JP2006246927A - ドラム式洗濯機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、シワの発生がなく、乾燥ムラや乾燥シワが生じ難いドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、ドラムを駆動するDCブラシレスモータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じてDCブラシレスモータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、脱水工程の終了前または終了後に、DCブラシレスモータの三相コイルの内、二相のコイルに低周波数の交流電源を印加して前記ドラムが振動するように制御装置で制御する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、ドラムを駆動するDCブラシレスモータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じてDCブラシレスモータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、脱水工程の終了前または終了後に、DCブラシレスモータの三相コイルの内、二相のコイルに低周波数の交流電源を印加して前記ドラムが振動するように制御装置で制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、洗濯物を収納するドラムをDCブラシレスモータで駆動するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機に係わるものである。
ドラム式洗濯機は、例えば、特開2004−194822公報(特許文献1)に示される。
ドラム式洗濯機は、洗濯物に含まれる水分を除去するために、特に最終脱水時ではドラムを数分間高速で回転する運転制御がされている。
ドラムの高速回転による遠心力で洗濯物がドラムの内壁に押し当てられ、脱水終了後には、洗濯物はドラムの内壁に貼り付いた状態となったままである。洗濯物はドラムの内壁に貼り付いているので、ドラムから取り出し難い。
このまま、洗濯物を取り出さずに放置して置くと、洗濯物には大きなシワが発生する問題がある。
また、この状態で自動的に乾燥工程へ移行して洗濯物を乾燥すると洗濯物がドラムに貼り付いたままで乾燥されてしまい、乾燥ムラや乾燥シワが大きくなる問題がある。
本発明は、上記の問題に鑑み、洗濯物の張り付きを解消して、洗濯物をドラムから取り出し易く、シワの発生がなく、乾燥ムラや乾燥シワが生じ難いドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
本発明は、回転軸心方向が水平または傾くドラムと、ドラムを駆動する駆動モータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じて駆動モータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、前記制御装置は脱水工程の終了前または終了後に、遠心脱水でドラムの内周に張り付いた洗濯物が剥離するようにドラムを振動させる制御を実行することを特徴とする。
更に具体的には、本発明は、脱水終了後にドラムに貼り付いた洗濯物を自動的に剥がすためにDCブラシレスモータの三相(U−V−W相)の内いずれかの二相のコイルに5Hz〜20Hz位の低い周波数の電圧を印加する。
これにより、DCブラシレスモータのロータと直結しているドラムを急加減速させることによりドラムに上下、左右の振動成分を発生させてドラムの内側に貼り付いている布を引き剥がす。
本発明によれば、脱水後にドラムの内壁に貼り付いた洗濯物が剥がされるので、洗濯物をドラムから取り出し易い。シワの発生がなく、乾燥ムラや乾燥シワが生じ難いドラム式洗濯機を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係わる実施例ついて、図を引用して説明する。
図1に示すドラム式洗濯機の概要から順次説明する。このドラム式洗濯機は、乾燥まで出来るドラム式洗濯乾燥機である。本発明は、ドラム式洗濯乾燥機、脱水までのドラム式洗濯機を含む。
ドラム式洗濯機の外槽2は、外枠1の内側に複数個のサスペンション3により、支持され、外槽2の上部では引きバネ4により支持されている。
サスペンション3は外槽2の全重量を支持するものであり強固な構成でできており、また脱水運転時外槽2の上下振動を吸収したり、脱水起動時に外槽2の異常振動を防止するための減衰機構などが設けられている。
また、外槽2の上部から支持している引きバネ4は外槽2の倒れ防止を兼ねた支持や脱水時の上下・左右振動を低減するために設けられている。
