JP2006346270A - 洗濯機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小形の半導体加速度センサを用いることにより、確実に洗濯運転を制御することができる洗濯機を提供する。
【解決手段】 外箱3内に弾性支持機構11により水槽10が支持され、この水槽10内に回転可能に回転ドラム14が配設され、その水槽10に回転ドラム14を回転させて洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なうための洗濯機モータが取付けられている。そして、水槽10に3軸の半導体加速度センサ21が取付けられ、この半導体加速度センサ21の出力に基づいて前記洗濯機モータによる洗濯運転を制御する制御手段が設けられている。半導体加速度センサは21、水槽10の動きを互いに直交する3軸の検出軸の出力として検出するので、水槽10の動きを確実に検出することができ、洗濯運転の制御例えば脱水時のアンバランス検出制御若しくは洗い時の洗濯物移動量検出制御を確実に行なうことができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 外箱3内に弾性支持機構11により水槽10が支持され、この水槽10内に回転可能に回転ドラム14が配設され、その水槽10に回転ドラム14を回転させて洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なうための洗濯機モータが取付けられている。そして、水槽10に3軸の半導体加速度センサ21が取付けられ、この半導体加速度センサ21の出力に基づいて前記洗濯機モータによる洗濯運転を制御する制御手段が設けられている。半導体加速度センサは21、水槽10の動きを互いに直交する3軸の検出軸の出力として検出するので、水槽10の動きを確実に検出することができ、洗濯運転の制御例えば脱水時のアンバランス検出制御若しくは洗い時の洗濯物移動量検出制御を確実に行なうことができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、弾性支持された水槽内に回転可能に回転槽を備え、その回転槽内で洗濯物の洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なうための洗濯機モータを備えるようにした洗濯機に関する。
洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なう洗濯機(全自動洗濯機)は、外箱内に弾性支持された水槽内に回転槽を回転可能に配置し、その回転槽を洗濯機モータにより高速回転させることにより脱水を行なうように構成されている。この場合、回転槽内の洗濯物の片寄りによるアンバランスが生じると、回転槽の回転にともなって水槽が振れ回って外箱に衝突し振動、騒音を発生する問題がある。
このため、従来では、水槽に圧電素子を用いた振動センサを取付けてアンバランスを検出し、洗濯運転たる脱水を行なう洗濯機モータを制御するようにしたものが供されている(例えば特許文献1)。
このため、従来では、水槽に圧電素子を用いた振動センサを取付けてアンバランスを検出し、洗濯運転たる脱水を行なう洗濯機モータを制御するようにしたものが供されている(例えば特許文献1)。
又、洗濯機モータを三相のブラシレスモータで構成して、インバータ回路で駆動するようにし、そのインバータ回路の各相に流れる電流を検出する電流検出器を設け、これにより検出された電流値からトルク電流成分を演算してこのトルク電流成分に基づき前記インバータ回路を介して前記洗濯機モータをベクトル制御する制御手段を設けるように構成し、前記トルク電流成分を監視して、その変動が大きくなったときにアンバランスとして検出するようにしたものも開示されている(例えば特許文献2)。
特開2004−344338号公報
特開2004−49631号公報
従来の構成では、振動センサを設けるものでは、振動検知部分を振動の方向毎に設置しなければならず、振動センサが大形になる不具合がある。又、トルク電流成分を監視するものでは、洗濯物の片寄りが対称的な二個所に生じるという極くまれなアンバランス状態が発生すると、洗濯物の片寄りによるトルク変動が相殺されてトルク電流成分が変動せず、アンバランス検出ができなくなる。
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、小形の半導体加速度センサを用いることにより、確実に洗濯運転を制御することができる洗濯機を提供することにある。
本発明の洗濯機は、弾性支持機構により支持された水槽及びこの水槽内に回転可能に配置された回転槽と、この回転槽内に投入された洗濯物に対する洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なうための洗濯機モータと、この洗濯機モータを駆動する駆動回路と、前記水槽に固定された半導体加速度センサと、この半導体加速度センサの出力に基づいて前記駆動回路を介する前記洗濯機モータによる洗濯運転を制御する制御手段とを具備してなる構成に特徴を有する。
このような構成によれば、半導体加速度センサは、水槽の動きを互いに直交する2軸若しくは3軸の検出軸の出力として検出するので、水槽の動きを確実に検出することができる。
本発明によれば、半導体加速度センサにより水槽の動きを確実に検出することができるので、洗濯運転の制御例えば脱水時のアンバランス検出制御若しくは洗い時の洗濯物移動量検出制御を確実に行なうことができる。
(第1の実施例)
以下、本発明の第1の実施例につき、図1乃至図9を参照して説明する。
図1において、横軸形の洗濯機たるドラム式洗濯機1は、台板2、台板2上に固定された外箱3、この外箱3上に装着され略矩形状の洗濯物投入口4を有するトップカバー5から構成されている。前記トップカバー5の上面は後部から前部に向かって下方に傾斜する円弧状面をなしており、トップカバー5の後半部は殆んど傾斜していないのに対して前半部は大きく傾斜している。
以下、本発明の第1の実施例につき、図1乃至図9を参照して説明する。
