JPH0671085A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給水前に洗濯負荷量を検出する。 【構成】 洗濯負荷の洗濯脱水槽２に投入後、給水前に
チョッパのデューティを４０％に固定する。直流モータ
３を駆動して、パルセータ６を回転する。パルセータ６
が３回転してから、直流モータ３の回転数を検出して、
単位回転当たりの時間を求める。あらかじめマイコン１
３に入力されている単位回転当たりの時間と洗濯負荷量
の関係から、洗濯負荷量が判る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流モータを備えた洗
濯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】洗濯を効率よく行う場合、洗濯負荷量に
合った洗剤量、水流が重要である。洗濯の終了をタイマ
ーでセットできる全自動洗濯機の場合、洗剤を投入する
時期として、洗濯負荷を洗濯機に投入した後の給水前に
行うのが望ましい。このときに、洗濯負荷量が給水前に
判れば、適性な洗剤量を投入できる。

【０００３】ここで、洗濯負荷を洗濯機に投入後、給水
前に検出する場合、従来のインバータ駆動でない誘導モ
ータを用いると、洗濯負荷検出用のゆっくりしたモータ
回転数制御ができないため、洗濯負荷に応じた単位回転
当たりの時間にあまり差が現れない。そのため、洗濯負
荷量の検出分解能が悪く、洗濯負荷の容量検出はできな
い。また、モータ回転数制御ができず、無給水でパルセ
ータを回転させるため、洗濯布を傷め易いといった課題
があった。

【０００４】そこで、インバータによる回転数制御を用
いた洗濯機において、洗濯負荷量を判別するものとし
て、特開平３−１９８８９９号があるが、これは洗濯運
転中の洗濯負荷量に対するパルセータの回転数を一定に
制御する手法に関するものであり、洗濯負荷投入時、あ
るいは洗濯の前段階として洗濯負荷量を検出して、洗剤
量あるいは水流を制御するものではない。

【０００５】また、特開平２−７１７９０号には、少量
だけ給水を行ってから撹拌して、洗濯工程前に布量を検
出することが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、少量だ
け給水を行ってから洗濯負荷を検出する場合、給水によ
り自動的に洗剤を投入する機構を備えた全自動洗濯機で
は、給水時に洗剤が投入されてしまい、洗濯負荷量が判
ってもそれに応じた適性な洗剤量を投入することができ
ないという欠点がある。

【０００７】本発明は、上記に鑑み、給水前に洗濯負荷
を検出できる洗濯機の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１，２によ
る課題解決手段は、図１の如く、洗濯負荷を投入後、給
水前に直流モータ３が通常洗濯時の回転数より低い回転
数となるようチョッパのデューティを所定値に固定して
直流モータ３を駆動して、パルセータ６を回転させ、パ
ルセータ６を少なくとも３回転させてから直流モータ３
の単位回転当たりの時間を測定し、この測定結果により
予め設定されている洗濯負荷量と単位回転当たりの時間
との関係から洗濯負荷量を求めるものである。

【０００９】請求項３による課題解決手段は、給水前に
検出された洗濯負荷量が洗濯脱水槽２の最大容量の９０
％を越えた場合、給水を行ってから給水後の単位回転当
たりの時間に基づいて再度洗濯負荷量を検出するもので
ある。

【００１０】

【作用】上記課題解決手段において、モータに直流モー
タ３を採用することにより、モータ駆動を制御している
インバータのドライブ回路１５を介してモータ印加電圧
を可変しているチョッパのデューティを一定に固定すれ
ば、モータ回転数とモータトルクとは一義的な関係とな
る。

【００１１】このことより、モータ回転数を通常洗濯時
の回転数よりはるかに小さい回転数（例えば１／２以
下）となるように、チョッパのデューティを固定し、単
位回転当たりの時間と洗濯負荷量の関係を給水前と給水
後のそれぞれについて調べておき、関係式を制御用マイ
コン１３に入力しておく。

【００１２】次に、洗濯負荷を洗濯脱水槽２に投入し、
給水前にチョッパのデューティを固定してパルセータ６
を回転させ、直流モータ３の単位回転当たりの時間を求
め、単位回転当たりの時間と洗濯負荷量の関係式より洗
濯負荷量を検出する。

【００１３】このとき、単位回転当たりの時間を算出す
るのにパルセータ６の総回転数としては、３回転以上の
回転数とすると、回転が安定しているので、洗濯負荷量
検出精度が向上する。

