JP2013034685A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】アンバランス量が所定値以下の場合にはアンバランス量を再調整して、ドラムの振動を最小限に抑えたドラム式洗濯機を提供すること。
【解決手段】ドラム３内のアンバランス位置Ａとアンバランス位置Ａにおけるアンバランス量を検出し、アンバランス量が所定値より小さい場合に、アンバランス量調整手段３０が洗濯物１８のアンバランス量を大きくし、所定値以上とすることで、脱水起動時にボールバランサのボール位置を対向する位置で回転加速させることができる。これにより、振動、騒音、負荷増加を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体制御装置（ボールバランサ）を備えたドラム式洗濯機の洗濯工程から脱水工程へ移行する際に、洗濯衣類等がドラム内で偏ることによるアンバランス状態を迅速に解消するドラム式洗濯機に関する。

従来、この種のドラム式洗濯機は、濡れた衣類をドラム内に収容した状態では、ドラム内の衣類が不均一に分布している。このため、水平軸を中心に高速回転した際、アンバランス状態となり、起動から約４００ｒ／ｍｉｎぐらいまでに最大の共振点を有し、振動や騒音および振動による消費電力損失を発生させることとなり、容易に高速回転を行うことができない。

そのために、回転体制御装置（ボールバランサ）を備える。ドラムの回転速度がドラムの固有振動数よりも速い回転速度になると、ボールバランサ内のボールは衣類の偏りの反対位置に移動する。この作用を利用して、ボールバランサのボールがドラム内の衣類の偏りの反対方向に移動することでアンバランス状態を解消することができる。

しかし、ボールバランサ内のボールが移動する際、ドラムが低速で回転する場合は、重力により、ボールバランサ内の底部に位置して上方向へ移動しない。ドラムの回転速度が、ボールの重力を超える回転加速度が加わるような所定回転速度となった場合に、ボールは上方向へ移動する。ボールが上方向へ移動する際に、ボールに重力の加わる位置では、複数のボールが一つの群として移動するが、ボールバランサの上部では重力が加わらなくなるため、複数のボールが二分することとなり、アンバランスを解消する状態とならない。さらに、二分化したボールが再び一の群になる際に、衝突をするために衝突音が発生する。

また、さらにはボールバランサを搭載した場合に、ドラム内の衣類によるアンバランスが小さい場合や無負荷に近い場合では、ボールバランサのボールが逆にアンバランスの状態となるため、脱水起動時に振動、騒音を大きくする原因となっている。

ボールの二分化を防止するため、従来のドラム式洗濯機は、回転体制御装置にボールの位置検出をおこなう位置検知手段を備えることで、ボールが回転制御装置の上部に達する前に、ドラムを加速することでボールの二分化を防止している（例えば、特許文献１参照）。

従来のドラム式洗濯機の例として図８、９を用いて、特許文献１に記載されたボールバランサを説明する。図８は、従来のドラム式洗濯機の構成図を示すものである。図９は、従来のドラム式洗濯機の制御ブロック図を示すものである。

図８に示すように、筐体９０１内には、洗濯機本体に固定している洗濯槽９２２が配設されている。洗濯槽９２２は、ドラム９０３を収納し、ドラム９０３を駆動するモータ９１２と、モータ９１２の回転速度を検出するモータ速度センサ９０２が洗濯槽９２２の背面に位置している。ドラム９０３の前面には、バランシング装置（ボールバランサ）９０８と、その内部に移動可能な複数のボール９０９と、複数のボール９０９の位置を検出する光センサ９１１が設けられている。ドラム９０３が回転し始め、光センサ９１１が、バランシング装置９０８の複数のボール９０９が任意位置に移動したことを検知すると、ドラム９０３の回転速度を加速するようにモータ９１２をモータ回転制御部９１３が制御を
行う。これによって複数のボール９０９が任意の位置を越えた際に二分化せず、複数のボール９０９が一つの群として保持するようにしたものである。

特開２００８−１４８９９６号公報

しかしながら、前記従来構成のものでは、ドラム９０３内の洗濯物９１８の偏りによるアンバランス位置とボールバランサ９０８内のボール９０９の位置が同じ方向位置にある際に、光センサ９１１が検出する位置にボールが移動している場合にもドラム９０３を加速する制御を行う。これによって、洗濯物９１８によるアンバランス状態とボール９０９の偏りが重なるためにドラム９０３は最も悪い条件で加速することとなる。すなわち、ボール９０９は二分されないが、ドラム９０３の振動が最大になるという課題を有していた。

