JP2005021505A

JP2005021505A - Spin-drying washing machine

Info

Publication number: JP2005021505A
Application number: JP2003192242A
Authority: JP
Inventors: Doshu Ida; 道秋井田; Shuji Aida; 修司会田
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a usable, compact spin-drying washing machine with low vibration and low noise, capable of minimizing the quantity of imbalance in the whole rotation frequency range of an inner tub by installing an active balancer in the inner tub to rotate with laundry loaded. <P>SOLUTION: The spin-drying washing machine comprises a spin-drying washing machine outer frame, an outer tub 4 supported inside the outer frame via a support mechanism, the inner tub 5 enclosed by the outer tub 4 for loading the laundry, a driving means occasionally with agitating blades on the bottom of the inner tub for driving/rotating the inner tub and the agitating blades, a water feeding means for feeding water to the outer tub, a draining means for draining the outer tub, and a controller for controlling the driving means, water feeding means and draining means. The spin-drying washing machine also has a balancing mechanism 20 in the inner tub 5, having a movable balance weight 22 with the same center of rotation as that of the inner tub 5. By controlling the balancing mechanism 20 by the controller and moving the balance weight 22 when the inner tub 5 is driven/rotated, the imbalance of the inner tub 5 at the time of rotation is dissolved and the inner tub 5 is kept well-balanced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱水洗濯機に関し、特に脱水時における内槽の不つり合いを解消するためのバランシング機構を備えた脱水洗濯機に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に脱水洗濯機は、外枠と、この外枠内に支持機構を介して支持される外槽と、この外槽に内包され、洗濯物が投入される内槽と、ときには内槽底部に攪拌翼を有し、前記内槽および前記攪拌翼を回転駆動する駆動手段と、前記外槽に対し給水を行う給水手段および排水を行う給排水手段と、前記駆動手段、前記給水手段および排水手段を制御するコントローラと、を備えた構成となっている。
【０００３】
このような脱水洗濯機のコンパクト化および低騒音化には、特に脱水運転時の内・外槽の低振動化が必要不可欠であり、そのため洗濯物の片寄りに起因する内槽の不つり合い量を流体バランサーによって低減し、内・外槽の低振動化を図ったものがある。
従来、この流体バランサーを利用したバランシング機構に関するものとして、例えば特許文献１（特開平０７−３０３７８９号）に記載されているような全自動洗濯機がある。この洗濯機に備えられる流体バランサーは、内槽の上部に回転中心を同じくした中空回転リングを装着し、この中空回転リングに塩水などを所定の容量内蔵した構成となっている。また、ドラム式洗濯機に搭載された制御形流体バランサーとして、特許文献２（特開平１０−１４６９４１号）に開示されているものがあり、即ちここでは洗濯物が投入されるドラムの外周に複数のバランサー容器を設け、そのうち所定のバランサー容器内に所定量の水を供給することによってドラムのバランスを制御する構成となっている。
【特許文献１】
特開平０７−３０３７８９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４６９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来は、脱水運転時における低振動化を図るため、洗濯物の片寄りに起因する不つり合い量を低減する目的で流体バランサーが搭載されている。しかしながら、流体バランサーはその機能の特性上、共振回転数以上で低減効果を発揮するが、共振回転数以下では悪影響を及ぼすことになることは既知である。それは、重心と幾何学回転中心の関係で決定され、共振回転数通過を境に回転中心が幾何学回転中心から重心に変化することに起因する。
従って、共振回転数以上では、自分自身の偏重心量に応じた低減効果であるため、その低減効果は最大で発生不つり合いの半減化でしかありえないという問題がある。また、上述したように、共振回転数以下では、不つり合いの存在する方向に内蔵流体が片寄ることになり、不つり合い量を洗濯物の片寄り以上に増大させるという問題もある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、内槽にアクティブバランサーを搭載することにより、内槽の全回転数領域において不つり合い量の極小化を図り、使い勝手が良くコンパクトで低振動かつ低騒音の脱水洗濯機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明は、外枠と、この外枠内に支持機構を介して支持される外槽と、この外槽に内包され、洗濯物が投入される内槽と、ときには内槽底部に攪拌翼を有し、前記内槽および前記攪拌翼を回転駆動する駆動手段と、前記外槽に対し給水を行う給水手段および排水を行う排水手段と、前記駆動手段、前記給水手段および排水手段を制御するコントローラと、を備えた脱水洗濯機において、内槽に、この内槽と回転中心を同じくして移動可能なバランスウェイトを有するバランシング機構を設け、内槽の回転駆動時にこのバランシング機構をコントローラで制御してバランスウェイトを移動させることにより、内槽の回転時の不つり合いを解消するようにしたものである。
【０００７】
この脱水洗濯機においてバランシング機構は、回転中心を同じくして、内槽に設けられたバランサー容器内にバランスウェイトが移動可能に組み込まれてなり、このバランスウェイトには、これを移動させるための駆動源が搭載され、またコントローラは、内槽の不つり合いを検出する手段からの信号によりバランスウェイトの必要移動量を算出する演算回路を有し、この演算回路で算出されたバランスウェイトの必要移動量の信号を信号伝達手段によってバランシング機構に伝達して前記駆動源を動作させ、バランスウェイトを移動させる構成とする。
またこの構成では、信号伝達手段を無線方式とする。
【０００８】
さらにバランシング機構は、駆動源としてのモータからの回転駆動力が減速機構を介して歯車に伝達され、この歯車がバランサー容器内に設けられた歯と噛み合ってバランスウェイトが移動する構成とし、モータへの通電を遮断することでバランスウェイトがその位置で保持される構成とする。
さらにバランシング機構は、バランスウェイトを２個有し、両者の位置関係のみで前記内槽の不つり合いを解消する構成とする。
またコントローラは、先ずバランスウェイトを内槽の不つり合い位置と直交する位置に移動させ、次に不つり合い振幅が最小となるようバランスウェイトを移動させるアルゴリズムから構成される制御プログラムを有するものとする。
【０００９】
さらにバランシング機構は、駆動源であるモータへの電力供給源として２次電池をバランスウェイトに備え、この２次電池に電力を供給する電磁誘導式の送電手段を外槽側に設けた構成とする。
またバランシング機構は、駆動源であるモータへの電力供給源として燃料電池を用いた構成としてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について、回転軸が縦型である脱水洗濯機の例について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例である脱水洗濯機の縦断側面図を示す。尚この図では、本発明の主要素であるバランシング機構と脱水洗濯機の基本構成要素のみについて記載し，その他の要素例えばパネルスイッチ等は図示を省略してある。
