JP4900407B2 - 洗濯機 - Google Patents

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本発明は、略水平方向または略傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラム内で、洗い、すすぎ、脱水する洗濯機に関するものである。
従来、この種の洗濯機は、洗濯物を収納し水平軸を中心に回転可能な回転ドラムを水受け槽内に内包し、水受け槽には、その正面側に扉によって開閉可能に衣類出入口を形成し、衣類出入口から回転ドラム内に洗濯物を投入して水受け槽内への注水および排水、回転ドラムの回転を制御することにより、洗い、すすぎ、脱水の各工程を行うよう構成している。
特開平10−211393号公報(第3〜4頁、図1)
しかしながら、このような従来の構成では、洗濯機を設置する床面が水平でなく、傾いた状態で洗濯機を設置した場合、洗濯物のわずかな偏りによっても、脱水時の振動・騒音が大きくなるという課題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な操作をするだけで、洗濯機を設置する床面の傾きを検知し、この旨を設置者もしくは使用者に知らせることにより、洗濯機本体の傾きを是正させるように促し、水平状態で運転することよって、脱水時の振動・騒音を低減させようとすることを目的としている。
本発明は上記目的を達成するために、略水平方向又は水平方向から傾斜した方向に回転軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体内に弾性支持された前記回転ドラムを内包する水槽と、回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、直交する2軸また、3軸の加速度が検知でき、水槽または洗濯機本体に取り付けられた加速度検知手段と、運転コース等を設定する入力設定手段と、一連の洗濯運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により、洗濯機が正しく設置されているかを確認するための特殊運転動作を設定できるようにし、前記入力設定手段により特殊運転動作に設定された場合、前記加速度検知手段が検知する3軸もしくは2軸の検知値により、洗濯機本体が水平に設置させているかを検知し、検知結果と、この特殊運転動作が行われたかを記憶手段に記憶するようにしたものである。
これにより、通常運転を行う場合、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を使用者に知らせることができ、使用者は洗濯機の水平調整を行う必要があるかを判断することができる。そして、洗濯機を水平に調整することで、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
本発明の洗濯機は、洗濯機を設置する床面の傾きを設置者もしくは使用者に知らせることができ、洗濯機本体を傾きのない状態で運転することができるようになるので、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
第1の発明は、略水平方向又は水平方向から傾斜した方向に回転軸を有する回転ドラム
と、洗濯機本体内に弾性支持された前記回転ドラムを内包する水槽と、回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、直交する2軸また、3軸の加速度が検知でき、水槽または洗濯機本体に取り付けられた加速度検知手段と、運転コース等を設定する入力設定手段と、加速度検知手段の検知値等を記憶する記憶手段と、一連の洗濯運転を制御する制御手段を備え、一連の洗濯運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により、洗濯機が正しく設置されているかを確認するための特殊運転動作を設定できるようにし、前記入力設定手段により特殊運転動作に設定された場合、前記加速度検知手段が検知する3軸もしくは2軸の検知値により、洗濯機本体が水平に設置させているかを検知し、検知結果と、この特殊運転動作が行われたかを前記記憶手段に記憶するようにしたことにより、次に洗濯運転を行う時は、この内容を使用者に知らせてことができ、洗濯機本体を水平調整することを促すことができる。そして、洗濯機を水平に調整することで、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
第2の発明は、上記第1の発明において、運転コース等を表示する表示手段を備え、制御手段は、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を記憶手段から読み出し、前記表示手段により表示するようにしたことにより、通常運転を行う場合、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を使用者に知らせることができ、使用者は洗濯機の水平調整を行う必要があるかを判断することができる。そして、洗濯機を水平に調整することで、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
