(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水槽を回転駆動するためのモータと、
脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、
モータを回転駆動制御するモータ制御手段と、
回転速度検出手段が検出している回転速度信号を所定時間サンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、
脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示す  アンバランス量を求めるアンバランス量検出手段と、
アンバランス量検出手段が求めたアンバランス量を所定アンバランス量と比較し、該アンバランス量が大きいときは脱水時間を短く、該アンバランス量が小さいときは脱水時間を長く設定したモータ駆動信号をモータ制御手段に出力する脱水工程補正手段と
を備えたことを特徴とする脱水機のアンバランス補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は脱水機の回転時の回転検出により、脱水槽内における脱水衣類のアンバランス量を検出し、そのアンバランス量に基づいて脱水機の脱水工程、ほぐし工程を補正する脱水機のアンバランス補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の全自動洗濯機の脱水機は、脱水工程時に被洗濯物（以下、「負荷」と呼ぶ）の偏りによって脱水槽の振動が生じ、その負荷に大きな偏りがあると脱水槽の振動は異常振動となる。そこで、負荷の大きな偏りによって生じる異常振動による弊害を防止するために、異常振動を検出することを目的として幾つかの手段が脱水機に施されている。
【０００３】
特開平９−１０４６９号公報に開示されたものは、モータによる脱水槽の回転立ち上がり時において、回転検出手段によって脱水槽の回転数の変動度合いを検出し、検出した変動度合いに応じて適正な脱水運転を行うようにしたものである。即ち、検出した変動度合いが大きい場合には、検出した変動度合いが大きい程脱水回転数を低くして脱水時間を長くするように制御したり、また検出した変動度合いが大きいときに脱水運転を一旦停止して布ほぐし運転を実行し、それから脱水運転を再開するように制御したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−１０４６９号公報に開示されたものは、検出した変動度合いが大きく脱水回転数を低くした場合に、定常回転数と同じ脱水率にするには、脱水時間を極端に延長する必要があるという課題があった。
また、検出した変動度合いが大きいときにほぐし工程を行うが、変動度合いの大きさには幅があってもほぐしを確実に行うために、変動度合いの最も大きいときを基準にほぐし水量、ほぐし時間を決めていることにより、結果的に脱水時間が必要以上に長くなり、ほぐし工程を最適化できないという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題点を解消するためになされたものであり、脱水機のアンバランス量を検出し、そのアンバランス量に基づいて脱水工程を補正して最適な脱水工程の最適化が図れる脱水機のアンバランス補正装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る脱水機のアンバランス補正装置は、脱水槽を回転駆動するためのモータと、脱水槽の回転速度を検出して回転速度信号を出力する回転速度検出手段と、モータを回転駆動制御するモータ制御手段と、回転速度検出手段が検出している回転速度信号を所定時間サンプリングし、そのサンプリングした回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求めて出力する脈動量検出手段と、脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示す  アンバランス量を求めるアンバランス量検出手段と、アンバランス量検出手段が求めたアンバランス量を所定アンバランス量と比較し、該アンバランス量が大きいときは脱水時間を短く、該アンバランス量が小さいときは脱水時間を長く設定したモータ駆動信号をモータ制御手段に出力する脱水工程補正手段とを備えて構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図、図２は同アンバランス補正装置の回転センサを示す斜視図、図３は図２の回転センサの回路図、図４は図２の回転センサの出力波形図、図５は同アンバランス補正装置のパルス長計測手段の計測波形図、図６は脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図、図７は理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図、図８は同アンバランス補正装置のパルス長計測手段と脈動量計測手段の計測波形図、図９は同アンバランス補正装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフ、図１０は脱水槽内の被洗濯物の状態を示す説明図、図１１はアンバランス量の違いによる脱水を行った時の被洗濯物の含水率の変化を示すグラフ、図１２は同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【００１１】
