JP2009089852A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成でありながら、洗い工程における給水量を洗濯物の布質、布量に応じて最適に定められるドラム式洗濯機１００を提供する。
【解決手段】 水槽２内において水平又は傾斜軸周りに回転自在に支持されたドラム３と、そのドラム３内の洗濯物に含水させるための一定流量での給水を行う給水機構５と、前記ドラム３を回転駆動するモータ４と、そのモータ回転に対するイナーシャを直接的又は間接的に示すイナーシャ関連値を測定するイナーシャ測定部７３と、洗濯物がドラム３内周面に張り付く回転数以上の回転数でモータ４を駆動制御する回転数維持部７２と、給水時間に対する前記イナーシャ関連値の変化量に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断する飽和判断部７４と、前記回転数維持部７２の動作下、連続的又は断続的な給水を開始するとともに、その給水開始後、前記飽和判断部７４が含水飽和状態と判断した時点又はその判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止する給水機構制御部７５と、を具備させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯物に応じた最適な水量を給水することのできるドラム式洗濯機等に関するものである。

従来のドラム式洗濯機での洗い工程では、まず、給水前の状態（以下乾布状態とも言う）での洗濯物の量（重量）を検出し、その乾布状態での洗濯物の量に基づいて、水槽又はドラム内の水位を一義的に設定し、その水位となるように給水する。
このとき、乾布状態の洗濯物の量は測定する方法として、例えば特許文献１に開示されているように、給水前にドラムを回転させて洗濯物をドラム内周面に張り付かせ、そこからドラムを例えば１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍまで加速したときの加速時間又はトルクの大きさから、乾布状態での洗濯物の量を求める方法が知られている。また、設定水位にする方法としては、給水とドラムの回転を繰り返しながら洗濯物を含水させ、別途設けた水位センサで検知された水位がその設定水位となるように制御する方法が知られている。
特開２００３−２１０８８８

しかしながら、このような従来の給水方法は、乾布状態での洗濯物の量を検知する検知手段の測定精度に大きく依存し、また水位センサのばらつきがこれに重畳して、洗濯に最適な水量に制御することが難しいという問題がある。
また、布量が同じでも布質が異なれば洗浄に最適な給水量は異なる（例えば、含水率の高い綿類等では最適な給水量は多く、含水率の低い化繊類等では最適な給水量は少ない）ところ、前述の給水方法では布質に拘わらず同じ布量であれば同一水位に制御するため、布質によっては洗浄性能が悪化するという不具合もある。

そこで本発明は、乾布状態での洗濯物の量に基づいて給水量を定めるという従来の発想から脱却し、給水中における含水過程での洗濯物の重量やその重量変化をリアルタイムで動的に検出し、それに基づいて給水量を定めることによって、簡単な構成でありながら、洗い工程における給水量を洗濯物の布質、布量に応じて最適に定められるように図ったものである。

すなわち本発明に係る洗濯機は、水槽内において水平又は傾斜軸周りに回転自在に支持されたドラムと、そのドラム内の洗濯物に含水させるための一定流量での給水を行う給水機構と、前記ドラムを回転駆動するモータと、そのモータ回転に対するイナーシャを直接的又は間接的に示すイナーシャ関連値を測定するイナーシャ測定部と、洗濯物がドラム内周面に張り付く回転数以上の回転数でモータを駆動制御する回転数維持部と、単位給水時間に対する前記イナーシャ関連値の変化量に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断する飽和判断部と、前記回転数維持部の動作下、連続的又は断続的な給水を開始するとともに、その給水開始後、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点又はその判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止する給水機構制御部と、を備えたものであることを特徴とする。

かかる構成の本発明によれば、給水開始後、洗濯物が含水飽和状態となる最低限の水量を、従来のように給水前状態から推定される固定された水量ではなく、実際に給水したときのイナーシャ変化という状態変化の実測によって、動的に判断していることから、含水率の異なる布に対しても、それぞれに最適な給水量に確実に制御できる。したがって、布質に拘わらず高い洗浄能力を維持することが可能になる。また、前記含水飽和状態をイナーシャの変化に基づいて判断しているため、従来必要であった水位センサが不要となり、構造の簡単化と低価格化を図ることもできるようになる。

