(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定する方法であって、
前記バスケットを第１の定常回転速度に加速するステップと、
前記バスケットの前記第１の定常回転速度を維持するために必要な予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）を判定するステップと、
前記バスケットを第２の定常回転速度に加速するステップと、
バスケットを前記第１の定常回転速度から前記第２の定常回転速度に加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を反復的に判定し、予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップと、
前記予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップと、
前記加速エネルギ（ＡＥ）から前記摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるステップと、
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記バスケットを第１の定常回転速度に加速するステップが、
所定のプラスタ速度にほぼ等しいかそれ以上の負荷速度まで前記バスケットを加速するステップを含み、
加速エネルギ（ＡＥ）を判定するステップが、
前記第２の定常回転速度に加速している間に、出力電圧（Ｖ２）を測定し最適な駆動速度（ＤＳ２）を測定するステップと、
予備加速エネルギ（ＰＡＥ）を式
ＰＡＥ＝（Ｖ２２）／ＤＳ２
を用いて計算するステップと、
バスケットが前記第２の定常回転速度に達するまで、ＰＡＥを所定間隔で繰り返し計算するステップと、
ＰＡＥが計算される回数をカウントするステップと、
ＰＡＥ値の総和からＡＥを得るステップとを含み、
予備摩擦エネルギー（ＰＦＥ）を判定するステップが、
前記第１の定常回転速度にある間に出力電圧（Ｖ１）を測定するとともに最適な駆動速度（ＤＳ１）を測定するステップと、
予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）を、式
ＰＦＥ＝（Ｖ１２）／ＤＳ１
を用いて計算するステップとを含み、
摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップが、ＰＦＥをＰＡＥが計算された回数だけ乗算することによって、摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の定常回転速度にある間に最適な駆動速度（ＤＳ１）を測定するステップと、前記第２の定常回転速度にある間に最適な駆動速度（ＤＳ２）を測定するステップとが各々、回転速度制限モジュール（ＳＬＲ）を使用することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップが、線間電圧の変化を補償するステップを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップが、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）をキログラム（Ｋｇ）および／またはポンド（Ｉｂｓ）の負荷量にマッピングする参照テーブルを用いることを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記回転速度制限器（ＳＬＲ）の目標値が、目標速度および目標加速度情報を受ける回転速度制限器から出力される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
洗濯機であって、
バスケットと
バスケットと相互に連結されたモータとを備え、
前記モータが、モータシャフトと、
前記モータシャフトの回転速度を検知するためにモータシャフトの近傍に取り付けられた速度センサと、
モータ制御回路と、を備え、
前記モータ制御回路が、モータと同回路に接続されたインバータと、
前記速度センサからモータ速度フィードバック値を受け取るように接続されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記バスケットを第１の定常回転速度に加速するために前記インバータと通信し、
前記バスケットの第１の定常回転速度を維持するために必要な予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）を判定し、
前記バスケットを第２の定常回転速度に加速するためにインバータと通信し、前記バスケットを前記第１の定常回転速度から前記第２の定常回転速度に加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を反復して判定し、
