JP4257312B2

JP4257312B2 - ドラム式洗濯機

Info

Publication number: JP4257312B2
Application number: JP2005135124A
Authority: JP
Inventors: 雅弘西尾; 松本　　正士; 宏和大江
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2025-05-06
Also published as: JP2006311885A

Description

本発明は、回転ドラム内の洗濯物の偏心荷重に基づいて回転ドラムの高速回転への移行可否を判定するドラム式洗濯機に関する。

水槽の異常振動を振動検知手段である加速度センサから加速度に比例する電圧データとして検出し、この電圧データに基づいてドラムの回転が異常振動を起こしているか否かを判定する基準値を、ドラムの回転検知手段から得られる回転数によって変更する脱水機が提案されている（特許文献１）。この脱水機においては、振動検知手段である加速度センサは水槽の略左右方向の加速度を検出可能ではあるが、水槽の略前後方向の振動、及び水槽を支えている２本のショックアブソーバを中心に発生するひねり方向の振動など複合された振動までを正確に検知することができない。
特開平３−２６４０８８号公報（第３頁上左欄第９行〜同頁下右欄第３行、図１）

また、本出願人は、投入された衣類の量を正確に検出可能とすることを図ったドラム式洗濯機を提案している（特許文献２）。このドラム式洗濯機によれば、オープンループ駆動されるＤＣブラシレスモータにおいては、負荷が大きくなればなるほど、正弦波状供給電圧とロータの検出位置信号との位相差とが対応していることを利用して、ドラム１回転中のこの位相差（ずれ角度量）の平均値を求めることでドラム内に投入された衣類の量を、また高速脱水前のこの位相差の変化量を求めることでドラム内に投入された衣類の片寄り量を検出することが可能である。
特開２００１−３００１８３号公報（段落［００４８］〜［００４９］、［００５４］〜［００５６］，図１０、図１１）

ところで、脱水機能を含むドラム式洗濯機においては、特に脱水工程でドラムの回転数が低速から高速までの広い回転数の範囲に渡って運転される。この際に、回転軸に沿った前後方向に洗濯物のアンバランスが存在する場合には、回転数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するなどの不具合を生じることがある。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きは、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ので、洗濯物の前後方向のアンバランス位置を知ることは洗濯・すすぎ・脱水の各工程における自動運転制御に欠かすことができないものと認識されようになってきた。

そこで、回転ドラムの異常振動を検出するために水槽に設けられる振動検知手段の出力を利用して知り得た、回転ドラムにおける洗濯物の前後方向のアンバランス位置に基づいて、回転ドラムの高速回転への移行をより的確に制御する点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、回転ドラムの異常振動を検出するために水槽に設けられる既存の振動検知手段の出力を利用して知り得た、回転ドラムにおける洗濯物の前後方向のアンバランス位置に基づいて、回転ドラムが高速回転へ移行される際における洗濯物のアンバランスに起因した振れ回りを防止して、回転ドラムのスムーズな加速を可能にするドラム式洗濯機を提供することである。

この発明によるドラム式洗濯機は、外箱に配設された水槽、当該水槽内において水平な又は水平に対して傾斜した回転軸によって回転自在に支持され且つ内部に洗濯物を収容可能な回転ドラム、水槽に取り付けられている振動検知手段、回転ドラム内の洗濯物のアンバランス量を検知するアンバランス量検知手段、及びアンバランス量検知手段の検知結果に基づいて回転ドラムの高速回転への移行可否を判定する高速回転移行判定手段を備えており、振動検知手段は水槽の複数方向の振動成分を検知可能であり、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回転軸に沿った前後方向のアンバランス位置を検知し、検知されたアンバランス位置をも考慮して高速回転移行判定手段における高速回転への移行可否を判定することを特徴としている。

この発明によるドラム式洗濯機によれば、内部に洗濯物を収容可能な回転ドラムを水平な又は水平に対して傾斜した回転軸によって回転自在に支持する水槽に、その水槽の振動を複数方向に分けて検知する振動検知手段が取り付けられており、振動検知手段の出力信号である複数方向の振動成分の出力信号を用いて洗濯物の前後方向のアンバランス位置を検知することができる。振動検知手段は、二次元振動センサであれば洗濯機の異常振動を検知するために用いられているものをそのまま利用することで、洗濯物のアンバランス位置を検知ができる。高速回転移行判定手段は、アンバランス量検知手段が検知した回転ドラム内の洗濯物の偏心荷重であるアンバランス量のみならず、検知されたアンバランス位置をも考慮して、回転ドラムの高速回転への移行可否を判定するので、回転ドラム内で洗濯物のアンバランスが生じている場合には、アンバランスの量と位置との双方を考慮して、回転ドラムが梗塞回転に移行してよいか否かを判定しているので、回転ドラムがアンバランスに起因した振れ回ることを可及的に回避することができる。

また、高速回転移行判定手段による高速回転への移行可否の判定をアンバランス量検知手段による検知結果と基準値との比較によって行い、当該基準値はアンバランス位置に応じて設定される。高速回転移行判定手段において、アンバランス位置は、高速回転への移行可否を判定する際にアンバランス量検知手段による検知結果と比較される基準値の設定に反映される。アンバランス量検知手段によって検知されたアンバランス量は、アンバランス位置が反映された基準値と比較されるので、検知されたアンバランス量で高速回転に移行して良いか否かは、そのアンバランスが生じている位置に応じて判断され、高速回転移行についてより適切な判定を下すことが可能となる。

