(57)【要約】【課題】排水能力を低下させず、かつ、全自動洗濯の全工程に要する時間を長くすることなく、脱水槽内における洗濯物の偏りを排し、振動、騒音を低減させる。【解決手段】商用電源の一端に接続され、主巻線と補助巻線を有するモータに対する通電量を可変するための正転用トライアックおよび逆転用トライアックを制御するトライアック制御手段を備えた洗濯機において、モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、トライアック制御手段が、脱水運転始動後、位相制御により一定の低速脱水回転数でモータを回転させ、電流検出手段により検出された電流値に基づいて、モータの負荷電流平均値の変化率が一定値以下であると判断した場合に高速脱水回転数へ切り替えるようにトライアックを制御する。【選択図】        図９
2008284405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の一端に接続され、主巻線と補助巻線を有するモータに対する通電を制御する正転用トライアックおよび逆転用トライアックと、
前記正転用トライアックおよび逆転用トライアックを制御するトライアック制御手段と、
前記正転用トライアックの出力端と前記逆転用トライアックの出力端との間に接続された進相用コンデンサと、
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
前記正転用トライアックの出力端に前記主巻線の一端を接続し、前記逆転用トライアックの出力端に補助巻線の一端を接続し、前記主巻線および補助巻線の他端に前記商用電源の他端を接続して、前記モータに対する通電を制御する洗濯機において、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、
前記トライアック制御手段が、脱水運転始動後、位相制御により一定の低速脱水回転数で前記モータを回転させ、前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて、前記モータの負荷電流平均値の変化率が一定値以下であると判断した場合に高速脱水回転数へ切り替えるように前記トライアックを制御することを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
商用電源の一端に接続され、主巻線と補助巻線を有するモータに対する通電を制御する正転用トライアックおよび逆転用トライアックと、
前記正転用トライアックおよび逆転用トライアックを制御するトライアック制御手段と、
前記正転用トライアックの出力端と前記逆転用トライアックの出力端との間に接続された進相用コンデンサと、
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
前記正転用トライアックの出力端に前記主巻線の一端を接続し、前記逆転用トライアックの出力端に補助巻線の一端を接続し、前記主巻線および補助巻線の他端に前記商用電源の他端を接続して、前記モータに対する通電を制御する洗濯機において、
前記トライアック制御手段が、脱水運転始動後、位相制御により一定の低速脱水回転数でモータを回転させ、位相制御の通電角における変化率が一定値以下であると判断した場合に高速脱水回転数へ切り替えるように前記トライアックを制御することを特徴とする洗濯機。
【請求項３】
前記一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて前記高速脱水回転数の運転時間を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、洗濯運転と脱水運転を同一の槽において実行する全自動の洗濯機に関し、特に、脱水運転時における脱水槽の回転制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機における脱水運転は、周知の如く脱水槽を高速で回転させ、その回転に伴う遠心力を利用して洗濯物に含まれる水分を除去することにより行うものであるが、脱水槽内において洗濯物が偏ると、脱水槽の回転が偏心した不規則なものとなり振動、騒音が大きくなる。
【０００３】
そこで、脱水槽が規則的に回転することができるように脱水槽の上端開口縁にバランサを設けたり、あるいは、脱水槽内における洗濯物の片寄りをできる限り抑えることができるように、脱水運転起動時に、まず低速で脱水槽を回転（いわゆる、バランス回転）させて偏心の関数となる洗濯物の含水量をある程度軽減させるようにしていた。ところで、従来における上記低速回転（バランス回転）による洗濯時間は、洗濯物の量や布の質などに関係なく定格負荷量にて一定時間をあらかじめ設定するのが一般的であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１３８１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来における脱水運転にあっては、脱水槽内において洗濯物が偏るのを防止するために、高速脱水に至るまでの低速回転（バランス回転）に長時間をかけていたので脱水運転時間が長くなり、結果的に全自動洗濯の全工程に要する時間が長くなってしまうという問題点があった。また、いきなり高速回転での脱水運転を行うと洗濯物の量が多い場合には特に排水量が多くなり、洗濯機の排水ホースの能力を越えてしまうことや、排水において洗剤による泡が発生し、排水穴の空気抜きを塞ぐことにより、排水能力を極端に低下させてしまうという問題点もあった。加えて、近年、脱水運転における回転数が高速化しており、高速脱水時におけるアンバランスによる振動、騒音は以前に比べて大きなものとなっている。