前記予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定し、
前記加速エネルギ（ＡＥ）から前記摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求め、
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するように構成される、洗濯機。
【請求項８】
前記プロセッサがさらに、
所定のプラスタ速度にほぼ等しいかそれ以上の負荷速度まで前記バスケットを加速するために前記インバータと通信し、
前記第２の定常回転速度に加速する間に出力電圧（Ｖ２）を測定し最適な駆動速度（ＤＳ２）を測定することによって、加速エネルギ（ＡＥ）を判定し、前記予備加速エネルギ（ＰＡＥ）を式
ＰＡＥ＝（Ｖ２２）／ＤＳ２
を用いて計算し、
前記バスケットが前記第２の定常回転速度に達するまで、ＰＡＥを所定間隔で繰り返し計算し、
ＰＡＥが計算される回数をカウントし、
ＰＡＥ値の総和からＡＥを得、
前記第１の定常回転速度にある間に、出力電圧（Ｖ１）を測定するとともに最適な駆動速度（ＤＳ１）を測定し、
前記予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）を式
ＰＦＥ＝（Ｖ１２）／ＤＳ１
を用いて計算し、
ＰＦＥをＰＡＥが計算された回数だけ乗算することによって、摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するように構成される、請求項７に記載の洗濯機。
【請求項９】
目標速度と目標加速度とを受け、前記第１の定常回転速度にある間に最適な駆動速度（ＤＳ１）を出力し、前記第２の定常回転速度にある間に最適な駆動速度（ＤＳ２）を測定するように前記プロセッサと同回路にある回転速度制限器（ＳＲＬ）をさらに備える、請求項８に記載の洗濯機。
【請求項１０】
前記プロセッサがさらに、線間電圧の変化を補償するために参照テーブルの値を利用するように構成される、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１１】
前記プロセッサがさらに、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）をキログラム（Ｋｇ）および／またはポンド（Ｉｂｓ）の負荷量にマッピングする参照テーブルを用いることを含む、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１２】
回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定する方法であって、
前記バスケットを加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を判定するステップと、
前記バスケットの定常回転速度を維持するために必要な摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップと、
前記加速エネルギ（ＡＥ）から前記摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるステップと、
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップと、を含む方法。
【請求項１３】
回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定するように構成された回路であって、
プロセッサを備え、
前記プロセッサが、
前記バスケットを加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を判定し、
前記バスケットの定常回転速度を維持するために必要な摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定し、
前記加速エネルギ（ＡＥ）から前記摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求め、
前記負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するように構成される、回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンテナに支持される負荷の態様の測定に関する。より詳細には、本発明は、回転加速を受けるタブまたはバスケット内の負荷量測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
トップローディング洗濯機としても知られる垂直軸式洗濯機は、米国の洗濯機消費者市場全体の大きな割合を占めている。水平軸式洗濯機が米国市場に占める割合は比較的小さいが、その他の国々では一般に、消費者市場全体に占める割合は比較的大きい。
【０００３】
