JP5593640B2

JP5593640B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP5593640B2
Application number: JP2009148328A
Authority: JP
Inventors: 己紀夫田原; 眞大山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: JP2010069288A

Description

本発明は、洗濯物の洗浄、すすぎ、脱水を行う洗濯機に関するものである。

一般に最近のドラム式洗濯機は、図１２に示すように、筐体５１内に図示しないサスペンション機構により水槽５２が支持され、この水槽５２内に有底円筒形に形成されたドラム５３が回転自在に設けられている。ドラム５３は、水槽５２の底面に設けられたモータ５４にドラム回転軸５５を介して直結しており、モータ５４を回転駆動することで、任意の回転速度で正逆自在に回転する。ドラム５３の内周壁には、複数の突起体５６および複数の小孔５７が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

洗浄工程時のあるときは、水槽５２内に洗剤の入った洗浄水を加えた状態で、モータ５４を高速で回転駆動してドラム５３を高速回転させることにより、ドラム５３と水槽５２の間で洗浄水が高速で撹拌されるため、洗剤がよく溶解し、また、微細な泡を生成できるため、洗剤の能力を十分に発揮する洗浄水を作り出すことができる。また、あるときには、モータ５４を低速で正逆回転駆動し、ドラム５３を低速で正転反転させる。このとき洗濯物は、ドラム５３の内周壁の突起体５６で引っ掛けられ、上方に持ち上げられた後、適当な高さで落下するといった撹拌動作を受けることにより、機械力を受け、洗浄される。

洗浄工程後、排水弁５８を開いて排水を行なった後、今度は洗剤を加えることなく、排水弁５８を閉じた状態で給水を行い、すすぎ工程を行なう。すすぎ工程時のあるときには、モータ５４を低速で正逆回転駆動し、ドラム５３を低速で正転反転させる。このとき洗濯物は、洗浄工程のときと同様に、ドラム５３の内周壁の突起体５６で引っ掛けられ、上方に持ち上げられた後、適当な高さで落下するといった撹拌動作を受けることにより、機械力を受け、吸着していた洗剤成分が剥離され、すすがれる。また、すすぎ工程のあるときには、モータ５４を高速で回転駆動してドラム５３を高速回転させることにより、遠心力により、ドラム５３と水槽５２の間にすすぎ水を満遍なく行き渡らせることができ、ドラム５３と水槽５２の間に残った泡を除去し、水槽５２内を洗浄することができる。

また、脱水工程時は、排水弁５８を開いてドラム５３内のすすぎ水を排水した後、モータ５４を高速で回転駆動してドラム５３を高速で回転させる。このとき洗濯物は、遠心力によりドラム５３の内周壁に貼り付けられることになるが、洗濯物に含まれている水分は、遠心力により小孔５７を通って水槽５２へと抜けていくため、脱水が行われる。当然、ドラム５３を高速回転させるまでの過程において、徐々にドラムの回転を上げて行くため、洗濯物がドラム５３の内周壁に貼り付くまでの間は、洗濯物は、突起体５６で引っ掛けられ、上方に持ち上げられた後、適当な高さで落下するといった撹拌動作を受けることになる。

上述したように、洗浄工程やすすぎ工程、脱水工程において、必要に応じて、ドラム５３を低速で回転させたり、高速で回転させたりする必要があるため、モータ５４には、図示しないインバータ装置を備えたブラシレスモータが用いられる。遠心力により、洗濯物がドラム５３の内周壁に貼り付かない程度の回転速度で、ドラム５３を低速で回転させる場合、水を十分に含んだ洗濯物を持ち上げては、落下の衝撃を受けるといった作用がドラム５３に加わるため、モータ５４には、低速高トルクの動作特性が必要とされる。

また、遠心力により、洗濯物がドラム５３の内周壁に貼り付く回転速度でドラム５３を高速回転させる場合、小さい回転トルクでも、ドラム５３は回転することになり、モータ
５４には、高速低トルクの動作特性が必要とされる。洗濯物がドラム５３の内周壁に貼り付くか否かの臨界点は、例えば、ドラムの内径が５００ｍｍ程度であれば、ドラム回転速度として、６０ｒ／ｍｉｎ程度にある。

前述のように、モータ５４の必要動作特性は、洗濯物が遠心力により、ドラム５３の内周壁に貼り付くか否かで大きく変わるが、これをカバーできるようにモータ５４は設計される。