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2に示すように、回転ドラム1は、有底円筒形に形成し外周部に多数の通水孔2を全面に設け、水受け槽3内に回転自在に配設している。回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸(回転中心軸)4を設け、回転ドラム1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配設している。この回転軸4に、水受け槽3の背面に取り付けたモータ5を連結し、回転ドラム1を正転、逆転方向に回転駆動する。回転ドラム1の内壁面に数個の突起板6を設けている。
水受け槽3の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部を蓋体7により開閉自在に覆い、この蓋体7を開くことにより衣類出入口8を通して回転ドラム1内に洗濯物を出し入れできるようにしている。蓋体7を上向き傾斜面に設けているため、洗濯物を出し入れする際、腰を屈めることなく行うことができる。
水受け槽3は洗濯機本体9よりばね体(図示せず)で揺動可能に吊り下げており、水受け槽3の下部に排水経路10の一端を接続し、排水経路10の他端を排水弁11に接続して水受け槽3内の洗濯水を排水するようにしている。給水弁12は給水経路13を通して水受け槽3内に水を給水するものである。
高さ調整機能14は、洗濯機本体9の両端に2つ取り付けられており、本体高さを調整できるように構成している。高さ調整機能14は、その物自体にねじが付けてあり、そのねじを介して洗濯機本体9に取り付けられている。時計方向に、回すと、高さが低くなり、また、半時計方向に、回すと、高さが低くなり、これにより、洗濯機本体9の高さ調整を行うことができる。
加速度センサ15は、図3に示すように、直交する、X軸・Y軸・Z軸の3軸方向の加
速を検知できる構成からなり、水受け槽3の上部に取付け、主に、脱水時の水受け槽3ないし洗濯機本体9の振動を検知するようにしている。X軸は、水受け槽3の前後方向、Y軸は、水受け槽3の左右方向、そして、Z軸は、水受け槽3に対し垂直方向の加速度を検知する。洗濯機本体を地面(すなわち床面)に対し水平に設置した場合、X軸、Y軸、Z軸には、図7に示すような加速度がはたらき、加速度センサ15は、3軸の加速度をそれぞれ検知する。重力加速度 9.8m/sが垂直方向にはたらくので、回転ドラム1が20°傾かせて配設している場合には、Z軸方向には、9.8×cos20°m/sの加速度、X軸方向には、9.8×sin20°m/sの加速度がはたらく。Y軸は、重力加速度に対し垂直なので、加速度は0となる。
すなわち、洗濯機本体が地面(すなわち床面)に対し、前後方向、左右方向に傾かせて設置した場合、上記したのとは別の加速度が3軸それぞれにはたらくので、この値により傾き度合いを検知することができる。図8に示すように、例えば、前後方向にα°(正面側が背面側に対し高くなって、α°傾いている場合)傾き、左右方向にβ°(正面側から見て、右側が左側に対し高くなって、β°傾いている場合)傾いた場合、X軸、Y軸、Z軸、それぞれの検知する加速度、gx1、gy1、gz1より、傾きα°、β°を検知することができる。(α+20)°= tan−1(gx1/gz1)、β°= tan−1(gy1/gz1)の関係が成り立つので、加速度センサ14が検知する加速度gx1、gy1、gz1より、洗濯機本体の前後方向の傾きα°、左右方向の傾きβ°を求めることができる。
なお、本実施の形態では、回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸4を設け、回転ドラム1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配設しているが、回転ドラム1の回転中心に略水平方向に回転軸4を設け、回転ドラム1の軸心方向を略水平方向に配設してもよい。
制御装置16は、図1に示すように構成しており、モータ5、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータからなる制御手段17を有している。制御手段17は、運転コース等を設定するための入力設定手段18からの情報を入力して、その情報を基に表示手段19で表示して使用者に知らせるとともに、入力設定手段18により運転開始が設定されると、スイッチング手段駆動回路20を介してスイッチング手段21を制御し、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗濯運転を行う。
このとき、制御手段17は、モータ5のロータの位置を検出する位置検出手段22からの情報に基づいて、インバータ駆動回路23を介してインバータ24を制御することによりモータ5を回転制御するようにしている。モータ5は直流ブラシレスモータで、図示していないが、3相巻線を有するステータと、リング上に2極の永久磁石を配設しているロータとで構成し、ステータは3相巻線を構成する第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cをスロットに設けた鉄心に巻き付けて構成している。
