JP2017080055A - 洗濯機 - Google Patents
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Abstract
【課題】洗濯脱水槽を備えた洗濯機において、振動に対して速やかに且つ、精度良く対応する。【解決手段】筐体11内に配置された、回転自在な洗濯脱水槽2と、前記洗濯脱水槽2を回転駆動するモータ7と、前記モータ7の回転周波数Hを検出するホールICセンサ8と、前記ホールICセンサ8による検出結果に基づいて、前記モータ7を制御する制御装置100とを備え、前記制御装置100は、前記回転周波数Hのロータ1回転あたりの変化量である同位相差分ΔHと、該同位相差分ΔHの積算平均値Cとを算出すると共に、該積算平均値Cが所定の第1閾値T1を超えたとき、前記モータ7を停止させる。【選択図】図5
Description
ここに開示する技術は、洗濯脱水槽を備えた洗濯機に関する。
一般的な全自動洗濯機では、洗濯物が収容された洗濯脱水槽を高速で回転させることにより、脱水を行うようになっている。しかして、洗濯脱水槽内に洗濯物が片寄って収容されていると、その片寄りに起因して、洗濯脱水槽や外槽が大きく振動(所謂、異常振動)したり、その振動に伴って大きな騒音が発生したりするという問題がある。
そこで、洗濯機における振動を精度良く検知するために、例えば特許文献1には、洗濯槽を回転させるモータより検出されるq軸電流について所定期間にわたって集めたデータの平均値を求め、その平均値と前回平均値との差に基づいて、外槽(水槽)の振動(偏心量)を検知する構成が開示されている。この場合、例えば1秒間あたりの平均値を求めるならば、1秒前から現在にわたって集めたデータの平均値と、2秒前から1秒前にわたって集めたデータの平均値との差が求められることとなり、外槽の振動は、1秒おきに検知されることになる。
また、特許文献2には、そうした振動を検知する技術の別例として、脱水槽を駆動するモータの回転数の一定時間あたりの変化量を算出すると共に、その変化量が所定値以下であるか否かに基づいて、異常振動を検知する構成が開示されている。
しかしながら、前記特許文献1の構成は、複数のデータを集めるたびに得られる平均値に基づいた検知であるため、平均値を得るのに必要なデータを集め終わるまで、振動の検知を行うことはできない。そのため、急速に大となるような振動に対し、早めに対応することはできない。
一方、前記特許文献2の構成においては、回転数の検出間隔を短く設定することにより、振動を速やかに検知することが考えられるものの、単に回転数同士の差を取るだけでは、各検出結果に含まれるノイズにより計算結果がばらついてしまい、振動を誤検知してしまう虞がある。
またそもそも、回転数を検出するセンサの取付位置や、ロータに固定される磁石の取付位置の公差により、回転数の検出結果には、検出した時点におけるロータの角度位置に応じて、固有の誤差が含まれる。前記特許文献2のように、一定時間あたりの回転数の変化量を算出するという構成では、そうした角度位置の影響が考慮されないため、その変化量が、前記のような誤差に起因して一層ばらついてしまうという別の不都合もある。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、洗濯脱水槽を備えた洗濯機において、振動に対して速やかに且つ、精度良く対応することにある。
ここに開示する技術は、洗濯機に係る。この洗濯機は、筐体内に配置された、回転自在な洗濯脱水槽と、前記洗濯脱水槽を回転駆動するモータと、前記モータを構成するロータの回転数を検出する回転センサと、前記回転センサによる検出結果に基づいて、前記モータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記回転数のロータ1回転又は複数回転あたりの変化量である同位相差分と、該同位相差分の積算平均値とを算出すると共に、該積算平均値が所定の閾値を超えたとき、前記回転数を低下させる。
ここで、「回転数」は、ロータ1回転あたり、複数回検出されてもよい。
また、「同位相差分の積算平均値」は、同位相差分を算出順に積算した上で、積算した個数で除算することにより得られる平均値を意味する。
また、「回転数」には、回毎分(rpm)のように、回転数を直接的に示す物理量と、回転周波数のように、回転数を間接的に示す物理量とが含まれる。
前記の構成によると、前記制御装置は、振動に対し、同位相差分の積算平均値に基づいた対応を行う。具体的には、積算平均値が所定の閾値を超えたとき、ロータの回転数を低下させる。同位相差分及び積算平均値は、双方とも、回転数の変動が無い場合にはゼロになる一方、回転数の変動が大きくなるにつれて、徐々に大きくなる量である。
