JP4640476B2

JP4640476B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP4640476B2
Application number: JP2008240482A
Authority: JP
Inventors: 杉松長谷川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: CN101676470A; JP2010069044A; ATE499473T1; EP2175061A1; TW201013002A; EP2175061B1; CN101676470B; RU2407832C1; DE602009000781D1; TWI372804B

Description

本発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容するドラムおよ
び水槽を、洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持した洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、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設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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された洗濯機の内部機構を示す図であり、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。

水槽２には、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。

洗濯機の脱水工程時に、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できるが、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、洗濯機が損傷するおそれがあるので、その問題を解決するために、本従来例では加速度センサー１０にて検知した水槽２の振動に応じて、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、振動の判定結果に応じて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と、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、水槽自体や水槽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、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、洗濯機の移送後、前記移送金具を取り外すことを忘れ、洗濯脱水運転を行なった場合、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。また前記異常は主に脱水運転時に発生するため、自動運転が通常の洗濯機においては、脱水工程時点では使用者は機器から離れ
ているのが通常で、異常報知が使用者に迅速に報知できないという課題もあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯工程の初期段階で移送金具の有無の検知を行い、移送金具の取り外し忘れがある場合には表示手段等にて使用者に報知することにより、洗濯、脱水時の異常振動等による不具合を未然に防止することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、洗濯機の輸送時に前記水槽と洗濯機本体間を固定する移送金具と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーの加速度出力を検知する加速度検知部と、水槽の前後方向または上下方向の加速度出力を前後方向または上下方向の変位として演算する変位演算部と、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、洗濯工程開始前の布量検知工程において、前記モータに所定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して水槽などの振動系の１次の共振周波数以下の回転数Ｎ２まで上昇させる途中、および、その後前記モータに所定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を回転数Ｎ２から減速させる途中で布量を検知する洗濯機であって、Ｎ２の回転数をｔｓ秒間維持させる制御を行い、前記ｔｓ秒間に前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向および上下方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、前記の加速度出力を前記変位演算部で前後方向および上下方向の変位として演算し、予め設定した基準値と比較して小さい場合、移送金具ありと検知し、移送金具が解除されていないことを洗濯工程開始前に前記表示手段に表示したものである。

これによって、設置業者が使用者宅で輸送の梱包状態から開梱し、洗濯機を目的の場所へ設置した時に洗濯機の移送金具を取り忘れても、使用者は、洗濯機の運転当初の工程である布量検知工程で移送金具の有無を正確に認知できるので、すみやかに対応が可能となる。

本発明の洗濯機は、搬送時の移送金具の取り忘れを洗濯機の運転当初の工程である布量検知工程で精度良く検知し報知することにより、洗濯、脱水時の異常振動等による不具合を未然に防止することができる。

第１の発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、洗濯機の輸送時に前記水槽と洗濯機本体間を固定する移送金具と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーの加速度出力を検知する加速度検知部と、水槽の前後方向または上下方向の加速度出力を前後方向または上下方向の変位として演算する変位演算部と、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、洗濯工程開始前の布量検知工程において、前記モータに所定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して水槽などの振動系の１次の共振周波数以下の回転数Ｎ２まで上昇させる途中、および、その後前記モータに所定の減速トルク
を発生させ、前記ドラムの回転を回転数Ｎ２から減速させる途中で布量を検知する洗濯機であって、Ｎ２の回転数をｔｓ秒間維持させる制御を行い、前記ｔｓ秒間に前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向および上下方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、前記の加速度出力を前記変位演算部で前後方向および上下方向の変位として演算し、予め設定した基準値と比較して小さい場合、移送金具ありと検知し、移送金具が解除されていないことを洗濯工程開始前に前記表示手段に表示したことにより、洗濯機布量検知を行う初期の工程で移送金具の有無を正確に判定し表示して使用者に知らしめることができるので、異常振動等の発生は回避され、かつ、加速度センサーや布量検知の構成を活用して行うので、安価に実用化できる。また、上記検知の工程におけるドラムの最大回転数は、水槽の１次の共振周波数より低く設定したので、検知時に水槽は揺れても大きなエネルギーが発生しないため、移送金具が取外されていない状態であっても異常振動や騒音を発生することなく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。なお、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構造を示す断面図であり、図２は、同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック構成図、図３は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図（１）、図４は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図（２）であり、図５は、同ドラム式洗濯機の移送金具検知方法を示すフローチャートである。

図１において、水槽ユニット７６は、水槽８２内にドラム７８を回転自在に収納し、ドラム７８の回転軸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、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に取り付けら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る。

洗濯機本体８３の左方傾斜面には扉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。

洗濯機の洗濯、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の上方外壁に固着した加速度センサー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、精度の高い水槽８２の動きを検知する為である。

