JP4674601B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯物を収納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。

ドラム式洗濯機は回転ドラムをその回転軸心が水平方向あるいは水平方向から前上がりさせた状態にして水槽内に配設され、水槽は防振ゴムを介した防振ダンパーにて支持しているため、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り、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。大きな振動が生じた場合には、回転ドラムの回転を一時停止させた後に再回転させる駆動制御や回転ドラムの回転数を減少させる駆動制御などにより洗濯物の偏りを解消させる制御動作が実施されている。

回転ドラム内のアンバランスを検知する方法として、所定の回転数で回転ドラムを所定の時間回転させて、回転数の変動度合いからか、或いは、水槽共振周波数部の振動が最大となる時点、又は、所定回転数のモータ電流値からドラム内のアンバランスを判定するアンバランス検知方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２１１３８７号公報

しかしながら、従来の防振ゴムを介した防振ダンパー構成のものでのアンバランス検知は、所定の回転数が水槽の共振周波数近傍であったり、水槽共振周波数そのものであるため、防振ゴムのゴム特有の低温で反撥が増加し高温で減少するという温度特性により、アンバランスが同等であっても水槽の振動が変化し異なった信号を出力しその結果誤った判定を行い、異常振動やアンバランス検知を繰り返して行い運転時間が延びたり運転停止になるという課題があった。

本発明が目的とするところは、アンバランス検知を行う際に、防振ゴムのゴム特有の低温では硬化するため反撥が増加し、高温では軟化するため反撥が減少するという温度特性により変化するモータの回転変動や電流値の出力を適正に補正することにより、防振ゴムの温度が変化した場合でもアンバランス検知を繰り返し行い運転時間が延びたり運転停止になることや異常振動・騒音に至ることを防止する機能を備えたドラム式洗濯機を提供することにある。

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、有底円筒状に形成された水槽、前記水槽内に配設された有底円筒形の回転ドラム、前記回転ドラムの底面中心に固定された回転軸、前記水槽の背面に固定され前記回転軸を軸支する軸受、および前記回転軸に連結して前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータからなる水槽ユニットと、前記水槽ユニットを内部に配置する洗濯機筐体と、一端が防振ゴムを介して前記洗濯機筐体の基底部に固定され他端が防振ゴムを介して前記水槽ユニットを下方より支持する防振ダンパーと、前記回転ドラムの回転数を検知する回転数検知手段と、前記ドラム駆動モータの駆動電流を検知する電流検知手段と、前記防振ゴム近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記回転数検知手段、前記電流検知手段および前記温度検知手段からの信号を入力し前記ドラム駆動モータを制御し洗濯、すすぎ、脱水等の各行程を逐次制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各行程における脱水動作において、脱水立ち上げ工程時に前記回転ドラムの内周壁に洗濯物が均等に張り付いているか否かの判定を行う布バランス判定工程を実行可能とし、前記布バランス判定工程において、布バランスの判定を行う際に、前記温度検知手段からの信号により、前記電流検知手段及び前記回転数検知手段からの信号を補正する補正手段を設けたことを特徴とするものである。

これにより、防振ゴム近傍の温度検知手段で防振ゴムの温度が検知できるため、洗濯物のアンバランスの状態を精度良く検知できるので、繰り返しのアンバランス検知や運転停止、振動、騒音を効果的に低減することができ、また、運転時間を適切にできる。

本発明によれば、防振ゴムの温度にかかわりなく、短時間で精度よく適切に洗濯物のバランス状態を判定することができ、その判定結果に基づいてドラム駆動モータの回転制御を行うことで、脱水工程時の繰り返しのアンバランス検知や運転停止、振動、騒音を効果的に低減することができる。

