JP2005065873A - ドラム式洗濯機及びドラム式洗濯機への洗剤液投入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高濃度の洗剤液を洗濯物に散水して高率の良い洗浄ができるドラム式洗濯機とその高濃度洗剤液の散布方法を提供する。
【解決手段】 ドラム式洗濯機でドラムを両軸支持する支持軸の片側を中空軸として、洗濯時に通水管を介在して、洗剤投入箱で高濃度とした洗剤液をドラム支持の中空軸からドラム内にある洗濯物に散水するとともに、すすぎ時には同様に清水を散水する。この散水する方法としては、まず、ドラムを回転させながら清水を散水して洗濯物を湿らせた後、ドラムを高速で回転して十分に脱水する。その後、ドラムを洗濯物が遠心力でドラム内壁面にはり付いて落ちない程度の低速回転をさせながら高濃度の洗剤液を散水する。これにより、高濃度の洗剤液を最小限とした効率的な散布を可能とし、かつ、洗浄力も向上する。また、使用水量の低減を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水平軸を中心に回転するドラム式洗濯機とそのドラム内に置かれた洗濯物に洗剤液を散布する洗剤液投入方法に関し、特に高濃度の洗剤液を均一に直接洗濯物に散布することができるドラム式洗濯機とその洗剤液投入方法に関する。

従来、ドラム式洗濯機としては、開口部がドラムの前端面に設けられ洗濯物が前方より投入される、いわゆるフロントローディング型のドラム式洗濯機（例えば特許文献１を参照。）と、横向きに配置されたドラムの両端面はふさがれていてドラムが静止状態になったときに、ドラムの円筒部に形成された開口（ドラム蓋）が上向きに停止し、その開口から洗濯物が投入されるトップローディング型のドラム式洗濯機が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

図７は、従来のトップローディング型ドラム式洗濯機の例の縦断面図を示したものである。この従来のトップローディング型のドラム式洗濯機は、洗濯機外枠１の内側に内装してある外槽２の内部に円筒状のドラム３が回転自在に配置されている。そして、ドラム３には複数個の小さな脱水穴９（φ３〜５ｍｍ）が設けられ、このドラム３は内部に洗濯物４が投入され、駆動源であるモータの回転力により回転駆動される。また、ドラム３の内周壁には複数本（例えば、３本）のリフター１７が等間隔に設けられており、ドラム３が正転のみや逆転または正逆転をしながら回転するときに、このリフター１７により洗濯物４をかきあげて自然落下させ、たたき洗いが行われる。

まず、洗濯物４をドラム３内に投入する場合には、洗濯機外枠１の最上部に設けられているトップカバー５の上部平面部５aに設けられている上蓋６を開け、次に外槽２の上部に設けられている外槽上蓋７を開ける。次に外槽２の内部に設けてあるドラム３の胴周部に位置してあるドラム蓋８を開けて、洗濯物４をドラム３内に投入する。

次に、洗濯する場合は、各蓋を前述した蓋開の状態から逆順に順次操作して閉めていく。すなわち、ドラム３のドラム蓋８を閉じ、次に外槽２の上蓋７を閉じ、次にトップカバー５a部に位置している上蓋６を閉じる。その後、トップカバー５の前面部に配設されているコントロールパネル１０の電源スイッチ１１を押すことにより、あらかじめプログラムされた制御プログラムに従って、洗濯・すすぎに必要な水を自動的に給水し、洗濯・すすぎの運転を開始する。
洗濯は、先ずトップカバー５に配設されている洗剤投入箱１２内に投入された洗剤を給水される水で溶かしながら、洗剤投入箱１２と外槽２を接続しているフレキシブルホース１３を介して、洗濯に必要な規定量の水を外槽２内へ供給する。供給された洗剤分を含む洗濯用の水は、外槽２の底面部から徐々に水位を上げて、ドラム３の中にある洗濯物４を浸たす。

そして、外槽２内に規定量の洗剤分を含んだ必要量の洗濯水が供給されると、不図示の水位検知手段からの指令により、ドラム３を回動させるＤＣブラシレスモータ２６が通電されてドラム３の回動が開始される。このＤＣブラシレスモータ２６は、アウターロータ式のインバータモータであり、このアウターロータ１４はドラム３の回転軸である主軸１５と接続されており、アウターロータ１４の回転と共にドラム３が回動する。このアウターロータ１４の内部には、外槽２に固定されて内部にコイルが巻かれたステータ１６が設けられており、このステータ１６とアウターロータ１４によりインバータモータが構成されている。

上述のように、洗濯時には、ドラム３の回動につれてドラム３の内側に突出している複数個（例えば、３本）のリフター１７により洗濯物４が上方にかきあげられ、ドラム３の内径の高さでほぼ最高位置に到達すると、ドラム３の底部に向って自然落下する。このドラム３の内径の落差で、洗濯物４を落下させることによってたたき洗いが行われるのである。

そして、洗濯終了後、洗濯液を排水弁１８の開操作により、排水ホース１９から洗濯外枠１の外へ排水し、排水終了後、排水弁１８を閉じ清水を洗濯時の給水方法と同じ制御で外槽２内へ給水する。そして、すすぎ時に給水する清水の量が洗濯時に給水するときの清水の量より少し多めに給水制御され、洗濯物４内に含まれる洗剤分のすすぎを効率良く行うことができるようにしている。また、ドラム３の回動は、洗濯時には、正回転をした後、多少の休止時間をおいて逆回転を行っているが、すすぎは洗濯物４に付着した汚れを落す工程でないためドラム３の回転は正回転、逆回転を洗濯時より短い時間で回動させている。そして、その間にある休止時間は少し長めにとり、洗濯物４の傷み防止を図りながら回動を制御するようにしている。