詳しくは、前記の構成によると、前記制御装置は、前記回転数のロータ1回転又は複数回転あたりの変化量である同位相差分を算出する。同位相差分は、ロータの角度位置が同じ回転数同士の差分に相当するため、ロータの角度位置に応じた固有の誤差は、互いに差し引かれることとなり、その影響が低減される。これにより、振動を精度良く検知することが可能になる。
また、前記の構成によると、前記制御装置は、前記同位相差分の積算平均値を算出すると共に、該積算平均値が所定の閾値を超えたとき、前記回転数を低下させる。同位相差分は、回転数を検出するたびに算出可能であり、積算平均値は、同位相差分を算出するたびに算出可能である。よって、回転数を検出するたびに、回転数を低下させる要否を判定することができるから、急速に大となるような振動に対しても、早めに対応することが可能になる。
また、同位相差分を積算することにより、回転数の各検出結果に含まれるノイズの影響を緩和することができる。そのことで、振動に対し精度良く対応することが可能になる。
また、積算平均値は、回転数の変動が無い場合には一定となるから、そうした積算平均値と比較される閾値は、一定の値に設定される。そうすると、回転数を低下させる要否の判定が、より明確なものとなるから、振動を精度良く検知することが可能になる。
かくして、前記の構成によると、同位相差分を用いることにより、振動を精度良く検知することが可能となる一方、同位相差分の積算平均値に基づいた制御を行うことにより、振動をより精度良く検知しつつ、急速に大となるような振動に対しても速やかに対応することが可能になる。
また、前記回転センサは、前記ロータを、該ロータの回転方向に沿って複数の区間に区分けしたときの各区間ごとに、前記回転数を検出し、前記制御装置は、前記各区間のうちの2以上において、前記同位相差分と、該同位相差分の積算平均値とを算出する、としてもよい。
この構成によると、区分けした数の分だけ、回転数の検出間隔が短くなるため、振動に対し速やかに対応する上で有利になる。
さらに、複数の区間のうちの2以上にわたって、同位相差分の積算を行うことにより、ロータの角度位置に応じた固有の誤差の影響が低減される。
よって、前記の構成によると、振動に対して速やかに且つ、精度良く対応する上で有利になる。
また、前記回転センサは、前記各区間ごとに配置された磁極を検出するホールICセンサである、としてもよい。
この構成によると、ロータの回転数を検出する上で有効な回転センサが得られる。
また、前記制御装置は、前記回転数が所定の範囲内にあるときに、前記積算平均値を算出する、としてもよい。
この構成によると、積算平均値の算出を行う範囲を規定することにより、振動に対し、より適切な対応を行うことが可能になる。例えば、特定の共振周波数で生じる共振に対応するためには、その共振周波数を含むような範囲を設定すればよい。さらに、そうした範囲を複数設けることで、横振動を引き起こす1次共振や、縦振動を引き起こす2次共振に対し、個別に対応することが可能になる。
また、前記制御装置は、前記積算平均値が前記閾値を越えた回数を数え上げると共に、該回数が所定の第2の閾値を越えたときに、前記回転数を低下させる、としてもよい。
この構成によると、前記の閾値とは別に、第2の閾値を設けることで、振動の誤検知を抑制することができるようになる。例えば、単発的に生じたノイズの影響を抑制することができる。そのことで、振動に対し、精度良く対応する上で有利になる。
以上説明したように、前記の洗濯機によると、同位相差分を用いることにより、振動を精度良く検知することが可能となる一方、同位相差分の積算平均値に基づいた制御を行うことにより、振動をより精度良く検知しつつ、急速に大となるような振動に対しても速やかに対応することが可能になる。
以下、図面を参照しながら洗濯機を説明する。尚、以下の説明は例示である。
最初に、洗濯機の全体構成について説明する。
〈洗濯機の全体構成〉
図1は、実施形態に係る洗濯機1の概略構成を示す縦断面図である。図1に示すように、洗濯機1は、縦型の全自動洗濯機であり、筐体11と、筐体11内に配置された、回転自在な洗濯脱水槽2と、洗濯脱水槽2の動作を制御する制御装置100とを備えている。詳しくは、筐体11は、上下方向に縦長に延びる矩形箱状であり、筐体11の上面には投入口(不図示)が開口している。この投入口は、該投入口周囲の筐体11に対し揺動可能に取り付けた蓋12により開閉される(図1の矢印A1参照)ように構成されており、この蓋12が開いたときには、洗濯脱水槽2内に洗濯物を投入することができるようになっている。
図1は、実施形態に係る洗濯機1の概略構成を示す縦断面図である。図1に示すように、洗濯機1は、縦型の全自動洗濯機であり、筐体11と、筐体11内に配置された、回転自在な洗濯脱水槽2と、洗濯脱水槽2の動作を制御する制御装置100とを備えている。詳しくは、筐体11は、上下方向に縦長に延びる矩形箱状であり、筐体11の上面には投入口(不図示)が開口している。この投入口は、該投入口周囲の筐体11に対し揺動可能に取り付けた蓋12により開閉される(図1の矢印A1参照)ように構成されており、この蓋12が開いたときには、洗濯脱水槽2内に洗濯物を投入することができるようになっている。
