JP2020054628A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な形式の洗濯機で、投入された洗濯物量を短時間で精度高く計測する。【解決手段】洗濯物が投入される回転槽９と、回転槽９を回転させる駆動装置６と、駆動装置６を制御するとともに、回転槽９に投入された洗濯物の重量を計測する制御装置２０とを備える。洗濯物を収容した回転槽９に一定のトルクを与えて回転させる処理を実行し、回転槽９の加速度と等速回転時の回転速度とに基づいて、洗濯物の重量を計測する。【選択図】図６

Description

開示する技術は、洗濯機に関し、その中でも、投入された洗濯物量を計測する技術に関する。

近年の洗濯機のほとんどは、洗い、濯ぎ、脱水などの各工程が自動化されている。洗いおよび濯ぎの各工程では自動的に給水されるが、その際、給水量を決めるために、投入された洗濯物（衣類）の量を、自動的に計測することが行われている。

例えば、特許文献１では、洗濯槽に衣類が収容された後、モータの駆動により、洗濯槽を回転させる。その回転を加速しながら、所定の回転速度から所定の回転速度になるまでの加速時間を計測する。次に、その回転を減速しながら、所定の回転速度から所定の回転速度になるまでの減速時間を計測する。そして、演算により、加速時および減速時の回転加速度を求め、最後に、衣類を含む洗濯槽の慣性モーメントを求める。そうして、慣性モーメントと衣類の重量との相関関係から、衣類量を特定している。

また、特許文献２では、モータの駆動により、衣類を投入したドラムを回転させた後、モータの通電を停止する。それにより、ドラムは、惰性で回転し、モータに起因した摩擦トルクによって次第に回転が低下し、最後には停止する。ドラムの停止に要する時間は衣類の重量に比例するので、それを利用して衣類量を計測している。

特開２００３−２１０８８８号公報 特開２０１３−４３０３０号公報

特許文献１および特許文献２では、洗濯物量を計測するために、衣類が投入された回転槽（洗濯槽、ドラム）が減速している時の回転状態の変化を利用している。

減速時の回転状態の変化を利用するためには、その前に、十分な高回転まで回転槽を回転させる必要がある。従って、計測に時間がかかる。計測精度を高めるには、計測を複数回行うのが好ましいが、そうすれば、よりいっそう時間がかかる。

また、特許文献１および特許文献２の方法では、モータと回転槽の回転が一致していることが必要である。すなわち、駆動形式が、モータの回転軸で直接回転槽を回転させる、いわゆるダイレクトドライブが前提となっている。そのため、モータがベルトを介して回転槽を駆動するような、間接的な駆動形式では、モータと回転槽との間で回転にズレが発生し、適切な計測精度が得られないおそれがある。

更に、洗濯機の中には、回転槽とモータとの間にクラッチが設けられていて、減速時に、自動的に回転槽がモータから切り離されてしまう機種がある。このような機種では、特許文献１および特許文献２の方法は利用できない。

開示する技術の主たる目的は、様々な形式の洗濯機で、投入された洗濯物量を短時間で精度高く計測することにある。

開示する技術は、洗濯機に関する。

前記洗濯機は、洗濯物が投入される回転可能な回転槽と、モータによって前記回転槽を回転させる駆動装置と、前記駆動装置を制御するとともに、前記回転槽に投入された洗濯物の重量を計測する制御装置と、を備える。そして、洗濯物を収容した前記回転槽に一定のトルクを与えて回転させる処理を実行し、前記回転槽の加速度と等速回転時の回転速度とに基づいて、前記洗濯物の重量を計測する。

すなわち、この洗濯機では、洗濯物が投入された回転槽を、一定のトルクを与えるトルク制御によって回転させる。そうすると、回転槽は、モータの出力に連動して、加速した後、そのトルクに応じた回転速度で等速回転するようになる。

その際、回転槽の加速度および回転速度は、機械損失の影響を受けるので、その加速度および回転速度に基づいて洗濯物の重量を計測すると、高精度な計測が行えない。それに対し、この機械損失の影響を受けた加速度と回転速度との間には、回転槽に加わる負荷の大きさに応じた、所定の線形関係が存在することを本発明者らは見出した。

この洗濯機では、その線形関係を利用することで、回転槽の加速度と等速回転時の回転速度とに基づいて、洗濯物の重量を計測する。従って、減速時の回転状態の変化を利用しなくても、洗濯物の重量が精度高く計測できる。その結果、様々な形式の洗濯機で、投入された洗濯物量を短時間で、しかも精度高く計測できるので、汎用性に優れ、より効果的な節水が実現できる。

前記洗濯機はまた、前記制御装置が、所定大きさの第１トルクを与えることにより、洗濯物を収容した前記回転槽を、所定の第１回転数で回転させる第１等速回転処理と、前記第１トルクより大きい所定の第２トルクを与えることにより、前記第１回転数で回転する前記回転槽を、前記第１回転数よりも高い第２回転数で回転させる第２等速回転処理と、実行し、前記第１回転数から前記第２回転数に移行する時の加速度と、前記第２回数の回転速度とに基づいて、前記洗濯物の重量を計測する、としてもよい。

