JPH04314497A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、洗濯機に関し、特に脱
水時における洗濯物の片寄りにより生じるアンバランス
の防止に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の洗濯機において、脱水時に洗濯物
の片寄りにより脱水槽の回転数が上らなくなって脱水が
できない状態、いわゆるアンバランス状態の防止方法と
しては、例えば、機械的なスイッチを用いたアンバラン
ス検出手段によりアンバランスが検出されたとき、一旦
脱水行程を止めて洗濯物の片寄りを直すようにした方法
がある。即ち、外箱に４本のロッド及びサスペンション
で吊下げられている洗濯槽内の脱水槽が、洗濯物負荷に
より荷重の分布にアンバランスが生じている状態でモー
タによりベルト及びクラッチ等を介して回転されると偏
心を生じる。このため洗濯槽が大きく揺動する。このと
き洗濯槽が外箱に取付けられているスイッチバーに触れ
ると、機械的なスイッチが入ってアンバランスの生じて
いることが検出され、一旦脱水動作が停止される。次い
で洗濯槽に注水が行われた後、パルセータを回転させて
洗濯物の片寄りをほぐした後、再度排水してから脱水行
程が行われる。この２回目の脱水行程においてもアンバ
ランス状態に落入った場合は、再度、上記と同様の方法
で洗濯物の片寄りのほぐしが行われる。しかし３回目の
脱水行程でもアンバランス状態に落入った場合は、脱水
不能と判定されて使用者に警告が発せられるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の洗濯機において
、脱水時に洗濯物の片寄りにより生じるアンバランスの
防止方法は、アンバランスの時に生じる洗濯槽の揺動を
外箱に取付けた機械的なスイッチの動作により検出して
、一旦脱水行程を止め、洗濯槽に注水してパルセータの
回転により洗濯物の片寄りをほぐした後、再度排水して
脱水行程を行わせるという方法がとられていた。

【０００５】しかしながら、外箱に取付けることのでき
るスイッチの数は限られており、たまたま洗濯槽がスイ
ッチバーに触れない限りアンバランスを検出することは
できず、したがってアンバランスを防止して適正な脱水
行程を行わせることもできない。また、アンバランスが
検出された場合、洗濯物の片寄りのほぐし行程で多量の
水（洗濯槽にほぼ一杯）が必要で非常に不経済であり、
さらには脱水時間が長くかかってしまうという問題があ
った。

【０００６】そこで、本発明は、洗濯物のほぐし行程が
不要で余分な水を必要とせず、短時間で且つ的確に脱水
時における洗濯物の片寄りにより生じるアンバランスを
防止することのできる洗濯機を提供することを目的とす
る。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、脱水槽を回転させるブラシレスＤＣモータ
と、直流電圧をスイッチング素子で周期的にスイッチン
グして前記ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ
回路と、該インバータ回路における前記スイッチング素
子のオン・オフ比を可変する信号を発生するとともに脱
水開始時には所定期間当該オン・オフ比を所定比に設定
する信号を発生して前記ブラシレスＤＣモータを定常脱
水回転数以上の回転数で回転させるオン・オフ比設定手
段とを有することを要旨とする。

【０００９】

【作用】脱水時の洗濯物の片寄りにより生じるアンバラ
ンス状態は、脱水槽の回転数がその振動系の固有振動数
と一致して、回転数がそれ以上に上らなくなることによ
り生じる。脱水の開始時に、脱水槽を所定時間、定常脱
水回転数以上の回転数で回転させることにより、その振
動系の固有振動数領域を早期に乗切ることが可能となり
、短時間で且つ的確に脱水時における洗濯物の片寄りに
より生じるアンバランス状態の発生が防止される。アン
バランス状態の発生を抑えたのち、脱水槽の回転を定常
脱水回転数に移行させて脱水行程を終了する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。

【００１１】まず、図１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
はパルセータ及び脱水槽を回転させるブラシレスＤＣ（
直流）モータ、３０はモータ制御回路、４０はＯＮ・Ｏ
ＦＦデューティの可変されたＰＷＭ信号を発生するＰＷ
Ｍ発振器、５０はＰＷＭＯＮデューティ設定信号の出力
等を行うマイコンであり、ＰＷＭ発振器４０とマイコン
５０により、後述するスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ
比を可変する信号を発生するＯＮ・ＯＦＦ比設定手段が
構成されている。

