洗濯機
【課題】接続形態を切り換える時の切換接点の信頼性を確保するとともに、脱水工程における低速から高速回転へスムースな切り換えをおこなう。
【解決手段】ドラム１１を回転駆動するモータ１２と、モータ１２を駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段３１と、洗濯シーケンスに応じてモータ１２の回転を制御する制御手段２０と、モータ１２の停止時にモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１との接続形態を変更する接続形態制御手段３２とを備え、制御手段２０は、脱水起動時に受け筒１３が共振する回転数で、モータ１２の制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、モータ１２を停止してモータ１２のステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたものである。
【解決手段】ドラム１１を回転駆動するモータ１２と、モータ１２を駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段３１と、洗濯シーケンスに応じてモータ１２の回転を制御する制御手段２０と、モータ１２の停止時にモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１との接続形態を変更する接続形態制御手段３２とを備え、制御手段２０は、脱水起動時に受け筒１３が共振する回転数で、モータ１２の制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、モータ１２を停止してモータ１２のステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類等の洗濯をおこなう洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、洗濯機は、洗濯水の撹拌により生じる水流を利用して洗濯物を洗うパルセータ式と、衣類等の洗濯物をドラムの回転により持ち上げ、落下させて洗濯物をたたき洗いするドラム式がある。
【０００３】
パルセータ式の洗濯機は、洗濯物の投入口が上面にあり、筐体の上方から洗濯物を出し入れする。洗濯槽の回転軸は鉛直方向で一般的に縦型と呼ばれている。それに対してドラム式の洗濯機は、洗濯物の投入口が前面にあり、洗濯槽としてのドラムの回転軸は水平方向で一般的に横型と呼ばれている。また、洗濯機能を有しない一般的な衣類乾燥機も横型である。
【０００４】
これに対して、最近のドラム式洗濯機においては、ユニバーサルデザインの観点からドラムである洗濯槽を前上がりに傾斜させたななめ配置とし、洗濯物の取り出し易さとともに、たたき洗いによる洗浄性能向上と、縦型と比較して乾燥時間の短縮を実現している。
【０００５】
従来、このようなドラム式洗濯機のモータは、洗濯時は、高トルクが必要であり、脱水時は、高速回転が必要になる。双方を満足するＤＣブラシレスモータの特性にすると、形状が大型化することから、弱め磁束制御により高速でもモータが回転できるようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、洗濯時の高トルクと脱水時の高速回転の双方を満足させるために、ステータコイルの接続形態を切り換えることで、２つのモータ特性を実現するモータの駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３５８８３号公報
【特許文献２】特開２００８−２２６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の特許文献１に記載の構成では、弱め磁束制御により高速でモータが回転できるようにしているため、高速時にモータが必要とする電流が増加し、消費電力が増大することでモータ効率が低下してしまうという課題を有していた。
【０００９】
また、特許文献２に記載の構成では、ロータが回転中に接続切り換えを行う時、電圧の印加を停止しても、モータの誘起電圧がインバータ回路のＤＣ電源部の電圧以上になるような場合には、回生エネルギーがモータからインバータ回路に流れ込むため、メカニカルリレーなどの有接点になるが、回生エネルギーがＤＣ電源部に流れ込むため、切り換え時の接点にスパークなどが発生し、接点が劣化するという課題を有していた。
【００１０】
また、接続切り換えによりモータの小型化によるコスト低減が図れる反面、電流検出装置や切換回路、配線等により、逆にコスト高になるという課題を有していた。特に、洗濯機へ搭載する場合には、脱水工程において、起動時の高トルクの必要な低速から高速回転へのスムースな切り換えが課題であった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、接続形態を切り換える時の切換接点の信頼性を確保するとともに、脱水工程における低速から高速回転へスムースな切り換えがおこなえる洗濯機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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたものである。
【００１３】
これによって、接続形態を切り換える時の切換接点の信頼性を確保し、脱水工程における低速から高速回転へスムースな切り換えがおこなえるとともに、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の洗濯機は、低速高トルクと高速回転の切換えを実現し、大容量洗濯と高速脱水を可能にするとともに、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の制御装置のブロック図
【図２】（ａ）（ｂ）同洗濯機のモータ結線切換図
【図３】同洗濯機のモータの特性図
【図４】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図５】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置のブロック図
【図７】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置のブロック図
【図９】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図１０】（ａ）（ｂ）本発明の洗濯機の他の例のモータ結線切換図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、洗濯物を撹拌するドラムと、前記ドラムを回転可能に収容する受け筒と、前記受け筒を弾性支持する筐体と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたことにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力の低減による省エネ性を向上することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、接続形態制御手段にモータのステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態から小さくなる第２の接続形態へ、または、第２の接続形態から第１の接続形態への切換えを指令する接続切換指令手段を設けたことにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力の低減による省エネ性を向上することができる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の接続切換指令手段は、給水後は、モータを停止して接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、モータのトルク不足による停止を回避することができるとともに、モータへの過電流を防止して信頼性を向上することができる。
