WO2023058529A1 - 洗濯機 - Google Patents

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WO2023058529A1
WO2023058529A1 PCT/JP2022/036232 JP2022036232W WO2023058529A1 WO 2023058529 A1 WO2023058529 A1 WO 2023058529A1 JP 2022036232 W JP2022036232 W JP 2022036232W WO 2023058529 A1 WO2023058529 A1 WO 2023058529A1
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WO
WIPO (PCT)
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washing
deceleration
tub
washing machine
dehydration
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/036232
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕智 藤岡
龍太 矢澤
捷 佐久間
和彦 麻田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/32—Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry
    • D06F33/40—Control of operational steps, e.g. optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of centrifugal separation of water from the laundry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present disclosure relates to washing machines.
  • Patent Literature 1 discloses a washing machine having a braking mechanism that applies a braking force to the rotation of the washing and dehydrating tub.
  • This washing machine includes a water receiving tub having a rotatable washing and dehydrating tub disposed inside the outer frame of the washing machine, a pulsator rotatably disposed at the inner bottom of the washing and dehydrating tub, and driving means for driving the washing and dehydrating tub and the pulsator.
  • the washing machine includes a dehydration shaft connected to the washing and dehydration tub, a brake mechanism for applying a braking force to the rotation of the dehydration shaft, a brake release device for releasing the braking force of the brake mechanism, washing and rinsing.
  • the washing machine also includes control means for sequentially controlling a series of operations based on the contents set by the setting input means, such as the rotation of the pulsator and the rotation of the washing/dehydrating tub. Then, the control means executes a brake release step in which the brake release device is operated after a predetermined time has elapsed since the power is turned on by the setting input means, and the washing and spin-drying tub becomes rotatable.
  • the present disclosure provides a washing machine that can perform deceleration and re-acceleration operations during dehydration in a relatively short time with high accuracy.
  • the washing machine includes a washing/drying tub for storing laundry, an agitating blade provided in the washing/drying tub, a control unit for controlling the washing machine, and an electric motor for transmitting power to the washing/drying tub. and a clutch spring.
  • the control unit applies to the clutch spring a torque that is greater than the lower limit of the torque that can be transmitted to the washing/drying tub during the deceleration period of the washing/drying tub.
  • the washing machine according to the present disclosure can decelerate and reaccelerate during dehydration in a relatively short period of time with high accuracy.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a washing machine according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2A is a diagram showing a configuration of a deceleration section according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2B is a diagram showing a configuration of a clutch spring according to Embodiment 1 of the present disclosure;
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the power supply circuit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram showing configurations of a control unit and an electric motor of the washing machine according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a detailed block diagram focusing on the internal configuration of the current vector setter according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing in a washing course by a control unit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing acceleration, deceleration, and re-acceleration operations of the dehydration operation according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of main parts of a conventional washing machine.
  • a washing machine in which a motor drive control device is used to turn off the power to a motor when, for example, reducing the rotational speed of a washing and dehydrating tub during a dehydrating operation.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a conventional washing machine.
  • the conventional washing machine includes a water receiving tank 1, a rotatable washing/drying tank 2 provided in the water receiving tank 1, and a rotatable washing/drying tank 2 provided at the bottom of the washing/drying tank 2. It has a pulsator 3 and a motor 4 .
  • a first pulley 5 and a second pulley 6 attached to the shaft of the motor 4 are connected by a belt 7 .
  • a reduction gear 10 and the like are provided between the upper bearing 8 and the lower bearing 9 .
  • the present disclosure provides a washing machine that can accurately perform deceleration and re-acceleration operations in a relatively short time during dehydration.
  • Embodiment 1 Embodiment 1 of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 Embodiment 1 of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of washing machine 20. As shown in FIG.
  • washing machine 20 is a vertical washing machine.
  • washing machine 20 includes washing and dehydrating tub 23 , stirring blade 24 , receiving tube 25 , water supply valve 27 and drainage valve 28 .
  • the washing and dewatering tub 23 is rotatable, and stores the laundry 21 and the washing liquid 22 in which the powder detergent and the liquid detergent are dissolved in water.
  • the laundry 21 is not limited to clothing, and may be, for example, bedding, curtains, rugs, cloth such as shoes, leather products, or other washable items.
  • the stirring blade 24 is provided in the washing and dewatering tub 23 and is rotatable.
  • the receiving tube 25 is provided outside the washing and dewatering tub 23 and stores liquid (water or the washing liquid 22).
  • the water supply valve 27 is a valve for filling water from the water supply 26 into the receiving tube 25 .
  • the drain valve 28 is a valve for discharging the washing liquid 22 from the receiving tube 25 to the sewage system 29 .
  • the washing machine 20 also includes an electric motor 30 , a control section 31 and a power supply circuit 32 .
  • Electric motor 30 is used to rotate washing/dehydration tub 23 and stirring blade 24 .
  • Control unit 31 includes, for example, a memory and a processor (both not shown), and the processor controls the overall operation of washing machine 20 by executing a program stored in the memory. Note that the control unit 31 may be a specially designed hardware circuit that realizes its functions. Details of the control unit 31 will be described later.
  • the power supply circuit 32 supplies current to the electric motor 30 according to the control signal from the control section 31 .
  • the power supply circuit 32 may be included in the configuration of the control section 31 as shown in FIG.
  • the washing machine 20 also includes a transmission unit 35 that transmits the rotational power of the electric motor 30 to the washing/dehydration tub 23 and the stirring blades 24 .
  • the transmission part 35 has a deceleration part 36 between the washing and dehydrating tub 23 and the stirring blade 24 and between the input and output shafts.
  • the washing machine 20 is a helical spring-like coil and includes a clutch spring 37 that transmits power from the electric motor 30 to the washing and dehydrating tub 23 .
  • the clutch spring 37 disables the deceleration function of the deceleration section 36 when the input and output shafts are directly connected by a control signal from the control section 31 .
  • Washing machine 20 includes mechanical brake 40 and one-way clutch 41 .
  • the mechanical brake 40 mechanically decelerates and stops the rotation of the washing/dehydrating tub 23 by wrapping a band around the rotating portion that rotates together with the washing/dehydrating tub 23 in response to a control signal from the control unit 31 .
  • a one-way clutch 41 allows clockwise rotation of the washing and dehydrating tub 23 when viewed from above, and prevents counterclockwise rotation.
  • the transmission unit 35 includes a pulley speed reduction unit 43 and inputs rotation from the shaft of the electric motor 30 reduced by a predetermined speed reduction ratio (for example, 1/4) to the speed reduction unit 36 .
  • the electric motor 30 is connected to the shaft 44 via the pulley reduction section 43, and the connection between the shaft 44 and the washing/dehydrating tub 23 or the stirring blade 24 is switched by a clutch (not shown).
  • a clutch not shown
  • the electric motor 30 and the washing/dehydrating tub 23 or the stirring blade 24 are directly connected without the pulley reduction section 43 may be employed.
  • FIG. 2A is a diagram showing the configuration of the deceleration section 36
  • FIG. 2B is a diagram showing the configuration of the clutch spring 37.
  • FIG. 2A is a view of the speed reduction unit 36 as seen from directly above the washing machine 20
  • FIG. 2B is a vertical cross-sectional view of the clutch spring 37, the tub-side joint 75, and the electric motor-side joint 76.
  • the reduction section 36 includes a sun gear 45 rotating about an axis 44 connected as an output of a pulley reduction section 43, planetary gears 46, 47, 48, 49, 50, a planet carrier 53, and a It has a configuration in which the internal gear 52 is combined.
  • the sun gear 45 is connected as the input side to the electric motor 30 via the shaft 44 and the planet carrier 53 is connected as the output side to the stirring blades 24 .
  • the internal gear 52 is connected to the washing and dehydrating tub 23 .
  • a planetary carrier 53 connects the axes of the planetary gears 46, 47, 48, 49, 50 in an annular fashion, and the planetary gears 46, 47, 48, 49, 50 all contact the sun gear 45 on the inside and the internal gear 52 on the outside. It has a configuration that
  • the clutch spring 37 switches the connection between the tub-side joint 75 and the electric motor-side junction 76, and the mechanical brake 40 switches the fixing between the internal gear 52 and the washing/spin-drying tub 23, thereby performing the washing operation and the dehydration. You can switch between driving.
  • the tub-side joint 75 is connected to the washing and dewatering tub 23, and the motor-side joint 76 is connected to the shaft 44 and the electric motor 30, respectively.