測定のための専用のセンサ等を必要とせず、ソフトウェアの追加や既存センサの使用のみで、簡便にイナーシャ関連値を測定できるようにするには、前記イナーシャ測定部が、一定時間幅の矩形状トルクを間欠的に印加するとともに、各トルク印加前後でのモータ回転数の変動量をイナーシャ関連値として都度測定するものであることが好ましい。

前記飽和判断部の具体的態様としては、前記モータ回転数変動量の時間変化に変曲点が生じた場合に含水飽和状態と判断するようにしたものを挙げることができる。ここで、前記変曲点が生じた時点が、含水飽和状態になった時点と判断できる理由は以下のとおりである。

すなわち、給水された水が洗濯物に吸収されている含水飽和状態前では、給水量に比例して洗濯物の重量が増え、イナーシャも増加する。一方、含水飽和状態になると、洗濯物の重量が一定となって、イナーシャの増加が停止するだけでなく、供給した洗濯水が水槽に溜まり、これが回転ドラムの抵抗となって、モータ回転数の変動量である上昇幅がその時点から小さくなる。すなわち、モータ回転数変動量の時間変化に変曲点が生じる。したがって、この変曲点の現出時点が、含水飽和状態になった時点とほぼみなせるわけである。また、この時点は、洗濯物が含水飽和状態にあり、しかも洗濯水がわずかにドラムに溜まっているという洗浄には理想的な状態であるから、最適な給水量での洗浄が可能となるのである。

同じ布量であっても、材質が異なれば含水率が異なるため、給水開始から前記変曲点が生じるまでの時間は異なる。これを利用して、簡便に洗濯物の材質を判断できるようにするには、前記イナーシャ測定部によって給水前に測定されたイナーシャ関連値と、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点までの総給水時間と、をパラメータとして洗濯物の材質を判定する材質判定部をさらに設けておくことが望ましい。

また、本発明に係る洗濯機は、水槽内において水平又は傾斜軸周りに回転自在に支持されたドラムと、そのドラム内の洗濯物に含水させるための一定流量での給水を行う給水機構と、前記ドラムを回転駆動するモータと、洗濯物がドラムの内周面に張り付く回転数未満の一定回転数でモータを駆動制御する回転数維持部と、前記モータに作用している負荷を直接的又は間接的に示す負荷関連値を測定する負荷測定部と、前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下、単位給水時間に対する前記負荷関連値の変化量に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断する飽和判断部と、前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下、連続的又は断続的な給水を開始するとともに、その給水開始後、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点又はその判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止する給水機構制御部と、を備えたものであることを特徴とする。

このようなものでも、前述同様、洗濯物が含水飽和状態となるほぼ最低限の給水量を、実際に給水したときの負荷変化という状態変化の実測によって、動的に判断していることから、布質や布量に応じた最適な給水量を確実に供給でき、高い洗浄能力を維持することが可能になる。また、従来必要であった水位センサが不要となり、構造の簡単化と低価格化を図ることもできる。

前記負荷測定部の具体的態様としては、前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下でのモータに印加している電流値を負荷関連値として測定するものを挙げることができる。

また、前記飽和判断部の具体的態様としては、前記電流値の時間変化が一定範囲以下になったとき、または時間変化に変曲点が生じた場合に含水飽和状態と判断するものを挙げることができる。ここで、前記変曲点が生じた時点が、含水飽和状態になった時点と判断できる理由は以下のとおりである。

すなわち、給水された水が洗濯物に吸収されている含水飽和状態前では、給水量に比例して洗濯物の重量が増え、モータに対する負荷も増加する。一方、含水飽和状態になると、洗濯物の重量が一定となるだけでなく、供給した洗濯水が水槽及びドラムに溜まり出し、洗濯物に浮力が働くので、ドラムの回転駆動力が洗濯物に伝達されなくなり、モータにとっての負荷トルク、すなわち前記電流値が低下し出す。したがって、前記変曲点の現出時点が、含水飽和状態になった時点とほぼみなせるわけである。また、この時点は、洗濯物が含水飽和状態にあり、しかも洗濯水が少しドラムに溜まっているという洗浄には理想的な状態であるから、最適な給水量での洗浄が可能となる。

このように本発明によれば、実際に給水しながらのイナーシャ等の状態変化量に基づいて洗濯物の含水飽和時点を動的に検出し、その時点を基準にして給水を停止するため、布量、布質に応じた洗浄にとってのほぼ最適な水量を確実に供給できるようになる。また、水位センサが不要となり、構造の簡単化と低価格化を図ることもできる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るドラム式洗濯機１００の概略内部構造を示した縦断面図である。同図中、符号１は中空のボディであり、このボディ１の使用端側（以下、前側とも言う）には、洗濯物を投入するための投入口１１と、その投入口１１を閉じるための開閉可能な蓋１２とが設けられている。また、ボディ１の内部には、水槽２が配設されており、その水槽２のさらに内部にドラム３が設けられている。