第１の発明は、有底円筒状に形成された水槽、前記水槽内に配設された有底円筒形の回転ドラム、前記回転ドラムの底面中心に固定された回転軸、前記水槽の背面に固定され前記回転軸を軸支する軸受、および前記回転軸に連結して前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータからなる水槽ユニットと、前記水槽ユニットを内部に配置する洗濯機筐体と、一端が防振ゴムを介して前記洗濯機筐体の基底部に固定され他端が防振ゴムを介して前記水槽ユニットを下方より支持する防振ダンパーと、前記回転ドラムの回転数を検知する回転数検知手段と、前記ドラム駆動モータの駆動電流を検知する電流検知手段と、前記防振ゴム近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記回転数検知手段、前記電流検知手段および前記温度検知手段からの信号を入力し前記ドラム駆動モータを制御し洗濯、すすぎ、脱水等の各行程を逐次制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各行程における脱水動作において、脱水立ち上げ工程時に前記回転ドラムの内周壁に洗濯物が均等に張り付いているか否かの判定を行う布バランス判定工程を実行可能とし、前記布バランス判定工程において、布バランスの判定を行う際に、前記温度検知手段からの信号により、前記電流検知手段及び前記回転数検知手段からの信号を補正する補正手段を設けたことを特徴とすることにより、室温の変化等により防振ゴムの温度変化が生じても短時間に、精度よく検知し、その検知結果に基づいてモータ回転制御を行うことで、繰り返しのアンバランス検知や運転停止、振動、騒音を効果的に低減することができる。

第２の発明は、温度検知手段は、防振ゴム近傍の水槽ユニットの底面に設けられたことにより、一つの温度検知手段により、水槽内の水温を検知し制御できると共に、防振ゴムの温度変化を検知できるので、コストを増加させること無く、室温、水温の変化等により防振ゴムの温度変化が生じても精度よく検知し、その検知結果に基づいてモータ回転制御を行うことで、繰り返しのアンバランス検知や運転停止、振動、騒音を効果的に低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）
図１は、実施の形態に係るドラム式洗濯機１の要部構成を示すものである。洗濯機筐体６内には、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を連結した水槽ユニット７を前上がりの状態に傾斜させて配設している。この水槽ユニット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り付けられているため、重心位置は背面寄りになって不安定な状態になるが、防振ダンパー７０により水槽ユニット７をその重心位置より正面側寄りの下方で支持し、水槽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。

温度検知手段４０は、前記水槽ユニット７の底面７ａで、且つ、前記防振ダンパー７０の近傍位置に一面が密着状態になるようバネ（図示せず）等の弾性材で保持され、他方を開放させ近傍雰囲気を検知できるように設けられている。

前記防振ダンパー７０は、図２に示すように、シリンダ内にオイルを封入したオイルダンパー機構７８と、このオイルダンパー機構７８と同軸に設けられたコイルバネ機構７９とを備えて構成され、オイルダンパー機構７８の下端に固定され、外周部にコイルバネ機構７９が配置された支持軸８４は、洗濯機筐体６の基底部に固定された支持台７３に防振ゴム７７を介して固定される。また、オイルダンパー機構７８を構成するピストンロッド８５は、水槽３の下部に固定された下部支持金具７４に防振ゴム７７を介して固定される。

水槽３内には有底円筒形に形成された回転ドラム２が回転自在に支持され、回転ドラム２は水槽３の背面に取り付けられたドラム駆動モータ５によって回転数可変及び回転方向切換可能に回転駆動される。また、回転ドラム２は、その回転軸方向が図示するように正面側から背面側に向けて下向き傾斜となるように傾斜配置されているため、洗濯機筐体６の正面側に形成された傾斜面に開閉自在に設けられた扉体９を開くと、回転ドラム２に対して洗濯物を出し入れする作業に際して腰を屈める必要がなく、ドラム式洗濯機１の正面側に余裕のある空間を確保する必要もないので、洗面所などの狭い空間にも設置可能なドラム式洗濯機１に構成することができる。

上記ドラム式洗濯機は、図示省略しているが回転ドラム２内に温風を送風する送風ファンや温風を生成するヒータなどを設けた乾燥機能、及び、水槽３内の洗濯水を温める加熱装置などを設けた温水機能を備え、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥にわたる一連の運転動作を使用者からの指示入力と各部の動作状態監視に基づいて制御する制御装置が設けられている。