そうすれば、安定した状態で回転槽の加速度および回転速度が計測できるので、洗濯物の重量を、より精度高く計測できる。

前記洗濯機はまた、前記制御装置が、前記加速度と前記回転速度との間に存在する線形関係を、前記回転槽に加わる負荷の大きさに関連付けるベース情報を有し、前記加速度、前記回転速度、および前記ベース情報に基づいて、前記洗濯物の重量を計測する、としてもよい。

洗濯物の重量の計測に必要な線形関係を、予めデータとして実装しておけば、迅速かつ確実に、洗濯物の重量の高精度な計測が行える。

前記モータが、非同期モータである場合には、前記回転槽に一定のトルクを与えるために、前記制御装置が、所定の電圧および周波数で前記モータを駆動する、としてもよい。

そうすれば、既存の洗濯機でも容易に適用できる。

この場合、前記駆動装置が、前記モータを駆動制御するインバータを有し、前記制御装置が、前記インバータから前記モータに出力される電流に基づいて、前記加速度および前記回転速度を特定する、としてもよい。

そうすれば、回転速度等を計測するための装置を増設しなくても、加速度および回転速度を取得できる。従って、安価で実現できる。

また、前記モータが、同期モータである場合には、前記回転槽に一定のトルクを与えるために、前記制御装置が、前記モータを駆動する電流を調整する、としてもよい。

前記洗濯機はまた、前記制御装置が、前記加速度および前記回転速度の各々と、前記モータの温度とを関連付ける温度補正情報を有し、前記洗濯物の重量を計測するときに、前記温度補正情報に基づいて前記加速度および前記回転速度を補正する、としてもよい。

加速度および回転速度はモータ温度の影響を受けるため、それによって、洗濯物の重量の計測精度が低下するおそれがある。それに対し、この洗濯機であれば、洗濯物の重量を計測するときに、モータ温度に対応した温度補正情報に基づいて加速度および回転速度を補正する。従って、モータ温度の影響が低減できるので、洗濯物の重量を、よりいっそう精度高く計測できる。

この場合、前記制御装置が、実測される前記モータのコイルの抵抗値と、予め設定された前記コイルの抵抗情報とに基づいて、前記モータの温度を特定する、としてもよい。

そうすれば、新たに温度センサを増設しなくても、モータ温度を取得できる。従って、安価で実現できる。

前記洗濯機はまた、前記制御装置が、洗濯物の重量を計測する処理を２回以上実行し、複数の計測結果に基づいて洗濯物の重量を特定する、としてもよい。

そうすれば、よりいっそう精度高く洗濯物量が計測できるので、より効果的な節水が実現できる。

前記洗濯機はまた、前記駆動装置が、前記モータと前記回転槽とが連結された連結状態、および、前記モータと前記回転槽とが切り離された分離状態のいずれか一方に切り替えるクラッチを有し、前記回転槽の回転が減速すると、前記クラッチが自動的に前記連結状態から前記分離状態に切り替わる、としてもよい。

この洗濯機の場合、構造上、洗濯物量を計測する従来の方法が使えない。それに対し、開示する技術を用いれば、この洗濯機でも、洗濯物量を、高精度かつ短時間で計測できる。

前記洗濯機はまた、前記モータと前記回転槽との間に介在する無端ベルトを更に備え、前記モータの駆動力が、前記無端ベルトを介して前記回転槽に伝達される、としてもよい。

この洗濯機の場合、洗濯物量を計測する従来の方法は使えるが、構造上、計測精度が低下するおそれがある。それに対し、開示する技術を用いれば、この洗濯機でも、洗濯物量を、高精度かつ短時間で計測できる。

開示する技術によれば、様々な形式の洗濯機において、投入された洗濯物量を短時間で精度高く計測することができる。その結果、より効果的な節水が期待できる。

開示する技術を適用した洗濯機の主な構造を示す概略断面図である。 駆動装置の構造を示す模式図である。 制御装置と主な周辺装置との関係を示すブロック図である。 加速度と回転速度との間に存在する線形関係を表したグラフである。 加速度とモータの温度との関係を表したグラフである。 布量計測処理の一例を示す図である。布量計測処理時における回転槽の回転速度の変化を表している。 洗濯機の運転制御例を示すフローチャートである。 布量計測処理の制御例を示すフローチャートである。 他の実施形態での布量計測処理の制御例を示すフローチャートである。

以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

＜洗濯機＞
図１に、開示する技術を適用した洗濯機１を例示する。この洗濯機１は、いわゆる縦型の洗濯機である。この洗濯機１はまた、いわゆる全自動式の洗濯機である。洗い、濯ぎ、脱水などの一連の処理は、ユーザの指示に応じて自動的に実行される。洗濯機１は、縦長な箱形に形成された筐体２を有し、その上部の後方に、スイッチやボタンなどが配置された操作部３が設けられている。ユーザの指示は、この操作部３を通じて行われる。