洗濯やすすぎ時には、水道の蛇口に接続された給水ホース5から給水される。給水ホース5は給水電磁弁6に接続されており、給水電磁弁6の操作により注水ホース7を経由して洗剤投入ケース8に洗濯やすすぎに必要な水が供給される。
洗剤投入ケース8には、洗濯に必要な洗剤を投入したり、すすぎ時に洗濯物9の仕上がりを良くするための柔軟仕上げ剤などが投入されている。
洗濯時は、注水ホース7から供給された水が洗剤投入ケース8内で洗剤を溶かしながら外槽2の上部からフレキシブルホース10を介在して投入される。
外槽2に包まれたドラム11には、蓋12を開け投入された洗濯物9が収納され、ドラム11の開口部側の外周には脱水時の振動を低減するためのバランサー13が設けられている。
また、ドラム11の内周には、脱水時に洗濯物9に含まれている水分をドラム11の回転により遠心力で外槽2へ脱水するための脱水穴14が複数個設けられている。
更に、ドラム11には、洗濯時にドラム11の回転により洗濯物9が、かき上げられるように数本のリフター16が設けられている。
外槽2やドラム11が水平軸に対し、θの角度で傾斜しているため、リフター16も洗濯物9が良くかき上げられるように同じような傾斜角θを有している。つまり、ドラム11の回転軸心方向きが傾いている。ドラムは、傾けずに水平にすることも可能である。
ドラム11はフランジ17により主軸18を介在してDCブラシレスモータ19に結合されている。
主軸18は洗濯時やすすぎ時に水漏れを防止するためのシール20が設けられている。
また、同じように水漏れを防止するために外槽2の開口部と外枠1の開口部はベローズ21により接続されている。
このベローズ21は蓋12の外周面と接して水密性を維持しているために、洗濯やすすぎ時での水漏れの防止が図られている。
洗濯やすすぎが終了して不要になった水や脱水時に洗濯物9から脱水された水は、排水電磁弁22を開放することにより、排水ホース23からドラム式洗濯機の外に排出される。
次に図2を基にドラム式洗濯機の運転工程を説明する。
この運転工程は、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程を有する。洗い工程は、洗濯物9に付着した汚れを落す。すすぎ工程は、洗剤分をすすぐ。脱水工程は、洗濯物9に含まれた水分をドラム11の回転により遠心力で脱水する。
ドラム式洗濯乾燥機は、脱水工程の後に乾燥工程が設けられている。これらの工程は、制御装置により自動的に推移するように制御される。
運転工程のフローに沿った詳しく述べる。
先ず、給水電磁弁の開放操作により給水24が行なわれる。洗い25は洗濯に必要な水が外槽2内に給水されるとDCブラシレスモータ19が回動してドラム11が回転することにより行なわれる。この洗いでは、ドラム11の回転速度は40〜50RPM位である。休止を挟んで右回転、左回転を数分間行う。洗濯物9が回転するドラム11内のリフター16によりかき上げては落下する、いわゆるたたき洗いにより洗濯が行なわれる。
洗い25が終了すると、排水26工程へ移行する。排水26工程では、洗いにより洗濯物9付着した汚れを除去した汚れた洗濯水をドラム式洗濯機の外に排出する。
排水が終了した後、洗濯物9に含まれている洗剤分を脱水する脱水工程27へ移行する。脱水工程27では、ドラム11を高速回転して洗濯物9に含まれる水を遠心力により、ドラム11の内壁に複数個設けられた脱水穴14より脱水する。
脱水工程27が終了すると、洗濯物9に含まれた洗剤分をすすぐ、すすぎ工程28へ移行する。
すすぎ工程28の運転に入る前に、洗い時25と同じように清水を給水する給水24の工程にて必要な清水を外槽2内に給水される。一般的にすすぎに必要な清水は、洗い時と同じく約30L程度である。
規定量の清水が給水されると、すすぎ28の工程に自動的に進行し、洗い時25と同じようにドラム11が低速で反転しながら回転し、洗濯物9にふくまれた洗剤分を除去する。
すすぎ終了後の排水−脱水−すすぎ(2)−排水は前述した動作と同様に行われ、最後に洗濯物9に含まれる水分を十分に脱水する最終脱水工程30へ移行する。
最終脱水工程30の脱水時間は一般的に5分以上でドラム11を高速にて回転させ、洗濯物11の水分を除去するものであり、この時の脱水率は60〜65%に至る。
ドラム式洗濯機にヒータなどを設けて、洗いから乾燥まで自動的に進行するドラム式洗濯乾燥機の場合などは、最終脱水工程30が終了した後、自動的に乾燥工程31へ移行する。
乾燥工程31では、洗濯物9の水分が十分に除去された後、ヒータ等により温風を洗濯物9に吹き付けながらドラム11を約50RPM位の速度で反転もしくは一方向に回動させて洗濯物9の水分を除去し乾燥させるものである。
次に制御装置を示す図3のブロック回路図に基づき、ドラム式洗濯機の駆動について説明する。
