JP2005342274A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】 封入した液体の移動を利用して偏心荷重の低減を図るバランス室を有効に利用することで、従来よりも一層振動、騒音の低減を達成する。
【解決手段】ドラムを100rpmで回転させているときに検知した（Ｓ１７）偏心量P2が、高速脱水時の外槽の振動が許容範囲に収まるような閾値Wc以下であるか否かを判定し（Ｓ１９）、P2がWcを超えていれば無条件にバランス室を利用したバランス調整を実行する（Ｓ２０）。P2がWc以下であるときにはP2がWc×(3/5)以下であるか否かを判定し（Ｓ２２）、Wc×(3/5)以下であれば無条件に高速脱水回転を立ち上げる。P2がWc×(3/5)を超えている場合には少なくとも１回バランス調整を実行し、それによって偏心量の減少が確認できれば５回までバランス調整を繰り返すが、偏心量が減少しなければ高速脱水回転に移行する。それにより、脱水立ち上げ時間が長引くことを抑えつつ偏心量を低減することができる。
【選択図】 図６

Description

本発明はドラム式洗濯機に関し、更に詳しくは、遠心脱水の際に発生する振動を抑制又は低減する技術に関する。

ドラム式洗濯機では、周囲に多数の通水穴を有する周面略円筒形状のドラムを水平又は傾斜した軸を中心に高速で回転させ、それによってそのドラム内に収容されている濡れた洗濯物に含まれる水を絞り出し飛散させることで脱水を行う。こうした遠心脱水の際に、洗濯物がドラムの内周面上で周方向に片寄って配置され、それによって回転軸周りに質量のアンバランス（つまり偏心荷重）があると、ドラムの回転速度を上げたときにドラムが大きく振動し、それに伴ってドラムを内装する外槽が振動して外箱の内面に接触したり外箱自体が振動したりして、異常な騒音の発生の原因となる。そのため、こうした遠心脱水時の振動や騒音を軽減することは、ドラム式洗濯機における大きな課題となっている。

こうした遠心脱水時の振動抑制技術の一つとして、特許文献１、２及び非特許文献１に記載のものが知られている。これら文献に記載のドラム式洗濯機では、ドラムの両端面に円環状で中空のバランス室を設けている。バランス室にあっては、その外周壁面から内方に放射状に隔壁が形成され、その隔壁によってバランス室内は、内周側が開放した多数の区画室に区画されている。バランス室内には所定量の液体が封入されており、各区画室の内周側の開放面を通して液体は区画室に出入りする。各区画室にほぼ等量の液体が貯留された状態で該液体に作用する遠心力が重力に勝るような回転速度でドラムを回転させると、各区画室内の液体はその区画室内に保持され、バランス室自体の偏心荷重はほぼゼロになる。この状態からドラムの回転速度を落として一部の区画室に貯留されている液体を落下させて他の区画室に移動させると、各区画室内の液量が不均一になり、それによってバランス室自体に偏心荷重が生じる。洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重がある場合でも、それを相殺し得るような位置にバランス室内の液体を移動させることで、ドラム全体の偏心荷重を小さくすることができ、それによって遠心脱水時の振動や騒音を抑制することができる。

ドラム式洗濯機では、一般に、遠心脱水を行う回転速度よりも低い範囲に、振動が最大となる共振点が存在する。そのため、ドラム回転速度を脱水回転速度まで立ち上げる際には必ず共振点を通過する。上記バランス室を用いたバランス調整はこの共振点よりも低い回転速度において行うことができるため、バランス調整によって偏心荷重を小さくした状態でドラムの回転速度を脱水回転速度まで上げるようにすれば、共振点を通過する際にも外槽や外箱の振動を効果的に抑えることができる。

ところで、上記のようなバランス室を備えた従来のドラム式洗濯機では、バランス調整を実行する前に洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重の大きさが、許容し得る振動から求めた許容偏心量以下であるか否かを判定し、許容偏心量以下である場合にはバランス調整を行うことなくドラムの回転速度を立ち上げ、許容偏心量を超えている場合にはバランス調整を実行するような制御を行っている。そのため、偏心荷重が許容偏心量以下であってもそれに近い場合には、外槽が外箱の内面に接触するほどではないものの振動が発生して、それに伴い多少の騒音も発生する。昼間に洗濯を行う場合には、こうした振動や騒音はあまり問題にならないことが多いが、洗濯乾燥機では乾燥終了までの運転時間が長いこともあって、夜間に運転が行われる場合も増えている。そうした場合、静粛性は非常に重要であり、従来想定されていた許容振動量よりもさらに小さな振動に抑えることが強く求められている。

特開２００３−２２０２９３号公報 特開２００３−２３０７９１号公報 "ドラム式洗濯乾燥機 AWD-B860Z(S) ランニングコストとその他のうれしい機能"、「デジタルG-Fall制御で低振動・低騒音化を実現！」、[online]、三洋電機株式会社、［平成１６年５月３１日検索］、インターネット、<URL : http://www.sanyo-laundry.com/awd/06/main.html>