アンバランス位置を高速回転への移行可否を判定する際に基準値の設定に反映するに当っては、検知されたアンバランス位置が回転ドラムの回転軸に沿って前方位置又は後方位置であることに応じて、それぞれ高速回転移行判定手段の基準値は判定基準値より厳しく又は緩和して設定される。検知されたアンバランス位置が回転ドラムの回転軸に沿った前方位置である場合、回転ドラムはアンバランスに起因して振れ回りを生じ易く、水槽の前方部がその首振り動作により近傍部の構造物と接触し易い。反対に、アンバランス位置が回転ドラムの回転軸に沿った前方位置である場合、回転ドラムは振れ回りを生じ難い。そこで、アンバランス位置が前方又は後方に応じて高速回転移行判定手段の基準値を判定基準値より厳しく又は緩和して設定することで、アンバランス量検知手段が検知したアンバランス量が同じであっても、回転ドラムが振れ回りを生じないように、アンバランス位置に応じて高速回転への移行可否を的確に判断することができる。また、更に、洗濯物の布量を検出する布量検出手段を備える場合において、布量検出手段が検出した布量が少量負荷で且アンバランス位置が後方であることが判定されるときには、従来、高速回転への移行が困難であったジーパンやバスマット一枚等任意の洗濯物であることが判別でき、アンバランス判定手段の基準値を緩和し、高速回転への移行を可能にすることができ、脱水移行率を向上することができる。

上記のドラム式洗濯機において、高速回転移行判定手段の判定が高速回転への移行可である場合に、回転軸の回転数を高速回転へ上昇させるタイミングの設定を振動検知手段の出力値が最小値の時とすることができる。また、回転軸の回転数を高速回転へ上昇させるタイミングの設定を振動検知手段の出力値がアンバランス量検知手段の実行中の平均値以下になった時とするとしてもよい。高速回転移行判定手段の判定が高速回転への移行可である場合に、回転軸の回転数を高速回転へ上昇させるタイミングの設定を上記のように振動検知手段の出力値が最小値の時、或いはアンバランス量検知手段の実行中の平均値以下になった時とすることにより、回転ドラムの振動が小さいと判断される時のタイミングで回転軸の回転数が高速回転へ上昇されることになり、回転ドラムの回転数の上昇中に回転ドラムの振れ回りを回避することが期待される。アンバランス検知手段による検知実行の際に、その時の回転数ではバランサ内の塩水等の洗濯水が安定せず、洗濯水のバランスが悪い状態で回転数を上げると異常振動を起こす可能性がある。振動が小さいタイミング、即ちバランサ内の洗濯水が安定している状態で回転を上昇させることにより、異常振動を起さず、スムーズに高速回転へ移行することができる。

上記のドラム式洗濯機において、高速回転移行判定手段の判定が高速回転への移行可である場合に、検知されたアンバランス位置とアンバランス量とに基づいて回転ドラムの定格回転数を設定することが好ましい。高速回転移行判定手段の判定が高速回転への移行可である場合に、回転ドラムの最高速度である定格回転数は、一律ではなく、検知されたアンバランス位置とアンバランス量とに基づいて設定される。したがって、回転ドラムの定格回転数は、洗濯物のアンバランス状態に応じて好ましいに設定され、回転ドラムは、最高速度に到るまで振れ回りを起こすことなく安定して回転し、脱水運転に際しても異常振動や騒音の少ない運転をすることができる。

上記のドラム式洗濯機において、高速回転移行判定手段による高速回転への移行可の判定に基づいて実行される回転軸の回転数の上昇中において、振動検知手段の出力に基づいて算出した水槽の変位量が変位基準値以上であることに応答して、回転ドラムの回転を停止させることができる。高速回転への移行が可と判定され、その判定に基づいて回転軸の回転数が上昇される場合に、その回転数上昇中に、水槽の異常振動である変位基準値以上の変位量を検知し、素早く回転ドラムの回転を停止するため、安全性を向上することができる。また、上記の水槽の変位量が変位基準値以上であることに応答して、回転ドラムの回転の上昇スピードを遅く設定することもできる。上昇スピードを遅く設定することで、回転加速時の近傍部の構造物への接触を防止でき、脱水移行率を向上することができる。

更に、上記ドラム式洗濯機において、高速回転移行判定手段の判定が高速回転への移行不可である場合に、検知されたアンバランス位置に応じて洗濯物について異なるバランス修正を実行することができる。例えば、アンバランス位置が前方にあると判定された場合、アンバランス位置を後方に移動させるバランス修正運転を行うことで、再アンバランス検知時にアンバランス状態が解消される確率を高めることができ、高速回転への移行率を向上させることができる。

