JP3054583B2 - 遠心脱水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱水籠の中に洗濯物を
収容し、その脱水籠を回転軸を中心に高速で回転させる
ことによって洗濯物の脱水又は洗浄用溶剤の脱液を行な
う遠心脱水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドラム式の遠心脱水装置は、洗浄後の衣
類を籠状のドラム内部に収容し、そのドラムを水平軸を
中心に高速で回転させる構造となっている。この遠心脱
水装置における大きな問題点の１つは、衣類がドラムの
内周壁に均一に分散していない状態のままでドラムを高
速回転させると、回転軸回りの質量分布のアンバランス
によって異常振動や異常騒音が発生することである。

【０００３】この問題点を解決することを目的とした遠
心脱水装置が、従来から提案されている。例えば、特開
平６−２５４２９４号公報記載の遠心脱水装置において
は、ドラム高速回転による脱水運転を行なう前に、ドラ
ム低速回転によってドラム内部の衣類を均一に分散配置
させるバランス調整方法が開示されている。より詳しく
は、まず極く短時間ドラムを低速で回転させ、次いでそ
の回転速度よりは若干速いが脱水運転時の回転速度より
は充分に低い回転速度でドラムを回転させるという２段
階の回転制御を組み合わせることにより、衣類を均一に
分散しようとするものである。

【０００４】また、この従来技術では、ドラム内部の衣
類のアンバランスに起因する偏荷重を検出する手段とし
て装置の台座の部分に振動監視センサを設置し、ドラム
の回転速度を脱水運転を行なうための高速回転速度まで
上昇させたときに振動監視センサが異常振動を検知する
と回転速度を低下させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のような偏荷重の検出方法では、ドラムの回転速
度を一旦、脱水運転を行なうに近い回転速度付近まで上
昇させることになる。一方、ドラム内の衣類の分散化を
行ない得る回転速度は、脱水時の回転速度よりも遙かに
遅いものでなければならない。このため、偏荷重が大き
いために衣類の分散化を行ない、再度、偏荷重の検出を
行なおうとするときには、ドラムの回転速度を変えるた
めにかなりの時間を要してしまう。更に、１回のドラム
低速回転をもって確実に衣類の均一分散化が達成される
とは限らないから、バランス調整運転と偏荷重の検出と
を繰り返し行なうことになると、結果的に脱水行程に長
時間要してしまうという問題が生じる。

【０００６】また、偏荷重を検出する際にはドラムの回
転速度を脱水運転を行なうための回転速度付近にまで上
昇させるため、甚だしく大きな偏荷重がある場合には、
モータに大きな負荷がかかり故障の原因となるという問
題もある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するために成され
たものであり、その目的は、衣類の偏在に起因する偏荷
重をドラム低速回転時に確実に検知することにより、脱
水又は脱液運転時の異常振動や異常騒音の発生を回避す
るとともに、効率的な脱水又は脱液が行なえる遠心脱水
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するためになされた本発明は、脱水籠の中に洗濯物を収
容し、該脱水籠を回転軸を中心に回転させることによっ
て脱水又は洗浄用溶剤の脱液を行なう遠心脱水装置にお
いて、 a）前記脱水籠を回転駆動させるモータと、 b）該モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 c）該電流検出手段により検出されたモータ電流信号か
ら前記脱水籠の回転速度に対応する周波数成分よりも低
い周波数を排除するフィルタ手段と、 d）該フィルタ手段の出力信号に基づいて、前記脱水籠
内の洗濯物の偏在に起因する偏荷重が所定許容値より大
きいか否かを判定する偏荷重判定手段と、を備えること
を特徴としている。

