JP2004344463A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム周面に洗濯物投入用の開口部を設けたドラム式洗濯機において、ドラム回転状態からドラムを停止してその位置を固定する際の動作を迅速に行う。
【解決手段】まずドラム停止を行う際に、ドラムモータのロータとステータの磁力の吸引力と反発力との両方を利用した駆動方式によりロータ２０２を回転させ（Ａ）、ロータ２０２に取り付けた磁石２０３ｂがホールＩＣ基板２０３ａを通過してロック位置を示す検出信号が得られたならば（Ｂ）、ステータとロータとの磁力の吸引力のみを利用した駆動方式に切り換えてロータ２０２を一旦、停止させる（Ｃ）。その後、低速で少しずつ反対方向にロータ２０２を回転させ、上記検出信号が得られたならば、ドラムロック駆動部２１から係合ピンを進出させて溝部２２に係合させ（Ｄ）、ドラムをロックする。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平な又は傾斜した軸を中心に回転するドラムを備えるドラム式洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドラム式洗濯機として、水平な又は傾斜した軸を中心に回転自在に配置されたドラムの周面に開閉自在の衣類投入口が形成され、このドラムを内部に備える外箱の上面に設けた上蓋を開けて、上記衣類投入口を通してドラム内に洗濯物を出し入れできるようにしたものが知られている（例えば特許文献１、２など参照）。このようなドラム式洗濯機によれば、洗濯物の出し入れの際に使用者はかがむ必要がなく、使い勝手を向上させることができる。
【０００３】
この種のドラム式洗濯機では、洗濯物を出し入れするために、外箱上面に設けた開口の下方にドラムの衣類投入開口がある状態でドラムの回転を停止させ、その状態を保持する必要がある。こうしたドラムロック機構として、上記特許文献１では、ドラムと一体に回転する歯車付プーリの歯車に係合する係合部材を設け、ドラムロック位置の近傍で電気的に直流モータにブレーキを掛けて所定位置に停止させた後にドアロックを実行するようにしている。一方、特許文献２では、ドラムを内装する外槽の一端面に設けられたドラム位置固定装置から内周方向に突出する凸部と、モータのロータに形成されている凹部との噛み合いによってドラムの位置が固定されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８３４８５５号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０３０９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにドラムの周面に衣類投入口を設けた構成のドラム式洗濯機では、ドラムロック機構によりドラムが回転し得ない状態になった後に上蓋の開放を許可しないと安全性の点で問題がある。そのため、ドラムロック動作に時間を要すると、例えば使用者が運転を中断させて上蓋を開放するための操作（例えば上蓋開放指示用のボタンを押す）を行ってから、実際に上蓋の開放が可能である状態となるまでに使用者が長く待たされることになる。したがって、使い勝手を向上させるには、ドラムロック動作をできるだけ迅速に完了させることが望まれる。
【０００６】
また、ドラムロックが掛かった状態ではドラムを回転させる前に必ずドラムロック解除を行う必要があるから、運転開始時や一時的に運転を停止した後の運転再開時に迅速に運転をスタートさせるには、ドラムロックの解除動作もできるだけ迅速に完了させることが望まれる。
【０００７】
一般に直流モータにおいてロータを回転させる際には、ロータとステータとの間の磁力の吸引力と反発力との両方を利用することができる。しかしながら、吸引力と反発力との両方を利用した場合、ロータを一時的に停止させたときの位置の保持の安定性があまり良好でなく、ドラムロック動作に支障をきたすおそれがある。こうしたことから、本出願人は、特願２００２−５９７８７号に記載のドラム式洗濯機において、ドラムロックを行おうとする際に、ロータとステータとの間の磁力の反発力を実質的に使用せずに、主として吸引力のみを利用することを提案している。これにより、ドラムを一時的に停止したときにその位置の保持の安定性が非常に高くなるとともに、回転の円滑性は損なわれるものの間欠的な回転が容易になる。そのため、ドラム内での洗濯物の移動や洗濯物の片寄りがあった場合でも、ステータのスロットとロータの磁石との配置で決まる複数の回転位置のうちの任意の位置で、安定的にドラムを停止させることができる。また、ごく低速でドラムを回転させる場合にも高いトルクを得ることができる。
【０００８】
しかしながら、こうしたモータの駆動方式では、洗濯物の片寄りによる偏心荷重が大きい場合に脱調のおそれがあるため、ロータの回転速度を上げることが難しく、ドラムロック可能な位置にまでドラムを回転させるのに時間を要することがある。
【０００９】
