JP5982342B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、衣類等の洗濯を行う洗濯機に関し、特に、略水平もしくは前方を上に向けて傾斜させたドラムを備えるドラム式洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機は、略水平もしくは前方を上に向けて傾斜させたドラム内に衣類を投入して洗い工程、すすぎ工程、脱水工程を行うものである。洗い工程、すすぎ工程ではドラムを低速で回転させ、ドラム下方に溜まった衣類を持ち上げて、ドラム上方から落下させるタンブリング動作を行う。このタンブリング動作により、衣類に機械的な力を与えて洗浄およびすすぎを行っている。脱水工程時にはドラムを高速で回転させ、回転による遠心力で衣類から水分を衣類の外に押し出す遠心脱水を行う。

また、洗い工程において、循環ポンプで洗濯槽（外槽）内の洗濯水を汲み上げて衣類にかけ、洗剤が溶けた洗濯水を衣類に満遍なく浸透させる。このように、ドラム式洗濯機は、縦型洗濯機と比較して少ない水でも洗浄性能を確保して、節水することができるようになっている。

下記特許文献１には、回転自在なる内槽を収納し洗濯水を溜める外槽と、この外槽の底部から流出する洗濯水に含まれる洗濯衣類から発生した糸くずなどの異物を捕集するフィルタ装置を備え、フィルタ装置は、フィルタケースと、フィルタケースに着脱自在に装着され異物を捕集するフィルタを有する形態において、フィルタ流入口からフィルタケース排水路に向かう流れの行く手を阻んで分散させる前記捕集収容部に設けた分散壁部を設けることで洗濯衣類から排出される糸くずや異物を効率よく捕集できる構造としている。

特開２０１２−８０９２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、フィルタによる異物の捕集性能は向上させるが、フィルタケース内へ水を流入させる入水口の断面積は小さく、外槽内の洗濯水をくみ上げる循環ポンプの水流に対して抵抗となる。従って仮に、洗濯水の循環流量を増加しようとした場合でも、循環ポンプを高出力化しなければならなく高出力化によるポンプを大型化に伴い機内への実装性が悪化し、消費電力や騒音が増大する。

そこで、本発明の目的は、循環ポンプの実装性や低騒音を維持しつつ、従来よりも高い循環流量を実現し、洗浄性能の高いドラム式洗濯機を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明に係るドラム式洗濯機は、内部に水を溜める外槽と、前記外槽内に回転自在に支持され、衣類が収容されるドラムと、前記ドラムを回転駆動するドラムモータと、前記外槽内に給水する給水手段と、前記外槽から水を吸い込み、前記ドラム内に向かって散水する循環ポンプと、前記循環ポンプの上流側に配置され、異物捕集用フィルタを内蔵するフィルタケースと前記ドラムモータ、前記給水手段および前記循環ポンプを制御する運転制御手段と、を備えたドラム式洗濯機において、前記フィルタケース内に水を流入させる流入口とその上流側流路の断面積を７０７ｍｍ２以上とし、前記循環ポンプによる循環流量を３５Ｌ／ｍｉｎ以上６８Ｌ／ｍｉｎ以下とした。

本発明によれば、循環ポンプの実装性や低騒音を維持しつつ、高い循環流量が実現でき、結果として洗浄性能の高いドラム式洗濯機を提供できる。

本発明の実施形態のドラム式洗濯乾燥機を示す外観斜視図である。 図１のドラム式洗濯乾燥機の筐体の側板を外してその内部構造を概略的に示す側面図である。 （ａ）は、図１のIII−III断面図であり、外槽の底部に形成される窪み部の説明図、（ｂ）は、従来のドラム式洗濯乾燥機における外槽の底部に形成される窪み部の説明図である。 （ａ）は、図１のドラム式洗濯乾燥機における外槽の底部から循環ポンプに向かう循環流路を示す平面図、（ｂ）は、従来のドラム式洗濯乾燥機における外槽の底部から循環ポンプに向かう循環流路を示す平面図である。 図１のドラム式洗濯乾燥機の循環ポンプ及び循環流路を示す斜視図である。 図５の循環ポンプを上方からみた平面図である。 （ａ）は、外槽カバーに設けられる循環流路を示す斜視図、（ｂ）は、循環ポンプと外槽カバーに設けられる循環流路とを接続する蛇腹ホースを示す斜視図である。 （ａ）は、外槽カバーに設けられる循環流路を示す平面図、（ｂ）は、循環流路に接続されるノズルの部分拡大図である。 外槽カバーの循環流路に接続されるノズル付近の部分拡大斜視図である。 （ａ）は循環ポンプの循環流量と洗浄比との関係を示すグラフであり、（ｂ）は循環ポンプの回転数と循環流量との関係を示すグラフである。 （ａ）は循環ポンプの静圧−流量特性を示すグラフであり、（ｂ）は循環ポンプの吸込みポート径／羽根車径と流量の関係を示すグラフである。 循環ポンプの循環流量と衣類の明度変化量の関係を示すグラフである。 （ａ）は循環ポンプと循環流路を構成する蛇腹ホースと、フィルタケースと循環モータの概観斜視図、（ｂ）は、フィルタケース断面図とフィルタである。 （ａ）は、フィルタケースとフィルタの側面断面図、（ｂ）は、フィルタの概観斜視図である。