本発明はこうした課題に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、上記のようなバランス室等の能動的なバランス調整機能を有効に活用することで、脱水立ち上げの時間が長引くことを抑えつつ、遠心脱水時の振動や騒音を従来よりも一層効果的に抑制することができるドラム式洗濯機を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、洗濯物を収容したドラムを水平軸又は傾斜軸を中心に高速回転させることで該洗濯物の脱水を行うドラム式洗濯機において、
ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大きくなる回転速度であって且つ共振点に相当する共振回転速度よりも低いような回転速度でドラムを回転させている状態で、洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重の大きさを検知する偏心量検知手段と、
ドラム内での洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重を打ち消すような荷重をドラムに発生させるためのバランス調整手段と、
前記偏心量検知手段により検知された偏心量が第１閾値以下である場合にドラムを高速で回転させる脱水運転に移行し、前記偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合には少なくとも１回は前記バランス調整手段によるバランス調整を実行して、該バランス調整による偏心荷重低減効果があったときにさらにバランス調整の繰り返しを許可する一方、該効果がないときには前記脱水運転に移行させる運転制御手段と、
を備えることを特徴としている。

また、本発明に係るドラム式洗濯機の具体的な一態様として、バランス調整手段は、例えば、ドラムと同心且つ一体に回転可能に形成され、内部が中空である密閉環状体と、該環状体の内部に封入された液体と、を含み、前記密閉環状体の内部には外周面側から複数の隔壁が放射状に内方に突設され、隣接する隔壁の間に、内周面側で互いに連通し、遠心力によって外周面側に前記液体を保持可能な複数の区画室を有するバランス室と、
前記区画室内に保持された液体に作用する遠心力が重力に勝る回転速度でドラム及びバランス室を回転させている状態から、一時的にその回転速度を低下させることで、各区画室に保持されている液体を他の区画室に移動させるバランス調整制御手段と、
から成る構成とすることができる。

本発明に係るドラム式洗濯機において、第２閾値はドラムを高速回転させたとき又は速度を上昇する過程で発生する振動が許容範囲（例えば外槽が外箱内面に接触しない程度の振動）に収まるような偏心量の最大値であり、第１閾値はそのときの振動がかなり抑制され、静粛性が確保できるような偏心量の判定値である。したがって、偏心量がたとえ第２閾値以下であっても第１閾値を超えて第２閾値に近い場合には、脱水運転時の振動や騒音は許容範囲ではあるものの或る程度発生する。そこで、本発明に係るドラム式洗濯機において運転制御手段は、前記偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合に無条件に脱水運転に移行するのではなく、少なくとも１回はバランス調整手段によるバランス調整を実行する。すなわち、上述したようにバランス調整を実行せずに脱水運転に移行しても振動が許容範囲を超えるわけではないが、少なくとも１回はバランス調整を実行することによって偏心量をさらに小さくするように試みる。

但し、バランス調整手段が例えば上記のような構成である場合、バランス調整を実行しても確実にドラム全体の偏心荷重を減少させることができるとは限らず、場合によってはバランス調整を実行した結果、逆に偏心荷重が増加してしまう、つまりバランス調整による偏心荷重低減効果がない場合もあり得る。このような偏心荷重の増加は再現性が高いから、たとえ偏心量が第１閾値以下に収まっていなくとも、それ以上バランス調整を繰り返すと、脱水立ち上げの時間を長引かせるのみならず偏心量が第２閾値を超えてしまうおそれもある。そこで、バランス調整を１回実行した以降は、バランス調整による偏心荷重低減効果がみられたことを条件としてバランス調整を繰り返す。

そして好ましくは、前記運転制御手段は、偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合でバランス調整による偏心荷重低減効果があることによりバランス調整を繰り返すときに、その繰り返しの途中で偏心量が第１閾値以下に収まったならば前記脱水運転に移行させるようにするとよい。

一方、偏心量検知手段により検知された偏心量が当初から第２閾値を超えるときには、脱水運転に移行するためには偏心量を下げることが必須であるから、バランス調整手段によるバランス調整を実行するようにして、少なくとも第２閾値に収まるまで偏心量を下げてから脱水運転へと移行させるようにするとよい。

このように本発明に係るドラム式洗濯機では、脱水運転のためにドラムを高速回転させたときに許容範囲内であっても或る程度の振動や騒音が発生すると想定されるような偏心荷重が洗濯物の片寄りによって生じている場合には、バランス調整手段によるバランス調整が実行されて、多くの場合、偏心荷重がより低減された状態で脱水運転が実行される。したがって、脱水運転時の振動や騒音を従来よりも一層低減することができ、高い静粛性を達成することができる。それによって、例えば夜間のように周囲が静かなときでも、気兼ねすることなく洗濯を行うことができる、或いは、脱水運転時のドラムの回転速度をさらに高めることによって高い脱水性能を発揮することができるようになる。

また、本発明に係るドラム式洗濯機によれば、バランス調整を試みても偏心荷重の低減効果がない場合には無駄な又は逆効果であるバランス調整を止めて迅速に脱水運転に移行するので、上記のような高い振動抑制のための制御を実行しても、それによって脱水立ち上げに要する時間がひどく長引いてしまうことを回避することができる。