また、通常、ドラムロック機構によりドラムロックされているときにはドラムを回転駆動するモータへの通電は停止するが、その状態では、ドラムロック機構の凸部と凹部との噛み合わせの寸法的な余裕分だけ、ごく僅かであるがドラムは回転可能である。そのため、その状態でドラムに洗濯物が投入されてそれが大きく片寄っていた場合、その偏心荷重によってドラムが僅かに回転してドラムロック機構の凸部とロータ側の凹部とが強く接触する。その結果、ドラムロックを解除しようとする際に、大きな摩擦力によって凸部が凹部から離脱できなくなり、ドラムロックが解除できないおそれがある。
【００１０】
本発明はこうした課題を解決するために成されたもので、その第１の目的とするところは、ドラムが回転している状態からその回転を停止させてドラムロックを迅速に行うことができるドラム式洗濯機に関する。
【００１１】
また、第２の目的とするところは、ドラム内に収容された洗濯物の片寄りなどによってドラムロックが解除されにくい状態に陥った場合でも、迅速に且つ確実にドラムロックを解除して運転に移行することができるドラム式洗濯機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段、及び効果】
上記第１の目的を達成するために成された第１発明は、外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平な又は傾斜した軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
ａ）ドラムを回転駆動するべく前記回転軸と一体に回転するロータと、該ロータに駆動力を与えるステータとから成る直流モータと、
ｂ）該直流モータのロータの回転を制御するようにステータに電流を供給する、インバータ回路を用いた駆動制御手段と、
ｃ）ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するために、ドラム又は該ドラムと一体に回転する回転体と回転しない固定部との間で、進退自在である凸部とこの凸部を受ける凹部との係合動作を行うドラムロック手段と、
ｄ）前記駆動制御手段により、前記ロータとステータとの間の吸引力及び反発力を共に利用してドラムを前記ロック位置の近傍に到達させる第１段階の停止制御動作と、前記ロータとステータとの間の吸引力を主として利用してドラムを低速で前記ロック位置に到達させる第２段階の停止制御動作を行い、該第２段階の停止制御動作においてドラムが前記ロック位置に到達したときに前記凸部を進出させて凹部と係合させるべく前記ドラムロック手段を制御するドラムロック実行手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
上述したように、一般に直流モータのロータを回転させる際には、ロータとステータとの間の磁力の吸引力と反発力との両方を利用する。この駆動方式では、ロータを高速で回転させることが可能であるが、その反面、任意の位置で安定的にロータを停止させることは非常に難しい。一方、ロータとステータとの間の磁力の吸引力のみを主に利用する駆動方式では、ロータを小刻みに間欠的に回転させることが容易であり、しかもロータを停止したときの位置の保持の安定性が非常に高い。しかしながら、その反面、前者の駆動方式のようにロータを高速で回転させることはきわめて難しい。
【００１４】
そこで、上記両駆動方式の特徴を活かすため、この第１発明に係るドラム式洗濯機においてドラムロック実行手段は、ドラムがロック位置の近傍に到達するまで前者の駆動方式、つまりロータとステータとの間の磁力の吸引力及び反発力を共に利用してドラムを回転させ（第１段階の停止制御動作）、次いで、ドラムがロック位置に到達するまで後者の駆動方式、つまりロータとステータとの間の磁力の吸引力を主として利用してドラムを低速で回転させる（第２段階の停止制御動作）。そして、第２段階の停止制御動作においてドラムがロック位置に到達したときに、ドラムロック手段の凸部を進出させて凹部に嵌合させることでドラムロックを達成する。
【００１５】
この構成によれば、ドラムがドラムロックに必要な所定のロック位置の近傍まで迅速に回転された後に、そのロック位置まで正確に且つ安定して回転されるので、ドラムが回転している状態から迅速にドラムロックを完了させることができる。それによって、例えば使用者が運転を一時的に中断又は取り止めて洗濯物の出し入れを行いたいような場合に、蓋体が開放可能となるまでの待ち時間を短縮化して使い勝手を向上させることができる。
【００１６】
第１発明に係るドラム式洗濯機の具体的な一態様として、ドラムが前記ロック位置にあることを検知する回転検知手段を備え、前記ドラムロック実行手段は、前記第１段階の停止制御動作の際に前記回転検知手段によりドラムが前記ロック位置に来たことを検知すると、前記第２段階の停止制御動作に切り替える構成とすることができる。
【００１７】
この構成では、ロータとステータとの間の磁力の吸引力及び反発力を共に利用してドラムを回転させたときに、回転検知手段によりロック位置を検知して第２段階の停止制御動作に切り替える。惰性回転によりドラムはロック位置を通りすぎてそのロック位置近傍の所定範囲内で一旦、停止し、そこからロータとステータとの間の磁力の吸引力の作用により逆方向に低速で回転する。したがって、ドラムロック動作の中で最も時間を占める第２段階の停止制御動作に要する時間を常にほぼ一定とすることができ、それによってドラムロックに要する時間を安定して短縮化することができる。
【００１８】
