JP7454765B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本開示は、洗濯機に関する。

特許文献１は、外槽の底部に溜まった洗濯水を循環させて洗濯物に降り掛ける循環動作を実施する洗濯機を開示する。この洗濯機は、外槽の内部に配置された洗濯兼脱水槽と、洗濯兼脱水槽の底部に配置されたパルセータと、パルセータを駆動するモータと、外槽の底部に溜まった洗濯水を吸い込んで内槽の上方から内槽内の洗濯物に降り掛けるように循環させる循環機構と、を備える。

特開平７－３１７９２号公報

本開示は、パルセータが適切に回転可能な条件下において、水槽内の底部に溜まった水を循環させて洗濯物に降りかける循環動作を実行できる洗濯機を提供する。

上記従来の課題を解決するために、本開示における洗濯機は、筐体と、前記筐体内に配設される水槽と、前記水槽内に回転自在に配設される洗濯槽と、前記水槽の内底部に回転自在に配設されるパルセータと、前記洗濯槽下部と前記洗濯槽上部とを連通させ、洗濯水を通過させる循環経路と、前記洗濯槽及び／又は前記パルセータを回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータにより前記パルセータを回転駆動させて前記循環経路に洗濯水を送り込む循環動作の実行有無を決定し、前記モータのトルクを一定で制御する減速制御を実行し、前記減速制御の開始から前記モータの回転数が最低検知回転数に到達するまでの間の前記モータの積算回転角度が角度閾値以上である場合、前記循環動作を実行し、前記積算回転角度が前記角度閾値未満である場合、前記循環動作を実行しない。また、本開示における洗濯機は、筐体と、前記筐体内に配設される水槽と、前記水槽内に回転自在に配設される洗濯槽と、前記水槽の内底部に回転自在に配設されるパルセータと、前記洗濯槽下部と前記洗濯槽上部とを連通させ、洗濯水を通過させる循環経路と、前記洗濯槽及び／又は前記パルセータを回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータにより前記パルセータを回転駆動させて前記循環経路に洗濯水を送り込む循環動作の実行有無を決定し、前記モータのトルクを一定で制御する減速制御を実行し、前記減速制御の開始から所定時間が経過するまでの間の前記モータの積算回転角度が角度閾値以上である場合、前記循環動作を実行し、前記積算回転角度が前記角度閾値未満である場合、前記循環動作を実行しない。

本開示における洗濯機は、パルセータが適切に回転可能な条件下において、水槽内の底部に溜まった水を循環させて洗濯物に降りかける循環動作を実行できる。

実施の形態１における洗濯機の要部断面図 同洗濯機のモータの駆動系のブロック図 同洗濯機のモータの等価回路を示す図 同洗濯機のモータの位相推定時の制御ブロック図 同洗濯機のモータの速度位相推定手段の詳細ブロック図 （ａ）同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が遅れ状態のベクトル図、（ｂ）同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が進み状態のベクトル図 同洗濯機の水槽内の水を循環させるための循環動作の有無を決定する制御のフローチャート 同洗濯機の加速制御処理ルーチンのフローチャート 同洗濯機の一定速制御処理ルーチンのフローチャート 同洗濯機の減速制御処理ルーチンのフローチャート 同洗濯機の循環検知工程における積算回転角度と予想される循環水の量の関係を示す図 同洗濯機の循環検知工程における水槽内部の水量と角度閾値の関係を示す図 同洗濯機の回転角度を検知するタイムチャート 同洗濯機のモータ速度制御処理のフローチャート 同洗濯機のモータ休止制御処理のフローチャート 同洗濯機のモータ電流制御処理のフローチャート 同洗濯機の洗い行程における各工程を示す図

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。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）
以下、図１～図１７を用いて、実施の形態１を説明する。

［１－１．構成］
［１－１－１．洗濯機の構成］
図１に示すように、筐体９内に水槽３は配設されている。水槽３内には洗濯槽２とパルセータ１が回転自在に配設されている。水槽３の外部底には永久磁石と巻線を有するモータ４を固定し、モータ４の回転は、モータプーリ３１とベルト５とインペラプーリ３２、及び減速機構兼クラッチ６を介して、パルセータ１及び／又は洗濯槽２を回転駆動させたり、ブレーキさせたりする。

モータプーリ３１とインペラプーリ３２間は減速比（例えば、１：４）を持ち、モータ４が４回転するときに洗濯槽２は１回転する関係にある。同様に、減速機構兼クラッチ６は減速比（例えば、１：６）を持ち、インペラプーリ３２が６回転するときにパルセータ１は１回転する関係にある。ブレーキはモータ４に逆トルクがかかるように制御する方法のほか、ギヤードモータ７を作動させ、ブレーキベルト８を回転部に接触させることで機械的に洗濯槽２を制動させる方法がある。

