(57)【要約】【課題】ドラム回転数を、内部の布の落下量が最大となる最適回転数に常時において維持可能にすること。【解決手段】洗濯機のドラムを回転させるモータ１４は、制御用マイコン５４によりインバータ回路４５を通じてベクトル制御方式で駆動される。電流検出手段５５は、ベクトル制御におけるｑ軸電流の実効値を検出する。制御用マイコン５４は、ｑ軸電流の実効値の変動幅が最大となる領域を、モータ１４の負荷トルク変動が最大となる領域として判定し、洗い運転時における定常状態でのドラム回転数を、上述のように判定したモータ１４の負荷トルク変動が最大となる領域の回転数に制御する。【選択図】  図１
2004350983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が横軸方向に配置されたドラムと、このドラムを回転させるモータとを備えたドラム式洗濯機において、
洗い運転時及び／または乾燥運転時における定常状態でのドラム回転数を、当該ドラムの振動または前記モータの負荷トルク変動が最大となる領域の回転数に制御する運転制御手段を設けたことを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項２】
モータ電流を検出する電流検出手段を備え、
前記運転制御手段は、前記電流検出手段により検出されたモータ電流の変動幅が最大となる領域を、前記ドラムの振動または前記モータの負荷トルク変動が最大となる領域として判定することを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機。
【請求項３】
請求項２記載のドラム式洗濯機において、
前記運転制御手段は、前記モータをベクトル制御する構成とされ、
前記電流検出手段は、ベクトル制御におけるｑ軸電流の実効値をモータ電流として検出する構成とされていることを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項４】
請求項２または３記載のドラム式洗濯機において、
洗い運転時に前記ドラムを設定時間が経過する毎に正逆回転させるように構成し、
前記運転制御手段は、
洗い運転開始後の所定期間において前記ドラムの各回転期間におけるドラム回転数を所定ステップずつ上昇させる回転数上昇制御と、
前記ドラムの各回転期間にわたるモータ電流変動幅の変化量を監視し、その監視変化量が予め設定されたしきい値に近づくように各回転期間におけるドラム回転数を所定ステップずつ上昇または下降させることにより、ドラム回転数をモータ電流変動幅が最大となる領域に収束させるという回転数調整制御と
を実行することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項５】
請求項４記載のドラム式洗濯機において、
前記運転制御手段は、前記回転数調整制御時にドラム回転数を上昇または下降させるときの回転数変動幅を、前記回転数上昇制御時にドラム回転数を上昇させるときの回転数変動幅より小さくなるように制御することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れかに記載のドラム式洗濯機において、  前記運転制御手段は、乾燥運転時における運転期間を複数の期間に分割し、各分割期間において前記回転数調整制御を行うことを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項７】
請求項２または３記載のドラム式洗濯機において、
前記運転制御手段は、洗い運転の開始前及び／または乾燥運転の開始前に前記ドラムを予め決められた回転数まで加速する制御を行うと共に、その加速制御期間中における複数段階の回転数における前記モータ電流の変動量を記録する制御を行い、その記録値が最大となったときの回転数で洗い運転及び／または乾燥運転を開始させることを特徴とするドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸が横軸方向に配置されたドラムを備えたドラム式洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１には、洗い運転及び乾燥運転が可能な一般的なドラム式洗濯機の構造を模式的に示している。この図１１において、外箱１０１内には、弾性支持装置１０２により横軸方向に支持された円筒状の水槽１０３が設けられ、この水槽１０３内には、回転軸を横軸方向に配置して成る円筒状ドラム１０４が軸回りに回転自在に設けられている。水槽１０３の下側には駆動モータ１０５が取り付けられており、この駆動モータ１０５の回転が図示しないベルト伝達機構を介してドラム１０４に伝達される構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２０２０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ドラム１０４は、洗い運転時及び乾燥運転時において、内部に収納された布が当該ドラム１０４内でタンブリング状態となる速度で回転されるものであるが、図１２に模式的に示すように、ドラム１０４がある程度以上の速度で回転された場合、内部の布Ｃは、その内周面に張り付いた状態となる。この状態では、布Ｃに対して、ドラム１０４の回転速度に応じた遠心力ｍＲω２  と重力ｍｇが作用しており、Ｒω２  ＞ｇの関係が成立している。但し、ωはドラム１０４の角速度、Ｒは布Ｃの回転半径（ドラム１０４の中心点から布Ｃの重心位置までの距離）、ｍは布Ｃの質量、ｇは重力加速度である。
【０００５】
この状態からドラム回転数（＝ドラム１０４の回転速度）を徐々に下げていくと、これに伴いＲω２  ＜ｇの関係となったときに、布Ｃがドラム１０４の内周面から剥がれて落下することになる。洗い運転時の洗浄効率や乾燥運転時の乾燥効率は、上記のような落下距離が大きいほど向上するものであり、当該落下距離が最大となる状態が最適なドラム回転数ということになる。
【０００６】