水槽２は、後端面が底板２１によって閉塞され、前端面に開口部２２が設けられた概略円筒状をなすものであり、その中心軸Ｃを水平から傾斜させて前側が後側よりも若干高くなる姿勢で、ダンパＤや弾性体Ｓによって揺動可能に支持されている。また、前記開口部２２は、可撓性を有した筒状体２３を介してボディ１の投入口１１に接続されている。

ドラム３は、水槽２よりも一回り小さい円筒状をなすもので、水槽２と同様、その後端面が底板３１によって閉塞され、その前端面には開口部３２が設けられている。このドラム３には、厚み方向に貫通する多数の孔３３が設けられていて、この孔３３を介して水槽２からドラム３内に水が浸入自在に構成されている。また、このドラム内周面の複数箇所（３箇所）には、洗濯物を引っ掛けて持ち上げるための突条形状をなすリフタ３４が設けられている。

前記水槽２における底板２１の外側には、例えばドラム３を回転駆動するためのＤＣモータ４が取り付けられており、そのモータ４の回転軸４１が軸受４２を介して当該底板２１を貫通し、ドラム３の底板３２に固定されている。

符号５は、洗濯水を供給する給水機構５である。この給水機構５は、外部の水道管に接続された給水管５１と、その給水管５１の途中に設けられた電磁開閉弁５２とから構成されている。この給水管５１の先端噴射口５１ａは、前記ドラム３の開口部３２に臨ませて配置されており、この噴射口５１ａからドラム３内部の洗濯物に直接水を掛けることができるように構成されている。

符号６は、水槽２及びドラム３内の洗濯水を外部に排出するための排水機構である。この排水機構６は、水槽２の最下部、すなわち水槽２の後端下部に接続された排水管６１と、その排水管６１の途中に設けられた電磁開閉弁６２とから構成されている。

これらの構成に加えて、この洗濯機１００は、前記各電磁開閉弁５２、６２や、モータ４等を制御して、洗い工程やすすぎ工程を自動で行う制御装置７（図１には図示していない）を、ボディ１の内部に備えている。この制御装置７は、ハードウェア構成としては、ＣＰＵやメモリなどからなる制御装置本体と各種ドライバ回路とを具備したものであり、前記メモリに記憶させたプログラムに従って、前記ＣＰＵやその周辺機器が協動することで各種機能を発揮する。

しかして、この実施形態では、図２に示すように、この制御装置７が、少なくとも、回転数測定部７１、回転数維持部７２、イナーシャ測定部７３、飽和判断部７４、給水機構制御部７５等として作動するようにプログラムを構成している。

それら各部を説明すると、回転数測定部７１は、例えば、モータ４のロータ位置を検出してパルス信号を出力するホールＩＣなどの回転角度センサ４３を利用して、モータ４の回転数及び回転加速度を測定するものである。より具体的には、前記回転角度センサから出力されるパルス間の時間を計測することにより、モータ４の回転数や回転加速度を算出する。計測すべき時間は、隣り合うパルス間の時間でもよいし、例えばモータ４の１回転で出力されるパルス数間の時間でもよい。

回転数維持部７２は、モータ４を適宜駆動することにより、前記回転数測定部７１で測定したモータ回転数を、ドラム３内の洗濯物が当該ドラム３の内周面に張り付く回転数以上の回転数（一定とは限らない）に維持するものである。

イナーシャ測定部７３は、モータ回転に対するイナーシャを直接的又は間接的に示すイナーシャ関連値を測定するものである。ここでのイナーシャ関連値とは、図３に示すように、一定時間幅の矩形状トルクを印加したときの、トルク印加直前と直後での回転数の変動量、すなわち回転加速度のことであり、この実施形態におけるイナーシャ測定部７３は、一定周期でモータ４にトルクを印加するとともに、そのトルクを印加する都度生じる回転数の変動量を測定し、この回転数変動量（以下回転加速度とも言う）をメモリの所定領域に設定したイナーシャ関連値格納部７６に格納する。