【０００９】脱水籠の中の洗濯物の偏在により偏荷重が
ある場合には、回転に伴って負荷トルクが変動するた
め、脱水籠を回転駆動するモータに流れるモータ電流が
変動する。この変動は脱水籠の回転に同期したものであ
るから、モータ電流の検出信号から脱水籠の回転速度近
傍の周波数成分を抜き出すことにより、偏荷重に起因す
る変動成分のみを分離することができる。すなわち、フ
ィルタ手段は、電流検出手段により検出されたモータ電
流信号から脱水籠の回転速度近傍の周波数成分をを通過
させるように遮断周波数が選ばれる。従って、フィルタ
手段からの出力信号は、偏荷重による変動成分が支配的
であると看做すことができる。しかも、この出力信号の
振幅は偏荷重の大きさを反映しているから、偏荷重判定
手段は、この信号の振幅値に基づき偏荷重の大きさを判
定することができる。

【００１０】上記のモータ電流の変動は、脱水籠の回転
速度が低速であればあるほど顕著であり検出が容易にな
る。一方、脱水籠が水平軸を中心に回転するドラムであ
る場合には、偏荷重は、洗濯物がドラムの内周壁に押し
付けられた状態で回転する状態、すなわち洗濯物に作用
する遠心力が重力に勝っている状態においてのみ検出す
ることが可能である。そこで、本発明の遠心脱水装置で
は、脱水籠が水平軸を中心に回転される籠状のドラムで
あるときには、該ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が
重力よりも大きく、且つ脱水又は脱液を行なう回転速度
よりは充分に低い回転速度で該ドラムを回転させている
ときに偏荷重の判定を行なうことが望ましい。

【００１１】更には、前記偏荷重判定手段により偏荷重
が所定許容値より大きいと判定された場合には、前記ド
ラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも小さい範
囲の回転速度で該ドラムを回転させることにより該洗濯
物を該ドラム内周壁に均一に分散配置させるバランス調
整を行なうことがより好ましい。このようにドラムを回
転させることによりドラム内での洗濯物の移動が促進さ
れるため、偏荷重が解消される。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、脱水籠
の高速回転を行なうことなく偏荷重を確実に検出するこ
とができる。従って、異常振動や異常騒音の発生を完全
に回避できる。また、偏荷重判定時の回転速度とバラン
ス調整時の回転速度との差が小さいため、たとえ１回の
バランス調整運転で偏荷重が解消されない場合であって
も、その結果を速やかに検知して、短時間の内に、再度
バランス調整運転を行なうことができる。従って、脱水
又は脱液運転時間が長くなることを防止し、効率的な脱
水又は脱液を行なうことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例
について説明する。図１は本発明の実施例による遠心脱
水装置の要部の電気系構成図、図２は図１の動作を説明
するための波形図、図３は本実施例による遠心脱水装置
を備えるドラム式洗濯機の縦断面図、図４は脱水行程の
手順を説明するためのフローチャートである。

【００１４】まず、図３に基づいて、ドラム式洗濯機の
全体構成を説明する。ドラム式洗濯機本体のフレーム５
０の内部には外槽５２が配置され、外槽５２の内部には
衣類を収容するためのドラム５４が主軸６２に支持され
て設置されている。ドラム５４の周壁には通水孔５６が
形成されており、外槽５２に供給された洗浄水はこの通
水孔を通してドラム５４内へ流入し、またドラム５４内
で衣類から脱水された水が外槽５２へ排出される。ドラ
ム５４内部には、回転に伴って衣類をかき上げるための
バッフル５８が設置されている。衣類は衣類投入口６０
からドラム５４内部へ収容される。

【００１５】主軸６２は外槽５２に装着された軸受６４
によって保持されており、その先端には主プーリ６６が
取り付けられている。外槽５２の下側にはドラム５４を
回転駆動するためのモータ１６が配置され、そのモータ
１６の回転軸にはモータプーリ７０が取り付けられてい
る。モータプーリ７０の回転はＶベルト６８を通して主
プーリ６６に伝達される。洗浄水は給水口７２を介して
外部から外槽５２へ供給され、給水バルブ７４によって
その水量が調節される。洗浄後の水は、排水バルブ７８
によって開閉される排水口７６を通して排出される。モ
ータ１６には、回路部８０から駆動電圧が印加される。
回路部８０は、後述する制御部１０やインバータ制御回
路１４などから構成されている。

