CN1074478C - 离心脱水装置 - Google Patents

Abstract

电机驱动电路(16)根据转速控制部(104)的指示使电机(18)的转速从停止状态慢慢上升。当滚筒(20)的转速达到规定的低转速N1时，判断部(106)比较驱动电压Va和第1规定电压V1。当Va≥V1时则断定滚筒(20)内的衣服偏在一边，若就这样使转速上升很可能发生异常振动，因此使电机转速降低进行偏心负荷修正运转，即是以低转速使滚筒左右来回转动。即使在衣服偏在一边的情况下开始脱水也能避免发生异常振动。

Description

离心脱水装置

本发明涉及离心脱水装置，该装置是将洗涤物放入滚筒等脱水桶内，通过使该脱水桶以转轴为中心高速旋转进行脱水。

这种离心脱水装置即滚筒式离心脱水装置是将含有水份的洗涤物放入桶状滚筒内、使该滚筒以水平轴为中心高速旋转。这样的离心脱水装置当在滚筒内的洗涤物偏在一边的状态下使滚筒高速旋转时，由于旋转轴周围的质量分布不均衡会产生异常振动。以解决该问题为目的的离心脱水装置在特开平3-215289号公报中已经公开。该离心脱水装置在脱水过程中检测使滚筒高速旋转的电机启动后经过规定时间之后的转速。而且，当该转速在规定值之下时，则断定滚筒的旋转不正常从而停止向电机供电。

但是，在上述先有的离心脱水装置中，当滚筒存在很大的偏心负荷时，为了使滚筒的转速升到电机的正常转速附近，虽然经历时间短但也不可避免会发生异常振动或噪声。而且，当滚筒存在极大的偏心负荷时，即便是短时间，但如果就这样使电机高速旋转，则电机负荷过重从而成为产生故障的原因。

本发明的目的在于提供一种离心脱水装置，该装置在放入滚筒等脱水桶中的洗涤物偏在一边的状态下，哪怕是在刚开始脱水的过程中也可以避免发生异常振动或噪声，进而可以通过使该洗涤物在脱水桶内分散开从而在修正偏心状态后进行脱水。

本发明的另一个目的在于，即使象上述那样在进行分散化转动后洗涤物仍偏在一边而不能完全改进，通过以不产生异常振动范围内的转速进行充分脱水便可以防止因洗涤物分散需要时间而使脱水时间特别延长。

本发明的第1离心脱水装置，当使桶状的滚筒转动的电机以第1转速旋转时，判断驱动该电机的驱动电压是否达到第1规定电压以上，当驱动电压在第1规定电压以上时，则断定滚筒内洗涤物严重地偏在一边，通过以比第1转速慢的第2转速使电机在第1规定的时间内转动使洗涤物分散开。

即，洗涤物在滚筒内偏在一边时比均匀分散时电机的负荷大。因此，为了以指定的转速使滚筒旋转需要较高的电机驱动电压。所以，上述第1规定电压设定得比滚筒没有偏心负荷时使电机以第1转速旋转所需要的驱动电压高。因而，当启动电机并使之达到第1转速时，若驱动电压在第1规定电压以上就可以断定洗涤物的偏心很严重。

特别将第2转速设定为使作用于洗涤物的离心力保持在比重力小的状态的旋转速度。在该转速下，伴随滚筒的转动沿滚筒内壁从下向上运动的洗涤物在旋转过程中向下落，将团在一起的洗涤物打开而分散开。

此外，当使电机以第1转速旋转时的驱动电压小于第1规定电压时，使电机转速上升至比第1转速快的第3转速，在该转速下如果驱动电压在第2规定电压以上时，则维持该第3转速使电机在第2指定时间内转动进行脱水。

即，第2规定电压设定得比在滚筒没有偏心负荷下使电压以第3转速旋转时需要的驱动电压高。因而，当使电机以第3转速旋转时的驱动电压在第2规定电压以上时，则断定洗涤物的偏心仍然较大，如果使电机的转速大于第3转速就有可能产生异常振动。所以，最后在不产生异常振动的转速即第3转速下进行脱水。