ほとんどの垂直軸および水平軸式洗濯機は、遠心力を利用して洗濯物から水および／または洗剤を除去し、洗濯槽（「タブ」）またはバスケットとも称される洗濯物を負荷とするタブを回転させるための脱水サイクルを含んでいる。典型的な脱水サイクル中、典型的には誘導モータである洗濯機のモータは、タブを比較的高速（または複数の速度）で回転させる。
【０００４】
洗濯機に使用する従来式のモータは、単相誘導モータまたはＰＳＣ誘導モータであった。特に最近は、三相誘導モータを使用した市販の洗濯機もある。家庭用洗濯機の三相モータには、典型的には標準的な単相ＡＣ家電用電力によって動力が供給される。三相誘導モータ式洗濯機の部品としてモータに接続された回路によって、単相ＡＣ家電用電力が三相電力に変換される。三相電力は、モータの始動に比較的好適であり、単相電力を用いる場合よりも効率的にモータが動作する。
【０００５】
以下に、誘導モータについてひとまず簡単に説明する。誘導モータは、回転磁界を有するステータ内に、短絡巻線を有するロータを有している。回転磁界からの磁束はロータ内に電流を誘導する。電流の周波数は、ステータの磁界回転速度とロータ回転速度との差に等しい。ステータの磁界とロータの磁界との速度または周波数のこのような差はスリップとして知られている。
【０００６】
ロータ電流によって、スリップ周波数においてロータに対して回転するとともにステータの印加周波数においてステータに対して回転するロータの磁界が発生する。ロータの磁界とステータの磁界との相互作用によって、ロータ内にトルクが発生する。
【０００７】
洗濯機の洗濯サイクルには、給水、排水および脱水、撹拌、および脱水などの様々な態様がある。洗濯サイクルの様々な区分の前、途中、または後に、負荷量を検出することができる。洗濯サイクルで使用する水と洗剤の量を知ることが、洗濯機の効率的な動作に有用である。
【０００８】
洗濯のために衣類洗濯機に装填される衣類の負荷重量は、洗濯サイクルで使用される水と洗剤の適量を決定する上での重要なパラメータである。衣類による負荷が大きい場合、負荷が小さい場合よりも大量の水を必要とする。所定の衣類の負荷に対し、適量の水を洗濯機のタブに充填すると、衣類をより効果的に洗濯できるだけでなく、水やエネルギを大幅に節約できる。水や洗剤が多過ぎるのは無駄遣いであり、水や洗剤が少な過ぎると一般に洗濯の効率が低下し、衣類が水中で自由に移動できないことでモータにさらに高い負荷がかかり、その結果、エネルギ消費量が増大する。加えて、負荷量に基づいて最大回転速度および負荷不均衡を判定することができる。例えば、１ポンド（約４５３ｇ）の負荷に対して０．５ポンド（約２２６ｇ）の不均衡がある場合は、１０ポンド（約４５３０ｇ）の負荷に対して０．５ポンドの不均衡がある場合よりも過酷である。
【０００９】
使用する洗濯機自体によって装填される衣類の負荷を判定する技術および方法が望ましい。というのも、機械の操作者側で負荷量を推量すると、水や洗剤の量が不適切になりがちであるが、この推量が不要になるからである。負荷量を知ることによってさらに、最大速度を制限し洗濯機の損傷を防止することができる。先行技術には、タブのばねに取り付けられた変位センサ、シャシからのタブの相対的な変位を検知する磁石およびコイル・ピックアップ、および超音波振動子が含まれている。先行技術による洗濯機は、専用の検知ハードウエアを必要とするので高額である。
【００１０】
別の技術には、積極的な変速または惰行運転などの周知の刺激を与えた場合に、速度の変更に要する時間を測定することによって、負荷量を判定することが含まれる。この方法は意図する目的のためには適切であるが、主に２つの摩擦発生源を有する水平軸式洗濯機には必ずしも適当ではない。
【００１１】
水平軸式洗濯機の第１の摩擦発生源として、洗濯機のドアおよび／または窓に衣類が擦れることが含まれる。衣類が機械内で回転すると、窓に擦れて摩擦が生じる。この摩擦は、負荷となる衣類の増加に伴って大きくなる。
【００１２】
（水平軸式洗濯機の主要な摩擦発生源となる）第２の摩擦発生源としては、軸受、ベルト張力、および洗濯機のその他の変数に起因する機械的摩擦が含まれる。機械的摩擦は、時間の経過に伴い、ベルト張力が弱まったり、軸受が摩耗を開始したりすることによっても変化することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、先行技術の洗濯機の上述の、およびその他の悪影響のうちの１つまたは複数を克服、軽減および／または緩和した洗濯機が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は一実施形態において、回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定する方法は、バスケットを加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を判定するステップと、バスケットの定常回転速度を維持するために必要な摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップと、加速エネルギ（ＡＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるステップと、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップとを含んでいる。
