JP2007117430A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

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治男 松島
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豪 伊藤
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Abstract

【課題】洗濯物の量により変化する最適の物理量を検知することで、精度よく洗濯物の量を検知することを目的とする。
【解決手段】水槽3の下方に設けられ水槽3の位置を検知する位置検知手段36と、回転ドラム2内に洗濯物が収容されていない状態における水槽3の位置を示す情報を基準位置情報として記憶された記憶手段140と、運転コース等が入力設定される入力設定手段21と、回転ドラム2内へ洗濯物が投入されたとき、位置検知手段36により水槽3の位置を検知し、検知した位置を示す情報と基準位置情報とを用いて回転ドラム2内の洗濯物量を検出する制御手段20とを備え、制御手段20は、入力設定手段21により所定の入力が行われたとき、位置検知手段36により水槽3の位置を検知し、検知した位置を示す情報で記憶手段140に記憶された基準位置情報を上書きするものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、洗濯物を収容した回転ドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の各行程を行うドラム式洗濯機に関するものである。
従来、この種の洗濯機は、洗濯物を収納し水平軸を中心に回転可能な回転ドラムをモータにより回転駆動し、このモータの回転数を制御手段により制御するようにしていた。この制御手段は、洗濯開始時に、まだ乾いた状態の洗濯物が回転ドラムの内壁に張り付く回転数で回転ドラムが回転するようモータの通電を行い、次にモータの通電を遮断し、その後における回転ドラムの惰性回転数の変化により回転ドラム内の洗濯物の量を検知し、洗濯、すすぎ、脱水の各行程を制御するよう構成していた(例えば、特許文献1参照)。
すなわち、モータの通電を遮断した後における回転ドラムの惰性回転数の変化が小さく、回転数が低下する時間が長い場合は、回転ドラム内の洗濯物の量が多いと判断し、モータの通電を遮断した後における回転ドラムの惰性回転数の変化が大きく、短時間で回転数が低下する場合は、回転ドラム内の洗濯物の量が少ないと判断していた。
特開平10−211387号公報
このような従来の構成では、洗濯物の量が多い場合、回転ドラムの内壁に張り付いて回転ドラムとともに回転する洗濯物が回転ドラムの開口部を開閉する蓋体に当たって擦れながら回転し、洗濯物の擦れ度合いによって回転ドラムの惰性回転数の変化が変わるため、洗濯物量の検知精度が悪いという問題を有していた。
また、回転ドラムの回転方向の慣性が大きい場合には、回転ドラムの惰性回転数の変化は回転ドラムの回転方向の慣性に大きく依存するため、特に洗濯物の量が少ない場合における洗濯物量の検知精度が悪いという問題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、精度よく洗濯物量を検知することを目的としている。
本発明におけるドラム式洗濯機は、上記目的を達成するために、洗濯物を収容し水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動される回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筐体内に揺動可能に支持された水槽と、前記水槽の下方に設けられ前記水槽の位置を検知する位置検知手段と、前記回転ドラム内に洗濯物が収容されていない状態における水槽の位置情報が基準位置情報として記憶される記憶手段と、運転コース等が入力設定される入力設定手段と、洗い、すすぎ、脱水の各行程を逐次制御するとともに、前記回転ドラム内へ洗濯物が投入されたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報と前記基準位置情報とを用いて前記回転ドラム内の洗濯物量を検出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により所定の入力が行われたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報で前記記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きするものである。
これにより、工場における組立調整時に、洗濯物が収容されていない状態での水槽の位置が基準位置情報として記憶され、洗濯など通常使用時に、洗濯物が投入された状態での水槽の位置を検知し、検知した位置情報と記憶された基準位置情報により洗濯物量を検出することができる。
また、長年の使用によって機構の摩滅が発生し、洗濯物が収容されていない状態での水槽の沈み込み量が増加した場合でも、所定の入力が行われたときに洗濯物が収容されていない状態の水槽の位置を検知し、その検知した位置情報で記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きして補正するので、洗濯物重量の誤測定を防止することができる。
