JP2007068814A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水時、モータの極数を切り換えるとき、モータを流れるか電流を抑えるようにしたドラム式洗濯機を提供する。
【解決手段】モータ６の極数を切り換えて回転数を変えるとき、モータ６を駆動し得る最小の導通角から印加し始めるようにして、モータ６に流れる電流を抑え、モータ６やパワースイッチング手段１２などの温度上昇を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯物を収容したドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の各行程を行うドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、洗濯物を収納し水平な回転軸を中心に回転可能なドラムを、異なる極数を持つ２種類のモータにより駆動し、この２種類のモータを切り換えて回転数を制御するよう構成していた。第１のモータはモータ極数が大きく（例えば、１６極）、洗濯行程やすすぎ行程など低速回転（例えば、１２０ｒ／ｍｉｎまで）で、水を含んだ重量のある洗濯物を回転させることができる高トルクが出るモータであり、第２のモータはモータ極数が小さく（例えば、２極）で、脱水行程など高速（例えば、８００ｒ／ｍｉｎ）まで回転させることができる。これら２つのモータを切り換えて洗濯からすすぎ、脱水を行っていた。制御手段は脱水行程を行うとき、第１のモータで駆動した後、所定の回転数（例えば、洗濯物がドラム内壁に張り付く程度の回転数である１００ｒ／ｍｉｎ）に達すると、第１のモータをオフした後、第２のモータを全導通で駆動して速やかに回転数を立ち上げドラム内の洗濯物を遠心脱水していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２０１９８５号公報

しかしながら前述した従来の構成では、脱水行程で、ドラムを低速から高速に立ち上げるとき、第１のモータから第２のモータへ切り換えていたが、この切り換え時においてモータに過電流（１０Ａを超える）が流れてしまい、モータやパワースイッチング手段などの電子部品の温度が上昇して故障してしまう等の問題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、脱水行程でドラムを高速回転に立ち上げるときに発生する過電流を少なくして、モータやモータを駆動するパワースイッチング手段などの電子部品の温度上昇を抑え、部品故障などを防ぐことを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係るドラム式洗濯機は、洗濯物を収容して水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動されるドラムと、このドラムを駆動し、２つ以上の極数からなるモータと、前記モータの回転数を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの極数を切り換えて回転数を変えるとき、前記モータを駆動し得る最小の導通角から印加し始めるようにしたものである。これにより、脱水行程で、ドラムを低速から高速に立ち上げるときに発生する過電流を少なくして、モータやモータを駆動するパワースイッチング手段などの電子部品の温度上昇を抑えることができる。

本発明のドラム式洗濯機は、ドラムを低速から高速に立ち上げるときに発生する過電流を少なくして、モータやモータを駆動するパワースイッチング手段などの電子部品の温度上昇を抑えることができる。

本発明は、洗濯物を収容して水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動されるドラムと、このドラムを駆動し、２つ以上の極数からなるモータと、前記モータの回転数を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの極数を切り換えて回転数を変えるとき、前記モータを駆動し得る最小の導通角から印加し始めるようにしたものであり、脱水行程で、ドラムを低速から高速に立ち上げるときに発生する過電流を少なくすることによりモータやモータを駆動するパワースイッチング手段などの電子部品の温度上昇を抑えることができる。また、電流が低くなるので、モータや電子部品も低価格のものを使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態１に係るドラム式洗濯機の要部構成を示す縦断面図である。ドラム１は、外周部に多数の通水孔２を全面に設け、水受け槽３内に回転自在に配設している。ドラム１の回転中心に略傾斜方向の回転軸４の一端を固定し、回転軸４の他端にドラムプーリー５を固定している。モータ６は、ベルト７によりドラムプーリー５と連結し、ドラム１を回転駆動する。ドラム１の開口部に蓋８を開閉自在に設けている。水受け槽３は、洗濯機本体９よりばね体（図示せず）により脱水時の振動が洗濯機本体９に伝達されないように防振支持されるとともに、脱水時の振動を低減する重り（図示せず）が設けられている。ヒータ１０は水受け槽３内の洗濯水を加熱するものである。

