JPH11146691A

JPH11146691A - 家庭用電気機器の運転制御方法

Info

Publication number: JPH11146691A
Application number: JP9310066A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Koike; 裕之小池; Isao Hiyama; 功桧山; Masao Watanabe; 雅生渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】特別なセンサを殊更用いることなく、従来の回
路を利用して簡単に単相誘導電動機の回転数を検出し、
この回転数に基づいて電動機への通電をオンオフ制御し
て、電動機の回転を任意の一定回転数に保つことで、例
えば洗濯機の場合、電源周波数に依存しない脱水性能、
脱水時の発泡障害や振動振幅を減少させ、洗濯の信頼性
向上、騒音低減化を図る。【解決手段】単相誘導電動機の主コイルと補助コイルに
流れる電流あるいは印加電圧の位相差を前記の零クロス
点の時間差として計測する手段と、電動機に接続される
商用電源を通断電するスイッチ手段を設ける。そして前
記時間差から電動機の回転数を検出する。またこの検出
回転数に基づいて前記スイッチ手段を通断電制御するこ
とで一定速度の回転数を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば洗濯機や扇
風機、ジューサー等、単相誘導電動機を用いる家庭用電
気機器の運転制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機、例えば全自動洗濯機において
は、従来より、攪拌翼または洗濯兼脱水槽を回転駆動す
る電動機の回転速度を可変制御することにより、洗濯物
の種類に応じて最適な洗濯水流を生成したり、商用電源
の周波数が異なっても脱水槽の脱水回転数を同一に合わ
せたり、しわの付きやすい衣類の脱水ではその脱水回転
数を下げてしわ付きを防止するように構成したものがあ
る。この場合、電動機の回転速度を検出する方式および
この検出回転数に基づき電動機を可変速制御する方式と
して種々のものがある。例えば特開平５−２６９２８９
号公報に記載されるように、電動機として単相誘導電動
機を用い、この電動機の回転数をホール素子からなる回
転速度検出手段で検出し、検出した回転速度に基づき、
電動機の主コイルおよび補助コイルへの通電を制御して
電動機の回転速度を可変するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、電動
機の回転速度を検出するために、別途、ホール素子等で
構成される回転速度検出手段を電動機近傍に配置する必
要があり、このため、電気回路構成および布線が複雑と
なり、製造コストが高くなるという問題があった。ま
た、電動機の回転速度を制御する方式として、主コイル
あるいは補助コイルへの通電を同時あるいは個別に制御
する手法を採用しているため、通電制御スイッチ手段で
ある双方向性３端子サイリスタが従来の倍必要となり、
製造コストが高くなるという問題があった。さらに、主
コイルあるいは補助コイルの片方のみに通電する場合に
は、電動機の効率を著しく低下させるため、電動機が多
大な温度上昇を引き起こすという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、特別なセンサを殊更用い
ることなく、従来の回路を利用して簡単に単相誘導電動
機の回転数を検出し、この回転数に基づいて電動機への
通電をオンオフ制御して、電動機の回転を任意の一定回
転数に保つことにある。そして、例えば洗濯機用攪拌翼
の回転速度を下げてゆるやかな水流を作り、ウール地等
の布傷みを防止したり、脱水時の騒音を低減するために
低い一定回転数に制御したり、あるいは商用電源周波数
によらず脱水回転数を一定に制御したり、さらには脱水
工程時の異常現象を判断し、それ以降の洗濯工程を変更
させて、洗剤発泡障害等を回避することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】電動機は主コイル、補助
コイルおよび進相用コンデンサから構成される単相誘導
電動機である。この単相誘導電動機の回転数を検出する
手段として、主コイルと補助コイルに流れる電流あるい
は印加電圧の位相差を計測しマイコン等で演算すること
でその回転数を検出する回転数検出手段を設ける。ま
た、電動機に接続される商用電源を通断電するスイッチ
手段を設ける。そして、回転数検出手段の回転数を受
け、それに基づいてスイッチ手段を制御する、マイコン
等からなる制御手段を設ける。