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、洗濯機の排水能力、アンバランス耐量、洗濯物の量に応じて脱水槽の回転数を制御して、排水能力を低下させず、かつ、全自動洗濯の全工程に要する時間を長くすることなく、脱水槽内における洗濯物の偏りを排し、振動、騒音を低減させることができる洗濯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明に係る洗濯機は、モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、トライアック制御手段が、脱水運転始動後、位相制御により一定の低速脱水回転数で前記モータを回転させ、前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて、前記モータの負荷電流平均値の変化率が一定値以下であると判断した場合に高速脱水回転数へ切り替えるようにトライアックを制御するものである。
【０００８】
次の発明に係る洗濯機は、トライアック制御手段が、脱水運転始動後、位相制御により一定の低速脱水回転数でモータを回転させ、位相制御の通電角における変化率が一定値以下であると判断した場合に高速脱水回転数へ切り替えるようにトライアックを制御するものである。
【０００９】
次の発明に係る洗濯機は、前記一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて前記高速脱水回転数の運転時間を決定するものである。
【００１０】
（作用）
この発明に係る洗濯機は、モータの負荷電流が減少していって変化がなくなった時点（変化率が所定値以下）で、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断し、その後、高速脱水運転に移行させるので、洗濯物量を検出することなく、低速度脱水運転の時間を最適化することができる。
【００１１】
次の発明に係る洗濯機は、位相制御におけるこの通電角の減少がなくなった時点（変化率が所定値以下）で、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断し、その後、高速脱水運転に移行させるので、洗濯物量を検出することなく、低速脱水運転の時間を最適化することができる。
【００１２】
次の発明に係る洗濯機は、一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて高速脱水回転数の運転時間を決定するので、洗濯物量に応じて脱水時間を最適化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る洗濯機は、モータの負荷電流が減少していって変化がなくなった時点（変化率が所定値以下）で、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断し、その後、高速脱水運転に移行させるため、洗濯物量を検出することなく、低速度脱水運転の時間を最適化することができ、全体的な脱水時間を短縮することができる。
【００１４】
次の発明に係る洗濯機は、位相制御におけるこの通電角の減少がなくなった時点（変化率が所定値以下）で、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断し、その後、高速脱水運転に移行させるため、洗濯物量を検出することなく、低速脱水運転の時間を最適化することができ、全体的な脱水時間を短縮することができる。
【００１５】
次の発明に係る洗濯機は、一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて高速脱水回転数の運転時間を決定するため、洗濯物量に応じて脱水時間を最適化することが可能となり、全体的な脱水時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる洗濯機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
（実施例１の構成）
以下、この発明に係る洗濯機の実施例を図について説明する。図１は、実施例１に係る洗濯機の構成を示し、図において、１は商用電源、２はモータを正転駆動させるために、モータに対する通電を制御する正転用トライアック、３はモータを逆転駆動させるために、モータに対する通電を制御する逆転用トライアック、４はコイルに対して進相電流を供給するための進相コンデンサ、５はモータを構成するＭコイル（主巻線）、６は同様にモータを構成するＳコイル（補助巻線）、７はＭコイル５およびＳコイル６から構成されるモータ、７ａはモータ７の主力軸もしくは脱水槽の駆動軸（以下、シャフトという）、８はシャフト７ａに接続されている洗濯機の脱水槽、９はモータ７のシャフト７ａに接続され、その回転速度を検出する回転速度検出手段、１０は回転速度検出手段９により検出され、出力された回転速度検出信号、１１は正転用トライアック２および逆転用トライアック３を制御するトライアック制御回路、１２は正転用トライアック２のゲートを制御するゲート制御信号、１３は逆転用トライアック３のゲートを制御するゲート制御信号、１４は商用電源１のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路、１５はゼロクロス検出回路１４により検出され、出力されるゼロクロス検出信号である。