この場合、布Ｃの回転半径Ｒは、その量に応じて変化するため、これに伴い最適なドラム回転数も変化することになる。従って、図１１に示したドラム式洗濯機において、その洗浄効率や乾燥効率を高めようとする場合には、ドラム１０４内に収納される布量に応じてドラム回転数を調整することが望ましい。しかしながら、従来では、ドラム回転数が固定された状態となっているため、洗浄効率や乾燥効率を十分に高めた状態にあるとは言えなかった。また、従来では、ドラム回転数を複数段階に変更設定できる構成も採用されているが、その設定回転数は、ドラム内の布の落下距離が最大となる最適な回転数を含むものではなかった。さらに、従来では、ドラム内に収納された布の量を検出する手段を設けることも行われているが、そのような布量の検出だけでは、ドラム内の布の落下距離が最大となる最適回転数について正しい評価を行うことができないという事情があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドラム回転数を、内部の布の落下量が最大となる最適回転数に常時において維持可能になるドラム式洗濯機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載のドラム式洗濯機は、回転軸が横軸方向に配置されたドラムと、このドラムを回転させるモータとを備えたドラム式洗濯機において、
洗い運転時及び／または乾燥運転時における定常状態でのドラム回転数を、当該ドラムの振動または前記モータの負荷トルク変動が最大となる領域の回転数に制御する運転制御手段を設ける構成としたものである。
【０００９】
すなわち、ドラム式洗濯機において、ドラム内に収納された布は、ドラムの回転に応じてタンブリングされる。この場合、布が重力の作用によりドラムの内周面から落下した場合には、これに伴いドラムが振動するようになる。また、布が落下する瞬間（布がドラムの内周面から離れた瞬間）にはモータの負荷が軽くなると共に、落下した布がドラムの内周面に到達した瞬間にはモータの負荷が重くなるため、モータの負荷トルクが変動するようになる。このようなドラムの振動やモータの負荷トルク変動は、布の重量が同一の場合、その落下距離が大きくなるほど増大することになる。請求項１記載のドラム式洗濯機では、運転制御手段が、洗い運転時及び／または乾燥運転時における定常状態でのドラム回転数を、当該ドラムの振動またはモータの負荷トルク変動が最大となる領域の回転数に制御する構成となっているから、結果的に、ドラム回転数は、布の落下距離が最大となる状態に制御されることになる。このような制御は、ドラムの回転期間中を通じて行い得るから、ドラム内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を常時において維持可能になるものであり、以て洗浄効率や乾燥効率を十分に高め得るようになる。
【００１０】
この場合、請求項２に記載したように、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段を備えた上で、前記運転制御手段を、前記電流検出手段により検出されたモータ電流の変動幅が最大となる領域を、前記ドラムの振動または前記モータの負荷トルク変動が最大となる領域として判定する構成とすることができる。
【００１１】
この構成によれば、モータ電流は、モータの負荷トルクの変動に追随して変化するという一般的特性があるから、ドラムの振動またはモータの負荷トルク変動が最大となる領域の判定、ひいては最適なドラム回転数の判定を、電流検出手段による検出出力に基づいて簡易に行い得ることになる。
【００１２】
また、請求項３に記載したように、前記運転制御手段により前記モータをベクトル制御する構成とし、前記電流検出手段を、ベクトル制御におけるｑ軸電流の実効値をモータ電流として検出する構成とすることができる。
一般的に、ベクトル制御におけるｑ軸電流の実効値には、モータの負荷トルクの変動が直接的に現われるという特性があるから、請求項３記載の構成によれば、ドラムの振動またはモータの負荷トルク変動が最大となる領域の判定を、電流検出手段により検出したｑ軸電流の実効値に基づいて正確に行い得るようになる。
【００１３】
請求項４に記載したように、洗い運転時に前記ドラムを設定時間が経過する毎に正逆回転させるように構成し、
前記運転制御手段を、洗い運転開始後の所定期間において前記ドラムの各回転期間におけるドラム回転数を所定ステップずつ上昇させる回転数上昇制御と、前記ドラムの各回転期間にわたるモータ電流変動幅の変化量を監視し、その監視変化量が予め設定されたしきい値に近づくように各回転期間におけるドラム回転数を所定ステップずつ上昇または下降させることにより、ドラム回転数をモータ電流変動幅が最大となる領域に収束させるという回転数調整制御とを実行する構成としても良い。
【００１４】
この構成によれば、洗い運転の開始後においてドラムの各回転期間におけるドラム回転数が所定ステップずつ上昇される回転数上昇制御が実行された後に、回転数調整制御が行われる。この制御時には、ドラムの各回転期間にわたるモータ電流変動幅の変化量が設定しきい値以上ある状態時、つまり、ドラム回転数が、布の落下距離が最大となる回転数に不足していると想定される状態時には、各回転期間におけるドラム回転数が所定ステップずつ上昇される。また、ドラムの各回転期間わたるモータ電流変動幅の変化量が設定しきい値より小さい状態となったとき、つまり、ドラム回転数が上昇されるのに応じて、当該ドラム回転数が、布の落下距離が最大となる回転数を超えたと想定される状態となったときには、各回転期間におけるドラム回転数が所定ステップずつ減速される。このような回転数調整制御が行われる結果、ドラム回転数は、最終的にモータ電流変動幅が最大となる領域に収束するものであり、以てドラム内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を確実に維持できるようになる。
【００１５】
この場合、請求項５に記載したように、前記運転制御手段を、前記回転数調整制御時にドラム回転数を上昇または下降させるときの回転数変動幅を、前記回転数上昇制御時にドラム回転数を上昇させるときの回転数変動幅より小さくなるように制御する構成としても良い。
この構成によれば、ドラム回転数が、前述した回転数調整制御に応じてモータ電流変動幅が最大となる領域に近づいた場合に、そのドラム回転数の変動幅が小さく抑制されることになるから、ドラム回転数の調整を正確に行い得るようになる。
【００１６】