【００１２】ブラシレスＤＣモータ２０としては、一般
的な３相の電機子巻線ｕ，ｖ，ｗを備えたものが用いら
れ、このブラシレスＤＣモータ２０を駆動するインバー
タ回路１０には、３相全波ブリッジ型インバータが用い
られている。インバータ１０における２は整流用のダイ
オードブリッジ、３は平滑コンデンサであり、商用交流
電源１からの交流電圧がダイオードブリッジ２で整流さ
れたのち、平滑コンデンサ３で平滑されて直流電圧が得
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、スイッチング素子とし
ての６個のトランジスタｕ１　，ｕ２　，ｖ１　，ｖ２
　，ｗ１　，ｗ２　が接続されている。以下、説明の便
宜上トランジスタｕ１　，ｖ１　，ｗ１　が接続された
側の３つのアームを上アーム、他のトランジスタｕ２　
，ｖ２　，ｗ２　が接続された他の側の３つのアームを
下アームという。６個の各トランジスタｕ１　〜ｗ２　
には、それぞれフリーホイルダイオード４が並列に接続
され、上アームと下アームの３つの接続点が、ブラシレ
スＤＣモータ２０における３相の電機子巻線ｕ，ｖ，ｗ
に接続されている。

【００１３】ブラシレスＤＣモータ２０には、電機子巻
線ｕ，ｖ，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ための３個
のホール素子５ａ，５ｂ，５ｃが備えられている。ホー
ル素子５ａ，５ｂ，５ｃのロータ位置検出信号は、モー
タ制御回路３０に与えられている。モータ制御回路３０
の出力は、チョッパ回路６及び駆動回路７ａ，７ｂ，７
ｃを介して上アームの各トランジスタｕ１　，ｖ１　，
ｗ１　のベースに駆動信号として与えられ、また、下ア
ームの各トランジスタｕ２　，ｖ２　，ｗ２　に対して
は駆動回路７ｄ，７ｅ，７ｆのみを介して、そのベース
に駆動信号として与えられている。ホール素子５ａ，５
ｂ，５ｃのロータ位置検出信号がモータ制御回路３０で
論理変換され、そのロータ位置に対応して、例えば、上
アームにおけるトランジスタｕ１　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
　、トランジスタｗ１　とｕ２　の各組合せのトランジ
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切替えにより直流電圧が３相交流に変換
され、ブラシレスＤＣ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ブラシレスＤＣモー
タ２０が一方向に回転するようになっている。ブラシレ
スＤＣモータ２０の正転、反転は、電機子巻線ｕ，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５０からの正転・反転信号の
出力によりモータ制御回路３０を介してなされる。

【００１４】ＰＷＭ発振器４０は、ブラシレスＤＣモー
タ２０の回転速度を可変するために設けられている。マ
イコン５０からのＰＷＭＯＮデューティ設定信号により
ＰＷＭ発振器４０から例えば繰返し周波数１５ＫＨｚで
ＯＮ・ＯＦＦデューティの可変されたＰＷＭ信号が出力
される。このＰＷＭ信号がチョッパ回路６及び駆動回路
７ａ，７ｂ，７ｃを介して上アームの３個のトランジス
タｕ１，ｖ１　，ｗ１　に与えられ、そのＯＮ期間が可
変されてブラシレスＤＣモータ２０の回転速度が可変さ
れるようになっている。即ち、トランジスタｕ１　，ｖ
１　，ｗ１　のＯＮ期間デューティが例えば短かくなる
程ブラシレスＤＣモータ２０の回転速度は遅くなる。

【００１５】ブラシレスＤＣモータ２０の停止は、マイ
コン５０からの停止信号の出力により、モータ制御回路
３０を介して全てのトランジスタｕ１　〜ｗ２　がＯＦ
Ｆに設定されることによりなされる。

【００１６】また、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値に変換されるようになっている
。この電圧値は、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、マイコン５
０に対しては、インバータ電流平滑回路８で平均値化さ
れてマイコン５０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。

【００１７】さらに、マイコン５０には、ブラシレスＤ
Ｃモータ２０の回転数（回転速度）信号が入力されるよ
うになっている。ブラシレスＤＣモータ２０の回転数は
、ホール素子５ａ，５ｂ，５ｃのロータ位置検出信号に
よりモータ制御回路３０でその回転数に比例した周波数
の信号パルスが生成され、この信号パルスが回転数信号
としてマイコン５０に読込まれるようになっている。 マイコン５０は、これによりブラシレスＤＣモータ２０
の回転数をモニタし、脱水開始時には、所定期間３個の
トランジスタｕ１　，ｖ１　，ｗ１　のＯＮ・ＯＦＦ比
を、例えば８０％程度以上の所定比に設定するＰＷＭＯ
Ｎデューティ設定信号を出力してブラシレスＤＣモータ
２０を定常脱水回転数以上の回転数で回転させるように
なっている。