【００１８】
（単相誘導モータの駆動原理）
次に、単相誘導モータの駆動原理について説明する。図１において、正転用トライアック２をゲート制御信号１２によりＯＮさせると商用電源１がモータ７に印加され、Ｍコイル５に同位相の電流、Ｓコイル６に進相コンデンサ４を介して９０度位相の進んだ進相電流が流れ、ステータ（図示せず）より正回転磁界（商用電源の周波数）が発生し、ロータ（図示せず）が正方向に回転駆動される。これは一般的な単相誘導モータの駆動原理である。その結果、モータ７のシャフト７ａは正方向に回転し、それに伴い脱水槽８も回転駆動される。
【００１９】
（位相制御方式によるモータの速度制御）
図２は、単相誘導モータを速度制御するための位相制御方式の一例を示す。図２（ａ）は、商用電源１から出力される電圧波形を示し、この電圧波形において１９はゼロクロスポイントである。図２（ｂ）は、ゼロクロス検出回路１４より検出されたゼロクロス検出信号１５の一例であり、この例においてパルスの立ち上がりがゼロクロスポイントを示す。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示したゼロクロス検出信号１５に対してある位相遅れをもった正転用トライアック２に対するゲート制御信号１２を示し、該ゲート制御信号１２が出力されると正転用トライアック２がＯＮして商用電源１がモータ７に対して印加され、次の商用電源１の電圧のゼロクロスで正転用トライアック２はＯＦＦしてモータ７へは商用電源１が印加されず、図２（ｄ）に示すような印加電圧が発生してモータ７に対して印加される実行電圧が調整されることになる。このような制御を一般に位相制御という。この位相制御において回転速度検出手段９により検出された回転速度検出信号１０に基づいてモータ７に対する印加電圧を速度に応じて加減することによってモータ７の回転速度を制御することが可能となる。
【００２０】
（実施例１の動作）
図３（ａ）は、上記実施例１に係る脱水槽運転制御の動作（ライン２０）と従来装置における脱水槽運転制御の動作（ライン２１）の違いを示すための、モータ回転数と時間（ｔ）の関係を示すグラフである。実施例１にあっては、上記において説明した位相制御による脱水槽８の回転速度を図３（ａ）のライン２０のように直線的に立ち上げることを特徴とする。ただし、実際の洗濯機の多くは、高速回転数以下において機体の共振周波数を有しているので、該共振周波数に相当する回転数は早く通過するように制御する必要がある。この回転速度の立ち上げの傾きは洗濯物の最大容量時の脱水時における排水量（排水パイプの排水能力以内）や、泡の発生しない加速度を考慮して設定されている。回転速度は、図１に示した回路構成において速度フィードバックによる位相制御がかかっているので洗濯物量に関わらず一定の回転速度の立ち上げが可能となる。なお、図３（ｂ）に、直線的に回転数を立ち上げた場合の脱水流量の変化（ライン２２）、従来における脱水方法で回転数を立ち上げた場合の脱水流量の変化（ライン２３）を示す。
【００２１】
（実施例１の効果）
従来における脱水回転数の立ち上げは低速度回転で所定の時間回転させ、この時点である程度洗濯物に含まれた水分を低減させ、高速脱水時における急激な脱水により排水能力を越えることがないように、また、高速回転時にバランスをとっていた水分がなくなることでアンバランス状態となり振動・騒音が増大することがないように構成されている。そのため、低速脱水回転数を低く抑えて長時間回転させる必要があったが、上記実施例１によれば、回転数が直線的に徐々に上昇するので、脱水量のピークで長く脱水することができ、短時間に脱水処理が可能となる。また、回転数が徐々に上昇するので、脱水槽８上部円周に設置されているバランサによるアンバランス修正が十分に対応でき、その結果、振動・騒音の発生を抑えることができる。
【実施例２】
【００２２】
（実施例２の構成および動作）
次に、実施例２について説明する。図４は、実施例２の構成を示し、図において１〜１５は、上記図１にて示したものと同じであるため、その説明を省略する。図において、１６は脱水槽８内における洗濯物量を検出する洗濯物量検出手段であり、１７は洗濯物量検出手段１６により検出された洗濯物量をトライアック制御回路１１に伝える洗濯物量検出信号である。図５は、実施例２に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、まず、全自動洗濯機にあっては、洗濯開始直後に洗濯物量検出手段１６によって洗濯物量を検出する。その後、検出された洗濯物量に応じて水量、洗濯時間を決定し、全自動洗濯の各工程を行うものであるが、実施例２にあっては、脱水運転開始時に上記洗濯物量に関する情報に応じて、図５に示すように回転数の立ち上げ時間を変化させるように制御することを特徴とする。
【００２３】
（実施例２の効果）
実施例２によれば、洗濯物量が小さい場合にはより早く脱水運転を終了することができる。すなわち、脱水槽８内における洗濯物量に応じてモータ７の回転数の立ち上げ時間を変化させることにより洗濯物量に応じた、それぞれ適切な脱水運転時間を選択することができる。洗濯物量の情報がない場合、上記実施例１では最大の洗濯物量で発生する脱水量を考慮した回転速度立ち上げとなり脱水時間の短縮度合いが小さくなる。
