JPH05277282A

JPH05277282A - 洗濯機

Info

Publication number: JPH05277282A
Application number: JP4077131A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Tani; 和利谷; Satoshi Nishiwaki; 智西脇; Masahito Shindo; 雅人真道; Yoshikazu Hatsukawa; 嘉一初川; Satoko Hasegawa; 聡子長谷川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-26

Abstract

(57)【要約】【目的】脱水槽内に投入された洗濯物の布量を正確に
検知する。【構成】洗濯物投入後ブラシレスＤＣモータが一定回
転速度になった状態で、モータに対する駆動電圧を零と
して慣性モーメントのみでフリーランさせ、このときの
モータの回転速度の減少率から布量を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ブラシレスＤＣモー
タを使用してダイレクトドライブを行うことにより、小
型ながらも大きな容量の洗濯槽を有する洗濯機に係わ
り、特にブラシレスＤＣモータの特性を利用しながら洗
濯物の布量を検知する手段を備えた洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗い処理、濯ぎ処理及び、脱水処理など
の洗濯動作を連続して自動的に行う全自動洗濯機は、ユ
ーザが洗濯槽内に洗濯物を入れてからスタートボタンを
押すことにより給水され、給水後、これらの洗濯動作が
開始される。給水量については、洗濯物の布量に応じて
例えば３種類が設定され、ユーザがスタートボタンを押
す前にこれら３種類のうちのいずれかを布量に応じてあ
らかじめ選択する場合がある。ところがこの場合には、
給水量の選択はユーザが自身が布量に応じて行うため布
量に対応した的確な給水量が得られない。

【０００３】このため従来では、給水前に脱水槽をあら
かじめ設定された一定回転数まで上昇させ、この一定回
転数を保つために必要な、回転摺動部の布量変化に伴う
摺動抵抗の変化に基づくモータ電流値の変化から布量を
検知するようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の洗濯機では、モータ電流値の変化率は極めて
小さいので、布量検知を正確に行うことができないとい
う問題があった。

【０００５】そこで、この発明は、脱水槽内に投入され
た洗濯物の量を正確に検知できるようにすることを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、洗濯物を収容可能な脱水槽を回
転させる電気モータ手段と、この電気モータ手段により
回転駆動している脱水槽に対し、この回転方向の駆動が
停止するように制御電流を制御したときの電気モータ手
段の慣性モーメントを検知する慣性モーメント検知手段
と、この慣性モーメント検知手段が検知する慣性モーメ
ントに基づき脱水槽に収容された洗濯物の布量を検知す
る布量検知手段とを有する構成としてある。

【０００７】また、請求項２の発明は、洗濯物を収容す
る脱水槽の底部に水流を発生させる水流発生手段を設
け、この水流発生手段を回転させるべく水流発生手段に
電気モータ手段を連結し、この電気モータ手段の回転を
脱水槽に選択的に連結するクラッチ手段設け、前記水流
発生手段もしくは、水流発生手段及び脱水槽を、脱水槽
に収容する洗濯物の重量に応じて上下動可能に駆動軸を
介して電気モータ手段に連結し、前記水流発生手段もし
くは脱水槽に、洗濯槽内に所定量給水された状態で回転
時に水の抵抗を受ける抵抗部材を設け、この抵抗部材が
水の抵抗を受けつつ水流発生手段もしくは、水流発生手
段及び脱水槽が回転しているときの前記電気モータ手段
にかかる負荷トルクを検知する負荷トルク検知手段を設
け、この負荷トルク検知手段が検知する負荷トルクに応
じて脱水槽に収容された洗濯物の布量を検知する布量検
知手段を設ける構成としてある。

【０００８】さらに、請求項３の発明は、脱水槽を内包
する洗濯槽を洗濯機本体に対して弾性支持する弾性手段
と、この弾性手段の振動を減衰させ、マグネット及び通
電時にこのマグネットとの間で反発力が作用するコイル
からなるダンパ手段と、前記洗濯槽の洗濯機本体に対す
る上下方向の距離を検知する距離検知手段と、前記ダン
パ手段のコイルへの通電を解除したときの前記距離検知
手段が検知する距離に基づき、脱水槽に収容された洗濯
物の布量を検知する布量検知手段とを有する構成として
ある。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、電気モータ手段によ
り回転駆動している脱水槽に対し、この回転方向の駆動
が停止するように制御電流を制御すると、電気モータ手
段には今まで回転している方向の慣性モーメントが発生
し、この慣性モーメントに基づき脱水槽に収容された洗
濯物の布量を検知する。

【００１０】また、請求項２の発明によれば、脱水槽内
に洗濯物を収容すると、この収容した洗濯物の重量に応
じて水流発生手段もしくは、水流発生手段と脱水槽との
双方が下降し、この状態で水流発生手段もしくは、水流
発生手段と脱水槽との双方が回転すると抵抗部材が洗濯
槽内に所定量給水されている水の抵抗を受け、この抵抗
力に応じて電気モータ手段にかかる負荷トルクが変化
し、この負荷トルクに基づき脱水槽に収容された洗濯物
の布量を検知する。

【００１１】さらに、請求項３の発明によれば、洗濯物
を脱水槽内に収容すると、脱水槽を内包する洗濯槽は洗
濯機本体に対して弾性手段に対抗して下降するが、この
ときダンパ手段のコイルへの通電は停止しておく。洗濯
槽が下降した状態での洗濯槽の洗濯機本体に対する上下
方向の距離を距離検知手段が検知し、この検知した距離
に基づき脱水槽内に収容された洗濯物の布量を検知す
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１３】図１は、この発明の第１実施例に係わる洗
濯機の内部構造を示す部分断面図である。この実施例に
示す洗濯機は、ブラシレスＤＣモータを使用してダイレ
クトドライブを行う小型ながらも大きな容量の洗濯槽を
有するとともに、ブラシレスＤＣモータの特性を利用し
ながら投入される洗濯物の布量を的確に検知する機能を
備え、例えば洗濯物を脱水槽内に入れて単にスタートボ
タンを押すだけで洗濯物の量に応じた的確な水量を得る
ことができる。

【００１４】まず、図１を参照して、ブラシレスＤＣモ
ータを使用したダイレクトドライブ機構について説明す
る。この洗濯機は、上部が開放した外箱１内に収納さ
れ、この外箱１の上部には開閉自在な蓋１４が取り付け
られ、これにより該上部を閉成し得るようになってい
る。外箱１の内部には、洗濯槽２が設けられ、この洗濯
槽２の内部には脱水槽３が設けられている。洗濯槽２
は、周囲に適当な間隔で設けられた４本の吊り棒１０お
よびサスペンション１１で外箱１に支持されている。こ
の洗濯槽２の底部の下側には、該洗濯槽２および脱水槽
３を回転させるための機構部９を介して電気モータ手段
としてのブラシレスＤＣモータ５が取り付けられてい
る。

【００１５】また、洗濯槽２の底部には洗濯槽２内の水
を排水するための排水ホース１２が取り付けられ、この
排水ホース１２は外箱１の外部に引き出され得るように
なっている。なお、図示しないが、排水ホース１２を取
り付けた洗濯槽２の底部と排水ホース１２との間には排
水弁が設けられ、この排水弁を開閉制御することにより
洗濯槽２内の洗濯水を排水し得るようになっている。更
に、蓋１４が取り付けられている洗濯槽２の上部には、
図示しないが、給水弁が適宜設けられ、該給水弁を開閉
制御することにより、洗濯槽２内に給水し得るようにな
っている。

【００１６】脱水槽３の底部には、脱水槽３内に入れら
れた水に水流を発生させるための水流発生手段であるパ
ルセータ４が設けられているが、ブラシレスＤＣモータ
５の駆動軸（図示せず）に連結された第１伝導軸３７
は、前記機構部９、洗濯槽２および脱水槽３の底部を貫
通して、脱水槽３の底部に設けられたパルセータ４まで
延出し、該第１伝導軸３７の上端部は該パルセータ４の
中央部にスプライン嵌合され、これによりブラシレスＤ
Ｃモータ５によってパルセータ４を直接回転駆動し得る
ようになっている。