ここで、前記回転加速度がイナーシャを間接的に示す値である根拠を説明をしておく。
このモータ回転系での運動方程式は、下式（１）で表すことができる。
Ｔ＝Ｉ・θ’’＋Ｒ・θ’・・・（１）
Ｔは印加トルク、Ｉはイナーシャ、Ｒは摩擦などの回転抵抗に係る係数、θ’’は回転加速度、θ’は回転数を表す。
ところで、抵抗係数Ｒは、水槽２に水が溜まっていない状態では、モータ４の回転軸がベアリング支持されていることなどから非常に小さく、また洗い工程において回転数はさほど大きくならないことから、（１）式の右辺第２項は、ほぼ０とみなせ、このことから以下の（２）式を導くことができる。
Ｔ＝Ｉ・θ’’・・・（２）
この式（２）は、変形して
Ｉ＝Ｔ／θ’’・・・（３）
と表せるから、本実施形態のように、一定の大きさの既知のトルクを付加してＴを定数とみなせる場合には、そのときの回転数上昇幅、すなわち回転加速度θ’’の逆数とトルクＴから一意的にイナーシャＩを求めることができる。したがって、回転加速度はイナーシャを間接的に示すイナーシャ関連値であると言える。

なお、前述したトルクの印加手法は種々考えられ、例えばオープン制御の場合は、さらに一定電圧ΔＶを一定時間印加すればよいし、フィードバック制御の場合は、トルク電流分（ｑ軸電流、電機子電流）を印加すればよい。

飽和判断部７４は、前記イナーシャ関連値の時間変化に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断するものであり、より具体的には、給水中における前記モータ回転数変動量の時間変化に変曲点が生じたときをもって、洗濯物が含水飽和状態になった時点と判断する。その他、例えば、前記イナーシャ関連値の時間変化量が一定範囲内に収束した時点を含水飽和状態になった時点と判断するようにしてもよい。

給水機構制御部７５は、前記回転数維持部７２の動作下、連続的な給水を開始するとともに、その後の給水中において前記飽和判断部７４が飽和と判断した場合に、その判断時点又はその判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止するものである。

以上が、本実施形態に係る洗濯機１００の構成であるが、次に、この洗濯機１００の動作について、前記制御装置７の各部による制御方法の詳細説明も兼ねて、以下に詳述する。

最初にオペレータが洗濯物をドラム３内に投入し、蓋１２を閉めて、例えば図示しないスタートボタンを押すと、給水開始前に、まず回転数維持部７２が作動して、内部の乾燥した洗濯物をドラムの内周面に張り付かせる回転数、例えば１００〜２００ｒｐｍに上昇させる。

そして、この回転数維持部７２によって所定回転数以上に維持される条件下、イナーシャ測定部７３が、周期的な矩形状トルクの印加を行い、その都度、トルク印加直前でのモータ回転数に対するトルク印加直後のモータ回転数の上昇幅、つまり回転加速度を、イナーシャ関連値として算出する。そして、その値を、メモリの所定領域に設定したイナーシャ関連値格納部７６に逐次格納する。

また、このイナーシャ測定部７３による測定の開始後又は測定開始直前から、給水機構制御部７５が、電磁開閉弁５２を駆動して、連続的な給水を開始する。なお、電磁開閉弁５２は一定開度で開成されるので、給水流量は、設置場所の水道圧に依存した一定流量となる。

図４は、イナーシャ関連値格納部７６に格納されている回転加速度の時間推移を示したグラフである。この図４において横軸は時間であり、ｔ１、ｔ２、・・・はイナーシャ測定部７３による測定時間を示している（横軸を給水積算量としても同じグラフが得られる）。前記回転加速度は、水槽２に水がほとんど溜まっていない状況では、前述したように、イナーシャに反比例するので、その時間推移は同図に示すような双曲線に近いものとなる。なお、この実施形態でのトルク印加の間隔、つまり測定間隔は、トルクを印加して一旦上昇したモータ回転数が元の一定回転数にほぼ戻るまでの間隔に設定しているが、それより短くしてもよい。

一方、飽和判断部７４は、前記イナーシャ関連値格納部７６を、イナーシャ測定部７３による測定の都度参照し、図４に示す回転加速度の時間変化に変曲点が生じた時点を検出する。具体的には最新の回転加速度と１つ前に測定された回転加速度との差分を算出し、その差分が１サイクル前に算出した差分より大きくなっていた場合に、変曲点が生じたと判断し、その時点をもって含水飽和状態に達した時点と判断する。

