JP2014064740A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム式洗濯機において製品搬送時の固定金具の外し忘れを報知する。
【解決手段】水槽８２に設けた上部支持金具７５と、ドラム７８を回転駆動するモータ８１と、製品搬送時に洗濯機本体８３と上部支持金具７５とを締結する固定金具８４と、水槽８２に設けた複数方向の振動成分を検知する加速度センサー８８と、モータ８１の回転数を検知する回転速度検知部３３と、加速度センサー８８の出力に基づき振幅値を検出すると共に、モータ８１を制御する制御部３１とを備え、制御部３１は、ドラム７８を水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１で回転させて得た振幅値と、回転数Ｎ１より高い回転数Ｎ２で回転させて得た振幅値とが、それぞれ予め設定した閾値と比較して小さい場合に、固定金具の外し忘れと判定するようにしたので、固定金具の外し忘れを確実に検知し、固定金具の外し忘れが原因で発生する脱水異常振動を未然に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転ドラム内に収容した洗濯物を洗濯するドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種のドラム式洗濯機は、ドラムの回転に伴う振動が洗濯機本体に伝達するのを防止する防振構造を備え、また、脱水運転時に、ドラムを内包する水槽の振動を加速度センサーで検知して異常振動を検出する構成が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来のドラム式洗濯機の縦断面図である。

図８において、洗濯機本体１内には、上方より防振構造を有するサスペンション３によって水槽２が宙吊り状態に防振支持され、かつ、下方よりダンパー４にて振動減衰するように支えられる。

水槽２内には、有底円筒形に形成されたドラム５が、回転自在に支持され、水槽２の外底部に固設したモータ７の回転が、モータプーリ８、ベルト９、駆動プーリ６等を介してドラム５に洗濯、すすぎ、脱水等の回転駆動するように伝達される。

前記水槽２は加速度センサー１０を固定し、水槽２が振動して加速度センサー１０に加速度が加わると内部の振動子が揺れてその変位を電気信号に変換し制御装置（図示せず）に伝達され、振動制御に活用される。

また、水槽２には、リードスイッチ１４を装着し、駆動プーリ６に取り付けた磁石１５によりＯＮ−ＯＦＦ信号が制御部（図示せず）に伝達され、回転制御等に活用される。

脱水工程時に、ドラム５内に入れられた洗濯物が片寄っている場合、その片寄りを吸収して脱水回転を行えるように水槽２を揺動自在に防振支持し、洗濯機本体１に伝達するのを防止することが出来るが、異常に大きい片寄りを生じた場合には水槽２が異常振動を起こすことがある。

水槽２が異常振動すると洗濯機から大きな騒音が発生したり、洗濯機が損傷したりするおそれがあるので、その問題を解決するために、加速度センサー１０にて検知した水槽２の振動の判定結果に応じて、回転制御により回転数を低下させたり、脱水動作を中止して再び給水を行なって、洗濯物の片寄りをなくす等の動作を行なうように制御されている。

一方、上記構成では、水槽２が洗濯機本体１内部で揺動自在に構成しているために、洗濯機の運搬移送時に水槽２が異常に大きく揺動すると、水槽２自体や水槽２に取り付けられている部材が洗濯機本体１内壁面や、洗濯機本体１内部に取り付けられている他の部材に衝突し破損に至る恐れがある。

そこで、運搬移送時のこうした問題を解決するために、洗濯機本体１と水槽２との間に移送金具１６を固定ボルト１７で装着し、水槽２が揺動しないように固定保持し、洗濯機を使用者宅に据え付ける際に、前記固定ボルト１７および移送金具１６を取り外して水槽２の固定保持を解除するような構造が採用されている。

特開平３−２６４０８８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、新規に洗濯機を購入した時の設置時や、引越し前に予め移送金具（固定金具）を取り付け、引越し先での設置で前記固定金具を取り外すことを忘れたまま洗濯脱水運転をした場合、ドラムが回転する際の振動軽減の目的で取り付けてあるサスペンションやダンパーによる防振効果は機能せず、洗濯機本体に異常音や異常振動、さらに部材の破損等を生じるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯機を新規購入した場合、設置者が設置時に、設置診断運転の固定金具外し忘れ検知を実行することにより、固定金具が確実に外されているかを検知することができ、固定金具の外し忘れが原因で発生する脱水振動異常を未然に防止することを目的とする。