本発明によるドラム式洗濯機は、上記のように構成されており、以下の効果が得られる。即ち、本発明によれば、アンバランス量検知手段が回転ドラム内の洗濯物のアンバランス量を検知するのみならず、回転ドラムの異常振動を検出するのに水槽に取り付けられている振動検知手段から出力される複数方向の振動成分の出力信号に基づいて、洗濯物が回転軸に沿った前後方向にアンバランスを生じているときのそのアンバランス位置をも検知することができる。洗濯物のアンバランス量についての検知結果とアンバランス位置の検知結果により、回転ドラムが高速回転に移行してよいか否かを判定するので、より精度の高いアンバランス検知が可能となり、脱水運転時の振動、騒音の低減を図れると共に脱水移行率の向上を図ることができる。また、回転ドラムが高速回転に移行してよいか否かの判定に際して、また移行可の判定に基づく回転ドラムの回転制御においても、アンバランス量や振動検知手段の検知結果等が反映され、アンバランス状態に応じて振れ回りを生じることなく回転ドラムを安定して回転させることができる。即ち、高速回転移行判定手段による高速回転への移行可否の判定は、アンバランス量検知手段による検知結果と基準値との比較によって行われ、当該基準値は、アンバランス位置が回転ドラムの回転軸に沿って前方位置又は後方位置であることに応じて、それぞれ高速回転移行判定手段の基準値を厳しく又は緩和して設定されるので、アンバランスが生じている場合にはその量のみならず前後位置を含めて移行判定の際に用いられる基準値に反映され、高速回転移行の可否を実際のアンバランスに則して判定することができる。

以下、この発明によるドラム式洗濯機の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例によるドラム式洗濯機の基本構成は図１〜図３に示す形態を有しており、従来のドラム式洗濯機とほぼ類似した構造を備えている。以下、主要な部分及び発明にかかわる部分を中心に説明を行う。

図１及び図２は、本発明によるドラム式洗濯機を示す断面概略図である。図３は本発明によるドラム式洗濯機の外観を示す斜視図である。図３に示すように、ドラム式洗濯機は、外箱１の正面に洗濯物を出し入れするためのドア８が設けられており、外箱１の正面上部には、ドラム式洗濯機の洗濯動作に関連した表示・操作部１９が設けられている。

図１及び図２に示すように、水槽２は外箱１の上からバネ５で吊り下げられ、かつ下からは防振ダンパ６で支えられており、洗い・すすぎ・脱水時に発生する振動を吸収することができる構造となっている。水槽２の内部には、ドラム３が水平軸を中心に回転するように支持されて配置されている。ドラム３の周壁には洗濯水を供給又は排出するための多数の小孔４（一部のみに符号を付す）が設けられている。洗濯物の出し入れ用のドア８と水槽２との間の隙間は、ドアパッキン９により密閉されており、洗濯水がこの隙間を通して機外に漏れない構造となっている。ドア８にはドア８の開閉を検知する検知手段を有したドアスイッチ（図示せず）が取り付けられている。

給水弁１８を開くことにより、水道水が洗剤ケース２１内の洗剤を溶かし、生成された洗剤液が給水口１４より回転ドラム３内に供給される。回転ドラム３を回転させるため、外箱１の奥部にはモータ１０が配設されている。回転ドラム３の内周面上には回転ドラム３内の洗濯物を持ち上げるバッフル１７が形成されており、回転ドラム３の回転に伴ってバッフル１７に係止されつつ持ち上げられた洗濯物が、自重により落下する動作（タンブリング）を繰り返すことで、洗濯物には叩き作用が及ぼされ、洗濯物の洗い、すすぎを行うことができる。洗濯物の布量は、回転ドラム３の当初回転時に、洗濯物が回転ドラム３の上位置に持ち上げられるまでの時間に基づいて計量可能である。

外箱１の底部で水槽２の外側には、洗濯液を機外に排出するための排水ポンプ１１が設けられている。水槽２の下部と排水ポンプ１１を接続する排水ダクト７の途中には、糸屑フィルタ１３が設けられている。糸屑フィルタ１３は、外箱１の全面下部から取り外しが可能である。洗濯液の水位は糸屑フィルタ１３の上部に設けられたエアートラップ１６内の圧力変化として検出され、その圧力変化はエアートラップ１６と水位センサ１２間に接続されている導圧パイプ１５により水位センサ１２に伝達される。水位センサ１２では、伝達された圧力に応じて磁性体がコイル内で移動し、その結果生じるコイルのインダクタンス変化が発振周波数の変化として検出され、その発振周波数の変化に基づいて水位が検知される。洗い時の洗剤液や、すすぎ時の水は、給水口１４を通じては回転ドラム３内に供給される。

水槽２の振動検知手段として、汎用の２軸加速度センサ１０４が水槽２の上部背面側（回転ドラム３が設けられる内側とは反対側）に取り付けられている。加速度センサ１０４は、加速度の大きさに比例した電気信号を出力する。この実施例では、基準電圧２．５Ｖに対し加速度１Ｇ当たり±０．２Ｖの電圧信号を出力するものとして説明するが、これに限定するものではない。２軸の加速度センサは、図４に示すように、加速度センサのパッケージに対し、同じ平面内で互いに直交するＸ方向とＹ方向との加速度を検出することができる。加速度センサ１０４については、Ｙ方向を、回転軸が水平配置の場合にはその回転軸に平行な前後方向に一致させ、回転軸が水平に対して斜めに配置される場合にはその回転軸を含む縦平面内で前後方向に一致させて配置して取り付けるのが好ましい。この場合、Ｘ方向は水槽２の左右方向となり、加速度センサ１０４は水槽２の左右方向と前後方向の加速度を検知することができる。Ｘ方向及びＹ方向は、この発明における第１方向と第２方向に相当する。