【０００６】前記において、まず制御手段がスイッチ手
段を制御して、電動機に電源を供給すると電動機は回転
を開始する。回転数検出手段は電動機が通電されている
時、主コイルと補助コイルの電流あるいは電圧の位相差
からその回転数を得、これを制御手段に出力する。制御
手段はこの回転数を監視し、これが所定の値を越えたな
らばスイッチ手段を制御し、電動機への電源供給を断
つ。そして、所定の時間が経過したならば再びスイッチ
手段を制御し、電動機に電源を供給する。電動機の回転
数は電源断で徐々に低下する。そして、再通電で再び増
加してゆく。この通電期間中、回転数検出手段は回転数
を検出して制御回路に出力する。制御手段は前記回転数
を監視し、これが所定の値を越えたならば、再びスイッ
チ手段を制御して電源を断つ。以上を繰り返すことで、
電動機はほぼ所定の回転数を維持する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、全自動洗濯機に
適用した場合を例にとり、図面を参照して説明する。

【０００８】図１は全自動洗濯機の縦断側面図である。

【０００９】鋼鈑製の外枠１内には、吊り棒２およびコ
イルバネや弾性ゴムからなる防振装置３によって合成樹
脂製の外槽４が吊架されている。つまり、外槽４は、四
組の吊り棒および防振装置で外枠１の上部四隅から吊り
下げ支持されている。洗濯水を溜める外槽４内には、ス
テンレス製の洗濯兼脱水槽５を回転自在に設ける。洗濯
兼脱水槽５には多数の脱水孔５ａを設け、洗濯兼脱水槽
５の中央底部には撹拌翼６を回転可能に設ける。洗いお
よびすすぎ工程時には洗濯兼脱水槽５を静止させ、撹拌
翼６を時計方向（正）および反時計方向（逆）に回転さ
せる。また、脱水工程時には洗濯兼脱水槽５を一方向に
回転させる。撹拌翼６および洗濯兼脱水槽５の回転は駆
動装置７により行われる。

【００１０】駆動装置７は、電動機８と、この電動機８
の回転を撹拌翼６あるいは洗濯兼脱水槽５に伝達するた
めのプーリ９ａやベルト９ｂからなる伝達手段と、洗い
およびすすぎ工程時に撹拌翼６のみを回転させたり、あ
るいは脱水工程時に洗濯兼脱水槽５を回転させたりする
クラッチ装置１０と、その切り替えを行うクラッチソレ
ノイド１０ａ（図２参照）からなる。１２は排水装置１
２である。

【００１１】駆動装置７は、外槽４の底面に鋼鈑製の支
持板１４を用いて固定する。また、外槽４には、外槽４
内の水圧を水位センサ１３に伝達するチューブ１１を接
続する導入口４ｃが設けてある。

【００１２】外枠１の上部には、洗濯物を投入する投入
口１６ａと、給水電磁弁１５等を収納する後部収納箱１
６ｂと、マイコン等の電気部品を収納する前部操作箱１
６ｃとを形成したトップカバー１６が設けてある。投入
口１６ａには合成樹脂製の蓋１７を設けてある。

【００１３】前部操作箱１６ｃの上面には操作パネル１
８が取り付けてあり、その下にはマイコン等を内蔵した
制御部２３が設けてある。また、前部操作箱１６ｃ内に
は、外槽４内の水圧を検出することにより、規定水位ま
で水が溜まったかを判定する水位センサ１３が設けてあ
る。操作パネル１８には、電源スイッチ１９、表示器２
０、操作ボタン２１、ブザー２２（図２参照）が配置さ
れており、使用者が操作ボタン２１で洗濯機を操作し、
またその動作状態を表示器２０、ブザー２２で確認でき
るようになっている。

