JP2011056040A

JP2011056040A - ドラム式洗濯機

Info

Publication number: JP2011056040A
Application number: JP2009208892A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yagi; 功一八木
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP5077313B2

Abstract

【課題】製品共振点の異常振動を製品共振点前の回転ドラムの回転速度上昇中に精度よく推測し、異常振動に的確に対応する。
【解決手段】有底円筒形に形成された回転ドラム２を、回転軸方向２ａが水平または背部に向け水平方向から下向き傾斜として、弾性支持した水槽３内に設置し水槽背部のモータ５で駆動する条件にて、制御手段が脱水動作での回転ドラム２の回転上昇過程で、所定の第１の回転速度における前左右方向、前上下方向の振動成分に係る出力信号と前前後方向の振動成分に係る出力信号の大小関係と前左右方向、前上下方向、前前後方向の振動成分に係る出力信号の総和を用いて、製品共振時の異常振動への対応に供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機に関するものである。

従来のドラム式洗濯機について、本発明の実施の形態を示す図１を参照してその構成を説明する。

洗濯機筐体６内にサスペンション構造としての防振ダンパー７０によって弾性支持された水槽３内に、多数の孔が形成された回転ドラム２が開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして配設され、回転ドラム４は水槽３の背部に固定したモータ５によって回転駆動するようにした水槽ユニット７をなし、洗濯機筐体１の正面側に開閉自在に設けられた扉９を開くことにより水槽３の正面開口部及び回転ドラム２の正面開口部を通して洗濯物を回転ドラム４内から出し入れできるように構成されている。

このように、回転ドラムが前記のように水平または傾斜しているため、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工程を実施するとき、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工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る。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。

特許文献１は、この種のドラム式洗濯機において、脱水工程で回転ドラムの回転速度が低速から高速までの広い回転速度の範囲にわたって運転させ、その際に回転軸に沿った前後方向に洗濯物のアンバランスがあると、回転速度によっては回転ドラムに大きな振れ回りが生じて、水槽に衝突して騒音を発生するなどの不具合が生じることがあるとし、特に、回転軸に沿って前側に大きなアンバランスがあると、後側にアンバランスがある場合よりも振れ回りが生じやすいとしている。

これに対応する技術として、特許文献１では、水槽の複数方向の振動成分を検知可能な振動検知手段が出力する複数方向の振動成分の出力信号に基づいて、洗濯物のアンバランス位置を検知し前側のアンバランス異常に対応できるようにしている。

特開２００６−３１１８８４号公報

特許文献１が開示しているように、振動検知手段が水槽上部に搭載されているので、回転ドラムの振動源に対し水槽も共振対象となるドラム式洗濯機では、相当程度の精度で水槽の振動を検知し、水槽の共振点に対して回転ドラムの回転制御を実行することが可能である。ところが、水槽だけでなく洗濯機筐体自身にも共振点（製品共振点と呼ぶ）が存在
し、洗濯機筐体全体の振動が大きくなるため、製品共振点を精度よく検知して対応することが重要となる。

本発明の目的は、製品共振点の振動を事前で検知して推測し、回転ドラムの回転を上昇させるかどうかを判断して、製品共振点を通過する際に振動の少ないドラム式洗濯機を提供することにある。

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、有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程において、製品共振点に到達する前の所定の第１の回転速度において前記振動検知手段が出力する前記複数方向の振動成分の出力信号に基づき回転ドラムを制御することを特徴としている。

このような構成により、製品共振点の振動を事前に検知して推測でき、製品共振点を通過する際の振動を精度よく推測することができるので、製品共振時の異常振動に的確に対応することができる。

本発明の特徴はそれ単独で、あるいは可能な範囲で複合して採用することができる。

本発明によれば、製品共振点の振動を事前に検知して推測できる、製品共振点を通過する際の振動を精度よく推測することができるので、製品共振時の異常振動に的確に対応することができる。

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断面図同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック図脱水工程での回転ドラムの回転速度変化を示すアンバランス判定、アンバランス異常判定の説明用グラフ前アンバラと対角アンバラの洗濯機筐体の振動の大きさと回転速度を示す波形図図３に示す脱水工程で製品共振点の異常振動を製品共振点前の回転ドラムの回転速度上昇中に行い異常時の対応を含む制御例を示すフローチャート

第１の発明は、有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程において、製品共振点に到達する前の所定の第１の回転速度において前記振動検知手段が出力する前記複数方向の振動成分の出力信号に基づき回転ドラムを制御することにより、製品共振点の振動を事前に検知して推測でき、製品共振点を通過する際の振動を精度よく推測することができるので、製品共振時の異常振動に的確に対応することができる。