この実施例では、水槽２の外箱１への固定形態により各方向の加速度を最も検知しやすい位置が異なるので、１軸の加速度センサを２ヶ所（例えば、水槽２の前端部と奥端部）に取付けてもよい。

脱水工程では回転ドラム３の回転速度が低速から高速まで広い範囲に渡って変動するので、回転ドラム３内の洗濯物のアンバランスの検知は、この脱水工程の低速回転での運転状態を利用して行うことが好ましい。回転ドラム３を洗濯物が周壁内面に張り付く程度の低速回転（臨界速度）で回転させながら、回転ドラム３の偏芯荷重の大きさである偏芯量を検知するアンバランス検知を行い、アンバランス量が基準値以下ならば回転ドラム３をそのまま高速回転に移行させることができる。洗濯物に含まれた洗濯液やすすぎ水は、回転ドラム３の高速回転運転時の遠心力を利用して、洗濯物を回転ドラム３の周壁内面に押し付けるような形で排出される。この時、洗濯液やすすぎ水は、回転ドラム３の小孔４から外方に飛ばされ、水槽２の内面を伝ってその下部に導かれ、排水ポンプ１１により機外に排出される。一方、回転ドラム３のアンバランス検知時にアンバランスと判定された場合には、回転ドラム３の回転を停止し、再度脱水工程の先頭に戻りアンバランス検知を行う。脱水中に異常振動を検知した場合も、上記アンバランス検知時と同様に回転を停止し、再度脱水工程の先頭に戻って、アンバランス検知を行う動作を行っても良い。

図５は本実施形態に係るドラム式洗濯機の制御回路のブロック図である。制御回路２０の主要な構成要素はマイクロコンピュータ２２であり、マイクロコンピュータ２２はＣＰＵ（中央演算処理回路）２３、ＲＡＭ２４、ＲＯＭ２５、タイマ２６、システムバス２７及び複数のＩ／Ｏポート２８から構成されている。マイクロコンピュータ２２は、電源回路３１から電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓに定電圧を供給されることにより動作し、リセット回路３２からＲＥＳＥＴ端子に入力される信号によってリセットで可能である。

ＣＰＵ２３は、制御部２９と演算部３０から構成されている。制御部２９は、ＲＯＭ２５に記憶されている命令を取り出すとともにその命令を実行する。演算部３０は、命令の実行段階で制御部２９から与えられる制御信号に基づいて、各種入力機器やＲＡＭ２４から入力されるデータに対して二進加算、論理演算、増減、比較等の演算を行う。そのため、ＲＯＭ２５は、各種機器を動作させるための手段、各種判断のために設定された条件、各種情報を処理するためのルール等を予め記憶している。

マイクロコンピュータ２２は、複数のＩ／Ｏポート２８を介して、入力キー回路３３、状態検知回路３４、表示装置駆動回路３５、ブザー駆動回路３６及び負荷駆動回路３７に接続されている。入力キー回路３３は各種操作ボタン（入力設定手段１０１）に接続されており、状態検知回路３４は回転検知手段１０５、水位センサ１２、脱水時のアンバランス状態を検知するアンバランス検知手段１００及び加速度検知手段１０４に接続されている。また、表示装置駆動回路３５は表示装置１０２に接続されており、表示装置１０２を駆動するためのものである。ブザー駆動回路３６は、ブザー１０３に接続されており、キー入力完了時、運転終了時及び異常時にブザー１０３を鳴動させてユーザにその旨を伝えるためのものである。更に、負荷駆動回路３７は排水ポンプ１１、駆動モータ１０、給水弁１７に接続されており、これらの要素を駆動制御する。そして、マイクロコンピュータ２２は、入力キー回路３３、状態検知回路３４から入力される入力信号に基づいて演算を行って、表示装置駆動回路３５、ブザー駆動回路３６及び負荷駆動回路３７に信号を出力する。回転検知手段１０５としては、ホールセンサ又はタコジェネレータからの信号を元に検知する方法が一般的である。

本実施形態のドラム式洗濯機は上述のように構成されるものであり、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程が順に行われるようになっている。洗い工程は、開閉扉８を開いて洗濯物投入口より洗濯物を投入し操作パネル１９のスタートスイッチをＯＮすることにより開始される。スタートスイッチがＯＮすると、回転ドラム３が駆動モータ１０の駆動で低速回転を開始する。そして、給水弁１８が開成されて給水弁１８からの水が途中洗剤ケース２１の洗剤を溶かして洗剤液となり給水口１４より回転ドラム３内に供給される。

水槽２内が所定の水位になったことが水位センサ１２によって検知されると、給水弁１８が閉じられる。供給された洗剤液は回転ドラム３内で回転している洗濯物に降り注がれて該洗濯物に浸透する。洗剤液を含んだ洗濯物は、タンブリングを繰り返すことによって、洗濯物は落下時の衝撃力でタタキ洗いされる。このタンブリングは回転ドラム３を例えば５５ｒｐｍで１０秒間回転し、３秒間停止させることにより実行可能である。

そして、予め設定した所定の時間が経過すると、回転ドラム３が停止され、排水ポンプ１１の駆動により水槽２、回転ドラム３内の洗濯液が排水ダクト７を介して排水される。この排水時に、排水液に含まれる糸屑類は排水ダクト７と排水ポンプ１１との間の排水経路に配置された糸屑フィルタ１３によって取り除かれる。

