JPH0647187A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 洗濯運転開始時、負荷の布容量を検出すべく
整流平滑回路２２のデューティ値を十分低い値Ｄｐに固
定し、パルセータ１６の回転数が通常回転数より十分低
い値となるようにしてその時の回転数Ｎｐにより布容量
を検出し、次に整流平滑回路２２のデューティを、パル
セータ１６の回転数が通常回転数に近い回転数となるよ
うな値Ｄｐ（一定値）に固定し、その時の回転数Ｎｑと
回転数Ｎｐとの差（Ｎｑ−Ｎｐ）で布質を判別するマイ
コン２３を備えている洗濯機１１。 【効果】 洗濯運転開始時に短時間（約１０秒以内）で
布質が判別でき、洗濯物を痛めることなく、布質に応じ
た洗濯条件を設定することができる。このため、布容量
と布質に応じた洗剤量を投入することを可能とし洗濯効
率の向上等大きな経済的効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は洗濯機、より詳細には直
流モータ及び該直流モータへの印加電圧を変化させる電
力変換回路等を備えた洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータによる回転数制御方式
を用いた洗濯機において、布容量を判別し、その布容量
に応じた洗濯条件により洗濯を行なうものとして、特開
平３ー１９８８９９号公報に開示されたものがある。上
記のものは布容量判別に関するものであり、布質判別ま
でには言及していなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】全自動洗濯機の洗濯モ
ードには、モータのＯＮ／ＯＦＦ時間（例えば１秒ＯＮ
／１秒ＯＦＦ）・パルセータの回転数、あるいは洗剤の
量があり、これら洗濯モードが布容量の判別により最適
な条件に設定され、この最適条件で洗濯が行なわれると
洗濯効率も良く、省エネルギー等経済的効果も発揮され
る。

【０００４】洗濯を行なう上で布容量の判別を行なうの
は、洗濯物を痛めることなく、洗剤、水等の無駄を省
き、経済的に洗濯を行なうためである。なぜなら、布容
量が多い場合、モータに大きな負荷がかかりモータの駆
動力を大きくしてやらないとモータの回転速度が上がら
ず、これにより攪拌力が弱くなり、洗浄効果が上がらな
いといったことになる。逆に布容量が少ない場合、モー
タにかかる負荷が小さくモータの駆動力を小さくしてや
らないとモータの回転数が高くなり、これにより攪拌力
が強くなり、洗濯物が痛むといったことになる。また同
じ布容量でも、シルク等の布質の弱いものを綿等の布質
の強いものと同じ条件で洗濯を行なった場合、布質の弱
いものは痛み易いといったことがある。

【０００５】しかしながら、現在の全自動洗濯機ではイ
ンバータのあるなしにかかわらず、布容量及び布質を短
時間（例えば１０秒以内）で検出するものはなく、布容
量のみを検出するだけで布質においては適切な判別手法
がないのが現状である。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑み発明された
ものであって、洗濯負荷である布容量・布質を短時間で
判別でき、布容量・布質に適した洗濯運転条件を設定で
き、効率のよい洗濯を行なうことのできる洗濯機を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る洗濯機は、洗濯脱水槽またはパルセータ
を回転駆動する直流モータと、該直流モータへの回転を
制御するために、該直流モータの印加電圧を変化させる
電力変換回路と、該電力変換回路にドライブ回路を介し
てチョッパのデューティを制御する信号を出力する制御
回路と、前記直流モータの回転数を検出する回転数検出
手段と、前記チョッパのデューティをフィードバック制
御するフィードバック制御手段とを備えた洗濯機におい
て、洗濯運転開始時、負荷の布容量を検出すべく前記チ
ョッパのデューティ値を十分低い値Ｄｐに固定し、前記
パルセータの回転数が通常の回転数より十分低い値とな
るようにしてその時の回転数Ｎｐにより布容量を検出
し、次に前記チョッパのデューティを、前記パルセータ
の回転数が通常回転数に近い回転数となるような値Ｄｑ
（一定値）に固定し、その時の回転数Ｎｑと回転数Ｎｐ
との差（Ｎｑ−Ｎｐ）で布質を判別する制御手段を備え
ていることを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記した構成によれば、洗濯運転開始時の布容
量・布質検出モードとして、まず始めにチョッパのデュ
ーティが十分低いＤｐに固定され、数秒連続運転され
る。そして、この数秒間の回転数が安定した最後の１、
２秒で平均回転数が算出される（もしくは、最後の数回
転に要した時間でも良い）。このときの回転数Ｎｐ（６
０ｒｐｍ以下程度）は布容量のみによる関数となる必要
があり、チョッパのデューティ値Ｄｐとしては布質・水
流等の影響を受けない値を選定しなくてはならない。こ
のチョッパのデューティＤｐに対するパルセータの回転
数Ｎｐ（もしくはモータ回転数でも良い）と布容量との
関係は、事前に実験により求められ、制御用マイコンの
ＲＯＭに書き込まれており、これにより布容量を検出す
ることが可能となる。