制御装置100は、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、および乾燥行程を通じてDCブラシレスモータの運転に係わる制御を含む各種の制御を行う。
電源32はAC100V50/60Hzである。この電源32に電源スイッチ33を介して接続されている。
電源スイッチ33の投入により、電源は、電源ラインノイズや空中電波ノイズをカットするフルター回路34を介して整流回路35に交流が供給される。整流回路35で整流された直流は、DCブラシレスモータ19(駆動モータ)のDCブラシレスモータ駆動回路36に供給される。
DCインバータ駆動回路36は、DCブラシレスモータ19のU相コイル37、V相コイル38、W相コイル39の各相コイルに駆動電流を供給する。DCインバータ駆動回路36は、マイコン40の制御指令により電機角120度もしくは180度で電源を供給するIGPT素子回路を有する。
DCブラシレスモータ19の回転制御は、複数個の磁石を有したロータ(図省略)の回転により、DCブラシレスモータ19の外周部に固定して設置されているICホール素子29からの信号をマイコン40に取り込み回転数の制御が行なわれる。ドラム11の回転速度は、DCブラシレスモータ19により広範囲に調整される。
また、洗濯物9に付着した汚れを洗う洗い時や、洗剤分を除去するすすぎ時に必要な清水の給水はマイコン40の指令により制御される。すなわち、マイコン40により制御される駆動回路部41に接続された給水電磁弁6や、排水電磁弁22により給水され、また排水時が行なわれる。
図4、図5、図6、図7に沿ってDCブラシレスモータについて詳しく述べる。
図4に示されるように、DCブラシレスモータ19は、インナーロータタイプのものである。インナーロータ(図省略)は、その外周に極数分の磁石が設けられ、ステータ42の中央部に配設されている。
ステータ42は、10極の磁極を有する。このため、インナーロータの外周には10個の磁石が取り付けられている。ステータ42の内周には、12ティースに分割されたブロックでコイル43が巻かれており、そのコイルはU相端子37a、V相端子38a、W相端子39aの各端子部に接続されている。
コイル43のU−V−Wの各相は、12ティースに分割されて各ブロックにおいて絶縁体44を介在して順番にW−W−U−U−V−V−W−W−U−U−V−Vの順に巻き込まれている。
また、図5に示すように、コイル43は絶縁材44を介在して前述したように12ティースに分割されて各相ごとに巻き込まれており、ステータ42に支持されている。
図6、図7に示すように、DCブラシレスモータ19の通電は、次のように行なわれる。
図6は、U−V−Wに通電する場合、電気角で120度通電方式の電流が流れる状態を示している。
電気角120度通電方式は、DCブラシレスモータのU端子37a、V端子38a、W端子39aそれぞれに矢印で示したような通電状態となる。すなわちa:U→V、b:U→W、c:V→W、d:V→U、e:W→U、f:W→Vの順序で通電される。
運転時にはaからfまで順番に通電されるので、どこのコイルでも同じ温度となる。
図7は、U−V−Wに通電する場合、電気角で180度通電方式の電流が流れる状態を示している。
電気角180度通電方式は、DCブラシレスモータのU相端子37a、V相端子38a、W相端子39aそれぞれに矢印で示すような通電方式であり、U相端子部37aに接続されたU相コイルから(V相コイル、W相コイル)に通電され、次にW端子39aに接続されたV相コイルからU相コイル、W相コイルの方向へ通電する制御がされる。
次にW端子39aに接続されたW相コイルからはU相コイル、V相コイルの方向へ通電する制御がされる。
また電気角で180度通電の場合、U相コイルからV相コイル、W相コイルに通電される場合、電流の大きさはV相コイル、W相コイル共、U相コイルに流れる電流の半分となる。
また、W相コイルからU相コイル、V相コイルに通電される場合の電流の大きさはU相コイル、V相コイル共、W相コイルに流れる電流の半分となる。
同じように、V相コイルからU相コイル、W相コイルに通電される場合、電流の大きさはU相コイル、W相コイル共、V相コイルに流れる電流の半分となる。
このように一般的なDCブラシレスモータ19の通電方式による運転制御には、120度通電方式や180度通電方式があるが、まれに90度通電方式もある。
図8は最終脱水30が終了した後の洗濯物9の状態を示している。
最終脱水30終了後における洗濯物9は、洗濯物9に含まれる水分を十分に脱水するために、ドラム11を約800RPMの高速で5〜8分位運転する。
このため、遠心力により洗濯物9はドラム11の内壁に矢印に示すような強く貼り付いた状態になる。
最終脱水30が終了、すなわち、洗濯コースでの終了時は、蓋12を開けてドラム11内にある洗濯物9を取り出す。しかし、ドラム11の内壁に貼り付いた洗濯物9を取り出すのが容易ではなく、また洗濯物9が貼り付いた状態のまま放置して置くと、洗濯物9に大きなシワが発生する原因となる。
