WO2004079078A1

WO2004079078A1 - ドラム式洗濯機

Info

Publication number: WO2004079078A1
Application number: PCT/JP2003/017088
Authority: WO
Inventors: Yoji Okazaki; Tsuyoshi Hosoito
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba; Toshiba Ha Products Co., Ltd.; Toshiba Consumer Marketing Corporation
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2004-09-16
Also published as: TW200417648A; CN100513674C; KR100733648B1; TWI272328B; KR20050107492A; US7478547B2; JP2004267334A; EP1605087A1; US20060207299A1; JP3977762B2; CN1756867A; DE60325651D1; EP1605087B1; EP1605087A4

Description

明細

ドラム式洗濯機技術分野

本発明は、ドラムを回転させるモータの出力トルクをべクトル制御するドラム式洗濯機に関する。背景技術

従来のドラム式洗濯機では、ドラム内部の洗濯物の重量、即ち布量の判定を行なう場合は、ドラムの回転数を所定の回転数まで上昇させ、そこから更に高い回転数まで上昇させるのに要した時間の長さに基づいて判定するようにしている。しかしながら、ドラムの回転数が高い領域になると、風損（windage loss)が発生したり、或いは、静止している機構側のドラムの開閉扉と布との間に発生する摩擦が大きくなることで布量の差に比例した検出結果が得られ難くなり、判定精度が低下するという問題があった。また、特開平 6 _ 2 7 5 号公報には、縦型の洗濯機においてモータの出力トルクをべクトル制御するもので、そのべクトル制御における Q軸電流値に基づいて布量判定行なう構成が開示されている。

即ち、べクトル制御における q軸電流はモータの出力トルクに比例するため、モータが駆動する負荷の状態を、 Q軸電流値を参照することで適切に推定できる。従って、布量判定を Q軸電流値に基づいて行なえば、判定精度を向上させることが可能となる。

しかしながら、特開平 6 — 2 7 5号公報に開示された技術は、洗濯槽内の底部に配置された撹拌翼を回転させる縦型の洗濯機に適用したものであるから、ドラム式洗濯機にそのまま適用することはできない。そして、布量判定を正確に行うには、洗濯物がドラム内部において均等にバランス良く分布している状態にすることが理想的である。しかし、その点については上記公報には何等開示が無く、また、例え開示があるとしても、基本的な構造が異なるドラム式洗濯機ではバランス調整方式が必然的に異なるため、やはりそのまま適用することは不可能である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、布量の推定をより高精度に行なうことができるドラム式洗濯機を提供することにある。発明の開示

本発明のドラム式洗濯機は、回転軸が略水平方向に配置され、洗濯物が収容されるドラムと、

このドラムを回転させるモ一夕と、

このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、

この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前記モー夕をべクトル制御することで、当該モータの発生トルクが少なくとも洗い運転と脱水運転との夫々について最適となるように制御するトルク制御手段とを備えて構成されるものにおいて、

前記モー夕の回転数が、高回転数側から減少させた場合に前記ドラム内部の洗濯物が最上点において内周面より落下し始めると推定される第 1 回転数から、低回転数側から上昇させた場合に前記ドラム内部の洗濯物が最上点において内周面に張り付き始めると推定される第 2 回転数までの間にあると判断すると、前記モ一夕を最大出力トルクで加速させ、その加速期間におけるベクトル制御の Q軸電流値に応じて布量を推定する布量推定手段を備えたことを特徴とする。

即ち、ドラム式洗濯機においてドラムを比較的低速で回転させる場合は、洗濯物が重力の作用によりドラムの内周面から下方に落下し、位置が大きく変化し易い。従って、単にドラムを比較的低速で回転させることだけでも、洗濯物の分布パランスをある程度調整することができる。そして、そのような状態からドラムの回転数を上昇させると、洗濯物に対して次第に遠心力が作用し、洗濯物はドラムの内周面に張り付く傾向を示し、更に回転数を上昇させれば、洗濯物はドラムの内周面に張り付いたままで回転するようになる。

逆に、洗濯物がドラムの内周面に張り付いている状態から回転速度を低下させて行くと、洗濯物に作用している遠心力が次第に低下し、やがては洗濯物がドラム内の最上点から落下するようになる。

