JPH04200496A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明のＬ１的］ （産業上の利用分野） 本発明は、洗濯機に関（７、特に直流（ＤＣ）ブラシレ
スモータによりパルセータを駆動するインバータ方式の
洗濯機に関するものである。

（従来の技術） 洗濯機１こおい−ｒ、　ｆＡ、濯物の洗浄性能を１．げ
て確実に洗濯するためには、洗濯物の材質に応じた水流
（モータの回転数、パルセータのＯＮ・ＯＦＦ周期）等
を適１１−１に設定することか必要である。

ところで、近年、洗浄率の向上や静音化の目的で各種の
洗濯機が開発されＣいる。その中でも、パルセータの駆
動にＩ）　Ｃブランレスモークラ用いた洗濯機は、Ｉ）
Ｃブラシレスモータの回転速度（ｒ　１．）　Ｉｌｌ　
　以下、回転数という）をインバータ回路を用いて自由
に変えることが−ｒき゛Ｃ洗浄率の向上につながり、ま
た、ブラシレスであることからモータ自身の騒音が低く
静音化が一〇能であるという利点を持っている。

いま、このＤＣＣブラシレスモータ用いた従来の洗濯機
における洗濯物の材質検知手段を、５図中のトルクに対
する回転数特性（Ｔ−Ｎ特性）を用いて説明する。同図
中、ｂ特性はインバータ回路を構成するトランジスタの
ＯＮ・ＯＦＦデユーティ比が５０％のときのＴ−Ｎ特性
を示し、各破線部ｅ、ｄはそれぞれ同−材質のウールの
服を洗濯物としたとき、その量が１００　ｇ、５００ｇ
のときのトルクＴに対する回転数Ｎの負荷線の変動を示
している。パルセータをＤＣブラシレスモータで回転中
、洗濯物の材質が異なると、回転数Ｎの変動量が異なる
ので、従来の洗濯物の材質の検知は、この回転数Ｎの変
動量ΔＮを検出することにより行われていた。しかしな
がら、各破線部Ｃ１ｄで示すように、洗濯物が同し材質
であっても、その量が１００ｇの場合はΔＮ−１．０，
５００ｇの場合はΔＮ−５００となって異なった値とな
る。

これは、Ｔ−Ｎ特性が直線ではなく、軒重量側において
曲線の傾きが小さくな−）でいるため牛しる不具合であ
る。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＤＣＣブラシレスモータ用いた洗濯機において、
回転数Ｎの変動量ΔＮから洗濯物の材質を検知するよう
にした手段は、洗濯物か同（２（イ質であっても、その
量が異なると変動量ΔＮか異なった値を示すため、洗濯
物の材質を正確に検知することが難しいという問題があ
った。このため、ム４濯物の材質に応じた適正水流に設
定されない場合か起り、例λば材質がウールであっても
木綿と誤ってＤＣブランレスモータの回転数を上げ、ウ
ールの服を縮めて（、まうという不具合を起すおそれか
あった。

そこで、本発明は、バルセ−夕の駆動にＩ）　Ｃブラシ
レスモータを用いた洗濯機において、洗濯物の斗（質を
ｉｔ（確に検知することがてき、洗濯物の材質に応」７
た最適水流に設定することができて洗浄付能を白土させ
ることのできる洗濯機を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は十記課題を解決するために、バルセ−夕を駆動
する直流ブランレスモーフと、入力［１゛１流箪圧をス
イッチング素子て周期的にスイッチングして前記直流ブ
ラシ１／スモ−夕の駆動出力を得るインバータ回路と、
該インバータ回路における前記スイッチング素子のスイ
ッチング動作を制御して当該インバータ回路の出力を可
変するインバータ制御手段と、該インバータ制御手段に
よる前記スイッチング素子の制御状、転を−へ定にした
ときの前記インバータ回路に流れるインバータ電流の値
変動及び／又は変動周期に基づいて洗濯物の（イ質を検
知するヰＡ質検知手段とを有することを要旨とする。

（作用） いま、直流プランレスモータのモータ電流１とトルクＴ
の関係は、次式で表される。

Ｔ−Ｃ−ｉ−Ｂ−愛　　　　　　　　　・・・（１）こ
こに Ｃ：比例定数 Ｂ：磁束密度 更：導体の有効長 この（言）式からモータ電流とトルクとは正比例関係に
ある。またパルセータの駆動に直流ブラシレスモータを
用いたインバータ方式の６Ｌ濯機において、モー　少電
流とインバー　少電流とは相関関係にある。