  • the mechanical brake 40 is activated by a clutch (not shown), and the internal gear 52 and the washing/dehydrating tub 23 are fixed. Furthermore, the sun gear 45 is rotated by the electric motor 30 and the shaft 44 to rotate the planetary carrier 53 at a predetermined reduction ratio (for example, 1/6 times) with respect to the sun gear 45. 24 will be communicated.
  • the speed reduction unit 36 reduces the rotational speed by a predetermined speed reduction ratio (for example, 1/6 times), and the reciprocal of the predetermined speed reduction ratio ( For example, the torque is transmitted by 6 times).
  • the clutch spring 37 is loosened by the clutch (not shown), and the speed reduction unit 36 is used for both the arrow a direction and the arrow b direction in FIG. 2A. Connection is not blocked.
  • the mechanical brake 40 is effective and the washing/drying tub 23 is fixed, so torque is transmitted from the stirring blade 24 to the washing/drying tub 23 via the laundry 21 in the alternate directions of arrows a and b. Rotation (both rotation) of the washing and dehydrating tub 23 related to is reduced or eliminated. As a result, washing of the laundry 21 by the stirring blades 24 is effectively performed.
  • the clutch (not shown) disables the mechanical brake 40, and the internal gear 52 and the washing/dehydration tub 23 are put into a movable state.
  • the clutch spring 37 is tightened, and the tub-side joint 75 and the motor-side joint 76 are connected.
  • the clutch spring 37 loosens and the tub-side joint 75 and motor-side joint 76 are not connected.
  • the internal gear 52 and the washing and dewatering unit are operated by the one-way clutch 41 even if the mechanical brake 40 is disabled.
  • the water tub 23 is prevented from rotating in the dewatering rotation reverse drive direction (arrow b direction).
  • the one-way clutch 41 similarly prevents the washing and spin-drying tub 23 from rotating in the dehydration rotation reverse driving direction (arrow b direction).
  • the internal gear 52 and the washing and dewatering tub 23 are already fixed.
  • the one-way clutch 41 prevents the washing and dewatering tub 23 from rotating (reverse rotation) in the direction of the arrow b, thereby preventing wear of the clutch spring 37 and members in contact therewith.
  • the clutch spring 37 is configured such that the clutch is disengaged while holding one end (lower end) of the tsurugi spring-shaped coil, but the clutch is disengaged by holding both ends (upper end and lower end) at the same time. It doesn't matter if it is.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the detailed configuration of the power supply circuit 32. As shown in FIG.
  • the power supply circuit 32 includes switching elements 55 , 56 , 57 , 58 , 59 , 60 , a drive circuit 61 , a DC power supply 63 and a current detection circuit 71 .
  • Current sensing circuit 71 includes shunt resistors 66 , 67 , 68 and amplifier circuit 70 .
  • the switching elements 55, 56, 57, 58, 59, and 60 each consist of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a diode connected in anti-parallel between its collector and emitter terminals.
  • a drive circuit 61 is connected to the gate terminals of the switching elements 55, 56, 57, 58, 59 and 60 and controls the switching elements 55, 56, 57, 58, 59 and 60 to turn on and off.
  • the DC power supply 63 performs full-wave rectification or voltage doubler rectification of the AC commercial power supply.
  • Shunt resistors 66 , 67 , 68 of about 50 milliohms are connected between the switching elements 58 , 59 , 60 on the low potential side and the negative terminal of the DC power supply 63 .
  • the amplifier circuit 70 amplifies voltages generated in proportion to the currents flowing through the shunt resistors 66 , 67 , 68 .
  • the zero current is level-shifted to approximately 2.5 V so that it falls within the range of the AD terminal of the microcomputer (not shown), and is transmitted to the control section 31 as the output of the current detection circuit 71 .
  • each line current of 3-phase UVW is output at multiple timings within the carrier period of PWM (Pulse Width Modulation), and is separated into 3 phases by addition and subtraction calculations. may be used.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • a part called a DCCT (DC Current Transformer) that converts a current with a frequency from a direct current to a high frequency into a voltage through magnetic coupling such as a Hall element is connected to the three lines UVW that become the input of the electric motor 30 may be used.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control unit 31 and the electric motor 30. As shown in FIG.
  • the control unit 31 obtains the rotational speed of the washing/dehydrating tub 23 by speed calculation called sensorless. Sensorless and vector control will be described below.
  • Current control section 105 includes power supply circuit 32, first coordinate converter 100, error subtractors 102 and 103, current error amplifier 101, and second coordinate converter 104, as follows.
  • a current detection circuit 71 of the power supply circuit 32 supplies current to windings 97 , 98 , 99 of each phase of the electric motor 30 .
  • the first coordinate converter 100 decomposes Iu, Iv, and Iw, which are the output currents of the power supply circuit 32, into I ⁇ and I ⁇ , which are rotating coordinate ⁇ components (estimated d and estimated q components) along with the ⁇ value.
  • An error subtractor 102 obtains an error between the current command values I ⁇ r and I ⁇ on the ⁇ coordinates. Also, the error subtractor 103 obtains the error between the current command values I ⁇ r and I ⁇ on the ⁇ coordinates.
  • the current error amplifier 101 outputs voltage commands V ⁇ and V ⁇ by making these errors act on PI (proportional + integral) elements.
  • the second coordinate converter 104 uses ⁇ to perform inverse conversion to the voltage values of each phase of UVW as static coordinates. As described above, the current control unit 105 controls the ⁇ current.
  • the first coordinate converter 100 and the second coordinate converter 104 perform calculations using the following (Formula 1) and (Formula 2), respectively. Note that this is just an example, and various mathematical formulas using trigonometric functions can be used, and transformations between stationary coordinates and rotating coordinates and inverse transformations can be used.
  • phase error detector 107 uses V ⁇ , I ⁇ , and I ⁇ as inputs to calculate the phase ⁇ as shown in (Equation 3).
  • Ra is the resistance value of the windings 97 , 98 and 99 and Lq is the q-axis inductance of the electric motor 30 .
  • the velocity calculator 108 outputs calculated values ⁇ and ⁇ 1 of the angular velocities as shown in (Formula 4) and (Formula 5).
  • the integrator 110 outputs ⁇ obtained by time-integrating ⁇ 1 to the two coordinate converters 100 and 104 as shown in (Formula 6). ⁇ is the estimated phase.
  • ⁇ is input to subtractor 112 together with ⁇ r, which is the output value of speed command unit 111 .
  • a speed error amplifier 113 amplifies a PI (proportional plus integral) error as a speed error with respect to the command speed.
  • I ⁇ ra and I ⁇ ra are output.
  • the current vector setter 115 inputs I ⁇ ra and I ⁇ ra to the current control unit 105 as I ⁇ r and I ⁇ r, respectively. As a result, vector control and speed control are established, and the electric motor 30 is driven.
  • FIG. 5 is a detailed block diagram mainly showing the internal configuration of the current vector setter 115. As shown in FIG.
  • the current vector setter 115 includes switches 118 and 119 .
  • the switching device 118 and the switching device 119 are capable of switching between side a (speed control) and side b (torque current constant control). That is, when performing speed control using a torque corresponding to the difference between the target and the current rotation speed, it is connected to side a, and when performing constant torque current control, it is connected to b side.
  • controlling voltage control may be performed.
  • FIG. 6 is a flow chart showing processing in the washing course by the control unit 31. As shown in FIG.
  • step 201 when the user puts the laundry 21 into the washing and dehydrating tub 23, turns on the power (not shown) of the washing machine 20, and performs a predetermined operation, the washing machine 20 starts the washing course.
  • the controller 31 opens the water supply valve 27 and closes the drain valve 28 .
  • step 203 water supply is started and water enters the receiving tube 25 .
  • the controller 31 closes the water supply valve 27 in step 204 .
  • Water supply to the receiving tube 25 is thereby completed.
  • the water in the receiving tube 25 is the washing liquid 22 containing detergent in the washing operation, and the washing liquid 22 is only water in the rinsing operation. Further, for example, water is supplied in an amount (water level) preset according to the amount of laundry 21 put into the washing/dehydrating tub 23 .
  • the water level detection unit detects the water level in the washing/dehydration tub 23.
  • the water level detection unit here, a conventional water level detection unit included in a normal washing machine can be used, so detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 31 determines that the detected water level is equal to or higher than a predetermined value, that is, the water supply is completed, the controller 31 proceeds to the stirring operation in step 206 .
  • the control section 31 disconnects the clutch spring 37, turns on the mechanical brake 40, and drives the electric motor 30 in alternating left and right rotation directions to perform stirring operation.