筐体２における操作部３の前方には、開閉可能な蓋２ａで覆われた開口が設けられている。衣類等の洗濯物は、この開口から筐体２の内部に投入される。筐体２の内部には、貯水可能な固定槽４が設置されている。固定槽４は、有底円筒状の容器からなる。固定槽４の上部には、開口に臨む投入口４ａが設けられている。固定槽４の下側には、排水装置５、駆動装置６などが設置されている。

固定槽４は、ワイヤ７で筐体２に吊されていて、揺れ動き可能となっている。筐体２の上部には、外部の給水源に接続される給水装置８が設置されている。給水装置８は、給水弁８ａおよび給水配管８ｂなどで構成されている。給水弁８ａを開くことで、固定槽４の内部に水が自動供給される。

固定槽４の内部には、回転槽９が収容されている。回転槽９は、縦軸Ａを中心に回転可能である。回転槽９は、有底円筒状の容器からなり、その上部に受入口９ａを有している。その受入口９ａが投入口４ａに向くように、回転槽９は固定槽４の内部に収容されている。それにより、洗濯物は、投入口４ａおよび受入口９ａを通じて、回転槽９の内部に投入される。

回転槽９の側部には、脱水用の貫通孔９ｂが多数形成されている。回転槽９の上部には、高速回転時にバランスを保つように機能する、環状のバランサ１０が取り付けられている。回転槽９の底部の内側には、円盤状のパルセータ１１が設置されている。

排水装置５は、排水弁５ａ、排水管５ｂなどで構成されていて、固定槽４の底部に開口する排水口に接続されている。排水時に排水弁５ａを開くことで、重力に基づく自然排水により、固定槽４に溜まる排水が洗濯機１の外に排出される。

駆動装置６は、モータ６０、インバータ６１、動力伝達装置６２などで構成されている。駆動装置６は、モータ６０を動力源にして、パルセータ１１および回転槽９を回転駆動する。図２に示すように、モータ６０は、インバータ６１を介して外部電源ＰＳと接続されている。通常、外部電源ＰＳは、商用の交流電源であるが、本実施形態のインバータ６１は、コンバータを内蔵している。従って、インバータ６１は、直流または交流の電源と接続することにより、コンバータによって変換された所定の直流電圧を入力する。

インバータ６１には、ＩＧＢＴなどの複数のスイッチング素子、これらスイッチング素子と逆並列に接続された複数の還流ダイオード、これらスイッチング素子および還流ダイオードが配置された３つのアームなどで構成された、公知の電気回路が設けられている。インバータ６１は、各アームのスイッチング素子をオンオフすることにより、変換した直流電圧を、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相からなる異なる位相の３つの交流に変換し、出力する。

本実施形態のモータ６０は、誘導モータ（非同期モータ）である。モータ６０は、複数のコイル６０ａを有する円筒状のステータ６０ｂと、ステータ６０ｂの内側に回転可能な状態で配置されたカゴ形のロータ６０ｃと、を有している。なお、図２のモータ６０は簡略化してある。

各コイル６０ａに、異なる位相の交流を流すことで、ステータ６０ｂに異なる位相の磁界が発生する。それに伴って発生する誘導電流により、同期速度よりも遅い回転速度でロータ６０ｃが回転する。すなわち、モータ６０は、いわゆる「スリップ」を発生しながら回転する。

また、本実施形態のモータ６０は、三相モータである。従って、モータ６０には、インバータ６１が出力する３相の交流が入力される。これら３つの交流により、モータ６０は駆動制御される。図１に示すように、モータ６０の出力軸には、メインプーリ６３が取り付けられている。

動力伝達装置６２は、サブプーリ６２０、クラッチ６２１、切替機構部６２２などで構成されている。動力伝達装置６２は、その中心が縦軸Ａと一致するように、固定槽４の下側に設置されている。切替機構部６２２は、下方に突出する入力軸６２２ａと、固定槽４および回転槽９の各底部を貫通して、先端がパルセータ１１に固定された第１従動軸６２２ｂと、回転槽９の底部に固定された第２従動軸６２２ｃと、を有している。

サブプーリ６２０は、入力軸６２２ａに取り付けられている。サブプーリ６２０とメインプーリ６３とは、無端ベルト６４を介して連結されている。従って、モータ６０の駆動力は、無端ベルト６４を介して動力伝達装置６２に伝達される。

切替機構部６２２は、入力軸６２２ａを第２従動軸６２２ｃから分離して第１従動軸６２２ｂに連結する「洗い・濯ぎモード」と、入力軸６２２ａを第１従動軸６２２ｂから分離して第２従動軸６２２ｃに連結する「脱水モード」とに切り替える機能を有している。すなわち、洗い・濯ぎモードでモータ６０が回転駆動されると、パルセータ１１が回転し、脱水モードでモータ６０が回転駆動されると、回転槽９が回転する。