これらの関係からインバータ回路におけるスイッチング
素子の制御状態、例λ１ｆＯＮ・ＯＦＩ？デユーデイ比
を一定としたときのトルクに対するインバータ電流特性
は６へ、濯物の量によらず−・定のｉｌ比例関係を示す
。したがって、イン１＜−、−、−夕？ｌｉ流の値変動
及び／又は装動周期を検出すわば洗濯物の１１ｎｉ７１
−ルク変動を検出することができ、洗濯物の量が異なっ
ても、そのインバータ電流の値変動及び／又は変動周期
に基づいて洗濯物の材質をｉｔ確に検知することがｉ’
ｌ能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ない［７第５図に）、（
づいて説明する。

まず、第１図を用いて、洗濯機の回路構成を説明する。

同図において、１０はインバータ回路、２０はパルセー
タを駆動するＩ）　Ｃブラシレスモータ、３０はインバ
ー　タ制御Ｔ段とし、てのインバータ制御回路、４０は
＋４質検知手段と１５での機能を有するマイコン、５０
は洗濯物量に応じて洗濯槽内の水位を最適水位に設定す
る水位設定回路である。

ＤＣＣブラシレスモーフ２と１．では、一般的な３相の
電機子巻線Ｌ１、ｖ、ｗを備えたものが用いられ、この
ＤＣブラシレスモータ２ｏを駆動するインバータ回路１
０には、３相余波ブリツジ型インバータが用いられてい
る。３相余波ブリツジ型インバータ１０における１は商
用交流電源であり、商用交流電源１は整流ブリッジ２に
接続されている。商用交流電源１−からの交流電圧が整
流ブリッジ２で整流されたのち、平滑コンデンサ３て平
滑されて入力直流電圧が得られるようになっている。

そして、この入力直流電圧が３相全波ブリッジ部の部分
で３相交流に変換されるようになっている。

即ち、３相全波ブリッジ部の部分には、３相に対応した
３対のアームに、スイッヂング素子としての６個のトラ
ンジスタＩＪＩ　、ｕ２　、Ｖｌ　％　Ｖ２、Ｗｌ、Ｗ
２が接続されている。以ド、説明の便宜」−１−ランジ
スタ［１、ＶＩ、Ｗｌが接続された側の３つのアームを
上アーノ４、他のトランジスタ１１２　、Ｖ２　、Ｗ２
か接続された他の側の３−）のアームを下アームという
。６個の各トランジスタ１１、〜ｗ２には、それぞれフ
リーホイルダイオード４か並列に接続され、上アームと
丁アームの３−）の接続点が、Ｉ）　Ｃブラシレスモー
タ２ｏにおける３相の電機子巻線ｕ、ｖ、ｗに接続され
ている。

ＤＣブラシレスモータ２０には、電機子巻線ｌ］、■、
、ｗの他に、永久磁石で形成された図示省略のロータと
、このロータの回転位置を検出するだめの３個のポール
素子５ａ％　５ｂｓ　５ｅが備えられている。ホール素
子５ａ、５ｂ、５ｃのロータ位置検出出力は、インバー
タ制御回路３０におけるモー　タ制御回路６に−りえら
れている。モー　タ制御回路６の出力は、チョッパ回路
７及び駆動回路８ａ、８ｂ、８ｅを介して上アームの各
トランジスタ１１１　、”ｌ　、’Ａ’ｌのベースＩＪ
Ｉ　Ｂ、、ＶＩＢ、ｗｌＢに駆動信号と］−７で−９え
られ、また、ドア−ムの各トランジスタｕ２　、ｖ２　
、ｗ２に対１．２では駆動回路８ｄ、８ｅ、８ｆのみを
介１．で、そのベースｕ２　Ｂ、Ｖ２　Ｂ、ｗ２　Ｂに
駆動信号と１．て与えられている。ポール素子５ａ、５
ｂ、５ｃのロータ位置検出出力かモータ制御回路０て論
理変換され、そのロータ位置に対応］−て、例えば、１
．ｌアームにおけるトランジスタ１ノ１　と下アームに
おけるトランジスタＶ２、同様にトランジスタＶ１　と
ｗ２、）ランジスタｗＩと１１２の各組合わせのトラン
ジスタを順次ＯＮにする駆動信号が出力される。このト
ランジスタのＯＮ切替えにより入力直流電圧が３相交流
に変換され、ＤＣブラシレスモータ２０の電機子巻線ｕ
　−ｖ、　ｖ−ｗ、　ｗ−ｕに順次電流が流れてＤＣＣ
ブラシレスモーフ２が一方向に回転するようになってい
る。ＤＣブラシレスモータ２０の正転、反転は、電機子
巻線【」、Ｖ、Ｗに流す電流の順序を逆にすることによ
り行われ、この正、逆転の制御がマイコン４０からの正
転・反転信号の出力によりモータ制御回路６を介Ｉ７て
なされる。

