JP2006346270A - 洗濯機 - Google Patents

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

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

本発明の第１の実施例を示す全体の概略的縦断側面図 電気的構成説明図 （ａ）は回転ドラムによる洗い動作の原理を説明するための図、（ｂ）は半導体加速度センサの出力を示す図 制御回路による洗い時の動作を説明するためのフローチャート（その１） 制御回路による洗い時の動作を説明するためのフローチャート（その２） （ａ）は回転ドラムのアンバランス状態を示す図、（ｂ）は半導体加速度センサの出力を示す図 （ａ）は回転ドラムの異なるアンバランス状態を示す図、（ｂ）は半導体加速度センサの出力を示す図 （ａ）は半導体加速度センサの上下方向の検出軸の出力波形図、（ｂ）は洗濯機モータのトルク電流成分の波形図、（ｃ）は洗濯機モータの回転数を示す波形図 制御回路による脱水時の動作を説明するためのフローチャート 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 図６相当図 図７相当図 図９相当図

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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