JPH0639180A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して
その回転速度をフィードバック制御しているときに、回
転速度の変動を小さくして安定化する。 【構成】 洗濯用の撹拌体を回転駆動する誘導モータの
回転速度を検出する回転速度検出手段を設けると共に、
誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して可変するこ
とにより回転速度検出手段により検出した検出回転速度
と目標回転速度との速度差が設定値内に収束するように
フィードバック制御するフィードバック制御手段を設
け、そして、このフィードバック制御手段によりフィー
ドバック制御したときに上記速度差が設定値内に収束し
ない場合には、目標回転速度変更手段によって目標回転
速度を高くするように制御したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導モータにより洗濯
用の撹拌体を回転駆動するように構成して成る洗濯機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機においては、一般的に、洗濯用の
撹拌体又は脱水用のバスケットを回転駆動するモータと
して誘導モータを用いており、洗濯時には、該誘導モー
タを正逆回転させることにより、正転水流及び逆転水流
を生成するようにしている。この場合、洗濯物の種類に
応じて水流の強さを変化させることにより、最適な洗濯
水流を生成している。具体的には、誘導モータを正回転
及び逆回転させるためにオンする時間、並びに、誘導モ
ータの回転方向を変えるためにオフする時間を適宜変化
させることにより、水流の強さを変化させるように構成
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、誘導モータをオンしている間は、該誘導モ
ータを最大回転速度で回転させているので、その間に生
成される水流の強さはやはり最大になる。このため、洗
濯物の種類に応じた強さの水流を生成することができな
かった。

【０００４】これに対して、誘導モータの回転速度を可
変制御することにより、洗濯物の種類に応じた最適な洗
濯水流を生成するように構成することが考えられる。こ
の場合、誘導モータの回転速度を可変制御する構成とし
て、誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して可変す
る構成が考えられる。

【０００５】このＰＷＭ制御を行う構成では、誘導モー
タの回転速度を検出しながら、この検出回転速度と目標
回転速度との速度差が設定値内に収束するようにフィー
ドバック制御することにより、誘導モータの回転速度を
所望の回転速度に設定することが可能となる。この結
果、洗濯物の種類に応じた最適な洗濯水流を生成するこ
とができる。

【０００６】上記構成では、弱い水流を得るために、即
ち、誘導モータを低速度で回転させるために、誘導モー
タへ印加する電圧を低くするようにＰＷＭ制御すると、
誘導モータのトルクが小さくなる。このようにモータの
トルクが小さくなると、洗濯物の量が多いとき（負荷が
大きいとき）には、上述したようにフィードバック制御
しても、該モータの回転速度の変動が大きくなって、検
出回転速度と目標回転速度との速度差が設定値内に収束
しないことがあり、洗浄性能が悪化すると共に、最悪の
場合には、誘導モータがロックするおそれがあった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、誘導モータへ印
加する電圧をＰＷＭ制御して該モータの回転速度をフィ
ードバック制御しているときに、誘導モータの回転速度
の変動が大きくなって、洗浄性能が悪化することを防止
できる洗濯機を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機は、誘導
モータにより洗濯用の撹拌体を回転駆動するように構成
して成る洗濯機において、前記誘導モータの回転速度を
検出する回転速度検出手段を設けると共に、前記誘導モ
ータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して可変することによ
り前記回転速度検出手段により検出した検出回転速度と
目標回転速度との速度差が設定値内に収束するようにフ
ィードバック制御するフィードバック制御手段を設け、
そして、このフィードバック制御手段によりフィードバ
ック制御しても前記検出回転速度と前記目標回転速度と
の速度差が設定値内に収束しない場合には、前記目標回
転速度を高くする目標回転速度変更手段を設けたところ
に特徴を有する。