【００１４】図２はマイクロコンピュータ５０を中心に
構成される前記制御部２３のブロック図である。

【００１５】マイクロコンピュータ５０は回転速度検出
手段の出力の他に、操作ボタン入力回路５１や水位セン
サ１３とも接続されて入力信号を受け、マイクロコンピ
ュータ５０からの出力は駆動回路５３を介して、前記電
動機８や給水電磁弁１５、排水装置１２の排水電磁弁５
５の他、ブザー２２や表示器２０等の報知手段にも接続
される。

【００１６】図３は電動機８の回転数を検出し、かつ電
動機８の回転数を可変速制御するための基本回路図であ
る。図２に符号５３で示す駆動回路の詳細も併せて説明
する。

【００１７】駆動電動機８は単相誘導モータである。７
ｍはその主コイル、７ａは補助コイル、７ｃは進相用コ
ンデンサである。進相用コンデンサ７ｃにより主コイル
７ｍと補助コイル７ａに流れる電流は位相差を持ち、内
部に回転磁界を発生させ、回転子を回転させる。７２は
商用電源であり、その商用電源７２は電源スイッチ１９
を介して、双方向性３端子サイリスタ７３ｆ、７３ｂで
通電され、主コイル７ｍおよび進相用コンデンサ７ｃを
介して補助コイル７ａに供給される。そして、進相用コ
ンデンサ７ｃにより位相差が生じた電流が補助コイル７
ａに流れ、その結果、補助コイル７ａと主コイル７ｍと
により回転磁界が生じ、回転子が回転する。

【００１８】洗濯工程時には、双方向性３端子サイリス
タ７３ｆと７３ｂを交互に導通させることにより、図１
の撹拌翼６を正転および逆転させる。正転時には双方向
性３端子サイリスタ７３ｆを導通、７３ｂを非導通の状
態とする。逆転時には反対に双方向性３端子サイリスタ
７３ｆを非導通、７３ｂを導通の状態とする。正逆回転
で同じトルクを得るために主コイルと補助コイルはほば
同じ線種で同じ回数巻かれている。つまり、正転時には
７ｍが主コイルであり、７ａが補助コイルであるが、逆
転時には立場を変えて、７ａが主コイル、７ｍが補助コ
イルとして動作するように巻かれている。

【００１９】脱水工程時には、双方向性３端子サイリス
タ７３ｆを導通、７３ｂを非導通の状態とする。双方向
性３端子サイリスタ７３ｆと７３ｂのゲート端子は、マ
イクロコンピュータ５０の出力ポートに接続され、導通
非導通に制御される。

【００２０】零クロス検出回路（Ａ）７７、零クロス検
出回路（Ｂ）７８は、それぞれ商用電源の零クロス点、
進相用コンデンサ電圧の零クロス点を検出するもので、
双方向性フォトカプラ、抵抗から構成される。各零クロ
ス検出回路出力はマイクロコンピュータ５０の入力端子
に接続される。

【００２１】これら零クロス検出回路（Ａ）７７、
（Ｂ）７８は、従来技術の洗濯機にも別目的のために備
えられている。例えば特開平７−２５５９９３号公報に
記載されるように、零クロス検出回路（Ａ）７７は、商
用電源の周波数を検出する目的で備えられている。ま
た、零クロス検出回路（Ｂ）７８は、例えば特公平８−
２５３２４４１号公報に記載されるように、洗濯布量を
検出するために、電動機８の断電時における逆起電圧の
減衰特性を測定する目的で備えられている。本実施例で
はこれら双方からの信号を同時に用いて電動機８の回転
数を検出するために用いる。

【００２２】図４に電動機８の回転数を検出し、かつ電
動機８の回転数を可変速制御するための他の基本回路図
を示す。図３と同一符号は同一物を示す。

【００２３】７９は零クロス検出回路（Ｃ）である。零
クロス検出回路（Ｃ）７９のフォトカプラは一方向性で
あり、図３の実施例に比較してさらに安価なものとな
る。

【００２４】脱水工程時、零クロス検出回路（Ａ）７７
は、商用電源給電回路に接続されて、洗濯機が接続され
る商用電源の電圧波形周期に同期し、商用電源電圧の零
クロスタイミングで矩形パルス電圧を発生する。この矩
形パルス電圧は電源電圧零クロス信号となる。図３の回
路で得られる零クロス信号と位相時間差の関係を図５に
示す。２つの電源電圧零クロス信号の発生周期が商用電
源電圧の１サイクルに相当し、その発生周期は、５０Ｈ
ｚ商用電源では２０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚ商用電源では１
６．７ｍｓｅｃである。