図１において１は外箱，２は防振バネ等３ａを有する弾性支持機構３を介して外箱１に弾性的に吊下支持された受水槽、４はこの受水槽２内に回転自在に配置された洗濯兼脱水槽で、その中心底部に回転翼５，側壁には複数の脱水孔４ａが設けられている。６は洗濯兼脱水槽４の下部中央に連結した中空の脱水槽軸で、受水槽２の下部中央孔縁周に設けられたブラケット７に嵌挿されている。
【００１２】
８は脱水槽軸６内に嵌挿された回転翼５の回転翼軸、９はこの回転翼軸８及び脱水槽軸６の下端部に連結された槽側プーリ、１０は脱水槽軸６の略中央部に設けられ、槽側プーリ９の回転を洗濯脱水槽４へ断続するためのクラッチ機構、１１は回転翼軸８の略中央部に設けられ、槽軸プーリ９の回転を減速させる減速機構、１２はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ回転を与えるモータで、受水槽２の下面に設置される。１５は受水槽２の底面に設けられた排水口、１６はこの排水口１５の排水弁である。
【００１３】
１７はモータ１２への給電、脱水槽４の回転速度に応じて断電を行うモータ制御手段、１８は脱水槽軸６の周縁に設けられた回転センサ１９のパルス信号を受け、パルス信号のパルス長を計測するパルス長計測手段である。このパルス長計測手段１８と回転センサ１９とで脱水槽４の回転速度を検出する回転速度検出手段が構成されている。２０はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて脈動量を検出する脈動量検出手段、２１は脈動量検出手段２１の脈動量に基づいて洗濯兼脱水槽４内の負荷のアンバランス量を検出するアンバランス量検出手段、２２はアンバランス量検出手段２１のアンバランス量に基づいて脱水時間を可変する脱水工程補正手段である。
【００１４】
図２に示す回転センサ１９は脱水槽軸６に固着されたＮ極とＳ極が例えば１８分割で均等配列されたマグネット１９ａと、マグネット１９ａに近接するホールＩＣ１９ｂとを組み合せて構成されている。
この回転センサ１９は図３に示す回路構成であり、マグネット１９ａが１／１８回転で図４に示す１サイクルの矩形パルス信号をホールＩＣ１９ｂから発生させるように構成されている。
【００１５】
まず、脱水機のアンバランス検出原理について説明する。
脱水工程時に洗濯兼脱水槽４を脱水槽として使用した場合に、負荷によるアンバランスが存在した状態で脱水槽４を回転させ、回転速度を上昇させると、回転初期域で受水槽２の水平振動の固有振動数と脱水槽の回転周波数との一致点（これを一次共振点と呼ぶ）で共振が発生して振動幅が大きくなる。これを図６に示す一次共振の振幅という。
さらに、一次共振が生じる回転領域を通過し、更に回転速度を上昇させると、受水槽２の傾き振動の固有周波数と脱水槽４の回転周波数との一致点（これを二次共振点と呼ぶ）で共振が発生し振動幅が大きくなる。これを図７に示す二次共振の振幅という。
【００１６】
本説明では全自動洗濯機の洗濯容量６Ｋｇの場合に、一次共振周波数を１Ｈｚ前後（６０ｒｐｍ），二次共振周波数を３Ｈｚ（１８０ｒｐｍ）としたときを例に説明する。なお、洗濯容量が異なれば、一次及び二次共振周波数の値も異なることになる。
図７の（ａ）はアンバランスが無い状態での理想状態での脱水槽４の回転状態を示し、図７の（ｂ）は二次共振における傾き振動発生時の脱水槽４の回転状態を示す。
ここで、傾き振動とは、図７の（ｂ）のように回転軸の向きが変化しながら脱水槽４が回転している状態である。例えると、独楽の回転軸が傾きながら円を描いて回転する歳差運動（みそすり運動とも言う）と似た動作が発生する。言い換えると回転軸歳差運動は公転、脱水槽４はその軸を中心とした自転で回転する。
【００１７】
この状態では回転軸は垂直ではなく常に傾いている為に、アンバランス部に高い位置から低い位置に回転する時の重力による加速と、逆に低い位置から高い位置に回転する時の減速が発生し、脱水槽４の１回転中で加速と減速を繰り返すため回転速度の脈動成分が発生する。
歳差運動による軸の傾きが最も大きい状態で脱水槽４が回転する時はこの脈動成分も大きくなる。また、歳差運動はアンバランス量が多い程軸の傾きが大きくなるため、アンバランス量が多い程脈動量が大きい。
このような脱水槽４の１回転中に発生する回転速度の脈動成分は、脱水槽４の回転を検出する回転センサ１９のパルス信号が脱水槽４の１回転で１８個出力されることから、そのパルス信号の回転速度を示すパルス長に表れることになる。
【００１８】
図８はパルス長計測手段と脈動量検出手段の計測波形図で、図８の（ａ）は大、中、小のアンバランス量をパラメータとしたパルス長計測手段の計測波形図で、断電回転数が例えば、１８０ｒｐｍの場合について、脱水槽４にそれぞれアンバランス大は１．７５Ｋｇ、中は１．２５Ｋｇ、アンバランス小は０．７５Ｋｇ程度のアンバランスウエイトを取り付けときにどのように脈動が生じているかを示すものである。この計測波形図に示すパルス長は３パルスのパルス長を平均したものである。
【００１９】
図８の（ｂ）は脈動量検出手段の計測波形図で、脈動量検出手段がパルス長計測手段が検出したパルス長データから速度成分を除去して検出した脈動量の計測波形図、図８の（ｃ）は脈動量の積分量の計測波形図である。
図８の（ｂ）を見ると、累積回転数が６回辺たりで、脈動が増加と減少を示す大きな脈動量が生じ、アンバランス量が大から小になるにつれて脈動量も大から小になっていることが分かる。