制御装置１１は、モータ６、ヒータ１０などの動作を制御し、洗濯、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御する。

上記各構成の洗濯行程、すすぎ行程、脱水行程における動作を説明する。蓋８を開いてドラム１内に洗濯物を投入し、運転を開始すると、洗濯行程では、ドラム１はモータ６によって低速で回転駆動され、ドラム１内の洗濯物は持ち上げられて水面上に落下し、落下したときの衝撃力で洗浄される。次にすすぎ行程においても洗濯行程と同様の動作を行う。次に脱水行程では、ドラム１は高速で回転駆動され、洗濯物は遠心力により脱水される。このとき、ドラム１内の洗濯物の偏り、すなわちアンバランスが生じると、ドラム１および水受け槽３に大きな振動が生じるが、防振ダンパー（図示せず）が振動を減衰させるため、振動は洗濯機本体９に伝達されないようにしている。

図２は、本発明の実施の形態１における制御装置１１の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、モータ６はインダクションモータで構成し、かつ２極の極数を有する。洗濯やすすぎ時はドラム１を第１の回転数Ｎ１（例えば、４５ｒ／ｍｉｎ）で回転させるため、１６極を使用する。すなわち、パワースイッチング手段１２を介して、ａの経路を通してモータ６に通電されることにより、ドラム１は正方向（洗濯機本体９の正面から向かって右回り）に回転する。モータ６の回転数は、回転数検知手段２０により検出され、制御手段２４はパワースイッチング手段１２により、モータ６に加える電圧の導通角を変化させて、モータ６の回転数を制御する。モータ６はモータプーリー１３とベルト７を介してドラム１と連結されており、ドラム１を４５〜１００ｒ／ｍｉｎの回転数でドラム１を回転させることができる。また、パワースイッチング手段１２を介して、ｂの経路を通してモータ６に通電することによりドラム１を、４５〜１００ｒ／ｍｉｎの回転数で逆方向（洗濯機本体９の正面から向かって左回り）に回転させることができる。

次に、脱水時では、１６極を使って、ドラム１を、第２の回転数Ｎ２（例えば、１００ｒ／ｍｉｎ）まで上げて、その後、極数を２極に切り換えて第３の回転数Ｎ３（例えば、９００ｒ／ｍｉｎ）で回転させる。すなわち、パワースイッチング手段１２を介して、ｃの経路を通してモータ６に通電することにより、逆方向（洗濯機本体９の正面から向かって左回り）に回転する。このとき、ドラム１の回転数は１００〜９００ｒ／ｍｉｎの間で制御することができる。

洗濯やすすぎ時は低速（例えば、４５ｒ／ｍｉｎ）でモータ６の回転トルクが必要のため、モータ極数を大きくして低速回転でトルクが出るようにするが、脱水では高速（例えば、９００ｒ／ｍｉｎ）で遠心脱水するためモータ極数を小さくして高い回転数で回転させることができる。

制御手段２４は、マイクロコンピュータ等で構成し、双方向性サイリスタなどで構成したパワースイッチング手段１２を介して、ヒータ１０、給水弁１４、排水弁１５などを制御し、洗濯、すすぎ、脱水の一連の行程を逐次制御する。ヒータ１０は水受け槽３内の洗濯水を加熱し、給水弁１４は水受け槽３内に給水し、排水弁１５は水受け槽３内の洗濯水を排水するものである。

入力設定手段１６は、使用者が必要な設定コース、動作のスタートなどを入力するもので、入力された情報を制御手段２４に出力している。表示手段１７は、入力設定手段１６により入力された設定内容、動作状態などを表示する。水位検知手段１８は、水受け槽３内の水位を検知し、水温検知手段１８は水受け槽３内の水温を検知して、それぞれ制御手段２４へ検知結果を出力する。回転数検知手段２０はモータ６の回転数を検知することでドラム１の回転数を検知し、検知結果を制御手段２４へ出力する。記憶手段２１は、一連の制御に必要なデータなどを記憶している。なお、２２は商用電源、２３は電源スイッチである。