インバータ24は、パワートランジスタ(IGBT)と逆導通ダイオードの並列回路からなるスイッチング素子で構成している。第1のスイッチング素子24aと第2のスイッチング素子24bの直列回路と、第3のスイッチング素子24cと第4のスイッチング素子24dの直列回路と、第5のスイッチング素子24eと第6のスイッチング素子24fの直列回路で構成し、各スイッチング素子の直列回路は並列接続している。
ここで、スイッチング素子の直列回路の両端は入力端子で、直流電源を接続し、スイッチング素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子の接続点に、それぞれ出力端子を接続している。出力端子は、3相巻線のU端子、V端子、W端子に接続し、スイッチン
グ素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子のオン・オフの組合せにより、U端子、V端子、W端子をそれぞれ正電圧、零電圧、解放の3状態にする。
スイッチング素子のオン・オフは、ホールICからなる3つの位置検出手段22a、22b、22cからの情報に基づいて制御手段17により制御される。位置検出手段22a、22b、22cは電気角で120度の間隔でロータが有する永久磁石に対向するように、ステータに配設されている。
ロータが1回転する間に、3つの位置検出手段22a、22b、22cは、それぞれ電気角で120度の間隔でパルスを出力する。制御手段17は、3つの位置検出手段22a、22b、22cのいずれかの信号の状態が変わったときを検知し、位置検出手段22a、22b、22cの信号を基に、スイッチング素子24a〜24fのオン・オフ状態を変えていくことで、U端子、V端子、W端子を正電圧、零電圧、解放の3状態にし、ステータの第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cに通電して磁界を作り、ロータを回転させるよう構成している。
また、スイッチング素子24a、24c、24eはそれぞれパルス幅変調(PWM)制御され、例えば、繰り返し周波数10kHzでハイ、ローの通電比を制御することで、ロータの回転数を制御するようにしてあり、制御手段17は、3つの位置検出手段22a、22b、22c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して、設定回転数になるようにスイッチング素子24a、24c、24eをPWM制御する。
商用電源25は、ダイオードブリッジ26,チョークコイル27、平滑用コンデンサ28からなる直流電源変換装置を介して、インバータ24に接続している。ただし、これは一例であり、直流ブラシレスモータ5の構成、インバータ24の構成等は、これに限定されるものではない。
入力設定手段18は、図4に示すように、洗い時間を設定する洗い時間設定スイッチ18a、すすぎ回数を設定するすすぎ回数設定スイッチ18b、脱水時間を設定する脱水時間設定スイッチ18c、コース設定スイッチ18d、スタート・一時停止スイッチ18e,電源入りスイッチ18f、電源切りスイッチ18gなどを有している。また、電源入りスイッチ18fをオンする時に、他のスイッチ(洗い時間設定スイッチ18a)が押されていると、制御手段17により、洗濯機の購入時の設置作業において、洗濯機が正しく設置させたかを判定する設置状態確認用の特殊運転モードや、工場における製品検査用の特殊運転モードに設定される。
表示手段19は、洗い時間表示部19a、すすぎ回数表示部19b、脱水時間表示部19c、コース設定表示部19d、残り時間表示部19e、数字表示部19f、設置確認済み表示部19g、設置不良表示部19hなどを有している。
記憶手段30は、電源を供給しなくても記憶内容が消滅しない不揮発性メモリ等からなり、運転設定内容や、運転回数等を記憶することができる。
位置検出手段22は、モータ5のロータの位置を検出するとともに、ロータの回転によって、回転ドラム1が1回転する間に4個のパルスを出力(本実施例の形態では、回転ドラム1の回転数とモータ5の回転数が同じであるので、モータ5が1回転する間にも4個のパルスを出力する)し、この出力パルスによりモータ5の回転を検知することができる、回転ドラム1またはモータ5の回転状態を検知する回転検知手段として機能することができる。
制御手段17は、入力設定手段18の設定状態(例えば、洗い時間設定スイッチ18aをオンした状態で電源入りスイッチ18gをオンする)に応じて、設置状態確認用の特殊運転モードや、工場における製品検査用の特殊運転モードに設定される。
設置状態確認用の特殊運転モードとは、給水弁12に水道栓から水道水が供給されるようになっているか(水道栓との給水弁12が給水用ホースを介して正しく繋がれているか、またその状態で、水道栓が開いているか)の確認や、排水弁11が排水用のホースを介して正しく、排水できるような状態になっているかを確認するための運転で、主に洗濯機を購入して、始めて設置するときに行う特殊運転モードである。
また、この特殊運転モードの中に、洗濯機本体が水平に設置されたかを確認する運転モードも設けるようにする。この運転モードでは、加速度センサ15が検知する3軸方向の加速度により、洗濯機本体が水平に置かれているかを検知し、水平に置かれていないと検知した場合は、表示手段19等を使い、その旨を表示するようにする。