【０００９】布容量を検出した後、次にチョッパのデュ
ーティがＤｑに上げられ、通常運転（例えば１秒ＯＮ／
１秒ＯＦＦ）が行なわれ、このときのパルセータの回転
数は通常の回転数に近い値Ｎｑ（例えば１２０ｒｐｍ以
上程度）に設定される。ここで布質により回転数Ｎｑに
差が生じる。そして、この通常運転開始後数秒後のＯＮ
時間の最後の数回転の平均回転数（もしくは最後の数回
転の所要時間）が回転数Ｎｑとして用いられ、前回求め
た布容量検出の際の回転数Ｎｐとの差（Ｎｑ−Ｎｐ）が
算出され、事前に実験により求められ制御用マイコンの
ＲＯＭに書き込まれている布質と回転数との関係から、
布質を判別することが可能となる。

【００１０】従って、洗濯負荷としての布容量と布質
が、洗濯運転開始時に短時間で検出できれば、布容量・
布質にあった洗濯条件の設定が可能となり、洗濯効率の
向上、省エネルギー等洗浄効果の高い洗濯を行なうこと
が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る洗濯機の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１２】図１は実施例に係る全自動洗濯機の構造を
概略的に示した断面図であり、図中１１は洗濯機を示し
ている。洗濯機１１には洗濯脱水槽１２が内設されてお
り、洗濯脱水槽１２の底面部にはパルセータ１６が配設
されている。洗濯脱水槽１２の下方には、この洗濯脱水
槽１２及びパルセータ１６を回転させるための直流ブラ
シレスモータ１３が配設されており、また直流ブラシレ
スモータ１３の回転力をパルセータ１６あるいは洗濯脱
水槽１２のいずれかに選択的に伝達し、かつそれぞれが
適切な速さで回転するように制御する減速機構１７が配
設されている。直流ブラシレスモータ１３の回転は直流
ブラシレスモータ１３の下方に添設されたプーリー１４
ａ、減速機構１７の下方に添設されたプーリー１４ｂ及
びベルト１５を介して減速機構１７に伝達されるように
なっている。

【００１３】図２は本実施例に係る洗濯機に使用される
直流ブラシレスモータ１３の制御回路を示したブロック
図である。図中２１は交流電源を示しており、交流電源
２１は整流平滑回路２２を介してトランジスタ２６ａを
備えた電力変換回路２６に接続されている。さらに電力
変換回路２６は直流ブラシレスモータ１３に接続されて
おり、直流ブラシレスモータ１３の周辺には回転数セン
サ２９及び位置センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃが配設さ
れている。回転数センサ２０は直流ブラシレスモータ１
３の回転数をマイコン２３の回転数検出手段３２に送り
込むように接続されており、位置センサ３０ａ、３０
ｂ、３０ｃは直流ブラシレスモータ１３のロータ位置を
位置検出回路３１を介してマイコン２３内のロータ位置
検出手段３６に送り込むように接続されている。

