JP2010227472A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動検知手段の異常発生に際し、他の検知手段によりアンバランス判定を行う。
【解決手段】有底円筒形に形成された回転ドラム２を水槽３内に設置し、水槽３の背部に固定したモータ５で駆動するようにしたドラム式洗濯機１において、前記モータ５の回転を制御する制御手段２０と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段４０とを備え、前記制御手段２０は、前記振動検知手段４０が故障したことを検知した際に、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程で、回転数検知手段２４または電流検知手段２７により回転ドラム２内の洗濯物の状態を判定することにより、脱水動作を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動検知手段を備え、衣類のアンバランス分布状態の検知を行うドラム式洗濯機に関するものである。

従来この種のドラム式洗濯機は、水槽に固定した振動検知手段にて検知した２軸以上の出力信号より回転ドラム内の前後方向の洗濯物のアンバランス位置を検知する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来のドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図でありは、図８は、同ドラム式洗濯機のアンバランスと振動成分の位相差との関連を示すグラフである。

筐体１０６内にサスペンション構造としての防振ダンパー１０５によって弾性支持された水槽１０３内に、多数の孔１０２が形成された回転ドラム１０１が開口する正面側の蓋体１０８から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平方向から下向き傾斜となるようにして配設される。

回転ドラム１０１は、水槽１０３の背部に固定したモータ１０９によって回転駆動するようにして水槽ユニット１１０を構成し、筐体１０６の正面側出し入れ口に開閉自在に設けられた前記蓋体１０８を開くことにより水槽１０３の正面開口部及び回転ドラム１０１の正面開口部を通して洗濯物を出し入れできるように構成されている。

水槽１０３の開口部と、水槽ユニット１１０を収容した筐体１０６の出し入れ口に設けた蓋体１０８との間に、双方間をシールするゴムなどの弾性シール部材１１１を介した圧接部がある。よって、前記水槽ユニット１１０は、防振ダンパー１０５にて筐体１０６底部から防振支持された揺動自在の振動体の構成である。

このようなドラム式洗濯機は、回転ドラムが前記のように水平または傾斜しているため、回転ドラム内に洗濯物を収納して回転させると、洗濯物や水が下方に偏りがちになるため振動が発生しやすくなる。特に、回転ドラムを高速回転させて洗濯物の脱水を行う脱水工程を実施するとき、洗濯またはすすぎ行程の終了後は、水を含んだ洗濯物が回転ドラム内に収納されており、洗濯物の種類や生地あるいは形状によっては脱水工程の回転時に回転ドラムの偏った位置に集まりやすい状態がある。洗濯物に偏りが生じると回転ドラムを収容する水槽に大きな振動が生じ、洗濯機に異常振動や異常騒音を発生させる。

筐体１０６上方前方には、操作部１１２とその内方に洗濯、すすぎ、脱水等の各工程を制御する制御手段１１３を配置する。

従来例の特許文献１では、この種のドラム式洗濯機において、脱水工程で回転ドラムの回転数が低速から高速までの広い回転数の範囲にわたって運転させ、その際に回転軸に沿った前後方向に洗濯物のアンバランスが生じると、回転数によっては回転ドラムに大きな振れ回りが生じて、水槽に衝突して騒音を発生するなどの不具合が生じることがあり、特に、回転軸に沿って前側、すなわち蓋体１０８側に大きなアンバランスが分布すると、後側にアンバランスがある場合よりも振れ回りが生じやすい傾向にある。これは、後方にはモータ１０９などの重量のある慣性の高い構成物が配置されている為である。

これに対応する技術として従来例の特許文献１は、水槽１０３の上部外壁に固定した水槽の複数方向の振動成分を検知可能な振動検知手段１０４が出力する複数方向の振動成分の出力信号に基づいて、洗濯物のアンバランス位置を検知し前側のアンバランス異常による振幅異常に対応できるようにしている。