第２の発明は、第１の発明において、振動検知手段を水槽前方上部に設け、前記振動検知手段は、水槽の前左右方向、前上下方向、前前後方向の複数の方向に係る振動に対応した信号を出力するとともに、制御手段は、所定の第１の回転速度における前左右方向、前上下方向の振動成分に係る出力信号と前前後方向の振動成分に係る出力信号の大小関係と、前左右方向、前上下方向、前前後方向の振動成分に係る出力信号の総和とに基づき回転ドラムを制御することにより、製品共振点の振動を事前に検知して推測でき、製品共振点を通過する際の振動を精度よく推測することができるので、製品共振時の異常振動に的確に対応することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機につき図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載の内容を限定するものではない。

（実施の形態１）
図１に示す本実施の形態に係るドラム式洗濯機１は、洗濯機筐体６内に水槽ユニット７を収容している。水槽ユニット７は水槽３内に回転ドラム２を収容し、回転ドラム２の回転軸２ａは水槽３の背面に設けられた軸受６８で支持すると共に回転軸２ａにドラム駆動用のモータ５を軸受６８上で連結している。回転ドラム２は水槽３と共に、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸２ａの方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして配置している。

水槽ユニット７はその背面側に軸受６８やモータ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Ｇの位置は背面寄りになって不安定な状態になる。そこで、水槽ユニット７は防振ダンパー７０により重心Ｇの位置より正面側寄りの下方で支持した上で、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、更に防振ダンパー７０による支持高さ位置より下方の背面と、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Ｇの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。

本実施の形態のドラム式洗濯機１は、図示を省略しているが回転ドラム２内に温風を送風する送風ファンや温風を生成するヒータなどを設けた乾燥機能を備えたドラム式洗濯乾燥機をなし、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥にわたる一連の運転動作を使用者からの指示入力と各部の動作状態監視に基づいて制御するため、図２に示すような制御手段２０が設けられている。

制御手段２０は、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、送風ファン１７、ヒータ１８、１９などの必要負荷の動作を制御する。

モータ５は、３相巻線５ａ、５ｂ、５ｃを有するステータと、２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により回転制御される。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せる。

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、その周期よりロータの回転速度を内部機能としての回転速度検知手段２４によって算出する。

ところで、上記のように弾性支持された水槽ユニット７の回転ドラム２は、既述したように、回転軸２ａの方向が水平か傾斜していて、洗濯物を収納して回転するとき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、回転ドラム２を図３に示す目標回転速度１０００〜１５５０ｒ／ｍｉｎといった高速で回転させて洗濯物の脱水を行う脱水工程では、特に、洗濯またはすすぎ行程の終了後で水を含んだ洗濯物が、その種類や生地あるいは形状によっては回転ドラム２の偏った位置に集まりやすい。洗濯物に偏りが生じると回転ドラム２を収容する水槽３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。

このような状態は、特許文献１が開示しているように、水槽３が回転ドラム２からの共振対象となり水槽の共振点である、１２０ｒ／ｍｉｎ付近での第１共振点、２５０ｒ／ｍｉｎ付近での第２共振点、さらに１０００ｒ／ｍｉｎ以上での共振点などで共振すると、水槽ユニット７全体の異常振動の原因となり、異常騒音を発生することに対し水槽上に搭載されている振動検知手段４０で振動を検知して回転制御を行い、異常騒音へのある程度の対応はできる。

しかしながら、６００ｒ／ｍｉｎ付近の製品共振点の振動は振動検知手段４０の出力値が水槽の共振点での出力値と比較して小さいために、正確に製品共振点の異常振動を検知できないうえ、製品共振点に近づくと製品の振動が大きくなるので、製品共振点付近に到達する前に検知する必要がある。

そこで、本実施の形態では、水槽３の前方上部に前左右方向、前上下方向、前前後方向の複数方向の振動成分を検知する振動検知手段４０を備え、制御手段２０は、振動検知手段４０が出力する例えば、製品共振点前の回転速度が一定またはある瞬間回転時での前左右方向、前上下方向、前前後方向に係る複数方向の振動成分の出力信号の大小関係や総和に基づき、洗濯、すすぎ工程終了後の図３に示すような脱水工程における回転制御を実施し、製品共振点の異常振動への対応に供するようにしている。