次に、すすぎ工程は、給水弁１８及び排水ポンプ１１が作動する状態で回転ドラム３が回転する注水すすぎを行うようになっている。以下に、洗い工程の後に注水すすぎ工程を行う場合を例にとって説明するが、洗い工程の後に前述の中間脱水工程や溜めすすぎ工程を行い、その後に注水すすぎ工程を行ってもよい。

また、本実施形態では、給水弁１８と補助給水弁による給水能力を両給水弁の合計で１０リットル／分の流量とし、他方、排水能力を排水ポンプ１１の駆動時には１５リットル／分に設定している。排水ポンプ１１の停止時にはサイフォン現象によって排水され、排水能力は５リットル／分の流量となるように設定している。

図６は、回転軸が傾斜している回転ドラム３を有するドラム式洗濯機の一例を示す断面図である。図１〜図３に示すドラム式洗濯機と同等の構成要素には同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。振動検知手段としての加速度センサ１０４が、やはり傾斜配置されている水槽２の上部外側に取り付けられている。

以下、本発明によるドラム式洗濯機のアンバランス位置の検出について説明する。回転ドラム３は、回転軸によって片持ち式に支持されている。回転ドラム３の前後方向に洗濯物のアンバランスが生じた場合に、水槽２の振動特性として、図７及び図８に示されているような現象が生じていることが判明した。図７は洗濯物のアンバランス位置が「前」である場合の図であり、図８は洗濯物のアンバランス位置が「後」である場合の図である。図７及び図８においては、中段（ｂ）が回転ドラム３のアンバランス状態を示す図であり、下段（ｃ）が回転数９００ｒｐｍの場合のＸ（左右）方向とＹ（前後）方向との振動の様子を示すグラフであり、更に上段（ａ）が回転数１１０ｒｐｍの場合のＸ（左右）方向とＹ（前後）方向との振動の様子を示すグラフであり、いずれも実験的に得られた特性を示す図である。

回転ドラム３のドア８に近い前端では、洗濯物のアンバランス量が少なくても回転ドラム３の回転が不安定に成り易い。逆に、回転ドラム３の奥側、即ち、回転軸で支持されている後側に洗濯物のアンバランス量が有る場合には、アンバランス量が多少存在していても回転ドラム３の回転は安定的に回転する。図７及び図８の記載から、回転数が比較的高い（９００ｒｐｍ）場合において、Ｘ方向における振動とＹ方向における振動との間の位相差（Ｘ方向における振動がピークを付けた時刻からＹ方向における振動がピークを付けるまでの時間差に相当）について見れば、水槽２は、アンバランス位置が回転ドラム３の前方に偏っているときの方が、後方に偏っているときよりも大きい振動パターンで振動することが判った。図９には、回転ドラムの回転数が４００ｒｐｍであり、アンバランス量が６００ｇである場合において、アンバランス位置が（後：１、中：２、前：３）であるときのＸ方向における振動とＹ方向における振動との間の位相角の差（度）をプロットしたグラフである。位相角の差が大きいほどアンバランス位置は前方にずれている傾向を示していることが判る。

また、図７及び図８の上段のグラフ（ａ）から、Ｘ方向における振動がＹ方向における振動よりも振幅が大きいことが一般的には判るが、図１０は、回転ドラムの回転数が１１０ｒｐｍであり、アンバランス位置が前と後であるとした場合において、アンバランス量を変化させたときの、Ｘ方向における振動成分とＹ方向における振動成分の最大値の比（この例では、Ｙ方向における振動成分の最大値Ｙに対するＸ方向における振動成分の比：Ｘ／Ｙ）をプロットしたグラフである。アンバランス位置が前方にあるときには、後方にあるときと比較して、振幅比（Ｘ／Ｙ）の値が小さい、即ち、振動が前後と左右であまり差がなくなってきている傾向を示していることが判る。

これらの特性情報を予めマップや表、あるいは式として記憶しておき、加速度センサで検出したＸ方向とＹ方向の振動特性に基づいて、必要な場合には補完を行うなどして、現在のアンバランス位置を検出することができる。

図１１には、本発明によるドラム式洗濯機の運転速度の時間経過の一例が示されている。最初に５０ｒｐｍ程度の極低速回転で洗濯物をほぐす工程が設けられる。その後、タンブリングを生じる臨界回転数１１０ｒｐｍより僅かに速い回転速度で回転ドラムを回転してアンバランス検知を行う。アンバランス量が４００ｇ以上であると判断された場合には、回転数を低下させて、再度ほぐした後、アンバランス検知をもう一度行う。アンバランス量が４００ｇ未満であると判断された場合には、洗濯物の偏りは少ないと判断して脱水回転速度を上昇させ、通常の最高回転速度（９００ｒｐｍ）まで上昇させる

