JPH0552237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、給水弁により給水し、モータを駆動
することにより、洗いやすすぎ等の行程を洗濯物
量に応じて適正に実行するようにした洗濯機に関
する。

(ロ) 従来の技術 この種の洗濯機は洗濯物量を的確に検知するこ
とが重要であり、従来は洗濯機の回転翼を駆動さ
れるモータの電流変化に基づいて検知する方法
や、回転翼或いはモータの回転数の変化に基づい
て検知する方法が提案されていた。これらの方法
は、洗濯物量が多くなると回転翼に加わる負荷、
即ちモータ負荷が大きくなり、モータ電流が増加
したり、回転数が減少したりすることを利用して
いる。

例えば、特開昭54―132366号公報に依れば、洗
いの行程でモータが始動されてから一定時間後の
電流値を測定し、洗濯物量が多い時は電流値が大
で、少ない時はその値が小であるとの関係によ
り、測定した電流値と予め時間設定装置に記憶さ
れている値とを比較し、この比較結果に基づいて
洗いの行程の実行時間を決める方法が採られてい
る。

しかし、斯る従来例及び実開昭57―58376号公
報で示すものは、過負荷状態に際してはそれを検
知して行程の進行を停止したり、異常を報知でき
る程度であり、モータロツク状態と過負荷状態を
同じ動作でしか制御することができない。例え
ば、洗濯物の量に対して給水量が少くて、モータ
に大きな負荷が加つた場合には状態を修正できる
にも拘らず、ロツクと同様の処置しかできない。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、過負荷状態とモータロツク状態を判
別し、修正可能な過負荷状態は修正して行程を進
行させ、自動運転率を向上せんとするものであ
る。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は、水位設定手段により予め設定された
水位まで給水弁により洗濯槽へ給水し、モータを
駆動し、所定の洗濯を実行するものに於いて、前
記モータの駆動時に於ける所定の電流を検知する
電流検知手段と、この電流検知手段による検知電
流を電気量に変換すべく積算する積算手段と、こ
の積算手段の積算出力に基づいて洗濯物量を判定
する量判定手段と、前記積算手段の積算出力を第
１所定値と比較する第１比較手段と、前記積算手
段の積算出力を第２所定値と比較する第２比較手
段と、前記水位設定手段による設定水位が所定高
水位に設定されているか否かを判定する水位判定
手段と、前記第１比較手段の比較結果によりモー
タロツク状態が判定されたとき、或いは、前記第
２比較手段の比較結果により過負荷状態が判定さ
れ且つ前記水位判定手段により所定高水位に設定
されているとの判定がなされたとき、前記モータ
の駆動を停止して異常報知する異常報知手段と、
前記第２比較手段の比較結果により過負荷状態が
判定され且つ前記水位判定手段により所定高水位
より低い水位に設定されているとの判定がなされ
たとき、前記給水弁を開いて前記設定水位より高
い水位まで再給水する再給水手段、この再給水手
段による再給水後、前記モータを再び駆動制御す
る制御手段とを備えたものである。

(ホ) 作用 即ち、所定高水位に水位設定していなければ、
モータの検知電流で過負荷状態を判定した時には
給水し、洗濯物量に適切な給水量として過負荷状
態を正常に戻す。つまり、負荷検知精度が向上
し、自動運転率が向上する。

(ヘ) 実施例 第１図の制御回路図及び第２図の断面図には、
洗い、すすぎ、脱水の各行程をマイクロコンピユ
ータ（以下マイコン）１の制御出力によつて順に
実行する全自動洗濯機２が示されている。電源ス
イツチ３を閉じ、スタートスイツチを操作するこ
とにより、マイコン１は給水路中に介在する給水
用電磁弁４を開放し、外槽５或いは脱水兼洗濯槽
６に給水せしめ、洗い行程から始動させる。外槽
５にはエアートラツプ７が設けてあり、給水水位
が所定値まで上ると、その時の圧力によつてダイ
ヤフラム型の水位スイツチ８をトリツプ（ON）
し、その水位信号をマイコン１に入力する。尚、
この水位スイツチ８はトリツプ水位とリセツト水
位に所定の差を有する型式のものであり、また数
段階に水位を設定できるものである。

かくして、マイコン１はその制御出力によつて
給水用電磁弁４を閉成し、一方ではコンデンサラ
ン型の単相誘導モータ９に対して一定な休止時間
を置いて右回転信号（第３図ａ参照）と左回転信
号（第３図ｂ参照）を交互に出力する。この回転
信号は0.7秒程度から２秒程度までの非常に短い
時間だけ出力され、23秒１周期中に左右各８回出
力される。