【００１９】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の接続切換指令手段は、洗濯開始時は、接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、モータのトルク不足による停止を回避することができるとともに、モータへの過電流を防止して信頼性を向上することができる。
【００２０】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の接続切換指令手段は、脱水定常時に高速回転に対応したモータのステータコイルの抵抗が小さくなる第２の接続形態の場合で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、前記モータを停止して前記ステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、負荷の大きさを検知して接続形態を精度よく切換えることができるようになり、脱水工程での消費電力を少なくして省エネ性を向上することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
（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機の制御装置のブロック図、図２は、同洗濯機のモータ結線切換図、図３は、同洗濯機のモータの特性説明図、図４および図５は、同モータ結線切換のフローチャートである。
【００２３】
図１において、１０は洗濯機機構部、１１は洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としてのドラム、１２はドラム１１を速度制御しながら回転させるモータで、ブラシレスモータにより構成している。１３はドラム１１を内包し洗濯物と水が入る受け筒、１８は洗濯物をドラム１１に出し入れする投入口（図示せず）を開閉する扉、１７は投入口を前面に設けた筐体、１４は受け筒１３と筐体１７との隙間をなくして接続するためのシールパッキンである。
【００２４】
１５は受け筒１３を筐体１７内で姿勢を支持するための支持ばね、１６は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減し、筐体１７や床への振動伝達を小さくするための、ばね要素とダンパ要素で構成されるダンパ機構で、受け筒１３の下部を前後で支持して前上がりに傾斜させている。１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
【００２５】
２０はモータ１２の制御手段、２１はモータ１２の回転速度を検出するホールＩＣおよびコイルに流れる電流を検出する速度電流検出手段、２２は速度電流検出手段２１の出力であるモータ１２の回転速度をもとに目標回転速度との誤差を演算して制御量を演算するとともに、モータ電流をもとに制御量を演算する制御回路のモータ制御手段、３１はモータ１２へ駆動電流を印加するインバータ回路で構成したモータ駆動手段である。
【００２６】
２３は洗濯機の工程に応じて目標回転数をモータ制御手段２２に指令するとともに、モータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を指令する接続切換指令手段、３２は接続切換指令手段２３の指令を受けてモータ１２とモータ駆動手段３１の結線状態を切り換える、リレー回路の接続形態制御手段である。２４は洗濯機制御手段で、モータ１２等を制御し設定された洗濯シーケンスにより、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程等を逐次制御する。
【００２７】
図２は、モータ１２のコイルと、洗濯機の工程に応じてモータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を指令する接続切換指令手段２３と、モータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を切り換えるリレー回路の接続形態制御手段３２の構成を示したものである。
【００２８】
モータ１２を駆動するモータ駆動手段３１は、接続切換指令手段２３からの指令によってモータ駆動手段３１からモータ１２のステータコイルへと接続するモータ線１２３がリレー１２４の端子に接続されている。
【００２９】
リレー１２４は、一方の端子１２５と他方の端子１２６で配線を切換え、１つは１相のステータコイル１２９の一端と接続されている。１相のステータコイルは２つのコイル１２９、１３０が直列に接続された構成で、２つのコイル１２９と１３０がつながる中間から、引き出し線１２７を設けて他方の端子１２６に接続されている。また、１相のステータコイル１３０は中性点１２８に接続され、３相のステータコイルが中性点１２８で接続されるスター結線で構成されている。
【００３０】
図３は、横軸がモータ回転数、縦軸がモータ出力トルクを表すモータ特性図である。端子１２５でステータコイルが接続される場合は、ステータコイルの巻数が増加するため、図３におけるイの特性となり、一般に図３中Ａの低速で高トルクが出力可能となる。逆に端子１２６でステータコイルが接続される場合は、図３におけるロの特性となり、低速での出力は低トルクになるが、図３中Ｂの高速回転が可能となる。この２つの結線状態は、接続切換指令手段２３の指令に基づき、接続形態制御手段３２のリレー１２４によって切換えられる。
【００３１】
以上のような構成において、まず、洗濯工程での動作を説明する。洗濯工程では、ドラム式洗濯機の場合、洗濯機制御手段２４からの洗い工程の指令によりモータ制御手段２２は、たたき洗いを行うため回転数を約４５ｒ／ｍｉｎで制御し、ドラム１１を正逆反転駆動する。受け筒１３内に溜められた水を含んだ衣類等の洗濯物を攪拌し、持ち上げて落下させるたたき洗いを行うため、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。この低速高トルクの接続状態（第１の接続状態）で、洗濯工程とすすぎ工程を所定時間実行する。
【００３２】
次に、脱水工程での動作を説明する。脱水工程では、洗濯機制御手段２４からの脱水工程の指令により、モータ制御手段２２は、ドラム１１を８００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で回転制御する。遠心力で衣類をドラム１１の内周壁面に張り付ける遠心力脱水を行うため、高速回転が必要であり、図２の状態（ｂ）の結線のように、ステータコイルのターン数が少ない接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２６で接続を行う。この高速回転の接続状態（第２の接続状態）で、脱水工程を所定時間実行する。