また、請求項６に記載したように、前記運転制御手段を、乾燥運転時における運転期間を複数の期間に分割し、各分割期間において前記回転数調整制御を行うこと構成としても良い。
この構成によれば、回転数調整制御が、長時間にわたって行われることになる乾燥運転時においても複数回以上行われることになるから、ドラム内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を容易に維持できるようになる。
【００１７】
請求項７に記載したように、前記運転制御手段を、洗い運転の開始前及び／または乾燥運転の開始前に前記ドラムを予め決められた回転数まで加速する制御を行うと共に、その加速制御期間中における複数段階の回転数における前記電流検出手段による検出電流の変動量を記録する制御を行い、その記録値が最大となったときの回転数で洗い運転及び／または乾燥運転を開始させる構成とすることもできる。    この構成によれば、洗い運転や乾燥運転を、その開始当初から最適なドラム回転数で行い得るようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施例について図１ないし図９を参照しながら説明する。  まず、乾燥機能を備えたドラム式洗濯機の全体構成を示す図２において、ドラム式洗濯機の外殻をなす外箱１の前面部には、中央部に扉２が設けられ、上部に、多数のスイッチや表示部（何れも図示せず）を備えた操作パネル３が設けられている。扉２は、外箱１の前面部中央部に形成された洗濯物出し入れ口４を開閉するものである。
【００１９】
外箱１の内部には、円筒状の水槽５が配設されている。この水槽５は、その軸方向が前後方向（図２では左右方向）となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状に配置され、弾性支持装置６により弾性的に支持されている。水槽５の内部には、円筒状のドラム７が水槽５と同軸状に配設されている。このドラム７は、洗濯の他、脱水及び乾燥に共用の槽として機能するもので、胴部のほぼ全域に多数個の小孔８が形成され（一部のみ図示）、胴部の内周部には複数個（例えば３個）のバッフル９が設けられている（一個のみ図示）。
尚、ドラム７は、洗い運転時（すすぎ運転も含む概念である）に比較的短い周期で正逆回転され、乾燥運転時に比較的長い周期で正逆回転されるものである。
【００２０】
水槽５及びドラム７は、各々の前面部に洗濯物出し入れ用の開口部１０、１１を有し、ドラム７の開口部１１が水槽５の開口部１０に内側から臨んだ形態とされている。水槽５の開口部１０は、洗濯物出し入れ口４に円筒形ベローズ１２により水密に連ねられ、ドラム７の開口部１１の周囲部にはバランスリング１３が設けられている。
【００２１】
水槽５の背面部には、ドラム７を回転駆動するモータ１４が配設されている。モータ１４はアウタロータ形のＤＣブラシレスモータであり、そのステータ１５が、水槽５の背部中央部に支持された軸受ハウジング１６の外周部に取り付けられている。アウタ形式のロータ１７は、中心部に固定された回転軸１８が軸受ハウジング１６に軸受１９を介して回転可能に支持されている。軸受ハウジング１６から突出した回転軸１８の前端部はドラム７の背部の中央部に連結されている。即ち、モータ１４が駆動されると、ロータ１７の回転軸１８に連結されたドラム７が回転される構成となっている。
【００２２】
水槽５の下部には水溜部２０が設けられており、この水溜部２０の内部に洗濯水加熱用のヒータ２１が配設され、水溜部２０の後部に、排水弁２２を介して排水ホース２３が接続されている。
【００２３】
水槽５の上部には乾燥機能用の温風生成装置２４が設けられ、水槽５の背部には熱交換器２５が設けられている。温風生成装置２４は、ケーシング２６内に配設された温風用ヒータ２７、ケーシング２８内に配設されたファン２９、このファン２９をベルト伝動機構３０を介して回転駆動するファンモータ３１で構成され、ケーシング２６とケーシング２８とは連通されている。ケーシング２６の前部にはダクト３２が接続され、ダクト３２の先端部は、水槽５内に突出されてドラム７の開口部１２に臨んだ配置とされている。
【００２４】
ここで、温風生成装置２４内の温風用ヒータ２７とファン２９とを同時駆動することにより温風が生成されるものであり、その温風はダクト３２を通してドラム７内に供給される。ドラム７内に供給された温風はドラム７内の洗濯物を加熱する共に水分を奪い、熱交換器２５側へ排出される。
【００２５】
熱交換器２５は、上部がケーシング２８内と連通し、下部が水槽５内と連通しており、上部から水が注ぎ入れられて流下することで、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式である。この熱交換器２５を通った空気は再び温風生成装置２４に戻され、温風化されて循環する。
【００２６】
図１は、ドラム式洗濯機の制御系の構成を示す機能ブロック図である。尚、この構成は、例えば特願２００２−２１２７８８の明細書及び図面に開示されているものと同様であるから、以下では概略的に説明する。洗濯機１１の運転全般を制御する制御用マイコン５４（運転制御手段に相当）は、目標速度指令ωｒｅｆ  を出力する。減算器３３は、その目標速度指令ωｒｅｆ  からエスティメータ（Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）  ３４により検出されたモータ１４の回転速度ωを減算する。
【００２７】
速度ＰＩ制御部３５は、減算器３３からの出力（目標速度指令ωｒｅｆ  と検出速度ωとの差分量）に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとを生成する。減算器３６は、指令値Ｉｑｒｅｆから、αβ／ｄｑ変換部３８が出力するｑ軸電流値Ｉｑを減算し、その減算結果を電流ＰＩ制御部３９ｑに与える。減算器３７は、指令値Ｉｄｒｅｆから、αβ／ｄｑ変換部３８が出力するｄ軸電流値Ｉｄを減算し、その減算結果を電流ＰＩ制御部３９ｄに与える。尚、ｑ軸電流値Ｉｑは制御用マイコン５４にも与えられる。
【００２８】
