JP2010240095A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯機において、ベルトなどの伝達機構の使用回数による性能劣化に対して洗濯、脱水性能を維持できる耐久性の高い洗濯機を実現する。
【解決手段】モータ回転検知部１６と伝達機構回転検知部１５を設け、制御部１７はこの２つの回転検知部からの回転数信号から回転の伝達率を計算し、伝達率がある一定値未満の場合はモータ１１の回転数を上げ、所定の洗濯、脱水性能を得られるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにより伝達機構を介して洗濯脱水槽を回転させて洗濯を実行する洗濯機に関するものである。

従来、一般家庭でモータを使用した洗濯機は、モータの回転を洗濯脱水槽あるいは攪拌翼に伝え洗濯、脱水を行っている。モータの回転を洗濯脱水槽や攪拌翼に伝える方法のうちのひとつはモータ回転軸の回転をギアやプーリー・ベルトなどの伝達機構を設け洗濯脱水槽あるいは攪拌翼に伝えている。この伝達機構は使用回数が増えるに従い性能が劣化し回転数の伝達率が減少するため、伝達率の減少とともに洗濯性能や脱水性能が悪くなってしまう。

図７は伝達機構を有する一般的な全自動洗濯機を示したもので、以下その構成について説明する。全自動洗濯機の本体１は、サスペンション機構２により外槽３をその内部に懸垂支持している。洗濯軸４・脱水軸５は中空で２軸構造としている。洗濯脱水槽７の中央底部に攪拌翼６が配設されている。伝達機構部４１は内部に洗濯時の減速ギアおよび洗濯・脱水軸の切り換えクラッチを内蔵している。モータ４０は外槽３の底部に取り付けられ、モータ側プーリー８およびメカ側プーリー１０は、それぞれベルト９を介して上記モータ４０の動力を上記洗濯軸４・脱水軸５に伝達する。

以上のように構成された全自動洗濯機について、その動作を以下に説明する。

脱水は脱水槽７に洗濯物を投入し、伝達機構部４１のクラッチを脱水側に切り換えて、モータ４０の動力をモータ側プーリー８、ベルト９、メカ側プーリー１０を介して伝達機構部４１、洗濯軸４・脱水軸５とつながっている洗濯脱水槽７に伝達して洗濯脱水槽７を高速回転させ、遠心力により水分を洗濯物から分離することで行う。脱水した洗濯物は洗濯脱水槽７から取り出され、乾燥機に移すなどして乾燥させるものである。

モータ４０の回転はモータ側プーリー８、ベルト９、メカ側プーリー１０をとおして洗濯軸４、脱水軸５に伝わる構造となっている。プーリーとベルトはそれぞれの摩擦によって回転を伝達するしくみになっている。

特開平８−２０６３８６号公報

しかしながら、このような従来の洗濯機はモータの回転軸の回転がモータ側プーリーからベルトへ次にメカ側プーリーへそして伝達機構部へ伝わることとなり、プーリーとベルトはそれぞれの摩擦によって回転が伝わるようになっており、ある程度のすべりが発生する。そのすべりは洗濯回数を重ねるごとに増加する。そのすべりによってモータの回転の伝達機構部への伝達率が減少することによって洗濯脱水槽、および攪拌翼の回転が減少することとなり、その伝達率の減少に伴い洗濯性能や脱水性能が劣化することになる。
伝達率がある一定値以下となることにより当初予定している洗濯性能や脱水性能が得られなくなる課題がある。

また、洗濯脱水槽や攪拌翼のブレーキ時、すなわち洗濯脱水槽や攪拌翼の回転時に制御部が停止指示信号を出した際に、モータの通電をやめて、洗濯脱水槽や攪拌翼の回転の慣性力をモータに伝えモータの回転による逆起電力で回転エネルギーを消費させることによってブレーキをかけるようにしているものもあるが、モータ、プーリー、ベルトの経路の伝達率が減少することにより停止時間が長くなるという課題もある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、所定の洗濯性能や脱水性能およびブレーキ性能を確保することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、回転自在な洗濯脱水槽とそれを内包した外槽と、前記洗濯脱水槽を駆動するモータと、前記モータの回転を前記洗濯脱水槽に伝える伝達機構部と、前記モータの回転を検知するモータ回転検知部と、前記伝達機構部の回転を検知する伝達機構回転検知部と、前記モータ回転検知部と前記伝達機構回転検知部の信号を入力する回転検知部と、洗濯機の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記回数検知部からの信号によりそれぞれ前記モータおよび前記伝達機構部の回転数および前記モータから前記伝達機構部への回転の伝達率を計算できるようにしている。

これにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断でき、洗濯脱水槽の回転による洗濯性能および脱水性能の性能劣化状況を判断できるので、制御部は、回転検知部からの信号により回転の伝達率がある値以下のときモータの回転数を上げるよう指示したり、モータを逆回転させる方向に通電させるよう指示したりすることにより、プーリーとベルトのすべりが発生しても所定の洗濯性能や脱水性能、ブレーキ性能を確保することが可能である。

本発明の洗濯機は、ベルトなどを使用した伝達機構のゆるみやすべり増大に伴う洗濯
性能、脱水性能、ブレーキ性能の劣化という耐久性の向上を図る洗濯機を実現することができる。

本発明の実施の形態１の洗濯機の側断面図 同洗濯機の制御の流れと回路構成を示す図 同洗濯機の洗濯機の動作を示すフローチャート 同洗濯機の洗濯機の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２の洗濯機の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３の洗濯機の動作を示すフローチャート 従来の洗濯機の側断面図

第１の発明は、回転自在な洗濯脱水槽とそれを内包した外槽と、前記洗濯脱水槽を駆動するモータと、前記モータの回転を前記洗濯脱水槽に伝える伝達機構部と、前記モータの回転を検知するモータ回転検知部と、前記伝達機構部の回転を検知する伝達機構回転検知部と、前記モータ回転検知部と前記伝達機構回転検知部の信号を入力する回転検知部と、洗濯機の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記回数検知部からの信号によりそれぞれ前記モータおよび前記伝達機構部の回転数および前記モータから前記伝達機構部への回転の伝達率を計算できるようにしたことにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断し、洗濯脱水槽の回転による洗濯性能および脱水性能の性能劣化状況を判断することができる。

第２の発明は、回転自在な洗濯脱水槽とそれを内包した外槽と、前記洗濯脱水槽の底部に回転自在に配設した撹拌翼と 前記洗濯脱水槽および前記攪拌翼を駆動するモータと、前記モータの回転を前記洗濯脱水槽および前記攪拌翼に伝える伝達機構部と、前記モータの回転を検知するモータ回転検知部と、前記伝達機構部の回転を検知する伝達機構回転検知部と、前記モータ回転検知手段と前記伝達機構回転検知部の信号を入力する回転検知部と、洗濯機の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記回転検知部からの信号によりそれぞれ前記モータおよび前記伝達機構部の回転数および前記モータから前記伝達機構部への回転の伝達率を計算できるようにしたことにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断し、洗濯脱水槽の回転による洗濯性能および脱水性能あるいは攪拌翼の回転による洗濯性能の性能劣化状況を判断することができる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第１の所定値より小さいときモータの回転数を上げるよう指示するようにしたことにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断し、洗濯脱水槽の回転による洗濯性能および脱水性能あるいは攪拌翼の回転による洗濯性能の性能劣化状況に応じた洗濯脱水槽および攪拌翼の所定の回転数が得られるようにし、所定の洗濯性能および脱水性能が得ることができる。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第２の所定値より小さいときモータの通電を停止させるようにしたことにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断し、伝達率がある一定値以下であれば伝達機構の故障と判定し、モータの回転を停止し、伝達機構故障によるモータの発熱、伝達機構からの騒音、その他修理不可能なまでの破壊を防止することが可能である。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれか１つの発明において、制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第３の所定値より小さいときモータを逆回転させる方向に通電させるようにしたことにより、伝達機構部の回転数伝達性能の劣化状況を判断し、洗濯脱水槽や攪拌翼のブレーキ時、すなわち洗濯脱水槽や攪拌翼の回転時に制御部が停止指示信号を出したときに、モータ、プーリー、ベルトの経路の伝達率が減少した際はモータに逆回転制御をかけ停止時間が長くならないようにすることができる。