筐体11の上面前側には、表示パネル(不図示)が設けられており、制御装置100からの制御信号に基づいて、洗濯、すすぎ及び脱水といった、各運転工程の残り時間を表示したり、異常振動をはじめとした種々の異常状態をユーザへ報知したりする。
洗濯脱水槽2は、略有底円筒状の外形を有しており、その周壁部には、多数の脱水孔21が形成されている。洗濯脱水槽2は、所謂“洗濯槽”と“脱水槽”とを兼ねており、その開口を上方に向けた姿勢で、筐体11内に設けた外槽3内に配置されている。洗濯脱水槽2の開口縁には、塩水等が収容された液体バランサ22が設けられている。液体バランサ22は、洗濯脱水槽2のアンバランスを低減する。
外槽3は、洗濯脱水槽2よりも大径の略有底円筒状に形成されており、該外槽3内の空間が投入口に連通するように、その開口を上方に向けた姿勢で、吊持機構4により弾性的に吊持されている。外槽3の底部略中央部には、略上下方向に延伸する槽軸6が挿通されている。槽軸6は、上下方向に伸びる回転中心軸Xまわりに回転自在に構成されている(図1の矢印A2参照)。
槽軸6の上端部には、洗濯脱水槽2の底部が、槽軸6を中心に回転自在に軸支されている。また、槽軸6の内部には、翼軸(不図示)が挿通されており、翼軸の上端部においては、撹拌体5が取り付けられている。撹拌体5は、翼軸が回転することにより、洗濯脱水槽2の内底面に沿って回転する。
槽軸6の下端部側には、モータ7が配設されている。この実施形態では、所謂DD(ダイレクトドライブ)方式が採用されており、槽軸6及び翼軸とモータ7の出力軸とが所定のクラッチ機構を介して直結されている。モータ7は、槽軸6を介して洗濯脱水槽2を回転駆動する一方、翼軸を介して撹拌体5を回転駆動する。
モータ7は、所謂アウターロータ型ブラシレスモータであって、図2の左側部分に示すように、槽軸6の下端部側に配置設されたロータ71と、このロータ71により取り囲まれるように、ロータ71の内周側に配置されたステータ72とを有している。
ロータ71は、扁平な有底円筒形状を有しており、回転中心軸Xまわりに回転自在に構成されている。ロータ71の内周壁には、ロータ71の回転方向A3に沿って、複数の磁石73が配置されている。詳しくは、ロータ71の内周壁は、ロータ71の回転方向A3に沿って24の区間に区分けされており、各区間ごとに、磁石73が固定されている。各磁石73は、N極とS極とが交互になるように配置されており、ロータ71と一体的に回転する。
一方で、ステータ72は、放射状に配置された複数のポールピース(不図示)と、各ポールピースに巻かれたコイル72aとを有しており、ロータ71に対して相対回転自在に構成されている。
また、モータ7には、該モータ7の回転数を検知するホールICセンサ8が設けられている。このホールICセンサ8は、ロータ71の回転方向A3に沿って配置された2つのホール素子から構成されている。各ホール素子は、ステータ72に対し取付固定されており、ロータ71の内周壁付近において、ロータ71の角度位置に応じて、24個の磁石のうちのいずれか1つと対向するように配置されている。なお、ホールICセンサ8は、「回転センサ」の一例である。
ホールICセンサ8は、所謂ロータリ・エンコーダであって、ロータ71と一体的に回転する磁石73の各極を検出するたびに、制御装置100に向けてパルス信号を出力する。前述の如く、ロータ71は、回転方向A3に沿って24個の磁石73を有しているため、パルス信号は、1周期あたり24電気角特性を有している。つまり、ホールICセンサ8は、ロータ1回転あたり、24個のパルス信号を出力する。
制御装置100は、CPUと、CPU上で実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)や各種のデータを格納するためのROMやRAMの如き内部メモリとを備えるコンピュータにより構成される。制御装置100は、筐体11内の上部後方位置(図1の鎖線部参照)に配置されており、各種センサから供給された検出信号に基づいて、種々の制御や処理を行う。
例えば、制御装置100は、ホールICセンサ8による検出結果に基づいて、モータ7を回転駆動すると共に、モータ7の作動を介して、撹拌体5及び洗濯脱水槽2の回転を制御する。具体的には、制御装置100は、ホールICセンサ8から出力されたパルス信号を受信すると、そのパルス信号に基づいて、ロータ71の回転数を直接的に示すロータ回転数Sを求める。ロータ回転数Sは、この実施形態では、所謂「回毎分(rpm)」であり、回転周波数Hと、1パルスあたりのロータ71の回転角度θとに基づいて、以下の式(1)から求められる。
