JP4656661B2

JP4656661B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP4656661B2
Application number: JP2006286668A
Authority: JP
Inventors: 信二近藤; 弘幸齊藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2008099983A

Description

本発明は、洗濯物が投入された回転ドラムを回転駆動して脱水工程を行う際の、洗濯物の偏りによる異常振動を回避して、安定した回転を行うことが可能な洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機の構造の一例を図５に示す。洗濯機本体１内に、図示しないサスペンション構造によって水槽２が宙吊り状態に支持されている。水槽２内には、有底円筒形に形成された回転ドラム３が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽２の正面側には回転ドラム３の開口端に通じる衣類出入口４が形成され、洗濯機本体１の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉５を開くことにより、衣類出入口４を通じて回転ドラム３内に対して洗濯物を出し入れすることができる。

回転ドラム３には、その周面に水槽２内に通じる多数の透孔６が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起（図示せず）が設けられている。この回転ドラム３は、水槽２の背面側に取り付けられたドラム駆動モータ７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽２には、注水管路８及び排水管路９が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽２内への注水及び排水がなされる。

扉５を開き回転ドラム３内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯乾本体１の例えば前面上部に設けられた操作パネル１０での操作により運転を開始させると、水槽２内には注水管路８から所定量の注水がなされ、ドラム駆動モータ７により回転ドラム３が回転駆動されて洗濯工程が開始される。回転ドラム３の回転により、回転ドラム３内に収容された洗濯物は回転ドラム３の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路９から排出され、回転ドラム３を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽２内に注水管路８から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においても、回転ドラム３内に収容された洗濯物は、回転ドラム３の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。

このドラム式洗濯乾燥機には、回転ドラム３内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路１１により、水槽２内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽２内に送風する。この循環送風経路１１の途中には蒸発器などの除湿手段、凝縮器などの加熱手段及び送風手段である送風ファン１２が設けられている。この循環送風経路１１を利用した乾燥工程では、循環送風経路１１を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、送風ファン１２の回転部への噛み込み、送風ファン１２の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路１１の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ１３が設けられている。また、ドラム駆動モータ７の回転を検知するための回転検知部１４が設けられている。

以上のような構成のドラム式洗濯機においては、回転ドラム３は、その回転軸心を水平方向あるいは水平方向から前上がりさせた状態にして水槽内に配設されているため、回転ドラム３内に洗濯物を収納して回転させると、洗濯物や水が下方に偏りがちになる。そのため、回転ドラム３の回転に伴い振動が発生し易い。特に、回転ドラム３を高速回転させて洗濯物の脱水を行う脱水工程を実施するとき、洗濯またはすすぎ工程の終了後は水を含んだ洗濯物が回転ドラム３内に収納されており、回転時に回転ドラム３の偏った位置に集まり易い状態にある。洗濯物に偏りが生じると回転ドラム３を収容する水槽２に大きな振動が生じ、洗濯機に異常振動や異常騒音を発生させる。

大きな振動が生じた場合には、回転ドラム３の回転を一時停止させた後に再回転させる駆動制御や、回転ドラム３の回転数を減少させる駆動制御などにより洗濯物の偏りを解消させる制御動作が実施されている。

そのような制御動作を行うためには、大きな振動が発生した場合に、振動を速やかに検知する必要がある。例えば、特許文献１には、振動検知の手段として、回転ドラムを回転駆動する誘導モータをインバータ制御するインバータ回路の出力電流から振動発生を検知し、過振動警告を出力する洗濯機の異常振動検出方法が記載されている。

また、水槽の振れを検知するセンサを設け、このセンサによって検知される振動検知出
力に基づいて洗濯またはすすぎ工程から脱水工程への移行制御を行い、脱水工程中の異常
振動検知により脱水動作を停止する制御を行う洗濯機の運転方法が、例えば、特許文献２に記載されている。
特開平６−１７００８０号公報特開昭６１−０９８２８６号公報

インバータ回路の出力電流の変化から振動を検知する方法は、異常振動を間接的に推定する方法であり、洗濯物の偏りが誘導モータの電流実効値に現れ、そのアンバランス状態が異常振動につながるという推定でなりたっている。しかし、異常振動を検出して過振動警告を出力し、回転を停止させ、あるいは回転数を減少させるだけでは、洗濯物の偏りに起因する異常振動を防止し、あるいは軽減するためには十分に効果的であるとは言えない。