図１２〜図１８に、この発明によるドラム式洗濯機において、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転制御内容がフローチャートとして示されている。図１２に示す回転ドラムの回転制御は、洗濯物のアンバランス位置に応じて高速回転に移行するか否かの判定のためのアンバランス量の基準値を変更するものである。基準値の変更は、アンバランス位置が前方位置であれば、基準値を厳しい値に、即ち、後方位置の場合と比較して小さい値に設定される。洗濯物のアンバランス位置に応じて、アンバランス量が基準値以下であれば回転ドラムを高速回転に移行させるが、アンバランス量が基準値を超える場合には回転ドラムの回転を停止させる。具体的には、図１２に示す脱水工程において、アンバランス位置検出が実行されると（ステップ１、「Ｓ１」と略す。以下、同じ）、アンバランス位置が「前」にあるか否かが判定される（Ｓ２）。アンバランス位置が「前」方位置である場合には基準値「Ａ」が設定され（Ｓ３）、アンバランス位置が「前」方位置でない場合には基準値「Ｂ」が設定される（Ｓ４）。基準値は、後述する高速回転移行の判定において用いられる基準となる値である。このように、アンバランス位置に応じて基準値が異なる値に設定され、一例として、アンバランス位置が「後」方位置である場合の基準値「Ｂ」の設定値はアンバランス量６００ｇであり、アンバランス位置が「前」方位置である場合の基準値「Ａ」の設定値はアンバランス量４００ｇである。いずれの場合も、アンバランス検知（アンバランス量の検知）が行われ（Ｓ５）、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ６）。アンバランス量が基準値以下であれば、振動が大きくなることはないと予測されるので、回転ドラムの運転が高速回転に移行してもよいと判定され（Ｓ７）、脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ８）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ９）。また、アンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転を停止する（Ｓ１０）。

図１３には、アンバランス位置が後方位置であることの検出に応答して行う回転ドラムの回転制御内容の例がフローチャートとして示されている。図１３に示す回転ドラムの回転制御は、洗濯物のアンバランス位置が後方位置であるとアンバランス量が多くても高速回転に移行したときに回転ドラムが振れ回りを生じ難いことを利用するものであって、高速回転に移行するか否かの判定のためのアンバランス量の基準値をアンバランス位置が前方位置であるときよりも緩和し、更に布量が少ない場合には基準値を更に緩和させる制御である。洗濯物のアンバランス位置に応じて、アンバランス量が基準値以下であれば回転ドラムを高速回転に移行させるが、アンバランス量が基準値を超える場合には回転ドラムの回転を停止させる。具体的には、図１３に示すフローチャートでは、脱水工程における布量が検知され（Ｓ１１）、次にアンバランス位置検出が実行される（Ｓ１２）。アンバランス位置の検出結果に基づいて、アンバランス位置が「後」にあるか否かが判定される（Ｓ１３）。アンバランス位置が「後」方位置であれば、布量が「少量」であるか否かが判定され（Ｓ１４）、布量が「少量」である場合には基準値「Ａ」が設定される（Ｓ１５）。アンバランス位置が「後」方位置ではない場合、即ち、前方位置或いは中位置である場合には基準値「Ｂ」が設定される（Ｓ１６）。このように、布量に応じて基準値が異なる値に設定され、一例として、基準値「Ｂ」の設定値はアンバランス量６００ｇであり、基準値「Ａ」の設定値はアンバランス量８００ｇである。いずれの場合も、アンバランス検知（アンバランス量の検知）が行われ（Ｓ１７）、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ１８）。アンバランスが後方に偏っている場合には、アンバランス量が基準値以下であれば、回転ドラムは高速回転しても振れ回りは小さいと予想されるので、回転ドラムの運転が高速回転に移行してもよいと判定され（Ｓ１９）、脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ２０）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ２１）。また、アンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転が停止され（Ｓ２２）、その後、Ｓ１１に戻って再実行される。

図１４には、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの高速回転移行の際の回転制御内容がフローチャートとして示されている。図１４に示す回転ドラムの回転制御は、アンバランス量がアンバランス位置に応じた基準値以下であっても、水槽の振動が小さくなっている時を選んで回転ドラムの回転数を高速回転に向かって上昇させる制御である。具体的には、図１４に示すフローチャートでは、先ず、脱水工程においてアンバランス位置検出が実行される（Ｓ３１）。アンバランス位置の検出結果に基づいて、アンバランス位置が「前」方位置にあるか否かが判定される（Ｓ３２）。アンバランス位置が「前」方位置であれば基準値「Ａ」が設定され（Ｓ３４），アンバランス位置が「前」方位置ではない場合には基準値「Ｂ」が設定される（Ｓ３３）。基準値の設定値は、一例として、アンバランス検知開始から振動検知手段の出力値の最小値とすることができる。また、別の例として、基準値の設定値は、アンバランス検知開始から振動検知手段の出力値の平均値とすることができる。Ｓ３３及びＳ３４のいずれの場合も、アンバランス検知（アンバランス量の検知）が行われ（Ｓ３５）、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ３６）。アンバランスが前に偏っている場合には、アンバランス量が基準値以下であれば、回転ドラムは高速回転しても振れ回りは小さいと予想されるので、振動検知手段の出力値が設定値以下であるか否かが判定され（Ｓ３７）、振動検知手段の出力値が設定値以下となる場合に、回転ドラムの回転数を上昇させて（Ｓ３８）、高速回転に移行し（Ｓ３９）、脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ４０）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ４１）。また、アンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転が停止され（Ｓ４２）、再びＳ３１に戻る。