【００１４】また、洗濯負荷が多い場合、特に、洗濯負
荷が洗濯機の最大容量の９０％を越えるときは、洗濯負
荷と単位回転当たりの時間からなる比例関係からのバラ
ツキが無視できなくなる。そこで、給水後、チョッパの
デューティを一定値に固定し、給水前と同様に単位回転
当たりの時間を検出する。

【００１５】含水時においても洗濯負荷と単位回転当た
りの時間との間には、同様の比例関係があり、含水時は
給水前に比べ布かさが少なく、負荷も水中にあるという
こともあり、洗濯負荷が大きい場合、比例関係からのバ
ラツキは少ない。したがって、洗濯負荷量が洗濯機の最
大容量の９０％を越えた場合に、洗濯負荷量の正確な検
出が行える。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る全自動洗濯機と直流ブラ
シレスモータの制御を図面に基づいて説明する。図１は
本発明に係る全自動洗濯機に使用される直流ブラシレス
モータの制御ブロック図、図２は全自動洗濯機の構成
図、図３はマイコンからのＰ−Ｔｒ６相出力とＰＷＭ出
力およびベースドライブ信号のタイミングチャート、図
４は直流モータの回転数とトルクの関係を示す図、図５
は給水前にチョッパのデューティを一定値に固定したと
きの起動時からのパルセータの回転に対する１回転当た
りの時間の関係を示す図、図６はチョッパのデューティ
を可変した時の給水前の洗濯負荷量と単位回転当たりの
時間の関係を示す図、図７は給水前および給水後におけ
るチョッパのデューティを４０％に固定したときの洗濯
負荷量と単位回転当たりの時間の関係を示す図である。

【００１７】本発明は、大容量タイプの全自動洗濯機に
おいて特に有効であり、図２の如く、この洗濯機１は、
洗濯物を入れる洗濯脱水槽２と直流ブラシレスモータ３
が減速用プーリー４ａ，４ｂにてベルト５でつながって
いる。また、この洗濯脱水槽２には、水流をつくるパル
セータ６が内装され、ギヤ，クラッチが入っている減速
機構７を介してプーリー４ｂにつながっている。

【００１８】ここで、直流モータ３を使用するのは、主
に始動時に大きなトルクを得やすくするためである。ま
た、ブラシレスモータを使用するのは、整流子とブラシ
の接触摩耗によるモータの耐久性が低下するのを防止す
るためである。

【００１９】次に、この直流モータ３の制御部は、図１
に示すように、交流電源１１を整流平滑回路１２にて直
流に平滑し、また制御回路としてのマイコン１３のＰ−
Ｔｒ６相出力１４をドライブ回路１５を介して、電力変
換回路１６のパワートランジスタ（Ｐ−Ｔｒ）をスイッ
チングすることにより、直流モータ３に直流電圧を印加
している。その印加電圧を可変するため、Ｐ−Ｔｒ６相
出力１４の上アームとマイコン１３のＰＷＭ出力１７の
論理和をＯＲ回路１８でとり、Ｐ−Ｔｒ１６のベースド
ライブ出力を制御し、チョッパのデューティを可変して
いる。

【００２０】また、直流モータ３の回転数制御として
は、フォトインタラプタ等を使用した回転数センサ１９
を用いて、直流モータ３の回転数をマイコン１３の回転
数入力端子にパルス入力する。ホール素子等を使用した
位置センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃより、位置検出手段
２１を介して直流モータ３のロータ位置をマイコン１３
のロータ位置検出手段２６に入力し、その入力信号パタ
ーンに応じた出力をＰ−Ｔｒ６相出力１４より出力し、
直流モータ３を励磁するとともに、チョッパのデューテ
ィを可変することによりモータ印加電圧を可変し回転数
制御を行っている。

【００２１】図３は、マイコン１３から出力されるＰ−
Ｔｒ６相出力１４とＰＷＭ出力１７、およびドライブ回
路１５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。

【００２２】このような直流モータ３の制御を行なう洗
濯機１において、直流モータ３の回転数を検出する回転
数検出手段２２と、チョッパのデューティを制御するデ
ューティ制御手段２３と、実動モータ回転数と目標回転
数決定手段２７により決定された目標回転数とを比較す
る比較手段２４と、比較手段２４による比較結果に基づ
いて、その後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２５と、洗濯負荷を投入
後、給水前に直流モータ３が通常洗濯時の回転数より低
い回転数となるようチョッパのデューティを所定値に固
定して直流モータ３を駆動するパルセータ駆動手段２８
と、直流モータ３の単位回転当たりの時間を測定する測
定手段２９と、この測定結果により予め設定されている
洗濯負荷量と単位回転当たりの時間との関係から洗濯負
荷量を求める洗濯負荷量演算手段３０とを備えている。