【００１６】次に、図３の回路部８０を中心とした電気
的構成を図１に基づいて説明する。主としてマイクロコ
ンピュータから成る制御部１０は、内部の運転プログラ
ムに予め組み込まれている値に基づき回転速度指定信号
をインバータ制御回路１４へ出力し、インバータ制御回
路１４はこれに応じた駆動電圧を発生させてモータ１６
へ印加する。モータ１６へ供給される電流は電流検出部
１２２で検出され、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換回路１２
４で電圧実効値に変換される。このモータ電流の変動に
対応した電圧実効値の信号は、ハイパスフィルタ１２６
によって低周波成分が遮断され、ウインド比較器１２８
へ入力される。ウインド比較器１２８では、所定の閾値
以上の振幅であるか否かが判定され、この結果が制御部
１０へ入力される。すなわち、偏荷重検出部１２は、電
流検出部１２２、Ｉ／Ｖ変換回路１２４、ハイパスフィ
ルタ１２６及びウインド比較器１２８から構成される。

【００１７】以下、偏荷重検出部１２の動作について図
２の波形図を用いて、より具体的に説明する。モータ１
６が回転するときに流れるモータ電流は電流検出部１２
２によって検出される。このときの電流は、ドラム５４
内の衣類の偏在に起因する偏荷重、モータ１６自体が有
する回転変動、外乱等様々な変動要因を含んでいる（図
２（ａ）参照）。

【００１８】このモータ電流は、Ｉ／Ｖ変換回路１２４
において電圧実効値に変換される。電圧実効値は、図２
（ｂ）のように、定常的な直流成分に変動成分が加算さ
れたものとなる。この信号から偏荷重による変動成分の
みを抜き出すために、ドラム５４の回転速度に対応する
周波数成分のみを通過させるためのハイパスフィルタ１
２６が用いられる。例えば、偏荷重検出時のドラム回転
速度が55[rpm]とされる場合には、ハイパスフィルタ１
２６の遮断周波数は0.92[Hz]の周波数成分を通過させる
ように選ばれる。ハイパスフィルタ１２６の代わりに、
バンドパスフィルタを用いれば、ドラム５４の回転速度
に応じた周波数成分よりも高い周波数成分の影響も排除
することができ、更に好ましい。また、ドラムの回転速
度を検出する手段を用い、偏荷重検出時のドラム回転速
度に応じてフィルタの遮断周波数を可変するようにして
も良い。

【００１９】ハイパスフィルタ１２６の出力信号は、図
２（ｃ）に示すように、ドラム５４の回転速度に対応す
る周波数成分よりも低い周波数（直流成分を含む）の影
響を排除したものとなる。この信号の振幅値は、偏荷重
の大きさに対応した値となっているから、この振幅値を
判断することにより偏荷重の大小を判定することができ
る。ウインド比較器１２８では、入力信号に対して所定
の値に作動ポイントが設定されている。この作動ポイン
トは、脱水運転時に異常振動を発生させない偏荷重の許
容値に対応して予め設定されている。そして、入力信号
の振幅がこの作動ポイントを越えた場合には、正レベル
の信号が出力される（図２（ｄ）参照）。制御部１０
は、このパルス信号を受けて、所定時間中に発生する信
号数を計数する。

【００２０】すなわち、偏荷重検出及び判定の時間を20
秒と設定し、この20秒間はドラム５４が所定の回転速
度、例えば55[rpm]で安定的に回転するように制御され
る。そして、制御部１０は、この間にウインド比較器１
２８から入力されるパルス信号数が５個以上検出された
ときに偏荷重が許容値以上であると判断する。勿論、こ
れらの数値は適宜変更しても構わない。

