(57)【要約】【課題】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ドラム４を、モータ５１およびインバータ５２を用いて回転させる駆動装置５を制御するとともに、ドラム４に投入された洗濯物の重量を計測する布量計測部６１を有する制御装置６を備えている。布量計測部６１が、ドラム４の増速時の増速加速度を計測する第１計測処理Ｐ１と、惰性回転で減速するドラム４の減速加速度を計測する第２計測処理Ｐ３とを実行し、増速加速度および減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機であって、
貯水可能な状態で筐体の内部に設置された固定槽と、
前記固定槽の内部に回転可能な状態で収容されて、洗濯物が投入される回転槽と、
前記回転槽をモータおよびインバータを用いて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布量計測部を有する制御装置と、
を備え、
前記布量計測部が、
洗濯物を収容した状態の前記回転槽に所定の増速トルクを与えて回転させることにより、増速時の増速加速度を計測する第１計測処理と、
前記第１計測処理の後に、惰性回転で減速させることにより、減速時の減速加速度を計測する第２計測処理と、
を実行し、前記増速加速度および前記減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する、洗濯機。
【請求項２】
請求項１に記載の洗濯機において、
前記第２計測処理は、前記回転槽に所定の減速トルクを与えて所定の回転数まで下げる減速処理の後に実行される洗濯機。
【請求項３】
請求項１に記載の洗濯機において、
前記第２計測処理は、前記第１計測処理の後に実行され、前記第２計測処理の後に、前記回転槽に所定の減速トルクを与えて所定の回転数まで下げる減速処理が実行される洗濯機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の洗濯機において、
前記布量計測部が、前記回転槽の回転を停止することなく、前記第１計測処理、前記第２計測処理、および前記減速処理を複数回、連続して実行し、複数の前記増速加速度および前記減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する、洗濯機。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の洗濯機において、
前記布量計測部が、前記回転槽が停止した状態から前記第１計測処理を実行するときに、当該第１計測処理の前に、所定の回転数で等速回転させる安定化処理を実行するとともに、前記安定化処理の実行中にトルク定数を求める処理を実行し、前記トルク定数を用いて、洗濯物の重量を算出する、洗濯機。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載の洗濯機において、
前記布量計測部が、前記減速処理の実行時に、前記モータの回生動作によって、前記インバータの電圧が所定値以上に上昇しないように、前記減速トルクを調整する、洗濯機。
【請求項７】
請求項２〜請求項６のいずれか１つに記載の洗濯機において、
前記布量計測部が、前記第２計測処理の実行時に、前記モータが前記回転槽にトルクを出力しないように、前記インバータの駆動を制御する、洗濯機。
【請求項８】
請求項２〜請求項７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、洗い工程、すすぎ工程、および脱水工程の各工程を含む一連の洗濯処理を行う洗濯処理部を更に有し、
前記布量計測部が、
前記洗い工程の前に洗濯物の重量を計測する乾重量計測処理と、
前記脱水工程の直前に洗濯物の重量を計測する湿重量計測処理と、
を実行する、洗濯機。
【請求項９】
請求項８に記載の洗濯機において、
前記回転槽が、水平または傾斜した方向に延びる軸を中心に回転するように構成され、
前記布量計測部が、前記乾重量計測処理時の計測結果を利用することにより、前記湿重量計測処理時の前記第２計測処理を省略する、洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
近年の洗濯機のほとんどは、洗い、すすぎ、脱水などの各工程が自動化されている。洗いおよびすす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。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ドラム式洗濯機において、布量（洗濯物の量）を計測する従来法の一例と、その計測精度の向上を図った改良法とが開示されている。
【０００４】
従来法では、モータ駆動により、衣類を収容したドラムを高速で回転させ、衣類を遠心力でドラムの周囲に張り付かせた後、モータへの通電を停止してドラムを惰性で回転させる。そのドラムの回転が停止するまでの時間が布量に比例することを利用し、布量を計測している。
【０００５】
改良法では、衣類を収容したドラムを、所定のトルクで加速および減速しながら回転させる処理を３回以上行う。各加速時の角加速度および各減速時の角加速度を計測し、これらに基づいて、布量を計測している。
【０００６】
洗濯物の重量を計測する前に、モータのトルク定数を算出して計測精度を高めることは、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−４３０３０号公報
【特許文献２】特開２０１５−８９４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常、洗濯物量（洗濯物の重量）の計測は、回転するドラムのモーメントを利用して行う。従って、計測時には、ドラムに洗濯物をバランスよく安定して張り付かせることが必要である。そのためには、ドラムを、ある程度の高い回転数（例えば１５０ｒｐｍ）以上になるまで回転させなければならない。
