JP2006075477A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

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Abstract

【課題】少量の洗濯物でも脱水時の振動が小さく、脱水時間も短いドラム式洗濯機を提供する。
【解決手段】略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラム1と、洗濯機本体9に弾性的に支持され回転ドラム1を回転自在に内包する水受け槽3と、回転ドラム1を駆動するモータ5と、回転ドラム1内の洗濯物の量を検知する布量検知手段32と、モータ5等の動作を制御して洗い、すすぎ、脱水等の各行程を実行する制御手段15とを備え、制御手段15は、布量検知手段32で検知された洗濯物の量が少量であると判定された場合、脱水立ち上げ時において、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行するようにしたもので、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程でアンバランス状態が改善され、少量の洗濯物による脱水時の振動を大幅に軽減することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラム内で洗い、すすぎ、脱水、乾燥などの各行程を逐次制御するドラム式洗濯機に関するものである。
従来、この種のドラム式洗濯機は、図5に示すような構成をしている(例えば、特許文献1参照)。
図5において、回転ドラム51は、外周部に多数の通水孔52を全面に設け、水受け槽53内に回転自在に配設されている。この回転ドラム51をモータ54により回転駆動するようにしている。蓋体55は、水受け槽53の開口部53aを開閉自在に洗濯機本体56に設けている。水受け槽53は、洗濯機本体56よりばね体57で吊り下げられ、防振ダンパー58により脱水時の振動が洗濯機本体56に伝達されないように防振支持されるとともに、脱水時の振動を低減する重り59を設けている。
給水弁60は、洗いやすすぎ時に水受け槽53内に給水するものであり、排水ポンプ61は、その入力側が水受け槽53に、出力側がホース62にそれぞれ連結され、水受け槽53内の洗濯水を排水するものである。制御装置63は、モータ54、給水弁60、排水ポンプ61などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御する。
上記構成において動作を説明すると、蓋体55を開いて回転ドラム51内に洗濯物を投入して運転を開始し、回転ドラム51をモータ54によって低速で回転すると、ドラム51内の洗濯物は持ち上げられて落下され、この動作を続けながら給水弁60より給水する。所定の水量が給水されると、給水を停止して洗いを続行し、回転ドラム51内の洗濯物は持ち上げられて水面上に落下される。
こうして洗い行程が進行する。すすぎ行程には、すすぎ撹拌行程と中間脱水行程があり、すすぎ撹拌行程においては洗い行程と同様の動作を行う。すすぎ撹拌行程の前に実行する中間脱水行程では、回転ドラム51内の洗濯物の偏り、すなわちアンバランスが生じると、回転ドラム51および水受け槽53が振動するため、洗濯物のアンバランスを修正するために、回転ドラム51が正反転を繰り返す布ほぐし行程を行い、その後、回転ドラム51をゆっくりと立ち上げ、洗濯物を回転ドラム51の内面に均一に張り付かせるバランスコントロール行程を行い、次に洗濯物の偏りによる洗濯物のアンバランスを判定するアンバランス判定行程を行い、アンバランスを判定する。このとき、アンバランスの判定値が、所定値以下であれば、アンバランスは小さいと判定し、回転ドラム1を高速回転させて、洗濯物は遠心脱水される。
このとき、アンバランスの判定値が、所定値より大きければ、アンバランスが大きいと判定し、アンバランスの判定値が、所定値より小さくなるまで、布ほぐし行程およびバランスコントロール行程を繰り返す。その後、アンバランスの修正回数が所定回数に達すれば、中間脱水をせずに次の撹拌すすぎ行程に移行する。
また、脱水行程においても、中間脱水行程と同様の動作を行う。このとき、アンバランスの修正回数が所定回数に達すれば立ち上げができないと判定し、異常の報知を行う。アンバランス値が所定値以下になれば、回転ドラム51を高速脱水回転速度に立ち上げ、洗濯物を遠心脱水し、所定時間後脱水を完了する。
さらに、洗濯物の量によって、アンバランスの判定のための所定値を変更し、例えば、洗濯物の量が少ない場合、アンバランスの判定のための所定値を大きくし、洗濯物の量が少ない場合には脱水を立ち上げやすいようにしている。
特開平10−211387号公報
しかしながら、このような従来のドラム式洗濯機では、洗濯物が少量と検知された場合、アンバランス値の所定値を緩めているので、少量の洗濯物の上限の重量でかつアンバランス値が所定値の上限のときに脱水時の振動が大きくなるという課題があった。
