JPS61191389A - 洗濯機の負荷量信号発生装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は布量、布質、水理等洗い時に電動機に加わる負
荷量を検知する洗濯機の負有量信号発生装置に関する。

［発明の技術的背景］ 従来、洗い槽内の布団を検知して撹拌体駆動用の電動機
のオンオフデユーティ比を制御し布量に適した水流の強
さを得るようにしたり洗いまたはすすぎ行程時間を布団
に応じて設定する等電動機を布団に応じて時間制御する
方法が提案され、すでに公知となっている。この方法に
おける従来の布置検知装置は撹拌体と一体に回転する歯
付回転体とその歯の通過に応答する近接スイッチとから
なる速度検出器により電動機の負荷量に依存する速度を
検出して布量を判定する構成のものである。

［背景技術の問題点］ しかしながら、誘導電動機においては最大トルク点を通
過した後の回転速度領域即ち負荷運転領域においては負
荷トルクの大幅な変化に対して回　・転速度の変化量は
わずかである。また回転速度は電圧の変動１周波数の変
更（例えば６０Ｈｚと５０Ｈ２との間の変更）によって
変化し易い。このため回転速度を直接の検出対象とする
方法では負荷量即ち布量を正確に検知することは困難で
あり、電動機のオンオフデユーティ比やその運転時間等
時間制御を布団に応じて行なう場合、誤差の大きい制御
になる欠点がある。これに対して布量を電動機の入力電
流を検出することによって検知する手段があるが、この
入力電流は電源電圧の変動、電動機の温度変化等外的条
件によっても変化するため検出精度が低いという欠点が
ある。

［発明の目的］ 本発明は上記の欠点を除去すべくなされたものであり、
その目的は布置、布質、水量等電動機に加わる負荷量に
依存した信号を高精度で得られる洗濯機の負荷量信号発
生装置を提供することにある。

ＥＲ明の概要コ 本発明による洗濯機の負荷量信号発生装置は撹拌体駆動
用の電動機のコイル印加電圧とコイル電流との間の位相
差を検出し、その位相差検出信号から負荷量を判定する
ようにしたものであり、負荷電に依存した信号が容易に
得られ、しかも誤差要因が少ないという特徴を有する。

［発明の実施例コ 以下本発明を洗濯機の水流制御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。

１は洗い槽内の撹拌体を駆動するコンデンサ形単相誘導
電動機（以下単に電動機と称す）であり、これは電気角
で９０’を間隔をおいて巻装された第１及び第２のコイ
ル２．３と進相用コンデンサ４とからなる。各コイル２
．３はスイッチング素子５，６のオンオフにより正逆回
転するように交流電源７から電源が与えられるようにな
っている。

８は位相検出部であり、これは変流器９、抵抗１０を含
むゼロクロス用箔１のコンパレータ１１及び抵抗１２．
１３を含むゼロクロス用箔２のコンパレータ１４、イク
スクルシブオ７回路１５、抵抗１６、平均化用コンデン
サ１７、Ａ−Ｄ変換器１８とからなる。１９は布量判定
部で、これは加算回路２０と記憶回路２１とからなる積
算回路として構成されている。加算回路２ｏは入力部Ｄ
ａ。

Ｄｂのデータを加算し、また記憶回路２１は加算回路２
０の出力を一旦記憶しこれを加算回路２０の入力部□ａ
に戻すことによりＡ−Ｄ変換器１８から入力部Ｄｂに与
えられるバイナリコード表現の位相検出信号Ｖｓａに加
算しその積算値を記憶回路２１に記憶させることを繰返
すようになっている。この場合記憶回路２１の書き換え
はクロック端子ＯＫの入力信号の立上りに同期して行な
われる。２２は電動機制御部であり、これは減算カウン
タ２３．洗いタイマー２４及びアンドゲート２５．２６
からなる。ここで減算カウンタ２３は補数プリセット形
のものであり、セット端子Ｓにハイレベル信号が入力さ
れると記憶回路２１から入力部りに与えられているデー
タの補数をプリセットし、そしてりＯツク端子ＣＫに入
力されるクロック信号によって減算し、内容が零になる
と出力部Ｑの信号をロウレベルにする。また洗いタイマ
ー２４は洗いスタート操作により設定Ｖ＃間だけハイレ
ベル信号を出力するようになっている。一方、前記スイ
ッチング素子５．６のゲートはアンドゲート２５及び２
６の出力Ｐａ、Ｐｂによりオンオフされるスイッチング
トランジスタ２７及び２８によって制御されるようにな
っている。尚、その他の部分において、２９〜３１はア
ンドゲートである。