以上のプロセスにおいて、洗濯物がドラム内部の最上点に位置した場合 ,, でも下方に落下せず、内周面に張り付き始めると推定される臨界的な回転数（第 2回転数）と、ドラム内部に張り付いていた洗濯物が最上点に位置した場合に下方に落下し始めると推定される臨界的な回転数（第 1 回転数 ) との間では（一般に、両者は必ずしも一致しない）、ドラム内における洗濯物の分布バランスはある程度均一化された状態にあると考えられる。従って、その時点からドラムを急加速して回転数を上昇させている期間に検出される q軸電流値は、モータの負荷量、即ち布量をより正確に反映した値となり、布量の推定をより高精度で行なうことができる。

この場合、布 S推定手段を、モー夕の回転数が第 1 回転数から第 2 回転数までの間にある場合にベクトル制御における q軸電流値の変動を検出し、その変動レベルが所定値以下になるとモータの加速を開始させるパランス調整制御を行うように構成すると良い。

即ち、上述したように、布量を高精度で推定するには、前提としてドラム内の洗濯物の配置パランスが均一化されている必要がある。そして、ベクトル制御における Q軸電流値には、モータの負荷トルクの変動が直接的に現われるので、 Q軸電流の変動を小さくするように制御することで配置パランスの調整をよりアクティブに行なうことができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 の実施例であり、制御系の電気的構成を示す機能プロック図

図 2 は、ドラム式洗濯機の縦断側面図

図 3 は、制御内容を示すフローチャート

図 4 は、図 3 のステップ S 4 における Q軸電流の変動幅を検出する処理を示すフローチャート

図 5 は、図 3 の制御に応じたモー夕の回転速度変化の一例を示す図図 6 Aは、図 3 のフローチャートの処理に従った場合におけるモータの回転数を実測した一例

図 6 Bは、図 6 Aの状態に伴って検出される Q軸電流のサンプリング値

図 6 Cは、図 6 Bの Q軸電流値を演算処理した結果を示す図

図 7 は、 q軸電流の実効値と布量との関係を示す図

図 8 は、本発明の第 2実施例を示す図 3相当図

図 9 は、図 5相当図

図 1 0 は、本発明の第 3 の実施例を示す図 1相当図

図 1 1 は、図 3相当図

図 1 2 は、 ( 1 ) 式を三次元的な概念で示す図

図 1 3 Aは、 q軸電流のみに基づいて布量を推定する場合の一例図 1 3 Bは、は d軸電流により温度補正を行なって布量を推定する場合の一例を示す図

図 1 4 は、モータの温度を変化させると共に、ドラムの負荷を変化させて回転させた場合に、測定した判定値をプロットした図

図 1 5 は、モータの温度を変化させた場合に、図 1 4 と同様の負荷状態でモータを回転させた際に検出される d軸電流の値を示す図発明を実施するための最良の形態

(第 1実施例）

以下、本発明の第 1 の実施例につき図 1 ないし図 9 を参照して説明する。まず、ドラム式洗濯機の全体構成を示す図 2 において、外箱 1 は、ドラム式洗濯機の外殻をなすもので、その前面中央部には扉 2が設けられ、上部には、多数のスィッチや表示部（何れも図示せず）を備えた操作パネル 3が設けられている。扉 2 は、外箱 1 の前面中央部に形成された洗濯物出入れ口 4を開閉するものである。

外箱 1 の内部には、円筒状をなす水槽 5が配設されている。この水槽 5 は、その軸方向が前後方向（図 2では左右方向）となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状に配設され、弹性支持装置 6 により弾性的に支持されている。円筒状をなすドラム 7 は、水槽 5 の内部においてその水槽 5 と同軸状に配設されている。このドラム 7 は、洗濯の他、脱水及び乾燥に共用の槽として機能するもので、小孔 8が胴部のほぼ全域に多数形成され（図 3 に一部のみ図示）、パッフル 9が胴部の内周部に複数設けられている（図 3 に一つのみ図示）。

水槽 5及びドラム 7 は、夫々前面部に洗濯物出入れ用の開口部 1 0 , 1 1 を有し、水槽 5 の開口部 1 0 は、前記洗濯物出入れ口 4 にべ口一 1 2 により水密に連ねられ、ドラム 7 の開口部 1 1 は、水槽 5 の開口部 1 0 に臨んでいる。パランスリング 1 3 は、開口部 1 1 の周囲部分に設けられている