【００１７】ブラシレスＤＣモータ５と洗濯槽２の底部
の間に設けられた機構部９は、ブラシレスＤＣモータ５
の回転を脱水槽３に伝達したり、遮断するクラッチ手段
であるクラッチディスク、脱水槽３を強制的に停止させ
るブレーキ等を有している。また、機構部９の側部には
アクチュエータ１６が設けられているが、このアクチュ
エータ１６は以下に説明するように、機構部９内に設け
られている偏平クラッチディスク５７を作動し、これに
よりブラシレスＤＣモータ５の回転をパルセータ４のみ
でなく、偏平クラッチディスク５７を介して脱水槽３に
も伝達して脱水槽３を回転したり、または脱水槽３に制
動を与えて停止させるための切り替え制御用に使用され
るものである。なお、脱水槽３が回転した場合には、そ
の回転が安定的に行われるように脱水槽３の上側周縁部
にバランサ１３が設けられている。

【００１８】次に、図２を参照して、機構部９の内部構
造を詳細に説明する。図２において、第１伝導軸３７の
外周部の一部には、第１伝導軸３７に対して相対回転可
能な円筒状の第２伝導軸４３が第１伝導軸３７の小径部
３７ａに嵌め込まれている。この第２伝導軸４３の上端
は、脱水槽３の下部に装着された図１に示すフランジ４
５を介して取り付けられている。第２伝導軸４３の外周
にはその下端４７から上方の端部４９まで軸方向に所定
長を有する切り欠き面５１が形成されている。一方、第
２伝導軸４３の下端４７が接する第１伝導軸３７の大径
部３７ｂの上端の外周部には、矩形部５５が形成されて
いる。これら切り欠き面５１および矩形部５５に係合可
能で、第１伝導軸３７からの駆動力を第２伝導軸４３に
伝達・遮断する移動体としての偏平クラッチディスク５
７が第２伝導軸４３上を数ｍｍ程度移動可能に設けられ
ている。

【００１９】前記偏平クラッチディスク５７は、下部に
位置する円盤部５７ａと上部に位置する円筒部５７ｂと
を備えており、これらを第２伝導軸４３が貫通してい
る。その貫通孔５９は第２伝導軸４３の切り欠き面５１
に整合する第２伝導軸連結部５９ａと、第１伝導軸３７
の矩形部５５に整合する第１伝導軸連結部５９ｂとから
構成されている。偏平クラッチディスク５７の円盤部５
７ａの上面には、上方に向かって複数個の突起６１が円
周方向等間隔に設けられている。さらに、偏平クラッチ
ディスク５７の円筒部５７ｂの上端の外周には環状溝６
３が設けられている。

【００２０】偏平クラッチディスク５７の周囲には、回
転状態の脱水槽３に対して制動力を作用させる摺動体と
してのブレーキディスク６５が設けられている。このブ
レーキディスク６５は、回転盤６７と、この回転盤６７
の外周側の上下両面に取り付けられたライニング材７３
とから構成されている。

【００２１】ブレーキディスク６５は、ライニング材７
３が上下両面から洗濯槽２の固定部となるブレーキパッ
ド６９，７１を介して、外周部４か所に設けた付勢バネ
７５により加圧された状態で支持されている。

【００２２】ブレーキパッド６９，７１は、図３に示す
ように機構部９のカバー４１内に固定されている。第１
伝導軸３７と第２伝導軸４３は、図示しない別体に設け
られた軸受に対して回転可能となっている。

【００２３】回転盤６７の内周側には、偏平クラッチデ
ィスク５７の突起６１と係合可能な凹部８３が突起６１
と同数形成されている。

【００２４】偏平クラッチディスク５７の環状溝６３
は、先端に突起を有する操作レバー７７と係合し、操作
レバー７７の後端には図１に示すアクチュエータ１６に
より回転する軸８１が連結している。操作レバー７７の
先端を上方に移動させると、偏平クラッチディスク５７
の複数個の突起６１は、回転盤６７の凹部８３と噛み合
う。

【００２５】以上のような構成を有する洗濯機の機構部
の動作を図３を参照して説明する。まず、洗濯動作にお
いては、図３の（ａ）が示すように操作レバー７７によ
り偏平クラッチディスク５７を上部に位置した状態に設
定すると、偏平クラッチディスク５７は第２伝導軸連結
部５９ａが切り欠き面５１に整合して第２伝導軸４３の
みに連結された状態となる。これにより、第１伝導軸３
７と第２伝導軸４３との連結は遮断されたものとなり、
ブラシレスＤＣモータ５の回転はパルセータ４と連結し
た第１伝導軸３７のみに伝達される。

【００２６】次に脱水動作においては、操作レバー７７
の先端を下方に移動させ、上記図３の（ａ）から図３の
（ｂ）を経由して同図（ｃ）の状態とする。これによ
り、偏平クラッチディスク５７は第２伝導軸連結部５９
ａが第２伝導軸４３の切り欠き面５１に、第１伝導軸連
結部５９ｂが第１伝導軸３７の矩形部５５にそれぞれ連
結された状態となり、第１伝導軸３７と第２伝導軸４３
とは偏平クラッチディスク５７を介して連結した状態と
なる。この状態でブラシレスＤＣモータ５を作動させる
と、第２伝導軸４３に連結した脱水槽３が回転する。

【００２７】さらに、回転している脱水槽３１を停止さ
せるには、第１伝導軸３７に連結したモータ５の駆動を
停止させ、操作レバー７７により偏平クラッチディスク
５７を前記図３の（ａ）と同様な上部に位置した状態に
設定する。これにより、偏平クラッチディスク５７は第
２伝導軸４３のみに連結されると同時に、突起６１がブ
レーキディスク６５の凹部８３に係合し、第２伝導軸４
３は偏平クラッチディスク５７を介してブレーキディス
ク６５を回転させる。ブレーキディスク６５は、回転す
ることによってブレーキパッド６９，７１から制動力を
受け、第２伝導軸４３に連結した脱水槽３の回転は停止
する。

【００２８】このように、偏平クラッチディスク５７の
上下方向の僅かな移動により、脱水槽３と連結した第２
伝導軸４３の駆動及び制動の切り替えを行うことがで
き、このため、クラッチ機構部とブレーキ機構部の軸方
向長さが短縮され、従来の洗濯機本体の外箱１を大きく
することなく脱水槽３の容積を大きくでき、外箱１の大
きさに対する洗濯容量の比を大きくすることができる。

【００２９】図１に示す洗濯機の機構部９は、上述した
ように構成され動作するが、この機構部、ブラシレスＤ
Ｃモータ５、給排水部およびその他各部の動作は、図４
に示す回路部によって制御される。

【００３０】図４に示す回路部は、例えばマイクロプロ
セッサおよびＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ、インタフェー
スからなり、ブラシレスＤＣモータ５および洗濯機全体
の動作、すなわち洗濯物の布量の検知、布量に対応する
給水量、洗濯時間および水流の設定等の動作を制御する
マイクロコンピュータ２６を有する。このマイクロコン
ピュータ２６は、駆動回路８０を介してブラシレスＤＣ
モータ５を制御し、該ブラシレスＤＣモータ５の駆動電
圧または電流等の情報をブラシレスＤＣモータ５からフ
ィルタ３０およびＡ／Ｄコンバータ２９を介して受信す
るとともに、また以下に説明するようにブラシレスＤＣ
モータ５の回転数情報も受信するようになっている。

【００３１】更に、マイクロコンピュータ２６は、前述
した偏平クラッチディスク５７、アクチュエータ１６等
からなるクラッチ機構８２、給水弁８４および排水弁８
６を制御するようになっている。

