JP4906770B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、ドラム式洗濯機ならびドラム式洗濯乾燥機の防振技術に関する。

一般的なドラム式洗濯機は、洗濯機筐体内で弾性支持された水槽と、この水槽内で回転軸を水平に対して０〜３０°程度傾斜して回転可能に設けられた洗濯槽と、水槽の後部に設け、この洗濯槽を回転駆動するモータとで構成され、衣類の開口部を筐体前面に設けている。

この洗濯槽内に衣類を入れて洗濯する。この洗濯後の衣類を干す、もしくは乾燥させる前に、衣類から水分をできるだけ取り除く必要がある。そこで、この洗濯槽の側面にはたくさんの小さな穴があいており、洗濯槽を高速に回転させ、遠心脱水を行っている。遠心脱水を行うにあたり、洗濯槽内に均等に衣類を分散できないと大きな遠心力が発生し、異常振動となる。そこで、衣類を均等に張り付けるために様々な提案がなされている。

たとえば、特開２００５−３４２２７３号公報には、衣類が洗濯槽内壁に張り付かないタンブリングされる第一の回転速度で回転させ、その回転速度の変動を検知し、その回転速度の変動量が所定値より小さくなったときに、洗濯槽の回転速度を上昇させるドラム式洗濯機が開示されている。

特開２００５−３４２２７３号公報

しかしながら、特許文献１にも記されているように、ほぐれ方（衣類の移動状況）は衣類の量や布質にも依存するので、ほぐしがうまくいかない場合がある。ほぐしがうまくいかないと衣類を洗濯槽内壁に均等に張りつけることができなく、異常振動を起こしかねない。

そこで、本発明は、よりほぐし運転を促進し、脱水工程における異常振動の少ないドラム式洗濯機ならびドラム式洗濯乾燥機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、洗濯機筐体内で弾性支持される水槽と、前記水槽内に回転可能に設けられ衣類を収容する洗濯槽と、前記洗濯槽を回転させるモータと、前記モータを回転させて行う脱水工程とを備えたドラム式洗濯機において、前記脱水工程は、前記衣類が前記洗濯槽に張り付く直前の回転速度付近で回転速度を変化させる期間を有し、前記期間の回転速度変化は、その前後の期間の回転速度変化より緩やかであることを特徴とする。

本発明によれば、ほぐし運転においては、回転速度を緩やかに変化させることで、さまざまな衣類の状態に対してほぐしを促進することができ、衣類を均一に洗濯槽の内面に張り付かせることが可能になる。これにより、洗濯機の脱水時における異常振動の発生を極力少なくすることができる。

（実施例１）
以下、本発明の実施例について、図１，図２を用いて説明する。図１は本発明のドラム式洗濯機の内部の側面図である。図２は本発明のドラム式洗濯機の内部の正面図である。この発明はドラム式洗濯機に限らず、ヒータやファン等の乾燥装置を搭載したドラム式洗濯乾燥機にも適用可能である。

洗濯機の筐体１前面には洗濯物の投入口があり、扉９が設けられている。扉９を開閉することで、洗濯物を出し入れする。また、筐体１の内側には、水平より０〜３０°投入口側を上にして傾斜し、投入口側が開口した円筒状の水槽２が配置されている。投入口と水槽２の開口部は蛇腹状のゴム質のベローズ１０でつながれており、洗濯物の出し入れ時に洗濯物が筐体１内に落ちないようになっている。水槽２の内側には、多数の孔が空けられ一端が開口した円筒状の洗濯槽３が、回転可能に設けられている。洗濯槽３の底面中心には回転軸１１が締結され、この回転軸１１は水槽２の底面の中心を、水密にシールされかつ回転可能な状態で貫通している。水槽２の後部底面にはフランジ１２が固定され、このフランジ１２には洗濯槽３を回転駆動するモータ１３が固定される。そして洗濯槽３の回転軸１１はこのモータ１３の回転軸に締結されている。こうして、洗濯槽３は水槽２の後部に設けられたモータ１３により水槽２内を左右どちら回りにも回転でき、洗濯槽３を回転させながら、洗い・すすぎ・脱水が行われる。洗濯槽３を４０ｒ／min程度の回転速度で左右交互に５〜２０秒間ずつ回転させ、衣類を洗濯槽３の上から下にたたきつけることで、洗濯を行う。また、洗濯槽３を一方向に６００ｒ／min以上の高速回転をさせることで、遠心力により衣類に含まれた水を水槽３の外に吹飛ばし、脱水をする。脱水時の振動を低減させるために、洗濯槽３の前部に流体バランサ１４が固定されている。流体バランサ１４は中空のリングの中に塩水が入っており、脱水時に衣類の片寄りの反対側に塩水が集まり、衣類の片寄り打ち消し、振動を低減する効果がある。