このように、振動検知手段４０は水槽３の前方上部にあって、水槽３の前左右方向、前上下方向、前前後方向の複数の方向に係る振動に対応した信号を出力するが、製品共振点（６００ｒ／ｍｉｎ付近）前の所定の回転速度（例えば３５０ｒ／ｍｉｎ）での前前後方向と前左右方向、前上下方向の振動成分の出力信号の大小関係について、前前後方向の出力信号が他の２方向の出力信号より大きい場合に、製品共振点の振動が小さくなるという特徴がある。

図４は、前左右、前上下方向の振動成分の出力信号が前前後方向の振動成分の出力信号より大きい前アンバランス（前アンバラと呼ぶこととする）の状態の回転速度と、前左右、前上下方向の振動成分の出力信号が前前後方向の振動成分の出力信号より小さい対角アンバランス（対角アンバラと呼ぶこととする）の状態の回転速度と、洗濯機筐体６の側面上部の振動との関係を表している。

このような手法によれば、製品共振点（６００ｒ／ｍｉｎ付近）に到達する前の所定の回転速度（例えば３５０ｒ／ｍｉｎ）での振動検知手段４０が出力する前前後方向の振動
成分の出力信号と前左右方向、前上下方向の振動成分の出力信号の大小関係を利用して、６００ｒ／ｍｉｎ付近の製品共振点の振動状態を予測し、前前後方向の振動成分の出力信号が他の２方向の出力信号より小さい場合は、製品共振点での振動が大きくなると判定して回転ドラム２を停止させ再起動させる。

他方、前前後方向の振動成分の出力信号が他の２方向の出力信号より大きい場合は、製品共振点での振動が小さくなると判定して、そのまま回転ドラム２の回転速度上昇を継続させる。このようにして、製品共振点での異常振動への対応に供するようにする。

なお、いくら前左右、前上下方向の振動成分の出力信号が前前後方向の振動成分の出力信号より大きくても、３方向の出力信号の総和が極端に小さい場合は、製品共振点での異常振動は起こらないので、３方向の出力信号の総和がある所定の値以上の場合という条件をつければ更に精度が高まることは言うまでもない。

ここで、１つの例を示すと、製品共振点に到達する前の第１の所定の回転速度は３３０〜４００ｒ／ｍｉｎとし、前前後方向、前左右方向、前上下方向の振動成分の出力信号の総和を算出する。総和がある所定の値以上であれば、前前後方向の振動成分の出力信号と前左右方向、前上下方向それぞれの振動成分の出力信号の大小関係を比較して、前前後方向の振動成分の出力信号が他の２方向の出力信号より小さい場合は製品共振点での振動が大きくなると判定し、回転ドラム２を停止させて再起動させる。

また、前前後方向の振動成分の出力信号が他の２方向の出力信号より大きい場合は製品共振点での振動が小さくなると判定し、そのまま回転ドラム２の回転速度上昇を継続させる。このようにして、製品共振点での異常振動への対応に供するようにする。

このように、製品共振点の異常振動を推測して製品共振点の異常振動への対応に供する。

ここで、回転ドラム２の回転を上げながら製品共振点の異常振動の判定を行い、異常振動があると、それに対応しながら脱水制御を行う場合の一例を、図５に示すフローチャートを参照しながら具体的に説明する。

ステップ１００にて脱水行程がスタートすると、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。その後、ステップ１０２にて偏った衣類などの洗濯物をほぐすために回転ドラム２を第２の所定回転速度（例えば約４０ｒ／ｍｉｎ）で正転、反転動作（ほぐし工程）を行う。

次に、ステップ１０３にて洗濯物が回転ドラム２の内面に貼り付く程度の第３の所定回転速度（約７０ｒ／ｍｉｎ）まで緩やかに上昇させる。この後、回転ドラム２の回転速度をさらに上昇させ、ステップ１０４にて回転ドラム２を１次共振回転速度より低い第４の所定回転速度（例えば約８０ｒｐｍ）にて所定時間維持する制御を行う。このとき、回転ムラ、つまり初期アンバランスの有無を検出するが、以降の高速化でアンバランス異常の原因になる程度以上のアンバランスを検出して対応できればよく、アンバランス度が高く後アンバランスも反映している前左右アンバランスで代表してアンバランス状態を判定すれば十分である。なお、前記検出回転速度検出手段（位置検出手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）からの信号が所定間隔で出力されないことによっても判定できる。

ここで、所定以上のアンバランスがあると、回転ムラが大きくバランス状態が悪いと判定し、ステップ１０５でＮ＝４になったかどうか判定する。Ｎ＝４でなければ、次のステップ１０６で回転ドラム２を一旦停止した後、ステップ１０７にて現時点のＮに１を加算
しステップ１０２に戻る。このステップ１０２から１０７の動作を所定回数繰り返すと、すなわち、ステップ１０５にてＮ＝４になると、ステップ１０２での解し工程の繰り返しによって選択物の偏りが解消されないと見做せるので、脱水をあきらめ次工程に移行する。回転ムラがない正常の場合はそのまま次のステップ１０８に移行する。