【００１５】
本発明の別の態様として、洗濯機はバスケット、およびバスケットと相互に連結されたモータを備えている。モータはモータシャフトと、モータシャフトの回転速度を検知するためにモータシャフトの近傍に取り付けられた速度センサと、モータ制御回路とを備えている。モータ制御回路は、モータと同回路に接続されたインバータと、速度センサからモータ速度フィードバック値を受け取るように接続されたプロセッサとを備えている。このプロセッサを、バスケットを第１の定常回転速度に加速するためにインバータと通信し、バスケットの第１の定常回転速度を維持するために必要な予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）を判定し、バスケットを第２の定常回転速度に加速するためにインバータと通信し、バスケットを第１の定常回転速度から第２の定常回転速度に加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を反復して判定し、予備摩擦エネルギ（ＰＦＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定し、加速エネルギ（ＡＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求め、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するように構成して良い。
【００１６】
本発明のまた別の態様として、回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定する方法は、バスケットを加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を判定するステップと、バスケットの定常回転速度を維持するために必要な摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定するステップと、加速エネルギ（ＡＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるステップと、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するステップとを含んでいる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様として、回路が、回転可能に支持されているバスケット内の負荷量を測定するように構成されている。回路にはプロセッサが備わっており、このプロセッサは、バスケットを加速するために必要な加速エネルギ（ＡＥ）を判定し、バスケットの定常回転速度を維持するために必要な摩擦エネルギ（ＦＥ）を判定し、加速エネルギ（ＡＥ）から摩擦エネルギ（ＦＥ）を減算することによって負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求め、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）から負荷量を判定するように構成されている。
【００１８】
上述の簡単な説明は、本発明の以下の詳細な説明をより明解に理解するため、かつ当該技術分野に対する本発明の貢献がより十分に評価されるようにするため、本発明の主要な特徴を大まかに説明している。もちろん、以下に説明する他にも、本明細書に添付の特許請求の範囲の主題に向けられる特徴も存在する。
【００１９】
この点に関して、本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の記載において説明し図示する構成部品の構造および配列の細部に限定されることなく、適用可能であることを理解されたい。すなわち本発明は、様々な方法で実現および活用可能であり、その他の実施形態も可能である。さらに、本明細書における表現および用語は説明目的で用いられているとともに、限定的なものと見なされるべきではないことも理解されたい。
【００２０】
従って、本開示の根本概念を、本発明の幾つかの目的を実行するための構造、方法およびシステムを設計するための基盤として容易に利用し得ることが、当業者には理解できるであろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の趣旨と範疇から逸脱しない限り、そのような等価の構造を含むものと見なされることが重要である。
【００２１】