【００３２】次に、図５を参照して、マイクロコンピュ
ータ２６の制御によりブラシレスＤＣモータ５を駆動す
る駆動回路８０について説明する。なお、この駆動回路
８０を示す図５は、ブラシレスＤＣモータ５、マイクロ
コンピュータ２６、フィルタ３０、Ａ／Ｄコンバータ２
９も説明のため同時に示されているが、これらの回路要
素を除いた部分が駆動回路８０に相当する。

【００３３】図５に示すように、ブラシレスＤＣモータ
５は、３相の電機子Ｕ，Ｖ，Ｗを有するものが使用さ
れ、該ブラシレスＤＣモータ５は３相全波ブリッジ型イ
ンバータ回路１７によって駆動されている。このインバ
ータ回路１７において、９２は整流用のダイオードブリ
ッジ、９３は平滑コンデンサであり、商用交流電源９１
からの交流電圧がダイオードブリッジ９２で整流された
のち、平滑コンデンサ９３で平滑されて直流電圧が得ら
れるようになっている。そして、この入力直流電圧が３
相全波ブリッジ部の部分で３相交流に変換されるように
なっている。即ち、３相全波ブリッジ部の部分には、３
相に対応した３対のアームに、スイッチング素子として
の６個のトランジスタＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，
Ｗ２が接続されている。以下、説明の便宜上トランジス
タＵ１，Ｖ１，Ｗ１が接続された側の３つのアームを上
アーム、他のトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２が接続され
た他の側の３つのアームを下アームという。６個の各ト
ランジスタＵ１〜Ｗ２には、それぞれフリーホイルダイ
オード９４が並列に接続され、上アームと下アームの３
つの接続点が、ブラシレスＤＣモータ５における３相の
電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されている。

【００３４】ブラシレスＤＣモータ５には、電機子巻線
Ｕ，Ｖ，Ｗの他に、永久磁石で形成された図示省略のロ
ータと、このロータの回転位置を検出するための３個の
ホール素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃが備えられている。
ホール素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃのロータ位置検出信
号は、モータ制御回路２４に与えられている。

【００３５】モータ制御回路２４は、マイクロコンピュ
ータ２６に接続され、ホール素子２３ａ，２３ｂ，２３
ｃからのロータ位置検出信号から回転数信号を作成して
マイクロコンピュータ２６に供給するとともに、マイク
ロコンピュータ２６からブラシレスＤＣモータ５のスタ
ート／ストップ信号、正転／反転信号等の制御信号を受
信する。

【００３６】また、モータ制御回路２４は、上アーム駆
動回路２１を介して上アームトランジスタＵ１，Ｖ１，
Ｗ１を駆動し、下アーム駆動回路２２を介して下アーム
トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２を駆動するようになって
いる。前記ホール素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃからのロ
ータ位置検出信号は、モータ制御回路２４に供給される
が、モータ制御回路２４はこのロータ回転位置検出信号
によりインバータ回路１７を構成する上アームトランジ
スタＵ１，Ｖ１，Ｗ１および下アームトランジスタＵ
２，Ｖ２，Ｗ２のスイッチングタイミングを決定し、こ
のタイミングで各トランジスタをスイッチするように上
アーム駆動回路２１および下アーム駆動回路２２を制御
する。具体的には、ホール素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
からのロータ位置検出信号は、モータ制御回路２４にお
いて論理変換され、ブラシレスＤＣモータ５のロータ位
置に対応して、例えば上アームのトランジスタＵ１と下
アームのトランジスタＶ２、同様にトランジスタＶ１と
Ｗ２、トランジスタＷ１とＵ２等の各種組み合せのトラ
ンジスタを順次オン制御する駆動信号として出力され
る。そして、このトランジスタのオン切り替えにより直
流電圧が３相交流に変換され、ブラシレスＤＣモータ５
の電機子巻線Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕに順次電流が流
れ、ブラシレスＤＣモータ５が一方向に回転する。ブラ
シレスＤＣモータ５の正転、反転は電機子巻線Ｕ，Ｖ，
Ｗに流す電流の順序を逆にすることにより行われ、この
正転、反転の制御がマイクロコンピュータ２６からの正
転、反転信号によりモータ制御回路２４を介して行われ
る。

【００３７】マイクロコンピュータ２６は、ホール素子
２３ａ，２３ｂ，２３ｃからのロータ位置検出信号に基
づいてモータ制御回路２４が作成したブラシレスＤＣモ
ータ５の回転数信号を供給され、この回転数が設定回転
数になるようなオンデューティ信号を作成して、ＰＷＭ
発振器２５に供給し、ＰＷＭ発振器２５からのＰＷＭ信
号のオンデューティを制御する。

【００３８】ブラシレスＤＣモータ５は、印加される直
流電圧を可変制御されることにより回転速度が変化する
が、この回転速度を可変するためにマイクロコンピュー
タ２６にはＰＷＭ発振器２５が接続され、該ＰＷＭ発振
器２５にはマイクロコンピュータ２６から回転制御信号
であるＰＷＭオンデューティ設定信号が供給されるよう
になっている。また、ＰＷＭ発振器２５の出力はチョッ
パ回路２７を介して上アーム駆動回路２１に接続されて
おり、これによりＰＷＭ発振器２５は、マイクロコンピ
ュータ２６からのＰＷＭオンデューティ設定信号により
例えば繰り返し周波数１５ＫＨｚのオン−オフオンデュ
ーティの可変されたＰＷＭ信号を出力し、このＰＷＭ信
号はチョッパ回路２７でチョップされ、上アーム駆動回
路２１を介して上アームトランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１
に供給され、そのオン期間がＰＷＭ信号のオンデューテ
ィ比に応じて可変され、これによりブラシレスＤＣモー
タ５に印加される直流電圧が変化し、ブラシレスＤＣモ
ータ５の回転速度が可変するようになっている。すなわ
ち、上アームトランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のオン期間
オンデューティ比が例えば小さくなる程、ブラシレスＤ
Ｃモータ５に印加される直流電圧は小さくなって、その
回転速度は遅くなり、オンデューティ比が大きくなる
程、ブラシレスＤＣモータ５に印加される直流電圧は大
きくなって、その回転速度は速くなる。

【００３９】ブラシレスＤＣモータ５の停止は、マイク
ロコンピュータ２６からの停止信号がモータ制御回路２
４に供給され、これによりモータ制御回路２４の制御に
よりインバータ回路１７の上アームトランジスタＵ１，
Ｖ１，Ｗ１および下アームトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ
２のすべてがオフになることにより行われる。

【００４０】また、インバータ回路１７の平滑コンデン
サ９３の一端と下アームトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２
の共通接続されたエミッタとの間には、抵抗２８が接続
され、該抵抗２８によりインバータ回路１７に流れるイ
ンバータ電流を電圧値として検出するようになってい
る。この検出された電圧値は、インバータ周波数、例え
ば１５ＫＨｚでオン−オフされたパルス波であるので、
フィルタ３０を介して平均化し、Ａ／Ｄコンバータ２９
を介してディジタル信号としてマイクロコンピュータ２
６に供給され、これによりマイクロコンピュータ２６は
ブラシレスＤＣモータ５に印加されている電圧値を識別
するようになっている。

【００４１】ここで、ブラシレスＤＣモータ５に関する
特性を詳細に説明する。ブラシレスＤＣモータ５が発生
するトルクと回転数ｎとの関係は、図３１に示すよう
に、回転数ｎが増大すると、トルクは低減するというよ
うに反比例の関係にあり、この関係はブラシレスＤＣモ
ータ５に印加される電圧Ｖdcによって図示のように変化
し、同一の回転数では電圧Ｖdcが大きい程、ブラシレス
ＤＣモータ５が発生するトルクは増大する。従って、回
転数ｎが一定の場合には、ブラシレスＤＣモータ５にか
かる負荷トルクと電圧Ｖdcの関係は図３２のように比例
関係にある。この関係から、洗濯物であるブラシレスＤ
Ｃモータ５の負荷はブラシレスＤＣモータ５の最終回転
数時の電圧Ｖdcから求めることができる。