【００２１】次に、図４のフローチャートに沿って脱水
行程の制御手順を説明する。脱水行程の開始後、まず偏
荷重判定が行なわれる。このために、制御部１０は、衣
類に作用する遠心力と重力とが均衡する回転速度よりも
若干速い第１の低速回転速度Ｎ₁でドラム５４が回転す
るような回転速度指定信号を出力し、インバータ制御回
路１４はこれに応じた駆動電圧をモータ１６に印加する
（ステップＳ１０）。ここで、第１の低速回転速度Ｎ₁
は、ドラム径に応じて適当に決められ、例えばドラム径
が700[mm]のときには55[rpm]程度とされる。第１の低速
回転速度Ｎ₁は、もっと高速の回転速度であっても良い
が、モータ電流の変動成分の検出の容易性、及びバラン
ス調整運転への移行時間の短縮化を考慮すると、衣類に
作用する遠心力と重力とが均衡する回転速度に近い方が
好ましい。

【００２２】そして、ドラム５４の回転速度が第１の低
速回転速度Ｎ₁に到達したあと（ステップＳ１１）、回
転が安定するまで５秒間待機する（ステップＳ１２）。
５秒経過後、偏荷重判定動作を20秒間続ける（ステップ
Ｓ１３）。この20秒の間、既に説明したように偏荷重検
出部１２において偏荷重の検出信号が得られ、制御部１
０はこの信号を判断して偏荷重が大きいか否かを判定す
る（ステップＳ１４）。

【００２３】偏荷重が大きいと判定された場合、ステッ
プＳ１４からＳ１５へ進み、バランス調整運転が行なわ
れる（ステップＳ１５）。すなわち、制御部１０はドラ
ム５４の回転速度が第２の低速回転速度Ｎ₂となるよう
な回転速度指定信号を出力し、インバータ制御回路１４
はこれに応じた駆動電圧をモータ１６に印加する。ここ
で、第２の低速回転速度Ｎ₂は、例えば、ドラム５４内
の衣類に作用する遠心力と重力とが均衡する回転速度よ
りも若干遅い回転速度とされ、第１の低速回転速度Ｎ₁
と同様にドラム径に応じて適当に決められている。例え
ば、ドラム径が700[mm]のときに第２の低速回転速度Ｎ₂
は50[rpm]程度とされる。

【００２４】ドラム５４が第１の低速回転速度Ｎ₁で回
転しているとき、ドラム５４内の衣類は重なり合いドラ
ム５４内周壁に押しつけられた状態で回転される。この
状態から回転速度を第２の低速回転速度Ｎ₂へ低下させ
ると、作用する遠心力が小さい内側の衣類（すなわちド
ラム中心に近い位置にある衣類）が、まず回転途中で落
下する。このとき、ドラム５４の内周壁に張り付いてい
る衣類は落下せずに回転し続けるため、最終的には、す
べての衣類がドラム５４の内周壁にほぼ均一に分散配置
され、偏荷重は解消される。

【００２５】所定時間の間、第２の低速回転速度Ｎ₂で
バランス調整運転が行なわれた後、ステップはＳ１６か
らＳ１０へ戻り、再度、偏荷重の判定が行なわれる。

【００２６】ステップＳ１４にて偏荷重が小さいと判定
された場合には、続いて高速脱水運転が行なわれる（ス
テップＳ１７）。すなわち、制御部１０は、偏荷重検出
部１２からの信号によって偏荷重が小さいと判断する
と、ドラム５４の回転速度が高速回転速度Ｎ₃になるよ
うな回転速度指定信号を出力し、インバータ制御回路１
４はこれに応じた駆動電圧をモータ１６に印加する。こ
の高速回転速度Ｎ₃は、衣類の繊維の種類等に応じて変
更されることが好ましいため、作業者によって指定され
た脱水行程モードに応じた値とされるが、一般的には、
ドラム径が700[mm]であるときに700[rpm]程度とされ
る。高速回転速度Ｎ₃で所定時間ドラム５４が回転され
ることによって衣類は完全に脱水される。

