(57)【要約】【課題】ドラム内の布量やアンバラ状態での、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキの影響を抑制して、簡単な構成で精度よく検知可能な布量検知手段を有する洗濯機を提供する。【解決手段】ドラムの回転を加速して、所定の回転数Ｎ１からＮ２まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後、さらにＮ２の回転数を維持させる制御を行なった後に、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、前記布量を検知させる。【選択図】図１
2010082088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーからの加速度出力を検知する加速度検知部と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、布量検知工程で前記モータに所定の一定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数をＮ１からＮ２まで上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程のあと、さらにＮ２の回転数を維持させる制御を行なったのちに、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、前記布量を検知することを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドラムに投入された洗濯物の量である布量を検知するための布量センサーを有する洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドラム式洗濯機の構造の一例を図８に示す。この洗濯機本体１内には、図示しないサスペンション構造によって水槽２が宙吊り状態に支持されている。水槽２内には、有底円筒形に形成されたドラム３が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽２の正面側にはドラム３の開口端に通じる衣類出入口４が形成され、洗濯機本体１の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉５を開くことにより、衣類出入口４を通じてドラム３内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
【０００３】
ドラム３には、その周面に水槽２内に通じる多数の透孔６が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起（図示せず）が設けられている。このドラム３は、水槽２の背面側に取り付けられたモータ７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽２には、注水管路８及び排水管路９が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽２内への注水及び排水がなされる。
【０００４】
扉５を開きドラム３内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体１の例えば前面上部に設けられた操作パネル１０での操作により運転を開始させると、水槽２内には注水管路８から所定量の注水がなされ、モータ７によりドラム３が回転駆動されて洗濯工程が開始される。ドラム３の回転により、ドラム３内に収容された洗濯物はドラム３の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路９から排出され、ドラム３を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽２内に注水管路８から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においてもドラム３内に収容された洗濯物はドラム３の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
【０００５】
このドラム式洗濯機には、ドラム３内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路１１により、水槽２内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽２内に送風する。この循環送風経路１１の途中には蒸発器などの除湿手段、凝縮器などの加熱手段及び送風手段である送風ファン１２が設けられている。この循環送風経路１１を利用した乾燥工程では、循環送風経路１１を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、送風ファン１２の回転部への噛み込み、送風ファン１２の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路１１の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ１３が設けられている。また、モータ７の回転を検知するための回転検知部１４が設けられている。
【０００６】
以上のような構成のドラム式洗濯機においては、ドラム３に投入された衣類等洗濯物の布量を検出し、布量に応じて洗濯時間等を決定している。特許文献１に開示された、布量を検出する方法の一例について、図６を参照して、以下に説明する。