【００１８】９は水位設定回路であり、マイコン５０か
らの水位設定信号により動作して洗濯槽内の水位が洗濯
物量に応じた最適水位に設定されるようになっている。

【００１９】次に、図２及び図３を用いて、上述のよう
に構成された洗濯機における脱水時のアンバランス防止
作用を説明する。

【００２０】図２は、ブラシレスＤＣモータ２０のトル
クＴに対する回転数Ｎの関係（Ｔ−Ｎカーブ）を示して
いる。ここで、脱水槽の定常脱水回転数は、例えば９８
０ｒｐｍであり、脱水槽の回転数が、その振動系の固有
振動数と一致してアンバランス状態に落入る回転数を例
えば４５０ｒｐｍ付近とする。脱水開始時、脱水槽（洗
濯物）の負荷線は、２０ｋｇ・ｃｍ−ゼロｒｐｍから始
まるものとする。このとき、マイコン５０から３個のト
ランジスタｕ１　，ｖ１　，ｗ１　のＯＮデューティを
、図３（ａ）に示すように、所定時間Ｔ１　だけ１００
％で動作させてブラシレスＤＣモータ２０を定常脱水回
転数以上の回転数で回転させるようなＰＷＭＯＮデュー
ティ設定信号が出力される。これにより、ブラシレスＤ
Ｃモータ２０の回転数は、図２中、負荷線ａを移動し、
脱水槽内に洗濯物の片寄りがあったとしても、脱水槽の
振動系の固有振動数と一致した回転数４５０ｒｐｍの領
域を早期に通過して定常脱水回転数以上の回転数１１０
０ｒｐｍに到達し、アンバランス状態の発生が抑えられ
る。アンバランス状態の発生が抑えられた後、３個のト
ランジスタｕ１　，ｖ１　，ｗ１　のＯＮデューティが
７５％に設定され、脱水槽は定常脱水回転数９８０ｒｐ
ｍに移行して脱水行程が終了する。

【００２１】図２中の負荷線ｂ及び図３（ｂ）は、比較
例としての従来の脱水時の運転態様を示しており、脱水
開始時に、３個のトランジスタｕ１　，ｖ１　，ｗ１　
のＯＮデューティを４０％に設定してブラシレスＤＣモ
ータ２０を起動すると、脱水槽内に洗濯物の片寄りがあ
る場合、回転数４５０ｒｐｍ付近でアンバランスに落入
ることを示している。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
脱水開始時に、所定時間インバータ回路におけるスイッ
チング素子のオン・オフ比を所定比に設定してブラシレ
スＤＣモータを定常脱水回転数以上の回転数で回転させ
るようにしたため、脱水槽内の洗濯物に片寄りがある場
合、脱水槽の回転数がその振動系の固有振動数と一致し
てアンバランス状態となる領域を早期に乗切ることが可
能となって短時間で且つ的確に脱水時におけるアンバラ
ンス状態の発生を防止することができる。したがって従
来例におけるような洗濯物のほぐし行程が不要となって
余分な水を必要とせず、経済的な有利性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗濯機の実施例の回路構成を示す
図である。

【図２】上記実施例におけるブラシレスＤＣモータのト
ルクと回転数との関係を示す特性図である。

【図３】上記実施例において、脱水開始時のスイッチン
グ素子のＯＮデューティ設定態様を比較例とともに示す
図である。

【符号の説明】

１０　　インバータ回路 ２０　　ブラシレスＤＣモータ ４０　　ＰＷＭ発振器 ５０　　ＰＷＭ発振器とともにオン・オフ比設定手段を
構成するマイコン ｕ１　，ｕ２　，ｖ１　，ｖ２　，ｗ１，ｗ２　　　ト
ランジスタ（スイッチング素子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　脱水槽を回転させるブラシレスＤＣモ
   ータと、直流電圧をスイッチング素子で周期的にスイッ
   チングして前記ブラシレスＤＣモータを駆動するインバ
   ータ回路と、該インバータ回路における前記スイッチン
   グ素子のオン・オフ比を可変する信号を発生するととも
   に脱水開始時には所定期間当該オン・オフ比を所定比に
   設定する信号を発生して前記ブラシレスＤＣモータを定
   常脱水回転数以上の回転数で回転させるオン・オフ比設
   定手段とを有することを特徴とする洗濯機。