【００２５】零クロス検出回路（Ｂ）７８は進相用コン
デンサ両端に接続されて、商用電源電圧（主コイル印加
電圧）と補助コイル７ａに印加される電圧の差である進
相用コンデンサ端子電圧波形周期に同期した矩形パルス
電圧を発生する。商用電源が主コイル７ｍに給電されて
いれば、図５に示すように、先の電源電圧零クロス信号
と同じ周期で位相が進んだものとなる。

【００２６】図６に前出図５と比較して、零クロス検出
回路（Ｃ）７９の出力を示す。図６に示す零クロス検出
回路（Ａ）７７の零クロスタイミングｔｍと零クロス検
出回路（Ｃ）７９の零クロス信号の立ち上がりあるいは
立ち下がりのタイミングｔａの時間差ｔ＝ｔａ−ｔｍを
計測する。他の回転数検出のための動作は前述図３の基
本回路図と同様であり、説明を省略する。

【００２７】周知のように、単相誘導電動機８の回転数
Ｎは、電源周波数Ｆとコイル極数Ｐ、すべりＳを用いて
(１)式で表される。

【００２８】

【数１】

【００２９】図７に４極単相誘導電動機８の回転数トル
ク特性の一例をすべりＳとともに示す。

【００３０】周波数５０Ｈｚの商用電源で４極単相誘導
電動機８を駆動すれば、電源投入と同時に回転を始める
が、当初はすべりＳが大きく、回転数は低い。徐々にす
べりＳは小さくなり、回転速度が上昇し、ある程度時間
が経つ負荷量による一定回転数Ｎ（負荷線とトルク特性
との交点Ｐ１で示される回転数）に達する。負荷が無い
すなわちすべりＳ＝０の時の回転数は、同期回転数Ｎｓ
と呼ばれ、式１から１５００ｒｐｍである。通常はすべ
りが０．１程度あるため、Ｎ＝１３００〜１４００ｒｐ
ｍとなる。つまり、すべりＳは、同期回転数Ｎｓ（Ｓ＝
０とした）と実際の回転数Ｎの比で定義されるものであ
る。

【００３１】図８に主コイル、補助コイルが同一巻き数
の単相誘導電動機８の等価回路を示す。実際にはこの等
価回路は同一電源に接続される（Ｅｍ＝Ｅｓ）ので、主
コイル、補助コイルの電流はそれぞれ(２)式、(３)式で
表される。

【００３２】

【数２】

【００３３】

【数３】

【００３４】(２)式、(３)式から主補助コイル間の電流
位相差角φは式４となる。位相差角φはすべりＳの関数
である。これはすべりＳが主コイルと補助コイルの電流
位相差φでも表されることを意味する。

【００３５】

【数４】

【００３６】(４)式から位相差角φを計測すればすべり
Ｓを得ることができ、そのすべりＳから式１で回転数Ｎ
を得ることができる。以上が本発明の回転数検出の原理
である。

【００３７】位相差角φは本発明では零クロス検出回路
（Ａ）７７および零クロス検出回路（Ｂ）７８の零クロ
スタイミングの時間差で得る。図５に示す零クロス検出
回路（Ａ）７７の零クロスタイミングｔｍと零クロス検
出回路（Ｂ）７８の零クロスタイミングｔａの時間差ｔ
＝ｔａ−ｔｍを計測する。この時間差ｔと脱水時での脱
水槽回転数Ｎ１の関係の一例を図９に示す。この場合電
動機８は、プーリ９ａとベルト９ｂを介して脱水槽５を
回転させているため、電動機回転数Ｎと脱水槽回転数Ｎ
１はＮ＝ａＮ１（ａ：定数）の関係にある。時間差ｔと
脱水槽回転数Ｎ１が８００ｒｐｍ近くまで比例関係にあ
ることがわかる。理論的には、温度による時間差ｔと脱
水槽回転数Ｎ１の関係は平行移動するはずであるが、実
際には脱水槽の回転数が上昇するとともに巻線温度も上
昇するため、低温時と高温時の傾きが若干違ってくる。