クラッチ６２１は、入力軸６２２ａと第２従動軸６２２ｃとの間に介在するように設けられていて、これらの連結状態を切り替える。すなわち、クラッチ６２１は、入力軸６２２ａが第２従動軸６２２ｃに連結されていて、モータ６０と回転槽９とが連結された状態（連結状態）、および、入力軸６２２ａが第２従動軸６２２ｃから分離されていて、モータ６０と回転槽９とが切り離された状態（分離状態）のいずれか一方に切り替える。

クラッチ６２１は、回転槽９が加速または等速の状態で回転するときには、バネの弾性力により、連結状態となるように付勢されている。そして、回転槽９の回転が減速すると、自動的に分離状態に切り替わるように構成されている（いわゆるスプリングクラッチ式）。

筐体２の上部には、制御装置２０が設置されている。制御装置２０は、洗濯機１の動作を総合的に制御する。制御装置２０は、ＣＰＵ、メモリなどのハードウエアと、制御プログラムや各種データなどのソフトウエアとで構成されている。

図３に、制御装置２０の主な構成を示す。制御装置２０には、電流センサ１２、電圧センサ１３、操作部３、駆動装置６、給水弁８ａ、排水弁５ａなどが電気的に接続されている。電流センサ１２は、モータ６０に出力される電流値を計測し、その計測値を制御装置２０に出力する。電圧センサ１３は、モータ６０に出力される電圧値を計測し、その計測値を制御装置２０に出力する。操作部３は、運転開始や運転モードの選択などの指示情報を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、これら計測値や指示情報に基づいて、駆動装置６、給水弁８ａ、排水弁５ａなどを制御する。

制御装置２０は、基本処理部２１、布量計測部２２、温度補正部２３、情報記憶部２４などを有している。基本処理部２１は、洗い、濯ぎ、脱水などの一連の洗濯処理を、指示に応じて実行する。布量計測部２２は、洗濯処理の初期において、回転槽９に投入された洗濯物の重量を計測する処理（布量計測処理）を実行する。温度補正部２３は、布量計測処理において、モータ６０の温度に応じた補正処理を実行する。情報記憶部２４は、後述するベース情報、温度補情報などを記憶し、布量計測部２２、温度補正部２３などに、これら情報を出力する。

＜布量計測処理＞
洗いおよび濯ぎの各処理では自動的に給水されるが、その際、十分な洗濯効果を確保しながら、効果的な節水を行うためには、洗濯物量に応じた適切な給水量を決める必要がある。そのため、この洗濯機１では、洗濯処理の初期に、布量計測部２２が、投入された洗濯物の重量を計測する布量計測処理を実行する。

ところが、この洗濯機１の場合、回転が減速すると、回転槽９は、自動的にモータ６０から切り離されてフリーな状態になる。加速時と減速時とで機械的な負荷が異なるうえに、減速時の回転速度や加速度の計測が困難になるため、この洗濯機１では、減速時の回転状態の変化を利用した、洗濯物量の計測はできない。

そこで、本発明者らは、鋭意検討を行った結果、減速時の回転状態の変化を利用することなく、洗濯物量の高精度な計測が行える方法を確立した。すなわち、洗濯物を収容した回転槽９（以下、布入回転槽９ともいう）に一定のトルクを与えて回転させる処理を実行し、布入回転槽９の加速度と等速回転時の回転速度とに基づいて、洗濯物の重量を計測する。

トルク制御したモータ６０の駆動により、一定のトルクの下で布入回転槽９を回転させると、布入回転槽９は、モータ６０の出力に連動して、加速した後、そのトルクに応じた回転速度で等速回転するようになる。ただし、その際の布入回転槽９の加速度および回転速度は、駆動装置６で発生する摩擦など、機械損失の影響を受ける。

そのため、その加速度および回転速度に基づいて、洗濯物の重量を計測すると、高精度な計測が行えない。それに対し、この機械損失の影響を受けた加速度と回転速度との間には、回転槽９に加わる負荷の大きさに応じた、所定の線形関係が存在することを、本発明者らは見出した。

（機械損失補正）
図４に、加速度と回転速度との間に存在する線形関係の一例を示す。縦軸は加速度であり、横軸は回転速度である。各直線Ｌ１〜Ｌ４は、回転槽９に加わる負荷の大きさが異なる線形関係を示している。Ｌ１の負荷は４ｋｇ、Ｌ２の負荷は２ｋｇ、Ｌ３の負荷は１ｋｇ、Ｌ４の負荷は０ｋｇである。

このように、機械損失の影響を受けた加速度と回転速度との間には、回転槽９に加わる負荷の大きさに応じた、α（加速度）＝ｋ（係数）×ω（回転速度）＋Ｚからなる、線形関係が存在する。