なお、第１発明に係るドラム式洗濯機において、前記駆動制御手段は、ロータとステータとの間の磁力の吸引力を主として利用するように制御を行う際に、前記インバータ回路の電流を検出し、その検出電流が一定になるように該インバータ回路をオン・オフ制御することで、前記直流モータのトルクを一定に制御する構成とすることが好ましい。
【００１９】
この構成では、ステータの巻線に流れる電流等による温度上昇等の要因で巻線抵抗値が変動した場合でも、その巻線に略一定の電流を流すことができ、それによって直流モータのトルクを略一定に維持することができる。その結果、ドラム内での洗濯物の移動や洗濯物の片寄りがあった場合でも、第２段階のドラム停止制御動作の際にドラムの間欠回転がスムーズになり、目的とするロック位置にドラムを正確に位置させることが容易になる。
【００２０】
上記第２の目的を達成するために成された第２発明は、外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平な又は傾斜した軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
ａ）ドラムを回転駆動するためのモータと、
ｂ）該モータを駆動する駆動制御手段と、
ｃ）ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するために、ドラム又は該ドラムと一体に回転する回転体と回転しない固定部との間で、進退自在である凸部とこの凸部を受ける凹部との係合動作を行うドラムロック手段と、
ｄ）前記凸部と凹部とが係合した状態から該凸部を後退させて係合解除を行う際に、ドラムを回転前方及び後方へ往復回動させるべく前記駆動制御手段を制御するドラムロック解除実行手段と、
を備えることを特徴としている。
【００２１】
ドラムが停止してドラムロックが掛かった状態にあるとき、例えばドラム内での洗濯物の片寄りなどの要因でドラムが僅かに回転してドラムロック手段の凸部と凹部との強い摩擦によって凸部の後退（離脱）動作が妨げられている場合であっても、ドラムロック解除実行手段がドラムを回転前方及び後方へ往復回動させるべく駆動制御手段を制御すると、ドラムロック手段の凸部と凹部の係合の寸法的余裕の分だけドラムが回動し、上記のような強い摩擦が短時間解消されてその間に凸部の後退動作が可能となる。それによって、確実にドラムロック解除動作を達成することができる。
【００２２】
このように第２発明に係るドラム式洗濯機によれば、ドラムロック手段の凸部と凹部との係合解除が困難であるような場合でも、迅速にその係合を解除してドラムが回転可能である状態に移行させることができる。それによって、運転開始や運転再開など次の運転動作に速やかに移行することができ、運転時間が不所望に長引くことを防止することができる。
【００２３】
第２発明に係るドラム式洗濯機の具体的な一態様として、前記ドラムロック解除実行手段は、まずドラムの前記往復回動を行うことなく前記凸部の後退動作を試み、その状態で凸部が凹部から離脱し得ない場合にドラムの往復回動を行うように制御する構成とすることができる。
【００２４】
この構成によれば、ドラムロック手段の凸部と凹部との間の強い摩擦等の問題がなく凸部がスムーズに後退可能である場合にはドラムの往復回動は行われないので、不必要にモータの駆動を行うことがなく、それだけ迅速にドラムロック解除動作を完了して次の動作に移行することができる。
【００２５】
なお、通常、想定できる程度の洗濯物の片寄りなどが原因であれば、ドラムを或る程度、往復回動させる間に凸部の後退動作が可能となる筈である。したがって、ドラムの往復回動を所定回数又は所定時間行ってもドラムロック解除が行えないような場合には、洗濯物の片寄り状況が異常である、或いは洗濯物の噛み込み等の何らかの異常状態である可能性が高い。そこで、ドラムの往復回動を所定回数又は所定時間行ってもドラムロック解除が行えない場合、使用者に対して異常報知を行う異常報知手段をさらに備える構成とするとよい。これにより、異常状態を使用者に迅速に知らせて、必要な対処を採ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例であるドラム式洗濯機について、図１〜図１１を参照して説明する。
【００２７】
図１は本実施例のドラム式洗濯機の外観斜視図である。
【００２８】
このドラム式洗濯機において、外箱１は、上面と前面との間の角がやや丸みをもちつつ前下がりである傾斜部に形成されており、この傾斜部からその後方にかけて大きな洗濯物投入口３が開口し、この洗濯物投入口３はその後方に二つ折り状態で起立可能な上蓋２により閉鎖自在となっている。上蓋２の左側には前方に引き出し自在の洗剤容器４が、右側には前後方向に延伸して操作パネル５が設けられている。操作パネル５には、運転コースや予約時間等を設定するためなどの各種の操作キーと、これら設定に応じて点灯したり、洗濯行程の進捗状況を報知したり、或いは予約や運転の残り時間などを表示したりするための各種の表示器が適宜に分散して配置されている。
【００２９】
図２及び図３により、本実施例のドラム式洗濯機の内部構成について説明する。図２は内部要部の正面縦断面図、図３は内部要部の左側面図である。この図２、図３では外形を成す外箱１の記載は省略している。