図１５には、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの定格回転数についての制御内容がフローチャートとして示されている。図１５に示す回転ドラムの回転制御は、アンバランス量がアンバランス位置に応じた基準値以下であるときに、回転ドラムの定格回転数をアンバランス位置に応じて設定する制御である。定格回転数は、アンバランス位置が前方位置であれば、前方位置以外の場合よりも低い値に設定される。具体的には、図１５に示すフローチャートでは、図１２に示すフローチャートと比較してアンバランス位置検知（Ｓ１）からアンバランス検知（Ｓ５）までは同じフローであるので、ステップ番号をＳ５１〜Ｓ５５に対応させて詳細な説明を省略する。アンバランス量検知（Ｓ５５）の後、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ５６）。アンバランス量が基準値以下であれば、アンバランス位置が「前」方位置にあるか否かが判定される（Ｓ５７）。アンバランス位置が「前」方位置であれば、回転軸の定格回転数を８００ｒｐｍに設定し（Ｓ５８）、アンバランス位置が「前」方位置でなければ、回転軸の定格回転数を９００ｒｐｍに設定する（Ｓ５９）。いずれの回転数の設定であっても、脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ６０）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ６１）。また、アンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転が停止され（Ｓ６２）、再びＳ５１に戻る。

図１６には、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転上昇途中における回転制御内容がフローチャートとして示されている。図１６に示す回転ドラムの回転制御は、アンバランス量がアンバランス位置に応じた基準値以下である場合に回転ドラムの回転数を高速回転（定格回転数）に向かって上昇させるが、その途中に水槽の変位量が変位基準値以上の過大な値になれば、回転ドラムが異常振動を生じているとして回転ドラムの回転を停止させる制御である。具体的には、図１６に示すフローチャートでは、図１２に示すフローチャートと比較してアンバランス位置検知（Ｓ１）からアンバランス検知（Ｓ５）までは同じフローであるので、ステップ番号をＳ７１〜Ｓ７５に対応させて詳細な説明を省略する。アンバランス量検知（Ｓ７５）の後、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ７６）。アンバランスが前に偏っている場合には、アンバランス量が基準値以下であれば回転ドラムは高速回転しても振れ回りは小さいと予想されるので、回転ドラムの回転数を上昇させる（Ｓ７７）。上昇途中で、水槽２の変位量が基準値（変位基準値）以下であるか否かが判定され（Ｓ７８）、水槽２の変位量が基準値以下である場合には、回転ドラムの回転数が定格回転数に到達したか否かが判定される（Ｓ７９）。Ｓ７９の判定で回転数が定格回転数に到達していない場合にはＳ７８に戻り、定格回転数に到達している場合には脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ８０）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ８１）。また、Ｓ７６の判定でアンバランス量が基準値を超える場合及びＳ７８の判定で水槽２の変位量が基準値を超える場合には、回転ドラムの回転が不安定になって振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転が停止され（Ｓ８２）、再びＳ７１に戻る。

図１７には、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転上昇途中における別の回転制御内容がフローチャートとして示されている。図１７に示す回転ドラムの回転制御は、図１６に示す制御と同様に回転ドラムが異常振動を生じているとしたときに、回転ドラムの回転速度の上昇スピード（上昇加速度）を遅くさせる制御である。具体的には、図１７に示すフローチャートでは、図１２に示すフローチャートと比較してアンバランス位置検知（Ｓ１）からアンバランス検知（Ｓ５）までは同じフローであるので、ステップ番号をＳ９１〜Ｓ９５に対応させて詳細な説明を省略する。アンバランス量検知（Ｓ９５）の後、アンバランス量が基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ９６）。アンバランスが前に偏っている場合には、アンバランス量が基準値以下であれば回転ドラムは高速回転しても振れ回りは小さいと予想されるので、回転ドラムの回転数を「標準」の上昇スピードで上昇させる（Ｓ９７）。上昇途中で、水槽２の変位量が基準値以下であるか否かが判定され（Ｓ９８）、水槽２の変位量が基準値以下である場合には回転ドラムの回転数が定格回転数に到達したか否かが判定される（Ｓ９９）。Ｓ９９の判定で回転数が定格回転数に到達していない場合にはＳ９８に戻り、定格回転数に到達している場合には脱水時間が所定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ１００）、所定時間経過していなければその時間経過を待ち、所定時間経過後に次工程へ移行する（Ｓ１０１）。Ｓ９６の判定でアンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転が停止され（Ｓ１０２）、再びＳ９１に戻る。また、Ｓ９８の判定で水槽２の変位量が基準値を超える場合には、上昇スピードを「遅い」に変更し（Ｓ１０３）、Ｓ９８に戻る。

図１８には、アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの他の回転制御内容がフローチャートとして示されている。図１８に示す回転ドラムの回転制御は、アンバランス量がアンバランス位置に応じた基準値を超える場合には、回転ドラムの回転を停止させるが、その後、アンバランス位置の修正を行う制御である。具体的には、図１８に示すフローチャートでは、図１２に示すフローチャートと比較してアンバランス位置検知（Ｓ１）からアンバランス検知（Ｓ５）を経て次工程（Ｓ９）までは同じフローであるので、ステップ番号をＳ１１１〜Ｓ１１９に対応させて詳細な説明を省略する。アンバランス量検知（Ｓ１１５）の後、アンバランス量が基準値以下か否かが判定され（Ｓ１１６）、この判定においてアンバランス量が基準値を超える場合には、回転ドラムの振れ回りが予想されるので、回転ドラムの回転を停止する（Ｓ１２２）。回転停止の後、アンバランス位置が「前」方位置であるか否かに応じて（Ｓ１２３）、アンバランス位置を是正するためのバランス修正Ａ（Ｓ１２４）又はバランス修正Ｂ（Ｓ１２５）が行われる。