【０００９】

【作用】弱い水流を生成する場合、誘導モータを低速度
で回転させるために、誘導モータへ印加する電圧をＰＷ
Ｍ制御して低くして該モータのトルクを小さくすると、
洗濯物の量が多いときには、フィードバック制御して
も、該モータの回転速度の変動が大きくなって、検出回
転速度と目標回転速度との速度差が設定値内に収束しな
くなることがある。このような場合、上記手段によれ
ば、目標回転速度変更手段によって目標回転速度を高く
設定するので、誘導モータへ印加する電圧が高くなり、
該モータのトルクが大きくなる。従って、洗濯物の量が
多くても、モータの回転速度の変動を小さくし得、検出
回転速度と目標回転速度との速度差を設定値内に収束さ
せること、即ち、フィードバック制御を正常に行うこと
ができる。この結果、洗浄性能が向上するようになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を脱水兼用洗濯機に適用した一
実施例について図面を参照しながら説明する。まず、洗
濯機全体の構成を示す図２において、外箱１内には、水
受槽２が弾性吊持機構（図示しない）を介して弾性支持
されている。水受槽２内には、洗い槽であると共に脱水
用のバスケットである回転槽３が配設されている。この
回転槽３の内底部には、洗濯用の撹拌体４が配設されて
いる。

【００１１】上記水受槽２の外底部には、洗濯及び脱水
運転用のモータ５が配設されていると共に、機構部６が
配設されている。上記モータ５は、誘導モータである例
えば単相誘導モータから構成されている。そして、機構
部６は、洗濯時には、モータ５の回転を減速して撹拌体
４のみに伝達してこれを回転させ、また脱水時には、モ
ータ５の回転を撹拌体４と回転槽３とに伝達して両者を
一体的に高速回転させるようになっている。

【００１２】また、水受槽２の底部に形成された排水口
７には、排水弁８及び排水管９が設けられている。そし
て、エアトラップ１０が上記排水口７に隣接して設けら
れている。このエアトラップ１０には、水位センサ１１
がエアチューブ１２を介して接続されている。この水位
センサ１１は、外箱１の上部カバー１３内の後部に配設
されている。また、この上部カバー１３内の後部には、
給水弁１４が配設されている。

【００１３】さて、電気的構成を示す図３において、商
用交流電源１５から、電源母線１６及び１７が導出され
ている。これら電源母線１６及び１７間には、モータ５
及びこのモータ５を通断電してＰＷＭ制御するためのス
イッチング回路１８が接続されている。上記スイッチン
グ回路１８は、ブリッジ形の全波整流回路１９と、スイ
ッチング素子である例えばＮＰＮ形のトランジスタ２０
とから構成されている。このトランジスタ２０がオンオ
フ制御されることにより、モータ５へ印加される電圧が
ＰＷＭ制御されるようになっている。

【００１４】また、モータ５の両端子間には、フライホ
イール回路２１が並列に接続されている。このフライホ
イール回路２１は、図示する極性のフライホイールダイ
オード２２及びこのダイオード２２を通断電するスイッ
チング手段２３からなる直列回路と、上記フライホイー
ルダイオード２２と逆極性のフライホイールダイオード
２４及びこのダイオード２４を通断電するスイッチング
手段２５からなる直列回路とを並列接続して構成されて
いる。

【００１５】この場合、フライホイール回路２１は、ス
イッチング回路１８のトランジスタ２０がオフされたと
きに、商用交流電源１５の交流電圧の正負に応じて、い
ずれか一方のフライホイールダイオード２２、２４を通
電することにより、モータ５のインダクタンスに蓄積さ
れたエネルギを放電して電源側へ返還するようになって
いる。また、商用交流電源１５から導出された電源母線
１６及び１７間には、ノイズ吸収用のコンデンサ２６が
接続されている。

【００１６】一方、上記電源母線１６及び１７間には、
直流電源回路２７が接続されており、この直流電源回路
２７は、直流定電圧を制御回路である例えばマイクロコ
ンピュータ２８へ与えるように構成されている。このマ
イクロコンピュータ２８は、内部のメモリに洗濯及び脱
水運転を制御するためのプログラムを記憶している。上
記マイクロコンピュータ２８が、フィードバック制御手
段及び目標回転速度変更手段の機能を有している。