また、少量の洗濯物はなかなかアンバランス状態が改善されず、やり直し回数が増えて洗濯時間が長くなったり、やり直し回数が所定回数に達し、異常を報知し、使用者が脱水のやり直しをしなければならないという課題もあった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、少量の洗濯物の脱水において、効率よくアンバランス状態を改善し、脱水時の振動を軽減し、脱水にかかる時間を短縮するとともに、異常報知を出す機会を大幅に削減し、使用者に脱水のやり直しする機会を大幅に削減することができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム内の洗濯物の量を検知する布量検知手段と、前記モータ等の動作を制御して洗い、すすぎ、脱水等の各行程を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記布量検知手段で検知された洗濯物の量が少量であると判定された場合、脱水立ち上げ時において、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行するようにしたものである。
これによって、洗濯物が少量の場合は、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程でアンバランス状態が確実に改善され、少量の洗濯物による脱水時の振動を大幅に軽減することができる。
本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物が少量の場合の脱水時に効率よくアンバランス状態を改善し、脱水時の振動を軽減し、脱水にかかる時間を短縮するとともに、異常報知を出す機会を大幅に削減し、使用者に脱水のやり直しをする機会を大幅に削減することができるものである。
第1の発明は、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム内の洗濯物の量を検知する布量検知手段と、前記モータ等の動作を制御して洗い、すすぎ、脱水等の各行程を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記布量検知手段で検知された洗濯物の量が少量であると判定された場合、脱水立ち上げ時において、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行するようにしたもので、洗濯物が少量の場合、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程でアンバランス状態が確実に改善され、少量の洗濯物による脱水時の振動を大幅に軽減することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程において、回転ドラムを第1の所定回転速度で第1の所定時間一方向に回転させて行うもので、少量の洗濯物が広がりやすくなり、からみにくくすることができ、それにより、少量の洗濯物のアンバランス状態を短時間に効率よく改善し、脱水時の振動を軽減することができる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の制御手段は、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行後、回転ドラムを第1の所定回転速度より高い第2の所定回転速度で第2の所定時間一方向に回転させる布貼り付き行程を連続して実行するもので、アンバランス状態を改善し、脱水時の振動を軽減することができる。
第4の発明は、特に、第3の発明の制御手段は、布貼り付き行程を実行後、回転ドラム内の洗濯物のアンバランスを判定するアンバランス判定行程を連続して実行するもので、短時間に効率よくアンバランス状態を改善し、脱水時の振動を軽減することができる。
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。
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態における洗濯機について、図1〜図4を用いて説明する。
図1は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略断面図である。
図において、洗濯機機本体9は、水受け槽3と、その水受け槽3内に回転自在に配され回転ドラム1を内蔵している。回転ドラム1は、有底円筒形に形成され外周全面に多数の通水孔2を有している。回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸(回転中心軸)4を設け、回転ドラム1の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設している。この回転軸4に、水受け槽3の背面に取り付けたモータ5を連結し、回転ドラム1を正転、逆転方向に回転駆動するようにしている。回転ドラム1の内壁面に数個の突起板6を設けている。
水受け槽3の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部3aを蓋体7により開閉自在に覆い、この蓋体7を開くことにより洗濯物出入口8を通して回転ドラム1内に洗濯物を出し入れできるようにしている。蓋体7を上向き傾斜面に設けているため、洗濯物の出し入れは、腰を屈めることなく行うことができる。
水受け槽3は、洗濯機本体9よりばね体(図示せず)で揺動可能に吊り下げられており、水受け槽3の下部に排水経路10の一端を接続し、排水経路10の他端を排水弁(排水手段)11に接続して水受け槽3内の洗濯水を排水するようにしている。給水弁(給水手段)12は給水経路13を通して水受け槽3内に水を給水するためのものである。