【０００７】
布量の検出は、ドラム３を回転駆動するためのモータ７を制御する機能を有する制御回
路（図示せず）により行われる。
【０００８】
洗濯を開始すると、まず、制御回路は、モータ７を始動し、回転検知部１４からは検知出力が入力される。回転検知部１４の検出周波数は、モータ７の回転によりリニアに変化する。制御回路は、回転検知部１４からの入力周波数が小さい時は、位相制御の手段によりモータ７の電源電圧の平均電圧を大きくし、また、周波数が大きくなると平均電圧を小さくする。
【０００９】
布量検知工程では、回転制御を行ないながら、制御回路内部で徐々にモータ７に印加する平均電圧を上昇させて高速回転に移行し、衣類がドラム３の内壁に遠心力により均一に貼り付くようにする。その状態で、所定時間回転を持続した後、モータ７の通電を停止する。それにより、ドラム３の惰性回転が、逆にモータ７を回転させる状態になる。
【００１０】
このとき回転検知部１４は、図５に示すように、ドラム３の惰性回転力が摩擦トルクによりしだいに低下して停止する様子を分回転数に変換して出力する。図５における横軸は時間、縦軸は駆動電動機（モータ）の分回転数を示す。通電停止からドラム３の停止までの時間は、布量が多いときは長く、布量が少ないときは短い。この停止に要する時間の違いが布量に比例することを利用して布量を検知する。
【００１１】
ここで布の重量をｍ、ドラム３の内周に分布する布の平均半径をｒ、ドラム３やモータ７の慣性モーメントをＪｄとすると、布の慣性モーメントＪは数式１で求められる。
【００１２】
【数１】
2010082088.tif 000003
【００１３】
また、モータ７の発生トルクをＴ、ドラム回転軸などが有する摩擦トルクをＴｂ、ドラム３の角加速度をαとおくと、これらの関係は数式２で表される。
【００１４】
【数２】
2010082088.tif 000004
【００１５】
角加速度αは角速度ωと時間ｔの関数として数式３で表されるから、数式４のように、布の平均半径ｒが一定であれば、布の重量ｍに応じて、回転数すなわち角速度ωが変化する。
【００１６】
【数３】
2010082088.tif 000005
【００１７】
【数４】
2010082088.tif 000006
【００１８】
つまり、モータ７の通電を停止ししてドラム３を惰性回転させ、ドラム３が停止するまでのある時間区間における回転数の変化を測定することによって、布量を知ることができる。
【特許文献１】特開平５−１６８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記従来の布量検知方法を用いる場合には、ドラムの惰性回転力が摩擦トルクにより次第に低下して、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係を予め実験により求めておくことになる。しかしながら数式４からわかるように、水槽の回転軸の摩擦トルクのバラツキの影響により、ドラムが停止するまでの時間と布量の比例関係は一定でなく、洗濯機により異なる。また、乾燥運転では濡れた洗濯物が水槽ユニットに入れられるため、布量検知動作で時に水槽に張り付き大きなアンバランス状態のまま水槽の回転数が上昇すると、洗濯機本体に異常音や異常振動が起こり、部材の破損等を生じるという課題があり、水槽のアンバランス状態を検知する方法は、ドラムの回転ムラによる検知や振動センサーにより加速の絶対値を検知する方法などあるが、布量検知動作のような低速回転域では、アンバラの大きさにより一瞬の加速度は大きいが、運動エネルギーとしては小さい場合など、単純な加速度の比較だけでは結果として検知バラツキが大きく正確に検知することが難しい。したがって、異常振動と判定する閾値を厳しくして、水槽が本体に当たるような振動でなくても布量判定動作を停止させ布量の判定結果を所定の大きなランクに固定することになる。実際の布量より多めに布量が判定されると、洗濯時の水の量や洗剤量の表示が多めに誤表示され、また乾燥終了までの時間を示す残時間表示も同様に長い時間が表示され、正確に布量判定する場合と比べ無駄な水や洗剤を使うと共に残時間表示も誤表示するため、実際の乾燥終了時刻と異なるという課題もあった。
【００２０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、第一の検知工程の後のＮ２の回転数をｔｓの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度、または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部で水槽の左右、前後、上下の変位量に演算するため、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず水槽の変位を簡単な四則演算で正確に検知でき、洗濯時の水量や洗剤量、残時間も正確に検地可能な布量検地手段を有する洗濯機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため本発明の洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転数検知装置と、前記回転数検知装置の検知出力に基づき前記モータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記洗濯物の量である布量を検知するために、前記モータに所定の加速トルクを発生させることで前記ドラムの回転を加速して、所定の回転数Ｎ１からＮ２まで回転数が上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程の後、さらにＮ２の回転数を維持させる制御を行なった後に、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、前記布量を検知させる。ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。