次に、本発明の実施形態のドラム式洗濯乾燥機について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態のドラム式洗濯乾燥機は、衣類のごわつきを抑えて洗濯仕上りを向上させるために、衣類に加わる機械力を低減させる洗浄を可能とするものである。一般に、機械力を低減させると洗浄性能が低下してしまうところ、本実施形態では、循環流量を大幅に増やして、その洗浄性能を確保する運転を行っている。

まず、主に図１及び図２を参照しながらドラム式洗濯乾燥機の全体構成について説明する。図１は、本実施形態のドラム式洗濯乾燥機Ｓを示す外観斜視図である。図２は、図１のドラム式洗濯乾燥機の筐体の側板を外してその内部構造を概略的に示す側面図である。以下の説明における前後上下左右の方向は、図１に示す前後上下左右の方向を基準とする。

符号１は、外郭を構成する筐体である。筐体１は、ベース１ｈの上に取り付けられており、左右の側板１ａ，１ｂ、前面カバー１ｃ、背面カバー１ｄ、上面カバー１ｅ、下部前面カバー１ｆで構成されている。左右の側板１ａ，１ｂは、コの字型の上補強材３６、前補強材３７、後補強材（図示せず）で結合しており、ベース１ｈを含めて箱状の筐体１を形成している。

符号９は、前面カバー１ｃの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口を塞ぐドアで、前補強材３７に設けたヒンジ９ｃで開閉可能に支持されている。ドア開放ボタン９ｄを押すことでロック機構（図示せず）が外れて開き、ドア９を前面カバー１ｃに押し付けることでロックされて閉じる。前補強材３７は、後記する外槽２の開口部と同心に、衣類を出し入れするための円形の開口部を有している。

符号６は、筐体１の上部中央に設けた操作パネルで、電源スイッチ３９と、操作ボタン１２，１３と、表示器１４と、を備える。操作パネル６は、筐体１の下部に設けた制御装置３８と電気的に接続している。

符号１９は、筐体１内の上部左側に設けた洗剤容器であり、前部開口から引き出し式の洗剤トレイ７の装着が可能となっている。洗剤類を入れる場合は、洗剤トレイ７を図１中の２点鎖線で示すように引き出す。洗剤容器１９は、筐体１の上補強材３６に固定されている。また、洗剤容器１９の左側面のやや後方に出水口１９ａを有している。従って、洗剤容器１９の底面は出水口１９ａの位置が最も低くなるようなすり鉢状に形成されている。

洗剤容器１９の後側には、給水電磁弁１６、風呂水吸水ポンプ１７、水位センサ３４等の給水関連部品が設けられている。洗剤容器１９の上部開口には、給水ユニット１５を備える。上面カバー１ｅには、水道栓からの給水ホース接続口１６ａ、風呂の残り湯の吸水ホース接続口１７ａが設けられている。

符号３は、回転可能に支持された円筒状の洗濯兼脱水槽（ドラム）であり、その外周壁及び底壁に通水及び通風のための多数の貫通孔（図示省略）を有し、前側端面には、衣類を出し入れするための開口部３ａが設けられている。開口部３ａの外側にはドラム３と一体の流体バランサ（図示省略）を備えている。また、ドラム３の回転中心軸は、水平又は開口部側が高くなるように傾斜している。

符号２は、円筒状の外槽であり、ドラム３を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にはモータ４が取り付けられる。モータ４の回転軸は、外槽２を貫通し、ドラム３と結合している。前面の開口部には、外槽２内への貯水を可能にする外槽カバー２ｄが設けられている。外槽２は、下側をベース１ｈに固定されたダンパ５で防振支持されている。符号１０はゴム製のベローズであり、ドア９を閉じることで外槽２を水封する。