図４に示すように、回転槽９に加わる負荷と、Ｚと間には比例関係が存在する。すなわち、Ｚ（α−ｋ・ω）は、回転槽９に加わる負荷に比例する。従って、これら関係に基づいて回転槽９に加わる負荷を求めることができる。

例えば、本実施形態では、図４に示す各負荷のＺに対して、計測値から演算されるＺの値が照合され、これらの大小関係が比較される。それにより、回転槽９に加わる負荷が、０ｋｇ〜１ｋｇ、１ｋｇ〜２ｋｇ、２ｋｇ〜４ｋｇ、または４ｋｇ以上であるかを判定し、その判定結果に基づいて、洗濯物の重量を計測する。

係数ｋは、駆動電圧や周波数によって変動する。そのため、これら線形関係の情報は、実験によって求められ、回転槽９に加わる負荷の大きさと関連付けされた状態で、情報記憶部２４にベース情報として記憶されている。

（温度補正）
加速度検出値は、温度の影響を受け易い。特に、誘導モータの場合、回転時の温度によって加速度および回転速度が変動し、計測精度に影響を与えるおそれがある。それに対し、この洗濯機１では、布量計測処理で温度補正も行われるように構成されている。

図５に、加速度とモータ温度との関係を示す。加速度とモータ温度との間にも、回転槽９に加わる負荷の大きさに応じた、線形関係が存在する。各直線Ｌ５〜Ｌ７は、回転槽９に加わる負荷の大きさが異なる線形関係を示している。Ｌ５の負荷は４ｋｇ、Ｌ６の負荷は２ｋｇ、Ｌ７の負荷は１ｋｇである。図示しないが、回転速度とモータ６０の温度との間にも同様の線形関係が存在する。

これら線形関係の情報は、実験によって求められ、回転槽９に加わる負荷の大きさと関連付けされた状態で、情報記憶部２４に温度補正情報として記憶されている。この洗濯機１では、布量計測処理のときに、その温度補正情報に基づいて、温度補正部２３が、実測される布入回転槽９の加速度および回転速度を、モータ６０の温度に応じた値に補正する。従って、高精度な布量計測処理が行える。

（モータ温度）
モータ温度は、例えば、温度センサをモータ６０に設置することで計測できる。しかし、その場合には、温度センサを新たに追加する必要があり、部材コストや加工工数の増加を招く。そこで、この洗濯機１では、温度センサを使用せず、モータ６０の温度を間接的に計測する。

すなわち、コイル６０ａの抵抗値と温度との間に線形関係があることを利用し、モータ６０の温度を計測する。具体的には、情報記憶部２４には、温度とモータ６０の抵抗値との間の線形関係に関する情報（抵抗情報）が予め設定されている。抵抗情報は、実験などによって得ることができる。制御装置２０は、布量計測処理のときに、インバータ６１を制御して、コイル６０ａに所定の直流電圧を加える温度計測処理を実行する。

コイル６０ａの抵抗値（Ｒ）、コイル６０ａを流れる直流電流値（Ｉ）、およびコイル６０ａに加わる直流電圧値（Ｖ）との間には、Ｒ＝Ｖ／Ｉの関係がある。制御装置２０は、温度計測処理の実行時に、電流センサ１２および電圧センサ１３から入力される計測値を、先の関係式に代入して、コイル６０ａの抵抗値を実測する。そして、制御装置２０は、抵抗情報と照合することにより、モータ温度を特定する。

（加速度、回転速度の測定）
モータ６０の加速度および回転速度は、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバなどの計測装置をモータ６０に設置することで計測できる。しかし、その場合には、計測装置を新たに追加する必要があり、部材コストや加工工数の増加を招く。そこで、この洗濯機１では、モータ６０の加速度および回転速度を間接的に計測する。

例えば、制御装置２０は、モータ６０を回転駆動しているときに、電流センサ１２から入力される電流値Ｉｕ、Ｉｖ、およびＩｗを、αβ変換およびｄｑ変換することにより、ＩｄおよびＩｑを取得する。スリップに起因する回転数ωｓは、Ｉｑ／Ｉｄを算出することにより求まる。回転槽９の回転速度ωは、モータ６０を駆動する電圧の周波数ωｉから、スリップに起因する回転数ωｓを減算することによって得られる（ωｉ−ωｓ）。

このように、制御装置２０は、電流センサ１２からの入力値を用いた演算を行うことにより、計測装置を用いることなく、モータ６０の加速度および回転速度を特定する。

（布量計測処理の具体例）
図６に、布量計測処理の一例を示す。同図は、布量計測処理時における布入回転槽９の回転速度の経時的な変化を表している。

制御装置２０（布量計測部２２）は、布入回転槽９が停止した状態から、インバータ６１を制御（トルク制御）する。それにより、布入回転槽９には、所定大きさのトルク（第１トルク）が与えられるので、布入回転槽９は、次第に加速した後、その第１トルクで達し得る最大回転数で安定し、その回転数（第１回転数）で等速回転する（第１等速回転処理）。

