、第１の加速時角加速度、第２の減速時角加速度が一定の値である場合、加速トルクＴ１と減速トルクＴ２の差は、摩擦トルクＴｂには依存せず、布の重量ｍに比例することがわかる。

モータ７のトルクＴは数式５で表わされることから、ＩｑとＩｄを制御すれば、モータ７のトルクＴを制御可能である。

なお、Ｐはモータ７の極対数、ψａは磁石による鎖交磁束、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンスを示す。特に、数式５におけるψａ・Ｉｑはマグネットトルクを表しており、モータが発生するトルクの主成分である。

従って、モータ７のトルクは、Ｉｑによって主体的に制御することが可能である。また、Ｉｄがゼロではない場合、回転状態によってＬｄやＬｑが変化すると、トルクＴの変動、あるいは布量の計算を行う時にトルクＴを演算する場合に誤差を生じやすくなる。

つまり、ＩｑとＩｄを一定に制御してもトルクＴが一定にならない場合が存在することから、数式６のように、Ｉｄをゼロとし、Ｉｑを一定に制御してモータ７のトルクを一定に制御することによって、布量の計算誤差を小さくすることが可能である。

数式４および数式６より、モータトルク電流値と布量の関係は数式７のように表
すことができる。

布のドラム内周における平均半径ｒが一定値である場合、布量すなわち布の重量ｍに応じて電流値が変化することを示している。

従って、布の重量と電流値の変化の関係のみ把握し、図２にて示す布量検知部３４に演算用テーブルとして保存しておくことで、容易に精度良く布量を検知することができる。

次に、加速時電流値の算出回数をｎ（ｎ≧２）としたときに、加速時電流値の算出値Ｉｑ（ｎ）と前回の算出値Ｉｑ（ｎ－１）の差分から、衣類の柔らかさやごわつき方を検知する方法を以下に述べる。ただし、布の重量ｍは一定値とする。

衣類が柔らかい、もしくはごわつき方が弱い場合の布のドラム内周における平均半径をｒ１とすると、布を含めた回転系の慣性モーメントＪは数式８で求められる。

同様に、衣類が硬い、もしくはごわつき方が強い場合の布のドラム内周における平均半径をｒ２とすると、数式９のように表される。

また、衣類にかかる遠心力Ｆは、数式１０で表わされる。

数式１０より、布のドラム内周における平均半径ｒ１とｒ２の関係について、衣類が柔らかい場合に比べて硬い場合のほうが、遠心力に対する反発が強いと考えられるため、数式１１が得られる。また、衣類のごわつき方が弱い場合に比べて強い場合のほうが、見かけ上の体積が大きいため、同様に数式１１が得られる。

数式８において、（ｎ－１）回目とｎ回目の差をとると、加速時角加速度α１は一定値であるため、数式１２のように表される。

数式９においても同様に第（ｎ－１）回と第ｎ回の算出値の差分をとると、数式１３が得られる。

数式１２と数式１３を比較すると、数式１４のように表される。

数式６および数式１４より、モータトルク電流値と布のドラム内周における平均半径ｒ１、ｒ２の関係は数式１５のように表すことができる。

これは、衣類が硬い、もしくはごわつき方が強い場合よりも、衣類が柔らかい、もしくはごわつき方が弱い場合のほうが電流値の変動量が大きいことを示している。

布のドラム３内周における平均半径ｒは、ドラム３の回転時の遠心力Ｆ、つまりは角速度ωによって変化する。

従って、角速度ωを変化させたときの電流値の変動量の関係を把握しておくことで、衣類の柔らかさやごわつき方の状態を推定ができ、電流値の変動量が所定値よりも小さい場合は、変動量に応じて布量を重い側に補正することで、布量判定値のバラツキを抑制し、精度良く布量を検知することができる。

図６において、布量が一定の場合のドラム角速度と電流値の変動量の関係から、上式（１５）を分かりやすく示すと、ドラム角速度ωを大きくすればするほど、電流値の変動量は大きくなることが示されている。