  • the controller 31 opens the drain valve 28 after running the stirring operation for a predetermined time.
  • the water level detector detects the water level of the washing and dehydrating tub 23 .
  • the controller 31 determines that the detected water level is equal to or less than a predetermined value, ie, that the water discharge is completed, the controller 31 proceeds to the dehydration operation in step 209 .
  • the control unit 31 connects the clutch spring 37, turns off the mechanical brake 40, drives the electric motor 30 clockwise when viewed from above, and performs dehydration operation (acceleration control).
  • the rotation speed of the washing and dehydrating tub 23 together with the stirring blade 24 is finally increased to, for example, about 700 r/min, and the laundry 21 is dehydrated by centrifugal force.
  • the control unit 31 performs the dehydration operation (deceleration control) of the washing and dehydration tub 23.
  • step 211 the control unit 31 determines whether or not the acceleration/deceleration of the dehydration operation has been repeated a predetermined number of times or more, and if it has been repeated a predetermined number of times or more (step 211: Yes), the process proceeds to step 212 to proceed to the next step. move on. If the number of times is less than the predetermined number (step 211: No), the control unit 31 returns to step 209 and performs the dehydration operation.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing acceleration, deceleration, and re-acceleration operations of the dehydration operation in the first embodiment. Note that these operations are controlled by the control unit 31 .
  • the upper diagram is the sequence when the load of the laundry 21 is light
  • the lower diagram is the sequence when the load of the laundry 21 is heavy.
  • acceleration is performed (during the acceleration period) to a dehydration midway rotation speed (eg, 200 r/min)
  • deceleration is performed to a dehydration deceleration rotation speed (eg, 100 r/min)
  • dehydration reaching rotation Re-acceleration is performed up to a number (for example, 740 r/min).
  • the constant torque current control described above with reference to FIG. 5 is used for the deceleration periods of A and A'
  • the speed control is used for the acceleration/stationary periods other than A and A'.
  • the clutch spring 37 is tightened as described above with reference to FIG. As a result, the rotation speed of the washing/dehydration tub 23 can be grasped from the rotation speed of the electric motor 30 .
  • the control unit 31 sets the torque of the electric motor 30 in consideration of the torque transmitted to the clutch spring 37 other than the clutch spring 37 while keeping the clutch spring 37 tightened.
  • the torque transmitted to the washing and dehydrating tub 23 while maintaining the clutch spring 37 in a tightened state is 0.1 N ⁇ m
  • the torque transmitted to the stirring blade 24 via the reduction section 36 is 0.2 N ⁇ m
  • other Friction torque is assumed to be 0.1 N ⁇ m.
  • the torque generated by the electric motor 30 is required to be 0.4 N ⁇ m.
  • the torque (eg, 0.1 N ⁇ m) transmitted to the washing and dehydrating tub 23 is smaller than the torque (eg, 1 N ⁇ m) required to maintain the number of rotations, even if the torque is kept constant, the deceleration occurs. do.
  • the control unit 31 applies a torque equivalent to the torque transmitted to the washing/drying tub 23 (0.1 N ⁇ m in this example) to the clutch spring 37 during the deceleration period of the washing/drying tub 23. , the clutch spring 37 can be kept tightened. In addition, the control unit 31 applies torque to the clutch spring 37 during the deceleration period of the washing and dewatering tub 23, which is greater than the lower limit (for example, 0 Nm) of the torque transmitted to the washing and dewatering tub 23. In this way, naturally, the clutch spring 37 can be kept tightened.
  • the torque current set by the electric motor 30 can be positive, negative, or 0 (for example, ⁇ 0.1 A, or 0A, or 0.1A) can be set.
  • the rotation speed of the washing and dehydrating tub 23 can be grasped by the electric motor 30, and can be reduced by the load torque.
  • the torque current set here is kept constant, so the speed fluctuation (the degree of change in the number of revolutions) changes depending on the state of the load such as the laundry 21. . Since the load in the upper diagram of FIG. 7 is light, the inertia is small and deceleration is easy. On the other hand, since the lower diagram of FIG. 7 shows a heavy load, the inertia is large and deceleration is difficult. This difference can also be seen from the difference in slope of the actual rotation speed in the figure.
  • speed control is performed during the acceleration/steady period other than A, and the rotation speed follows the target rotation speed.
  • constant torque current control is performed, and although constant torque is applied to tighten the clutch spring 37, the load torque slows down.
  • speed control is performed.
  • the dehydration reaching rotation speed eg, 740 r/min
  • the dehydration reaching rotation speed is reaccelerated so as to follow the target rotation speed.
  • the acceleration period of B for example, 8 seconds
  • B' eg, 8 s
  • the dehydration operation sequence described here is effective in reducing foam from the washing liquid (wash liquid 22) that hinders accelerated dehydration. That is, by squeezing the cleaning liquid in the laundry 21 during acceleration to the mid-drying rotation speed and discarding the squeezed cleaning liquid during deceleration to the dehydration rotation speed, excessive load torque due to many bubbles can be suppressed in advance, Rapid dehydration operation can be performed.
  • 740 r/min is an example of the dehydration reaching rotation speed indicating the maximum rotation speed during dehydration
  • 200 r/min is an example of the rotation speed during dehydration indicating the rotation speed immediately before dehydration
  • the rotation speed after dehydration deceleration is indicated.
  • dehydration deceleration rotation speed has been described as 100 r/min. However, if dehydration arrival rotation speed ⁇ intermediate dehydration rotation speed>dehydration deceleration rotation speed>0 r/min (stop), each rotation speed can be appropriately set so as to realize efficient dehydration operation. Also, in the above description, the set deceleration time is set to 30 seconds as an example, but the set deceleration time may be longer or shorter. However, by lengthening the deceleration setting time, the dehydration operation time becomes long, and as a result, the operation time of the entire washing machine 20 until the operation is completed can be lengthened. It should be set according to time.
  • the post-acceleration stable period and the post-deceleration stable period are set to 2 seconds, but they may be shorter or longer as long as it is possible to suppress sudden torque fluctuations.
  • dehydration operation including one deceleration and reacceleration is described as an example, but the control unit 31 may perform dehydration operation only deceleration without reacceleration. Further, the control unit 31 may perform the dehydration operation including deceleration and re-acceleration two or more times.
  • the deceleration period of A and A' after acceleration to the rotation speed during dehydration has been described, but the deceleration period of the present disclosure also includes a period of deceleration again after reacceleration. This also applies to the dehydration operation including multiple decelerations.
  • the washing machine 20 includes the washing and dewatering tub 23 for storing the laundry 21, the agitating blade 24 provided in the washing and dewatering tub 23, and the control for controlling the washing machine 20. and a clutch spring 37 for transmitting power from the electric motor 30 to the washing and dehydrating tub 23 .
  • the control unit 31 applies a torque to the clutch spring 37 that is greater than the lower limit of the torque that can be transmitted to the washing and dewatering tub 23 during the deceleration period of the washing and dewatering tub 23 .
  • the washing machine 20 keeps the clutch spring 37 tightened even during deceleration, synchronizes the rotation speeds of the washing/drying tub 23 and the electric motor 30, and rotates the washing/drying tub 23 from the rotation speed of the electric motor 30. It is possible to detect the number accurately. Therefore, even if the deceleration changes depending on the state of the laundry 21, etc., the speed can be reliably decelerated to a predetermined number of revolutions to obtain the performance of the washing machine 20. That is, the washing machine 20 can perform the deceleration and reacceleration operations during dehydration in a relatively short period of time with high accuracy.
  • the washing machine 20 causes the controller 31 to apply torque equivalent to the torque that can be transmitted to the washing/drying tub 23 during the deceleration period of the washing/drying tub 23 to the clutch spring 37. .
  • the washing machine 20 can accurately detect the number of rotations of the washing/dehydrating tub 23, increase the deceleration, and quickly move to the next step. Therefore, the operating time of the entire washing machine 20 until the operation is completed can be shortened.
  • the washing machine 20 maintains a state in which it can communicate with the washing and dewatering tub 23 by setting the torque of the electric motor 30 .
  • the washing machine 20 reliably maintains the tightened state of the clutch spring 37, including the torque transmitted from the electric motor 30 such as the stirring blade 24 to other than the clutch spring 37, regardless of the tightening/loosening conditions. Therefore, the washing machine 20 can synchronize the rotation speeds of the washing/drying tub 23 and the electric motor 30 .
  • the washing machine 20 causes the control unit 31 to decelerate to the dehydration deceleration speed when decelerating the washing/dehydration tub 23, and then re-accelerate.