【０００９】
ところが、そのような回転数までドラムの回転を高めると、ドラムが洗濯機と共振する共振点に近づく結果、ドラムの振動が大きくなる傾向がある。ドラムの振動が大きくなると、計測精度が低下する。そのため、高精度な計測を行うには、洗濯物をドラムに張り付かせた後は、その状態を保ちながら回転数を低下させ、可能な限り低回転で計測を行うことが好ましい。
【００１０】
それに対し、先の従来法では、ドラムが惰性回転しているので、減速が緩やかで、精度高い計測を行うには時間がかかる。計測を複数回行う場合には、更に時間がかかる。
【００１１】
その点、先の改良法では、加速時および減速時の双方にトルクを加えるので、比較的短時間で計測できる。
【００１２】
しかし、改良法では、回転抵抗などの、計測誤差を構成する機械損失を、トルクが加わった加速時および減速時の双方で相殺することによって排除している。加速時および減速時の双方で必ずしも機械損失は同一とは限らないし、計測値にトルクの影響が及ぶことから、改良法では、高い計測精度は望めない。
【００１３】
改良法では、計測を複数回行うことで計測精度を高めてはいるが、ドラムを停止しながら、断続的に計測が行われている。そのため、改良法はまた、時間短縮や安定性の観点から改善の余地があった。
【００１４】
開示する技術の主たる目的は、洗濯物量を短時間で精度高く計測することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
開示する技術は、洗濯機に関する。
【００１６】
前記洗濯機は、貯水可能な状態で筐体の内部に設置された固定槽と、前記固定槽の内部に回転可能な状態で収容されて、洗濯物が投入される回転槽と、前記回転槽をモータおよびインバータを用いて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布量計測部を有する制御装置と、を備える。
【００１７】
そして、前記布量計測部が、洗濯物を収容した状態の前記回転槽に所定の増速トルクを与えて回転させることにより、増速時の増速加速度を計測する第１計測処理と、前記第１計測処理の後に、惰性回転で減速させることにより、減速時の減速加速度を計測する第２計測処理と、を実行し、前記増速加速度および前記減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する。
【００１８】
特に、前記第２計測処理は、前記回転槽に所定の減速トルクを与えて所定の回転数まで下げる減速処理の後に実行する、あるいは、前記第１計測処理の後に実行され、前記第２計測処理の後に、前記回転槽に所定の減速トルクを与えて所定の回転数まで下げる減速処理を実行するのが好ましい。
【００１９】
この洗濯機によれば、制御装置が制御することにより、駆動装置がモータおよびインバータを用いて、洗濯物が投入された回転槽を回転させる。そして、制御装置の布量計測部が、その回転槽の増速時の増速加速度を計測する第１計測処理と、惰性回転で減速する回転槽の減速加速度を計測する第２計測処理とを実行し、増速加速度および減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する。
【００２０】
すなわち、第１計測処理では、遠心力で洗濯物を回転槽に張り付かせた状態で増速加速度を計測した後、回転槽を惰性回転させた状態で減速加速度を計測する。回転槽は惰性回転しているので、トルクの影響を受けることなく、機械損失に基づく減速加速度を精度高く計測できる。
【００２１】
第１計測処理の後における第２計測処理の前または後に、回転槽に所定の減速トルクを与えて減速させる減速処理を実行すれば、所定の低回転数まで回転槽を短時間で下げることができる。
【００２２】
減速処理の後に第２計測処理を実行すれば、低回転で計測するので、振動の影響が低減され、計測時間も長くなるので、よりいっそう高精度な計測が行える。一方、惰性回転でも急速に速度が低下するような場合には、先に減速処理を実行すると、安定した計測が行えないおそれがある。従って、そのような場合には、第１計測処理の後に第２計測処理を実行するのが好ましい。そうすれば、惰性回転での速度低下が大きい場合でも、安定した第２計測処理が行える。
【００２３】
そして、これら増速加速度および減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出するので、洗濯物の重量を、短時間で精度高く計測できる。
【００２４】
前記洗濯機はまた、前記布量計測部が、前記回転槽の回転を停止することなく、前記第１計測処理、前記第２計測処理、および前記減速処理を複数回、連続して実行し、複数の前記増速加速度および前記減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量を算出する、としてもよい。
【００２５】
計測される増速加速度および減速加速度の値は、統計的にばらつく。そのため、計測を複数行い、複数の計測値に基づいて洗濯物の重量を算出することで、より高精度な計測が行える。その場合、第１計測処理および第２計測処理からなる布量計測処理を連続して行う必要があるが、上述したように、短時間で布量計測処理が行えるので、複数回行っても、短時間で計測できる。
【００２６】
更に、この洗濯機の場合、回転槽の回転を停止することなく連続して布量計測処理を実行するので、より計測時間が短縮され、安定して高精度な計測が行える。
【００２７】
前記洗濯機はまた、前記布量計測部が、前記回転槽が停止した状態から前記第１計測処理を実行するときに、当該第１計測処理の前に、所定の回転数で等速回転させる安定化処理を実行するとともに、前記安定化処理の実行中にトルク定数を求める処理を実行し、前記トルク定数を用いて、洗濯物の重量を算出する、としてもよい。