さらに、上述の概要の目的は、特許庁、および一般公衆、特に特許または法律用語または法律表現に精通していない科学者、技術者および開業者が、本願の技術開示の特性および本質をすぐさま判断できるようにすることである。本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものであり、この概要が本発明または本願を定義すること、または本発明の範囲を限定するものとはなり得ない。
【００２２】
さらに、背景技術および発明を実施するための形態などの見出し記載の目的は、特許庁、および一般公衆、特に特許または法律用語または法律表現に精通していない科学者、技術者および開業者が、本願の技術開示の特性および本質をすぐさま判断できるようにすることである。本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものであり、これらの見出しが本発明または本願を定義すること、または本発明の範囲を限定するものとはなり得ない。
【００２３】
以下の詳細な説明、図面、および添付の特許請求の範囲から、本開示の上述のおよびその他の特徴および利点が当業者に評価され理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の例示的実施形態による垂直軸式洗濯機の断面図である。
【図２】本発明の例示的水平軸式洗濯機の様々な要素の断面図である。
【図３】図２の断面図の２−２線に沿った本発明の例示的洗濯機の側面図である。
【図４】本発明による負荷量測定回路の例示的実施形態の機能ブロック図である。
【図５】本発明の特定の一実施形態による負荷量を判定するためにプロセッサにより実行される機能フロー図である。
【図６】モータの時間対回転速度の関係を示すグラフである。
【図７ａ】負荷の慣性エネルギ乗数対線間電圧の関係を示すエネルギ乗数のグラフである。
【図７ｂ】計算された負荷の慣性エネルギ対線間電圧の関係を示す、線間電圧補償結果のグラフである。
【図８】計算された負荷の慣性エネルギを負荷量（キログラム単位）に変換するために用いられるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は一実施形態において、負荷量の判定によって摩擦作用を低減できる、回転可能なバスケット内の負荷量を判定するための方法および装置を提供する。本発明の広範な態様において、バスケットを加速するために必要なエネルギ量から、バスケットの定常速度を維持するために必要なエネルギ量を減算すると、負荷自体が伴うエネルギ量、すなわち負荷量に比例するエネルギ量が得られる。
[洗濯機の概説]
図面、特に図１に、本発明の例示的実施形態による洗濯機械（「洗濯機」）を示し、その全体を参照番号１０で示す。明解にするため、本明細書では本開示を理解するために必要な洗濯機１０の態様、ならびに洗濯機１０の動作を理解する上で有用な態様を記載する。本明細書で記載される洗濯機１０は、図１に示すような垂直軸式洗濯機１０、または図２および３に示すような水平軸式洗濯機１０である。当業者は、いずれの構造を使用しても本明細書に記載の本発明の例示的実施形態を実施することができる。水平軸式洗濯機および垂直軸式洗濯機の両図面において、同様の参照番号を用いる。
【００２６】
洗濯機の１０は、モータ１２と、モータ制御ユニット１４とを含んでいる。モータ１２は三相交流（ＡＣ）誘導モータであり、ある実施形態では、これと一体化されたモータ制御ユニット１４を含んでいる。これと一体化されたモータ制御機構を本明細書において、制御ユニットおよび一体型モータ（ＩＣＭ）または制御回路ユニットと称する。モータ制御ユニット１４には、本発明の例示的実施形態用にカスタマイズした回路を含んで良い。あるいは、当業者には判断できるように、モータとは独立したモータ制御回路を使用して良い。説明の便宜上、独立した制御回路１４はモータ制御回路ユニット１４と同じブロック図構成にあり、従って別個には示されていない。洗濯機１０には、図４に示すような単相ＡＣ電力入力４８などの入力電力が備わっている。
【００２７】
洗濯機１０は、固定タブ２２を支持する外部ハウジングまたはキャビネット２０と、バスケット、または可動タブ（「タブ」）２５と、撹拌機２６と、モータ１２と、モータ制御ユニット１４とを周知の態様で含む。また、撹拌機およびバスケット駆動シャフト３０、３２も示す。バスケット２５は、洗濯される衣類などの物品（図示せず）を保持するように構成される。回路１４は、モータを制御し、負荷量（負荷は図示せず）を判定するように構成される。制御回路はカウンタＣと、負荷量および当業者が判断できるようなその他の適宜のデータを記憶するためのメモリ５６とを含む。
【００２８】