【００３３】
次に、乾燥工程での動作を説明する。乾燥工程では、洗濯機制御手段２４からの乾燥工程の指令により、モータ制御手段２２は、脱水された洗濯物を攪拌し、ドラム１１内で衣類を浮かせるように、ドラム１１の回転数を５０ｒ／ｍｉｎから８０ｒ／ｍｉｎで制御する。低速で高効率回転が必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００３４】
以上の動作を図４および図５のフローチャートで説明する。１で洗濯機制御手段２４がモータ制御手段２２にモータ１２の回転制御の実行を指令する。２で洗濯機制御手段２４が接続切換指令手段２３に洗濯工程を指令する。３で洗濯の工程によって３つに分岐させる。４は洗いの場合で、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令する。５で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を指令する。その後、８でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、９でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。
【００３５】
また、脱水工程の場合、６で接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令し、モータ１２の回転数と電流または回転数変動に応じて７で接続を切換え、その後は洗濯工程と同じである。
【００３６】
図５は、図４中のブロック７の詳細なシーケンスを示すフローチャートである。脱水の起動時は、７−１で図２の接続（ａ）を指令し、共振の回転数２８０ｒ／ｍｉｎにおいて、７−３で駆動電流または回転数変動を検知し、閾値以下であれば、７−６で一旦モータ１２を停止後、図２の接続（ｂ）を指令し、回転数を４００ｒ／ｍｉｎ以上に上昇させる。
【００３７】
また、共振の回転数６８０ｒ／ｍｉｎにおいて、７−７で再度駆動電流または回転数変動を検知し、閾値以下であれば、そのまま回転数を上昇させて脱水をおこなう。閾値以下の場合、モータ１２を一旦停止して７−１に戻る。また、７−３で閾値以上の場合、モータ１２を一旦停止して布ほぐしをおこなう。
【００３８】
脱水の初めは、洗濯物が多くの水分を含んでいるため、ドラム１１を回転させるために大きなトルク（例えば、１５Ｎｍ以上）が必要となる。さらに、衣類がドラム１１内で偏りが生じるとトルクは大きくなる。この場合、高速回転特性の結線ではトルクが不足するという問題が生じる。そのため、脱水の初めは低速回転の高トルク特性の結線に設定し、回転数を徐々に上昇させながら、トルクすなわち起動電流、あるいは目標回転数との差をみて、結線を接続形態制御手段３２のリレー１２４で切換えている。
【００３９】
受け筒１３の姿勢を支持するための支持ばね１５と、振動を低減して筐体１７や床への振動伝達を小さくするためのダンパ機構１６が共振する回転数、例えば３５０ｒ／ｍｉｎ以上にモータ１２の回転数を高くする場合、回転数を上昇させるときにモータ１２の駆動電流を検知する。そこで、水を含んだ衣類の重さ、あるいは衣類の偏りによりモータ１２に負荷となるが、所定の閾値、例えば５Ａ以上にならなければ、接続切換指令手段２３がモータ１２を一旦停止させ、接続形態制御手段３２により高速回転特性となるように結線が切換えられた後、回転数を上昇させる。
【００４０】
その場合も同様にモータ１２の駆動電流を検知していて、モータ１２への負荷が大きく例えば筐体１７の共振する回転数６８０ｒ／ｍｉｎにおいて、駆動電流が３Ａの閾値以上になれば、再度モータ１２を停止後、高トルクとなるように結線を切り換える。
【００４１】
そのため、すすぎ工程や脱水工程で、モータ１２の回転数を７００ｒ／ｍｉｎ以上にする場合、事前に衣類がドラム１１に張り付く回転数１２０ｒ／ｍｉｎ以上、ダンパ機構１６の共振回転数以下の回転数での予備動作、あるいは、ダンパ機構１６の共振回転数以上で、筐体１７の共振回転数、例えば６００ｒ／ｍｉｎ以下の予備動作をおこなう。予備動作とは、一気に高速回転の脱水をおこなうのではなく、トルク不足にならないように回転数を上昇させていくことである。
【００４２】
さらに、乾燥の場合は、図４の１０で接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令し、１１で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に５０〜８０ｒ／ｍｉｎのモータ１２の目標回転数を指令する。
【００４３】
以上のように、洗濯シーケンスの脱水工程において、起動時に受け筒１３が共振する回転数で、モータ１２の制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、モータ１２を一旦停止して、モータ１２のステータコイルの抵抗を大きく、そして、閾値以下であれば、モータ１２を一旦停止して、モータ１２のステータコイルの抵抗が小さくなるように、接続切換指令手段２３により、接続形態制御手段３２に切換えを指令し、接続形態制御手段３２のリレー回路によって、モータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１との接続形態を切換えることにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図である。本実施の形態の特徴は、速度電流検出手段２１で検出したモータ電流に応じて接続切換指令手段２３が、接続形態制御手段３２でモータ１２とインバータ回路であるモータ駆動手段３１の結線状態を切換制御しているところである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００４５】
脱水工程では、ドラム式洗濯機の場合、洗濯機制御手段２４からのすすぎ工程の指令により、モータ制御手段２２は、給排水を行うとともに受け筒１３内に洗濯物の量に応じた新たなすすぎ水を給水し、ドラム１１の回転数を約５０ｒ／ｍｉｎから１６００ｒ／ｍｉｎで制御する。
【００４６】
水を含んだ洗濯物を攪拌するためには、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態（第１の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００４７】
また、遠心力で洗濯物をドラム１１の内周側面に張り付けるとき、あるいは、洗濯物に含まれる洗剤を含む水を遠心力ですすぎを行うためには高速回転が必要であり、図２の状態（ｂ）の結線のようにステータコイルのターン数が少ない接続状態（第２の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２６で接続を行う。
【００４８】
脱水工程において、衣類の偏りが大きい場合、一部給水して撹拌を行う。このような場合、受け筒１３への給水および排水直後は、図２の状態（ａ）の結線として、ドラム１１の回転数を再度上昇させていく途中で、速度電流検出手段２１所定の電流以下で回転起動できた場合、ドラム１１の回転を一旦停止した後、図２の状態（ｂ）の結線に切り換え、高速回転を行う。