さらに、洗濯物９１８によるアンバランス状態が所定値以下のバランス状態になっている場合には、ボールバランサ９０８のボール９０９による偏りが、ドラム９０３におけるアンバランス状態とするため、逆に従来以上に振動を大きくするという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドラムの振動を最小限に抑え、かつ回転体制御装置であるボールバランサ内のボールを一つの群として維持することができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物を収納するドラムと、前記ドラムを収納する洗濯槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御部と、内部に複数のボールを有するバランサと、前記洗濯物に作用する重力と遠心力が均衡する回転速度で前記モータが駆動した時の前記洗濯物のアンバランス位置を検知する第１位置検知手段と、前記第１位置検知手段で検知したアンバランス位置におけるアンバランス量を検知するアンバランス量検知手段と、前記アンバランス量を調整するアンバランス量調整手段と、前記洗濯槽に設けた受発光素子により前記ボールの位置を検知する第２位置検知手段とを備え、前記制御部は、前記アンバランス量検知手段により検知した前記アンバランス量が所定量以下の場合に、前記アンバランス量調整手段により、脱水起動前に前記アンバランス量を所定値以上に調整し、前記第２位置検知手段が前記ボールの位置を検知し、かつ前記第１位置検知手段が検知するアンバランス位置が、前記ボールの位置に対向する位置に移動した際に前記ドラムの回転速度を上昇させるものである。

これによって、ドラムの回転速度を加速させる際に、回転体制御装置のボールの位置と洗濯物の偏り位置とが重なることによるドラム振動の発生を抑制することができる。

ドラム内の洗濯物の偏り位置を把握し、洗濯物の位置とボールバランサの複数のボール位置が対抗する位置に位置した状態で、ドラムの回転速度を加速制御することで、ドラムの振動を抑制することができる。

さらに、アンバランス状態が所定値以下の状態の場合に、アンバランス量を調整するこ
とで、アンバラ状態が所定値以下の場合でも、ドラム振動を抑制することができる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の構成図 同ドラム式洗濯機の制御ブロック図 同ドラム式洗濯機の電流差分の大きさとアンバランス量の相関を示す図 同ドラム式洗濯機の洗濯物にかかる重力と遠心力が均衡する回転速度における洗濯物のアンバランス状態を示す図 同ドラム式洗濯機のアンバランスがある状態のモータの電流特性図 （ａ）同ドラム式洗濯機の電流値が最大電流値でのアンバランス位置を示す図（ｂ）同ドラム式洗濯機の電流値が最小電流値でのアンバランス位置を示す図 （ａ）同ドラム式洗濯機のボールが第２位置検知部に到達した状態を示す図（ｂ）同ドラム式洗濯機の第２位置検知手段の概要図 従来のドラム式洗濯機の構成図 従来のドラム式洗濯機の制御ブロック図

第１の発明のドラム式洗濯機は、洗濯物を収納するドラムと、前記ドラムを収納する洗濯槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御部と、内部に複数のボールを有するバランサと、前記洗濯物に作用する重力と遠心力が均衡する回転速度で前記モータが駆動した時の前記洗濯物のアンバランス位置を検知する第１位置検知手段と、前記第１位置検知手段で検知したアンバランス位置におけるアンバランス量を検知するアンバランス量検知手段と、前記アンバランス量を調整するアンバランス量調整手段と、前記洗濯槽に設けた受発光素子により前記ボールの位置を検知する第２位置検知手段とを備え、前記制御部は、前記アンバランス量検知手段により検知した前記アンバランス量が所定量以下の場合に、前記アンバランス量調整手段により、脱水起動前に前記アンバランス量を所定値以上に調整し、前記第２位置検知手段が前記ボールの位置を検知し、かつ前記第１位置検知手段が検知するアンバランス位置が、前記ボールの位置に対向する位置に移動した際に前記ドラムの回転速度を上昇させるものである。

このような構成によって、回転体制御装置のボールが任意の位置に達した場合に、ドラムの回転速度を上昇させる際に洗濯物の偏り位置と重なることによるドラム振動の発生を抑制することができる。さらに、洗濯物の偏り量が所定値以下の少ない場合であっても、再度アンバランス量を調整することでドラム振動の発生を抑制できる。