電流ＰＩ制御部３９ｑは、減算器３６からの出力（ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとｑ軸電流値Ｉｑとの差分量）に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを生成する。電流ＰＩ制御部３９ｄは、減算器３７からの出力（ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとｄ軸電流値Ｉｄとの差分量）に基づいてＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成する。
【００２９】
ｄｑ／αβ変換部４０は、エスティメータ３４により検出されたモータ１４における２次磁束の回転位相角（ロータ位置角）θに基づいて、電流ＰＩ制御部３９ｑ、３９ｄからの電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを電圧指令値Ｖα、Ｖβに変換する。
【００３０】
αβ／ＵＶＷ変換部４１は、電圧指令値Ｖα、Ｖβを三相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して出力する。切換スイッチ４２ｕ、４２ｖ、４２ｗは、電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ及び初期パターン出力部４３から出力される起動用の電圧指令値Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓの何れかの指令値をＰＷＭ形成部４４に選択的に与える。
【００３１】
ＰＷＭ形成部４４は、電圧指令値Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓに基づき所定周波数（例えば１６ｋＨｚ）の搬送波を変調した各相ＰＷＭ信号Ｖｕｐ、Ｖｖｐ、Ｖｗｐをインバータ回路４５に出力する。インバータ回路４５は、６個のＩＧＢＴ４６（２個のみ図示）を三相ブリッジ接続して構成されたものであり、上記各相ＰＷＭ信号Ｖｕｐ、Ｖｖｐ、Ｖｗｐは、三相ブリッジ回路の上アーム側及び下アーム側のＩＧＢＴ４６を個別に駆動できる信号となっている。三相ブリッジ回路の下アーム側Ｕ、Ｖ相のＩＧＢＴ４６のエミッタは、それぞれ電流検出用のシャント抵抗４７（ｕ、ｖ）を介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、図示しない増幅・バイアス回路を介してＡ／Ｄ変換部４９に接続されている。この場合、インバータ回路４５には、１００Ｖの交流電源を倍電圧全波整流した約２８０Ｖの直流電圧が印加される。増幅・バイアス回路はシャント抵抗４７の端子電圧を増幅し、その増幅信号の出力範囲が正側に収まるようにバイアスを与える。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部４９は、増幅・バイアス回路の出力信号をＡ／Ｄ変換した電流データＩｕ、Ｉｖを出力する。ＵＶＷ／αβ変換部５２は、電流データＩｕ、ＩｖからＷ相の電流データＩｗを推定し、三相の電流データＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗを直交座標系の２軸電流データＩα、Ｉβに変換する。
【００３３】
αβ／ｄｑ変換部３８は、モータ１４のベクトル制御時にはエスティメータ３４よりモータ１４のロータ位置角θを得て２軸電流データＩα、Ｉβをｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに変換し、例えば１２８μ秒毎に出力する。尚、これらｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑは、電圧信号に変換された状態で出力されるものである。そして、エスティメータ３４は、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいてロータ１７の位置角θ及び回転速度ωを推定し、各部に出力する。
尚、以上の構成において、インバータ回路４５を除く構成は、主にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５３のソフトウエアで実現されている機能である。また、シャント抵抗４７、Ａ／Ｄ変換部４９、ＵＶＷ／αβ変換部５２、αβ／ｄｑ変換部３８によって本発明でいう電流検出手段５５が構成されている。
【００３４】
ここで、図８には、ドラム７内に布Ｃを収納して行われる洗い運転時における布Ｃの動きが模式的に示されている（図８中の矢印は、布Ｃの落下方向を示す）。すなわち、ドラム７の回転数を徐々に上昇させていった場合、ある程度以上の回転数となった時点から図８（ａ）に示すようにドラム７内で布Ｃのタンブリングが開始されるようになる。また、この後にドラム７の回転数が上昇されるのに応じて布Ｃの落下距離が次第に大きくなり、図８（ｂ）に示すように、その落下距離が最大となる状態が最適なドラム回転数ということになる。この状態から、ドラム回転数がさらに上昇されて布Ｃに作用する遠心力と重力との関係が遠心力＞重力となった時点からは、図８（ｃ）に示すように、当該布Ｃがドラム７の内周面に張り付いた状態となり、洗い効率が大きく低下することになる。
【００３５】
布Ｃのタンブリング時において、その布Ｃが重力の作用によりドラム７の内周面から落下した場合には、これに伴いドラム７が振動するようになる。また、布Ｃが落下する瞬間（布Ｃがドラム７の内周面から離れた瞬間）にはモータ１４の負荷が軽くなると共に、落下した布Ｃがドラム７の内周面に到達した瞬間にはモータ１４の負荷が重くなるため、モータ１４の負荷トルクが変動するようになる。このようなドラム７の振動やモータ１４の負荷トルク変動は、布Ｃの重量が同一の場合、その落下距離が大きくなるほど増大する。この場合、ドラム７の振動変位の大きさとモータ１４の負荷トルク変動量との間には一定の相関関係があり、また、モータ１４の負荷トルクが変動した場合、その変動がベクトル制御におけるｑ軸電流の実効値の変動として直接的に現れるという特性がある。従って、このｑ軸電流（実効値）の変動幅を判定値とすることによって、モータ１４の負荷トルク変動量（ひいてはドラム７の振動変位の大きさ）を判定できるから、その判定結果に基づいて布Ｃの落下距離を正確に推測することができ、以てドラム回転数を最適な状態に制御可能になる。