洗濯槽３およびモータ１３が取り付けられている水槽２は、その下部から筐体１の底面へのびるサスペンション４が取り付けられている。サスペンション４はほぼ左右対称の位置で、水槽２の鉛直線に対して６０度以内の範囲に取り付けられ、弾性的に水槽２を支持している。

また、水槽２の前方下部には重量のバランスを取るための錘１５が取り付けられている。このため、水槽２の重心は洗濯槽の回転軸より下方に位置する。

また、筐体１の内部上面の中央付近より補助ばね１６で水槽２の上部後方を、補助ばね１７で水槽２の上部前方を引っ張っている。これらの補助ばね１６，１７のばね定数は前記サスペンション４のばねに比べて小さい。また、補助ばね１６のばね定数は補助ばね１７のばね定数に比べて同じもしくは若干大きいばね定数となっている。また、補助ばね１６は補助ばね１７より長い。補助ばね１６，１７を取り付ける筐体１の位置はほぼ同じ位置であるが、ばね同士の接触を避けるため、若干左右にずらしている。

また、水槽２の振動を検知する振動センサ５が水槽２の下部に設けられている。

筐体１の上部には、給水ユニット１８があり、洗い・すすぎ時に使用する水は、筐体１の上部に設けた給水口１９，給水バルブ２０，洗剤ケース２１，蛇腹状のホース２２を通過して水槽２内部に注がれる。また、洗い・すすぎ後の水および脱水時の水は、水槽２の下部に設けた排水バルブ２３および排水ホース２４を通過して排水される。

また、水槽２の前方の開口部付近に洗濯槽３内を写す第一のカメラ２５、第二のカメラ２６を距離を離して固定する。洗濯槽が傾斜していると、衣類は後ろに溜まり易い。後ろに溜まった衣類の動きを見れるように前側から後ろ側を写すようにカメラを配置する。また、２つのカメラを用いることによりステレオカメラとし扱い、２つの画像の位置のずれ量から、映し出されたものの前後方向の位置まで検出することができる。本実施例ではカメラ２５，２６を水槽２に固定したが、扉９に固定してもよい。扉９には開口部とほぼ同じ径の透明のガラスでできた凸部があり、そのガラスの内側にカメラを固定する。このようにすることで、カメラが水にぬれることを防ぐことが出来る。また、カメラが映し出す方向は真後ろではなく、ななめ後ろ方向とし、洗濯槽の胴部を写してもよい。胴部を写すことで、衣類が厚く重なっているところとそうでないところを判定することができ、衣類の偏りが把握できる。

このようなドラム式洗濯機の動作を制御する回路基板２７を筐体１下部前側に配置する。この回路基板２７にはマイコン２８およびモータ駆動回路２９が搭載されている。図３のようにマイコン２８にはモータの回転速度検知手段３１，振動センサ５，第一のカメラ２５，第二のカメラ２６，時間を刻むクロック３２からの出力が入力されている。こられの情報を元にモータ駆動回路に指示し、モータ１３を駆動させる。