特開２００６−７５４７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ドラムとモータがドラム回転軸を介して直結されているため、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付かない程度に、ドラムを低速で回転させるときには、高トルクのモータ特性が必要とされる。一般に高トルクのモータほど、大型化するため、従来のドラム式洗濯機は、モータが高価で、機体が大きくなるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型のモータでドラムの低速回転から高速回転までを対応し、安価で省スペース化できる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、洗濯物を収容する回転自在なドラムと、前記ドラムを回転駆動させるモータと、固定ギヤの回転を固定すると前記モータからの入力を減速して前記ドラムに出力する減速ギヤユニットと、前記固定ギヤの回転を固定した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除することで、前記減速ギヤユニットにより前記モータの回転を前記ドラムに低速高トルク化してドラムに伝達する第１モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除することで、前記前記モータの回転を前記ドラムへの伝達を切る第２モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で減速ギヤユニットの入力と出力を連結することで、前記モータの回転を前期減速ギヤユニットにより減速することなく伝達する第３モードとを切り換え可能に構成するとともに、前記モータの駆動および前記第１モード、第２モード、第３モードを切り換える制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、洗濯物が前記ドラムの内周壁に貼り付くドラムの回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにしたものである。

これによって、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付かない程度に、ドラムを低速回転させるときには、第１モードとすることで、高速低トルクのモータの回転を減速ギヤユニットによって減速して出力し、低速高トルク化してドラムを回転させるため、モータを小型化することができる。また、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付く回転速度でドラムを高速回転させる場合、第３モードとすることで、高速低トルクのモータの回転を直接ドラムに伝達するため、ドラム高速回転を可能とし、ギヤによる騒音も防止できる。また、ドラムを低速回転から高速回転に立ち上げていく過程において、モータに対して減速した状態でドラムを回転させる第１モードから、モータとドラムとを同一回転させる第３モードへといきなり切り換えると、ドラムの回転が急激に上昇し、スムーズなドラムの回転を実現することが難しいが、第１モードと第３モードの間に第２モード、すなわち、モータの回転のドラムへの伝達を切った状態で、モータの通電をＯＦＦし、モータの回転力をなくした状態を設けることで、ドラムの回転を急激に変化させることなく、スムーズな切換えを実現することができる。そして、切り換えを行った後、モータの通電を再び開始し、徐々にドラムの回転速度を上昇させていけばよい。また、前述した第１モードから第２モードへの切り換えは、洗濯物がドラムの内周壁に貼りついてドラムの回転トルクが十分小さくなっ
た状態で行い、惰性回転で洗濯物がドラムの内周壁に張付いている間に、第３モードへと切り換えるため、モータのトルク不足等が発生することなく、モードの移行を確実に行うことができる。

本発明の洗濯機は、小型のモータで低速高トルクのモータ特性を実現することができるとともに、省スペース化で機体を小型化することができる。

本発明の実施の形態１の洗濯機の断面図同洗濯機の外観を示す斜視図同洗濯機の第１モード時の要部断面図同洗濯機の第２モード時の要部断面図同洗濯機の第３モード時の要部断面図同洗濯機の低速回転時の動作説明図同洗濯機の高速回転時の動作説明図本発明の実施の形態２の洗濯機の高速回転時の動作説明図本発明の実施の形態３の洗濯機の高速回転時の動作説明図本発明の実施の形態４の洗濯機の要部断面図本発明の実施の形態５の洗濯機の要部断面図従来の洗濯機の断面図