【発明の効果】
【００２２】
水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーからの加速度出力を検知する加速度検知部と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モー
タの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、布量検知工程で前記モータに所定の一定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数をＮ１からＮ２まで上昇する間の加速時角加速度α１を測定する第１の検知工程と、第１の検知工程のあと、さらにＮ２の回転数を維持させる制御を行なったのちに、前記モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転数Ｎ３からＮ４まで回転数が低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、前記水槽の加速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、異常振動と判断し即時に前記モータを停止させ、また、異常振動と判断しない場合、前記加速時角加速度α１と前記減速時角加速度α２に基づき、前記布量を検知することで、上記構成の洗濯機によれば、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺され、そのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。
【００２３】
上記構成の洗濯機によれば、ドラムの回転の上昇および降下の速度の双方を用いて布量を測定するため、ドラム回転軸の摩擦トルクのバラツキが相殺されそのバラツキの影響を抑制することが可能であり、簡単な構成で精度よく布量を検知することができる。
【００２４】
ドラム内の洗濯物が不均一な状態の時でも、第１の検知工程の後、速度制御を行いＮ２の回転数をｔｓ秒間維持させた後に、所定の一定の減速トルクを発生させるアルゴリズムとしているため、ドラムの振動バラツキが少なく、検知の繰り返し精度を向上させることができる。
【００２５】
さらにドラム内の洗濯物がアンバランスとなり、前記ドラムの振動が所定の値よりも大きくなり異常振動した場合では、ドラムの振動を加速度センサーからのし加速度出力を加速度検知部で検知し、所定の閾値と比較し大きい場合、即時にモータの停止させるため、ドラムの異常振動等がなく布量検知工程を終了させることができる。
【００２６】
以下、本発明のドラム式洗濯機に係る最良の実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸と、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持された水槽と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーの加速度出力を検知する加速度検知部と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、布量検知工程で前記モータに所定の一定加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して水槽などの振動系の１次の共振周波数以下の回転数Ｎ１からＮ２までの間の加速時角速度α１を測定する第一の検知工程と、第一の検知工程の後にさらにＮ２の回転数をｔｓの間維持させる制御を行なった後に前期モータに所定の一定の減速トルクを発生させ、前期ドラムの回転数がＮ３からＮ４まで低下する間の減速時角加速度α２を計測する第２の検知工程を有し、少なくとも前期第一の検知工程で前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の最大加速度または上下方向の最大加速度または左右方向の最大化速度を前記加速度検知部で検知し、予め設定した基準値と比較して大きい場合、布量検知動作中の異常振動と判断し即時にモータを停止させる。第
一の検知工程の後のＮ２の回転数をｔｓの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず、水槽の変位を正確に検知できるため、予め設定した基準値と比較して大きくい場合、布量検知動作中の異常振動と判断し即時にモータを停止させるため、水槽が洗濯機本体に当たることがないため異常振動や騒音を発生することがない。また異常と判断しない場合は、前期加速時角速度α１と前期減速時各速度α２に基づき、布量を検知することができる。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック構成図、図２は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図、図３は、布量検知の布量と加速度差を示す図、図４は、布量検知方法を示すフローチャート、図５は、布量の量と時間を示す図、図６は、ドラム式洗濯機の略構成を示す断面図、図７は、布量検知におけるベクトル制御ブロック図、図８は従来例の洗濯機の略構成を閉めず断面図である。
