JP2002292179A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラム式洗濯機において、ドラムの偏荷重位
置と偏荷重の大きさを精度よく検出する。 【解決する手段】 回転軸31が水平又は水平から４５゜
の範囲内で傾いており洗濯物を収容し、洗濯、脱水のた
めに回転するドラム３に周方向に等間隔に複数の貯水室
４を設け、ドラム３内での洗濯物の偏在による偏心荷重
位置を検出する偏心荷重検出手段によって回転中の偏心
荷重位置を検出し、この位置検出に基づいて、特定の貯
水室の水量を変化させて回転するドラム３の振動を抑え
るドラム式洗濯機において、偏心荷重検出手段はドラム
３の回転駆動系に設けたエンコーダ９であって、脱水回
転よりも低速回転におけるドラム１回転中の速度変化を
検出して偏心荷重位置を知る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転中心軸が水平又は
傾いたドラムを回転させて洗濯、脱水を行うドラム式洗
濯機に関する。

【従来の技術】

【０００２】図７に示す如く、従来のドラム式洗濯機
は、外槽(２)内にほぼ水平姿勢の回転軸(31)を中心にモ
ータ(51)によって回転するドラム(３)を具えており、こ
のドラム内に洗濯物が収容され、ドラム(３)の回転によ
って、洗濯、すすぎ及び脱水が行われる。上記ドラム式
洗濯機では、ドラム(３)内に収容された洗濯物の偏在に
よって偏心荷重が生じ、振動や振動に伴う騒音が発生す
る。特にドラムを高速回転させる脱水時に大きな振動及
び騒音が生じる。

【０００３】そこで、従来より、この様な洗濯物の偏在
に起因する振動を軽減するために、外槽(２)を振動減衰
ダンパ(６)とスプリング(61)を介してフレーム(１)に支
持すること及び、ドラム(３)の背面に周方向に等間隔に
複数の貯水室(４)を設け、特定の貯水室(４)の水量を調
整してドラムの偏心荷重を相殺して振動を抑えることが
行われている。

【０００４】従来はドラム(３)の偏心荷重位置の検出手
段として加速度センサー(91)を用いることが多い。該加
速度センサー(91)は、外槽(２)の主として上下方向の加
速度を検知するために、外槽(２)上に設置される。加速
度成分の最小ピーク値は、ドラム(３)の偏心荷重がドラ
ムの最高位置の近傍になるとき出現し、最大ピークはド
ラム(３)の偏心荷重がドラムの最低位置の近傍になると
き出現し、加速度成分の最小ピーク値と最大ピーク値の
差が偏心荷重の大きさを示すとして、これらの検出デー
タから、貯水室群の内、特定の貯水室の水量を調整する
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ドラム(３)の回転によ
って発生する低周波は、洗濯機を設置する床を大きく振
動させることが判っており、これを防止するために、前
記外槽(２)を支持するダンパ(６)とスプリング(61)は耐
荷重の強いもの用いて低周波の発生を抑えている。とこ
ろが、加速度センサー(91)による外槽(２)の加速度の検
出は、ドラム(３)を通常脱水の際の１０００rpmの１／
１０程度の低速で回転させて行う。そのため、ドラム
(３)内で洗濯物が偏在していても、その偏在に対応する
ほどにドラム(３)及び外槽(２)は揺れない。従って、加
速度センサーの検出データは、洗濯物の偏在に対して正
確ではなく、この正確でないデータに基づいて、特定の
貯水室(４)の水の量を調整しても、高速でドラム(３)を
回転させて通常脱水を行えば、大きな振動を生じる。

【０００６】本発明は、ドラムの偏心荷重を検出する手
段として、エンコーダを用いることにより、ドラムや外
槽の揺れに無関係にドラムの偏心荷重の位置検出を行う
ことにより、上記問題を解決するものである。