【００２３】回転数検出手段２２は、回転数センサ１９
と、この信号を入力して演算するマイコン１３内のＣＰ
Ｕを含む概念である。デューティ制御手段２３、比較手
段２４およびフィードバック制御手段２５は、マイコン
１３内のデータＲＡＭ、プログラムＲＯＭ、ＣＰＵ等か
ら構成される。

【００２４】一般に、チョッパのデューティを固定した
場合、直流モータ３の回転数とトルクは図４のような関
係となる。したがって、チョッパのデューティと直流モ
ータ３の回転数が判れば、トルク、つまり洗濯負荷量が
判る。

【００２５】ところが、図５に示すように、給水前に洗
濯負荷を投入して、チョッパのデューティを固定し、パ
ルセータ６を回転させたとき、モータの起動時からパル
セータの単位回転当たりの時間が安定するまでに、起動
後２〜３回転必要である。よって、測定手段２９では、
例えばパルセータ６の３回転目以降において回転数検出
手段２２からの出力信号により１回転当たりの時間を求
めればよい。

【００２６】しかし、図６に示すように、給水前の洗濯
負荷量と単位回転当たりの時間にはバラツキがある。つ
まり、チョッパのデューティが３０％と低ければ、洗濯
負荷量に対する単位回転当たりの時間の勾配は急だが、
バラツキが大きい。また、チョッパのデューティが５０
％のときは、バラツキは少ないが、勾配が緩やかなた
め、負荷量検出に高精度が要求される。したがって、パ
ルセータ駆動手段２８では、チョッパのデューティが４
０％のときのように、多少のバラツキはあるが、洗濯負
荷量に対し洗濯負荷量の検出精度（例えば０．５Ｋｇ）
が十分とれるように、勾配がある一定の傾きを有してい
るデューティ値を選ぶ必要がある。

【００２７】洗濯負荷量演算手段３０では、チョッパの
デューティを固定した時の（例えば４０％）給水前と給
水後の洗濯負荷量と単位回転当たりの時間の関係をあら
かじめマイコン１３内のＲＯＭに書き込んでおき、これ
により測定手段２９の測定結果から洗濯負荷量がマイコ
ン１３内で計算できる。

【００２８】上記構成において、洗濯脱水槽２に洗濯負
荷を投入すると、給水前にチョッパのデューティを４０
％で固定して、直流モータ３を駆動する。すると、パル
セータ６は、洗濯負荷が傷つかない程度に穏やかに回転
する。

【００２９】パルセータ６が３回転すると、直流モータ
３の回転数から１回転当たりの時間を検出する。この測
定された時間に基づいて、ＲＯＭに入力されている単位
回転当たりの時間と洗濯負荷量の関係式から洗濯負荷量
を求める。そして、この洗濯負荷量を操作パネルに表示
して、使用者に報知する。

【００３０】また、この求められた洗濯負荷量から洗剤
量を演算して、これを表示するようにしてもよい。

【００３１】しかし、本方式において、給水前の洗濯負
荷量に関し、給水前では洗濯負荷は水分を含んでいない
ため、かさが多い。そのため、洗濯負荷量が洗濯機の最
大容量の９０％を越えると、洗濯負荷を詰め込む状態と
なり、パルセータ６にかかる力が一様でなくなり、図７
に示すように、洗濯負荷量が洗濯機の最大容量の９０％
を越えると、洗濯負荷量と単位回転当たりの時間との間
の比例関係がなくなるという欠点がある。

【００３２】ところが、給水後の洗濯負荷量と単位回転
当たりの時間の間には、同図に示すとおり、洗濯機の最
大容量まで比例の関係にある。そこで、給水前に検出し
たとき、洗濯負荷量が最大容量の９０％を越える場合、
一旦給水後、チョッパのデューティを一定値に固定し、
単位回転当たりの時間を検出して、再度洗濯負荷量と単
位回転当たりの時間から正確な洗濯負荷量を検出する再
検出手段３１が設けられている。