また、ＤＣブラシレスモータ２０の回転数をｆ＋Ｊ変す
るため、ＰＷＭ発振器９が設けられている。

マイコン４０からのＰＷＭＯＮデユーデイ設定信号によ
りＰＷＭ発振器９から例えば繰返【７周波数１５　ｋ　
Ｈｚで０Ｎ−ＯＦＦデコ−ティの可変されたＰＷＭ信号
か出力される。このＰ　Ｗ　Ｍ信号がヂョソバ回路７及
び駆動回路８ａ、８ｈ、８ｃを介（７て１アームの３個
のトランジスタＬＪＩ　、ν１、ＷｌにＬｊえられ、そ
のＯＮ期間が可変されてＤＣプランレスモータ２０の回
転数が可変されるＪ、うになっている。即ち、トランジ
スタ０１　、、Ｖｌ、ｗｌのＯＮ期間デユーデイが例え
ば短かくなる程ＤＣプランレスモーク２０の回転数は低
くなる。

ＤＣブランレスモータ２０の停止ｌは、マイコン４（］
からの停止信号の出力により、モータ制御回路６を介し
、て仝でのトランジスタｔＪ　Ｈ〜ｗ２がＯＦＦに・設
定されることによりなされるようになっている。

また、３相全波ブリツジ型インバー　タ１０における平
滑コンデンサ３と３相全波ブリッジ部の間には、インバ
ータ電流を検出するため、抵抗Ｒ。

が接続され、この抵抗Ｒ，によりインバー　タ電流が電
圧ＶＤＣに変換されるようにな−）でいる。この電圧Ｖ
ＤＣは、インバータ周波数、例えば１５ｋＨｚでＯＮ・
ＯＦＦされたパルス波であるため、インバータ電流平滑
回路コ１で平均値化されてマイコン４０にＡ／Ｄコンバ
ータを介して読込まれるようになっている。第２図は、
このインバータ電流平滑回路１１−の構成を示しており
、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２で構成されている。Ｒ２・
Ｃ２の時定数は、インバータ電流の変動周期より十分小
さくなるように設定されている。マイコン４０のＡ／Ｄ
コンバータのダイナミックレンジはＯ〜５Ｖのため、平
滑された電圧が小さい場合は、オペアンプ１２で増幅さ
れるようになっている。そしてマイコン４０は、Ａ／Ｄ
コンバータを介して読込まれたインバータ電流の平均値
からその変動幅及び／又は変動周期を演算し、その演算
された値に基づいて洗濯物の材質を検知するようになっ
ている。

また、マイコン４０には、ＤＣブラシレスモータ２０の
回転数が入力されるようになっている。

ＤＣブラシレスモータ２（）の回転数は、ポール素イ５
ａ、５　ｂ％　５　ｃのロータ位置検＋４−＋　Ｈｔ力
によりモータ制御回路６でその回転数に比例１５た周波
数の信号パルスが生成され、この信号パルスか回転数仁
号と（２てマイコン４０に読込まれるようにな−〕でい
る。マイ二〕ン４０は、このＩ）Ｃブラシトノスモーク
２０の回転数とインバータ電流の８［・均値Ｃ）比に基
ついて洗濯物のｍを検知し２、この検知信ぢ出力により
水位設定回路５０を作動さ七で洗濯槽内の水位を洗濯物
量に応した最適水位に設定するようになっている。

次にＪ一連のように構成された洗濯機のイ′１用を説明
する。

前述し２を二よう１こ、ＤＣブラシレスモータ２０のモ
ータ電流とトルク′ｒとはｉｌ、比例関係にあり、また
、そのモータ電流とインバータ電流の平均値とは相関関
係にある。これらの関係からインノ・−り回路１０にお
けるトランジスタＩｌｌ　、Ｒ４、ＷｌのＯＮデユーテ
ィを一定と［またときのトルク］′に対するインバー　
タ？ｌｉ流の平均値特性（”Ｉ’−ＩＤＣ特性）は洗濯
物の量によらず一定のｉｌ、比例関係を示す。第５図中
のａ特性は、ＯＮデユーティを５０％としたときのＴ−
ＩＤＣ特性を示している。

したがって、マイコン４０でインバータ電流の平均値の
変動及び／又は変動周期を検出することにより洗濯物の
負荷トルクの変動を検出することが可能となり、洗濯物
の量が異なフても、そのインバータ電流の平均値の変動
及び／又は変動周期に基づいて洗濯物の材質を正確に検
知することが可能となる。

第３図の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、インバー
タ回路１０におけるトランジスタｕ１、Ｖｌ　、ＷＩの
ＯＮデユーティを一定としたときの各種洗濯物材質に対
してのインバータ電流の平均値の変動及び周期変動の様
子を示している。インバータ電流平均値の変動の小さい
順に、化繊系下着類（同図（Ａ））−ウールの衣服（同
図（Ｂ））−作業服、ジーンズ（同図（Ｃ））−毛布（
同図（Ｄ））となる。また、材質が異なることによって
インバータ電流平均値の変動周期も変っている。