S=H×(θ/360°)×60・・・(1)
式(1)において、回転周波数Hは、パルス信号の1秒間あたりの受信回数を示しており、例えば、パルス信号間の受信間隔等に基づいて求められる。1パルスあたりのロータ71の回転角度θは、この実施形態では、(360°/24)=15°である。式(1)から見て取れるように、回転周波数Hは、ロータ71の回転数を間接的に示す指標であり、ロータ回転数Sとは、単位が異なるに過ぎない。また、制御装置100は、検知されたロータ回転数Sに基づいてモータ7を制御する。モータ7は、制御装置100からの制御信号を受けて、洗濯時やすすぎ時には、撹拌体5を正転又は反転運動させる。一方で、モータ7は、脱水時には、洗濯脱水槽2を撹拌体5と共に高速で回転させることにより、洗濯物から水分を分離させる。洗濯物から分離された水分は、前記の脱水孔21を通じて、洗濯脱水槽2内から外槽3内に排出される。制御装置100は、外槽3の内底部に接続された排水ポンプ9を作動させることにより、外槽3内に排出された水分を筐体11外に排出する。
図3は、洗濯脱水槽2内に収容された洗濯物Clの片寄りを概念的に示すイメージ図である。図3に示す状態では、同重量の洗濯物Clが、洗濯脱水槽2内の上下に対向している。
制御装置100は、脱水時には、モータ7を所定の回転数に向けて駆動する。ここで、洗濯脱水槽2内に洗濯物の片寄りが無い場合には、図4に示すように、ロータ回転数Sは、時間に対して略一定のペースで上昇する。一方、脱水時において、洗濯脱水槽2内に洗濯物が片寄って収容されていた場合、特に、図3に示すように、洗濯物が洗濯脱水槽の上下に対向していた場合には、その片寄りに起因して、洗濯脱水槽2、ひいては外槽3が縦方向に大きく振動してしまい、モータ7がスムースに駆動しなくなる。そうすると、ロータ回転数Sの加速度が低下したり、該加速度が急速に増大したりする。そうした縦振動は、ロータ回転数Sが所定の共振周波数Srに達したときに発生する2次共振により引き起こされる。共振周波数Srは、吊持機構4の弾性係数、並びに、洗濯脱水槽2及び外槽3等の重量等に基づいて定められる。2次共振に係る共振周波数(以下、単に「共振周波数」と称する)Srは、この実施形態では、概ね200rpm程度である。以下、共振周波数Sr付近の回転帯域を、「2次共振領域」と称する(図4参照)。
一般的には、ロータ回転数Sが共振周波数Srに近付くにつれて、洗濯脱水槽2及び外槽3の振動が大きくなる。そこで、制御装置100は、ロータ回転数Sが共振周波数Srに達する前に、洗濯脱水槽2及び外槽3の振動を検知すると共に、その検知結果に基づいて、モータ7の駆動を停止する。
具体的には、制御装置100は、回転周波数Hのロータ1回転又は複数回転あたりの変化量である同位相差分ΔHと、該同位相差分ΔHの積算平均値Cとを求め、この積算平均値Cが所定の第1閾値T1を超えたとき、ロータ回転数Sを低下させる。尚、所定の第1閾値T1は、「所定の閾値」の一例である。
〈制御の詳細〉
以下、振動の検知方法、及び、検知結果に基づいた制御について、図5のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図5は、振動検知に係る処理のフローチャートである。以下のフローは、脱水時における処理の一例である。
以下、振動の検知方法、及び、検知結果に基づいた制御について、図5のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図5は、振動検知に係る処理のフローチャートである。以下のフローは、脱水時における処理の一例である。
まず、ステップS101において、制御装置100は、振動検知に係る初期設定を行う。具体的には、後述のカウント数n、及び、閾値超え回数m等をゼロにする。
このステップS101の後には、ステップS102〜S105において、ロータ回転数Sが所定の範囲内にあるか否かが判定される。
具体的に、制御装置100は、ステップS102において、ホールICセンサ8から出力されたパルス信号を受信する。制御装置100は、前述の如く、ロータ1回転あたり、24個のパルス信号を受信する。
ステップS102から続くステップS103において、制御装置100は、現在のロータ回転数Sを求める。ロータ回転数Sは、前述の如く、回転周波数H、及び、1パルス当たりのロータ71の回転角度θから求められる。この実施形態では、回転周波数H及びロータ回転数Sは、パルス信号を受信するたびに求められる。したがって、回転周波数H及びロータ回転数Sは、ロータ1回転あたり、24回求められる。