第１の発明は、洗濯物を収容する回転自在なドラムと、前記ドラムを回転駆動させるモータと、固定ギヤの回転を固定すると前記モータからの入力を減速して前記ドラムに出力する減速ギヤユニットと、前記固定ギヤの回転を固定した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除する第１モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除する第２モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で減速ギヤユニットの入力と出力を連結する第３モードとを切り換え可能に構成するとともに、前記モータの駆動および前記第１モード、第２モード、第３モードを切り換える制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、洗濯物が前記ドラムの内周壁に貼り付くドラムの回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにしたことにより、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付かない程度に、ドラムを低速回転させるときには、第１モードとすることで、高速低トルクのモータの回転を減速ギヤユニットによって減速して出力し、低速高トルク化してドラムを回転させるため、モータを小型化することができる。また、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付く回転速度でドラムを高速回転させる場合、第３モードとすることで、高速低トルクのモータの回転を直接ドラムに伝達するため、ドラム高速回転を可能とし、ギヤによる騒音も防止できる。また、ドラムを低速回転から高速回転に立ち上げていく過程において、モータに対して減速した状態でドラムを回転させる第１モードから、モータとドラムとを同一回転させる第３モードへといきなり切り換えると、ドラムの回転が急激に上昇し、スムーズなドラムの回転を実現することが難しいが、第１モードと第３モードの間に第２モード、すなわち、モータの回転のドラムへの伝達を切った状態で、モータの通電をＯＦＦし、モータの回転力をなくした状態を設けることで、ドラムの回転を急激に変化させることなく、スムーズな切換えを実現することができる。そして、切り換えを行った後、モータの通電を再び開始し、徐々にドラムの回転速度を上昇させていけばよい。また、前述した第１モードから第２モードへの切り換えは、洗濯物がドラムの内周壁に貼りついてドラムの回転トルクが十分小さくなった状態で行い、惰性回転で洗濯物がドラムの内周壁に張付いている間に、第３モードへと切り換えるため、モータのトルク不足等が発生することなく、モードの移行を確実に行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の洗濯機は、制御手段が、第２モードにおいて、モータにブレーキをかけた後に、第３モードに切り換えるようにしたことにより、第２モードにおいて、モータの回転のドラムへの伝達を切り、ドラムが惰性回転している間に、モータの回転速度をドラムの回転速度に近づけることができるため、モータとドラムの回転速度差を小さくすることができ、第２モードから第３モードに切り変える際の減速ギヤユニットの入力と出力との連結をスムーズに行うことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の洗濯機は、制御手段が、第２モードにおいて、モータの回転を停止させた後、回転速度を上げてから、第３モードに切り換えるようにしたことにより、通常、電圧を印加して回転速度をあげながらモータの回転速度制御を行う方が、ブレーキをかけながら回転速度制御を行うよりも容易であるため、容易にモータの回転速度をドラムの回転速度に近づけることができ、第２モードから第３モードに切り換える際の減速ギヤユニットの入力と出力との連結をスムーズに行うことができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の洗濯機は、ドラムの回転速度を検知するドラム回転速度検知手段を備え、制御手段が、第２モードにおいて、モータの回転速度をドラムの回転速度に近づけるようにしたことにより、第２モードにおいて、実際のドラムの回転速度をモニターしながら、モータの回転速度をドラムの回転速度に近づけることができるため、モータとドラムの回転速度差をより小さくすることができ、第２モードから第３モードに切り変える際の減速ギヤユニットの入力と出力との連結をよりスムーズに行うことができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の洗濯機は、制御手段が、第２モードから第３モードに切り換える際、摩擦力によって減速ギヤユニットの入力と出力を連結する構成としたことにより、第２モードにおいて、モータとドラムとの回転速度差を十分に小さくなくても、第３モードに切り換えたときに、減速ギヤユニットの入力と出力との連結を摩擦力により回転速度差を吸収しながら行うため、よりスムーズに行うことができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の洗濯機は、モータの回転速度を検知するモータ回転速度検知手段を備え、制御手段が、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付くモータの回転速度を超えた状態で、第１モードから第２モードに切り換えるようにしたことにより、モータの回転速度から判断されるドラムの回転速度が所定の値を超えることによって、洗濯物がドラムの内周壁面に貼り付いて回転トルクが小さくなったことを推定できるため、モータのトルク不足等が発生することなく、モードの移行を確実に行うことができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の洗濯機は、モータの負荷を検知するモータ負荷検知手段を備え、制御手段が、モータの負荷が所定の変化量以上低下すると、第１モードから第２モードに切り換えるようにしたことにより、洗濯物がドラムの内周壁面に張り付いて回転トルクが小さくなったことを直接的に検知できるため、モータのトルク不足等が発生することなく、モードの移行をより確実に行うことができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の制御手段は、脱水工程において、洗濯物が前記ドラムの内周壁に貼り付くドラムの回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにしたことにより、脱水工程における脱水の起動時は、第１モードで運転し、遠心脱水を効率よく行うドラム高速回転時には、第３モードで運転することで、脱水工程においても、高速低トルクの小型モータを効果的に利用することができる。

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、本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、本発明の第１の実施の形態に係るドラム式洗濯機の断面図、図２はその外観図である。筐体１内にサスペンション５により水槽２が支持され、この水槽２内に有底円筒形に形成されたドラム３が配置されている。前記水槽２およびドラム３は、開口端側を筐体１の正面側に、底面側を筐体１の背面側にして、正面側から背面側に向けて水平方向から下向き傾斜となるように支持されている。ドラム３の開口端側に対向させて筐体１に扉体４を設けており、使用者は扉体４を開くことで、ドラム３に対して洗濯物を出し入れすることができる。なお、ドラム３に洗濯物を出し入れする水槽２の開口部６の周囲には、柔軟な弾性体によって形成されたベローズ７が配設され、扉体４を閉じると、その内面にベローズ７の一端が圧接し、水槽２と扉体４間を水密にシールしている。

ドラム３が前上がりに傾斜配置され、その開口部６に対向させて筐体１に扉体４を設けることにより、扉体４は筐体１の前に立つ人の顔方向に向くようになり、扉体４を開いてドラム３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程度が少なくなり、楽に洗濯物を出し入れすることができる。従って、筐体１の正面に余裕のある空間を確保する必要もなく、洗面所などの狭いスペースに設置することが可能となり、狭い日本の住環境にも適合するドラム式洗濯乾燥機に構成することができる。