【０００７】

【課題を解決する手段】本発明のドラム式洗濯物は、回
転軸(31)が水平又は水平から４５゜の範囲内で傾いてお
り洗濯物を収容し、洗濯、脱水のために回転するドラム
(３)に周方向に等間隔に複数の貯水室(４)を設け、ドラ
ム(３)内での洗濯物の偏在による偏心荷重位置を検出す
る偏心荷重検出手段によって回転中の偏心荷重位置を検
出し、この位置検出に基づいて、特定の貯水室の水量を
変化させて回転するドラム(３)の振動を抑えるドラム式
洗濯機において、偏心荷重検出手段はドラム(３)の回転
駆動系に設けたエンコーダ(９)であって、脱水回転より
も低速回転におけるドラム１回転中の速度変化を検出し
て偏心荷重位置を知ることを特徴とする。

【０００８】

【作用及び効果】エンコーダ(９)によって、ドラム回転
軸(31)の１回転中の速度変化を知ることが出来る。ドラ
ム(３)内で洗濯物が偏在していれば、ドラム(３)の回転
速度は一様ではなく微妙に変化する。このドラムの回転
速度の変化は、従来の加速度センサー(91)による外槽
(２)の上下方向の振れの加速度の変化にほぼ対応する。
即ち、ドラム(３)の偏心荷重位置が回転中心高さから回
転中心の真上を通過する間にドラムの回転速度は最小と
なり、偏心荷重位置が回転中心高さから回転軸の真下を
通過する間に回転速度は最大となる。従って、エンコー
ダ(９)によって回転中のドラム(３)の偏心荷重位置を検
出し、この位置検出に基づいて、特定の貯水室の水量を
変化させてドラム(３)の偏心荷重を相殺し、ドラム(３)
の振動を抑えることが出来る。

【０００９】特定の貯水室の水量を変化させるには、排
水式と給水式の２つの方法がある。排水式は、ドラム
(３)を回転させて予め全ての貯水室(４)にほぼ均一量の
水を供給しておき、遠心力で貯水室(４)からの水の零れ
落ちを防止する。偏在洗濯物Ｃによるドラム(３)の回転
の変化をエンコーダ(９)で検出し、該検出信号に基づい
て、偏心荷重位置近傍の貯水室(４)が、該貯水室内の水
が落下排水可能な位置を通過するタイミングで一瞬速度
が低下する様にドラムの回転を制御して該貯水室(４)の
水を自然落下させるのである。

【００１０】これに対して 給水式は、全ての貯水室
(４)を空にしておき、ドラム(３)を回転させる。偏在洗
濯物Ｃによるドラム(３)の回転の変化をエンコーダ(９)
で検出して該検出信号に基づいて、ドラム(３)の回転軸
(31)に対して偏心荷重位置近傍の貯水室の反対側の貯水
室に水を供給する。

【００１１】本発明の様に、ドラム(３)の回転駆動系に
エンコーダ(９)を設けて、ドラムの偏心荷重位置を検出
する場合、外槽(２)やドラム(３)の揺れとは無関係に検
出できる。このため外槽(２)の振動が小さくてもドラム
の偏心荷重位置や偏心荷重量を検出できる。従って、外
槽(２)を支持するダンパ(６)とスプリング(61)は耐荷重
の強いもの用いて低周波の発生、即ち、ドラム式洗濯機
を設置する床が大きく振動することを防止出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のドラム式洗濯機
の全体構成を示す縦断面図である。フレーム(１)内に振
動減衰ダンパ(６)及びスプリング(61)を介して外槽(２)
が支持され、外槽(２)内に円筒状ドラム(３)が回転可能
に支持されている。ドラム(３)の後壁(30)中央から外側
に突設された回転軸(31)は、外槽(２)の後壁(20)を回転
自由に貫通してモータ(５)、実施例ではＤＤ(ダイレク
トドライブ)モータに連繋される。ドラム(３)の前壁(3
2)には扉(図示せず)付きの洗濯物投入口(33)が設けられ
ている。