【００１１】
この脱水洗濯機１は、外枠２と、この外枠２内に吊り棒による支持機構３を介して支持される合成樹脂製の外槽４と、この外槽４に内包されるステンレス製の内槽５と、を備えている。内槽５は、多数の通水孔５ａが設けられるとともに、底部中央には攪拌翼６を有し、この内槽５に洗濯物が投入されて洗濯および脱水が行われる。
【００１２】
攪拌翼６および内槽５を回転駆動する駆動手段は、駆動源であるモータ７と、このモータ７の回転を切り換えるクラッチ装置８と、により構成される。このモータ７とクラッチ装置８は、外枠２に固定される取付板９に固定保持されている。クラッチ装置８は減速機構を内蔵し、モータ７の回転を切り換えて出力する。このクラッチ装置８の出力部であるクラッチ軸は、外軸８ａと内軸８ｂによりなる２軸構造を有し、外軸８ａには内槽５の底面中央に設けられたフランジ５ｂが固定され、内軸８ｂには攪拌翼６が固定されている。そしてこの構成において、洗濯時には攪拌翼６が、脱水時には内槽５が、クラッチ装置８により切り換えられて回転駆動される。
【００１３】
さらにこの脱水洗濯機１には、詳細な図示は省略するも、外槽４に対する給水および排水を行う給排水手段が設けられている。１０は給水手段であり、この給水手段の電磁弁が開くことで外槽４に水（水道水）が供給されて洗濯が行われる。１１は排水手段であり、この排水手段の電磁弁が開くことによって外槽４内の洗濯水が排水管を通って外部に排出されるものである。
【００１４】
そしてこの脱水洗濯機１では、その内部の所定位置にマイクロコンピュータを用いたコントローラが組み込まれており、前記駆動手段による攪拌翼６と内槽５の回転駆動動作および前記給排水手段による給排水動作は、このコントローラによって制御されるようになっている。
【００１５】
本発明は、このように構成される脱水洗濯機１において、脱水運転時に高速回転する内槽５に、洗濯物の片寄りによる不つり合いを解消するためのバランシング機構２０を備えたものである。
このバランシング機構２０の詳細な構成について、図２〜図４を参照して説明する。図に示す如く、バランシング機構２０は、内槽５と回転中心を同じくして移動可能なバランスウェイト２２を有して構成されている。このバランスウェイト２２は、内槽５の開口縁に沿って円周方向に設けられたバランサー容器２１内に移動可能に組み込まれるもので、本発明においてはこのバランスウェイトが２個組み込まれている。
【００１６】
このバランスウェイト２２の詳細な構成を図３および図４に示す。このバランスウェイト２２は、所定の重量（数百ｇ〜数ｋｇ）を有するウェイト本体２３と、このウェイト本体２３に回転軸２４を中心に回転可能に取り付けられる上下の車輪２５，２６と、を基本構成としてなる。車輪２５，２６はウェイト本体２３の両端部に２組が設けられ、この車輪２５，２６がバランサー容器２１の内面に沿って転動することによってバランスウェイト２２のスムーズな移動が行われる。尚、このバランスウェイト２２において、車輪２６の下面側中心部には、回転軸２４の直下に硬球体２７を埋め込んだ転がり自重支持機構が構成されており、この硬球体２７がバランサー容器２１の底面に点接触することによって車輪２６が少ない抵抗でスムーズに回転する構造となっている。
【００１７】
このバランスウェイト２２は、電動式の駆動機構を搭載し、自走機能を有するアクティブバランサーである。即ちこのバランスウェイトの駆動機構は、駆動源としてのモータ２８と、このモータ２８への電力供給源である２次電池（充電池）２９とを有し、モータ２８の回転駆動力がクラッチ装置３０および減速機構３１を介して一方の車輪２６に伝達され前記車輪２６が回転駆動するものである。減速機構３１は、モータ２８の駆動軸に取り付けられた小歯車３２と、車輪２６の上面側に一体に形成された中歯車３３とが噛み合って構成され、モータ２８の回転がこの減速機構３１によって減速されて前記車輪２６に伝達される。車輪２６の下面側には大歯車３４が一体に形成されており、これがバランサー容器２１の内壁に沿って設けられたラック歯３５と噛み合っている。これにより、モータ２８による車輪２６の回転に伴ってバランスウェイト２２が確実に移動される構造となっている。
【００１８】
尚、図５はバランスウェイト２２に設けられる減速機構３１の他の構成例を示すもので、即ちこの例の減速機構３１は、図４の構成で車輪２６の上面側に形成されていた中歯車３３に代えて、車輪２６の上面側に内歯車３６を形成し、この内歯車３６にモータ２８の駆動軸の小歯車３２を噛み合わせることにより、一段と高い減速比が得られる構造としたものである。
【００１９】
このバランシング機構２０では、後に詳述するように、バランシングウェイト２２の移動はコントローラによって制御されるようになっている。このコントローラとバランスウェイトの間での制御信号の伝達手段は無線方式となされており、そのための発信・受信回路３７がバランスウェイト２２に搭載されている。さらにバランスウェイト２２には、モータ２８の駆動軸に取り付けられるロータリーエンコーダ３８と、このロータリーエンコーダ３８の回転を検出してカウントするカウンタ回路３９とで構成される移動距離検出手段が搭載されている。
またこのバランシング機構２０は、後述するように、２次電池２９に充電する電力が外部から電磁誘導式に供給される構成となっており、そのための受電回路４０がバランスウェイト２２に搭載されている。
【００２０】
この脱水洗濯機１において、静止側である外槽４と回転側である内槽５との間には、内槽の回転基準位置検出手段が設けられている。即ちこの回転基準位置検出手段は、図２に示すように、内槽５の外周面の１箇所に設けられる磁性体によりなる回転基準位置４２と、これと対応して外槽４の周面部に設けられる電磁ピックアップ４３と、により構成され、内槽５が回転されると電磁ピックアップ４３が回転基準位置４２を検出して１回転に１個のパルスを発生するものである。さらに外槽４には、内槽の変位検出手段が設けられている。この変位検出手段は、電磁ピックアップ４３と並んで外槽４の周面部に設けられる変位センサー４４によりなり、この変位センサー４４によって内槽の回転時の振動による変位を検出し、その振動変位に比例した信号が出力される。
【００２１】
また、内槽５のバランサー容器２１の上部を覆うように形成される外槽４の上面部４ａには、バランスウェイト２２に充電用の電力を供給するための電磁誘導式の送電手段である送電コイル５７が取り付けられている。この送電コイル５７は、バランサー容器２１内に組み込まれる２個のバランスウェイト２２に対応して２箇所に設けられている。この２箇所の送電コイル５７は外槽４の上面部４ａにおいて周方向に１８０°離角した対向位置に配置されており、充電時にはこの２箇所の送電コイル５７の直下に夫々バランスウェイト２２が来て２次電池２９への電力の供給が行われる。
【００２２】
図６は、バランシング機構を制御するコントローラの構成を示す。このコントローラは、前述した攪拌翼と内槽の回転駆動動作および給排水動作を制御すると共にバランシング機構の動作を制御するものであるが、ここではバランシング機構を制御するための構成要素を示してある。
【００２３】
このコントローラ５０は、前述した回転基準位置検出手段および変位検出手段の出力から回転数同期成分を抽出し、不つり合いの大きさ（例えば振幅）とその位置（回転基準位置からの位相遅れ）およびバランスウェイトの必要移動量を演算する演算回路５１と、この演算回路で算出されたデータを格納する記憶回路５２と、バランスウェイト２２に搭載された発信・受信回路３７との間で無線方式の信号伝達手段を構成する発信・受信回路５３と、これらの回路を制御する制御回路５４と、を有して構成される。さらにこのコントローラ５０の制御回路５４は充電回路５５を制御し、この充電回路５５から送電回路５６を介して送電コイル５７に、バランスウェイト２２に対する充電用の電力が供給されるようになっている。
【００２４】
このコントローラ５０は、脱水洗濯機１の内部において静止側である外枠あるいはトップカバー内の所定位置に組み込まれる。このコントローラの組み込み位置は脱水洗濯機の構造に応じて適宜変更可能であり、要は回転側である内槽を除く部分であれば何処の位置でもよい。
【００２５】
続いて、以上の如く構成される本実施例の脱水洗濯機の動作について説明する。
図７は一般的な標準コースの流れを示しており、即ちこの場合は、先ずユーザーが洗濯物を内槽に投入し（ステップ１０１）、続いて主電源スイッチの押入（ステップ１０２）、コース設定ボタンでの標準コースの選択（ステップ１０３）、スタートボタンの押入（ステップ１０４）を行うと、後は自動的に洗濯および脱水動作が実行される。
【００２６】
洗濯の前には内槽を回転駆動して洗濯物の布量のセンシングが行われ、モータ電流等の検出データを基に、コントローラに書き込まれたプログラムに従って負荷量（布量）が算出され、この負荷量により、必要水量および必要洗剤量ならびに各工程の時間の設定と表示が実行される。
【００２７】
そしてその後は、コントローラに書き込まれた標準コースのプログラムに従って、給水（ステップ１０５）、洗い（ステップ１０６）、排水（ステップ１０７）、１回目の中間脱水（ステップ１０８）、給水（ステップ１０９）、１回目のすすぎ（ステップ１１０）、排水（ステップ１１１）、２回目の中間脱水（ステップ１１２）、給水（ステップ１１３）、２回目のすすぎ（ステップ１１４）、排水（ステップ１１５）、最終脱水（ステップ１１６）の一連の工程が実行される。ここで各工程の実行時間などは、前述の設定時間に従う。