【００１７】また、マイクロコンピュータ２８は、操作
パネル（図示しない）に設けられた各種スイッチを備え
た入力回路２９からの各種スイッチ信号、水位センサ１
１からの水位検出信号、モータ５の回転速度を検出する
回転速度検出手段３０からの検出信号を受けるようにな
っている。この回転速度検出手段３０は、例えばロータ
リエンコーダから構成されている。

【００１８】そして、マイクロコンピュータ２８は、操
作パネルに設けられた種々の表示部を備えた表示回路３
１を駆動制御すると共に、排水弁８及び給水弁１４をそ
れぞれ駆動回路３２、３３を介して駆動制御するように
構成されている。更に、マイクロコンピュータ２８は、
トランジスタ２０をトランジスタ駆動回路３４を介して
オンオフ制御するようになっている。この場合、マイク
ロコンピュータ２８は、トランジスタ２０へトランジス
タ駆動回路３４を介してＰＷＭ制御信号を与えてオンオ
フ制御することにより、モータ５へ印加する電圧をＰＷ
Ｍ制御して可変するように構成されている。

【００１９】上記ＰＷＭ制御について、以下、図５を参
照して簡単に説明する。今、デューティＤが５０％のＰ
ＷＭ制御信号（図５（ａ）参照）をトランジスタ駆動回
路３４を介してトランジスタ２０へ与えると、モータ５
に印加される電圧Ｖは、図５（ｂ）に示すようにオンオ
フ変化する。ここで、モータ５に印加される平均電圧Ｖ
ａは、図５（ｂ）に破線で示すように低下する。尚、Ｐ
ＷＭ制御信号のデューティＤとは、オン時間ｔ１／（オ
ン時間ｔ１＋オフ時間ｔ２）の割合のことである。従っ
て、トランジスタ駆動回路３４へ与えるＰＷＭ制御信号
のデューティＤを増減させると、モータ５に印加される
平均電圧Ｖａの大きさを高低変化させることができる。

【００２０】一方、モータ５の回転速度と、モータ５の
トルクとの間には、図６に示すような関係がある。ここ
で、曲線Ｌ１〜Ｌ４は、モータ５に印加される平均電圧
Ｖａ即ちデューティＤがＤ0 、Ｄ1 、Ｄ2 、１００％の
各場合をそれぞれ示している（但し、Ｄ0 ＜Ｄ1 ＜Ｄ2
＜１００％とする）。この図６から明らかなように、Ｐ
ＷＭ制御信号のデューティＤ（平均電圧Ｖａ）を低くす
れば、それに応じてモータ５のトルクが小さくなり、モ
ータ５の回転速度を低下させることができる。即ち、デ
ューティＤを変化させることにより、モータ５の回転速
度を可変可能になっている。

【００２１】尚、図３には図示していないが、モータ５
の回転方向を反転するための正逆回転切換回路が設けら
れている。この正逆回転切換回路によって、モータ５の
主コイル及び補助コイルへ通電する方向を切り換えるこ
とにより、モータ５を正回転及び逆回転可能に構成され
ている。

【００２２】次に、上記構成の作用を図１及び図４も参
照して説明する。図１のフローチャートは、マイクロコ
ンピュータ２８のうちのフィードバック制御手段及び目
標回転速度変更手段の各制御内容を概略的に示すもので
ある。この図１には、モータ５を正回転方向へ回転駆動
する場合、即ち、正回転水流で洗いを行う場合における
モータ５の回転速度のフィードバック制御が示されてい
る。洗い運転は、この正回転水流による洗いと、逆回転
水流による洗いとを交互に繰り返す運転を、設定された
洗い運転時間だけ行う運転である。上記正回転水流によ
る洗い時間（通常、逆回転水流による洗い時間も同じ時
間であり、反転時限と称す）は、予め設定されている。

