(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機に於いて回転する洗濯槽兼脱水槽（以下、洗濯槽という）内のアンバランス状態を検出する方法であって、前記方法が、
前記洗濯機に備えられた複数の運転サイクルから選択された１つの運転サイクルを実施するための洗濯槽の目標回転速度である運転サイクル目標回転速度を受け取るステップと、
前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度に至るまでの期間において実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取るステップと、
前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度とを比較し、前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度との間の差を示す速度エラーを計算するステップと、
前記洗濯槽が所定の回転回数を回転する間における最大速度エラー及び最小速度エラーを決定するステップと、
前記所定回転回数の間における前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を計算するステップと、
少なくとも一部分は前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差に基づいて洗濯槽のアンバランス状態を検出するステップとからなり、
前記洗濯槽のアンバランス状態の検出は、前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度に至るまでの前記期間において、前記洗濯槽を特定の回転速度に維持することなく実施することを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも一部分は前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差に基づいて洗濯槽のアンバランス状態を検出するステップが、
前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を予め定めた限界と比較するステップと、
前記比較に応じて前記洗濯槽のアンバランス状態を検出するステップとからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンバランス状態が前記運転サイクル中に検出され、該運転サイクルは洗濯サイクル、分布サイクル及びスピンサイクルのいずれか少なくとも１つから選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の回転回数が、洗濯槽１回転を単位とした回転回数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の回転回数が、洗濯槽半回転を単位とした回転回数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取るステップが、タコメータからのフィードバックを受け取るステップから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記速度エラーを、出力シグナルを生成するコントローラに適用するステップを更に有し、
前記最大速度エラー及び前記最小速度エラーを決定するステップが、最大コントローラ出力シグナル及び最小コントローラ出力シグナルを決定するステップから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記速度エラーをコントローラに適用するステップが、前記速度エラーを、比例モード、積分モード及び微分モードのいずれか少なくとも１つのモードに適用するステップからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アンバランス状態の角度位置を測定するステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
洗濯機に於いて回転する洗濯槽内のアンバランス状態を検出する方法であって、前記方法が、
前記洗濯機に備えられた複数の運転サイクルから選択された１つの運転サイクルを実施するための洗濯槽の目標回転速度である運転サイクル目標回転速度を受け取るステップと、
前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度に至るまでの期間において実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取るステップと、
前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度とを比較し、前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度との間の差を示す速度エラーを計算するステップと、