また、センサによって水槽の振動を検知する運転方法では、低速回転によりバランス取り工程を行う場合に、洗濯物のドラム内面への張り付き方によって回転ドラムにアンバランスがあっても振動の振幅が小さいため異常振動が検知できず、回転ドラムを高速回転させたときに大きな振動となり、そこで初めて異常振動として検知することになるため、高速回転に至る以前に異常振動が発生するか否かを検知することができない。従って、異常振動が発生して停止するまでに洗濯物や洗濯機に損傷を与える恐れがあり、回転ドラムを停止させるまでに多くの無駄時間が生じる課題があった。また、センサが複雑で、コストを増大させる原因になりがちであった。

本発明は、簡単な構成により、洗濯物が投入された回転ドラムを回転駆動して脱水工程を行う際の、洗濯物の偏りに起因する回転ドラムの異常振動を回避して、安定した回転を維持することが可能な洗濯機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、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、洗濯物を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、前記回転ドラムの回転数を検知する回転数検知装置と、前記ドラム駆動モータの通電電流を検知する電流検知部と、前記回転数検知装置の検知回転数および前記電流検知部の検知電流値に基づき前記ドラム駆動モータへの通電電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、脱水工程において前記回転ドラムの回転数を停止から最高回転に向かって上昇させて行く際に、低い回転数から順番に予め設定された複数の設定回転数ごとに、当該設定回転数を目標値とする制御を行い、前記設定回転数ごとに、前記電流検知部の検知電流値と前記各設定回転数に対して予め設定された電流上限値とを比較して、前記電流検知部の検知電流値が前記電流上限値を超えない場合に、次に高い前記設定回転数を目標値とする制御に移行する洗濯機において、前記電流上限値は、前記設定回転数ごとの前記回転ドラムの振動振幅が前記設定回転数ごとに設定された振動上限値にあるときの検知電流値として設定され、前記振動上限値は前記設定回転数が高くなるにつれて小さくなるように設定されている。

本発明によれば、脱水工程で回転ドラムの回転数を段階的に上昇させる際に、各段階の設定回転数で回転ドラムの振動状態に応じたドラム駆動モータの回転制御を行うことにより、洗濯物の偏りに起因する回転ドラムの異常振動を回避して、安定した回転を維持することが可能である。また、設定回転数が高いほど最大振幅を小さく設定しているので、振動騒音を一定レベル以下に抑えることができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の概略構造は、図５に示したものと同様である。本実施の形態におけるドラム式洗濯機の動作を制御する制御装置は、図１に示すような概略構成を有する。

図１に示す制御装置においては、商用電源２０の交流電力を整流器２１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によりドラム駆動モータ７を回転駆動する。また、入力設定部２５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ドラム駆動モータ７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。

ドラム駆動モータ７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とを備える。そして、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、マイコンからなる制御部３１に入力され、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ロータ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数検知部３３を有する。回転数検知部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たびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数を算出する。このようにして検知される回転数は、回転ドラム３の回転数に対応し、従って、回転数検知装置が構成される。また、電流回路と直列に接続された抵抗器３４の両端電圧から、電流検知回路３５により電流量を検知することにより、電流検知部３６が構成されている。

次に本実施の形態における脱水工程の制御方法の特徴について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、ドラム駆動モータ７の駆動を開始してからの経過時間ｔ（横軸）と、回転ドラム３の回転数（縦軸）の関係を示す。図２（ｂ）は、ドラム駆動モータ７の駆動を開始してからの経過時間ｔ（横軸）と、電流検知部３６により検知されるドラム駆動モータ７の通電電流（縦軸）の関係を示す。

脱水工程では、図２（ａ）に示すように、ドラム駆動モータ７を駆動して回転ドラム３の回転数を停止から最高回転に上昇させて行く際に、低い回転数から順番に、予め設定された複数の設定回転数ごとに段階的に、当該設定回転数を目標値とする制御を行う。各段階での回転数はそれぞれ、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００ｍｉｎ^-1に設定されている。