図８の（ｃ）を見ると、アンバランス量が大、中、小の場合に、それぞれの脈動量の積分量に違いがあり、アンバランス量に応じてアンバランス量が大は脈動量の積分値が４０程度、アンバランス量が中は脈動量の積分値が３０程度、アンバランス量が小は脈動量の積分値が２０程度の値になっていることが分かる。
【００２０】
図９は同アンバランス量検出装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。このグラフは各種のアンバランス量について、それぞれの脈動積分量を横軸に取り、投入したアンバランスウエイトの重量を縦軸にプロットしたものである。このグラフを見ると、脈動積分量に対してアンバランス量が一定の比例関係にあることが分かる。従って、脈動積分量が分かれば、近似式を用いてアンバランス量を求めることができる。その近似式は以下に示される。
ｙ＝０．０４０９ｘ−０．１５５
ここで、ｙはアンバランス量、ｘは脈動積分量である。
【００２１】
従って、脱水槽が回転している場合に、脱水槽の回転を検出する回転速度検出手段が検出している回転速度信号を所定時間サンプリングし、そのサンプリングしている回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる脈動量を求めることにより、その脈動量から所定の式に基づいて脱水槽内の負荷偏り度合いを示すアンバランス量を求めることができることになる。
【００２２】
図１０は脱水槽内の被洗濯物（負荷）の状態を示し、図１０の（ａ）は脱水槽内に負荷が偏らない状態にあり、負荷の厚さｄは薄く、アンバランス量が小であることを示し、図１０の（ｂ）は脱水槽内に負荷が偏った状態にあり、負荷の厚さｄｕは厚く、アンバランス量が大であることを示している。
図１１は図１０に示す負荷のアンバランス量の違いによる脱水を行った時の被洗濯物の含水率の変化を示すグラフで、同一時間の脱水においてアンバランス量が小の方がアンバランス量が大の方に比べて含水率（水／布の重量比）が高く、脱水度が悪いことを示している。
このことから脱水度は回転数と脱水時間の積ではなく、脱水度は負荷と脱水槽壁面との接触面積率と相関があることが分かる。
従って、アンバランス量が大の時は脱水時間を所定脱水時間より短く、アンバランス量が小の時は脱水時間を所定脱水時間より長くすることにより、アンバランス量に拘わらず、脱水度を一定にすることができる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態１の脱水機のアンバランス補正装置の動作について図１２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤（図示省略）を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、クラッチ機構１０が槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。次に、排水弁１６を開いて脱水槽４内の洗濯水を排水し（Ｓ２）、排水が完了した後にアンバランス量の検出をする（Ｓ３）。
【００２４】
このアンバランス量の検出は以下の如く行われる。
排水が完了した後にモータ制御手段１７は、モータ１２に通電し、モータ１２の回転力はモータ側プーリ１３及びベルト１４を介して槽側プーリ９へ伝えられ、槽側プーリ９に接続された脱水槽４が回転を始める。この脱水槽４の回転は、回転センサ１９のパルス信号に基づいてパルス長計測手段１８が計測しており、その計測値をモータ制御手段１７に出力している。そして、モータ制御手段１７ではパルス長計測手段１８の計測値に基づいて回転速度を算出し、その回転速度が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度まで上昇したら、モータ１２への通電を断電する。また、断電されたら、脈動量検出手段２０がパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを開始する。
【００２５】
そして、洗濯脱水槽４の回転が再び二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度まで下降したら、脈動量検出手段２０はパルス長計測手段１８の計測値のサンプリングを停止する。
このように、脱水槽４の回転のサンプリングを脱水槽４の回転が例えば二次共振領域を超える回転速度である第１の所定回転速度で断電してから二次共振領域を通過した回転速度である第２の所定回転速度までとしたのは、慣性運転において脈動検出を二次共振点の脈動量が大きく、かつ安定したところで捉えることにより、高い分解能で検出精度の向上を図ることができるからである。
【００２６】
脈動量検出手段２０がパルス長計測手段１８の計測値をサンプリングするが、パルス長計測手段１８では、回転センサ１９からパルス信号の出力波形が入力されると、３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していく。
このようにパルス長計測手段１８が回転センサ１９のパルス信号の３パルス長を１パルスづつずらして移動計測し、３パルス長の平均値を演算して出力していくようにしたのは、回転センサ１９のマグネット１９ａの着磁ピッチのばらつきによる誤差を平均化し、検出精度の向上を図るためである。
その３パルス長の平均値のパルス長は、サンプリングの開始時から脱水槽４の回転速度が次第に減少していくことにより長くなるが、回転速度が二次共振領域を通過するときに大きな脈動を生じさせる。
【００２７】