本発明によるドラム式洗濯機の一実施形態を示す概略側面断面図。図１に示すドラム式洗濯機の概略正面断面図。図１及び図２に示すドラム式洗濯機の外観斜視図。本発明に使用する加速度センサの概略説明図。本発明によるドラム式洗濯機の制御回路の一例を示すブロック図。本発明によるドラム式洗濯機の傾斜ドラムを持つ別の実施形態の概略側面断面図。アンバランス位置が「前」である場合の振動成分の検出例を示す図。アンバランス位置が「後」である場合の振動成分の検出例を示す図。アンバランス位置と振動成分の位相差との関係の一例を示すグラフ。アンバランス位置と振動成分の最大値の比との関係の一例を示すグラフ。洗濯機の脱水工程における運転の一例を示すグラフ。アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転制御内容の基本的な一例を示すフローチャート。アンバランス位置が後方位置であることの検出に応答して行う回転ドラムの回転制御内容の別例を示すフローチャート。アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの高速回転移行の際の回転制御内容の例を示すフローチャート。アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの定格回転数についての制御内容の例を示すフローチャート。アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転上昇途中における回転制御内容の例を示すフローチャート。アンバランス位置の検出に応答して行う回転ドラムの回転上昇途中における回転制御内容の別の例を示すフローチャート。アンバランス位置の検出に応答して回転ドラムを停止させたときのバランス修正の制御の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１外箱２水槽
３回転ドラム４小孔
５バネ６防振ダンパ
７排水ダクト８ドア
９ドアパッキン１０駆動用モータ
１１排水ポンプ１２水位センサ
１３糸屑フィルタ１４給水口
１５導圧パイプ１６エアートラップ
１７バッフル１８給水弁
１９操作・表示部２０制御回路
２１洗剤ケース２２マイクロコンピュータ
２３ＣＰＵ２４ＲＡＭ
２５ＲＯＭ２６タイマ
２７システムバス２８Ｉ／０ポート
２９制御部３０演算部
３１電源回路３２リセット回路
３３入力キー回路３４状態検知回路
３５表示装置駆動回路３６ブザー駆動回路
３７負荷駆動回路
１００アンバランス検知手段１０１入力設定手段
１０２表示装置１０３ブザー
１０４加速度検知手段１０５回転検知手段
１０６アンバランス判定手段１０７バランサ

Claims

外箱に配設された水槽、前記水槽内において水平な又は水平に対して傾斜した回転軸によって回転自在に支持され且つ内部に洗濯物を収容可能な回転ドラム、前記水槽に取り付けられている振動検知手段、前記回転ドラム内の前記洗濯物のアンバランス量を検知するアンバランス量検知手段、及び前記アンバランス量検知手段の検知結果に基づいて前記回転ドラムの高速回転への移行可否を判定する高速回転移行判定手段を備えるドラム式洗濯機において、前記振動検知手段は前記水槽の前後方向であるＹ方向と前記Ｙ方向と直交するＸ方向の振動成分を検知可能であり、前記振動検知手段が出力する出力信号に基づいて前記洗濯物の前記回転軸に沿った前後方向のアンバランス位置を検知し、前記高速回転移行判定手段による前記高速回転への移行可否の判定は、前記アンバランス量検知手段による検知結果と基準値との比較によって行われ、前記基準値は、前記アンバランス位置が前記回転ドラムの前記回転軸に沿って前方位置又は後方位置であることに応じて、それぞれ前記高速回転移行判定手段の前記基準値を判定基準値より厳しく又は緩和して設定されることを特徴とするドラム式洗濯機。
前記洗濯物の量を検知する布量検知手段を備えており、検知された前記アンバランス位置が前記回転ドラムの前記回転軸に沿って後方位置である場合に、前記布量検知手段が検知した前記洗濯物の量が少ないと判定されことに応じて前記基準値を判定基準値より緩和して設定することを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機。
前記高速回転移行判定手段の判定が前記高速回転への移行可である場合に、前記回転軸の回転数を前記高速回転へ上昇させるタイミングの設定を前記振動検知手段の出力値が最小値の時とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式洗濯機。
前記高速回転移行判定手段の判定が前記高速回転への移行可である場合に、前記回転軸の回転数を前記高速回転へ上昇させるタイミングの設定を前記振動検知手段の出力値が前記アンバランス量検知手段の実行中の平均値以下になった時とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式洗濯機。
前記高速回転移行判定手段の判定が前記高速回転への移行可である場合に、検知された前記アンバランス位置と前記アンバランス量とに基づいて前記回転ドラムの定格回転数を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記高速回転移行判定手段による前記高速回転への移行可の判定に基づいて実行される前記回転軸の回転数の上昇中において、前記振動検知手段の出力に基づいて算出した前記水槽の変位量が変位基準値以上であることに応答して、前記回転ドラムの回転を停止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。
前記高速回転移行判定手段による前記高速回転への移行可の判定に基づいて実行される前記回転軸の回転数の上昇中において、前記振動検知手段の出力に基づいて算出した前記水槽の変位量が変位基準値以上であることに応答して、前記回転ドラムの回転の上昇スピードを遅く設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。
前記高速回転移行判定手段の判定が前記高速回転への移行不可である場合に、検知された前記アンバランス位置に応じて前記洗濯物について異なるバランス修正を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式洗濯機。