再有，当使电机以第3转速旋转时的驱动电压比第2规定电压小时，可断定洗涤物的偏心极小，使电机的旋转速度上升到比第3转速快的第4转速，在该转速下脱水，即进行效率高的脱水。

还有，因为以第3转速进行脱水比以第4转速进行脱水时单位时间的脱水能力低，最好靠延长脱水时间来确保脱水能力。

本发明的第2离心脱水装置，在使脱水桶旋转的电机以第1转速旋转时可断定偏心负荷在规定值以上时，使电机转动从而搅拌脱水桶中的洗涤物，另一方面，当断定偏心负荷小于规定值时，则使转速升到与该偏心负荷对应而选定的转速进行脱水。即当偏心负荷小时则注重脱水性能而选择高的转速，当偏心负荷比较大时，则选择比较慢的转速以避免产生异常振动。

进而在第3离心脱水装置中，根据比第1转速快的第3转速时的偏心负荷的大小，选择脱水时的转速。即，当使电机以第1转速旋转时如果断定偏心负荷小于规定值，则使电机的转速升到第3转速，再根据该转速下检测的偏心负荷确定脱水时的转速。

在第2和第3的离心脱水装置中。特别是在使用水平旋转的滚筒作为脱水桶的情况下，在使电机以第1转速旋转时的偏心负荷大于规定值的情况下，可以用使作用于洗涤物的离心力小于重力的范围内的转速使滚筒转动，进行使洗涤物分散开的运转。

作为检测偏心负荷的最好的具体的例子，有根据相位控制用的变动量检测偏心负荷的方法，该方法使用直流整流子电机，通过控制决定使交流电流通断的时序的相位控制角的延迟量来控制加在电机上的驱动电压。即，在这样的电机控制方式中，控制电机以一定的速度旋转时，伴随着电机转速不稳，相位控制角会变化。该相位控制角的变动量与电机转速变动的大小成正比。当洗涤物偏向一边时，电机的转动力矩随该偏心状态而变，转速随之改变，所以，根据相位控制角的变动量便可检测洗涤物偏在一边的程度。

此外，作为另一种偏心负荷检测方法，可以在电机上安装信号发生器，也可以在脱水桶上设置信号发生器，该信号发生器用于产生脉冲信号，即在脱水桶转动1周的时间之内产生多个脉冲，当脱水桶转速不变时，这些脉冲的幅度彼此相等，根据脱水桶转动1周的时间内的最大脉冲和最小脉冲幅度之比或其差值就能检测洗涤物偏在一边的程度。

图1是本发明的实施例1的离心脱水装置的电路系统结构框图。

图2是具备实施例1的离心脱水装置的洗衣机的剖面图。

图3是说明实施例1的电机转动的控制顺序的流程图。

图4是实施例1中修正洗涤物偏心状态时电机转动控制的说明图。

图5是本发明的实施例2的离心脱水装置的电路系统结构框图。

图6是说明实施例2的电机驱动动作的波形图。

图7是说明实施例2的电机转动的控制顺序的流程图。

图8是实施例2中脱水时的转速说明图。

图9是本发明的实施例3的离心脱水装置的电路系统结构框图。

图10是说明实施例3的偏心负荷的检测方法的波形图。

图11是说明实施例3的电机转动的控制顺序的流程图。

图12是说明实施例4的偏心负荷的检测方法的构成图。

图13是说明实施例4的偏心负荷的检测方法的波形图。

下面，参照附图说明本发明的实施例1。

首先，根据图2说明滚筒式洗衣机的整体结构。在框架50的内部配置着涮洗过程中贮水用的外槽52。在外槽52的内部设置放洗涤物用的由主轴60支持的滚筒20，洗涤物经洗涤物投入口54从外侧放进滚筒20内。在滚筒20的四壁形成通水孔58，从外槽52送给的水通过该通水孔58流进滚筒20内，此外，在滚筒20内洗涤物脱水后的水也向外槽52排出。

在滚筒20的内侧设有用于伴随转动使洗涤物自下向上拨起的挡板56。主轴60由装在外槽52上的轴承62支撑，在其前端还装有主皮带轮64。在外槽52的下侧配置着旋转驱动滚筒20用的电机18，在该电机18的转轴上装有电机皮带轮68。电机皮带轮68的转动通过皮带66传到主皮带轮64上。