【００２８】
この脱水洗濯機の一連の工程において、バランシング機構２０に関連する動作について説明する。
先ず主電源スイッチの押入（ステップ１０２）によって脱水洗濯機の電源が入ると、バランシング機構の電池容量のチェックが行われる。
この電池容量チェックの動作の流れを図８に示す。先ず主電源スイッチが入ると（ステップ２０１）、コントローラ５０からの指令により、バランスウェイト２２に搭載されている２次電池２９の容量のチェックが実行される（ステップ２０２）。この場合、コントローラからの制御信号は前述した無線方式の信号伝達手段を介してバランスウェイト２２に伝達されて電池容量のチェックが実行され、その結果が返信される。この電池容量チェックは、２次電池２９に充電されている容量を予め設定された所定値と比較し、その結果容量が所定値より少ない場合（充電容量不足の場合）は、ブザーおよび点灯でその旨をユーザーに告知すると共に、充電を開始する（ステップ２０３）。この充電は、前述した如く外槽４側の送電コイル５７から電磁誘導式に電力がバランスウェイト２２の２次電池２９に供給されて行われ、この充電動作が完了するまでは次の動作に進まない。
【００２９】
そして電池容量が所定値を越えた場合（充電容量が満足な場合）は、コントローラの記憶回路に記憶されているセンシングデータをクリアし（ステップ２０４）、バランスウェイト２２の位置の初期化が実行される（ステップ２０５）。
以上がバランシング機構の電池容量のチェックに関連する動作の流れであり、このチェック動作が完了した後に通常の洗濯脱水工程（ステップ１０５〜）の動作が行われる。
【００３０】
そしてこの脱水洗濯機における脱水工程（ステップ１０８，１１２，１１６）では、内槽５が回転すると同時にバランシング機構２０が作動し、内槽５のバランスが調整される。
このバランシング機構２０の動作の流れを図９に示す。先ず、脱水が開始されると（ステップ３０１）、コントローラに書き込まれたプログラムに従ってタイマーの作動と共に内槽の回転パルスおよび振動変位を検出するセンシング動作が実行される（ステップ３０２）。このセンシング動作では、前述した回転基準位置検出手段の電磁ピックアップ４３から出力されるパルス信号と変位検出手段の変位センサー４４から出力される内槽の振動振幅の検出信号がコントローラに取り込まれ、ここでコントローラは、演算回路を通して、回転数成分を抽出し、不つり合いの大きさ（例えば振幅）およびその位置（回転基準位置からの位相遅れ）を算出し、それに基いてバランスウェイトの必要移動量を算出する（ステップ３０３，３０４，３０５）。
【００３１】
そしてコントローラは、これらの算出データを記憶回路に格納し（ステップ３０６）、続いてバランスウェイトの移動を指令して、これによりバランスウェイトの移動が開始される（ステップ３０７）。
この場合、コントローラからの指令は、前述した無線方式の信号伝達手段を介してバランスウェイト２２に伝達され、これを受けてバランスウェイト２２では、電源である２次電池２９から駆動源であるモータ２８に通電が開始されてモータ２８が駆動し、このモータ２８の駆動によって車輪２６が回転してバランスウェイト２２が移動される。このバランスウェイト２２の移動量は、前述した移動距離検出手段のロータリーエンコーダ３８によって検出され、その検出信号が無線方式の信号伝達手段を介してコントローラに伝達されて、演算回路において移動角度として演算される。この移動角度と常時計測されている前記の振幅および位相から、コントローラ内の演算回路において演算が行われ、制御プログラムに従って、内槽の不つり合いが最小となるようバランスウェイトの移動の制御が無線方式の信号伝達手段を介して実行される。その際、バランスウェイト２２の移動の前進や後退は、コントローラからの指令によるクラッチ装置３０の切換え動作によって実行される。
【００３２】
このバランスウェイトの移動の制御プログラムは、先ずバランスウェイトを内槽の不つり合い位置と直交する位置に移動させ、次に不つり合い振幅が最小となるようバランスウェイトを移動させるアルゴリズムから構成される。このバランスウェイトの詳細な動きについては、後に詳述する。
【００３３】
コントローラでは、内槽の振幅を常に監視し、この振幅が予め設定された所定の振幅値を下回るまで前記の動作が行われる（ステップ３０８）。そしてバランスウェイトの移動制御の結果、内槽の振幅が所定振幅値より小さくなったとき、バランスウェイトはその位置が保持される（ステップ３０９）。
このバランスウェイトの位置の保持は、バランスウェイト２２に搭載されているモータ２８への通電を遮断することによって行われる。この保持状態では、バランスウェイト２２は不測に動くことがない。即ち、バランスウェイト２２は、モータ２８が減速機構３１を介して歯車３４によりバランサー容器２１内の歯３５に連結された構造であるため、逆方向からの起動には大きなトルクを必要とすることから、モータ２８への通電を遮断するだけで確実に固定状態に保持される。この結果、バランスウェイト２２の位置保持のための電力消費がなく、２次電池２９の使用可能時間の増大が図られる。一般的に、内槽５の回転中では、バランスウエイト２２は遠心力の働きで内槽の径方向の力を受け、バランスウェイト２２の移動方向である内槽の円周方向の力の発生はないので、バランスウェイトの位置は確実に保持される。
【００３４】
脱水工程中は、前述の設定時間に達するまで、所定のサンプリング周期で以上の動作が実行される。そしてこの動作により、内槽での洗濯物の片寄りによる不つり合いを効果的に解消することができるので、脱水運転時の振動および騒音が低く抑えられるものである。
そして脱水工程が終了すると（ステップ３１０）、コントローラからの指令によりバランスウェイト２２が初期位置に移動され、その位置で保持される（ステップ３１１）。
【００３５】
本実施例の脱水洗濯機においては、以上の如きバランシング機構の動作が３回の脱水工程（ステップ１０８，１１２，１１６）毎に行われる。そして最終脱水工程（ステップ１１６）の終了後は、バランスウェイトの位置の初期化が完了した後、バランスウェイト２２に搭載されている２次電池２９に送電コイル５７から電磁誘導式に電力が供給されて充電が行われ、この充電が完了した後に主電源が遮断される。
【００３６】
以上の如きバランシング機構の動作において、バランスウェイトの移動制御時の詳細な動きを図１０および図１１で説明する。図１０は、不つり合い発生位置が回転基準位置から＋９０度以下の場合であり、図１１は、不つり合い発生位置が回転基準位置から＋９０度以上＋１８０度以下の場合である。
両図の左側には不つり合いとバランスウエイトの位置、および作用力の大きさの関係を示している。矢印の大きさ（長さ）が作用力の大きさを、矢印の向きが作用方向を示し、外周側の太い矢印が回転中に内槽に働くそれぞれの作用力を、中心の太い矢印それらの合力を示している。両図の右側には回転パルスと振動波形を示し、回転基準位置と振動の位相差、および振幅の関係を示している。
【００３７】
先ず、脱水洗濯機の電源切断状態の静止状態では、各バランスウエイトは夫々回転基準位置から±９０度の位相差位置に保持された状態にある。この状態で回転しても各バランスウエイトは対向した位置関係に有るため、バランスした状態である。従って、内槽に初期不つり合いが存在した場合においても、前記状態では、バランスウエイトは初期不つり合いに何等影響を与えない。また、新たに不つり合いが発生した場合は、初期不つり合いと発生した不つり合いが合成されて出現することになる。
【００３８】
不つり合いが発生している状態では、検出された回転基準位置から不つり合い発生位置の位相差θに応じて、先ず、各バランスウエイトをそれぞれ不つり合い位置から±９０度の位相差位置に移動保持する。その際の移動角度は絶対値の最小値が０度、最大値が９０度となるよう、不つり合いの発生位置に応じて各バランスウエイトの移動方向を制御する。図１０の０≦θ≦π／２では、両バランスウエイトとも＋θ移動させ、図１１のπ／２≦θ≦πでは、両バランスウエイトとも−（π−θ）移動させる。次に、不つり合い振幅ａが最小となるよう、先ずは両バランスウエイトを不つり合い発生位置と反対側にお互いに同期して絶対値で同角度を移動させ、振幅ａが極小値となる移動角を探索し、その位置で保持する。この結果がバランス状態である。
【００３９】
不つり合い発生位置が回転基準位置から−９０度以下および−９０度以上−１８０度以下の場合も基本的には前記と同様であり、説明は省略する。
バランス状態がくずれ、不つり合いが生じてきた場合、前記と同様な検出方法で位相および振幅の変化量を検出し、先ずは、位相の変化角度分だけ両バランスウエイトを移動させる。次に、この移動による振幅の変化を考慮して両バランスウエイト間の角度を調整し、最小となる振幅を維持するよう制御する。
【００４０】
このようにバランスウェイトを移動制御するアクティブバランサーを搭載した本実施例の脱水洗濯機では、脱水運転における不つり合いの問題が解決される。即ち、脱水運転時には通常１０００ｒｐｍ程度の高速で内槽５が回転されるが、この脱水洗濯機では、前記アクティブバランサーを搭載したことにより、内槽の回転数に関わらずほぼ全回転数領域において不つり合いを解消し、バランスを良好に保つことができるので、共振点通過時の過大振幅の抑制、定常回転時の振動の低減が図られ、これに伴い低騒音化が達成される。そのため、低共振振幅化により外槽４と外枠２の間の隙間を小さくできるので、脱水洗濯機のコンパクト大容量化、低騒音化が達成される。その結果、使い勝手が良いコンパクトで低騒音の脱水洗濯機を提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