このように回転ドラム３の回転数を段階的に上昇させるのは、一気に回転数を上昇させた場合、衣類が回転ドラム３内でアンバランスになり振動が大きくなるので、それを防止するためである。すなわち、各段階の設定回転数で振動が抑制された安定した回転状態が得られた後に、次の段階の設定回転数に上昇させることにより、大きなアンバランスの発生を抑制することができる。

上述のように、回転ドラム３の回転数を、予め設定された複数の各設定回転数ごとに目標値とする制御を行うとともに、制御部３１は、各段階の設定回転数に到達するごとに、電流検知部３６の検知電流値を、各設定回転数に対して予め設定された電流上限値と比較する。電流上限値は、例えば図２（ｂ）に示すように設定される。

例えば、始動から時間ｔ１までは、回転数９００ｍｉｎ^-1を目標値とする段階に対応し、電流上限値は、Ａ１に設定されている。時間ｔ２までは、回転数１０００ｍｉｎ^-1を目標値とする段階に対応し、電流上限値は、Ａ２に設定されている。×印は、各段階において、回転ドラム３の回転数が目標値に到達した状態における、ドラム駆動モータ７の通電電流を示す。制御部３１は、各設定回転数に到達するごとに、電流検知部３６の検知電流値を図２（ｂ）に示す各設定回転数に対する電流上限値と比較し、検知電流値が電流上限値を超えない場合に、次に高い設定回転数を目標値とする制御に移行する。

以上のように行われる、制御部３１による脱水工程の制御手順を図３に示す。脱水工程がスタートする（ステップＳ１）と、回転ドラム３の設定回転数を、第１段階の目標値、すなわち図２（ａ）における回転数９００ｍｉｎ^-1を目標値として制御を行う（ステップＳ２）。第１段階の目標値に到達すると（ステップＳ３）、電流検知部３６の検知電流値を、第１段階の設定回転数に対する電流上限値、すなわち図２（ｂ）における電流Ａ１と比較する（ステップＳ４）。検知電流値が、電流上限値以下であれば、制御部３１は、第２段階の設定回転数を目標値とする制御に移行する（ステップＳ５）。例えば、図２（ｂ）において、ｔ１前に示される検知電流値×は電流上限値Ａ１以下であり、従って、図２（ａ）における回転数１０００ｍｉｎ^-1を目標値とする制御に移行する。

回転ドラム３の回転数が第２段階の目標値に到達すると（ステップＳ６）、電流検知部３６の検知電流値を、第２段階の設定回転数に対する電流上限値、すなわち図２（ｂ）における電流Ａ２と比較する（ステップＳ７）。検知電流値が、図２（ｂ）のｔ１〜ｔ２の間に示される検知電流値×のように電流上限値Ａ２未満であれば、制御部３１は、第３段階の目標値、すなわち図２（ａ）における回転数１１００ｍｉｎ^-1を目標値とする制御に移行する。例えばステップＳ６において、検知電流値が、電流上限値Ａ２以上になっていれば、制御部３１は、第３段階の設定回転数を目標値とする制御に移行することなく、第２段階の設定回転数を目標値とする制御を維持する（ステップＳ５）。

以下同様に制御を続行する。例えば図２（ｂ）におけるｔ３とｔ４の間に示される検知電流値×は、対応する電流上限値Ａ４を超えている。したがって、図２（ａ）に示されるように、時間ｔ４になっても、ｔ３からの目標回転数１２００ｍｉｎ^-1を維持した制御が行われる。

以上の制御を行うことにより、回転ドラム３内での衣類のアンバランスに起因する異常振動の発生を抑制することができる。なお、各段階の設定回転数において、電流上限値と比較するための電流検知部３６による検知電流値としては、ドラム駆動モータ７の回転数が各設定回転数で安定した後の検知出力を用いることが望ましい。

図２（ｂ）に示したような、各設定回転数に対する電流検知部３６の検知電流値の上限値を設定する方法の一例について、図４を参照して説明する。図中Ｐは、図２（ｂ）に対応し、回転ドラム３の各段階における設定回転数と、ドラム駆動モータ７の電流上限値の関係を示す。例えば、９００ｍｉｎ^-1では０．１Ａ、１４００ｍｉｎ^-1では０．１６Ａである。図４中Ｑは、回転ドラム３の各段階における設定回転数と、回転ドラム３の許容できる最大振動振幅である振動上限値の関係を示す。例えば、９００ｍｉｎ^-1では１５ｍｍ、１４００ｍｉｎ^-1では４ｍｍである。