ドラム 7 を回転駆動するモー夕 1 4 はァウタ口一夕形の D Cブラシレスモー夕であり、水槽 5の背面部に配設されている。モータ 1 4のステ一夕 1 5 は、水槽 5の背部中央に取り付けられた軸受ハウジング 1 6 の外周部に取り付けられている。口一夕 1 7 は、ステ一夕 1 5 を外側から稷うように配置され、中心部に取り付けられた回転軸 1 8 は、上記軸受ハウジング 1 6 に軸受 1 9 を介して回転可能に支承されている。回転軸 1 8 の前端部は、軸受ハウジング 1 6から突出し、ドラム 7 の背部の中央部に連結されている。即ち、ドラム 7 は、モータ 1 4の口一夕 1 7が回転すると、そのロータ 1 7 と一体に回転する構成となっている。

水溜部 2 0 は、水槽 5 の下面部に設けられており、洗濯水加熱用のヒー夕 2 1 は、水溜部 2 0の内部に配設されている。そして、排水ホース 2 3 は、排水弁 2 2 を介して水溜部 2 0 の後部に接続されている。

温風生成装置 2 4は、水槽 5 の上部に設けられ、熱交換器 2 5 は水槽 5 の背部に設けられている。温風生成装置 2 4は、ケース 2 6 内に配設された温風用ヒータ 2 7 , ケーシング 2 8 内に配設されたファン 2 9，ファン 2 9 をベルト伝動機構 3 0 を介して回転駆動するファンモータ 3 1 で構成され、ケース 2 6 とケ一シング 2 8 とは連通されている。ダクト 3 2 は、ケース 2 6 の前部に接続され、ダクト 3 2の先端部は、水槽 5 内の前部に突出してドラム 7 の開口部 1 2 に臨んでいる。

ここで、温風が温風用ヒータ 2 7 とファン 2 9 とにより生成されると、その温風はダクト 3 2 を通してドラム 7 内に供給される。ドラム 7 内に供給された温風はドラム 7 内の洗濯物を加熱すると共に水分を奪い、熱交換器 2 5側へ排出される。

熱交換器 2 5 は、上部が上記ケ一シング 2 8 内と連通し、下部が水槽 5 内と連通しており、水が上部から注ぎ入れられて流下することで、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式として構成されている。この熱交換器 2 5 を通つた空気は再び温風生成装置 2 4 に戻され、温風化されて循環する。

図 1 は、ドラム式洗濯機の制御系の構成を示す機能ブロック図である。尚、この構成は、例えば特願 2 0 0 2 — 2 1 2 7 8 8 に記載されているものと同様であるから、以下では概略的に説明する。目標速度指令 ω ref は、洗濯機 1 1 の運転全般を制御する制御用のマイコン（布量推定手段） 5 4より出力され、減算器 3 3は、その目標速度指令 ω ref と、エスティメ ―夕（Estimator) 3 4 により検出されたモータ 1 4の回転速度 ωとの減算結果を出力する。

速度 Ρ I 制御部 3 5 は、目標速度指令 ω ref と検出速度 ωとの差分量に基づいて Ρ I 制御を行い、 Q軸電流指令値 I qref と d軸電流指令値 I dref とを生成する。減算器 3 6， 3 7 は、前記指令値 I qref , I dref と Q! j3 / d Q変換部 3 8 より出力される Q軸電流値 I q， d軸電流値 I d との減算結果を電流 P I 制御部 3 9 Q , 3 9 dに出力する。 q軸電流値 I Qはマイコン 5 4にも与えられる。

電流 P I 制御部 3 9 Q , 3 9 dは、 Q軸電流指令値 I qref と d軸電流指令値 I dref との差分量に基づいて P I 制御を行い、 Q軸電圧指令値 V q及び d軸電圧指令値 V dを生成して出力する。 d Q Z a 3変換部 4 0 は、ェスティメータ 3 4 により検出されたモ一夕 1 4 における 2次磁束の回転位相角（ロータ位置角） 0 に基づいて、電圧指令値 V d， V q を電圧指令値

V , V /3 に変換する。

α /3 / U VW変換部 4 1 は、電圧指令値 V a , V /3 を三相の電圧指令値

V u , V V , V wに変換して出力する。切換えスィッチ 4 2 u， 4 2 V , 4 2 wは、電圧指令値 V u , V v , Vwと、初期パターン出力部 4 3 により出力される起動用の電圧指令値 V us, V vs, V_ws とを切り換えて出力する。