例えば以上の実施例では、バランスウェイトの駆動源であるモータへの電力供給源として２次電池を用い、この２次電池への充電を電磁誘導で行う方式としてあるが、別部所で充電した電池との交換方式であっても、本来の目的であるモータへの電力供給は達成される。
【００４２】
また、バランスウェイトの駆動源であるモータへの電力供給源としては、燃料電池を用いることもできる。この場合、バランスウェイトに小型の燃料電池を搭載し、この燃料電池で発電される電力によってモータを駆動する構成とする。この構成において、燃料電池から排出される水は、洗濯水と共に排水手段によって機外に排出すればよい。
【００４３】
また実施例では、バランスウェイトの移動距離検出手段としてロータリーエンコーダを用いているが、これに限ることなく要はバランスウェイトの移動角度を検出できる構成であればどのような手段でもよい。
さらに実施例では、バランスウエイトを２個有した構成となっているが、２個以上の遇数個であれば、本来の目的は達成される。しかし、個数が増えれば、それだけコストアップになると共に制御も複雑となるので、一般的には２個が最良の個数である。
【００４４】
また実施例では、内槽の回転数同期成分を検出しているが、縦形の脱水洗濯機では対象とする回転数範囲の振動モードが外槽と内槽がほぼ一体と見なせる剛体振動モードを呈するため、外槽の回転数同期成分を検出するようにしても、大多数の場合、本来の目的は達成される。
さらに実施例では、回転数同期成分を検出しているが、対象とする回転数範囲において、オーバオール値がほぼ１００％回転数成分であれば、オーバオール値を用いても本来の目的は達成される。
【００４５】
また実施例では、内槽の不つり合いの大きさとして振幅（即ち変位）を検出しているが、加速度や速度信号を検出するようにしても、本来の目的は達成される。
さらに実施例では、回転パルスと振動波形を別々のセンサーを用いて検出し、その波形から位相遅れを検出しているが、変位センサー１個の振動波形からも検出可能であり、本来の目的は達成される。
【００４６】
次に、図１２に、回転軸がほぼ水平であるドラム式脱水洗濯乾燥機の実施例を示す。このドラム式脱水洗濯乾燥機は、外枠２と、この外枠２内に、水平に対しある傾きを有して、ダンパー５８と吊りばね５９を介して支持される樹脂製の外槽４と、この外槽４に内包されるステンレス製の内槽５と、を備えている。
内槽５は、多数の通水孔５ａが設けられるとともに、その内周には複数のリフタ５ｃを有している。前記内槽５は、前記外槽４に設けられたモータ７により駆動され、この図では省略しているコントローラにより制御され、洗濯、すすぎ、乾燥工程を行う。また、前記外槽４は、ベローズ６０を介して外枠２に接続され、外槽４の布出し入れ口には扉６４が設けられている。また、一部図示は省略しているが、給排水手段が設けられ、１１は排水手段であり、この排水手段の電磁弁が開くことで外槽内の排水が行われる。また、乾燥工程を行うための、送風ダクト６１、送風ファン６２、ヒータ６３、除湿器（図示せず）を外槽４の外周部に有し、外槽４の下側から吐き出された湿った温風は前記除湿器を通して除湿され、次にヒータ６３を介して熱風とし、送風ファン６２により送風ダクト６１を介して前記内槽５内に熱風を循環させることで乾燥を実現している。
【００４７】
本発明は、このように構成されるドラム式脱水洗濯乾燥機において、脱水運転時に高速回転する内槽５に、洗濯物の片寄りに起因する不つり合いを解消するためのバランシング機構２０を備えたものである。
このバランシング機構の構成要素を、前述の回転軸が縦型である脱水洗濯機と全く同様としても、取付け方法や制御方法に若干の差異は生じるものの、その機能効果は上記と全く同等であり、本来の目的は達成される。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかな如く本発明の脱水洗濯機では、脱水運転時にバランスウェイトをコントローラで制御して移動させるアクティブバランサーを搭載したことにより、ほぼ全回転数において内槽の不つり合いを解消しバランスを保つことができるので、共振点通過時の振動過大化を抑制でき、かつ、定常回転時の低振動化と低騒音化が可能となる。そのため、低共振振幅化により外槽と外枠の間の隙間を小さくできるので、脱水洗濯機のコンパクト大容量化、低騒音化が達成される。その結果、低騒音でコンパクトな大容量の脱水洗濯機を実現でき、据え付け性が良く、使い勝手の良い脱水洗濯機が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の脱水洗濯機の基本構成を示す縦断側面図である。
【図２】実施例の脱水洗濯機の要部（外槽と内槽）を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図３】実施例の脱水洗濯機の要部（バランシング機構）を示す一部切り欠いた斜視図である。
【図４】実施例の脱水洗濯機の要部（バランシング機構）を示す一部切り欠いた側面図である。
【図５】バランスウェイトにおける減速機構の他の構成例を示す一部切り欠いた側面図である。
【図６】実施例の脱水洗濯機においてバランシング機構を制御するコントローラの構成を示す図である。
【図７】実施例の脱水洗濯機における洗濯脱水の一連の工程の流れ図である。
【図８】実施例の脱水洗濯機におけるバランシング機構の電池容量チェック動作の流れ図である。
【図９】実施例の脱水洗濯機におけるバランシング機構の動作の流れ図である。
【図１０】実施例の脱水洗濯機におけるバランスウェイトの動きの説明図である。
【図１１】実施例の脱水洗濯機におけるバランスウェイトの動きの説明図である。
【図１２】実施例のドラム式脱水洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…脱水洗濯機、２…外枠、３…支持機構、４…外槽、５…内槽、６…攪拌翼、７…モータ、１０…給水手段、１１…排水手段、２０…バランシング機構、２１…バランサー容器、２２…バランスウェイト、２３…ウェイト本体、２５，２６…車輪、２８…モータ、２９…２次電池、３１…減速機構、３２…小歯車、３３…中歯車、３４…大歯車、３５…ラック歯、３６…内歯車、３７…発信・受信回路、４０…受電回路、４２…回転基準位置、４３…電磁ピックアップ、４４…変位センサー、５０…コントローラ、５１…演算回路、５２…記憶回路、５３…発信・受信回路、５４…制御回路、５５…充電回路、５７…送電コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dewatering washing machine, and more particularly to a dewatering washing machine provided with a balancing mechanism for eliminating imbalance in an inner tub during dehydration.
[0002]
[Prior art]
In general, a dehydrating washing machine has an outer frame, an outer tub supported by a support mechanism in the outer frame, an inner tub contained in the outer tub and loaded with laundry, and sometimes stirred at the bottom of the inner tub. Drive means for rotating and driving the inner tank and the stirring blade, a water supply means for supplying water to the outer tank, a water supply / drainage means for draining, and controlling the drive means, the water supply means and the drainage means. And a controller.
[0003]
In order to reduce the size and noise of such dewatering washing machines, it is indispensable to reduce the vibrations of the inner and outer tubs during dehydration operation. Therefore, the amount of unbalance in the inner tub caused by the displacement of the laundry Is reduced by a fluid balancer to reduce the vibration of the inner and outer tanks.