そこで、脈動量検出手段２０ではパルス長計測手段１８が計測した３パルス長の平均値のパルス長の脈動から速度成分を除去して脈動量を求め、、その脈動量の積分値を演算し、アンバランス量検出手段２１に出力する。
脈動量検出手段２０の脈動量の積分値が入力されたアンバランス量検出手段２１では、脈動量の積分値からアンバランス量に算出する所定の実験式に基づいて演算して脈動量の積分値をアンバランス量に変換することによってアンバランス量を検出する。
【００２８】
脱水工程補正手段２２では、アンバランス量検出手段２１が検出したアンバランス量を所定の基準値（例えば１．７５Ｋｇ）、と比較して脱水できるか否かを判断し（Ｓ４）、アンバランス量が基準値以下で脱水できると判断した場合は、そのアンバランス量に応じた脱水時間を決定する（Ｓ５）。例えば、アンバランス量が１．００Ｋｇより小さい時は小さい分だけアンバランス量が１．００Ｋｇのときに設定された所定脱水時間より長い脱水時間を決定し、またアンバランス量が１．００Ｋｇより大きい時は大きい分だけアンバランス量が１．００Ｋｇのときに設定された所定脱水時間より短い脱水時間を決定する。即ち、アンバランス量が１．００Ｋｇのときに設定された所定脱水時間を基準にアンバランス量の大小に対して相反する脱水時間を決定する。
このようにしてアンバランス量に応じて脱水時間が決定されたら、脱水を開始して（Ｓ６）、脱水工程は終了する（Ｓ７）。また、アンバランス量が基準値以上で脱水できない（脱水ＮＧ）と判断した場合は、ほぐし工程を選択し、ほぐし工程を行い（Ｓ８）、ほぐし工程の終了後はステップＳ２に戻り、最終的に脱水工程が選択されるまでステップＳ８のほぐし工程が繰り返される。
【００２９】
このように、脱水槽４のアンバランス量を検出し、そのアンバランス量に基づいて脱水工程における脱水時間を補正することにより、アンバランス量が所定のアンバランス量より大の時は脱水時間を所定アンバランス量の脱水時間より短く、アンバランス量が所定のアンバランス量より小の時は脱水時間を所定アンバランス量の脱水時間より長くすることにより、アンバランス量に拘わらず、脱水度を一定にすることができ、脱水工程の最適化を図ることができる。
なお、脱水槽４の慣性回転時に発生する回転速度の脈動量からアンバランス量を導いているが、アンバランス量の検出を脱水槽の回転立ち上がり時に発生する回転速度の脈動量からアンバランス量を導くようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３０】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図、図１４は同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャート、図１５はモータの回転数とオン・オフ状態の関係を示すグラフ、図１６は排水直後と中速脱水後の脱水槽内の被洗濯物（負荷）の状態を示す模式図である。  図において、図１の発明の実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。２３は受水槽２の上方に設けられた給水口、２４は給水口２３の給水弁、２５はアンバランス量検出手段２１のアンバランス量に基づいて脱水工程かほぐし工程の選択を行い、脱水工程の補正をする工程選択・脱水工程補正手段、２６は工程選択・脱水工程補正手段２５の制御信号を受けて給水弁２４を駆動制御する給水弁制御手段、２７は工程選択・脱水工程補正手段２５の制御信号を受けて排水弁１６を駆動制御する排水弁制御手段、２８は工程選択・脱水工程補正手段２５の制御信号を受けてクラッチ１０を駆動制御するクラッチ制御手段、２９は洗濯、脱水、ほぐし等の工程を指示する操作盤である。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態２の脱水機のアンバランス補正装置の動作について図１４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤２９を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、操作盤２９の指示を受けた工程選択・脱水工程補正手段２５が中速カウンタをクリアにし（Ｓ１）、クラッチ制御手段２５に接続指令を出し、クラッチ制御手段２５がクラッチ機構１０を駆動して槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。次に、操作盤２９の指示を受けた工程選択・脱水工程補正手段２５が排水弁制御手段２７に排水指令を出し、排水弁制御手段２７が排水弁１６を駆動して排水弁１６を開き、脱水槽４内の洗濯水を排水し（Ｓ３）、排水が完了した後にアンバランス量の検出をする（Ｓ４）。このアンバランス量の検出の動作は実施の形態１と同様であるので、その動作の説明は省略する。
【００３２】
工程選択・脱水工程補正手段２５では、アンバランス量検出手段２１が検出したアンバランス量を所定の小の基準値（例えば１．２５Ｋｇ）と比較して脱水できるか否かを判断し（Ｓ５）、アンバランス量が基準値以下の小で脱水できると判断した場合は、脱水工程を選択してそのアンバランス量に応じた脱水時間を決定する（Ｓ６）。
例えば、アンバランス量が０．７５Ｋｇより小さい時は小さい分だけアンバランス量が０．７５Ｋｇのときに設定された所定脱水時間より長い脱水時間を決定し、またアンバランス量が０．７５Ｋｇより大きい時は大きい分だけアンバランス量が０．７５Ｋｇのときに設定された所定脱水時間より短い脱水時間を決定する。即ち、アンバランス量が０．７５Ｋｇのときに設定された所定脱水時間を基準にアンバランス量の大小に対して相反する脱水時間を決定する。