次に上記構成の作用について説明する。最初に第４図乃
至第６図により電動機のコイル電流Ｉｍと電ａ電圧Ｖａ
ｃとの間の位相差θｍと負荷の太きさとの関係について
説明する。第４因は電動機１の等価回路を示し、第５図
はそのベクトル図である。第４図において、電動４ｇ１
１の回転速度が負荷の減少に伴って上昇するとスベリＳ
が減少するので等価負荷抵抗Ｒ２が増加し二次負荷電流
■２が減少する。しかしながら−激励磁電流Ｉｎは一定
ダ である。このＩｏ一定の下でのＩ２の変化を第８図のベ
クトルに当てはめれば１ｍのベクトルが変化することか
ら明らかなようにθｍはＩ２の減少に伴って、即ち回転
速度の増加に従い増大することがわかる。第６図はこの
位相差θｍと回転速度Ｎ及びトルク下との関係を示す。

この第６図において、３２は位相曲線、３３はトルク曲
線、Ｔｍは最大トルク、Ｎｌｌ１は最大トルク時の回転
速度である。この第６図において注目すべきことは、θ
ｍは回転速度Ｎが最大トルクＴｍを通過するまでの間で
はほとんど一定であるのに対してＴｍ、を通過した後の
回転速度変化に対しては速度が増すに従い顕著に増大す
るという点である。

以下第１図に示す装置の作用を第２図及び第３図を併用
して説明する。この装置は電源が投入されるとスイッチ
ング素子５．６が交互にオンオフされ、これによって電
動機１が所定の休止時間を置いて交互に自動反転される
ものであり、このときにスイッチング素子５．６のオン
オフデユーティ比が布量によって自動制御されることに
より水流の強さが布量に応じて即ち布量が多いほど水流
が強くなるように自動制御される。

以下このスイッチング素子５，６のオンオフデユーティ
比の自動制御作用について説明する。

洗濯運転が開始されると、電動機１のコイル電流Ｌｍは
変流器９によって検出されコンパレータ１１によりゼロ
クロス比較が行なわれて第２図に示すパルス電圧Ｕｉに
変換される。同様に印加電圧びａＣはコンパレータ１４
によりゼロクロス比較が行なわれてパルス電圧７１ｖに
変換され、そしてこれらパルス電圧ｖｖ、びｉはオア回
路１５によって第２図に示すように位相差θｍの大きさ
に依存した時間幅のパルス信号即ち位相検出信号Ｕ８に
変換される。この位相検出信号Ｕｅは抵抗１６を介して
コンデンサ１７に充電されることにより平均化されて第
２図に示すアナログ電圧Ｕ　ａ　ａに変換される。この
位相検出信号でもあるアナログ電圧Ｕ　ａ　ａはＡ−Ｄ
変換器１８によってバイナリコード表現の位相検出信号
Ｖ　ｅ　ａに変換される。

一方、記憶回路２１はリセット端子Ｒにリセット信号ｐ
ｒが与えられ一定周期ｔｃ毎にクリアされると共に、こ
のクリアの直後に期間ｔ１−ｔ２ｉｆｌで示すように積
算時間パルスｐｅの時間幅期間だけアンドゲート２９．
３０を通過した一定個数の書込みパルスｐｅａをクロッ
ク端子ＣＫに受ける。この結果、位相検出信号Ｖ　ｅ　
ａは書込みパルスＰｅａの数と同数回サンプリングされ
、その各サンプリング値の合計である積算値Ｖｌ１１が
記憶回路２１に記憶され、同時に減算カウンタ２３には
積算時間パルスＰｅの時刻ｔ２に対応したクロックパル
スφ０によって記憶回路２１に記憶されている上記積算
値Ｖｌｌ＋の補数がプリセットされる。そしてこの時刻
ｔ２直後から減算カウンタ２３はアンドゲート３１を通
過するクロックパルスφ０によって減算カウントする。

