JP4073141B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転するドラムを有するドラム式洗濯機に関し、特に洗濯物の乾燥を実行できるドラム式洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のドラム式洗濯機は図１３、図１４に示すように構成されている。図１３は側面断面図であり、図１４は正面図である。ドラム式洗濯機の本体外装部１の内部には、前面に開口部４ａを有する水槽４が横設されている。水槽４は懸架装置７により懸架され、弾性的に支持されている。
【０００３】
水槽４内にはドラム５が同軸に配設され、ドラム５の軸部５ｅが軸受３１により回転自在に支持されている。ドラム５の軸部５ｅにはプーリー３２が取り付けられ、ベルト３３によりモータ３４の回転が伝達され、ドラム５が回転駆動されるようになっている。
【０００４】
本体外装部１の前面は開閉扉３によって開閉可能になっており、ドラム５内に洗濯物の出し入れができるようになっている。開閉扉３を閉じると、開口部４ａの周囲に設けられたゴム等のパッキン１０によって開口部４ａが密閉される。ドラム５の周面には多数の小孔５ａが形成されており、水槽４とドラム５との間を洗濯液が流出入できるようになっている。
【０００５】
ドラム５の内面にはバッフル５ｂが突設され、ドラム５の回転により洗濯物を引っかけて持上げ、洗濯液中に落下させることにより洗浄が行われるようになっている。また、水槽４の周面及び前面には質量の大きなバランスウェイト２８が設置され、ドラム５の高速回転時の振動を抑制するようになっている。
【０００６】
本体外装部１内の上部には水道管に接続された給水パイプ１２が配されている。給水パイプ１２の途中に設けた給水弁１３を開くと、水槽４の前面に設けられた給水ノズル１５から水槽４内に給水されるようになっている。また、水槽４内の洗濯水を排水する排水口４ｄが水槽４の下部に設けられ、排水ポンプ１８の駆動により排水されるようになっている。
【０００７】
水槽４の側方には、水槽４の上部と下部とを連結する乾燥用ダクト２７が設けられている。乾燥用ダクト２７の経路途中にはドラム５内に温風を送出する乾燥ユニット２４が設けられ、ドラム５内に送出された温風によって洗濯物が乾燥されるようになっている。
【０００８】
上記構成のドラム式洗濯機は、ドラム５内に洗剤と洗濯物を入れて開閉扉３を閉じると、「洗い工程」が実行される。「洗い工程」では、まず、給水ノズル１５より給水され、モータ３４の駆動によりドラム５が正逆に回転する。洗濯物は水槽４の下部で浸水し、バッフル５ｂに引っ掛かって上方に運ばれて落下する。この時の衝撃により洗浄が行われる。
【０００９】
所定の洗い時間が経過すると、続いて「すすぎ工程」が実行される。「すすぎ工程」では、排水ポンプ１８の駆動によって排水口４ｄから洗濯水が排水される。次に、「洗い工程」と同様に、給水ノズル１５より給水され、モータ３４の駆動によりドラム５が回転する。これにより、すすぎが行われる。尚、すすぎ工程中に、排水後ドラム５を高速で回転させ、洗剤を遠心力により除去するすすぎ脱水動作が行われる場合もある。
【００１０】
所定のすすぎ時間が経過すると、続いて「脱水工程」が実行される。「脱水工程」では、排水ポンプ１８の駆動によって排水口４ｄから洗濯水が排水される。次に、ドラム５が高速で回転し、洗濯物に含まれる洗濯水が遠心力により排出される。
【００１１】
所定の脱水時間が経過すると、「乾燥工程」が実行される。「乾燥工程」では、乾燥ユニット２４によりドラム５内に温風が送出される。この温風は、洗濯物に含まれる水分を吸収し、水槽４の下方から排出される。そして、乾燥用ダクト２７内に設けられた冷却器（不図示）により除湿された後、再度乾燥ユニット２４により水槽４内に温風が送出されるようになっている。この動作が繰り返し行われて洗濯物が乾燥する。
【００１２】
また、「脱水工程」において遠心力によって洗濯物はドラム５の内壁に張り付いているため、このまま「乾燥工程」を行うと洗濯物にシワが生じたまま乾燥される。従って、ドラム５の内壁に張り付いた洗濯物を剥離させる「剥離工程」が「乾燥工程」の前に行われている。
【００１３】
「剥離工程」の動作は、特許第２８９５９４８号に開示されている。同特許によると、モータ３４の正転と逆転とを繰り返し行うことにより、ドラム５を正逆回転させて、ドラム５の内壁に張り付いた洗濯物を剥離する。これにより、シワを生じることなく洗濯物の乾燥が行われるようになっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のドラム式洗濯機によると、「剥離工程」において、モータ３４は正転、逆転を繰り返す。この時、モータ３４とドラム５とは、ベルト３３やプーリー３２により連結されており、ベルト３３の伸びや、モータ３４やプーリー３２とベルト３３との摩擦等が発生する。