このようにしてアンバランス量に応じて脱水時間が決定されたら、脱水を開始して（Ｓ７）、脱水工程は終了する（Ｓ８）。
【００３３】
また、アンバランス量が小の基準値以上で小でないと判断した場合は、中速カウンタの値を見てカウンタ値が２以下かどうかを判断する。初めてであれば、中速カウンタのカウンタ値は０であるから、２以下であり（Ｓ９）、次にそのアンバランス量が所定の中の基準値（例えば１．７５Ｋｇ）、と比較して中速脱水できるか否かを判断し（Ｓ１０）、アンバランス量が中の基準値以下で中速脱水できると判断した場合は、中速脱水工程を選択して中速カウンタの値をカウントアップし（Ｓ１１）、中速脱水工程に入り（Ｓ１２）、アンバランス量が中以上でであると判断した場合は、ほぐし工程を選択する（Ｓ１３）。
【００３４】
なお、ほぐし工程を選択したときは、工程選択・脱水工程補正手段２５は排水弁制御手段２７に排水停止指令を出力し、その排水停止指令を受けた排水弁制御手段２７は排水弁１６を閉じさせ、クラッチ制御手段２８に脱水槽接続断指令を出力し、その脱水槽接続断指令を受けたクラッチ制御手段２８は槽側プーリ９の脱水槽４への接続を断して槽側プーリ９の回転を回転翼５だけに伝えるようにする。
更に、工程選択・脱水工程補正手段２５は給水弁制御手段２６に給水指令を出力し、その給水指令を受けた給水弁制御手段２６は給水弁２４を開かせて脱水槽４にほぐしのために所定量の水を給水する。しかる後に工程選択・脱水工程補正手段２５はモータ制御手段１７にほぐし回転指令を出力し、そのほぐし回転指令を受けたモータ制御手段１７はモータ１２、即ち回転翼５を所定回転数で所定時間回転させてほぐし工程を実施させる。
【００３５】
このように中速脱水できると判断した場合は、工程選択・脱水工程補正手段２５は中速脱水工程を選択し、モータ制御手段１７に中速駆動指令を出し、モータ制御手段１７がモータ１２を駆動して脱水槽４を中速回転させる。この中速回転は例えば通常の高速回転（例えば約９００ｒｐｍ）に対し約３００ｒｐｍである。その中速脱水の回転数制御は図１５に示すように、モータのオン時間を細かくオン・オフするオン・オフ制御によって行っているが、位相制御によってもよい。
また、脱水槽４における中速脱水前の排水直後の負荷は図１６の（ａ）の模式図に示すように偏りがある状態であったものが、中速脱水をすると、約３００ｒｐｍ以上の回転で槽中心部に空隙ができはじめ、負荷に含まれる水分が脱水により抜けて行くので、中速脱水後は図１６の（ａ）の模式図に示すようにアンバランスがはるかに小さくなる。
【００３６】
そして、中速脱水が終了した後は、再びアンバランス量を検出し、そのアンバランス量に基づいて工程選択・脱脂工程補正手段２５が前述と同様にほぐし工程と中速脱水工程と高速脱水工程とのいずれかを選択し、これらの工程を何度か繰り返し、中速脱水工程が３回目になるときは、カウンタ値が３で、２以下でないから直ちにほぐし工程に入る（Ｓ１３）。
このようにアンバランス量が中程度の場合、中速脱水により負荷に含まれる水分を減らすことにより、アンバランス量を減らすことができ、脱水工程の時間短縮とほぐし工程によらないために省水を図ることができる。
【００３７】
実施の形態３．
図１７はこの発明の実施の形態３である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図、図１８は洗濯時に使用される負荷量計測手段の計測波形図、図１９は同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャート、図２０は被洗濯物のアンバランスの大小に応じた脱水槽に投入する水量をそれぞれ示す模式図、図２１はアンバランス量及び負荷量に応じたほぐし水量とほぐし運転時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
図において、図１３の発明の実施の形態２と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。３０はアンバランス量検出手段２１のアンバランス量に基づいて脱水工程かほぐし工程の選択を行い、ほぐし工程の補正をする工程選択・ほぐし工程補正手段、３１はパルス長計測手段１８の計測値に基づいて負荷量を検出する負荷量検出手段である。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態３の脱水機のアンバランス補正装置の動作について図１９のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤２９を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、操作盤２９の指示を受けた工程選択・ほぐし工程補正手段３０がクラッチ制御手段２５に接続指令を出し、クラッチ制御手段２５がクラッチ機構１０を駆動して槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。次に、操作盤２９の指示を受けた工程選択・ほぐし工程補正手段３０が排水弁制御手段２７に排水指令を出し、排水弁制御手段２７が排水弁１６を駆動して排水弁１６を開き、脱水槽４内の洗濯水を排水し（Ｓ２）、排水が完了した後に工程選択・ほぐし工程補正手段３０が負荷量計測手段２０から負荷量の読み込みをする（Ｓ３）。
【００３９】