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、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、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１）
図１は本発明の実施の形態１における洗濯機の側断面図、図２は同実施の形態１における回路図である。図１、図２において、モータ１１の回転はモータ側プーリー８からベルト９次にメカ側プーリー１０を通じて伝達機構部１２に伝えられる。伝達機構部１２に伝えられた回転は伝達機構部１２内部でメカ側プーリー１０に連通している主軸１３が回転し、クラッチ１４で回転を洗濯軸４と脱水軸５に切り替えられる。クラッチ１４で洗濯軸４に接続した場合はそれに連通している攪拌翼７が回転し、洗濯が行われる。同様に脱水軸５に接続した場合はそれに連通している洗濯脱水槽７が回転し、洗濯、脱水が行われる。

伝達機構部１２内部には主軸の回転を検知する伝達機構回転検知部１５があり、主軸１３に設けられた磁石３０によって回転を検知することができる。伝達機構回転検知部１５はホールＩＣにて構成され磁石３０の通過の度にハイ、ローの信号を発生させる。

モータ１１内部にはホールＩＣで構成されたモータ回転検知部１６を設けてモータ１１の回転を検知している。モータ１１のローターは永久磁石を使用しておりＮ，Ｓの磁石の通過の度にハイ、ローの信号を発生させる。

洗濯機の全面部分に制御部１７と、使用者が操作する入力設定手段２２と使用者への状態を知らせる表示手段２１を配置している。制御部１７は交流電源２０を制御してモータ駆動部１９でモータ１１の制御を行い、負荷駆動手段２３にて給水弁２４および排水弁２５の制御を行い洗濯機の洗濯動作の全体制御を行っている。

制御部１７内部には回転検知部１８を設け前記伝達機構回転検知部１５およびモータ回転検知部１６からのハイ、ロー信号を受けてモータ１１と伝達機構部１２内部の主軸１３の回転を検知している。

制御部１７では前記回転検知部１８の信号を受けてモータ１１および主軸１３の回転数を計算し、モータ１１および主軸１３のそれぞれの回転数とモータ１１と主軸１３の回転数の比：（モータ回転数÷主軸回転数）を計算することができる。制御部１７はこれら回転数および回転数の比によってモータ１１への通電率を制御してモータ１１の回転数を調整することが可能である。

モータ１１の回転制御は整流ダイオード２６、電解コンデンサ２７、および６組のＩＧＢＴ２８と還流ダイオード２９で構成されるモータ駆動部１９で制御するＰＷＭを使用したインバータモータ制御を行っている。インバータモータ制御はＰＷＭのパルス幅を調整することによってモータ１１への通電電圧を制御して回転制御を行っている。

以上のように構成した洗濯機について、その動作、作用を図３、図４のフローチャートにて洗濯時および脱水時にモータを回転させて行うときの動作を説明する。

図３において、Ｓ５１にて洗濯脱水槽あるいは攪拌翼を動かすためのモータ目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）およびＳ５２にて主軸目標回転数Ｂ（ｒ／ｍｉｎ）を設定する。

そのあとＳ５３でモータに通電し、Ｓ５４でモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）を計算する。Ｓ５５にて実際のモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）がモータ目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）まで通電を続ける。Ｓ５５にてモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）がモータ目標回転数Ａに達したら、Ｓ５６で主軸回転数Ｄ（ｒ／ｍｉｎ）を計算し、Ｓ５６にて主軸回転数Ｄ（ｒ／ｍｉｎ）が主軸目標回転数Ｂ（ｒ／ｍｉｎ）に達しているかを判断する。

通常の場合、主軸回転数Ｄ（ｒ／ｍｉｎ）が主軸目標回転数Ｂ（ｒ／ｍｉｎ）に達することとなるためＳ５８のモータ通電継続となる。しかしながら、使用回数を重ねる度にプーリーとベルトとの摩擦が減少し、主軸回転数Ｄが主軸目標回転数Ｂに達しなくなる場合がある。このときＳ５９にてモータの目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）にａ（ｒ／ｍｉｎ）を足してモータ目標回転数Ａを引き上げるようにしている。

これによって主軸１３の回転数が目標回転数に達しない時、言い換えれば洗濯脱水槽７、攪拌翼６の回転数が達しない時、当初目標の洗濯性能、脱水性能が得られないときにモータの回転数を上げることによって洗濯性能、脱水性能を引き上げるようにすることができる。