P WM形成部 4 4は、電圧指令値 V_us, V vs, V wsに基づき 1 6 k H z の搬送波を変調した各相 P WM信号 Vup(+，-) ， Vvp(+,-) , V wp(+,-) をインパ一夕回路 4 5 に出力する。インパ一タ回路 4 5 は 6個の I G B T 4 6 を三相ブリッジ接続して構成され、下アーム側 U, V相の I G B T 4 6のェミツ夕は、夫々電流検出用のシャント抵抗（電流検出手段） 4 7 ( u , V ) を介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、図示しない増幅 · バイアス回路を介して A / D変換部 4 9 に接続されている。また、インバ一夕回路 4 5 には、 1 0 0 Vの交流電源を倍電圧全波整流した約 2 8 0 Vの直流電圧が印加される。増幅 · バイアス回路はシャント抵抗 4 7の端子電圧を増幅し、その増幅信号の出力範囲が正側に収まるようにバイアスを与える。

A / D変換部 4 9 は、増幅 · バイアス回路の出力信号を A/ D変換した電流デ一夕 I u， I Vを出力する。変換部 5 2 は、電流デー夕 I u , I Vから W相の電流データ I wを推定し、三相の電流データ I u , I v , I wを直交座標系の 2軸電流データ I a , 1 /3 に変換する。 K j3 Z d q変換部 3 8 は、べクトル制御時にはエスティメータ 3 4よりモータ 1 4のロータ位置角 0 を得て 2軸電流データ I a , I |3を d軸電流値 I d , Q軸電流値 I Qに変換し、例えば 1 2 8 秒毎に出力する。エスティメータ 3 4は、 d軸電流値 I d , Q軸電流値 I q に基づいて口一夕 1 7 の位置角 Θ及び回転速度 ωを推定し、各部に出力する。

尚、以上の構成において、インバー夕回路 4 5 を除く構成は、主に D S P (Digital Signal Processor, トルク制御手段） 5 3のソフトウェアで実現されている機能である。

次に、本実施例の作用について図 3乃至図 9 をも参照して説明する。図 3 は、制御用マイコン 5 4 により実行されるフローチャートであり、ドラム 7 内に投入された洗濯物の重量（布量）を推定する処理を示す。制御用マイコン 5 4は、ステップ S 1 において、モータ 1 4の回転速度漸増運転を実行する。即ち、回転速度を、時間 Tkl の間に上側基準速度（第 2回転数） N aまで上げるように（N a /Tkl) の加速度で順次上げてゆく

。上側基準速度 N aは、洗濯物が遠心力の作用によりドラム 7 内周面の最上点に張り付き始める速度であり、 4 0 r p m以上の例えば 7 5 r p mに設定されている。

この回転速度漸増運転は、モー夕 1 4 をべクトル制御することによって行われる。その回転制御は変換部 3 8 による Q軸電流値の出力が 1 2 8 μ秒間隔でなされるため、ドラム 7 の 1 回転（ 7 5 〜 5 5 r p m 、 1 回転 0 . 8秒〜 1 . 0 9秒）のうち 1 2 8 μ秒毎に回転速度制御がなされる。これにより、ドラム 7 の 1 回転中での回転変動が少なくなるように制御される。

即ち、ドラム式洗濯機においてドラム 7 を比較的低速で回転させる場合は、重力の作用により洗濯物がドラムの内周面から下方に落下し、位置が大きく変化し易い。従って、単にドラム 7 を比較的低速で回転させることだけでも、洗濯物の分布バランスをある程度調整することができる。尚、その作用の詳細については、例えば特願 2 0 0 2 — 2 1 2 7 8 8 に記述されている。

続くステップ S 2では、後述する漸減フラグのリセット処理を行ない、次のステップ S 3では Q軸電流 I Q を 1 2 8 ^秒毎に読み込む。次のステップ S 4 においては、 Q軸電流変動幅 Hの検出処理を行う。

図 4は、変動幅 Hの検出処理内容を示すフローチャートである。また、図 6 Aは、図 3 のフローチャートの処理に従った場合におけるモ一夕 1 4 の回転数の一例を示すもので、図 6 Bはその際に検出される Q軸電流のサンプリング値、図 6 Cは図 6 Bの Q軸電流値を、後述する図 4のフローチヤートに従って演算処理した変動幅 Hを示す。