本発明のドラム式洗濯機は、長期間にわたって適切な洗濯物重量を測定することができ、振動が少ない洗濯機を実現することができる。
第1の発明は、洗濯物を収容し水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動される回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筐体内に揺動可能に支持された水槽と、前記水槽の下方に設けられ前記水槽の位置を検知する位置検知手段と、前記回転ドラム内に洗濯物が収容されていない状態における水槽の位置情報が基準位置情報として記憶される記憶手段と、運転コース等が入力設定される入力設定手段と、洗い、すすぎ、脱水の各行程を逐次制御するとともに、前記回転ドラム内へ洗濯物が投入されたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報と前記基準位置情報とを用いて前記回転ドラム内の洗濯物量を検出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により所定の入力が行われたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報で前記記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きすることにより、工場における組立調整時に、洗濯物が収容されていない状態での水槽の位置が基準位置情報として記憶され、洗濯など通常使用時に、洗濯物が投入された状態での水槽の位置を検知し、検知した位置情報と記憶された基準位置情報により洗濯物量を検出することができる。また、長年の使用によって機構の摩滅が発生し、洗濯物が収容されていない状態での水槽の沈み込み量が増加した場合でも、所定の入力が行われたときに回転ドラムが空状態である場合の水槽の位置を検知し、その検知した位置情報で記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きして補正するので、洗濯物重量の誤測定を防止することができる。
第2の発明は、上述した第1の発明において、制御手段は、水槽を洗浄し乾燥させる槽洗浄コースが入力設定手段により入力されたとき、位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報で記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きすることにより、使用者が洗濯物を回転ドラム内に入れない状態であると判断できる槽洗浄を行う場合に基準位置情報を補正するので、より適切な基準位置情報を用いて洗濯物重量の測定を行うことができる。
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。また、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)
図1は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の要部断面図である。
水槽ユニット7は、樹脂製の水槽3内に金属製の回転ドラム2を収容し、回転ドラム2の回転軸2aを水槽3の背面に設けられた軸受68で軸支すると共に回転軸2aにドラム駆動モータ5を連結して構成されている。この水槽ユニット7は洗濯機筐体6内に前上がりの状態に傾斜させて配設され、水槽3の下部に固定された下部支持金具74と洗濯機筐体6の基底部に固定された支持台73との間に左右一対の防振ダンパー70を配することによって、水槽ユニット7の重量が支持されている。水槽ユニット7は、その背面側に軸受68やドラム駆動モータ5などの重量の大きな構成要素が取付けられているため、重心位置は背面寄りにあり、防振ダンパー70は水槽ユニット7をその重心位置より正面側寄りの下方で支持しているので、水槽ユニット7のバランスは背面側に倒れる状態にあり、これを補正するために、水槽3の上部に複数本のネジ98で広範囲にわたって固定された金属製の上部支持金具75と洗濯機筐体6の上面との間に第1のコイルバネ71が架設され、水槽ユニット7を正面側及び上方側に向けて付勢している。この第1のコイルバネ71に加えて水槽ユニット7の防振ダンパー70による支持高さ位置より下方の背面と、洗濯機筐体6の背面との間に第2のコイルバネ72を架設する。防振ダンパー70の横、下部支持金具74と洗濯機筐体6の基底部に固定された支持台73との間に変位センサ(位置検知手段)36を取付けている。
図2は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の変位センサ36の断面図である。
変位センサ36は、支持台73に固定される下取付板46、下部支持金具74に固定される上取付板47、下取付板46に自在継手44を介して取付けられた検知コイル部40および上取付板47に自在継手45を介して取付けられた変位ロッド部41で構成されている。変位ロッド部41のロッド体43は、検知コイル部40内でその中心軸と同軸に設けられたシリンダ体58内部に、進退自在な状態で挿入されている。
上取付板47、下取付板46には各々係合片54と係止突起55とが設けられ、これらを用いて下取付板46は図1に描かれた支持台73に、上取付板47は同じく下部支持金具74に固定される。