このようなドラム式洗濯機の脱水開始時の運転制御のフローチャートを図４に、このフローチャートによる回転速度の変化を図５に示す。脱水起動を開始し（Ｓ１）、洗濯槽３の回転速度を上昇させる（Ｓ２）。このとき、１秒間に１０ｒ／minずつの割合（１０ｒ／min／ｓ）で回転数を上昇させる。回転速度が５２ｒ／minに達するまで上昇させる（Ｓ３）。この回転速度は洗濯槽３内の衣類が完全には洗濯槽の内壁に張り付かない程度の回転速度である。この回転速度に達したら回転速度の変化率を変え、衣類のほぐしを促進させる。衣類が完全に張り付く回転速度は、衣類の量により異なるため、このほぐしを促進させ始める回転速度は、衣類の量によりそれぞれ設定するほうが望ましい。まず、このほぐしを促進させる時間の計測をはじめる（Ｓ４）。そのあと、回転速度を１秒間に０.５ｒ／minずつの割合（０.５ｒ／min／ｓ）でゆっくりと低下させる（Ｓ５）。この回転速度の変化率は脱水開始時の回転速度の変化率より小さくする。（このようにすることでほぐしが促進されるが、この理由については後で述べる。）このほぐしを促進させる時間が所定の時間（本実施例では１０秒）以内かどうか確認する（Ｓ６）。所定の時間（１０秒）に達したら、ほぐしを終了させ、衣類が洗濯槽３の内壁に完全に張り付く速度でかつ共振回転速度よりも低い回転速度である１００ｒ／minまで１秒間に１５ｒ／minずつの割合（１５ｒ／min／ｓ）で急速に上昇させる（Ｓ９）。このときの回転速度の変化率はほぐしを促進させる区間の回転速度変化より大きくする。その後、振動センサ５により振動を検出し（Ｓ１０）、その振動が小さければ（Ｓ１１）、高速回転させ、脱水を行う。振動センサで検出した振動が大きければ、異常振動につながると判断し、回転速度を低下させる（Ｓ１２）。このとき、衣類のほぐれを促すように、回転速度を上昇させるときより急激に回転速度を低下させる（図５では点線で示す）。本実施例では１秒間に３０ｒ／minずつの割合（３０ｒ／min／ｓ）で急激に低下させる。衣類が洗濯槽３の内壁から剥がれ落ちる程度まで回転速度が低くなったら、また回転速度を上昇させ（Ｓ２）、脱水を起動し直す。

また、ほぐしを促進させる時間が所定の時間（本実施例では１０秒）以内なら回転速度を緩やかに変化させた状態でほぐれ具合の検知を行う（Ｓ７）。（ほぐれ検知については後で述べる。）このほぐしを促進させる時間は、洗濯槽を正転・反転動作をさせて洗濯ならびにすすぎを行う際の一方向に回している時間以下とする。洗濯ならびにすすぎの時に一方向の回している時間は５〜２０秒程度ある。これはあまり長く一方向に回転させ続けると、衣類が絡んでしまうからである。よって、ほぐしを促進させる時間についても同様に、長い時間回しすぎると逆に絡んでしまうので、２０秒以下とし、本実施例では１０秒とした。また、布量によって衣類の動き方が異なるため、衣類の量によりほぐしを促進させる時間はそれぞれ設定するほうが望ましい。

ほぐしを促進させる時間において、ほぐれ検知により衣類があらかじめ設定されている所定のほぐれ度合いまでほぐれていると判断したら、所定の時間に達していなくても衣類を洗濯槽３の内壁に張り付かせるように高回転へ１秒間に１５ｒ／minずつの割合（１５ｒ／min／ｓ）で急速に上昇させる（Ｓ８）（図５では破線で示す）。このようにすることで、脱水時間の短縮が図れるとともに、一度ほぐれた状態から再び絡んだ状態に戻ってしまうことを防ぐことができる。

このように本実施例の脱水開始時の運転制御には、すくなとも次の３つの区間がある。衣類が完全に張り付かない状態でほぐしを促進させる４０〜７０ｒ／minにおいて緩やかに回転速度を変化させる区間（期間）であり、この区間の回転速度より低い第一の区間と、衣類を張り付ける回転速度が高い第三の区間がある。この第二の区間では第一の区間および第三の区間より緩やかに回転速度を変化させる。この第二の区間でほぐれ検知を行い、衣類がほぐれているならば、所定の時間に達してなくても第三の区間に移行するようにする。このように衣類のほぐれを促進させ、衣類がほぐれたら高速に立ち上げることで、洗濯槽の内壁に均等に張り付き易くなり、脱水時の異常振動の発生を防止できる。本実施例では第三の区間の速度変化は第一の区間の速度変化より大きくなっているが、第一の区間の速度変化より小さい、もしくは同じでもかまわない。また、本実施例では第二の区間の速度変化は速度を低下させるほうに変化させたが、速度を緩やかに上昇させてもかまわない。