制御装置は、図３に示すように、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、加熱装置１９などの動作を制御する。

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。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算出し（回転数検知手段２４）、温度検知手段４０の信号を入力し、この信号を基に前記回転数検知手段２４及び電流検知手段２７の信号を補正する補正手段４１を設けている。

また、図１に示すように、水槽ユニット７を下方から支持する防振ダンパー７０を取り付けた下部支持金具７４と洗濯機筐体６の基底部に固定された支持台７３との間には、変位センサ（変位検知手段）３６が取り付けられている。

また、変位センサ３６は、防振ダンパー７０の軸心方向と略同一方向の変位を検知することができる。

本実施の形態に係るドラム式洗濯機のように、水槽ユニット７を前上がりの斜め方向に配置し、その重心位置より正面寄りの位置を下方から防振ダンパー７０によって支持し、第１及び第２の各コイルバネ７１、７２で水槽ユニット７を所定位置に弾性保持する制振構造が適用されたものでは、特に防振ダンパー７０の作用が顕著に現れるため、本構成のように防振ダンパー７０の制振方向と略同一方向に変位センサ３６を装着することにより、水槽ユニット７の変位をより確実に検知することができる。

水槽ユニット７は、一般的に、複数の共振周波数を有している。例えば、共振周波数に相当する回転数として、その１つは、１２０ｒ／ｍｉｎ近傍（１次共振回転数と呼ぶ）にあり、また１つは、２５０ｒ／ｍｉｎ近傍（２次共振回転数と呼ぶ）にある。さらに、１０００ｒ／ｍｉｎ以上にも存在している。

上記構成になるドラム式洗濯機１は、扉体９を開いて回転ドラム２内に洗濯物を投入し、洗濯機筐体６の正面側上部に設けられた入力設定手段２１から運転コースの選択入力や運転開始入力を行うことにより、指示された運転コースに対応する運転動作を開始し、制御手段２０の制御により所要の動作を実行する。回転ドラム２内に投入された洗濯物の量は布量検知手段３０によって検知され、制御手段２０により洗濯物の量に応じた給水量が得られるように給水弁１４の開閉が制御され、水位検知手段１６により水槽３内への給水量が監視される。布量検知は、回転ドラム２を所定回転数で立ち上げるときにドラム駆動モータ５が受ける負荷状態に応じてインバータ回路２６に流れる電流が変化するので、電流回路と直列に接続された抵抗器２８の両端電圧から電流検知回路２９により電流量を検知し、布量検知手段３０は電流量から洗濯物の量を検知する。尚、布量検知は前述した変位センサ３６によって検知することもできるので、抵抗器２８及び電流検知回路２９によって構成された電流検知手段２７は、ドラム駆動モータ５のトルク検出に用いるように構成することもできる。

ここで、図４を参照しながら脱水工程における動作を説明する。図４に示すように、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１０１にてデータの初期化（Ｎ＝１）を行った後、ステップ１０２にて衣類をほぐすために回転ドラム２を第１の所定回転数（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１０３にて洗濯物が回転ドラム２の内面に張り付く程度の第２の所定回転数（約７０ｒ／ｍｉｎ）まで緩やかに上昇させる。

この後、さらに回転ドラム２の回転数をさらに上昇させ、ステップ１０４にて回転ドラム２を１次共振回転数より低い第３の所定回転数（例えば約８０ｒ／ｍｉｎ）にて所定時間維持する制御を行う。このとき、回転数検出手段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できる。従って、ドラム駆動モータ５の回転数の変動幅を布バランスの第１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。すなわち、この区間において回転数検知手段によって、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。

洗濯物のバランス状態が悪いと判定すると、ステップ１０５を経て１０６にて回転ドラム２を停止し、ステップ１０７でＮに１を加えてステップ１０２に戻る。このステップ１０３から１０７の動作を所定回数繰り返すと、すなわち、ステップ１０６にてＮ＝４になると、ステップ１０８に進み、給水するなど洗濯物の偏り修正動作を行い、ステップ１１４の次行程へと進む。