外槽２の側面後部には、外槽２内へ水や洗剤類を供給する給水口２ａが設けられている。給水口２ａと洗剤容器１９の出水口１９ａとは、ゴム製の蛇腹ホース２０で接続されている。

外槽２の底側内周面には、凹状の窪み部２ｆが外槽２の軸方向に延在するように設けられている。この窪み部２ｆの底面は、前側から後側に下がる傾斜面になっており、窪み部２ｆの後側には排水口２１が設けられている。排水口２１には継手２１ａを介して蛇腹ホース２２が接続されている。窪み部２ｆの前側には底部循環水の流入口１８が設けられている。

符号２６は、排水ホースであり、後記する循環ポンプ２４の出水口２３ｂ（図４（ａ）参照）にその一端が接続され、その他端側は機外に延出している。符号２５は、排水ホース２６の機内での延在途中に設けられた排水弁である。

図３（ａ）は、図２のIII−III断面図であり、外槽の底部に形成される窪み部の説明図、図３（ｂ）は、従来のドラム式洗濯乾燥機における外槽の底部に形成される窪み部の説明図である。

図３（ａ）に示すように、窪み部２ｆの上部には、窪み部２ｆの幅の略半分を覆うように外槽２の外周壁の内周面から連続する隔壁Ｗが形成されている。隔壁Ｗはドラム３の脱水時の回転方向Ｒに対して対向する方向にドラム３の外周面に沿うように延出している。排水口２１及び流入口１８は、窪み部２ｆの幅方向の中心からドラム３の回転方向Ｒにずれた位置に形成されている。これにより排水口２１と流入口１８の上部には隔壁Ｗが配置されることとなる。

窪み部２ｆは、脱水時にドラム３の回転による遠心力で、ドラム３の貫通孔（図示省略）から外槽２の内周面側に向かって水が出ていく際に、ドラム３の回転方向Ｒと同一方向に流れる水を受け止め、排水口２１へ導く。隔壁Ｗは、窪み部２ｆへ入った水が再び外槽２内に戻らないように堰き止める作用効果を発揮する。

図３（ｂ）に示す従来のドラム式洗濯乾燥機の窪み部２ｆの容積が1〜1.5Ｌ程度であるのに対して、図３（ａ）に示す本実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機Ｓの窪み部２ｆの容積は、２．５Ｌ以上となるように設定されている。

つまり、図３（ａ）に示す窪み部２ｆと、図３（ｂ）に示す窪み部２ｆとの対比から明らかなように、本実施形態での窪み部２ｆは、外槽２の周方向に幅広に形成されている。この窪み部２ｆは、外槽２の内径の３５％以上の幅となるように設定しても良い。

これにより、ドラム式洗濯乾燥機Ｓは、従来のドラム式洗濯乾燥機よりも外槽２における貯水量が増大する。この窪み部２ｆの拡大により、後述する循環ポンプの回転数を高めることで、大流量の洗濯水が循環ポンプに吸い込まれ、循環流量が増大し、結果として衣類の洗浄効率が従来よりも一段と向上する。

次に参照する図４（ａ）は、図１のドラム式洗濯乾燥機Ｓにおける外槽の底部から循環ポンプに向かう循環流路を示す平面図、図４（ｂ）は、従来のドラム式洗濯乾燥機における外槽の底部から循環ポンプに向かう循環流路を示す平面図である。

図４（ａ）に示すように、本実施形態での排水口２１の継手２１ａは、蛇腹ホース２２との接続部が排水口２１から左側に向かって突出するように形成されている。そして、蛇腹ホース２２の一端が継手２１ａに接続され、蛇腹ホース２２の他端がフィルタケース２３の流入口２３ａに接続される。

本実施形態での蛇腹ホース２２は、循環流路の一部を構成しており、蛇腹ホース２２の内径は、３５ｍｍ以上、望ましくは３７〜５０ｍｍ程度に設定される。ちなみに、この蛇腹ホース２２の内径は、蛇腹の山径（蛇腹の狭小部の内径）で規定される。

また、蛇腹ホース２２の長さは、４００ｍｍ以下、望ましくは１５０〜３００ｍｍ程度に設定される。ちなみに、蛇腹ホース２２の長さは、継手２１ａの出口からフィルタケース２３の流入口の入口までの間で延びる蛇腹ホース２２の長さで規定される。