検知コイル部40を構成する前記シリンダ体58には、三つの鍔(つば)、上から59a、59b及び59cが一体成型で設けられ、上二つの鍔59a、59b間には一次巻線61が、下の二つ59b、59c間には二次巻線62が巻かれている。各々の巻線の線端は、前記上二つの鍔59a、59bに埋設された接続部材64に接続され、さらに接続線66を介してコネクタ65の電極に接続される。ポリプロピレン薄肉製下カバー110と同製上カバー120及びOリング102により、シリンダ体58、一次二次二つの巻線61、62及びコネクタ65部分は防水構造で保持固定される。これらで検知コイル部40が構成される。
変位ロッド部41は、有底円筒容器たるロッド体43及びその内部に収納されたフェライト(磁性体)42、樹脂製スペーサ48、押圧バネ49と、ロッド体43の蓋となるキャップ50とで構成される。キャップ50の上半分は、前記自在継手45を構成する球状体45aである。ロッド体43の外径を前記シリンダ体58の内径より若干小さくし、また、両者を形成する樹脂を、例えば一方をポリアセタール、他方をポリアミドとし、摺動摩擦が小さくなるようにする。
図3は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の変位センサ36に関連する部分の回路図である。
図の左側から、二つのオペアンプで構成された三角波発生部130の出力は、一つのオペアンプとトランジスタで構成されたバッファー部131を経て変位センサ36の一次巻線61に接続される。二次巻線62の出力側には整流及び平滑回路132を介して出力端子133が接続されており、二次巻線62より出力された電圧は整流および平滑回路132により直流値に変換され、出力端子133より出力される。
前記整流及び平滑回路132から分岐し、一つのオペアンプで構成される直流増幅器134を介して出力端子135も接続される。
一次及び二次二つの巻線61、62を貫通して描かれた細長い四角形は、前述のフェライト42であり、矢印はそれが上下に移動する事を意味する。本図から推測される如く、フェライト42が深く挿入されると二つの巻線間の結合が密になり、出力端子133から出力される電圧値は、より大きい値となる。
水槽ユニット7が三次元的揺動すると、フェライト42が二つの巻線61、62間を移動する。図3に描かれた三角波発生部130及びバッファー部131が一次巻線61に接続され、一次巻線61と二次巻線62を貫通してフェライト42が位置するため、両巻線61、62とフェライト42とは一種のトランスの機能を持ち、フェライト42の位置に対応して結合が変化する。二次巻線62には、フェライト42の移動量、言い換えれば水槽ユニット7の揺動振幅に対応した交流(三角波)電圧が発生し、整流平滑回路部132を経て、出力端子133に脈流が現れる。従ってこの脈流は水槽ユニット7の揺動に対応している。
この脈流を制御手段20に入力することにより、前述の精巧なコントロールが実現される。つまり、変位センサ36を用いない場合は所謂オープン制御、シーケンシャル制御であり、振動量を把握せずに制御するので、精密な制御は限定された範囲内に限られる。一方変位センサ36を用いれば所謂フィードバック制御が可能となり、振動量そのものを観測しながら制御できるので、広範囲の状況で精密な制御が可能であり、振動を最小限に抑制した上で高速回転を実現できるのである。
この変位センサ36は揺動に反応するだけでなく、回転ドラム2内部に入れられた洗濯物の重量にも反応する。
ここで、変位センサ35を用いた布量検知方法について説明する。回転ドラム2内に洗濯物が収容されていない空状態(この状態の水槽3の位置を基準位置と呼ぶ)では、フェライト42の下端は一次巻線61の下端とほぼ同じ位置になるようにしている。このとき、変位センサ36の二次巻線62の出力信号はフェライト42の移動がないため一定値であり、それを整流および平滑回路132で整流、平滑することにより、出力端子133から水槽3の位置に対応する電圧出力Vo(例えば、2V)が得られる。次に、回転ドラム2内に洗濯物が収容されると、水槽3は基準位置より沈み込む(例えば、2mm)ため変位センサ36の変位ロッド部41が検知コイル部40内で下降し、フェライト42の位置が変化する。これにより、二次巻線62の出力信号が変化するため出力端子133から出力される電圧Vnも変化する(例えば、2.5V)。
図4は、二次巻線62に接続した出力端子133から得られる、洗濯物が収容された状態での出力電圧値Vnと水槽3が基準位置にあるときの出力電圧値Voとの差(Vn−Vo)と、洗濯物の量(布量)との関係を示すグラフである。この図4を用いて、上で説明したVnとVoの差(例えば、2.5−2=0.5V)より、収容された洗濯物の量(例えば、4kg)を測定することができる。なお、図4に示した(Vn−Vo)と洗濯物の量との関係は、防振ダンパー70のコイルバネ機構(図示せず)のバネ定数や緩衝材(図示せず)の硬度等によっても変化するものであり、図4に示す関係に限定されるものではない。
図5は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の図3部分をも含む洗濯機全体の回路図である。
交流電力31を整流器32により整流し、チョークコイル33及び平滑コンデンサ34からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路26によりドラム駆動モータ5を回転駆動すると共に、入力設定手段21から入力される運転指示及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいてドラム駆動モータ5の回転を制御し、負荷駆動手段37により給水弁14、排水弁13、送風ファン17、ヒータ18の動作を制御する。