  • the washing machine 20 can squeeze the cleaning liquid in the laundry during acceleration and discard the squeezed cleaning liquid during deceleration. Therefore, the washing machine 20 can suppress an excessive load torque due to many bubbles in the washing liquid (the washing liquid 22), and can perform a rapid spin-drying operation.
  • the washing machine 20 detects the deceleration at that time. Let it re-accelerate from the rpm.
  • the washing machine 20 causes the controller 31 to decelerate and re-accelerate the washing and dehydrating tub 23 multiple times after accelerating.
  • the washing machine 20 can perform the sequence of discarding the cleaning liquid (the washing liquid 22) a plurality of times, so that it is possible to reliably suppress excessive load torque due to the large amount of foam in the cleaning liquid (the washing liquid 22). . Therefore, the washing machine 20 can perform a rapid spin-drying operation.
  • the washing machine 20 is controlled so that the controller 31 accelerates the washing and dehydrating tub 23 to the mid-drying rotation speed and then keeps the rotation speed constant during the post-acceleration stable period. Take control and then try to slow down.
  • the washing machine 20 can suppress torque fluctuations when the washing and dewatering tub 23 shifts to deceleration, can accurately detect the rotation speed, and can perform stable rotation speed control. Therefore, in the washing machine 20, a difference in rotation speed between the washing and dewatering tub 23 and the electric motor 30 is less likely to occur, and wear of the clutch spring 37 can be suppressed.
  • the washing machine 20 is configured such that the controller 31 controls the rotation speed to be constant during the stable period after deceleration after deceleration to the dehydration deceleration speed when the washing and spin-drying tub 23 is decelerated. Take control and then try to reaccelerate.
  • the present disclosure is also applicable to household and commercial washing machine applications.
  • the present disclosure is also applicable to washing and drying machines.

Landscapes

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Abstract

本開示の実施の形態１における洗濯機（２０）は、洗濯物（２１）を収納する洗濯兼脱水槽（２３）と、洗濯兼脱水槽（２３）内に設けた攪拌翼（２４）と、を有する。また、洗濯機（２０）は、洗濯機（２０）を制御する制御部（３１）と、電動機（３０）から洗濯兼脱水槽（２３）に動力を伝達するクラッチスプリング（３７）と、を有する。制御部（３１）は、洗濯兼脱水槽（２３）の減速期間中に、洗濯兼脱水槽（２３）との伝達可能なトルクの下限よりも大となるトルクをクラッチスプリング（３７）に加えるようにしたものである。

Description

洗濯機
　本開示は、洗濯機に関するものである。
　例えば、特許文献１は、洗濯兼脱水槽の回転にブレーキ力を付加するブレーキ機構部を有する洗濯機を開示する。この洗濯機は、洗濯機外枠内に配設され内部に脱水回転可能な洗濯兼脱水槽を有した水受け槽と、洗濯兼脱水槽の内底部に回転自在に配設されたパルセータと、洗濯兼脱水槽およびパルセータを駆動する駆動手段と、を備える。また、この洗濯機は、洗濯兼脱水槽に連結する脱水シャフトと、脱水シャフトの回転にブレーキ力を付加するブレーキ機構部と、ブレーキ機構部のブレーキ力を解除するブレーキ解除装置と、洗濯、すすぎ、脱水など一連の工程を設定する設定入力手段と、を備える。また、この洗濯機は、パルセータの回転および洗濯兼脱水槽の回転等を設定入力手段により設定された内容に基づき一連の動作を逐次制御する制御手段と、を備える。そして、制御手段は、設定入力手段により電源が投入されてから所定時間後にブレーキ解除装置を動作させ洗濯兼脱水槽が回転可能な状態となるブレーキ解除工程を実行する。
特開２００７－１１７３２８号公報
　本開示は、脱水時の減速、再加速動作を比較的短時間で精度良く実行できる洗濯機を提供する。
　本開示における洗濯機は、洗濯物を収納する洗濯兼脱水槽と、洗濯兼脱水槽内に設けた攪拌翼と、洗濯機を制御する制御部と、電動機から洗濯兼脱水槽に動力を伝達するクラッチスプリングと、を有する。制御部は、洗濯兼脱水槽の減速期間中に、洗濯兼脱水槽との伝達可能なトルクの下限よりも大となるトルクをクラッチスプリングに加えるようにしたものである。
　本開示における洗濯機は、脱水時の減速、再加速動作を比較的短時間で精度良く実行できる。
図１は、本開示の実施の形態１における洗濯機の構成を示すブロック図である。 図２Ａは、本開示の実施の形態１における減速部の構成を示す図である。 図２Ｂは、本開示の実施の形態１におけるクラッチスプリングの構成を示す図である。 図３は、本開示の実施の形態１における電源回路の詳細な構成を示す回路図である。 図４は、本開示の実施の形態１における洗濯機の制御部および電動機の構成を示すブロック図である。 図５は、本開示の実施の形態１における電流ベクトル設定器の内部構成を中心に詳細に記載したブロック図である。 図６は、本開示の実施の形態１における制御部による洗濯コースにおける処理を示すフローチャートである。 図７は、本開示の実施の形態１における脱水運転の加速、減速、再加速動作を示すシーケンス図である。 図８は、従来の洗濯機の主要部分の構成を示すブロック図である。
　（本開示の基礎となった知見等）
　従来、モータ駆動制御装置を用いて、例えば、脱水動作において洗濯兼脱水槽の回転速度を低下させる場合に、モータへの通電を切って停止させる洗濯機が知られている。
　図８は、従来の洗濯機の主要部分の構成を示すブロック図である。図８に示すように、従来の洗濯機は、水受け槽１と、水受け槽１内に設けた脱水回転可能な洗濯兼脱水槽２と、洗濯兼脱水槽２の底部に回転自在に設けたパルセータ３と、モータ４とを有している。モータ４の軸に取り付けた第１のプーリ５と第２のプーリ６とは、ベルト７で結ばれている。上軸受８と下軸受９との間には減速ギア１０などが設けられている。
　洗濯兼脱水槽２内の洗濯物を撹拌する時は、第２のプーリ６を介して、減速ギア１０によって減速された回転が、パルセータ３に伝わりパルセータ３を回転させる。一方、ブレーキシュー１１が減速ギア１０に接触される。同時に、クラッチバー１２がクラッチ１３に噛み込み、クラッチスプリング１４は緩まった状態となる。これによって、第２のプーリ６と洗濯兼脱水槽２とへのトルクは断じられ、洗濯兼脱水槽２は回転せず、パルセータ３による撹拌動作が行われる。