図例では、１２０Ｖの電圧と、２５０ｒｐｍの回転数を目標とする周波数とを有する交流がモータ６０に出力される。それにより、布入回転槽９は、約２００ｒｐｍの第１回転数で等速回転している。

そうして、制御装置２０は、第１トルクより大きい所定の第２トルクを与えることにより、第１回転数で回転する布入回転槽９を、第１回転数よりも高い第２回転数で回転させる（第２等速回転処理）。

図例では、回転が安定した約６秒後に、交流の周波数が、５００ｒｐｍの回転数を目標とする周波数に変更され、第２トルクが布入回転槽９に与えられている。それにより、布入回転槽９は、加速した後、約４９０ｒｐｍの第２回転数で等速回転している。

そして、制御装置２０は、第１回転数から第２回転数に移行する時の加速度と、第２回転数での回転速度とを取得する。

加速度は、直線性が高い加速区間Ｉａ（約２秒の区間）を用いて取得するのが好ましい。例えば、加速期間Ｉａの初期速度と終期速度とを計測し、経過時間で除すれば、加速度が取得できる。加速期間Ｉａで複数の速度を計測し、一次近似により加速度を取得してもよい。

また、回転速度は、第２回転数である程度安定した時に取得するのが好ましい。図例では、第２等速回転処理の開始後、約１０秒後の安定区間Ｉｖ（約１秒）に回転速度を計測している。計測は複数行い、計測値を平均することによって回転速度を取得するのが好ましい。

なお、このモータ６０は非同期モータであることから、制御装置２０は、布入回転槽９に一定のトルクを与えるために、予め決めた所定の電圧と周波数とでモータ６０を駆動する。第２等速回転処理での電圧は、第１等速回転処理での電圧よりも高くしてもよい。そうすれば、加速度が大きくなるので、計測に要する時間を短縮できる。

制御装置２０は、このようにしてモータ６０の加速度および回転速度を取得する。その後、制御装置２０は、これら実測された加速度および回転速度に対して、温度補正および機械損失補正を行いながら洗濯物の重量を計測する。

＜洗濯機の運転制御例および布量計測処理の制御例＞
図７に、洗濯機１の運転制御例を示す。図８に、布量計測処理の制御例を示す。

図７に示すように、洗濯処理が行われるときには、まず、ユーザは回転槽９に洗濯物を投入する（ステップＳ１）。この洗濯機１では、洗濯物とともに洗剤も投入される。そして、操作部３を操作し、洗濯開始の指示を行う（ステップＳ２）。それにより、制御装置２０（基本処理部２１）は、その指示に応じた洗い、濯ぎ、脱水の一連の処理を自動的に実行する。

洗いの処理に先立って、制御装置２０（布量計測部２２）は、適切な給水量を設定するために、布量計測処理を実行する（ステップＳ３）。図８に、その詳細を示す。

制御装置２０（温度補正部２３）は、温度計測処理を実行する（ステップＳ３０１）。具体的には、上述したように、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、コイル６０ａに所定の直流電圧を加え、コイル６０ａの抵抗値を実測する。実測した抵抗値を抵抗情報と照合することにより、制御装置２０は、モータ６０の温度を特定する。

次に、制御装置２０は、動力伝達装置６２を制御し、切替機構部６２２を脱水モードに切り替える（ステップＳ３０２）。それにより、モータ６０が駆動されると、布入回転槽９が回転するようになる。

そうして、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、図６に示すように、布入回転槽９に第１のトルクを与える所定の電圧、周波数でモータ６０を駆動する（ステップＳ３０３）。一定時間が経過して、布入回転槽９が第１回転数で安定すると（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、布入回転槽９に第２のトルクを与える所定の電圧、周波数でモータ６０を駆動する（ステップＳ３０５）。

そうして、制御装置２０は、加速区間を用いて加速度を検出する（ステップＳ３０６、Ｓ３０７）。その後、一定時間が経過して、布入回転槽９が第２回転数で安定すると（ステップＳ３０８でＹｅｓ）、制御装置２０は、第２回転数での回転速度（終端速度）を検出する（ステップＳ３０９）。

制御装置２０は、こうして実測したモータ６０の温度、加速度、および回転速度に基づいて、洗濯物量を計測する（ステップＳ３１０）。

そして、制御装置２０は、計測した洗濯物量（洗濯物量判定値）と、予め情報記憶部２４に設定されている所定の重量判別値とを比較する（ここでは、図４の関係に基づいて、段階的に３つの重量判別値Ａ〜Ｃを例示、Ｃ≧Ｂ≧Ａ）。