前記速度エラーを、出力シグナルを生成するコントローラに適用するステップと、
前記洗濯槽が所定の回転回数を回転する間における最大コントローラ出力シグナル及び最小コントローラ出力シグナルを決定するステップと、
前記所定回転回数の間における前記最大コントローラ出力シグナルと前記最小コントローラ出力シグナルとの差を計算するステップと、
少なくとも一部分は前記計算された前記最大コントローラ出力シグナルと前記最小コントローラ出力シグナルとの差に基づいて洗濯槽のアンバランス状態を検出するステップとからなり、
前記洗濯槽のアンバランス状態の検出は、前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度に至るまでの前記期間において、前記洗濯槽を特定の回転速度に維持することなく実施することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記速度エラーをコントローラに適用するステップが、前記速度エラーを、比例モード、積分モード及び微分モードのいずれか少なくとも１つのモードに適用するステップから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
洗濯機に於いて回転する洗濯槽のアンバランス状態を検出するためのシステムであって、前記システムが、
演算装置と、
前記演算装置がアクセスすることができ、運転サイクル目標回転速度要求値を格納するメモリと、
前記洗濯槽の回転速度の表示を前記演算装置に与えるように調整された速度検出器とからなり、
前記演算装置が、
前記メモリから前記洗濯機に備えられた複数の運転サイクルから選択された１つの運転サイクルを実施するための洗濯槽の目標回転速度である運転サイクル目標回転速度要求を受け取り、
前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度要求に至るまでの期間において、前記速度検出器から実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取り、
前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度要求とを比較して、前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度要求との間の差を示す速度エラーを計算し、
前記洗濯槽が所定の回転回数を回転する間における最小速度エラー及び最大速度エラーを決定し、
前記所定回転回数の間における前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を計算し、
少なくとも一部分は前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差に基づいて洗濯槽のアンバランス状態を検出するようにプログラムされており、
前記洗濯槽のアンバランス状態の検出は、前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度要求に至るまでの前記期間において、前記洗濯槽を特定の回転速度に維持することなく実施することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記メモリが、予め定めた速度エラー限界を格納し、前記演算装置が、前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を前記予め定めた限界と比較するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記演算装置が、前記洗濯槽が１回転を単位として回転する間に、最小速度エラー値及び最大速度エラー値を決定するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記演算装置が、前記洗濯槽が半回転を単位として回転する間に、最小速度エラー値及び最大速度エラー値を決定するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記回転速度検出器が、タコメータからなることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも一部分は前記速度エラーに基づいてトルク要求シグナルを出力するコントローラを更に有し、前記演算装置が最小トルク要求シグナル及び最大トルク要求シグナルを決定するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラが、比例モード、積分モード及び微分モードのいずれか少なくとも１つのモードを含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
衣類洗濯機であって、
外箱と、
前記外箱内に回転可能に取り付けられた洗濯槽と、
前記外箱内の前記洗濯槽を回転させるために、前記洗濯槽に操作可能に結合されたモータと、
演算装置と、
前記演算装置がアクセスすることができ、運転サイクル目標回転速度要求値を格納するメモリと、