そして、このように飽和判断部７４が含水飽和状態と判断した時点で、給水機構制御部７５は、総給水量が洗濯にほぼ最適な量に達したと判断して、それと同時に、又はその一定期間後に給水を停止する。
この給水量が最適である理論的な根拠は、課題を解決するための手段欄で説明しているが、ここで再度、簡単に説明しておく。

ドラム式洗濯機１００の洗い工程においては、原則的に、洗濯物の含水量がほぼ飽和してそれ以上洗濯水を含水できない含水飽和状態であって、なおかつ、ドラム３内に洗濯水がほとんど溜まっていないか、洗濯物がわずかに浸る程度に洗濯水が溜まった状態が好ましい。

ところで、含水飽和状態前では、供給された洗濯水のほとんどは洗濯物に吸収されるため、その分洗濯物の重量が増えてイナーシャが給水量に比例して増加する（図５の状態）。一方、含水飽和状態以降は、給水量に対応したイナーシャの増加現象が見られなくなるとともに、水槽２に水が溜まりだして、ドラム３の下面に接触し、これがドラム３に対する新たな抵抗となる（図６の状態）。この図６の状態になると、式（１）で言うＲが大きくなって、抵抗負荷を無視できなくなる。そして、この抵抗負荷が生じると、本来、時間を横軸としたときの双曲線で表されるべき回転加速度に、抵抗負荷による変化が重畳され、急激に回転加速度が落ち込む現象、すなわち図４に示すような変曲点が生じる。

したがって、この変曲点の現出した時点こそが、含水飽和状態であってドラム３が水槽２内の洗濯水に接触し出し、ドラム３内に洗濯水が溜まり始める状態という、洗いに最適な給水量の状態であると言え、本実施形態のようにこの変曲点現出をもって給水を停止することで、最適な洗浄が可能となる。
さらに言えば、このようにして、洗濯物では吸収しきれなくなって水槽２に増え出した洗濯水に起因する見かけ上のイナーシャ変化から含水飽和状態を動的に検出し、給水量を制御していることから、含水率の異なる布に対してそれぞれに応じた最適な給水量に制御されることとなり、布質、布量に拘わらず高い洗浄能力を維持することが可能になる。
また、前記含水飽和状態をイナーシャの変化に基づいて判断しているため、従来必要であった水位センサが不要となり、構造の簡単化と低価格化を図ることもできるようになる。

＜第２実施形態＞
この第２実施形態では、制御装置７が、洗濯物の材質を判定する材質判定部７７としての機能をさらに備えている点（図７参照）で第１実施形態と異なる。

詳細には、洗い工程における動作自体は、第１実施形態とほぼ同じであるが、この実施形態では、前記材質判定部７７が、給水開始から変曲点検出までの総給水時間を測定しており、その総給水時間と、前記イナーシャ測定部７３で給水前に測定された回転加速度、つまり乾燥状態での洗濯物のイナーシャとをパラメータにして、洗濯物の材質を判定する。

その原理を説明すると、図８に示すように、同じ布量でも、含水率の大きい布の方が、含水率の小さい布よりも、含水飽和になるまでの時間あるいは給水量が大きくなり、変曲点が現出する時点が異なってくる。したがって、いくつかの基準材質で構成された布における、変曲点までの時間を予め測定しておけば、実際の洗濯で得られた変曲点までの時間との比較で、その洗濯物の材質を推定することができると言うものである。

ここでは、基準となる複数の種類の布（例えば綿及び化繊の２種類）それぞれについて、単位重量における前記変曲点出現までの時間が材質基準データとして、メモリの所定領域に設定された材質基準データ格納部７８に予め格納されていて、前記材質判定部７７は、その材質基準データを参照しつつ、前記総給水時間と乾燥状態での前記回転加速度とから、洗濯物の材質である布種類とその重量比とを算出する。例えば、材質基準データには、綿での給水時間が５分、化繊での給水時間が３分と予め記載されているとして、測定された給水時間が８分で、乾燥時に測定された洗濯物の回転加速度からその洗濯物の重量が２ｋｇと測定された場合、この洗濯物の単位重量あたりの給水時間は４分と算出され、前記基準データの５分と３分という値から、洗濯物の材質は、綿が５０％、化繊が５０％であると判断される。そして、その判断結果は、メモリの所定領域に設定した材質格納部７９に格納される。