ドラム駆動モータ5は、3相巻線5a、5b、5cを有するステータと、2極の永久磁石を有するロータとを備え、3つの位置検出素子24a、24b、24cを設けた直流ブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子26a〜26fにより構成されたPWM制御インバータ回路26により回転制御される。前記位置検出素子24a、24b、24cが検出するロータ位置検出信号は制御手段20に入力され、このロータ位置検出信号に基づいて駆動回路25によりスイッチング素子26a〜26fのオン/オフ状態をPWM制御することにより、ステータの3相巻線5a、5b、5cに対する通電を制御してロータを所要回転数で回転させる。制御手段20には前記変位センサ36と、不揮発メモリー(例えば、EEPROM)140が接続される。
図6は本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の表示手段35および入力設定手段21を示す正面図である。
図には入れ子状に二つの大きな長方形が描かれているが、内側長方形の内部が表示部(手段)35であり、背後にLED等の発光素子が字句に対応して設けられ、ほぼ中央に配置された数字表示部35aは、時刻表示や、残り時間表示などに用いられる。一方、表示部35を囲う内側長方形の外部が入力設定手段21であり、四角あるいは一つだけ丸で囲われた字句の背後には押圧スイッチが対応して設けられている。ただし、中央やや左側に並んだ四つの四角、左から洗いスイッチ21d、すすぎスイッチ21e、脱水スイッチ21f及び乾燥スイッチ21gの背後には、押圧スイッチだけでなく、スイッチの上側、図では細長い四角が描かれている部分に発光素子が設けられ、ここも表示部35b、35c、35d、35eである。入力設定部21の右端に描かれた二つの四角、『入』と『切』は洗濯機全体の電源を投入したり、切断したりする時に押す電源スイッチ21aであり、その下の『スタート/一時停止』は洗濯を開始する時及び、洗濯を途中で一旦停止する時に押すスタートスイッチ21bである。また、スタートスイッチ21bの左側に配置された『コース』は、コース表示部35fに表示された『おまかせ』、『高温除菌』、『わたし流』、『槽洗浄』などの洗濯コースを選択するコーススイッチ21cである。
以上のように構成された本発明における実施の形態1のドラム式洗濯機の動作および作用について、図7を用いて説明する。
図7は、本発明の実施の形態1におけるドラム式洗濯機の制御手段20に搭載されたマイクロプロセッサーのプログラムフローの一部分であり、(a)は工場での組立調整時のフロー、(b)は通常洗濯行程のフロー、(c)は槽洗浄行程のフローである。
まず、工場での調整行程について図7(a)を用いて説明する。
ステップ701において、組立られた後通電され、調整行程を開始する。制御手段20を調整モードにするには、例えばパソコンで『Ctrl』、『Alt』及び『Delete』の三つのスイッチを同時に投入するとリセット状態に入るが、これと同様な方法を用いる。
ステップ702において、回転ドラム2を一定揺動回転(例えば、時計方向に4秒回転させ、その後反時計方向に2秒回転させる)させる。変位センサ36での測定前にドラム式洗濯機1を運転させている場合、その運転時の回転ドラム2内に収容した洗濯物や洗濯水の量(荷重履歴)や回転ドラム2の回転方向、回転速度(運転履歴)により、水槽3の位置が変化する。そのため、変位センサ36により水槽3の位置を測定する前に、一定揺動回転を行うことで、水槽3が荷重履歴や運転履歴に依存しない安定した位置になるようにしている。
ステップ703において、変位センサ36により空状態の水槽3の位置(このときの水槽3の位置を基準位置とする)における二次巻線62から出力端子133を介して出力された電圧(図4におけるVoに相当)を測定し、その値をKとする。
ステップ704において、Kを読み書き可能な不揮発メモリー(例えば、EEPROM)(記憶手段)140に記録(上書)し、ステップ705にて工場での調整行程を終了する。
次に、本発明における実施の形態1のドラム式洗濯機が、使用者の手に渡り通常使用される通常洗濯行程について、図7(b)を用いて説明する。
ステップ711において、使用者により入力設定手段21のコーススイッチ21cによりいずれかのコースが選択され、洗濯物が回転ドラム2内に収容される。
続いてステップ712において、スタートスイッチ21bが押圧されると、ステップ713において、ステップ702と同様にドラム駆動モータ5の一定揺動を行い、変位センサ36での測定前に水槽3が荷重履歴や運転履歴に依存しない安定した位置になるようにしている。
ステップ714において、ステップ703と同様に変位センサ36により水槽3の沈み込み量を電圧値(図4におけるVnに相当)として検出し、その値をHとする。
ステップ715において、不揮発メモリー140に収納されているKを呼び出し、ステップ716において、HからKを引き算する。得られた値W(H−K、(図4におけるVn−Voに相当))は、洗濯物のみによる水槽3の沈み込み量を示す電圧値であり、このWより図4から洗濯物重量を求めることができる。
ステップ717において、上で求めた洗濯物重量を用いて洗濯行程を実行し、ステップ718において洗濯行程を終了する。