Conventionally, as a balancing mechanism using this fluid balancer, for example, there is a fully automatic washing machine as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 07-303789). The fluid balancer provided in this washing machine has a structure in which a hollow rotating ring having the same rotation center is attached to the upper part of the inner tub, and salt water or the like is built in the hollow rotating ring. Further, as a control type fluid balancer mounted on a drum type washing machine, there is one disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-146941). The balance of the drum is controlled by supplying a predetermined amount of water into the predetermined balancer container.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 07-303789
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-146941
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, conventionally, in order to reduce vibration during the dehydrating operation, a fluid balancer is mounted for the purpose of reducing the amount of unbalance caused by the deviation of the laundry. However, it is known that a fluid balancer exerts a reduction effect at a resonance speed or higher due to its functional characteristics, but it has an adverse effect below the resonance speed. This is determined by the relationship between the center of gravity and the geometric rotation center, and is caused by the rotation center changing from the geometric rotation center to the center of gravity with the passage of the resonance rotational speed as a boundary.
Therefore, there is a problem that at the resonance rotational speed or higher, there is a reduction effect corresponding to the amount of the eccentric gravity center of itself, so that the reduction effect can only be halved at the maximum. In addition, as described above, when the rotational speed is lower than the resonance rotational speed, the built-in fluid is shifted in the direction where the unbalance exists, and there is a problem that the unbalance is increased more than the amount of the laundry.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to minimize the amount of unbalance in the total number of rotations region of the inner tank by mounting an active balancer in the inner tank, which is easy to use. The object is to provide a compact, low-vibration and low-noise dewatering washing machine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides an outer frame, an outer tub that is supported in the outer frame via a support mechanism, an inner tub that is contained in the outer tub and into which laundry is put, Sometimes there is a stirring blade at the bottom of the inner tank, the driving means for rotating the inner tank and the stirring blade, the water supply means for supplying water to the outer tank, the draining means for draining, the driving means, the water supply In the dewatering washing machine comprising a controller for controlling the means and the drainage means, the inner tub is provided with a balancing mechanism having a balance weight that can move in the same rotational center as the inner tub. By controlling the balancing mechanism with a controller and moving the balance weight, the unbalance during rotation of the inner tank is eliminated.
[0007]
In this dewatering washing machine, the balancing mechanism has the same rotation center and a balance weight is movably incorporated in a balancer container provided in the inner tub. The balance weight has a drive for moving it. The controller is equipped with a calculation circuit that calculates the necessary movement amount of the balance weight based on a signal from the means for detecting the imbalance in the inner tank, and the necessary movement amount of the balance weight calculated by the calculation circuit. The signal is transmitted to the balancing mechanism by the signal transmission means to operate the drive source and move the balance weight.
In this configuration, the signal transmission means is a wireless system.
[0008]
Further, the balancing mechanism is configured such that the rotational driving force from the motor as the drive source is transmitted to the gear through the reduction mechanism, and the gear is engaged with the teeth provided in the balancer container so that the balance weight moves. The balance weight is held at that position by cutting off the current flow.
Further, the balancing mechanism has two balance weights and is configured to eliminate the unbalance of the inner tank only by the positional relationship between them.
The controller has a control program including an algorithm that first moves the balance weight to a position orthogonal to the unbalanced position of the inner tank, and then moves the balance weight so that the unbalanced amplitude is minimized.
[0009]
Further, the balancing mechanism has a configuration in which a secondary battery is provided in a balance weight as a power supply source to a motor that is a drive source, and electromagnetic induction type power transmission means for supplying power to the secondary battery is provided on the outer tub side. .
In addition, the balancing mechanism may be configured to use a fuel cell as a power supply source to a motor that is a drive source.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings with respect to an example of a dehydrating washing machine having a vertical rotating shaft.
FIG. 1 shows a longitudinal side view of a dewatering washing machine according to an embodiment of the present invention. In this figure, only the basic components of the balancing mechanism and the dehydrating washing machine, which are the main elements of the present invention, are shown, and other elements such as panel switches are not shown.
[0011]
The dewatering washing machine 1 includes an outer frame 2, a synthetic resin outer tub 4 that is supported in the outer frame 2 via a support mechanism 3 using a suspension rod, and a stainless steel encased in the outer tub 4. And an inner tank 5. The inner tub 5 is provided with a large number of water passage holes 5a and has a stirring blade 6 in the center of the bottom, and the laundry is put into the inner tub 5 for washing and dehydration.
[0012]
The driving means for rotationally driving the stirring blade 6 and the inner tank 5 includes a motor 7 that is a driving source and a clutch device 8 that switches the rotation of the motor 7. The motor 7 and the clutch device 8 are fixedly held by a mounting plate 9 fixed to the outer frame 2. The clutch device 8 has a built-in speed reduction mechanism, and switches the rotation of the motor 7 for output. The clutch shaft which is an output part of the clutch device 8 has a biaxial structure including an outer shaft 8a and an inner shaft 8b, and a flange 5b provided at the center of the bottom surface of the inner tank 5 is fixed to the outer shaft 8a. A stirring blade 6 is fixed to the inner shaft 8b. In this configuration, the stirring blade 6 is switched by the clutch device 8 during rotation and the inner tub 5 is rotated by the clutch device 8 during dehydration.
[0013]
Further, the dehydrating washing machine 1 is provided with water supply / drainage means for supplying and draining water to the outer tub 4 although not shown in detail. Reference numeral 10 denotes water supply means. When the electromagnetic valve of the water supply means is opened, water (tap water) is supplied to the outer tub 4 and washing is performed. Reference numeral 11 denotes a draining means, and the washing water in the outer tub 4 is discharged to the outside through the drain pipe when the electromagnetic valve of the draining means is opened.
[0014]
And in this dehydrating washing machine 1, a controller using a microcomputer is incorporated at a predetermined position inside thereof, and the rotational driving operation of the stirring blade 6 and the inner tub 5 by the driving means and the water supply / drainage operation by the water supply / drainage means are as follows: It is controlled by this controller.
[0015]
In the dewatering washing machine 1 configured as described above, the present invention includes the inner tub 5 that rotates at high speed during the dewatering operation, and the balancing mechanism 20 for eliminating the unbalance due to the deviation of the laundry.
A detailed configuration of the balancing mechanism 20 will be described with reference to FIGS. As shown in the figure, the balancing mechanism 20 is configured to have a balance weight 22 that can move in the same rotational center as the inner tub 5. The balance weight 22 is movably incorporated in a balancer container 21 provided in the circumferential direction along the opening edge of the inner tub 5, and two balance weights are incorporated in the present invention.
[0016]
The detailed configuration of the balance weight 22 is shown in FIGS. The balance weight 22 is basically composed of a weight main body 23 having a predetermined weight (several hundreds g to several kg) and upper and lower wheels 25 and 26 attached to the weight main body 23 so as to be rotatable about a rotation shaft 24. As a configuration. Two sets of wheels 25 and 26 are provided at both ends of the weight body 23, and the balance weight 22 is smoothly moved by the wheels 25 and 26 rolling along the inner surface of the balancer container 21. In the balance weight 22, a rolling self-weight support mechanism in which a hard sphere 27 is embedded immediately below the rotating shaft 24 is formed at the center of the lower surface side of the wheel 26, and the hard sphere 27 is a bottom surface of the balancer container 21. By making point contact with the wheel 26, the wheel 26 rotates smoothly with little resistance.
[0017]
The balance weight 22 is an active balancer equipped with an electric drive mechanism and having a self-propelled function. That is, the balance weight drive mechanism has a motor 28 as a drive source and a secondary battery (rechargeable battery) 29 as a power supply source to the motor 28, and the rotational drive force of the motor 28 is the clutch device 30. And the wheel 26 is rotationally driven by being transmitted to one wheel 26 through the speed reduction mechanism 31. The speed reduction mechanism 31 is configured by meshing a small gear 32 attached to the drive shaft of the motor 28 and an intermediate gear 33 integrally formed on the upper surface side of the wheel 26, and the rotation of the motor 28 is rotated by the speed reduction mechanism 31. It is decelerated and transmitted to the wheel 26. A large gear 34 is integrally formed on the lower surface side of the wheel 26 and meshes with rack teeth 35 provided along the inner wall of the balancer container 21. As a result, the balance weight 22 is reliably moved as the wheel 26 is rotated by the motor 28.
[0018]
FIG. 5 shows another configuration example of the speed reduction mechanism 31 provided on the balance weight 22, that is, the speed reduction mechanism 31 of this example is a medium gear formed on the upper surface side of the wheel 26 in the configuration of FIG. Instead of 33, an internal gear 36 is formed on the upper surface side of the wheel 26, and the small gear 32 of the drive shaft of the motor 28 is meshed with the internal gear 36 so that a higher reduction ratio can be obtained. is there.