ステップS103から続くステップS104において、制御装置100は、ロータ回転数Sが所定の開始回転数S1を上回っているか否かを判定する。開始回転数S1は、前記2次共振領域の下限値を下回るように設定されており、制御装置100の内部メモリに予め記憶されている。ここで、ロータ回転数Sが開始回転数S1を上回っていた場合には、振動を検知する必要有と判定し、ステップS105へ進む一方、開始回転数S1以下であった場合には、振動を検知する必要無と判定し、ステップS102へ戻る。
ステップS105において、制御装置100は、ロータ回転数Sが所定の終了回転数S2を下回っているか否かを判定する。終了回転数S2は、前記2次共振領域の上限値を上回るように設定されており、制御装置100の内部メモリに予め記憶されている。よって、前述の2次共振領域は、開始回転数S1と終了回転数S2との間の範囲内に含まれている。ここで、ロータ回転数Sが終了回転数S2を下回っていた場合には、ロータ回転数Sが2次共振領域内にあるため、振動を検知する必要有と判定し、ステップS106へ進む。一方で、ロータ回転数Sが終了回転数S2を上回っていた場合には、ロータ回転数Sが2次共振領域外にあるため、振動を検知する必要無と判定し、ステップS113へ進む。ステップS113においては、制御装置100は、振動検知に係る計算を終了し、脱水工程を継続する。
ステップS105において、ロータ回転数Sが開始回転数S1と終了回転数S2との間の範囲内にあると判定されたときには、ステップS106〜S112において、同位相差分ΔHの算出(ステップS106〜S107)と、同位相差分ΔHに基づいた積算平均値Cの算出(ステップS108)と、積算平均値Cに基づいたモータ7の制御(ステップS109〜S112)とが順次行われる。
まず、制御装置100は、ステップS106において、ステップS102において受信したパルス信号をサンプリングする。以下のステップでは、ここでサンプリングされたパルス信号に対し、同位相差分ΔHの算出と、積算平均値Cの算出とが行われる。制御装置100は、パルス信号をサンプリングした回数(この実施形態では、パルス信号の受信回数と同じ)をカウント数nとしてカウントすると共に、各パルス信号に基づいて算出された回転周波数Hを、カウント数nと紐付けて記憶する。以下、カウント数nと紐付けられた値に対しては、下付の「n」を付す。例えば、カウント数nにおける回転周波数Hは、回転周波数「Hn」と称される。尚、この実施形態では、制御装置100は、ステップS102においてパルス信号を受信するたびに、そのパルス信号のサンプリングを行うように構成されているが、この構成には限られない。例えば、パルス信号を1つおきにサンプリングしたり、2つおきにサンプリングしたりしてもよい。ロータ1回転あたりN個のパルス信号を受信している場合、サンプリングを行う回数は、ロータ1回転あたりN回以下に変更可能である。
図6は、洗濯物の片寄りが大きい場合において、特に2次共振領域付近におけるカウント数nと回転周波数Hnとの間の関係を例示したプロットである。図中では、カウント数を「サンプリング数」と称している(図7〜図10も同様)。図6より、カウント数nが0付近から500付近までの範囲、及び、1200付近以降の範囲においては、回転周波数Hnが、カウント数nに対して略一定の傾きで増加していることが見て取れる。こうした振る舞いは、ロータ71の回転が安定しており、回転周波数Hnが時間に対して略一定の加速度で上昇していることを意味している。それに対し、カウント数nが500付近から1200付近までの範囲においては、回転周波数Hnのカウント数nに対する傾きは、一旦緩やかになった後に、急峻になることが見て取れる。こうした振る舞いは、ロータ回転数Snが共振周波数Sr付近まで上昇したことで、ロータ71の回転が不安定になり、それに伴い回転周波数Hnが不安定な加速度で上昇していることを意味している。
図7は、図6の囲み部G付近のプロットを拡大して示している。図7より、回転周波数Hnは、24カウントを1周期とした周期的な振る舞いを示していることが見て取れる。こうした振る舞いは、ロータ71の角度位置に応じた固有の誤差の影響を反映している。詳しくは、回転周波数Hnやロータ回転数Snの検出結果には、ホールICセンサ8の取付位置や、ロータ71の磁石73の取付位置の交差に起因して、検出した時点におけるロータ71の角度位置に応じて、固有の誤差が含まれる。そのため、回転周波数Hnの中央値は、図7の鎖線に示すように、カウント数nに対して概ね単調に増加するものの、回転周波数Hnのそれぞれの値は、図7の各プロットに示すように、カウント数nに対し、その中央値付近を振動することになる。また、前述の如く、ロータ1回転あたり、ロータ71の周方向に沿って並べた磁石73より、24個のパルス信号が受信される。各磁石73は、ロータ71と一体的に回転するように構成されているため、回転周波数Hnは、図2の右側部分、及び、図7に示すように、24カウントを1周期とすることになる。