次に、すすぎが終了すると、排水弁１８を開放し、すすぎ水を排水ホース１９から洗濯機外枠１外へ排水する。排水が終了すると洗濯物４に含まれている水分を脱水する工程へ自動的に移行する。脱水工程では、ＤＣブラシレスモータ２６のアウターロータ１４が一方向に高速回転する。これにより、ドラム３が高速回転し洗濯物４の水分は脱水穴９から遠心力により外槽２に脱水され、排水弁１８から排水ホース１９を介して洗濯機外へ排水される。

なお、脱水時に、洗濯物４がドラム３の内周壁に均一に位置されていない状態にあると、ドラム３が高速で回転することにより偏荷重となり、脱水中に外槽２が大きな上下振動を行って正常な脱水運転ができなくなる場合がある。
そして、この上下振動により洗濯機外枠１の振動が大きくなり床面への伝達振動が大きくなるばかりか騒音も大きくなる。この脱水時の騒音障害を無くすため、外槽２の底部に４本の防振機構２０を介在して洗濯機外枠１の底部のベース５０に支持するようにしている。この防振機構２０により、脱水時に洗濯物４の偏荷重状態で脱水運転した場合でも、外槽２の上下振動を吸収して振動や騒音の低減化を図っている。この４本の防振機構２０は、油圧ダンパー減衰方式や摩擦減衰方式、エアーダンパー減衰方式などのいずれかにより構成される。

次に、図８に示すＤＣブラシレスモータ２６の概略図に基づいて、従来のドラム式洗濯機に用いられるインバータモータについて説明する。上述したように、このＤＣブラシレスモータ２６は、アウターロータ方式のものであり、このアウターロータ方式では、回動するアウターロータ１４の内周側壁に複数個（例えば２４個）のマグネット２１が設けられている。コイル１６ａを巻いたステータ１６は、アウターロータ１４の内側に位置しており、このステータ１６は数本の固定ネジ２５により、外槽２に固定されている。

また、アウターロータ１４の回動をドラム３への伝達は、アウターロータ１４に固定されたドラムの回転軸１５をドラム３に固定されたフランジと固定することで行われる。
また、ステータ１６には、３個の磁極検出素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃが同一な電気角θ３を有して配設されている。この３個の磁極検出素子２２ａ〜２２ｃの電気角θ３としては、一般的に１２０度または６０度とするものが利用される。まれに、この電気角を９０度として２個配置しているものもある。ここで、電気角とは、機械角（モータの１回転を３６０度としたもの。）を磁極の数で割った値を２倍したものを３６０度とする角度であり、磁極の数を２４個として計算すれば、機械角３６０度を２４で割った１５度が電気角１８０度に相当する。

アウターロータ１４の外周部には、位置検知用マグネット２３が設けられており、その位置はマグネット２１に対し電気角でθ２の位置に設けられている。θ２は電気角で３０度または６０度となっている。また、位置決め用磁極検出装置２４は、外槽２に固定支持されており、アウターロータ１４が１回転するごとに、アウターロータ１４の外周の一部に固定された位置検出用マグネット２３の通過を検出する。この位置決め用磁極検出装置２４の位置は、３個の磁極検出素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちの２個の磁極検出素子の中間に位置している。

因みに、アウターロータ１４の内周部に配設されているマグネット２１は、電気角θ１が１８０度になるように均等に複数個設けられている。このマグネット２１の数により極数Ｐが決定される。このマグネット２１の数を増すことにより極数Ｐは多くなり、ＤＣブラシレスモータ２６を回転させる時に通電するパルス１回毎の通電での移動量は小さくなる。その結果、回転精度が増大する。なお、ドラムを直接駆動するドラム式洗濯機に使用されているマグネット２１は電気角θ１を１８０度（機械角１５度）として２４個が配設されている。

次に、図９に基づいて、従来のドラム式洗濯機の運転動作制御について説明する。図９は、ドラム式洗濯機をマイクロコンピュータの制御により運転する制御部の説明図である。
マイクロコンピュータ２７は、タイマー２８とＣＰＵ（中央処理装置）２９及びメモリ３０、入力ポート３１、出力ポート３２から構成されている。そして、マイクロコインピュータ２７における処理は、タイマー２８からのクロックにより、ＣＰＵ２９とメモリ３０との間でデータバスを通してデータのやり取りをして行われる。

ＣＰＵ（中央処理装置）２９は、演算部２９ａと制御部２９ｂから構成され、システムの中心をなすものである。このＣＰＵ２９により、算術演算、論理演算、メモリ３０の指定アドレスの内容読み出しと書き込み制御、入出力ポート（３１、３２）の指定アドレスへの入出力制御等、ドラム式洗濯機のプログラム処理全体の流れが制御される。

メモリ３０には、プログラムとデータの両方が記憶されており、読み出しと書き込みの両機能をもつＲＡＭ３０ａと、読み出し機能だけをもつＲＯＭ３０ｂの２種類を備えている。そして、ＲＡＭ３０ａは、処理に必要なデータを記憶させるとともに、プログラムをＣＰＵ２９上で作動させる場合の作業エリアとして用いられる。また、ＲＯＭ３０ｂは、決まったプログラムや固定データを記憶して、いつでも同じ処理をする場合に使用される。入力ポート３１と出力ポート３２は、ＣＰＵ２９と各入力装置、出力装置との間でデータの受け渡しを行う場合の仲介をする回路で、一般的にＩ／Ｏポートと呼んでいるものである。

入力ポート３１には、ドラム式洗濯機に設けられる種々のスイッチ類やセンサなどからの電気的指令信号が入力される。例えば、洗濯開始の指令をＣＰＵ２９に伝達する電源スイッチ１１、ドラム式洗濯機内の水位を検出する水位センサ３３、上蓋６、外槽上蓋７、ドラム蓋８のそれぞれの開閉状態を検出する蓋スイッチ３４、標準コース、ソフトコース、お急ぎコースなどの洗濯コースを選定するプログラム選択スイッチ３５、給水開始の他、洗濯・すすぎ・排水・脱水の運転工程中に一時的に運転を停止させる機能を持つスタート・ストップスイッチ３６、洗濯物の量を計測して洗剤の大まかな量を選定する洗剤目安・布量センサ３７などが接続されている。