なお、洗濯機は環境温度によって、モータの起動特性を始め種々の特性が変化するが、洗濯機が置かれている環境温度を考慮して固定金具外し忘れ検知を実行しなければ、検知精度を向上することは難しい。本発明は、環境温度の影響を受けにくく、確実に固定金具の外し忘れを検知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、洗濯機本体と、有底円筒状に形成されたドラムと、前記ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記水槽に設けた上部支持金具と、前記ドラムを回転駆動するモータと、製品搬送時に前記洗濯機本体と前記上部支持金具とを締結する固定金具と、前記水槽に設けた複数方向の振動成分を検知する加速度センサーと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記加速度センサーの出力に基づき振幅値を検出すると共に、前記モータを制御し、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ドラムを前記水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１で回転させて得た振幅値と、前記ドラムを前記１次共振周波数より高い所定の回転数Ｎ２で回転させて得た振幅値とが、それぞれ予め設定した閾値と比較して小さい場合に、前記固定金具の外し忘れと判定するようにしたものである。

これによって、環境温度の影響を受けにくく、固定金具の外し忘れを精度良く検知し、固定金具の外し忘れが原因で発生する脱水振動異常を未然に防止することができる。

本発明のドラム式洗濯機は、ドラムを水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１と、Ｎ１より高い所定の回転数Ｎ２で回転させて、両回転数で得られた水槽の振幅値から固定金具の外し忘れを検知するので、環境温度の影響を受けにくく、固定金具の外し忘れを精度良く検知することができる。

本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の縦断面図 同ドラム式洗濯機のブロック回路図 同ドラム式洗濯機のドラムの回転数に対する水槽の共振特性グラフ 同ドラム式洗濯機の固定金具外し忘れ検知のフローチャート 同ドラム式洗濯機の固定金具外し忘れ検知の動作図 同ドラム式洗濯機のドラムの回転数Ｎ１の時の水槽ユニットの振幅値の分布特性グラフ 同ドラム式洗濯機のドラムの回転数Ｎ２の時の水槽ユニットの振幅値の分布特性グラフ 従来のドラム式洗濯機の縦断面図

第１の発明は、洗濯機本体と、有底円筒状に形成されたドラムと、前記ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記水槽に設けた上部支持金具と、前記ドラムを回転駆動するモータと、製品搬送時に前記洗濯機本体と前記上部支持金具とを締結する固定金具と、前記水槽に設けた複数方向の振動成分を検知する加速度センサーと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記加速度センサーの出力に基づき振幅値を検出すると共に、前記モータを制御し、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ドラムを前記水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１で回転させて得た振幅値と、前記ドラムを前記１次共振周波数より高い所定の回転数Ｎ２で回転させて得た振幅値とが、それぞれ予め設定した閾値と比較して小さい場合に、前記固定金具の外し忘れと判定するようにしたドことにより、環境温度の影響を受けにくく、固定金具の外し忘れを確実に検知し、固定金具の外し忘れが原因で発生する脱水振動異常を未然に防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記所定の回転数Ｎ１を１７０〜２１０ｒ／ｍ、前記所定の回転数Ｎ２を２００〜２５０ｒ／ｍの範囲に設定したことにより、精度良く、固定金具の外し忘れを検知することができる。

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。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におけるドラム式洗濯機の縦断面図である。

図１において、水槽ユニット７６は、水槽８２内に有底円筒状に形成されたドラム７８を回転自在に収納し、ドラム７８の底部となる背面側に向けて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た回転軸７９を水槽８２の背面に設けられた軸受８０で軸支すると共に、回転軸７９にドラム駆動用のモータ８１を連結して構成されている。