洗涤或涮洗用的水经给水口70从外部供给，由给水电磁阀72调节水量。从给水口70送来的水在洗涤过程中经过洗涤剂投入口74变成洗涤水注入外槽52内，在涮洗过程中则不经过洗涤剂投入口74直接注入外槽52内。外槽52内的洗涤或涮洗后的水或脱水后的水通过排水口76排出。排水口76由排水电磁阀78开闭。驱动电压从电路部80供给电机18。电路部80装有后面要叙述的电路，它们控制电机18的转动控制和供水电磁阀72及排水电磁阀78等的动作。

接着根据图1说明电路系统的结构和动作。主要由微处理器构成的控制部10包括中央控制部102、转速控制部104、判断部106和存储器108。存储器108预先存储着用于洗涤过程、涮洗过程和脱水过程的运转程序。在该运转程序中，除了动作顺序之外还包含使电机18转动的时间及其转速等的运转时必需的各种各样的数据。

使用者操作操作部12的键来指定脱水运转的模式，例如洗涤物的纤维种类等。中央控制部102接收该键操作指定后从存储器108读出相应的运转程序，通过执行该运转程序来完成脱水过程。中央控制部102还含有在显示器上显示用的显示控制功能。

转速控制部104向电机驱动电路16输出用于指示电机18的转速的转速指定信号。电机驱动电路16根据由转速检测器22检测的电机18的转速给电机18加驱动电压，使其转速达到由转速指定信号所指示的转速。电机18的转动如前所述那样传给滚筒20。电压检测器24检测加在电机18上的驱动电压，输出给判断部106。判断部106通过将电压检测器24检测的电压与存储器108存储的规定值进行比较判定偏心负荷，将其结果输入转速控制部104。

接下来沿图3中的流程图说明脱水过程中电机18的转动控制。当操作操作部12的键开始脱水运转时，转速控制部104向电机驱动电路16输出转速指定信号，使滚筒20的转速慢慢地上升至低转速(第1转速)N1。结果，加在电机18上的驱动电压慢慢增加，其转速慢慢上升(步骤S10)。这里，假定第1转速N1例如当滚筒20的直径为500mm时是100～300rpm。

当滚筒20的转速达到第1转速时(S12)，在判断部106中，将电压检测器检测的驱动电压Va(S14)与存储器108存储的规定电压V1(第1规定电压)进行比较，由此判断洗涤物偏向一边的程度(S16)。当驱动电压Va大于第1规定电压V1时，断定洗涤物偏心较厉害，若在这种情况下使滚筒20的转速上升，则发生异常振动的可能性就大。这时，转速控制部104或者输出使电机18的转速下降的转速指定信号，或者通过暂时断开电机18的驱动电流来使滚筒20的转速下降(S18)。

然后，在第1规定时间T1之内执行偏心负荷修正运转，从而促使洗涤物散开并修正偏心(S20)。偏心负荷修正运转就是控制滚筒20的转动使其以进行洗涤物洗涤的低转速N2(第2转速)使滚筒20向左和向右交替转动。例如，假定第2转速N2比第1转速格外低一些，为50rpm左右，如图4所示，右转10秒钟，接着间隔3秒钟的旋转方向倒向时间，再左转10秒钟。由于该第2转速N2是在使作用于洗涤物的离心力比其重力还小的转速范围内，所以伴随滚筒20的转动沿其内壁自下至上运动的洗涤物在转动过程中落下来。而且，通过滚筒的左右转动很容易促使团在一起的洗涤物打开并分散开来。

在完成偏心负荷修正运转之后，转速控制部104再次向电机驱动电路16输出转速指定信号，使滚筒20的转速上升至第1转速。然后，重复上述从S10至S16的处理，判断洗涤物的偏心是否已消除了。

在S16中当驱动电压Va小于规定电压V1，则断定洗涤物的偏心小。这时，转速控制部104向电机驱动电路16输出转速指定信号，使滚筒20的转速达到规定的中等转速(第3转速)N3。结果，加于电机18的驱动电压增加，其转速上升(S22)。这里假定第3转速N3例如是700rpm左右。