また、出力ポート３２には、洗濯時及び脱水時のドラム駆動用のモータ、すなわちＤＣブラシレスモータ２６、洗濯機への給水行う給水弁３８、洗濯水を外部に排水する排水弁１８、洗濯または脱水の完了を操作者に知らせる報知器３９、ドラム式洗濯機の洗濯・脱水等の進行状態を操作者に知らせる表示パネル４０が接続されている。そして、これらの入力ポート３１に接続されるセンサやスイッチ等の入力装置からの情報に基づいて、ＣＰＵ２９がメモリ３０に記憶されているプログラムの処理を行い、出力ポート３２を介して各制御装置に指令を発する。これにより、ドラム式洗濯機が運転制御される。

次に、図１０の洗濯工程のブロック図に基づいて、従来のドラム式洗濯機による洗濯からすすぎ、脱水までの自動運転の工程について、工程順に詳細に説明する。
[Ｓ１０１給水工程]
洗濯機は、洗濯開始を指示する電源スイッチ１１を押し、プログラム選択スイッチ３５で、例えば標準コースを選択して、スタート・ストップスイッチ３６を押すと、給水ホースから給水弁（省略）を介して外槽２の中に給水が行われる。規定量の洗濯水が外槽２内に入ったことを水位センサ３３（図７では省略）で検出し、この水位センサ３３からの情報が、入力ポート３１を介してＣＰＵ２９に送られる。ＣＰＵ２９は、水位センサ３３からの信号に基づいて洗濯機への給水を停止する。
[Ｓ１０２洗濯工程]
洗濯に必要な水が給水された後は、例えば、標準コースとして予めプログラムされた規定時間、ドラム３を回転して洗濯運転を行う。
[Ｓ１０３排水工程]
洗濯動作が終了した後は、排水弁１８を開放して、洗濯水を排水ホース１９から洗濯機の外部へ排水する。
[Ｓ１０４脱水工程]
次に、外槽２内にある洗濯水が完全に排水された後、洗濯物４に含まれている水分をドラム３の高速回転により遠心力で脱水穴９から脱水する。これが脱水（１）の工程である。
[Ｓ１０５給水工程]
脱水終了後はＤＣブラシレスモータ２６を停止して排水弁１８を閉じ、すすぎ用の給水をする。この時の給水制御はＳ１０１の洗濯前の給水と同じであるが、すすぎ効率を良くするため、すすぎ時の給水量は洗濯時の給水量より多く給水する。すなわち、すすぎ時の給水の水位も水位センサ３３で検出するのであるが、このときの検出は洗濯時に比べてより水位を高く設定している。
[Ｓ１０６すすぎ工程（１）]
すすぎ工程（１）の運転動作は、Ｓ１０２における洗濯運転動作と同じように制御されるが、すすぎ工程（１）は、洗濯物４に付着した汚れを落す目的でなく、洗濯物４に含まれる洗剤分をすすいで取り除くものであるため、ドラム３の休止をおいた右−左の回動数及び回転時間は、Ｓ１０２の洗濯時より少なくして布傷みやからみの防止を図るようにしている。
[Ｓ１０７排水工程]
この排水工程では、すすぎ工程（１）のすすぎ水を洗濯機外に排水するものであり、その制御はＳ１０３の排水工程と同じである。
[Ｓ１０８脱水工程（２）]
脱水工程（２）は、脱水工程（１）と同じく洗濯物４に含まれるすすぎ水の水分を脱水する制御で運転される。
[Ｓ１０９すすぎ工程（２）]
すすぎ工程（２）はＳ１０６のすすぎ工程（１）と同じ制御で運転される。
[Ｓ１１０排水工程]
排水工程はＳ１０３やＳ１０７の排水工程と同じ制御で運転される。
[Ｓ１１１最終脱水工程]
最終脱水工程では、Ｓ１０３やＳ１０８の脱水工程より長い時間、ドラム３を高速脱水運転して洗濯物４に含まれる水分を脱水し、予めプログラムされた規定時間の運転が終了すると、報知器３９により自動的に洗濯の終了報知をして一連の洗濯からすすぎ、脱水に至る洗濯コースを終了する。

以上が従来のドラム式洗濯機の構造とその制御装置及び洗濯工程の全体である。次に、洗濯物の分量と洗濯機へ投入する洗剤の関係について説明する。従来、洗剤を投入して洗濯する洗濯機は、洗濯物の量に応じた給水量と、それに相応した量の洗剤を洗濯機に投入する必要があった。洗剤としては、一般的に粉末合成洗剤や粉末石鹸等が使用され、洗い水で洗剤を溶かしながら洗い工程を実行している。

一般に、洗剤の量としては、水３０Ｌに対して２０ｇが標準的でこれを１倍濃度としている。例えば１０Ｌの水で２０ｇの洗剤を溶かした洗剤液は３倍濃度の洗剤液であり、高濃度洗剤液と呼ばれる。本発明者らは、粉末洗剤を効率よく高濃度に溶解して洗濯物に振り掛けることを目的として、洗剤溶解容器の底面を傾斜面とし、２０Ｌ／分の給水系のほかに５Ｌ／分の給水系を設けて高濃度の洗剤液を作成することができる洗剤投入装置を提案した（例えば、特許文献３を参照。）。