このように、本実施形態では、蛇腹ホース２２が継手２１ａの出口に対して、横方向かつフィルタケース２３側から接続されているので、継手２１ａからフィルタケース流入口の入口に至るまでの長さを短くでき、流路抵抗が小さくなる。また、循環ポンプ２４の出口側にある蛇腹ホース２２の内径を３５ｍｍ以上と通常より大きくしたので、この点も流路抵抗の減少につながる。従って、詳細は後で述べるが、循環ポンプ２４の回転数を高くすることにより、大流量の洗濯水を吸い込んで、ドラム３内へ循環させることが可能となっている。

ちなみに従来のドラム式洗濯乾燥機での継手２１ａは、図４（ｂ）に示すように、後側に向かって突出するように形成されている。そして、継手２１ａと流入口との間で延在する従来の蛇腹ホース２２ａの長さは、４６０ｍｍ程度であり、この従来の蛇腹ホース２２ａの内径は、３０ｍｍ程度である。

外槽２の後部端面の最下部にはエアトラップ２ｅが設けられている。エアトラップ２ｅの下部には外槽２（窪み部２ｆ）と連通する穴２ｅ１が設けられており、エアトラップ２ｅの上部と水位センサ３４とをチューブ３５で接続し、外槽２内の水位を検出する。ちなみに、従来のドラム式洗濯乾燥機では、排水口２１の後部上方にエアトラップ２ｅが設けられている。循環水は、排水口２１からエアトラップ２ｅの下方を通り蛇腹ホース２２ａ（図４（ｂ）参照）へ流れる。蛇腹ホース２２ａの内径は本実施形態での蛇腹ホース２２（図４（ａ）参照）の内径よりも狭小であるこのため、循環流量を増大するとエアトラップ２ｅの穴２ｅ１下部の流速が高くなり、ベルヌーイの定理によりエアトラップ２ｅ内の圧力が低下して外槽２内の水位を正確に検出できない問題がある。本実施形態では、循環水は排水口２１から左側に向かって流れるため（図４（ａ）参照）、連通穴２ｅ１部の流速が小さく、外槽２内の水位を正確に検出できる。

外槽２とベース１ｈとの間には、循環ポンプ２４、フィルタケース２３、排水弁２５が設けられている。フィルタケース２３は、前側に開口部を有する円筒状で、内部に着脱可能なフィルタ６０が装着されており、洗濯水中の異物や糸くずを捕集する。フィルタケース２３は、下部前面カバー１ｆに設けた扉１ｇを開け、取手２３ｄを回すことでフィルタ６０を容易に着脱できるようになっている。このフィルタケース２３は、前側が高くなるように傾斜している。

なお、フィルタケース２３の取手２３ｄは、洗濯乾燥機の前面側であって、ドア９の左右のどちらかに配置される。ここで、本実施形態における排水口２１の継手２１ａは、その全体がドラム３の底面より前側に設けられ、継手２１ａは横方向でかつ循環ポンプ２４の位置ずる側（正面から見て左側）に排水ホース（蛇腹ホース２２）が接続されている。このように、排水口２１の継手２１ａからフィルタケース２３までのホースの経路を短縮することで、大流量を実現しやすい構造としている。

また、本実施形態では、フィルタケース２３内に水を流入させる流入口２３ａの断面積を７０７ｍｍ２以上として大きく確保したことで、循環ポンプ２４の上流側の水流抵抗を小さくした。 以下、本実施形態における異物捕集用フィルタの構造について、図１３および図１４を用いて説明する。

循環水流がフィルタケース２３内のフィルタ６０を経由することで、循環水流に含まれる異物や糸くずがフィルタの格子穴６０ａに引っかかり、異物や糸くずを捕集することができる。しかし、ごく細かい糸くず等が洗濯水に含まれる場合、糸くずなどはフィルタの格子穴６０ａをすり抜け、循環経路４１をたどり外槽２内部へ再び侵入してしまう。循環経路の途中には、回転する循環ポンプの羽根車４６や、循環シャワー出口２７ａなどがあるため、異物が高速回転する循環ポンプの羽に衝突し羽が破損したり、糸くずが羽根車４６へ絡まり回転の妨げとなったり、シャワー出口２７ａに堆積し出口面積を狭めたりする。特に循環流量が多い場合、異物や糸くずが循環経路を通過する機会が増えるため、流量に比例し前述の問題を引起す可能性が増大する。しかし、フィルタの格子穴６０ａを極端に小さくすることで異物や糸くずのすり抜けを防止すると、フィルタ自身が循環流路の抵抗となり水流の循環効率を悪化させる。そこで、フィルタの格子穴６０ａの最長辺の長さを、糸くずが蓄積するシャワーの出口２７ａの最狭距離よりも小さくすることでシャワー出口の糸くずの蓄積を防止し、循環ポンプ２４のモータシャフトの径よりも小さくすることでシャフトへの糸くずの絡まりを防止し、かつ以上の条件を満たした上で、循環抵抗とならない最低限のフィルタ格子面積（６ｍｍ２以上）とすることで、前述の問題を解決した。本実施形態においては、シャワー出口２７ａの最狭距離３．７ｍｍ、モータシャフトの径φ５ｍｍであったことから、フィルタ格子穴６０ａの最長辺の長さを３．５ｍｍとし、循環ポンプ２４の上流側の水流抵抗をより小さくして、循環ポンプ２４の回転数を低く抑えつつ循環流量を効率良く高めた。