水槽２の下方には、水槽２内の水を排水する排水経路８が設けられており、排水経路８の途中には、経路を開閉する排水弁９が設けられている。洗濯物を収納するドラム３は、排水弁９を閉じた状態で水槽２内に水や洗剤等を貯えると洗濯室となる。また、排水弁９を開き、水槽２内に貯えられた水や洗剤等を排水経路８から排水し、ドラム３を高速で回転させると、洗濯物はドラム３の内周壁面に遠心力により押し付けられる。このとき、洗濯物に含まれる水分は、ドラム３の内周壁面に設けられた複数の***１０から水槽２とドラム３の間に抜け、排水経路８から排水される。このように、ドラム３は、脱水室にもなる。

また、図示していないが、ドラム３内には、加熱手段、送風手段、ダクト等により温風が送風されるような構造となっており、温風送風時には、ドラム３は、乾燥室にもなる。ドラム３の内周壁には、複数の突起体１１が設けられており、ドラム３を低速で回転させることにより、洗濯物を突起体１１で引っ掛けて上方に持ち上げた後、適当な高さで落下させるといった撹拌動作を与えることができ、これにより、洗浄、すすぎ、乾燥工程において、衣類を撹拌する。

水槽２の底面側には、ドラム３の駆動源となるモータ１３が設けられており、モータ１３の回転は、伝達手段１４によりドラム３に伝達される。図３を用いて、モータ１３および伝達手段１４を詳細に説明する。ドラム３に一端が連結されるドラム回転軸１６は、水槽２の底面側に固定される静止部材１５に設けられた２個のドラム回転軸受１７で回転自在に支持されており、一部分が中空状に形成されている。２個のドラム回転軸受１７は、ドラム回転軸１６を介して、ドラム３を回転自在に支えるため、軸方向に一定の距離を離して設けられている。

ドラム回転軸１６の中空部分には、遊星歯車減速機構で構成される減速ギヤユニット１８が設けられている。遊星歯車減速機構のサンギヤ２１はモータ１３のロータ１３ｂに接続されることで、減速ギヤユニット１８への回転入力軸を形成しており、ドラム回転軸１６の中空部分に設けられた入力軸受２４により回転自在に支持されている。モータ１３の
ロータ１３ｂの周囲には、回転磁界を発生することにより、ロータ１３ｂを回転させるモータ１３のステータ１３ａが配設されており、ステータ１３ａは、静止部材１５に取り付けられている。

遊星歯車減速機構のプラネットギヤ１９は、サンギヤ２１およびインターナルギヤ（固定ギヤ）２３と噛み合っている。インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転を固定した状態で、サンギヤ２１を回転させると、プラネットギヤ１９は、サンギヤ２１およびインターナルギヤ（固定ギヤ）２３と噛み合った状態で、自転しながら、サンギヤ２１を中心にして公転運動を行う。

プラネットギヤ１９の自転中心には、プラネットギヤ中心軸２０が設けられており、プラネットギヤ中心軸２０は、前述したドラム回転軸１６と一体化している。プラネットギヤ１９の公転運動と一体に回転するように構成される遊星歯車減速機構のキャリヤ２２は、前述したプラネットギヤ中心軸２０およびドラム回転軸１６で構成される。一般に、遊星歯車減速機構において、キャリヤ２２は、サンギヤ２１よりも減速した状態で回転することになる。

上記構成により、減速ギヤユニット１８は、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転を固定するとモータ１３のロータ１３ｂからの入力を減速して、ドラム回転軸１６を介してドラム３に出力するように構成される。ここで、サンギヤ２１の歯数をＺａ、プラネットギヤ１９の歯数をＺｂ、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の歯数をＺｃとした場合のサンギヤ２１、プラネットギヤ１９、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３、キャリヤ２２の回転速度比は表１に示すようなものとなる。例えば、Ｚａ＝１５、Ｚｂ＝４５、Ｚｃ＝１０５と設定し、表１の回転速度比に当てはめれば、サンギヤ２１に対するキャリヤ２２の減速比は１／８となる。つまり、モータ１３のロータ１３ｂの回転に対して、ドラム３の回転は、１／８に減速し、トルクは８倍にアップする。

次に、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３を固定又は固定を解除する方法について説明する。図３、図４、図５に示すように、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３には、内周側にプラネットギヤ１９と噛み合う歯車が形成されており、外周側には、少なくとも１つ以上の凹部２３ａを備えている。インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の近傍の静止部材１５には、ソレノイド等から構成される第１アクチュエータ２８が設けられており、通電時には、ピン２５をインターナルギヤ（固定ギヤ）２３側へと押し出し、凹部２３ａの回転位置がピン２５と対向する位置にある場合には、ピン２５が凹部２３ａに挿入され、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３は固定される。