図1において、横軸形の洗濯機たるドラム式洗濯機1は、台板2、台板2上に固定された外箱3、この外箱3上に装着され略矩形状の洗濯物投入口4を有するトップカバー5から構成されている。前記トップカバー5の上面は後部から前部に向かって下方に傾斜する円弧状面をなしており、トップカバー5の後半部は殆んど傾斜していないのに対して前半部は大きく傾斜している。
前記トップカバー5には、前記投入口4を開閉する外蓋6が設けられている。前記外蓋6はトップカバー5の上面の傾斜に沿うように設けられており、トップカバー5の上面のうち傾斜の大きい前半部に設けられた前蓋7及び傾斜の小さい後半部に設けられた後蓋8から構成されている。前蓋7及び後蓋8は、前後方向の相反する方向にスライド移動させることにより開閉動作されるようになっている。また、前蓋7及び後蓋8は紐状部材としてのワイヤ9によって連結されており、連動して開閉動作するようになっている。
外箱3の内部には、略円筒状の水槽10が複数の弾性支持機構11を介して弾性支持されている。前記弾性支持機構11は、ダンパ11a及びサスペンションバネ11bから構成されている。前記水槽10の上部には内蓋12により開閉される開口部13が形成されている。
外箱3の内部には、略円筒状の水槽10が複数の弾性支持機構11を介して弾性支持されている。前記弾性支持機構11は、ダンパ11a及びサスペンションバネ11bから構成されている。前記水槽10の上部には内蓋12により開閉される開口部13が形成されている。
前記水槽10の内部には、回転槽たる円筒状の回転ドラム14が回転可能に支持されており、前記回転ドラム14は洗濯槽、脱水槽、乾燥槽として機能する。この回転ドラム14は、水平な軸線の回りに回転可能な横軸形のものである。前記水槽10の左端板10aの外面部には洗濯機モータ20(図2参照)が設けられており、前記回転ドラム14は、洗濯機モータ20により直接的に回転駆動されるようになっている。
前記回転ドラム14の周壁部には、ドラム蓋16により開閉される開口部17が設けられている。前記ドラム蓋16は、回動支点18aを中心に回動する蓋主板18、回動支点19aを中心に回動する補助板19から構成されている。前記回転ドラム14が停止している場合、前記開口部17は水槽10の開口部13と対向するように構成されている。
尚、回転ドラム14の周壁部には多数の連通孔(図示せず)が形成されていて、この連通孔22を介して回転ドラム14内と水槽10内とが連通している。又、回転ドラム14の周壁部の内面には、複数個例えば3個のバッフル15(図3(a)参照)が等間隔に形成されている。
尚、回転ドラム14の周壁部には多数の連通孔(図示せず)が形成されていて、この連通孔22を介して回転ドラム14内と水槽10内とが連通している。又、回転ドラム14の周壁部の内面には、複数個例えば3個のバッフル15(図3(a)参照)が等間隔に形成されている。
半導体加速度センサ21は、前記水槽10の右端板10bに取付け固定されている。この場合、半導体加速度センサ21は、互いに直交する3軸の検出軸X、Y、Zを有し、前後方向の検出軸Xが水槽10の前後方向(図1において左右方向)に、左右方向の検出軸Yが水槽10の左右方向(図1において紙面に直交するする方向)に、上下方向の検出軸Zが水槽10の上下方向(図1において上下方向)に夫々一致するように水槽10に対する取付位置が設定されている。
尚、外箱3内には、水槽10内に給水する給水弁22、水槽10内から排水する排水23が配設されているとともに、トップカバー5の前面部には、操作パネル部24及び表示器25が配設されている(以上、いずれも図2参照)。
尚、外箱3内には、水槽10内に給水する給水弁22、水槽10内から排水する排水23が配設されているとともに、トップカバー5の前面部には、操作パネル部24及び表示器25が配設されている(以上、いずれも図2参照)。
図2は、洗濯機モータ20の駆動系を概略的に示すものである。
制御手段たる制御回路30は、マイクロコンピュータで構成されており、その出力端子は駆動回路31を介して給水弁22、排水弁23及び表示器25に接続され、入力端子は半導体加速度センサ21、操作パネル部24に接続されていて、操作パネル部24の操作スイッチの操作に基いて給水弁22、洗濯機モータ20及び排水弁23を制御することによる洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を実行させるようになっている。
制御手段たる制御回路30は、マイクロコンピュータで構成されており、その出力端子は駆動回路31を介して給水弁22、排水弁23及び表示器25に接続され、入力端子は半導体加速度センサ21、操作パネル部24に接続されていて、操作パネル部24の操作スイッチの操作に基いて給水弁22、洗濯機モータ20及び排水弁23を制御することによる洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を実行させるようになっている。
駆動回路としてのインバータ回路32は、6個のIGBT(スイッチング素子)33a〜33fを三相ブリッジ接続して構成されており、各IGBT33a〜33fのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード34a〜34fが接続されている。下アーム側のIGBT33d、33e、33fのエミッタは、電流検出手段としてのシャント抵抗35u、35v、35wを介してグランドに接続されている。また、IGBT33d、33e、33fのエミッタとシャント抵抗35u、35v、35wとの共通接続点は、夫々レベルシフト回路36を介して制御回路30に接続されている。尚、洗濯機モータ20の巻線20u〜20wには最大で7A程度流れるので、シャント抵抗35u〜35wの抵抗値は、例えば0.22Ωに設定されている。
レベルシフト回路36は、オペアンプなどを含んで構成されており、下アーム側のIGBT33d〜33fがオンしているときのシャント抵抗35u〜35wの端子電圧を読み込むようになっている。この場合、レベルシフト回路36は、読み込んだ電流値に相当する電圧値はマイナス側も存在するため、その検出電圧を3.3/2(V)がゼロ(0)点に相当するように補正して制御回路30に与えるようになっている。尚、制御回路30は、A/D変換回路37及びPWM回路38を機能として備えている。