【００３０】
台座部６の上には、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞された外槽１０が、外箱１の左右側面にそれぞれ端面が対向する状態で、左右両側上方から吊下げ支持する二本のばね１１と、前後方向に外槽１０の下部を支え受けるダンパ１２とにより適度に揺動自在に保持される。外槽１０の内部には、多数の通水穴が穿孔された略円筒形状の周面の両端面がほぼ閉塞されている横型のドラム１３が、左右方向に延伸する水平軸線Ｃを中心に回転自在に設けられている。
【００３１】
ドラム１３の左端面中央に固着された主軸１４は、外槽１０の左端面に固定されているアルミダイカスト製の第１軸受ケース１６に保持された軸受１７により支承される。他方、ドラム１３の右端面中央に固着された補助軸１５は、外槽１０の右端面に固定されている第２軸受ケース１８に保持された軸受１９により支承される。この主軸１４及び補助軸１５により水平軸線Ｃが形成される。
【００３２】
外槽１０の左端面から側方へと突出した主軸１４の先端には、アウタロータ型の直流モータであるドラムモータ２０のロータ２０２が固定され、一方、モータ台を兼ねる第１軸受ケース１６にはそのドラムモータ２０のステータ２０１が固定される。後述する制御部からステータ２０１に駆動電流が供給されるとそれに応じてロータ２０２が回転し、主軸１４を介してロータ２０２と同一の回転速度でドラム１３が回転駆動される。
【００３３】
外槽１０の周面の上部から斜め前方にかけて、外箱の洗濯物投入口と一致する位置に、洗濯物を出し入れするための外槽開口１０１が設けられ、外槽開口１０１は外槽扉１０２により開閉自在である。また、ドラム１３の周面にも洗濯物を出し入れするためのドラム開口１３１が設けられ、ドラム開口１３１は前後に観音開き構造を有する二枚の扉体から成るドラム扉１３２により開閉自在である。ドラム１３は回転可能であるため、ドラム開口１３１が外槽開口１０１と径方向に一致した位置（本発明におけるロック位置に相当）でドラム１３が停止状態を保持するように、ステータ２０１の下方にはドラムロック駆動部２１が設けられており、ロータ２０２の外縁部に形成された係合溝部２２と併せて本発明におけるドラムロック手段を構成している。
【００３４】
次に、ドラムロック手段の構成の詳細と基本的な動作について説明する。図６はこのドラムロック手段の拡大図であり、（Ａ）はドラムロック解除状態（ドラム１３は回転可能）、（Ｂ）はドラムロック状態（ドラム１３は回転不可能）を示している。
【００３５】
ドラムロック駆動部２１は、トルクモータ２１１と、係合ピン２１２（本発明における凸部に相当）を端部に有する作動体２１３と、作動体２１３を付勢するばね２１４と、トルクモータ２１１の回転軸に固定されたカム２１５とを含んで構成される。作動体２１３は案内溝に沿って上下方向にのみ移動が可能であり、ばね２１４によって上方向に付勢されている。カム２１５に設けられた突起部２１６は、作動体２１３に設けられた開口２１３ａ内を移動可能である。
【００３６】
図６（Ａ）に示すように突起部２１６が最低位置にあるときには、突起部２１６はばね２１４の付勢力に抗して作動体２１３を下方に押圧しており、それによって係合ピン２１２は下方に引かれて後退位置に在る。この状態からトルクモータ２１１が左回り方向に回転されると、回転に伴って突起部２１６は上昇し、ばね２１４の付勢力により作動体２１３は徐々に上方に移動する。これにより、係合ピン２１２は上方に進出し始める。
【００３７】
図６（Ｂ）に示すように、ちょうどカム２１５が半回転して突起部２１６が最高位置に達したとき、作動体２１３も最高位置に達し、係合ピン２１２は最も進出する。このとき、その進出前方の位置に係合溝部２２が存在していれば、係合ピン２１２は係合溝部２２の溝穴に嵌合し、それによってロータ２０２の位置を固定する。つまり、ドラム１３はロック位置でドラムロックされた状態となる。
【００３８】
トルクモータ２１１が左回り方向にさらに回転されると、回転に伴って突起部２１６は下降し、それに伴い作動体２１３は徐々に下方に移動する（後退する）。そして、係合ピン２１２は係合溝部２２の溝穴から離脱し、ロータ２０２は回転自在な状態となる。すなわち、ドラムロックが解除される。このように一方向にのみ回転するトルクモータ２１１の回転動作に従って、ドラムロックとドラムロック解除とが達成される。
【００３９】
図４は、本実施例のドラム式洗濯機の要部の電気系構成図である。制御部３０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどを含むマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに基づいて、洗い、すすぎ、脱水及び乾燥の各行程の運転動作を行うための各種の制御を実行する。制御部３０には、使用者が各種設定や指示を与えるために操作パネル５に設けられた各種操作キー５ａからキー入力信号が与えられるとともに、外槽１０内に貯留された水の水位を検知する水位センサ３７、ドラムモータ２０に付設され、そのロータ２０２の回転位置を検出するためのホール素子等から成る回転センサ２０３などからそれぞれ検出信号が入力される。回転センサ２０３の詳細については後述する。
【００４０】