【００４９】
以上の動作を図７のフローチャートで説明する。１で給水工程がＯＮなり、ドラム１１内に給水される。２で給水後のモータ１２停止状態で、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の状態（ａ）の接続を指令する。排水後、３で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を６００ｒ／ｍｉｎ以下で指令する。
【００５０】
その後、４で制御電流の大きさに応じて、例えば５Ａ以下であれば、図２の接続（ａ）のまま、５でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、６でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。４で制御電流が、例えば５Ａ以上であれば、７でモータ１２を停止後、図２の接続（ｂ）に切換え、８で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に６００ｒ／ｍｉｎ以上のモータ１２の目標回転数を指令する。
【００５１】
以上より、洗濯シーケンスに応じて接続形態制御手段３２に切換えを指令する接続切換指令手段２３で、接続形態制御手段３２であるリレー回路でモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１の接続形態を切換えることによって、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには、消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図である。本実施の形態の特徴は、洗濯機電源手段４０の入力に応じて接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２でモータ１２とモータ駆動手段３１であるインバータ回路の結線状態を切換制御しているところである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５３】
洗濯機への電源入力を洗濯機電源手段４０が検知すると、通常、洗濯機制御手段２４からの衣類重量検知で、ドラム１１の回転数を約４５ｒ／ｍｉｎで制御する。その後、受け筒１３内に洗濯物の量に応じた洗濯水を給水し、水を含んだ洗濯物を攪拌してたたき洗いを行うため、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のようにステータコイルのターン数が多い接続状態（第１の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００５４】
以上の動作を図９のフローチャートで説明する。１で洗濯機電源手段４０がＯＮになる。２で電源ＯＮ後のモータ１２の停止時に、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の（ａ）の接続を指令する。３で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を６００ｒ／ｍｉｎ以下で指令する。その後、４で制御電流の大きさに応じて、例えば５Ａ以下であれば、図２の（ａ）の接続状態を維持する。
【００５５】
５でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、６でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。４で制御電流が、例えば５Ａ以上であれば、７でモータ１２を停止後、図２の状態（ｂ）の接続状態（第２の接続状態）に切り換え、８で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に６００ｒ／ｍｉｎ以上のモータ１２の目標回転数を指令する。
【００５６】
以上により、電源入力に応じて接続形態制御手段３２に切換を指令する接続切換指令手段２３で、接続形態制御手段３２であるリレー回路でモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１の接続状態を変更することによって、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには、消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００５７】
なお、図１０は、モータ結線の切換えの他の例を示したものである。本実施の形態において、モータ結線の切換えを図２のように直列並列切換えとしたが、図１０のスターデルタ切換えでも同様の効果が得られる。図１０において、モータ１２を駆動するモータ駆動手段３１のインバータ回路は、接続切換指令手段２３からの指令によって、インバータ回路からモータ１２のステータコイルへと接続するモータ線１２３がリレー１２４の端子に接続される。
【００５８】
リレー１２４は、一方の端子１２５と他方の端子１２６で配線を切換え、一方の端子１２５はスター結線、他方の端子１２６は配線１２７と接続されてデルタ結線となる。図２の構成による切換えと同様に、スター結線とデルタ結線では電気抵抗が異なり、同様の効果が得られる。なお、モータ結線の切換えは、タップ切換でも同様の効果が可能である。
【００５９】
また、本実施の形態において、切換回転数を４００ｒ／ｍｉｎ、６００ｒ／ｍｉｎとしたが、洗濯機の振動特性が変化した場合は、それに見合ったものであればよい。さらに、本実施の形態では、電流の閾値を５Ａ、回転数変動を目標の１０％としたが、他の閾値でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、低速高トルクと高速回転の切換えを実現し、大容量洗濯と高速脱水を可能にするとともに、消費電力を低減することができるので、洗濯機として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１１ ドラム
１２ モータ
１３ 受け筒
１７ 筐体
２０ 制御手段
２１ 速度電流検出手段
２２ モータ制御手段
２３ 接続切換指令手段
２４ 洗濯機制御手段
３１ モータ駆動手段
３２ 接続形態制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類等の洗濯をおこなう洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、洗濯機は、洗濯水の撹拌により生じる水流を利用して洗濯物を洗うパルセータ式と、衣類等の洗濯物をドラムの回転により持ち上げ、落下させて洗濯物をたたき洗いするドラム式がある。
【０００３】
パルセータ式の洗濯機は、洗濯物の投入口が上面にあり、筐体の上方から洗濯物を出し入れする。洗濯槽の回転軸は鉛直方向で一般的に縦型と呼ばれている。それに対してドラム式の洗濯機は、洗濯物の投入口が前面にあり、洗濯槽としてのドラムの回転軸は水平方向で一般的に横型と呼ばれている。また、洗濯機能を有しない一般的な衣類乾燥機も横型である。
【０００４】