なお、バランス調整を繰り返した場合、少しずつ偏心量が減少してゆくことも考えられるが、上述したようにバランス調整を繰り返すほど脱水立ち上げに時間が掛かるから、その時間の長さと振動の抑制効果とのバランスを考える必要がある。そこで、本発明に係るドラム式洗濯機において、好ましくは、前記運転制御手段は、偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合でバランス調整による偏心荷重低減効果があることによりバランス調整を繰り返すときに、偏心量が第１閾値以下に収まることなくその繰り返し回数が所定の上限値に達したときに前記脱水運転に移行させる構成とするとよい。

この構成では、バランス調整を所定の上限値になるまで繰り返したときに偏心量が第１閾値以下に収まっていなくとも、それ以降のバランス調整は打ち切られて脱水運転に移行する。したがって、この構成によれば、バランス調整の多数回の繰り返しによって脱水立ち上げの時間が異常に長引くことを防止することができる。

また、上記構成のようなバランス調整手段ではバランス調整可能な偏心量には限界があって、その限界を超えるような偏心荷重が存在する場合にはそもそもバランス調整が不可能である。したがって、本発明に係るドラム式洗濯機において、前記運転制御手段は、偏心量が前記第２閾値を超えて第３閾値以下である場合に前記バランス調整手段によるバランス調整を実行し、該偏心量が第３閾値を超える場合にはドラムの回転速度を低下させて洗濯物のほぐしを実行する構成とするとよい。

この構成によれば、バランス調整手段を用いてもバランス調整が不可能な場合には、ドラムが減速されて洗濯物のほぐしが行われるから、洗濯物の絡みがほぐれて、次に偏心量を検知する際には少なくともバランス調整によって脱水運転への移行が可能となるようにすることができる。それによって、脱水運転時に異常な振動や騒音が発生することを確実に防止できる。

なお、第１閾値が第２閾値よりも小さいことは当然であるが、第１閾値をあまり小さい値とするとバランス調整無しに脱水運転に移行するケースが非常に少なくなり、脱水行程に要する時間がほぼ常時長い状況になる。一方、第１閾値を第２閾値に近い値にし過ぎると、上述したように少なくともバランス調整を１回実行してその後には条件付きでバランス調整を繰り返すという処理自体を行う機会が非常に少なくなり、本発明による振動・騒音抑制の効果を十分に発揮することができない。

そうしたことから、本発明に係るドラム式洗濯機では、１閾値は第２閾値の１／２〜４／５の範囲内に設定しておくとよい。 さらにまた、１閾値は第２閾値の約３／５に設定するとより効果的である。これによって、脱水立ち上げに要する時間をあまり長引かせることなく、脱水運転時の振動・騒音については従来よりも確実に低減して高い静粛性を達成することができる。

以下、本発明の一実施例であるドラム式洗濯機について図面を参照して説明する。

図１は本実施例のドラム式洗濯機の外観斜視図、図２は本ドラム式洗濯機の要部の右側面縦断面図、図３は本ドラム式洗濯機の要部の正面縦断面図である。

外形を成す外箱１は上面から前面に掛けて前下がり湾曲形状に形成されており、この部分に大きな洗濯物投入口２が形成されている。この洗濯物投入口２を開閉するための上蓋３は短冊状のスラットが複数連結された構成を有しており、前後方向にスライド移動自在であって、上蓋３が閉鎖した状態で右側方に設けられた蓋開ボタン９を使用者が押すと、上蓋３は図１中に矢印で示すように後方に自動的にスライドして洗濯物投入口２が開放する。開放した状態の上蓋３を閉める際には、使用者は上蓋３の上面手前側に設けられた把手４に指を掛けて手前に引く。上蓋３が洗濯物投入口２を完全に閉鎖する位置まで達すると、図示しないラッチ機構により上蓋３はラッチされて閉鎖状態を保つ。

上蓋３の右側には、前後方向に延伸して複数の操作キーや表示器が設けられた操作パネル５が配置されている。なお、比較的使用頻度の低い操作キーの一部は後方側に起立自在の蓋体で覆われている。また、上蓋３を挟んで操作パネル５と反対側の左方後方には、横開き式の蓋体で覆われた洗剤容器６が設けられている。さらに、洗剤容器６の後方に外部の給水栓等にホースを介して接続される水道水給水口７が設けられ、操作パネル５の後方には別のホースを介して風呂の浴槽内等に接続される風呂水給水口８が設けられている。

次に、本ドラム式洗濯機の内部構成について図２、図３により概略的に説明する。
台座部１０の上には、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞された外槽１１が、外箱１の左右側面にそれぞれ端面が対向する状態で、左右両側上方から吊下げ支持する図示しない二本のスプリングと、前後方向に外槽１１の下部を支え受ける二本のダンパ１３とにより適度に揺動自在に保持されている。外槽１１の内部には、多数の通水穴１４ａが穿孔された、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞されたドラム１４が、左右方向に延伸する水平軸線Ｃを中心に回転自在に設けられている。このドラム１４の内周面には、周方向に約１２０°間隔で３個のバッフル１４ｂが取り付けられている。