第１アクチュエータ２８の通電初期において、凹部２３ａの回転位置がピン２５と対向する位置関係になくても、モータ１３のロータ１３ｂを回転させることにより、インター
ナルギヤ（固定ギヤ）２３は、プラネットギヤ１９の回転力を受けることで回転し、凹部２３ａの回転位置がいずれ、ピン２５と対向する位置関係となる。このため、ピン２５が凹部２３ａに挿入され、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３は固定される。第１アクチュエータ２８の非通電時には、図示しないバネ等により、ピン２５をインターナルギヤ（固定ギヤ）２３と反対方向に移動させるように構成されており、凹部２３ａへの挿入が解除されることにより、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の固定は解除される。

次に、減速ギヤユニット１８の入力と出力とを連結または連結を解除する方法について説明する。図３、図４、図５に示すように、減速ギヤユニット１８の出力となるドラム回転軸１６は、一端をドラム３に連結しているが、他端はモータ１３のロータ１３ｂ側へと突出させ、ロータ１３ｂから若干離れて位置している。また、前記ドラム回転軸１６のロータ１３ｂ側端部には、スプライン１６ａが形成されている。このスプライン１６ａには、これと嵌合しながらドラム回転軸１６の軸方向に、ロータ１３ｂ側または、ドラム３側へ往復移動できるように構成されるクラッチ板２６が設けられている。

クラッチ板２６は、クラッチレバー２９を介して、図示しないギアードモータ等から構成される第２アクチュエータによって駆動される。クラッチ板２６のロータ１３ｂ側には、複数の爪２６ａが形成されており、爪２６ａと対向するロータ１３ｂには、爪２６ａと嵌合できるような穴部２７が形成されている。

第２アクチュエータの駆動により、クラッチ板２６がロータ１３ｂ側へと移動したときには、クラッチ板２６の爪２６ａは、ロータ１３ｂの穴部２７と嵌合するように構成している。このとき、ロータ１３ｂとドラム回転軸１６は、クラッチ板２６を介して連結されるため、減速ギヤユニット１８の入力と出力とが連結されることになる。

クラッチ板２６をロータ１３ｂ側へ移動させた初期の時点で、ロータ１３ｂの穴部２７の回転位置が爪２６ａと対向する位置関係になくても、モータ１３のロータ１３ｂを回転させることにより穴部２７は、いずれ爪２６ａと対向する位置関係となり、嵌合し、減速ギヤユニット１８の入力と出力とが連結される。

また、クラッチ板２６がドラム３側へと移動したときには、クラッチ板２６の爪２６ａは、ロータ１３ｂの穴部２７から外れるように構成している。このとき、ロータ１３ｂとドラム回転軸１６は、連結を解除されるため、減速ギヤユニット１８の入力と出力との連結は解除されることになる。

次に、上記した第１アクチュエータ２８および第２アクチュエータの動作により、切り換え可能となる３つのモードについて説明する。第１モードでは、図３に示すように第１アクチュエータ２８に通電することによって、ピン２５を凹部２３ａへと挿入し、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転を固定させる。また、第２アクチュエータによりクラッチ板２６をドラム３側へと移動させ、モータ１３のロータ１３ｂとドラム回転軸１６との連結を解除させる。この状態で、モータ１３のロータ１３ｂを回転させると、遊星歯車減速機構によって、ロータ１３ｂの回転に対して、ドラム３の回転は、１／８に減速し、トルクは８倍にアップする。

第２モードでは、図４に示すように第１アクチュエータ２８の通電を切り、ピン２５の凹部２３ａへの挿入を解除し、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転の固定を解除する。また、第２アクチュエータによりクラッチ板２６をドラム３側へと移動させ、モータ１３のロータ１３ｂとドラム回転軸１６との連結を解除させる。この状態で、モータ１３のロータ１３ｂを回転させても、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転の固定が解除されているため、プラネットギヤ１９は空転し、自転するだけで、公転運動せず、キャリ
ヤ２２を構成するドラム回転軸１６に回転力を伝達しない。つまり、モータ１３のロータ１３ｂの回転はドラム３に伝達されないフリーの状態となる。

第３モードでは、図５に示すように第１アクチュエータ２８の通電を切り、ピン２５の凹部２３ａへの挿入を解除し、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３の回転の固定を解除する。また、第２アクチュエータによりクラッチ板２６をロータ１３ｂ側へと移動させロータ１３ｂとドラム回転軸１６とを連結させる。この状態で、モータ１３のロータ１３ｂを回転させると、ロータ１３ｂの回転は、ドラム回転軸１６に直接伝達される、このとき、ドラム回転軸１６、サンギヤ２１、プラネットギヤ１９、インターナルギヤ（固定ギヤ）２３は一体となって回転することになる。