また、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の背面部８６とは、洗濯機輸送時の水槽ユニット７６の揺動を防止する為の移送金具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の制御回路のブロック構成図において、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ータ（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、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に固着した加速度センサー８８は、少なくとも水槽の上下、前後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を、布量検知工程の期間１６０Ｈｚで加速度をサンプリングした加速度データや、前記加速度データを変位演算部４０で演算した水槽８２の変位量データから異常振動の有無を検知して移送金具の有無を検知する。

本実施の形態における布量検知方法と、移送金具の有無の検知方法について、以下図３、図４および図５を参照して説明する。

図３は、布量検知の動作を示す図（１）であり、横軸は布量検知開始からの経過時間を、縦軸はモータ８１即ちドラム７８の回転数を示す。

制御部３１より洗濯運転開始前に布量検知行程の開始が指示されると、モータ８１は回転を開始し、所定の時間経過あるいは所定の回転数Ｎ１に到達の後に、モータ８１によって加速トルクＴ１を発生させて、時間ｔ１の間にΔＮ１だけ回転数を上昇させ所定の回転数Ｎ２に到達する第１の検知工程が行われる。

ここで、所定の回転数Ｎ１とは、モータ８１起動直後の低速回転数であり、また所定の回転数Ｎ２とは、図１における振動系である水槽ユニット７６の１次の共振周波数以下の回転数である。回転数がＮ２に到達したら直ちに回転数を低下させる事なく、Ｎ２の回転数をｔｓ秒間維持する制御を行い、Ｎ２回転数を安定的に維持せしめ、ここで加速度センサー８８により固定金具の検知工程が行われる。

Ｎ２回転数をｔｓ秒間維持する理由は、ドラム７８内に投入された衣類の量によりドラム等の振動系の慣性モーメントが変化することによるＮ２回転数への到達のバラツキを少なくし、振動センサー８８の検知する加速度の検知バラツキを少なくする為である。

通常図３のように理想的に回転数Ｎ２を維持できる場合は、ドラム等の振動系の慣性モーメントが小さい場合であって、ドラム等の振動系の慣性モーメントが大きい場合には、Ｎ２回転数への到達後オーバーシュートし若干Ｎ２回転数より高まる事があり、このオーバーシュートの量は洗濯物の量や種類により変化する。

この場合には、図４の布量検知の動作を示す図（２）に示すように、回転数がＮ２の到達後、回転数がΔＮｓだけオーバーシュートするが、直ちに回転数補正制御により回転数Ｎ２に補正し、次のｔｓ秒間の間に加速度センサー８８により固定金具の検知のための加速度検知を実行する。

なお、実際の製品におけるｔｓ秒の設定は、洗濯機の容量にもよるが、通常１〜３秒の間に設定すれば正しい検知ができることが判っている。

前記固定金具検知工程が終了した後に、ドラム７８の回転数を加速から減速に転じさせた上で、惰性回転したモータ８１によって減速トルクＴ２を発生させ、時間ｔ２の間に所定の回転数Ｎ３からΔＮ２だけ回転数を降下させ、所定の回転数Ｎ４に至る第２の検知工程が行われる。このとき正確にＮ２回転数からの減速が行われているので回転数の低下速度ｔ２は正確な検知が可能となる。

布量検知は、前記第１の検知工程での回転数上昇時のモータ８１に生じる負荷と、第２の検知工程での回転数の低下速度とからｔ１、ｔ２を求め、布量検知部３４で予め決められたテーブルに基づいて演算される。

なお、通常は布量検知ののち、洗濯衣類量に応じた水位設定と給水工程ならびに洗剤の投入がなされ、洗濯工程が開始する。

この洗濯運転開始前の布量検知工程の当初段階において、水槽の揺動から加速度を検知し、以下に述べるステップで移送金具の検知を行う。

図５の、移送金具検知方法を示すフローチャートにおいて、入力設定手段３５にて洗濯運転スタートの信号が入力されると（ステップＳ３１）、モータ８１が起動し（ステップＳ３２）、加速度検知が開始される（ステップＳ３３）。

加速度センサー８８からの水槽ユニット７６の、少なくとも上下、前後方向の加速度信号を、加速度検知部３９で検知し（ステップＳ３３）、加速度センサー３８からのデジタル信号もしくはアナログ信号を１６０Ｈｚでサンプリングを開始した後に、布量検知工程が開始すると共に（ステップＳ３４）、制御部３１はモータ８１を駆動して、所定の回転数Ｎ１から、所定のトルクによりドラム７８の回転数を上昇させて、回転数がΔＮ１だけ上昇した所定の回転数Ｎ２に到達させるように制御する（ステップＳ３５）。