【００１４】一方、マイコン２３内には先に述べたロー
タ位置検出手段３６及び回転数検出手段３２のほか、目
標回転数決定手段３７、比較手段３４、フィードバック
制御手段３５、パワートランジスタＰーＴｒ６相出力２
４、デューティ制御手段３３及びＰＷＭ（パルス変調）
出力２７を備えている。回転数検出手段３２及び目標回
転数決定手段３７は比較手段３４に接続されており、比
較手段３４から２つに分岐して、一方はフィードバック
制御手段３５を介してパワートランジスタＰーＴｒ６相
出力２４に接続され、他方はデューティ制御手段３３を
介してＰＷＭ出力２７に接続されている。またパワート
ランジスタＰーＴｒ６相出力２４内の３相はＯＲ回路２
８を介してドライブ回路２５に接続されており、パワー
トランジスタＰーＴｒ６相出力２４の残り３相は直接ド
ライブ回路２５に接続されており、ＰＷＭ出力２７はＯ
Ｒ回路２８を介してドライブ回路２５に接続されてい
る。このドライブ回路２５は電力変換回路２６に接続さ
れている。またデューティ制御手段３３、比較手段３
４、及びフィードバック制御手段３５は、マイコン２３
内のデータＲＡＭ、プログラムＲＯＭ、ＣＰＵ等から構
成されている。

【００１５】図２に示した如く交流電源２１からの交流
が整流平滑回路２２にて直流に平滑化され、また制御回
路としてのマイコン２３のパワートランジスタＰーＴｒ
６相出力２４のスイッチングにより、ドライブ回路２５
を介して電力変換回路２６のトランジスタ２６ａがスイ
ッチングされ、直流ブラシレスモータ１３に直流電圧が
印加される。その印加電圧を可変とするため、マイコン
２３のパワートランジスタＰーＴｒ６相出力２４の３相
の出力とマイコン２３のＰＷＭ（パルス変調）出力２７
の論理和をＯＲ回路２８で取り、前記論理和とパワート
ランジスタＰーＴｒ６相出力２４の残りの３相の出力と
をドライブ回路２５で制御し、整流平滑回路２２のデュ
ーティを可変としている。

【００１６】また、フォトインタラプタ等を使用して直
流ブラシレスモータ１３の回転数が回転数センサ２９よ
り、マイコン２３の回転数検出手段３２の入力端子にパ
ルス入力される。回転数検出手段３２で検出された回転
数と、予め目標回転数決定手段３７に入力されている回
転数とが比較手段３４により比較され、比較手段３４か
らの出力信号が２つに分岐され、一方はフィードバック
制御手段３５を介してパワートランジスタＰーＴｒ６相
出力２４に入力され、他方はデューティ制御手段３３を
介してＰＷＭ出力２７に入力される。また直流ブラシレ
スモータ１３のロータ位置がホール素子等を使用した位
置センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより検出され、位置
検出回路３１を介してマイコン２３のロータ位置検出手
段３６に入力され、その入力信号パターンに応じた出力
がパワートランジスタＰーＴｒ６相出力２４より出力さ
れ、直流ブラシレスモータ１３が励磁されるとともに、
整流平滑回路２２のデューティが可変されることにより
直流ブラシレスモータ１３印加電圧が可変とされ、回転
数制御が行なわれる。

【００１７】図３はマイコン２３からのパワートランジ
スタＰーＴｒ６相出力２４とＰＷＭ出力２７及びドライ
ブ回路２５を介した後のベースドライブ信号のタイミン
グチャートを示す。図３に示した如く、マイコン２３の
パワートランジスタＰーＴｒ６相出力２４のＵ相、Ｖ相
及びＷ相の出力信号はＯＲ回路２８によりＰＷＭ出力２
７と加算され、ベースドライブ信号のＵ相、Ｖ相及びＷ
相としてドライブ回路２５に入力される。またマイコン
２３のパワートランジスタＰーＴｒ６相出力２４のＸ
相、Ｙ相及びＺ相はそのままドライブ回路２５に入力さ
れてベースドライブ信号として出力される。