[0019]
In the balancing mechanism 20, as will be described in detail later, the movement of the balancing weight 22 is controlled by a controller. The control signal transmission means between the controller and the balance weight is a wireless system, and a transmission / reception circuit 37 for this purpose is mounted on the balance weight 22. Further, the balance weight 22 is provided with a moving distance detecting means comprising a rotary encoder 38 attached to the drive shaft of the motor 28 and a counter circuit 39 for detecting and counting the rotation of the rotary encoder 38.
In addition, as will be described later, the balancing mechanism 20 has a configuration in which power for charging the secondary battery 29 is supplied from the outside in an electromagnetic induction manner, and a power receiving circuit 40 for that purpose is mounted on the balance weight 22. .
[0020]
In the dewatering washing machine 1, a rotation reference position detecting means for the inner tub is provided between the outer tub 4 on the stationary side and the inner tub 5 on the rotation side. That is, as shown in FIG. 2, the rotation reference position detecting means is provided on the rotation reference position 42 made of a magnetic material provided at one place on the outer peripheral surface of the inner tank 5 and on the peripheral surface portion of the outer tank 4 corresponding thereto. When the inner tub 5 is rotated, the electromagnetic pickup 43 detects the rotation reference position 42 and generates one pulse per rotation. Further, the outer tub 4 is provided with a displacement detecting means for the inner tub. This displacement detection means comprises a displacement sensor 44 provided on the peripheral surface portion of the outer tub 4 along with the electromagnetic pickup 43. The displacement sensor 44 detects a displacement caused by vibration during rotation of the inner tub, and is proportional to the vibration displacement. Is output.
[0021]
Further, the upper surface portion 4a of the outer tub 4 formed so as to cover the upper portion of the balancer container 21 of the inner tub 5 is a power transmission that is an electromagnetic induction type power transmission means for supplying charging power to the balance weight 22. A coil 57 is attached. The power transmission coil 57 is provided at two locations corresponding to the two balance weights 22 incorporated in the balancer container 21. The two power transmission coils 57 are arranged at opposite positions 180 degrees apart in the circumferential direction on the upper surface portion 4a of the outer tub 4. At the time of charging, the balance weights 22 come directly below the two power transmission coils 57, respectively. Then, power is supplied to the secondary battery 29.
[0022]
FIG. 6 shows a configuration of a controller that controls the balancing mechanism. This controller controls the rotation driving operation and the water supply / drainage operation of the agitating blade and the inner tank, and also controls the operation of the balancing mechanism. Here, the components for controlling the balancing mechanism are shown.
[0023]
The controller 50 extracts the rotational speed synchronization component from the outputs of the rotation reference position detection means and the displacement detection means described above, the magnitude of imbalance (for example, amplitude), its position (phase delay from the rotation reference position), and balance. Wireless signal transmission between the arithmetic circuit 51 for calculating the necessary movement amount of the weight, the storage circuit 52 for storing the data calculated by the arithmetic circuit, and the transmission / reception circuit 37 mounted on the balance weight 22 A transmission / reception circuit 53 constituting the means and a control circuit 54 for controlling these circuits are provided. Further, the control circuit 54 of the controller 50 controls the charging circuit 55, and the charging power for the balance weight 22 is supplied from the charging circuit 55 to the power transmission coil 57 via the power transmission circuit 56.
[0024]
The controller 50 is incorporated in a predetermined position in the outer frame or top cover which is a stationary side inside the dehydrating washing machine 1. The controller mounting position can be appropriately changed according to the structure of the dewatering washing machine, and may be any position as long as it is a portion excluding the inner tub on the rotation side.
[0025]
Next, the operation of the dewatering washing machine of this embodiment configured as described above will be described.
FIG. 7 shows a flow of a general standard course, that is, in this case, the user first puts the laundry into the inner tub (step 101), and then presses the main power switch (step 102) to set the course. After selecting the standard course with the button (step 103) and pressing the start button (step 104), the washing and dehydrating operations are automatically executed thereafter.
[0026]
Before washing, the inner tub is rotationally driven to sense the amount of laundry, and the load amount (cloth amount) is calculated according to the program written in the controller based on the detection data such as the motor current. Setting and displaying of the required amount of water, the required amount of detergent, and the time of each process are executed according to this load amount.
[0027]
After that, according to the standard course program written in the controller, water supply (step 105), washing (step 106), drainage (step 107), first intermediate dehydration (step 108), water supply (step 109), 1 Second rinse (step 110), drainage (step 111), second intermediate dehydration (step 112), water supply (step 113), second rinse (step 114), drainage (step 115), final dehydration (step 116) ) Is executed. Here, the execution time of each process follows the set time described above.
[0028]
Operations related to the balancing mechanism 20 in a series of steps of the dewatering washing machine will be described.
First, when the power of the dewatering washing machine is turned on by pressing the main power switch (step 102), the battery capacity of the balancing mechanism is checked.
The operation flow of this battery capacity check is shown in FIG. First, when the main power switch is turned on (step 201), the capacity of the secondary battery 29 mounted on the balance weight 22 is checked according to a command from the controller 50 (step 202). In this case, the control signal from the controller is transmitted to the balance weight 22 via the above-described wireless signal transmission means, the battery capacity is checked, and the result is returned. In this battery capacity check, the capacity charged in the secondary battery 29 is compared with a predetermined value set in advance. As a result, if the capacity is smaller than the predetermined value (when the charge capacity is insufficient), the buzzer and the light are turned on. The user is notified of this and charging is started (step 203). This charging is performed by supplying electric power from the power transmission coil 57 on the outer tub 4 side to the secondary battery 29 of the balance weight 22 as described above, and proceeds to the next operation until the charging operation is completed. Absent.
[0029]
When the battery capacity exceeds a predetermined value (when the charging capacity is satisfactory), the sensing data stored in the storage circuit of the controller is cleared (step 204), and the position of the balance weight 22 is initialized. (Step 205).
The above is the flow of the operation related to the battery capacity check of the balancing mechanism, and after this check operation is completed, the normal washing and dewatering process (step 105) is performed.
[0030]
In the dehydration process (steps 108, 112, and 116) in the dehydrating washing machine, the balancing mechanism 20 is activated simultaneously with the rotation of the inner tub 5, and the balance of the inner tub 5 is adjusted.
The flow of operation of the balancing mechanism 20 is shown in FIG. First, when dehydration is started (step 301), a sensing operation for detecting the rotation pulse and vibration displacement of the inner tank is executed along with the operation of the timer according to the program written in the controller (step 302). In this sensing operation, the pulse signal output from the electromagnetic pickup 43 of the rotation reference position detection means and the detection signal of the vibration amplitude of the inner tank output from the displacement sensor 44 of the displacement detection means are taken into the controller. The controller extracts the rotational speed component through the arithmetic circuit, calculates the imbalance (for example, amplitude) and its position (phase lag from the rotation reference position), and calculates the required balance weight movement based on it. (Steps 303, 304, and 305).
[0031]
Then, the controller stores these calculated data in the storage circuit (step 306), and then commands the movement of the balance weight, thereby starting the movement of the balance weight (step 307).
In this case, a command from the controller is transmitted to the balance weight 22 via the above-described wireless signal transmission means, and the balance weight 22 receives the command from the secondary battery 29 as a power source to the motor 28 as a drive source. Is energized and the motor 28 is driven, and the driving of the motor 28 rotates the wheel 26 to move the balance weight 22. The amount of movement of the balance weight 22 is detected by the rotary encoder 38 of the moving distance detecting means described above, and the detected signal is transmitted to the controller via the wireless signal transmitting means and is calculated as a moving angle by the arithmetic circuit. The From this movement angle and the amplitude and phase that are constantly measured, calculation is performed in a calculation circuit in the controller, and according to the control program, the movement of the balance weight is controlled so that the unbalance of the inner tank is minimized. It is executed via the signal transmission means. At this time, the forward and backward movement of the balance weight 22 is executed by the switching operation of the clutch device 30 in response to a command from the controller.
[0032]
This balance weight movement control program is composed of an algorithm that first moves the balance weight to a position orthogonal to the unbalanced position of the inner tank, and then moves the balance weight so that the unbalanced amplitude is minimized. The detailed movement of the balance weight will be described later in detail.