前記モータ９の回転は大小のプーリ１０，１０
及びベルト１１によつて一次減速された後に、遊
星歯車機構を用いた減速手段（図示せず）によつ
て二次減速され、脱水兼洗濯槽６内に位置する大
径山型の回転翼１２に伝達される。従つて、回転
翼１２は低速で左右交互に回転して水流を作り、
また洗濯物を攪拌し、このことによつて洗濯が実
行されるのである。

脱水兼洗濯槽６の壁には多数の脱水孔１３…が
穿設されており、また上部周縁部には液体を封入
した環状のバランサー１４が取付けてある。外槽
５の低部には排水口が設けてあり、その排水路中
にはマイコン１の制御出力によつて適宜開閉され
る排水用電磁弁１５が介在する。また、外槽５の
外底部には、脱水時に前記モータ９の一次減速回
転を脱水槽軸１６にも伝達するクラツチ機構及び
脱水終了時点で脱水槽軸１６にブレーキをかける
機構を設けている。これらを符号１７で示す。

洗い行程の回転翼１２を回転させている全時間
は洗濯槽６内に投入されたその時々の洗濯物量
（負荷量）と洗濯物の種類に応じてその都度適正
に決められる。続くすすぎ行程は排水電磁弁１５
を開放して排水し、非常に低い水位まで排水して
水位スイツチ８がリセツト（OFF）した時にモ
ータ９を一方向に連続回転させて脱水することで
開始する。この脱水時にはクラツチ機構によつて
脱水槽軸１６と共に脱水兼洗濯槽６が回転し、更
にこの回転に同期して回転翼１２も同一方向に同
一速度で回転する。この脱水が終了すると、排水
用電磁弁１５を閉成し、前述の洗い行程と同様の
行程作業が実行される。そして、このすすぎ行程
は通常の場合は２回実行され、必要に応じて１回
が省かれる。また、必要に応じて、給水完了後に
回転翼１２が反転している中で継続的に或いは断
続的に給水することができる。

斯るすすぎ行程に於いても回転翼１２を回転さ
せている全時間と脱水槽軸１６及び洗濯槽６を回
転させている全時間は、同様に洗濯物量等に応じ
てその都度決められる。続く脱水行程（最終）は
前述のすすぎ行程に於ける排水―脱水の一連の作
業を実行するものであり、脱水時間が長めにして
ある。そして、この長めの脱水時間は洗濯物量等
に応じてその都度決められる。尚、脱水はブレー
キをかけることによつて終了するが、モータ９の
電源はブレーキをかける前に切られ、ブレーキ作
動時のシヨツクやそこで発生するブレーキ音を抑
制している。このブレーキのきき等を洗濯物量等
の変化に拘らずほぼ一定にするために、モータの
電源を切る時点を洗濯物量等に応じて変える。

このように、行程の種々の時間は洗濯物量等に
応じて決められ、マイコン１の出力信号によつて
モータ９、給水、排水の電磁弁４，１５、クラツ
チ・ブレーキの機構及びブザー等の他の駆動要素
を制御し、極めて適正な行程制御を実行してい
く。

次に、斯る洗濯物の量と種類の検知及びその後
の制御について説明すると、第１図に示すよう
に、モータ９の線電流（駆動電流）（A₂）を検知
する手段としてカレントトランス（以下CT₂）１
８が設けられ、巻線１９，１９間に接続されたコ
ンデンサ２０の電流（A₁）を検知する手段とし
てカレントトランス（以下CT₁）２１が設けてあ
る。このCT₁，２１及びCT₂，１８には夫々負荷
抵抗２２，２２が接続されており、ここで検知さ
れた電流はダイオード２３，２３によつて整流さ
れ且つ抵抗２４，２４及びコンデンサ２５，２５
によつて平滑され、第３図ｄで示す出力信号と成
る。そして、モータ起動時にはCT₁，２１に充電
電流が流れ、CT₂，１８に起動電流が流れるの
で、マイコン１からモータの左右回転信号に同期
して起動カツトオフ信号（第３図ｃ参照）を出力
する。この起動カツトオフ信号によつてトランジ
スタ２６，２６は出力信号中の定常電流を検出す
る。この結果の出力信号波形は第３図ｅに示され
ている。この出力信号を差動増幅器２７に入力し
て差を求めた結果、第３図ｆで示す電流差に基づ
く差信号が得られる。この差信号は洗濯物量に比
例するものであり、加算器２８に入力される。

ここで、コンデンサ電流（A₁）は電源電圧の
変動に大きく依存するので、変動に対する補償が
必要となる。まず、電源電圧をトランス２９によ
つて降圧し、整流、平滑して、電源電圧に比例す
る直流電圧（V_ref）を作り、この直流電圧
（V_ref）をモータ９の左右回転信号に同期して、
また、起動カツトオフ信号を受けるトランジスタ
３０によつて制御して反転増幅器３１に入力す
る。反転増幅器３１は電源電圧に比例した直流電
圧（V_ref）を入力すると、その電圧に見合う適正
な電圧に修正された補償信号を出力し、前記加算
器２８に入力する。