また、制御部３０には負荷駆動部３１が接続されており、この負荷駆動部３１を介してドラムモータ２０、ファンモータ３２、水加熱ヒータ３３、乾燥用ヒータ３４、給水バルブ３５、排水バルブ３６等の動作をそれぞれ制御する。また、後述するようなドラムロック動作を行うため、制御部３０は、ドラムロック駆動部２１に備えられているトルクモータ２１１に内蔵された回転位置検出器２１７からの検出信号を受けつつ、該トルクモータ２１１の動作を制御する。回転位置検出器２１７は係合ピン２１２の進出位置及び後退位置をそれぞれ検知するものである。
【００４１】
図５は、ドラムモータ２０である直流ブラスレスモータの駆動制御回路の詳細な構成図である。商用交流電源４０からの１００Ｖ交流電圧は交流−直流変換部４１により直流化され、複数のスイッチング素子を含むインバータ回路（上記負荷駆動部３１に含まれる）３１１でドラムモータ２０のステータ２０１の各巻線に対応するＰＷＭ信号に変換される。シャント抵抗Ｒ１にはインバータ回路３１１の駆動電流が流れるから電流検出部４２はこのインバータ駆動電流に応じた電圧値を検出し、制御部３０は検出された電圧値を略一定に維持するように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子に印加するＰＷＭ信号のデューティ比を調節する。
【００４２】
本実施例のドラム式洗濯機では、後述するようにステータ２０１とロータ２０２との間の磁力の吸引力のみを利用した駆動方式によりドラムモータ２０を駆動する場合があるが、こうした駆動方式は通常の吸引力と反発力の両方を利用した駆動方式とは異なり、ロータ２０２を保持しつつ回転を行うためにステータ２０１の巻線電流がかなり大きくなる（例えば７アンペア程度）。これに対し、上記構成では、相対的に巻線電流が大きくて巻線の温度上昇が大きく、その影響などで巻線抵抗値が変動した場合であっても、巻線電流を常に略一定に維持することができる。それによって、ほぼ一定のトルクを得ることができる。
【００４３】
なお、図５の構成はドラムモータ２０のステータ２０１が３スロット（巻線が３個）である場合の簡略化した例であるが、実際には、ここでは、ドラムモータ２０のロータ２０２の磁石は２４極、ステータ２０１は３６スロットとしている。
【００４４】
次に、回転センサ２０３の構成について図３及び図７により説明する。図７は、本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック動作の説明図であり、ロータ２０２の回転状態を示している。
【００４５】
ドラムモータ２０のステータ２０１には、回転センサ２０３としてホールＩＣ基板２０３ａが取り付けられており、このホールＩＣ基板２０３ａにはドラムモータ２０の回転制御に必要な２乃至３個のホールＩＣのほかに、ロータ２０２がロック位置にあることを検知するためのホールＩＣが１個設けられている。ロータ２０２には停止位置検知用の磁石２０３ｂが取り付けられており、ロータ２０２が回転してこの磁石２０３ｂがホールＩＣ基板２０３ａ上に来たときに、ロータ２０２の係合溝部２２がちょうどドラムロック駆動部２１の係合ピン２１２進出位置になるように構成されている。
【００４６】
上記構成を有する本ドラム式洗濯機において、ドラム１３が回転している状態からドラム１３を停止させてドラムロック動作を完了させる際の動作について説明する。
【００４７】
一般に、直流ブラシレスモータの回転制御は、ステータとロータとの間での磁力の吸引力と反発力とを利用することによりスムーズにロータを回転させるようにしているが、こうした駆動方式で以て低速度でドラムを回転駆動しようとすると一般にトルクが低くなる。そのため、ドラム内に洗濯物が収容されている状態では、ドラムを微小回転させた後の一時停止時に洗濯物が移動し、その洗濯物の片寄りによる偏心荷重によってドラムが回ってしまい易く、安定した一時停止状態を維持することが難しい。
【００４８】
これに対し、ステータとロータとの間での磁力の反発力を用いず吸引力のみを利用することによって、間欠的にロータを回転する駆動方式では、低速の間欠的回転時にも充分なトルクを発生させ、一時的停止時の位置の保持性を高めることができる。その反面、この駆動方式ではロータを高速で回転させることが難しく、ドラムの固定位置までの回転角度が大きい場合には、その固定位置まで回転させるのに時間を要する。
【００４９】
そこで、本実施例のドラム式洗濯機では、上記両駆動方式の特徴を活かすべく、ドラムロック動作時に次に説明するような制御を実行している。
【００５０】
いまロータ２０２が図７（Ａ）に示す位置にあるものとする。このとき、制御部３０は負荷駆動部３１を介して、吸引力及び反発力の両方を利用した通常の駆動方式によりロータ２０２を３０〜４０ｒｐｍ程度の回転速度で右回転させる。ホールＩＣ基板２０３ａ上の停止位置検出用ホールＩＣの検出信号により、制御部３０はロータ２０２がロック位置に達したことを認識する（図７（Ｂ）参照）。これに応じて制御部３０は、ドラムモータ２０の駆動方式を吸引力のみを利用する方式に切り替えて、ロータ２０２を一旦、停止させる。
【００５１】