当滚筒转速达到第3转速N3时(S24)，由判断部106将电压检测器24检测的驱动电压Vb(S26)与存储器108中存储的规定电压V2(第2规定电压)进行比较，由此再一次判断洗涤物的偏心程度(S28)。当驱动电压Vb大于第2规定电压V2时，则断定消除洗涤物的偏心不充分，若在该状态下使滚筒20的转速升高，有可能产生异常振动。此时，使滚筒20的转速仍然保持在第3转速N3，在第2规定时间T2内进行脱水(S30)。

在S28中当驱动电压Vb低于第2规定电压V2时，则断定洗涤物在滚筒20的内壁四周大致均匀分布。此时，转速控制部104向电机驱动电路16输出转速指定信号，使滚筒20的转速达到规定的高转速(第4转速)N4。结果，电机18所加的驱动电压进一步增加，其转速上升(S32)。这里，假定第4转速N4例如是1100rpm。然后，如果滚筒20的转速达到第4转速N4(S34)，就将该转速保持下来在第3规定时间T3内进行脱水(S36)。

以第3转速脱水比以第4转速脱水时由于转速慢因此脱水能力低。所以，为了达到充分脱水效果，使第2规定时间T2设定得比第3规定时间T3长，例如，设第2规定时间T2为8分钟，设第3规定时间T3为11分钟。

再有，由于电机的特性即电机驱动电压和转速的关系因电机的种类而不同，所以，根据电机特性预先确定第1规定电压V1和第2规定电压V2的值。

下面，参照附图说明本发明的离心脱水装置的另1实施例即实施例2。首先根据图5说明电路结构及其动作。在实施例2中，电机驱动电路16由交流电源161、交流开关电路162、整流电路163和相位再控制电路164构成，从转速控制部104来的转速指定信号和从转数检测器22来的监视信号输入相位再控制电路164。相位角控制电路164确定控制角α，以使直流电机18的转速达到由转速指定信号所指示的转速，并且将其作为控制角指示信号向交流开关电路162输出。而且，该控制角指示信号还输入到判断部106。电机18使用由直流电压驱动的直流电机。

在图6(a)中由实线(相位角0°～180°)及虚线(相位角180°～360°)示出的呈正弦波形状的单相交流电压从交流电源161送至交流开关电路162。交流开关电路162由双向可控硅等的半导体开关构成，在对交流电流全波整流的同时以与控制角指示信号相应的时序来开关交流电流。即，如图6(b)所示，在从相位角为0°的位置延迟控制角α的位置上生成开关脉冲信号，控制半导体开关使电流在相位角为0°～α之间断开，α～180°之间导通。结果，图6(a)的与斜线所示的部分相当的电压输入到整流电路163。该断续的电压经整流电路163平滑后作为直流驱动电压加到电机18上。因此，在电机驱动电路16中，当为了提高电机18的转速想要提高驱动电压时使控制角α变小，反之，当为了降低电机18的转速想要降低驱动电压时使控制角α加大。换言之，控制角α是反映电机18转动变化的参数。

下面，沿图7的流程说明实施例2的电机18的转动控制。当操作操作部12的键开始脱水运转时，转速控制部104向相位角控制电路164输出转速指定信号，使滚筒20的转速慢慢上升到规定的低转速(第1转速)N1。结果，加于电机18的驱动电压慢慢上升，转速亦慢慢上升(S10)。若滚筒20的转速达到第1转速N1(S12)，保持第1转速N1一定的时间(S13)。在判断部106对该一定时间中的控制角α的最大变幅Wa进行测量(S15)，根据该变幅Wa判断洗涤物的偏心状态(S17)。即，若变幅Wa小于规定值W1，则断定洗涤物偏心小，即使就在该状态下使转速上升也不会发生异常振动。另一方面，若变幅Wa大于规定值W1，则断定洗涤物偏心大，若在该状态下使转速上升，发生异常振动的可能性就高。