その他の構成として、モータ１３のステータ１３ａには、ロータ１３ｂの回転速度を検知するモータ回転速度検知手段３０が設けられており、また、前記モータ回転速度検知手段３０等の情報を入力とし、モータ１３の駆動や、第１アクチュエータ２８や第２アクチュエータの駆動の制御を行う制御手段３１が設けられている。

制御手段３１は、例えば、洗浄行程のあるときには、水槽２内に洗剤の入った洗浄水を加えた状態で、図６に示すように、遠心力で洗濯物がドラム３の内周壁に貼り付く回転速度ＳＲよりも低い回転速度Ｓ１でドラム３を回転させる。洗濯物は、内周壁の突起体１１で引っ掛けられ、上方に持ち上げられた後、適当な高さで落下するといった撹拌動作を受けることにより、機械力を受け、洗浄される。

このときドラム３には、水分を含んだ洗濯物を持ち上げては、落下するといった衝撃を受け、これに対抗してドラム３を回転させるには、Ｔ１のドラム回転トルクが必要になる。このとき、制御手段３１は、第１アクチュエータ２８、第２アクチュエータを制御して、第１モードを選択しており、モータ１３のロータ１３ｂの回転速度としては、８×Ｓ１になり、回転トルクとしては、Ｔ１／８で済むことになる。

また、洗浄行程のあるときには、図７に示すように、洗剤の入った洗浄水を加えた状態で、ドラム３の回転速度を上げていき、最終的には遠心力で洗濯物がドラム３の内周壁に貼り付く回転速度ＳＲよりもかなり高い回転速度Ｓ２で回転させる。これにより、水槽２とドラム３の間で、洗浄水が高速で撹拌されるため、洗剤がよく溶解し、また、微細な泡を生成できるため、洗剤の能力を十分に発揮する洗浄水を作り出すことができる。ドラム３の回転速度をＳ２まで上げるまでの間に制御手段３１は、以下に記述するような制御を行う。

制御手段３１は、まず、第１アクチュエータ２８、第２アクチュエータを制御して、第１モードを選択した状態で、モータ１３のロータ１３ｂの回転を起動して、ドラム３の回転速度を立ち上げていく。ドラム３の回転速度がＳＲ以下であれば、ドラム３は、水分を含んだ洗濯物を持ち上げては、落下するといった衝撃を受けるため、これに対抗してドラム３を回転させるには、Ｔ１のドラム回転トルクが必要になるが、ここで、モータ１３のロータ１３ｂの回転トルクとしては、Ｔ１／８で済むことになる。

ドラム３の回転速度が上昇して、ＳＲを超えると、ドラム３の回転トルクは、Ｔ１からＴ２にまで極端に減少する。これは、洗濯物がドラム３の内周壁に貼り付くため、ドラム３の必要回転トルクは、ドラム回転軸受１７の回転抵抗に反してドラム３を回転させるトルクだけで済むようになるからである。このとき、モータ１３のロータ１３ｂの回転トルクとしては、Ｔ２／８で済むことになる。

ドラム３の回転速度がさらに上昇し、Ｓ３に達すると、制御手段３１は、モータ回転速
度検知手段３０により、ロータ１３ｂの回転速度が８×Ｓ３であることを検知し、第２モードに切り換えた上、モータ１３への通電をＯＦＦし、モータ１３の回転力をなくす。このとき、ロータ１３ｂ及びドラム３には、共に回転駆動力が加わらないため、惰性で回転する状態となり、回転速度が徐々に落ちていくが、ドラム３の回転速度が回転速度ＳＲを下回るまでの間に、制御手段３１は、第３モードに切り換える。このとき、クラッチ板２６の爪２６ａをモータ１３のロータ１３ｂの穴部２７と嵌合させるのであるが、洗濯物の入ったドラム３は重量が大きいため、回り続けようとする慣性が大きいのに対し、モータ１３のロータ１３ｂは軽量なため、慣性が小さく、嵌合した瞬間にロータ１３ｂの回転速度はドラム３の回転速度まで落ちる。このため、ドラム３の回転速度は、急激に変化することなく、スムーズな切り換えを実現することができる。第３モードに切り換えたとき、洗濯物はドラム３の内周壁に貼りついたままの状態であるため、ドラム３の必要回転トルクはＴ２で済み、モータ１３のロータ１３ｂの回転トルクとしても、Ｔ２となる。

その後、制御手段３１は、モータ１３への通電を再開し、モータ１３のロータ１３ｂの回転速度を上げ、ドラム３の回転速度をＳ２にまで上昇させていくが、ドラム３の必要回転トルクは、ドラム回転軸受１７の回転抵抗に反してドラム３を回転させるトルクだけであることに変わりないので、Ｔ２から余り変化しない。