前記モータに結合され、且つ前記洗濯槽の回転速度の表示を前記演算装置に与えるように調整された回転速度検出器とからなり、
前記演算装置が、
前記メモリから前記衣類洗濯機に備えられた複数の運転サイクルから選択された１つの運転サイクルを実施するための洗濯槽の目標回転速度である運転サイクル目標回転速度要求を受け取り、
前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度要求に至るまでの期間において、前記速度検出器から実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取り、
前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度要求とを比較して、前記実際の洗濯槽回転速度と前記運転サイクル目標回転速度要求との間の差を示す速度エラーを計算し、
前記洗濯槽が所定の回転回数を回転する間における最小速度エラー及び最大速度エラーを決定し、
前記所定回転回数の間における前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を計算し、
少なくとも一部分は前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差に基づいて洗濯槽のアンバランス状態を検出するようにプログラムされており、
前記洗濯槽のアンバランス状態の検出は、前記洗濯槽の回転速度が前記運転サイクル目標回転速度要求に至るまでの前記期間において、前記洗濯槽を特定の回転速度に維持することなく実施することを特徴とする衣類洗濯機。
【請求項２０】
前記メモリが、予め定めた速度エラー限界を格納し、前記演算装置が、前記計算された前記最大速度エラーと前記最小速度エラーとの差を前記予め定めた限界と比較するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２１】
前記モータが、スイッチト・リラクタンスモータ（ＳＲモータ）からなることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２２】
前記ＳＲモータが、モータ速度を示すロータ位置センサを含むことを特徴とする請求項２１に記載の衣類洗濯機。
【請求項２３】
前記ＳＲモータが、前記モータの運転パラメータに基づいてモータ速度を測定するように調整されていることを特徴とする請求項２１に記載の衣類洗濯機。
【請求項２４】
前記回転速度検出器が、タコメータからなることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２５】
少なくとも一部分は前記速度エラーに基づいてトルク要求シグナルを出力するコントローラを更に含み、
前記演算装置が最小トルク要求シグナル及び最大トルク要求シグナルを決定するようにプログラムされており、前記メモリが予め定めたトルク要求限界を格納し、前記演算装置が前記最大トルク要求シグナルと前記最小トルク要求シグナルとの差を前記予め定めた限界と比較するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２６】
前記コントローラが、比例モード、積分モード及び微分モードのいずれか少なくとも１つのモードを含むことを特徴とする請求項２５に記載の衣類洗濯機。
【請求項２７】
前記洗濯槽が、通常水平軸方向に回転するように置かれていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２８】
前記洗濯槽が、通常垂直軸方向に回転するように置かれていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【請求項２９】
前記メモリが、与えられた回転速度に関連する標準電力レベルを更に格納し、
前記演算装置が、前記速度検出器によって示される前記与えられた洗濯機回転速度に到達するために必要な電力レベルを計算し、前記計算された必要な電力レベルを予め定めた標準電力レベルと比較して洗濯槽のアンバランス状態を検出するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には衣類洗濯機に関し、特に、洗濯機のアンバランス状態を検出するための方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用及び業務用衣類洗濯機はよく知られている。衣類その他の洗濯物を入れるための通常円筒形であるような洗濯槽または洗濯かごが、外箱内に回転可能に取り付けられている。通常、洗濯槽は電気モータによって駆動される。洗濯サイクル中、水及び洗剤または石鹸を衣類等の間を力強く通過させることで、衣類等を洗濯する。その後、衣類から洗剤がすすぎ落とし、１スピンサイクル以上かけて洗濯槽をスピンさせて衣類を脱水する。
【０００３】