ドラム１４の左端面中央に固着された主軸１５は、外槽１１の左端面に固定された第１軸受ケース１７に保持される軸受１８により支承される。他方、ドラム１４の右端面中央に固着された補助軸１６は、外槽１１の右端面に固定された第２軸受ケース１９に保持される軸受２０により支承される。この主軸１５及び補助軸１６により、ドラム１４の回転軸である水平軸線Ｃが形成される。

外槽１１の左端面から左方へと突出した主軸１５の先端には、アウタロータ型の直流モータであるドラムモータ２１の円盤状のロータ２１ｂが固定され、一方、モータ台を兼ねる第１軸受ケース１７にはドラムモータ２１のステータ２１ａが固定され、ステータ２１ａとロータ２１ｂの磁石とは対面している。図示しない制御回路からステータ２１ａに駆動電流が供給されるとそれに応じてロータ２１ｂが回転し、主軸１５を介してロータ２１ｂと同一の回転速度で以てドラム１４が回転駆動される。

外槽１１の周面の上部から斜め前方にかけて、外箱１の洗濯物投入口２と一致する位置に外槽開口１１ａが形成され、外槽開口１１ａを開閉するために、左右方向に水平に延在する内蓋軸２２を中心に後方に起立自在の内蓋２３が設けられている。また、ドラム１４の周面にもドラム開口１４ｃが形成され、このドラム開口１４ｃを開閉するために、前後に観音開き構造を有する二枚の蓋体２５ａ、２５ｂから成るドラム蓋２５が設けられている。ドラム１４は回転可能であるから、ドラム蓋２５の開閉動作時にはドラム開口１４ｃと外槽開口１１ａとが径方向に一致した位置でドラム１４を停止させ、その状態を維持する必要がある。そこで、ドラム１４の位置を固定するために、外槽１１左端面にあってステータ２１ａの下方にはドラムロック装置２６が設けられている。このドラムロック装置２６は、内蔵されたトルクモータ２６ａの動作によって係合ピン２６ｂが上下方向に進退する構成となっており、進出した係合ピン２６ｂがロータ２１ｂの所定回転位置に形成されている凹部２１ｃに噛み合うことによって、ドラム１４は回転しないようにロックされる。

さらにまた、ドラム１４の両端面の外周側には、脱水時にドラム１４を高速で回転させた際に洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重によるドラム１４の振動を抑制するべく、円環状で中空体であるバランス室２７が本発明に係るバランス調整手段の一部として取り付けられている。このバランス室２７を用いた振動抑制動作については後述する。なお、ここでは詳しく述べないが、外槽１１の右側面外側には、ファンモータ、乾燥用ヒータ、水冷除湿器等を含む加熱・送風装置が配設されており、補助軸１６の周囲からドラム１４内に高温の乾燥風を送り込み、ドラム１４内で湿った洗濯物との熱交換によって発生した湿気を含む空気を外槽１１から取り出して除湿・乾燥させて循環的に利用するようにしている。

図４は本実施例のドラム式洗濯機の要部の電気系構成図である。本発明における運転制御手段であるとともに、偏心量検知手段の一部、及びバランス調整手段の一部であるバランス調整制御手段としての制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどを含むマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに基づいて、洗い、すすぎ、脱水及び乾燥の各行程の運転動作を行うための各種の制御を実行する。

制御部３０には、使用者が各種設定や指示を与えるために操作パネル５に設けられた操作部５ａからキー入力信号が与えられるとともに、外槽１１内に貯留された水の水位を検知する水位センサ３３、外槽１１内に貯留された水の温度を検知したり乾燥運転時に乾燥風の温度を検知したりするための温度センサ３４、上記ドラムロック装置２６に内蔵され、ドラムロック状態か解除状態かを検知するためのドラムロック検知部２６ｃなどから、それぞれ検出信号が入力される。

制御部３０にはインバータ駆動部３２が接続されており、ドラムモータ２１の回転に同期したパルス信号を発生する回転センサ２１ｄからの信号を受けつつ、インバータ駆動部３２を介してドラムモータ２１の回転を制御する。回転センサ２１ｄはホール素子を利用した位置センサであり、ここではドラムモータ２１の一回転当たり（つまりドラム１４の一回転当たり）７２個のパルス信号を等回転角度間隔で発生する。したがって、ドラムモータ２１が正確に一定速度で回転している場合にはパルス信号は等時間間隔で発生し、制御部３０は隣接するパルス信号の時間間隔によってドラムモータ２１の回転速度を検出することができる。

また制御部３０には負荷駆動部３１が接続されており、この負荷駆動部３１を介して加熱・送風装置に含まれるファンモータ３５及び乾燥用ヒータ３７、外槽１１内への給水を制御する給水バルブ３８、外槽１１内からの排水を制御する排水バルブ３９、ドラムロック装置２６に内蔵されたトルクモータ２６ａなどの動作をそれぞれ制御する。さらにまた、制御部３０は操作部５ａの操作に応じた表示や運転進行状況を知らせるための表示を行うべく表示部５ｂに表示信号を送る。