ステップ１０４にて、回転ムラが小さく、バランス状態が良いと判定された場合は、さらに回転数を上昇させ、ステップ１０９にて区間（１）：９１〜１４０ｒ／ｍｉｎ（１次共振回転数近傍）における水槽ユニット７の振動変位を位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃからなる回転数検知手段２４により回転ムラを検知し、及び、インバータ回路２６からなる電流検知手段２７にて電流を検知し、その振動変位が第２の判定値以上の場合は、布バランス状態が悪いと判定し、ステップ１０５〜１０７を経てステップ１０２に戻る動作を行う。

このとき、防振ダンパー７０の防振ゴム７７は、同じアンバランスでも低温の場合硬度が硬くなり反撥性が大きくなって水槽の振動を大きくし、高温の場合は逆に硬度が柔らかくなり反撥性が小さくなって水槽の振動を小さくするという防振性の温度特性を持っている為、雰囲気温度の高低にかかわらず、所定のアンバランス値以上は回転数を上昇させず、所定のアンバランス値未満の場合のみ回転数を上昇させるようにし、特に、雰囲気温度が高温の場合、実際はアンバランス値が大きいにも振動を小さく検知してしまい、高速回転になった後に、大きく振動してしまうといった問題の発生を防ぐ必要がある。

したがって、防振ダンパー７０の近傍位置に一方を開放させ防振ダンパー７０と略同等温度の近傍雰囲気を検知できるように設けられた温度検知手段４０の値を基に制御手段２０の補正手段４１が、図５に示すように温度検知手段４０の値が低い場合は小さく、高い場合は大きくなるように回転数検知手段２４及び電流検知手段２７の信号を補正する。

例えば、温度検知手段４０により検知した温度が、Ｔ１（５℃）未満の時は、回転数検知手段の出力値補正係数を１．１５、電流検知手段の出力値補正係数を１．１とし、Ｔ１（５℃）以上でＴ２（２５℃）未満の時は、回転数検知手段及び電流検知手段の出力値補正係数を共に１とし、Ｔ２（２５℃）以上でＴ３（３０℃）未満の時は、回転数検知手段の出力値補正係数を０．８５、電流検知手段の出力値補正係数を０．９とし、Ｔ３（３０℃）以上の時は、回転数検知手段の出力値補正係数を０．８、電流検知手段の出力値補正係数を０．８５とし、回転数検知手段および電流検知手段の出力値の割り補正を行う。

こうすることによって、室温の変化、加熱装置１９で洗濯水を温めるコース（温水コース）、乾燥運転後の連続使用等により防振ゴムの温度変化が生じた場合でも、出力値が温度によってばらつくのを防止でき、必要以上の繰り返しや異常振動を防止することができるので、適正な運転時間の実現や異常振動を防止する関所としての役割を果たすことができる。また、ステップ１０９にて振動変位が第２の判定値未満の場合は、布バランス状態がよいと判定し、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０にて、区間（２）：１４１〜３３０ｒ／ｍｉｎ（２次共振回転数近傍）において、区間（１）と同様に位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃからなる回転数検知手段２４により回転ムラ及び電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流を検知する。例えば、回転ドラム２の前側に偏った場合などは、前側のみが大きく旋回運動する擂粉木現象が発生することとなる。これにより、異常な振動・騒音が発生してしまうこととなる。そこで、このような擂粉木現象が発生した場合などは、回転ドラム２は円滑には回転せず、したがって、ドラム駆動モータ５には、異常な負荷がかかるため、回転ムラが大きく発生したり、インバータ回路２６には過電流が流れることとなる。すなわち、ステップ１１０にて、位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃからなる回転数検知手段２４で回転ムラ及び電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流を検知して、第３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、ステップ１０５〜１０７を経てステップ１０２に戻る動作を行う。