なお、本実施の形態では、回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸4を設け、回転ドラム1の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設しているが、回転ドラム1の回転中心に略水平方向に回転軸4を設け、回転ドラム1の軸心方向を略水平方向に配設してもよい。
次に、各電気部品を制御する制御装置14について、回路図を示す図2を用いて説明する。
図において、制御装置14は、モータ5、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータからなる制御手段15を有している。制御手段15は、運転コース等を設定するための入力設定手段16からの情報が入力され、その情報を基に表示手段17で表示して使用者に知らせるとともに、入力設定手段16により運転開始が設定されると、水受け槽3内の水位を検知する水位検知手段18等からのデータを受けて、スイッチング手段駆動回路19を介してスイッチング手段20を制御し、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗濯運転を行う。
このとき、制御手段15は、モータ5のロータ(図示せず)の位置を検出する位置検出手段21からの情報に基づいて、インバータ駆動回路22を介してインバータ23を制御することによりモータ5を回転制御するようにしている。モータ5は直流ブラシレスモータで、図示していないが、3相巻線を有するステータと、リング上に2極の永久磁石を配設しているロータとで構成し、ステータは、3相巻線を構成する第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cをスロットを設けた鉄心に巻き付けて構成している。
インバータ23は、パワートランジスタ(IGBT)と逆導通ダイオードの並列回路からなるスイッチング素子で構成している。第1のスイッチング素子23aと第2のスイッチング素子23bの直列回路と、第3のスイッチング素子23cと第4のスイッチング素子23dの直列回路と、第5のスイッチング素子23eと第6のスイッチング素子23fの直列回路で構成し、各スイッチング素子の直列回路は並列接続されている。
ここで、各スイッチング素子の直列回路の両端は入力端子で直流電源が接続され、各スイッチング素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子の接続点に、それぞれ出力端子を接続している。出力端子は、3相巻線のU端子、V端子、W端子の夫々に接続され、スイッチング素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子のオン・オフの組合せにより、U端子、V端子、W端子をそれぞれ正電圧、零電圧、解放の3状態にする。
スイッチング素子のオン・オフは、ホールICからなる3つの位置検出手段21a、21b、21cからの情報に基づいて制御手段15により制御される。位置検出手段21a、21b、21cは電気角で120度の間隔でロータが有する永久磁石に対向するように、ステータに配設されている。
ロータが1回転する間に、3つの位置検出手段21a、21b、21cは、それぞれ電気角で120度の間隔でパルスを出力する。制御手段15は、3つの位置検出手段21a、21b、21cのいずれかの信号の状態が変わったときを検知し、位置検出手段21a、21b、21cの信号を基に、スイッチング素子23a〜23fのオン・オフ状態を変えていくことで、U端子、V端子、W端子を正電圧、零電圧、解放の3状態にし、ステータの第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cに通電して磁界を作り、ロータを回転させるようにしている。
また、スイッチング素子23a、23c、23eはそれぞれパルス幅変調(PWM)制御され、例えば、繰り返し周波数10kHzでハイ、ローの通電比を制御することで、ロータの回転速度を制御するようにしてあり、制御手段15は、3つの位置検出手段21a、21b、21cのいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転速度を算出して、設定回転速度になるようにスイッチング素子23a、23c、23eをPWM制御する。
電流検知手段24は、インバータ23の一方の入力端子に接続した抵抗25と、この抵抗25に接続した電流検知回路26とで構成され、インバータ23の入力電流、すなわちモータ5の電流を検知して、それを電圧信号に変換し、その電圧信号を制御手段15に入力している。また、制御手段15は、入力した電圧信号をA/D変換してデジタルデータとして演算処理し、モータ5を制御するようにしている。
モータ5が直流ブラシレスモータの場合は、トルクは入力電流にほぼ比例するので、抵抗25に接続した電流検知回路26により、インバータ23の入力電流値を検知することで、モータ5のトルクを検知することができる。
第1の布量検知手段27は、回転ドラム1内の洗濯物の量を検知するもので、回転ドラム1を 所定回転速度(例えば、200r/min)に立ち上げるときの電流検知手段24からの信号により回転ドラム1内の洗濯物の量を検知するようにしている。