ここで、ステップ S 4における q軸電流変動幅 Hの検出処理について図 4 を参照して説明する。まず、図 6 Bのように検出された Q軸電流値を、デジタル演算によりローパスフィルタリングして高周波成分をカツ卜すると共に、所定間引き率で検出数を間引する (ステップ S 2 1 )。次に、ハィパスフィルタリングにより変動分を抽出すると (ステップ S 2 2 )、その結果を二乗演算し (ステップ S 2 3 )、さらにローパスフィルタリングにより二乗演算結果の高周波成分を除去する (ステップ S 2 4 )。すると、図 6 Cに示すようなデータが得られるので、これを Q軸電流の変動幅 H とする。

再び、図 3 を参照する。ステップ S 5 においては、変動幅 Hが予め定められた基準値 H kより小であるか否かを判断する。即ち、 Q軸電流の変動幅 Hは、モータ 1 4の負荷トルク変動を反映している。従って、変動幅 H が大であるということはドラム 7 の回転変動が大きく、ドラム 7 内における洗濯物分布のアンパランス状態が大きいことを示している。

ステップ S 5 において、変動幅 Hが基準値 H k以上であれば（「 N O」）ステップ S 6 ， S 7へと移行する。そして、漸減フラグがセットされておらず（ステップ S 6 , 「 N 0 j )、回転速度が上側基準速度 N aに達していなければ（ステップ S 7，「？^ 0」）ステップ 3 1 に戻り、回転速度の漸増を継続する。

以上のように、ステップ S 1〜 S 7 のループを回っている間において、回転速度が上側基準速度 N aに達する以前に変動幅 Hが基準値 H kを下回ると（ステップ S 5 , 「Y E S」）、制御用マイコン 5 4は、モ一夕 1 4を最大トルクで加速させる（ステップ S 8 )。そして、この加速期間でも、 Q軸電流 I qを 1 2 8 秒毎に読み込む（ステップ S 9 )。

続くステップ S 1 0 において、加速によりモータ 1 4の回転速度が N d (例えば、 3 0 0 r p m) に達するまでは（「N O」）ステップ S 8 , S 9 の処理を繰り返し、回転速度が N dに達すると（「Y E S」）モー夕 1 4の加速を停止させる（ステップ S 1 1 )。それから、制御用マイコン 5 4は、加速期間にサンプリングした Q軸電流値 I qについて実効値（ 2乗平均値の平方根）を演算すると (ステップ S 1 2 )、その演算結果に応じて布量判定を行なう (ステップ S 1 3 )。

一方、ステップ S 1〜 S 7 のループを回っている間において、回転速度が上側基準速度 N a に達する以前に変動幅 Hが基準値 H kを下回らなかつた場合（ステップ S 7，「Y E S」）、制御用マイコン 5 4は、漸減フラグを内部メモリのフラグ格納領域にセットする（ステップ S 1 4 )。そして、モータ 1 4の回転速度漸減運転を実行する（ステップ S 1 5 )。即ち、図 5 に示すように時間 T k2の間に下側基準速度（第 1 回転数） N bまで下げるように（N a — N b / Tk2) の減速度で回転速度を順次下げてゆく。下側基準速度 N bは、ドラム 7 内周面の最上点から洗濯物が落下し始めると推定される回転速度であり、例えば 5 5 r p mに設定されている。即ち、ドラム 7 の回転速度が漸減して行き下側基準速度 N b に達しようとする近傍では、ドラム内における洗濯物の分布バランスがある程度均一化された状態にあると推定される。そして、以上の回転速度漸減運転の実行中も（ステップ S 1 6，「N O」）、漸増運転の場合と同様にステップ S 3〜 S 5の処理を実行し、その実行中に変動幅 Hが基準値 H kを下回れば (ステップ S 5，「Y E S」）、同様にステップ S 8以降の処理を行なう。また、ステップ S 5 において「 N〇」と判断した場合は、漸減フラグがセットされているので続くステップ S 6では「Y E S」と判断することになり、ステップ S 1 5 に移行する。