【００１８】図４はトルクとモータの回転数との関係を
示したグラフであり、図４に示したように、デューティ
の比率によってトルク及びモータの回転数は変化する。
各デューティにおけるトルクとモータの回転数との間に
は一定の関係が成立しており、言い換えれば、整流平滑
回路２２のデューティと直流ブラシレスモータ１３の回
転数がわかればトルクがわかる。このトルクは、布容量
・布質・水流等の諸条件が加味された洗濯負荷であり、
ここから布容量以外の要因を取り除く（無視できるレベ
ルに抑える）には、洗濯脱水槽１２の回転数を低いＮｐ
（例えば、６０ｒｐｍ以下）程度に抑え、布質・水流等
の影響を取り除く必要がある。

【００１９】実施例に係る洗濯機において、洗濯負荷の
布容量・布質を検出するには、洗濯負荷を洗濯脱水槽１
２に投入し、一定水位に注水後、図５に示したような運
転チャートで運転する。まず、運転開始時の最初の数秒
間は整流平滑回路２２のデューティを十分低いＤｐに固
定し、パルセータ１６の回転数をＮｐ（例えば６０ｒｐ
ｍ以下）に抑える。次に、パルセータ１６の回転数Ｎｐ
が安定した数秒間の最後の１、２秒で平均回転数を測定
して、図６に示すようにマイコン２３のＲＯＭに書き込
まれている事前の実験により求めた布負荷とパルセータ
１６の回転数との関係から布容量を求める。このときの
回転数は水流が一定となり、しかも布質の影響も受けな
いように選定されている。布容量の計算の間モータの運
転はＯＮ／ＯＦＦ、正転／逆転の洗濯モードを行なって
いる。

【００２０】次に、布容量が決定されると、整流平滑回
路２２のデューティをＤｑ（Ｄｑ＞Ｄｐ）に固定し、パ
ルセータ１６の回転数をＮｑ（例えば１２０ｒｐｍ以
上）とする。洗濯運転モードはＯＮ／ＯＦＦ、正転／逆
転の通常洗濯モードを行ない、数秒後のＯＮ時、起動後
の直流ブラシレスモータ１３の回転数が安定したところ
でパルセータ１６の回転数Ｎｑを検出する。このとき、
回転数Ｎｑにおける布負荷をマイコン２３のＲＯＭに書
き込まれているパルセータ１６の回転数と布負荷との関
係から検出し、Ｄｐにおける回転数ＮｐとＤｑにおける
回転数Ｎｑとの差（ＮｑーＮｐ）から短時間（約１０秒
以内）で布質が求められる。布質が判別した後、布質の
弱いものには緩い水流で、布質の強いものには強い水流
で洗濯を行なうといった布質に応じた洗濯運転を行な
う。

【００２１】以上の如く上記した洗濯機においては、直
流ブラシレスモータ１３を使用し、直流ブラシレスモー
タ１３の駆動を制御しているインバータのドライブ回路
２５が整流平滑回路２２のデューティを可変としている
ので、洗濯運転開始時に整流平滑回路２２のデューティ
を十分低い値Ｄｐに固定し、パルセータ１６の回転数が
通常回転数より低い値となるようにしてその時の回転数
Ｎｐにより布容量を検出し、次に整流平滑回路２２のデ
ューティをパルセータ１６の回転数が通常の回転数に近
い回転数となるようなＤｑに固定し、その時の回転数Ｎ
ｑと回転数Ｎｐとの差（Ｎｑ−Ｎｐ）を求めることによ
り、短時間（約１０秒以内）で布質を判別できる。従っ
て、シルク等の布質の弱いものにはゆるい水流で洗濯を
行なうことができ、ジーパン等の布質の強いものでは強
い水流で洗濯を行なうといった布質に応じた洗濯条件を
設定することができ、洗濯効率の良い運転条件を設定す
ることができる。さらに布容量及び布質が１０秒以内で
判別することができるため、布容量及び布質に応じた洗
剤量を投入することもできる。