図８は、その関連を示す一例で、振動検知手段１０４が検知した水槽ユニット１１０の、互いに直交する平面のＸ方向における振動と、Ｙ方向における振動との位相角の差（度）とアンバランスの発生位置との関連を示し、位相角の差が大きければ、アンバランスの発生位置は前方になると判定し、制御装置１１３の制御にて、衣類ほぐし工程や、脱水回転数の低減により異常振動による機器への損傷防止や、騒音対応を行っている。
特開２００６−３１１８８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、振動検知手段が故障等により異常状態になった場合には、洗濯物の偏りによるアンバランス状態が判定できず、異常振動や異常騒音を発生してしまうことがある。また、脱水動作自体を停止してしまうこともある。前記故障で、最も可能性の高いものは、可動体である水槽１０３に取り付けられた振動検知手段１０４から筐体１０６側に配置された制御手段１１３への信号リード線の損傷、接触不良による場合である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、振動検知手段が故障等により異常な状態であっても、脱水動作を実行できるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るドラム式洗濯機は、有底円筒形に形成された回転ドラムを水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、前記振動検知手段が故障したことを検知した際に、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程で、回転数検知手段または電流検知手段により回転ドラム内の洗濯物の状態を判定することを特徴としている。

これによって、振動検知手段が故障等により異常状態になった場合においても、別の検知手段により回転ドラム内の洗濯物の状態を判定することにより、脱水動作を継続することができる。

本発明によれば、振動検知手段が故障等により異常な状態であっても、アンバランス異常への対応を行なうことにより、脱水動作を継続することができる。

第１の発明は、有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、洗濯機筐体内に弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの回転を検知する回転検知手段と、前記モータに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、前記振動検知手段が故障したことを検知した際に、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程で、回転検知手段または電流検知手段を用いることにより回転ドラム内の
洗濯物の状態を判定したことにより、振動検知手段が万一故障しても、新たな検知装置を追加することなく、衣類のアンバランス状態検知を行う事ができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段を、振動検知手段が故障したことを検知した際に、脱水時の定常回転数を、振動検知手段が故障していない場合に動作する第１の所定回転数よりも低い第２の所定回転数で動作したことにより、振動検知手段の異常に際し、代用する検知手段に応じた回転数で動作することにより、振動検知手段による洗濯物の偏りによるアンバランス状態を判定するよりも、精度の低い検知手段で洗濯物の偏りによるアンバランス状態を判定したとしても、異常振動や異常騒音の発生を抑えることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御手段を、第２の所定回転数で動作した際に、前記振動検知手段が故障していない場合に動作する第１の所定時間よりも長い第２の所定時間で動作したことにより、目標回転数に対し前記維持する回転数が低くなることにより、低下する脱水効率を振動検知手段が正常である場合と同等の脱水効率を得るのに有効である。

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、以下の説明は本発明の具体例であって、この実施の形態により本発明を限定するものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図、図２は、同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック図、図３は、同ドラム式洗濯機の脱水工程での回転ドラムの回転数変化を示すアンバランス判定、アンバランス異常判定の説明用グラフ、図４は、同ドラム式洗濯機の水槽の振動検知手段が検知する前左右、前前後、前上下各方向の振動成分に対応する出力信号の波形図、図５は、同ドラム式洗濯機の脱水工程での前左右方向の振動成分と前前後方向の振動成分との関係から前、後アンバランスの判定、前、後アンバランス異常の判定を行なう手順を示す説明図、図６は、同ドラム式洗濯機での脱水工程でのアンバランスの判定、異常時の対応を含む制御例を示すフローチャートを示す。

ドラム式洗濯機１は、洗濯機筐体６内に水槽ユニット７を収容している。水槽ユニット７は水槽３内に回転ドラム２を収容し、回転ドラム２の回転軸２ａは水槽３の背面に設けられた軸受６８で支持すると共に回転軸２ａにドラム駆動用のモータ５を軸受６８上で連結している。

