(57)【要約】【課題】洗濯モータの駆動を制御し、筐体の振動および騒音を抑制する。【解決手段】筐体１と、筐体１内に設けた衣類等を収容する回転ドラム３と、回転ドラム３を駆動する誘導モータ１２と、誘導モータ１２に可変周波数の電力を供給して駆動する制御部１３とを備え、制御部１３は、可変周波数もしくはその高調波が筐体１の共振周波数を避け、その避けた周波数以外では、誘導モータ１２が最大効率となる駆動周波数で制御するようにしたものであるので、筐体の振動および騒音を抑制することができる。【選択図】図１
2012000353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に設けた衣類等を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動する誘導モータと、前記誘導モータに可変周波数の電力を供給して駆動する制御部とを備え、前記制御部は、可変周波数もしくはその高調波が前記筐体の共振周波数を避け、その避けた周波数以外では、前記誘導モータが最大効率となる駆動周波数で制御するようにした衣類処理装置。
【請求項２】
制御部は、誘導モータへの印加電圧を設定する電圧設定手段と、駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段と、回転ドラムの実回転数周波数と前記駆動周波数設定手段との差分周波数を設定する滑り周波数設定手段を有し、筐体の共振周波数以外では、誘導モータが最大効率とする電圧設定手段の印加電圧と滑り周波数設定手段の滑り周波数に調整するようにした請求項１記載の衣類処理装置。
【請求項３】
電圧設定手段の印加電圧を所望電圧より小さく、滑り周波数設定手段の滑り周波数を所望周波数より大きく設定し、制御部の駆動周波数およびその高調波が筐体の共振周波数より高周波側へ移行するようにした請求項２記載の衣類処理装置。
【請求項４】
制御部は、インバータ回路のキャリア信号を設定するキャリア周波数設定手段を有し、前記キャリア周波数設定手段のキャリア周波数およびその高調波は、筐体の共振周波数と重ならないキャリア周波数とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の衣類処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類の洗濯等をおこなう衣類処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の衣類処理装置は、脱水運転時の振動および騒音の低減を図りつつ、能率よく洗濯がおこなえるようにすることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。図５は、特許文献１に記載された洗濯機のＤＣブラシレスモータの駆動制御系統例を示すブロック回路図である。
【０００３】
図５に示すように、振動検知センサ（Ａ）２４および振動検知センサ（Ｂ）２５をドラム式洗濯機の外槽に設けてその振動振幅値を検知し、振動振幅値が所定値以下なら脱水回転に移行し、所定値以上なら低速でバランス回転制御による回転を継続する。また、脱水回転では、脱水時間の経過にともない洗濯ドラムの速度が上昇する。その時、洗濯ドラムが大きく振動する一次共振点や二次共振点がある。この一次共振点および二次共振点の振動周波数は、外槽および外枠が有する固有振動周波数などによって定まる。
【０００４】
二次共振点での振動は、振動検知センサ（Ａ）２４および振動検知センサ（Ｂ）２５で検知して算出処理される。高速回転のための振動の規定値と比較し、振動がそれ以下であると判定されると、高速回転を行う。振動が高速回転のための振動の既定値より大きく、中速回転のための振動の規定値以下であると判定されると、中速回転を行う。振動が中速回転のための振動の既定値よりも大きい場合、低速回転を行う。
【０００５】