減算カウンタ２３の内容が時刻ｔ３にて零になるとその
出力Ｕ１がロウレベルになる。

、　この後時刻ｔ４にて再び積算時間パルスｐｅが発生
するので記憶回路２１に記憶されている積算値Ｖｍの補
数が減算カウンタ２３に再度プリセットされる。従って
減算カウンタ２３の出力び！はこの時刻ｔ４でハイレベ
ルになり、この後に行なわれる減算によって時刻ｔ６で
零になるとロウレベルに変化する。

この結果アンドゲート２５から制御パルスｐａ及びアン
ドゲート２６から制御パルスＰｂが夫々出力され、前記
スイッチング素子５．６が交互にオンされ電動機１が交
互に正逆回転されるようになる。尚、時刻ｔ、−ｔｓ間
にて位相検出信号Ｖ、ａの積算記憶を行なわない理由は
、この時刻のサイクルでは第１のコイル２が補助コイル
として作用しており、負荷量の変化に対する位相差θｍ
の変化量が少なく、同一回路条件をも２て扱い得ないか
らである。以上の動作は洗いタイマー２４の設定時間が
経過してその出力び２がロウレベルになるまで繰返し行
なわれる。上記動作においてスイッチング素子５．６の
オンオフデユーティ比は減算カウンタ２３の出力Ｕ！に
おけるハイレベル期間とロウレベル期間の比になり、こ
のハイレベル期間は記憶回路２１に記憶される積算値ｖ
ｍが大きいほど長い。即ち、位相検出信号Ｖａａは、布
量が多いほど位相差θｍが小さくなるので小さい値にな
り、これにより減算カウンタ２３にプリセットされる補
数値が大きく、従って出力びｌのハイレベル期間が長く
、電動機のオンオフサイクルにおけるオン期間が長くな
って強水流になる。

これと反対に布量が少ないときは電動機のオン期間が短
くなるように制御される。

この結果、布量の多少にかかわらず略一定の布回り速度
が得られるようになる。

また、上記装置によれば、第６図に示すように位相差θ
ｍは回転速度Ｎｍ以上の安定領域においては負荷トルク
がＴ／とＴｈ間で広く変化するのに対して回転速度の変
化量がわずかである。これに注目すると、この安定領域
における負荷量検知は回転速度検出方式よりも上記装置
のような位相検出方式の方が容易且つ高精度に検知でき
ることが理解される。しかも位相差θｍは電源周波数及
びその電圧変動、温度変化等によってはほとんど変化し
ないので誤差要因が少なく高精度の検知が可能になる。

ちなみに位相差θ慣の変動率は周波数が５０Ｈｚと６０
Ｈ２との間での変動に対しては±２％、電圧１００Ｖに
おける±１０％゛の変動に対しては±２％、温度が２０
℃から７０℃までの間の変動に対しては±１％以下であ
り、また参考までにコンデンサ４のばらつき±１０％に
対しては±３％程度である。尚、本発明は上記実施例の
みに限定されるものではないことは勿論である。

即ち電動機のコイル印加電圧とコイル電流との間の位相
差は布量のみならず布質や水量によっても変化するので
位相検出信号をもって撹拌体駆動用電動機、に加わる負
荷量をすべて判定できる。そしてこの負荷量に依存した
位相検出信号を電動機のオンオフ制御のためのデータ、
洗いまたはずすぎ行程時間設定のためのデータ、負荷量
過不足の警告データ、水位設定のためのデータ等制御の
ためのあらゆるデータとして用い得ることは勿論である
。

［発明の効果］ 本発明は以上のように検出の直接の対象をコイル電流と
印加電圧との位相差としたことにより、電動機の特に安
定領域における負荷量に依存した信号を高精度をもって
得られる洗濯機の負荷發信鳥発生装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図及び第
３図は第１図の各部の電圧、電流及び信号波形図、第４
図は電動機の等価回路図、第５図はそのベクトル図、第
６図は電動機のトルク、回転速度、及び位相差曲線を示
す図である。 図中、１は電動機、８は位相検出部、９は変流器、１８
はＡ−Ｄ変換器、１９は布量判定部、２０は加算回路、
２１は記憶回路、２２は電動機制御部、２３は減算カウ
ンタ、２４は洗いタイマーである。 第３図 Ｍ４　図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、撹拌体を駆動する誘導電動機のコイル印加電圧とコ
   イル電流との間の位相差を検出する位相検出部を設けそ
   の位相検出信号を負荷量検知信号とすることを特徴とす
   る洗濯機の負荷量信号発生装置。