次に、バランス室２７の具体的な構成及びその振動抑制動作について、図５を参照して説明する。まず、構成について説明すると、バランス室２７は内部に所定量の液体（塩化カルシウム溶液など）が封入された円環状中空体であって、その内部には外周壁面２７１からＬ字形状に延出する隔壁２７２が所定角度間隔で放射状に設けられている。この隔壁２７２によって、内部に封入された液体の自由な移動が妨げられる。したがって、バランス室２７内に封入されている液体に作用する遠心力が重量に勝るような回転速度でドラム１４を回転させると、液体は各区画室２７４内で外周側に片寄り、各区画室２７４内に保持される。つまり、区画室２７４間での液体の移動は起こらないので、各区画室２７４はその内部に保持している液体の重量の分だけ、それぞれの位置に重錘を付加したものとみなすことができる。

この状態では、全ての区画室２７４に同量の液体が保持されている場合、バランス室２７による偏心荷重は殆どゼロであるとみなすことができる。一方、液体が特定の１乃至複数の区画室２７４内に片寄って保持されている場合には、バランス室２７によって回転軸周りにアンバランスが生じ偏心荷重が存在することになる。ドラム１４の内周面に張り付いた状態で回転している洗濯物の片寄りによって偏心荷重が生じている場合、その洗濯物に起因する偏心荷重と釣り合うような位置にバランス室２７の偏心荷重を意図的に生じさせれば、ドラム１４全体の偏心荷重は減少する。バランス室２７で生じる偏心荷重の位置と偏心量とを適切に制御すれば、ドラム１４全体の偏心量を振動の観点から問題のない程度にまで小さくすることができる。

バランス室２７を用いたバランス調整の実行手順は次の通りである。まず、バランス調整動作の開始時には、バランス室２７内の液体に作用する遠心力が重力とほぼ均衡する程度の回転速度（本ドラム式洗濯機の場合には６５〜７５ｒｐｍ程度）でドラム１４を回転させる。このとき、バランス室２７の各区画室２７４において外周側に存在する液体は遠心力によって張り付き、各区画室２７４の内周側に存在する液体は重力によって落下して他の区画室２７４へと移動する。このため、ドラム１４を上記回転速度で暫時回転させると、全ての区画室２７４内に存在する液体の量をほぼ同程度にすることができる。このように液量が平均化された状態では、バランス室２７による偏心荷重はほぼゼロとなり、洗濯物の片寄りによる偏心荷重Ｗのみがドラム１４全体の偏心荷重となる（図５（ａ））。

次いでドラム１４の回転速度を少し上昇させる（通常１００ｒｐｍ程度）ことにより、各区画室２７４に保持されている液体に加わる遠心力を増加させ、液体の保持状態を安定させる。そして、一定速度制御の状態で、ドラム１４（又はロータ２１ｂ）の回転速度の変動に基づいてドラム１４全体の偏心荷重を検知し、検知した偏心荷重の位置に応じた所定のタイミングで以てドラム１４の回転速度を短時間だけ減速させる。すると、液体に作用する遠心力が減少するから、図５（ｂ）に示すように、ドラム１４の上方に持ち上げられつつある区画室２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃから液体がこぼれ落ちて下方を通過している他の区画室に入る。

なお、上記減速直前には、図５（ａ）に示すように、回転上方に位置している区画室からは液体が比較的こぼれ落ち易い状態になっているのに対し、回転上方を通り過ぎて回転下方に進みつつある区画室では、隔壁２７２の突片部２７３が液体のこぼれを堰き止める役割を果たすので、液体はこぼれにくい状態である。そのため、上記のように一時的に減速したときに、回転上方に持ち上げられつつある区画室及び既に上方に位置している区画室からは液体がこぼれ落ちるものの、回転下方に向かって進んでいる区画室内の液体はこぼれ落ちずに保持される。すなわち、所望の区画室内に収容されている液体のみが高い確度で落下するから、減速のタイミングを適切に決めることによって洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重Ｗが存在する位置近傍の区画室内の液量を減少させて、それに対向する位置近傍の区画室内の液量を増加させることができる。

上記のような減速動作を１乃至複数回繰り返すことにより、最終的には図５（ｃ）に示すように、偏心荷重Ｗが存在する位置近傍の区画室２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ内の液体は殆どなくなり、それに対向している区画室近傍では液量が増加する。これにより、バランス室２７による偏心荷重と洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重とがうまくバランスし、ドラム１４全体の偏心荷重は小さくなる。

本実施例のドラム式洗濯機では、上記のようにバランス室２４を利用した積極的なバランス調整によって、洗濯物の偏在による偏心荷重を相殺して小さくすることが可能である。以下、上記バランス調整動作を利用した、脱水行程初期の脱水立ち上げ時の制御動作について、図６〜図８により詳細に説明する。図６及び図７は制御フローチャート、図８はこの制御動作を説明するための図である。なお、この洗濯機では、洗い運転や最終すすぎを除くすすぎ運転の後に中間脱水を行い、最終すすぎの後には最終脱水を行うが、ここでいう脱水行程とは中間脱水と最終脱水の両方を含む。