【００１３】図１、図３に示す如く、ドラム(３)の後壁
(30)に周方向に等間隔に複数の貯水室(４)が設けられて
いる。各貯水室(４)はドラム回転軸(31)から等距離にあ
り、回転軸(31)側に開口(41)している。但し貯水室(４)
の回転軸(31)側が全面に亘って開口しているのではな
く、貯水室(４)の回転方向側の略１／３〜１／２程度は
閉じている。これは、貯水室(４)が低速回転する際に予
定外の水が落下排水されることを防止するためである。

【００１４】外槽(２)の後壁(20)を貫通して、給水バル
ブ(72)を具えた給水管(７)が配設される。該給水管(７)
の先端注水口(71)は、回転軸(31)の下方位置にて回転軸
(31)の真下位置の貯水室(４)に向いており、回転軸(31)
に水が当たることなく、又、注水口(71)が貯水室(４)に
当たることなく給水可能である。供給水管(７)には水道
管(図示せず)が接続される。外槽(２)の下部後端に排水
口(81)が開口し、該排水口(81)に排水バルブ(82)を具え
た排水管(８)が接続される。

【００１５】ドラム(３)の内周面には、洗濯物を持ち上
げるためのバッフル(図示せず)が適宜の位置に突設され
ており、又、ドラム(３)の内周面には多数の通水孔(図
示せず)が穿孔されている。洗濯やすすぎ時には、外槽
(２)内に溜められた水は通水孔を通ってドラム(３)内に
流入する。また脱水時には、ドラム(３)が高速回転され
ることによって、ドラム(３)内の洗濯物Ｃから絞り出さ
れる水は通水孔を通って外槽(２)へ飛散する。

【００１６】本実施例の１つの特徴は、ドラム(３)の洗
濯物投入口(33)が少し上向きになる様にドラム回転軸(3
1)が傾いていることである。具体的には、回転軸(31)は
水平方向に対して４５゜以下の範囲で傾いている。好ま
しくは水平方向に対して１０〜２０゜の範囲、さらに好
ましくは約１５゜傾いていることである。その結果、洗
濯物投入口(33)は斜め上方を向いて、洗濯物を出し入れ
し易いという効果を奏する。又、貯水室(４)に溜まった
水を排水する際、回転軸(31)の上方を通過する貯水室
(４)から落下した水Ｗは、下方の貯水室(４)に落ち込ま
ず、直接に外槽(２)底部に排出される。ドラム回転軸(3
1)が水平であれば、回転軸(31)の上方を通過する貯水室
(４)から落下した水Ｗは、下方の貯水室(４)に落ち込ん
でしまい、全ての貯水室(４)を空するのが難しい。ドラ
ム(３)の傾きを４５゜以下の範囲とした理由は、ドラム
(３)に収容された洗濯物Ｃが回転軸方向に前方または後
方へ、即ち、ドラム(３)内で前後に偏るのを防止するた
めである。

【００１７】発明者の実験によれば、ドラム(３)を傾け
過ぎた場合は、洗濯物Ｃはドラム(３)内で後方(図１に
おいて右寄り)に偏る。その結果、洗濯時にドラム(３)
を回転させても、洗濯物Ｃを十分に撹拌できず、洗浄性
能が低下することが判った。しかし、ドラム(３)の傾き
を４５゜以下の範囲にした場合は、回転軸方向への洗濯
物Ｃの偏りは、洗浄性能からは許容できる範囲であるこ
とも判った。実施例では、ドラム(３)への洗濯物の出し
入れを容易にし、しかも洗濯性能が低下しないように、
ドラム(３)を約１５゜傾けた。

【００１８】本発明の特徴は、ドラム(３)に投入した洗
濯物Ｃの偏在によるドラムの偏心荷重位置や偏心荷重量
を検出する手段として、ドラム回転軸(31)の回転駆動
系、実施例では回転軸(31)上にエンコーダ(９)を設けた
点である。エンコーダ(９)は、光学式エンコーダ、電磁
式エンコーダその公知のエンコーダを採用出来る。周知
の如く、エンコーダ(９)は、回転軸(31)の１回転中の速
度の変化を検出出来る。