インバータ回路32の入力側には駆動用電源回路39が接続されている。駆動用電源回路39は、100Vの交流電源40を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路41及び直列接続された2個のコンデンサ42a、42bにより倍電圧全波整流し、約280Vの直流電圧をインバータ回路32に供給する。そして、インバータ回路32の出力端子は、洗濯機モータ20のスター結線された各相巻線20u、20v、20wに接続されている。尚、洗濯機モータ20は、例えばU、V、W相の三相のアウタロータ形のブラシレスモータからなる。
制御回路30は、レベルシフト回路36を介して得られる洗濯機モータ20の巻線20u〜20wに流れる電流を検出し、その電流値に基づいて2次側の回転磁界の位相及び回転角速度を推定するとともに、三相電流を直交座標変換及びdq(direct-quadrature) 座標変換することで励磁電流成分及びトルク電流成分を得る。そして、制御回路30は外部より速度指令が与えられると、推定した位相及び回転角速度並びに励磁電流成分(d軸電流)及びトルク電流成分(q軸電流)に基づいて、電流指令を生成し、それを電圧指令に変換するという直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がPWM回路38からPWM信号として生成され、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20の三相の巻線20u〜20wに出力され、以て、洗濯機モータ20のベクトル制御が行なわれる。
第1電源回路43は、インバータ回路32に供給される約280Vの駆動用電源を降圧して15Vの制御用電源を生成して制御回路30及び駆動回路44に供給するようになっている。駆動回路44は、インバータ回路32における下アーム側のIGBT33d〜33fを駆動するために配置されている。また、第2電源回路45は、第1電源回路43によって生成された15V電源に基づいて3.3V電源を生成して制御回路30に供給する三端子レギュレータである。高圧ドライバ回路46は、インバータ回路32における上アーム側のIGBT33a〜33cを駆動するために配置されている。
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。
(洗濯運転の洗いについて)
先ず、洗濯運転の洗いについて、図3、図4及び図5に基づいての述べる。洗い時においては、洗濯機モータ20により回転ドラム14が回転されると、図3(a)で示すように、内部の洗濯物Wはバッフル15により掻き上げられて途中で重力により落下することを繰り返すいわゆるたたき洗いが行なわれる。この場合、洗濯機モータ20(回転ドラム14)の回転数が適性値より小のときには、洗濯物に作用する遠心力が小さいので、洗濯物は僅かに上方に掻き上げ移動される移動量が小なるうちに落下し、又、洗濯機モータ20(回転ドラム14)の回転数が適性値より大のときには、洗濯物に作用する遠心力が大きいので、洗濯物は回転ドラム14の内周壁に張り付いた状態になって落下せず、洗い効果が適性に得られない。この場合、洗濯物の落下による振動は、図3(b)に示すように、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zのうちの上下方向の検出軸Zの出力zの値の大きさとして顕著に表われる。
(洗濯運転の洗いについて)
先ず、洗濯運転の洗いについて、図3、図4及び図5に基づいての述べる。洗い時においては、洗濯機モータ20により回転ドラム14が回転されると、図3(a)で示すように、内部の洗濯物Wはバッフル15により掻き上げられて途中で重力により落下することを繰り返すいわゆるたたき洗いが行なわれる。この場合、洗濯機モータ20(回転ドラム14)の回転数が適性値より小のときには、洗濯物に作用する遠心力が小さいので、洗濯物は僅かに上方に掻き上げ移動される移動量が小なるうちに落下し、又、洗濯機モータ20(回転ドラム14)の回転数が適性値より大のときには、洗濯物に作用する遠心力が大きいので、洗濯物は回転ドラム14の内周壁に張り付いた状態になって落下せず、洗い効果が適性に得られない。この場合、洗濯物の落下による振動は、図3(b)に示すように、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zのうちの上下方向の検出軸Zの出力zの値の大きさとして顕著に表われる。
そこで、本実施例では、適正な洗い効果を得るために、制御回路30は図4及び図5のフローチャートに示すような制御を実行する。
洗いが開始(スタート)されると、制御回路30は、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20を初期速度(例えば55rpm)まで性回転方向に回転させ(処理ステップS1)、その初期速度でトルク電流成分(q軸電流値)qaを計算して、内臓のRAMに記憶させる(処理ステップS2)、更に、半導体加速度センサ21の上下方向の検出軸Zの出力値zaを読み込んで電圧値として計算し、RAMに記憶させる(処理ステップS3)。
洗いが開始(スタート)されると、制御回路30は、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20を初期速度(例えば55rpm)まで性回転方向に回転させ(処理ステップS1)、その初期速度でトルク電流成分(q軸電流値)qaを計算して、内臓のRAMに記憶させる(処理ステップS2)、更に、半導体加速度センサ21の上下方向の検出軸Zの出力値zaを読み込んで電圧値として計算し、RAMに記憶させる(処理ステップS3)。