筐体９上方に配したパネル部１０の上面には開閉自在に蓋１１を構成し、パネル部１０の前方内方には、表示手段１２ａ及び入力設定手段１２ｂが配置されている。

パネル部１０の後方内部には、給水弁１４が設けられており、給水弁１４は水槽３内への水道水の給水を制御する。水槽３の下部には、排水弁１５が設けられており、排水弁は水槽３内の洗濯水の排水を制御する。

制御装置１３は、マイクロコンピュータ等で構成されている。制御装置１３は、モータ４、ギヤードモータ７、給水弁１４、排水弁１５などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御する。制御装置１３は、使用者が所望の洗濯コース設定や運転開始、一時停止などを操作する入力設定手段１２ｂからの情報を基に、ＬＥＤやＬＣＤ等の発光素子からなる表示手段１２ａで、行程進捗の表示や各種情報を表示して使用者に知らせる。入力設定手段１２ｂにより運転開始が設定されると、水位検知手段等からのデータに応じて、モータ４、ギヤードモータ７、給水弁１４、排水弁１５の動作を制御して洗濯運転を行う。

洗濯槽２の内部には、複数の循環経路３３が設けられている。循環経路３３は、パルセータ１の下部から洗濯槽２の上部にかけて延伸し、上端が洗濯槽２の内部に向けて開口するように開口部３３ａが形成されている。

循環経路３３の下端は、パルセータ１の下方に設けられたポンプ室３４と連通している
。パルセータ１の下面には、下部羽１ａが形成されている。下部羽１ａは、ポンプ室３４内部の洗濯水を攪拌することにより、洗濯水を遠心力で外側に押し出して循環経路３３の内部に送り込む。

［１－１－２．モータの駆動系の構成］
図２に示すように、制御装置１３は、整流回路１６、インバータ回路１７、電流検出手段１８、ＰＷＭ制御装置１９、制御手段２０等から構成されている。

交流電源３５は、整流回路１６に交流電力を加え、整流回路１６は倍電圧整流回路で構成し、インバータ回路１７に倍電圧直流電圧を加える。インバータ回路１７は、６個のパワースイッチング半導体と逆並列ダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と逆並列ダイオード及びその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭという）で構成している。インバータ回路１７の出力端子にモータ４を接続し、駆動する。

電流検出手段１８は、インバータ回路１７の負電圧端子と整流回路１６の負電圧端子間にシャント抵抗を接続し、このシャント抵抗の両端電圧から算出したインバータ回路１７の入力電流をもとに、モータ４の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。インバータ回路１７に加わる直流電圧が、交流電源からの入力以外に、モータ回転により発生する回生エネルギーにより、重畳することもあるため、常に検知している。

ＰＷＭ制御装置１９は、制御手段２０からの３相モータ駆動制御電圧指令Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓに応じ、インバータ回路１７のＩＧＢＴのスイッチングさせるＰＷＭ信号を制御し、インバータ回路の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより、モータ４を駆動する。

図３は、実施の形態１における洗濯機のモータの等価回路を示している。ここでは説明を簡単にするため、機械角１回転が電気角１回転となる２極構成としている。極数が４極、８極、・・・に変わった場合、機械角１回転が電気角２、４、・・・回転の関係に変わる。モータ４は、三相同期モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相の巻線４ａ、４ｂ、４ｃと、回転軸中心回りに回転するロータである永久磁石４ｄを有する等価回路により構成される。この等価回路において永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（ｄｉｒｅｃｔ－ａｘｉｓ）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ－ａｘｉｓ）と定義する。このように定義するとモータのトルクを主に支配するのはｑ軸方向の磁界となる。また、位相（電気角）はＵ相巻線を貫く軸とｄ軸との回転角θとなる。以下、記載する位相は全て電気角である。なお、ｄ軸方向に磁界を生じるように電圧を印加した場合の巻線のインダクタンスをＬｄとし、同じくｑ軸方向についてのインダクタンスをＬｑとする。

埋込磁石型三相同期モータは、Ｌｄ＜Ｌｑの関係にある。また、後で説明する制御手段２０は、最初は回転子の位置を正確に検出できていないため、図３に示す通り、位相θｃであると想定しており、現実の位相θとは誤差△θを生じている。つまり、マイコンが位相θｃと想定して制御を行う軸を、実際のモータのｄ軸、ｑ軸に対し、γ軸（推定ｄ軸）、δ軸（推定ｑ軸）となる。以降、マイコン内のトルクに対応した電流成分をδ軸電流Ｉδ、マイコン内の磁束に対応した電流成分をγ軸電流Ｉγ、マイコン内のトルクに対応した電圧成分を指令δ軸電圧Ｖδｓ、マイコン内の磁束に対応した電圧成分を指令γ軸電圧Ｖγｓとする。

図４に示すように、制御手段２０は、マイクロコンピュータ（マイコン）と、マイコンに内蔵したインバータ制御タイマ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換、メモリ回路、速度位相推定手
段２１、３相２相変換器２２、Ｉδ誤差増幅器２３、Ｉγ誤差増幅器２４、２相３相変換器２５、速度誤差増幅器２６、弱め界磁設定手段２７等より構成され、以下のように、インバータ制御を行う。

