JP2010284288A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯物の量を効率よく検知して、洗濯物の量に応じたほぐしをすることにより洗濯物のアンバランスを解消する洗濯機を提供する。
【解決手段】脱水開始時に、洗濯物が回転ドラム２内で水槽３の振動の加速度を検知する加速度検知手段３７からの検知結果を基に洗濯物の量の判定を行い、洗濯物の量に応じた最適なほぐし動作をするものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、洗い、すすぎ、脱水、乾燥を逐次実行する洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は回転ドラムをその回転軸心が水平方向あるいは水平方向から前上がりさせた状態にして水槽内に配設されているため、回転ドラム内に洗濯物を収納して回転させると、洗濯物や水が下方に偏りがちになるため振動が発生しやすくなる。

特に、回転ドラムを高速回転させて洗濯物の脱水を行う脱水行程を実施するとき、洗濯またはすすぎ行程の終了後は、水を含んだ洗濯物が回転ドラム内に収納されており、洗濯物の種類や生地あるいは形状によっては脱水行程の回転時に回転ドラムの偏った位置に集まりやすい状態があり、洗濯物に偏りが生じると回転ドラムを収容する水槽に大きな振動が生じ、洗濯機に異常振動や異常騒音を発生させる。大きな振動が生じた場合には、回転ドラムの回転を一時停止させた後に再回転させる駆動制御や回転ドラムの回転速度を減少させる駆動制御などにより洗濯物の偏りを解消させる制御動作が実施されている。

例えば、特許文献１のように、回転ドラム内のアンバランスを検知する方法として、所定の回転速度になるように回転ドラムを所定の時間回転させて、回転速度の変動度合いからドラム内のアンバランスを判定するアンバランス検知方法が知られている。

特開２００３−３２６０９３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、回転速度の変動度合いを検知するのに回転ドラムを所定の時間回転させる必要があるため、バランス状態が良いと判定するまで繰り返しアンバランス検知をする場合に、脱水時間がかかりすぎるという課題があった。

また、回転ドラムの回転速度の変動度合いがアンバランス状態を示す値であるかを判定する判定値は、通常、洗濯物の量によって値が異なるので、洗濯物の量が誤判定された場合や、洗濯開始時は洗濯物が少量であったが途中で洗濯物が追加された場合などは、適切な判定値で判定されず、アンバランス状態であってもバランス状態がよいと判定されてしまう場合があり、アンバランス状態のまま脱水行程及び乾燥工程が行われ振動騒音が大きくなるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、短時間で回転ドラム内の洗濯物のバランス状態や洗濯物の量を検知し、洗濯物の量を誤判定した場合や後から洗濯物を追加した場合でも異常振動・騒音を抑える洗濯機を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、水槽の振動の加速度を検知する加速度検知手段と、洗い、すすぎ、脱水等の各動作を実行する制御手段とを備え、制御手段は、脱水工程開始時に加速度検知手段からの検知結果をもとに布量判定を行うとともに、布量判定後に所定の布量に応じたほぐし動作を実行することによって確実にアンバランスの低減と時間の短縮をすることができる。

本発明の洗濯機は、脱水時間の短縮と脱水立ち上げ時の振動を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における洗濯機の主要断面図 同洗濯機の第１の実施形態における制御装置の構成図 同洗濯機の第２の実施形態における制御装置の構成図 同洗濯機の第３の実施形態における洗濯機の脱水工程の第１のフローチャート 同洗濯機の第３の実施形態における洗濯機の脱水工程の第２のフローチャート 同洗濯機の第３の実施形態における洗濯機の脱水工程の第３のフローチャート 同洗濯機の第３の実施形態における洗濯機の脱水工程の第４のフローチャート

第１の発明は、洗濯物を収容し水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽の振動の加速度を検知する加速度検知手段と、洗い、すすぎ、脱水等の各動作を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水工程開始時に前記加速度検知手段からの検知結果をもとに布量判定を行うとともに、布量判定後に所定の布量に応じたほぐし動作を実行することにより、３次元に確実に洗濯物のモーションを捉えることができ、確実に洗濯物の量を検知することができる。また、確実に洗濯物をほぐすことができ、アンバランス低減による全工程の時間短縮と安定した高速脱水を立ち上げることができる。

第２の発明は、第１の発明において、モータの駆動電流を検知する電流検知手段を設け、制御手段は、脱水動作開始時に洗濯物が回転ドラム内で電流検知手段および加速度検知手段からの検知結果をもとに布量判定を行うことにより、モータの振動や水槽の振動を素早く確実に精度よく検知することができ、洗濯物の量やアンバランスの位置などを検知可能になる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、制御手段は、洗濯物が所定量よりも少量レベルになったことを示す検知結果が出力されたとき、回転ドラムを洗濯物の重力が遠心力より大きい所定回転数で所定時間正転反転させるほぐし動作を行うことによって、確実に洗濯物が回転ドラムに貼り付かない状態でほぐすことができ、アンバランスの低減と脱水高速回転時の水槽の異常振動を抑えることができる。