このようにアンバランス振動検知をおこない、脱水回転に移行し、二次共振点での振動を更に検知して高速、中速または低速の回転速度が選ばれ、脱水回転制御が行なわれるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、振動検知センサで検知した振動振幅が所定値以上である場合、低速回転での運転を継続するため、洗濯から脱水工程への移行が遅くなり、洗濯乾燥機の動作時間が長くなり、運転時間および消費電力が増加するという課題があった。
【０００８】
また、前記従来の構成では、洗濯物等がドラム内で偏りが生じるとアンバランスが発生し、振動振幅が所定値以上となることでの動作制限をおこなうものであるが、洗濯モータの駆動周波数による機体への振動および騒音の制限をおこなうものではなく、一般的には振動および騒音を防止するために緩衝材等を筐体の外壁等へ設け、外部に漏らさないようにすることが多く、経済性や騒音および振動の解決に課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯モータの駆動を制御し、筐体の振動および騒音を抑制する衣類処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の衣類処理装置は、筐体と、前記筐体内に設けた衣類等を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動する誘導モータと、前記誘導モータに可変周波数の電力を供給して駆動する制御部とを備え、前記制御部は、可変周波数もしくはその高調波が前記筐体の共振周波数を避け、その避けた周波数以外では、前記誘導モータが最大効率となる駆動周波数で制御するようにしたものである。
【００１１】
これによって、回転ドラムを駆動する誘導モータの駆動周波数を筐体の振動周波数およびその高調波と重ならない周波数で動作することで、筐体の振動および騒音を最小限に抑制し、その周波数以外では、誘導モータを最大効率で運転することができるとともに、省エネ、低騒音、低振動の衣類処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の衣類処理装置は、モータの駆動周波数を筐体の振動周波数を避けて筐体の振動および騒音を抑制するとともに、その抑制状態以外ではモータの最大効率とする動作をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における衣類処理装置の構成図
【図２】同衣類処理装置の制御部のブロック図
【図３】同衣類処理装置の制御部の動作を示すフローチャート
【図４】同衣類処理装置の回転数と印加電圧の関係図
【図５】従来の洗濯機のブロック回路図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、筐体と、前記筐体内に設けた衣類等を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動する誘導モータと、前記誘導モータに可変周波数の電力を供給して駆動する制御部とを備え、前記制御部の可変周波数およびその高調波は、前記筐体の共振周波数を避け、その共振周波数以外では、前記誘導モータが最大効率となる駆動周波数で制御するようにしたことにより、誘導モータを最大効率で運転するとともに、振動、騒音を抑制することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の制御部は、誘導モータへの印加電圧を設定する電圧設定手段と、駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段と、回転ドラムの実回転数周波数と前記駆動周波数設定手段との差分周波数を設定する滑り周波数設定手段を有し、制御部の駆動周波数およびその高調波は、筐体の共振周波数を避け、その共振周波数以外では、誘導モータが最大効率とする電圧設定手段の印加電圧とすべり周波数設定手段のすべり周波数に調整することにより、滑り周波数を算出することで簡単な構成で所望のドラム回転数を維持するとともに、振動および騒音となる駆動周波数を避けることができ、筐体の共振周波数以外での動作では、誘導モータの最大効率を実現することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の電圧設定手段の印加電圧を所望電圧より小さく、滑り周波数設定手段の滑り周波数を所望周波数より大きく設定し、制御部の駆動周波数およびその高調波が筐体の共振周波数より高周波側へ移行することにより、駆動周波数を高周波数側に移行するとともに回転ドラムの回転数を目標回転数とすることができ、筐体の振動、騒音の共振点を避けることができる。