第２の発明は、第１の発明のアンバランス量調整手段は、前記アンバランス量調整手段は、前記ドラムの回転速度を変化する可変手段を備えたものである。これによって、アンバランス量が所定値以下の場合、脱水起動前に前記可変手段が、ドラムの回転速度を洗濯物の均衡回転速度より遅く可変することで、洗濯物の偏り状態を容易に変化させ、アンバランス量検知手段が所定値以上を検知するまで動作をおこなうことで、アンバランス量を所定値以上とすることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明の前記アンバランス量調整手段は、前記ドラム内に給水をおこなう給水手段を備えたものである。これによって、アンバランス量が所定値以下の場合、脱水起動前に、前記給水手段がドラム内に給水をおこなうことで、洗濯物の偏り状態を容易に変化させることができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明の前記アンバランス量検知手段は、モータ電流の電流変動値から前記アンバランス量を決定するものである。これによって、アンバランス量が所定値以下の場合には、前記相関部のモータ電流値以上となるまでアンバラ
調整手段で制御し、アンバランス量を所定値以上とすることで、常に脱水起動時に回転体制御装置（ボールバランサ）が安定して動作することができ、振動、騒音を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。なお、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におけるドラム式洗濯機の構成図を示すものである。図２は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図である。

図１において、ドラム式洗濯機本体１は、洗濯物１８を収納するドラム３と、ドラム３を内部に収納する洗濯槽２２と、洗濯槽２２を支えるダンパ１９とを有している。ドラム３の内周壁には、ドラム３の回転時に衣類を持ち上げて撹拌をするためのバッフル７（実施の形態１においては３枚）が設けられている。ドラム３の正面側の洗濯物投入口側には、内部に複数のボール９（例えば、鉄玉）を封じ込めた回転体制御装置としてのバランサ８が設けられている。バランサ８は、ドラム３と一緒に回転し、バランサ８内に一列に並んだボール９は、自由に回転方向に移動できる構成としている。

また、ドラム３の背面側には、ドラム３と同一軸に設けたドラムプーリ４が設けられている。ベルト６を介してドラムプーリ４にモータ１２の駆動を伝達することで、ドラム３を回転させる構成としている。

モータ１２には、モータ１２のロータ位置を検出するロータ位置検出部１５が設けられている。ロータ位置検出部１５によりロータ位置を検出して制御部１３が制御を行い、モータ１２を駆動する構成としている。モータ１２は永久磁石同期モータであるため、モータ１２のロータ位置をロータ位置検出部１５で行い、回転制御部１３２に入力することでモータ１２が脱調することなく回転する。

また、ドラム３の回転位置は、ロータ位置検出部１５がベルト６を介してモータプーリ５とドラムプーリ４の比率による減速比で動作することからドラム３の回転位置をロータ位置検出部１５が検出することで判断することができる。

図２において、ドラム式洗濯機の駆動制御を行う制御部１３は、判定部１３１と回転制御部１３２を有している。

回転制御部１３２は、モータ１２の駆動を行う駆動部１３３を有し、ロータ位置検出部１５からの信号により、駆動部１３３を介してモータ１２の回転制御を行う。

判定部１３１は、第１位置検知手段１０と、アンバランス量調整手段３０と、アンバランス量検知手段３１と、相関部３２とを有している。

第１位置検知手段１０は、モータ１２に流れる電流を検出する電流検出部１０１を備えており、電流検出部１０１で検出した洗濯物１８の偏りによるアンバランス位置を検出するものである。第１位置検知手段１０は、ドラム３内の洗濯物１８に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度でモータ１２が駆動した際に、電流検出部１０１で検知した電流変動値と変動周期とからアンバランス位置を判定する。アンバランス量検知手段３１は、電流差分ｄ（最大電流値と最小電流値の差）から、アンバランス位置Ａにおけるアンバランス量を検出する。アンバランス量調整手段３０は、アンバランス量検知手段３１で検知したアンバランス量が所定値以下の場合にアンバランス量を調整する。なお、こ
の時のドラム３の回転速度は、洗濯物１８に作用する遠心力と重力釣り合う均衡回転速度以上の回転速度であってもよい。要するに、洗濯物１８がドラムで持ち上げられたときに、ドラム３の周壁から落下せず、かつアンバランス位置Ａがどこにあるかが判定できるような回転速度であればよい。