制御回路30は、洗濯機モータ20を停止させた後(処理ステップS4)、次に洗濯機モータ20を正転、逆転のいずれにするのかを判断する(判断ステップS5)。本実施例では、洗濯機モータ20は交互に正逆転されるようになっており、制御回路30は、前回が正転であれば処理ステップS6に、前回が逆転であれば処理ステップS7になり、洗濯機モータ20を前回の回転数(例えば初期回転数55rpm)に2rpmだけ加算(+)した加算回転数で逆転或いは正転させる。そして、制御回路30は、この時には、洗濯機モータ20の回転数リミット処理を行ない、例えば、最大回転数を70rpmに、最小回転数を55rpmに制限する(処理ステップS8)。
制御回路30は、次に、前述の処理ステップS2、S3と同様の処理ステップS9、S10を行なって、q軸電流値qb及び検出軸Zの出力値zbを読取り計算してRAMに記憶させる。制御回路30は、前述の初期速度におけるq軸電流値qaと加算速度(一次)におけるq軸電流値qbとの差(qb−qa)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し(判断ステップS11)、「以上」と判断したときには、処理ステップS4に戻る。制御回路30は、判断ステップS11で「以下」と判断したときには、初期速度における出力値zaと加算速度における出力値zbとの差(zb−za)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し(判断ステップS12)、「以上」と判断したときには、処理ステップS4に戻る。即ち、制御回路30は、初期速度におけるq軸電流値qaと加算速度におけるq軸電流値qbとの差(qb−qa)若しくは初期速度における出力値zaと加算速度における出力値zbとの差(zb−za)が所定値以上のときには、回転ドラム14内の洗濯物の掻き上げ移動量が増したものと判断し、更に洗濯機モータ20の回転速度を増加させるべく処理ステップS4に戻るのである。
制御回路30は、判断ステップS12で「以下」と判断したときには、洗濯機モータ20を停止させ(処理ステップS13)、洗濯機モータ20の回転が前回は正転か逆転かの判断を行ない(判断ステップS14)、前回が逆転であれば処理ステップS15に、前回が正転であれば処理ステップS16になり、洗濯機モータ20を前回の回転数(加算回転数)に1rpmだけ減算(−)した減算回転数で正転或いは逆転させる。そして、制御回路30は、この時には、洗濯機モータ20の回転数リミット処理を行ない、例えば、最大回転数を70rpmに、最小回転数を55rpmに制限する(処理ステップS17)。
制御回路30は、次に、前述の処理ステップS9(S2)、S10(S3)と同様の処理ステップS18、S19を行なって、q軸電流値qc及び検出軸Zの出力値zcを読取り計算してRAMに記憶させる。制御回路30は、前述の初期速度におけるq軸電流値qaと減算速度におけるq軸電流値qcとの差(qc−qa)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し(判断ステップS20)、「以上」と判断したときには、判断ステップS21を経て処理ステップS13に戻る。制御回路30は、判断ステップS20で「以下」と判断したときには、初期速度における出力値zaと減算速度における出力値zcとの差(zc−za)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し(判断ステップS22)、 「以上」と判断したときには、判断ステップS21を経て処理ステップS13に戻る。
即ち、制御回路30は、判断ステップS12で「以下」と判断したときには、回転ドラム14内の洗濯物が回転遠心力により抗して落下しない状態が生じたことを認識し、洗濯機モータ20の回転速度を減速する制御に移行するのである。そして、初期速度におけるq軸電流値qaと減速加算速度におけるq軸電流値qcとの差(qc−qa)若しくは初期速度における出力値zaと加算速度における出力値zcとの差(zc−za)が所定値以上のときには、回転ドラム14内の洗濯物の掻き上げ移動量が増したものと判断し、更に洗濯機モータ20の回転速度を減少させるべく処理ステップS13に戻るのである。
制御回路30は、判断ステップS22で「以下」と判断したときには、判断ステップS23を経て処理ステップS24に移行する。尚、制御回路30は、判断ステップS21、23では洗濯運転の洗い時間が終了したか否かを判断するもので、「終了」のときには、洗濯運転の洗いを終了(エンド)して、次のすすぎに移行する。
制御回路30は、判断ステップS23で「未終了」と判断したときには、洗濯機モータ20を停止させ(処理ステップS24)、洗濯機モータ20の回転が前回は正転か逆転かの判断を行ない(判断ステップS25)、前回が逆転であれば処理ステップS26に、前回が正転であれば処理ステップS27になり、洗濯機モータ20を前回の回転数(加算回転数)に1rpmだけ加算(+)した加算回転数で正転或いは逆転させる。そして、制御回路30は、この時には、洗濯機モータ20の回転数リミット処理を行ない、例えば、最大回転数を70rpmに、最小回転数を55rpmに夫々制限する(処理ステップS28)。
制御回路30は、次に、前述の処理ステップS18(S2、S9)、S19(S3、S10)と同様の処理ステップS29、S30を行なって、q軸電流値qd及び検出軸Zの出力値zdを読取り計算してRAMに記憶させる。制御回路30は、前述の初期速度におけるq軸電流値qaと加算速度(二次)におけるq軸電流値qdとの差(qd−qa)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し(判断ステップS31)、「以上」と判断したときには、判断ステップS32を経て処理ステップS24に戻る。制御回路30は、判断ステップS31で「以下」と判断したときには、初期速度における出力値zaと加算速度における出力値zdとの差(zd−za)を求めて、その差が所定値以上否かを判断し (判断ステップS33)、「以上」と判断したときには、判断ステップS32を経て処理ステップS24に戻る。