【００２７】なお、高速回転速度Ｎ₃までドラム５４の
回転を上昇させるときの制御方法は、ドラム５４内の負
荷量に応じて変更するようにしても良い。すなわち、負
荷量が少ない場合には、ドラム５４の回転速度を高速回
転速度Ｎ₃まで急激に上昇させても問題ないが、負荷量
が多い場合には、モータ１６に対する負担を少なくする
ため、段階的に回転速度を上昇させながら徐々に脱水を
進め、最終的に高速回転速度Ｎ₃まで回転速度を上昇さ
せるようにする。このときの負荷量は、Ｉ／Ｖ変換回路
１２４の出力であるモータ駆動の電圧実効値の直流成分
に基づき検出される。すなわち、図２（ｂ）に破線で示
した直流成分が負荷量に対応した値であるため、制御部
１０は、この値を判断することにより負荷量を判断す
る。

【００２８】また、上記実施例において、ステップＳ１
０からスタートする前に中速脱水運転を行なうことによ
り、いわゆる粗脱水を実行しても良い。この中速脱水運
転の回転速度は、ドラム５４に偏荷重があった場合でも
装置の振動が小さくて済むような回転速度の範囲で選ば
れ、例えばドラム径が700[mm]のとき500[rpm]程度とさ
れる。ドラム５４内の衣類には始め多量の水が染み込ん
でいるため、脱水前の各衣類の重量バランスと脱水後の
各衣類の重量バランスとは必ずしも一致しないが、粗脱
水を行なうことにより各衣類の重量を高速脱水後の状態
に近い状態にすることができ、偏荷重の検出確度が高め
られる。

【００２９】上記実施例はドラム式洗濯機について説明
したが、本発明が石油系溶剤等を使用した洗濯機すなわ
ちドライクリーナーに適用できることは明らかである。

【００３０】更に、垂直軸を中心に脱水籠が回転される
渦巻式の電気洗濯機に本発明を適用することも可能であ
る。特に、渦巻式電気洗濯機にてバランス調整運転を行
なう場合には、脱水槽内に若干量の水を給水したあと洗
浄に使用される回転翼を回転させることにより洗濯物を
攪拌し分散化を行なうようにすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の遠心脱水装置の実施例による要部の
ブロック構成図。

【図２】 図１の構成図の動作を説明するための波形
図。

【図３】 本実施例による遠心脱水装置を備えるドラム
式洗濯機の縦断面図。

【図４】 脱水行程の制御手順を説明するためのフロー
チャート。

【符号の説明】 １０…制御部 １２…偏荷重検出部 １２２…電流検出部 １２４…Ｉ／Ｖ変換回路 １２６…ハイパスフィルタ １２８…ウインド比較器 １４…インバータ制御回路 １６…モータ ５４…ドラム

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱水籠の中に洗濯物を収容し、該脱水籠を
   回転軸を中心に回転させることによって脱水又は洗浄用
   溶剤の脱液を行なう遠心脱水装置において、 a）前記脱水籠を回転駆動させるモータと、 b）該モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 c）該電流検出手段により検出されたモータ電流信号か
   ら前記脱水籠の回転速度に対応する周波数成分よりも低
   い周波数を排除するフィルタ手段と、 d）該フィルタ手段の出力信号に基づいて、前記脱水籠
   内の洗濯物の偏在に起因する偏荷重が所定許容値より大
   きいか否かを判定する偏荷重判定手段と、 を備えることを特徴とする遠心脱水装置。
2. 【請求項２】前記脱水籠は水平軸を中心に回転される籠
   状のドラムであって、該ドラム内の洗濯物に作用する遠
   心力が重力よりも大きく、且つ脱水又は脱液を行なう回
   転速度よりは充分に低い回転速度で該ドラムを回転させ
   ているときに偏荷重の判定を行なうことを特徴とする請
   求項１に記載の遠心脱水装置。
3. 【請求項３】前記偏荷重判定手段により偏荷重が所定許
   容値より大きいと判定された場合には、前記ドラム内の
   洗濯物に作用する遠心力が重力よりも小さい範囲の回転
   速度で該ドラムを回転させることにより該洗濯物を該ド
   ラム内周壁に均一に分散配置させるバランス調整を行な
   うことを特徴とする請求項２に記載の遠心脱水装置。