【００２２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、上記実施例では回転数検出手段３２は回転
数センサ２９からの信号により回転数を検出する構成と
なっているが、これに代わりロータ位置を検出する３個
の位置センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃを用いて、その入
力信号から回転数を検出するような構成となしても良
い。また、上記実施例に係る直流モータではブラシレス
式のものを使用しているが、ブラシを用いた直流モータ
にも適応できることはもちろんである。さらに、電力変
換回路２６はパワートランジスタ以外の電力変換素子で
あっても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る洗濯機
にあっては、洗濯脱水槽またはパルセータを回転駆動す
る直流モータと、該直流モータへの回転を制御するため
に、該直流モータの印加電圧を変化させる電力変換回路
と、該電力変換回路にドライブ回路を介してチョッパの
デューティを制御する信号を出力する制御回路と、前記
直流モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記
チョッパのデューティをフィードバック制御するフィー
ドバック制御手段とを備えた洗濯機において、洗濯運転
開始時、負荷の布容量を検出すべく前記チョッパのデュ
ーティ値を十分低い値Ｄｐに固定し、前記パルセータの
回転数が通常回転数より十分低い値となるようにしてそ
の時の回転数Ｎｐにより布容量を検出し、次に前記チョ
ッパのデューティを、前記パルセータの回転数が通常回
転数に近い回転数となるような値Ｄｑ（一定値）に固定
し、その時の回転数Ｎｑと回転数Ｎｐとの差（Ｎｑ−Ｎ
ｐ）で布質を判別する制御手段を備えているので、洗濯
運転開始時に短時間で布質を判別できる。従って、洗濯
物を痛めることなく、布質に応じた洗濯条件を設定する
ことができる。さらに布容量及び布質が１０秒以内で判
別することができるため、布容量及び布質に応じた洗剤
量を投入することもできる。従って洗濯効率の向上を図
ることができ、省エネルギー等大きな経済的効果も得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る全自動洗濯機の実施例を示す概略
断面図である。

【図２】実施例に係る洗濯機に使用される直流ブラシレ
スモータ１３の制御回路を示すブロック図である。

【図３】実施例に係るマイコンからのＰーＴｒ６相出力
とＰＷＭ出力及びドライブ回路を介した後のベースドラ
イブ信号を示したタイミングチャートである。

【図４】デューテイをパラメータとしたトルクとモータ
の回転数との関係を示したグラフである。

【図５】実施例に係る洗濯機における洗濯運転開始時の
モータ運転モードとチョッパのデューティのかけ方を示
したチャートである。

【図６】チョッパのデューティを変えた時の布負荷に対
するパルセータの回転数の実験結果を示したグラフであ
る。

【符号の説明】

１１ 洗濯機 １２ 洗濯脱水槽 １３ 直流ブラシレスモータ（直流モータ） ２２ 整流平滑回路（チョッパ） ２３ マイコン（制御回路） ２５ ドライブ回路 ２６ 電力変換回路 ２８ ＯＲ回路（制御回路） ３２ 回転数検出手段 ３５ フィードバック制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗濯脱水槽またはパルセータを回転駆動
   する直流モータと、該直流モータの回転を制御するため
   に、該直流モータへの印加電圧を変化させる電力変換回
   路と、該電力変換回路にドライブ回路を介してチョッパ
   のデューティを制御する信号を出力する制御回路と、前
   記直流モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前
   記チョッパのデューティをフィードバック制御するフィ
   ードバック制御手段とを備えた洗濯機において、洗濯運
   転開始時、負荷の布容量を検出すべく前記チョッパのデ
   ューティ値を十分低い値Ｄｐに固定し、前記パルセータ
   の回転数が通常回転数より十分低い値となるようにして
   その時の回転数Ｎｐにより布容量を検出し、次に前記チ
   ョッパのデューティを、前記パルセータの回転数が通常
   回転数に近い回転数となるような値Ｄｑ（一定値）に固
   定し、その時の回転数Ｎｑと回転数Ｎｐとの差（Ｎｑ−
   Ｎｐ）で布質を判別する制御手段を備えていることを特
   徴とする洗濯機。