【００３６】
図９には、ドラム７の回転数を徐々に上昇させたときのドラム７の振動変位及び判定値（ｑ軸電流変動幅）の実測値が示されている。この場合、図９（ａ）、（ｂ）に示す判定値や振動変位には、ドラム回転数が比較的低い期間に布Ｃのアンバランスなどに起因した成分が含まれることになるが、布Ｃのタンブリングが行われる回転数領域（図９の例では５０〜７０ｒｐｍ程度の領域）では、所定の回転数領域で判定値が大きくなるものであり、当該回転数領域が布Ｃの落下距離が最大となるドラム回転数と判定できることになる。
【００３７】
本実施例では、このような判定原理に基づいて、洗い運転時においてドラム回転数を最適な状態（洗い効率が最も高くなる状態）に制御するための回転数調整制御を行うようにしている。以下においては、この回転数調整制御の具体例について図３ないし図７を参照して説明する。
尚、図３は、回転数調整制御の処理内容を示すフローチャート、図４は、図３は回転数調整制御処理中に組み込まれたリミッタ処理ルーチンの内容を示すフローチャート、図５は、モータ１４をベクトル制御するときのｑ軸電流値Ｉｑの変動幅の検出処理内容を示すフローチャートであり、これらの処理は制御用マイコン５４により実行される。また、図６及び図７はドラム回転数の制御例を説明するためのタイミングチャートである。
【００３８】
図３において、制御用マイコン５４は、モータ１４をベクトル制御にて駆動開始することによりドラム７を正転方向に回転開始させ、そのドラム回転数を初期基準回転数となる５５ｒｐｍまで上昇させる（ステップＳ１）。次いで、ｑ軸電流値Ｉｑのデジタルフィルタリングを開始し（ステップＳ２）、これに基づいて前述した「判定値」として利用されるｑ軸電流変動幅を算出して記憶する（ステップＳ３）。
【００３９】
ｑ軸電流変動幅は、図５のような処理を実行することにより算出される。すなわち、図５において、まず、電流検出手段５５により検出されたｑ軸電流値を、デジタル演算によりローパスフィルタリングして高周波成分をカットすると共に、所定間引き率で検出数をデシメーションする（ステップＡ１）。次に、ハイパスフィルタリングにより変動分を抽出し（ステップＡ２）、その結果を二乗演算する（ステップＡ３）。さらに、ローパスフィルタリングにより二乗演算結果の高周波成分を除去し（ステップＡ４）、これにより得られたデータをｑ軸電流変動幅とする。
【００４０】
再び図３において、ドラム回転数が５５ｒｐｍのときのｑ軸電流変動幅を記憶した後には、ドラム７の正回転が所定時間継続された時点でその回転を終了（停止）する（ステップＳ４）。この後には、次の回転周期におけるドラム７の回転方向が反転であるか否かを判断する（ステップＳ５）。尚、このステップＳ５が回転数調整制御処理の開始後に始めて実行されたときには、当該ステップＳ５では「ＹＥＳ」と判断されることになる。
【００４１】
ステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断したときには、ドラム７を反転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から２ｒｐｍだけ加速する（ステップＳ６）。また、ステップＳ５で「ＮＯ」と判断したときには、ドラム７を正転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から２ｒｐｍだけ加速する（ステップＳ７）。
【００４２】
ステップＳ６或いはＳ７の実行後には、回転数リミッタ処理ルーチンＳ８を実行する。この処理ルーチンＳ８では、図４に示すように、ドラム回転数が予め設定された上限回転数である例えば７０ｒｐｍを超えているか否かを判断する（ステップＳ３１）。尚、この上限回転数は、ドラム７内の布が遠心力の作用により当該ドラム７内周面の最上点において張り付き始める回転数である。ドラム回転数が７０ｒｐｍを超えた状態にあったときには、ドラム回転数を７０ｒｐｍに固定し（ステップＳ３２）、この後にリターンする。これに対して、ドラム回転数が７０ｒｐｍ以下の状態にあったときには、ドラム回転数が前記初期基準回転数である５５ｒｐｍ未満であるか否かを判断する（ステップＳ３３）。ドラム回転数が５５ｒｐｍ未満の状態にあったときには、ドラム回転数を５５ｒｐｍに固定し（ステップＳ３４）、この後にリターンする。また、ドラム回転数が５５ｒｐｍ以上で尚且つ７０ｒｐｍ未満であった場合には、そのままリターンする。
【００４３】
再び図３において、回転数リミッタ処理ルーチンＳ８の実行後には、加速後のドラム回転数でのｑ軸電流変動幅を算出して記憶する（ステップＳ９）。次いで、今回記憶したｑ軸電流変動幅（＝ｈｎ）と前回記憶したｑ軸電流変動幅（＝ｈｎ−１）との差（ｈｎ−ｈｎ−１）、つまり、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量が予め設定されたしきい値Ｖｔｈ（例えば０．００１Ｖ）以上あるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００４４】
ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ以上ある場合には、ステップＳ４へ戻る。従って、２ｒｐｍだけ加速された状態でのドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転が終了され（ステップＳ４）、この後に、ステップＳ６またはＳ７において、ドラム７がそれまでと反対方向に２ｒｐｍだけさらに加速された状態で回転されると共に、ステップＳ９において、新たなｑ軸電流変動幅が記憶されることになる。
尚、ステップＳ４〜Ｓ１０の制御が、請求項４記載の発明でいう回転数上昇制御に相当することになる。
【００４５】
これに対して、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満であった場合（ステップＳ１０で「ＮＯ」）には、ドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転を終了する（ステップＳ１１）。この後には、次の回転周期におけるドラム７の回転方向が反転であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で「ＹＥＳ」と判断したときには、ドラム７を反転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から１ｒｐｍだけ減速する（ステップ１３）。また、ステップＳ１２で「ＮＯ」と判断したときには、ドラム７を正転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から１ｒｐｍだけ減速する（ステップＳ１４）。