脱水サイクル中、バスケット２５および撹拌機２６は、駆動ベルト２９に結合されたモータ駆動シャフトを介してモータ１２によって駆動され、軸２８を中心として高速回転するように構成されている。このようにして物品中の液体を、脱水サイクルにより印加される遠心力により除去し、開口部（図示せず）を通してバスケットから排出することができる。一方、撹拌機２６は、洗濯サイクル中はモータ１２によって駆動され、軸２８を中心に前後に揺動することによってバスケット内の衣類を撹拌するように構成されている。例えば、撹拌機２６は撹拌機駆動シャフト３０に固定され、バスケット２５はバスケット駆動シャフト３２に固定されている。モータ１２は、伝動機構３４によってモード切換装置１６に結合されている。図１の垂直軸式洗濯機では、伝動機構３４はモータ１２によってモータシャフト３６に加えられる回転運動を、駆動ベルト２９を介してモード切換装置１６に伝動するように構成されている。図２の水平軸式洗濯機の直接ベルト駆動においては、モータ１２によってモータシャフト３６に加えられる回転運動が、駆動ベルト２９を介してタブ２５に伝動するように構成されている。図３は、図２の断面図の２−２線に沿った本発明による例示的な洗濯機の側面図である。
【００２９】
脱水サイクル中、バスケット２５および撹拌機２６は、モータ１２によって駆動され、軸２８を中心として高速回転するように構成されている。このようにして物品中の液体を、脱水サイクルによって加えられる遠心力により除去し、開口部（図示せず）を通してバスケットから排出することができる。脱水サイクル中、バスケット２５は物品による慣性負荷と、バスケット２５固有の慣性負荷とからなる慣性負荷を有している。脱水サイクル中、物品または衣類はバスケット２５の壁に第１の速度、すなわちプラスタ速度で貼り付く。ここでプラスタとは、衣類をバスケットの壁または構造体に貼り付ける脱水サイクルの遠心力のことである。衣類は、回転するバスケットの第１の速度、すなわちプラスタ速度から第２の速度、すなわち最高速度までの期間中、遠心力によって同じ位置に留まる。プラスタ速度および最高速度は、当業者によって決定されて良い。
[負荷の検知]
次に図４を参照すると、本発明による例示的電子制御回路は、構成部品、例えばＣ、Ｃ＋＋またはアセンブリ言語などのプログラミング言語を用いてプログラム可能なマイクロプロセッサ６１などのプロセッサを含んでいる。あるいは、プロセッサは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であって良い。当業者であれば、制御回路に使用するマイクロプロセッサの種類を決定できよう。
【００３０】
本発明の実施例に、別の構成部品として、米国では１１０ｖ、６０Ｈｚ、または他国では２３０ｖ、５０Ｈｚである従来の住宅用電圧などの単相入力電力をＤＣ電圧に変換するためのＡＣ−ＤＣコンバータ６２を示す。マイクロプロセッサ６１は、以下により詳細に記載するようなその他の機能に加えて、典型的にはパルス幅変調（ＰＷＭ）によってＤＣ電圧を三相ＡＣに変換できるよう、電力段６４（インバータ）を適切に駆動するように構成されている。電力段での構成部品は、当業者によって選択される。例えば、電力段はＩＧＢＴ（図示せず）およびゲートドライブ（図示せず）を備えて良い。例示的なインバータ６４は、位相Ｕ、Ｖ、Ｗとラベル表示された三相電圧を出力する。Ｕ、Ｖ、Ｗ位相という用語に馴染みがある当業者も、典型的な／類似の位相Ａ、位相Ｂおよび位相Ｃ（図示せず）という用語に馴染みがある当業者もいるであろう。インバータ６４は、本発明の実施形態による例示的なモータである三相誘導モータ１２への入力電圧５８を出力する。制御回路１４は、所望の速度レベルを達成し維持するために、マイクロプロセッサ６１および電力インバータ６４を介してモータ１２への出力周波数、および電圧５８の振幅を周知の方法によって調整する。より詳細には、マイクロプロセッサ６１はインバータに信号を出力する。信号を受けてインバータが電圧の周波数および振幅を調整し、それに応じてモータシャフトの回転速度が変化する。マイクロプロセッサは、この分野では公知のように、インバータの周波数と振幅とが過度に変化することを防止する、回転速度制限モジュールを備えていてもよい。
【００３１】
物品または衣類（図示せず）のドラムへのプラスタリング（貼り付き）は、本発明による例示的実施形態の計算および／または測定の前提条件である。プラスタリングが重要であるのは、負荷がドラム内で、およびドラムに対して実質的に移動を停止するからである。それによって、機械的速度が安定するので、負荷に対して本発明の例示的実施形態で実行する計算および／または測定の準備が整う。図６に、物品のプラスタリングに関連するプラスタ速度６８を示す。水平軸式洗濯機の用途では、低速回転時も衣類が比較的安定しているので、プラスタリングが必須というわけではない。衣類の配置が修正されるように、負荷量変換テーブルに基づいて負荷の慣性エネルギを調整して良い。
【００３２】
本発明の実施形態によるマイクロプロセッサ６１は、広範な態様では、摩擦エネルギ（ＦＥ）と加速エネルギ（ＡＥ）とを判定し、次いでＡＥからＦＥを減算することによって、負荷量（キログラムまたはポンド）に比例する負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるように構成されて良い。