したがって、イン・（−少電流の平均値の変動及び／又
は変動周期に基づいて洗濯物の材質検知力（ｉ”’ｉＪ
能となる。

第５図中には、ＯＮＮデユーティ５０％と［−２だとき
のＴ’−Ｉ　Ｄ　Ｃ特性から、ウールの衣服を洗濯物と
１．またとき、そのｍか１０　（、）　ｇ　、　５００
　ｇのときのト・ルクＴに対するインバータ電流の”　
均（ｉｉ’ｊの性！１ＬＩＪ量ΔＩＤＣは６ｊ１れもほ
ぼ０．ＩＡて、洗濯物の量が異なっても、そのインバー
　少電流の平均値の変動から洗濯物の材質を正確に検知
できることを示１７ている。

次いて、第４図のフロ〜ヂャ−１−を用いて、−１述の
洗濯機の４１用をさらに説明する。

洗濯槽内に洗濯物を投入後、水が少量　１４二人される
（ステップ２１．２２）。Ｉ）　Ｃブラシレスモーフ２
００回転数とインバータ電流の平均値がマイコン４０に
取込まれ、この両名の比に基づいて投入された洗濯物の
皿が検出される（ステップ２３）。この検出された洗濯
物のｍに応［、て洗濯槽内の水位が最適水位に設定され
る（ステップ２４）。

次いて、インバータ回路１０におけるトランジスタＬｌ
ｌ　、Ｖｌ　、ＷｌのＯＮデユーティが一定１こされて
ＤＣブラシレスモータ２０が駆動され（ステップ２５）
、そのときのインバータ電流の変動値又は変動周期がマ
イコン４〔］て検出される（ステップ２６）。その検出
されたインバータ電流の変動値及び／又は変動周期に基
づいて洗濯物の材質が検知される（ステップ２７）。検
知された洗濯物の材質に応じて水流、即ちＤＣブラシレ
スモータ２０の回転数、パルセータの０Ｎ−ＯＦＦ周期
が適ｉＴ−に設定される（ステップ２８）。これにより
、洗浄性能が向」ニし、例えばウールの衣服を強い水流
で洗って縮めてし、まうという不具合が防止される。

なお、上述の実施例において、３相全波ブリツジ型イン
バータ１０の出力制御は、縁返し周波数を一定としてト
ランジスタ１１１　、Ｖｌ　、ＷｌのＯＮデユーティを
可変するようにしたが、ＯＮ。

ＯＦＦの周期を可変することによっても、出力制御を行
うことができる。また、インバー　タｉｔ流を検出する
センサは抵抗以外でもよく、ホール素子を含んたＣＴ（
カレントトランス）等を用いるこきもできる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、バルセー　夕の
駆動に直流ブラシレスモータを用いたインバータ方式の
洗濯機において、インバータ回路におけるスイッチング
素子の制御状態を一定にしたときのインバータ回路に流
れるインバー　少電流の値変動及び／又は変動周期に基
づいて洗濯物の材質を検知するよ−）に【１．たため、
モータ電流と・インバータ電流とは相関関係にあり、ま
たスイッチング素子の制御状態、例えばＯＮ・ＯＦＦデ
ユーデイ比を一定に【７たときのトルクに対するインバ
ータ電流の特性は洗濯物の量によらず一定の正比例関係
となることから、洗濯物の量が異なっても′６１濯物の
材質を正確に検知することかできる。ｌ、たかって、洗
濯物の材質に応じた最適水流に設定することができて洗
浄性能を向上さぜることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る洗濯機の実施例を示
すもので、第１図はインバータ回路及びインバータ制御
回路等を示す回路図、第２図は上記回路におけるインバ
ータ電流平滑回路の構成を示す回路図、第３図は各種材
質の洗濯物に対するインバータ電流の値変動及び周期変
動を示す波形図、第４図は作用を説明するためのフロー
チャート、第５図はトルクとインバータ電流平均値及び
回転数との関係を示す特性図である。 １０：３相全波ブリツジ型インバータ（インバータ回路
）、 ２０＋ＤＣブラシレスモータ、 ３０：インバータ制御回路（インバータ制御手段）、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　パルセータを駆動する直流ブラシレスモータと、入力
   直流電圧をスイッチング素子で周期的にスイッチングし
   て前記直流ブラシレスモータの駆動出力を得るインバー
   タ回路と、該インバータ回路における前記スイッチング
   素子のスイッチング動作を制御して当該インバータ回路
   の出力を可変するインバータ制御手段と、該インバータ
   制御手段による前記スイッチング素子の制御状態を一定
   にしたときの前記インバータ回路に流れるインバータ電
   流の値変動及び／又は変動周期に基づいて洗濯物の材質
   を検知する材質検知手段とを有することを特徴とする洗
   濯機。