さらに、工場で行われるステップ703で求めた水槽3の基準位置を示すKの値を、自動補正する行程について図7(c)を用いて説明する。
ドラム式洗濯機が長期間使用されることにより、水槽3は、機構の摩滅や変形により、空状態であっても工場で基準位置を測定したときよりも沈み込んでしまう。その結果、洗濯行程で検知されるHの値は沈み込んだ分が加算され正しい値よりも大きい値となり、洗濯物重量が過大に測定されて適切な洗濯行程を行うことができない。そこで、Kの値を適宜補正することにより、適切に洗濯物重量を測定できるようにしている。
ステップ721において、使用者によりコーススイッチ21cにて槽洗浄コースが選択され、ステップ722においてスタートスイッチ21bが押圧されると、ステップ723において槽が洗浄され、その後乾燥される。
ステップ724において、ステップ713と同様に回転ドラム2を一定揺動させ、変位センサ36での測定前に水槽3が荷重履歴や運転履歴に依存しない安定した位置になるようにしている。
ステップ725において、ステップ703と同様にして変位センサ36により水槽3の沈み込み量を電圧値として検出し、その値をKとする。
ステップ726において不揮発メモリー140に記憶されたKの値をステップ724で検知した値で上書きする。その後、ステップ727にて槽洗浄行程を終了する。
これにより、次回より洗濯行程が行われる際には、この新しく上書きされ、補正されたKの値を用いて洗濯物重量を検知するので、洗濯物の重量が過大に測定されるのを防止することができる。
ここで、槽洗浄とは、回転ドラム2が濡れたまま長期間放置された等により水槽3の汚れが目立つため、使用者が水槽3を洗浄したい場合に行われるものである。槽洗浄行程では、水槽3内に水を溜めた状態で通常の洗濯時よりも高速に回転ドラム3を回転させたり、通常の洗濯とは異なる槽洗浄用等の特別な洗剤を用いたりする。そのため、もし洗濯物を入れた状態で槽洗浄を行うと布痛みが生じるので、使用者が槽洗浄を行う場合に回転ドラム2内に洗濯物を入れる可能性はほとんどないと考えられる。
ステップ725〜726におけるKの値の補正は、回転ドラム2が空状態であることを前提として行わなければ適切に補正することができない。そこで、使用者により槽洗浄コースが選択された場合は、上述した理由から、回転ドラム2が空状態であると判断できるので、槽洗浄行程中に水槽3の位置を検出して不揮発性メモリー140に記憶された基準位置を示す値Kを補正するようにしている。
なお、Kの値を補正するタイミングは槽洗浄行程中に限らず、例えば使用者が所定のボタンを押圧したときに行ったり、洗濯行程開始実行時に行ったりしてもよく、回転ドラム2が空状態に行うのであれば、いつでもよい。
また、本実施の形態1では、Kの値を記憶するメモリーとして不揮発性メモリーを用いたが、Kの値を記憶できるものであれば何でもよい。
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、経年変化による洗濯物重量の誤測定を自動的に補正することが可能となるので、洗濯機等として有用である。
本発明における実施の形態1のドラム式洗濯機の要部断面図 同ドラム式洗濯機の変位センサの断面図 同ドラム式洗濯機の変位センサ周辺の回路図 同ドラム式洗濯機の2次巻線より出力される電圧と洗濯物量の関係を示すグラフ 同ドラム式洗濯機の回路図 同ドラム式洗濯機の入力設定手段及び表示手段を示す正面図 同ドラム式洗濯機の制御手段のプログラムフロー部分図
符号の説明
2 回転ドラム
3 水槽
20 制御手段
21 入力設定手段
36 変位センサ(位置検出手段)
140 不揮発メモリー(記憶手段)

Claims (2)

  1. 洗濯物を収容し水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動される回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筐体内に揺動可能に支持された水槽と、前記水槽の下方に設けられ前記水槽の位置を検知する位置検知手段と、前記回転ドラム内に洗濯物が収容されていない状態における水槽の位置情報が基準位置情報として記憶される記憶手段と、運転コース等が入力設定される入力設定手段と、洗い、すすぎ、脱水の各行程を逐次制御するとともに、前記回転ドラム内へ洗濯物が投入されたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報と前記基準位置情報とを用いて前記回転ドラム内の洗濯物量を検出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により所定の入力が行われたとき、前記位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報で前記記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きすることを特徴とするドラム式洗濯機。
  2. 制御手段は、水槽を洗浄し乾燥させる槽洗浄コースが入力設定手段により入力されたとき、位置検知手段により前記水槽の位置を検知し、検知した位置情報で記憶手段に記憶された基準位置情報を上書きすることを特徴とする請求項1記載のドラム式洗濯機。
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