更に、回転速度漸減運転が継続され、ステップ S 5で「Y E S」と判断される前に回転速度が下側基準速度 N bに達すると（ステップ S 1 6 , 「 Y E S J ) , 制御用マイコン 5 4は、モータ 1 4の回転を一旦停止させる（ステップ S 1 7 )。それから、ステップ S 1 に移行してパランス調整運転を再度行う。

ここで、図 7 は、縦軸に ci軸電流の実効値をとり、その値に基づいて判定される布重量を横軸にとって示す。例えば、 q軸電流値が 3 . 3 5 2である場合、布重量は約 3 k gと判定される。

以上のように本実施例によれば、制御用マイコン 5 4 は、洗濯機のドラム 7 を回転させるモータ 1 4 をインバ一夕回路 4 5 によりべクトル制御方式で駆動し、モータ 1 4の回転数が下側基準速度 N b と上側基準速度 N a との間にある場合にベクトル制御における q軸電流値の変動を検出し、その変動レベルが所定値以下になるとモ一夕 1 4 を最大トルクで加速させ、その加速期間におけるベクトル制御の Q軸電流値に応じて布量を推定するようにした。

即ち、モータ 1 4の回転数が下側基準速度 N b と上側基準速度 N a との間にある場合、ドラム 7 内における洗濯物の分布パランスはある程度均一化された状態にあると推定される。そして、ベクトル制御における Q軸電流値には、モー夕 1 4の負荷トルクの変動が直接的に現われるので、 Q軸電流の変動を小さくするように制御することで配置パランスの調整がよりァクティブに行なわれる。

そして、配置パランスの調整が良好に行なわれていると推定される状態から、ドラム 7 を急加速して回転数を上昇させている期間に検出される Q 電流値は、モータ 1 4の負荷量、即ち布量をより正確に反映した値となるので、布量の推定をより高精度で行なうことができる。また、制御用マイコン 5 4は、 Q電流値に基づくバランス調整制御を、最初に、ドラム 7 の回転数をゼロ状態から上昇させて上側基準速度 N a に達するまでの間に行うので、バランス調整が順調に行われた場合は布量の推定を比較的短時間で行なうことが可能となる。更に、制御用マイコン 5 4は、バランス調整制御を Q軸電流の実効値に基づいて行なうので、交流的に変化する q軸電流に基づいて布量の推定をより正確に行うことができる。

(第 2実施例）

図 8 及び図 9 は本発明の第 2実施例であり、第 1 実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第 2実施例の構成は基本的に第 1 実施例と同様であり、制御用マイコン 5 4によるソフトウエア的な処理内容が異なっている。

即ち、第 2 実施例では、ドラム 7 の回転速度を一旦上側基準速度 N a まで上昇させた後（ステップ S 2 1 )、下側基準速度 N b に向けて回転速度を漸減させる（最大期間 T k)ようにしている（ステップ S 2 2 )。それから、第 2実施例と同様にステップ S 3〜 S 5， S 8〜 S 1 3 を実行する。また、ステップ S 5 において「 N 0 J と判断した場合は、ステップ S 1 6， S 1 7 を実行し、ステップ S 1 6 で Γ N 0 J と判断するとステップ S 2 2 に移行する。そして、ステップ S 1 7 の実行後はステップ S 2 1 に移行する。

以上のように第 2実施例によれば、制御用マイコン 5 4は、ドラム 7 の回転数を一旦上昇させた後に下降させ、下側基準速度 N bに至るまでの間にバランス調整制御を行い、 Q軸電流の変動が基準値 H kよりも小さくなると、モータ 1 4 を最大トルクで加速させるようにした。

即ち、配置バランスの調整作用を向上させるには、ドラム 7 の回転速度が、ドラム 7 内面で洗濯物に作用する遠心力と重力とが近接する回転速度範囲を通過する時間をより長くとることが必要である。そして、第 1実施例における最初の処理のように、ドラム 7 の回転数をゼロから上側基準速度 N aまで上昇させる場合は、前記回転速度範囲は上側基準速度 N aの極近傍だけとなる。

これに対して、第 2実施例のように回転数を漸減させる場合、前記回転速度範囲は、略上側基準速度 N a と下側基準速度 N b との間に亘るようになる。従って、上述したパランス調整作用が発揮される時間をより長くすることができ、パランス調整効果を一層向上させることができる。

(第 3実施例）

図 1 0 乃至図 1 5 は本発明の第 3実施例を示すものであり、第 1 実施例と異なる部分についてのみ説明する。第 3 実施例では、布量を推定するのにベクトル制御の d軸電流も使用する。