上述した内容から考えると、従来のドラム式洗濯機のように、モータ１３のロータ１３ｂとドラム回転軸１６とが直結されていた場合、モータ１３の必要トルクとして、Ｔ１以上のトルクが要求されるのに対し、本発明のドラム式洗濯機では、モータ１３の必要トルクとして、Ｔ１／８またはＴ２以上あればよくなるため、モータ１３を小型化することが可能になる。また、洗濯物がドラム３の内周壁に貼り付く回転速度でドラム３を高速回転させる場合、第３モードとすることで、高速低トルクのモータ１３の回転を直接ドラム３に伝達するため、ドラム３の高速回転を可能とし、減速ギヤユニット１８のギヤによる騒音も防止できる。

また、ドラム３を低速回転から高速回転に立ち上げていく過程において、モータ１３に対して減速した状態でドラム３を回転させる第１モードから、モータ１３とドラム３とを同一回転させる第３モードへといきなり切り換えると、ドラム３の回転が急激に上昇し、スムーズなドラム３の回転を実現することが難しいが、第１モードと第３モードの間に第２モード、すなわち、モータ１３の回転のドラム３への伝達を切った状態で、モータ１３の通電をＯＦＦし、モータ１３の回転力をなくした状態を設けることで、ドラム３の回転を急激に変化させることなく、スムーズな切換えを実現することができる。

また、前述した第１モードから第２モードへの切り換えは、モータ回転速度検知手段３０により、モータ１３の回転速度を検知することで、ドラム３の回転速度を検知し、洗濯物がドラム３の内周壁面に貼り付いて回転トルクが小さくなったことを推定でき、そのまま第３モードへと移行するため、モータ１３のトルク不足等が発生することなく、モードの移行を確実に行うことができる。上記効果は、洗浄工程の場合についてのみ、説明したが、すすぎ工程、乾燥工程においても、制御手段３１が同様の制御を行うことにより、同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態の構成では、ドラム３を前上がりに傾斜配置させたドラム式洗濯乾燥機としているが、これに限定されるものではなく、ドラム３の回転軸が水平方向となるドラム式洗濯乾燥機であっても、乾燥機能を有さないドラム式洗濯機であっても、同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態の構成では、モータ１３とドラム回転軸１６を同一回転軸状に配置し、ドラム３の高速回転時には、モータ１３の回転をドラム３に直結するような構成としているが、これに限定されるものではなく、モータ１３のロータ１３ｂの代わりがプーリであり、モータは別の位置に存在し、ベルトを介してプーリとモ
ータが連結されているような構成のベルト駆動式のドラム式洗濯機であっても、同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態の洗濯機の動作を示すものである。本実施の形態２の特徴は、図８に示すように、制御手段３１は、第２モードにおいて、モータ１３にブレーキをかけた後に、第３モードに切り換えるようにしたことである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

制御手段３１は、第２モードにおいて、モータ１３を制御して、ロータ１３ｂにブレーキをかけ、ロータ１３ｂの回転速度をドラム３の回転速度に近づける。このとき、ロータ１３ｂはドラム３に伝達されないフリー状態であるため、簡単に回転速度を落とすことができる。第２モードでは、ドラム３はモータ１３から回転力が伝達されないため、慣性で回転する状態となり、回転速度が徐々に落ちていくが、ドラム３の回転速度が回転速度ＳＲを下回るまでの間に、上記動作を完了させ、制御手段３１は、第３モードに切り換える。このとき、クラッチ板２６の爪２６ａをモータ１３のロータ１３ｂの穴部２７と嵌合させるのであるが、ドラム３と一体に回転しているクラッチ板２６とロータ１３ｂの回転速度差が小さいため、爪２６ａと穴部２７が嵌合するときの衝撃を小さくすることができ、また、嵌合不良等が防止することができ、減速ギヤユニット１８の入力と出力との連結をスムーズに行うことができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態の洗濯機の動作を示すものである。本実施の形態の特徴３は、図９に示すように、制御手段３１は、第２モードから第３モードに切り換える際、モータ３１にブレーキをかけて一旦、回転速度を０まで落とした後、再び回転速度をあげて、ドラム３の回転速度に近づけることである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

通常、電圧を印加して回転速度をあげながらモータ１３の回転速度制御を行う方が、ブレーキをかけながら回転速度制御を行うよりも容易である。このため、本実施の形態のドラム式洗濯機では、容易にモータ１３の回転速度をドラム３の回転速度に近づけることができ、第２モードから第３モードに切り換える際の減速ギヤユニット１８の入力と出力との連結をスムーズに行うことができる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の第４の実施の形態の洗濯機の要部断面図である。本実施の形態４の特徴は、図１０に示すように、静止部材１５には、ドラム回転軸１６の回転速度を検知することで、ドラム３の回転速度を検知するドラム回転速度検知手段３２を備えたことである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