【００２９】
図６において、水槽ユニット７６は、水槽８２内にドラム７８を回転自在に収納し、ドラム７８の回転軸７９を水槽８２の背面に設けられた軸受８０で軸支すると共に、回転軸７９にドラム駆動用のモータ８１を連結して構成されている。
【００３０】
水槽ユニット７６は、軸心を洗濯機本体８３内に傾斜して配設され、洗濯機本体８３の基底部７３に取り付けられた減衰防振ダンパー７０によりその重量が支持され、更に水槽８２の上部に固定された上部支持金具７５と洗濯機本体８３の上面との間に第１の防振バネ７１と、洗濯機本体８３の背面部８６との間の第２の防振バネ７２とで揺動自在に弾性的に防振支持される。
【００３１】
洗濯機本体８３の左方傾斜面には扉８７を開閉自在に軸支し、使用者は扉８７部よりドラム７８内方に洗濯衣類を投入する。
【００３２】
洗濯機の洗濯、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御するマイクロコンピュータ等で構成した制御部３１は、扉８７の上方に配した入力設定手段２５および表示手段４０や、水槽８２の上方外壁に固着した加速度センサー３８と信号伝達を行うと共に、前記モータ８１等の回転制御を行う。
【００３３】
前記加速度センサー３８は、例えば半導体加速度センサーで構成し、１方向の加速度でなく前後左右上下等の多軸（２軸もしくは３軸）方向の加速度センサーで構成される。これは、実際の水槽ユニット７６の振動は、必ずしも一方向に限定できないので、多軸の加速度センサーを用いて、精度の高い水槽８２の動きを検知する為である。
【００３４】
図１の制御回路のブロック構成図において、商用電源２０の交流電力を整流器２１により整流し、チョークコイル２２及び平滑コンデンサ２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２４によりモータ８１を回転駆動する。
【００３５】
また、制御部３１は、入力設定手段２５から入力される運転指示、及び各検知手段（図示せず）により検知される運転状態の監視情報に基づいてモータ８１の回転を制御し、負荷駆動部２６により給水弁２７、排水弁２８、送風ファン１２、ヒータ２９の動作を制御すると共に、表示手段４０により運転状態や制御状態を使用者に判るように表示信号を送信する。
【００３６】
モータ８１は、３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃを有するステータと、２極の永久磁石を有す
るロータ（図示せず）とを備え、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けた直流ブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子２４ａ〜２４ｆにより構成されたＰＷＭ制御インバータ回路２４により回転制御される。
【００３７】
位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが検出するロータ位置検出信号は、マイクロコンピュータ等により構成された制御部３１に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路３２によりスイッチング素子２４ａ〜２４ｆのオン／オフ状態をＰＷＭ制御することにより、ステータの３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃに対する通電を制御してモータ８１を所要回転数で回転させる。
【００３８】
制御部３１は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの検出出力が入力される回転速度検知部３３を有し、前記回転速度検知部３３は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃのいずれかの信号の状態が変わることに応じてその周期を検出し、その周期よりモータ８１の回転数を算出する。
【００３９】
ドラム７８内に投入された衣類の量に応じて、モータ８１に加わる負荷が変動するので、回転速度検知部３３の検知出力を布量検知部３４に供給すれば、検出された回転数に基づき、ドラム７８内に投入された布量が検知される。
【００４０】
なお、モータ８１の回転速度検知部３３の検知出力はドラム７８内の回転数に対応するので、以下の説明において水槽８２の回転数は、回転速度検知部３３の検知出力により得られるものである。
【００４１】
水槽８２に固着した加速度センサー８８は、少なくとも水槽の上下、前後の複数方向の加速度を検知し、制御部３１内に構成した加速度検知部３９は、前記加速度センサー８８からのデジタル信号もしくはアナログ信号を、少なくとも第一の検知工程の後のＮ２の回転数をｔｓの間維持させる区間では、前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部４０で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず水槽の変位を正確の演算することができ、異常振動等の有無を検知する。
【００４２】