【００４２】また、ブラシレスＤＣモータ５への供給電
圧Ｖdcを一定とした場合、すなわちブラシレスＤＣモー
タ５の能力を一定とした場合、ブラシレスＤＣモータ５
の回転数が所定の目標回転数に到達するまでに必要なエ
ネルギは負荷トルクに依存しているので、目標回転数に
到達するまでの時間は、図３３に示すように洗濯物であ
る負荷トルクとほぼ比例関係にある。従って、洗濯物で
ある負荷は目標回転数に到達するまでの時間から得るこ
ともできる。なお、この図３３の特性は、到達時間が非
常に長い場合には、負荷トルクは飽和する傾向にあるこ
とは勿論のことである。

【００４３】更に、図３４は、ブラシレスＤＣモータ５
を断続的に正転反転させた場合のブラシレスＤＣモータ
５にかかるトルクおよび回転速度を示す図である。ブラ
シレスＤＣモータ５が正転または反転開始しようとする
場合には、回転速度は徐々に上昇しながら最終的には時
間ｔn で一定の目標回転速度ｎi に達するが、この時間
ｔn は上述したように洗濯物である負荷によって変化す
る。また、回転開始時からある所定の時間までの回転速
度の変化ｄn は洗濯物である負荷によって変化する。ブ
ラシレスＤＣモータ５にかかるトルクは、回転開始時に
増大し、回転速度が一定になると、ブラシレスＤＣモー
タ５にかかる電圧Ｖdcは一定になる。時間ｔr は正転お
よび反転の時間であり、時間ｔs は正転および反転の間
の時間である。

【００４４】なお、ブラシレスＤＣモータ５に印加され
る電圧Ｖdcは、ブラシレスＤＣモータ５に流れるインバ
ータ電流Ｉdcに比例するので、電圧Ｖdcの代わりにイン
バータ電流を使用することもできるし、また該電圧Ｖdc
およびインバータ電流Ｉdcはマイクロコンピュータ２６
の制御のもとにＰＷＭ発振器２５から出力されるＰＷＭ
信号のオンデューティ比δによって制御されるので、電
圧およびインバータ電流の代わりにオンデューティ比δ
を使用することもできる。

【００４５】図３５は、図３１においてトルクと回転数
の軸を逆にしたブラシレスＤＣモータ５のトルクと回転
速度の関係を電圧のパラメータに対して図３１と同様に
示すとともに、横軸のトルクの変化に対するインバータ
電流Ｉの変化を示している。インバータ電流はこのよう
にトルクにほぼ比例して変化する。

【００４６】次に、このように構成された洗濯機におい
て、脱水槽３に投入された洗濯物の布量検知について説
明する。

【００４７】マイクロコンピュータ２６は、布量検知を
行うために、クラッチ機構８２を介して機構部９内の偏
平クラッチディスク５７を制御して、ブラシレスＤＣモ
ータ５の回転を脱水槽３にも伝達し得るように第１伝導
軸３７と第２伝導軸４３とを連結するとともに、ブラシ
レスＤＣモータ５を回転させ、これにより脱水槽３とパ
ルセータ４とを一体的に回転させる。なお、この布量検
知動作は脱水槽３内に水を入れることなく行われる。

【００４８】この布量検知は、洗濯物の重量に換算して
行われるが、脱水槽３の回転開始時または回転中におけ
るブラシレスＤＣモータ５のトルクの変化情報、または
回転している脱水槽３をブラシレスＤＣモータ５のブレ
ーキで制止させる時にブラシレスＤＣモータ５に発生す
る起電力等から脱水槽３と洗濯物の負荷トルク（Ｔｊ）
を検知し、この負荷トルクから洗濯物の重量を布量とし
て求めたり、またはブラシレスＤＣモータ５によって洗
濯物の入った脱水槽３を一定速度で回転させた後にブラ
シレスＤＣモータ５に電気ブレーキをかけ、該電気ブレ
ーキが消費する電力から洗濯物の布量を検知したり、ま
たは洗濯物の入った脱水槽３を一定速度回転させてか
ら、モータトルクをゼロとしてブラシレスＤＣモータ５
をフリーランさせ、脱水槽３の慣性モーメントの大きさ
で布量を検知するという方法で行われる。

【００４９】次に、布量検知の具体的方法を詳細に説明
する。

【００５０】この第１の布量検知方法は、ブラシレスＤ
Ｃモータ５が一定の回転速度になった後にモータに対す
る駆動電圧を０として慣性モーメントのみでフリーラン
させた場合のモータの回転速度の減少率から布量を検知
する方法である。

【００５１】更に詳しくは、この第１の布量検知方法
は、洗濯物を入れた脱水槽３を回転させる場合に、ブラ
シレスＤＣモータ５にかかるトルクが一定となるよう
に、すなわちブラシレスＤＣモータ５が一定の回転速度
ｎp で回転するようにＰＷＭ発振器２５からＰＷＭ信号
のオンデューティδを変化させ、ブラシレスＤＣモータ
５にかかる電圧Ｖdcを制御する。そして、ブラシレスＤ
Ｃモータ５の回転速度が一定になった後のある時点にお
いてブラシレスＤＣモータ５を駆動している上アームト
ランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１および下アームトランジス
タＵ２，Ｖ２，Ｗ２をすべてオフ状態にし、洗濯物の入
った脱水槽３を慣性のみで回転させ、回転速度が徐々に
低下している状態を監視する。

【００５２】この場合の回転速度の低下は、脱水槽３内
の洗濯物である布量に依存することになり、慣性モーメ
ントによって布量が多い程、回転速度の低下は遅く、布
量が少ない程、回転速度の低下は早いことになる。従っ
て、上アームトランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１および下ア
ームトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のすべてをオフにし
た時点を起点として、回転速度ｎが所定の回転速度ｎ１
まで低下するまでの時間をマイクロコンピュータ２６で
計数し、この計数時間Ｔ１を予め設定したデータと比較
することにより、布量を検知することができる。

【００５３】図６は、この第１の布量検知方法における
時間と回転速度との関係を示すグラフであるが、ブラシ
レスＤＣモータ５が一定の回転速度ｎp で回転している
状態のある時刻ｔ01においてブラシレスＤＣモータ５の
回転を停止させて、フリーランさせると、ブラシレスＤ
Ｃモータ５は脱水槽３内の洗濯物の布量に依存して、低
下しながら回転し続ける。この場合、布量が小の場合に
は、曲線１１ａに示すように回転速度は早く低下し、布
量が中量の場合には、曲線１１ｂで示すように回転速度
は中程度に低下し、布量が多い場合には、曲線１１ｃに
示すように回転速度は遅く低下するので、回転速度ｎが
所定の回転速度ｎ1 に低下するまでの時間ｔ1 ，ｔ2 ，
ｔ3 を計数することにより布量を識別することができ
る。

【００５４】図７は、上述した第１の布量検知方法の手
順を詳細に示すフローチャートである。同図において、
洗濯機の電源が投入されスタートスイッチが押されると
（ステップ２１０，２２０）、偏平クラッチディスク５
７が接続され（ステップ１２１０）、脱水槽３はブラシ
レスＤＣモータ５によってパルセータ４とともに回転す
る（ステップ１２２０）。ブラシレスＤＣモータ５の回
転速度、すなわち角速度ωが所定の角速度ωp になった
か否かをチェックし（ステップ１２３０）、該所定の角
速度ωp になると、インバータ回路１７の上アームトラ
ンジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１および下アームトランジスタ
Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２をすべてオフ状態にして、ブラシレス
ＤＣモータ５に対する駆動電圧の供給を停止し、ブラシ
レスＤＣモータ５を慣性で回転させると同時に、マイク
ロコンピュータ２６内のソフトタイマをリセットし、計
時させる（ステップ１２４０）。