【００２３】今、モータ５を正回転方向へ回転駆動する
場合、正逆回転切換回路によりモータ５への通電方向を
正回転側へ切り換えた状態で、まず、デューティが１０
０％のＰＷＭ制御信号をトランジスタ２０へ与えること
により、モータ５の起動時に商用交流電源１５の電源電
圧の１００％をモータ５に印加する。これにより、図４
に示すように、モータ５が起動されて、その回転速度が
上昇する。

【００２４】この場合、モータ５の回転速度が目標回転
速度に達するまでは、電源電圧の１００％の電圧をモー
タ５に印加する。そして、モータ５の回転速度が目標回
転速度に達した後は、ＰＷＭ制御信号のデューティを変
化させることにより、モータ５の回転速度が目標回転速
度にほぼ等しくなるように、即ち、回転速度検出手段３
０により検出した検出回転速度と目標回転速度との速度
差が設定値内に収束するようにフィードバック制御され
る。

【００２５】具体的には、図１に示すように、目標回転
速度Ｎに対応するデューティを設定して、モータ５を回
転させる（ステップＳ１）。この場合、目標回転速度Ｎ
は、弱い水流を得るための低速度Ｎ0 とする。続いて、
回転速度検出手段３０によりモータ５の回転速度Ｎx を
検出し（ステップＳ２）、この検出回転速度Ｎx と目標
回転速度Ｎとの速度差（Ｎ−Ｎx の絶対値）が設定値Δ
Ｎ内であるか否かを判断する（ステップＳ３）。上記設
定値ΔＮは、フィードバック制御の精度に応じて適宜決
められた値である。

【００２６】ここで、速度差が設定値ΔＮ内であれば、
ステップＳ３にて「ＹＥＳ」へ進み、正回転水流による
洗い時間が終了したか否かを判断し（ステップＳ４）、
今の場合、正回転水流による洗い時間が終了していない
から、ステップＳ４にて「ＮＯ」へ進み、ステップＳ２
へ戻る。

【００２７】一方、ステップＳ３において、速度差が設
定値ΔＮ内でなければ、「ＮＯ」へ進み、デューティＤ
を増減する（ステップＳ５）。具体的には、検出回転速
度Ｎx が目標回転速度Ｎよりも小のときは、Ｄ＝Ｄ＋Δ
ＤとしてデューティＤを増やし、検出回転速度Ｎx が目
標回転速度Ｎよりも大のときは、Ｄ＝Ｄ−ΔＤとしてデ
ューティＤを減らす。尚、増減値ΔＤは、予め設定され
ている。

【００２８】続いて、フィードバック制御中におけるモ
ータ５の回転速度の変動を検出するために、回転速度検
出手段３０によりモータ５の回転速度Ｎy を検出し（ス
テップＳ６）、この検出回転速度Ｎy が目標回転速度Ｎ
の下限値（Ｎ−ΔＮ）よりも小さいか否かを判断する
（ステップＳ７）。ここで、検出回転速度Ｎy が目標回
転速度Ｎの下限値（Ｎ−ΔＮ）よりも小さくなければ、
ステップＳ７にて「ＮＯ」へ進み、通常のフィードバッ
ク制御を行う。

【００２９】さて、ステップＳ７において、検出回転速
度Ｎy が目標回転速度Ｎの下限値（Ｎ−ΔＮ）よりも小
さい場合には、「ＹＥＳ」へ進み、回転速度の変動を判
断するためのカウンタＴをカウントアップする（ステッ
プＳ８）。尚、このカウンタＴは、前記したステップＳ
１において零クリアされるものである。そして、このカ
ウンタＴのカウント値が所定値に達した場合には、ステ
ップＳ９にて「ＹＥＳ」へ進み、目標回転速度Ｎを高く
する（ステップＳ１０）。具体的には、予め決められた
増加値Δｎだけ、Ｎの値を大きくする。これにより、目
標回転速度Ｎは、低速度Ｎ0 よりも高い速度Ｎ1 に設定
される。続いて、カウンタＴのカウント値を零クリアし
（ステップＳ１１）、ステップＳ２へ戻り、高くした目
標回転速度Ｎでフィードバック制御を行う。