相関部３２は、電流差分ｄ（最大電流値と最小電流値の差）とアンバランス量との相関データを予め保持している。アンバランス量検知手段３１は、電流検出部１０１で検出した電流値の電流差分ｄと相関部３２により、アンバランス量を特定する。図３は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の電流差分の大きさとアンバランス量の相関を示す図である。ドラム３内の洗濯物１８のアンバランス位置Ａが回転した際の電流変動により、最大電流値ａと最小電流値ｂの差分である電流差分ｄの大きさは、アンバランス位置Ａのアンバランス量の大きさと相関している。この相関条件をあらかじめ実験値で求め、相関部３２で保持している。従って、図３に示す電流差分値ｆの大きさの場合に、アンバランス量ｅ（例えば２００ｇ）であることを示している。このアンバランス量ｅを脱水起動の動作をおこなうための所定値（基準値）としている。

次にアンバランス量調整手段３０は、アンバランス量検知手段３１が算出したアンバランス量が所定値以下の場合に、ドラム３内のアンバランス量を所定値以上にするようにドラム３の回転速度を可変させる。ドラム３の回転速度を変化することで、ドラム３内の衣類による偏りの状態を変化させ、再度、アンバランス量検知手段３１でアンバランス量を検知する。

洗濯槽２２の上部に設けられている第２位置検知手段１１は、複数のボール９がバランサ８内を上昇して、バランサ８の上部に達することを検出することができる。第２位置検知手段１１により、アンバランス位置Ａが洗濯槽２２に対して下部に位置するときにドラム３を加速することができるため、ボールが２分化する前にドラムを加速することができる。また、洗濯槽２２の最上部よりも、回転方向に対して手前に第２位置検知手段１１は設けられている。本発明の実施の形態１において、脱水時のドラム３の回転方向は、ドラム３の正面側から見て時計回りである。よって、第２位置検知手段１１は洗濯槽２２の最上部より、正面側から見て左に設けられている。これによって、第２位置検知手段１１は、複数のボール９にかかる重力が回転を抑制する位置にある時にボール９を検知することができる。このため、複数のボール９にかかる重力が回転を加速するような位置に移動することによりボール９の２分化が発生する前に、ドラム３を加速するようにすることができる。

第２位置検知手段１１は、同期発光部１１１と同期受光部１１２を有している。同期発光部１１１は、ドラム３の回転速度に同期して発光し、同期受光部１１２は、同期発光部１１１から発光した光の反射光を回転速度に同期して受光している。第２位置検知手段１１は、同期発光部１１１の光がバランサ８内のボール９へ照射されると、同期受光部１１２での受光量が変化し、同期受光部１１２からの信号を判定部１３１に入力する。

判定部１３１は、第１位置検知手段１０による洗濯物のアンバランス位置を検知し、第２位置検知手段１１によりボール９がドラム３の上部に位置していることを検知することで、ドラム３の回転速度を上昇させるタイミングを判断している。

なお、実施の形態１においては、第２位置検知手段１１の光センサをドラム３の回転速度に合わせて発光する回転速度同期による間欠受発光によるもので説明するが、光センサの発光部が連続光を発するもので受光部が連続受光をおこない、その変化を検知するものであっても良い。ドラム３の回転速度に同期させるとは、ドラム３が１回転するごとに１回光ることである。第２位置検知手段１１は、同期発光部１１１および同期受光部１１２
の受発光を回転速度に同期して、間欠方式とすることにより、ドラム３と一緒に回転しているバランサ８の同一外郭部分への照射することになり、外郭を透過する光量が安定することになる。従って、反射光も同様に同一の外郭部分を透過しているため、同期受光部１１２は毎計測時に安定した光量を受光するため、計測時に複数のボール９の有無の変化を正確に確認できる。

以下、脱水工程における洗濯物１８のアンバランス位置検知とボール９の位置検知について詳細に述べる。

図４は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の洗濯物にかかる重力と遠心力が均衡する回転速度における洗濯物のアンバランス状態を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のアンバランスがある状態のモータの電流特性図である。図６（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の電流値が最大電流値でのアンバランス位置を示す図、図６（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の電流値が最小電流値でのアンバランス位置を示す図である。

図４に示すように、洗い工程終了後に排水を行い、洗濯物１８がドラム３の内面に張付く状態までの回転速度（洗濯物１８に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度）で保持すると、洗濯物１８がドラム３の内面に不均一に張り付き、アンバランス位置Ａが発生する。この時のドラム３の回転速度は、布量や布質に依存し、６０〜１００ｒ／ｍｉｎである。この状態では、ボール９は第２位置検知手段１１の高さまでは達していない。