第４の発明は、第１または第２の発明において、制御手段は、洗濯物が所定量よりも多量レベルになったことを示す検知結果が出力されたとき、回転ドラムを急加速・急反転させる回転数で所定時間正転反転させるほぐし動作を行うことによって、洗濯時に強く絡まった洗濯物をほぐすことができ、アンバランスの低減と脱水高速回転時の水槽の異常振動を確実に抑えることができる。

第５の発明は、特に第１〜第４のいずれか１つの発明において、洗濯物が回転ドラムに投入されるたびに布量判定を行うことにより、常に洗濯物の量を判別することで、洗濯物のバランス状態を早く正確に判別できる。

第６の発明は、特に第１〜第５のいずれか１つの発明において、布量判定は、乾燥工程の前にも行うことにより、乾燥工程時のアンバランスの低減による乾燥時間の短縮と洗濯からすすぎ、脱水、乾燥までのトータルの時間を短縮することができる。

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、本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、本発明の第１の実施形態における洗濯機の主要断面図である。洗濯機１の洗濯機筐体６内には、水槽３を設け、水槽３内に回転ドラム２を収容し、回転ドラム２の回転軸２ａを水槽３の背面に設けられた軸受６８で軸支すると共に回転軸２ａにドラム駆動モータ（モータ）５を連結した水槽ユニット７を前上がりの状態に傾斜させて配置している。

この水槽ユニット７は、その背面側に軸受６８やドラム駆動モータ５などの重量の大きな構成要素が取り付けられているため、重心位置は背面よりになって不安定な状態になるが、防振ダンパー７０により水槽ユニット７をその重心位置より正面側寄りに下方で弾性支持し、水槽３の上部に固定された上部支持金具７５と洗濯機筐体６の上面との間に架設した第１のコイルバネ７１により水槽ユニット７を正面側に向けて付勢し、さらに防振ダンパー７０による支持高さ位置より下方の水槽ユニット７の背面と、洗濯機筐体６の背面との間に第２のコイルバネ７２を架設することにより、重心位置より正面側寄りで防振ダンパー７０により支持された水槽ユニット７が背面側に倒れる状態になることを補正し、制振効果の高い支持構造に構成されている。

水槽３には有底円筒型に形成された回転ドラム２が回転自在に支持され、回転ドラム２は水槽３の背面に取り付けられたドラム駆動モータ５によって回転速度可変および回転方向切換可能に回転駆動される。

また、水槽３の振動の加速度を検知する加速度センサ（加速度検知手段）３６を水槽３の前方上部に取り付けている。

また、回転ドラム２は、図１に示すように、その回転軸方向が正面側から背面側に向けて下向き傾斜となるように傾斜配置されているため、洗濯機筐体６の正面側に形成された傾斜面に開閉自在に設けられた扉９を開くと、回転ドラム２に対して洗濯物を出し入れする作業に際して腰を屈める必要がなく、洗濯機１の正面側に余裕のある空間を確保する必要もないので、洗面所などの狭い空間にも設置可能な洗濯機１に構成することができる。

図２は、本発明の第１の実施形態における図１で記載した洗濯機の制御基盤（制御装置）１３の構成図である。本洗濯機１は、回転ドラム２内に温風を生成するヒートポンプシステム１８などを設けた乾燥機能を備え、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥に渡る一連の動作、工程の指示入力と各部の動作状態の監視に基づいて制御する制御手段２０が設けられている。

制御基盤１３において、交流電力３１を整流器３２により整流し、チョークコイル３３及び平滑コンデンサ３４からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２６によりドラム駆動モータ５を回転駆動すると共に、入力設定手段２１から入力される運転指示及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいてドラム駆動モータ５の回転を制御し、負荷駆動手段３７により給水弁１４、排水弁１３、ヒートポンプシステム１８の動作を制御する。

たとえば、扉９を開いて回転ドラム２内に洗濯物を投入し、洗濯機筐体６の正面側上部に設けられた入力設定手段２１から運転コースの洗濯入力や運転開始入力を行うことにより、指示された運転コースに対応する運転動作を開始し、制御手段２０の制御により所要の動作を実行する。回転ドラム２内に投入された洗濯物の量は布量判定手段３０によって判定され、制御手段２０により洗濯物の量に応じた給水量が得られるように給水弁１４の開閉が制御され、水槽３内へ給水される。