速度位相推定手段２１の詳細は後で記載する。速度位相推定手段２１は、δ軸電流Ｉδ、γ軸電流Ｉγ、指令γ軸電圧Ｖγｓを入力し、速度（電気角速度）ωと、推定位相θを出力する。以下、記載する速度は全て電気角速度である。

３相２相変換器２２は、電気角θと相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、静止座標系から回転座標系に変換するのに必要な正弦波データ（ｓｉｎ、ｃｏｓデータ）から、γ軸電流Ｉγとδ軸電流Ｉδを、数式１のように演算する。

Ｉδ誤差増幅器２３は、速度誤差増幅器２６で求めたδ軸電流指令Ｉδｓと３相２相変換器２２で求めたδ軸電流Ｉδからδ軸電流の指令値Ｉδｓに対する誤差ΔＩδが入力され、比例成分と積分成分の和として指令δ軸電圧Ｖδｓを出力する。

同様に、Ｉγ誤差増幅器２４は、弱め界磁設定手段２７で求めたγ軸電流指令Ｉγｓと３相２相変換器２２で求めたγ軸電流Ｉγからγ軸電流の指令値Ｉγに対する誤差ΔＩγが入力され、比例成分と積分成分の和として指令γ軸電圧Ｖγｓを出力する。

δ軸電流Ｉδとγ軸電流Ｉγに分解してそれぞれ独立に制御するのでベクトル制御と呼ばれる。

２相３相変換器２５は、位相θと指令δ軸電圧Ｖδｓと指令γ軸電圧Ｖγｓと、回転座標系から静止座標系に逆変換するのに必要な正弦波データ（ｓｉｎ、ｃｏｓデータ）から、正弦波状の指令３相電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓを、数式２のように演算する。

速度誤差増幅器２６は、速度指令ωｓと速度位相推定手段２１で演算された速度ωから速度指令ωｓに対する誤差Δωが入力され、比例成分と積分成分の和のδ軸電流指令Ｉδｓを出力する。

弱め界磁設定手段２７は速度位相推定手段２１で演算された速度ωとインバータ回路に入力される直流電圧Ｖｄｃから負の方向のγ軸電流指令Ｉγｓを演算し、弱め磁束制御を行う。

図５に、実施の形態１における洗濯機のモータの速度位相推定手段の詳細ブロック図を示す。

モータ４のパラメータとなる巻線４ａ、４ｂ、４ｃの抵抗値Ｒａとインダクタンス値Ｌを用いて推定位相θを算出する。

速度位相推定手段２１は、γ軸誘起電圧計算器２８、γ軸誘起電圧誤差増幅器２９からなる。

γ軸誘起電圧計算器２８は、インダクタンス値Ｌと抵抗値Ｒａとδ軸電流Ｉδ、γ軸電流Ｉγ、指令γ軸電圧Ｖγｓ及び推定速度ωからγ軸誘起電圧Ｖｅγを数式３のように演算する。

γ軸誘起電圧指令Ｖｅγｓ＝０として、γ軸誘起電圧Ｖｅγのγ軸誘起電圧指令Ｖｅγｓに対する誤差ΔＶｅγがγ軸誘起電圧誤差増幅器２９に入力される。

γ軸誘起電圧誤差増幅器２９は、積分ゲインＫωから演算した推定速度ωを出力し、比例ゲインＫθから演算した値に、推定速度ωを加算し、積分器で時間積分して推定位相θを出力する。

ただし、γ軸誘起電圧計算器２８は必ずしも数式３を用いるものに限定されるものではなく、時間微分項を加えた数式４で演算してもよい。

なお、上記した各数式でのインダクタンスＬは、Ｌｄ＝Ｌｑとなる特性のモータ４であれば同一となるＬ値が使用できるが、Ｌｄ≠Ｌｑとなるモータ４でも一定のＬ値（＝Ｌｑ）として演算できる。

図６（ａ）に、実施の形態１における洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が遅れ状態（モータ４のｄｑ座標に対してγδ座標（推定ｄｑ座標）がやや遅れている）のベクトル図、図６（ｂ）に、同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が進み状態（モータ４のｄｑ座標に対してγδ座標（推定ｄｑ座標）がやや進んでいる）のベクトル図を示す。

γ軸誘起電圧誤差ΔＶｅγは、ベクトル図では、モータ４の入力電圧Ｖａから、Ｒａ及びωＬに流れる電流のドロップを差し引いた推定の誘導電圧ベクトルＶｅ（＝ω×Ψａ）のγ軸成分となる。誘導電圧ベクトルＶｅは常にｑ軸上になるため、推定位相誤差Δθ（ｄｑ座標に対して反時計回りにγδ座標が来る状態を正とする）が０のときは、ｑ軸がδ軸と一致する。図６（ａ）では、推定位相誤差Δθが負（Δθ＜０）となり、図６（ｂ）では、推定位相誤差Δθが正（Δθ＞０）となる。