【００３３】これによって、含水時においても洗濯負荷
と単位回転当たりの時間との間には、比例関係があるこ
とを利用して、含水時は給水前に比べ布かさが少なく、
負荷も水中にあるということもあり、洗濯負荷が大きい
場合、単位回転当たりの時間のバラツキは少なくなる。
そのため、洗濯負荷量が洗濯機の最大容量の９０％を越
えた場合において、給水前にはおおまかな洗濯負荷量が
検出でき、給水後に洗濯負荷量の正確な検出を行うこと
ができる。

【００３４】このように、給水前に適度な洗剤量を利用
者に知らしめることができるとともに、洗濯負荷量に合
った洗濯水流、洗濯時間が決定できる。また、従来の給
水してから洗濯負荷量を検出する場合に比べて、給水す
る時間を省略できるので、洗濯効率を上げ、洗濯時間を
短縮でき、省エネルギーを図ることができる。しかも、
給水によって自動的に洗剤を投入するタイプの洗濯機に
も対応できる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００３６】例えば、上記実施例では回転数検出手段２
２は回転数センサ１９からの信号により回転数を検出し
ていたが、これに代わりロータ位置を検出する３個の位
置センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを用いて、その入力信
号から回転数を検出するよう構成してもよい。また、本
発明による直流モータの制御にも適用できることは勿論
である。さらに、電力変換回路１６はパワートランジス
タ以外の電力変換素子であってもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明の
請求項１，２によると、給水前にチョッパのデューティ
を低く設定してパルセータを駆動し、モータ回転数と洗
濯負荷量の比例関係を利用することにより、給水前でも
洗濯負荷を傷めずに洗濯負荷量を検出することができ
る。

【００３８】そのため、以下に示すように、 １）給水前に洗濯負荷量が判るので、適性な洗剤量を利
用者に知らせることができる ２）洗濯負荷量が判るので、負荷に合った洗濯水流、洗
濯時間を設定することができる ３）洗濯負荷量を検出するための給水を行う必要がない
ので、洗濯効率が上がり、省エネルギーが図れる 等の優れた効果がある。

【００３９】また、請求項３によると、洗濯負荷量が大
きい場合でも、正確な洗濯負荷量を検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る全自動洗濯機に使用される直流ブ
ラシレスモータの制御ブロック図

【図２】全自動洗濯機の構成図

【図３】マイコンからのＰ−Ｔｒ６相出力とＰＷＭ出力
およびベースドライブ信号のタイミングチャート

【図４】直流モータのモータ回転数とトルクの関係を示
す図

【図５】給水前にチョッパのデューティを一定値に固定
したときの起動時からのパルセータの回転に対する１回
転当たりの時間の関係を示す図

【図６】チョッパのデューティを可変した時の洗濯負荷
量と単位回転当たりの時間の関係を示す図

【図７】給水前および給水後におけるチョッパのデュー
ティを４０％に固定したときの洗濯負荷量と単位回転当
たりの時間の関係を示す図

【符号の説明】

１ 洗濯機 ２ 洗濯脱水槽 ３ 直流モータ ６ パルセータ １３ マイコン １４ Ｐ−Ｔｒ６相 １５ ドライブ回路 １９ 回転数センサ ２２ 回転数検出手段 ２３ デューティ制御手段 ２４ 比較手段 ２５ フィードバック制御手段 ２８ パルセータ駆動手段 ２９ 測定手段 ３０ 洗濯負荷量演算手段 ３１ 再検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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を備え、制御回路は、前記直
   流モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該回転
   数検出手段に基づいてチョッパのデューティを制御する
   デューティ制御手段と、該デューティ制御手段に基づい
   て前記直流モータの回転数をフィードバック制御するフ
   ィードバック制御手段とが設けられた洗濯機において、
   洗濯負荷を投入後、給水前に前記直流モータが通常洗濯
   時の回転数より低い回転数となるよう前記チョッパのデ
   ューティを所定値に固定して直流モータを駆動するパル
   セータ駆動手段と、前記直流モータの単位回転当たりの
   時間を測定する測定手段と、この測定結果により予め設
   定されている洗濯負荷量と単位回転当たりの時間との関
   係から洗濯負荷量を求める洗濯負荷量演算手段とが設け
   られたことを特徴とする洗濯機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパルセータ駆動手段は、
   パルセータを少なくとも３回転させることを特徴とする
   洗濯機。
3. 【請求項３】 請求項１，２記載の洗濯機において、検
   出された洗濯負荷量が洗濯脱水槽の最大容量の９０％を
   越えた場合、給水を行ってから給水後の単位回転当たり
   の時間に基づいて再度洗濯負荷量を検出する再検出手段
   が設けられたことを特徴とする洗濯機。