ドラム駆動モータ５は、３相巻線５ａ、５ｂ、５ｃを有するステータと、８極の永久磁石を有するロータとを備え、３つの位置検出素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃを設けた直流ブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子２６ａ〜２６ｆにより構成されたＰＷＭ制御インバータ回路２６により洗濯、すすぎ、脱水時等に回転ドラム２の回転が制御される。

位置検出素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃが検出するロータ位置検出信号は制御手段２０に入力され、このロータ位置検出信号に基づいて駆動回路２５によりスイッチング素子２６ａ〜２６ｆのオンオフ状態をＰＷＭ制御することにより、ステータの３相巻線５ａ、５ｂ、５ｃに対する通電を制御してロータを所要回転速度で回転される。

なお、制御手段２０は、３つの位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃのいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期によりロータの回転速度を算出するようになっている。

また、図１および図２に示すように、水槽３の前方上部に加速度センサ（加速度検知手段）３６が取り付けられ、洗濯工程終了後、衣類に多量の水が含んだ状態で、脱水開始時に回転ドラム２を駆動回路２５により正転方向（右方向）に３ｓ〜５ｓの間回転し、加速度センサ３６によりリアルタイムに水槽３の振動を検知しながら、水槽３の振動の加速度に応じた評価テーブルと比較を行い、正確に洗濯物の量の判定を行う。

なお、加速度センサ３６は３方向（前後、左右、上下方向）の検出軸を持っており、水槽３の振動を３次元からなるモーションを捉えることができる。したがって、洗濯物の量に応じて加速度が異なるため、３次元方向のモーションから優位に洗濯物の量を判定することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施形態における洗濯機の制御装置の構成図である。

第１の実施の形態と同様に、本発明の洗濯機１は、扉９を開いて回転ドラム２内に洗濯物を投入し、洗濯機筐体６の正面側上部に設けられた入力設定手段２１から運転コースの洗濯入力や運転開始入力を行うことにより、指示された運転コースに対応する運転動作を開始し、制御手段２０の制御により所要の動作を実行する。回転ドラム２内に投入された洗濯物の量は布量判定手段３０によって判定され、制御手段２０により洗濯物の量に応じた給水量が得られるように給水弁１４の開閉が制御され、水槽３内へ給水される。

第２の実施の形態では、布量判定時に、回転ドラム２を所定の回転速度で立ちあげるときにドラム駆動モータ５が受ける負荷状態に応じてインバータ回路２６に流れる電流が変化するので、電流回路と直列に接続された抵抗器２８の両端の電圧から電流検知回路２９により電流量を検知し、布量判定手段３０は電流量から洗濯物の量を判定する。

さらに、抵抗器２８および電流検出回路２９によって構成された電流検知手段２７により検知された電流量と加速度センサ３６により検知された加速度とを組み合わせすること
で、電流量から負荷状態により変化するドラム駆動モータ５の動きと水槽３の加速度から回転ドラム２内の洗濯物のモーションを同時に知ることができるため、瞬時（３ｓ以内）に洗濯物の量を判定することができる。なお、前述のように電流量と加速度を組み合わせることによって、洗濯物の位置やアンバランスの状態を同時に判定することができる。

（実施の形態３）
以下、脱水工程における動作を説明する。図４は本発明の第３の実施形態における洗濯機の脱水工程のフローチャートである。

まず、ステップ１００にて脱水工程を開始すると、ステップ１０１にて水槽３内の洗濯水を排水する排水動作を行うとともに、データの初期化を行いステップ１０２に移る。ステップ１０２にて布量を判定するために正転方向に約４５ｒ／ｍで回転時間３ｓ〜５ｓの間回転しながらステップ１０３の電流量とステップ１０４の加速度を検知し、その後ステップ１０５で布量判定を行う。

ステップ１０５で判定した結果がそれぞれ布量１ｋｇ〜６ｋｇ（ステップ１０７〜ステップ１１０）の結果が出力されたときに、布量に応じて回転ドラム２を正転反転させる最適なほぐし（ステップ１１１〜ステップ１１５）動作を実行する。ステップ１０５で判定した結果が予め定めた各布量に応じた電流量と加速度値と異なった場合、ステップ１０２に戻り、再度電流量と加速度を検知する。

また、所定量よりも少量の衣類の場合（例えば布量２ｋｇ以下）ではそれほどの絡みがなく、少ないアンバランスのため強いほぐし動作を必要としない。しかし、所定量よりも多量の衣類の場合では非常に強く絡んでいるため、衣類をバラバラにほぐす必要性が出てくる。したがって、布量に応じてほぐし動作を変更することによって、確実にアンバランスを解除することができ、且つ、回転中の異常振動を防止することができる。