この負荷量の読み込みは、洗濯工程の洗濯開始時に判定した乾燥負荷量（洗濯前の投入負荷量）である。この乾燥負荷量は、図１８に示すように、モータ１２をオンしてからオフした後の回転翼５の回転を検出した回転センサ１９のパルス長が負荷量の違いによって所定の値に達するまでの時間が相違し、負荷量が大きいほど早く減速されてパルス長が所定の値に達することが分かることから、負荷量計測手段２０がパルス長を計測することで負荷量を検出することができ、負荷量計測手段２０が検出した乾燥負荷量は負荷量計測手段２０に内蔵されたメモリに記憶されていることにより、工程選択・ほぐし工程補正手段３０が負荷量計測手段２０から乾燥負荷量を読み込むことができる。
乾燥負荷量の読み込みが完了した後にアンバランス量の検出をする（Ｓ４）。このアンバランス量の検出の動作は実施の形態１と同様であるので、その動作の説明は省略する。
【００４０】
工程選択・ほぐし工程補正手段３０では、アンバランス量検出手段２１が検出したアンバランス量を所定の基準値（例えば１．５０Ｋｇ）と比較して脱水できるか否かを判断し（Ｓ５）、アンバランス量が基準値以下で脱水できると判断した場合は、脱水工程を選択して脱水を開始し（Ｓ６）、所定の脱水時間経過後に脱水工程は終了する（Ｓ７）。
また、アンバランス量が基準値以上で脱水できない（脱水ＮＧ）と判断した場合は、ほぐし工程を選択してほぐし工程を開始することになるが、その前にまず以下に詳述するようにアンバランス量と乾燥負荷量に応じてほぐし水量とほぐし運転時間を決定し（Ｓ８）、その後にほぐし工程を実施する（Ｓ９）。ほぐし工程の終了後はステップＳ２に戻り、最終的に脱水工程が選択されるまでステップＳ８、Ｓ９のほぐし工程が繰り返される。
【００４１】
アンバランス量と乾燥負荷量に応じたほぐし水量とほぐし運転時間の決定は、次のように行われる。
まず、図２０の（ａ）に示すように負荷のアンバランス量が大きい時は脱水槽４にほぐし水量Ｗを多めに投入し、負荷のアンバランス量が小さい時は脱水槽４にほぐし水量を少な目に投入すればよいという相関関係が前提となる。
また、負荷のアンバランス量が大きい時はほぐし運転時間を多めにとり、アンバランス量が小さい時はほぐし運転時間は少な目にとればよいという相関関係が前提となる。
次に、同じアンバランス量でも負荷の大小によって最適なほぐし水量やほぐし運転時間が異なる。これらの関係について、６ｋｇの容量の全自動洗濯機について色々と実験して調べた結果が図２１のグラフである。
【００４２】
まず、ほぐし水量について図２１の（ａ）のグラフで見ると、アンバランス量とほぐし水量の間には各負荷量に応じて相対関係があり、例えばアンバランス量が１．６Ｋｇの場合、負荷量が１Ｋｇの時はほぐし水量が約１５Ｌ、負荷量が６Ｋｇの時はほぐし水量が約４０Ｌが最適水量ということになり、アンバランス量が２．０Ｋｇの場合、負荷量が１Ｋｇの時はほぐし水量が約２５Ｌ、負荷量が６Ｋｇの時はほぐし水量が約５５Ｌが最適水量ということになる。
これらの相対関係が、工程選択・ほぐし工程補正手段３０に内蔵されたメモリに所定の式或いはテーブルとして記憶されており、アンバランス量と負荷量が分かれば、所定の式を演算或いはテーブルを読み出すことにより、最適なほぐし水量を求めることができる。
即ち、工程選択・ほぐし工程補正手段３０では、アンバランス検出手段２１のアンバランス量と負荷量検出手段３１の負荷量に基づいて最適なほぐし水量を求め、そのほぐし水量が給水される指令を給水弁制御手段２６に出力し、その指令を受けた給水弁制御手段２６は最適なほぐし水量が給水されるよう給水弁２４を開放する。
【００４３】
次に、ほぐし運転時間について図２１の（ｂ）のグラフで見ると、アンバランス量とほぐし運転時間の間には各負荷量に応じて相対関係があり、例えばアンバランス量が１．６Ｋｇの場合、負荷量が１Ｋｇの時はほぐし運転時間が約２分、負荷量が６Ｋｇの時はほぐし運転時間が約３．５分が最適水量ということになり、アンバランス量が２．０Ｋｇの場合、負荷量が１Ｋｇの時はほぐし運転時間が約３分、負荷量が６Ｋｇの時はほぐし運転時間が約４．３分が最適運転時間ということになる。
これらの相対関係が、工程選択・ほぐし工程補正手段３０に内蔵されたメモリに所定の式或いはテーブルとして記憶されており、アンバランス量と負荷量が分かれば、所定の式を演算或いはテーブルを読み出すことにより、最適なほぐし運転時間を求めることができる。
即ち、工程選択・ほぐし工程補正手段３０では、アンバランス検出手段２１のアンバランス量と負荷量検出手段３１の負荷量に基づいて最適なほぐし運転時間を求め、そのほぐし運転時間で運転される指令をモータ制御手段１７に出力し、その指令を受けたモータ制御手段２６は最適なほぐし運転時間で運転が行われるようモータ１２を回転させる。
【００４４】
このようにほぐし工程において、アンバランス量と負荷量とに基づいてこれらから最適なほぐし水量とほぐし運転時間を設定することにより、節水、省電力が図れる。というのは、従来はほぐし水量とほぐし運転時間は負荷量が最大の時を基準にアンバランス量と負荷量とに基づいて設定されていたからである。
【００４５】
実施の形態４．
図２２はこの発明の実施の形態３である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図、図２３は脱水槽内の被洗濯物（負荷）と給水口との位置関係を示す模式図、図２４は給水口に対する脱水槽内における被洗濯物（負荷）のアンバランス位置がパルス長の脈動から検出できる原理を示すグラフ、図２５は給水口に対する脱水槽内における被洗濯物（負荷）のアンバランス位置がパルス長の脈動量から検出できる方法を示すグラフ、図２６は同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