したがって、このようなものであれば、前記第１実施形態による作用効果に加えて、洗い工程以後に行われるすすぎ工程や脱水工程、あるいは乾燥工程において、この材質判断結果を用いることで、運転時間の短縮や脱水性能、乾燥性能等の向上を図ることができるようになる。

＜第３実施形態＞
この第３実施形態は、前記第１実施形態と比べて、
（１）回転数維持部７２’が、モータ４を適宜駆動することにより、前記回転数測定部７１で測定したモータ回転数を、ドラム３内の洗濯物が当該ドラム３の内周面に張り付く回転数未満の一定回転数に維持する点
（２）イナーシャ測定部７３の代わりに、モータ４に作用している負荷を直接的又は間接的に示す負荷関連値を測定する負荷測定部７３１が設けられている点
（３）飽和判断部７４’が、負荷測定部７３１で測定した負荷関連値の時間変化に基づいて、含水飽和状態に達した時点を判断する点
の３点において構成が異なり（図９参照）、また、その構成の相違点に基づいて洗い工程での動作も異なる。

そこで、この洗濯機１００の洗い工程での動作を説明しながら、前記各部の詳細を説明する。

第１実施形態同様、最初にオペレータが洗濯物をドラム３内に投入し、蓋１２を閉めて、例えば図示しないスタートボタンを押すと、回転数維持部７２が作動して、内部の洗濯物がドラム３の内周面に完全には張り付かない一定回転数、例えば５０ｒｐｍに維持する。

そして、この回転数維持部７２’によって一定回転数に維持されている状態の下、前記負荷測定部７３１が、負荷関連値の測定を行う。ここでの負荷関連値は、例えばモータ４の駆動電流値であり、この負荷測定部７３１は、モータ４を前記一定回転数に維持するためのモータ４の駆動電流値を測定することで、間接的にモータ４の負荷を測定する。この測定は一定周期で行い、測定された負荷関連値（電流値）は、メモリの所定領域に設定した負荷関連値格納部７６’に一定周期で逐次格納される。

この負荷測定部７３１による測定の開始後、給水機構制御部７５が、開閉バルブを駆動して、前記第１実施形態同様、連続的な給水を開始する。

ところで、飽和判断部７４’は、前記負荷関連値格納部を測定の都度参照し、負荷関連値である駆動電流値の時間変化に変曲点が生じた時点を検出する。具体的には最新の駆動電流値と１つ前に測定された駆動電流値との差分を算出し、その差分が１サイクル前に算出した差分と同じ又は小さくなっていた場合に、変曲点が生じたと判断する。

そして、このように飽和判断部７４’によって飽和と判断された時点で、総給水量が洗濯にほぼ最適な量に達したと判断して、それと同時に、又はその一定期間後に給水を停止する。

図１０は、負荷測定部７３１による測定結果を示す時系列グラフであり、ｔ１、ｔ２、・・・は、測定時間を示している。給水開始後、ドラム３内に水が溜まっていない状況では、洗濯物の重量が含水により増加するので、モータ４を一定回転数に維持するための負荷は、給水に伴って増加する（図１１参照）。しかし、含水飽和状態となって洗濯水が水槽２及びドラム３内に溜まり出すと、洗濯物に浮力が働き（図１２参照）、ドラム３の回転駆動力が洗濯物に伝達されなくなってモータ４にとっての負荷トルクが低下しだすことから、この時点で、負荷トルクの時間変化に変曲点が生じる。そして、この時点こそが、含水飽和状態であって、ドラム３内に洗濯水が溜まって洗濯物がその洗濯水に浸り出した状態という、洗いに最適な給水量（第１実施形態よりやや多目の傾向とはなる）であると言え、本実施形態のようにこの変曲点現出をもって給水を停止することで、最適な洗浄が可能となる。

なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではない。

例えば、イナーシャ測定部や負荷測定部において、イナーシャの値、負荷トルクの値そのものを算出してもよいし、回転加速度や電流値以外の間接値を測定するようにしてもよい。間接値として、例えば価格の問題さえなければ、モータ４の回転軸にトルク計を取り付けてその測定結果を利用するなどしてもよい。
また、変曲点以降のイナーシャ関連値、あるいは負荷関連値の時間推移から、ドラムあ
るいは水槽内の水量を算出することもできる。
さらに言えば、給水は、必ずしも連続して行わず、断続的に行ってもよい。洗濯物への含水する時間遅れを考慮すれば、一定時間給水した後、含水が十分行われる時間だけ断水して待った後、イナーシャ関連値や負荷関連値を測定すれば、時間はかかるが、より正確な測定が可能となる。ただし、この場合は、断水中の時間は加えず、給水されているとき積算時間のみを、種々の演算で用いる必要がある。