これに対して、最近のドラム式洗濯機においては、ユニバーサルデザインの観点からドラムである洗濯槽を前上がりに傾斜させたななめ配置とし、洗濯物の取り出し易さとともに、たたき洗いによる洗浄性能向上と、縦型と比較して乾燥時間の短縮を実現している。
【０００５】
従来、このようなドラム式洗濯機のモータは、洗濯時は、高トルクが必要であり、脱水時は、高速回転が必要になる。双方を満足するＤＣブラシレスモータの特性にすると、形状が大型化することから、弱め磁束制御により高速でもモータが回転できるようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、洗濯時の高トルクと脱水時の高速回転の双方を満足させるために、ステータコイルの接続形態を切り換えることで、２つのモータ特性を実現するモータの駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３５８８３号公報
【特許文献２】特開２００８−２２６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の特許文献１に記載の構成では、弱め磁束制御により高速でモータが回転できるようにしているため、高速時にモータが必要とする電流が増加し、消費電力が増大することでモータ効率が低下してしまうという課題を有していた。
【０００９】
また、特許文献２に記載の構成では、ロータが回転中に接続切り換えを行う時、電圧の印加を停止しても、モータの誘起電圧がインバータ回路のＤＣ電源部の電圧以上になるような場合には、回生エネルギーがモータからインバータ回路に流れ込むため、メカニカルリレーなどの有接点になるが、回生エネルギーがＤＣ電源部に流れ込むため、切り換え時の接点にスパークなどが発生し、接点が劣化するという課題を有していた。
【００１０】
また、接続切り換えによりモータの小型化によるコスト低減が図れる反面、電流検出装置や切換回路、配線等により、逆にコスト高になるという課題を有していた。特に、洗濯機へ搭載する場合には、脱水工程において、起動時の高トルクの必要な低速から高速回転へのスムースな切り換えが課題であった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、接続形態を切り換える時の切換接点の信頼性を確保するとともに、脱水工程における低速から高速回転へスムースな切り換えがおこなえる洗濯機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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたものである。
【００１３】
これによって、接続形態を切り換える時の切換接点の信頼性を確保し、脱水工程における低速から高速回転へスムースな切り換えがおこなえるとともに、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の洗濯機は、低速高トルクと高速回転の切換えを実現し、大容量洗濯と高速脱水を可能にするとともに、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の制御装置のブロック図
【図２】（ａ）（ｂ）同洗濯機のモータ結線切換図
【図３】同洗濯機のモータの特性図
【図４】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図５】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置のブロック図
【図７】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置のブロック図
【図９】同洗濯機の動作を示すフローチャート
【図１０】（ａ）（ｂ）本発明の洗濯機の他の例のモータ結線切換図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、洗濯物を撹拌するドラムと、前記ドラムを回転可能に収容する受け筒と、前記受け筒を弾性支持する筐体と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにしたことにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力の低減による省エネ性を向上することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、接続形態制御手段にモータのステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態から小さくなる第２の接続形態へ、または、第２の接続形態から第１の接続形態への切換えを指令する接続切換指令手段を設けたことにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力の低減による省エネ性を向上することができる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の接続切換指令手段は、給水後は、モータを停止して接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、モータのトルク不足による停止を回避することができるとともに、モータへの過電流を防止して信頼性を向上することができる。
【００１９】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の接続切換指令手段は、洗濯開始時は、接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、モータのトルク不足による停止を回避することができるとともに、モータへの過電流を防止して信頼性を向上することができる。
【００２０】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の接続切換指令手段は、脱水定常時に高速回転に対応したモータのステータコイルの抵抗が小さくなる第２の接続形態の場合で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、前記モータを停止して前記ステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにしたことにより、負荷の大きさを検知して接続形態を精度よく切換えることができるようになり、脱水工程での消費電力を少なくして省エネ性を向上することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
（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機の制御装置のブロック図、図２は、同洗濯機のモータ結線切換図、図３は、同洗濯機のモータの特性説明図、図４および図５は、同モータ結線切換のフローチャートである。
【００２３】
図１において、１０は洗濯機機構部、１１は洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としてのドラム、１２はドラム１１を速度制御しながら回転させるモータで、ブラシレスモータにより構成している。１３はドラム１１を内包し洗濯物と水が入る受け筒、１８は洗濯物をドラム１１に出し入れする投入口（図示せず）を開閉する扉、１７は投入口を前面に設けた筐体、１４は受け筒１３と筐体１７との隙間をなくして接続するためのシールパッキンである。