回転ドラム２は水槽３と共に、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸２ａの方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして配置している。水槽ユニット７はその背面側に軸受６８やモータ５などの重量の大きな構成要素が取り付けられているため、重心Ｇの位置は背面寄りになって不安定な状態になる。そこで、水槽ユニット７は防振ダンパー７０により重心Ｇの位置より正面側寄りの下方で支持した上で、槽３の上部に固定された上部支持金具７５と洗濯機筐体６の上面との間に架設した第１のコイルバネ７１により水槽ユニット７を正面側に向けて付勢し、更に防振ダンパー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を架設することにより、重心Ｇの位置より正面側寄りで防振ダンパー７０により支持された水槽ユニット７が背面側に倒れる状態になることを補正し、制振効果の高い支持構造に構成されている。

図２に示すように、制御手段２０は、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水位検知手段１６等の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の回転や、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、１９などの必要負荷の動作を制御すると共に、振動検知手段４０からの信号により、後述する脱水工程にて衣類のアンバランス異常判定に基づく対応を制御する。

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。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。なお、制御手段２０は、３つの位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃ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数を内部機能としての回転速度検知手段２４によって算出する。よって、前記回転速度検知手段２４からの信号が所定の間隔で出力されない場合は、衣類の回転ドラム２への張り付きが均一でなく布バランスが悪い状態である。

電流検知手段２７は、インバータ２６の一方の入力端子に接続した抵抗２８と、この抵抗２８に接続した電流検知回路２９とで構成され、インバータ２６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２０に入力している。また、制御手段２０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２８に接続した電流検知回路２９により、インバータ２６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。従って衣類のアンバランスが大きい場合は、モータ５への負荷が増大し入力電流値が増大する。

ところで、上記のように弾性支持された水槽ユニット７の回転ドラム２は、既述したように、回転軸２ａの方向が水平か傾斜していて、洗濯物を収納して回転するとき洗濯物や水が下方に偏りがちになるため振動が発生しやすく、回転ドラム２を図３（ａ）の縦軸に示す目標回転数１０００〜１５５０ｒｐｍといった高速で回転させて洗濯物の脱水を行う脱水工程では、特に、洗濯またはすすぎ行程の終了後で水を含んだ洗濯物が、その種類や生地あるいは形状によっては回転ドラム２の偏った位置に集まりやすい。洗濯物に偏りが生じると回転ドラムを収容する水槽３に大きな振動が生じ、洗濯機に異常振動や異常騒音を発生させる恐れがあり、振動検知手段によりアンバランスの検知を確実な構成として洗濯機に異常振動や異常騒音が発生しないように制御をしなければならない。

そこで、本実施の形態では、水槽３の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段４０を備え、制御手段２０は、振動検知手段４０が出力する例えば、回転数が一定またはある瞬間回点時でｐ−ｐ値が一定となる図４に示すような前前後方向（ＦＦＲ）、前左右方向（ＦＬＲ）、前上下方向（ＦＵＤ）に係る複数方向の振動成分の出力信号ＦＦＲ、ＦＬＲ、ＦＵＤを検知する。

これに基づき、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における図３（ａ）に示すような回転の上昇過程で、図４で示す各出力信号のｐ−ｐ値が変化していく過程で、先行して検知する前左右方向の振動成分に係る出力信号ＦＬＲの振幅が、前アンバランス異常とする第１の
閾値Ａ１未満である所定の第１の基準値Ｂ１以上となるピーク時点Ｐから所定時間ｔの間の、当該出力信号ＦＬＲから遅れて発生する前前後方向の振動成分に係る出力信号ＦＦＲの振幅の上昇幅ΔＢが、図５（ａ）に示すように所定の第２の基準値Ｂ２以上であれば後アンバランスと判定し、図５（ｂ）に示すように所定の第２の基準値Ｂ２未満であれば前アンバランスと判定することを１回行い、前、後のアンバランス異常の１回または複数回の判定と前、後のアンバランス異常への対応に供するようにする。

以上が、通常の振動検知手段４０による衣類アンバランス検知を行う構成である。

ここで、制御手段２０が振動検知手段４０の異常を検知した場合、例えば脱水工程に移行しても振動検知手段４０からの信号が入力しない様な場合の制御構成を、振動検知手段４０が正常な場合のアンバランス異常検知を含めて、図６に示すフローチャートを参照しながら具体的に説明する。