【００３０】一方、ステップＳ９において、カウンタＴ
のカウント値が所定値に達していないた場合には、「Ｎ
Ｏ」へ進み、ステップＳ２へ戻り、目標回転速度Ｎを変
更しないままでフィードバック制御を続ける。上記構成
の場合、カウンタＴが回転速度の変動を検出する回転速
度変動検出手段を構成しており、この手段により、検出
回転速度と目標回転速度Ｎとの速度差が設定値ΔＮ内に
収束しない場合を検出できるようになっている。

【００３１】この後、正回転水流による洗い時間が終了
すると、ステップＳ４にて「ＹＥＳ」へ進み、モータ５
への通電を停止する。そして、所定のモータ停止期間が
経過した後、正逆回転切換回路によりモータ５への通電
方向を逆回転側へ切り換え、逆回転水流による洗いを行
う。この逆回転水流による洗いは、上述した正回転水流
による洗い運転、即ち、図１に示すフローチャートの運
転とほぼ同様にして制御されるようになっている。ここ
で、図１のステップＳ１における目標回転速度Ｎとして
は、上述した正回転水流による洗い運転時に設定された
速度（目標回転速度Ｎを高く変更した場合には、その高
くした目標回転速度Ｎ）を用いており、これ以外の制御
は同じである。

【００３２】以下、正回転水流による洗いと、逆回転水
流による洗いとを交互に繰り返す運転が、設定された洗
い運転時間だけ行われる。尚、２回目以降の正回転水流
による洗い運転及び逆回転水流による洗い運転におい
て、ステップＳ１における目標回転速度Ｎは、上記１回
目の逆回転水流による洗い運転時と同様にして、その前
の逆回転水流による洗い運転又は正回転水流による洗い
運転時に目標回転速度Ｎを高く変更した場合には、その
高くした目標回転速度Ｎを用いるようになっている。

【００３３】尚、上記洗い運転が終了した後は、すすぎ
運転が行われるが、このすすぎ運転についても、上記し
た洗い運転とほぼ同様な制御が行われるように構成され
ている。

【００３４】上述した構成の本実施例によれば、モータ
５の回転速度をフィードバック制御しているときに、検
出回転速度Ｎx と目標回転速度Ｎとの速度差（Ｎ−Ｎx
の絶対値）が設定値ΔＮ内に収束しない場合には、目標
回転速度Ｎを高くするように構成した。これにより、モ
ータ５へ印加する電圧をＰＷＭ制御して低くして、該モ
ータ５のトルクを小さくすると、洗濯物の量が多いとき
（負荷が大きいとき）には、フィードバック制御して
も、該モータ５の回転速度の変動が大きくなって、検出
回転速度Ｎx と目標回転速度Ｎとの速度差が設定値ΔＮ
内に収束しなくなるが、このような場合に、目標回転速
度Ｎを高く変更して設定するので、モータ５へ印加する
電圧が高くなり、該モータ５のトルクが大きくなる。

【００３５】従って、モータ５のトルクが大きくなるか
ら、洗濯物の量が多くても、モータ５の回転速度の変動
を小さくし得、検出回転速度Ｎx と目標回転速度Ｎとの
速度差を設定値ΔＮ内に収束させること、即ち、フィー
ドバック制御を正常に行うことができる。この結果、モ
ータ５の回転速度の変動が小さくなるから、洗浄性能が
向上する。上述したことを、図６を参照して具体的に説
明する。図６に示すように、目標回転速度Ｎが低速度Ｎ
0 の場合、負荷が小さければ、点Ａにおいて、デューテ
ィＤ0 でモータ５がほぼ安定して回転駆動される。これ
に対して、負荷が大きくなると、デューティＤ0 でモー
タ５を回転させると、点Ｂへ移行するため、回転速度が
目標回転速度Ｎ（低速度Ｎ0 ）よりも小さくなってしま
う。従って、通常のフィードバック制御が働いて、デュ
ーティをＤ0 からＤ1 へ大きくして、点Ｃにおいて、モ
ータ５を目標回転速度Ｎ（低速度Ｎ0 ）で回転させるよ
うに制御される。