この特許文献３に記載の洗濯機は、ドラム式洗濯機ではないが、この洗濯機の洗剤投入装置によれば、まず、洗剤投入蓋を開いて洗剤投入容器内に所定量の洗剤が投入される。そして、洗濯工程を開始すると、流量の少ない洗剤溶解液出水口から所定量の洗剤溶解水が供給される。この洗剤溶解水の給水量は洗濯衣類の量に応じて設定した洗剤量による洗い水の洗剤濃度（水３０Ｌに対して２０ｇの洗剤量を１倍濃度として）の３倍〜５０倍（好ましくは１０〜４０倍）の高濃度の洗剤液を生成することができるものである。この場合、洗剤溶解水の供給と同期させて洗剤撹拌翼を回転させ、粉末洗剤を撹拌することによって、高濃度の洗剤液の生成を支援するようにしている。
特開２００３−１２６５８８号公報 特開２００３−９３７７６号公報（特に、図１と図２を参照。） 特開２００２−１７７６８９号公報（段落［００４７］、図４）

しかしながら、図７に示す従来のトップローディング型のドラム式洗濯機への洗濯水の供給方法は、外槽２の上部にフレキシブルホース１３を接続して供給しているため、洗剤分を含んだ洗濯水は、直接にドラム３の中の洗濯物４に給水されず、外槽２とドラム３との間に供給される。このため構造上ドラム３と外槽２との底面部にできる間隙Ｇ部分に濃度の濃い洗剤分が蓄積されてしまう。また、排水弁１８の排水口１８a部に洗剤が入り洗剤の有効的な活用が十分にできないという問題があった。

また、このドラム３と外槽２との間隙Ｇの容積は５〜７Ｌ程度あり、ドラム３内に収納された洗濯物４に洗剤分を含んだ洗剤液で浸たすにはさらに１０〜１５Ｌ程度の水を供給しなければならない。この結果、規定量の洗剤量に対してより多くの水で溶かしながら給水しなければならないため、洗剤濃度の低下となり洗濯物４に付着した汚れに対し洗剤の化学力が効率よく作用しなくなるという欠点があった。

上述のように、ドラム式洗濯機の場合、洗濯時には、ドラム３の回転にしたがってドラム３の内部に設けられたリフター１７が洗濯物４をかきあげ、洗濯物４をドラム３内におけるほぼ最高の位置から自然落下させて、たたき洗いを行うものである。
したがって、このようなドラム式洗濯機の場合には、大量の水が必要になるわけではなく、洗剤液は洗濯物４にのみ吸水していればよいのであるが、図７のドラム式洗濯機の給水方法では、ドラム３と外槽２との間隙Ｇに洗剤液がたまる構成となってしまい、洗濯物４を洗濯水で浸すために不必要な洗濯水が必要となるという問題があった。そして、このため、洗剤濃度を高く（約５倍以上）して洗濯することが構成上極めて困難であった。

更に、洗濯時に、ドラム３が回動すると 間隙Ｇに溜まっている洗剤液がドラム３により攪拌されて泡がたつ発泡現象が発生する。そして、外槽２とドラム３の間で発泡現象が発生すると、泡がドラム３の回転に抵抗してドラム３を回転させる駆動モータに大きな回転トルクが発生するため、駆動モータがこのトルクにより停止したり、多くの消費電力を浪費したりするという問題があった。

また、この発生した泡が、ドラム式洗濯機の特徴である自然落下によるたたき洗いの効果を低下させ、洗浄力を悪くするだけでなく、すすぎ効果も低下させてしまう。このため、すすぎと洗濯に必要以上の給水量を供給する必要が生じ、洗濯するのに多くの洗濯水を使用しなければならないという問題もあった。

また、洗濯時に、ドラム３と外槽２間にある洗濯液が、ドラム３の回転により攪拌されて音が発生し、騒音値が高くなるという問題もあった。
このように、ドラム式洗濯機においては、たたき洗いを本質的な洗い方とするため、ドラム３の中に投入された洗濯物４に洗剤液が浸み込んでいるだけで十分であるのに対し、上述の従来のドラム式洗濯機においては、必要以上の洗濯水を用いなければならないため、逆に弊害が大きいものとなっていた。

したがって、本発明の目的は、高濃度の洗剤液を直接洗濯物に散水して効率のよい洗浄を行うとともに、洗濯に必要な水量を最小限にして使用水量の低減を図り、かつ、高泡性の洗剤の使用を可能とするため洗剤の種類を選択する必要のないドラム式洗濯機及びドラム式洗濯機への洗剤液投入方法を提供することである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のドラム式洗濯機は、洗剤投入箱と、洗剤投入箱に収納した洗剤を水道からの清水に混合して高濃度の洗剤液を生成する洗剤液生成手段と、洗濯物を収納するドラムと、該ドラムを回転自在に支持する回転軸とを備えたドラム式洗濯機において、前記回転軸の少なくとも一方は中空の回転軸で構成され、前記中空の回転軸を通して前記ドラム内の洗濯物に、ドラムを回転させながら前記洗剤液生成手段から得られる前記高濃度洗剤液を注水する洗剤液散布手段を設けたことを特徴としている。

また、本発明のドラム式洗濯機に用いられる洗剤液散布手段の好ましい形態は、吐出圧を上げ強制的に洗剤液を回転ドラム内に散水するためのポンプを備えたことを特徴としており、また、更に、別の好ましい形態としての洗剤液散布手段は、回転ドラム内へ給水する回転軸の吐出部に逆円錐状をした散水ヘッドを設けたことを特徴としている。

また、本発明のドラム式洗濯機への洗剤液投入方法は、ドラムを回転しながら、中空軸とされたドラムの回転軸を介して、洗剤液生成手段において生成された洗剤液を、ドラム内に置かれた洗濯物に均一に散布することを特徴としている。
そして、その洗剤液投入時のドラムの回転数は、洗濯物が遠心力によってドラムの内周面に一様にかつ均等に配置されて落下しない状態が維持される回転数としている。