また、印加電圧を低下させる場合においても電流値を低減する滑り周波数値を設定することで、省エネ効果を高めることができる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の制御部は、インバータ回路のキャリア信号を設定するキャリア周波数設定手段を有し、前記キャリア周波数設定手段のキャリア周波数およびその高調波は、筐体の共振周波数と重ならないキャリア周波数とし
たことにより、キャリア周波数による筐体の振動、騒音を抑制することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯、すすぎ、脱水、乾燥までをおこなう衣類処理装置としての洗濯乾燥機の構成図、図２は、同洗濯乾燥機の制御部のブロック図を示すものである。
【００２０】
図１および図２において、内部に衣類等の洗濯物を収容し回転させる回転ドラム３と、回転ドラム３を駆動する誘導モータ１２と、誘導モータ１２のモータ軸に取り付けたモータプーリ５と、ベルト６を介して回転ドラム３の回転軸に取り付けたドラムプーリ４に動力を伝達し、回転ドラム３を回転駆動する構成としている。回転ドラム３はダンパ７によって弾性支持された受筒８内に回転可能に設けられ、これらは洗濯乾燥機の筐体１内に設けられている。
【００２１】
誘導モータ１２は、制御部１３からの駆動信号１６の指令により動作し、その回転動作時の回転数を回転数検知部１５で検出する構成としている。誘導モータ１２は、三相誘導モータで、毎分１万回転以上の高速運転する２極（極対数＝１）のモータとしているが、４極（極対数＝２）などでもよい。また、乾燥運転時は、乾燥ファン２をファンモータ１１により駆動し、その送風が回転ドラム３内に送り込まれる構成としている。
【００２２】
制御部１３は、洗濯乾燥機の筐体１の共振周波数をあらかじめ記録している記録手段１３１と、回転数検知部１５で検知した誘導モータ１２の回転数を取込み、速度制御をおこなう速度制御部１３２と、速度制御部１３２からの指令により滑り周波数を設定する滑り周波数設定手段１３３と、滑り周波数設定値から誘導モータ１２への駆動周波数の指令値を決定する駆動周波数設定手段１３５と印加電圧値を決定する電圧設定手段１３４と、その指令値からインバータ１３７への指令値を算出するベクトル変換部１３６と、インバータ１３７と、インバータ１３７から誘導モータ１２への動作電流を検知する電流検知手段１３８とから構成している。
【００２３】
インバータ１３７は、駆動する信号周波数発生部の周波数発生部１３７Ａと、駆動回路１３７Ｂと、キャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段１３７Ｃとから構成している。インバータ１３７は、一般的な３相６石のＩＧＢＴ、および駆動回路などを収めたインバータモジュールとし、３相の各電圧指令信号を受け、キャリア周波数設定手段１３７Ｃの周波数の三角キャリア波を用いたパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用するものとする。
【００２４】
図３は、実回転数および指令回転数と印加電圧の関係を示したものである。横軸に回転ドラム３の回転数（ｒ／ｍｉｎ）、縦軸に誘導モータ１２への印加電圧を示す。
【００２５】
まず、滑り周波数設定手段１３３で設定する滑り周波数Ｂ１の時の誘導モータ１２の回転数−モータ印加電圧の曲線Ｃ１を示し、その時の電圧設定手段１３４の指令値Ｖ１（１６０Ｖ）で、その時の駆動周波数設定手段１３５の指令値回転数Ａ２とした場合に、回転ドラム３の実回転数Ａ１を示している。
【００２６】