【００２８】
停止した回転槽を回転させる場合、比較的大きなトルクが必要になる。そのため、インバータの駆動、回転槽およびモータの回転が安定するまでにはある程度の時間を要する。それに対し、この洗濯機では、第１計測処理に先だって、回転槽を等速回転させるので、第１計測処理に円滑に移行することが可能になり、短時間で高精度な計測が行える。
【００２９】
モータ特性は、個体差に基づくばらつきが存在する。モータ特性はまた、モータの温度によっても変動する。モータで所定のトルクを発生させるために、それに応じた所定の電流がモータに供給されるが、モータ特性が変化すると、それに伴ってトルクも変化する。従って、一定のトルク定数を用いて布量計測処理を行うと、高い精度が得られない。
【００３０】
それに対し、この洗濯機では、一連の布量計測処理が実行される度に、トルク定数が計測され、それを用いて洗濯物の重量が算出される。従って、洗濯物の重量が精度高く計測できる。
【００３１】
前記洗濯機はまた、前記布量計測部が、前記減速処理の実行時に、前記モータの回生動作によって、前記インバータの電圧が所定値以上に上昇しないように、前記減速トルクを調整する、としてもよい。
【００３２】
上述した減速処理では、回転槽に所定の減速トルクを与えて減速させる。すなわち、通常とは逆向きのトルクが回転槽に作用するように、モータが回転駆動される。それにより、モータで逆起電力が発生し、インバータに回生電流が流れる。インバータに回生電流が流れると、インバータの電圧が上昇し、電気回路が損傷するおそれがある。
【００３３】
そこで、この洗濯機では、減速処理時には、インバータの電圧が限界を超えないように、減速トルクが調整される。従って、インバータの故障等を防止できる。
【００３４】
前記洗濯機はまた、前記布量計測部が、前記第２計測処理の実行時に、前記モータが前記回転槽にトルクを出力しないように、前記インバータの駆動を制御する、としてもよい。
【００３５】
回転槽を惰性回転させるには、インバータへの通電を停止するが一般的である。ところが、そうした場合、通電を再開するときに電気状態が不安定になり易いため、直ちに計測を開始すると、誤差を招くおそれがある。それに対し、この洗濯機では、モータが回転槽にトルクを出力しないように、インバータの駆動を制御する。それにより、第２計測処理の実行中もインバータへの通電は維持された状態となり、安定した電気状態が確保されるので、直ちに計測を開始しても高精度な計測が行える。従って、直ぐに第１計測処理に移行でき、その後、直ちに計測が開始できる。
【００３６】
前記洗濯機はまた、前記制御装置が、洗い工程、すすぎ工程、および脱水工程の各工程を含む一連の洗濯処理を行う洗濯処理部を更に有し、前記布量計測部が、前記洗い工程の前に洗濯物の重量を計測する乾重量計測処理と、前記脱水工程の直前に洗濯物の重量を計測する湿重量計測処理と、を実行する、としてもよい。
【００３７】
そうすれば、布量計測処理を利用して、洗濯物が防水衣料等を含むことによって発生する脱水トラブルを未然に防止することができる。
【００３８】
その場合、前記回転槽が、水平または傾斜した方向に延びる軸を中心に回転するように構成され、前記布量計測部が、前記乾重量計測処理時の計測結果を利用することにより、前記湿重量計測処理時の前記第２計測処理を省略する、としてもよい。
【００３９】
すなわち、ドラム式洗濯機であれば、縦型の洗濯機と異なり、洗濯物の重量が変化しても機械損失はほとんど変化しないので、乾重量計測処理で取得した減速加速度を再利用できる。そうすることで、高い検出精度を確保しながら、乾重量計測処理よりも湿重量計測処理に要する時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００４０】
開示する技術によれば、洗濯物量を短時間で精度高く計測できるので、節水に優れ、扱い易い洗濯機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】開示する技術を適用した洗濯機の構造を示す概略図である。
【図２】駆動装置の構成を示す概略図である。
【図３】制御装置とその主な関連装置を示すブロック図である。
【図４】布量計測処理におけるドラムの回転の経時変化を示す概略図である。
【図５】布量計測処理の一部（初期）におけるモータの回転数およびトルク、インバータの電圧の関係を示す概略図である。
【図６】布量計測処理の計測回数と計測精度との関係を示す概略図である。
【図７】洗濯処理の主な流れを示すフローチャートである。
【図８】布量計測処理の主な流れを示すフローチャートである。
【図９】湿重量計測処理におけるドラムの回転の経時変化を示す概略図である。
【図１０】変形例の洗濯機における図４相当図である。
【図１１】変形例の洗濯機における図５相当図である。
【図１２】変形例の洗濯機における図８相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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。
【００４３】
＜洗濯機＞
図１に、開示する技術を適用した洗濯機１の一例を示す。この洗濯機１は、いわゆるドラム式の洗濯機である。また、この洗濯機１は、いわゆる全自動式洗濯機であり、洗い、すすぎ、脱水などの工程からなる一連の洗濯処理が、自動的に実行できるように構成されている。
【００４４】
洗濯機１は、主に、筐体２、タブ３（固定槽）、ドラム４（回転槽）、駆動装置５、制御装置６などで構成されている。
【００４５】