【００５５】そして、慣性モーメントで回転し続けるブ
ラシレスＤＣモータ５の角速度ωが所定の角速度ω1 に
なったか否かをチェックし（ステップ１２５０）、該所
定の角速度ω1 になると、マイクロコンピュータ２６内
のソフトタイマで計時した時間Ｔ１を取り込み、この計
数時間Ｔ１の大きさに基づいて布量の大きさをマイクロ
コンピュータ２６のメモリ内に予め設定されているデー
タテーブルから決定する（ステップ１２６０）。

【００５６】計数時間Ｔ１に対する布量は、図７のステ
ップ１２６０のテーブルに示すように、計数時間Ｔ１の
大、中、小に比例して、多、中、小であるように決定さ
れる。

【００５７】次に、布量検知の第２の方法について説明
する。

【００５８】第２の布量検知方法は、ブラシレスＤＣモ
ータ５が一定の回転速度になった後にブラシレスＤＣモ
ータ５を慣性モーメントのみでフリーランさせた場合に
慣性のみで回転するブラシレスＤＣモータ５の巻線に誘
起される逆起電力によって流れる電流を測定し、モータ
のフリーランからこの電流がなくなる時点までの時間に
より布量を検知する方法である。

【００５９】第２の布量検知方法を実施するために、図
８の回路に示すように、図５の回路において下アームト
ランジスタＶ２とＷ２のエミッタの間に電流測定用の抵
抗２８ａを挿入するとともに、図５の回路におけるフィ
ルタ３０およびＡ／Ｄコンバータ２９とは別に前記電流
測定用抵抗２８ａの両端の電圧をマイクロコンピュータ
２６に供給するフィルタ３０ａおよびＡ／Ｄコンバータ
２９ａを新たに設けている。

【００６０】このような構成の回路においては、ブラシ
レスＤＣモータ５をフリーランさせた場合に、慣性によ
るブラシレスＤＣモータ５の回転により巻線に誘起させ
る逆起電力によって前記電流測定用抵抗２８ａには図９
において矢印で示すように電流が流れる。そして、この
電流は図１０に示すように時間とともに、すなわちブラ
シレスＤＣモータ５の回転の低下とともに減少し、最終
的にはゼロになるので、この電流がゼロとなる時までの
時間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 をマイクロコンピュータ２６のソ
フトタイマで計測することにより、布量を検知すること
ができる。

【００６１】図１０において、点線で示す曲線は脈動す
る電流のピーク値をプロットしたものであるが、曲線１
５ａで示す布量が少ない場合には時間は短く、曲線１５
ｂで示す布量が中位の場合には時間も中位であり、また
曲線１５ｃで示すように布量が多い場合には、時間は長
くなる。

【００６２】図１１は、上述した第２の布量検知方法の
手順を詳細に示すフローチャートである。同図におい
て、ステップ２１０〜１２３０までの処理は図７に示し
た第１の布量検知方法の処理と同じである。すなわち、
洗濯機をスタートさせ、偏平クラッチディスク５７を接
続して、洗濯物を入れた脱水槽３を回転させてから、ブ
ラシレスＤＣモータ５の角速度ωが所定の角速度ωp に
なったことを判定する（ステップ２１０〜１２３０）。

【００６３】そして、ブラシレスＤＣモータ５の角速度
ωが所定の角速度ωp になった後、インバータ回路１７
の上アームトランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１をすべてオフ
状態にし、下アームトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２をす
べてオン状態にして、ブラシレスＤＣモータ５、引いて
は脱水槽３を慣性で回転させると同時に、マイクロコン
ピュータ２６内のソフトタイマをリセットし、計時させ
る（ステップ１６４０）。

【００６４】そして、慣性モーメントで回転し続けるブ
ラシレスＤＣモータ５の回転によってモータの巻線に誘
起させる逆起電力によって前記インバータ電流検知用抵
抗２８ａの両端に発生する電圧をＡ／Ｄコンバータ２９
およびＡ／Ｄコンバータ２９ａのそれぞれの出力電圧Ｖ
0 ，Ｖ1 からマイクロコンピュータ２６で読み取り、こ
の両電圧の差からインバータ電流検知用抵抗２８ａに流
れる電流Ｉa を算出する（ステップ１６５０）。

【００６５】そして、この電流Ｉa がゼロとなったか否
かを、すなわち該電流パルスが消えたか否かをマイクロ
コンピュータ２６で判定し（ステップ１６６０）、ブラ
シレスＤＣモータ５がフリーラン状態になった時から該
電流パルスが消えた時までの時間Ｔ１をマイクロコンピ
ュータ２６内のソフトタイマで計数し、この計数時間Ｔ
１の大きさに基づいて布量の大きさをマイクロコンピュ
ータ２６のメモリ内に予め設定されているデータテーブ
ルから決定する（ステップ１６７０）。

【００６６】ステップ１６７０に示す計数時間Ｔ１に対
する布量のテーブルは、図７のステップ１２６０に示す
ものと同じであり、計数時間Ｔ１の大、中、小に比例し
て、布量が多、中、小であるように決定される。

【００６７】次に、布量検知の第３の方法について説明
する。

【００６８】第３の布量検知方法は、ブラシレスＤＣモ
ータ５を例えば右回転の第１の方向に回転させて、一定
の回転速度になった後に、急激にブラシレスＤＣモータ
５を逆方向に同じ回転速度で回転するように電圧制御す
ると、ブラシレスＤＣモータ５は慣性により第１の方向
に回転し続けようとするので、これにより生ずる逆起電
力による電流と逆回転用の制御電流との両方向に加算さ
れた合成電流を測定し、ブラシレスＤＣモータ５を逆回
転させた時点から合成電流が定常電流に戻るまでの時間
を計測して布量を検知する方法である。

【００６９】図１２は、第３の布量検知方法において時
刻ｔ01でブラシレスＤＣモータ５を逆方向に回転させた
場合のブラシレスＤＣモータ５に流れる電流を時間に対
して示したグラフである。時刻ｔ01で逆方向にブラシレ
スＤＣモータ５を回転させると、上述したように逆起電
力による電流と逆回転用の制御電流との増大した合成電
流が初期電流ｉo として流れるが、この合成電流ｉo の
うち、逆起電力による電流はブラシレスＤＣモータ５の
慣性に依存する成分であるので、徐々に減少し、最終的
にはゼロとなり、合成電流は逆回転用の制御電流のみの
定常電流となる。従って、この定常電流になった時点を
計測することにより、上述したように布量が検知される
のである。

【００７０】なお、ブラシレスＤＣモータ５の逆回転
は、ブラシレスＤＣモータ５の３相の巻線に流れる電流
の方向を図１３に示すように「１→２→３→４→５→
６」の順であったとして、３の電流を供給していた場合
に、これと逆方向に流せば、逆の力が加わるので、４の
電流を流すように制御し、以下「４→３→２→１→６→
５→４」の順に電流を流すことにより達成される。

【００７１】図１４は、上述した第３の布量検知方法の
手順を詳細に示すフローチャートである。同図におい
て、ステップ２１０〜１２３０までの処理は第１および
第２の布量検知方法の処理と同じである。すなわち、洗
濯機をスタートさせ、偏平クラッチディスク５７を接続
して、洗濯物を入れた脱水槽３を回転させてから、ブラ
シレスＤＣモータ５の角速度ωが所定の角速度ωp にな
ったことを判定する（ステップ２１０〜１２３０）。

【００７２】ブラシレスＤＣモータ５の角速度ωが所定
の角速度ωp になった後、図５の回路のインバータ電流
検知用抵抗２８の両端の電圧をフィルタ３０およびＡ／
Ｄコンバータ２９を介してマイクロコンピュータ２６に
取り込み、ブラシレスＤＣモータ５に流れるインバータ
電流のピーク値をＡ／Ｄコンバータ２９の電圧値Ｖ0と
して保存しておく（ステップ１９４０）。この電圧値Ｖ
0 は、上述した定常電流に相当するものであり、前記合
成電流がこの定常電流まで低下する時点を見極めるのに
使用するために保存しておくものである。