洗濯機を分類する方法は幾つかあるが、１つの方法として洗濯槽の向きによる分類がある。従来型の垂直軸洗濯機は、洗濯槽が垂直軸方向にスピンするように置かれている。一般的に、洗濯物は洗濯機上部にある蓋から洗濯槽内に入れる。垂直軸洗濯機の洗濯槽には撹拌体が内蔵され、撹拌体は衣類を水中に押し込んだり引き込んだりすることによって衣類を洗濯する。モータは通常、垂直方向に置かれた洗濯槽をスピンサイクル中にスピンさせるが、更に通常は撹拌体も駆動させる。モータは通常一定の速度で運転し、各洗濯機サイクル中の好適な時間に、好適な洗濯機部品に駆動力を伝えるように一連のギヤやベルトを形成する。
【０００４】
実質的に水平軸方向にスピンするように置かれた洗濯槽を有するような水平軸洗濯機は、撹拌体を有さず、可変速モータによって洗濯槽を駆動する。水平軸洗濯機の洗濯槽は、洗濯サイクル中、比較的低速で回転する。洗濯槽が回転する速度は、洗濯槽に分散配置された水流障害板を利用して衣類を水中からかき上げ、洗濯槽の回転に合わせて再び水中に落下させるような速度とする。
【０００５】
垂直軸洗濯機も水平軸洗濯機も共に、洗濯槽をスピンさせて遠心力によって衣類を脱水する。洗濯槽を高速でスピンさせ、可能な限り短時間で衣類を最大量脱水することが望ましく、そうすれば時間及びエネルギーが節約できる。衣類が洗濯槽表面付近に分布していると、洗濯槽を高速でスピンさせるような洗濯機の性能に影響を及ぼす。
【０００６】
垂直軸洗濯機は、特にアンバランスの問題の影響を受けやすい。これにはいくつかの要素が関係している。例えば、洗濯サイクルまたはすすぎサイクルが完了して洗濯槽を排水する時、衣類は洗濯槽の底部に集まり、洗濯槽全体に分布することはない。従来型の洗濯機では、洗濯槽は通常完全な円筒形とはなっておらず、むしろテーパ形状となっている。洗濯槽がスピンする時、衣類は洗濯槽の側面を這うように上昇する。しかしながら、通常は定速モータが垂直に向いた洗濯槽を駆動するので、洗濯槽はモータにより急速に立ち上げられてフルスピン速度に達する。衣類が洗濯槽の表面付近に均一に分布することは少ないので、衣類はバランスが取れていない状態で洗濯槽の側面を這うように上昇する。
【０００７】
バランスが取れていない状態でスピンする洗濯槽は、外箱内で振動する。従来型の垂直軸洗濯機では、振動があまりに過度であれば、洗濯槽が外箱の内側に取り付けられたスイッチを作動させ、洗濯槽の回転を停止させて洗濯槽のアンバランスアラームを鳴らすようになっていた。ユーザはその後、手で洗濯槽内の濡れた衣類を入れ直してばらつきをなくし、スピンサイクルを再始動させるのである。
【０００８】
一般に、垂直軸洗濯機は洗濯槽のアンバランスに対して弱いが、水平軸洗濯機について言えばアンバランスはそれほど問題にならない。上記のように、水平軸洗濯機の洗濯槽は可変速モータによって駆動される。これにより、洗濯サイクルの回転速度よりは速いがスピンサイクルよりは遅い速度で洗濯槽が回転するような分布サイクルが含まれうる。遠心力によって衣類が洗濯槽の側面に付着するようになるまで、洗濯槽の回転速度は徐々に上げられる。回転速度が低ければ、衣類をより均一に洗濯槽の側面に分布させることができる。ひとたび衣類が洗濯槽に広汎に分布したら、衣類を脱水するために回転速度がフルスピン速度まで上げられる。
【０００９】
水平軸洗濯機は確かに洗濯槽バランスを崩しにくいが、洗濯槽のアンバランスの問題が影響しないわけではない。分布サイクル中に衣類が均一に分布しなければ、洗濯槽が回転するにつれて洗濯槽内の不均衡荷重により不必要な振動が発生する。最高速度で洗濯槽をスピンさせるためにモータの全電力をかけるよりも、洗濯槽の動き及び外箱の振動において無駄な電力が消費されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
回転する洗濯槽内でアンバランス状態の存在を検出し、それを修正することが望ましい。しかしながら、アンバランス状態を検出する先行技術方法は甚だしく不満足なものであった。本発明は、これらの欠点を含めた先行技術が抱える欠点を解消する。
【００１１】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明は、実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取る過程と、実際の洗濯槽回転速度を予め定めた望ましい回転速度と比較して速度エラーを計算する過程とを有するような、回転する洗濯槽内におけるアンバランス状態の存在を検出する方法を提供することを目的とする。最大速度エラー及び最小速度エラーを決定し、最大速度エラーと最小速度エラーとの差を決定する。洗濯槽のアンバランス状態は、少なくとも一部分は差の計算値に基づいて検出する。
【００１２】
本発明はまた、与えられた洗濯槽回転速度に到達するための電力レベルの表示を受け取る過程と、与えられた回転速度に関連するような予め画定した標準電力レベルと要求電力レベルを比較する過程とを有するような、回転する洗濯槽内におけるアンバランス状態の存在を検出する方法を提供することをも目的とする。洗濯槽のアンバランス状態は、電力レベルの比較に応じて検出される。
【００１３】