【００３８】(４)式で示すように、位相差はすべりＳつ
まり回転数だけでなくステータ（一次側）の巻線抵抗と
ロータ（二次側）の一次側変換された抵抗でも変化す
る。周知のように導体の抵抗と温度は比例関係にある。
したがって温度で巻線の抵抗が変化し、位相差すなわち
時間差ｔも変化する。これが回転数検出の誤差となって
現れる。洗濯工程後の脱水では、洗濯工程で電動機８は
ある温度上昇を起こしている。ところが、通常、電動機
８には温度センサが配置されていないため、脱水スター
ト時の温度を検知できない。このため、所定の回転数に
制御するために所定の時間差をしきい値とした一定制御
を行う場合、スタート時の巻線温度によって制御される
回転数が異なるという不具合を生じる。

【００３９】これを解決する手法として電動機８の起動
直後に時間差を検出し、この時間差を基準時間とし、順
次検出する時間差と基準時間との変化量により回転数を
制御する方法がある。基準時間との変化量をＴｓ２、Ｔ
ｓ４、Ｔｓ６、Ｔｓ８と順次計算していくと、図１０に
示す関係になる。この方法であると巻線温度による影響
を取り除くことができ、また制御するために必要なデー
タテーブル等の記憶容量を少なく抑えることができる。
例えば脱水槽の回転数を２００ｒ／ｍｉｎに制御したい
場合、制御時間Ｔｓ２を０.２７ｍｓにすれば良い。同
様に、回転数４００ｒ／ｍｉｎでは制御時間Ｔｓ４を
０.５６ｍｓ、回転数６００ｒ／ｍｉｎでは制御時間Ｔ
ｓ６を０.８９ｍｓ、回転数８００ｒ／ｍｉｎでは制御
時間Ｔｓ８を１.２０ｍｓとしてやれば良い。

【００４０】脱水工程時にマイコンを用いて脱水槽回転
数を検出する方法を説明する。

【００４１】電源スイッチ１９が通電され、操作ボタン
２１で脱水工程が選択された時、制御部２３のマイコン
５０はクラッチ装置１０のソレノイド１０ａに通電し
て、電動機８の回転を洗濯兼脱水槽５に伝達させるよう
にする。そして双方向性３端子サイリスタ７３ｆを通電
して電動機８に電源を供給する。同時にマイコン５０
は、零クロス検出回路（Ａ）７７から電源電圧の零クロ
スタイミングｔｍと零クロス検出回路（Ｂ）７８からの
進相用コンデンサ７ｃの端子電圧の零クロスタイミング
ｔａを得る。マイコン５０には、予め図１０に示す脱水
槽回転数Ｎ１と制御時間Ｔｓの関係をテーブルの形ある
いは数式の形で記憶しておく。マイコン５０は、先のテ
ーブルを検索することで脱水槽回転数Ｎ１を得る。この
ように、電源の１／２周期（６０Ｈｚの場合８.３ｍ
ｓ）毎に回転数を検出する。商用電源は多少の電圧およ
び周波数の変動があるため、電源の１／２周期毎に回転
数を得るのではなく、１／２周期毎の制御時間Ｔｓをあ
る回数累積記憶して、この回数平均値から回転数を求め
るのが好ましい。例えば１０回の平均時間差から回転数
を求めるようにすれば、電源が６０Ｈｚの場合８３.３
ｍｓ毎に正確な回転数を得ることができる。