【００３３】
一般に、スリップが一定に保たれた場合、方程式（１）を用いて、（所定の期間を経た）エネルギを判定することができる。
【数１】
0005248363.tif 000002
【００３４】
Ｅ＝エネルギ
Ｖ＝モータへの出力電圧の振幅
ｔ＝時間、および、
Ｓ＝モータの速度
である。
【００３５】
本実施形態では、バスケットまたはタブ２２の定常状態速度７０（図６）を維持するために必要なエネルギを判定することによって、ＦＥを確認することができる。従って、ＦＥの判定に利用する速度および電圧は、プラスタ速度６８またはそれ以上の定常状態速度にある実際の速度で良い。
【００３６】
定常状態において負荷を回転する場合、ニュートンの運動の第１法則によって、モータは定常状態速度を維持するために摩擦力に打ち勝つだけで良い。従って、一定の定常状態速度にある間に出力エネルギを測定することは、摩擦エネルギ（ＦＥ）を測定していることになる。
【００３７】
これは摩擦が一定であることを前提としているので、この定常状態期間中に衣類が移動することを防止するため、衣類がプラスタリングされていることが必要である。プラスタリングすることによって、負荷が洗濯機のドラムの回転中心方向に移動する際に必要なエネルギが減り、より良好な測定値を保証できる。
【００３８】
以下により詳細に記載するように、実際の駆動速度の代わりに最適な駆動速度、または目標駆動速度を用いても良いことが理解されよう。
【００３９】
図５に示すように、マイクロプロセッサ６１は、回転速度制限モジュール７４からの最適な駆動速度（ＤＳ）７６を、方程式（１）への入力速度として利用するように構成されて良い。回転速度制限モジュール７４は、モータ１２の所望の速度上昇（または低下）に基づいて制御モジュール７７によって供給される目標速度７８および目標加速度８０の入力を受ける。
【００４０】
エネルギ計算モジュール８２は、方程式（１）用のその他の入力を供給する比例積分（ＰＩ）制御ユニット６３の出力に基づく電圧情報とともに、回転速度制限モジュール７４からの速度出力を受けるように接続されている。
【００４１】
マイクロプロセッサ６１は、比例積分（ＰＩ）制御ユニット６３に、次いでインバータ６４に入力される速度誤差を求めるため、図中の８６で最適な駆動速度（ＤＳ）７６と実際の速度とを組み合わせて計算する速度計算モジュール８４を利用するように構成されて良い。
【００４２】
マイクロプロセッサ６１はさらに、固定スリップ速度８７を、インバータにも入力されて良い実際の速度と８８で組み合わせることによって、スリップ定数を補償または保持してもよい。固定スリップ速度８７によって確実に、モータ１２のスリップが一定に留まるように、モータの実際の速度よりも上回る周波数でモータ１２が駆動される。これが必要なのは、エネルギ方程式のＶ２の項がトルクの関数であるからである。スリップが可変の場合、速度−トルク曲線の動作ポイントは一定ではなくなり、トルクが変化して方程式（１）の主要な前提条件に反する。
【００４３】
図５および６を参照すると、エネルギ計算モジュール８２は、制御モジュール７７が速度計算モジュール８４によって、バスケット２２が定常状態速度７０に達したことを判定した後、方程式（１）を用いて予備ＦＥを計算する。次いで、制御モジュール７７は、回転速度制限モジュール７４を通じて目標速度７８および目標加速率８０をＰＩ６３に、ひいてはインバータ６４に供給し、それによってモータ１２が加速する。モータ１２の加速期間９０は、モータが第２の定常状態速度９２に達するまで続く。次いで、エネルギ計算モジュール８２を用いてＡＥの計算を行って良い。モータ１２が回転速度制限モジュール７４によって加速すると、最適な駆動速度（ＤＳ）７６がＰＩ６３からの電圧測定値とともに方程式（１）に当てはめられる。これは第２の定常状態速度９２に達するまで繰り返し行われる。判定は必要な時間にわたって、かつ１０ミリ秒毎などの規則的な間隔で行われ、その判定結果の総和がＡＥである。予備ＦＥをＡＥとは、予備ＦＥに、取得された間隔または測定値の数だけ乗算することでＡＥが得られる関係にある。ＦＥとＡＥとは、同じ時間間隔（または同じ数のサンプル）を互換的に表すように定められる。
【００４４】
ＦＥとＡＥの双方が判定された後、マイクロプロセッサ６１は、制御モジュール７７を通じて、摩擦に関連するエネルギ値を含むＦＥを、摩擦と負荷自体を加速するために必要な双方のエネルギ値を含むＡＥから減算することによって、負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を求めるように構成される。
【００４５】
任意選択的な実施形態では、マイクロプロセッサ６１はさらに、少なくとも２つの判定、例えばＦＥと補助ＦＥ（ＳＦＥ）とを、定常状態速度７０と定常状態速度９２などの異なる定常状態速度で行うように構成されてもよい。その後、ＦＥとＳＦＥとの平均値を算出し、次いでＡＥからの減算の前に、ＡＥを判定するために取得された間隔または測定値の数だけ乗算することによって、全てのエネルギ値が同数のサンプルを含み、同じ時間間隔を互換的に表すように定められる。