また、最終脱水30が終了後の次の工程として、自動的に洗濯物9を乾燥する乾燥工程へ移行するドラム式洗濯乾燥機の場合、洗濯物9はドラム内壁に貼り付いた状態でヒータにより温風をかけて乾燥するため、洗濯物9には更に大きなシワが発生する。
シワの発生を抑える本発明の主要部について、図9に沿って説明する。
図9はドラム11に貼り付いた洗濯物9を剥がす説明図である。
最終脱水30終了後が終了ドラム11の内壁に貼り付いた洗濯物9を剥がす。その手段として、DCブラシレスモータ19の三相の端子37a、38a,39aの内、いずれかの二相の端子に交流電源で周波数を5Hz〜20Hzを印加する。これにより、外槽2に固定されたDCブラシレスモータは交流電源の周波数範囲内で回動せずに左右方向の往復運動を発生する。
このとき、ドラム11はDCブラシレスモータ19の回転方向とは逆方向に反力を受けて往復運動が発生する。図9の回転方向R1−R2はドラム11の往復運動を示したものであり、DCブラシレスモータ19の回転運動とは逆方向の運動をしている。
このとき、ドラム11はR1方向の振動成分の場合反力により、ベクトルZ軸方向とベクトルX軸に振動が伝達される。これにより、ベクトルY軸方向の上下振動の成分が発生し、ドラム11の内壁に貼り付いた洗濯物9に上下方向の振動が与えられて、洗濯物9の自重も加わり、図10に示すように、洗濯物9がドラム11の底部に落下する。
低周波数の交流電源、すなわち5Hz〜20Hzの周波数をDCブラシレスモータ19の三相の端子内、二相の端子のみに印加する。ドラム11は回動せずに同じ位置で印加周波数にあった振動が加わるため、前述したDCブラシレスモータの回転駆動制御で約45度前後ドラム11を回動させて洗濯物9の貼り付いた位置を変えながら、三相端子の内二相の端子に交流電源で周波数が5〜20Hzの範囲で印加することを繰り返す。これにより、更に洗濯物9がドラム11の内壁から剥がれやすくなる。
また、周波数が5Hzの方が20Hzより大きな振幅成分が得られ洗濯物9を剥がすのに大きな効果が得られるが、その分外枠1への伝達振動も大きくなるため、5Hz→10Hz→15Hz→20Hzと印加時間を変えながら周波数も変化させれば更に効果が上がる。
すなわち、印加周波数の変化により、例えば高い周波数成分ではドラム11の振幅が小さいため洗濯物とドラム内壁との密着性を低減させて、低い周波数でドラム11に大きな振幅を与え洗濯物をドラム内壁から引き離す効果を得る。
また、布の質(化繊類など)によっては、周波数を高くした状態でもドラム内壁から洗濯物を引き離すことができるため、布の量や布の質によってもドラム11に印加する周波数を変化させても良い。
周波数印加の順には洗濯物9の種類、例えば木綿類や化繊類、木綿と化繊類の組み合わせによっても異なるため、予め洗濯物の布質を布質センサなどで検知し、洗濯物の種類により、印加周波数の組み合わせや適当な印加時間の組み合わせでもって制御すれば、更に効果的な洗濯物9の剥がし制御となる。
図11は、洗濯物9をドラム11が回転するとき、かき上げる数本のリフター16の間に、リフター16より低い高さhの小リフター16aを設けて、DCブラシレスモータに5Hz〜20Hzの周波数を印加してドラム11の内壁に貼り付いた洗濯物9を剥がす説明図である。このように、リフター16間にリフター16より低い高さhリフター16aを設ければ、更に洗濯物9がドラム11の内壁から落下しやすくなる。
図12は、最終脱水30における脱水時間とドラム11の回転数の関係および、最終脱水時にドラム11の回転による遠心力で洗濯物9がドラム11の内壁に貼り付いた状態を剥がすドラム回転制御の状態を示す図である。
最終脱水30では、ドラム11の回転は数段回に分けて回転数および時間を変化させながら脱水される。
ドラム11を急速に規定の回転数約800〜900RPM位まで上昇させると、洗濯物9に含まれている水分がドラム11の脱水穴14から外槽2に脱水され、外槽2とドラム11の間隙に多くの脱水液が溜まる。この脱水液がドラム11の回転に大きな抵抗となり、ドラム11が失速するばかりか、洗剤分を含んだ水分をドラム11の回転により攪拌されるため、外槽2とドラム11間で発泡してしまう現象が発生する。
これらの障害を無くすために、脱水時にはドラム11の回転を徐々に上昇させて脱水することが一般的な制御方法となっている。
規定時間の脱水が終了すると、DCブラシレスモータ19への通電を停止し、ドラム11の惰性回転を止めるためにDCブラシレスモータには、回転方向とは逆回転力などを印加した電磁ブレーキとしてドラム11の惰性回転をすみやかに停止させる。
最終脱水30が終了した後の洗濯物9は、ドラム11が回転した遠心力により、内壁に貼り付いた状態で停止している。