図４のように、ドラム３を均衡回転速度以上で回転させているときに洗濯物のアンバランス位置Ａが存在すると、モータ１２の電流値は図５のように変化する。電流値ａ点およびａ１点は最大電流値を示し、電流値ｂ点は最小電流値を示しており、電流差分ｄは最大電流値と最小値電流の差分を示しており、その電流差分はアンバランス量と相関する。さらにその電流変化の周期ｃはドラム３の回転周期を示している。

また、図６（ａ）は、ドラム式洗濯機の洗濯物１８がアンバランス状態のままで回転速度を上昇し、バランサ８内の複数のボール９が、洗濯槽２２の上部にある第２位置検知手段１１付近まで移動している状態である。さらに洗濯物１８のアンバランス位置Ａが、ドラム３の回転によりドラム３内の上部に位置している場合を示している。

また、図６（ｂ）は、ドラム式洗濯機の洗濯物１８がアンバランス状態のままで回転速度を上昇し、バランサ８内の複数のボール９が、洗濯槽２２の上部にある第２位置検知手段１１付近まで到達している状態で、さらに洗濯物１８のアンバランス位置Ａが、ドラム３の回転によりドラム３内の最下部（第２位置検知手段１１の反対側）に位置している場合を示している。

図６（ａ）および（ｂ）ともに、ドラム３が所定回転速度以下で洗濯物１８がドラム３の内壁に張り付いている回転速度では、洗濯物１８はドラム３の内壁に張り付いているため、ドラム３の回転に同期して回転している。一方で、複数のボール９は、バランサ８の内部を移動するため、ドラム３の回転とは同期せずに移動している。

図６の（ａ）の状態の時（アンバランス位置Ａがドラム３の上部にある場合）のモータ１２の電流値は、図５のａ点またはａ１点にある。図６（ｂ）の状態の時（アンバランス位置Ａがドラム３の最下部にある場合）のモータ１２の電流値は、図５のｂ点にある。電流値ａ→ｂ→ａ１と変化したときの洗濯物のアンバランス位置Ａと複数のボール９の位置は次のように変化する。ドラム３の正面から見て、ドラム３が右回転をしている場合、図
６（ａ）のように、洗濯物１８のアンバランス位置Ａがドラム３の上部にある状態から、図６（ｂ）のように、洗濯物１８のアンバランス位置Ａがドラム３の最下部まで回転する。このとき、モータ１２の電流はａ→ｂのように変化する。さらに図６（ｂ）のアンバランス位置Ａから、図６（ａ）のように再度、アンバランス位置Ａがドラム３の上部まで回転すると、モータ１２の電流はｂ→ａ１のように変化する。

洗濯物１８によるアンバランス位置Ａがドラム３内の最下部から上部に上昇する際に重力に逆らってドラム３を回転させるため、負荷トルクが上昇し、それに合わせてモータ電流が上昇する（図５のｂ点→ａ１点）。逆に洗濯物１８が上部から最下部に回転移動する際は、負荷トルクが低下するためモータ電流も低下する（図５のａ点→ｂ点）。従って、ドラム３内の洗濯物１８のアンバランス位置Ａが、回転して移動している位置をモータ電流値から判断できる。

図７（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールが第２位置検知部に到達した状態を示す図、図７（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の第２位置検知手段の概要図を示すものである。

図７（ａ）に示すように、洗濯物１８にかかる重力と遠心力が均衡する回転速度よりもさらに速い所定回転速度までドラム３を回転すると、バランサ８内の複数のボール９は、バランサ８内の上部まで上昇する。

図７（ｂ）に示すように、バランサ８内の複数のボール９が移動し、第２位置検知手段１１の位置まで移動すると、洗濯槽２２の上部に設けた第２位置検知手段１１がドラム３の回転速度に同期して発光し、ボール９に照射された光の反射光を受光する。これによって、ボール９がバランサ８内の上部まで移動したことを検知できる。

以上のように構成されたドラム式洗濯機について、以下にその動作、作用を説明する。

まず、ドラム式洗濯機が排水後に脱水をおこなう場合、制御部１３の回転制御部１３２の指令により、駆動部１３３がモータ１２に駆動電圧を印加させる。これにより、モータ１２を徐々に低速回転から高速回転に動作させ、ドラム３の回転速度が徐々に上昇する。

次に、洗濯物１８にかかる重力とドラム３の回転による遠心力が均衡する回転速度、例えば６０〜１００ｒ／ｍｉｎでドラム３が駆動する。モータ１２の電流値を電流検出部１０１で測定すると、第１位置検知手段１０が、その電流値の変化度合いとドラム３の回転周期とから、ドラム３内のアンバランス位置Ａがドラム３内の円周上のどの位置にあるかを判断する。