【実施例３】
【００２４】
（実施例３の動作）
次に、実施例３について説明する。図６は、実施例３に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、実施例３にあっては、図４に示したハード構成における洗濯物量検出手段１６からの洗濯物量検出信号１７に基づいてトライアック制御回路１１により低速回転脱水時間を洗濯物量が少ない場合には短く、洗濯物量が多い場合には長く設定することを特徴とする。
【００２５】
（実施例３の効果）
実施例３によれば、低速回転脱水運転において回転速度の検出を不要にすることができる利点がある。図２（ａ）に示した商用電源の波形に対して、図２（ｅ）に示すゲート制御信号を正転用トライアック２に出力すれば、図２（ｆ）に示すような電圧がモータ７に印加され、商用電源の約１／３の周波数をモータ７に印加することになり、モータ７の回転速度も低速となる。この方式にあっては脱水運転において回転数のフィードバックによる回転数制御が不要となる。
【実施例４】
【００２６】
（実施例４の動作）
次に、実施例４について説明する。図７は、実施例４に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、実施例４にあっては、図４に示したハード構成における洗濯物量検出手段１６により検出された洗濯物量に応じて脱水回転数の立ち上げ時間と高速脱水時間を変化させるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
（実施例４の効果）
脱水槽８における洗濯物量が少ない場合には脱水量も少ないので、脱水回転数の立ち上げ時間だけではなく高速脱水運転の時間を短くしてもよい。また、洗濯物量が多い場合にはその逆である。すなわち、実施例４によれば、洗濯物量の検出能力に応じて回転数の立ち上げ時間、高速脱水時間を設定することにより、洗濯物量に応じた最適な脱水運転ができるようにしたものである。
【実施例５】
【００２８】
（実施例５の構成）
次に、実施例５について説明する。図８は、実施例５のハード構成を示す説明図であり、図において、１〜１５は上記図１で示したものと同じであり、その説明を省略する。また、図において、２５はモータ７に流れる電流を検出する電流検出手段、２６は電流検出手段２５により検出された電流値をトライアック制御回路１１に伝える電流検出信号である。
【００２９】
（実施例５の動作）
図９は、実施例５に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、図９（ａ）に示すように脱水運転における初期は低速度で脱水を実行するとモータ７に流れる電流の実効値は、図９（ｂ）に示すように初期は起動電流も含めて大電流が流れるが、回転数が所定の低速回転になった時点において急速に負荷電流は小さくなる。その後、脱水運転により洗濯物に含まれる水分がなくなることで、さらにモータ７の負荷電流が減少する。すなわち、実施例５にあっては、モータの負荷電流が減少していって変化がなくなった時点（変化率が所定値以下）では、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断することができ、その後、高速脱水運転に移行させることを特徴とする。
【００３０】
（実施例５の効果）
実施例５によれば、図４に示した洗濯物量検出手段１６がなくとも低速度脱水時間を最適化することができる。また、洗濯物量検知は洗濯物の含水量が正確に把握できないが、この方式にあっては、実質的に脱水量を検出していることになるので、より脱水時間を最適化することができ、無駄な脱水運転をなくして短時間脱水を達成することができる。
【実施例６】
【００３１】
（通電角の定義）
次に、実施例６について説明する。図１１は、実施例６に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、図１０は、位相制御における通電角を定義するもので、商用電源のゼロクロスから右側の斜線部分が位相制御によりモータ７に電圧が印加されていることを示し、この斜線部分の長さを通電角という。該通電角は洗濯物量が多くて、結果的にモータの負荷が大きくなる場合には大きく、洗濯物量が少なくてモータの負荷が小さい場合は小さくなる。
【００３２】
（実施例６の動作）
図１１（ａ）に示すように、脱水運転始動後位相制御により低速脱水回転すると、図１１（ｂ）に示すように、初期は脱水回転数を低速脱水回転まで立ち上げるため通電角は最大の１８０°となるが、回転数が低速脱水回転に達するとモータ負荷が軽くなるので通電角が小さくなっていく。その後、脱水処理により洗濯物に含まれていた水分がなくなることで、さらにモータ７の負荷が軽くなるので低速脱水回転を継続するための通電角は、さらに小さくなる。実施例６にあっては、位相制御におけるこの通電角の減少がなくなった時点（変化率が所定値以下）で、ほぼその回転数での脱水運転の限界値に達していると判断することができ、その後、高速脱水運転に移行させることを特徴とする。
【００３３】
（実施例６の効果）
実施例６によれば、図４に示した洗濯物量検出手段１６がなくとも低速脱水運転の時間を最適化することができる。また、洗濯物量検知は洗濯物の含水量が正確に把握できないが、この方法にあっては、実質的に脱水量を検出していることになるので、より脱水時間を最適化することができ、無駄な脱水をなくして短時間脱水を達成することができる。