【００３６】しかし、上記点Ｃでは、モータ５の回転速
度がかなり大きく変動して、検出回転速度Ｎx と目標回
転速度Ｎとの速度差が設定値ΔＮ内に収束しなくなる。
これにより、目標回転速度ＮがＮ0 からＮ1 へ高く変更
され、モータ５が該目標回転速度Ｎ1 で回転するように
フィードバック制御が行われる。この結果、図６に点Ｄ
で示すように、デューティＤ2 でモータ５が回転される
ようになり、この場合は、モータ５へ印加する電圧が高
くなって該モータ５のトルクが負荷に対して十分な大き
さとなり、モータ５の回転が変動しなくなり安定する。

【００３７】尚、上記実施例では、正回転水流による洗
い運転及び逆回転水流による洗い運転における各起動時
に、モータ５へ電源電圧の１００％の電圧を印加するよ
うに構成したので、モータ５を確実に起動させることが
できる。

【００３８】また、上記実施例では、モータ５の回転速
度の変動が大きくなって検出回転速度Ｎx と目標回転速
度Ｎとの速度差が設定値ΔＮ内に収束しなくなる状態を
判断するに際して、カウンタＴを用いる構成としたが、
これに限られるものではなく、例えば検出回転速度Ｎx
と目標回転速度Ｎとの速度差が設定値ΔＮ内に収束する
までの時間、又は、設定値ΔＮ内に収束していない間の
時間を計時して、この計時した時間に基づいて判断する
ように構成しても良い。この他、デューティを増加及び
減少する回数をカウントして、このカウント値に基づい
て判断するように構成しても良い。

【００３９】更に、上記実施例では、起動時から目標回
転速度に達するまで、モータ５へ電源電圧の１００％の
電圧を印加する構成としたが、これに代えて、例えば起
動時だけ（起動後設定時間だけ）電源電圧の１００％の
電圧を印加する構成としても良い。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に、誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して該モー
タの回転速度をフィードバック制御しているときに、検
出回転速度と目標回転速度との速度差が設定値内に収束
しない場合には、目標回転速度を高くするように制御し
たので、モータを例えば低速度でフィードバック制御し
ているときに、回転速度の変動が大きくなって洗浄性能
が悪化することを確実に防止できるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフローチャート

【図２】洗濯機全体の縦断側面図

【図３】電気回路図

【図４】ＰＷＭ制御信号のデューティの変化を示すグラ
フ並びにモータの回転速度の変化を示すグラフ

【図５】ＰＷＭ制御信号の変化を示すグラフ並びにモー
タに印加する電圧の変化を示すグラフ

【図６】モータの回転速度とトルクとデューティとの関
係を示すグラフ

【符号の説明】

１は外箱、４は撹拌体、５はモータ、１８はスイッチン
グ回路、２０はトランジスタ、２８はマイクロコンピュ
ータ（フィードバック制御手段、目標回転速度変更手
段）、３０は回転速度検出手段、３４はトランジスタ駆
動回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導モータにより洗濯用の撹拌体を回転
   駆動するように構成して成る洗濯機において、 前記誘導モータの回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 前記誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して可変す
   ることにより、前記回転速度検出手段により検出した検
   出回転速度と目標回転速度との速度差が設定値内に収束
   するようにフィードバック制御するフィードバック制御
   手段と、 このフィードバック制御手段によりフィードバック制御
   しても前記検出回転速度と前記目標回転速度との速度差
   が設定値内に収束しない場合には、前記目標回転速度を
   高くする目標回転速度変更手段とを備えたことを特徴と
   する洗濯機。