【００７３】ピーク値Ｖ0 を保存すると、ブラシレスＤ
Ｃモータ５、引いては脱水槽３を逆方向に同じ回転速度
となるようにインバータ回路１７を介してブラシレスＤ
Ｃモータ５を電圧制御すると同時に、マイクロコンピュ
ータ２６のソフトタイマをリセットし、計時動作を開始
する（ステップ１９５０）。

【００７４】ブラシレスＤＣモータ５を逆方向に回転さ
せると、上述した合成電流が発生するので、この合成電
流に相当する電圧をフィルタ３０およびＡ／Ｄコンバー
タ２９を介してマイクロコンピュータ２６に取り込み、
そのピーク値Ｖ1 を検出する（ステップ１９６０）。そ
して、このピーク値Ｖ1 を前記定常電流に相当する保存
したピーク値Ｖ0 と比較し（ステップ１９７０）、両者
が等しくなるまでの時間Ｔ１をマイクロコンピュータ２
６のソフトタイマで計数し、この計数時間Ｔ１の大きさ
に基づいて布量をマイクロコンピュータ２６のメモリ内
に予め設定されているデータテーブルから決定する（ス
テップ１９８０）。

【００７５】ステップ１９８０に示す計数時間Ｔ１に対
する布量のテーブルは、図７のステップ１２６０に示す
ものと同じであり、計数時間の大、中、小に比例して、
布量が多、中、小であるように決定される。

【００７６】以上のようにして、布量検知動作が完了す
ると、この検知された布量に対応する洗い水位が、マイ
クロコンピュータ２６のメモリに予め記憶されたデータ
テーブルから決定され、所定量の給水がなされる。

【００７７】図１５は、この発明の布量検知における第
２実施例に係わる洗濯機の内部構造を示す部分断面図で
ある。この実施例は、パルセータ４が、その下面に回転
時に所定量給水された水によって抵抗を受ける抵抗部材
としての抵抗板４ａが複数枚形成されるとともに、ばね
１０１に弾性支持されつつ第１伝導軸３７に対して上下
動可能に連結され、脱水槽３に洗濯物が投入されてパル
セータ４が沈み込み、この状態でのパルセータ４の回転
時に受ける抵抗力に対応するＤＣブラシレスモータ５の
負荷トルクにより布量を検知するようにしたものであ
る。

【００７８】脱水槽３の底部付近における第１伝導軸３
７には、上部が開放したカップ状のばね受け１０３がス
プライン結合され、一方パルセータ４の中央部には下部
が開放したカップ状のばねカバー４ｂが一体的に形成さ
れている。このばねカバー４ｂの内径はばね受け１０３
の外径より大きく形成されている。ばね受け１０３とば
ねカバー４ｂとの間には、パルセータ４を上方に付勢す
る前記ばね１０１が収納されている。

【００７９】ばねカバー４ｂは、中央に形成されたボス
部４ｃにスプライン孔４ｄが形成され、このスプライン
孔４ｄに第１伝導軸３７がスプライン結合されている。
この状態で、パルセータ４は第１伝導軸３７に対し、軸
方向にある一定の範囲だけ摺動可能となっている。抵抗
板４ａはばねカバー４ｂの外周部からパルセータ４の外
周縁部まで延長され、図１６に示すように長さＢを有す
る。その他の構成は、ブラシレスＤＣモータ５及び、ブ
ラシレスＤＣモータ５の回転を脱水槽３に対し伝達・遮
断するクラッチ機構や、脱水槽３の強制停止・回転防止
を行うブレーキ機構などの機構部９が、前記図１の実施
例に対し外観形状を異にするが、動作自体は図１の実施
例と同様である。また、上記機構部９、ブラシレスＤＣ
モータ５、給排水部およびその他各部の動作は、前記実
施例と同様に図４のをい示す回路部によって制御され、
ブラシレスＤＣモータ５を駆動するために、図５の駆動
回路８０が用いられる。

【００８０】以上のような構成の洗濯機において、図１
７もしくは図１８に示すように、まず洗濯物Ｍを脱水槽
３内に投入すると、洗濯物Ｍの重量Ｗによってばね１０
１が洗濯物投入前の状態から長さｘだけ縮んでパルセー
タ４が下方に移動し、洗濯物の重量Ｗとばね１０１の反
力Ｆとが釣り合った状態で停止する。次に、スタートボ
タンを押すと給水が開始され、水位が図１７もしくは図
１８のＬ_Wに達するとあらかじめ設定されたプログラム
に従って給水動作は一旦中断される。このとき、抵抗板
４ａは下端が高さｈだけ水中に沈んだ状態となる。

【００８１】次に、クラッチ機構を遮断した状態でブラ
シレスＤＣモータ５を回転させると、クラッチ機構によ
り駆動力が遮断されている脱水槽３は停止し、駆動力が
伝達されるパルセータ４のみが回転する。パルセータ４
が回転すると、給水された水によって抵抗板４ａが抵抗
力を受け、この抵抗力に対応してブラシレスＤＣモータ
５に負荷トルクＴが作用する。

【００８２】このときマイクロコンピュータ２６は、ブ
ラシレスＤＣモータ５にかかるトルクに相当する抵抗板
４ａが洗濯水により受ける負荷状態に拘らず、パルセー
タ４の回転速度ｎが一定の値、すなわちブラシレスＤＣ
モータ５があらかじめ設定された一定の角速度ωｐにな
るように、ＰＷＭ信号のオンデューティ比δを決定し、
ブラシレスＤＣモータ５にかかる電圧Ｖ_dcを制御する。
このときブラシレスＤＣモータ５に生じる負荷トルクＴ
は、洗濯物Ｍの布量が一定であるならば、摩擦などの機
械損失と、抵抗板４ａが洗濯水より受ける抵抗力による
ものである。この負荷トルクＴの大きさに拘らず、マイ
クロコンピュータ２６は、角速度をωｐに維持しようと
するため、ブラシレスＤＣモータ５にかかる電圧Ｖ_dcを
負荷トルクＴに応じた値に変化させる。

【００８３】一方、ばね１０１の縮み長さｘは洗濯物Ｍ
の重量Ｗに比例し、抵抗板４ａの洗濯水内での沈み高さ
ｈは長さｘに比例し、抵抗板４ａの１枚あたりの水中に
漬かっている面積Ａ（＝Ｂ×ｈ）は高さｈに比例する。
さらに、ブラシレスＤＣモータ５にかかる負荷トルクＴ
の水による抵抗分は前記面積Ａに比例し、ブラシレスＤ
Ｃモータ５にかかる電圧Ｖ_dcは負荷トルクＴに比例す
る。以上より、ブラシレスＤＣモータ５にかかる電圧Ｖ
_dcは、洗濯物Ｍの重量Ｗの１次関数になる。

【００８４】したがって、ブラシレスＤＣモータ５が一
定の角速度ωｐを維持しているとき、ブラシレスＤＣモ
ータ５にかかる負荷トルクＴ、すなわちブラシレスＤＣ
モータ５にかかる電圧Ｖ_dc、あるいは電圧Ｖ_dcによって
生じるインバータ電流Ｉ_dcを検出すれば、洗濯物Ｍの重
量Ｗすなわち布量を判定できる。この重量Ｗの判定に
は、図１９に示すような洗濯物Ｍの重量Ｍとインバータ
電流Ｉ_dcとの関係を示すテーブルデータを用いる。

【００８５】図２０に示す実施例は、前記図１５の第２
実施例と同様に、パルセータ４の回転時に受ける抵抗力
に対応するブラシレスＤＣモータ５の負荷トルクＴによ
り布量を検知するものである。この実施例は、脱水槽３
の下面に、回転時に所定量給水された水によって抵抗を
受ける抵抗部材としての抵抗板３ａを複数枚形成してあ
る。