ロータ２０２は惰性回転によってロック位置を通り過ぎ、右回り方向に進んだ位置で一旦、停止する（図７（Ｃ）参照）。その後、ステータ２０１とロータ２０２との間の磁力の吸引力のみを利用した駆動方式により、ロータ２０２を徐々に（約２ｒｐｍ）左回り方向に回転させる。制御部３０は停止位置検出用ホールＩＣの検出信号によりロータ２０２がロック位置に達したことを認識すると、ロータ２０２をその位置に保持し、その状態で上述したようにトルクモータ２１１を駆動して係合ピン２１２を進出させて係合溝部２２に嵌合させる（図７（Ｄ）参照）。
【００５２】
このように、まずステータ２０１とロータ２０２との間での磁力の吸引力と反発力とを用いた駆動方式によりロータ２０２が所定のロック位置近傍に来るように制御した後、その駆動方式を吸引力のみを利用したものに切り替え、ロータ２０２をロック位置まで回転させてからドラムロック駆動部２１で係合ピン２１２を進出させる。これによって、迅速で且つ確実なドラムロックを達成することができる。本願発明者の検証によれば、初めから吸引力のみを利用した駆動方式で以てドラムロックを行う場合に１分程度の時間を要していたものが、上記のような２段階の駆動方式の切替えによって２０秒程度まで短縮できることが確認できた。
【００５３】
次に、上記のように吸引力のみを利用してロータ２０２を回転駆動する際の具体的な制御動作を、図８により説明する。この動作原理図では説明を簡単にするために、中央に２極のロータ、外周側にＵ、Ｖ、Ｗの３相（３スロット）から成るステータを配置している。
【００５４】
図８（Ａ）に示すように、Ｕ相及びＶ相にそれぞれ電流を流しＵ相をＮ極、Ｖ相をＳ極とする。このとき、ロータ２０２の永久磁石はステータ２０１に発生する磁界と引き合って、図示するような位置で安定的に保持される。もし、この状態で電流を流し続ければ、ロータ２０２は回転せずに位置が固定されたままで留まる。
【００５５】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、Ｗ相及びＶ相にそれぞれ電流を流しＷ相をＮ極、Ｖ相をＳ極とすると、ロータ２０２は約６０°左回転し図示する位置に保持される。続いて、図８（Ｃ）に示すように、Ｗ相及びＵ相にそれぞれ電流を流しＷ相をＮ極、Ｕ相をＳ極とすると、ロータ２０２はさらに約６０°左回り方向に回転する。このときも、この状態で同じように電流を流し続ければ、ロータ２０２の位置は固定されたままで留まる。
【００５６】
このようにして、順次、電流を流す相を１相ずつ変えてゆくことにより、ロータ２０２を６０°ずつ間欠的に左回り方向に回転させることができる。そして、図８（Ａ）〜（Ｆ）に示すような各状態では、ロータ２０２は磁石の吸引力によってのみその回転位置を維持している。そのため、ロータ２０２の位置は安定しており、仮に外部からロータ２０２を回転させるような力が作用しても、容易には回転しない。
【００５７】
上記説明はステータ２０１が３相の場合であるが、本実施例のドラム式洗濯機ではステータ２０１は３６相であるので、ロータ２０２の回転ステップ角度は５°となり、各相への通電を切り替える毎に５°ずつ低速でロータ２０２を回転させ、且つその角度単位での任意の位置でロータ２０２を安定して停止させることができる。また、各相へ矩形波状に電流を流すのではなく、正弦波状に電流を流すことにより、そのスロット数で決まる角度（上記説明の例では６０°、実際の例では５°）よりも細かな単位でロータ２０２の停止角度を制御することができる。
【００５８】
上述したように、ドラムロック駆動部２１の係合ピン２１２を進出させる際には上記の如くロータ２０２の回転を制御しているので、係合ピン２１２が係合溝部２２の溝穴に嵌挿される際にロータ２０２が動かず、係合ピン２１２に掛かる衝撃が殆ど生じない。
【００５９】
ドラムロック駆動部２１の係合ピン２１２が係合溝部２２に嵌合した後には、ドラムモータ２０への通電を停止する。その状態では、係合溝部２２と係合ピン２１２の係合の寸法的余裕の分だけドラム１３は回転可能である。例えば、ドラム１３内が空である状態からドラム１３内に洗濯物が片寄った状態で投入されると、その偏心荷重によってドラム１３は僅かに回転し、係合溝部２２の前縁部又は後縁部に係合ピン２１２が強く接触する。その状態の一例を図１０（Ａ）に示す。
【００６０】
このような状態では、ドラムロックを解除すべくトルクモータ２１１を駆動しても、係合ピン２１２を係合溝部２２から離脱させることができない可能性がある。そこで本実施例のドラム式洗濯機では、ドラムロック解除動作時に図９に示すフローチャートに従って制御を行う。
【００６１】
すなわち、例えば運転開始時などのドラムロック解除の必要が生じると、制御部３０はドラムモータ２０のステータ２０１に対しロック位置に応じた通電を行い、ロータ２０２の位置を電気的に固定する（ステップＳ１０）。但し、偏心荷重が大きい場合には図１０（Ａ）に示したような状態は解消されない。次に、回転位置検出器２１７による検出信号により係合ピン２１２が後退位置にあるか否かを判定し（ステップＳ１１）、もし後退位置にある場合にはドラムロック解除動作は不要であるので、そのまま処理を終了する。
【００６２】