その他、本発明は、前記各実施形態の一部同士を組合せるなど、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る洗濯機の内部構造を示す概略縦断面図。 同実施形態における制御装置の機能ブロック図。 同実施形態におけるイナーシャ関連値を測定する原理を説明するための定性的過渡応答図。 同実施形態におけるイナーシャ関連値を測定する原理を説明するための定性的過渡応答図。 同実施形態におけるドラム内の洗濯物の動作を示す模式的動作説明図。 同実施形態におけるドラム内の洗濯物の動作を示す模式的動作説明図。 本発明の第２実施形態に係る制御装置の機能ブロック図。 同実施形態において洗濯物の材質を判断する原理を説明するための定性的過渡応答図。 同実施形態におけるイナーシャ関連値を測定する原理を説明するための定性的過渡応答図。 同実施形態における制御装置の機能ブロック図。 同実施形態におけるドラム内の洗濯物の動作を示す模式的動作説明図。 同実施形態におけるドラム内の洗濯物の動作を示す模式的動作説明図。

符号の説明

１００・・・洗濯機
２・・・水槽
３・・・ドラム
５・・・給水機構
４・・・モータ
７２、７２’・・・回転数維持部
７３・・・イナーシャ測定部
７４、７４’・・・飽和判断部
７５・・・給水機構制御部
７７・・・材質判定部
７３１・・・負荷測定部

Claims (7)

1. 水槽内において水平又は傾斜軸周りに回転自在に支持されたドラムと、
   前記ドラム内の洗濯物に含水させるための一定流量での給水を行う給水機構と、
   前記ドラムを回転駆動するモータと、
   前記モータ回転に対するイナーシャを直接的又は間接的に示すイナーシャ関連値を測定するイナーシャ測定部と、
   洗濯物がドラム内周面に張り付く回転数以上の回転数でモータを駆動制御する回転数維持部と、
   給水時間に対する前記イナーシャ関連値の変化量に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断する飽和判断部と、
   前記回転数維持部の動作下、連続的又は断続的な給水を開始するとともに、給水開始後、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点又は該判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止する給水機構制御部と、を備えたものである洗濯機。
2. 前記イナーシャ測定部が、一定時間幅の矩形状トルクを間欠的に印加するとともに、各トルク印加前後でのモータ回転数の変動量を、イナーシャ関連値として都度測定するものである請求項１記載の洗濯機。
3. 前記飽和判断部が、前記モータ回転数変動量の時間変化に変曲点が生じた場合に含水飽和状態と判断するものである請求項２記載の洗濯機。
4. 給水開始前に前記イナーシャ測定部によって測定されたイナーシャ関連値と、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点までの総給水時間と、をパラメータとして洗濯物の材質を判定する材質判定部をさらに備えたものである請求項３記載の洗濯機。
5. 水槽内において水平又は傾斜軸周りに回転自在に支持されたドラムと、
   前記ドラム内の洗濯物に含水させるための一定流量での給水を行う給水機構と、
   前記ドラムを回転駆動するモータと、
   洗濯物がドラムの内周面に張り付く回転数未満の一定回転数でモータを駆動制御する回転数維持部と、
   前記モータに作用している負荷を直接的又は間接的に示す負荷関連値を測定する負荷測定部と、
   前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下、給水時間に対する前記負荷関連値の変化量に基づいて、洗濯物が含水飽和状態になった時点を判断する飽和判断部と、
   前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下、連続的又は断続的な給水を開始するとともに、給水開始後、前記飽和判断部が含水飽和状態と判断した時点又は該判断時点から一定時間経過した時点で給水を停止する給水機構制御部と、を備えたものである洗濯機。
6. 前記負荷測定部が、前記回転数維持部により一定回転数でモータが駆動されている条件下でのモータに印加している電流値を負荷関連値として測定するものである請求項５記載の洗濯機。
7. 前記飽和判断部が、前記電流値の時間変化が一定範囲以下になったとき、または時間変化に変曲点が生じた場合に含水飽和状態と判断するものである請求項６記載の洗濯機。