また、本発明の洗剤液投入方法の好ましい方法としては、洗剤液投入前に、ドラム内に置かれた前記洗濯物に清水を散布し、その後、略脱水率５０％以上に脱水してから、洗剤液を投入するようにしている。
更に、好ましい形態として、本発明のドラム式洗濯機に用いられる洗剤液の濃度は、通常の１倍濃度（清水３０Ｌに対して洗剤２０ｇ）に対して５倍以上の高濃度洗剤液を用いることができるものである。

本発明によれば、ドラム式洗濯機においてドラム内に投入された洗濯物に直接的に高濃度の洗剤液を散水することができるため、洗濯に必要な最小限の洗剤液で洗濯ができ、また洗剤を溶かすために必要な水量も低減できる。また、構造上外槽とドラムとの間隙部に洗濯水が蓄積されないため洗濯時ドラムの回転による洗剤液が攪拌されることがなく発泡現象を防止できる効果がある。更に、洗濯時の発泡が防止されることによりドラム式洗濯機には使用ができなかった高発泡洗剤を使用して洗濯することができ、かつすすぎも簡単にすることができる。

図１から図６は、本発明のドラム式洗濯機及びその洗剤液散布方法の実施の形態の例について説明するための図であり、図１は本発明のドラム式洗濯機の縦断面図である。図７に示す従来のドラム式洗濯機と同じ構成部分については、同一符号を付して示してある。
本発明のドラム式洗濯機は、圧縮コイルばねのような４本の防振ばね２０により外枠１に外槽２を防振支持する構成としている。外枠１の上面にはトップカバー５が設けられ、トップカバー５の上部平面部５ａには上蓋６が設けられている。

また、トップカバー５の正面部にはコントロールパネル１０が設けられ、このコントロールパネル１０には、洗濯を開始するときのメインの電源スイッチ１１のほかに、標準コース、ソフトコース、お急ぎコースなどの洗濯モードを選択するプログラム選択スイッチ３５をはじめとして各種スイッチが設けられている。また、同じくトップカバー５の正面部には、引き出しタイプの洗剤投入箱１２が設けられ、この洗剤投入箱１２において洗剤と清水とが混合されて、高濃度の洗剤腋がフレキシブルホース１３に送られるようになっている。

外槽２の上部には、フレキシブルホース１３が貫通しており、底部には配水管１９に接続する排水弁１８につながる排水口１８ａが設けられている。また、外槽２の両側の側面中心部には、外槽フランジ４３に取り付けられた回転軸受（ボールベアリング）４４が設けられ、この回転軸受４４により円筒状ドラム３の回転軸１５が、外槽２内において、外槽２に対して水平かつ回転自在に支持されている。

このドラム３には、全周にわたって直径３〜５ｍｍの多数の小さな脱水穴９が形成されており、脱水時には、ドラム３内に注水された清水や洗剤液がこの脱水穴９を通って排出される。このドラム３の一方の回転軸１５には、ＤＣブラシレスモータ２６のアウターロータ１４が固定されている。

このアウターロータ１４の内側には、マグネット２１が複数個（例えば２４個）取り付けられ、このマグネット２１と内部にコイルを有するステータ１６との相互作用でアウターロータ１４が回転する。アウターロータ１４の外周部には位置検出用マグネット２３が配置され、このマグネット２３の回転を位置決め用検出装置２４で検出することにより、ドラム３の位置が判別される。例えば、マグネット２３が位置決め用検出装置２４により検出される位置が、ドラム３のドラム蓋８と外槽上蓋７及び外枠上蓋６と方向が揃った位置となる。

また、ドラム３のアウターロータ１４と反対側の他方の回転軸は、図２に示されるように、ドラム３にネジ４８によって取り付けられるドラムフランジ４２と一体に形成される中空軸４２ａによって構成され、回転軸受（ボールベアリング）４４により外槽２に回転自在に支持されている。

洗剤投入箱１２に接続されるフレキシブルホース１３は、外槽２の上部を貫通して、通水路４１に連結接続される。通水路４１はドラム３の一方の回転軸である中空軸４２ａに接続されており、洗剤投入箱１２で清水と混合されて得られる高濃度の洗剤液は、フレキシブルホース１３、通水路４１、中空軸４２ａを経由してドラム３内にある洗濯物４に散布される。なお、この洗剤液濃度としては、３０Ｌの水に２０ｇの洗剤を溶かした場合を１倍濃度として、５倍〜５０程度、好ましくは１０倍〜４０倍程度のものが用いられる。この濃度については操作者が任意に設定することも可能であるが、通常は予めプログラムされた洗濯コースの中で、自動的に設定されるものである。

また、洗濯、すすぎ、脱水終了後にドラム３内の洗濯物４を取り出す場合には、ドラム３の胴体外周上に設けられているドラム蓋８と、外槽２の上部に設けられている外槽上部蓋７と、トップカバー５の上部平面部５aに設けられている上蓋６が同一位置にならなければならない。同一位置に揃わないと、ドラム３内の洗濯物４が取り出せなくなるので、アウターロータ１４の外周部に設けられた位置検出用マグネット２３を、状態位置決め用検出装置２４で検出して、ドラム３の胴周上に設けられたドラム蓋８の位置が、外槽上蓋７と、上蓋６に同一方向になるようにドラム３の回転制動を行うようにする。

また、ドラム３において、洗濯物４がドラム３の内周壁で偏荷重の状態にあると、位置検出用マグネット２３を位置決め用極検出装置２４で検出して、ドラム３のドラム蓋８の位置を決定した後、ＤＣブラシレスモータ２６への通電を停止する。このとき、ドラム３内の洗濯物４が偏荷重の場合、ドラム３はアンバランスな状態となり自然回動して、ドラム蓋８の位置がずれてしまい洗濯物４が取り出せなくなる虞がある。このため、各蓋が同一方向に合致した状態でドラム３を固定しなければならない。このドラム３を各開閉蓋が同一方向を向いた状態で固定しておく方法として、ドラム３と回転軸１５により、アウターロータ１４の外周部を機械的に固定する方法がある。