このとき、室温の変化、温水コース、乾燥運転後の連続使用等により防振ゴムの温度変化が生じた場合でも、区間（１）と同様に温度検知手段４０及び、補正手段により、必要以上の繰り返しや異常振動を防止することができる。また、ステップ１１０にて、回転数検知手段２４で回転ムラ、及び、電流検知手段２７でインバータ回路２６に流れる電流が、第３の所定値未満の回転ムラ及び電流値であれば、布バランス状態がよいと判定し、ステップ１１１に進む。

ステップ１１１においては、第４の所定回転数（最高回転数：例えば、約９００ｒ／ｍｉｎ）で、第１の所定時間回転ドラム２を回転させ、その後、ステップ１１２にて回転ドラム２の回転を停止し、ステップ１１３にて次工程へと進む。

なお、水槽ユニット７の共振周波数により、判定する１次共振回転数近傍、２次共振回転数近傍および振動収束、安定回転数域における水槽ユニット７の振動状態が異なるため、第１〜第３の判定値をそれぞれに設定することにより、より適切で正確な布バランスの判定を行うことができる。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、水槽の振動に直接影響を及ぼす防振ゴムの温度を検知するため、室温や使用条件で防振ゴムの温度が変化した場合でも、温度検知手段の検知値を基に水槽の振動を表す回転ムラと電流値の補正を行い、制御手段で判定することにより、洗濯物のアンバランスの状態を精度よく良く検知し、モータ回転制御を行うことで、適正な運転時間にできると共に振動、騒音を効果的に低減することが可能となるので、防振ゴム相当品を用いたドラム式洗濯機のみならず、乾燥機能を有するドラム式洗濯乾燥機、あるいは、回転軸を略垂直方向に有する全自動洗濯機、全自動洗濯乾燥機等の用途にも適用できる。

本発明の一実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略構成を示す断面図 同ドラム式洗濯機防振ダンパーの構成を示す断面図 同ドラム式洗濯機の制御装置の構成を示す回路図 同ドラム式洗濯機の脱水行程のフローチャート 同ドラム式洗濯機による脱水工程での、各設定回転数におけるドラム駆動モータの回転ムラ及び電流の補正値を設定する方法を示す図

符号の説明

１ ドラム式洗濯機
２ 回転ドラム
３ 水槽
５ ドラム駆動モータ
６ 洗濯機筐体（洗濯機本体）
２０ 制御手段
２４ 回転数検知手段
２７ 電流検知手段
４０ 温度検知手段
４１ 補正手段
７０ 防振ダンパー
７７ 防振ゴム

Claims (2)

1. 有底円筒状に形成された水槽、前記水槽内に配設された有底円筒形の回転ドラム、前記回転ドラムの底面中心に固定された回転軸、前記水槽の背面に固定され前記回転軸を軸支する軸受、および前記回転軸に連結して前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータからなる水槽ユニットと、前記水槽ユニットを内部に配置する洗濯機筐体と、一端が防振ゴムを介して前記洗濯機筐体の基底部に固定され他端が防振ゴムを介して前記水槽ユニットを下方より支持する防振ダンパーと、前記回転ドラムの回転数を検知する回転数検知手段と、前記ドラム駆動モータの駆動電流を検知する電流検知手段と、前記防振ゴム近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記回転数検知手段、前記電流検知手段および前記温度検知手段からの信号を入力し前記ドラム駆動モータを制御し洗濯、すすぎ、脱水等の各行程を逐次制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各行程における脱水動作において、脱水立ち上げ工程時に前記回転ドラムの内周壁に洗濯物が均等に張り付いているか否かの判定を行う布バランス判定工程を実行可能とし、前記布バランス判定工程において、布バランスの判定を行う際に、前記温度検知手段からの信号により、前記電流検知手段及び前記回転数検知手段からの信号を補正する補正手段を設けたことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 温度検知手段は、防振ゴム近傍の水槽ユニットの底面に設けられた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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