所以，当Wa≥W1时，转速控制部104或者输出转速指定信号使转速降低，或者通过暂时断开通向电机18的驱动电流使电机18的转速降低(S18)。然后进行偏心负荷修正运转，以便促使洗涤物分散从而修正偏心负荷(S21)。偏心负荷修正运转的方法与上述方法相同。进行偏心负荷修正运转之后，转速控制部104再次向相位控制电路164输出转速指定信号，使滚筒20的转速上升到第1转速N1。并执行S10、S12、S13、S15、S17的处理，再次判断洗涤物的偏心是否消除了。

在S17中当断定变幅Wa小于规定值W1时，转速控制部104输出转速指定信号，使滚筒20的转速达到规定的中等转速(第3转速)N3。因此，加于电机18上的电压增加，转速上升(S22)。

当滚筒20的转速达到第3转速N3时(S24)，和S15一样由判断部106测量一定时间内的控制角α的最大变幅Wb(S25)。然后，确定与该变幅Wb对应的最大转速和转动时间(S27)，与该值对应进行脱水(S29)。具体地说，预先在存储器108中存储如图8所示的变幅Wb和滚筒最高转速及转动时间的关系，根据测定的变幅Wb选择最高转速及转动时间。因为变幅Wb越小可以断定洗涤物的偏心越小，所以执行以脱水能力高的高转速使滚筒20在短时间内运转的脱水。反之，当变幅Wb大时，因为可以断定洗涤物的偏心消除得不够充分，一旦使滚筒20高速转动则发生异常振动的可能性很大，所以通过慢的转速和延长脱水时间来确保充分的脱水性能。当然，也可以根据S15所测定的最大变幅Wa来确定最高转速和转动时间。

再有，因为在图5所示的实施例2的电路结构中控制角α即相位角指示信号是间接表示电压的驱动电压的信号，所以，代替通过由实施例1中的电压检测器24直接检测电机驱动电压并将该检测值与规定电压进行比较来判断洗涤物偏在一边的状态的方法是，可以根据控制角α即相位指示信号来判断加在直流电机18上的驱动电压。即，在判断部106中，首先根据相位角指示信号算出驱动电压，如实施例1中所说明的那样，将该驱动电压与第1规定电压V1和第2规定电压V2进行比较来进行洗涤物偏在一边的状态的判断。或者，也可以将控制角α作为直接判断用的基准值，预先设定与第一规定电压V1和第2规定电压V2相当的值，通过将控制角α与该值进行比较来进行洗涤物偏在一边的状态的判断。

此外，在上述实施例2中使用直流电机作为电机18，但是也可以使用感应电机来进行同样的控制。

接下来说明实施例3，该实施例3与检测起因于洗涤物的偏心的偏心负荷的大小的方法不同。图9是直接检测电机转速的变动来判断洗涤物偏心的离心脱水装置的电路结构图。在该实施例3中具有附加在电机18上的脉冲发生器26。由于脉冲发生器26是用于检测滚筒20转一圈的时间内电机18的转速的变动，所以脉冲发生元件设计成在滚筒20转一圈(转动360°)的时间内至少以等转角间隔发生二个以上的脉冲信号。当脉冲发生器26在滚筒20每转动45°角便产生1个脉冲信号时，如果转速不变地使滚筒转1圈，则在其转一圈的时间内可以得到如图10(a)所示那样的8个幅度相等的脉冲。当滚筒20有偏心负荷时，因转一圈时间内的转动力矩发生变化故转速也变化，即发生所谓转动不均匀。因此，检测滚筒20转动1圈时的脉冲幅度变化，根据该变化的大小判断偏心负荷。

下面按照图1的流程说明与图7的处理动作不同的S30、S31、S32和S33。在S13中，在滚筒20的转速保持在第1转速N1的时间内，判断部106根据从脉冲发生器26中得到的脉冲信号检测滚筒20转动1圈时间内的最大脉冲幅度Pmax和最小脉冲幅度Pmin，计算脉冲幅值比Pa=Pmax/Pmin(S30)。其次，将该脉冲幅值比Pa与规定的值P1进行比较从而判断洗涤物偏心是不是大(S31)。即，当脉冲幅值比Pa大于P1时则断定洗涤物偏心大，有必要进行分散化并进入S18。