【００２４】
１５は受け筒１３を筐体１７内で姿勢を支持するための支持ばね、１６は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減し、筐体１７や床への振動伝達を小さくするための、ばね要素とダンパ要素で構成されるダンパ機構で、受け筒１３の下部を前後で支持して前上がりに傾斜させている。１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
【００２５】
２０はモータ１２の制御手段、２１はモータ１２の回転速度を検出するホールＩＣおよびコイルに流れる電流を検出する速度電流検出手段、２２は速度電流検出手段２１の出力であるモータ１２の回転速度をもとに目標回転速度との誤差を演算して制御量を演算するとともに、モータ電流をもとに制御量を演算する制御回路のモータ制御手段、３１はモータ１２へ駆動電流を印加するインバータ回路で構成したモータ駆動手段である。
【００２６】
２３は洗濯機の工程に応じて目標回転数をモータ制御手段２２に指令するとともに、モータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を指令する接続切換指令手段、３２は接続切換指令手段２３の指令を受けてモータ１２とモータ駆動手段３１の結線状態を切り換える、リレー回路の接続形態制御手段である。２４は洗濯機制御手段で、モータ１２等を制御し設定された洗濯シーケンスにより、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程等を逐次制御する。
【００２７】
図２は、モータ１２のコイルと、洗濯機の工程に応じてモータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を指令する接続切換指令手段２３と、モータ１２とモータ駆動手段３１の接続状態を切り換えるリレー回路の接続形態制御手段３２の構成を示したものである。
【００２８】
モータ１２を駆動するモータ駆動手段３１は、接続切換指令手段２３からの指令によってモータ駆動手段３１からモータ１２のステータコイルへと接続するモータ線１２３がリレー１２４の端子に接続されている。
【００２９】
リレー１２４は、一方の端子１２５と他方の端子１２６で配線を切換え、１つは１相のステータコイル１２９の一端と接続されている。１相のステータコイルは２つのコイル１２９、１３０が直列に接続された構成で、２つのコイル１２９と１３０がつながる中間から、引き出し線１２７を設けて他方の端子１２６に接続されている。また、１相のステータコイル１３０は中性点１２８に接続され、３相のステータコイルが中性点１２８で接続されるスター結線で構成されている。
【００３０】
図３は、横軸がモータ回転数、縦軸がモータ出力トルクを表すモータ特性図である。端子１２５でステータコイルが接続される場合は、ステータコイルの巻数が増加するため、図３におけるイの特性となり、一般に図３中Ａの低速で高トルクが出力可能となる。逆に端子１２６でステータコイルが接続される場合は、図３におけるロの特性となり、低速での出力は低トルクになるが、図３中Ｂの高速回転が可能となる。この２つの結線状態は、接続切換指令手段２３の指令に基づき、接続形態制御手段３２のリレー１２４によって切換えられる。
【００３１】
以上のような構成において、まず、洗濯工程での動作を説明する。洗濯工程では、ドラム式洗濯機の場合、洗濯機制御手段２４からの洗い工程の指令によりモータ制御手段２２は、たたき洗いを行うため回転数を約４５ｒ／ｍｉｎで制御し、ドラム１１を正逆反転駆動する。受け筒１３内に溜められた水を含んだ衣類等の洗濯物を攪拌し、持ち上げて落下させるたたき洗いを行うため、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。この低速高トルクの接続状態（第１の接続状態）で、洗濯工程とすすぎ工程を所定時間実行する。
【００３２】
次に、脱水工程での動作を説明する。脱水工程では、洗濯機制御手段２４からの脱水工程の指令により、モータ制御手段２２は、ドラム１１を８００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で回転制御する。遠心力で衣類をドラム１１の内周壁面に張り付ける遠心力脱水を行うため、高速回転が必要であり、図２の状態（ｂ）の結線のように、ステータコイルのターン数が少ない接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２６で接続を行う。この高速回転の接続状態（第２の接続状態）で、脱水工程を所定時間実行する。
【００３３】
次に、乾燥工程での動作を説明する。乾燥工程では、洗濯機制御手段２４からの乾燥工程の指令により、モータ制御手段２２は、脱水された洗濯物を攪拌し、ドラム１１内で衣類を浮かせるように、ドラム１１の回転数を５０ｒ／ｍｉｎから８０ｒ／ｍｉｎで制御する。低速で高効率回転が必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００３４】
以上の動作を図４および図５のフローチャートで説明する。１で洗濯機制御手段２４がモータ制御手段２２にモータ１２の回転制御の実行を指令する。２で洗濯機制御手段２４が接続切換指令手段２３に洗濯工程を指令する。３で洗濯の工程によって３つに分岐させる。４は洗いの場合で、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令する。５で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を指令する。その後、８でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、９でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。
【００３５】
また、脱水工程の場合、６で接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令し、モータ１２の回転数と電流または回転数変動に応じて７で接続を切換え、その後は洗濯工程と同じである。
【００３６】
図５は、図４中のブロック７の詳細なシーケンスを示すフローチャートである。脱水の起動時は、７−１で図２の接続（ａ）を指令し、共振の回転数２８０ｒ／ｍｉｎにおいて、７−３で駆動電流または回転数変動を検知し、閾値以下であれば、７−６で一旦モータ１２を停止後、図２の接続（ｂ）を指令し、回転数を４００ｒ／ｍｉｎ以上に上昇させる。
【００３７】
また、共振の回転数６８０ｒ／ｍｉｎにおいて、７−７で再度駆動電流または回転数変動を検知し、閾値以下であれば、そのまま回転数を上昇させて脱水をおこなう。閾値以下の場合、モータ１２を一旦停止して７−１に戻る。また、７−３で閾値以上の場合、モータ１２を一旦停止して布ほぐしをおこなう。
【００３８】
脱水の初めは、洗濯物が多くの水分を含んでいるため、ドラム１１を回転させるために大きなトルク（例えば、１５Ｎｍ以上）が必要となる。さらに、衣類がドラム１１内で偏りが生じるとトルクは大きくなる。この場合、高速回転特性の結線ではトルクが不足するという問題が生じる。そのため、脱水の初めは低速回転の高トルク特性の結線に設定し、回転数を徐々に上昇させながら、トルクすなわち起動電流、あるいは目標回転数との差をみて、結線を接続形態制御手段３２のリレー１２４で切換えている。