そして、洗濯物量判定値が重量判別値Ａ未満の場合（ステップＳ３１１でＮｏ）、制御装置２０は、洗濯物量は０ｋｇであると判別する（ステップＳ３１２）。

洗濯物量判定値が重量判別値Ａ以上の場合（ステップＳ３１１でＹｅｓ）、制御装置２０は、洗濯物量判定値と重量判別値Ｂとを比較する（ステップＳ３１３）。そして、洗濯物量判定値が重量判別値Ｂ未満の場合（ステップＳ３１３でＮｏ）、制御装置２０は、洗濯物量は１ｋｇであると判別する（ステップＳ３１４）。

洗濯物量判定値が重量判別値Ｂ以上の場合（ステップＳ３１３でＹｅｓ）、制御装置２０は、洗濯物量判定値と重量判別値Ｃとを比較する（ステップＳ３１５）。そして、洗濯物量判定値が重量判別値Ｃ未満の場合（ステップＳ３１５でＮｏ）、制御装置２０は、洗濯物量は２ｋｇであると判別し（ステップＳ３１６）、洗濯物量判定値が重量判別値Ｃ以上の場合（ステップＳ３１５でＹｅｓ）、制御装置２０は、洗濯物量は４ｋｇであると判別する（ステップＳ３１７）。

制御装置２０は、洗濯物量を判定すると、図７に示すように、給水を行う（ステップＳ４）。

情報記憶部２４には、洗濯物量に対応した給水量の設定を可能にする給水情報が設定されている。制御装置２０は、判定した洗濯物量を、その給水情報と照合することにより、適切な給水量を選択する。そして、制御装置２０は、その給水量で固定槽４に給水されるように、給水弁８ａを制御する。

給水が終了すると、制御装置２０は、洗い処理を実行する（ステップＳ５）。洗い処理では、切替機構部６２２が、脱水モードから洗い・濯ぎモードに切り替わる。そして、パルセータ１１が、所定時間、低速で回転駆動され、洗濯物が撹拌される。その後、排水弁５ａが制御されて固定槽４から洗濯水が排水されると、洗い処理は終了する。

洗い処理が終了すると、制御装置２０は、濯ぎ処理を実行する（ステップＳ６）。濯ぎ処理では、洗い処理と同様に、給水、撹拌、排水が行われる。濯ぎ処理は複数回行う場合もある。

濯ぎ処理が終了すると、制御装置２０は、脱水処理を実行する（ステップＳ７）。脱水処理では、切替機構部６２２が、洗い・濯ぎモードから脱水モードに切り替わる。そして、布入回転槽９が、所定時間、高速で回転駆動され、洗濯物が脱水される。脱水によって固定槽４に溜まる水は、排水装置５を通じて排出される。

脱水処理が終了すると、制御装置２０は、ブザーなどにより、洗濯処理の終了をユーザに報知する（ステップＳ８）。

＜他の実施形態＞
上述した実施形態では、モータ６０が非同期モータである場合を例示した。開示する技術は、同期モータにも適用可能である。本実施形態では、モータ６０が同期モータである場合を例示する。

モータ６０が同期モータである点を除けば、洗濯機１の構造等、基本的な構成は、上述した実施形態と同様である。従って、同じ内容については説明を省略または簡略し、異なる内容について説明する。

モータ６０は、例えば、永久磁石型モータ（同期モータ）である。ロータ６０ｃが、複数の永久磁石を有し、これら磁石が複数の磁極を構成している。このモータ６０の場合、各コイル６０ａに、異なる位相の交流を流すことで、その交流に同期した速度（同期速度）でロータ６０ｃが回転する（スリップは発生しない）。

従って、このモータ６０の場合、布入回転槽９に一定のトルクを与えるために、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、モータ６０を駆動する電流を調整する。

図９に、この洗濯機１での布量計測処理の制御例を示す。この制御例は、図８の制御例に対応した内容となっている。従って、同じ内容のステップには、同じ符号を用いることにより、その説明を省略または簡略する。

制御装置２０は、温度計測処理を実行し（ステップＳ３０１）、その後、切替機構部６２２を脱水モードに切り替える（ステップＳ３０２）。

そうして、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、布入回転槽９に第１のトルクを与える所定の電流でモータ６０を駆動する（ステップＳ４０１）。一定時間が経過して、布入回転槽９が第１回転数で安定すると（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、制御装置２０は、インバータ６１を制御し、布入回転槽９に第２のトルクを与える所定の電流でモータ６０を駆動する（ステップＳ４０２）。

その後のステップ（ステップＳ３０６〜Ｓ３１７）は、上述した制御例と同じである。すなわち、布入回転槽９に一定のトルクを与えるための制御対象を代えるだけで、開示する技術は、非同期モータおよび同期モータのいずれにも適用できる。

なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、開示する技術が適用できる洗濯機は縦型に限らない。回転軸が略水平又は傾斜した方向に延びるいわゆるドラム式の洗濯機にも適用できる。