【００１５】
これにより、モータ３４の回転に対してドラム５の回転の立ち上がりや立ち下がりが緩やかになって、正転から逆転に反転しても洗濯物に大きな力が加わらずドラム５から十分に剥離されない場合がある。このため、ドラム５の正転、逆転の回転数を大きくして洗濯物に加わる反転による力を確保する必要がある。
【００１６】
その結果、「剥離工程」に時間がかかり、消費電力が大きくなる問題があった。また、モータ３４を大きな回転数で正転から急に逆転させると、モータ３４を損傷し、騒音が発生する問題もある。
【００１７】
本発明は、短時間で洗濯物の剥離を行うとともに、モータの損傷や騒音を防止し、省電力化を図ることのできるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転可能に支持されて洗濯物が投入される有底筒状のドラムと、前記ドラムに直結されるとともに前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを電気的に制動する制動手段とを備え、前記ドラムの回転により洗い工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程を順次実行するドラム式洗濯機において、前記モータにより前記ドラムを所定の回転数で所定時間回転させた後、前記制動手段により洗濯物の量が多いほど制動率を上げるように制動して前記ドラムの内壁から洗濯物を剥離する剥離工程を、前記脱水工程後、前記乾燥工程前に実行したことを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、ドラムに直結されるモータの駆動によりドラムは回転して洗い工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程を実行し、ドラム内に投入された洗濯物を洗濯、乾燥する。この時、脱水工程後に、ドラムを所定時間回転させた後、洗濯物の量が多いほど制動率を上げるように電気的に制動することにより、高速回転によりドラムの内壁に付着した洗濯物を剥離した後、乾燥工程が実行される。
【００２０】
また本発明は、上記構成のドラム式洗濯機において、前記モータは励磁巻線を有する直流ブラシレスモータから成り、整流された電源電圧を前記直流ブラシレスモータの駆動電圧に変換するインバータ回路を備えたことを特徴としている。この構成によると、商用電源の交流電圧が整流後インバータ回路に供給され、インバータ回路により変換されて直流ブラシレスモータに駆動電圧が供給される。
【００２１】
また本発明は、上記構成のドラム式洗濯機において、前記制動手段による前記モータの制動前に、前記モータの駆動電力を遮断して前記モータが慣性回転する期間を設けたことを特徴としている。この構成によると、脱水工程後、前記モータの駆動電力が遮断されて所定期間モータが慣性回転し、その後、剥離工程が実行される。
【００２４】
また本発明は、上記構成のドラム式洗濯機において、前記脱水工程が終了する前に慣性により回転する前記ドラムの回転数が所定の回転数以下になった際に、前記制動手段によって前記モータを制動したことを特徴としている。この構成によると、脱水工程の終了前に慣性回転するドラムを電気的に制動した後、剥離工程が実行される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図１３、図１４と同一の部分については同一の符号を付している。図１は第１実施形態のドラム式洗濯機を示す外観斜視図である。ドラム式洗濯機の外壁を形成する本体外装部１は前面が開閉扉３で開閉できるようになっている。本体外装部１の前面上部には操作キーや表示部を備えた操作パネル１１が設けられている。
【００２７】
図２にドラム式洗濯機の側面断面図を示すと、本体外装部１内には前面に開口部４ａを有する有底筒状の水槽４が横設されている。水槽４内には有底筒状のドラム５が配されている。水槽４にはモータケース５５ｆを介してベアリング６が一体化されている。
【００２８】
ドラム５に固定される軸部５ｅはベアリング６に支持されて、ドラム５が回転自在になっている。軸部５ｅにはロータ５５ｅが固着され、モータケース５５ｆ内にはステータ５５ｄが固定されている。これにより、ドラム５に直結されるモータ５５が構成されている。また、モータ５５は３相直流ブラシレスモータから成っており、後述する制御部によって駆動電圧が供給されて駆動されるようになっている。
【００２９】
ドラム５の周壁全体には小孔５ａが設けられている。小孔５ａは洗濯時に水槽４とドラム５との間を洗濯水が流出入できるようにしている。ドラム５の内壁面にはバッフル５ｂが突出して設けられ、ドラム５の回転により洗濯物を引っかけて持上げ、洗濯液中に落下させることにより洗浄が行われるようになっている。