係合ピン２１２が後退位置にないと判定される場合、係合ピン２１２は進出位置にあるか、或いは後退位置でも進出位置でもない移動途中の不確定な状態にあると考えられる。このときには、係合ピン２１２を作動させるべく、制御部３０はトルクモータ２１１に通電を行う（ステップＳ１２）。作動体２１３が移動可能な状態である場合には、トルクモータ２１１の動作に伴って作動体２１３は後退動作し、又は一旦進出動作した後に後退動作する。そこで、次に回転位置検出器２１７による検出信号により係合ピン２１２が後退位置にあるか否かを再度判定し（ステップＳ１３）、後退位置にあると判定された場合にはドラムロック解除動作が正常に行われたと判断できるので、トルクモータ２１１の動作を停止して（ステップＳ１９）処理を終了する。
【００６３】
ステップＳ１３にて係合ピン２１２が後退位置にないと判定される場合には、トルクモータ２１１の動作開始から１０秒が経過したか否かを判定し（ステップＳ１４）、１０秒が経過していなければステップＳ１３へ戻る。したがって、ステップＳ１３、Ｓ１４により、トルクモータ２１１の動作開始から１０秒が経過するまではロータ２０２の回転制御は行わずに、単にトルクモータ２１１の作動のみによって係合ピン２１２の後退動作を試みる。
【００６４】
トルクモータ２１１の動作開始から１０秒が経過すると、次にトルクモータ２１１を作動させたまま、ドラム１３の往復回動動作を実行する。すなわち、制御部３０はロータ２０２を現在位置から約±４°の範囲で１往復回動させるべく、ステータ２０１へ通電を行うように駆動制御を行い（ステップＳ１５）、その後、回転位置検出器２１７による検出信号により係合ピン２１２が後退位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ドラム１３を上記のように回動させた場合、図１０（Ｂ）に示すように、係合ピン２１２と係合溝部２２との強い接触による摩擦力が一時的に無くなって又は弱まって、係合ピン２１２が係合溝部２２から抜け易い状態になる。したがって、この往復回動の間に係合ピン２１２が後退位置まで移動し、ステップＳ１６にて係合ピン２１２が後退位置にあると判定される場合が多い。その場合には、ステップＳ１６からＳ１９へと進んでトルクモータ２１１の動作を停止して処理を終了する。
【００６５】
ステップＳ１６にて係合ピン２１２が後退位置にないと判定された場合には、ステップＳ１５のドラム往復回動動作が３回繰り返されたか否かを判定し（ステップＳ１７）、３回に実行されていなければステップＳ１５へと戻る。したがって、ステップＳ１５〜Ｓ１７の繰り返しにより、係合ピン２１２が後退位置に達しない場合にはドラム往復回動動作は最大３回繰り返される。たまたま１回のドラム往復回動動作により係合ピン２１２が係合溝部２２から離脱し得なかった場合でも、通常、３回のドラム往復回動動作の間には係合ピン２１２は係合溝部２２から離脱してドラムロックは解除される。
【００６６】
ステップＳ１７にてドラム往復回動動作が３回繰り返されたと判定された場合には、他の原因でドラムロックが解除できない等、何らかの異常が発生している可能性がある。そこで、例えばブザーで警告音を発生させる、或いは、異常警告ＬＥＤを点灯させる等の異常報知を実行し（ステップＳ１８）、使用者に対して異常発生を知らせる。
【００６７】
このようにして、本実施例のドラム式洗濯機では、ドラムロックが解除しにくい場合でも、ドラム１３を往復回動させることで係合ピン２１２が抜け易い状態とし、ドラムロックの解除を促進させることができる。
【００６８】
上述したような制御方法によるドラムロック解除動作の効果を、実験により検証した結果を図１１に示す。図１１は、ドラム１３を回転前方又は後方に回転させる偏心荷重をドラム１３内部に与えたときに、係合溝部２２から係合ピン２１２が離脱可能か否かを調べた結果である。ここで言う従来制御方式とはドラム１３の往復回動を行わないものである。この従来制御方式では、係合ピン２１２の操作力（引き抜く力）が３ｋｇｆであるときには偏心荷重が５．９８ｋｇｆで係合ピン２１２が抜けなくなり、係合ピン２１２の操作力が４ｋｇｆであるときでも偏心荷重が９．１８ｋｇｆで係合ピン２１２は抜けなくなる。これに対し、ドラム１３の往復回動を加えた新制御方式によれば、操作力が３ｋｇｆであっても９．１８ｋｇｆの偏心荷重が加えられた状態で係合ピン２１２は問題なく離脱し得る。したがって、作動体２１３を動作させるトルクモータ２１１のトルクがそれだけ小さくて済み、コストの削減が行えるという利点もある。
【００６９】
なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で、適宜に変更、修正又は追加を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるドラム式洗濯機の外観斜視図。
【図２】本実施例によるドラム式洗濯機の内部要部の面縦断面図。
【図３】本実施例によるドラム式洗濯機の内部要部の左側面図。
【図４】本実施例によるドラム式洗濯機の要部の電気系構成図。
【図５】ドラムモータである直流ブラスレスモータの駆動制御部の詳細な構成図。
【図６】ドラムロック手段の拡大図であり、ドラムロック解除状態（Ａ）及びドラムロック状態（Ｂ）を示す図。
【図７】本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック動作を説明するための図。
【図８】本実施例のドラム式洗濯機においてロータとステータの磁界の吸引力を利用した駆動方式の動作説明図。