　洗濯兼脱水槽２内の洗濯物を脱水する時は、クラッチバー１２がクラッチ１３から外れ、クラッチスプリング１４が締め上がることによって第２のプーリ６から洗濯兼脱水槽２へのトルク伝達がなされる。ブレーキシュー１１は、減速ギア１０と接触しない状態となる。これによって、減速ギア１０は減速作用がなくなり、第２のプーリ６の軸が公転することで、第２のプーリ６と洗濯兼脱水槽２とパルセータ３とのすべてが同速度で回転する状態となり、脱水運転が行われる。そして脱水運転を終了して減速するときは、モータ４への通電が切られる。
　しかしながら、このような従来の洗濯機は、特にモータ４への通電を切って自然にブレーキがかかるのを待つ場合、モータ４への通電を切って、洗濯兼脱水槽２が所定回転数に低下するのに要する時間は、潤滑条件などで変化するためバラツキが大きく一定ではない。洗濯機を簡素化かつ低コストにするため、モータ４や洗濯兼脱水槽２の回転速度を検知するための速度センサや位置センサを設けない構成とする場合、この洗濯機は、脱水運転中のブレーキで回転数を検知することが困難であるという課題を有していた。
　すなわち、このような洗濯機では、脱水減速後、次の工程に入る最適なタイミングを設計することは容易ではない。例えば、洗濯兼脱水槽２の各種の負荷状態、速度状態、ブレーキの性能バラツキなどの条件を考慮して、ブレーキに要する最大時間でブレーキ期間（一定値）を設計することも可能である。しかしながら、ブレーキ期間の最大時間を設計したときの条件以外では、洗濯兼脱水槽２が停止している状態にもかかわらず、次の工程までの待ち時間が発生し、洗濯コースの時間（攪拌運転や脱水運転を含む）が長くなる。
　また、ブレーキに要する時間を短縮するため、モータ４からブレーキトルクを作用させて、減速時間を短縮させる方法がある。しかしながら、ブレーキトルクが過多である場合には、以下のような課題がある。即ち、クラッチスプリング１４のスリップが発生し、モータ４からのブレーキトルクが洗濯兼脱水槽２に有効に伝わらないだけでなく、クラッチスプリング１４がスリップによって摩耗し、信頼性が低下すると言う課題がある。そこで、その課題を解決するために、本開示の主題が構成されるに至った。
　そこで本開示は、脱水時の減速、再加速動作を比較的短時間で精度良く実行できる洗濯機を提供する。
　以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
　（実施の形態１）
　以下、図１～図７を用いて、本開示の実施の形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　［１－１－１．洗濯機の構成］
　まず、図１を用いて、本実施の形態１における洗濯機２０の構成を説明する。図１は、洗濯機２０の構成を示すブロック図である。
　洗濯機２０は、縦型洗濯機である。図１において、洗濯機２０は、洗濯兼脱水槽２３、攪拌翼２４、受筒２５、給水弁２７および排水弁２８を含む。
　ここで、洗濯兼脱水槽２３は、回転自在であり、洗濯物２１および粉末洗剤や液体洗剤が水に溶けこんだ洗濯液２２を収納する。なお、洗濯物２１は、衣類に限られず、例えば寝具、カーテン、敷物、靴等の布または皮製品その他の洗濯可能な物であってもよい。攪拌翼２４は、洗濯兼脱水槽２３内に設けられ、回転自在である。受筒２５は、洗濯兼脱水槽２３の外側に設けられて液体（水や洗濯液２２）を貯める。給水弁２７は、上水道２６から受筒２５内に水を張るための弁である。排水弁２８は、受筒２５から下水道２９へ洗濯液２２を排出するための弁である。
　また、洗濯機２０は、電動機３０、制御部３１および電源回路３２を含む。電動機３０は、洗濯兼脱水槽２３および攪拌翼２４を回転させるために用いられる。制御部３１は、例えば、メモリおよびプロセッサ（ともに不図示）を含み、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、洗濯機２０全体の動作を制御する。なお、制御部３１は、その機能を実現する、専用に設計されたハードウェア回路であってもよい。制御部３１の詳細は、後述する。
　電源回路３２は、制御部３１からの制御信号によって電動機３０に電流を供給する。なお、図１では、電源回路３２は、制御部３１の構成に含まれていないが、図４に示すように、電源回路３２は、制御部３１の構成に含まれてもよい。
　また、洗濯機２０は、伝達部３５を含み、電動機３０の回転の動力を、洗濯兼脱水槽２３および攪拌翼２４へ伝達する。伝達部３５は、洗濯兼脱水槽２３と攪拌翼２４の間に、減速部３６を入出力軸間に設ける。洗濯機２０は、つる巻バネ状のコイルであり、電動機３０から洗濯兼脱水槽２３に動力を伝達するクラッチスプリング３７を含む。クラッチスプリング３７は、制御部３１からの制御信号により、入出力軸間を直結状態とした場合に減速部３６の減速機能を無効にする。洗濯機２０は、メカブレーキ４０およびワンウェイクラッチ４１を含む。メカブレーキ４０は、制御部３１からの制御信号により、洗濯兼脱水槽２３と一緒に回転する回転部分に、バンドを巻き付けることにより洗濯兼脱水槽２３の回転を機構的に減速、静止させる。ワンウェイクラッチ４１は、洗濯兼脱水槽２３を上から見て時計回りの回転を自由とし、反時計回りの回転を阻止する。伝達部３５は、プーリ減速部４３を含んでおり、電動機３０の軸から、所定の減速比（例えば４分の１）で減速した回転を減速部３６に入力する。
　なお、本実施の形態１において、電動機３０はプーリ減速部４３を介して軸４４と接続され、軸４４と洗濯兼脱水槽２３または攪拌翼２４への接続がクラッチ（図示しない）によって切換えられる構成で説明しているが、別の構成でもかまわない。例えば、プーリ減速部４３のないダイレクトに電動機３０と洗濯兼脱水槽２３または攪拌翼２４が接続される構成でもよい。
　次に、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、本実施の形態１における減速部３６およびクラッチスプリング３７の構成を説明する。図２Ａは、減速部３６の構成を、図２Ｂは、クラッチスプリング３７の構成を、それぞれ示す図である。図２Ａは、減速部３６を洗濯機２０の真上から見た図であり、図２Ｂは、クラッチスプリング３７および、槽側接合部７５と電動機側接合部７６を縦に切った断面図である。
　図２Ａに示すように、減速部３６は、プーリ減速部４３の出力として接続される軸４４を中心に回転する太陽歯車４５、遊星歯車４６、４７、４８、４９、５０、遊星キャリア５３、および内歯車５２を組み合わせた構成になっている。太陽歯車４５は入力側として、軸４４を介して電動機３０と接続され、遊星キャリア５３は出力側として攪拌翼２４と接続されている。また、内歯車５２は洗濯兼脱水槽２３と接続されている。遊星キャリア５３は遊星歯車４６、４７、４８、４９、５０の軸同士を環状に結び、遊星歯車４６、４７、４８、４９、５０はすべて、内側を太陽歯車４５、外側を内歯車５２に接触させた構成になっている。
　クラッチ（図示しない）により、クラッチスプリング３７で槽側接合部７５と電動機側接合部７６の接続切換えおよび、メカブレーキ４０で内歯車５２および洗濯兼脱水槽２３の固定切換えを行い、洗濯運転と脱水運転とが切り替えられる。槽側接合部７５は洗濯兼脱水槽２３と、電動機側接合部７６は軸４４および電動機３０とそれぞれ接続されている。
　洗濯運転では、クラッチ（図示しない）によりメカブレーキ４０が有効になり、内歯車５２および洗濯兼脱水槽２３が固定状態となる。さらに、電動機３０および軸４４により太陽歯車４５を回転させて、太陽歯車４５に対して所定の減速比（例えば１／６倍）で遊星キャリア５３を回転させ、電動機３０の回転の動力が攪拌翼２４に伝えられる。減速部３６は、電動機３０から軸４４を介して攪拌翼２４に動力を伝えるときに、所定の減速比（例えば１／６倍）で回転数を減速し、かつ、所定の減速比の逆数（例えば６倍）でトルクを伝達する。洗濯運転で攪拌翼２４を駆動する場合、クラッチ（図示しない）によりクラッチスプリング３７が緩んだ状態となり、図２Ａ中の矢印ａ方向、矢印ｂ方向のどちらの方向に関しても、減速部３６を介した接続が阻害されない。また洗濯運転では、メカブレーキ４０が有効で洗濯兼脱水槽２３が固定されるため、洗濯物２１を介した攪拌翼２４から洗濯兼脱水槽２３への矢印ａ、矢印ｂの交互方向のトルク伝達にまつわる洗濯兼脱水槽２３の回転（とも回り）が低減される、または回転がなくなる。これにより、攪拌翼２４による洗濯物２１の洗浄が効果的に行われる。