また、脱水終了後、ドラム３の慣性力で回転している状態を制動する手段として、ＤＣブラシレスモータ２６に対して一般的に行われている逆相制動方式もしくは三相短絡方式による電磁ブレーキを印加する方法がある。これらの方式により、ドラム３の回転速度を減速していく。ここで、逆相制動方式は、ブレーキトルクを大きくすることができ、短い時間でドラム３の回動を制動することができるが、制御ソフト上ベクトル制御を行う必要があり複雑化する。

三相短絡制動方式は、ブレーキトルクは弱くドラム３の回動を制動するには、多少の時間を要し停止時間が長くなるが、逆相制動方式よりも簡単に制御できる利点を持っている。これらを効果的に使い分ける方法として、負荷量を検知する手段と連動して負荷が大きいときは逆相制動方式を用い、負荷が小さい時は三相短絡方式とすることができる。このように、脱水によるドラム３の回動を停止させた後、ドラム３内から洗濯物４を取り出すため各蓋の開放位置が同一方向になるように決定して洗濯物４の出し入れをする。

次に、図２に示す本発明のドラム式洗濯機の洗剤液散布部分の部分拡大図に基づいて本発明における洗剤液散布方法について説明する。
ドラム３の側面中心部は、ドラムフランジ４２で支持されており、ドラムフランジ４２はドラム３の他方の回転軸である中空軸４２ａと一体に成型されている。そして、この中空軸４２ａは外槽２に固定された外槽フランジ４３に回転軸受（ベアリング）４４を介在して支持されている。

また、ドラムフランジ４２の中空軸４２aは、シール４６を介して通水路４１に接続されている。この通水路４１が図１に示すフレキシブルホース１３を経由して洗剤投入箱１２に接続されて高濃度の洗剤液を洗濯物４に散布する水路が形成される。そして、高濃度洗剤液が矢印５１に示す方向に中空軸４２a内を流れドラム３内の洗濯物４に散布される。

ここで、ドラム３内にある洗濯物４に高濃度の洗剤液が均等に散布されるように、中空軸４２ａの先端部にある注水口４５には、逆円錐状の散水ヘッド４５aが設けられており、通水路４１から供給される高濃度の洗剤液が中空軸４２aを通過後に、この散水ヘッド４５aに当たり、ドラム３の内部の外側に向けて一様に散水される。このように、ドラムフランジ４２の中心に位置した中枢軸４２ａの注水口４５から直接洗濯物４に洗剤液を散水することにより、必要最小限の洗剤液で洗濯物４の洗浄ができる。

なお、ドラムフランジ４２は、ドラム３の側面に数本の固定ネジ４８により固定されている。このドラムフランジ４２の中空軸４２ａは、ドラム３を回転支持する回転軸としての機能を有し、外槽フランジ４３の回転軸受（ボールベアリング）４４により支持されている。

そして、この中空軸４２aは洗剤液の通路として通水路４１とシール４６を介して水漏れを防止している。また、中空軸４２aと外槽フランジ４３は、洗濯・すすぎ時の水漏れを防止するシール４７を介在して外槽２に固定されている。更に、外槽フランジ４３は補強としてその外部に数本の補強リブ４９が設けられている。

次に、図１に示す、本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の動作を説明する。
まず、ドラム３内に洗濯物４を投入して、洗濯を開始するための電源スイッチ１１をオンにする。続いて、プログラム選択スイッチ３５により、例えば標準コースを洗濯して、スタート・ストップスイッチ３６（図９を参照）を押すと、不図示の給水弁３８が開放されて洗濯に必要な量の水道水が給水される。給水される水道水は、後述するように最初清水として洗濯物４に散布され、続いて洗濯機本体上部のトップカバー５に設けられた洗剤投入箱１２を経由して、この洗剤投入箱１２に投入された粉末洗剤が溶解した高濃度の洗剤液がフレキシブルホース１３、通水路４１を経由してドラム３内の洗濯物４へ散布される。
なお、洗濯物４に水分が含まれるとその質量が大きくなり、ドラム３を回転させるときに駆動モータに通電する電流量が大きく変化する。したがって、その電流量の変化の経過を電流センサ等で検知して給水される水量を制御する方法等がとられている。

上述したように、一般に、市販の合成洗剤は水量３０Ｌに対し２０ｇの量が標準使用量、すなわち１倍濃度としている。また、洗濯負荷量と洗剤の関係は、負荷量１ｋｇあたり合成洗剤は８ｇの使用量が規定量として定められている。従来のドラム式洗濯機の場合、洗濯水量は洗濯負荷量が８ｋｇでも一般的に約３０Ｌの水量で洗濯する機構であるため、洗濯水量で洗剤量を設定すると８ｋｇの洗濯負荷量の場合２０ｇの洗剤使用量となってしまい、洗濯負荷量が多いわりに洗剤量が少なく、洗濯物に付着して汚れが落ちないという欠点が発生する。

この対応として、本発明の実施の形態の例のドラム式洗濯機の場合には洗濯負荷量に対する洗剤量が定められている。すなわち、８ｋｇの洗濯ができるドラム式洗濯機では、定格の８ｋｇを洗濯する場合の洗剤量は６４ｇとしている。このため、洗剤投入箱１２内には洗濯負荷量に対応した洗剤量を投入する。すなわち、定格８ｋｇの洗濯物４を洗濯する場合約６４ｇの洗剤量を投入する必要がある。したがって、洗剤投入箱１２では、投入された洗剤６４ｇを約５Ｌから１０Ｌ程度の水で溶解してからドラム３内に高濃度の洗剤液を投入して洗濯物４に散布する。このとき洗剤濃度の倍率は、洗濯水に対する洗剤の規定量（１倍濃度）が３０Ｌに対し２０ｇであることを考慮すると、５Ｌの清水で６４ｇの洗剤を溶解すると約１９．２倍となり、また１０Ｌの水で溶解する場合でも約９．６倍の高濃度洗剤液となる。本例のドラム式洗濯機では、この高濃度洗剤液がドラム３内の洗濯物４に一様かつ均等に散布されることになる。