【００８６】パルセータ４は、第１伝導軸３７の上端に
軸方向にある一定の範囲だけ摺動可能にスプライン嵌合
された第３伝導軸１０５の上端に結合されている。一
方、脱水槽３は、第３伝導軸１０５を軸受１０７を介し
て回転支持する軸受ケース１０９により第２伝導軸４３
に結合されている。軸受ケース１０９は、下端が第２伝
導軸４３の外周部に対し、前記第３伝導軸１０５の摺動
範囲と同範囲だけ、軸方向に摺動可能にスプライン結合
され、外周部に形成された取付フランジ１０９ａを介し
て脱水槽３の底部に結合される。そして、この取付フラ
ンジ１０９ａと洗濯槽２の底面のばね受け２ａとの間に
は、脱水槽３をパルセータ４とともに上方に付勢するば
ね１１１が介装されている。その他の構成は、前記図１
５の実施例と同様である。

【００８７】この実施例においては、図２２もしくは図
２３に示すように、まず洗濯物Ｍを脱水槽３内に投入す
ると、洗濯物Ｍの重量Ｗによってばね１１１が洗濯物投
入前の状態から長さｘだけ縮んで脱水槽３がパルセータ
４とともに下方に移動し、洗濯物の重量Ｗとばね１１１
の反力Ｆとが釣り合った状態で停止する。この状態で、
スタートボタンを押すと、前記図１５の実施例と同様
に、給水が開始されて水位がＬ_Wに達したところで給水
動作が一旦中断され、このとき抵抗板３ａは下端が高さ
ｈだけ水中に沈んだ状態となる。

【００８８】次に、クラッチ機構を接続した状態でブラ
シレスＤＣモータ５を回転させると、クラッチ機構によ
り駆動力が接続されている脱水槽３がパルセータ４とと
もに回転し、前記図１５の実施例と同様に、給水された
水によって抵抗板３ａが抵抗力を受け、ブラシレスＤＣ
モータ５に負荷トルクＴが作用する。したがって、この
実施例においても、ブラシレスＤＣモータ５が一定の角
速度ωを維持しているとき、ブラシレスＤＣモータ５に
かかる負荷トルクＴ、すなわちブラシレスＤＣモータ５
にかかる電圧Ｖ_dc、あるいは電圧Ｖ_dcによって生じるイ
ンバータ電流Ｉ_dcを検出すれば、前記図１９のテーブル
データを利用して洗濯物Ｍの重量Ｗを検出できることに
なる。

【００８９】図２４は、この発明の布量検知の第３実施
例に係わる洗濯機の概略的な内部構造を示す断面図であ
る。この実施例は、脱水槽３を吊り棒１０を介して支持
するサスペンション１１がダンパ機能を有するととも
に、洗濯槽２の下面に洗濯槽２と外箱１の底面との距離
を測定する距離検知手段としての超音波距離計１１３を
取り付けたものであり、超音波距離計１１３の測定値に
基づき脱水槽３に投入された洗濯物の布量を検知するよ
うにしたものである。つまり、脱水槽３に洗濯物が投入
されると、脱水槽３がサスペンション１１によって沈み
込み、この沈み込み量に応じて布量を判断するのであ
る。

【００９０】ところで、サスペンション１１がダンパ機
能を有する洗濯機は、サスペンション機構内のばね及び
ダンピング作用により、脱水時の振動を抑制する効果が
ある。一般のダンパ機構では、ダンピング作用をシリン
ダとシリンダ内部のピストンとの摩擦、あるいはピスト
ンと空気との摩擦により生じさせている。そして、空の
脱水槽に洗濯物を投入した場合、前記摩擦力にばね力を
加えた力と、脱水槽と洗濯物の布量とを加えた重量とが
均衡した位置まで脱水槽が沈み込む。ところが、この場
合には、前記摩擦力があるために布量に対して線形な沈
み込みが得られない。このため、布量測定時にはダンピ
ング作用を解除する機構を設ければ、投入された布重量
に対して線形な沈みが生じることになる。

【００９１】図２５に、ダンピング作用を解除できる機
構の具体例を示す。このサスペンション１１は、洗濯槽
２の四隅に配置され、シリンダ１１５の外壁が洗濯槽２
の下部側壁に固定されている。シリンダ１１５内には、
吊り棒１０がシリンダ１１５に対して摺動可能に挿入さ
れている。吊り棒１０の先端には永久磁石１１７が装着
され、永久磁石１１７とシリンダ１１５の上部内壁との
間には、永久磁石１１７を下方に付勢するばね１１９が
介装されている。シリンダ１１５は下端が開放され、こ
の開放部に電磁コイル１２１が装着されている。電磁コ
イル１２１は、通電されることによって図２６のように
永久磁石１１７に向けて磁界が発生するように設定し、
一方永久磁石１１７は電磁コイル１２１の磁界に対して
反力が発生するようにＮ極が下側となるよう設置する。

【００９２】これにより、電磁コイル１２１に通電した
場合には、電磁コイル１２１に発生する磁界と永久磁石
の磁界との反発作用によりダンピング作用が発生し、通
電を解除することによりダンピング作用が解除されるこ
とになる。

【００９３】ダンピング作用を解除した状態で、洗濯槽
２の底面と外箱１の底面との距離を測定する前記超音波
距離計１１３は、図２７に示すようにマイクロコンピュ
ータ２６にアンプ１２３を介して超音波発振器１２５が
接続されたもので、超音波発振器１２５はマイクロコン
ピュータ２６によって発振タイミングＰが制御される。
超音波発振器１２５は、例えば図２８に示すように超音
波の送信波ｆ₁をパルス的に発振し、送信波ｆ₁が外箱
１の底面で反射する受信波ｆ₂を同一の素子で非送信時
に検出し、送信から受信までの間に時間ｔを計測して、
これを距離に換算する。

【００９４】図２９は、上記ダンピング作用を解除した
状態での超音波距離計１１３による距離測定に基づく布
量検知動作の一例を示すフローチャートである。

【００９５】これによれば、まず電源を投入し、初期設
定として、電磁コイル１２１への通電を解除するととも
に、超音波距離計１１３により洗濯物投入前の洗濯槽２
と外箱底面との距離Ｌ₁を初期値として測定する（ステ
ップ２７０１）。測定した距離Ｌ₁は、メモリに記憶し
ておく。

【００９６】その後ユーザが脱水槽２に洗濯物を投入し
た（ステップ２７０３）状態で、超音波距離計１１３に
より距離Ｌ₂を測定する（ステップ２７０５）。そし
て、この距離Ｌ₂と前記距離Ｌ₁とを比較してその差
（Ｌ₂−Ｌ₁）を求め、ばね１１９のばね定数（４本並
列を考慮した場合）Ｋとの積（Ｌ₂−Ｌ₁）×Ｋを算出
し（ステップ２７０７）、あらかじめ設定してあるテー
ブルデータに基づき洗濯物の重量、すなわち布量を判定
する（ステップ２７０９）。

【００９７】図３０は、超音波距離計１１３を用いた他
の布量検知動作を示すフローチャートである。この例
は、洗濯物投入後の超音波距離計１１３による距離Ｌ₂
を測定するステップ２７０５までは前記図２９の動作と
同様である。その後、距離Ｌ₁と距離Ｌ₂との差（Ｌ₁
−Ｌ₂）が０より大きいかどうか、つまり洗濯物がある
程度投入されてばね１１９が縮んだかどうかを判定し
（ステップ２７０７）、（Ｌ₁−Ｌ₂）＞０であれば電
磁コイル１２１に通電を開始する（ステップ２７０
９）。このときの印加電流値Ｉは、δＩとして充分小さ
いものとする。

【００９８】次に、超音波距離計１１３により再度距離
測定を行って距離Ｌ₂の値を更新し（ステップ２７１
１）、この更新した距離Ｌ₂と前記距離Ｌ₁とを比較し
てＬ₂−Ｌ₁＝０かどうかを判定する（ステップ２７１
３）。ここで、Ｌ₂−Ｌ₁＝０でない場合には、電磁コ
イル１２１への印加電流を前回よりδＩ増加させてＩ＋
δＩとして再度通電する。このような通電動作は、Ｌ₂
−Ｌ₁＝０となるまで繰り返して行う。Ｌ₂−Ｌ₁＝０
となって洗濯物投入後の距離Ｌ₂が、投入前の距離Ｌ₁
と等しくなった時点で、あらかじめ設定されている印加
電流値と布重量値とのテーブルデータから、投入された
洗濯物の重量を判定する（ステップ２７１５）。