【００４６】
ステップＳ１３或いはＳ１４の実行後には、図４に示した内容の回転数リミッタ処理ルーチンＳ１５を実行する。この後には、減速後のドラム回転数でのｑ軸電流変動幅を算出して記憶し（ステップＳ１６）、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ以上あるか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００４７】
ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ以上ある場合には、ステップＳ１１へ戻る。従って、１ｒｐｍだけ減速された状態でのドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転が終了され（ステップＳ１１）、この後に、ステップＳ１３またはＳ１４において、ドラム７がそれまでと反対方向に１ｒｐｍだけさらに減速された状態で回転されると共に、ステップＳ１６において、新たなｑ軸電流変動幅が記憶されることになる。
【００４８】
これに対して、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満であった場合（ステップＳ１７で「ＮＯ」）には、ドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転を終了する（ステップＳ１８）。この後には、次の回転周期におけるドラム７の回転方向が反転であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９で「ＹＥＳ」と判断したときには、ドラム７を反転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から１ｒｐｍだけ加速する（ステップ２０）。また、ステップＳ１８で「ＮＯ」と判断したときには、ドラム７を正転方向に回転開始させ、その回転速度をそれまでの状態から１ｒｐｍだけ加速する（ステップＳ２１）。
【００４９】
ステップＳ２０或いはＳ２１の実行後には、図４に示した内容の回転数リミッタ処理ルーチンＳ２２を実行する。この後には、加速後のドラム回転数でのｑ軸電流変動幅を算出して記憶し（ステップＳ２３）、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ以上あるか否かを判断する（ステップＳ２４）。
【００５０】
ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ以上ある場合には、ステップＳ１８へ戻る。従って、１ｒｐｍだけ加速された状態でのドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転が終了され（ステップＳ１８）、この後に、ステップＳ２０またはＳ２１において、ドラム７がそれまでと反対方向に１ｒｐｍだけさらに加速された状態で回転されると共に、ステップＳ２３において、新たなｑ軸電流変動幅が記憶されることになる。
【００５１】
これに対して、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満であった場合（ステップＳ２３で「ＮＯ」）には、ステップＳ１１へ戻る。従って、ドラム７の回転が所定時間継続された時点でその回転が終了され（ステップＳ１１）、この後に、ステップＳ１３またはＳ１４において、ドラム７がそれまでと反対方向に１ｒｐｍだけ減速された状態で回転されると共に、ステップＳ１６において、新たなｑ軸電流変動幅が記憶されることになる。
尚、ステップＳ１１〜Ｓ２４の制御が、請求項４記載の発明でいう回転数調整制御に相当することになる。
【００５２】
以上のように、回転数上昇制御では、以下▲１▼のような制御が行われ、回転数調整制御では、以下▲２▼〜▲６▼のような制御が行われる。
▲１▼  ドラム７を初期基準回転数（５５ｒｐｍ）で正転方向へ回転開始させた後には、ステップＳ４〜Ｓ１０のループを回っている間において、ドラム７の回転方向を所定時間毎に反転させる共に、ドラム７の前回の回転期間と今回の回転期間との間のｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）が予め設定されたしきい値Ｖｔｈ未満となるまでの所定期間だけ各回転周期のドラム回転数を２ｒｐｍずつ上昇させるという加速制御を行う。
【００５３】
▲２▼  この加速制御に応じて、ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満となったときには、その次の回転周期でのドラム回転数を１ｒｐｍだけ低下させる（ステップＳ１３またはＳ１４）。
【００５４】
▲３▼  このようにドラム回転数を低下させた後には、ステップＳ１１〜Ｓ１７のループを回っている間において、ドラム７の回転方向を所定時間毎に反転させる共に、ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）が予め設定されたしきい値Ｖｔｈ未満となるまでの所定期間だけ各回転周期のドラム回転数を１ｒｐｍずつ低下させるという減速制御を行う。
【００５５】
▲４▼  この減速制御に応じて、ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満となったときには、その次の回転周期でのドラム回転数を１ｒｐｍだけ再上昇させる（ステップＳ２０またはＳ２１）。
【００５６】
▲５▼  このようにドラム回転数を再上昇させた後には、ステップＳ１８〜Ｓ２４のループを回っている間において、ドラム７の回転方向を所定時間毎に反転させる共に、ｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）が予め設定されたしきい値Ｖｔｈ未満となるまでの所定期間だけ各回転周期のドラム回転数を１ｒｐｍずつ上昇させるという再加速制御を行う。