【００３０】
ドラム５の前面の開口部５ｃの外周縁には流体バランサー５ｄが設けられている。流体バランサー５ｄは塩水等の流体が封入されており、ドラム５の回転時に該流体が移動して洗濯物及び洗濯液の片寄りによる重心移動を打消すようになっている。流体バランサー５ｄはドラム５の内周縁に設けてもよい。
【００３１】
ドラム５の回転軸心ｙ−ｙは、水平方向に対して角度θだけドラム５の奥が下がるように傾斜されている。これにより、使用者がドラム式洗濯機の前面側に立って洗濯物を出し入れする際に、ドラム５の奥まで見通しが良くなるようになっている。
【００３２】
洗濯物投入口１ａと水槽４の開口部４ａの周縁にはゴムや軟質樹脂等の弾性体から成るパッキン１０が洗濯物を出し入れする通路を形成するように取り付けられている。パッキン１０は開閉扉３を閉じたときに内周縁１０ａが開閉扉３の周縁に密着して通路を閉口する構造となっている。これにより、洗濯動作中の防水が行われるようになっている。また、パッキン１０には蛇腹などが設けられ、水槽４の揺動に応じて撓みを生じて追従するようになっている。
【００３３】
本体外装部１内の上部には水道管に接続された給水パイプ１２が配されている。給水パイプ１２の途中に設けた給水弁１３を開くと、洗剤ケース１４を介してドアパッキン１０に取り付けられた給水ノズル１５から水槽４内に給水されるようになっている。
【００３４】
水槽４の底面より導出された排水ダクト１６は、経路途中に糸屑フイルタ１７ａを内装した接続ケース１７及び排水ポンプ１８を備えており、水槽４からの洗濯液を本体外装部１の外部に排水する構成となっている。糸屑フイルタ１７ａは、例えば、樹脂を格子状に形成したり或いは、目の細かい繊維を袋状に形成して構成され、洗濯液中の糸屑等を集積するようになっている。そして、糸屑フイルタ１７ａは接続ケース１７内に着脱自在に装着され、本体外装部１の前面下部から取り外すことができる。
【００３５】
接続ケース１７の上部にはエアートラップ２２から導圧パイプ２１を介して水位センサー２３が設けられている。水位センサー２３は、エアートラップ２２内の圧力変化に応じて磁性体をコイル内で移動させる。その結果生じるコイルのインダクタンス変化を発振周波数の変化として検出し、水槽４内の水位を検知するようになっている。
【００３６】
ドラム式洗濯機の図２と異なる側面断面を図３に示すと、接続ケース１７の出口側には排水ダクト１６ｂから分岐する循環ダクト１９が設けられている。循環ダクト１９は水槽４の開口部４ａに臨むようにパッキン１０に接続されており、経路途中に循環ポンプ２０を備えている。
【００３７】
そして、排水ポンプ１８を停止して循環ポンプ２０を駆動させると、水槽４、排水ダクト１６ａ、接続ケース１７、排水ダクト１６ｂ、循環ポンプ２０及び循環ダクト１９を通って水槽４に至る循環経路が形成される。これにより、水槽４内の洗濯液を循環経路を通して循環させ、該循環経路を通過させる間に洗濯液内の洗剤を充分溶解させるとともに、糸屑フイルター１７ａで糸屑等を除去する。従って、洗濯物に対する糸屑の再付着を防止することができる。
【００３８】
更に異なる側面断面を図４に示すと、水槽４の上方には送風ファン２５とヒータ２６とから構成された洗濯物を乾燥するための乾燥ユニット２４が設けられている。乾燥ユニット２４は水槽４の開口部４ａに臨む吹出し口４ｂと下部に設けられた循環口４ｃとを連結する乾燥用ダクト２７の経路途中に配されている。また、乾燥用ダクト２７の経路途中には冷却器２９が配されている。
【００３９】
操作パネル１１の裏面に配された制御部２はドラム式洗濯機の制御を行い、その構成は図６に示すようになっている。主制御部４１は、ドラム式洗濯機１の操作を行う操作部４３、操作部４３による入力表示やドラム式洗濯機１の運転状態を表示する表示部４４、洗濯作業終了等の警報を報知するブザー４５、開閉扉３の開閉状態を検知するドアスイッチ４６、水槽４内の水位を検知する水位センサ２３、洗濯物の乾燥状態を検知する乾燥センサ４８、及び水槽４内の水温を検知する水温センサ４９と信号を送受信する。
【００４０】
副制御部４２は、モータ５５、給水弁１３、排水ポンプ１８及び乾燥ユニット２４を後述するドライブ回路６０（図７参照）により駆動制御するとともに、ホールセンサ５９によってモータ５５のロータ５５ｅ（図２参照）の位置信号を受信する。そして、主制御部４１は、モータ５５の回転に必要な制御データの送信信号Ｓ１を同期用クロックとともに副制御部４２に送信する。副制御部４２は、制御データを読み取った後、該クロックに同期して返信信号Ｓ２を返信する。
【００４１】