図４は、所定の洗濯性能、脱水性能に達するかどうかを主軸の回転数ではなく伝達率で判定するものであり、使用者の選択したコースや水位などで目標回転数が異なっている場合にはひとつの伝達率で判断するものである。

Ｓ６１にて洗濯脱水槽あるいは攪拌翼を動かすためのモータ目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）およびＳ６２にて第１の所定値である目標伝達率Ｅ（％）を設定する。そのあとＳ６３でモータに通電し、Ｓ６４でモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）を計算する。Ｓ６５にて実際のモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）が目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）に達するまでモータの通電を続ける。

Ｓ６５にてモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）が目標に達したら、Ｓ６６で主軸回転数Ｄ（ｒ／ｍｉｎ）を計算し、Ｓ６７にて伝達率Ｆ（Ｆ＝Ｄ／Ａ×１００）（％）を計算する。伝達率Ｆ（％）が第１の所定値である目標伝達率Ｅ（％）に達しているかを判断する。

通常の場合、伝達率Ｆ（％）が目標伝達率Ｅ（％）に達するためＳ６９のモータ通電継続となる。しかしながら、使用回数を重ねる度にプーリーとベルトとの摩擦が減少し、伝達率Ｆ（％）が目標伝達率Ｅに達しなくなる場合がある。このときＳ７０にてモータの目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）にａ（ｒ／ｍｉｎ）を足してモータ目標回転数Ａを引き上げ、それに応じてＳ７１にて目標伝達率Ｅからｅ（％）を引いている。

（実施の形態２）
本実施の形態は、伝達機構が使用回数の増加とともにモータの回転が主軸に伝わる伝達率が減少し、最終的には洗濯性能、脱水性能が製品として満足できなくなった状態を判断し、本来の性能が満足できない故障状態としてモータの通電をオフするものである。

通電を継続することによって騒音の発生や破壊などの不安全状態になることを回避することができるものであり、その他の構成は上記実施の形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。

以上のように構成した制御手段について、その動作、作用を説明する。

上記構成によれば、図５のように、Ｓ７５にて洗濯脱水槽あるいは攪拌翼を動かすためのモータ目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）およびＳ７６にて目標伝達率Ｅ（％）を設定する。そのあとＳ７７でモータに通電し、Ｓ７８でモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）を計算する。Ｓ７９にて実際のモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）が目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）に達するまで通電を続ける。

Ｓ７９にてモータ回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）が目標に達したら、Ｓ８０で主軸回転数Ｄ（ｒ／ｍｉｎ）を計算し、Ｓ８１にて伝達率Ｆ（Ｆ＝Ｄ／Ａ×１００）（％）を計算する。伝達率Ｆ（％）が目標伝達率Ｅ（％）に達しているかを判断する。

通常の場合、伝達率Ｆ（％）が目標伝達率Ｅ（％）に達するためＳ８３のモータ通電継続となる。しかしながら、使用回数を重ねる度にプーリーとベルトとの摩擦が減少し、伝達率Ｆ（％）に達しなくなる場合がある。

このとき、Ｓ８４で伝達率Ｆ（％）が第２の所定値である伝達率下限Ｇ（％）未満であれば故障状態と判断してＳ８５でモータ通電オフとなる。Ｓ８４で伝達率Ｆが伝達率下限Ｇ（％）以上であればＳ８６にてモータの目標回転数Ａ（ｒ／ｍｉｎ）にａ（ｒ／ｍｉｎ）を足してモータ目標回転数Ａを引き上げ、それに応じてＳ８７にて目標伝達率Ｅからｅ（％）を引いている。

（実施の形態３）
本実施の形態は、洗濯脱水槽や攪拌翼の電磁ブレーキ時、すなわち洗濯脱水槽や攪拌翼
の回転状態から制御部がモータの通電を一旦止め、洗濯脱水槽や攪拌翼の回転の慣性力をモータに伝えモータの回転による逆起電力で回転エネルギーを消費させることによってブレーキをかけるようにしているものやモータを逆回転させることで強制ブレーキをかける洗濯機において、主軸の回転が伝達機構を通じてモータに伝達される伝達率を計算することによってモータに通電し、所定の時間で洗濯脱水槽および攪拌翼の回転が停止するようにしたものである。その他の構成は上記実施の形態１、２と同じであり、詳細な説明は省略する。