即ち、制御回路30は、判断ステップS22で「以下」と判断したときには、回転ドラム14内の洗濯物が回転遠心力不足で掻き上げ移動量が少ないことを認識し、洗濯機モータ20の回転速度を増速する制御に移行するのである。そして、初期速度におけるq軸電流値qaと加算速度におけるq軸電流値qdとの差(qd−qa)若しくは初期速度における出力値zaと加算速度における出力値zdとの差(zd−za)が所定値以上のときには、回転ドラム14内の洗濯物の掻き上げ移動量が増したものと判断し、更に洗濯機モータ20の回転速度を増加させるべく処理ステップS24に戻るのである。
制御回路30は、判断ステップS33で「以下」と判断したときには、判断ステップS34を経て処理ステップS13に移行する。尚、制御回路30は、判断ステップS32、34では洗濯運転の洗い時間が終了したか否かを判断するもので、「終了」のときには、洗濯運転の洗いを終了(エンド)して、次のすすぎに移行する。
このように本実施例では、半導体加速度センサ21の出力特に上下方向の検出軸Zの出力zに基づいて回転ドラム14内の洗濯物の掻き上げ移動量を検出して、洗濯機モータ20の回転数を増減させることにより常にその洗濯物の移動量を適正に制御するようにしたものであり、適正な洗い効果を得ることができる。この場合、回転ドラム式洗濯機においては、たたき洗いを行なう関係上、洗濯物の掻き上げ移動量が大なるほど洗濯機モータ20のトルク電流成分の変化は大きくなるものであり、従って、小形な半導体加速度センサ21を用いていることと合わせて、洗濯機モータ20をベクトル制御するためのトルク電流成分(q軸電流値)の変動分も洗濯物の移動量検出に利用しているので、洗濯物の洗い効果を確実に得ることができる。
(洗濯運転のすすぎについて)
洗濯運転のすすぎは、一般的には洗いと同様に行われるものであり、本実施例においても、すすぎは洗いと同様に行われるようにしてもよい。しかしながら、洗濯運転のすすぎは、洗剤を用いる洗いとは異なり、それほど微妙な制御は必要がないので、洗い時に得られたデータから最適な回転数を得てその回転数で一定に洗濯機モータ20を回転させるようにしてもよい。
洗濯運転のすすぎは、一般的には洗いと同様に行われるものであり、本実施例においても、すすぎは洗いと同様に行われるようにしてもよい。しかしながら、洗濯運転のすすぎは、洗剤を用いる洗いとは異なり、それほど微妙な制御は必要がないので、洗い時に得られたデータから最適な回転数を得てその回転数で一定に洗濯機モータ20を回転させるようにしてもよい。
(洗濯運転の脱水について)
洗濯運転の脱水において、通常生じる洗濯物の片寄りは、図6(a)示すように、Wのように一ヶ所になることが多く、この場合の、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zは、図6(b)に示すようになり、上下方向の検出軸Zの出力zの変動が大きくなる。図8は、この時の半導体加速度センサ21の出力、トルク電流成分(q軸電流値)及び洗濯機モータ20の回転数を示すものである。即ち、図8において、(a)は、横軸に時間(sec)及び縦軸に出力zを上下変位量(mm)に変換した値を示し、(b)は、横軸に時間(sec)及び縦軸にトルク電流成分を電圧(V)に変換した値を示し、(c)は、横軸に時間(sec)及び縦軸に洗濯機モータ20の回転数(rpm)を示す。
洗濯運転の脱水において、通常生じる洗濯物の片寄りは、図6(a)示すように、Wのように一ヶ所になることが多く、この場合の、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zは、図6(b)に示すようになり、上下方向の検出軸Zの出力zの変動が大きくなる。図8は、この時の半導体加速度センサ21の出力、トルク電流成分(q軸電流値)及び洗濯機モータ20の回転数を示すものである。即ち、図8において、(a)は、横軸に時間(sec)及び縦軸に出力zを上下変位量(mm)に変換した値を示し、(b)は、横軸に時間(sec)及び縦軸にトルク電流成分を電圧(V)に変換した値を示し、(c)は、横軸に時間(sec)及び縦軸に洗濯機モータ20の回転数(rpm)を示す。
この図8から明らかなように、半導体加速度センサ21の検出軸Zの出力zの変動と洗濯機モータ20のベクトル制御のためのトルク電流成分(q軸電流値)の変動とは略一致することがわかり、そして、この時には、洗濯機モータ20の回転数は、設定回転数(例えば1400rpm)よりも極めて低い回転数にしかならないこともわかる。
これに対して、回転ドラム14内の洗濯物が、図7(a)に示すように、水平な軸線に対して対称的なWa、Wbに示す二位置にあるようなアンバランスが発生したときには、回転ドラム14の軸線に対するトルクの変動が相殺されて、トルク電流成分(q軸電流値)には変動は生じない。しかしながら、このようなときには、水槽10は左右方向に大幅に揺れることになるので、図7(b)に示すように、半導体加速度センサ21の左右方向の検出軸Yの出力yの変動が大きくなる。
以上のような設定を基にして、制御回路30は、図9に示すフローチャートのように洗濯機モータ20を制御する。
洗濯運転の脱水になると、制御回路30は運転を開始する(スタート)。制御回路30は、モータ起動処理(初期処理)を行なった後(処理ステップT1)、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20を初期速度(例えば60rpm)に回転上昇させ(処理ステップT2)、バランス運転を開始する(処理ステップT3)。即ち、制御回路30は、洗濯機モータ20の回転を初期速度(60rpm)から所定回転速度(例えば30rpm)まで低下させ、その時のq軸電流値の変動を計算する(処理ステップT4)。
洗濯運転の脱水になると、制御回路30は運転を開始する(スタート)。制御回路30は、モータ起動処理(初期処理)を行なった後(処理ステップT1)、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20を初期速度(例えば60rpm)に回転上昇させ(処理ステップT2)、バランス運転を開始する(処理ステップT3)。即ち、制御回路30は、洗濯機モータ20の回転を初期速度(60rpm)から所定回転速度(例えば30rpm)まで低下させ、その時のq軸電流値の変動を計算する(処理ステップT4)。