さらにアンバランス量検知手段３１が、電流検出部１０１が計測したドラム３の回転周期と同期した電流値の変化度合い（すなわち周期性のある最大電流値と最小電流値の差分ｄ）から、あらかじめ電流差分ｄとアンバランス量の相関を記録した相関部３２の保持データからアンバランス量を検知する。

次にそのアンバランス量検知手段３１が検知したアンバランス量が所定値以下（ここでは基準値ｅ：２００ｇ）の場合、ドラム３の共振振動がバランサ８の無い場合よりも悪化する。よって、アンバランス量が基準値ｅ以下の場合には、脱水起動前にアンバランス量調整手段３０が、ドラム３の回転速度を、ドラム３の内壁に洗濯物１８が均衡回転速度（例えばここでは６０〜１００ｒ／ｍｉｎ）よりも遅い回転速度に可変手段３０１で変化させ、洗濯物１８をほぐすまたははがすことで、洗濯物１８の偏り状態を変化させ、アンバランス位置Ａのアンバランス量を変化させる。このとき、ドラム３の回転速度は、均衡回
転速度より遅い回転速度に低下させるのでもよいし、ドラム３の回転を停止させるものでもよい。また、回転方向を逆転させてもよい。

また、アンバランス量調整手段３０の給水手段３０２がドラム３内に給水を行う。これにより、洗濯物１８が水分を含み、洗濯物１８がはがれ、または偏りの状態が変化する。このように、ドラム３内の洗濯物に給水が行われることで、アンバランス位置Ａのアンバランス量を変化させることができる。

次に、ドラム３の回転速度をアンバランス量検知手段３１が再度、洗濯物１８に作用する重力と遠心力が均衡する回転速度以上の回転速度に戻す。アンバランス量検知手段３１がアンバランス量を検知し、アンバランス量が所定値以上の場合に、脱水起動の状態へ動作を移行する。一度で、アンバランス量が所定値以上とならない場合には、上記動作が繰り返し行われる。

次に、脱水起動の状態へ移行する際に、アンバランス位置Ａがドラム３内のどの位置にあるかを判断するために、第１位置検知手段１０は、モータ１２の電流を検出する電流検出部１０１からの電流値が図５に示すようなモータ１２の電流を計測する。アンバランス位置Ａが重力に逆らってドラム３の最下部から上部へ移動すると、モータ１２の電流の増減と負荷トルクの増減はほぼ同じ関係にあるため、負荷トルクが増加し、電流が増加する（図５のｂ点→ａ１点）。

逆に、アンバランス位置Ａが洗濯槽２２から見た上部から下部への移動は、重力の影響が小さくなるために負荷トルクが減少するため、電流が減少する（図５のａ点→ｂ点）、すなわち図５のａ点→ｂ点→ａ１点のモータ電流変化の周期ｃがドラム３の回転周期である。また、電流差分ｄはアンバランス位置Ａのアンバランス量（大きさ）によって決まる。

従って、第１位置検知手段１０がモータ電流を計測し、その電流差分ｄと周期ｃを計測することで、アンバランスの有無やアンバランス量（大きさ）と、アンバランス位置Ａがドラム３の回転時に洗濯槽２２に対してどの位置にあるかを判断することができる。

次に、ドラム３内のアンバランス位置Ａがどこにあるかを検出した状態で、図４のように、ボール９が洗濯槽２２に対して下部にある状態から、図７（ａ）に示すように、洗濯槽２２に対して上部に位置する状態までドラム３の回転速度を上昇させる。図７（ｂ）に示すように、バランサ８内の複数のボール９が、移動してドラム３の上部にある第２位置検知手段１１に近接してきた際に、制御部１３内の判定部１３１が、ロータ位置検出部１５により計測したモータ１２の回転速度から減速比を考慮してドラム３の回転速度に同期させ、同期発光部１１１から光を間欠に発光し、その反射光を同期受光部１１２で受光し、その受光量の変化で複数のボール９の有無を判定する。

脱水を行う回転速度までドラム３の回転速度をさらに上昇すると、複数のボール９の一部がドラム３の上部を通過しても、上部に達していないボールはまだ重力による影響で、同じ速度で移動する。一方で、上部まで達したボールは重力の影響を受け無くなるために、移動速度が速くなる。このため、複数のボール９の１群が２つ以上の群に分かれ始める。