布量に応じたほぐし動作を行ったあと、ある所定の回転数（例えば１２０ｒ／ｍ）まで上昇し、ステップ１１６にて加速度（振動値）を検出する。ここで、所定の閾値以下になった場合ステップ１１７にて次の工程に移る。ステップ１１６にて加速度が所定の閾値以上になった場合、再度布量に応じたほぐし（ステップ１１１〜ステップ１１５）を行う。

また、布量判定で各布量に応じた電流量と加速度値のテーブルの他に図５に示すように、ステップ１１８にて所定量よりも少量レベル（例えば布量２ｋｇ以下）と判定された場合、回転ドラムを左右（正転・反転）方向に洗濯物への重力＞洗濯物への遠心力の関係においての回転数（例えば、約５０ｒ／ｍ）でそれぞれ５ｓ間回転し、洗濯物をほぐす動作をする。

これによって、所定量よりも少量レベルの衣類の場合、それほどの絡みがなく、約５０ｒ／ｍの回転でも衣類が回転ドラム内で宙に舞いながら衣類をほぐしているので、確実にアンバランスを解除している。且つ、少量衣類でも高速回転時に発生する異常振動や騒音を未然に防ぐことができる。なお、重力＞遠心力の関係においての回転数であれば同じような効果が得られる。

さらに、布量判定において、図６に示すように、ステップ１２０にて所定量よりも多量レベルと判定された場合、回転ドラムを左右（正転・反転）に急加速・急反転をする回転数（例えば、指令回転数１８０ｒ／ｍ）でそれぞれ３ｓ間回転し、強く絡まった衣類を左右に急加速・急反転により発生する反動を利用してほぐしを行う。

これによって、大きなアンバランスを解除することができ、且つ、起動時および高速回
転時の異常振動や異常騒音を低減することができる。また、少ないほぐし回数で高速回転まで立ち上げることができるので、全工程の時間を短縮できる。なお、急加速・急反転をする回転数を１２０ｒ／ｍ〜１８０ｒ／ｍの範囲の回転数であれば同様の効果が得られる。また、回転する時間を２ｓ程度に短縮しても同様の効果が得られる。

次に図７に示しているのは、衣類の乾燥工程での布判定方法である。ステップ１２２にて脱水工程終了後、ステップ１２３にてドラムを正逆に正転反転させて布ほぐしを行う。このとき、図４のステップ１０２と同様の回転数と時間を使うことにする。次にステップ１２４とステップ１２５にて電流値と加速度を検知し、それを基に布量を計算した後、ステップ１２６にて布量判定ａを実行する。

次にステップ１２７にて乾燥工程を実施した後、ステップ１２８にて布量判定ｂを実施する。布量判定ａと布量判定ｂをステップ１２９にて比較する。この時布量判定ｂが布量判定ａより小さい場合、つまり乾燥した衣類の重量が軽くなった場合、ステップ１３０にて乾燥工程を終了する。もし布量判定ｂが布量判定ａより大きい場合はしばらく乾燥時間を延長して再度ステップ１２８にて布量検知ｂを実行する。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、衣類を短時間ほぐすことができ、かつアンバランスを解除することができる。また、脱水立ち上げ時の振動を抑えることができかつ乾燥時の時間を短縮することができる洗濯機および乾燥機能を備えた洗濯乾燥機として有用である。

１ 洗濯機
２ 回転ドラム
３ 水槽
５ ドラム駆動モータ（モータ）
２０ 制御手段
２７ 電流検知手段
３６ 加速度センサ（加速度検知手段）

Claims (6)

1. 洗濯物を収容し水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽の振動の加速度を検知する加速度検知手段と、洗い、すすぎ、脱水等の各動作を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、脱水工程開始時に前記加速度検知手段からの検知結果をもとに布量判定を行うとともに、布量判定後に所定の布量に応じたほぐし動作を実行することを特徴とする洗濯機。
2. モータの駆動電流を検知する電流検知手段を設け、制御手段は、脱水動作開始時に洗濯物が回転ドラム内で電流検知手段および加速度検知手段からの検知結果をもとに布量判定を行うことを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 制御手段は、洗濯物が所定量よりも少量レベルになったことを示す検知結果が出力されたとき、回転ドラムを洗濯物の重力が遠心力より大きい所定回転数で所定時間正転反転させるほぐし動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 制御手段は、洗濯物が所定量よりも多量レベルになったことを示す検知結果が出力されたとき、回転ドラムを急加速・急反転させる回転数で所定時間正転反転させるほぐし動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
5. 洗濯物が回転ドラムに投入されるたびに布量判定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 布量判定は、乾燥工程の前にも行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。