γ軸誘起電圧誤差増幅器２９により、図６（ａ）の場合には、推定速度ωを増やし、θをより進め、図６（ｂ）の場合には、推定速度ωを減らし、θを遅らせることで、γ軸誘起電圧誤差ΔＶｅγ及び推定位相誤差Δθが０になるように、フィードバック制御をして
いる。このように、位相推定は誘起電圧Ｖｅのあるモータ回転状態を前提としているため、誘起電圧が低い起動時や停止時の低速域は、位相推定が安定しない系行為にあり、低速域は位相推定をしないオープンループ制御が使われる。

［１－２．動作］
以上のように構成された洗濯機について、その動作を以下説明する。

［１－２－１．洗濯運転］
図１７に示すように、洗濯運転が開始されると、洗濯物の量を判定する布量検知工程が開始される。布量検知工程が終了した後、洗剤投入待ち工程及び給水工程が実行される。洗い行程においては、布量検知工程により判定された布量に基づいて、給水工程における給水量が決定される。

給水工程の終了後、循環検知工程が実行される。循環検知工程においては、パルセータ１により洗濯水を循環させる循環動作の実施有無を判定する。循環検知工程において循環動作を実施することが決定された場合には、循環検知工程の終了後、循環工程が実行される。循環工程が開始すると、モータ４によってパルセータ１が回転駆動され、下部羽１ａがポンプ室３４内部の洗濯水を循環経路３３へ送り込む。循環経路３３の上端の開口部３３ａから吐出された循環水は、洗濯槽２の内部の洗濯物に振り掛けられる。

循環工程の終了後、又は循環検知工程において循環動作を実施しないと判定された後、洗い撹拌工程が開始される。洗い撹拌工程が終了した後、排水工程が実施される。排水工程が終了すると、洗い行程が終了し、すすぎ行程が開始される。すすぎ行程の終了後、脱水行程が実行される。脱水行程の終了後、洗濯運転が終了する。

［１－２－２．循環検知工程］
図７～図１７を用いて、実施の形態１における洗濯機の水槽内の水を循環させるためのパルセータ動作の有無を決定する制御について、記載する。

図７に示すように、ステップ１００において、循環検知工程が開始される。ステップ１０１において、反転回数ｎを０にクリアする。ステップ１０２において、モータ指令回転数ωｓを０にクリアする。ステップ１０３において、加速制御処理ルーチンに移行する。ステップ１０４において、一定速制御処理ルーチンに移行する。ステップ１０５において、減速制御処理ルーチンに移行する。ステップ１０６において、反転回数ｎを＋１加算する。ステップ１０７で反転回数ｎが設定判定回数ｎｓ（例えば、２２回）より大きいかを確認して、ＹＥＳ（大きい）であればステップ１０８に移行し、ＮＯ（小さい）であればステップ１０９に移行する。ステップ１０８において、循環動作判定出力処理ルーチンに移行する。ステップ１０９において、回転方向をＣＷであればＣＣＷ、ＣＣＷであればＣＷに変更し、ステップ１０３に移行する。ステップ１１０において、循環検知工程を終了する。

図８に示すように、ステップ２００において、加速制御処理ルーチンを開始する。ステップ２０１において、モータ加速度α（例えば、３０００（ｒ／ｍｉｎ）／ｓ）を呼び出す。ステップ２０２において、モータ指定回転数ωｓをモータ加速度αに応じて加算する。ステップ２０３において、モータ速度制御処理ルーチン（詳細は、後述する）に移行する。ステップ２０４において、モータ指定回転数ωｓがモータ指令最大回転数ωｍａｘ（例えば、２１６０ｒ／ｍｉｎ）以上であるか確認し、ＹＥＳであればステップ２０５に移行し、ＮＯであればステップ２０１に移行する。ステップ２０５において、加速制御処理ルーチンを終了する。

図９に示すように、ステップ３００において、一定速制御処理ルーチンを開始する。ステップ３０１において、ＯＮ時限タイマＴ＿ｏｎｔｍを０にクリアする。ステップ３０２において、モータ速度制御処理ルーチン（詳細は、後述する）に移行する。ステップ３０３において、ＯＮ時限タイマＴ＿ｏｎｔｍにモータ速度制御処理時間（例えば、１ｍｓ）を加算する。ステップ３０４において、ＯＮ時限タイマＴ＿ｏｎｔｍがＯＮ時限Ｔ＿ｏｎより大きいかを確認し、ＹＥＳであればステップ３０５に移行し、ＮＯであればステップ３０２に移行する。ステップ３０５において、一定速制御処理ルーチンを終了する。

図１０に示すように、ステップ４００において減速制御処理ルーチンを開始する。ステップ４０１において、反転回数ｎが０かを確認し、ＹＥＳ（＝０）であればステップ４０２に移行し、ＮＯ（≠０）であればステップ４０４に移行する。ステップ４０２において、ＯＦＦ時限タイマＴ＿ｏｆｆｔｍを０にクリアする。ステップ４０３において、積算回転角θ＿ｉｎｔｅｇｒａｌを０にクリアする。ステップ４０４において、モータ速度休止制御処理ルーチン（詳細は、後述する）に移行する。ステップ４０５において、ＯＦＦ時限タイマＴ＿ｏｆｆｔｍにモータ休止制御処理時間（例えば、１ｍｓ）を加算する。