【図９】本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック解除動作の制御フローチャート。
【図１０】本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック解除動作の説明図。
【図１１】本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック解除方式の効果を示す実験結果の一例を示す図。
【符号の説明】
１…外箱
２…上蓋
３…洗濯物投入口
１０…外槽
１０１…外槽開口
１０２…外槽扉
１３…ドラム
１３１…ドラム開口
１３２…ドラム扉
１４…主軸
１５…補助軸
１６、１８…軸受ケース
１７、１９…軸受
２０…ドラムモータ（直流モータ）
２０１…ステータ
２０２…ロータ
２０３…回転センサ
２０３ａ…ホールＩＣ基板
２０３ｂ…停止位置検知用磁石
２１…係合駆動駆動部
２１１…トルクモータ
２１２…係合ピン
２１３…作動体
２１３ａ…開口
２１４…ばね
２１５…カム
２１６…凸部
２１７…回転位置検出器
２２…係合溝部
３０…制御部
３１…負荷駆動部
３１１…インバータ回路
４０…商用交流電源
４１…直流変換部
４２…電流検出部
Ｒ１…シャント抵抗
Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子

Claims (6)

1. 外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平な又は傾斜した軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
   ａ）ドラムを回転駆動するべく前記回転軸と一体に回転するロータと、該ロータに駆動力を与えるステータとから成る直流モータと、
   ｂ）該直流モータのロータの回転を制御するようにステータに電流を供給する、インバータ回路を用いた駆動制御手段と、
   ｃ）ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するために、ドラム又は該ドラムと一体に回転する回転体と回転しない固定部との間で、進退自在である凸部とこの凸部を受ける凹部との係合動作を行うドラムロック手段と、
   ｄ）前記駆動制御手段により、前記ロータとステータとの間の吸引力及び反発力を共に利用してドラムを前記ロック位置の近傍に到達させる第１段階の停止制御動作と、前記ロータとステータとの間の吸引力を主として利用してドラムを低速で前記ロック位置に到達させる第２段階の停止制御動作を行い、該第２段階の停止制御動作においてドラムが前記ロック位置に到達したときに前記凸部を進出させて凹部と係合させるべく前記ドラムロック手段を制御するドラムロック実行手段と、
   を備えることを特徴とするドラム式洗濯機。
2. ドラムが前記ロック位置にあることを検知する回転検知手段を備え、前記ドラムロック実行手段は、前記第１段階の停止制御動作の際に前記回転検知手段によりドラムが前記ロック位置に来たことを検知すると、前記第２段階の停止制御動作に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記駆動制御手段は、前記ロータとステータとの間の吸引力を主として利用するように制御を行う際に、前記インバータ回路の電流を検出し、その検出電流が一定になるように該インバータ回路をオン・オフ制御することで、前記直流モータのトルクを一定に制御することを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
4. 外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平な又は傾斜した軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
   ａ）ドラムを回転駆動するためのモータと、
   ｂ）該モータを駆動する駆動制御手段と、
   ｃ）ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するために、ドラム又は該ドラムと一体に回転する回転体と回転しない固定部との間で、進退自在である凸部とこの凸部を受ける凹部との係合動作を行うドラムロック手段と、
   ｄ）前記凸部と凹部とが係合した状態から該凸部を後退させて係合解除を行う際に、ドラムを回転前方及び後方へ往復回動させるべく前記駆動制御手段を制御するドラムロック解除実行手段と、
   を備えることを特徴とするドラム式洗濯機。
5. 前記ドラムロック解除実行手段は、まずドラムの前記往復回動を行うことなく前記凸部の後退動作を試み、その状態で凸部が凹部から離脱し得ない場合にドラムの往復回動を行うように制御することを特徴とする請求項４に記載のドラム式洗濯機。
6. ドラムの往復回動を所定回数又は所定時間行ってもドラムロック解除が行えない場合、使用者に対して異常報知を行う異常報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のドラム式洗濯機。

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