商用電源28は、ダイオードブリッジ29、チョークコイル30、平滑用コンデンサ31からなる直流電源変換装置を介して、インバータ23に接続している。ただし、これは一例であり、直流ブラシレスモータ5の構成、インバータ23の構成等は、これに限定されるものではない。
次に、図3を用いて、入力設定手段16、表示手段17の一例について説明する。
入力設定手段16として、図3に示すように、洗い時間を設定する洗い時間設定スイッチ16a、すすぎ回数を設定するすすぎ回数設定スイッチ16b、脱水時間を設定する脱水時間設定スイッチ16c、コース設定スイッチ16d、スタート・一時停止スイッチ16e、電源入りスイッチ16f、電源切りスイッチ16gなどを有し、表示手段17は、洗い時間表示部17a、すすぎ回数表示部17b、脱水時間表示部17c、コース設定表示部17d、洗剤量表示部17e、残り時間表示部17f、数字表示部17gなどを有している。
ここで、制御手段15は、水受け槽内3に水を溜めた状態で、回転ドラム1を回転させ、回転ドラム1内の洗濯物に、機械力を加える洗い行程を行う。洗濯物を、回転力、摩擦力を加えることにより、洗濯物に付着した汚れを落とす。
また、制御手段15は、洗い行程中、第1の布量検知手段27で検知した洗濯物の量に応じた洗濯水量の水を給水弁12を駆動して水受け槽内3に給水する。
この時の、水受け槽内3の水位は、水位検知手段18により検知する。第1の布量検知手段27で検知した洗濯物の量に基づいて、水受け槽内3に給水する水位を設定するようにする。
布量が多いと検知した場合は、より多くの洗濯水で洗浄動作を行うほうが、汚れが落ちやすく、また、布量が少ないと検知した場合は、少ない洗濯水で洗浄動作しても、汚れは落ちるのでこのような水位設定にしている。
また、制御手段15は、洗い行程中に電流検知手段24が検知するモータ電流値により、水受け槽3内の洗濯物の量を検知する第2の布量検知手段32を有している。モータ5が直流ブラシレスモータの場合、モータ5にかかるトルクはモータ電流値に比例するので、第2の布量検知手段32に入力されるモータ5の電流値が大きいければ、モータに大きい負荷(トルク)がかかっている状態、すなわち布量が多い状態であり、また、モータ5の電流値が小さければ、モータ5には少ない負荷(トルク)しかかかっていない状態、すなわち布量が少ない状態ということになる。
第2の布量検知手段32は、洗い行程中に電流検知手段24が検知するモータ電流値Aが、ある所定値A1より小さければ、トレーナー1枚といった布量が少ない状態であると判断する。
上記洗い行程が終了すると、排水した後、中間脱水行程に移行する。中間脱水行程の動作について、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の第1の実施の形態におけるドラム式洗濯機の中間脱水のフローチャートである。
図4のステップ100にて中間脱水行程を開始し、ステップ101で洗い行程中に電流検知手段24が検知したモータ電流値Aが、ある所定値A1より小さいかどうか検知する。モータ電流値Aが、ある所定値A1以上の場合、ステップ102に進み、データの初期化(N=1)を行った後、ステップ103にてモータ5を駆動して正転・反転(例えば、35r/minで3回)を繰り返す布ほぐし行程を行う。
その後、ステップ104にて布バランス行程に入り、回転ドラム1を正転させて実質上の静止状態から第1の所定回転速度(90r/min)に立ち上げ、洗濯物を回転ドラム1内に張り付かせる。すなわち、回転ドラム1を略静止状態から第1の所定回転速度(90r/min)まで徐々に加速することにより、洗濯物に作用する重力よりも遠心力が大きくなるようにして、洗濯物を回転ドラム1内に張り付かせる。
ついで、ステップ105での布バランス判定行程にて、第1の所定回転速度(90r/min)で回転ドラム1内の布のバランス状態を判定する。すなわち、回転ドラム1の回転速度を90r/min一定に保てる程度にモータ5に印加する電圧を固定した状態で回転速度の変動を測定し、回転速度の変動が所定値より大きいときは洗濯物の張り付き状態が悪く、バランス状態が悪いと判定する。
ステップ105にて、布のバランス状態が悪いと判定すると、ステップ106を通りステップ107にて回転ドラム1を停止し、ステップ108にてNに1を加えてステップ103に戻り、布ほぐし行程からやり直すようにし、ステップ103からステップ108の動作を繰り返す。ここで、布バランス判定行程で布のバランス状態が悪いと判定した回数が所定回数(6回)に達すると、すなわち、ステップ106にてN=6になると、ステップ109に進み、中間脱水行程を省略する。
一方、ステップ105にて、布のバランス状態がよいと判定すると、ステップ110にて回転ドラム1の回転速度を通常の脱水回転速度(例えば、900r/min)に立ち上げ、所定時間回転した後、ステップ109に進み、次行程の撹拌すすぎ行程に移行する。
また、ステップ101で洗い行程中に電流検知手段24が検知したモータ電流値Aが、ある所定値A1より小さい場合は、ステップ111に移行し、少量専用の布ほぐし行程を実行する。ステップ111にてデータの初期化(N=1)を行った後、ステップ112にて回転ドラム1を少量の洗濯物が広がる第2の所定回転速度(例えば、約35r/min〜45r/min)で所定時間回転させる。この回転速度は重力と遠心力のバランスによって、少量の洗濯物が回転ドラム1内で広がるように設定されている。