ステップ１０８では、回転速度を上昇させていき、８１〜３２９ｒ／ｍｉｎでのアンバランス異常を振動検知手段４０からの出力信号にて判定する。アンバランス異常の場合は、ステップ１０６に戻り、アンバランス異常が発生せず正常の場合はステップ１０９に移行する。

また、ステップ１０９では、第１の所定回転速度である３３０〜４００ｒ／ｍｉｎの区間で、前前後方向、前左右方向、前上下方向の振動成分の出力信号の総和と前前後方向の振動成分の出力信号と前左右方向、前上下方向それぞれの振動成分の出力信号の大小関係を利用して、製品共振点（６００ｒ／ｍｉｎ付近）の異常振動を判定する。製品共振点時異常振動と判定した場合は、ステップ１０６に戻り、正常振動と判定した場合はステップ１１０に移行する。

なお、ステップ１０２での布偏り修正動作を、回転ドラム２の正逆弧回転によって行う場合、回転ドラム２の回転速度は４０ｒｐｍ以上とすることにより、正逆を反転させるための急制動時に回転ドラム２に貼り付いた洗濯物に強い慣性力を与えて、回転ドラム２から剥がし、洗濯物が持ち上がった側と左右反対方向に落下させられるので、洗濯物の貼り付きを効果的に剥がせる。また、剥がした洗濯物は以降の正逆弧回転によって左右に入れ替えながらほぐし、かつ回転ドラム２内に前後、左右に均等に分布させられる利点がある。このような洗濯物の左右入れ替わりは、洗濯物をより高く持ち上げる必要があることから、回転ドラム２の正逆弧回転を例えば９０°を超え１８０°未満の角度で実行するのが好適である。

一方、本実施の形態のドラム式洗濯機１において、さらに、水槽３の回転軸２ａの方向の中央位置Ｓに対し、回転軸２ａの方向で見て防振ダンパー７０による支持位置Ｑおよび重心Ｇ共に後部側にあり、しかも、中央位置Ｓと支持位置Ｑとの間の距離Ｌ１が中央位置Ｓと重心Ｇとの距離Ｌ２よりも大きく、重力方向で見て支持位置Ｑが重心Ｇの後方でないにしろ、前方近くに位置する関係から、前、後アンバランス時を問わず、水槽ユニット７の擂粉木運動は水槽３の後部に比し前部に大きく影響する。この結果、水槽３の前部の左右、前後、上下の方向の振動成分に加え、後左右、後上下の振動成分も高い相関性を持って合成している。

これらの相関性を利用して、前振動情報だけで、後アンバランスを含めた各振動成分の必要なアンバランスに対応したアンバランス異常に対応するのに簡単な制御実行できる。

回転ドラムを水平方向または傾斜して設置したドラム式洗濯機での脱水に実用して、製品共振点の異常振動を製品共振点前の回転ドラムの回転速度上昇中に精度よく迅速に行い、異常振動に的確に対応できるので、ドラム式洗濯機等に有用である。

１ドラム式洗濯機
２回転ドラム
２ａ回転軸
３水槽
５モータ
６洗濯機筐体
７水槽ユニット
９扉
２０制御手段
２４回転速度検知手段
３０布量検知手段
４０振動検知手段
７０防振ダンパー

Claims

有底円筒形に形成された回転ドラムを、開口する正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして、弾性支持した水槽内に設置し、水槽の背部に固定したモータで駆動するようにしたドラム式洗濯機において、前記モータの回転を制御する制御手段と、前記水槽の前部に複数方向の振動成分を検知する振動検知手段とを備え、前記制御手段は、洗濯、すすぎ工程後の脱水動作における回転の上昇過程において、製品共振点に到達する前の所定の第１の回転速度において前記振動検知手段が出力する前記複数方向の振動成分の出力信号に基づき回転ドラムを制御することを特徴とするドラム式洗濯機。
振動検知手段を水槽前方上部に設け、前記振動検知手段は、水槽の前左右方向、前上下方向、前前後方向の複数の方向に係る振動に対応した信号を出力するとともに、制御手段は、所定の第１の回転速度における前左右方向、前上下方向の振動成分に係る出力信号と前前後方向の振動成分に係る出力信号の大小関係と、前左右方向、前上下方向、前前後方向の振動成分に係る出力信号の総和とに基づき回転ドラムを制御することを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機。