ステップ４０６において、モータ回転数ωが最低検知回転数ω＿ｍｉｎ（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）より小さいか確認し、ＹＥＳであればステップ４０８に移行し、ＮＯであればステップ４０７に移行する。ステップ４０７において、積算回転角θ＿ｉｎｔｅｇｒａｌにモータ回転角度θを加算する。ステップ４０８において、ＯＦＦ時限タイマＴ＿ｏｆｆｔｍがＯＦＦ時限Ｔ＿ｏｆｆより大きいかを確認し、ＹＥＳであればステップ４０９に移行し、ＮＯであればステップ４０４に移行する。ステップ４０９においては、積算回転角度θ＿ｉｎｔｅｇｒａｌが角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔ（以降、角度はモータ電気角とする）より大きいかを確認して、ＹＥＳならステップ４１１に移行する。ステップ４０９において、ＮＯであれば、ステップ４１０に移行する。ステップ４１２において、減速制御を終了する。

図１１は、各積算回転角度において、循環経路３３の開口部３３ａから吐出されることが見込まれる循環水の量を示している。積算回転角度が小さい場合、パルセータ１に掛かる負荷が大きくパルセータ１が回転しづらい状態となっている。パルセータ１が回転しづらい状態では、循環動作を実施しても循環経路３３の開口部３３ａから所定の循環水量が吐出されず、所望の洗浄性能を実現できない。

一方、パルセータ１に掛かる負荷が小さくなるに従って、積算回転角度は大きくなる。積算回転角度が大きくなると、パルセータ１の下部羽１ａにより■き揚げる循環水量が増加する。

そこで、本実施の形態では、循環検知工程のステップ４０９において、積算回転角度θ＿ｉｎｔｅｇｒａｌが角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔ以上と判定された場合に、循環動作を実行する。一方、積算回転角度θ＿ｉｎｔｅｇｒａｌが角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔ未満と判定された場合には、循環動作を実行しない。これにより、循環水の量が所定以上となることが見込まれる条件において、効率よく循環動作を実行できる。なお、パルセータ１に掛かる負荷は、洗濯水による負荷だけでなく、洗濯物による負荷も含む。

また、循環経路３３の開口部３３ａから循環水を吐出させるのに必要なパルセータ１の回転は、水槽３に貯められた洗濯水の水位によって異なる。水槽３の水位が高い場合、循環経路３３の内部に溜まった洗濯水の水面から循環経路３３の開口部３３ａまでの距離は短い。従って、パルセータ１は、循環経路３３の開口部３３ａから循環水を容易に吐出させることができる。

図１２のグラフは、各水量において循環動作を実施するために必要なモータ４の積算回転角をプロットしたものである。前述のとおり、水槽３に貯められた洗濯水の水位が高い程、循環経路３３の開口部３３ａまで洗濯水を送り込むことが容易になるので、循環動作を実施するために必要な積算回転角が小さくなる。図１２に示すように、水槽内部の水量と、循環動作を実施するために必要な積算回転角との関係は、反比例となっている。

本実施の形態では、図１２のグラフに示された関係に基づいて、ステップ４０９の判定に用いられる角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔの値を決定している。例えば、水槽３の内部の水量がｗ１であるとき、角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔはθ１と定められている。これにより、水槽３の内部の水量に基づいて、循環動作が実施しやすい高水位においては、角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔを小さく設定し、循環動作が実施しづらい低水位においては、角度閾値θ＿ｌｉｍｉｔを大きく設定できる。そのため、水槽３の内部の水位に応じて、循環水の量が所定以上となる条件で循環動作を実行できる。なお、本実施の形態における水量は、前述の布量検知工程において決定された給水量である。

図１３は、指定回転数（点線）、実際の回転数（実線）の時間毎の変化を表している。図１３に示すように、減速期間において、最低検知回転数までの回転角度を積算する（斜線部分）。本実施の形態では、回転数を検知しにくい低回転での回転角度を除くため、回転角度の積算は最低検知回転数までに限定している。これにより、積算回転角の精度を向上できる。

なお、図１３においては、一回一方向の攪拌のみで判定を行っているが、これに限定されるものではない。例えば、回転方向を変えながら、偶数回（例えば、２２回）分の積算を回転角度で行ってもよい。これにより、回転方向による影響を抑え、平均積算回転角の精度を向上できる。

図１４に示すように、ステップ５００において、モータ速度制御処理を開始する。ステップ５０１において、モータ回転数ωがモータ指令回転数ωｓより大きいかを確認し、ＹＥＳであればステップ５０２に進み、ＮＯであればステップ５０３に進む。ステップ５０２において指令δ軸電流Ｉδｓを減らす。ステップ５０３において、指令δ軸電流Ｉδｓを増やす。ステップ５０１～５０３で速度誤差増幅器２６により指令δ軸電流Ｉδｓを設定するときに、変動要素が大きく制御が安定しないため、通常は平均化などの積分要素を加えた比例積分制御を行う。