筐体２は、パネルやフレームで構成された箱形の容器であり、洗濯機１の外郭を構成している。筐体２の前面には、洗濯物を出し入れするために、円形の投入口２ａが形成されている。投入口２ａには透明な窓を有するドア２ｂが取り付けられている。投入口２ａは、ドア２ｂによって開閉される。筐体２における投入口２ａの上側には、ユーザが操作するスイッチ等を有する操作部７が設置されている。
【００４６】
筐体２の内部には、投入口２ａに連通するタブ３が収容されている。タブ３は、有底円筒状の貯水可能な容器からなり、その開口が投入口２ａと接続されている。タブ３は、その中心軸Ｊを前方に向かって上向きに僅かに傾斜させた姿勢で安定するように、筐体２の内部に設けられたダンパ（図示せず）によって支持されている。
【００４７】
タブ３の上部には、給水配管８ａ、給水弁８ｂ、薬剤投入装置８ｃなどで構成された給水装置８が設けられている。給水配管８ａの上流側の端部は、洗濯機１の外部に突出し、図外の給水源に接続されている。給水配管８ａの下流側の端部はタブ３の上部に開口する給水口３ａに接続されている。給水弁８ｂおよび薬剤投入装置８ｃは、上流側からこの順に給水配管８ａの途中に設置されている。
【００４８】
薬剤投入装置８ｃは、洗剤や柔軟剤等の薬剤を収容し、これら薬剤を、給水される水に混合することによってタブ３に投入する。タブ３の下部には、排水口３ｂが設けられている。排水口３ｂは、排水ポンプ９に接続されている。排水ポンプ９は、タブ３に溜まる不要な水を、排水管９ａを通じて洗濯機１の外部に排出する。
【００４９】
ドラム４は、タブ３よりも僅かに小径の円筒状の容器からなり、タブ３と中心軸Ｊを一致させた状態で、タブ３の内部に収容されている。ドラム４の前部には、投入口２ａに臨む円形開口４ａが形成されている。洗濯物は、投入口２ａおよび円形開口４ａを通じて、ドラム４の内部に投入される。
【００５０】
ドラム４の側部には、多数の脱水孔４ｂが全周にわたって形成されている（図２では一部のみ表示）。また、その側部の内側の複数箇所には、撹拌用のリフター４ｃが取り付けられている。ドラム４の前部は、投入口２ａに回転可能な状態で支持されている。
【００５１】
駆動装置５は、タブ３の後部に設置されている。駆動装置５は、モータ５１、インバータ５２などで構成されている。モータ５１のシャフト５１ａは、タブ３の後部を貫通し、タブ３の内部に突出している。シャフト５１ａの先端は、ドラム４の底部の中心に固定されている。すなわち、ドラム４の後部はシャフト５１ａで軸支されていて、駆動装置５は、ドラム４を直接的に駆動する（いわゆるダイレクトドライブ方式）。それにより、ドラム４は、モータ５１の駆動によって中心軸Ｊを中心に回転する。
【００５２】
図２に、駆動装置５を模式的に示す。モータ５１は、例えば、３相の永久磁石型モータであり、ステータ５１ｂとロータ５１ｃとを有している。ステータ５１ｂは、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイル群５１ｄと、これらコイル群５１ｄが一体に組み付けられた円筒状のステータコア５１ｅとを有している。ロータ５１ｃは、ステータ５１ｂの内側に僅かな隙間を隔てて収容されたロータコア５１ｆと、ロータコア５１ｆの周囲に配置された複数の永久磁石５１ｇとを有している。ロータ５１ｃの中心にシャフト５１ａが固定されている。
【００５３】
インバータ５２は、洗濯機１の外部の商用電源ＰＳと電気的に接続されている。インバータ５２は、図示しないが、コンバータを内蔵しており、コンバータは、商用電源ＰＳの交流が入力されると、所定の直流電圧に変換して出力する。インバータ５２は、コンバータが変換した直流電圧を、ＰＷＭ制御等することにより、所定の交流に変換して位相が異なる３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の交流に変換する電気回路（公知）を有している。
【００５４】
電気回路は、一対の母線５２ａ，５２ａの間に架設された、平滑線５２ｂと、３つのアーム５２ｃ，５２ｃ，５２ｃとを有している。平滑線５２ｂには、コンデンサ５２ｄが設置されている。各アーム５２ｃには、逆並列に接続されたスイッチング素子５２ｅおよび還流ダイオード５２ｆからなる素子ユニットが２つ、直列に配置されている。各アーム５２ｃの素子ユニット間から引き出された出力線５２ｇが、ステータ５１ｂの各コイル群５１ｄに接続されている。
【００５５】
各アーム５２ｃのスイッチング素子５２ｅが所定のタイミングでオンオフされる。それにより、各コイル群５１ｄに位相の異なる交流が供給される結果、その交流に同期してモータ５１およびドラム４が回転する。この洗濯機１の場合、ドラム４を高速で回転させる場合には、制御装置６は、インバータ５２を制御して、モータ５１に所定の制御電流を供給する弱め界磁制御（公知）を行う。
【００５６】
制御装置６は、筐体２の上部に設置されている。制御装置６は、洗濯機１の動作を総合的に制御する。制御装置６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。
【００５７】
図３に、制御装置６の主な構成を示す。制御装置６には、電流センサ１２、電圧センサ１３、モータセンサ１４、操作部７、駆動装置５、給水弁８ｂ、排水ポンプ９などが電気的に接続されている。電流センサ１２は、モータ５１に出力される電流値を計測し、その計測値を制御装置６に出力する。電圧センサ１３は、インバータ５２に入出力される電圧値を計測し、その計測値を制御装置６に出力する。モータセンサ１４は、モータ５１の回転速度を計測し、その計測値を制御装置６に出力する。操作部７は、ユーザによって入力される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６に出力する。制御装置６は、これら計測値や指示情報に基づいて、駆動装置５、給水弁８ｂ、排水ポンプ９などを制御する。
【００５８】