副制御部４２を図７の回路図を参照して説明する。商用電源５１はダイオードブリッジからなる整流回路５２によって全波整流されて直流電圧に変換される。該直流電圧は平滑コンデンサ５３ａ、５３ｂで平滑化されて安定直流電源としてインバータ回路５４に供給される。インバータ回路５４は６個のスイッチング素子（トランジスタ５４ａ〜５４ｆ）を３相全波ブリッジ構成にしている。
【００４２】
平滑コンデンサ５３ａの正側と平滑コンデンサ５３ｂの負側との間には、トランジスタ５４ａ，５４ｄが直列の配され、ダイオード５６ａ，５６ｄが直列に配されている。同様に、トランジスタ５４ｂ，５４ｅ、トランジスタ５４ｃ，５４ｆ、ダイオード５６ｂ，５６ｅ、ダイオード５６ｃ，５６ｆが夫々直列に接続されて３相交流に変換する。そして、上アーム用のトランジスタ５４ａ、５４ｂ、５４ｃと下アーム用のトランジスタ５４ｄ、５４ｅ、５４ｆとの接続点から、夫々モータ５５の励磁巻線５５ａ、５５ｂ、５５ｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されている。
【００４３】
トランジスタ５４ａ〜５４ｆのベースにはドライブ回路５７が接続されており、マイコン５８からの駆動信号によりドライブ回路５７を介してトランジスタ５４ａ〜５４ｆが駆動される。駆動信号は例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すＰＷＭの信号がトランジスタ５４ａ、５４ｄにそれぞれ送信される。これにより、モータ５５のＵ相に図８（ｃ）に示す駆動電圧が出力される。
【００４４】
モータ５５のＶ相及びＷ相には同様の駆動電圧が夫々１２０゜、２４０゜位相が遅れるように出力される。その結果、励磁巻線５５ａには図８（ｄ）に示す正弦波の電流が発生する。これによりモータ５５が回転する。図８（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は振幅を表し、横軸は時間を表している。尚、励磁巻線に流れる電流値を検出する電流検出手段６４が設けられ、マイコン５８によって監視されるようになっている。
【００４５】
駆動信号は、図９に示すような三角波のキャリア信号を用いた比較器により発生させている。比較器はマイコン５８の機能として搭載されている。同図において、縦軸は振幅を表し、横軸は時間を表している。周波数ｆの信号の時刻ｔにおける位相角θは、θ＝２πｆｔで表される。キャリア信号の周期であるキャリア周期をＴｃ、キャリア周期Ｔｃ毎のモータ５５の位相角の更新量をΔθ（ロータ５５ｅの回転角）とすると、Δθ＝２πｆＴｃラジアンとなる。
【００４６】
従って、マイコン５８はΔθだけ位相を進めた位置に対応する駆動信号をキャリア周期Ｔｃ毎に出力する必要がある。駆動信号の１周期（２πラジアン）を１６ビット（６５５３６）に分割すると、Δθラジアンは位相更新量α＝２πｆＴｃ・（６５５３６／２π）＝６５５３６ｆＴｃカウントになる。
【００４７】
例えば、キャリア信号の周期Ｔｃが６３．５μｓｅｃで、モータ５５の回転数を６０Ｈｚとすると、位相更新量α＝２４９カウントとなる。キャリア周期Ｔｃは、タイマ及びパルス幅ｐ（図８（ａ）参照）の分解能で決められる。そして、キャリア周期Ｔｃ毎に位相更新量αを加算した累計値Ｎを求めて（即ち、Ｎ＝Ｎ＋α）、現在の位相を検知する。
【００４８】
制御部２に設けられる記憶部（不図示）には、正弦波テーブルが予め記憶されている。正弦波テーブルは、２πラジアンを５１２分割した夫々の位相におけるパルス幅ｐのデータから成っており、１０π／３ラジアン分（８５４データ）だけ記憶されている。正弦波テーブルを参照することにより、累計値Ｎに対応する位相（５１２×Ｎ／６５５３６）におけるキャリア周期Ｔｃ毎のパルス幅ｐが得られる。Ｖ相及びＷ相についてはＵ相に対して夫々１２０゜、２４０゜遅れた位相角から正弦波テーブルを参照して対応するパルス幅ｐを得ることができる。
【００４９】
モータ５５が加速回転して回転数ｆが増加する際には、それに応じて位相更新量αを可変する必要がある。このため、ロータ５５ｅの回転位置を検知するホールセンサ５９がＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して１２０゜間隔で３箇所に設けられ、モータ５５の所定期間の回転数を検知するためタイマが設けられている。
【００５０】
３つのホールセンサ５９からはＵ相、Ｖ相、Ｗ相夫々の位相角によって図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗが検出される。横軸は位相角である。位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの立ち上がり及び立ち下がり８３ａ〜８３ｆを検知することによって位相が６０゜間隔の６つの区間Ｄ０〜Ｄ５を判別することができる。