本発明はまた、演算装置及び演算装置によりアクセス可能なメモリを更に有するような、回転する洗濯槽内におけるアンバランス状態を検出するシステムを提供することも目的とする。メモリは、回転速度要求値を格納する。速度検出器は洗濯槽の回転速度を示すように調整される。演算装置は、速度検出器が示す速度と速度エラーを計算するための速度要求とを比較するようにプログラムされる。演算装置は、最大速度エラー及び最小速度エラーを決定し、最大速度エラーと最小速度エラーの差を計算してアンバランス状態を検出するようにも更にプログラムされる。別のシステムにおいて、メモリは与えられた回転速度に関連する標準電力レベルを格納する。演算装置は、速度検出器が示すような、与えられた洗濯槽回転速度に到達するために必要な電力レベルを計算し、要求電力レベルと予め画定した標準電力レベルとを比較して洗濯槽のアンバランス状態を検出するようにプログラムされる。
【００１４】
本発明は、洗濯する衣類が入っている洗濯槽を制御する方法を提供することもまた目的とする。本方法は、第１の運転サイクルのために第１の洗濯槽回転速度要求の表示を受け取る過程と、第１の運転サイクル中に実際の洗濯槽回転速度の表示を受け取る過程とを有する。本方法は更に、第１の運転サイクルの少なくとも１回転の洗濯槽回転において、第１の回転速度要求と予め定めた点における実際の回転速度との差を測定し、また、速度エラーの範囲を決定することによって速度エラーを計算する過程を含む。洗濯槽の回転は、速度エラーの範囲に応じて影響を受ける。
【００１５】
本発明は、外箱と、外箱内に回転可能に取り付けられた洗濯槽と、外箱内で洗濯槽を回転させるために洗濯槽に操作しやすいように結合されたモータとを有するような衣類洗濯機を提供することも更に目的とする。衣類洗濯機は、回転速度要求値を格納するようなメモリ及び回転速度検出器を更に有する。演算装置は、少なくとも一部分は、洗濯槽回転速度と速度要求を比較して速度エラーを計算し、最大及び最小速度エラー値を決定し、最大速度エラー値と最小速度エラー値の差を計算することによって、洗濯槽のアンバランス状態を検出するようにプログラムされる。或る実施例では、洗濯槽は実質的に水平軸方向に回転するような向きになっている。或いは、モータがスイッチト・リラクタンスモータ（ＳＲモータ）からなることもある。或いは、メモリが、与えられた回転速度に関連する標準電力レベルを更に格納することもある。演算装置は、速度検出器が示すような、与えられた洗濯機回転速度に到達するために必要な電力レベルを計算し、要求電力レベルと予め画定した標準電力レベルとを比較して洗濯槽のアンバランス状態を検出するようにプログラムされる。
【００１６】
【好適な実施例の説明】
本発明の実施例について図面を参照して以下に説明する。明快に説明する観点から、ここでは実際に実施した全ての機能を説明することはしない。実際の実施例の開発において、開発者が目標を達成するためにシステム関連及び事業関連の制約に応じて等、実施毎に異なる無数の決定をしなければならなかったことは、当然賞賛に値する。更に、そのような開発努力が複雑且つ時間のかかるものであろうことも理解されようが、しかしそれも本発明を開示することで利益を受ける分野における通常の知識を有する者のために決まりきった手順を踏んでいるにすぎない。
【００１７】
図１は、本発明の実施例に基づく洗濯機１００を概略的に示すブロック線図である。洗濯機１００は、外箱１０２を有し、外箱１０２内に洗濯槽１０４が回転可能に取り付けられている。本発明の１実施例において、洗濯機１００は水平軸洗濯機である。換言すれば、洗濯槽１０４は外箱１０２内に実質的に水平軸方向に回転するように置かれる。図２は、本発明の実施例に基づく水平軸洗濯機１０１を示す。
【００１８】
再び図１を参照すると、モータ１０６が、ベルトを介するなどして操作しやすいように洗濯槽１０４に結合され、洗濯槽１０４を駆動する。洗濯機１００は更に、回転速度の要求値を格納するメモリ１０８を有する。速度検出器１１０は、モータ１０６に結合され、モータ１０６の実際の速度及び洗濯槽１０４の回転速度を確認する。或いは、速度検出器１１０を洗濯槽１０４に直結して洗濯槽１０４の回転速度を検出するものもある。或いは、センサを用いずにモータ１０６の電気パラメータ及び磁気パラメータをモニタリングすることによって、モータ１０６及び洗濯槽１０４の回転速度を測定することもある。このようにセンサを用いない運転の一例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許5,701,064号に開示されており、その全文を引用することをもって、本明細書の一部とする。
【００１９】
演算装置１１２は、回転する洗濯槽のアンバランス状態を、少なくとも一部分は洗濯槽１０４の実際の回転速度（装置１１０によって検出される）とメモリ１０８に格納される速度要求との差に基づいて検出するようにプログラムされる。本発明の実施例において、演算装置１１２は、図３に示されるように洗濯槽１０４のバランスを崩した状態を測定する方法に基づいてプログラムされる。図３のフローチャートによれば、洗濯槽１０４が実際に回転する速度の表示は、ブロック１２０において受け取ることになる。ブロック１２２において、ブロック１２０において測定された実際の回転速度と、メモリ１０８に格納される速度要求とを比較することにより速度エラーが計算される。つまり、速度要求から実際の回転速度を差し引くことで速度エラーが求められるのである。