　脱水運転では、クラッチ（図示しない）によりメカブレーキ４０が無効になり、内歯車５２および洗濯兼脱水槽２３が可動な状態となる。洗濯兼脱水槽２３を脱水回転方向に駆動またはトルクがかかると、クラッチスプリング３７が締まり、槽側接合部７５と電動機側接合部７６が接続される。逆に洗濯兼脱水槽２３を脱水回転と反対方向に駆動またはトルクがかかると、クラッチスプリング３７が緩み、槽側接合部７５と電動機側接合部７６が接続されない。つまり、脱水回転駆動方向（矢印ａ方向）を正として所定値（例えば、－１Ｎｍ、または０Ｎｍ、または１Ｎｍ）以上のトルクをクラッチスプリング３７にかけることで、クラッチスプリング３７が締まり、電動機３０および軸４４と洗濯兼脱水槽２３が接続される。一方でこの脱水運転状態では、減速部３６全体が速度として短絡された状態となり、太陽歯車４５、遊星キャリア５３、内歯車５２が一体となって回転する。つまり、軸４４と攪拌翼２４は減速比が１で接続され、減速部３６が無効になる。また、この脱水運転状態であっても、脱水回転駆動方向（矢印ａ方向）を正として、クラッチスプリング３７にかけるトルクを所定値（例えば、－１Ｎｍ、または０Ｎｍ、または１Ｎｍ）未満に制限すると、クラッチスプリング３７が緩む。その結果、電動機３０および軸４４と洗濯兼脱水槽２３が接続されなくなる。またこのとき、減速部３６が機能して、上述の所定の減速比（例えば１／６）が有効となる。
　なお、脱水運転において、脱水回転駆動方向と逆となる脱水回転逆駆動方向（矢印ｂ方向）に回転しようとした場合、メカブレーキ４０が無効でも、ワンウェイクラッチ４１によって、内歯車５２および洗濯兼脱水槽２３の脱水回転逆駆動方向（矢印ｂ方向）への回転は阻止される。攪拌運転においても、同様にワンウェイクラッチ４１によって、洗濯兼脱水槽２３の脱水回転逆駆動方向（矢印ｂ方向）への回転は阻止されるが、通常、これとは別にメカブレーキ４０が有効で、すでに内歯車５２および洗濯兼脱水槽２３が固定されている。
　また、脱水運転では、ワンウェイクラッチ４１によって、矢印ｂ方向の洗濯兼脱水槽２３の回転（逆回転）が封じられるため、クラッチスプリング３７およびそれに接触する部材の摩耗を防ぐことができる。これによって、洗濯機２０の使用可能時間を延ばし長寿命化を図ることができる。なお、クラッチスプリング３７は、鶴巻バネ状のコイルの一端（下端）を保持した状態でクラッチが断となる構成としているが、両端（上端と下端）を同時に保持することでクラッチを断とする構成であってもかまわない。
　次に、図３を用いて、本実施の形態１における電源回路３２の詳細な構成を説明する。図３は、電源回路３２の詳細な構成を示す回路図である。
　図３に示すように、電源回路３２は、スイッチング素子５５、５６、５７、５８、５９、６０、駆動回路６１、直流電源６３および電流検知回路７１を含む。電流検知回路７１は、シャント抵抗６６、６７、６８および増幅回路７０を含む。
　スイッチング素子５５、５６、５７、５８、５９、６０は、それぞれＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））と、そのコレクタ・エミッタ端子間に逆並列に接続したダイオードによって構成される。そして、駆動回路６１が、各スイッチング素子５５、５６、５７、５８、５９、６０のゲート端子に接続され、各スイッチング素子５５、５６、５７、５８、５９、６０のオンオフを制御する。
　直流電源６３は、交流の商用電源を全波整流あるいは倍電圧整流する。低電位側のスイッチング素子５８、５９、６０には、直流電源６３のマイナス端子との間に、５０ミリオーム程度のシャント抵抗６６、６７、６８が接続される。増幅回路７０は、シャント抵抗６６、６７、６８に流れる電流に比例して発生する電圧を増幅する。マイクロコンピュータ（図示しない）のＡＤ端子の範囲内に入るよう、零電流がほぼ２．５Ｖとなるようにレベルシフトを行い、電流検知回路７１の出力として制御部３１へ伝達する。
　なお、本実施の形態１において、電流検知回路７１は、シャント抵抗６６、６７、６８を有しているが、別の構成でも構わない。例えば、１本のシャント抵抗を用いて、３相ＵＶＷの各線電流をＰＷＭ（パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））のキャリア周期内の複数のタイミングで出力させ、加減演算によって３相に分離する構成が用いられても良い。ＤＣＣＴ（ＤＣ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と呼ばれる様な、ホール素子などの磁気的な結合を介して、直流から高周波までの周波数の電流を電圧に変換する部品を、電動機３０の入力となる３本の線ＵＶＷのそれぞれに挿入する構成が用いられても良い。
　次に、図４を用いて、本実施の形態１における洗濯機２０の制御部３１および電動機３０の構成を説明する。図４は、制御部３１および電動機３０の構成を示すブロック図である。
　制御部３１は、洗濯兼脱水槽２３の回転速度をセンサレスと呼ばれる速度計算で得る。以下、センサレスおよびベクトル制御について説明する。電流制御部１０５は、以下のように、電源回路３２、第一の座標変換器１００、誤差減算器１０２および１０３、電流誤差増幅器１０１、第二の座標変換器１０４を含む。電源回路３２の電流検知回路７１は、電動機３０の各相の巻線９７、９８、９９に電流を供給する。第一の座標変換器１００は、電源回路３２の出力電流であるＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗをθ値とともに回転座標γδ成分（推定ｄおよび推定ｑの成分）であるＩγ、Ｉδに分解する。誤差減算器１０２は、γδ座標での電流指令値ＩγｒとＩγとの誤差を求める。また、誤差減算器１０３は、γδ座標での電流指令値ＩδｒとＩδとの誤差を求める。電流誤差増幅器１０１は、これらの誤差をＰＩ（比例＋積分）の要素を作用させることによって電圧指令Ｖγ、Ｖδを出力する。第二の座標変換器１０４は、θを用いて、静止座標となるＵＶＷの各相の電圧値に逆変換する。以上のように、電流制御部１０５はγδ電流の制御を行う。ここで、第一の座標変換器１００および第二の座標変換器１０４は、それぞれ以下の（数式１）、（数式２）を用いた計算を行う。なお、これは一例であり、三角関数を使用した各種の数式が使用可能で、静止座標と回転座標との変換、逆変換が使用できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、位相誤差検知器１０７は、位相θを計算に関して、Ｖγ、Ｉγ、Ｉδを入力として、（数式３）のように計算する。ここで、Ｒａは巻線９７、９８、９９の抵抗値、Ｌｑは電動機３０のｑ軸インダクタンスである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記から、速度計算器１０８は、（数式４）、（数式５）のように、角速度の計算値ω、ω１を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　積分器１１０によって、（数式６）のように、ω１を時間積分したθが二つの座標変換器１００、１０４に出力される。θが推定位相となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　一方、ωは、速度指令部１１１の出力値であるωｒとともに、減算器１１２に入力される。そして、指令速度に対する速度誤差として、速度誤差増幅器１１３によってＰＩ（比例＋積分）の誤差増幅がなされる。その結果、Ｉγｒａ、Ｉδｒａが出力される。力行時において、電流ベクトル設定器１１５は、Ｉγｒａ、ＩδｒａをそれぞれＩγｒ、Ｉδｒとして、電流制御部１０５に入力する。その結果、ベクトル制御と速度制御が成立し、電動機３０の駆動が行われる。
　次に、図５を用いて、本実施の形態１における電流ベクトル設定器１１５の内部構成を説明する。図５は、電流ベクトル設定器１１５の内部構成を中心に詳細に記載したブロック図である。
　図５に示すように、電流ベクトル設定器１１５は、切替器１１８および切替器１１９を含む。切替器１１８および切替器１１９では、ａ側（速度制御）、ｂ側（トルク電流一定制御）が切替え可能になっている。つまり、目標と現在回転数の偏差に応じたトルクを用いた速度制御を行う場合はａ側に接続し、一定トルクで制御するトルク電流一定制御を行う場合はｂ側に接続される。
　なお、本実施の形態１において、センサレス制御による動作を例にとって説明しているが、回転センサ付の電動機を用いての電流ベクトルを制御するベクトル制御や、電圧や変調度を調整して速度を制御する電圧制御が行われてもよい。
　次に、図６を用いて、本実施の形態１における制御部３１による処理を説明する。図６は、制御部３１による洗濯コースにおける処理を示すフローチャートである。
　ステップ２０１で使用者が洗濯物２１を洗濯兼脱水槽２３に入れ、洗濯機２０の電源（図示しない）を投入し所定の操作をすると、洗濯機２０は洗濯コースを開始する。ステップ２０２で制御部３１は、給水弁２７を開き、排水弁２８を閉じる。ステップ２０３で給水が開始され、受筒２５内に水が入る。給水時間が経過すると、ステップ２０４で制御部３１は、給水弁２７を閉じる。これによって、受筒２５への給水が完了する。なお、受筒２５内の水は、洗い運転では、洗濯液２２は洗剤を含んだ水であり、すすぎ運転では、洗濯液２２は水だけである。また、例えば、洗濯兼脱水槽２３に投入されている洗濯物２１の量に応じて予め設定された量（水位）の水が給水される。