図において、図１３の発明の実施の形態２と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。３３はアンバランス量検出手段２１のアンバランス量に基づいて脱水工程かほぐし工程の選択を行う工程選択正手段、３４は脈動量検出手段２０の脈動量に基づいて負荷のアンバランス位置を判定し、回転する脱水槽４を所定位置に停止させるよう制御するアンバランス位置制御手段、３５はクラッチ手段１０に設けられ、脱水槽４の回転を停止させるブレーキ手段、３６はアンバランス位置制御手段３４からのブレーキ停止指令に基づいてブレーキ手段３５を駆動制御するブレーキ制御手段である。
【００４６】
以下、アンバランス位置制御手段が脈動量に基づいて脱水槽内の負荷のアンバランス位置を判定することができる原理について説明する。
図２３の模式図は脱水槽内の負荷と給水口との位置関係を示し、ａは負荷が給水口２３の直下位置に対して左回りで１８０度ずれた位置にあり、ｂは負荷が給水口２３の直下位置に対して左回りで９０度ずれた位置にあり、ｃは負荷が給水口２３の直下位置にあり、ｄは負荷が給水口２３の直下位置に対して左回りで２７０度ずれた位置にあることを表している。
図２４のグラフから、負荷が脱水槽内のそれぞれのアンバランス位置ａ〜ｄにある時をスタートして脱水槽を回転した場合に、各パルスのパルス長の脈動のピークが脱水槽の１回転中において異なる位相角度位置でそれぞれ生じていることが分かる。
【００４７】
図２５のグラフは負荷が脱水槽内のそれぞれのアンバランス位置ａ〜ｄにある時の各パルスのパルス長の脈動から速度成分を除去した脈動量の変化を示し、各パルス長の脈動のピークが脱水槽の１回転中において異なる位相角度位置でそれぞれ生じていることをパルス数で表したものである。従って、各パルスのパルス長のピーク位置から回転スタート時に対するアンバランス位置の位相角度が分かる。
例えば、回転スタート時に図２３に示すｃの位置にあったアンバランス負荷が給水口直下なので、１８×ｎ＋Ｘｃ毎にアンバランス負荷が給水口直下に来る。また、図２３に示すａの位置にあったアンバランス負荷は給水口直下のＸｃからＸａを引いた位置だけ離れた位置なので、１８×ｎ＋Ｘｃ−Ｘａ毎にアンバランス負荷が給水口直下に来ることになる。
【００４８】
これらのＸｃ、Ｘａの位置はいずれもパルス数によって表すことができるから、予めＸａ〜Ｘｄのそれぞれのパルス数を記憶しておけば、パルス数をカウントすることによって各アンバランス負荷のアンバランス位置が給水口直下にくるタイミングを知ることができる。
従って、パルス数をカウントして各アンバランス負荷のアンバランス位置が給水口直下にきたときにブレーキをかけて脱水槽の回転を停止させれば、各アンバランス負荷は給水口直下に停止させることができることとなる。
【００４９】
次に、本発明の実施の形態４の脱水機のアンバランス補正装置の動作について図２６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、操作盤２９を操作して脱水工程をスタートさせると（Ｓ１）、操作盤２９の指示を受けた工程選択手段３３がクラッチ制御手段２５に接続指令を出し、クラッチ制御手段２５がクラッチ機構１０を駆動して槽側プーリ９を脱水槽４へ接続する。
次に、操作盤２９の指示を受けた工程選択手段３０が排水弁制御手段２７に排水指令を出し、排水弁制御手段２７が排水弁１６を駆動して排水弁１６を開き、脱水槽４内の洗濯水を排水し（Ｓ２）、排水が完了した後にアンバランス量の検出をする（Ｓ３）。このアンバランス量の検出の動作は実施の形態１と同様であるので、その動作の説明は省略する。なお、アンバランス量の検出は慣性運転時に行われるものとする。
【００５０】
アンバランス量が検出されたら、工程選択手段３３ではアンバランス量検出手段２１が検出したアンバランス量を所定の基準値（例えば１．５０Ｋｇ）と比較して脱水できるか否かを判断し（Ｓ４）、アンバランス量が基準値以下で脱水できると判断した場合は、脱水工程を選択して脱水を開始し（Ｓ５）、所定の脱脂時間経過後に脱水工程は終了する（Ｓ６）。
また、アンバランス量が基準値以上で脱水できない（脱水ＮＧ）と判断した場合は、ほぐし工程を選択してほぐし工程を開始することになるが、その前にまず以下に詳述するように脱水槽４内のアンバランス負荷を給水口直下位置にくるように位置決めし（Ｓ７〜Ｓ１２）、その後にほぐし工程を実施する（Ｓ１３）。ほぐし工程の終了後はステップＳ２に戻り、最終的に脱水工程が選択されるまでステップＳ３〜Ｓ１３に至るほぐし工程が繰り返される。
【００５１】
アンバランス負荷を給水口直下位置に位置決めする工程は次のように行われる。
まず、アンバランス位置制御手段３４が脈動量検出手段２０の脈動量に基づいてアンバランス位置の検出を開始する（Ｓ７）。
そのアンバランス位置の検出は、アンバランス位置制御手段３４が脈動量検出手段２０の脈動量の変化のピーク値を取り出し、そのピーク値におけるパルス数に基づいてアンバランス位置Ｘを検出する（Ｓ８）。その脈動量の変化のピーク値の取り出しは、脈動量が上昇、減少するときは所定区間内の脈動量を差分計算するとプラス、マイナスで所定の値が得られるが、ピーク時にはプラスからマイナスへの変局点においてピーク時が分かり、その時の値を読み込むことでピーク値を取り出することができる。