【００２０】
ブロック１２４において、最大速度エラー及び最小速度エラーが決定される。或る実施例においては、洗濯槽１０４の１回転毎に対して最大速度エラー及び最小速度エラーが決定される。ブロック１２６において、アンバランス状態を測定するために最大速度エラーと最小速度エラーとの差が計算される。ブロック１２６において計算される最大速度エラーと最小速度エラーとの差は、洗濯槽１０４がアンバランスである度合いの表示を与える。最大速度エラーと最小速度エラーの差が大きいほど、洗濯槽１０４のアンバランスは大きい。
【００２１】
本発明の典型的な実施例において、洗濯機１００は、洗濯槽１０４の回転速度を制御するコントローラを有する。図４は、本発明の実施例において用いられる速度制御ループ１３０を示す。メモリ１０８に格納されるような速度要求１３２は、速度エラー１３８を生み出すような加算器において、装置１１０によって示されるような実際の回転速度１３４と比較される。速度エラー１３８は、コントローラ１４０に入力され、そこで速度エラー１３８を修正するためにモータ１０６に与えられる出力１４２が生み出される。コントローラ１４０は、速度エラーを小さく保持するのに効果的である。従って、コントローラ１４０の最小及び最大出力１４２は、アンバランス状態を検出するために用いられる。
【００２２】
図５は、本発明の特別な実施例に用いられる比例・積分・微分（ＰＩＤ）速度制御ループ１５０を示す。速度制御ループ１５０は、この典型的な実施例においてはマイクロコントローラからなる演算装置１１２を介して、ソフトウエア内で実行される。モトローラモデルMC68HC05P9マイクロコントローラは、好適な演算装置である。モトローラモデルMC68HC05P9マイクロコントローラはオンチップメモリを含むので、メモリ１０８は演算装置１１２内に含まれる。
【００２３】
図５に示されるＰＩＤ速度制御ループ１５０を使用するような実施例おいて、モータ１０６がＳＲモータからなるのは当業者に公知のとおりである。リラクタンスモータは、電圧を印加された巻線のインダクタンスが最大になる（すなわちリラクタンスが最小になる）ような位置に可動部分が動く傾向を利用してトルクを発生させるような電気機械である。ＳＲモータは通常、ロータと称される回転部分上に導電性の巻線や永久磁石を用いずに構成され、ステータと称される不動部分上に単向電流を流すような電気的にスイッチされる巻線を有する。非対称なステータ極幅の組は、通常、潜在的に多相であるようなＳＲモータの１相を形成するように直列または並列に接続される。
【００２４】
モータトルクは、ロータ極幅とステータ極幅が接近するにつれて両極幅の間に磁力が発生するように、ロータの角度位置に同期されるような予め定めた順序どおりに巻線の各相に電圧を印加することによって向上する。従って、ＳＲモータにおいては、ロータの角度位置に対応するシグナルを送るために一般にロータ位置検出器が使用され、相巻線はロータ位置の関数として好適に電圧を印加される。
【００２５】
ロータ位置検出器は、多数の形状をとりうる。電力変換器において装置のスイッチング配置を変える必要があるような位置までロータが回転すると、回転する毎に状態を変化させる出力シグナルを与えるようなロータ位置トランスダクタからなるロータ位置検出器を有するようなシステムもある。また、予め選択した角度でロータが回転するとその毎にパルス（または同様のシグナル）を与える相対位置エンコーダからなるロータ位置検出器を有するようなシステムもある。
【００２６】
ＳＲモータを使用しているような本発明の実施例においては、ロータ位置検出器の出力は、速度フィードバックシグナル１５２を発生させるようなタコメータとして機能し、モータ１０６の速度及び洗濯槽１０４の回転速度を示す。典型的な速度検出システムにおいては、モータ１０６のためのロータ位置センサは、モータ１０６が１回転する毎に４８パルスを与える。１回転毎にロータ位置センサが与える４８パルスは、モータ１０６のためのコントローラチップ（図示せず）によって１回転当たり８パルスに分割される。こうして分割された８パルスは、演算装置１１２に与えられる。洗濯機は、１２：１のベルト比を有するようなベルト駆動装置を使用して洗濯槽１０４を回転させる。従って、洗濯槽１０４が１回転する毎に９６タコメータパルスが演算装置１１２に与えられる。しかしながら、本発明はこのような速度検出に限定されるものではない。通常の知識を有する当業者は、タコメータ以外のアプローチを用いても実際に洗濯槽が回転する速度を測定しうるであろう。例えば、センサを用いないＳＲモータを使用するような別の典型的な実施例では、モータパラメータを検査することによって測定されるようなモータ速度に基づいて１回転当たり８パルスが与えられる。インダクションモータを用いて洗濯槽１０４を駆動するような実施例においては、スリップを検査して速度を測定する。
【００２７】