制御装置６は、洗濯処理部６１、布量計測部６２、情報記憶部６３などを有している。洗濯処理部６１は、洗い、すすぎ、脱水などの工程からなる一連の洗濯処理を、指示に応じて実行する。布量計測部６２は、ドラム４に収容されている洗濯物の重量を計測する処理（布量計測処理）を実行する。情報記憶部６３は、洗濯処理や布量計測処理に必要な情報を記憶し、洗濯処理部６１や布量計測部６２に、これら情報を出力する。
【００５９】
＜布量計測処理＞
この洗濯機１では、布量計測処理が短時間で精度高く実行できるように工夫されている。図４等を用い、布量計測処理の内容について具体的に説明する。
【００６０】
図４に示すように、布量計測処理では、洗濯物を収容した状態のドラム４に所定の増速トルクを与えて回転させることにより、増速時の加速度（増速加速度）を計測する処理（第１計測処理Ｐ１）と、第１計測処理Ｐ１の後、ドラム４に所定の減速トルクを与えて所定の回転数まで回転数を下げる処理（減速処理Ｐ２）と、減速処理Ｐ２の後、ドラム４を惰性回転で減速させることにより、減速時の加速度（減速加速度）を計測する処理（第２計測処理Ｐ３）とが実行される。
【００６１】
この実施形態では、最初の第１計測処理Ｐ１を実行するときにドラム４を補助的に回転させる安定化処理Ｐ０が実行され、その後、ドラム４の回転を停止することなく、第１計測処理Ｐ１、減速処理Ｐ２、および第２計測処理Ｐ３が３回、連続して実行される。そうして計測される増速加速度および減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量が算出される。
【００６２】
（安定化処理Ｐ０）
ドラム４の回転が停止した状態から布量計測処理行う場合、制御装置６（布量計測部６２）は、その都度、５０ｒｐｍ以下の所定の基準回転数Ｒ０（例えば、２０ｒｐｍ）で等速回転させる安定化処理Ｐ０を実行する。また、その安定化処理Ｐ０の実行中に、洗濯物の重量の算出に用いるトルク定数を計測する処理も実行する。
【００６３】
停止した状態のドラム４を回転させる場合、比較的大きなトルクが必要なので、インバータ５２の駆動、ドラム４およびモータ５１の回転が安定するまでにはある程度の時間を要する。そこで、この洗濯機１では、ドラム４が安定して回転し、弱め界磁制御が不要な低い基準回転数Ｒ０（洗濯物がドラム４に張り付く回転数以下であってもよい）で等速回転させる期間（初期安定化期間）が設けられている。それにより、布量計測処理に円滑に移行することが可能になり、高精度な布量計測処理が行える。
【００６４】
モータ特性は、個体差に基づくばらつきが存在する。モータ特性はまた、モータ５１の温度によっても変動する。モータ５１で所定のトルクを発生させるために、それに応じた所定の電流がモータ５１に供給されるが、モータ特性が変化すると、それに伴ってトルクも変化する。従って、一定のトルク定数を用いて布量計測処理を行うと、高い精度が得られない。
【００６５】
そこで、この洗濯機１では、安定化処理Ｐ０の実行中にトルク定数を求める処理を実行する。
【００６６】
具体的には、初期安定化期間の後期において、電圧センサ１３およびモータセンサ１４を用いて、モータ５１が回転する一周期分の区間で複数のデータをサンプリングし、次の式（１）により、トルク定数を算出する。
【００６７】
式（１）：Ｋｔ＝（Ｖｑ−ΔＶ−Ｒ×Ｉｑ）／ω
【００６８】
Ｋｔ：トルク定数、Ｖｑ：モータ５１に与えるｑ軸電圧の指令値、ΔＶ：補正電圧、Ｒ：コイル群５１ｄの抵抗値、Ｉｑ：ｑ軸電流の電流値、ω：モータ５１の回転速度
【００６９】
従って、この洗濯機１では、トルク定数のばらつきによる影響を低減できるので、より高精度な布量計測処理が行える。
【００７０】
（第１計測処理Ｐ１）
制御装置６は、低速で回転しているドラム４に所定の増速トルクＴ１を与えることにより、ドラム４の回転を加速させる。
【００７１】
図５に示すように、増速トルクＴ１は、例えば、ドラム４に最大限界量の洗濯物が投入された場合でもドラム４を回転させることができるトルクであり、情報記憶部６３に予め設定されている。第１計測処理Ｐ１では、制御装置６（布量計測部６２）がインバータ５２を制御して、そのような増速トルクＴ１がドラム４に作用するようにモータ５１を駆動する。
【００７２】
通常、最大限界量より十分に少ない量の洗濯物が投入されるので、ドラム４は容易に加速され、短時間で洗濯物が安定してドラム４に張り付くようになる。そうして、ドラム４が数回転する間に、モータセンサ１４を用いて増速加速度を計測する。回転した状態から加速されるので、ドラム４の加速状態は短時間で安定し、加速開始後、直ちに計測できる。計測が終われば、減速処理Ｐ２に移行する。
【００７３】
従って、第１計測処理Ｐ１は極めて短時間で行える。
【００７４】
（減速処理Ｐ２）
減速処理Ｐ２では、ドラム４に所定の減速トルクＴ２を与えて所定の回転数（計測回転数Ｒｓ）まで回転数を低下させる。すなわち、通常とは逆向きのトルクがドラム４に作用するように、制御装置６（布量計測部６２）がインバータ５２を制御してモータ５１を回転駆動する。それにより、モータ５１は通常とは逆の回生動作を行うため、モータ５１で逆起電力が発生する。それにより、減速トルクＴ２に応じてモータ５１からインバータ５２に回生電流が流れる。
【００７５】
モータ５１からインバータ５２に回生電流が流れると、図５に示すように、母線５２ａ，５２ａ間の電圧が上昇する。それにより、コンデンサ５２ｄが許容量を超えて損傷するおそれがある。そこで、この洗濯機１では、コンデンサ５２ｄの許容限界に対応した上限電圧値Ｖ２が、情報記憶部６３に予め設定されている。そして、減速処理Ｐ２の実行時には、電圧センサ１３を用いて母線５２ａ，５２ａ間の電圧を計測し、その電圧が上限電圧値Ｖ２以上に上昇しないように、制御装置６（布量計測部６２）が減速トルクＴ２を調整する。従って、インバータ５２の故障等を防止できる。
【００７６】