二つ以上の群に分かれた状態でドラム３の回転速度を上昇した場合、上昇初期に洗濯物１８によるアンバランス状態と複数のボール９が２つ以上の群に分かれたことでアンバランス状態のままで回転速度が上昇するためドラム３の振動が大きくなる。さらには、複数のボール９が上部に位置している際に、図６（ａ）に示すように、ドラム３内の洗濯物１
８によるアンバランス位置Ａが、ドラム３の上部に位置している状態で、ドラム３の回転速度を加速上昇させた場合、アンバランス状態が複数のボール９の分だけ悪化しているため最大の振動をドラム３が発生し、モータ１２にかかる負荷トルクが増加することや振動振幅が規定値を超えることにより、脱水起動ができない状態となる。

その状況を発生させないために、第１位置検知手段１０によって、ドラム３内の洗濯物１８によるアンバランス位置Ａが、常に回転しているドラム３のどの位置にあるかを把握している。また、第２位置検知手段１１が検出した複数のボール９がドラム３の上部に達したことを検知してドラム３を加速させる。図６（ｂ）に示すように、第１位置検知手段１０の検知しているアンバランス位置Ａが複数のボール９の反対側に位置した際に、制御部１３が、ドラム３の回転速度を加速上昇させるように回転制御部１３２を制御する。

そのことにより、洗濯物１８によるアンバランス位置Ａと複数のボール９が対向位置になっていることからドラム３と複数のボール９によりアンバランスが最小の状態で、ドラム３を加速上昇する。これにより、ドラム３の振動を最小限に抑制することができる。さらに、同時に複数のボール９も二つに分かれることなく、一つの群の状態でドラム３の回転と一緒に回転することができ、継続してドラム３の振動を最小に抑え、脱水起動することができる。

従って、洗濯物１８がドラム３に張り付く状態でまず、アンバランス位置Ａを第１位置検知手段１０で把握し、複数のボール９の位置が洗濯槽２２の上部に位置したことを第２位置検知手段１１で検知することにより、ドラム３の回転速度を加速上昇する際に最もバランスのとれた状態とすることができる。よって、ドラム３の振動を最小限に抑える状態で脱水起動をおこなうことができるとともに、アンバランスによる起動失敗も防止できる。その結果、振動抑制による負荷の軽減での省エネや時間短縮を図ることができる。

バランサ８はボールを使用したボールバランサで、一般的には、ドラム３が固有振動数以上の回転速度で回転している場合、ドラム３内に張り付いた洗濯物１８によるアンバランス位置Ａに対向する位置に複数のボール９がバランサ８内を自動的に移動し、ドラム３の回転軸に偏った力が加わることを防止する。一旦、脱水回転速度に達してしまえば、アンバランス解消状態となる位置に複数のボール９は移動するが、脱水起動時ではアンバランス位置Ａと複数のボール９が同じ位置にあるなど、バランスが最も悪い状態となることもあり、振動が大きくなる。しかし、脱水起動前の遅い回転時にアンバランスを最小化することで、この課題を解決することができる。

また、洗濯物１８がドラム３に張り付く状態でまず、アンバランス位置Ａを第１位置検知手段１０で把握し、同時にとそのアンバランス量を検知することでアンバランス量が所定値以下の場合には、再度、ドラム３の回転速度を可変手段３０１で可変するまたは給水手段３０２で給水することにより、アンバランス量を所定値以上とすることができ、アンバランス量が小さい場合に、バランサ８が無い状態よりもドラム３の振動を悪化させる状態を回避することができる。従って、アンバランス量がいかなる場合でも最小の振動条件で脱水起動をおこなうことができる。

本発明の実施の形態１、ロータ位置検出部１５と減速比からドラム３の回転速度を算出し、第２位置検知手段１１の同期発光部１１１および同期受光部１１２の制御をおこなっていることを説明したが、ドラム３の回転軸に回転速度計等を設けて制御部１３が第２位置検知手段１１の制御をおこなうことであっても良い。

また、ドラム３の回転速度に同期して第２位置検知手段１１の受発光をおこなうことを説明したが、連続光で行っても良い。ドラム３と一緒にバランサ８も回転しているため、
バランサ８の外郭部分が常に回転移動した状態で連続光を照射する。このため、外郭部分の透過度合いにより受光量が常に変化している。従って、連続光でおこなう場合には、複数のボール９が無い場合の反射光による受光量の変化度合いと複数のボール９からの反射がある場合の受光量との変化度合いを、あらかじめ条件として制御部１３で保持しておくことで判別精度を確保することができる。