【００４２】洗濯およびすすぎ工程時も同様である。た
だし、この時は電動機８の回転がクラッチ装置１０内の
ギヤで減速され、撹拌翼６を回転させること、撹拌翼６
を正逆回転させるために双方向性３端子サイリスタ７３
ｆと７３ｂを断電を挟んで交互に通電させることに注意
する。撹拌翼回転数を求める時には図９のテーブルから
得られる回転数をギヤの減速比で割り算する。例えばギ
ヤで１／１０に減速する場合、制御時間Ｔｓで得られた
回転数が６００ｒｐｍであれば、これを１０で割って６
０ｒｐｍを撹拌翼６の回転数とする。

【００４３】以上のように本発明によれば、従来技術で
他の目的のために設けられていた零クロス検出回路を、
全く異なる回転数検出のために使用することが可能とな
り、図示実施例の場合、コストをかけずに新たな機能を
洗濯機に導入することができる。

【００４４】回転数検出手段の回転数に基づいて洗濯兼
脱水槽５の回転数を任意の一定速度に制御する方法を説
明する。

【００４５】従来より、家庭用洗濯機には、駆動電動機
として安価な単相誘導電動機が使われている。これを一
定回転数に制御する方法としては、安価な双方向性３端
子サイリスタを用いて駆動電源を位相制御する方法が知
られる。しかし、この方法は、駆動電流を歪ませるた
め、電磁音が発生し、これが洗濯機の構成部品である外
槽や電動機取付台等に共振して大きな騒音を発生すると
いう問題がある。そこで本実施例では最も単純なオンオ
フ法つまり電動機への通断電を繰り返す方法を用いる。

【００４６】本発明の回転数検出手段を用いて脱水工程
時に、洗濯兼脱水槽５の回転数を任意の一定速度に制御
する方法を図１１、図１２を用いて簡単に説明する。

【００４７】図１１は電動機８を駆動して一定時間だけ
一定回転数に維持する回転数一定制御モジュールＡのフ
ローチャート、図１２はその動作概略を示すタイミング
チャートである。電源周波数は６０Ｈｚとする。この回
転数一定制御モジュールＡへの引き渡し変数は、維持す
る一定回転数を表す制御回転数Ｎｔと一定速制御を継続
する制御時間Ｔｓと電動機８をオフする時間Ｔｏｆｆで
ある。

【００４８】電源スイッチ１９が通電され、操作ボタン
で脱水工程が選択された時、制御部２３のマイコン５０
は、クラッチ装置１０のソレノイド１０ａに通電して、
電動機８の回転を洗濯兼脱水槽５に伝達させるようにす
る。そして目標とする一定回転数Ｎｔ、一定速運転時間
Ｔ、オフ時間Ｔｏｆｆを引き渡し、回転数一定制御モジ
ュールＡが起動される。マイコン５０には、予め図１０
に示す回転数Ｎ１と制御時間Ｔｓの関係をテーブルの形
あるいは数式で記憶しておく。

【００４９】回転数一定制御モジュールＡが起動される
と、まず制御回転数Ｎｔを前述テーブルをもとに、これ
を表す位相時間差Ｔｆに置き換える（ステップＳ１）。
以後、このＴｆをしきい値として回転数一定制御を行
う。双方向性３端子サイリスタ７３ｆを通電して電動機
８に電源を供給すると、洗濯兼脱水槽５が回転し始める
（ステップＳ２）。同時にマイコン５０は、零クロス検
出回路Ａ７７から電源電圧の零クロスタイミングｔｍと
零クロス検出回路Ｂ７８からの進相コンデンサ端子電圧
の零クロスタイミングｔａを得る。マイコン５０は、ｔ
ｍとｔａの差を演算して位相時間差ｔ、制御時間Ｔｓを
求める。