制御回路30は、q軸電流値の変動が基準値より小さいか否かを判断し(判断ステップT5)、「以下」のときには、半導体加速度センサ21の出力x、y、zを読み込み(処理ステップT6)、これらの値が夫々の基準値より小さいか否かを判断する(判断ステップT7)。そして、制御回路30は、判断ステップT5又はT7で「大きい」(アンバランスあり)と判断したときには、その判断回数が所定回数(例えば3回)か否かを判断し、「以下」ときには、処理ステップT3に戻る。即ち、回転ドラム14内でアンバランスが生じた場合には、洗濯機モータ20の回転数を所定数回だけ60rpmから30rpmに変化させてアンバランス状態の是正を図るのである。
制御回路30は、上述したアンバランスの是正を所定回数行なってもアンバランスが修正されなかった場合には(判断ステップT8で「以下」)、洗濯機モータ20を停止させ(処理ステップT9)、判断ステップT10を経て処理ステップT1に戻る。即ち、制御回路30は、洗濯機モータ20を停止させた上で、上述したアンバランスの是正を再び試みるのである。その後、制御回路30は、アンバランスの修正に失敗して判断ステップT10(所定回数か(例えば6回か)?)で「以上」と判断したときには、エラー処理例えば表示器25にエラー表示させ(処理ステップT11)、終了(エンド)となる。
一方、制御回路30は、判断ステップS7で「小さい」と判断したときには、回転ドラム14が適正バランスと判定して、洗濯機モータ20の回転を上昇させ(処理ステップT12)、過振動判定のために、先ず、洗濯機モータ20の回転数を第1の測定回転数(例えば80rpm)に一定に保ち、その後、制御回路30は、第2の測定回転数として例えば270rpmから300rpmに加速する(処理ステップT13)。そして、制御回路30は、第1の測定回転数時のq軸電流値及び第2の測定回転数時のq軸電流値を計算し(処理ステップT14)、これらが夫々の基準値より小さいか否かを判断する(判断ステップT15)。
制御回路30は、判断ステップT15で第1及び第2の測定回転数時のq軸電流値のいずれかが基準値より大きいと判断したときには、判断ステップT8に戻るが、第1及び第2の測定回転数時のq軸電流値のいずれもが基準値より小さいと判断したときには、前記第1及び第2の測定回転数時の半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zを計算して(処理ステップT16)、これらが基準値より小さいか否かを判断する(判断ステップT17)。
制御回路30は、判断ステップT17で第1及び第2の測定回転数時の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zのいずれかが基準値より大きいと判断したときには、判断ステップT8に戻るが、第1及び第2の測定回転数時の出力x、y、zのいずれもが基準値より小さいと判断したときには、回転ドラム14が適正バランスと判定して、洗濯機モータ20を設定回転数(例えば1400rpm)まで上昇させる(処理ステップT18)。その後、制御回路30は、洗濯運転の脱水時間が終了したか否かを判断し(判断ステップT19)、「未終了」と判断したときには、処理ステップT13に戻り、「終了」と判断したときには、脱水を終了させる(エンド)。
このように本実施例では、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zに基づいて水槽10の動きを検出するようにしたので、図6(a)に示すような通常のアンバランス状態を上下方向の検出軸Zの出力zの変動として検出することができるとともに、図7(a)に示すような極めてまれに生じるアンバランス状態でも左右方向の検出軸Yの出力yの変動として検出することができて、洗濯機モータ20の回転を停止を含めた適正に制御することができるものである。この場合、回転ドラム式洗濯機においては、回転ドラム14のアンバランスは、洗濯機モータ20のトルク電流成分の変動としても検出できるものであり、従って、小形な半導体加速度センサ21を用いていることと合わせて、洗濯機モータ20をベクトル制御するためのトルク電流成分(q軸電流値)の変動分も洗濯物のアンバランス検出に利用しているので、アンバランス検出効果を確実に得ることができる。
尚、本実施例においては、洗濯運転の脱水後は、図示しない温風供給装置により水槽10及び回転ドラム14内に温風を供給し、且つ、洗濯機モータ20により回転ドラム14を回転させることによる乾燥運転を行なうようになっているが、ここでは詳細な説明はする。但し、この乾燥運転においても洗濯機モータ20はベクトル制御されるようになっている。
(第2の実施路例)
図10乃至図13は本発明を縦軸形の洗濯機に適用した第2の実施例であり、上記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して示す。尚、この第2の実施例では、説明の便宜上、図2をも参照する。
図10には縦軸形の洗濯機50の全体構成が示されている。この図10において、外箱51内には、脱水される水を受ける水槽である水受槽52が弾性支持機構53を介して弾性支持されている。この水受槽52の内部には、洗い槽及び脱水槽を兼用する回転槽54が回転可能に配設されている。この回転槽54の内底部には、撹拌体58が回転可能に配設されている。
図10乃至図13は本発明を縦軸形の洗濯機に適用した第2の実施例であり、上記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して示す。尚、この第2の実施例では、説明の便宜上、図2をも参照する。
図10には縦軸形の洗濯機50の全体構成が示されている。この図10において、外箱51内には、脱水される水を受ける水槽である水受槽52が弾性支持機構53を介して弾性支持されている。この水受槽52の内部には、洗い槽及び脱水槽を兼用する回転槽54が回転可能に配設されている。この回転槽54の内底部には、撹拌体58が回転可能に配設されている。