工場における製品検査用の特殊運転モードとは、工場で製品を組み立てた後に、正しく組み立てられたかを、短時間にかつ簡単に確認できるように設けた運転モータである。
上記構成において図5を参照しながら動作を説明する。図5のステップ60にて動作を開始し、ステップ61にて電源入りスイッチ18gをオンし、このとき、ステップ62にて洗いスイッチ(洗い時間設定スイッチ)18aがオンさせているとステップ63に進み、設置確認用の運転モードに設定させる。設置確認用の運転モードは、給水弁12に水道栓から水道水が供給されるようになっているかの確認や、排水弁11が排水用のホースを介して正しく、排水できるような状態になっているかを確認するための運転で、主に洗濯機を購入して、始めて設置するときに行う特殊運転モードである。
動作としては、制御手段17により給水弁12を所定時間(例えば1分)駆動し、水受け槽3内に洗濯水を給水し、この時、水受け槽3内の水位を検知する(水位検知手段は図示せず)、所定水位に達しているか否かで、正しく給水できているかを判断する。
更に、給水後に、所定時間(例えば1分)全ての動作を休止し、水受け槽3内の水位に変化がないかを検知する。この目的は、何らかの原因で水漏れが起きていないかを検知するための動作で、水位が低下していたら、水漏れと判断できる。
そして、その後、制御手段17により排水弁11を駆動して、水受け槽3内の洗濯水を洗濯機本体外に排水する。所定時間(例えば3分)経過後に、洗濯水が全て機外に排水されているかで、排水経路に問題ないかを判断する。
このような運転モードの他に、洗濯機本体9が床面に対して、正しく設置させたかを検知する運転モードを設ける。上記したように、加速度センサ15が検知するX軸・Y軸・Z軸の加速度値から、傾きを検知するようにする。
ステップ62で洗いスイッチが押されていないと判断した場合は、ステップ74に進んで通常の洗濯運転を行うようにする。
ステップ63の後、次に、ステップ64で設置確認用の運転モードの中のどの運転を行うかを設定する。例えば、すすぎ回数設定スイッチ18bを押すことにより、選択する。ステップ65において、スタート・一時停止スイッチ18eを押すことで、その選択された運転モードの運転を開始する。
ステップ66で、洗濯機本体が水平に設定されたかを確認する運転モードを選択させていると判断した場合は、ステップ67以降に進み、そのための動作を行う。ステップ66で、それ以外の運転モードが選択されたと判断させた場合は、ステップ75に進み、上記したような、給水確認用の動作や、排水確認用の動作を行う。
洗濯機本体が水平に設置されたかを確認する運転モードでは、ステップ67で、加速度センサ15が検知する、X軸・Y軸・Z軸の加速度データg1x、g1y、g1zを制御手段17に入力する。ステップ68では、この加速度データから、洗濯機本体が水平に設置されているかを判定する。
上記したように、洗濯機本体を地面(すなわち床面)に対し水平に設置した場合、X軸、Y軸、Z軸には、図7に示すような加速度がはたらき、加速度センサ15は、3軸の加速度をそれぞれ検知する。重力加速度 9.8m/sが垂直方向にはたらくので、回転ドラム1が20°傾かせて配設している場合には、Z軸方向には、9.8×cos20°m/sの加速度、X軸方向には、9.8×sin20°m/sの加速度がはたらく。Y軸は、重力加速度に対し垂直なので、加速度は0となる。
洗濯機本体が地面(すなわち床面)に対し、前後方向、左右方向に傾かせて設置した場合、上記したのとは別の加速度が3軸それぞれにはたらくので、この値により傾き度合いを検知することができる。前後方向の傾きがα°、左右方向の傾きがβ°と求まれば、この角度が、水平の許容範囲角度内であれば、水平に置かれていると判断する。許容範囲角度とは、例えば±1°とし、その範囲の傾きならば、脱水振動に影響ないとする角度である。許容範囲以上に、傾いた状態で脱水運転を行うと、水受け槽3と、洗濯機本体9との隙間が狭くなり、多少の振動でも、水受け槽3と、洗濯機本体9がぶつかり、異常騒音を生じる場合がある。また、水受け槽3等の重心位置がずれ、バランスも悪くなり、脱水振動が大きくなる場合もある。
ステップ69で、前後方向と、左右方向が伴に許容角度内であれば、問題ないとし、ステップ70に進んで、設置状況正常Fをセットする。また、許容角度外であれば、水平状態に設置させていないとして、ステップ76に進んで、設置状況不良Fをセットする。
ステップ71では、設置確認用の特殊運転モードが実施されたかを示す、設置運転済みFをセットし、ステップ72で、設置状況不良Fの有/無と、設置運転済みFの有/無を記憶手段30に記憶し、ステップ73で動作を終了する。
(実施の形態2)
本発明と、上記実施の形態1と同じであり、詳細な説明は省略する。
上記構成において図6を参照しながら動作を説明する。図6のステップ80にて動作を開始し、ステップ81にて電源入りスイッチ18gをオンし、このとき、ステップ82にて洗いスイッチ(洗い時間設定スイッチ)18aがオンさせているとステップ89に進み、設置確認用の運転モードに設定させる。設置確認用の運転モードは、給水弁12に水道栓から水道水が供給されるようになっているかの確認や、排水弁11が排水用のホースを介して正しく、排水できるような状態になっているかを確認するための運転で、主に洗濯機を購入して、始めて設置するときに行う特殊運転モードである。