[0033]
The controller constantly monitors the amplitude of the inner tank, and the above operation is performed until the amplitude falls below a predetermined amplitude value set in advance (step 308). As a result of the balance weight movement control, when the amplitude of the inner tub becomes smaller than a predetermined amplitude value, the balance weight is held at its position (step 309).
The balance weight position is maintained by cutting off the power supply to the motor 28 mounted on the balance weight 22. In this holding state, the balance weight 22 does not move unexpectedly. That is, since the balance weight 22 has a structure in which the motor 28 is connected to the teeth 35 in the balancer container 21 by the gear 34 via the speed reduction mechanism 31, a large torque is required for starting in the reverse direction. The motor 28 is reliably held in a fixed state simply by shutting off the power supply to the motor 28. As a result, there is no power consumption for maintaining the position of the balance weight 22, and the usable time of the secondary battery 29 is increased. In general, while the inner tub 5 is rotating, the balance weight 22 receives a force in the radial direction of the inner tub due to the centrifugal force, and the generation of the circumferential force of the inner tub which is the moving direction of the balance weight 22 is As a result, the position of the balance weight is reliably maintained.
[0034]
During the dehydration process, the above operation is performed at a predetermined sampling period until the set time is reached. By this operation, it is possible to effectively eliminate the unbalance due to the deviation of the laundry in the inner tub, so that vibration and noise during the dehydration operation can be kept low.
When the dehydration process is completed (step 310), the balance weight 22 is moved to the initial position in accordance with a command from the controller and held at that position (step 311).
[0035]
In the dewatering washing machine of this embodiment, the operation of the balancing mechanism as described above is performed every three dehydration steps (steps 108, 112, and 116). After the final dehydration step (step 116) is completed, the balance weight position is initialized, and then the secondary battery 29 mounted on the balance weight 22 is supplied with electromagnetic induction from the power transmission coil 57. Charging is performed, and the main power supply is shut off after the charging is completed.
[0036]
In the operation of the balancing mechanism as described above, detailed movements at the time of balance weight movement control will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows a case where the unbalance generation position is +90 degrees or less from the rotation reference position, and FIG. 11 shows a case where the unbalance generation position is +90 degrees or more and +180 degrees or less from the rotation reference position.
The left side of both figures shows the relationship between the balance, the position of the balance weight, and the magnitude of the acting force. The size (length) of the arrow indicates the magnitude of the acting force, the direction of the arrow indicates the acting direction, and the thick outer arrow indicates the acting force acting on the inner tank during rotation. It shows the resultant power. The right side of both figures shows a rotation pulse and a vibration waveform, and shows the relationship between the rotation reference position, the phase difference of vibration, and the amplitude.
[0037]
First, when the dehydrating washing machine is in a stationary state with the power off, each balance weight is held at a phase difference position of ± 90 degrees from the rotation reference position. Even if it rotates in this state, since each balance weight has the opposing positional relationship, it is in a balanced state. Therefore, even when an initial imbalance exists in the inner tank, the balance weight has no influence on the initial imbalance in the above state. In addition, when a new imbalance occurs, the initial imbalance and the generated imbalance appear in combination.
[0038]
In the state where unbalance occurs, first, each balance weight is moved and held from the unbalance position to a phase difference position of ± 90 degrees according to the phase difference θ between the detected rotation reference position and the unbalance position. To do. In this case, the movement direction of each balance weight is controlled in accordance with the position of occurrence of imbalance so that the absolute value of the movement angle is 0 degree and the maximum value is 90 degrees. When 0 ≦ θ ≦ π / 2 in FIG. 10, both balance weights are moved by + θ, and when π / 2 ≦ θ ≦ π in FIG. 11, both balance weights are moved by − (π−θ). Next, in order to minimize the unbalanced amplitude a, first, the two balance weights are moved to the opposite side to the unbalanced position and moved in the same angle as an absolute value, and the moving angle at which the amplitude a becomes a minimum value. And hold at that position. This result is a balanced state.
[0039]
The case where the unbalance occurrence position is −90 degrees or less and −90 degrees or more and −180 degrees or less from the rotation reference position is basically the same as described above, and the description is omitted.
When the balance state breaks down and unbalance occurs, the amount of change in phase and amplitude is detected by the same detection method as described above. First, both balance weights are moved by the phase change angle. Next, the angle between the two balance weights is adjusted in consideration of the change in amplitude due to this movement, and control is performed so as to maintain the minimum amplitude.
[0040]
In this way, in the dehydrating washing machine of this embodiment equipped with an active balancer that controls the movement of the balance weight, the problem of unbalance in the dehydrating operation is solved. In other words, the inner tub 5 is rotated at a high speed of about 1000 rpm during the dehydration operation. However, the dewatering washing machine is equipped with the active balancer, so that the inner tub 5 is not substantially in the entire rotation speed region regardless of the rotation speed of the inner tub. Since the balance can be eliminated and the balance can be maintained well, suppression of excessive amplitude when passing through the resonance point and reduction of vibration during steady rotation can be achieved, and accordingly, noise reduction is achieved. Therefore, since the clearance between the outer tub 4 and the outer frame 2 can be reduced by reducing the resonance amplitude, a compact and large capacity and low noise of the dewatering washing machine can be achieved. As a result, it is possible to provide a compact and low-noise dewatering washing machine that is easy to use.
[0041]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
For example, in the above embodiment, a secondary battery is used as a power supply source to a motor that is a balance weight drive source, and charging to the secondary battery is performed by electromagnetic induction. Even with the battery replacement method, the power supply to the motor, which is the original purpose, is achieved.
[0042]
In addition, a fuel cell can be used as a power supply source to the motor that is the balance weight drive source. In this case, a small fuel cell is mounted on the balance weight, and the motor is driven by electric power generated by the fuel cell. In this configuration, the water discharged from the fuel cell may be discharged outside the apparatus by the drainage means together with the washing water.
[0043]
In the embodiment, the rotary encoder is used as the balance weight moving distance detecting means. However, the present invention is not limited to this, and any means may be used as long as it can detect the moving angle of the balance weight.
Further, the embodiment has a configuration having two balance weights, but the original object can be achieved if there are two or more balance weights. However, as the number increases, the cost increases and the control becomes complicated. Generally, two is the best number.
[0044]
In the embodiment, the rotational speed synchronization component of the inner tub is detected. However, in the vertical dehydrating washing machine, the vibration mode in the target rotational speed range exhibits a rigid body vibration mode in which the outer tub and the inner tub can be regarded as almost integrated. Therefore, even if the rotational speed synchronization component of the outer tub is detected, the original purpose is achieved in the majority of cases.
Further, in the embodiment, the rotational speed synchronization component is detected, but if the overall value is almost 100% rotational speed component in the target rotational speed range, the original purpose is achieved even if the overall value is used. Is done.
[0045]
In the embodiment, the amplitude (that is, displacement) is detected as the magnitude of the unbalance of the inner tank, but the original purpose can be achieved even if the acceleration or velocity signal is detected.
Further, in the embodiment, the rotation pulse and the vibration waveform are detected using separate sensors, and the phase lag is detected from the waveform, but it can also be detected from the vibration waveform of one displacement sensor. Achieved.
[0046]
Next, FIG. 12 shows an embodiment of a drum-type dewatering washer / dryer having a substantially horizontal rotation axis. This drum-type dewatering washer / dryer includes an outer frame 2, a resin outer tub 4 having a certain inclination with respect to the horizontal in the outer frame 2 and supported by a damper 58 and a suspension spring 59. And an inner tank 5 made of stainless steel enclosed in the outer tank 4.
The inner tank 5 is provided with a plurality of water holes 5a and has a plurality of lifters 5c on the inner periphery thereof. The inner tub 5 is driven by a motor 7 provided in the outer tub 4, and is controlled by a controller not shown in the figure, and performs washing, rinsing and drying processes. The outer tub 4 is connected to the outer frame 2 through a bellows 60, and a door 64 is provided at the cloth outlet of the outer tub 4. Although not shown in part, a water supply / drainage means is provided, 11 is a drainage means, and drainage in the outer tub is performed by opening an electromagnetic valve of the drainage means. Moreover, it has the ventilation duct 61, the ventilation fan 62, the heater 63, and the dehumidifier (not shown) for performing a drying process in the outer peripheral part of the outer tank 4, and the moisture discharged from the lower side of the outer tank 4 was wet. The hot air is dehumidified through the dehumidifier, and is then turned into hot air through the heater 63, and the hot air is circulated in the inner tank 5 through the blower duct 61 by the blower fan 62 to achieve drying.