【００１９】ドラム(３)に偏心荷重が存在しない場合、
回転軸(31)の１回転中に速度の変化はないとすることが
出来る。ところが、ドラム(３)に洗濯物Ｃを投入し、ド
ラムを回転させると、洗濯物Ｃは遠心力でドラム(３)の
内周面に貼り付いた状態となり、この洗濯物Ｃの貼り付
きは、ドラム(３)内周面に一様とはならず偏在し、ドラ
ム(３)に偏心荷重が作用する。このため、回転軸(31)の
回転速度は１回転中に変動する。

【００２０】図２は、０.５秒でドラム(３)を１回転さ
せた場合の回転速度の変化を示す波形図である。回転軸
(31)の回転速度の最大ピークは、ドラム(３)の１回転中
において、偏心荷重の原因である洗濯物Ｃを重力の掛か
る下向きに運ぼうとするときに最大となる。従って、通
常、偏心荷重がドラム(３)の最低位置(回転中心の真下
位置)から手前側の約９０°の角度範囲に存在すると
き、最大ピークが出現する。回転軸(31)の回転速度の最
小ピークは、洗濯物Ｃを重力に逆らう上向きに運ぼうと
するときに最小となる。従って、通常、偏心荷重がドラ
ム(３)の最高位置(回転中心の真上位置)から手前側の約
９０°の角度範囲に存在するとき、最小ピークが出現す
る。回転軸(31)の１回転中の回転速度の変動幅は、つま
り最大ピークと最小ピークの差は、偏心荷重の大きさを
示すとすることができる。

【００２１】図４は、実施例のドラム式洗濯機の電気的
構成を示すブロック図である。全体の制御を司るマイク
ロコンピュータ(100)は、ＣＰＵ(101)、Ａ／Ｄ変換器(1
02)、ＲＡＭ(103)、ＲＯＭ(104)を含んで構成されてお
り、ＲＯＭ(104)には、各洗濯工程を進めるための運転
プログラムが予め格納されている。マイクロコンピュー
タ(100)には、操作部(105)、表示部(106)、バルブ駆動
部(107)、インバータ制御部(108)及びエンコーダ(９)が
接続されている。操作部(105)はフレーム(１)の前面に
設けられた操作パネル(図示せず)を含み、使用者による
操作に応じた入力信号をマイクロコンピュータ(100)に
与える。表示部(106)は、同様にフレーム(１) の前面に
設けられた操作パネルを含み、操作に対応した情報や運
転状況に関連する情報を表示する。

【００２２】マイクロコンピュータ(100)は機能的に回
転制御部(100a)及び偏心荷重測定部(100b)を含んでい
る。回転制御部(100a)は、回転速度指示信号をインバー
タ制御部(108)に送り出し、インバータ制御部(108)は、
この指示信号をＰＷＭ信号に変換して、このＰＷＭ信号
に応じた駆動電圧回路をモータ(５)に印加する。これに
よりモータ(５)は所望の回転速度で回転し、ドラム(３)
に回転を与える。偏心荷重測定部(100b)には前記エンコ
ーダ(９)が接続される。

【００２３】図５は、脱水行程における上記ドラム式洗
濯機の制御動作を示す概略フローチャートである。ま
ず、ドラム(３)が１００rpmで回転され偏心量(偏心荷重
の大きさおよび角度位置)が検知される(ステップＳ
１)。検知された偏心量が許容範囲内であれば予備脱水
に移り、ドラム(３)は３００rpmで回転される(ステップ
Ｓ２)。この許容値は、後述の高速脱水回転時に許容で
きる振動量(振幅)に応じて予め設定される。そして３０
０rpmで回転されているドラム(３)の偏心量が検知され
る(ステップＳ３)。次いでステップＳ３で検知された偏
心量を打ち消すためにカウンタバランスが行われる(ス
テップＳ４）。