これ等の補償された差信号は左右の回転信号が
出力される度に出力されるが、回転信号の出力時
間が極めて短いことから、また回転信号の出力時
間が左右で異なり且つ１回毎に変ることから、１
回の信号の実効電圧値（波高値）だけでは誤差が
大きい。そこで、第３図ａ，ｂで示すように１周
期で左右各８回の計16回の信号が出る場合は、加
算器２８のこの１周期16回分の加算出力は積算回
路３２によつて積算される。積算回路３２は積算
用の増幅器３３、コンデンサ３４、抵抗３５及び
フオトカプラ３６から成る。尚、フオトカプラ３
６はアナログスイツチ、リレー等に代えても良
い。ここでは、マイコン１がフオトカプラ３６を
モータ回転開始時にリセツト信号によつてOFF
し、コンデンサ３４を充電していく。そして、１
周期の運転が終了すると、マイコン１はセツト信
号によつてフオトカプラ３６をONして抵抗３５
に放電させる。即ち、積算回路３２によつて１周
期分の出力信号を「波高値×回転時間」即ち電気
量に変換している。この積算出力（第３図ｇ参
照）はレベルシフターとしての差動増幅器３７に
入力される。

上記の差信号は洗濯物と水を入れた負荷時、水
だけを入れた水負荷時、無負荷時では異なる波高
値を示す。ここで、負荷時に於ける差信号から水
負荷時或いは無負荷時に於ける差信号を差引き、
槽内に入れられた洗濯物のみによつて発生する出
力分を抽出する。このために、差動増幅器３７の
バイアス電圧（V_B）を可変抵抗器３８によつて
調整し、水負荷時或いは無負荷時の出力分を零或
いはそれに近くなるように設定する。例えば第３
図ｇで示す積分出力から同図ｈで示す水負荷時の
積分出力を差引くように調整して設定する。この
結果、差動増幅器３７からは洗濯物のみによつて
増加した出力（第３図ｉ参照）だけが適当に増幅
して抽出されるので、回転翼１２の形状、プーリ
１０，１０、ベルト１１等の電気機械系のばらつ
きに起因する変動分はこの時点で除去される。
尚、これらの増加出力の抽出動作は、第３図ｅで
示す起動カツトオフ後の夫々の平滑出力信号に対
して行なうことも可能である。この場合は、第３
図ｊで示すように平滑出力が無負荷時でv1、水
負荷時でv2、負荷時でv3とすると、第３図ｋで
示すバイアス電圧（V_B）を無負荷時出力分或い
は水負荷時出力分に合せて設定し、第３図で示
す増加出力分Δv1（｜v3−v2｜），Δv2（｜v3−v1
｜）を抽出する。

かくして、第３図ｉで示される差動増幅器３７
からの積算出力はダイオード３９によつて負の出
力をカツトされ、第３図ｍで示す出力として比較
器４０に入力され、またマイコン１からは比較器
４０に比較信号を入力する。この比較信号はラダ
ーネツトワークを含むＤ／Ａ変換器４１から入力
バツフア４２を介して入力され、マイコン１は比
較器出力を読み込んでいる。

マイコン１はフオトカプラ３６を各運転周期毎
にON―OFFさせ、その都度積算出力を比較して
読み込んでいるが、ここで、例えば始動から連続
して６回の出力を読み込む。そして、６回の出力
を平均化して平均値を算出し、最大の積算出力
（V_MAX）と最小の積算出力（V_MIN）のばらつきの
巾を算出する。マイコン１は実験等で標準的に定
められた、出力の平均値に対する洗濯物量の関
係、出力の最大、最小のばらつき巾に対する洗濯
物の種類（繊維の種類）の関係、洗濯物の量と種
類に対する各行程時間及び行程中の各作業時間の
関係を、予め記憶しており、算出された平均値及
びばらつき巾に基づく量と種類に対応して各駆動
要素を時間どおり駆動させ、行程の進行を制御し
ていく。

本実施例に於いて、モータ９のコンデンサ電流
A₁と線電流A₂の差を制御値としたのは、第５図
で示すようにコンデンサ２０の容量変化に対して
電流差がほとんど影響を受けず、このばらつきに
よる出力変動を除去できるためである。しかし、
コンデンサ２０の精度が高くてほとんどばらつき
が無いものであれば、CT₁，２１とそれに関連す
る回路構成は必要ではない。この時には線電流
（A₂）だけを整流、平滑し、電源補償し、積算
し、積算出力を６回に亘つて比較する。この場合
の差動増幅器３７による増加出力分の抽出動作
は、平滑出力或いは積算出力に対して行なわれ
る。