水槽ユニット７６は、上述のように、ドラム７８、水槽８２、モータ８１等で構成される振動系であるが、軸心を洗濯機本体８３内に傾斜して配設され、洗濯機本体８３の基底部７３と水槽８２下面部に設けられた支持板７４との間に取り付けられて固定具７７などにより固定された減衰防振ダンパー７０によりその重量が支持され、更に水槽８２の上部に固定された上部支持金具７５と洗濯機本体８３の上面との間に第１の防振バネ７１と、洗濯機本体８３の背面部８６との間の第２の防振バネ７２とで揺動自在に弾性的に防振支持されている。

洗濯機本体８３の前面部傾斜面には扉８７を開閉自在に軸支し、使用者は扉８７部よりドラム７８内方に洗濯衣類を投入する。

洗濯機本体８３の内方下面部に配設され、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御するマイクロコンピュータ等で構成した制御部３１は、扉８７の上方に配した操作表示部８９の入力設定手段３５および表示手段３６や、水槽８２の上方外壁に設けられ水槽ユニット７６の振動を検知する加速度センサー８８と信号伝達を行うと共に、モータ８１等の回
転制御を行う。

加速度センサー８８は、例えば半導体加速度センサーで構成し、１方向の加速度でなく前後左右上下等の多軸（２軸もしくは３軸）方向の加速度センサーで構成される。これは、実際の水槽ユニット７６の振動は、必ずしも一方向に限定できないので、多軸の加速度センサーを用いて、精度高く水槽ユニット７６の動きを検知する為である。

また、水槽８２の上部背面側に固定された上部支持金具７５と、洗濯機本体８３の背面部８６との間は、洗濯機輸送時の水槽ユニット７６の揺動を防止する為の固定金具８４が固定ボルト８５で装着されている。これは輸送時のみに必要であり、洗濯機の据付設置時には固定ボルト８５と共に取外されるものである。

図２は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機のブロック回路図である。

図２において、商用電源２０の交流電力を整流器２１により整流し、チョークコイル２２及び平滑コンデンサー２３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２４によりモータ８１を回転駆動する。

また、制御部３１は、入力設定手段３５から入力される運転指示、及び各検知手段（図示せず）により検知される運転状態の監視情報に基づいてモータ８１の回転を制御し、負荷駆動部２６により給水弁２７、排水弁２８、送風ファン１２、ヒータ２９の動作を制御すると共に、表示手段３６により運転状態や制御状態を使用者に判るように表示信号を送信する。

モータ８１は、３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃを有するステータと、２極の永久磁石を有するロ−タ（図示せず）とを備え、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ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２４ａ〜２４ｆにより構成されたＰＷＭ制御のインバータ回路２４により回転制御される。

位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが検出するロータ位置検出信号は、マイクロコンピュータ等により構成された制御部３１に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路３２によりスイッチング素子２４ａ〜２４ｆ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７ａ、７ｂ、７ｃに対する通電を制御してモータ８１を所要回転数で回転させる。

制御部３１は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの検出出力が入力される回転速度検知部３３を有し、前記回転速度検知部３３は、３つの位置検出素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃのいずれかの信号の状態が変わることに応じてその周期を検出し、その周期よりモータ８１の回転数を算出する。

ドラム７８内に投入された衣類の量に応じて、ドラム７８即ちモータ８１に加わる負荷が変動するので、回転速度検知部３３の検知出力を布量検知部３４に供給すれば、検出された回転数に基づき、ドラム７８内に投入された布量が検知される。

なお、モータ８１の回転速度検知部３３の検知出力はドラム７８の回転数に対応するので、以下の説明においてドラム７８の回転数は、回転速度検知部３３の検知出力により得られるものである。

水槽８２に設けた加速度センサー８８は、少なくとも水槽ユニット７６の上下、左右の複数方向の加速度を検知し、制御部３１内に構成した加速度検知部３９は、加速度センサ
ー８８からのデジタル信号もしくはアナログ信号にて得られる加速度データを検知し、変位演算部４０は、その加速度データを演算して水槽ユニット７６の変位量データ（振幅値）を得て記憶手段９０に記憶する。