次に、図３、図４に基づいて、ドラム３内にある洗濯物４に効率的に高濃度洗剤液を散布する方法について説明する。図３に示すように、先ず、洗濯開始時に、給水電磁弁５２ａあるいは給水電磁弁５２ｂ(図９の給水弁３８に相当)から洗濯に必要な洗濯液または清水が供給される。
すなわち、給水電磁弁５２ａは洗剤投入箱１２で高濃度の洗剤液を作成するための電磁弁であり、給水電磁弁５２ｂは清水を洗濯物４に供給するための電磁弁である。この二つの給水電磁弁５２ａと５２ｂは切換弁５３によって切り換えられ通水路４１に導かれる。
洗剤投入箱１２には、必要量の洗剤（例えば、８ｋｇの乾布に対して６４ｇ）が投入されており、この洗剤投入箱１２内において給水電磁弁５２ａから供給された水と洗剤を攪拌して高濃度の洗剤液が生成される。なお、給水電磁弁５２ｂは、乾布を湿らすため、あるいはすすぎ洗いの時の清水散布に用いられる。

まず、ドラム３内に投入された洗濯物４には、切換弁５３の制御により、ドラム３を回転しながら電磁弁５２ｂから矢印５１の方向に向けて清水を散水する。清水を散水した後に、いったんドラム３を回転して脱水率５０％以上に脱水し、切換弁５３を給水電磁弁５２ａ側に切り換えて、洗剤投入箱１２を通した高濃度の洗剤液をドラム３内に散水する。これにより洗濯物４には高濃度の洗剤液が均一に散水される。図４は高濃度の洗剤液が洗濯物４に一様に散布される様子を示したドラム３の横断面図である。図４に示されるように、ドラム３を回転させることにより、洗濯物４は回転時の遠心力によりドラム３の内周壁に押し付けられた状態となる。そして、この状態を維持しながら、ドラム３を回転させ、散水ヘッド４５aから清水や高濃度の洗剤液を洗濯物４に散水することにより、洗濯物４に均一な散水が行われる。このとき、洗濯物４はドラム３の内壁に一様に分布するようにドラムの回転数が７０〜１００ｒｐｍに選定されている。

図５は、本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の他の例を示すものであり、ポンプ５４を使用してドラム３内に散水するドラム式洗濯機の注水方法を説明するものである。ドラム３内への散水水圧が低いと洗濯物４に均一に散水することができないため、ポンプ５４の吐出圧を利用して散水ヘッドに当てる水流の圧力を強くし、ドラム３内の洗濯物４に均一に散水するようにしている。高濃度洗剤液の具体的な散布方法は図３の方法と同じである。

次に、図６のフロー図を用いて、ドラム式洗濯機における高濃度洗剤液の散布方法及び洗濯の方法を説明する。このフロー図は従来のドラム式洗濯機の洗濯工程として示した図１０のステップＳ１０１の給水工程とステップＳ１０２の洗い工程を、本発明のドラム式洗濯機が実行する場合について説明するものである。
まず、電源スイッチ１１がオンとされると、給水電磁弁５２ｂが通電され、切換弁５３の操作により清水が通水路４１を経由して注水口４５よりドラム３内へ散水が開始される（ステップＳ１）。このときドラム３は約５００〜８００ｒｐｍ程度の中速度回転で回転しながら、清水が散水される（ステップＳ２）。ドラム３を回転させながら散水するのは、散水された清水が洗濯物４を均等に湿らせるためである。

続いて、このステップＳ２の中速度回転が、予めプログラムされた規定時間、継続して行われたか否かが判断され（ステップＳ３）、規定時間が経過していないときは、ステップＳ１の清水の散布が継続される。判断ステップＳ３で、規定時間が経過したと判定されると、ドラム３内への清水の散水を停止し（ステップＳ４）、ドラム３を約８００〜１０００ｒｐｍの高速回転で回転させる（ステップＳ５）。この高速回転の回転数と規定時間は、洗濯物４に含まれる清水を脱水率約５０％以上に脱水するために必要な回転数と規定時間である。ここで、脱水率５０％以上に脱水する理由は、洗濯物４に多くの水分が含まれていると、高濃度の洗剤液が洗濯物４に浸透しにくくなるからである。

続いて、ステップＳ５の高速回転が、５０％以上の脱水率をうるために予め定められた規定時間経過したかどうかが判断される（ステップＳ６）。ステップＳ５の高速回転が規定時間継続して行われたと判断されると、ドラム３の回転を約７０〜１００ｒｐｍの低速回転に切り換え（ステップＳ７）、低速回転をさせながら、高濃度の洗剤液を洗濯物４に散布する（ステップＳ８）。この洗剤液の散布は、切換弁５３を電磁給水弁５２ａに切り換えることにより行われる。すなわち、洗剤投入箱１２を通過した清水はその通過する過程で洗剤を溶かし、高濃度の洗剤液として注水口４５から回転するドラム３の中に散水される。
ステップＳ７の低速回転７０〜１００ｒｐｍは、ドラム３の内周壁に張りついた洗濯物４が自重にて落下しない程度の回転数である。なお、この場合、高濃度の洗剤液のみでなく５〜１０Ｌ程度の清水と合わせて注水してもよい。