ステップ113で所定時間経過すると、ステップ114で回転ドラム1の回転速度を第3の所定回転速度(例えば、約65r/min〜75r/min)に上げる。ここでは、回転ドラム1内で広がった状態の洗濯物をその状態を維持したまま回転ドラム1の内面に貼り付かせるようにしている。ステップ115で所定時間維持した後、ステップ116の布バランス判定行程に移行し、第4の所定回転速度(80r/min)で回転ドラム1内の布のバランス状態を判定する。
ステップ117にて、布のバランス状態が悪いと判定すると、ステップ118を通りステップ119にて回転ドラム1を停止し、ステップ120にてNに1を加えてステップ112に戻り、少量専用の布ほぐし行程からやり直すようにし、ステップ112からステップ120の動作を繰り返す。ここで、布バランス判定行程で布のバランス状態が悪いと判定した回数が所定回数(6回)に達すると、すなわち、ステップ118にてN=6になると、ステップ109に進み、中間脱水行程を省略する。
一方、ステップ116にて、布のバランス状態がよいと判定すると、ステップ121にて回転ドラム1の回転速度を通常の脱水回転速度(例えば、900r/min)に立ち上げ、所定時間回転した後、ステップ109に進み、次行程の撹拌すすぎ行程に移行する。
このように、洗濯物の量が少量の場合は、上記少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行するので、重力と遠心力のバランスによって、少量の洗濯物が回転ドラム1内で広がった状態の洗濯物をその状態を維持したまま回転ドラム1の内面に貼り付かせることができるので、正転・反転を繰り返す布ほぐし行程を行う必要がなく、また、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行後、布貼り付き行程を連続して行うので、短時間に効率的に脱水行程に移行することができて、やり直し回数が増えて洗濯時間が長くなったり、やり直し回数が所定回数に達し異常を報知したり、使用者が脱水のやり直しをする機会を大幅に削減することができる。
なお、上記第1〜4の所定回転速度は回転ドラム1の回転中心軸の傾きにより、最適な回転速度が存在することは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、第2の布量検知手段にて少量の洗濯物の検知を行ったが、第1の布量検知手段で少量の検知を行ってもよい。
さらに、第1の布量検知手段は、回転ドラム1を所定回転速度に立ち上げるときの電流検知手段24からの信号により回転ドラム1内の洗濯物の量を検知しているが、洗濯物を回転ドラム1に投入した際の水受け槽3の変位を検知して、洗濯物の量を検知してもよい。
以上のように本発明にかかるドラム式洗濯機は、洗濯物が少量の場合でも、それに最適な布ほぐし行程を行うことによって、短時間に効率よくアンバランス値を軽減し、脱水時の振動を抑え、やり直し回数が増えて洗濯時間が長くなったり、やり直し回数が所定回数に達し、異常を報知し、使用者が脱水のやり直しをする機会を大幅に削減できるので、家庭用、業務用のドラム式洗濯機に適用できる。
本実施の形態1におけるドラム式洗濯機の概略断面図 同ドラム式洗濯機の一部ブロック化した回路図 同ドラム式洗濯機の入力設定手段および表示手段の拡大正面図 同ドラム式洗濯機の中間脱水のフローチャート 従来のドラム式洗濯機の概略断面図
符号の説明
1 回転ドラム
3 水受け槽
4 回転軸(回転中心軸)
5 モータ
9 洗濯機本体
15 制御手段
32 第2の布量検知手段(布量検知手段)

Claims (4)

  1. 略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム内の洗濯物の量を検知する布量検知手段と、前記モータ等の動作を制御して洗い、すすぎ、脱水等の各行程を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記布量検知手段で検知された洗濯物の量が少量であると判定された場合、脱水立ち上げ時において、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行するようにしたことを特徴とするドラム式洗濯機。
  2. 制御手段は、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程において、回転ドラムを第1の所定回転速度で第1の所定時間一方向に回転させて行うことを特徴とする請求項1記載のドラム式洗濯機。
  3. 制御手段は、少量の洗濯物専用の布ほぐし行程を実行後、回転ドラムを第1の所定回転速度より高い第2の所定回転速度で第2の所定時間一方向に回転させる布貼り付き行程を連続して実行することを特徴とする請求項1または2に記載のドラム式洗濯機。
  4. 制御手段は、布貼りつき行程を実行後、回転ドラム内の洗濯物のアンバランスを判定するアンバランス判定行程を連続して実行することを特徴とする請求項3に記載のドラム式洗濯機。
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