また、滑り周波数設定手段１３３で設定する滑り周波数Ｂ２の時の誘導モータ１２の回転数−モータ印加電圧の曲線Ｃ２を示し、その時の電圧設定手段１３４の指令値Ｖ２（１４０Ｖ）と駆動周波数設定手段１３５の指令値回転数Ａ３とした場合に、回転ドラム３の実回転数Ａ１を示している。
【００２７】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用を説明する。まず、図１に示す洗濯乾燥機は、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥の各工程をおこなう際に、制御部１３は、各工程の動作に応じた回転ドラム３の回転数および負荷トルクに応じて、誘導モータ１２が最大効率となる滑り周波数を滑り周波数設定手段１３３で算出し、さらに、その滑り周波数値から、駆動周波数設定手段１３５で駆動周波数と電圧設定手段１３４で印加電圧を算出し、駆動信号１６により誘導モータ１２に入力することで制御をおこなう。
【００２８】
ここで、滑り周波数設定手段１３３で設定する最大効率となる滑り周波数の算出については、例えば、ベクトル制御として、電流検知手段１３８により誘導モータ１２への供給電流を検知し、その電流値が最小とする滑り周波数の条件を、磁束電流（磁化電流）成分とそれに直交する電流成分（トルク電流）に分け、算出する方法としている。
【００２９】
例えば、トルク指令値Ｔ＊、磁束指令値φ２＊、誘導モータ１２の相互インダクタンスＭ、誘導モータ１２のインダクタンスＬ２、二次抵抗ｒ２、極対数ｐとした場合に、あらかじめ誘導モータ１２の既知のデータとして、所望の回転数とトルクの組合せ条件においての最大効率となる磁束指令値φ２＊を複数の条件でのデータを滑り周波数設定手段１３３に保持している。
【００３０】
図４に示す、制御部１３の駆動周波数設定フローチャートにおいて、実際の動作時の実回転数（Ｓ０１）と、その時のモータ電流の電流値（Ｓ０２）から磁束指令値およびトルク指令値を算出し（Ｓ０３）、その指令値により、磁束電流ｉγはｉγ＝φ２＊／Ｍ＋Ｌ２／（Ｍ×ｒ２）×ｄφ２＊／ｄｔ、トルク電流ｉδはｉδ＝Ｌ２×Ｔ＊／（ｐ×Ｍ×φ２＊）として算出し、さらに、滑り周波数ＷｓをＷｓ＝Ｍ×ｒ２／（Ｌ２×φ２＊）×ｉδとして求めることができる（Ｓ０４）。
【００３１】
このように算出した滑り周波数から駆動周波数設定手段１３５で設定する駆動周波数、電圧設定手段１３４で電圧を設定し（Ｓ０５）、駆動周波数設定手段１３５では、設定された駆動周波数が共振周波数と一致するかどうかを判断し（Ｓ０６）、一致する場合は、駆動周波数を一定値、高周波域とするように、前記算出式から滑り周波数設定手段１３３で再度算出し（Ｓ０７）、再度、駆動周波数設定手段１３５の駆動周波数を変更設定する。
【００３２】
共振周波数と一致しない場合は、駆動周波数設定手段１３５で設定した駆動周波数と電圧設定手段１３４で設定した電圧で誘導モータ１２を最大効率で動作させる（Ｓ０８）。
【００３３】
したがって、滑り周波数の算出後、共振周波数と駆動周波数が一致する場合にのみ駆動周波数を一定値、高周波域にずらし、誘導モータ１２の効率は最大とならないが、その場合であっても回転数と必要トルクの組合せ条件に応じた磁束指令値に変更し、滑り周波数を算出し直すことで、共振周波数近傍であってもスムーズに安定したトルク制御をおこなうことができる。
【００３４】
あらかじめ既知となっている誘導モータ１２のモータプーリ５とドラムプーリ４との減速比を考慮した回数数検知部１５の回転数値から、誘導モータ１２の駆動周波数および印加電圧の設定をおこなう。その結果、減速比を考慮した誘導モータ１２の速度およびトルク制御をおこなうことで、回転ドラム３の回転数およびトルクを所望の値とすることができる。
【００３５】
例えば、モータプーリ５とドラムプーリ４の減速比が８の場合は、回転数検知部１５の検出値が４００ｒ／ｍｉｎの場合、回転ドラム３の回転数は５０ｒ／ｍｉｎとなり、回転
ドラム３の負荷トルクが１６Ｎｍの場合、誘導モータ１２の負荷トルクは２Ｎｍとなり、誘導モータ１２は、回転数４００ｒ／ｍｉｎ、負荷トルク２Ｎｍとなる速度およびトルク制御をおこなうものである。