電流上限値Ｐは、ドラム回転数が９００ｍｉｎ^-1から１４００ｍｉｎ^-1までの１００ｍｉｎ^-1ごとに設けられた閾値である。この電流上限値Ｐは、回転ドラム３が各段階の設定回転数で回転し、かつ振動振幅が振動上限値Ｑにあるときの電流検知部３６の検知電流値として測定された値である。即ち、各段階の設定回転数ごとに設けられた電流上限値Ｐを越えないように回転ドラム３の回転数を制御することにより、洗濯槽が最大振幅を超えて振動することがない。

図４中、（ａ）、（ｂ）は、ドラム回転数の上昇に伴うドラム駆動モータ電流の変化の例である。例えばモーター電流（ａ）では、１０００ｍｉｎ^-1で電流上限値０．１２Ａに到達しているので、これ以上回転数を上げないように制御することにより、洗濯槽の最大振幅を１５ｍｍ以下に抑えることができる。またモーター電流（ｂ）の場合では、１２００ｍｉｎ^-1で電流上限値０．１４Ａに到達しているので、これ以上回転数を上げないように制御することにより、洗濯槽の最大振幅を７ｍｍ以下に抑えることができる。回転数が高いほど最大振幅を小さく設定しているのは、振動騒音を一定レベル以下に抑えるためである。

なお、上記実施の形態においては、回転ドラム３の回転軸が水平に対して傾斜して設けられた構造の場合を示したが、傾斜した回転軸に限定されるものではない。例えば、回転軸が水平に設けられた構造においても、本発明を適用可能である。

本発明の洗濯機は、脱水工程を行う際の洗濯物の偏りに起因する回転ドラムの異常振動を回避し、安定回転を維持することが可能であり、家庭用、および業務用のドラム式洗濯機、ドラム式洗濯乾燥機等に有用である。

本発明の一実施の形態におけるドラム式洗濯機の制御装置を示す回路図同ドラム式洗濯機による脱水工程の制御方法を示す図同ドラム式洗濯機による脱水工程の制御手順を示すフローチャート同ドラム式洗濯機による脱水工程での、各設定回転数におけるドラム駆動モータの通電電流上限値を設定する方法を示す図ドラム式洗濯機の概略構造を示す断面図

符号の説明

１洗濯機本体
２水槽
３回転ドラム
４衣類出入口
５扉
６透孔
７ドラム駆動モータ
７ａ、７ｂ、７ｃ３相巻線
８注水管路
９排水管路
１０操作パネル
１１循環送風経路
１２送風ファン
１３フィルタ
１４回転検知部
２０商用電源
２１整流器
２２チョークコイル
２３平滑コンデンサ
２４インバータ回路
２４ａ〜２４ｆスイッチング素子
２５入力設定部
２６負荷駆動部
２７給水弁
２８排水弁
２９ヒータ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ位置検出素子
３１制御部
３２駆動回路
３３回転数検知部
３４抵抗器
３５電流検知回路
３６電流検知部

Claims

水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有し、洗濯物を収容する回転ドラムと、
前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、
前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、
前記回転ドラムの回転数を検知する回転数検知装置と、
前記ドラム駆動モータの通電電流を検知する電流検知部と、
前記回転数検知装置の検知回転数および前記電流検知部の検知電流値に基づき前記ドラム駆動モータへの通電電流を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、脱水工程において前記回転ドラムの回転数を停止から最高回転に向かって上昇させて行く際に、低い回転数から順番に予め設定された複数の設定回転数ごとに、当該設定回転数を目標値とする制御を行い、
前記設定回転数ごとに、前記電流検知部の検知電流値と前記各設定回転数に対して予め設定された電流上限値とを比較して、前記電流検知部の検知電流値が前記電流上限値を超えない場合に、次に高い前記設定回転数を目標値とする制御に移行する洗濯機において、
前記電流上限値は、前記設定回転数ごとの前記回転ドラムの振動振幅が前記設定回転数ごとに設定された振動上限値にあるときの検知電流値として設定され、前記振動上限値は前記設定回転数が高くなるにつれて小さくなるように設定されていることを特徴とする洗濯機。