ステップ82で洗いスイッチが押されていないと判断した場合は、ステップ83に進んで通常の洗濯運転を行うようにする。
ステップ83では、図5のステップ72で、記憶手段30で記憶した、設置状況不良F
の有/無と、水平設定確認済みFの有/無のデータを制御手段17内に読込む。ステップ84では、記憶手段30から読み込んだ設置確認済みFの有/無を判定し、有る場合は、ステップ89で、設置確認済み表示部19gをオンして、使用者あるいは設置業者に、過去に、設置確認用動作が行われたかを知らせる。これにより、設置確認用の特殊運転モードの実施を促進することができ、正しい状態でより洗濯機を使用してもらえるようになるので、洗濯機の性能を充分に発揮することができる。
ステップ85では、記憶手段30から読み込んだ設置状況不良Fの有/無を判定し、有る場合は、ステップ90で、設置不良表示部19hをオンして、使用者あるいは設置業者に、洗濯機が水平に設置させていないことを知らせる。これにより、使用者もしくは、設置業者に、洗濯機が正しく水平に置かれたかを知らせることができ、設置されていない場合は、正しい設置を促すことができる。正しき設置を行うことで、脱水時の振動・騒音等を低減することができる。
以上のように、本実施の形態において、制御手段17は、入力設定手段18により、洗濯機が正しく設置されているかを確認するための特殊運転動作を設定できるようにし、入力設定手段18により特殊運転動作に設定された場合、加速度検知手段15が検知する3軸もしくは2軸の検知値により、洗濯機本体が水平に設置させているかを検知し、検知結果と、この特殊運転動作が行われたかを30記憶手段に記憶するようにしたことにより、次に洗濯運転を行う時は、この内容を使用者に知らせてことができ、洗濯機本体を水平調整することを促すことができる。そして、洗濯機を水平に調整することで、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
また、制御手段17は、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を記憶手段30から読み出し、表示手段18により表示するようにしたことにより、通常運転を行う場合、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を使用者に知らせることができ、使用者は洗濯機の水平調整を行う必要があるかを判断することができる。そして、洗濯機を水平に調整することで、脱水時の振動・騒音を低減することができる。
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、洗濯機を設置する床面の傾きを設置者もしくは使用者に知らせることができ、洗濯機本体を傾きのない状態で運転することができるようになるので、脱水時の振動・騒音を低減することができる洗濯機として有用である。
本発明の実施の形態1の洗濯機の一部ブロック化した回路図 同洗濯機の縦断面図 同洗濯機の加速度検知手段の概略図 同洗濯機の入力設定手段及び表示手段の拡大正面図 同洗濯機の水平状態設置検知の動作フローチャート 本発明の実施の形態2の水平状態設置検知の動作フローチャート 本発明の加速度検知手段による水平設置時の重力加速度の概要図 本発明の加速度検知手段によるβ傾斜設置時の重力加速度の概要図
1 回転ドラム
3 水受け槽
5 モータ
14 高さ調整手段
15 加速度検知手段
17 制御手段
18 入力設定手段
19 表示手段
30 記憶手段

Claims (2)

  1. 略水平方向又は水平方向から傾斜した方向に回転軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体内に弾性支持された前記回転ドラムを内包する水槽と、回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、直交する2軸また、3軸の加速度が検知でき、水槽または洗濯機本体に取り付けられた加速度検知手段と、運転コース等を設定する入力設定手段と、加速度検知手段の検知値等を記憶する記憶手段と、一連の洗濯運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記入力設定手段により、洗濯機が正しく設置されているかを確認するための特殊運転動作を設定できるようにし、前記入力設定手段により特殊運転動作に設定された場合、前記加速度検知手段が検知する3軸もしくは2軸の検知値により、洗濯機本体が水平に設置させているかを検知し、検知結果と、この特殊運転動作が行われたかを前記記憶手段に記憶するようにした洗濯機。
  2. 運転コース等を表示する表示手段を備え、制御手段は、洗濯運転開始前に、洗濯機が正しく設定されているかを確認するための特殊運転動作が行われたかと、その検知結果を記憶手段から読み出し、前記表示手段により表示するようにした請求項1記載の洗濯機。
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