【００３６】
洗濯工程から脱水工程へ移行する場合、回転ドラム３を停止状態からゆっくり回転数を上昇し、高速回転へ移行する。その際も制御部１３は、誘導モータ１２が最大効率となる駆動周波数および印加電圧を算出して動作させる。その脱水動作の所望の回転数へ到達するまでに筐体１の共振周波数が複数存在する場合、共振周波数をあらかじめ記録している記録手段１３１の値と照合をおこない、その値を避ける周波数に駆動周波数設定手段１３５の駆動周波数を設定することで速度制御部１３２は誘導モータ１２の制御をおこなう。その場合においては、モータの最大効率の条件よりも共振周波数を避ける周波数および電圧値を優先する。
【００３７】
速度制御部１３２は、誘導モータ１２の回転数を回転数検知部１５から検出し、回転ドラム３の実回転数を換算する。さらに誘導モータ１２へのインバータ１３７からの動作電流を電流検知手段１３８で検出し、その電流値と回転数検知部１５から換算した回転ドラム３の実回転数から必要な二次磁束およびトルク電流を算出し、滑り周波数の指令値を滑り周波数設定手段１３３で設定する。その結果、必要なトルクと供給する滑り周波数の電流値を動作条件に応じて算出し、制御をおこなうことで、安定動作と余分な消費電力を抑制することができる。
【００３８】
さらに、設定した滑り周波数値から磁束電流およびトルク電流値を算出し、その磁束電流とトルク電流のベクトル和が誘導モータ１２への供給電流となるため、その供給電流値となるように電圧設定手段１３４で電圧値を算出する。さらに、滑り周波数値と実回転数値から設定する駆動周波数を駆動周波数設定手段１３５により設定をおこない、ベクトル変換部１３６で、二相‐三相変換やインバータ１３７へ供給する周波数および印加電圧を算出する。
【００３９】
インバータ１３７は、ベクトル変換部１３６で算出された駆動周波数および印加電圧を周波数発生部１３７Ａで三相の駆動信号を発生させ、キャリア周波数設定手段１３７Ｃで設定した周波数（例えば１５ｋＨｚ）に三角キャリア波を用いたパルス幅変調（ＰＷＭ）を発生させ、その信号を３相６石のＩＧＢＴおよび駆動回路を収めたインバータモジュールである駆動回路１３７Ｂへ入力する。
【００４０】
そのインバータ１３７からの印加電圧により、誘導モータ１２は所望の回転数、トルクで動作をする。その結果、誘導モータ１２の軸にあるモータプーリ５とドラムプーリ４とをベルト６を介して回転ドラム３を回転させる。
【００４１】
したがって、脱水工程において徐々に回転数を上昇する際に、記録手段１３１にあらかじめ設定している洗濯乾燥機の筐体１の共振周波数近傍になった場合、滑り周波数設定手段１３３の値を所望値より大きく設定することで、駆動周波数設定手段１３５の周波数を所望値より高く設定し、電圧設定手段１３４の電圧値を所望値より低く設定することで、回転ドラム３の回転数を所望値にすると同時に、駆動周波数を筐体１の共振周波数を避けて高周波側に移行することができる。
【００４２】
この場合も共振周波数を避けることを優先するための滑り周波数値、電圧値を選択するため、モータの効率は最大とならない。しかし、共振周波数ではない周波数ではモータの最大効率となる滑り周波数と電圧値を選定した動作をおこなう。
【００４３】
滑り周波数Ｗｓは、設定周波数Ｗ２と実回転数周波数Ｗｍの差分（Ｗｓ＝Ｗ２−Ｗｍ）
であり、図３に示すように、例えば、回転ドラム３の実回転数Ａ１とする場合、印加電圧と実回転数曲線の動作曲線Ｃ１の場合に、滑り周波数設定手段１３３の指令値を指令値Ｂ１とすると、電圧設定手段１３４の指令値が電圧Ｖ１（１６０Ｖ）と駆動周波数設定手段１３５の指令値が回転数Ａ２として算出され、誘導モータ１２は動作をする。
【００４４】
次に、同じ回転ドラム３の実回転数Ａ１とする印加電圧と実回転数曲線の動作曲線Ｃ２の場合では、滑り周波数設定手段１３３の指令値を指令値Ｂ２とすると、電圧設定手段１３４の指令値が電圧Ｖ２（１４０Ｖ）と駆動周波数設定手段１３５の指令値が回転数Ａ３として算出され、誘導モータ１２は動作をする。
【００４５】