また、第２位置検知手段１１が、同期発光部１１１および同期受光部１１２によりドラム３の回転速度に同期して発光および受光し、その受光量の変化により複数のボール９（例えば、鉄玉）の位置が所定位置まで上昇したかを検出している。しかし、これに限られず、バランサ８内に複数のボール９をのＳ極またはＮ極などに磁化された鉄ボールまたは磁性材のボールとし、第２位置検知手段１１の検知方法を磁化ボールからの磁界を検出するホール素子またはコイルによる誘導機電力を検出するものとし、制御部でその磁界検出により、複数のボール９の位置を検出するものであってもよい。

また、アンバランス量調整手段３０が、ドラム３の回転速度を可変する可変手段３０１とドラム３内に給水をおこなう給水手段３０２でアンバランス量を調整することを説明したが、給水手段３０２でドラム３内に給水をおこなった上に、可変手段３０１でドラム３の回転速度を可変し、洗濯物１８のアンバランス量を変化させる方法であってもよい。

また、バランサ８が、内部に複数のボール９と同時に所定量の液体（例えば、粘性のある透明油または透明な塩水等）が含まれたものであっても、液体が透明で複数のボール９の反射光が第２位置検知手段１１で受光可能であれば同じ効果、作用が得られる。

また、脱水起動時にドラム３の振動を抑制するためにアンバランス状態を最小限にしてドラム３を回転加速することを説明したが、洗濯物１８の偏りが多く、ドラム３内で洗濯物１８のほぐしをおこなう場合には、あえてバランサ８内の複数のボール９の位置とドラム３内のアンバランス位置Ａを同じ方向の状態で短時間の加速回転をさせることも可能である。これにより、ドラム３内に偏っている衣類をほぐし、アンバランス状態を解消する方法として動作する場合にも、アンバランス位置と複数のボール位置を把握していることで実施可能である。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、アンバランス位置の検出とバランス抑制のための複数ボールの位置を把握することで、アンバランスを最小限にした状態で脱水起動し、振動の抑制を最小化することができ、アンバランス量が少ない場合にもアンバランスを最小限にした状態で脱水起動し、振動の抑制を最小化するものであり、家庭用および業務用ドラム式洗濯機やドラム式洗濯乾燥機にも有用である。

１ ドラム式洗濯機本体
３ ドラム
４ ドラムプーリ
５ モータプーリ
６ ベルト
７ バッフル
８ バランサ（回転体制御装置）
９ ボール
１０ 第１位置検知手段
１０１ 電流検出部
１１ 第２位置検知手段
１１１ 同期発光部
１１２ 同期受光部
１２ モータ
１３ 制御部
１３１ 判定部
１３２ 回転制御部
１３３ 駆動部
１５ ロータ位置検出部
１８ 洗濯物
２２ 洗濯槽
３０ アンバランス量調整手段
３１ アンバランス量検知手段
３２ 相関部
３０１ 可変手段
３０２ 給水手段

Claims (4)

1. 洗濯物を収納するドラムと、
   前記ドラムを収納する洗濯槽と、
   前記ドラムを駆動するモータと、
   前記モータを駆動制御する制御部と、
   内部に複数のボールを有するバランサと、
   前記洗濯物に作用する重力と遠心力が均衡する回転速度で前記モータが駆動した時の前記洗濯物のアンバランス位置を検知する第１位置検知手段と、
   前記第１位置検知手段で検知したアンバランス位置におけるアンバランス量を検知するアンバランス量検知手段と、
   前記アンバランス量を調整するアンバランス量調整手段と、
   前記洗濯槽に設けた受発光素子により前記ボールの位置を検知する第２位置検知手段とを備え、
   前記制御部は、前記アンバランス量検知手段により検知した前記アンバランス量が所定量以下の場合に、前記アンバランス量調整手段により、脱水起動前に前記アンバランス量を所定値以上に調整し、前記第２位置検知手段が前記ボールの位置を検知し、かつ前記第１位置検知手段が検知するアンバランス位置が、前記ボールの位置に対向する位置に移動した際に前記ドラムの回転速度を上昇させるドラム式洗濯機。
2. 前記アンバランス量調整手段は、前記ドラムの回転速度を変化する可変手段を備えた請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記アンバランス量調整手段は、前記ドラム内に給水をおこなう給水手段を備えた請求項１または２に記載のドラム式洗濯機。
4. 前記アンバランス量検知手段は、モータ電流の電流変動値から前記アンバランス量を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。

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