そして、制御部３１は、そのデータから水槽ユニット７６の振動状態を判定して、工程の脱水制御や後述する固定金具８４の有無の検知を行なう。

また、報知手段９１は、行程終了時の終了報知や異常発生時の異常報知を行ない、使用者に知らせるものである。

以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機のドラムに対する水槽の環境温度別の共振特性を示すグラフである。

図３において、環境温度２０℃、４０℃では、洗濯機本体８３と水槽ユニット７６を固定金具８４で締結せず外している状態の時の、水槽ユニット７６の１次共振周波数は、ドラム７８回転数のＮ１近辺にあり、環境温度による差は少ない。

しかし、環境温度が−５℃になると、温度低下のために、水槽ユニット７６回りのゴム類が硬化し、減衰防振ダンパー７０も内部の粘性抵抗が増加し、回転軸７９周囲の回転抵抗も増加したりするために、水槽ユニット７６の共振周波数が高くなり、ドラム７８回転数のＮ２近辺となってしまう。

つまり、固定金具８４を外している状態では、環境温度が常温以上の２０℃，４０℃と、低温の−５℃では、水槽ユニット７６の共振周波数に差が発生する。

洗濯機を設置した時には、製品設置にまつわる複数機能の良否診断を行ない、固定金具外し忘れ検知もその一つであるが、上記の環境温度により水槽ユニット７６の共振周波数に差が発生するという特性を利用すれば、−５℃から４０℃の範囲で固定金具８４を外し忘れていないかを検知することができると言える。

図４は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の固定金具外し忘れ検知のフローチャート、図５は、同ドラム式洗濯機の固定金具外し忘れ検知の動作図、図６は、同ドラム式洗濯機のドラムの回転数Ｎ１の時の水槽ユニットの振幅値の分布特性グラフ、図７は、同ドラム式洗濯機のドラムの回転数Ｎ２の時の水槽ユニットの振幅値の分布特性グラフを示すものである。

図４、図５において、ドラム式洗濯機を設置した時に、入力設定手段３５にて設置診断モードが選択され、固定金具外し忘れ検知が始まると（ステップＳ１１）、加速度センサー８８による加速度の検知を開始し、水槽ユニット７６の１次共振周波数の近傍の所定の回転数Ｎ１までモータ８１を制御し、ドラム７８の回転数を上昇させる（ステップＳ１２）。

なお、このＮ１と後述するＮ２は、上述の図３で説明した、環境温度を変えて測定し得られた本ドラム式洗濯機の特性であり、本実施の形態の場合は、Ｎ１が１５０ｒ／ｍから１９０ｒ／ｍ、Ｎ２が１９０ｒ／ｍから２４０ｒ／ｍである。

ステップＳ１２の後、ドラム７８の回転数がＮ１に到達したか判断し（ステップＳ１３）、Ｎ１に到達すると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、Ｎ１を所定時間維持し、加速度セン
サー８８のデータを制御部３１の加速度検知部３９で検知し、変位演算部４０で水槽ユニット７６の少なくとも左右方向の振幅値に演算し（ステップＳ１４）、記憶手段９０に記憶する。

次に、ドラム７８の回転数をＮ２まで上昇させ（ステップＳ１５）、ドラム７８の回転数がＮ２に到達したか判断する（ステップＳ１６）。Ｎ２に到達すると（ステップＳ１６のＹＥＳ）、Ｎ２を所定時間維持し、加速度センサー８８のデータを制御部３１の加速度検知部３９で検知し、変位演算部４０で水槽ユニット７６の少なくとも左右方向の振幅値に演算し（ステップＳ１７）、記憶手段９０に記憶する。

そして、ステップＳ１８にて、ドラム７８の回転数がＮ１の時の水槽ユニット７６の振幅値と閾値Ａを比較する（ステップＳ１８）。

ここで、図６に示すように、回転数Ｎ１では、固定金具８４が外されていない場合、水槽ユニット７６の振幅値分布は、環境温度による変化は無いが、固定金具８４が外されている場合、水槽ユニット７６の振幅値分布は、常温の時は閾値Ａよりはっきりと大きいが、−５℃の時は閾値Ａに近づいており余裕が少ない。つまり、−５℃の時は、固定金具８４が外されているのに、外されていないと誤判定する可能性もある。このために、閾値Ａだけで判定するのは困難ということが分かる。