ステップS106から続くステップS107において、回転周波数Hの同位相差分ΔHが求められる。この実施形態では、同位相差分ΔHは、回転周波数Hのロータ1回転あたりの変化量であり、ロータ1回転あたり、サンプリングされた24個のパルス信号のそれぞれについて、同位相差分ΔHが取得される(つまり、同位相差分ΔHは、ロータ1回転あたり、24個取得される。)カウント数nにおける同位相差分ΔHnは、カウント数n+24における回転周波数Hn+24と、それよりも1周期前の、カウント数nにおける回転周波数Hnとに基づいて、以下の式(2)から求められる。
ΔHn=Hn+24−Hn ・・・(2)
図8は、洗濯物の片寄りが大きい場合において、特に2次共振領域付近におけるカウント数nと同位相差分ΔHnとの間の関係を例示したプロットである。同位相差分ΔHnは、前述の如く、回転周波数Hnの変動の大きさを示しており、図8より、カウント数nが600〜900付近のときに、回転周波数Hnが大きく変動していることが見て取れる。こうした振る舞いは、ロータ回転数Snが共振周波数Srに到達したことを意味している。
ステップS107から続くステップS108において、同位相差分ΔHの積算平均値Cが求められる。カウント数nにおける積算平均値Cnは、現在のカウント数nと、カウント数1からカウント数nにおける同位相差分ΔH1〜ΔHnとに基づいて、以下の式(3)から求められる。
Cn=(ΔH1+ΔH2+…ΔHn)/n・・・(3)
図9は、洗濯物の片寄りが大きい場合において、特に2次共振領域付近におけるカウント数nと、積算平均値Cn又はロータ回転数Snとの間の関係を例示したプロットである。図9の囲み部P1に示すように、積算平均値Cnは、カウント数nが800〜900程度のときに、ピークを迎えている。また、図8と図9とを比較すると、積算平均を行うことで、同位相差分ΔH1〜ΔHnの各々に含まれるノイズが緩和されていることが見て取れる。また、図9において、積算平均値Cnとロータ回転数Snとを比較すると、積算平均値Cnは、ロータ回転数Snよりも、共振周波数Sr付近の変動を、より明確に示していることも見て取れる。
図10は、洗濯物の片寄りが小さい場合において、特に2次共振領域付近におけるカウント数nと、積算平均値Cn又はロータ回転数Snとの間の関係を例示したプロットである。図9と図10とを比較すると、図9のようなピークは見られない。これは、洗濯物の片寄りが小さいがために、2次共振が発生していなかったり、発生していたとしても、その規模が小さかったためと考えられる。
次に、制御装置100は、ステップS108から続くステップS109において、カウント数nにおける積算平均値Cnと所定の第1閾値T1とを比較すると共に、積算平均値Cnが第1閾値T1を越えたとき、モータ7の動作を停止させる要否を判定するべく、ステップS110、S111へ進む。一方で、積算平均値Cnが第1閾値T1以下であったときには、ステップS102へ戻る。第1閾値T1は、外槽3の振動の大きさ(具体的には、外槽3底部の上下振幅)が所定値以上になると考えられるときの積算平均値Cである。第1閾値T1は、計算機によるシミュレーションや実験データなどから規定されており、制御装置100の内部メモリに記憶されている。図9に示す例では、積算平均値Cnは、同図の囲み部P2に示すように、カウント数nが300〜400程度のときに、所定の第1閾値T1を超えている。
制御装置100は、ステップS110において、積算平均値Cが第1閾値T1を越えた回数mを数え上げると共に、該回数mが所定の第2閾値T2を越えたときには、ステップS112へ進み、モータ7のロータ回転数S(回転周波数H)を低下させる一方、第2閾値T2以下であったときには、ステップS102へ戻る。第2閾値T2は、計算機によるシミュレーションや実験データなどから規定されており、制御装置100の内部メモリに記憶されている。尚、所定の第2閾値T2は、「所定の第2の閾値」の一例である。
制御装置100は、ステップS110において、モータ7が動作を停止するまで、つまり、ロータ回転数S(回転周波数H)をゼロまで低下させると共に、表示パネルにエラー表示を行う。
なお、これらのステップの順番は一例であり、ステップの順番を可能な範囲で適宜入れ替えたり、複数のステップを並行して処理したりしてもよい。例えば、ステップS104とステップS105との順番を入れ替えたり、ステップS104とステップS105とを平行して処理したりしてもよい。
以上説明したように、前記の構成によると、制御装置100は、回転周波数Hのロータ1回転又は複数回転あたりの変化量である同位相差分ΔHを算出する。同位相差分ΔHは、ロータ71の角度位置が同じ回転周波数H同士の差分に相当するため、ロータ71の角度位置に応じた固有の誤差は、互いに差し引かれることとなり、その影響が低減される。これにより、振動を精度良く検知することが可能になる。