ステップ１００にて脱水行程がスタートすると、ステップ１０１にて水槽３内の洗濯水を排水する排水動作を行う。その後、ステップ１０２にてデータの初期化（Ｎ＝１）を行った後、ステップ１０３にて衣類をほぐすために回転ドラム２を第３の所定回転速度（例えば約４０ｒ／ｍｉｎ）で正転、反転動作（ほぐし工程）を行う。

次に、ステップ１０４にて洗濯物が回転ドラム２の内面に張り付く程度の第４の所定回転速度（約７０ｒ／ｍｉｎ）まで緩やかに上昇させる。

このとき振動検知手段４０からの信号が正常と判定したら（Ｙ）、さらに回転数を上昇させ、ステップ１０５にて区間「１」：１２０〜１４０ｒｐｍ（１次共振回転速度近傍）での水槽ユニット７の前、後アンバランス、異常を有無を従来構成の振動検知手段４０からの出力信号にて判定し、前またはおよび後での衣類アンバランス異常がある場合は（Ｎ）、ステップ１１４に移行しＮ＝４（データの初期化が４回なされたか）かどうか判定する。

Ｎ＝４でなければ（Ｎ）、次のステップ１１５で回転ドラム２一旦停止した後、ステップ１１６にて現時点のＮに１を加算しステップ１０３に戻る。

このステップ１０３から１０５、１１４から１１６の動作を所定回数繰り返すと、すなわち、ステップ１１４にてＮ＝４になると（Ｙ）、ステップ１０３でのほぐし工程の繰り返しによって洗濯物の偏りが解消されないと見做せるので、ステップ１１７に進み、給水するなど洗濯物の偏り修正動作を行い、次行程へと進む。

ステップ１０５で、前またはおよび後アンバランス異常が発生せず正常の場合は（Ｙ）、そのまま次のステップ１０６に移行する。ドラム回転数の推移は図３（ａ）に示す。

ステップ１０６では、区間「２」：１４１〜３３０ｒ／ｍｉｎ（２次共振回転速度近傍）における水槽ユニット７の前、後アンバランス、前、後アンバランス異常を振動検知手段４０からの出力信号にて判定し、前またはおよび後アンバランス異常の場合は、ステップ１１４に戻る。

前またはおよび後アンバランス異常が発生せず正常の場合は、そのまま次のステップ１０７に移行する。

ステップ１０７では、第１の所定回転数（最高回転速度：例えば、約１５５０ｒ／ｍｉｎ）で、第１の所定時間（例えば、約１０分）回転ドラム２を回転させ、その後、ステッ
プ１０９にて回転ドラム２の回転を停止し、脱水工程の次工程へと進む。

ステップ１０４で、制御手段２０が振動検知手段４０の異常を検知した場合は（Ｎ）、ステップ１１０に進む。ドラム回転数の推移は図３（ｂ）に示す。

ステップ１１０では、さらに回転ドラム２の回転速度をさらに上昇させ、１次共振回転速度より低い第５の所定回転速度（例えば約９０ｒ／ｍｉｎ）にて所定時間維持する制御を行う。

このとき、図２で説明した回転数検知手段２４（位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）からの信号が所定間隔で出力されないことが検出されると、回転ドラム２に回転ムラが生じている状態、即ち洗濯物の内周壁への張り付きが悪く、布バランスが悪い状態と判定する。

即ち、ドラム駆動モータ５の回転速度の変動幅を布バランスの判定値として設定することにより、回転ドラム２内の洗濯物のバランス状態を判断することができるので、この区間において回転数検知手段２４によって、制御目標回転数と実際の回転数との差異（回転ムラ）を積算し、洗濯物のバランス状態の判定を行う。

ここで、回転ムラが大きくバランス状態が悪い判定すると（Ｎ）、ステップ１１４に移行し、Ｎ＝４（データの初期化が４回なされたか）かどうかに応じて、再度ステップ１０３のほぐし工程、またはステップ１１７の布偏り修正動作を行う。

一方、ステップ１１０で回転ドラム２に回転ムラが生じていない場合は（Ｙ）、ステップ１１１にて、図２で説明した電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流を検知する。