【００３９】
受け筒１３の姿勢を支持するための支持ばね１５と、振動を低減して筐体１７や床への振動伝達を小さくするためのダンパ機構１６が共振する回転数、例えば３５０ｒ／ｍｉｎ以上にモータ１２の回転数を高くする場合、回転数を上昇させるときにモータ１２の駆動電流を検知する。そこで、水を含んだ衣類の重さ、あるいは衣類の偏りによりモータ１２に負荷となるが、所定の閾値、例えば５Ａ以上にならなければ、接続切換指令手段２３がモータ１２を一旦停止させ、接続形態制御手段３２により高速回転特性となるように結線が切換えられた後、回転数を上昇させる。
【００４０】
その場合も同様にモータ１２の駆動電流を検知していて、モータ１２への負荷が大きく例えば筐体１７の共振する回転数６８０ｒ／ｍｉｎにおいて、駆動電流が３Ａの閾値以上になれば、再度モータ１２を停止後、高トルクとなるように結線を切り換える。
【００４１】
そのため、すすぎ工程や脱水工程で、モータ１２の回転数を７００ｒ／ｍｉｎ以上にする場合、事前に衣類がドラム１１に張り付く回転数１２０ｒ／ｍｉｎ以上、ダンパ機構１６の共振回転数以下の回転数での予備動作、あるいは、ダンパ機構１６の共振回転数以上で、筐体１７の共振回転数、例えば６００ｒ／ｍｉｎ以下の予備動作をおこなう。予備動作とは、一気に高速回転の脱水をおこなうのではなく、トルク不足にならないように回転数を上昇させていくことである。
【００４２】
さらに、乾燥の場合は、図４の１０で接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の接続（ａ）を指令し、１１で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に５０〜８０ｒ／ｍｉｎのモータ１２の目標回転数を指令する。
【００４３】
以上のように、洗濯シーケンスの脱水工程において、起動時に受け筒１３が共振する回転数で、モータ１２の制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、モータ１２を一旦停止して、モータ１２のステータコイルの抵抗を大きく、そして、閾値以下であれば、モータ１２を一旦停止して、モータ１２のステータコイルの抵抗が小さくなるように、接続切換指令手段２３により、接続形態制御手段３２に切換えを指令し、接続形態制御手段３２のリレー回路によって、モータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１との接続形態を切換えることにより、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図である。本実施の形態の特徴は、速度電流検出手段２１で検出したモータ電流に応じて接続切換指令手段２３が、接続形態制御手段３２でモータ１２とインバータ回路であるモータ駆動手段３１の結線状態を切換制御しているところである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００４５】
脱水工程では、ドラム式洗濯機の場合、洗濯機制御手段２４からのすすぎ工程の指令により、モータ制御手段２２は、給排水を行うとともに受け筒１３内に洗濯物の量に応じた新たなすすぎ水を給水し、ドラム１１の回転数を約５０ｒ／ｍｉｎから１６００ｒ／ｍｉｎで制御する。
【００４６】
水を含んだ洗濯物を攪拌するためには、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のように、ステータコイルのターン数が多い接続状態（第１の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００４７】
また、遠心力で洗濯物をドラム１１の内周側面に張り付けるとき、あるいは、洗濯物に含まれる洗剤を含む水を遠心力ですすぎを行うためには高速回転が必要であり、図２の状態（ｂ）の結線のようにステータコイルのターン数が少ない接続状態（第２の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２６で接続を行う。
【００４８】
脱水工程において、衣類の偏りが大きい場合、一部給水して撹拌を行う。このような場合、受け筒１３への給水および排水直後は、図２の状態（ａ）の結線として、ドラム１１の回転数を再度上昇させていく途中で、速度電流検出手段２１所定の電流以下で回転起動できた場合、ドラム１１の回転を一旦停止した後、図２の状態（ｂ）の結線に切り換え、高速回転を行う。
【００４９】
以上の動作を図７のフローチャートで説明する。１で給水工程がＯＮなり、ドラム１１内に給水される。２で給水後のモータ１２停止状態で、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の状態（ａ）の接続を指令する。排水後、３で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を６００ｒ／ｍｉｎ以下で指令する。
【００５０】
その後、４で制御電流の大きさに応じて、例えば５Ａ以下であれば、図２の接続（ａ）のまま、５でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、６でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。４で制御電流が、例えば５Ａ以上であれば、７でモータ１２を停止後、図２の接続（ｂ）に切換え、８で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に６００ｒ／ｍｉｎ以上のモータ１２の目標回転数を指令する。
【００５１】
以上より、洗濯シーケンスに応じて接続形態制御手段３２に切換えを指令する接続切換指令手段２３で、接続形態制御手段３２であるリレー回路でモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１の接続形態を切換えることによって、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには、消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図である。本実施の形態の特徴は、洗濯機電源手段４０の入力に応じて接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２でモータ１２とモータ駆動手段３１であるインバータ回路の結線状態を切換制御しているところである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５３】
洗濯機への電源入力を洗濯機電源手段４０が検知すると、通常、洗濯機制御手段２４からの衣類重量検知で、ドラム１１の回転数を約４５ｒ／ｍｉｎで制御する。その後、受け筒１３内に洗濯物の量に応じた洗濯水を給水し、水を含んだ洗濯物を攪拌してたたき洗いを行うため、低速回転で大トルクが必要であり、図２の状態（ａ）の結線のようにステータコイルのターン数が多い接続状態（第１の接続状態）となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。