　次に、ステップ２０５で水位検知部が洗濯兼脱水槽２３の水位を検知する。なお、ここでの水位検知部は、通常の洗濯機が有する従来からある水位検知部を用いることができるため、詳細な説明は省略する。制御部３１は、検知した水位が所定値以上である、すなわち給水完了と判定したときに、ステップ２０６の攪拌運転に移る。ステップ２０６で、制御部３１は、クラッチスプリング３７を断状態、メカブレーキ４０をオン状態にして、電動機３０を左右交互の回転方向で駆動し、攪拌運転を行う。ステップ２０７で、所定時間の攪拌運転を運転後、制御部３１は、排水弁２８を開く。排水弁２８が開かれると、受筒２５から排水がなされる。ステップ２０８で、水位検知部は洗濯兼脱水槽２３の水位を検知する。制御部３１は、検知した水位が所定値以下である、すなわち排水完了と判定したときに、ステップ２０９の脱水運転に移る。
　ステップ２０９で、制御部３１は、クラッチスプリング３７を接続状態、メカブレーキ４０をオフ状態にして、電動機３０を上から見て時計回りに駆動して、脱水運転（加速制御）を行う。これによって、洗濯兼脱水槽２３は、攪拌翼２４と一緒に、最終的には、例えば７００ｒ／ｍｉｎ程度まで回転速度が上昇し、遠心力によって洗濯物２１の脱水を行う。
　ステップ２１０で、所定の脱水運転の時間の経過後、制御部３１は、洗濯兼脱水槽２３の脱水運転（減速制御）を行う。
　ステップ２１１で、制御部３１は、所定の回数以上、脱水運転の加速・減速を繰返したか否かを判定し、所定の回数以上繰返したら（ステップ２１１：Ｙｅｓ）、ステップ２１２に移り、次工程へ進む。また、制御部３１は、所定の回数未満なら（ステップ２１１：Ｎｏ）、ステップ２０９に戻り、脱水運転を行う。
　次に、図７を用いて、本実施の形態１における脱水運転の加速、減速、再加速動作を説明する。図７は、本実施の形態１における脱水運転の加速、減速、再加速動作を示すシーケンス図である。なお、これらの動作は制御部３１により制御される。
　図７において、上図は、洗濯物２１などの負荷が軽い場合のシーケンス、下図は洗濯物２１などの負荷が重い場合のシーケンスとなっている。脱水起動から脱水途中回転数（例えば、２００ｒ／ｍｉｎ）まで（加速期間中）加速が行われたのちに、脱水減速回転数（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）まで減速が行われ、その後、脱水到達回転数（例えば、７４０ｒ／ｍｉｎ）まで再加速が行われる。ここで、ＡおよびＡ’の減速期間は、先に図５で説明したトルク電流一定制御が用いられており、ＡおよびＡ’以外の加速・定常期間は速度制御が用いられる。また、トルク電流一定制御では、先に図２Ｂで説明したようにクラッチスプリング３７が締まって電動機３０および軸４４と洗濯兼脱水槽２３の接続状態を維持できる程度のトルクをクラッチスプリング３７にかける。これにより、電動機３０の回転数から洗濯兼脱水槽２３の回転数が把握できるようにする。
　また、脱水運転時の電動機３０のトルクは、クラッチスプリング３７を介して洗濯兼脱水槽２３に伝わるもののほかに、減速部３６を介して攪拌翼２４に伝わるものなどがある。そのため、制御部３１は、クラッチスプリング３７が締まった状態維持に、クラッチスプリング３７以外に伝わるトルク分も加味した電動機３０のトルク設定を行う。また一方で、最大布量でかつ、振動や摩擦が少ない回転数が減速しにくい状態であっても減速するように洗濯兼脱水槽２３に伝わるトルクを抑える必要がある。一例として、クラッチスプリング３７を締まった状態に維持して洗濯兼脱水槽２３に伝わるトルクを０．１Ｎ・ｍ、減速部３６を介して攪拌翼２４に伝わるトルクを０．２Ｎ・ｍ、その他の摩擦トルクを０．１Ｎ・ｍとする。この場合、電動機３０で発生させるトルクとして０．４Ｎ・ｍが必要になる。また、洗濯兼脱水槽２３に伝わるトルク（例えば、０．１Ｎ・ｍ）が、回転数を維持するのに必要なトルク（例えば、１Ｎ・ｍ）より小さいために、トルク一定にしていても減速する。このように、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速期間中に、洗濯兼脱水槽２３に伝わるトルク相当（この例では０．１Ｎ・ｍ）をクラッチスプリング３７に加えるようにすることで、クラッチスプリング３７が締まった状態を維持できる。また、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速期間中に、洗濯兼脱水槽２３に伝わるトルクの下限（例えば、０Ｎ・ｍ）よりも大となるトルクをクラッチスプリング３７に加えるようにすることでも、当然、クラッチスプリング３７が締まった状態を維持できる。
　これらの条件を満たす範囲で、電動機３０で設定するトルク電流は、脱水回転駆動方向（矢印ａ方向）を正としたときに、正と負と０いずれのトルク電流（例えば、－０．１Ａ、または０Ａ、または０．１Ａ）を設定できるようにする。
　これにより、洗濯兼脱水槽２３の回転数を電動機３０で把握しつつ、負荷トルクによって、減速させることができる。ＡおよびＡ’の減速期間中は、速度制御ではなく、ここで設定したトルク電流を一定にしているため、洗濯物２１などの負荷の状態によって、速度変動（回転数の変化の度合い）が変わる。図７の上図は軽い負荷であるがため、イナーシャも小さく、減速しやすい。一方で図７の下図は重い負荷であるため、イナーシャも大きく、減速しにくい。この差は図中の実回転数の傾きの違いからも分かる。
　ここで脱水運転シーケンスの詳細について、説明する。
　まず、図７の上図、下図の軽い負荷、重い負荷に共通するシーケンスとして、加速して脱水途中回転数（例えば、２００ｒ／ｍｉｎ）に到達したのちに回転数を安定させる加速後安定期間（例えば、２ｓ）が設定されている。また、図７の上図のように、減速して脱水減速回転数（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）に到達した後、または図７の下図のように、減速設定時間（例えば、３０ｓ）を経過した後に回転数を安定させる減速後安定期間（例えば、２ｓ）が設定されている。これにより、急激なトルク変動を抑えるとともに、正確な回転数検知が可能で、安定した回転数制御ができる。また、洗濯兼脱水槽２３と電動機３０の回転数差も発生しにくくなり、クラッチスプリング３７の摩耗を未然に抑えることができる。
　図７の上図の軽い負荷では、Ａ以外の加速・定常期間は速度制御が行われ、目標回転数に追従した回転数で動作する。また、Ａの減速期間はトルク電流一定制御が行われ、クラッチスプリング３７の締付けのために一定トルクをかけるものの、負荷トルクにより減速する。脱水減速回転数（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）に到達したら、速度制御が行われる。減速設定時間（例えば、３０ｓ）の残り時間と減速後安定時間経過したのちに、目標回転数に追従するように、脱水到達回転数（例えば、７４０ｒ／ｍｉｎ）まで再加速が行われる。
　図７の下図は、重い負荷でも、同様にＡ’以外の加速・定常期間は速度制御が行われ、Ａ’の減速期間はトルク電流一定制御が行われるが、軽い負荷の場合と若干動作が異なる。Ａ’の減速期間では、脱水減速回転数（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）に到達する前に、減速設定時間（例えば、３０ｓ）が経過し、そのときの回転数を切替え回転数（例えば、１５０ｒ／ｍｉｎ）として、速度制御が行われる。切替え回転数で回転数安定時間経過したのちに、目標回転数に追従するように、再加速が行われる。ただし、再加速は脱水減速回転数ではなく、切替え回転数から行われるため、脱水減速回転数から切替え回転数まで加速するＢの加速期間（例えば、８ｓ）が不要となる。従って、Ｂと同じＢ’（例えば、８ｓ）の時間分早く、脱水到達回転数（例えば、７４０ｒ／ｍｉｎ）に到達することができる。よって、脱水性能を落とさずに、脱水時間をＢ’の期間分、脱水運転時間を短くすることも、可能である。
　ここで説明した脱水運転シーケンスは、脱水加速の妨げとなる洗浄液（洗濯液２２）から泡を削減するのに有効である。即ち、脱水途中回転数まで加速時に洗濯物２１内の洗浄液を搾り、脱水減速回転数までの減速時に搾った洗浄液を廃棄することで、泡が多いことによる過大な負荷トルクを未然に抑えるとともに、迅速な脱水運転を行うことができる。なお、上記では、脱水中の最高回転数を示す脱水到達回転数の一例を７４０ｒ／ｍｉｎ、減速直前の回転数を示す脱水途中回転数の一例を２００ｒ／ｍｉｎ、脱水減速後の回転数を示す脱水減速回転数の一例を１００ｒ／ｍｉｎと説明した。しかしながら、脱水到達回転数≧脱水途中回転数＞脱水減速回転数＞０ｒ／ｍｉｎ（停止）であれば、各回転数は効率的な脱水運転を実現できるように適宜設定できる。また、上記では、一例として、減速設定時間を３０ｓとしたが、減速設定時間はこれより長くても短くてもよい。ただし、減速設定時間を長くすることで、脱水運転時間が長くなり、結果として、運転完了までの洗濯機２０全体の動作時間が長くなり得るため、想定される洗濯物２１などの負荷や脱水運転時間に応じて設定する必要がある。
　また、上記では、一例として、加速後安定期間および減速後安定期間を２ｓとしたが、急激なトルク変動を抑えることが可能な範囲でこれより短くしてもよいし、長くしてもよい。