【００５７】
▲６▼  この後には、ドラム７の加速制御に応じてｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満となったときに、ステップＳ１１〜Ｓ１７のループを実行してドラム回転数を低下させる減速制御を行い、このようなドラム７の減速制御に応じてｑ軸電流変動幅の変化量（ｈｎ−ｈｎ−１）がしきい値Ｖｔｈ未満となったときに、ステップＳ１８〜Ｓ２４のループを実行してドラム回転数を低下させる減速制御を行う。
【００５８】
以下においては、図３に示した回転数調整制御による作用について、図６及び図７のタイミングチャートを参照して具体的に説明する。尚、図６は、上述した制御によってドラム７が正逆回転される各期間でのドラム回転数の変化例を示し、図７は、判定値（ｑ軸電流変動幅）の変化状態とドラム回転数との関係を示すものである。但し、図６及び図７は、説明の便宜上、簡略化して示すものであり、図９に実測値として示した判定値（ｑ軸電流変動幅）の例と直接的な因果関係を有するものではない。
【００５９】
まず、所定周期で交互に正逆回転されるドラム７は、最初の正回転期間の回転数Ｎ１が５５ｒｐｍとなるように制御され、次の逆回転期間の回転数Ｎ２が２ｒｐｍだけ加速された５７ｒｐｍとなるように制御される。各回転期間では、判定値となるｑ軸電流変動幅ｈ１、ｈ２がそれぞれ算出されて記憶される。図７の例では、ｑ軸電流変動幅ｈ１、ｈ２の変化量（ｈ２−ｈ１）がしきい値Ｖｔｈ（＝０．００１Ｖ）以上あるため（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」）、次の正回転期間のドラム回転数Ｎ３は、さらに２ｒｐｍだけ加速された５９ｒｐｍとなるように制御される。
【００６０】
この正回転期間に記憶されたｑ軸電流変動幅ｈ３と前回の逆回転期間のｑ軸電流変動幅ｈ２の変化量（ｈ３−ｈ２）は、しきい値Ｖｔｈ以上あるため（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」）、次の逆回転期間のドラム回転数Ｎ４は、さらに２ｒｐｍだけ加速された６１ｒｐｍとなるように制御される。図７の例では、この逆回転期間に記憶されたｑ軸電流変動幅ｈ４と前回の正回転期間のｑ軸電流変動幅ｈ３の変化量（ｈ４−ｈ３）が、しきい値Ｖｔｈ未満となるものであり（ステップＳ１０で「ＮＯ」）、この場合には、次の正回転期間のドラム回転数Ｎ５は、１ｒｐｍだけ減速された６０ｒｐｍとなるように制御される。
【００６１】
この正回転期間に記憶されたｑ軸電流変動幅ｈ５と前回の逆回転期間のｑ軸電流変動幅ｈ４の変化量（ｈ５−ｈ４）は、しきい値Ｖｔｈ未満となるため（ステップＳ１７で「ＮＯ」）、この場合には、次の逆回転期間のドラム回転数Ｎ６は、１ｒｐｍだけ加速された６１ｒｐｍとなるように制御される。図７の例では、この逆回転期間に記憶されたｑ軸電流変動幅ｈ６と前回の正回転期間のｑ軸電流変動幅ｈ５の変化量（ｈ６−ｈ５）が、しきい値Ｖｔｈ以上あるため（ステップＳ２４で「ＹＥＳ」）、次の正回転期間のドラム回転数Ｎ７は、１ｒｐｍだけ加速された６２ｒｐｍとなるように制御される。
【００６２】
この正回転期間に記憶されたｑ軸電流変動幅ｈ７と前回の逆回転期間のｑ軸電流変動幅ｈ６の変化量（ｈ７−ｈ６）は、しきい値Ｖｔｈ未満となるため（ステップＳ２４で「ＮＯ」）、この場合には、次の逆回転期間のドラム回転数Ｎ８は、１ｒｐｍだけ減速された６１ｒｐｍとなるように制御される。
これ以降においては、ステップＳ１１〜Ｓ２４のループ（回転数調整制御）が実行されるのに応じて、ドラム回転数が１ｒｐｍずつ加速或いは減速される制御が反復されるものであり、これに応じてドラム７は、定常状態での回転数が最適回転数（図７の例では、６１ｒｐｍ）前後の領域となるように制御されることになる。
【００６３】
要するに、本実施例によれば、洗い運転時における定常状態でのドラム回転数を、モータ１４の負荷トルク変動量（ひいてはドラム７の振動変位の大きさ）が最大となる領域の回転数に制御する構成となっているから、そのドラム回転数を、ドラム７内の布の落下距離が最大となる状態に制御できるものである。このような制御は、ドラム７の回転期間中を通じて行い得るから、ドラム７内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を常時において維持可能になるものであり、以て洗い運転時の洗浄効率を十分に高め得るようになる。
【００６４】
この場合、負荷トルク変動量の判定のために、ベクトル制御されるモータ１４の負荷トルクの変動が直接的に現われるという特性があるｑ軸電流の実効値を利用する構成となっているから、その判定を正確に行い得るようになる。
また、上述したような制御に必要となる電流検出手段５５は、モータ１４のベクトル制御のために元々設けられているシャント抵抗４７、Ａ／Ｄ変換部４９、ＵＶＷ／αβ変換部５２、αβ／ｄｑ変換部３８によって構成されたものであるから、ドラム７の振動変位量を検出するための振動センサを設けるといった構成が不要となり、最適なドラム回転数の判定を簡易に行い得るようになる。
【００６５】
本実施例においては、洗い運転開始後の所定期間においてドラム回転数を加速する回転数上昇制御を実行すると共に、ドラム７の各正逆回転期間にわたるｑ軸電流変動幅の変化量を監視し、その監視変化量が予め設定されたしきい値Ｖｔｈに近づくように各回転期間におけるドラム回転数を所定ステップずつ上昇または下降させることにより、ドラム回転数をｑ軸電流変動幅が最大となる領域に収束させるという回転数調整制御を実行する構成となっている。このように、ドラム回転数が、最終的にｑ軸電流変動幅が最大となる領域に収束する結果、ドラム７内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を確実に維持できるようになる。
【００６６】