実際の速度を示すタコメータフィードバック１５２は、速度エラー１３８を生み出すような加算器１３６において速度要求１３２と比較される。速度エラー１３８は、コントローラの比例モード１５４、積分モード１５６、及び微分モード１５８に加えられ、ＰＩＤ動作は加算器１６０において合計される。コントローラの出力は、速度エラー１３８を修正するために必要なトルク要求１６２である。コントローラ１４０は、速度エラー１３８を小さく保持するのに効果的である。コントローラ１４０の出力は、速度が変化する傾向を打ち消す。ここで、コントローラの最小出力と最大出力との差は、アンバランスを直接的に示す。
【００２８】
別の実施例では、比例モード１５４、積分モード１５６、及び微分モード１５８の各モードを速度制御ループ１５０に利用しない。例えば、比例制御動作のみを用いて本発明を実施することは、本発明の開示の利益を有する分野における通常の知識を有する者のために引き受けるような決まった手順であろう。
【００２９】
図６は、図５に示されるような速度制御ループを使用する実施例と共に用いられる典型的な方法を示している。ブロック１７０内の最大トルク要求１６２を決定するため、洗濯槽１０４の各回転中に各トルク要求シグナル１６２が捕獲され、比較される。洗濯槽１０４の各回転に対するトルク要求シグナル１６２の範囲は、最大トルク要求１６２から最小トルク要求１６２を差し引くことによって、ブロック１７２において決定される。別の実施例において、最小及び最大トルク要求は洗濯槽の回転毎には決定されないが、予め選択された回転、例えば１回転おき、或いは半回転毎に決定される。更に別の実施例において、最小及び最大トルク要求は周期的に、例えば予め定められた時間間隔で決定される。
【００３０】
予め定められた標準トルク要求範囲はメモリ１０８に含まれ、分布する間に最小トルク要求と最大トルク要求の差とブロック１７４の標準トルク要求の範囲との比較が行われる。ブロック１７６では、実際のトルク要求範囲が標準範囲を超えていないかを演算装置１１２により測定する。実際の範囲が標準範囲内にあれば、運転は持続する。実際の範囲が標準範囲を超えていれば、ブロック１７８において修正がされる。例えば、実際のトルク要求範囲が標準範囲を超えていれば、衣類を再び回転させることが可能となり、分布サイクルが再始動する。これによりしばしばアンバランスは修正される。もしくは、洗濯槽１０４のバランスをよりよくとるように分布傾斜が修正される。
【００３１】
その上、最小トルク要求及び最大トルク要求はタコメータフィードバック１５２に基づいて複数の角度位置で決定されるので、洗濯槽１０４のアンバランス位置を測定することができる。例えば、与えられた負荷に対する最小及び最大トルク要求の角度位置及びトルク要求範囲に関する情報は、負荷アンバランスの角度位置に経験的に修正される。このような関係は、メモリ１０８に格納されるような参照用テーブルに与えられ、或るアンバランス位置において修正するために演算装置１１２からアクセスされる。これは、例えば、洗濯槽のバランスがとれていないような場合に必要となろう。出力１４２またはトルク要求１６２を用いてアンバランスを測定すると、アンバランスの推定位置における位相ずれを引き起こす可能性がある。しかしながら、当業者であればコントローラ時間定数及びその他のコントローラパラメータの知識によって、このような位相ずれを補正することができよう。
【００３２】
発明の背景で説明したように、洗濯機は通常多様な運転サイクルを有する。洗濯機、特に水平軸洗濯機は、１つ以上の洗濯サイクル、分布サイクル及びスピンサイクルを有する。アンバランスを検出する上記方法は、いかなる洗濯機サイクルにおいても使用できる。尤も、水平軸洗濯機において、約５０ｒｐｍの洗濯槽回転速度を用いて水の内外で衣類を回転させるような洗濯サイクル中には、洗濯槽のアンバランスは殆ど問題にならない。図３及び図５と関連して説明した方法は、５５〜１１０ｒｐｍの洗濯槽回転速度で運転する分布サイクルに特に好適である（衣類は、約６０ｒｐｍで洗濯槽１０４の側面に付着し始める）。
【００３３】
これに対して、通常スピンサイクル速度と考えられる最小回転速度は約２５０ｒｐｍである。本発明の特別な実施例において、洗濯槽回転速度が約３５０〜４５０ｒｐｍであれば低スピン速度、約６５０〜８５０ｒｐｍであれば中スピン速度、約１０００ｒｐｍであれば高スピン速度と考えられる。上記のように、衣類の脱水量を最大にするためには、洗濯槽１０４を高速で回転させることが望ましい。処理速度及び利用できる電力によっては、スピンサイクルで洗濯槽が高速回転しているような時に図３または図５で説明した方法を実施することは困難なこともある。
【００３４】
図７は、本発明に基づいて洗濯槽のアンバランスを検出するための別の方法を示す。図７に示される実施例は、スピンサイクルにおいて高速で洗濯槽が回転している時に用いるのに特に好適である。尤も、洗濯サイクル等の別のサイクルに適用することも可能である。ブロック２００において、与えられた洗濯槽回転速度に到達するために必要な電力の表示を受け取る。或る実施例においては、洗濯槽１０４の加速中に電力レベルの表示が得られる。ブロック２０２では、ブロック２００において受け取る電力レベルを、予め定められた「標準」電力レベルまたは与えられた負荷を伴う目標速度に到達するために必要な電力レベル範囲と比較する。論理判断ブロック２０４に示されるように、実際の電力レベルが、速度要求のために与えられた標準電力レベルを超えたら、ブロック２０６において修正がされる。実際の電力が標準電力レベルを超えなければ、システムは運転を持続する。