【００５１】
例えば位置信号Ｈｗの立ち上がり８３ｃを検知したときに（位相角１２０゜の地点）、位置信号Ｈｖの立ち下がり８３ｂ（位相角６０゜の地点）からの時間をタイマにより検出してタイマをリセットする。そして、累計値Ｎがその時の回転位置に対応する累計値Ｎに修正され、記憶されたデータを参照して位相角が０゜に対応するパルス幅がＷ相に与えられる。Ｕ相、Ｖ相についてはＷ相に対して夫々１２０゜、２４０゜遅れた位相角からデータを参照して、対応するパルス幅を得ることができる。
【００５２】
そして、立ち下がり８３ｂから立ち上がり８３ｃまで（区間Ｄ１）の時間から回転数ｆを得て位相更新量αを求める。次に、キャリア周期Ｔｃ毎に位相更新量αを累計値Ｎに加算して、累計値Ｎからキャリア周期Ｔｃ毎の回転位置を検知する。その回転位置に応じた各パルス幅を比較器により求めてマイコン５８から駆動信号を出力し、ロータ５５ｅを回転させるようになっている。
【００５３】
このようにすることで、加速、減速の場合や、洗濯物のアンバランスによって流体バランサ５ｄが振動を解消できずに回転速度が一定しない場合等においても位相角が６０゜間隔で累計値Ｎを修正して、回転位置に対応する駆動信号を正確に得ることができるようになっている。
【００５４】
また、起動時には累計値Ｎ及び位相更新量αが未定であるが、まず、ホールセンサ５９により区間Ｄ０〜Ｄ５のいづれの状態かを検知する。例えば区間Ｄ１であれば、上記累計値Ｎを平均的にＵ相の位相角を９０゜（６０゜と１２０゜の間）に対応する値にし、位相更新量αに実験的に求めた値を代入して駆動信号を出力する。そして、位置信号Ｈｗの立ち上がり８３ｃを検知した時に、累計値Ｎを正確な値に補正することによって正常に起動可能となる。
【００５５】
上記構成のドラム式洗濯機は制御部２によって図５に示す運転チャートが実行され、洗濯動作が行われるようになっている。洗濯動作を同図を参照して以下に説明する。洗濯物投入口１ａより洗濯物を投入して開閉扉３を閉じると、開閉扉３の周縁にパッキン１０の内周縁１０ａが密着して水槽４が封止される。そして、洗剤ケース１４に洗剤を入れ、操作パネル１１（操作部４３）を操作すると制御部２からの指令により「洗い工程」、「すすぎ工程」、「脱水工程」、「乾燥工程」から成る洗濯動作が開始される。
【００５６】
まず、「洗い工程」の給水動作では、開閉扉３がロックされるとともに給水弁１３が開成する。給水弁１３の開成に基づいて水道水は途中で洗剤ケース１４を経由して給水ノズル１５から洗剤とともに水槽４とドラム５内に流れ込む。そして、水槽４内の水位が所定水位に達すると、水位センサー２３が検知して給水弁１３が閉じられ、駆動機構９を駆動してドラム５を所定の洗いチャートにより回転制御して所定時間だけ洗い動作が行われる。
【００５７】
ドラム５の回転は、洗い、すすぎ、脱水及び乾燥工程、或いは洗濯物の種類に応じた回転速度、更には反転時間や反転周期等を変えた回転チャートが設定されており、使用者による選択或いは自動的に選択されるようにプログラムされている。
【００５８】
そして、「洗い工程」が終了すると、すすぎ脱水動作と攪拌すすぎ動作を交互に複数回繰返して成る「すすぎ工程」に移行する。「すすぎ工程」では、まず、排水ポンプ１８が作動して、洗濯液を排水ダクト１６、接続ケース１７を介して本体外装部１の外部に排水する排水動作が行われる。
【００５９】
排水動作が終了すると、ドラム５は第１の脱水チャートで回転して、すすぎ脱水動作が行われる。洗濯物の洗濯液は脱水回転による遠心力でドラム５の周壁に設けた小孔５ａを通じて水槽４の内壁へ吐出される。該内壁を伝って水槽４内の下部に流下した洗濯液は排水ダクト１６ａ、１６ｂを通って外部に排水される。
【００６０】
このすすぎ脱水動作中に、給水弁１３を開いて給水ノズル１５から水槽４内に水道水を噴射してもよい。このようにすると、水道水は遠心力により洗濯物を透過して、洗濯物に残った洗剤を効率良く除去することができる。第１の脱水チャートは、ドラム回転を途中で休止したり、回転速度を変えたりすることにより、洗剤を多く含んだ洗濯液の脱水に適したチャートになっている。
【００６１】
すすぎ脱水動作が終了すると、給水動作が行われ、排水ポンプ１８を停止して給水弁１３を再度開く。給水弁１３の開成に伴って水槽４内の水位が所定水位になると給水弁１３が閉じられ、駆動機構９の駆動によりドラム５がすすぎチャートで回転し、攪拌すすぎ動作が実行される。
【００６２】
この攪拌すすぎ動作中に、柔軟仕上剤収納箱（図示せず）及びこれに連通するすすぎ給水経路を別途設け、このすすぎ給水経路から柔軟仕上剤とともに給水するようにしてもよい。また、洗い動作あるいは攪拌すすぎ動作中に循環ポンプ２０を駆動して水槽４内の洗濯液を循環させてもよい。
【００６３】