また、本実施例では、上述のような回転数調整制御時には、ドラム回転数を所定ステップずつ増減させるときの回転数変動幅を、回転数上昇制御時においてドラム回転数を所定ステップだけ加速させるときの回転数変動幅より小さくなるように制御する構成となっている。このため、ドラム回転数が、回転数調整制御に応じてｑ軸電流変動幅が最大となる領域に近づいた場合に、そのドラム回転数の変動幅が小さく抑制されることになるから、ドラム回転数の調整を正確に行い得るようになる。
【００６７】
（第２実施例）
図１０には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。この第２実施例の構成は基本的に第１実施例と同様であり、制御用マイコン５４によるソフトウエア的な処理内容が異なっている。
【００６８】
すなわち、図１０は、洗い運転の開始に先立って最適なドラム回転数を決定するための制御処理の内容を示すフローチャートである。
この図１０において、制御用マイコン５４は、モータ１４をベクトル制御にて駆動開始することによりドラム７を回転開始させ、その回転数を５５ｒｐｍから７０ｒｐｍまで比較的短い時間内に上昇させる（ステップＢ１）。この後には、例えば１ｒｐｍ刻みの各ドラム回転数毎のｑ軸電流変動幅を判定値として逐次記録するステップＢ２を、ドラム回転数が７０ｒｐｍに到達するまで反復する（ステップＢ３）。ドラム回転数が７０ｒｐｍに到達したときには、判定値（ｑ軸電流変動幅）の記録を停止すると共に、ドラム７の回転を停止する（ステップＢ４、Ｂ５）。次いで、ステップＢ２での記録結果に基づいて、判定値が最大となるドラム回転数を洗い回転数として設定し（ステップＢ６）、洗い運転のためのシーケンスをスタートさせるステップＢ７を実行した後に、次行程へ移行する。
【００６９】
この構成によれば、洗い運転を、その開始当初から最適なドラム回転数で行い得るようになる。また、このような制御は、乾燥運転時にも同様に行い得るから、乾燥運転も、その開始当初から最適なドラム回転数で行い得るようになる。
【００７０】
（他の実施の形態）
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
第１実施例で説明した回転数調整制御は、乾燥運転時にも同様に行い得るものであり、この場合には、乾燥運転時の乾燥運転の効率も十分に高め得るようになる。特に、乾燥運転時には、ドラム７の正逆転周期が比較的長くなるから、乾燥運転時における運転期間を複数の期間に分割し、各分割期間において前記回転数調整制御を行うこと構成としても良い。このような構成とした場合、回転数調整制御が、長時間にわたって行われることになる乾燥運転時においても複数回以上行われることになるから、ドラム７内の布の落下量が最大となる最適なドラム回転数を容易に維持できるようになる。また、モータ１４をベクトル制御する例で説明したが、ＰＷＭ制御する回路構成とされている場合でも、同様に適用可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明のドラム式洗濯機によれば、回転軸が横軸方向に配置されたドラムと、このドラムを回転させるモータとを備えたドラム式洗濯機において、洗い運転時及び／または乾燥運転時における定常状態でのドラム回転数を、当該ドラムの振動または前記モータの負荷トルク変動が最大となる領域の回転数に制御する構成としたから、ドラム回転数を、内部の布の落下量が最大となる最適回転数に常時において維持可能になるという有益な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における制御系の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】ドラム式洗濯機の縦断側面図
【図３】制御内容を示すフローチャートその１
【図４】制御内容を示すフローチャートその２
【図５】ｑ軸電流変動幅の検出処理の内容を示すフローチャート
【図６】作用説明用のタイミングチャートその１
【図７】作用説明用のタイミングチャートその２
【図８】回転中のドラム内での布の動きを模式的に示す断面図
【図９】ドラムの回転数を徐々に上昇させたときのドラムの振動変位及びｑ軸電流変動幅の実測値を示す図
【図１０】本発明の第２実施例における制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
７はドラム、１４はモータ、５３はＤＳＰ、５４は制御用マイコン（運転制御手段）、５５は電流制御手段を示す。
【図１】
2004350983.tif 000003
【図２】
2004350983.tif 000004
【図３】
2004350983.tif 000005
【図４】
2004350983.tif 000006
【図５】
2004350983.tif 000007
【図６】
2004350983.tif 000008
【図７】
2004350983.tif 000009
【図８】
2004350983.tif 000010
【図９】
2004350983.tif 000011
【図１０】
2004350983.tif 000012
【図１１】
2004350983.tif 000013
【図１２】
2004350983.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月2日(2003.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における制御系の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】ドラム式洗濯機の縦断側面図
【図３】制御内容を示すフローチャートその１
【図４】制御内容を示すフローチャートその２
【図５】ｑ軸電流変動幅の検出処理の内容を示すフローチャート
【図６】作用説明用のタイミングチャートその１
【図７】作用説明用のタイミングチャートその２
【図８】回転中のドラム内での布の動きを模式的に示す断面図
【図９】ドラムの回転数を徐々に上昇させたときのドラムの振動変位及びｑ軸電流変動幅の実測値を示す図
【図１０】本発明の第２実施例における制御内容を示すフローチャート
【図１１】従来のドラム式洗濯機の構造を模式的に示す断面図
【図１２】ドラムの回転に伴う作用を説明するための模式図
【符号の説明】
７はドラム、１４はモータ、５３はＤＳＰ、５４は制御用マイコン（運転制御手段）、５５は電流制御手段を示す。