【００９９】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、電気モータ手段により回転駆動している脱水槽に
対し、この回転方向の駆動が停止するように制御電流を
制御したときの電気モータ手段の慣性モーメントを検出
し、この慣性モーメントに応じて脱水槽に収容された洗
濯物の布量を検知するようにしたので、給水前に布量を
検知できて少量水位の設定が可能になるなど、布量検知
を正確に行うことができる。

【０１００】また、請求項２の発明によれば、脱水槽に
洗濯物が投入された状態で、水流発生手段もしくは脱水
槽に設けた抵抗部材が受ける回転時での水の抵抗に基づ
き、電気モータ手段にかかる負荷トルクを検知し、この
負荷トルクに応じて脱水槽内の洗濯物の布量を検知する
ようにしたので、布量検知を正確に行うことができる。

【０１０１】さらに、請求項３の発明によれば、洗濯槽
を弾性手段とともにダンパ手段で支持し、ダンパ手段の
ダンパ機能を解除した状態で、洗濯物が収容される洗濯
槽の洗濯機本体に対する上下方向の距離を検知し、これ
に基づき布量の検知を行うようにしたので、洗濯槽は洗
濯物の布量に応じて線形な沈み込みが発生し、布量検知
を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す洗濯機の内部構造
を示す部分断面図である。

【図２】図１に示す洗濯機に使用されている機構部の内
部構造を示す斜視図である。

【図３】図２に示す機構部の作用を示す断面図である。

【図４】図１に示す洗濯機の動作を制御する回路部の構
成を示すブロック図である。

【図５】図４に示す回路部に使用されている駆動回路の
回路図である。

【図６】図１の洗濯機による第１の布量検知方法におけ
る時間と回転速度との関係を示すグラフである。

【図７】第１の布量検知方法の手順を示すフローチャー
トである。

【図８】第２の布量検知方法を実施するのに使用し得る
ように図５の駆動回路を一部変形した回路図である。

【図９】第２の布量検知方法において、ブラシレスＤＣ
モータの巻線に誘起される起電力によって流れる電流を
矢印で示した図８の回路の一部を示す回路図である。

【図１０】第２の布量検知方法における時間と電流の変
化との相関図である。

【図１１】第２の布量検知方法の手順を示すフローチャ
ートである。

【図１２】第３の布量検知方法において、時刻ｔ01でブ
ラシレスＤＣモータを逆方向に回転させた場合のブラシ
レスＤＣモータに流れる電流を時間に対して示した説明
図である。

【図１３】第３の布量検知方法において、ブラシレスＤ
Ｃモータを逆回転させた場合のブラシレスＤＣモータの
巻線に流す電流の方向及び順序を示す説明図である。

【図１４】第３の布量検知方法の手順を示すフローチャ
ートである。

【図１５】この発明の布量検知の第２実施例を示す洗濯
機の内部構造を示す部分断面図である。

【図１６】図１５の洗濯機の要部の拡大された断面図で
ある。

【図１７】図１５の洗濯機における布量検知動作を示す
説明図である。

【図１８】図１５の洗濯機における布量検知動作を示す
説明図である。

【図１９】図１５の実施例における洗濯物重量とインバ
ータ電流との相関図である。

【図２０】この発明の布量検知の第２実施例の他の例を
示す洗濯機の内部構造を示す部分断面図である。

【図２１】図２０の洗濯機の要部の拡大された断面図で
ある。

【図２２】図２０の洗濯機における布量検知動作を示す
説明図である。

【図２３】図２０の洗濯機における布量検知動作を示す
説明図である。

【図２４】この発明の布量検知の第３実施例を示す洗濯
機の内部構造を示す概略的な部分断面図である。

【図２５】図２４の洗濯機のサスペンションの内部構造
を示す拡大された断面図である。

【図２６】図２５のサスペンションの動作を示す説明図
である。

【図２７】図２４の洗濯機の布量検知のための回路構成
を示すブロック図である。

【図２８】図２４の洗濯機の布量検知のための超音波距
離計による送信波及び受信波を示す波形図である。

【図２９】図２４の洗濯機の布量検知方法を示すフロー
チャートである。

【図３０】図２４の洗濯機の布量検知方法の他の例を示
すフローチャートである。

【図３１】ブラシレスＤＣモータのトルクと回転数との
関係を電圧をパラメータとして示す説明図である。

【図３２】ブラシレスＤＣモータにかかる負荷トルクと
電圧との相関図である。

【図３３】ブラシレスＤＣモータの能力を一定とした場
合、ブラシレスＤＣモータの目標回転数に到達するまで
の時間と負荷トルクとの相関図である。

【図３４】ブラシレスＤＣモータを正転、逆転させた場
合のブラシレスＤＣモータにかかるトルク、回転速度及
び正、反転時間を示すタイムチャートである。

【図３５】ブラシレスＤＣモータのトルクと回転速度と
の関係を電圧をパラメータとして示すとともに、トルク
の変化に対するインバータ電流の変化を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２洗濯槽３脱水槽４パルセータ（水流発生手段）３ａ，４ａ抵抗板（抵抗部材）９機構部１７インバータ回路２１上アーム駆動回路２２下アーム駆動回路２４モータ制御回路２５ＰＷＭ発振器２６マイクロコンピュータ３７第１伝導軸４３第２伝導軸５７偏平クラッチディスク１１３超音波距離計（距離検知手段）１１９ばね（弾性手段）１１７永久磁石（ダンパ手段）１２１電磁コイル（ダンパ手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 6/00 8938−5Ｋ 7/00 Ｌ 9063−5Ｈ // Ｇ０１Ｍ 1/10 (72)発明者初川嘉一神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者長谷川聡子神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗濯物を収容可能な脱水槽を回転させる
電気モータ手段と、この電気モータ手段により回転駆動
している脱水槽に対し、この回転方向の駆動が停止する
ように制御電流を制御したときの電気モータ手段の慣性
モーメントを検知する慣性モーメント検知手段と、この
慣性モーメント検知手段が検知する慣性モーメントに基
づき脱水槽に収容された洗濯物の布量を検知する布量検
知手段とを有することを特徴とする洗濯機。
【請求項２】洗濯物を収容する脱水槽の底部に水流を
発生させる水流発生手段を設け、この水流発生手段を回
転させるべく水流発生手段に電気モータ手段を連結し、
この電気モータ手段の回転を脱水槽に選択的に連結する
クラッチ手段設け、前記水流発生手段もしくは、水流発
生手段及び脱水槽を、脱水槽に収容する洗濯物の重量に
応じて上下動可能に駆動軸を介して電気モータ手段に連
結し、前記水流発生手段もしくは脱水槽に、洗濯槽内に
所定量給水された状態で回転時に水の抵抗を受ける抵抗
部材を設け、この抵抗部材が水の抵抗を受けつつ水流発
生手段もしくは、水流発生手段及び脱水槽が回転してい
るときの前記電気モータ手段にかかる負荷トルクを検知
する負荷トルク検知手段を設け、この負荷トルク検知手
段が検知する負荷トルクに応じて脱水槽に収容された洗
濯物の布量を検知する布量検知手段を設けたことを特徴
とする洗濯機。
【請求項３】脱水槽を内包する洗濯槽を洗濯機本体に
対して弾性支持する弾性手段と、この弾性手段の振動を
減衰させ、マグネット及び通電時にこのマグネットとの
間で反発力が作用するコイルからなるダンパ手段と、前
記洗濯槽の洗濯機本体に対する上下方向の距離を検知す
る距離検知手段と、前記ダンパ手段のコイルへの通電を
解除したときの前記距離検知手段が検知する距離に基づ
き、脱水槽に収容された洗濯物の布量を検知する布量検
知手段とを有することを特徴とする洗濯機。