制御手段３１は、第２モードにおいてドラム３の回転速度をモニターしながら、モータ１３の回転速度をドラム３の回転速度に近づけた後、第３モードに切り換える。これにより、モータ１３とドラム３の回転速度差をより小さくすることができるため、第２モードから第３モードに切り変える際の減速ギヤユニット１８の入力と出力との連結をよりスムーズに行うことができる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の第５の実施の形態の洗濯機の要部断面図である。本実施の形態５の特徴は、図１１に示すように、クラッチ板２６のモータ１３のロータ１３ｂ側の一部分には、弾性を有する摩擦部材３３が設けられており、クラッチ板２６がロータ１３ｂ側に移動したときには、摩擦部材３３がロータ１３ｂと接触するように構成されていることである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

第２モードにおいて、モータ１３とドラム３との回転速度差を十分に小さくなくても、第３モードに切り換えたときに、摩擦部材３３が圧縮されながら、ロータ１３ｂとドラム回転軸１６との回転速度差を摩擦力により吸収し、クラッチ板２６の爪２６ａとロータ１３ｂの穴部２７とが対向する回転位置関係になったときに、嵌合させることができるため、減速ギヤユニット１８の入力と出力との連結をよりスムーズに行うことができる。

（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態を以下に説明する。本実施の形態の特徴６は、モータ１３は、ロータ１３ｂにかかる回転トルクをステータ１３ａの巻線に流れる電流等から検知するモータ負荷検知手段（図示せず）を備え、このモータ負荷検知手段により検知したモータ１３のロータ１３ｂの回転トルクが所定の変化量以上低下すると、第１モードから第２モードに切り換えるようにしたことである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

これにより、遠心力により洗濯物がドラム３の内周壁面に張り付いて回転トルクが小さくなったことを直接的に検知できるため、モータ１３のトルク不足等が発生することなく、モードの移行をより確実に行うことができる。

（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態を以下に説明する。本実施の形態７の特徴は、制御手段３１は、脱水工程において、洗濯物がドラム３の内周壁に貼り付くドラム３の回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにしたことである。他の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同一構成要件は同一符号を付して、詳細な説明は実施の形態１を援用する。

これにより、脱水工程における脱水の起動時は、第１モードで運転し、遠心脱水を効率よく行うドラム３の高速回転時には、第３モードで運転することで、脱水工程においても、高速低トルクの小型モータを効果的に利用することができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、小型のモータで低速高トルクのモータ特性を実現することができるとともに、省スペース化で機体を小型化することができるので、洗濯機として有用である。

３ドラム
１３モータ
１８減速ギヤユニット
２３インターナルギヤ（固定ギヤ）
３０モータ回転速度検知手段
３１制御手段
３２ドラム回転速度検知手段

Claims

洗濯物を収容する回転自在なドラムと、前記ドラムを回転駆動させるモータと、固定ギヤの回転を固定すると前記モータからの入力を減速して前記ドラムに出力する減速ギヤユニットと、前記固定ギヤの回転を固定した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除することで、前記減速ギヤユニットにより前記モータの回転を前記ドラムに低速高トルク化してドラムに伝達する第１モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で前記減速ギヤユニットの入力と出力の連結を解除することで、前記前記モータの回転を前記ドラムへの伝達を切る第２モードと、前記固定ギヤの回転の固定を解除した状態で減速ギヤユニットの入力と出力を連結することで、前記モータの回転を前記減速ギヤユニットにより減速することなく伝達する第３モードとを切り換え可能に構成するとともに、前記モータの駆動および前記第１モード、第２モード、第３モードを切り換える制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、洗濯物が前記ドラムの内周壁に貼り付くドラムの回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにした洗濯機。
制御手段は、第２モードにおいて、モータにブレーキをかけた後に、第３モードに切り換えるようにした請求項１記載の洗濯機。
制御手段は、第２モードにおいて、モータの回転を停止させた後、回転速度を上げてから、第３モードに切り換えるようにした請求項１または２に記載の洗濯機。
ドラムの回転速度を検知するドラム回転速度検知手段を備え、制御手段は、第２モードにおいて、モータの回転速度をドラムの回転速度に近づけるようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
制御手段は、第２モードから第３モードに切り換える際、摩擦力によって減速ギヤユニットの入力と出力を連結する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
モータの回転速度を検知するモータ回転速度検知手段を備え、制御手段は、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付くモータの回転速度を超えた状態で、第１モードから第２モードに切
り換えるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
モータの負荷を検知するモータ負荷検知手段を備え、制御手段は、モータの負荷が所定の変化量以上低下すると、第１モードから第２モードに切り換えるようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
制御手段は、脱水工程において、洗濯物がドラムの内周壁に貼り付くドラムの回転速度を超えた状態で、第１モード、第２モード、第３モードの順に切り換えるようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。