【００５０】このようにして通電の間、洗濯兼脱水槽５
の回転数を示す時間差ｔをマイコン５０が一定周期、例
えば最短で８.３ｍｓ、平均化処理で回転数を求める場
合には８３.３ｍｓ毎に観測しており（ステップＳ
３）、これが目標の回転数Ｎｔを示す時間差Ｔｆを超過
したならば（ステップＳ４）、一定制御タイマをスター
トし、回転数一定制御が開始される（ステップＳ５）。
まず回転数を下げるために双方向性３端子サイリスタ７
３ｆを制御して非導通とし、電動機８への給電を停止す
る（ステップＳ６）。しかし、洗濯兼脱水槽５の慣性力
によってまだ回転は維持されるが、徐々にその回転数は
低下する。

【００５１】予め定めたオフ時間（Ｔｏｆｆ）、双方向
性３端子サイリスタ７３ｆを非導通の状態に維持した
（ステップＳ７）後、再び双方向性３端子サイリスタ７
３ｆのゲート端子に制御信号を送出して、これを導通さ
せる（ステップＳ８）。電源を供給された電動機８は、
そのトルク特性を回復し、洗濯兼脱水槽５は回転数を増
加し始める。この状態でマイコン５０は時間差検出処理
を再開して時間差ｔ（回転数Ｎ）を監視する（ステップ
Ｓ９）。

【００５２】再び目標の時間差Ｔｆ（回転数Ｎｔ）を超
過したならば（ステップＳ１０）、前述の制御が繰り返
される。一定速運転時間Ｔを超過したならば（ステップ
Ｓ１１）、この一定制御モジュールを抜ける。このよう
にして洗濯兼脱水槽はほぼ目標の回転数Ｎｔ以下に一定
速運転時間Ｔだけ維持することになる。制御回転数Ｎｔ
から下方への偏差は、オフ時間Ｔｏｆｆで調整すること
ができる。

【００５３】回転数一定制御モジュールＡをｎ回組み合
わせることで脱水工程を実行できる。その方法を図１３
により説明すると、洗濯兼脱水槽５には振動共振点ａと
振動共振点ｂの２つの振動共振点があり、脱水工程開始
から振動共振点ａと振動共振点ｂの間の回転数Ｎ１まで
連続的に電動機８を通電させる。回転数がＮ１に到達す
ると、制御回転数ＮｔにＮ１を、制御時間ＴにＴ１を、
オフ時間ＴｏｆｆにＴａをそれぞれ代入し、回転数一定
モジュールＡを起動する。一定制御モジュールを抜けた
後、振動共振点より高い回転数Ｎ２まで連続的に電動機
８を通電させる。回転数がＮ２に到達すると制御回転数
ＮｔにＮ２を、制御時間ＴにＴ２を、オフ時間Ｔｏｆｆ
にＴａをそれぞれ代入し、回転数一定モジュールＡを起
動する。これら一連の動作を回転数Ｎｎまで繰り返すこ
とで脱水工程が実行できる。

【００５４】以上は電源周波数が６０Ｈｚの場合で説明
したが、５０Ｈｚの場合も基本的には同様である。ただ
し、制御時間Ｔｓと回転数Ｎ１の関係が異なるため、５
０Ｈｚ用のテーブルをもう一つ用意する必要がある。そ
して一定速制御に入る前に、零クロス検出回路（Ａ）７
７の出力するパルス周期を計測して、電源周波数を特定
し、引くべきテーブルを決める。

【００５５】また、以上は脱水時の一定制御モジュール
を説明したが、このモジュールは洗濯あるいはすすぎ時
の回転翼を一定速度に制御するのに使用してもよいのは
明らかである。

【００５６】なお、図示実施例においては、本発明を、
全自動洗濯機に適用した場合について例示したが、本発
明を他の同じ単相誘導電動機を用いる家庭用電気機器、
例えば扇風機、ジューサー、ミキサー、エアコン等の一
定速制御法に適用することもできる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、特別なセンサを殊更用
いることなく、従来の回路を利用して簡単に単相誘導電
動機の回転数を検出することができ、この回転数に基づ
いて電動機への通電をオンオフ制御して、電動機の回転
を任意の一定回転数に保つことができる。このため、例
えば洗濯機では、電源周波数に依存しない一定の脱水回
転数を得られ、段階的に脱水回転数を上昇させることで
脱水時の発泡障害や洗濯兼脱水槽の二次共振振幅を減少
させることができ、洗濯の信頼性向上、騒音低減化を図
ることができる。また、脱水を通常よりも低い一定回転
数で行う静音モードを持たせることで騒音を低減した洗
濯も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施して好適な、具体的一例とし
ての全自動洗濯機の縦断側面図である。