速度制御部３６でＮ２回転数をｔｓ秒間維持する理由は、ドラム７８内に投入された衣類の量によりドラム等の振動系の慣性モーメントが変化して回転数のオーバーシュート量が大きく変化してたとえば、さらに回転数が上昇すれば、ドラム７８の回転周波数が本体の共振周波数に近づくとドラム７８の回転ムラが大きくなり、一定トルクでＮ１からＮ２まで加速させた第一の検知工程でのイナーシャーとは異なった状態となる。この状態で直ぐに、所定の減速トルクＴ２を発生させ、Ｎ３からＮ４まで時間ｔ２の測定つまり第二の検知工程を行なうと検知誤差が大きく布量検知精度が悪化することになる。従って、速度制御部３６でモータ８１を速度制御することで、Ｎ２回転数をｔｓ秒間維持することで、衣類の量に影響されなくなるため検知精度を高めることができる。また、Ｎ２回転数が維持している期間に加速度検知部３９で検知した加速度データは、変位検知部４０で簡単な四則演算で正確に水槽８２の変位が計算することができる。
【００４３】
【数２０】
2010082088.tif 000007
【００４４】
数式２０から、回転数ωが一定の時、加速度が分かれば水槽８２の変位が簡単な計算で瞬時に求めることができる。
【００４５】
本実施の形態における布量検知方法について、以下図２を参照して説明する。
【００４６】
図２は、布量検知の動作を示す図であり、横軸は布量検知開始からの経過時間を、縦軸はモータ８１即ちドラム７８の回転数を示す。
【００４７】
制御部３１より洗濯運転開始前に布量検知行程の開始が指示されると、モータ８１は回転を開始し、所定の時間経過あるいは所定の回転数Ｎ１に到達の後に、モータ８１によって加速トルクＴ１を発生させて、時間ｔ１の間にΔＮ１だけ回転数を上昇させ所定の回転数Ｎ２に到達する第１の検知工程が行われる。
【００４８】
ここで、所定の回転数Ｎ１とは、モータ８１起動直後の低速回転数であり、また所定の回転数Ｎ２とは、図６における振動系である水槽８２の１次の共振周波数以下の回転数である。加減速トルク制御部３５によりモータ８１の回転数がＮ１からＮ２に到達したら直ちに回転数を低下させることなく、速度制御３６でＮ２の回転数をｔｓの期間維持する制御を行い、Ｎ２回転数を安定的に維持せしめ、ここで加速度センサー３８により、水槽８２の前後方向の加速度または上下方向の加速度または左右方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、さらに変位検出部４０で変位に演算することで、比較的低速回転域で運動エネルギーの大小にかかわらず、水槽の変位を正確に検知でき、予め設定した値と水槽の変位量を比較して変位量が大きい場合、制御部３１は異常振動であると判断しモータ制御部３１からの指令でモータ８１を停止させる。変位量が所定の値より小さい場合、異常振動は無いと判断し、モータ８１を減速に転じさせた上で加減速トルク制御部３５は、惰性回転したモータ８１によって減速トルクＴ２を発生させ、時間ｔ２の間に所定の回転数Ｎ３からΔＮ２だけ回転数を降下させ、所定の回転数Ｎ４に至る第２の検知工程が行われる。
【００４９】
布量検知は、前記第１の検知工程での回転数上昇時のモータ８１に生じる負荷と、第２の検知工程での慣性による回転数の低下速度とから、布量検知部３４で予め決められたテーブルに基づいて設定される。
【００５０】
図４は、本実施の形態における布量検知方法を示すフローチャートである。布量検知がスタートすると（Ｓ３０）、ドラムの異常振動制御部３１は、モータ７を駆動して、所定の回転数Ｎ１に到達すると（Ｓ３２）、所定のトルクによりドラム７８の回転数を上昇させて（Ｓ３３）、回転数がΔＮ１だけ上昇した所定の回転数Ｎ２に到達させるように制御する（Ｓ３２）。ドラム７８が回転数Ｎ２に到達した時点で（Ｓ３４）、回転数がΔＮ１上昇するのに要した所要時間ｔ１を算出する（Ｓ３５）。
【００５１】
次にモータ８１の回転数をＮ２で維持するように速度制御を行う（Ｓ３６）Ｎ２の回転数でｔｓ秒間維持（Ｓ３７）し、ドラム７８を惰性回転で降下させる（Ｓ３８）。ドラム７８がＮ３に達した時点で所定の減速トルクを掛け（Ｓ４０）、所定の回転数Ｎ３からＮ４に区間ΔＮ２だけ回転数が降下した所定の回転数Ｎ４に到達した時点で（Ｓ４１）、回転数がΔＮ２だけ降下するのに要した所要時間ｔ２を算出する（Ｓ４２）。次にΔＮ１、ｔ１、ΔＮ２、ｔ２から数式５および数式７に基づいて、角加速度の差α１−α２を求め（Ｓ４３）、予め測定しておいた判定値Ｓと布量の関係から、数式９に基づいて布量を求める（Ｓ４４）。
【００５２】
なお、数式９を用いて精度良く布量検知を行うためには、モータ７の加速トルクＴ１と減速トルクＴ２が一定となるように制御することが望ましい。
【００５３】
本実施の形態における布量検知方法の特徴について、図２を参照して説明する。図２は、ドラム３の回転数上昇に要する時間、および回転数降下に要する時間との関係を示す。横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸は回転数である。布量検知を開始すると、所定
の時間経過あるいは回転数到達後に、モータ７によって加速トルクＴ１を発生させ、時間ｔ１の間にΔＮ１だけ回転数を上昇させる第１の検知工程が行われる。この第１の検知工程が終了した後に、ドラム３の回転数を加速から減速に転じさせた上で、モータ７によって減速トルクＴ２を発生させ、時間ｔ２の間にΔＮ２だけ回転数を降下させる第２の検知工程が行われる。
【００５４】
ここで、第１の検知工程の動作状態について考察する。
【００５５】
背景技術に記載の数式３から、第１の検知工程における角加速度α１は数式５で表される。
【００５６】
【数５】
2010082088.tif 000008
【００５７】
また、数式３より、数式６が成立する。
【００５８】
【数６】
2010082088.tif 000009
【００５９】
同様に、第２の検知工程について考察すると、第２の検知工程における角加速度をα２と置いた場合に、数式７、数式８となる。