次にほぐれ検知について図６〜図８を用いて説明する。図６，図７は洗濯槽３内における衣類３３の状態を示す。図８はほぐれ検知のフローチャートである。

洗濯槽３をゆっくり回転させると、洗濯槽３の内壁に固定されたバッフル３４により衣類３３は持ち上げられが、ある程度持ち上げられると重力により落下するという状態を繰り返す。衣類３３がほぐれている場合、衣類３３が内壁に完全に張り付かない回転速度で右回りに回転させていると、図６のように左上方から衣類３３が一つずつ内壁からはがれ、一つずつ右下の内壁に張り付いていく。しかし、衣類３３がほぐれていないと図７のように衣類３３Ａ，３３Ｂ同士がくっついており、衣類が一つずつはがれずに、衣類がたくさんあるところと衣類がほとんどないところが出来る。このような状態から高速回転に移行した場合、衣類がほぐれていないところが、そのまま洗濯槽内壁に張り付けられ、不釣合いとなり、異常振動を引き起こしやすい。そこで、このような衣類３３の状態を第一、二のカメラ２５，２６で撮影し、それらの画像を解析することでほぐれたかどうかを判定する。先にも述べたが、第一，二のカメラ２５，２６による２つの画像を比較し、２つの画像のずれから奥行き方向の位置も判定することができる。２つの画像の中で、ずれが大きいところは手前側にあり、ずれが小さいところは奥側にあると判定できる。径方向だけでなく、奥行き方向の衣類の状態も把握することができ、より正確にほぐれ状況を検知することが出来る。

また、別な手段として、回転速度の変動で判定する。衣類がほぐれていなく、衣類が固まっているところは、衣類がほとんどないところに較べて重い。重い部分を持ち上げると負荷が大きくなり回転速度が低下する。また、重い部分が下側に移動するときには逆に洗濯槽をより回転させようと働き、回転速度が増加する。このように、衣類がほぐれていないと、回転速度の変動が大きくなるので、この回転速度の変動を元に判定する。この変動を求める時間間隔はあまり長くすると衣類がほぐれた状態になったにもかかわらず、また固まった状態に戻ってしまうかも知れないので、洗濯槽の回転の半周期〜１周期程度が望ましい。また、衣類の量により慣性モーメントが異なるので、判定するときの閾値となる回転速度の変動量は布量によりそれぞれ設定することが望ましい。

このようなほぐれ検知手段を用いたほぐれ検知のフローチャートを図８に示す。図８に示すように、ほぐれ検知はドラム内の衣類の様子を第一のカメラ２５および第二のカメラ２６で撮り（Ｓ２２，Ｓ２３）、その画像をデジタル処理し（Ｓ２４）、衣類の状態を解析し、変に固まった衣類がないかどうかを判定する（Ｓ２５）。固まった衣類があれば、ほぐれていないと判定する（Ｓ２９）。逆に固まった衣類がないときにはさらに、回転速度からその変動を検出し（Ｓ２６）、それが所定値以下の場合（Ｓ２７）、ほぐれている（Ｓ２８）と判定する。逆に回転速度の変動が所定値以上の場合はほぐれていない（Ｓ２９）と判定する。

本実施例では第一のカメラ２５，第二のカメラ２６および回転速度の変動の３つの手段を用いて、ほぐれ検知を行っているが、この内一つだけの手段によるほぐれ検知でもかまわない。また、モータを回転させる電流は回転速度とほぼ同期しているため、モータの電流の変化でもかまわない。

次に、第二の区間におけるほぐしを促進させる動作について図７，図９〜図１１を用いて説明する。図７，図９は洗濯槽３内における衣類３３の状態を示す。図７のように衣類がほぐれておらず、固まった衣類がある場合、それをほぐすためにはくっついている衣類をはがす必要がある。図７に示す衣類３３Ａと衣類３３Ｂはくっついているが、これらをはがすには図９のように内側にある衣類３３Ｂをできるだけ手前に落とし、外側にある衣類３３Ａを出来るだけ遠くに飛ばすことが望ましい。そこで図１０に示す模式図のように内側と外側の衣類が離れる距離Ｌについて検討した。洗濯槽が回転していると衣類には遠心力と重力が作用している。衣類の重力が遠心力に打ち勝つ時点から方物線を描くように放り出されたそれぞれの衣類の動きを計算した。この距離Ｌは回転速度および内側の衣類３３Ｂの径方向の位置により変化する。外側の衣類３３Ａの位置を洗濯槽３の中心から半径３００mmとし、内側の衣類の位置を中心から半径２７０mmの場合と、２４０mmの場合について計算した結果を図１１に示す。どちらの場合についても、回転速度を４５〜５４ｒ／minに変化させたときの衣類が分離する距離Ｌを計算した。