【図２】全自動洗濯機の電気接続ブロック図である。

【図３】本発明の第一の実施例における、回転数検出手
段を持つ電動機の可変速制御回路図である。

【図４】本発明の第二の実施例における、回転数検出手
段を持つ電動機の可変速制御回路図である。

【図５】本発明の第一の実施例における、零クロス信号
と位相時間差計測を示す図である。

【図６】本発明の第二の実施例における、零クロス信号
と位相時間差計測を示す図である。

【図７】単相誘導電動機のトルクと回転数、すべりの関
係を示す図である。

【図８】単相誘導電動機の等価回路である。

【図９】位相時間差と脱水槽回転数の関係を示す図であ
る。

【図１０】基準時間との変化量と脱水槽回転数の関係を
示す図である。

【図１１】一定回転数制御のフローチャートである。

【図１２】一定回転数制御動作のタイミングチャートで
ある。

【図１３】脱水工程時の回転数と経過時間の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１…外枠、２…吊り棒、４…外槽、５…洗濯兼脱水槽、
６…撹拌翼、７ａ…補助コイル、７ｃ…進相用コンデン
サ、７ｍ…主コイル、８…電動機、１０…クラッチ装
置、１９…電源スイッチ、２１…操作ボタン、２３…制
御部、５０…マイコン、７２…商用電源、７３ｂ…双方
向性３端子サイリスタ、７３ｆ…双方向性３端子サイリ
スタ、７７…零クロス検出回路（Ａ）、７８…零クロス
検出回路（Ｂ）、７９…零クロス検出回路（Ｃ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺雅生茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸を駆動する単相誘導電動機と、こ
の電動機を構成する主コイル、補助コイルおよび進相用
コンデンサと、前記電動機に印加される電源の零クロス
タイミングを検出する第１検出手段と、前記進相用コン
デンサ端子間電圧の零クロスタイミングを検出する第２
検出手段と、前記第１、第２の検出手段が検出する零ク
ロスタイミングの時間差を計測し演算する手段を備え、
前記計測演算手段により前記電動機の回転数を制御する
家庭用電気機器の運転制御方法において、前記電動機へ
の通電直後の時間差を基準時間とし、順次検出する時間
差と前記基準時間との変化量により前記電動機の通断を
制御し、前記電動機の回転数を任意に制御することを特
徴とする家庭用電気機器の運転制御方法。
【請求項２】洗濯、すすぎ、脱水の機能を有し、洗
濯、すすぎ時に撹拌翼を回転駆動し、脱水時には脱水槽
を回転駆動する単相誘導電動機と、この電動機を構成す
る主コイル、補助コイルおよび進相用コンデンサと、前
記電動機に印加される電源の零クロスタイミングを検出
する第１検出手段と、前記進相用コンデンサ端子間電圧
の零クロスタイミングを検出する第２検出手段と、前記
第１、第２の検出手段が検出する零クロスタイミングの
時間差を計測し演算する手段を備え、前記計測演算手段
により前記電動機の回転数を制御する全自動洗濯機の運
転制御方法において、前記電動機への通電直後の時間差
を基準時間とし、順次検出する時間差と前記基準時間と
の変化量により前記電動機の通断を制御し、前記電動機
の回転数を任意に制御することを特徴とする洗濯機の運
転制御方法。
【請求項３】請求項２において、脱水工程時に前記第
１、第２検出手段により検出した時間差が設定条件を満
たしていない場合に前記脱水工程を中断し、すすぎ工程
を行ってから、脱水工程に移行する全自動洗濯機の運転
制御方法。