ステップ５０４において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍを０にクリアする。ステップ５０５において、電流制御処理ルーチン（詳細は後で記載する）に移行する。ステップ５０６において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍに電流制御処理時間（例えば、０．１ｍｓ）を加算する。ステップ５０７において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍが電流制御周期Ｔｅ＿ｃｙｃｌｅより大きいかを確認して、ＹＥＳ（大きい）であればステップ５０８に移行し、ＮＯ（小さい）であればステップ５０５に移行する。ステップ５０８において、モータ速度制御処理を終了する。

図１５に示すように、ステップ６００において、モータ休止制御処理を開始する。ステップ６０１において、指令δ軸電流Ｉδｓに０又は固定値を代入する。指令δ軸電流Ｉδｓはトルクを発生させないように０を用いる方法と、回生電圧が問題にならない程度にブレーキトルクを発生させブレーキ時間を短くする負の固定値を用いる方法と、回転を減速させる方向に働く摩擦力などより確実に停止する微少な駆動トルクで積算回転角の差を大きくし、水槽３内の水を循環させるためのパルセータ１の動作の有無を決定する時の判別を容易にする微少な正の固定値を用いる方法がある。布量や洗濯機の構成に応じて、使いやすい方法を選択できる。

以降は、モータ速度制御処理のステップ５０４～５０８と同じ処理を行う。ステップ６０２において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍを０にクリアする。ステップ６０３において、電流制御処理ルーチン（詳細は、後述する）に移行する。ステップ６０４において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍに電流制御処理時間（例えば、０．１ｍｓ）を加算する。ステップ６０５において、電流制御タイマＴｅ＿ｔｍが電流制御周期Ｔｅ＿ｃｙｃｌｅより大きいかを確認して、ＹＥＳ（大きい）であればステップ６０６に移行し、ＮＯ（小さい）であればステップ６０３に移行する。ステップ６０６において、モータ休止制御処理を終了する。

図１６に示すように、ステップ７００において、モータ電流制御処理を開始し、ステップ７０１において、電流検出手段１８により相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検知する。ステップ７０２において、３相２相変換器２２により数式１のように、δ軸電流Ｉδを演算する。ステップ７０３において、δ軸電流Ｉδが指令δ軸電流Ｉδｓより大きいかを確認して、ＹＥＳ（大きい）であればステップ７０４に移行し、ＮＯ（小さい）であればステップ７０５に移行する。ステップ７０４において、指令δ軸電圧Ｖδｓを減らす。ステップ７０５において、指令δ軸電圧Ｖδｓを増やす。

ステップ７０３～７０５において、Ｉδ誤差増幅器２３により、指令δ軸電圧Ｖδｓを設定するときに、変動要素が大きく制御が安定しないため、通常は平均化などの積分要素を加えた比例積分制御を行う。

以降、δ軸同様にγ軸もステップ７０６～７０９で電圧を演算する。ステップ７０６において、３相２相変換器２２により数式１のように、γ軸電流Ｉγを演算する。ステップ７０７において、γ軸電流Ｉγが指令γ軸電流Ｉγｓより大きいかを確認して、ＹＥＳ（大きい）であればステップ７０８に移行し、ＮＯ（小さい）であればステップ７０９に移行する。ステップ７０８において、指令γ軸電圧Ｖγｓを減らす。ステップ７０９において、指令γ軸電圧Ｖγｓを増やす。ステップ７０７～７０９において、Ｉγ誤差増幅器２４により、指令γ軸電圧Ｖγｓを設定するときに、変動要素が大きく制御が安定しないため、通常は平均化などの積分要素を加えた比例積分制御を行う。

ステップ７１０において、２相３相変換器２５により数式２のように、印可電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓを演算する。ステップ７１１において、ＰＷＭ制御装置１９、インバータ回路１７を介して、モータ４に電圧印加する。ステップ７１２において、モータ電流制御処理を終了する。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態における洗濯機は、筐体９と、筐体９内に配設される水槽３と、水槽３内に回転自在に配設される洗濯槽２と、水槽３の内底部に回転自在に配設されるパルセータ１と、洗濯槽２下部と洗濯槽２上部とを連通させ、洗濯水を通過させる循環経路３３と、洗濯槽２及び／又はパルセータ１を回転駆動するモータ４と、モータ４を制御する制御装置１３とを備え、制御装置１３は、水槽３に溜められた水量に応じて、前記循環経路３３に洗濯水を送り込むための循環動作の実施有無を決定し、決定した循環動作の実施有無に基づいて、パルセータ１を駆動させる。

これにより、パルセータ１が適切に回転可能な条件において、循環動作を実行できる。

そのため、パルセータ１が適切に回転可能な条件においては、循環動作による高い洗浄性能が得られ、パルセータ１が適切に回転できない条件においては、循環動作のための電力が消費されることを抑制できる。