衣類の柔らかさやごわつき方が弱いほど、ドラム角速度が上がるにつれ、モータ電流値の変動量（Ｉｑ（ｎ）－Ｉｑ（ｎ－１））も大きなっていく。

衣類の柔らかさやごわつき方が強いほど、ドラム角速度が上がっていっても、モータ電流値の変動量は少ない。

つまり、衣類の柔らかさやごわつき方の状態で、モータ電流値が変わるので、衣類の柔らかさやごわつき方の状態を精度よく推定することで，図３，４で上述したように精度よく布量判定値を補正することができる。

以上のように、本実施の形態においては、布量検知工程において、低速回転工程にてドラム３の回転を静止状態から所定の回転数Ｎ１まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数Ｎ３、Ｎ４と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時にモータ電流検知手段３５にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数Ｎ４からＮ５まで加速する第１の検知工程を行なった後、モータ７を所定の減速時角加速度にて回転数Ｎ６からＮ７まで回転を低下させる第２の検知工程を行ない、第１の検知工程時と第２の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

また、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以下の場合に、検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい時は、前記算出工程が所定回数に達するまで、算出工程を繰り返す構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

また、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以上の場合に、検出工程で検知した全ての加速時のモータ電流値より傾きを算出し、算出した傾きに基づき、布量検知結果を補正して布量を判定する構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

また、布量検知工程において、複数回の算出工程のそれぞれの算出工程の前に、ドラム３を所定の一定回転数で回転させる一定回転工程を設ける構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、ドラムに投入された布量を、簡単な構成で精度よく検知して、工程制御を行うことが可能となるので、縦型など他の洗濯機の用途に適用できる。

１ 洗濯機本体
２ 水槽
３ ドラム
７ モータ
１４ 回転数検知部
３１ 制御部
３５ モータ電流検知手段
３６ モータ温度検知手段

Claims (6)

1. 洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽内に位置し前記ドラムに設けた流体バランサと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータに通電される電流を検知する電流検知手段と、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、前記ドラムの第１の加速時角加速度を一定とするようにモータトルクを制御し、前記モータに通電される加速時電流値を検知する第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、所定の減速区間において、前記ドラムの第２の減速時角加速度を一定とするようにモータトルクを制御し、前記モータに通電される減速時電流値を検知する第２の検知工程とを有し、前記加速時電流値と前記減速時電流値に基づき、布量判定値を算出するまでの間に、前記第１の加速時角加速度と同一、かつ前記ドラムの回転数が異なる所定の加速区間において、前記加速時電流値を少なくとも２回以上算出し、前記布量判定値を算出後、前記加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分に基づき、前記布量判定値を補正し、布量を判定する布量検知手段を有する洗濯機。
2. 前記布量検知手段は、前記加速時電流値の算出回数が少なくとも２回以上の場合に、前記加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分が、所定値よりも小さい場合は、第１の角加速度と同一、かつ前記ドラムの回転数が異なる所定の加速区間において、前記加速時電流値を所定の回数に達するまで繰り返し算出することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記布量検知手段は、前記加速時電流値の算出回数が少なくとも２回以上の場合、前記加速区間において算出した全ての加速時電流値より傾きを算出し、算出した傾きに基づき、前記布量判定値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の洗濯機。
4. 前記布量検知手段は、前記加速時電流値の算出回数が３回の場合において、１回目の算出値と２回目の算出値の差分と、２回目の算出値と３回目の算出値の差分と、算出した全ての加速時電流値より算出した傾きに基づき、前記布量判定値を補正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。
5. 前記布量検知手段は、前記加速区間において、ドラムが少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値を算出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。
6. 前記布量検知手段は、前記加速時電流値の算出回数が少なくとも２回以上の場合、２回目以降の算出工程の前に、所定の時間において、衣類がより張り付けられる前記ドラムの一定回転区間を設け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。

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