【００５４】
以上の動作を図９のフローチャートで説明する。１で洗濯機電源手段４０がＯＮになる。２で電源ＯＮ後のモータ１２の停止時に、接続切換指令手段２３が接続形態制御手段３２に図２の（ａ）の接続を指令する。３で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２にモータ１２の目標回転数を６００ｒ／ｍｉｎ以下で指令する。その後、４で制御電流の大きさに応じて、例えば５Ａ以下であれば、図２の（ａ）の接続状態を維持する。
【００５５】
５でモータ制御手段２２が制御信号をモータ駆動手段３１に出力し、６でモータ駆動手段３１が制御電流をモータ１２に出力してモータ１２の回転数制御を行う。４で制御電流が、例えば５Ａ以上であれば、７でモータ１２を停止後、図２の状態（ｂ）の接続状態（第２の接続状態）に切り換え、８で接続切換指令手段２３がモータ制御手段２２に６００ｒ／ｍｉｎ以上のモータ１２の目標回転数を指令する。
【００５６】
以上により、電源入力に応じて接続形態制御手段３２に切換を指令する接続切換指令手段２３で、接続形態制御手段３２であるリレー回路でモータ１２のステータコイルとモータ駆動手段３１の接続状態を変更することによって、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のモータ駆動装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには、消費電力低減による省エネ性向上を実現することができる。
【００５７】
なお、図１０は、モータ結線の切換えの他の例を示したものである。本実施の形態において、モータ結線の切換えを図２のように直列並列切換えとしたが、図１０のスターデルタ切換えでも同様の効果が得られる。図１０において、モータ１２を駆動するモータ駆動手段３１のインバータ回路は、接続切換指令手段２３からの指令によって、インバータ回路からモータ１２のステータコイルへと接続するモータ線１２３がリレー１２４の端子に接続される。
【００５８】
リレー１２４は、一方の端子１２５と他方の端子１２６で配線を切換え、一方の端子１２５はスター結線、他方の端子１２６は配線１２７と接続されてデルタ結線となる。図２の構成による切換えと同様に、スター結線とデルタ結線では電気抵抗が異なり、同様の効果が得られる。なお、モータ結線の切換えは、タップ切換でも同様の効果が可能である。
【００５９】
また、本実施の形態において、切換回転数を４００ｒ／ｍｉｎ、６００ｒ／ｍｉｎとしたが、洗濯機の振動特性が変化した場合は、それに見合ったものであればよい。さらに、本実施の形態では、電流の閾値を５Ａ、回転数変動を目標の１０％としたが、他の閾値でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、低速高トルクと高速回転の切換えを実現し、大容量洗濯と高速脱水を可能にするとともに、消費電力を低減することができるので、洗濯機として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１１ ドラム
１２ モータ
１３ 受け筒
１７ 筐体
２０ 制御手段
２１ 速度電流検出手段
２２ モータ制御手段
２３ 接続切換指令手段
２４ 洗濯機制御手段
３１ モータ駆動手段
３２ 接続形態制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を撹拌するドラムと、前記ドラムを回転可能に収容する受け筒と、前記受け筒を弾性支持する筐体と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにした洗濯機。
【請求項２】
制御手段は、接続形態制御手段にモータのステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態から小さくなる第２の接続形態へ、または、第２の接続形態から第１の接続形態への切換えを指令する接続切換指令手段を設けた請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
接続切換指令手段は、給水後は、モータを停止して接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１または２記載の洗濯機。
【請求項４】
接続切換指令手段は、洗濯開始時は、接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
接続切換指令手段は、脱水定常時に高速回転に対応したモータのステータコイルの抵抗が小さくなる第２の接続形態の場合で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、前記モータを停止して前記ステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１】
洗濯物を撹拌するドラムと、前記ドラムを回転可能に収容する受け筒と、前記受け筒を弾性支持する筐体と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段との接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水起動時に前記受け筒が共振する回転数で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以下であれば、前記モータを停止して前記モータのステータコイルの抵抗が小さくなるようにした洗濯機。
【請求項２】
制御手段は、接続形態制御手段にモータのステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態から小さくなる第２の接続形態へ、または、第２の接続形態から第１の接続形態への切換えを指令する接続切換指令手段を設けた請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
接続切換指令手段は、給水後は、モータを停止して接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１または２記載の洗濯機。
【請求項４】
接続切換指令手段は、洗濯開始時は、接続形態制御手段が、モータのステータコイルを低速回転に対応した抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
接続切換指令手段は、脱水定常時に高速回転に対応したモータのステータコイルの抵抗が小さくなる第２の接続形態の場合で、前記モータの制御電流または回転数の少なくともいずれか１つを検知した値が閾値以上であれば、前記モータを停止して前記ステータコイルの抵抗が大きくなる第１の接続形態に接続するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２０６１３４（Ｐ２０１１−２０６１３４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４７００（Ｐ２０１０−７４７００）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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