【００３５】
図８は、本発明の実施例に基づいて洗濯機を制御する方法を示す。本実施例において洗濯機は、分布サイクルからなる第１のサイクル及びスピンサイクルからなる第２のサイクルを少なくとも含むような水平軸洗濯機である。衣類が洗濯槽の側面に付着するまで洗濯槽回転速度が徐々に増加するような分布サイクルに対して、事実上図５に示されるようなプロセスを用いて洗濯槽のアンバランス状態を検出する。洗濯槽を高速で回転させて衣類を脱水するようなスピンサイクルに対しては、図７に示されるラインに沿ったプロセスが用いられる。
【００３６】
分布サイクルは、ブロック２１０から開始する。ＰＩＤ制御ループ１５０から出力される最小トルク要求１６２を最大トルク要求から差し引くことによって、ブロック２１２におけるトルク要求範囲を決定する。論理判断ブロック２１４において、トルク要求範囲は予め定められた標準トルク要求と比較され、トルク要求範囲が標準トルク要求範囲を超えたら、修正がされる。１実施例では、衣類を再び回転させて、その後分布サイクルが再開される。これはブロック２１６に示される。トルク要求範囲が標準トルク要求範囲を超えていなければ、衣類が洗濯槽１０４の側面に分布されるまで分布サイクルが継続する。これはブロック２１８に示される。
【００３７】
衣類が好適に分布したら、スピンサイクルが開始して（ブロック２２０）、ブロック２２２の目標スピン速度にまで洗濯槽１０４の回転速度を上昇させる。ブロック２２４においては、平均トルク要求１６２を様々な速度でモニターして電力を測定する。電力をモニターし、与えられた負荷を発生させるような与えられたスピン速度を得るために過剰電力が必要であるかどうかを判断する。与えられた速度に対する電力は、論理判断ブロック２２６において標準電力または与えられた速度に対する標準電力レベルと比較される。実際の電力が標準電力を超えたら、電力は負荷に供給されるよりもむしろ洗濯槽１０４の振動において無駄に消費される。従って、実際の電力が標準電力を超えなければ、ブロック２２８でスピンサイクルは継続する。論理判断ブロック２２６において実際の電力が標準電力を超えたら、修正がされる。本実施例においては、ブロック２３０で衣類を洗濯速度で再び回転させ、分布サイクルが繰り返される。或いは、スピン速度を低減させる等、これとは異なる修正がされることもある。
【００３８】
ここで開示した本発明に基づく実施例の中にはコントローラ１４０の出力を用いるものがあり、或る洗濯機サイクルのいかなる点においてもアンバランス状態を測定することが可能である。本発明の方法を実施するために、洗濯槽１０４は特定の速度、すなわち望ましい分布サイクル速度やスピンサイクル速度で回転する必要はない。むしろ、洗濯槽１０４の回転開始後にアンバランス状態はいかなる点においても検出可能である。更に、実際の速度と予め選択された速度要求１３２とが比較される。これにより、エネルギーの浪費その他のアンバランス状態に関する問題を縮減させるようなサイクルにおいて、できる限り速やかなアンバランス状態の検出、修正が可能になる。
【００３９】
本発明は、本発明の開示の利益を有する技術の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲及び発明の精神を逸脱しない限りにおいて変更を加えて実施することが可能であろう。本発明は、先に示した実施例に限定されるものではなく、請求の範囲内において上記バリエーションを包めて特許を得ようとするものである。従って、特許を取得しようとする排他的権利の内容は、上記請求の範囲に示す通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に基づき洗濯槽のアンバランスを検出するシステムを概略的に示すブロック線図である。
【図２】  本発明の実施例に基づく水平軸洗濯機の透視図である。
【図３】  本発明に基づき洗濯槽のアンバランスを検出する方法のフローチャートである。
【図４】  本発明の１実施例に基づく速度制御ループを示すブロック線図である。
【図５】  図４の速度制御ループの実施例である。
【図６】  本発明に基づく実施例を示すフローチャートである。
【図７】  本発明に基づき洗濯槽のアンバランス状態を検出して修正するような方法を示すフローチャートである。
【図８】  本発明に基づき洗濯機を制御する方法を示すフローチャートである。
【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７】
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【図８】
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