次に、ステップＳ７及びステップＳ８による低速回転の高濃度洗剤液の散布が予め規定時間の間、継続的に行われたかどうかが判断される（ステップＳ９）。高濃度洗剤液が規定時間散布された後は、ドラム３は回転速度が約４０〜６０ｒｐｍ程度の洗濯運転へ移行する（ステップＳ１０）。この洗濯運転における回転数約４０〜６０ｒｐｍは、ドラム３に設けられたリフター１７でかきあげられた洗濯物をドラム３内の最高の高さから落下させることができる回転速度である。こうして、高濃度洗剤液のしみ込んだ洗濯物４が、ドラム３の直径に相当する高さ（最高部）から落下してドラム３の最下部に叩きつけられ、たたき洗いが行われる。洗濯回転が終了すると排水、すすぎなどの次の工程へ移行する（ステップＳ１１）

以上説明したように、本発明のドラム式洗濯機は、ドラム３を支持している回転軸１５の一方を中空軸４２ａとして、その中空部を介してドラム３内の洗濯物４に直接洗剤液を散布するものである。そして、その散布方法は、はじめに乾布状態の洗濯物に、ドラムを回転させながら清水を散布して湿らせ、その後洗濯物を脱水して余分な水分を除去した後、ドラム３を回転させながら高濃度の洗剤液を洗濯物４に散布するようにしている。このため、洗剤液は洗濯物の繊維内に十分浸透し繊維内の汚れを効率良く除去することができる。

また、上述したように、高濃度の洗剤液を散布する際には、洗濯物４が一様にドラム３の内壁に広がるような回転数でドラム３を回転させることが、洗濯物４に均一に洗剤液を散布する上で効率的である。また、均一の散布を行うために、洗剤液がドラム３内に散水される注水口４５の先端に、逆円錐形状の散水ヘッド４５aが設けられている。この散水ヘッド４５ａにより洗剤液が放射状にドラム３内に降り注ぐため、ドラム３内の洗濯物４に均一に散水される。また、ドラム３を回転しながら散水することにより、短時間で洗濯物４に高濃度の洗剤液が散水でき、かつ洗濯物４の内部まで洗剤液をよく浸透させることができる。

本発明のドラム式洗濯機により上述した方法で洗濯すれば、高濃度の洗剤液で洗濯ができ、洗剤の化学力を大きく活用することができるため洗浄力が向上する。また洗濯に必要な最小限の洗濯水で洗濯することができ使用水量の低減を図ることができる。

本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の例を示す縦断面図である。 本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の例における注水口付近の拡大断面図である。 本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための縦断面図である。 本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための横断面図である。 本発明のドラム式洗濯機の実施の形態の他の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための縦断面図である。 本発明のドラム式洗濯機における高濃度洗浄方式を説明するためのフロー図である。 従来のドラム式洗濯機を説明するための縦断面図である。 従来のドラム式洗濯機に用いられるインバータモータを説明するための図である。 従来のドラム式洗濯機の運転制御を説明するためのブロック図である。 従来のドラム式洗濯機の運転工程を説明するための流れ図である。

符号の説明

１・・・外枠、２・・・外槽、３・・・ドラム、４・・・洗濯物、５・・・トップカバー、６・・・上蓋、７・・・外槽上蓋、８・・・ドラム蓋、１２・・・洗剤投入箱、１３・・・フレキシブルホース、１５・・・回転軸（ドラム主軸）、１８・・・排水弁、１９・・・排水ホース、２６・・・インバータモータ（ＤＣブラシレスモータ）、４１・・・通水管、４２・・・ドラムフランジ、４２a・・・中空軸、４４・・・回転軸受、４５・・・注水口、４５ａ・・・散水ヘッド、５２ａ、５２ｂ・・・給水電磁弁、５３・・・切換弁

Claims (7)

1. 洗剤を収容する洗剤投入箱と、洗剤投入箱に水を供給して高濃度の洗剤液を生成する洗剤液生成手段と、洗濯物を収納するドラムと、該ドラムを回転自在に支持する回転軸とを備えたドラム式洗濯機において、
   前記回転軸の少なくとも一方は中空の回転軸で構成され、該中空の回転軸を通して前記ドラム内の洗濯物に前記ドラムを回転させながら前記洗剤液生成手段から得られる前記高濃度洗剤液を注入する洗剤液散布手段を設けたことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 前記洗剤液散布手段は、吐出圧を上げ強制的に前記ドラム内に散水するためのポンプを備えたことを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記洗剤液散布手段は、前記ドラム内へ給水するための前記中空の回転軸の吐出部に逆円錐状をした散水ヘッドを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のドラム式洗濯機。
4. 洗剤投入箱と、洗剤投入箱に収納した洗剤を水道からの清水に混合して高濃度の洗剤液を生成する洗剤液生成手段と、洗濯物を収納するドラムと、該ドラムを回転自在に支持する少なくとも一方を中空とする回転軸とを備えたドラム式洗濯機における洗剤液投入方法であって、
   前記ドラムを回転しながら、前記中空の回転軸を介して、前記洗剤液生成手段において生成された洗剤液を、ドラム内に置かれた洗濯物に均一に散布することを特徴とするドラム式洗濯機への洗剤液投入方法。
5. 前記洗剤液投入時の前記ドラムの回転数は、前記洗濯物が遠心力によって前記ドラムの内周面に均等に配置されて落下しない状態が維持される回転数であることを特徴とする請求項４に記載のドラム式洗濯機への洗剤液投入方法。
6. 前記洗剤液投入前に、前記ドラム内に置かれた前記洗濯物に清水を散布するステップと、
   前記清水を散布した後に、脱水する（脱水率約５０％以上）ステップ
   を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のドラム式洗濯機の洗剤液投入方法。
7. 前記洗剤液の濃度は、通常の１倍濃度（清水３０Ｌに対して洗剤２０ｇ）に対して５倍以上の高濃度洗剤液であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のドラム式洗濯機への洗剤液投入方法。

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