上記回転槽54は、ほぼ円筒状をなす槽本体55と、この槽本体55の内側に通水用空隙を形成するために設けられた内筒56と、槽本体55の上端部に設けられたバランスリング57とから構成されている。この回転槽54が回転駆動されると、内部の水は遠心力により槽本体55の内周面に沿って上昇して槽本体55の上部に形成された脱水孔部(図示しない)を通って水受槽52内へ放出される構成となっている。
また、水受槽52の底部の図10中右端部には、排水口59が形成され、この排水口59には排水弁23が設けられているとともに、排水ホース60が接続されている。更に、水受槽52の底部の図10中左端部には、補助排水口61が形成されており、この補助排水口61は図示しない連結ホースを介して排水ホース60に接続されている。上記補助排水口61は、回転槽54が脱水回転されたときに、その上部から脱水されて水受槽52内へ放出された水を排水するためのものである。
また、水受槽52の外底部には、機構部ベース62が取付けられている。この機構部ベース62の中央部には、軸支持筒部63が上下方向に延びるように形成されている。この軸支持筒部63の内部には、中空状の槽軸64が回転自在に挿通支持され、この槽軸64の内部には、撹拌軸65が回転自在に挿通支持されている。この撹拌軸65の上端部は、槽軸64から突出している。そして、槽軸64の上端部に回転槽54が一体回転するように取付けられ、また、撹拌軸65の上端部には、撹拌体58が一体回転するように取付けられている。
尚、水受槽52の内底部における中心部と排水口56との間の部分には、排水カバー66が装着されている。この排水カバー66により、回転槽54の底部に設けられた貫通孔67から排水口59まで連通する排水通路68が形成されている。この構成の場合、排水弁23を閉鎖した状態で回転槽54内へ給水すると、回転槽54内と上記排水通路68内に水が貯留されるようになる。そして、排水弁23を開放すると、回転槽54内の水が貫通孔67、排水通路68、排水口59、排水弁23、排水ホース60を通って排水されるように構成されている。
さて、水受槽2の外底部の機構部ベース62には、洗濯機モータ20が設けられている。そして、周知のように、洗濯機モータ20は、ステータ20a及びロータ20bを備えており、そのロータ20bの回転は、洗い、すすぎ時には洗い軸65に直接伝達され、脱水時には、洗い軸65に直接及び槽軸64にクラッチを介して伝達されるようになっている。尚、図10には示されていないが、外箱51には、回転槽54内に給水するための給水弁22(図2参照)が配設されている。
一方、半導体加速度センサ21は、前記水受槽52の周側壁における右側(図10の手前側)上部の外面部に取付け固定されている。この場合、半導体加速度センサ21は、互いに直交する3軸の検出軸X、Y、Zにおいて、前後方向の検出軸Xが水受槽52の前後方向(図10において左右方向)に、左右方向の検出軸Yが水受槽52の左右方向(図10において紙面に直交するする方向)に、上下方向の検出軸Zが水受槽52の上下方向 (図10において上下方向)に夫々一致するように水受槽52に対する取付位置が設定されている。
次に、第2の実施例の作用につき図11乃至13をも参照して説明する。
洗濯運転の洗い及びすすぎ時には、回転槽内54内に所定水位まで給水された後、洗濯機モータ20により撹拌体58が正逆回転駆動されることによって、洗濯物の撹拌が行なわれる。この場合も、洗濯機モータ20は、ベクトル制御される。
洗濯運転の洗い及びすすぎ時には、回転槽内54内に所定水位まで給水された後、洗濯機モータ20により撹拌体58が正逆回転駆動されることによって、洗濯物の撹拌が行なわれる。この場合も、洗濯機モータ20は、ベクトル制御される。
さて、洗濯運転の脱水について述べる。脱水おいては、通常生じる回転槽54内の洗濯物の片寄りは、図11(a)示すように、Wのように一ヶ所になることが多く、この場合は、トルク電流成分(q軸電流)の変動が大きく、又、半導体加速度センサ21の検出軸X、Y、Zの出力x、y、zは図11(b)に示すようになって、前後方向の検出軸X及び左右方向の検出軸Yの出力x及びyの変動が大きくなる。これに対して、回転槽54内の洗濯物が、図12(a)に示すように、垂直な軸線に対して対称的なWa、Wbに示す二位置にあるようなアンバランスが発生したときには、回転槽54の軸線に対するトルクの変動が相殺されて、トルク電流成分(q軸電流値)には変動は生じない。しかしながら、このようなときには、水回転槽54は左右方向に大幅に揺れることになるので、図12 (b)に示すように、半導体加速度センサ21の左右方向の検出軸Yの出力yの変動が大きくなる。
以上のような設定を基にして、制御回路30は、図13に示すフローチャートのように洗濯機モータ20を制御する。
洗濯運転の脱水になると、制御回路30は運転を開始する(スタート)。制御回路30は、モータ起動処理(初期処理)を行なった後(処理ステップU1)、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20の回転速度を上昇させて(処理ステップU2)、過振動測定速度(例えば180rpm)に一定とする(処理ステップU3)。そして、制御回路30は、洗濯機モータ20の過振動測定速度時のq軸電流値の変動を計算する(処理ステップU4)。
洗濯運転の脱水になると、制御回路30は運転を開始する(スタート)。制御回路30は、モータ起動処理(初期処理)を行なった後(処理ステップU1)、インバータ回路32を介して洗濯機モータ20の回転速度を上昇させて(処理ステップU2)、過振動測定速度(例えば180rpm)に一定とする(処理ステップU3)。そして、制御回路30は、洗濯機モータ20の過振動測定速度時のq軸電流値の変動を計算する(処理ステップU4)。