この場合も、ステップ１１０と同様に、水槽ユニット７の異常振動を検知する。

即ち、電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流を検知して、第２の所定値以上の電流値であれば、布バランス状態が悪いと判定し（Ｎ）、ステップ１１４に移行し、Ｎ＝４（データの初期化が４回なされたか）かどうかに応じて、再度ステップ１０３のほぐし工程、またはステップ１１７の布偏り修正動作を行う。

また、電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流が、第２の所定値未満の電流値であれば、布バランス状態がよいと判定し（Ｙ）、ステップ１１２に進む。

ステップ１１２においては、第１の所定回転速度より低い第２の所定回転速度（例えば、約９００ｒ／ｍｉｎ）で、第１の所定時間より長い第２の所定時間（例えば、１５分）回転ドラム２を回転させ、その後、ステップ１０９にて回転ドラム２の回転を停止し、次工程へと進む。

水槽ユニット７の振動振幅を、回転数検知手段２４や電流検知手段２７により間接的に検知しているため、振動検知手段４０のように直接的に水槽ユニット７の振幅を検知しておらず、精度が落ちる場合が考えられる。

従って、回転数検知手段２４や電流検知手段２７による検知においても異常な振動や騒音にならないように、第１の所定回転速度より低い第２の所定回転速度で、第１の所定時間より長い第２の所定時間、回転ドラム２を回転させ、その後、ステップ１０９にて回転ドラム２の回転を停止し、次工程へと進む。

これは、第２の所定回転速度が第１の所定回転速度より低い分、第２の所定時間を第１の所定時間より長く設定して、所定の脱水性能を確保するためである。

以上のように本実施の形態では、振動検知手段に故障が生じた場合に、制御手段が回転検知手段または電流検知手段を使って衣類のアンバランス状態を推定し、アンバランス異常ありと検知した場合は、布偏り修正動作等の制御等のアンバランス異常への対応を行なうことにより、脱水動作を継続することができるものである。

回転ドラムを水平方向または傾斜して設置したドラム式洗濯機での脱水に実用して、洗濯物の偏りによるアンバランス異常の判定が、振動検知手段の異常に際しても、回転ドラムの回転数上昇中に簡単かつ迅速に行い、異常に的確に対応できる。

本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図 同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック図 同ドラム式洗濯機の脱水工程での回転ドラムの回転数変化を示すアンバランス判定、アンバランス異常判定の説明用グラフ 同ドラム式洗濯機の水槽の振動検知手段が検知する前左右、前前後、前上下各方向の振動成分に対応する出力信号の波形図 同ドラム式洗濯機の脱水工程での前左右方向の振動成分と前前後方向の振動成分との関係から前、後アンバランスの判定、前、後アンバランス異常の判定を行なう手順を示す説明図 同ドラム式洗濯機での脱水工程でのアンバランスの判定と、異常時の対応を含む制御例を示すフローチャート 従来のドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図 同ドラム式洗濯機のアンバランス状態と振動成分の位相差との関連を示すグラフ

１ ドラム式洗濯機
２ 回転ドラム
２ａ 回転軸
３ 水槽
５ モータ
６ 洗濯機筐体
７ 水槽ユニット
９ 扉
２０ 制御手段
２４ 回転数検知手段
２７ 電流検知手段
３０ 布量検知手段
４０ 振動検知手段
７０ 防振ダンパー

Claims (3)

1. 有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、洗濯機筐体内に弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの回転を検知する回転検知手段と、前記モータに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、前記振動検知手段が故障したことを検知した際に、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程で、回転検知手段または電流検知手段を用いることにより回転ドラム内の洗濯物の状態を判定したドラム式洗濯機。
2. 制御手段は、振動検知手段が故障したことを検知した際に、脱水時の定常回転数を、振動検知手段が故障していない場合に動作する第１の所定回転数よりも低い第２の所定回転数で動作した請求項１記載のドラム式洗濯機。
3. 制御手段は、第２の所定回転数で動作した際に、前記振動検知手段が故障していない場合に動作する第１の所定時間よりも長い第２の所定時間で動作した請求項１または２に記載のドラム式洗濯機。