このため、洗濯物9をドラム11の内壁から落下させる手段として、ドラム11の回転力による洗濯物9がドラム11の内壁に貼り付かない速度である約100RPM以下で、なおかつ洗濯物がドラム11の回転によりドラム11の内壁に貼り付く寸前の速度、洗濯物9の布質にもよるが約20RPM以上の速度でドラム11を回転させて、DCブラシレスモータ19に逆制動をかけドラム11の回転方向に対しブレーキをかける。これにより、ドラム11の回転方向とは逆の反力が洗濯物9に加わり、図9を基に説明した現象が発生して洗濯物9をドラム11の内壁から落下させることができる。
これらの制御は、ドラム式洗濯機のみでなく乾燥用ヒータを備えたドラム式洗濯乾燥機でも良く。
また、ドラム11は水平に支持されたものでも水平に対し角度を有し傾斜したものでも支障無く制御できる。
また、ドラム11の外周部に洗濯物の出し入れする蓋部を有し、洗濯物は外枠1の上部から出し入れする、いわゆるトップオープンタイプのドラム式洗濯機においても本発明を採用して脱水終了時にドラムの内壁に貼り付いた洗濯物を引離す制御をしても良い。
9…洗濯物、11…ドラム、16…リフター、19…DCブラシレスモータ、25…洗い(洗濯工程)、28…すすぎ(1)(すすぎ工程)、30…最終脱水(脱水工程)、37…U相コイル、38…V相コイル、39…W相コイル、100…制御装置。
Claims (6)
- 洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、前記ドラムを駆動する駆動モータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じて駆動モータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記制御装置は前記脱水工程の終了前または終了後に、遠心脱水で前記ドラムの内周に張り付いた洗濯物が剥離するように前記ドラムを振動させる制御を実行することを特徴とするドラム式洗濯機。 - 洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、前記ドラムを駆動するDCブラシレスモータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じてDCブラシレスモータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記制御装置は前記脱水工程の終了前または終了後に、DCブラシレスモータの三相コイルの内、二相のコイルに低周波数の交流電源を印加して前記ドラムが振動するように制御することを特徴とするドラム式洗濯機。 - 洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、前記ドラムを駆動するDCブラシレスモータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じてDCブラシレスモータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記制御装置は前記脱水工程の終了前または終了後に、DCブラシレスモータの三相コイルの内、二相のコイルに直流の電圧を極性を変えずに低周波数で繰り返し印加するように制御することを特徴とするドラム式洗濯乾燥機。 - 洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、前記ドラムを駆動するDCブラシレスモータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じてDCブラシレスモータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記制御装置は前記脱水工程の終了前または終了後に、DCブラシレスモータの三相コイルの内、二相のコイルに直流の電圧を極性を変えて低周波数で繰り返し印加するように制御をすることを特徴とするドラム式洗濯乾燥機。 - 請求項2〜4のいずれかに記載されたドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記低周波数の周波数が5Hz〜20Hzであることを特徴とするドラム式洗濯機。 - 洗濯物を収納し、かつ回転軸心方向が水平または傾くドラムと、前記ドラムを駆動する駆動モータと、洗濯工程、すすぎ工程、および脱水工程を通じて駆動モータの運転を制御する制御装置とを有するドラム式洗濯乾燥機を含むドラム式洗濯機において、
前記制御装置は前記ドラムを100RPM以下の低速で回転させて、急停止のブレーキを掛けるように制御をすることを特徴とするドラム式洗濯機。
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