ドラム７８が回転数Ｎ２に到達すると、速やかにドラム７８の回転数がＮ２に維持するように速度制御を行う（ステップＳ３７）。ドラム７８の回転数がＮ２に安定すると、前後方向（Ｘ軸）と上下方向（Ｚ軸）の加速度信号の計測を開始（ステップＳ３８）、回転数Ｎ２でｔｓ秒間、加速度信号を計測する（ステップＳ３９）。

ステップＳ３８のｔｓ秒間で得た前後方向（Ｘ軸）と上下方向（Ｚ軸）の加速度信号から、Ｘ軸とＺ軸方向の加速度信号を制御装置の変位演算部４０で四則計算にてドラム７８の１回転当たりの前後方向（Ｘ軸）と上下方向（Ｚ軸）の変位の量に演算する（ステップＳ４０）。

ここで、水槽８２の前後方向（Ｘ軸）の変位の基準値と比較し（ステップＳ４１）基準値より小さい場合、次に水槽８２の上下方向（Ｚ軸）の変位の基準値と比較を行ない（ステップ４２）、基準値より小さい場合には、水槽８２が洗濯機本体８３と固定されているので本来生じる振動が発生しないのは、移送金具あり（ステップＳ４３）と判定し、以降の運転を停止する（ステップＳ４４）と共に、表示手段３６に異常を表示する（ステップＳ４５）。

また、ステップＳ４１およびステップＳ４２で基準値より大きい時は、水槽８２が揺動自在に可動状態にあると判断し、移送金具は無いと判定し（ステップＳ４６）、次工程の洗濯工程スタートに移行する（ステップＳ４７）。

以上のように構成された洗濯機の制御について、以下その動作、作用を説明する。

洗濯機運転の行程の中で洗濯機布量検知を行う初期の行程で、水槽の１次の共振周波数以下のＮ２回転数をｔｓ時間維持し、前記ｔｓ時間の間に加速度信号を検知し、変位演算部で前後方向および上下方向の変位を算出し、変位の基準値と比較する構成とした為、直接ドラムの振幅値を検知することで高精度に移送金具の有無を検知することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においては、洗濯機運転の工程の中で洗濯機布量検知を行う初期の工程で移送金具の有無を判定し表示するので、使用者にいち早く告知できるので、異常振動等の発生は回避される。

また、この判定構成は、特別な構造を必要とせず、従来から実用化されてきた振動センサーや布量検知の構成を活用して行うので、安価に実用化できる。

また、検知工程におけるドラムの最大回転数は、水槽の１次の共振周波数より低く設定したので、検知時に水槽は揺れても大きなエネルギーが発生しないため、移送金具が取外されていない状態であっても異常振動や騒音を発生することなく検知することができる。

本発明によれば、洗濯機の搬送時の移送金具の取り忘れを精度良く検知し、取り忘れによる、洗濯、脱水時の異常振動等による不具合を未然に防止することが可能であり、家庭用、業務用の洗濯機に有用である。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の構造を示す断面図同ドラム式洗濯機の制御回路のブロック構成図同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図（１）同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図（２）同ドラム式洗濯機の移送金具検知方法を示すフローチャート従来のドラム式洗濯機の内部機構を示す断面図

３１制御部
３３回転速度検知部
３４布量検知部
３５入力設定手段
３６表示手段
３９加速度検知部
４０変位演算部
７８ドラム
７９回転中心軸
８１モータ
８２水槽
８３洗濯機本体
８４移送金具
８８加速度センサー

Claims

水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に揺動自在に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、洗濯機の輸送時に前記水槽と洗濯機本体間を固定する移送金具と、前記水槽に固着した複数方向の振動成分を検知できる加速度センサーと、前記加速度センサーの加速度出力を検知する加速度検知部と、水槽の前後方向または上下方向の加速度出力を前後方向または上下方向の変位として演算する変位演算部と、前記モータの回転数を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部の検知出力に基づき前記モータの回転を制御し、布量検知、洗濯、すすぎ、脱水、等の一連の工程を制御する制御部と、前記制御部と制御信号の送受信を行う入力設定手段および表示手段とを備え、前記制御部は、洗濯工程開始前の布量検知工程において、前記モータに所定の加速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を加速して水槽などの振動系の１次の共振周波数以下の回転数Ｎ２まで上昇させる途中、および、その後前記モータに所定の減速トルクを発生させ、前記ドラムの回転を回転数Ｎ２から減速させる途中で布量を検知する洗濯機であって、Ｎ２の回転数をｔｓ秒間維持させる制御を行い、前記ｔｓ秒間に前記水槽に取り付けた加速度センサーからの信号を検出し、前記水槽の前後方向および上下方向の加速度を前記加速度検知部で検知し、前記の加速度出力を前記変位演算部で前後方向および上下方向の変位として演算し、予め設定した基準値と比較して小さい場合、移送金具ありと検知し、移送金具が解除されていないことを洗濯工程開始前に前記表示手段に表示した洗濯機。