【００２４】カウンタバランスの概要を図３を参照して
説明する。カウンタバランスでは、まず、複数の貯水室
(４)のすべてに水を満たした状態にする。各貯水室(４)
は、ドラム(３)が所定速度以上、この実施例では１００
rpm以上で回転しているときには、その回転により生じ
る遠心力で水Ｗを溜めておくことができる。そこでドラ
ム(３)を１００rpmで回転させながらすべての貯水室
(４)に水を溜める( 図３(ａ))。

【００２５】次いで、ドラム(３)内に収容された洗濯物
Ｃの偏りにより生じている偏心荷重を打ち消すように、
特定の貯水室(４)に溜まった水を選択的に零す。貯水室
(４)の水Ｗは、ドラム(３)の回転速度が所定速度未満で
は零れ落ちる。そこで本実施例では、ドラム(３)の回転
数を所定のタイミングで短時間４５rpmに減速させる。
減速タイミングは、偏心荷重の存在する角度位置の貯
水室(４)から水が零れ落ちるタイミングである(図３
(ｂ))。上記処理を１回から数回行うことにより、図３
(ｃ)に示すようなカウンタバランス調整がされた状態、
つまり洗濯物Ｃの偏心荷重が貯水室(４)の水の荷重で相
殺された状態を実現できる。

【００２６】図５に戻って、ステップＳ４でカウンタバ
ランスが行われた後、ドラム(３)は例えば５００rpmで
回転されて中速脱水が行われる(ステップＳ５)。そして
この中速脱水中にも偏心量が検知される(ステップＳ
６)。ステップＳ４で行われたカウンタバランスは、ド
ラム(３)が３００rpmで回転していた時の偏心荷重を打
ち消すために行われたものである。ドラム(３)の回転数
が３００rpmから５００rpmに上昇した場合は、洗濯物の
水分が更に絞り出されるから、偏心量が変化する。そこ
でステップＳ６では中速脱水時(ドラム(３)が５００rpm
で回転しているとき)の偏心量を検知する。そしてその
偏心量を打ち消すために、ステップＳ７でカウンタバラ
ンスが行われる。

【００２７】その結果偏心荷重が打ち消されたドラム
(３)は、更にその回転速度が高められ、７００rpmで回
転される(ステップＳ８)。そしてその場合も、洗濯物か
ら更に絞り出された水分により偏心荷重が変化する可能
性があるから、偏心量が検知される(ステップＳ９)。そ
してその偏心量を打ち消すためのカウンタバランスが行
われ(ステップＳ１０)、その後にドラム(３)が１０００
rpmで回転される高速脱水が行われる(ステップＳ１
１)。

【００２８】尚、ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ９で行われた
偏心量検知の結果、その偏心量が次の脱水回転に支障の
ない程度であれば、ステップＳ４，Ｓ７，Ｓ１０のカウ
ンタバランス処理はスキップされてドラム(３)は次の脱
水速度で回転される。

【００２９】本発明は、ドラム式洗濯機であって、上記
脱水以外に洗濯、すすぎのプログラムも所望の設定で動
作できる様に組み込まれているが、これらは公知である
から説明は省略する。

【００３０】上記実施例は、最初にドラム(３)の貯水室
(４)にほぼ均一量の水を供給しておき、偏心荷重位置近
傍の貯水室(４)がドラム(３)の回転中心の上方を通過す
る際に一瞬速度が低下する様にドラムの回転を制御して
該貯水室(４)の水を自然落下させる落下排水式のカウン
タバランスであるが、これに限定されることなく、図６
に示す如く、給水式カウンタバランスを採用することが
出来る。

【００３１】これは、最初にドラム(３)上の全ての貯水
室(４)を空にする。ドラム(３)を４５rpm程度の低速回
転させることにより、回転中に貯水室(４)から水Ｗが零
れ落ち、外槽(２)に排出される。次に、図６(ａ)に示す
如く、１００rpm程度で回転させ、前記の如く、エンコ
ーダ(９)によってドラム(３)の偏荷重位置を検出し、該
偏荷重位置が回転軸(31)の上方を通過するタイミング
で、ドラムの回転を一瞬４５rpm程度に落とすと共に給
水管(７)の給水バルブ(72)を開き、注水口(71)に対向す
る貯水室(４)に給水する(図６(ｂ))。１回の給水で不足
ならば、該貯水室(４)が通過する毎に複数回給水する。
特定の貯水室(４)に対する給水により偏心荷重が相殺さ
れれば、図６(ｃ)に示す如く、ドラム(３)を１０００rp
mで回転させ脱水する。