制御回路30は、次に、q軸電流値の変動が基準値より小さいか否かを判断し(判断ステップU5)、「以下」のときには、半導体加速度センサ21の出力x、y、zを読込み(処理ステップU6)、これらの値が夫々の基準値より小さいか否かを判断する(判断ステップU7)。そして、制御回路30は、判断ステップU5又はU7で「大きい」(アンバランスあり)と判断したときには、洗濯機モータ20の回転を停止させ(処理ステップU8)、次いで、給水弁22を動作させて回転槽54内に所定水位まで給水させた後、洗濯機モータ20を動作させて撹拌体58を撹拌させ(処理ステップU9)、その給水撹拌が設定回数(例えば6回)か否かを判断し(判断ステップU10)、「以下」ときには、処理ステップU1に戻る。即ち、回転槽54内でアンバランスが生じた場合には、洗濯機モータ20の回転を停止させ、回転槽54内に給水し、撹拌体58を撹拌させてンバランス状態の是正を図り、最初から脱水をやり直してアンバランスの修正を図るのである。
制御回路30は、上述したアンバランスの是正を設定回数おこなってもアンバランスが修正されなかった場合には(判断ステップU10で「以上」)、エラー処理例えば表示器25にエラー表示させ(処理ステップU11)、終了(エンド)となる。
制御回路30は、上述したアンバランスの是正を設定回数おこなってもアンバランスが修正されなかった場合には(判断ステップU10で「以上」)、エラー処理例えば表示器25にエラー表示させ(処理ステップU11)、終了(エンド)となる。
一方、制御回路30は、判断ステップU7で「小さい」と判断したときには、回転槽54が適正バランスと判定して、洗濯機モータ20を設定速度(例えば1600rpm)まで上昇させる(処理ステップU12)。その後、制御回路30は、脱水時間が終了したか否かを判断し(判断ステップU13)、終了であれば脱水を終了(エンド)する。
このような第2の実施例によれば、脱水時のアンバランス検出制御に関しては、上記第1の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
上記実施例では、横軸形の洗濯機の洗い時並びに横軸形の洗濯機及び縦軸形の洗濯機の脱水時に洗濯機モータのトルク電流成分も判定要素として用いたが、これは必要に応じて用いればよい。従って、トルク電流成分を用いる必要がない場合には、洗濯機モータをインバータ回路によりベクトル制御する必要もない。
上記実施例では、3軸の半導体加速度センサを用いるようにしたが、2軸の半導体加速度センサを用いてもよく、この場合には、直交する2軸のうちの一方の検出軸を上下方向とし、他方の検出軸を左右方向或いは前後方向に設定することが好ましい。
第1の実施例では、回転ドラムは水平な軸線の回りに回転する横軸形として説明したが、横軸形の回転ドラムとしては、水平面に対して上下方向に若干傾斜する軸線の回りに回転する形態のものも含む。
回転ドラム式洗濯機としては、回転ドラムに対して前方側から洗濯物の出し入れを行なう形式のものでもよい。
縦軸形の洗濯機としては、回転槽の周壁に多数の脱水孔を有する形式のものでもよい。
上記実施例では、3軸の半導体加速度センサを用いるようにしたが、2軸の半導体加速度センサを用いてもよく、この場合には、直交する2軸のうちの一方の検出軸を上下方向とし、他方の検出軸を左右方向或いは前後方向に設定することが好ましい。
第1の実施例では、回転ドラムは水平な軸線の回りに回転する横軸形として説明したが、横軸形の回転ドラムとしては、水平面に対して上下方向に若干傾斜する軸線の回りに回転する形態のものも含む。
回転ドラム式洗濯機としては、回転ドラムに対して前方側から洗濯物の出し入れを行なう形式のものでもよい。
縦軸形の洗濯機としては、回転槽の周壁に多数の脱水孔を有する形式のものでもよい。
図面中、3は外箱、10は水槽、11は弾性支持機構、14は回転ドラム(回転槽)、20は洗濯機モータ、21は半導体加速度センサ、32はインバータ回路(起動回路)、30は制御回路(制御手段)、35u〜35wはシャント抵抗器(電流検出手段)、51は外箱、52は水受槽(水槽)、53は弾性支持機構、54は回転槽、58は撹拌体を示す。
Claims (3)
- 弾性支持機構により支持された水槽及びこの水槽内に回転可能に配置された回転槽と、
この回転槽内に投入された洗濯物に対する洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転を行なうための洗濯機モータと、
この洗濯機モータを駆動する駆動回路と、
前記水槽に固定された2軸若しくは3軸の半導体加速度センサと、
この半導体加速度センサの出力に基づいて前記駆動回路を介する前記洗濯機モータによる洗濯運転を制御する制御手段とを具備してなる洗濯機。 - 駆動回路はインバータ回路で構成され、
このインバータ回路の各相に流れる電流を検出する電流手段が設けられ、
制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値からトルク電流成分を演算してこのトルク電流成分に基づき前記インバータ回路を介して前記洗濯機モータをベクトル制御し、且つ、脱水時には、前記トルク電流成分の変動分と前記半導体加速度センサの出力値とに基づき洗濯物のアンバランスを検出してそのアンバランスの修正を行なうように前記インバータ回路を介して前記洗濯機モータを制御することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。 - 回転槽は横軸形の回転ドラムにより構成され、
駆動回路はインバータ回路で構成され、
このインバータ回路の各相に流れる電流を検出する電流手段が設けられ、
制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値からトルク電流成分を演算してこのトルク電流成分に基づき前記インバータ回路を介して前記洗濯機モータをベクトル制御し、且つ、洗い時には、前記トルク電流成分の値と前記半導体加速度センサの出力値に基づき洗濯物の移動量を検出して前記インバータ回路を介して前記洗濯機モータの回転数を調整することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
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