　なお、本実施の形態１において、１回の減速、再加速を含む脱水運転を例にとって説明しているが、制御部３１は、再加速のない減速のみの脱水運転を行ってもよい。また、制御部３１は、２回以上の複数回の減速、再加速を含めた脱水運転を行ってもよく、その際、脱水途中回転数や脱水減速回転数は回数毎に変えてもよい。実施の形態１では、脱水途中回転数まで加速後のＡおよびＡ’の減速期間について説明したが、本開示の減速期間は、再加速後に再度減速する期間も含む。このことは、複数回の減速を含む脱水運転においても同様である。
　［１－３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、洗濯機２０は、洗濯物２１を収納する洗濯兼脱水槽２３と、洗濯兼脱水槽２３内に設けた攪拌翼２４と、洗濯機２０を制御する制御部３１と、電動機３０から洗濯兼脱水槽２３に動力を伝達するクラッチスプリング３７と、を有する。制御部３１は、洗濯兼脱水槽２３の減速期間中に、洗濯兼脱水槽２３との伝達可能なトルクの下限よりも大となるトルクをクラッチスプリング３７に加えるようにする。
　これにより、洗濯機２０は、減速時でもクラッチスプリング３７が締まった状態を維持し、洗濯兼脱水槽２３と電動機３０の回転数を同期させ、電動機３０の回転数から洗濯兼脱水槽２３の回転数を正確に検知することが可能となる。そのため、洗濯物２１などの状態により減速度が変化しても、洗濯機２０の性能を得るために予め決められた回転数まで確実に、減速することができる。即ち、洗濯機２０は、脱水時の減速、再加速動作を比較的短時間で精度良く実行できる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速期間中に、洗濯兼脱水槽２３との伝達可能なトルク相当をクラッチスプリング３７に加えるようにする。
　これにより、洗濯機２０は、洗濯兼脱水槽２３の回転数を正確に検知できるとともに、減速度を大きくして、早く次の工程に移ることができる。そのため、運転完了までの洗濯機２０全体の動作時間を短くすることができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、電動機３０のトルク設定により、洗濯兼脱水槽２３との伝達可能な状態を維持する。
　これにより、洗濯機２０は、攪拌翼２４など電動機３０からクラッチスプリング３７以外に伝わるトルクも含め、どのような締り緩み条件をもつクラッチスプリング３７であっても、確実に締まった状態を維持する。そのため、洗濯機２０は、洗濯兼脱水槽２３と電動機３０の回転数を同期させることができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速時に脱水減速回転数まで減速した後に、再加速するようにする。
　これにより、洗濯機２０は、加速時に洗濯物内の洗浄液を搾り、減速時に搾った洗浄液を廃棄することができる。そのため、洗濯機２０は、洗浄液（洗濯液２２）に泡が多いことによる過大な負荷トルクを抑え、迅速な脱水運転を行うことができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速時に減速設定時間が経過しても、脱水減速回転数まで減速しなかった場合に、そのときの回転数から再加速するようする。
　これにより、洗濯機２０は、洗濯物２１などの状態により減速しにくい場合であっても、所定時間後には、次工程に移行することができる。そのため、運転完了までの洗濯機２０全体の動作時間を短くすることができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の加速後に、減速および再加速を複数回行うようにする。
　これにより、洗濯機２０は、洗浄液（洗濯液２２）を廃棄するシーケンスを複数回行うことができるので、洗浄液（洗濯液２２）に泡が多いことによる過大な負荷トルクを確実に抑えることができる。そのため、洗濯機２０は、迅速な脱水運転を行うことができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の加速時に、脱水途中回転数まで加速した後、加速後安定期間中は回転数が一定になるように制御を行い、その後、減速するようにする。
　これにより、洗濯機２０は、洗濯兼脱水槽２３の減速に移行したときのトルク変動を抑えるとともに、正確な回転数検知が可能で、安定した回転数制御ができる。そのため、洗濯機２０は、洗濯兼脱水槽２３と電動機３０の回転数差も発生しにくくなり、クラッチスプリング３７の摩耗を未然に抑えることができる。
　本実施の形態のように、洗濯機２０は、制御部３１が、洗濯兼脱水槽２３の減速時に、脱水減速回転数まで減速した後、減速後安定期間中は回転数が一定になるように制御を行い、その後、再加速するようにする。
　これにより、洗濯兼脱水槽２３の減速から再加速に移行したときのトルク変動を抑えるとともに、正確な回転数検知が可能で、安定した回転数制御ができる。そのため、洗濯兼脱水槽２３と電動機３０の回転数差も発生しにくくなり、クラッチスプリング３７の摩耗を未然に抑えることができる。
　本開示は、家庭用および業務用の洗濯機の用途にも適用可能である。また、本開示は、洗濯乾燥機にも適用可能である。
　１　水受け槽
　２　洗濯兼脱水槽
　３　パルセータ
　４　モータ
　５　第１のプーリ
　６　第２のプーリ
　７　ベルト
　８　上軸受
　９　下軸受
　１０　減速ギア
　１１　ブレーキシュー
　１２　クラッチバー
　１３　クラッチ
　１４　クラッチスプリング
　２０　洗濯機
　２１　洗濯物
　２２　洗濯液
　２３　洗濯兼脱水槽
　２４　攪拌翼
　２５　受筒
　２６　上水道
　２７　給水弁
　２８　排水弁
　２９　下水道
　３０　電動機
　３１　制御部
　３２　電源回路
　３５　伝達部
　３６　減速部
　３７　クラッチスプリング
　４０　メカブレーキ
　４１　ワンウェイクラッチ
　４３　プーリ減速部
　４４　軸
　４５　太陽歯車
　４６，４７，４８，４９，５０　遊星歯車
　５２　内歯車
　５３　遊星キャリア
　５５，５６，５７，５８，５９，６０　スイッチング素子
　６１　駆動回路
　６３　直流電源
　６６，６７，６８　シャント抵抗
　７０　増幅回路
　７１　電流検知回路
　７５　槽側接合部
　７６　電動機側接合部
　９７，９８，９９　巻線
　１００　第一の座標変換器
　１０１　電流誤差増幅器
　１０２，１０３　誤差減算器
　１０４　第二の座標変換器
　１０５　電流制御部
　１０７　位相誤差検知器
　１０８　速度計算器
　１１０　積分器
　１１１　速度指令部
　１１２　減算器
　１１３　速度誤差増幅器
　１１５　電流ベクトル設定器
　１１８，１１９　切替器

Claims (8)

  1. 　洗濯物を収納する洗濯兼脱水槽と、
    　前記洗濯兼脱水槽内に設けた攪拌翼と、
    　洗濯機を制御する制御部と、
    　電動機から前記洗濯兼脱水槽に動力を伝達するクラッチスプリングと、を有し、
    　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の減速期間中に、前記洗濯兼脱水槽との伝達可能なトルクの下限よりも大となるトルクを前記クラッチスプリングに加えるようにした
    　洗濯機。
  2. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の前記減速期間中に、前記洗濯兼脱水槽との伝達可能なトルク相当を前記クラッチスプリングに加えるようにした
    　請求項１に記載の洗濯機。
  3. 　前記制御部は、前記電動機のトルク設定により、前記洗濯兼脱水槽との伝達可能な状態を維持した
    　請求項１または２に記載の洗濯機。
  4. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の減速時に脱水減速回転数まで減速した後に、再加速するようにした
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の洗濯機。
  5. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の減速時に減速設定時間が経過しても、脱水減速回転数まで減速しなかった場合に、そのときの回転数から再加速するようにした
    　請求項４に記載の洗濯機。
  6. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の加速後に、減速および再加速を複数回行うようにした
    　請求項４または５に記載の洗濯機。
  7. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の加速時に、脱水途中回転数まで加速した後、加速後安定期間中は回転数が一定になるように制御を行い、その後、減速するようにした
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の洗濯機。
  8. 　前記制御部は、前記洗濯兼脱水槽の減速時に、脱水減速回転数まで減速した後、減速後安定期間中は回転数が一定になるように制御を行い、その後、再加速するようにした
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の洗濯機。
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