脱水行程が開始されると、制御部３０はまず初期設定としてバランス調整の実行回数を示す変数であるＣＴとバランス調整の効果を示すフラグＦ１とを０にリセットする（ステップＳ１０）。そして、インバータ駆動部３２を介してドラムモータ２１を作動させ、ドラム１４の回転速度を１００ｒｐｍまで上昇させるべく制御する（ステップＳ１１）。ドラム１４が１００ｒｐｍで回転されるとき、ドラム１４内の洗濯物に作用する遠心力は重力よりも大きくなり、洗濯物は完全にドラム１４の内周面に張り付いた状態でドラム１４と一体に回転する。

回転センサ２１ｄにより得られるパルス信号に基づいて回転速度が１００ｒｐｍに到達したことが検知されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、制御部３０は回転速度を１００ｒｐｍに保つように速度制御を行い、その状態で予備的な偏心量検知処理を実行する（ステップＳ１３）。ここで偏心量は、ドラム１４の回転速度を１００ｒｐｍに維持するように一定速度制御しているときの実際の回転速度の変動に基づいて求める。すなわち、ドラム１４に偏心荷重が存在している場合、ドラム１４の回転に伴って偏心荷重がドラム１４上方から下方に向かうときにはその偏心荷重はドラム１４を加速するように作用し、逆に偏心荷重がドラム１４下方から上方に向かうときにはドラム１４を減速させるように作用する。その加速作用及び減速作用によってドラム１４が一回転する間に回転速度は変動するため、制御部３０は回転センサ２１ｄから得られるパルス信号の時間間隔を計測することによって速度変動を求め、この変動量に応じて偏心量を推算する。すなわち、回転センサ２１ｄと制御部３０とが協働して本発明における偏心量検知手段として機能する。このときに検知された偏心量をＰ１とする。

次に、制御部３０はこの偏心量Ｐ１が所定の閾値Ｗａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。閾値Ｗａは後述の負荷量検知を実行するか否かを決める判定値である。そして、偏心量Ｐ１が閾値Ｗａを超えている場合にはドラム１４の回転速度を減速させるか又は停止させて（ステップＳ１５）ステップＳ１０へと戻る。一方、偏心量Ｐ１が閾値Ｗａ以下である場合には、制御部３０は引き続いて１００ｒｐｍの回転速度において慣性モーメント量Ｑを測定し、その慣性モーメント量Ｑからドラム１４の洗濯物の量、つまり負荷量を検知する（ステップＳ１６）。具体的には、例えばドラム１４を１００ｒｐｍで回転させている状態からドラムモータ２１への通電を一時的に遮断し、慣性力によって回転するドラム１４の回転速度が所定値（例えば９０ｒｐｍ）まで落ちるのに要する時間を計測し、その計測時間に応じて慣性モーメント量を求めることができる。負荷量が多いほど慣性モーメントは大きくなる。

その後、偏心量を再度検知して（ステップＳ１７）、検知された偏心量Ｐ２がバランス調整可能範囲である閾値Ｗｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、ステップＳ１７で偏心量を測定するのは、希ではあるが、ステップＳ１６で慣性モーメント量を求める際に洗濯物が移動して偏心量が変化する可能性があるためである。この偏心量Ｐ２が閾値Ｗｂを超えている場合にはバランス室２７を用いたバランス調整を最大限行っても、ドラム高速回転時に外槽１１の振動が許容し得る範囲に収まる程度にドラム１４の偏心量を小さくすることができない（図８（ｂ）参照）。そこで、上記ステップＳ１５へと進んでドラム１４の回転を減速して脱水立ち上げを始めから再試行する。

ステップＳ１８で偏心量Ｐ２が閾値Ｗｂ以下であると判定されたときには、次に同じ偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。閾値Ｗｃは、ドラム高速回転時に振動が許容し得る範囲（通常、外槽１１が振動した際に外箱１内面等に接触することのない振動振幅を許容範囲として定める）に収まる最大値である（図８（ｃ）参照）。したがって、偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃを超えている場合には、そのまま、すなわちバランス調整を行わずにドラム１４の回転速度を上げると異常振動が発生する可能性が高いため、無条件でバランス調整動作を実行する（ステップＳ２０）。

バランス調整動作は既に述べた通りであり、上記のようにドラム１４の速度変動から偏心荷重の位置を検知し、その位置に応じたタイミングで以てドラム１４を短時間減速することによりバランス室２７内の液体を適宜に移動させ、洗濯物の片寄りによる偏心荷重との相殺によってドラム１４全体の偏心量の減少を試みる。そして、バランス調整の実行の後に、変数ＣＴをインクリメントして（ステップＳ２１）ステップＳ１７へと戻る。