まず、その原理について図 1 4及び図 1 5 を参照して説明する。図 1 4 は、モ一夕 1 4 の温度（主に、卷線の温度）を変化させ、ドラム 7 を「無負荷」の状態、「 2 . 2 k g」，「 5. 3 k g」の擬似負荷を与えた状態で夫々回転させた場合に、測定した判定値をプロッ卜したものである。尚、各状態について測定点が二群に分かれているが、低温側の測定群は室温が 1 4 °Cの場合、高温側の測定群は室温が 2 6 °Cの場合である。この図 1 4から、モー夕 1 4 の温度が上昇すると、同一の負荷に対して判定値が上昇する傾向を示すことが判る。これは、温度が変化することでモー夕 1 4 の卷線の抵抗値が変化することに基づく。即ち、洗濯機を運転することで、モー夕 1 4の卷線に通電が行われると巻線の温度は上昇するが、温度が変動すれば巻線の抵抗値も変動する。そして、巻線の抵抗値が変動すると検出される Q軸電流にも影響を及ぼすからである。また、図 1 5 は、モータ 1 4の温度を変化させた場合に、図 1 4 と同様の負荷状態でモータ 1 4 を回転させた際に検出される d軸電流の値を示したものである。 d軸電流はモー夕 1 4の励磁電流成分であるから、巻線の抵抗が変化するとそれに応じて電流値が概ね線形に変化する傾向を示している。

即ち、布量は、モータ 1 4の温度を変化する場合でも、 q軸電流、 d軸電流の関数として表すことができる。そこで、発明者らは、先ず、布量を y , Q軸電流の実効値を x , d軸電流の実効値を z とした場合に、 yが（ 1 ) 式の関数で表されると仮定した（図 1 2参照）。

y = a - x ² + b - x + c · z ² + d · z + e · · · ( 1 ) そして、既知の布量 yを与えて q軸電流 x及び d軸電流 z を測定し、 ( y， X , z ) のデータ列から多次元最小二乗法を用いて係数（ a , b , c , d , e ) を求めた。その結果、一例として下記のような結果が得られた。

a = - 1 3. 7 0 7 8 0 6 9 4

b = 1 1 2 . 5 1 2 2 8 1 6

c = - 2 4 2 . 8 2 2 1 4 7 7 ( 2 ) d = 一 0 . 5 9 1 6 2 7 0 1 6 9

e = 7 . 5 4 6 0 7 8 2 2 2

尚、これらの結果に基づいて布量を推定することは、第 1実施例のように Q軸電流のみに基づいて推定する布量を、モータ 1 4の卷線温度の推定結果に応じて補正することに等しい。

図 1 0 に示す機能プロック図では、制御用マイコン（温度検出手段，布量推定手段） 6 1 は、エスティメ一夕 3 4によって出力される d軸電流値 I dも読み込むように構成されている。

そして、図 1 1 に示すフローチャートでは、制御用マイコン 5 4 はステップ S 9 において Q軸電流を読み込むと、続いて d軸電流も読み込む（ステツプ S 3 1 )。そして、ステップ S 1 2 において Q軸電流の実効値を演算すると、続いて d軸電流の実効値も演算する（ステップ S 3 2 )。それから、（ 1 ) 式に（ 2 ) の係数（ a， b， c , d， e ) を代入した式で布量を判定する（ステップ S 3 3 )。

図 1 3 Aは、第 1実施例のように q軸電流のみに基づいて布量を推定する場合の一例であり、図 1 3 Bは第 3実施例において d軸電流により温度補正を行なって布量を推定する場合の一例を示す。負荷が 4 k g , 5 k g の場合について Aは Q軸電流の実効値を演算して縦軸にとり、図 1 3 Bは ( 1 ) 式に基づく yを演算して縦軸にとっている。

負荷が 4 k g , 5 k gの場合、標準偏差 σは Aが 0 · 0 1 6 7， 0 . 0 1 6 5であり、 Βは何れも 0. 0 0 4である。即ち、 3 ひは Αが 0 . 0 0 5であるのに対して Bは 0. 0 0 1 2であるから、ばらつきは、 4分の 1 以下となり測定精度が極めて向上した。