また、制御装置100は、同位相差分ΔHの積算平均値Cを算出すると共に、該積算平均値Cが第1閾値T1を超えたとき、ロータ回転数Sを低下させる。同位相差分ΔHは、回転周波数Hをサンプリングするたびに算出されると共に、積算平均値Cは、同位相差分ΔHを算出するたびに算出される。よって、回転周波数Hをサンプリングするたびに、ロータ回転数Sを低下させる要否を判定することができるから、急速に大となるような振動に対しても、早めに対応することが可能になる。
また、同位相差分ΔHを積算することにより、回転周波数Hの各検出結果に含まれるノイズの影響を緩和することができる。そのことで、振動に対し精度良く対応することが可能になる。
また、積算平均値Cは、回転周波数Hの変動が無い場合には一定となるから、そうした積算平均値Cと比較される第1閾値T1は、一定の値に設定される。そうすると、ロータ回転数Sを低下させる要否の判定が、より明確なものとなるから、振動を精度良く検知することが可能になる。
また、前記の構成によると、振動を精度良く且つ明確に検知することが可能になるから、積算平均値Cがピークに達する(図9の囲み部P1参照)よりも前に、洗濯脱水槽2や外槽3の振動を検知する(図9の囲み部P2参照)ことができる。そのことで、ユーザが異常振動を危惧するまえに、モータ7の駆動を停止することが可能になる。
かくして、前記の構成によると、同位相差分ΔHを用いることにより、振動を精度良く検知することが可能となる一方、同位相差分ΔHの積算平均値Cに基づいた制御を行うことにより、振動をより精度良く検知しつつ、急速に大となるような振動に対しても速やかに対応することが可能になる。
また、ロータ71を、その回転方向A3に沿って24の区間に区分けすると共に、各区間に設けた磁石73を検出することにより、回転周波数Hを取得するように構成したから、区分けした数の分だけ、回転周波数Hの取得間隔が短くなる。そのため、振動に対し速やかに対応する上で有利になる。
さらに、24の区間にわたって、同位相差分ΔHを積算するように構成したから、ロータ71の角度位置に応じた固有の誤差の影響が緩和される。
よって、前記の構成によると、振動に対して速やかに且つ、精度良く対応する上で有利になる。
また、前記の構成によると、積算平均値Cの算出を行う範囲を、開始回転数S1と終了回転数S2とにより規定することにより、振動に対し、より適切な対応を行うことが可能になる。例えば、特定の共振周波数で生じる共振に対応するためには、その共振周波数を含むような範囲を規定すればよい。さらに、そうした範囲を複数設けることで、横振動を引き起こす1次共振や、縦振動を引き起こす2次共振に対し、個別に対応することが可能になる。
また、前記の構成によると、第2閾値T2を設けることで、振動の誤検知を抑制することができるようになる。例えば、単発的に生じたノイズの影響を抑制することができる。そのことで、振動に対し、精度良く対応する上で有利になる。
〈〈その他の実施形態〉〉
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
洗濯機1の構成は、一例であり、この構成に限られるものではない。
また、前記実施形態では、回転センサとして、ホールICセンサ8が例示されているが、これに限られるものではない。例えば、q軸電流に基づいて回転数を検出するセンサであってもよい。
また、制御装置100は、図5に示す制御フローにおいて、回転周波数Hの同位相差分ΔHを算出していたが、これに限られるものではない。例えば、回毎分としてのロータ回転数Sの同位相差分を算出してもよい。
また、制御装置100は、式(2)に示したように、あるカウント数n+24における回転周波数Hn+24から、それよりも1周期前のカウント数nにおける回転周波数Hnを減算することにより同位相差分ΔHnを算出しているが、これに限られるものではない。同位相差分ΔHとして、回転数Sのロータ複数回転あたりの変化量を使用してもよい。例えば、制御装置100は、あるカウント数における回転周波数Hから、それよりも2周期前の回転周波数Hを減算することにより同位相差分ΔHを算出してもよいし、あるカウント数における回転周波数Hから、それよりも3周期前の回転周波数Hを減算することにより同位相差分ΔHを算出してもよい。
また、制御装置100は、式(3)に示したように、カウント数1からカウント数nにおける同位相差分ΔH1〜ΔHnを積算することにより、積算平均値Cnを算出しているが、これに限られるものではない。例えば、制御装置100は、同位相差分ΔHを2周期おきに積算してもよいし、3周期おきに積算してもよい。また、例えば、lを自然数として、カウント数n−lからカウント数nにおける同位相差分ΔHn−l〜ΔHnを積算し、積算した値をl+1で除算することにより、積算平均値Cnを算出してもよい。