反転増幅器３１及び差動増幅器３７には帰還抵
抗R1４３及びR2４４が夫々切換可能に接続して
あり、抵抗R1４３の抵抗値を抵抗R2４４のそれ
の５／６にしている。この帰還抵抗R1，R2４
３，４４を切換えると、ゲイン定数が変化し、電
源周波数が50Hzと60Hzに変つた時に対応でき
る。即ち、60Hzの場合に抵抗R1４３に、50Hz
の場合に抵抗R2４４に切換えると、同一の洗濯
物量に対する出力がいずれの周波数であつても同
一と成る。両増幅器に於ける切換操作は一元的に
行なうことができ、抵抗R1，R2を１個の可変抵
抗器に代えることもできる。

次に、モータ９に対する過負荷状態と、モータ
９のロツク状態での制御動作について説明する。
通常の積算出力は具体的には4V程度であり、斯
る出力と10V以上の大きな所定値（V_UL）と5V程
度の過負荷用の値（V_OL）とは予めマイコン１に
記憶してある。第６図で示すように、洗い行程が
始動して負荷量等の検知動作が開始すると、各運
転周期毎の積算出力を（V_UL）と比較し、（V_UL）
以上であればモータ９を停止してブザー等でロツ
ク状態であることを報知、表示する。（V_UL）を
越えなければ、６回の積算出力の平均値が算出さ
れ、これを（V_UL）（V_OL）と順次比較する。
（V_UL）以上であれば上述のとおりモータ９を停
止してロツクであることを示し、（V_UL）未満で
且つ（V_OL）以上であればこの時の水位設定が高
水位であるかを判別し、高水位であればロツクと
同じ動作を行なう。高水位でなければ、水位設定
を高水位に自動的に変更して給水用電磁弁４を開
き、給水し、最初の６回までの積算出力、及び平
均値をクリアし、再度上述の動作を繰返す。洗濯
物の量に対して適切な水位設定が行なわれていな
かつた場合は、このように給水（補充）すること
によつて過負荷状態から脱出させることができ
る。また、平均値が（V_OL）未満であれば、平均
値及び積算出力のばらつきの巾に基づいて各行程
の時間及び行程中の作業時間を決め、この時間に
沿つて洗濯物を損傷することなく進行を制御して
いく。

(ト) 発明の効果 本発明によれば、所定高水位より低い水位が設
定されているときに過負荷状態が判定された場
合、上位の水位まで再給水してモータを駆動する
ようにしたため、過負荷状態を自動的に解消で
き、自動運転を継続することができ、自動運転効
率を向上することができる。

更に、前記過負荷状態の他にモータロツク状態
も判定するようにしているが、これら双方の判定
を行うにあたつては、洗濯物量を判定する場合に
用いるモータ検知電流による積算出力を利用して
おり、従つて、過負荷状態及びモータロツク状態
を簡単な構成で判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による洗濯機の制御回路図、第
２図は断面図、第３図ａ〜ｍは制御回路図の各部
に於ける出力波形図、第４図は洗濯物量及び種類
に対する出力特性図、第５図は洗濯物量に対する
電流差特性図、第６図は過負荷時或いはモータロ
ツク時に於ける制御動作を説明するフローチヤー
トである。 １……マイコン（積算手段を駆動させる手段、
判定する手段、モータ駆動手段）、４……給水用
電磁弁、８……水位スイツチ、９……モータ、１
８，２１……カレントトランス（電流検知手段）、
３２……積算回路（積算手段）、３７……差動増
幅器（出力増幅分を抽出する手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水位設定手段により予め設定された水位まで
   給水弁により洗濯槽へ給水し、モータを駆動し、
   所定の洗濯を実行するものに於いて、前記モータ
   の駆動時に於ける所定の電流を検知する電流検知
   手段と、この電流検知手段による検知電流を電気
   量に変換すべく積算する積算手段と、この積算手
   段の積算出力に基づいて洗濯物量を判定する量判
   定手段と、前記積算手段の積算出力を第１所定値
   と比較する第１比較手段と、前記積算手段の積算
   出力を第２所定値と比較する第２比較手段と、前
   記水位設定手段による設定水位が所定高水位に設
   定されているか否かを判定する水位判定手段と、
   前記第１比較手段の比較結果によりモータロツク
   状態が判定されたとき、或いは、前記第２比較手
   段の比較結果により過負荷状態が判定され且つ前
   記水位判定手段により所定高水位に設定されてい
   るとの判定がなされたとき、前記モータの駆動を
   停止して異常報知する異常報知手段と、前記第２
   比較手段の比較結果により過負荷状態が判定され
   且つ前記水位判定手段により所定高水位より低い
   水位に設定されているとの判定がなされたとき、
   前記給水弁を開いて前記設定水位より高い水位ま
   で再給水する再給水手段、この再給水手段による
   再給水後、前記モータを再び駆動制御する制御手
   段とを備えたことを特徴とする洗濯機。