このように滑り周波数を変えることにより、印加電圧を下げ、駆動周波数をＡ２からＡ３へ高周波側に移行することができるため、洗濯乾燥機の筐体１の共振周波数を避ける制御をおこなうことができる。つまり、滑り周波数を可変することで誘導モータ１２への印加電圧と駆動周波数とを変化させ、所望の回転数で回転ドラム３を動作させ、かつ、筐体１の共振周波数を避けることができる。これらをあらかじめ記録手段１３１で記録している周波数に適応して動作をおこなうことで、洗濯乾燥機の筐体１の振動や騒音を抑制することができる。
【００４６】
さらに、駆動周波数を高周波側へ移行し、印加電圧を下げることで誘導モータ１２への電流値を低減することができるため、効率向上となり省エネ性能を維持した制御をすることができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、誘導モータ１２に供給する電流を磁束電流とトルク電流に分けて制御する、いわゆるベクトル制御としており、電圧設定手段１３４はベクトル制御が行われた結果、筐体１の共振周波数を避け、その共振周波数以外では前記誘導モータ１２が最大効率となる条件の実現が可能な値をとるものとなる。
【００４８】
よって、特に本実施の形態では、ベクトル制御を行うことにより、過渡的な負荷変動に対しても応答性の優れた対応も可能であり、洗濯性能として優れたものが得られる効果もあるが、必ずしも誘導モータ１２の電流を磁束電流とトルク電流を制御するベクトル制御を構成することが必要であるというわけではなく、筐体１の共振周波数を避けるように滑り周波数を決め、電圧設定手段１３４は、その滑り周波数において適度なトルクが確保できる電圧を出力し、筐体１の共振周波数以外では前記誘導モータ１２の最大効率が実現できる条件を滑り周波数設定手段１３３、および電圧設定手段１３４から出力させることができるものであれば、例えばＶＦ方式でもかまわない。
【００４９】
また、ここではキャリア周波数設定手段１３７Ｃのキャリア周波数を１５ｋＨｚとしているが、同等の性能となる周波数であれば他の周波数でもかまわない。
【００５０】
また、記録手段１３１に記録している周波数が、キャリア周波数設定手段１３７Ｃのキャリア周波数の値またはその高調波と一致する場合には、キャリア周波数設定手段１３７Ｃの値を別の周波数に変更してインバータ１３７の駆動をおこなう。このようにキャリア周波数値を変更することにより、洗濯乾燥機の筐体１の共振周波数とキャリア周波数が一致するような場合でも振動を避けることができ、安定動作および騒音抑制をすることができる。
【００５１】
また、洗濯用のメインモータである誘導モータ１２についてここでは説明をおこなっているが、乾燥用のファンモータ１１についても乾燥用ファンモータの駆動をおこなう制御部を設けた構成とするため、その制御部でファンモータを駆動する駆動周波数が洗濯乾燥機の筐体１の共振周波数と一致する可能性もあり、その場合であっても本発明と同等の方
法で振動、騒音の防止をすることができる。
【００５２】
また、ここでは、ドラム式洗濯乾燥機で説明をおこなったが、ドラム式洗濯機や、縦型洗濯機および縦型洗濯乾燥機、ドラム式乾燥機等の衣類処理装置においても、同様に駆動周波数と筐体の共振周波数による振動、騒音の抑制をすることができ、同じ効果、作用、性能が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる衣類処理装置は、モータの駆動周波数を筐体の振動周波数を避けて筐体の振動および騒音を抑制するとともに、その抑制状態以外ではモータの最大効率とする動作をすることができるので、衣類処理装置として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  筐体
３  回転ドラム
１２  誘導モータ
１３  制御部
１３３  滑り周波数設定手段
１３４  電圧設定手段
１３５  駆動周波数設定手段
【図１】
2012000353.tif 000003
【図２】
2012000353.tif 000004
【図３】
2012000353.tif 000005
【図４】
2012000353.tif 000006
【図５】
2012000353.tif 000007