以上のすすぎ脱水動作と攪拌すすぎ動作とを数回繰返して「すすぎ工程」が終了すると、プログラムが「脱水工程」に切り替わる。「脱水工程」ではまず、給水弁１３を閉じるとともに排水ポンプ１８を作動させて洗濯液を外部に排水する排水動作が行われる。
【００６４】
そして、ドラム５を第２の脱水チャートで回転させて仕上げ脱水動作が行われる。仕上げ脱水動作では、洗濯液を脱水回転による遠心力でドラム５の周壁に設けた小孔５ａを通じて水槽４の内壁へ吐出させる。その後、洗濯液が水槽４の内壁を下部に流下し、排水ダクト１６より外部に排水される。
【００６５】
「脱水工程」が終了すると、洗濯物を乾燥させる「乾燥工程」が行われるが、「乾燥工程」に先だってドラム５の内壁に張り付いた洗濯物を剥離するために、短時間の「剥離工程」（図５では不図示）が行われる。「剥離工程」では、まず、ドラム５を所定の回転数で短時間回転させる。この時間は、例えば４００ｍｓｅｃ或いは、ドラム５の回転角度にして６゜程度あればよい。
【００６６】
そして、ドライブ回路５７によってモータ５５への電力供給を遮断し、約０．１ｓｅｃの慣性回転期間の経過後、モータ５５に電気的に急制動をかける。モータ５５の駆動時には、上アーム用のトランジスタ５４ａ〜５４ｃ及び下アーム用のトランジスタ５４ｄ〜５４ｆを順次スイッチングしているので、そのスイッチングノイズがモータ５５からホールセンサ５９に伝わっている。モータ５５の駆動回転状態から急制動までに慣性回転期間を設けることにより、このノイズを除去できる。そして、正確にホールセンサ５９によって位置を検出した後、制動状態に移行することにより、制御による異音を抑制することができる。
【００６７】
モータ５５の急制動は以下の方法により行う。モータ５５への電力供給が遮断されるとドラム５は慣性により回転し、励磁巻線５５ａ、５５ｂ、５５ｃ間に図１１に示すように起電力Ｗｕ、Ｗｖ、Ｗｗが生じる。この時に下アーム用のトランジスタ５４ｄ〜５４ｆ（図７参照）をＯＮすると、モータ５５は短絡制動される。
【００６８】
即ち、各励磁巻線５５ａ、５５ｂ、５５ｃが短絡され、励磁巻線５５ａ、５５ｂ、５５ｃの抵抗により電力が消費される。これにより、モータ５５の運動エネルギーが消費されるためモータ５５は制動されて減速される。トランジスタ５４ｄ〜５４ｆをＯＦＦにするとモータ５５は制動されないため、トランジスタ５４ｄ〜５４ｆをＯＮにする時間比率（以下「制動率」という。）を可変することによって、制動する能力（以下「制動力」という）を可変することができる。
【００６９】
モータ５５の電気的な制動は回生制動により行ってもよい。即ち、励磁巻線５５ａ、５５ｂ、５５ｃ間に生ずる起電力Ｗｕ、Ｗｖ、Ｗｗによって、起電力Ｗｕ、Ｗｖ、Ｗｗと略１８０゜位相の遅れた正弦波電圧をインバータ制御回路５４からモータ５５に供給する。これにより、モータ５５により発生する電圧が電源へ回生し、モータ５５を制動することが可能となる。
【００７０】
更に、直流制動や発電制動等により電気的に制動を行っても良い。直流制動の場合は、例えばＵ相の上アームのトランジスタ５４ａをＯＮし、Ｖ相、Ｗ相の下アーム用のトランジスタ５４ｅ、５４ｆをＯＮすることにより、電源からの電力によりモータ５５に制動をかけることができる。
【００７１】
また、ドラム５内の洗濯物の量が定格容量の６０％以上の大容量の場合は、制動に大きなトルクを要するので、図１２に示すように、制動率を８０％にして制動力を高くする。そして、慣性力が大きいため、モータ５５の回転数が例えば１００ｒｐｍの低い回転数の時に急制動をかけても洗濯物に剥離のための力を加えることができる。従って、モータ５５の駆動時間を短縮し、短時間で制動可能となる。
【００７２】
洗濯物の量が定格容量の３０〜５０％の中容量や３０％以下の小容量の場合は、制動に大きなトルクを要しないので、図１２に示すように、洗濯物の量に応じて制動率をそれぞれ５０％、２０％にする。制動率の低下によって急制動時の振動を抑制できる。そして、モータ５５の回転数が例えばそれぞれ１５０ｒｐｍ、２００ｒｐｍの高い回転数の時に急制動を行うことで洗濯物に剥離のための力を加えることができる。
【００７３】
尚、ドラム５内の洗濯物の量は、モータ５５の立ち上がりの回転数の推移から検出することができる。モータ５５を起動すると、駆動電圧（図８（ｃ）参照）のデューティー比及びパルス幅を回転位置に応じて可変して第１の回転数まで駆動する。モータ５５の回転数が第１の回転数に到達した後、駆動電圧のデューティー比を固定し、パルス幅ｐ（変調率）を可変して回転数を所定の第２の回転数まで上昇させる。
【００７４】
この時、駆動電圧のデューティー比を固定しているので、モータ５５の出力が一定になる。このため、変調率を可変して回転数を上昇させると、ドラム５の慣性モーメントが大きい場合は緩やかに加速し、ドラム５の慣性モーメントが小さい場合は急峻に加速する。従って、ドラム５が所定の第１の回転数から第２の回転数に到達するまで時間によって洗濯物の量を検出することができる。