図３は、本発明の実施の形態における布ほぐし行程から脱水行程のタイムチャートである。図３に示すように、制御手段２４はドラム１を第３の回転数Ｎ３（例えば、９００ｒ／ｍｉｎ）で駆動する脱水行程の前に、ドラム１を第１の回転数Ｎ１（例えば、４５ｒ／ｍｉｎ）で駆動する布ほぐし行程と、第１の回転数Ｎ１から第４の回転数Ｎ４（例えば、８５ｒ／ｍｉｎ）に徐々に回転数を上昇させる布バランス行程と、その後、第４の回転数Ｎ４で駆動し、洗濯物の偏り（アンバランス）を検知し判定するアンバランス判定行程と、モータ６の極数を１６極から２極に切り換えるモータ極数切り換え行程を行った後、脱水行程に入るようにしている。

布ほぐし行程では、ドラム１を右回転１回と左回転１回行う。第４の回転数Ｎ４は洗濯物がドラム１の内壁に張り付く回転数としている。

上記構成において、動作を説明すると、蓋８を開いてドラム１内に洗濯物を投入し、電源スイッチ２３をオンした後、入力設定手段１６のスタートスイッチ（図示せず）を操作して運転を開始すると、給水弁１４が動作して給水し、水位検知手段１８により所定の水位を検知すると給水を停止し、モータ６を駆動する。洗濯行程では、洗濯物に水が含まれるため補給水をしながら、ドラム１はモータ６によって低速で回転駆動され、ドラム１内の洗濯物は持ち上げられて水面に落下し、落下したときの衝撃力により洗浄される。

このとき、ヒータ１０に通電して水受け槽３内の洗濯水を過熱し、水温検知手段１９により水受け槽３内の水温を検知して、洗濯水の温度をほぼ一定の温度に制御する。洗濯行程が終了すると、排水ポンプ１５を動作して水受け槽３内の洗濯水を排出する。その後、すすぎ行程を経由して脱水行程では、ドラム１は高速回転で行動され、洗濯物は遠心脱水される。

次に、洗濯行程またはすすぎ行程から脱水行程に入るまでの動作を図３から図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態における布ほぐし行程から脱水行程のモータ電流のタイムチャートであり、図５は、本発明の実施の形態における布ほぐし行程から脱水行程のフローチャートである。

ステップ１００で洗濯行程またはすすぎ行程を終了して布ほぐし行程を開始すると、ステップ１０１で制御手段２４に内蔵したタイマーをスタートし、ステップ１０２でパワースイッチング手段１２のａの経路に通電することにより、モータ６をオンする。このとき、ドラム１の回転数を第１の回転数Ｎ１（４５ｒ／ｍｉｎ）に設定して、回転数検知手段２０によりモータ６の回転数を検知し、検知結果に基づいて第１の回転数Ｎ１になるようモータ６をフィードバック制御する。ドラム１は図３に示すように、第１の回転数Ｎ１で右回転する。

ステップ１０３でモータ６を約３秒間オフし、ステップ１０４でパワースイッチング手段１２のｂの経路に通電することによりモータ６をオンし、ドラム１の回転数Ｎ１に設定して回転数検知手段２０によりモータ６の回転数を検知し、この出力によりモータ６を制御する。ドラム１は同様に第１の回転数Ｎ１で左回転する。ステップ１０５で時間ｔ１が経過すると、ステップ１０６で設定回転数をＮ１から徐々にＮ４に上げる（例えば、１秒間に２ｒ／ｍｉｎ上昇させる）。ステップ１０７で時間ｔ２が経過すると、このときドラム１の回転数はドラム１内の洗濯物がドラム１内の内壁に張り付く程度の回転数（例えば、８５ｒ／ｍｉｎ）に達している。