【００４６】
別の任意選択的な実施形態では、図７ａおよび７ｂを参照すると、線間電圧の変化をＬＥ内で補償してもよい。モータは、例えば線間電圧が低い場合、速度を維持するためにより激しく駆動しなければならず、また線間電圧が高い場合はその逆であるので、線間電圧の変化は公称条件におけるエネルギ測定の結果に悪影響を及ぼす。
【００４７】
負荷の慣性エネルギ（ＬＥ）を、図７ａの、プロット９４からなる参照テーブルに基づいて補償して良い。これが必要であるのは、線間電圧が低下すると、ＤＣリンク上のリップル電圧が増大するからである。補償せずに放置すると、エネルギ方程式（１）のＶ２の項に影響が及ぶ。図７ｂは、補償されない負荷エネルギの結果９６と、補償された負荷エネルギの結果９８とが、様々な線間電圧においていかに異なっているかを示している。
【００４８】
次に図８を参照すると、負荷の慣性エネルギによる参照テーブルに基づいて、ＬＥ値を負荷量変換曲線１００に変換して良い。負荷量は、説明の便宜上、キログラムで示されているが、負荷量をその代わりにポンドまたはその他の質量尺度で示しても良いことが理解できよう。
【００４９】
上述の実施形態は、先ずバスケットを第１の定常状態速度に加速してＦＥを判定し、次いでバスケットを第２の定常状態速度に加速してＡＥを判定するステップを含むものとして記載されているが、本発明の別の実施形態は、第１の定常状態速度を得る前の第１の加速でＡＥを測定し、次いで第１の定常状態速度にある間にＦＥを判定するステップを含んでも良いことが理解できよう。さらに、第１の定常状態速度に加速して第１のＡＥ値を判定し、次いで第２の定常状態速度に加速して第２のＡＥ値を判定し、これらの値の総和を求めるなどのように、ＡＥおよび／またはＦＥを複数回にわたり判定することも本発明によって想起可能であることが理解できよう。また、これは第１および／または第２の定常速度でＦＥが測定されている間に行われて良い。さらに別の実施形態では、ＡＥの判定回数と同じ回数にわたって複数回のＰＦＥ判定を繰り返し行い、その結果の和としてＦＥを得て良い。
【００５０】
本発明の実施形態の利点として、先行技術による構成部品の多くを必要としないことによるコスト節減が含まれる。加えて、本発明の例示的方法は、乾いた負荷にも湿った負荷にも適用可能である。本発明の例示的実施形態では、専用のセンサを必要とせず、時間と速度とを測定および／または計算することができるので、単位当たりの材料コストを節減できる。
【００５１】
本発明は、水平軸式洗濯機と垂直軸式洗濯機の両方に適用可能であり、そのいずれを採用するかは当業者が決定して良い。
【００５２】
本発明の上述の実施形態では、ＡＣ誘導モータである例示的なモータプラットフォームを使用している。本発明の代替実施形態では、ＡＣ誘導モータではない異なるモータプラットフォームを使用しても良い。当業者は、本発明に適したモータプラットフォームを決定することができよう。また、市販の一体型モータおよび制御回路以外の回路を、制御回路１４として使用しても良いことに留意されたい。
【００５３】
本明細書において例示的に記載した発明は、負荷量を判定するために圧力スイッチまたは圧力トランスデユーサ（例えば、タブが静止している時、タブに結合される圧力スイッチ）などの構成部品、およびそれに関連する回路を必要とせず、かつ／または電気入力の周波数および振幅の変化にかかわらず洗濯機を安定動作させる適応回路を使用した上で、負荷の検知を達成する。
【００５４】
さらに、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上部」、「下部」などの用語は、本明細書では様々な要素を修飾するために用いられてもよいことに留意されたい。これらの修飾子は、別途明言されない限り、修飾された要素の空間的、連続的、または階層的順序を意味するものではない。
【００５５】
本明細書は、最良の態様を含む発明を開示する目的において、ならびに当業者に本発明の製造および使用を可能にする目的において、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されるとともに、当業者に想起可能なその他の実施例を包含するものとする。かかるその他の実施例は、特許請求の範囲の文言と相違ない場合、または特許請求の範囲の文言と些細な相違点を有するが等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範疇に包含されるべきものである。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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