以上のように構成した制御手段について、その動作、作用を説明する。

上記構成によれば、図６のようにＳ９０にてモータの回転状態から停止の指示がされる。Ｓ９１でモータの通電をオフし、Ｓ９２にてモータ回転数Ｃ´（ｒ／ｍｉｎ）を計算する。Ｓ９３にて主軸回転数Ｄ´を計算する。Ｓ９４にて伝達率Ｆ´（％）を計算する。

Ｓ９５で第３の所定値である目標伝達率Ｈ（％）以上であればＳ９６のように主軸は目標停止時間内に停止（主軸回転数＝０）する。

Ｓ９５で伝達率Ｆ´（％）が目標伝達率Ｈ（％）未満であればＳ９７にてモータに逆回転の通電を行う。主軸回転数Ｃ（ｒ／ｍｉｎ）＝０となったら通電を止める。

尚、上記実施の形態３においてブレーキについての説明はしていないが、機械式ブレーキとの併用を用いても良い。また、ブレーキ時にモータはオフの構成としたが、モータを逆回転させる電磁ブレーキを用いても本発明の効果を得られる。

尚、上記実施の形態１、２、３において伝達機構回転検知部とモータ回転検知部をホールＩＣと磁石を使った構成としたが、磁石とリードスイッチを使ったセンサや発行ＬＥＤなどを使った光学式センサや静電容量式センサなどを用いた構成としても良い。また、モータ回転検知部はモータ回転時の誘起電圧を制御部で処理して回転を検知する構成でも良い。

またモータをＰＷＭ制御を行うＤＣモータで構成したが、交流誘導モータを用いても良い。伝達機構をプーリーとベルトを用いた構成としたが、ギアを用いた伝達機構にも有効である。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、伝達機構を有する洗濯機において、使用回数を重ねて回転の伝達率が劣化してもモータの回転数を上げて当初の洗濯性能、脱水性能を維持でき、ブレーキ性能が劣化しても逆回転動作を行うことで当初のブレーキ性能を維持することが可能となるので、耐久性の高い洗濯機等として有用である。

１１ モータ
１２ 伝達機構部
１５ 伝達機構回転検知部
１６ モータ回転検知部
１７ 制御部
１８ 回転検知部

Claims (5)

1. 回転自在な洗濯脱水槽とそれを内包した外槽と、前記洗濯脱水槽を駆動するモータと、前記モータの回転を前記洗濯脱水槽に伝える伝達機構部と、前記モータの回転を検知するモータ回転検知部と、前記伝達機構部の回転を検知する伝達機構回転検知部と、前記モータ回転検知部と前記伝達機構回転検知部の信号を入力する回転検知部と、洗濯機の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記回数検知部からの信号によりそれぞれ前記モータおよび前記伝達機構部の回転数および前記モータから前記伝達機構部への回転の伝達率を計算できるようにした洗濯機。
2. 回転自在な洗濯脱水槽とそれを内包した外槽と、前記洗濯脱水槽の底部に回転自在に配設した撹拌翼と 前記洗濯脱水槽および前記攪拌翼を駆動するモータと、前記モータの回転を前記洗濯脱水槽および前記攪拌翼に伝える伝達機構部と、前記モータの回転を検知するモータ回転検知部と、前記伝達機構部の回転を検知する伝達機構回転検知部と、前記モータ回転検知手段と前記伝達機構回転検知部の信号を入力する回転検知部と、洗濯機の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記回転検知部からの信号によりそれぞれ前記モータおよび前記伝達機構部の回転数および前記モータから前記伝達機構部への回転の伝達率を計算できるようにした洗濯機。
3. 制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第１の所定値より小さいときモータの回転数を上げるよう指示するようにした請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第２の所定値より小さいときモータの通電を停止させるようにした請求項１または２に記載の洗濯機。
5. 制御部は、モータから伝達機構部への回転の伝達率が第３の所定値より小さいときモータを逆回転させる方向に通電させるようにした請求項１または２に記載の洗濯機。