【００３２】水道管を給水管(７)に接続した場合、給水
バルブ(72)を開く毎に水圧によって注水口(71)から水が
勢いよく排出されるため、回転軸(31)に対して偏心位置
近傍の貯水室(４)に対して反対側の貯水室(４)が注水口
(71)の開口と対応するタイミングで貯水室(４)に給水で
きれば、給水管(７)の注水口(71)は必ずしも真下を向て
いる必要はなく、注水口(71)の向きは問わない。この場
合、特定の貯水室(４)に対する注水のタイミングは、回
転軸(31)の回転速度の最大ピーク或いは最大ピークか
ら、対応する時間だけずらせばよい。

【００３３】本発明の実施に於いて、エンコーダ(９)
は、ドラム回転軸(31)上に配備することに限定されるこ
とはなく、回転軸(31)の駆動にエンコーダ内蔵型のダイ
レクトドライブモータを用いる、或いはプーリとベルト
を介してモータと回転軸(31)を連繋する場合、モータ側
のプーリ上にエンコーダを配備する等、モータの速度変
化が検出できれば回転駆動系の任意の位置にエンコーダ
を取り付けることが出来る。

【００３４】本発明は上記実施例の構成に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載の範囲で種々の変形が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドラム式洗濯機の回転軸の軸芯を含む縦断面図
である。

【図２】ドラム回転軸の回転速度の変化を示す波形図と
偏荷重位置の関係を示す説明図である。

【図３】バランス調整動作時の貯水室の水量の減り状態
を示す模式図である。

【図４】制御系のブロックである。

【図５】脱水工程の一例を示すフローチャートである。

【図６】空の貯水室群の内、特定の貯水室に注水してバ
ランス調整を行う際の給水工程の模式図である。

【図７】従来例のドラム式洗濯機の断面図である。

【符号の説明】

(１) フレーム (２) 外槽 (３) ドラム (31) 回転軸 (４) 貯水室 (５) モータ (７) 給水管 (71) 注水口 (９) エンコーダ

フロントページの続き (72)発明者 横井 康彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会 社内 (72)発明者 園田 泰亮 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会 社内 Ｆターム(参考） 3B155 AA06 BA03 BA04 CA02 CA16 CB06 CB39 KA33 KB27 LA03 LB18 LB27 LB29 LC28 MA02 MA05 MA06 MA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸(31)が水平又は水平から４５゜の
   範囲内で傾いており洗濯物を収容し、洗濯、脱水のため
   に回転するドラム(３)に周方向に等間隔に複数の貯水室
   (４)を設け、ドラム(３)内での洗濯物の偏在による偏心
   荷重位置を検出する偏心荷重検出手段によってドラム回
   転中の偏心荷重位置を検出し、この位置検出に基づい
   て、特定の貯水室(４)の水量を変化させて回転するドラ
   ム(３)の振動を抑えるドラム式洗濯機において、偏心荷
   重検出手段はドラム(３)の回転駆動系に設けたエンコー
   ダ(９)であって、脱水回転よりも低速回転におけるドラ
   ム１回転中の速度変化を検出して偏心荷重位置を知るこ
   とを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 【請求項２】 偏心荷重位置近傍の貯水室(４)内の水が
   落下排水可能な位置を通過するタイミングでドラム(３)
   の回転速度が一瞬低下する様にドラムの回転を制御して
   該貯水室(４)の水を落下排水させて、ドラムの偏心荷重
   を相殺する請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 【請求項３】 ドラム(３)の回転軸(31)に対して偏心荷
   重位置近傍の貯水室の反対側の貯水室に水を供給してド
   ラムの偏心荷重を相殺する請求項１に記載のドラム式洗
   濯機。