以上のように第 3実施例によれば、制御用マイコン 6 1 は、ベクトル制御における d軸電流の値に基づいてモータ 1 4の卷線温度を推定し、その巻線温度に基づいて布量の推定結果を補正するようにした。従って、推定精度を一層向上させることができる。そして、 d軸電流はモータ 1 4の励磁電流成分であるから、 d軸電流を参照すればその時の卷線の抵抗値を良好に推定することが可能となる。従って、温度センサなどを別途設けずとも、卷線の温度に基づく補正を行なうことができる。

本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。

第 1実施例において、ステップ S 2 ~ S 6， S 1 4〜 S 1 7 を削除して、ステップ S 3 の実行後はステップ S 7 の判断を行い、「 Y E S」と判断するとステップ S 8 に移行するようにしても良い。即ち、ドラム 7 の回転数が上限基準値に達したことのみを以つて、ドラム 7 内における洗濯物の分布パランスがある程度均一化された状態にあると判断しても良い。また、同様に第 2実施例においても、ステップ S 2 2 , S 2 3 を削除して、ステップ S 2 2 の実行後はステップ S 1 6 の判断を行い、「 Y E S」と判断するとステップ S 8 に移行するようにしても良い。

第 3実施例において、温度検出手段は、必ずしも d軸電流に基づくものに限らず、温度センサを設けて卷線の温度を直接検出し、その温度に基づいて第 1実施例の方式で推定された布量を補正するようにしても良い。産業上の利用可能性本発明によれば、ドラム内における洗濯物の分布パランスをある程度均一化させた状態で、洗濯物の量の高精度で推定可能なドラム式洗濯機を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転軸が略水平方向に配置され、洗濯物が収容されるドラム（ 7 ) とこのドラム（ 7 ) を回転させるモ一夕（ 1 4 ) と、

このモータ（ 1 4 ) に流れる電流を検出する電流検出手段（ 4 7 ) とこの電流検出手段（ 4 7 ) によって検出された電流に基づいて前記モ一夕 ( 1 4 ) をぺクトル制御することで、当該モータ ( 1 4 ) の発生トルクが少なくとも洗い運転と脱水運転との夫々について最適となるように制御するトルク制御手段（ 5 3 ) とを備えて構成されるドラム式洗濯機において、

前記モー夕（ 1 4 ) の回転数が、高回転数側から減少させた場合に前記ドラム（ 7 ) 内部の洗濯物が最上点において内周面より落下し始めると推定される第 1 回転数から、低回転数側から上昇させた場合に前記ドラム ( 7 ) 内部の洗濯物が最上点において内周面に張り付き始めると推定される第 2 回転数までの間にあると判断すると、前記モー夕（ 1 4 ) を最大出力トルクで加速させ、その加速期間におけるべクトル制御の Q軸電流値に応じて布量を推定する布量推定手段（ 5 4 , 6 1 ) を備える。

2. クレーム 1 の洗濯機において、

布量推定手段（ 5 4， 6 1 ) は、モータ（ 1 4 ) の回転数が第 1 回転数から第 2 回転数までの間にある場合にベクトル制御における q軸電流値の変動を検出し、その変動レベルが所定値以下になるとモータ（ 1 4 ) の加速を開始させるパランス調整制御を行う。

3. クレーム 2 の洗濯機において、

布量推定手段（ 5 4 , 6 1 ) は、バランス調整制御を、ドラム（ 7 ) の回転数を一旦上昇させた後に下降させ、第 1 回転数に至るまでの間に行う

4. クレーム 2 の洗濯機において、

布量推定手段（ 5 4 , 6 1 ) は、バランス調整制御を、ドラム（ 7 ) の回転数をゼロ状態から上昇させ、第 2 回転数に達するまでの間に行う。

5. クレーム 2乃至 4の洗濯機において、

布量推定手段（ 5 4 , 6 1 ) は、バランス調整制御を、 Q軸電流の実効値に基づいて行なう。

6. クレーム 1 乃至 5の洗濯機において、

モータ（ 1 4 ) の巻線温度を検出する温度検出手段（ 6 1 ) を備え、布量推定手段（ 6 1 ) は、前記卷線温度に基づいて布量の推定結果を補正する。

7. クレーム 6 の洗濯機において、

温度検出手段（ 6 1 ) は、ベクトル制御における d軸電流の値に基づいてモータ（1 4 )の巻線温度を推定する。