ステップＳ１８にて、ドラム７８の振幅値が閾値Ａより大きい場合（ステップＳ１８のＮＯ）は、ステップＳ２０にて、固定金具８４は外されていると判定し、固定金具外し忘れ検知は終了して（ステップＳ２１）、次の設置診断へと移行する（ステップＳ２２）。

ステップＳ１８にてドラム７８の振幅値が閾値Ａより小さい場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）は、ドラム７８の回転数がＮ２の時の水槽ユニット７６の振幅値と閾値Ｂを比較する（ステップＳ１９）。

ここで、図７に示すように、回転数Ｎ２では、固定金具８４が外されていない場合、図６と同じく水槽ユニット７６の振幅値分布は、環境温度による変化は無いが、固定金具８４が外されている場合、図６で閾値に近かった−５℃の時は、閾値Ｂよりはっきりと大きいので、固定金具８４が外されているのに、外されていないと誤判定することはない。

ステップＳ１９にて、ドラム７８の振幅値が閾値Ｂより大きい場合（ステップＳ１９のＮＯ）は、ステップＳ２０にて、固定金具８４は外されていると判定し、固定金具外し忘れ検知は終了して（ステップＳ２１）、次の設置診断へと移行する（ステップＳ２２）。

ステップＳ１９にて、ドラム７８の振幅値が閾値Ｂより小さい場合（ステップＳ１９のＹＥＳ）は、固定金具８４を外し忘れていると判定し（ステップＳ２３）、以降の運転を停止する（ステップＳ２４）と共に、操作表示部８９の表示手段３６に異常を表示し、報知手段９１にて報知する（ステップＳ２５）。

以上のように、本実施の形態においては、固定金具外し忘れ検知において、ドラムを水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１で回転させて、加速度センサーにより得た水槽の振動成分を加速度検知部で検知して変位演算部で振幅値に演算するとともに、１次共振周波数より高い所定の回転数Ｎ２で回転させて、変位演算部で演算して振幅値を得て、その両方の振幅値が、それぞれ予め設定した閾値と比較して小さい場合に、固定金具の外し忘れと判定して、操作表示部にて異常表示と報知を行なうことにより、環境温度の影響を受けにくく、固定金具の外し忘れを精度良く検知し、固定金具の外し忘れが原因で発生する脱水異常振動を未然に防止することができる。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、搬送時の固定金具の外し忘れを精度良く検知することが可能となるので、ドラム式洗濯機以外の他の洗濯機の用途にも適用できる。

３１ 制御部
３３ 回転速度検知部
７５ 上部支持金具
７８ ドラム
８１ モータ
８２ 水槽
８３ 洗濯機本体
８４ 固定金具
８８ 加速度センサー

Claims (2)

1. 洗濯機本体と、有底円筒状に形成されたドラムと、前記ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記水槽に設けた上部支持金具と、前記ドラムを回転駆動するモータと、製品搬送時に前記洗濯機本体と前記上部支持金具とを締結する固定金具と、前記水槽に設けた複数方向の振動成分を検知する加速度センサーと、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記加速度センサーの出力に基づき振幅値を検出すると共に、前記モータを制御し、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ドラムを前記水槽の１次共振周波数近傍の所定の回転数Ｎ１で回転させて得た振幅値と、前記ドラムを前記１次共振周波数より高い所定の回転数Ｎ２で回転させて得た振幅値とが、それぞれ予め設定した閾値と比較して小さい場合に、前記固定金具の外し忘れと判定するようにしたドラム式洗濯機。
2. 前記所定の回転数Ｎ１を１７０〜２１０ｒ／ｍ、前記所定の回転数Ｎ２を２００〜２５０ｒ／ｍの範囲に設定した請求項１に記載のドラム式洗濯機。