本実施の形態のように、制御装置１３は、モータ４の回転角度に基づき、循環動作の実施有無を決定してもよい。

これにより、モータ４の回転角度に基づき、洗濯物及び洗濯水によるパルセータ１の負荷を算出し、パルセータ１が適切に回転可能な条件か判定できる。

そのため、パルセータ１の挙動に基づいて、循環動作の実行内容を精度良く決定できる。

本実施の形態のように、モータ４の電流を検知する電流検出手段１８と、電流検出手段１８により検出された電流値、及び指令電圧値に基づき、モータ４の回転角度を算出する速度位相推定手段２１と、を備え、制御装置１３は、算出されたモータ４の回転角度に基づき、パルセータ１を駆動させてもよい。

これにより、一般的な検知精度の回転センサを用いた構成と比較して小さな回転角度を検知できる。

そのため、パルセータ１の挙動に基づいて、循環動作の実行内容を精度良く決定できる。

本実施の形態のように、制御装置１３は、モータ４の休止期間の間のモータ４の回転角度に基づき、循環動作の実施有無を決定してもよい。

これにより、トルクが一定である休止期間中における回転角度に基づいて判定を行うため、トルク変動の影響により回転角度が変動し、循環動作の実行内容を誤判定することを抑制できる。

本実施の形態のように、制御装置１３は、休止期間が開始してからモータ４の回転数が所定回転数になるまでの間のモータ４の回転角度に基づき、循環動作の実施有無を決定してもよい。

これにより、回転角度の誤差が生じやすい低速領域においては回転角度を検知せず、中高速領域に絞って回転角度を検知できるので、循環動作の実行内容を精度良く判定できる。

本実施の形態のように、制御装置１３は、休止期間が開始してから所定時間が経過するまでの間のモータ４の回転角度に基づき、循環動作の実行内容を決定してもよい。

これにより、回転角度の誤差が生じやすい低速領域においては回転角度を検知せず、中高速領域に絞って回転角度を検知できるので、循環動作の実行内容を精度良く判定できる。

本実施の形態のように、制御装置１３は、休止期間中にトルクを０又は、一定にした時回転角度に基づき、循環動作の実施有無を決定してもよい。

本実施の形態のように、制御装置１３は、循環動作の実行内容を決定する循環検知工程を実施するとともに、循環検知工程において、モータ４の回転角度が所定値以上の場合、循環動作を実施することを決定して循環検知工程を終了してもよい。

これにより、モータの回転角度が、循環動作を実施可能と判定できる所定値を超えた場合、循環動作検知工程を中断して終了させることができる。

そのため、循環検知工程に掛かる時間を短縮できる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されない。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、水槽に溜められた水量に応じて循環動作の実施内容を判定する手段の一例として、モータ４の回転角度θに基づいて判定する手段を説明した。判定する手段は、水槽に溜められた水量に応じて循環動作の実施内容を判定する手段であればよいので、モータ４の回転角度θに基づいて判定する手段に限定されない。判定する手段は、例えば、布量に応じて設定される水位の設定値に基づいて判定してもよい。また、判定する手段は、例えば、水槽３内の水位を検知する水位検知手段であってもよい。

実施の形態１では、循環動作の実施内容を決定する制御の一例として、循環動作の有無を判定するステップ４０８を説明した。循環動作の実施内容は、循環動作の有無に限定されない。循環動作の実施内容は、例えば、モータの回転速度の変更、又はモータのＯＮ／ＯＦＦ時限の変更であってもよい。これにより、パルセータが掻き揚げる洗濯水の量が増えるので、循環動作を適切に実行できる。また、循環動作の実施内容は、循環動作における給水工程の追加であってもよい。

実施の形態１では、循環動作の実施内容を判定するタイミングの一例として、循環動作の直前に規定された循環検知工程中を説明した。循環動作の実施内容を判定するタイミングは、循環動作の実行前であればよいので、循環検知工程中に限定されない。循環動作の実施内容を判定するタイミングは、例えば、布量検知工程中であってもよい。

実施の形態１では、循環動作が実施されるタイミングの一例として、洗い行程の直前に実施される循環動作を説明した。循環動作が実施されるタイミングは、洗い行程の直前に限定されない。循環動作が実施されるタイミングは、例えば、洗い行程の途中であってもよい。これにより、洗い行程の最中に洗濯水を循環させ、洗濯槽の内部の洗濯水の濃度を均一化できる。

実施の形態１では、水槽３の内部の水量に基づいて、循環検知工程のステップ４０９の判定に用いる角度閾値を決定する構成を説明した。角度閾値は、実施の形態１の構成に限定されない。角度閾値は、所定範囲の水量において一律に設定されてもよい。また、水量は、水位及び水槽の容量から算出可能な値である。従って、角度閾値は、水位センサ等により検知された水位に基づいて設定されてもよい。