ドラム４は、減速トルクＴ２で強制的に減速されるので、短時間で計測回転数Ｒｓまで減速できる。計測回転数Ｒｓは、洗濯物がドラム４に張り付いた状態を保持できる低い回転数である。計測回転数Ｒｓは、洗濯機１の仕様によって決まる。従って、計測回転数Ｒｓは、予め試験等によって求められ、情報記憶部６３に設定されている。
【００７７】
計測回転数Ｒｓから減速加速度の計測が始まるので、計測回転数Ｒｓはできるだけ低いのが好ましい。計測回転数Ｒｓが低いほど、ドラム４が洗濯機１と共振する共振点から離れるので、誤差を招く振動の影響を小さくできる。また、計測回転数Ｒｓが低いほど、減速時間が長くなるので、安定した計測が行える。従って、減速加速度の計測精度が向上する。
【００７８】
（第２計測処理Ｐ３）
そうして、ドラム４の回転が計測回転数Ｒｓに達すると、制御装置６は、ドラム４を惰性回転で減速させる。具体的には、布量計測部６２が、モータ５１がドラム４にトルクを出力しないように、インバータ５２の駆動を制御する。
【００７９】
ドラム４を惰性回転させるには、図５に二点鎖線Ｌ３で示すように、インバータ５２への通電を停止するが一般的である。ところが、そうした場合、通電を再開するときに電気状態が不安定になり易いため、直ちに計測を開始すると、誤差を招くおそれがある。
【００８０】
それに対し、この洗濯機１では、インバータ５２への通電は維持した状態で、各スイッチング素子５２ｅのオンオフを変更することにより、モータ５１に駆動電流が流れないよう、布量計測部６２がインバータ５２の駆動を制御する。それにより、ドラム４が惰性回転している時も母線５２ａ，５２ａ間の電圧は略一定となり、安定した電気状態が維持される。
【００８１】
そのような状況の下で、制御装置６は、減速時の減速加速度を計測する。具体的には、ドラム４が数回転する間に、モータセンサ１４を用いて減速加速度を計測する。ドラム４は惰性回転しており、ドラム４に加わるトルクは機械損失に相当することから、機械損失に起因するトルクを精度高く計測できる。
【００８２】
そして、その計測が終われば、直ちに次の第１計測処理Ｐ１に移行する。ドラム４は低速で回転しているので、円滑に第１計測処理Ｐ１に移行できる。減速処理Ｐ２の実行中も、インバータ５２の駆動が制御されていて、安定した電気状態が維持されているので、第１計測処理Ｐ１の開始と略同時に計測を開始しても高精度な計測が行える。
【００８３】
３回、同様の処理を行うことで、制御装置６は、増速加速度および減速加速度を３つずつ取得する。制御装置６は、これら増速加速度および減速加速度の各々を平均化し、次の式（２）に基づいて、負荷量（洗濯物の重量に相当）を算出する。
【００８４】
式（２）：負荷量＝トルク定数／（増速加速度の平均値−減速加速度の平均値）
【００８５】
このように、複数の増速加速度および減速加速度を計測し、これらを統計的に処理した値を用いて、負荷量を求めることで、計測精度が向上する。すなわち、図６に簡略化して示すように、計測回数が増えるに従って、計測精度も高くなる傾向が認められた。そして、回数が増えるごとに次第に計測精度の向上率が低下する傾向も認められた。
【００８６】
時間対効果の関係で観ると、３回の計測が最も効果的であったことから、この洗濯機１では、計測回数として３回が設定されている。なお、計測回数は、情報記憶部６３に設定されており、任意に変更可能である。
【００８７】
＜洗濯機１の運転制御例＞
図７に、この洗濯機１の運転制御例を示す。
【００８８】
洗濯処理が行われるときには、まず、ユーザはドラム４に洗濯物を投入する（ステップＳ１）。この洗濯機１の場合、その際、洗剤等も薬剤投入装置８ｃに投入する。そして、操作部７の操作により、制御装置６に、洗濯開始の指示が入力される（ステップＳ２）。それにより、制御装置６（洗濯処理部６１）は、その指示に応じた洗い、すすぎ、脱水等の工程からなる一連の処理を自動的に実行する。
【００８９】
洗い工程の前に、制御装置６（布量計測部６２）は、適切な給水量を設定するため、洗濯物が投入されたドラム４を回転させて布量計測処理（乾重量計測処理）を実行する（ステップＳ３）。すなわち、濡れていない状態の洗濯物の重量を計測する。
【００９０】
乾重量計測処理が開始されると、図８に示すように、制御装置６は、ドラム４が回転しているか否かを判定する（ステップＳ３１）。ドラム４が回転していない、すなわちドラム４が停止している場合には、制御装置６は、インバータ５２の制御によってモータ５１を駆動し、安定化処理Ｐ０を実行する（ステップＳ３２）。
【００９１】
安定化処理Ｐ０の実行中、制御装置６は、上述したトルク定数を計測する処理を実行する。そして、制御装置６は、トルク定数を取得すると（ステップＳ３３でＹｅｓ）、直ちにインバータ５２を制御し、ドラム４に増速トルクＴ１を与えて第１計測処理Ｐ１を開始する（ステップＳ３４）。
【００９２】
そうして、制御装置６は、増速加速度を計測し、増速加速度を取得すると（ステップＳ３５でＹｅｓ）、直ちにインバータ５２を制御し、ドラム４に減速トルクＴ２を与えて減速処理Ｐ２を開始する（ステップＳ３６）。そして、ドラム４の回転数が計測回転数Ｒｓに達すると（ステップＳ３７でＹｅｓ）、制御装置６は、直ちに、ドラム４を惰性回転させるために、モータ５１に出力するトルクが「０」になるようにインバータ５２を制御し、第２計測処理Ｐ３を開始する（ステップＳ３８）。
【００９３】
そうして、制御装置６は、減速加速度を取得すると（ステップＳ３９でＹｅｓ）、計測回数が所定回数Ｎ（３回）に達したか否かを判定する（ステップＳ４０）。計測回数が３回に達していない場合には、第１計測処理Ｐ１、減速処理Ｐ２、および第２計測処理Ｐ３を繰り返し実行する（ステップＳ４０でＮｏ）。
【００９４】
そして、計測回数が３回に達すると（ステップＳ４０でＹｅｓ）、制御装置６は、計測した増速加速度および減速加速度の各々を用いて洗濯物の重量を算出する（ステップＳ４１）。その後、制御装置６は、リターンする。