[0047]
In the drum-type dewatering washer / dryer configured as described above, the inner tub 5 that rotates at a high speed during the dehydration operation is provided with a balancing mechanism 20 for eliminating the imbalance caused by the deviation of the laundry. Is.
Even if the components of this balancing mechanism are exactly the same as the above-described dewatering washing machine having the vertical rotation shaft, although there are some differences in the mounting method and control method, the functional effect is exactly the same as above, The original purpose is achieved.
[0048]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the dewatering washing machine of the present invention is equipped with an active balancer that moves the balance weight with a controller during dewatering operation, thereby eliminating the imbalance of the inner tub at almost all rotation speeds. Therefore, it is possible to suppress excessive vibration when passing through the resonance point, and to reduce vibration and noise during steady rotation. Therefore, since the clearance between the outer tub and the outer frame can be reduced by reducing the resonance amplitude, the compact capacity and the noise reduction of the dewatering washing machine can be achieved. As a result, a low-noise, compact and large-capacity dewatering washing machine can be realized, and it is possible to provide a dewatering washing machine that is easy to install and easy to use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a basic configuration of a dewatering washing machine according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part (outer tub and inner tub) of the dehydrating washing machine of the embodiment with a part cut away.
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a main part (balancing mechanism) of the dewatering washing machine of the embodiment.
FIG. 4 is a partially cutaway side view showing a main part (balancing mechanism) of the dewatering washing machine of the embodiment.
FIG. 5 is a partially cutaway side view showing another configuration example of the speed reduction mechanism in the balance weight.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a controller that controls a balancing mechanism in the dewatering washing machine according to the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of a series of steps of washing and dehydrating in the dehydrating washing machine of the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of a battery capacity check operation of a balancing mechanism in the dewatering washing machine according to the embodiment.
FIG. 9 is a flowchart of the operation of the balancing mechanism in the dewatering washing machine of the example.
FIG. 10 is an explanatory diagram of the movement of the balance weight in the dewatering washing machine of the example.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the movement of the balance weight in the dewatering washing machine of the example.
FIG. 12 is a longitudinal side view showing a configuration of a drum-type dewatering washer / dryer according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dehydration washing machine, 2 ... Outer frame, 3 ... Support mechanism, 4 ... Outer tub, 5 ... Inner tub, 6 ... Stirring blade, 7 ... Motor, 10 ... Water supply means, 11 ... Drain means, 20 ... Balancing mechanism, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Balancer container, 22 ... Balance weight, 23 ... Weight main body, 25, 26 ... Wheel, 28 ... Motor, 29 ... Secondary battery, 31 ... Reduction mechanism, 32 ... Small gear, 33 ... Medium gear, 34 ... Large gear , 35 ... rack teeth, 36 ... internal gear, 37 ... transmission / reception circuit, 40 ... power reception circuit, 42 ... rotation reference position, 43 ... electromagnetic pickup, 44 ... displacement sensor, 50 ... controller, 51 ... arithmetic circuit, 52 ... Memory circuit 53 ... Transmission / reception circuit 54 ... Control circuit 55 ... Charging circuit 57 57 Power transmission coil

Claims

外枠と、この外枠内に支持機構を介して支持される外槽と、この外槽に内包され、洗濯物が投入される内槽と、ときには内槽底部に攪拌翼を有し、前記内槽および前記攪拌翼を回転駆動する駆動手段と、前記外槽に対し給水を行う給水手段および排水を行う排水手段と、前記駆動手段、前記給水手段および排水手段を制御するコントローラと、を備えた脱水洗濯機であって、
前記内槽に、この内槽と回転中心を同じくして移動可能なバランスウェイトを有するバランシング機構を設け、前記内槽の回転駆動時にこのバランシング機構を前記コントローラで制御して前記バランスウェイトを移動させることにより、前記内槽の回転時の不つり合いを解消するようにしたことを特徴とする脱水洗濯機。An outer frame, an outer tub supported by a support mechanism in the outer frame, an inner tub enclosed in the outer tub and charged with laundry, and sometimes a stirring blade at the bottom of the inner tub, A driving means for rotationally driving the inner tank and the stirring blade; a water supply means for supplying water to the outer tank; a draining means for draining; and a controller for controlling the driving means, the water supply means and the draining means. A dehydrating washing machine,
The inner tub is provided with a balancing mechanism having a balance weight that can move with the same rotation center as the inner tub, and the balance weight is moved by controlling the balancing mechanism with the controller when the inner tub is driven to rotate. Accordingly, the dehydrating washing machine is characterized in that the unbalance during rotation of the inner tub is eliminated.

前記バランシング機構は、回転中心を同じくして、前記内槽に設けられたバランサー容器内に前記バランスウェイトが移動可能に組み込まれてなり、このバランスウェイトには、これを移動させるための駆動源が搭載され、
前記コントローラは、前記内槽の不つり合いを検出する手段からの信号によりバランスウェイトの必要移動量を算出する演算回路を有し、
この演算回路で算出されたバランスウェイトの必要移動量の信号を信号伝達手段によって前記バランシング機構に伝達して前記駆動源を動作させ、前記バランスウェイトを移動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の脱水洗濯機。The balancing mechanism is configured such that the balance weight is movably incorporated in a balancer container provided in the inner tank with the same rotation center, and a drive source for moving the balance weight is provided in the balance weight. Installed,
The controller has an arithmetic circuit that calculates a necessary movement amount of the balance weight based on a signal from a means for detecting the unbalance of the inner tank,
The signal of a necessary movement amount of the balance weight calculated by the arithmetic circuit is transmitted to the balancing mechanism by a signal transmission means to operate the drive source, and the balance weight is moved. The dehydrating washing machine according to 1.

前記信号伝達手段を無線方式としたことを特徴とする請求項２に記載の脱水洗濯機。The dehydrating washing machine according to claim 2, wherein the signal transmission means is a wireless system.

前記バランシング機構は、前記駆動源としてのモータからの回転駆動力が減速機構を介して歯車に伝達され、この歯車が前記バランサー容器内に設けられた歯と噛み合って前記バランスウェイトが移動する構成とし、前記モータへの通電を遮断することで前記バランスウェイトがその位置で保持されるようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の脱水洗濯機。The balancing mechanism is configured such that a rotational driving force from a motor serving as the driving source is transmitted to a gear via a reduction mechanism, and the gear is engaged with teeth provided in the balancer container so that the balance weight moves. The dewatering washing machine according to claim 2 or 3, wherein the balance weight is held at that position by interrupting energization of the motor.

前記バランシング機構は、前記バランスウェイトを２個有し、両者の位置関係のみで前記内槽の不つり合いを解消するようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の脱水洗濯機。The balance mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the balancing mechanism has two balance weights and eliminates the unbalance of the inner tank only by a positional relationship between the two. Dehydrating washing machine.

前記コントローラは、先ず前記バランスウェイトを前記内槽の不つり合い位置と直交する位置に移動させ、次に不つり合い振幅が最小となるよう前記バランスウェイトを移動させるアルゴリズムから構成される制御プログラムを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の脱水洗濯機。The controller has a control program including an algorithm that first moves the balance weight to a position orthogonal to the unbalanced position of the inner tank, and then moves the balance weight so that the unbalanced amplitude is minimized. The dehydrating washing machine according to any one of claims 1 to 5.

前記バランシング機構は、駆動源であるモータへの電力供給源として２次電池を前記バランシングウェイトに備え、この２次電池に電力を供給する電磁誘導式の送電手段を前記外槽側に設けたことを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の脱水洗濯機。The balancing mechanism includes a secondary battery as a power supply source for a motor as a driving source in the balancing weight, and electromagnetic induction type power transmission means for supplying power to the secondary battery is provided on the outer tank side. The dehydrating washing machine according to any one of claims 2 to 6.

前記バランシング機構は、駆動源であるモータへの電力供給源として燃料電池を用いたことを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の脱水洗濯機。The dehydrating washing machine according to any one of claims 2 to 6, wherein the balancing mechanism uses a fuel cell as a power supply source to a motor that is a drive source.