実施の形態１は、洗濯機の一例として、モータプーリ３１とインペラプーリ３２との間をベルト５により接続し、減速機構兼クラッチ６によりパルセータ１及び／又は洗濯槽２とを駆動するパルセータ式の洗濯機を説明した。洗濯機は、パルセータ式に限定されず、洗濯槽２とモータ４が同軸となるダイレクトドライブ方式であってもよい。

実施の形態１は、洗濯機の一例として、パルセータ式縦型洗濯機を説明した。洗濯機は、パルセータ式縦型洗濯機に限定されず、アジテータ式縦型洗濯機であってもよい。アジテータ式縦型洗濯機の場合、パルセータの代わりに、アジテータを搭載してもよい。この
場合、アジテータの回転角度に応じて循環動作の実行内容を決定し、アジテータを駆動することにより循環動作を実施してもよい。

本開示は、水槽内の底部に溜まった水を循環させて洗濯物に降りかける循環動作を実施する洗濯機に適用可能である。具体的には、パルセータ式縦型洗濯機、アジテータ式縦型洗濯機に、本開示は適用可能である。

１ パルセータ
１ａ 下部羽
２ 洗濯槽
３ 水槽
４ モータ
４ａ 巻線
４ｂ 巻線
４ｃ 巻線
４ｄ 永久磁石
５ ベルト
６ 減速機構兼クラッチ
７ ギヤードモータ
８ ブレーキベルト
９ 筐体
１０ パネル部
１１ 蓋
１２ａ 表示手段
１２ｂ 入力設定手段
１３ 制御装置（制御部）
１４ 給水弁
１５ 排水弁
１６ 整流回路
１７ インバータ回路
１８ 電流検出手段（電流検知部）
１９ ＰＷＭ制御装置
２０ 制御手段
２１ 速度位相推定手段
２２ ３相２相変換器
２３ Ｉδ誤差増幅器
２４ Ｉγ誤差増幅器
２５ ２相３相変換器
２６ 速度誤差増幅器
２７ 弱め界磁設定手段
２８ γ軸誘起電圧計算器
２９ γ軸誘起電圧誤差増幅器
３１ モータプーリ
３２ インペラプーリ
３３ 循環経路
３３ａ 開口部
３４ ポンプ室
３５ 交流電源

Claims (6)

1. 筐体と、
   前記筐体内に配設される水槽と、
   前記水槽内に回転自在に配設される洗濯槽と、
   前記水槽の内底部に回転自在に配設されるパルセータと、
   前記洗濯槽下部と前記洗濯槽上部とを連通させ、洗濯水を通過させる循環経路と、
   前記洗濯槽及び／又は前記パルセータを回転駆動するモータと、
   前記モータを制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記モータにより前記パルセータを回転駆動させて前記循環経路に洗濯水を送り込む循環動作の実行有無を決定し、
   前記モータのトルクを一定で制御する減速制御を実行し、前記減速制御の開始から前記モータの回転数が最低検知回転数に到達するまでの間の前記モータの積算回転角度が角度閾値以上である場合、前記循環動作を実行し、前記積算回転角度が前記角度閾値未満である場合、前記循環動作を実行しない、洗濯機。
2. 筐体と、
   前記筐体内に配設される水槽と、
   前記水槽内に回転自在に配設される洗濯槽と、
   前記水槽の内底部に回転自在に配設されるパルセータと、
   前記洗濯槽下部と前記洗濯槽上部とを連通させ、洗濯水を通過させる循環経路と、
   前記洗濯槽及び／又は前記パルセータを回転駆動するモータと、
   前記モータを制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記モータにより前記パルセータを回転駆動させて前記循環経路に洗濯水を送り込む循環動作の実行有無を決定し、
   前記モータのトルクを一定で制御する減速制御を実行し、前記減速制御の開始から所定時間が経過するまでの間の前記モータの積算回転角度が角度閾値以上である場合、前記循環
   動作を実行し、前記積算回転角度が前記角度閾値未満である場合、前記循環動作を実行しない、洗濯機。
3. 前記モータの電流を検知する電流検知部と、
   前記電流検知部により検知された電流値、及び前記モータのトルクを制御する指令電圧値に基づき、前記モータの回転角度を算出する速度位相推定部と、を備え、
   前記制御部は、前記速度位相推定部により算出された前記モータの回転角度に基づいて前記積算回転角度を算出する請求項１又は２に記載の洗濯機。
4. 前記制御部は、
   指令電流値に基づいて前記指令電圧値を設定し、
   前記減速制御において、前記指令電流値を０又は固定値として前記モータのトルクを一定に制御する請求項３に記載の洗濯機。
5. 前記制御部は、前記水槽の内部の水位に基づいて前記角度閾値を決定し、前記水位が高い場合に前記角度閾値を小さく設定し、前記水位が低い場合に前記角度閾値を大きく設定する請求項１～４のいずれか一項に記載の洗濯機。
6. 前記制御部は、
   前記モータの回転数を前記制御部の指令に基づくモータ指令回転数に近づけるように前記モータのトルクを制御する一定速制御を実行し、
   前記一定速制御を実行した後に前記減速制御を実行する請求項１～５のいずれか一項に記載の洗濯機。