【００６０】
【数７】
2010082088.tif 000010
【００６１】
【数８】
2010082088.tif 000011
【００６２】
数式６および数式８から、摩擦トルクＴｂの成分を消去すると、数式９となる。
【００６３】
【数９】
2010082088.tif 000012
【００６４】
数式９は、布のドラム内周における平均半径ｒ、加速トルクＴ１、減速トルクＴ２がある一定の値である場合に、図３に示すように、布の重量ｍに応じて（α１−α２）が変化することを示している。
【００６５】
ここで、α１とα２は数式５および数式７に示すとおり、ドラム３の回転数と時間の関係を測ることによって容易に得ることが可能である。
【００６６】
また、Ｎ１からＮ２までトルク一定で制御を行い、回転数がＮ２に到達した時点でフリーランにすると洗濯物の量によりイナーシャーが変化し、ドラムの慣性モーメントが大きいほど、回転数到達後の速度のオーバーシュート量が大きくなる。洗濯物の量によりイナーシャーが変化しても、Ｎ２で速度制御を行い、Ｎ２を維持させたのちに一定の減速トルクを発生させるアルゴリズムとすることで、洗濯物の量に係わらずいつも回転数Ｎ２から減速トルクを発生させｔ２を測定しα２を演算することができるため、検知バラツキを抑え検知精度を向上させることができる。
【００６７】
したがって、布の重量ｍと角加速度の変化（α１−α２）の関係のみ把握し、図１の布
量検知部３４にテーブルなどとして保存しておくだけで、摩擦トルクＴｂの変化に関係無く、容易に精度良く、布量を検知することができることが分かる。
【００６８】
このような制御は、モータ７に印加する電圧を制御することでも実現可能であるが、一般的に、図７に示すような、ベクトル制御によってモータのトルク一定制御を行うことが知られている。
【００６９】
図７の制御ブロックにおいて、モータ７に通電される電流のうち、すくなくとも２相の電流と、ホールＩＣなどによって得られるモータの回転位置信号を検知する。これらの信号を用いて、モータ７の電流を、トルク成分であるＩｑと磁束成分であるＩｄという直交する２つの電流に換算する。その後、換算されたＩｑおよびＩｄと、指令されているＩｑ＊およびＩｄ＊を比較したうえで適切な制御ゲインＰ、Ｉなどを用いることによって、モータ７のＩｑ、Ｉｄ一定に制御することができる。
【００７０】
ここで、モータ７のトルクＴは数式１０で表されることから、ＩｑとＩｄ制御すれば、モータ７のトルクＴを制御可能である。
【００７１】
【数１０】
2010082088.tif 000013
【００７２】
なお、Ｐはモータ７の極対数、ψａは磁石による鎖交磁束、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンスを示す。
【００７３】
特に、数式１０におけるψａ・Ｉｑはマグネットトルクを表しており、モ―タが発生するトルクの主成分である。したがって、モータ７のトルクはＩｑによって主体的に制御することが可能である。また、Ｉｄがゼロではない場合、回転状態によってＬｄやＬｑが変化すると、トルクＴの変動、あるいは布量の計算を行う時にトルクＴを演算する場合に誤差を生じやすくなる。つまりＩｑとＩｄを一定に制御してもトルクＴが一定にならない場合が存在することからＩｄをゼロとし、Ｉｑを一定に制御してモータ７のトルクを一定に制御することによって、布量の計算誤差を小さくすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、ドラムに投入された布量を、簡単な構成で精度よく検知して、良好な脱水工程を行うことが可能であり、家庭用、業務用の洗濯機に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図
【図２】同ドラム式洗濯機に用いられる布量検知の動作を示す図
【図３】同布量検知の布量と加速度差を示す図
【図４】同布量検知方法を示すフローチャート
【図５】同布量検知におけるベクトル制御ブロック図
【図６】同ドラム式洗濯機の制御方法を示す図
【図７】ドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図
【図８】従来例のドラム式洗濯機の布量検知方法を示す図
【符号の説明】
【００７６】
１  洗濯機本体
２  水槽
３  ドラム
４  衣類出入口
５  扉
６  透孔
７  モータ
７ａ、７ｂ、７ｃ  ３相巻線
８  注水管路
９  排水管路
１０  操作パネル
１１  循環送風経路
１２  送風ファン
１３  フィルタ
１４  回転検知部
２０  商用電源
２１  整流器
２２  チョークコイル
２３  平滑コンデンサ
２４  インバータ回路
２４ａ〜２４ｆ  スイッチング素子
２５  入力設定部
２６  負荷駆動部
２７  給水弁
２８  排水弁
２９  ヒータ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  位置検出素子
３１  制御部
３２  駆動回路
３３  回転数検知部
３４  布量検知部
【図１】
2010082088.tif 000014
【図２】
2010082088.tif 000015
【図３】
2010082088.tif 000016
【図４】
2010082088.tif 000017
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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