【００７５】
以上の「剥離工程」によってドラム５の内壁に付着した洗濯物が剥離される。モータ５５はドラム５に直結されているので、モータ５５の回転、制動に対してドラム５が追随し、短時間で洗濯物を剥離させることが可能となる。また、ドラム５の回転及び急制動は、正転、急制動、逆転、急制動のように、複数回繰り返して行っても良い。
【００７６】
また、「脱水工程」終了直前のドラム５の慣性回転時において、ドラム５の回転数が例えば２００ｒｐｍ以下まで減速した時に急制動を行って、その後「剥離工程」を実行してもよい。このようにすると、洗濯時間を増加させることなく洗濯物の剥離の効果を向上させることが可能となる。
【００７７】
この時に、前述したように洗濯物の容量に応じて制動率や制動開始時期を可変することにより、容量が大きい場合は制動時間を短縮し、容量が小さい場合は制動時の振動を抑制することができる。
【００７８】
「剥離工程」が終了すると、ドラム５を乾燥チャートで回転するとともに送風ファン２５及びヒータ２６を駆動して「乾燥工程」を実行する。「乾燥工程」では、送風ファン２５の駆動によって、ドラム５内の洗濯物の水分を吸収した空気がドラム５の小孔５ａ、水槽４の循環口４ｃ、乾燥用ダクト２７、送風ファン２５、ヒータ２６を通り、吹出し口４ｂよりドラム５内へ循環する。
【００７９】
水分を含む空気は、乾燥用ダクト２７を通過中に該乾燥用ダクト２７に設けた冷却器２９で冷却されることにより降温される。その結果、乾燥用ダクト２７内の空気は水分の結露により除湿され、湿度の低い空気となってヒータ２６に至る。
【００８０】
ヒータ２６で加熱された空気は温風となって吹出し口４ｂより水槽４内に吹き込まれ、再び洗濯物と接触して水分を吸収する。再度循環口４ａから乾燥用ダクト２７内に吸引されて同様に冷却器２９で冷却され除湿される。この動作を繰り返すことにより洗濯物の乾燥が行われる。
【００８１】
そして、ドラム５内の乾燥度を乾燥センサー４８で検知し、所定値になると「乾燥工程」を終了する。この「乾燥工程」において除湿により凝縮された水分は、乾燥用ダクト２７内を下降して循環口４ｃから排水ダクト１６を介して外部に排水される。
【００８２】
以上により洗い、すすぎ、脱水、乾燥の各工程が連続で実行され、洗濯物の洗濯及び乾燥が行われる。また、操作パネル１１からの設定により洗い、すすぎ、脱水、乾燥の各工程を単独で実行することも可能である。
【００８３】
以上に説明したように、本実施形態によると、直流ブラシレスモータから成るモータ５５をドラム５に直結してドラム５を直接駆動することによって、従来のようにベルトの伸びや、プーリやモータとベルトとの摩擦等を排除することができる。
【００８４】
これにより、モータ５５の回転、制動に対してドラム５５が的確に追随し、短時間の回転と急制動によってドラム５の内壁に付着する洗濯物に力を加えることが可能となる。従って、小さい回転数でも短時間で洗濯物を剥離させることができ、「剥離工程」の時間短縮が可能となり、モータ５５の損傷や騒音を防止することができる。また、電気的な制動を短絡制動または回生制動により行うことで、制動中にモータ５５に電力が供給されず消費電力を低減することができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によると、モータをドラムに直結してドラムを直接駆動することによって、従来のようにベルトの伸びや、プーリやモータとベルトとの摩擦等を排除することができる。これにより、モータの回転、制動に対してドラムが的確に追随し、短時間の回転と急制動によってドラムの内壁に付着する洗濯物に力を加えることが可能となる。従って、小さい回転数でも短時間で洗濯物を剥離してシワを発生させずに乾燥できる。そして、「剥離工程」が時間短縮され、洗濯時間の時間短縮が可能となる。また、モータの損傷や騒音を防止することができる。また、脱水工程終了前や制動工程時において、ドラム内の洗濯物の容量が多いほど制動率を上げるように制御するので、容量が大きい場合は制動時間を短縮し、容量が小さい場合は制動時間を長くすることなく制動時の振動を抑制することができる。
【００８６】
また本発明によると、インバータ回路を備えるため直流ブラシレスモータを容易に電気的に制動可能となり、駆動電力が遮断された状態で慣性回転するモータが発生させる起電力によって、短絡制動または回生制動を行うことで、制動中にモータに電力が供給されず消費電力を低減することができる。
【００８７】
また、本発明によると、モータの制動前に、モータの駆動電力を遮断して慣性回転する期間を設けることにより、モータから位置を検出する検出部に伝わるスイッチングノイズを除去できる。そして、正確に位置を検出した後、制動状態に移行することにより、制御による異音を抑制することができる。