在滚筒20的转速保持在第3转速N3的时间内，与S30一样，检测最大脉冲幅度Pmax和最小脉冲幅度Pmin，计算脉冲幅值比Pb=Pmax/Pmin(S32)。然后确定与该脉冲幅值比Pb对应的滚筒最大转速和转动时间(S33)。还有，也可以使用最大脉冲幅度Pmax和最小脉冲幅度Pmin的差去代替最大脉冲幅度Pmax和最小脉冲幅度Pmin之比。

下面，再说明实施例4，该实施例4也与检测起因于洗涤物偏心的偏心负荷的大小的方法不同。图12是舌簧开关的配置图，该舌簧开关装在滚筒20的外侧和外槽52的内侧、用于检出滚筒20转速的变动，该图12是从洗衣机的内侧即从主轴60的安装面的方向看滚筒20及外槽52所看到的图。在滚筒20的外侧装上磁铁40，在外槽52的内侧且在滚筒20转动时与磁铁40相对的位置上安装2个舌簧开关41a、41b，这两个开关保持180°的转角。在滚筒20转动1圈即360°的时间内，每当各舌簧开关41a、41b通过磁铁40的附近时则呈导通状态。当各舌簧开关41a、41b导通时，分别得到图13(a)、(b)所示的脉冲信号。在滚筒20转1圈的时间内转速不变时，从舌簧开关41a导通到舌簧开关41b导通的时间ta与从舌簧开关41b导通到舌簧开关41a导通的时间tb相等。另一方面，当滚筒20的转速变动时，时间ta和时间tb不相等，发生与转速变动相对应的时间差。因此，在图11的流程中，在S13中滚筒20以第1转速N1转动的时间内分别测量时间ta和时间tb，求出其比值或差值，根据该值可以判断洗涤物的偏心。即，代替脉冲幅值比Pa、Pb可以使用ta/tb或ta-tb。

再有，检测与滚筒20连动转动的主轴64的转动变化也可以得到同样的效果。此外，也可以使用具有发光部和受光部的光电开关来检测滚筒20或主轴64的转动变化。还有，也可以将上述各例中的偏心负荷的检测方法组合起来使用。

以上的说明是将本发明的离心脱水装置用于滚筒式洗衣机，但是也可以用于脱水桶以垂直轴为中心旋转的涡旋式洗衣机。在涡旋式洗衣机中进行偏心负荷修正运转时，不是控制洗涤兼脱水的槽的转动速度，最好是在供给若干量的水之后使转动翼以低速转动，由此来搅拌洗涤物并进行分散化。

再有，上述各实施例都是与使用水进行洗涤后脱水有关的例，但是也可以同样适用于使用煤油类溶剂、即所谓干洗时的脱液，这一点是很明显的。

Claims (4)

1．一种离心脱水装置，通过使洗涤物放入桶状滚筒内并使该滚筒以水平轴为中心旋转进行脱水或溶剂的脱液，其特征在于，该装置由以下部件构成：

a)使滚筒旋转的电机；

b)用于向该电机加驱动电压的电机驱动装置；

c)判断该驱动电压是否在第1规定电压以上的判断装置；

d)转速控制装置，使上述电机以第1转速旋转，当由上述判断装置断定在该转动时驱动电压在第1规定电压以上时，使该电机在第1规定时间内以比第1转速慢的第2转速转动。

2．权利要求1中记载的离心脱水装置，其特征在于，上述判断装置进而判断上述电机驱动电压是否在第2规定电压以上，当断定上述电机以第1转速转动时的驱动电压比第1规定电压低时，上述转速控制装置使该电机的转速升高到比第1转速高的第3转速，当该电机以第3转速转动时通过上述判断装置判断驱动电压在第2规定电压以上时，使该电机在第2规定时间内保持第3转速转动。

3．权利要求2中记载的离心脱水装置，其特征在于，当断定上述电机以第3转速转动时的驱动电压比第2规定电压低时，上述转速控制装置使该电机的转速提高到比第3转速快的第4转速，并使该电机在第3规定时间内保持第4转速转动。

4．权利要求3中记载的离心脱水装置，其特征在于，使第2规定时间比第3规定时间长。

Images