ステップ１０８でドラム１の回転数を第４の回転数Ｎ４（例えば、８５ｒ／ｍｉｎ）に制御したときのパワースイッチング手段１２の導通角を検知し、この検知した導通角に固定して、モータ６を駆動する。実際には、８５ｒ／ｍｉｎに回転制御をしているときの導通角はドラム１が１回転する間に１０回、回転数を検知できるため、回転数を検知するごとに設定回転数と検知した回転数の差に対応して導通角を可変しているので、所定時間（例えば、５秒間）における平均の導通角で固定するようにしている。

図５において、ステップ１０９で、制御手段２４は、このときの回転数の変動幅を回転数検知手段２０により検知した回転信号から算出する。

ステップ１１０で、ドラム１の平均回転数により変動幅を補正する。ステップ１１１で補正した回転数の変動幅と所定値（例えば、２００）とを比較し、回転数の変動幅が所定以下のときは、ドラム１の回転数を上げても振動や騒音が大きくならないと判断して、ステップ１１３で時間ｔ３が経過した後ステップ１１４で設定回転数をＮ４（８５ｒ／ｍｉｎ）から徐々にＮ２（１００ｒ／ｍｉｎ）に上昇させる。

ステップ１１１で補正した回転数の変動幅が所定値以上のときは、ドラム１の回転数を上げると振動や騒音が大きくなると判断して、ステップ１１２でタイマーをリセットしてステップ１０１に戻る。ステップ１１５ではモータ６の極数を１６極から２極に切り換る。このとき、切り換え前に一旦、モータ６をオフし、同時に２つの極数が導通されないようにする。モータ６の２極側に通電するためにパワースイッチング手段１２の経路ｃを介して電圧が印加される。ここで、図５に示す布ほぐし行程から脱水行程におけるモータ６の電流値のグラフにおいて、モータ極数を１６極から２極に切り換えたとき（時間ｔ３’）に、モータ６に全電通したときは、図５のａのように１０Ａ以上の電流が流れてしまう。そこで、切り換え直後にモータ６に与える電圧の導通角をパワースイッチング手段１２がオンする最小の導通角にして印加電圧を小さくすることで、加わるエネルギーを小さくすることができ、電流も図５のｂのように小さくなる（約７Ａ程度）。その後、制御手段１１により、ドラム１は設定回転数になるように回転数制御が行われる。ドラム１の回転数が高くなるにつれて、モータ６の電流も下がり、最終的には約４Ａ程度になる。

ステップ１１６で時間ｔ４が経過すると、ステップ１１７でドラム１の設定回転数をＮ３（例えば、９００回転）に上げることにより脱水行程に入る。脱水行程が終わると、ステップ１１８の次行程に移行する。

なお、本実施の形態ではモータ６をインダクションモータとしたが整流子モータなどであっても良い。また、モータの極数を２極としたが、極数は何極であってもかまわない。また、２つ以上のモータで構成しても同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、モータの極数を切り換えて高速回転させるとき、モータを駆動し得る最小の導通角から印加し始めるようにしたので、発生する過電流を少なくして、モータやモータを駆動するパワースイッチング手段などの電子部品の温度上昇を抑えることができるので、洗濯、すすぎ、脱水の各行程を行うドラム式洗濯機として有用である。

本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図 同ドラム式洗濯機の制御装置の構成を示す回路図 同ドラム式洗濯機の布ほぐし行程から脱水行程のタイムチャート 同ドラム式洗濯機の布ほぐし行程から脱水行程のモータ電流のタイムチャート 同ドラム式洗濯機の布ほぐし行程から脱水行程のフローチャート

符号の説明

１ ドラム
６ モータ
１２ パワースイッチング手段
２０ 回転数検知手段
２４ 制御手段

Claims (1)

1. 洗濯物を収容して水平方向又は傾斜方向を回転軸心として回転駆動されるドラムと、このドラムを駆動し、２つ以上の極数からなるモータと、前記モータの回転数を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの極数を切り換えて回転数を変えるとき、前記モータを駆動し得る最小の導通角から印加し始めるようにしたドラム式洗濯機。