【実施例７】
【００３４】
（実施例７の動作）
次に、実施例７について説明する。図１２は、実施例７に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフであり、低速脱水から高速脱水に切り替わるまでの時間において、洗濯物量が少ない場合をｔ１、洗濯物量が多い場合をｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２の関係が成立する。高速脱水時間を、例えば、低速脱水にかかった時間のα倍に設定したもので、洗濯物量が少ない場合にはｔ１×α、洗濯物量が多い場合はｔ２×αの時間高速脱水を行うものであり、実施例７にあっては、上記実施例５および６において、一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて高速脱水回転数の運転時間を決定することを特徴とする。
【００３５】
（実施例７の効果）
実施例７によれば、一定の低速脱水回転数から高速脱水回転数に切り替える時間に応じて高速脱水回転数の運転時間を決定するので、洗濯物量に応じて脱水時間を最適化することが可能となる。
【実施例８】
【００３６】
（実施例８の動作）
次に、実施例８について説明する。図１３は、実施例８に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。脱水運転始動から所定の時間ａ秒はモータ７に対してフル通電する。モータ７がフル通電により脱水槽８を回転させても所定時間ａ秒で回転数の立ち上がりに洗濯物量、洗濯物の含む含水量によってイナーシャが変化するので、そこに差が表れる。洗濯物量が多い場合には回転数が小さく、洗濯物量が少ない場合には回転数が大きい。実施例８にあっては、上記ａ秒後の回転速度ｂ（ｒｐｍ）を計測して高速脱水立ち上げ時間ｃ秒を、例えば、
ｃ＝ｂ×α（秒）（αは所定の係数）
により決定し立ち上げ時間に沿って回転速度を直線的に立ち上げることを特徴とする。そして、高速脱水時間ｄもａ秒後の回転速度ｂからｄ＝ｂ×β（秒）（βは所定の係数）と決定し、決められた高速脱水時間において脱水運転を行うものである。また、高速脱水立ち上げ時間ｃや高速脱水時間ｄはａ秒後の回転速度ｂに対して段階的に時間を設定してもよい。
【００３７】
（実施例８の効果）
実施例８によれば、脱水運転始動時、所定の短時間のみモータにフル通電し、回転速度検出手段により検出されたその間における回転数の上昇値に応じて、その後の高速回転数に達するまでの回転速度を直線的に立ち上げるようにしたので、洗濯物量を検出することなく、洗濯物量と洗濯物の含水量に応じた最適脱水時間を設定でき、無駄な脱水をなくして短時間脱水を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１に係る洗濯機のハード構成を示す説明図である。
【図２】単相誘導モータを速度制御するための位相制御方式を示すタイミングチャートである。
【図３】実施例１に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図４】実施例２、実施例３および実施例４に係る洗濯機のハード構成を示す説明図である。
【図５】実施例２に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図６】実施例３に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図７】実施例４に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図８】実施例５および実施例６に係る洗濯機のハード構成を示す説明図である。
【図９】実施例５に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図１０】位相制御における通電角を示す説明図である。
【図１１】実施例６に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図１２】実施例７に係る脱水槽運転制御の動作を示すグラフである。
【図１３】実施例８に係る脱水槽運転制御の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  商用電源
２  正転用トライアック
３  逆転用トライアック
４  進相コンデンサ
５  Ｍコイル（主巻線）
６  Ｓコイル（補助巻線）
７  モータ
８  脱水槽
９  回転速度検出手段
１０  回転速度検出信号
１１  トライアック制御回路
１２  ゲート制御信号
１３  ゲート制御信号
１４  ゼロクロス検出回路
１５  ゼロクロス検出信号
１６  洗濯物量検出手段
１７  洗濯物量検出信号
２５  電流検出手段
２６  電流検出信号
【図１】
2008284405.tif 000003
【図２】
2008284405.tif 000004
【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】
2008284405.tif 000011
【図１０】
2008284405.tif 000012
【図１１】
2008284405.tif 000013
【図１２】
2008284405.tif 000014
【図１３】
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