【００８８】
また、本発明によると、脱水工程終了直前のドラムの慣性回転時において急制動を行ってその後剥離工程を実行することにより、洗濯時間を増加させることなく洗濯物の剥離の効果を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機を示す斜視図である。
【図２】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機を示す側面断面図である。
【図３】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の他の切断面の側面断面図である。
【図４】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の更に他の切断面の側面断面図である。
【図５】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の洗濯動作を示すチャート図である。
【図６】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の制御部を示す構成図である。
【図７】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の副制御部を示すの回路図である。
【図８】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機のモータの駆動における信号波形を示す図である。
【図９】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の比較器の信号波形を示す図である。
【図１０】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機のホールセンサによる位置信号を示す図である。
【図１１】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の直流ブラシレスモータの起電力を示す図である。
【図１２】 本発明の実施形態のドラム式洗濯機の電気制動方法を示す図である。
【図１３】 従来のドラム式洗濯機の側面断面図である。
【図１４】 従来のドラム式洗濯機の正面図である。
【符号の説明】
１ 本体外装部
２ 制御部
３ 開閉扉
４ 水槽
５ ドラム
９ 駆動機構
１０ パッキン
１２ 給水パイプ
１３ 給水弁
１６ 排水ダクト
１７ 接続ケース
１８ 排水ポンプ
２０ 循環ポンプ
２３ 水位センサー
２４ 乾燥ユニット
２５ 送風ファン
２６ ヒータ
２７ 乾燥用ダクト
２８ ウエイト
４１ 主制御部
４２ 副制御部
５２ 整流回路
５４ インバータ回路
５５ モータ
５９ ホールセンサ

Claims (4)

1. 回転可能に支持されて洗濯物が投入される有底筒状のドラムと、前記ドラムに直結されるとともに前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータを電気的に制動する制動手段とを備え、前記ドラムの回転により洗い工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程を順次実行するドラム式洗濯機において、
   前記モータにより前記ドラムを所定の回転数で所定時間回転させた後、前記制動手段により洗濯物の量が多いほど制動率を上げるように制動して前記ドラムの内壁から洗濯物を剥離する剥離工程を、前記脱水工程後、前記乾燥工程前に実行したことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 前記モータは励磁巻線を有する直流ブラシレスモータから成り、整流された電源電圧を前記直流ブラシレスモータの駆動電圧に変換するインバータ回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記制動手段による前記モータの制動前に、前記モータの駆動電力を遮断して前記モータが慣性回転する期間を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドラム式洗濯機。
4. 前記脱水工程が終了する前に慣性により回転する前記ドラムの回転数が所定の回転数以下になった際に、前記制動手段によって前記モータを制動したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のドラム式洗濯機。

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