この図より、どちらの曲線も極大値があり、回転速度が小さすぎても高すぎても距離Ｌは小さくなってしまうことがわかる。また極大値となる回転速度は２７０mmの場合は４９.５ｒ／min付近であり、２４０mmの場合は５０.７ｒ／min付近である。距離Ｌが最大となる回転速度は衣類の径方向の位置でも異なることがわかる。より効果的にほぐすためには、この距離Ｌが最大となる回転速度で回転させることが必要である。図１１の結果から内側の衣類が２７０mmのときに５０.７ｒ／minで回していても効果的にほぐしを行うことが出来ない。内側の衣類が２７０mmのときには４９.５ｒ／minで回したほうがより効果的である。逆に衣類が２４０mmのときには４９.５ｒ／minで回すより５０.７ｒ／minで回したほうがよりほぐれが促進される。よって、効果的にほぐしを促進ためには、分離したい衣類の位置により回転速度を設定して回転させることが重要である。

しかし、実際には内側の衣類が径方向のどの位置にあるかは、衣類の量，衣類の絡み具合によりまちまちである。そのため、あらかじめ効果的な回転速度に設定することは困難である。また、固まった衣類が１箇所だけでなく、複数箇所あった場合には、かならずしも、同じ径のところに固まった衣類があるわけでないので、それぞれの固まった衣類に合った効果的な回転数で回転させたほうが望ましい。そのためには回転速度は一定にせずにゆっくりと変化させる。ほぐし効果がある回転速度付近で長い時間回転させるためにゆっくりと変化させる。また、回転速度を緩やかに変化させないと、ほぐれているにも関わらず、回転速度の変化が大きく表れ、ほぐれていないと判定してしまい、回転速度の変動によるほぐれ検知ができなくなる。このようゆっくりと回転速度を変化させることで、さまざまな衣類の状況に対して、かならず最大の効果を発揮する回転速度で回転させることができ、固まった衣類の分離が起こりやすくなり、ほぐしが促進されるとともに、ほぐしの判定も可能になる。

以上のように、本実施例によれば、衣類が洗濯槽の内壁に完全に張り付かない回転速度において、その回転速度を緩やかに変化させ、さまざまな衣類の状態に対してほぐしを促進させる。この動作の間にほぐれを検知し、ほぐれたと判断したら回転速度を急速に上昇させることで、衣類を均一に洗濯槽の内面に張り付かせ、異常振動の発生を防ぐことができる。

本実施例のドラム式洗濯機の内部を示す側面図。 本実施例のドラム式洗濯機の内部を示す正面図。 本実施例のドラム式洗濯機の制御基盤の構成。 脱水運転制御のフローチャート。 脱水の回転速度の変化。 洗濯槽内の衣類がほぐれた状態。 洗濯槽内の衣類がほぐれていない状態。 ほぐれ検知のフローチャート。 洗濯槽内の衣類をほぐしている状態。 洗濯槽内の衣類をほぐしている状態の模式図。 回転速度と衣類が分離する距離の関係図。

符号の説明

１ 筐体
２，３ 洗濯槽
５ 振動センサ
１３ モータ
２５ 第一のカメラ
２６ 第二のカメラ
３３ 衣類

Claims (4)

1. 洗濯機筐体内で弾性支持される水槽と、前記水槽内に回転可能に設けられ衣類を収容する洗濯槽と、前記洗濯槽を回転させるモータと、前記モータを回転させて行う脱水工程とを備えたドラム式洗濯機において、
   前記脱水工程は、前記衣類が前記洗濯槽に張り付く直前の回転速度付近で回転速度を変化させる期間を有し、前記期間の回転速度変化は、その前後の期間の回転速度変化より緩やかであって、
   前記衣類が前記洗濯槽に張り付く直前の回転速度付近で回転速度を変化させる期間を所定の時間に設定する手段と、前記衣類のほぐれ具合を検知する手段と、前記ほぐれ具合が所定のほぐれ度合いに達したとき、前記所定時間に拘わらず、前記回転速度を上昇させる手段を備えたことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 請求項１において、
   前記洗濯槽の前側から前記洗濯槽内を写すカメラを有し、
   前記衣類のほぐれ具合を検知する手段は、前記カメラの映像から衣類のほぐれ具合を検知することを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 請求項１において、
   前記洗濯槽の回転速度を検出する手段を有し、
   前記衣類のほぐれ具合を検知する手段は、前記回転速度の所定時間の変動量を求め、前記変動量によりほぐれ具合を検知することを特徴とするドラム式洗濯機。
4. 請求項２又は請求項３において、
   前記所定時間、洗い又はすすぎで繰り返される洗濯槽の正転逆転動作の１方向の回転時間以下とすることを特徴とするドラム式洗濯機。

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