ステップＳ１９において偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃ以下であると判定されたときには、次に同じ偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃ×（３／５）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。上述したように閾値Ｗｃはドラム高速回転時に振動が許容し得る範囲に収まる最大値であり、この閾値Ｗｃに３／５を乗じた閾値はドラム高速回転時に振動がかなり小さな範囲に収まる判定基準値である（図８（ｄ）参照）。そこで、制御部３０は偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃ×（３／５）以下であると判定されると、そのままドラム１４の回転速度を高速回転速度（５００〜１０００ｒｐｍ程度）まで上昇させることで脱水運転を立ち上げる（ステップ２８）。なお、高速回転速度は例えば負荷量等に応じてその値を設定してもよいし、或いは、まず一旦５００ｒｐｍまで速度を上げた後に偏心量を再度確認して、その結果に応じてその後の回転速度を決めるようにしてもよい。

ステップＳ２２で偏心量Ｐ２が閾値Ｗｃ×（３／５）を超えていると判定された場合には、偏心量Ｐ２はＷｃ×（３／５）＜Ｐ２≦Ｗｃの範囲に存在する。このときには、バランス調整を行わずにそのまま脱水を立ち上げても振動は許容範囲に収まる。但し、許容範囲内ではあるものの或る程度の振動や騒音が発生し、特に夜間など周囲が静かである場合には騒音が気になるレベルに達する場合がある。本実施例のドラム式洗濯機では、バランス室２７を用いたバランス調整によって偏心量をさらに小さくできる可能性があるから、少なくとも１回はこのバランス調整を試みることとする。そのために、ステップＳ２２でＮｏと判定されると、まず、変数ＣＴが５未満であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

上述のように変数ＣＴはバランス調整を実行した後にステップＳ２１にてインクリメントされるから、変数ＣＴが５であれば既にバランス調整を５回繰り返したことを意味している。バランス調整は偏心量を小さくするのに有効ではあるものの脱水運転の立ち上げ時間を長引かせる一因となるから、あまりに多数回繰り返すことは運転時間の短縮化の観点からは適当でない。そこで、そこで変数ＣＴが５未満でない場合、つまりバランス調整を５回繰り返した結果、変数ＣＴが５になったときにはステップＳ２３からＳ２６へと進んで高速脱水回転に移行する。

ステップＳ２３で変数ＣＴが５未満である場合には、次に変数ＣＴが０であるか否かを判定し（ステップＳ２４）、ＣＴ＝０のとき、つまりバランス調整を１回も実行していない場合にはフラグＦ１を１にセットする（ステップＳ２５）。他方、ＣＴ＝０でない場合（実際にはＣＴ＝１〜４のいずれか）には、制御部３０は直前に実行されたバランス調整動作の実行前の偏心量Ｐ２beforeと実行後の偏心量Ｐ２afterとを比較し、Ｐ２before＞Ｐ２afterであればフラグＦ１を１にセットする（ステップＳ２６）。そして、このフラグＦ１が１であるか否かを判定し（ステップＳ２７）、フラグＦ１が１であればステップ２０へと進んでバランス調整動作を実行し、フラグＦ１が０であれば、それ以降のバランス調整動作を断念してステップＳ２８へ進み、ドラム１４の高速脱水回転立ち上げに移行する。

すなわち、ステップ２２→Ｓ２３と進んだ場合であって、バランス調整動作を未だ１回も実行していない場合にはフラグＦ１が無条件に１にセットされた結果、ステップＳ２０のバランス調整動作に進むから、少なくとも１回はバランス調整動作を実行することになる。これに対し、ステップ２２→Ｓ２３と進んだ場合であって、バランス調整動作を１〜４回既に実行した場合には、その直前のバランス調整動作によって偏心量Ｐ２が減少したときにフラグＦ１は１にセットされ、その結果、バランス調整動作を再度実行することになるが、偏心量Ｐ２が減少しなかったり増加していた場合にはその時点でバランス調整動作の再試行は打ち切られる。つまり、条件付きでバランス調整動作を実行することになる。

バランス調整動作では、上述したようにバランス室２７内の液体を重力によって落下させるためにドラム１４の回転速度を一瞬低下させるが、洗濯物の種類（繊維の質等）によっては洗濯物が非常に落ち易く、バランス調整動作時に液体を落下させる際に洗濯物も同時に移動してしまって、洗濯物の片寄りによる偏心荷重の状態が変化してしまう場合があり得る。こうした動作は洗濯物の種類や数等に依存することが多いため、再現性が高く、バランス調整動作によって偏心量が増加する場合には再度バランス調整を実行しても同様の結果になる可能性が高い。上述したようにバランス調整動作によって偏心量Ｐ２が減少したということは、バランス調整動作の効果があったことを意味しているから、引き続きバランス調整動作を実行しても偏心量が減少することが期待できる。これに対し、バランス調整動作の結果として偏心量が変化しない又は増加した場合には、上記のような理由でバランス調整動作の効果がなく、バランス調整動作を再試行しても偏心量低減の効果が期待できない。そこで、この場合にはバランス調整動作を打ち切って高速脱水回転に移行する。