また、制御装置100は、1周期あたり24個のパルス信号を受信しており且つ、受信した全てのパルス信号をサンプリングしていることから、同位相差分ΔHを算出する際には、24カウント離れた回転周波数の差を取るように構成されているが、これに限られるものではない。例えば、25〜27カウント離れた回転周波数についても、ロータ71が略同じ角度位置にあるときに出力されたパルス信号とみなし、同位相差分ΔHの算出に使用することができる。
また、制御装置100は、脱水時において、図5に係る制御フローを実行することにより、2次共振を検出するように構成されていたが、これに限られるものではない。例えば、開始回転数S1、終了回転数S2、第1閾値T1及び第閾値T2の値を変更することにより、横振動を引き起こす1次共振を検出したり、より高回転域における共振を検出したりすることが可能である。また、開始回転数S1、終了回転数S2、第1閾値T1及び第2閾値T2のセットを複数用意することにより、ロータ回転数Sが低回転域にあるときには1次共振を検出する一方、それよりも高回転域にあるときには2次以上の高次の共振を検出するように構成することも可能である。
また、制御装置100は、ステップS110において、ロータ回転数Sをゼロまで低下させていたが、これに限られるものではない。縦振動が十分に小さくなるまで、ロータ回転数Sを低下させればよい。
また、前記実施形態では、槽軸とモータ7の出力軸とが直結された、所謂DD方式が採用されていたが、これに限られるものではない。例えば、モータ7の出力軸と槽軸とを駆動ベルトを介して連結してもよい。
1 洗濯機
11 筐体
2 洗濯脱水槽
7 モータ
71 ロータ
72 ステータ
73 磁石(磁極)
8 ホールICセンサ(回転センサ)
100 制御装置
A3 ロータの回転方向
S ロータ回転数(ロータの回転数)
H 回転周波数(ロータの回転数)
ΔH 同位相差分
C 積算平均値
T1 第1閾値(閾値)
T2 第2閾値(第2の閾値)
n カウント数(サンプリング数)
m 閾値越え回数(第1閾値を超えた回数)
11 筐体
2 洗濯脱水槽
7 モータ
71 ロータ
72 ステータ
73 磁石(磁極)
8 ホールICセンサ(回転センサ)
100 制御装置
A3 ロータの回転方向
S ロータ回転数(ロータの回転数)
H 回転周波数(ロータの回転数)
ΔH 同位相差分
C 積算平均値
T1 第1閾値(閾値)
T2 第2閾値(第2の閾値)
n カウント数(サンプリング数)
m 閾値越え回数(第1閾値を超えた回数)
Claims (5)
- 筐体内に配置された、回転自在な洗濯脱水槽と、
前記洗濯脱水槽を回転駆動するモータと、
前記モータを構成するロータの回転数を検出する回転センサと、
前記回転センサによる検出結果に基づいて、前記モータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記回転数のロータ1回転又は複数回転あたりの変化量である同位相差分と、該同位相差分の積算平均値とを算出すると共に、該積算平均値が所定の閾値を超えたとき、前記回転数を低下させる洗濯機。 - 請求項1に記載の洗濯機において、
前記回転センサは、前記ロータを、該ロータの回転方向に沿って複数の区間に区分けしたときの各区間ごとに、前記回転数を検出し、
前記制御装置は、前記各区間のうちの2以上において、前記同位相差分と、該同位相差分の積算平均値とを算出する洗濯機。 - 請求項2に記載の洗濯機において、
前記回転センサは、前記各区間ごとに配置された磁極を検出するホールICセンサである洗濯機。 - 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の洗濯機において、
前記制御装置は、前記回転数が所定の範囲内にあるときに、前記積算平均値を算出する洗濯機。 - 請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の洗濯機において、
前記制御装置は、前記積算平均値が前記閾値を越えた回数を数え上げると共に、該回数が所定の第2の閾値を越えたときに、前記回転数を低下させる洗濯機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015211284A JP2017080055A (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 洗濯機 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2015
- 2015-10-27 JP JP2015211284A patent/JP2017080055A/ja active Pending
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