【００９５】
図７に示すように、洗濯物の重量を算出した後、制御装置６は、算出した洗濯物の重量に基づいて給水を行う（ステップＳ４）。
【００９６】
具体的には、情報記憶部６３には、洗濯物の重量に対応した適切な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６は、算出した洗濯物の重量を、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６は、その給水量でタブ３に給水されるように、給水弁８ｂを制御する。
【００９７】
給水が終了すると、制御装置６は、洗い工程を実行する（ステップＳ５）。洗い工程では、ドラム４が、所定時間、低速で反転駆動され、洗濯物が洗濯水と共に撹拌される。その後、排水弁５ａが制御されてタブ３から洗濯水が排水されると、洗い処理は終了する。
【００９８】
洗い処理が終了すると、制御装置６は、すすぎ工程を実行する（ステップＳ６）。すすぎ工程では、洗い工程と同様に、給水、撹拌、排水が行われる。すすぎ工程は複数回行う場合もある。
【００９９】
すすぎ工程が終了すると、制御装置６は、再度、布量計測処理（湿重量計測処理）を実行する（ステップＳ７）。すなわち、この湿重量計測処理では、洗濯物が防水衣料等を含むことによって発生する脱水トラブルを未然に防止するため、脱水工程の直前に、濡れた状態の洗濯物の重量を計測する。
【０１００】
湿重量計測処理の内容は、上述した乾重量計測処理の内容とほぼ同じであるが、湿重量計測処理では、乾重量計測処理と異なり、第２計測処理Ｐ３が省略されている。
【０１０１】
具体的には、図９に示すように、減速処理Ｐ２が終了すると、直ちに第１計測処理Ｐ１が実行される。図８では、ステップＳ３８、Ｓ３９が省略される。また、この場合、必ずしも計測回転数Ｒｓまで低下させなくてもよい。
【０１０２】
ドラム式洗濯機の場合、縦型の洗濯機と異なり、洗濯物の重量が変化しても、シャフト５１ａおよびその周辺に加わる加重はほとんど変化しないので、機械損失もほとんど変化しない。逆に、縦型の洗濯機の場合は、洗濯物の重量が変化すると、その重量がシャフトやその周辺に作用するので、機械損失が変化する。
【０１０３】
従って、この洗濯機１では、乾重量計測処理時の計測結果、すなわち減速加速度の平均値を再利用する。そうすることで、高い検出精度を確保しながら、湿重量計測処理に要する時間を短縮している。
【０１０４】
具体的には、湿重量計測処理における安定化処理Ｐ０で取得したトルク定数、湿重量計測処理で取得した増速加速度の平均値、および、乾重量計測処理で取得した減速加速度の平均値に基づいて、濡れた洗濯物の重量を算出する。
【０１０５】
情報記憶部６３には、乾いた洗濯物がすすぎ工程を経て濡れた状態になったときの、洗濯物の重量変化に関する情報（重量変化情報）が設定されている。制御装置６は、算出した濡れた洗濯物の重量を、その重量変化情報と照合することにより、異常が無いか否かを判定する（ステップＳ８）。
【０１０６】
例えば、洗濯物に防水衣類が含まれていて、過剰な水がドラム４に残った状態であれば、重量変化情報に基づいて、そのような過剰な水の有無が判定できる。過剰な水が残った状態で脱水を行うと、洗濯機１が異常振動したり倒壊したりするなど、脱水トラブルを招くおそれがある。
【０１０７】
従って、制御装置６は、濡れた洗濯物の重量に異常があると判定すると（ステップＳ８でＹｅｓ）、脱水工程は実行しないで、警報のブザーを鳴らすなどして異常を報知する（ステップＳ９）。
【０１０８】
一方、制御装置６は、濡れた洗濯物の重量に異常が無いと判定すると（ステップＳ８でＮｏ）、脱水工程を実行する（ステップＳ１０）。脱水工程では、ドラム４が、所定時間、高速で回転駆動され、洗濯物が脱水される。脱水によってタブ３に溜まる水は、排水ポンプ９によって排出される。脱水工程が終了すると、所定のブザーを鳴らすなどして洗濯終了の報知を行う（ステップＳ１１）。
【０１０９】
このように、開示する技術を適用した洗濯機であれば、洗濯物量を短時間で精度高く計測できるので、利便性に優れ、効果的に節水できる。
【０１１０】
＜変形例＞
上述した実施形態では、ドラム式洗濯機の中でも、ドラム４が傾斜した中心軸Ｊを中心に回転する洗濯機への適用を例示した。
【０１１１】
しかし、略水平に延びる中心軸Ｊを中心に回転する洗濯機などでは、ドラム４の回転時に、洗濯物が、ドラム４の内周面だけでなく、円形開口４ａから張り出して、投入口２ａの周辺にも張り付く場合がある。投入口２ａは回転しないし、通常、投入口２ａと円形開口との間には、水漏れ防止用のシール材が装着されている。そのようなシール材には、摩擦抵抗の大きいゴム等の素材が用いられるのが一般的である。
【０１１２】
そのため、投入口２ａの周辺に洗濯物が張り付いた状態で、ドラム４が回転すると、大きな摩擦抵抗が発生する。その結果、惰性回転するドラム４の減速が急になる場合がある。その場合、先に減速処理Ｐ２を実行すると、第２計測処理Ｐ３が適切に行えないおそれがある。
【０１１３】
そこで、本変形例のドラム式洗濯機（洗濯機１’）では、第２計測処理Ｐ３を、第１計測処理Ｐ１の後に、第１計測処理Ｐ１に連続して実行する。そして、第２計測処理Ｐ３の後に連続して減速処理Ｐ２を実行する。
【０１１４】
図１０に、本洗濯機１’における布量計測処理の内容を例示する。なお、基本的な構成は、上述した洗濯機１と同じである。従って、同じ内容の構成については同じ符号を用いてその説明は省略する。
【０１１５】
図１０に示すように、この洗濯機１’では、第１計測処理Ｐ１の実行後、連続して第２計測処理Ｐ３が実行され、その後、更に連続して減速処理Ｐ２が実行される。
【０１１６】