このようにして、本実施例のドラム式洗濯機では、バランス調整を実行しなくとも外槽１１の振動振幅が許容範囲に収まる場合であっても、或る程度の振動や騒音が発生すると想定される場合には、少なくとも１回のバランス調整を実行する。それ以降は、バランス調整動作によって偏心量が減少することが確認されれば、最大５回までバランス調整を繰り返すが、その効果が確認されなければ又は逆効果であることが確認されれば、バランス調整を繰り返さずに脱水運転を立ち上げる。したがって、従来であれば、バランス室２７を用いたバランス調整を実行しないような場合についてもバランス調整を実行することでドラム１４全体の偏心量を低減することができるので、脱水運転時に発生する振動や騒音を従来にも増して一層抑制することが可能となる。

また、バランス調整を行わなくてもよいにも拘わらずバランス調整を実行すると脱水立ち上げに要する時間が平均的に長くなるが、バランス調整の効果がない場合にバランス調整動作の繰り返しを止め、また効果がある場合でもバランス調整動作の繰り返し回数を制限しているので、脱水立ち上げに要する時間が異常に長引くことも回避することができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で、適宜に変更、修正又は追加を行えることは明らかである。

例えば、上記実施例において閾値Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃの値は適宜に決めることができることはもちろんであるが、ステップＳ２２における「３／５」という数値も適宜に変更することができる。但し、この値が１にあまりに近いとステップＳ２１との差がなくなって実質的にステップＳ２２の判定の意味がなくなり、逆にその値が３／５よりもずっと０に近いと、ほぼ常時バランス調整を実行することになって脱水立ち上げの所要時間が平均的に非常に長くなるおそれがある。したがって、この数値の範囲は１／２〜４／５程度としておくとよく、３／５は妥当な値であると言える。

本発明の一実施例によるドラム式洗濯機の外観斜視図。 本実施例によるドラム式洗濯機の要部の右側面縦断面図。 本実施例によるドラム式洗濯機の要部の正面縦断面図。 本実施例によるドラム式洗濯機の要部の電気系構成図。 本実施例によるドラム式洗濯機におけるバランス室を用いた振動抑制動作の概略説明図。 本実施例によるドラム式洗濯機における脱水の立ち上げ時の制御動作を示すフローチャート。 本実施例によるドラム式洗濯機における脱水の立ち上げ時の制御動作を示すフローチャート。 本実施例によるドラム式洗濯機における脱水の立ち上げ時の制御動作を説明するための模式図。

符号の説明

１…外箱
１１…外槽
１４…ドラム
１５…主軸
１６…補助軸
２１…ドラムモータ
２１ｄ…回転センサ
３０…制御部
３２…インバータ駆動部

Claims (7)

1. 洗濯物を収容したドラムを水平軸又は傾斜軸を中心に高速回転させることで該洗濯物の脱水を行うドラム式洗濯機において、
   ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大きくなる回転速度であって且つ共振点に相当する共振回転速度よりも低いような回転速度でドラムを回転させている状態で、洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重の大きさを検知する偏心量検知手段と、
   ドラム内での洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重を打ち消すような荷重をドラムに発生させるためのバランス調整手段と、
   前記偏心量検知手段により検知された偏心量が第１閾値以下である場合にドラムを高速で回転させる脱水運転に移行し、前記偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合には少なくとも１回は前記バランス調整手段によるバランス調整を実行して、該バランス調整による偏心荷重低減効果があったときにさらにバランス調整の繰り返しを許可する一方、該効果がないときには前記脱水運転に移行させる運転制御手段と、
   を備えることを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 前記バランス調整手段は、
   ドラムと同心且つ一体に回転可能に形成され、内部が中空である密閉環状体と、該環状体の内部に封入された液体と、を含み、前記密閉環状体の内部には外周面側から複数の隔壁が放射状に内方に突設され、隣接する隔壁の間に、内周面側で互いに連通し、遠心力によって外周面側に前記液体を保持可能な複数の区画室を有するバランス室と、
   前記区画室内に保持された液体に作用する遠心力が重力に勝る回転速度でドラム及びバランス室を回転させている状態から、一時的にその回転速度を低下させることで、各区画室に保持されている液体を他の区画室に移動させるバランス調整制御手段と、
   から成ることを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記運転制御手段は、偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合でバランス調整による偏心荷重低減効果があることによりバランス調整を繰り返すときに、その繰り返しの途中で偏心量が第１閾値以下に収まったならば前記脱水運転に移行させることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式洗濯機。
4. 前記運転制御手段は、偏心量が第１閾値を超えて第２閾値以下である場合でバランス調整による偏心荷重低減効果があることによりバランス調整を繰り返すときに、偏心量が第１閾値以下に収まることなくその繰り返し回数が所定の上限値に達したときに前記脱水運転に移行させることを特徴とする請求項３に記載のドラム式洗濯機。
5. 前記運転制御手段は、偏心量が前記第２閾値を超えて第３閾値以下である場合に前記バランス調整手段によるバランス調整を実行し、該偏心量が第３閾値を超える場合にはドラムの回転速度を低下させて洗濯物のほぐしを実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドラム式洗濯機。
6. 前記１閾値は第２閾値の１／２〜４／５の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドラム式洗濯機。
7. 前記１閾値は第２閾値の約３／５に設定されることを特徴とする請求項６に記載のドラム式洗濯機。

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