次に、慣性運転により回転している脱水槽４の回転数がブレーキによってすぐ停まれる所定の回転数、例えば、１００ｒｐｍ以下かどうかを脈動量検出手段２０の脈動量に基づいて判断する（Ｓ９）。
【００５２】
脱水槽の回転数が１００ｒｐｍ以下となったらそのアンバランス負荷（例えばアンバランス位置がａのときとすると）、が給水口直下までの位相θａを、θａ＝Ｘｃ−Ｘａの式によりパルス数で演算し（Ｓ１０）、その演算値θａにピーク値におけるパルス数θが達したとき（Ｓ１１）、ブレーキ駆動指令をブレーキ制御手段３６に出力し、そのブレーキ駆動指令を受けたブレーキ制御手段３６はブレーキ３５を駆動させ（Ｓ１２）、脱水槽４の回転を停止させ、脱水槽４のアンバランス負荷が給水口直下の位置となる。そこで、初めてほぐし工程を開始する（Ｓ１２）。
このように、脱水槽４のアンバランス負荷が給水口直下の位置となってからほぐし工程を開始するようにしたのは、ほぐし工程を行うためにまず給水を行うが、その給水は被洗濯物がアンバランスにより密に固まっている所に集中して行われるため、被洗濯物がほぐし易くなるからである。
なお、ほぐし工程の動作は実施の形態２と同様であるので、その説明は省略する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１の脱水機のアンバランス補正装置によれば、脱水槽が回転している場合に、脱水槽の回転速度を検出する回転速度検出手段が検出している回転速度信号を脈動量検出手段が所定時間サンプリングし、そのサンプリングしている回転速度信号における脱水槽の１回転当たりの速度揺れにより生じる回転速度の脈動量を求め、アンバランス量検出手段は脈動量検出手段が求めた脈動量に基づいて脱水槽内の負荷の偏り度合いを示すアンバランス量を求め、脱水工程補正手段ではアンバランス量検出手段が求めたアンバランス量を所定アンバランス量と比較し、該アンバランス量が大きいときは脱水時間を短く、該アンバランス量が所定アンバランス量より小いさいときは脱水時間を長くし、アンバランス量に応じて脱水時間を可変調整するので、アンバランス量に拘わらず、脱水度を一定にすることができ、脱水工程の最適化と省電力、省時間を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図である。
【図２】  同アンバランス補正装置の回転センサを示す斜視図である。
【図３】  図２の回転センサの回路図である。
【図４】  図２の回転センサの出力波形図である。
【図５】  同アンバランス補正装置のパルス長計測手段の計測波形図である。
【図６】  脱水槽の一次共振，二次共振の振動振幅の波形図である。
【図７】  理想状態と傾き振動発生時の脱水槽の回転状態を示す説明図である。
【図８】  同アンバランス補正装置のパルス長計測手段と脈動量計測手段の計測波形図である。
【図９】  同アンバランス補正装置のアンバランス量検出手段の出力を示すグラフである。
【図１０】  脱水槽内の被洗濯物の状態を示す説明図である。
【図１１】  アンバランス量の違いによる脱水を行った時の被洗濯物の含水率の変化を示すグラフである。
【図１２】  同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】  この発明の実施の形態２である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図である。
【図１４】  同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】  モータの回転数とオン・オフ状態の関係を示すグラフである。
【図１６】  排水直後と中速脱水後の脱水槽内の被洗濯物の状態を示す模式図である。
【図１７】  この発明の実施の形態３である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図である。
【図１８】  洗濯時に使用される負荷量検出手段の計測波形図である。
【図１９】  同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】  被洗濯物のアンバランスの大小に応じた脱水槽に投入する水量をそれぞれ示す模式図である。
【図２１】  アンバランス量及び負荷量に応じたほぐし水量とほぐし運転時間の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２２】  この発明の実施の形態４である全自動洗濯機の脱水機のアンバランス補正装置のブロック図である。
【図２３】  脱水槽内の被洗濯物と給水口との位置関係を示す模式図である。
【図２４】  給水口に対する脱水槽内における被洗濯物のアンバランス位置がパルス長の脈動から検出できる原理を示すグラフである。
【図２５】  給水口に対する脱水槽内における被洗濯物のアンバランス位置がパルス長の脈動量から検出できる方法を示すグラフである。
【図２６】  同アンバランス補正装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
４  洗濯脱水槽、１７  運転制御手段、１８  パルス長計測手段（回転速度検出手段）、１９  回転センサ（回転速度検出手段）、２１  脈動量検出手段、２２  アンバランス量検出手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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