また、上述したスプリングクラッチ式を採用した洗濯機１のように、回転槽をモータで間接的に駆動する機種に限らない。回転槽をモータで直接的に駆動するダイレクトドライブ形式の洗濯機にも適用できる。

また、開示する技術は、スプリングクラッチ式でない、単なるベルト駆動式の洗濯機にも好適である。すなわち、クラッチがなく、モータの駆動力が、無端ベルトを介して回転槽に伝達される形式の洗濯機でも、無端ベルトが滑るなどして、モータの回転数と回転槽の回転数とが一致しないおそれがある。従って、開示する技術は有効である。

布量計測処理を２回以上実行し、複数の計測結果に基づいて洗濯物の重量を特定するようにしてもよい。そうすれば、より高精度な計測が行える。その際、回転槽に与えるトルクはそれぞれ異なる値にするのが好ましい。また、回転速度は、第２回転数ではなく、第１回転数の値を用いてもよい。

布量計測処理を２回以上実行する場合、同じ処理を繰り返し行ってもよいが、例えば、第１等速回転処理、第２等速回転処理、第３等速回転処理など、次第に回転数を高くしながら、加速度および回転速度を計測してもよい。

モータ温度は、温度センサで実測してもよい。回転槽の加速度や回転速度も、センサで実測してもよい。モータは、三相に限らず、二相や単相でもよい。

１ 洗濯機
４ 固定槽
５ 排水装置
６ 駆動装置
８ 給水装置
９ 回転槽
１１ パルセータ
２０ 制御装置
６０ モータ
Ａ 縦軸

Claims (11)

1. 洗濯機であって、
   洗濯物が投入される回転可能な回転槽と、
   モータによって前記回転槽を回転させる駆動装置と、
   前記駆動装置を制御するとともに、前記回転槽に投入された洗濯物の重量を計測する制御装置と、
   を備え、
   洗濯物を収容した前記回転槽に一定のトルクを与えて回転させる処理を実行し、前記回転槽の加速度と等速回転時の回転速度とに基づいて、前記洗濯物の重量を計測する、洗濯機。
2. 請求項１に記載の洗濯機において、
   前記制御装置が、
   所定大きさの第１トルクを与えることにより、洗濯物を収容した前記回転槽を、所定の第１回転数で回転させる第１等速回転処理と、
   前記第１トルクより大きい所定の第２トルクを与えることにより、前記第１回転数で回転する前記回転槽を、前記第１回転数よりも高い第２回転数で回転させる第２等速回転処理と、
   を実行し、前記第１回転数から前記第２回転数に移行する時の加速度と、前記第２回転数の回転速度とに基づいて、前記洗濯物の重量を計測する、洗濯機。
3. 請求項１または請求項２に記載の洗濯機において、
   前記制御装置が、
   前記加速度と前記回転速度との間に存在する線形関係を、前記回転槽に加わる負荷の大きさに関連付けるベース情報を有し、
   前記加速度、前記回転速度、および前記ベース情報に基づいて、前記洗濯物の重量を計測する、洗濯機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の洗濯機において、
   前記モータが、非同期モータであり、
   前記回転槽に一定のトルクを与えるために、前記制御装置が、所定の電圧および周波数で前記モータを駆動する、洗濯機。
5. 請求項４に記載の洗濯機において、
   前記駆動装置が、前記モータを駆動制御するインバータを有し、
   前記制御装置が、前記インバータから前記モータに出力される電流に基づいて、前記加速度および前記回転速度を特定する、洗濯機。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の洗濯機において、
   前記モータが、同期モータであり、
   前記回転槽に一定のトルクを与えるために、前記制御装置が、前記モータを駆動する電流を調整する、洗濯機。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の洗濯機において、
   前記制御装置が、
   前記加速度および前記回転速度の各々と、前記モータの温度とを関連付ける温度補正情報を有し、
   前記洗濯物の重量を計測するときに、前記温度補正情報に基づいて前記加速度および前記回転速度を補正する、洗濯機。
8. 請求項７に記載の洗濯機において、
   前記制御装置が、実測される前記モータのコイルの抵抗値と、予め設定された前記コイルの抵抗情報とに基づいて、前記モータの温度を特定する、洗濯機。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の洗濯機において、
   前記制御装置が、洗濯物の重量を計測する処理を２回以上実行し、複数の計測結果に基づいて洗濯物の重量を特定する、洗濯機。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の洗濯機において、
    前記駆動装置が、前記モータと前記回転槽とが連結された連結状態、および、前記モータと前記回転槽とが切り離された分離状態のいずれか一方に切り替えるクラッチを有し、
    前記回転槽の回転が減速すると、前記クラッチが自動的に前記連結状態から前記分離状態に切り替わる、洗濯機。
11. 請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の洗濯機において、
    前記モータと前記回転槽との間に介在する無端ベルトを更に備え、
    前記モータの駆動力が、前記無端ベルトを介して前記回転槽に伝達される、洗濯機。

Images