この洗濯機１’においても、最初の第１計測処理Ｐ１を実行するときには、トルク定数を計測する処理も含めて、安定化処理Ｐ０が実行される。その後、ドラム４の回転を停止することなく、第１計測処理Ｐ１、第２計測処理Ｐ３、および減速処理Ｐ２からなる一連の処理が３回、連続して繰り返し実行される。そうして計測される増速加速度および減速加速度の各々に基づいて洗濯物の重量が算出される。
【０１１７】
なお、この洗濯機１’では、第１計測処理Ｐ１において、ドラム４を所定数回転（１回転または数回転、Ｎ回転）させることにより、ドラム４を増速加速する。その後、ドラム４を所定数回転（１回転または数回転、Ｎ回転）させる間に、惰性回転によって第２計測処理Ｐ３を行い、第２計測処理Ｐ３が終わると、直ちに減速処理Ｐ２を行う。そして、一連の処理は、いったんベースとなる所定の回転数（基準回転数Ｒ０）まで低下させる。
【０１１８】
この洗濯機１’では、ドラム４が所定数回転すれば、直ちに第２計測処理Ｐ３を開始する。すなわち、制御装置６は、ドラム４を惰性回転で減速させる。具体的には、図１１に示すように、先の洗濯機１と同様に、布量計測部６２が、モータ５１がドラム４にトルクを出力しないように、インバータ５２の駆動を制御する。
【０１１９】
ドラム４の回転数が高い状態から計測するので、ドラム４が急速に減速しても、計測期間中は、洗濯物がドラム４に張り付いた状態を保持できる。そして、減速加速度の計測が終われば（図１１に示す回転数Ｒｘの時点）、直ちに減速処理Ｐ２に移行する。それにより、ドラム４は、減速トルクＴ２で強制的に減速されるので、短時間で基準回転数Ｒ０まで減速できる。
【０１２０】
そして、基準回転数Ｒ０に到達し、ドラム４の回転数が安定すれば、直ちに次の第１計測処理Ｐ１に移行する。ドラム４は低速で回転しているので、円滑に第１計測処理Ｐ１に移行できる。減速処理Ｐ２の実行中も、インバータ５２の駆動が制御されていて、安定した電気状態が維持されているので、第１計測処理Ｐ１の開始と略同時に計測を開始しても高精度な計測が行える。
【０１２１】
先の洗濯機１と同様に、３回、同様の処理を行い、制御装置６は、負荷量（洗濯物の重量に相当）を算出する。
【０１２２】
＜洗濯機１’の運転制御例＞
図１２に、この洗濯機１’の布量計測処理（乾重量計測処理）の一例を示す。図１１に、ドラム４の回転数、トルク、および電圧の関係を示す。
【０１２３】
乾重量計測処理が開始されると、先の洗濯機１と同様に、制御装置６は、ドラム４が回転しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。ドラム４が停止している場合には、制御装置６は、インバータ５２の制御によってモータ５１を駆動し、安定化処理Ｐ０を実行する（ステップＳ５２）。
【０１２４】
安定化処理Ｐ０の実行中、制御装置６は、上述したトルク定数を計測する処理を実行する。そして、制御装置６は、トルク定数を取得すると（ステップＳ５３でＹｅｓ）、直ちにインバータ５２を制御し、ドラム４に増速トルクＴ１を与えて第１計測処理Ｐ１を開始する（ステップＳ５４）。
【０１２５】
すなわち、ドラム４を所定数回転（１回転または数回転、ｎ回転）させる。その間に、制御装置６は、増速加速度を計測し、増速加速度を取得すると（ステップＳ５５でＹｅｓ）、制御装置６は、直ちに、ドラム４を惰性回転させるために、モータ５１に出力するトルクが「０」になるようにインバータ５２を制御し、第２計測処理Ｐ３を開始する（ステップＳ５６）。
【０１２６】
そうして、ドラム４を所定数回転（１回転または数回転、ｎ回転）させる。その間に、制御装置６は、減速加速度を取得すると（ステップＳ５７でＹｅｓ）、直ちにインバータ５２を制御し、ドラム４に減速トルクＴ２を与えて減速処理Ｐ２を開始する（ステップＳ５８）。そして、ドラム４の回転数が基準回転数Ｒ０に達すると（ステップＳ５９でＹｅｓ）、計測回数が所定回数Ｎ（３回）に達したか否かを判定する（ステップＳ６０）。
【０１２７】
計測回数が３回に達していない場合には、第１計測処理Ｐ１、第２計測処理Ｐ３、および減速処理Ｐ２からなる一連の処理を繰り返し実行する（ステップＳ６０でＮｏ）。そして、計測回数が３回に達すると（ステップＳ６０でＹｅｓ）、制御装置６は、計測した増速加速度および減速加速度の各々を用いて洗濯物の重量を算出する（ステップＳ６１）。その後、制御装置６は、リターンする。
【０１２８】
このように、この洗濯機１’によれば、惰性回転でドラム４が急激に減速する場合であっても、布量計測処理を安定して行える。
【０１２９】
なお、開示する技術にかかる洗濯機は、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、実施形態では、ドラム式の洗濯機を例示したが、縦型の洗濯機にも適用できる。駆動装置も、ダイレクトドライブ方式に限らない。無端ベルトを介して駆動するベルト駆動方式であってもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１  洗濯機
３  タブ（固定槽）
４  ドラム（回転槽）
５  駆動装置
６  制御装置
５１  モータ
５２  インバータ
６１  洗濯処理部
６２  布量計測部
６３  情報記憶部
Ｊ  中心軸
【図１】
2020054785.tif 000003
【図２】
2020054785.tif 000004
【図３】
2020054785.tif 000005
【図４】
2020054785.tif 000006
【図５】
2020054785.tif 000007
【図６】
2020054785.tif 000008
【図７】
2020054785.tif 000009
【図８】
2020054785.tif 000010
【図９】
2020054785.tif 000011
【図１０】
2020054785.tif 000012
【図１１】
2020054785.tif 000013
【図１２】
2020054785.tif 000014