ちなみに、乾燥運転時には、図示しないヒータ、送風ファン等によりドラム３内に温風が吹き込まれ、衣類から水分が蒸発する。高温多湿となった空気は、乾燥ダクト２９に吸い込まれ、水冷除湿機構で冷却除湿されて低温空気となり、図示しないヒータで加熱されてからドラム３内に吹き込まれる。なお、ヒータ、水冷除湿機構の代わりにヒートポンプを用いても良い。

次に参照する図５は、図１のドラム式洗濯乾燥機の循環機構を構成する循環ポンプ及び循環流路を示す斜視図である。

図５、図６に示すように、循環ポンプ２４は、フィルタケース２３と一体に形成されるケーシング４２と、循環ポンプモータ４７とを備えて構成されている。ケーシング４２には、前記したように、吸込みポート４３、吐出ポート４４，４５、入水口２３ａ、及び出水口２３ｂが形成されている。

吸込みポート４３は、フィルタケース２３とケーシング４２を繋ぐ略円形の貫通穴で、循環ポンプ２４の羽根車４６と同軸に形成されている。

吐出ポート４４は、蛇腹ホース４１を介して外槽カバー２ｄの内側周壁に設けられた後述する循環流路２７（図７（ｂ）参照）に繋がっている。

なお、この蛇腹ホース４１及び循環流路２７は、上述の蛇腹ホース２２（図４（ａ）参照）と共に、外槽の底部から外槽の上部へ至る循環流路を構成している。

循環流路２７は、外槽カバー２ｄの上方内側に設けられた後記ノズル２７ａ（図７（ａ）参照）に接続されている。

吐出ポート４５は、蛇腹ホース４０を介して継手１８ａに接続されている。この継手１８ａは、外槽２の底部の窪み部２ｆ（図３（ａ）参照）に臨むように形成された流入口１８に設けられている。

排水弁２５（図２参照）を閉じた状態で循環ポンプ２４の循環ポンプモータ４７が正回転すると、外槽２内の洗濯水は排水口２１（図３（ａ）参照）から蛇腹ホース２２を通り、フィルタケース２３内のフィルタ６０で異物が除去される。その後、洗濯水は、吸込みポート４３からケーシング４２に入り（図６の矢印Ｆ）、吐出ポート４４から吐出され、循環流路２７に送り込まれ、後述するノズル２７ａ（図７（ａ）参照）からドラム３（図２参照）内に散水される。

循環ポンプ２４の循環ポンプモータ４７が逆回転すると、外槽２内の洗濯水は排水口２１（図３（ａ）参照）から蛇腹ホース２２を通り、フィルタケース２３内のフィルタ６０で異物が除去される。その後、洗濯水は、吸込みポート４３からケーシング４２に入り、吐出ポート４５から吐出され、蛇腹ホース４０及び継手１８ａを介して外槽２内に戻る。また、排水弁２５（図２参照）が開かれると、外槽２内の洗濯水は、フィルタケース２３内のフィルタ６０を通り、排水ホース２６から機外へ排水される。

ちなみに、本実施形態での循環ポンプモータ４７は、後述する循環流量を確保するために、２０００〜４２００ｒｐｍの回転数で回転可能となっている。この回転数は、後述するように制御装置３８（図２参照）で制御されることとなる。

次に参照する図７（ａ）は、外槽カバーに設けられる循環流路を示す斜視図、図７（ｂ）は、循環ポンプと外槽カバーに設けられる循環流路とを接続する蛇腹ホースを示す斜視図である。図８（ａ）は、外槽カバーに設けられる循環流路を示す平面図、図８（ｂ）は、循環流路に接続されるノズルの部分拡大図である。図９は、外槽カバーに設けられる循環流路に接続されるノズル付近の部分拡大斜視図である。

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、循環ポンプ２４の吐出ポート４４にその一端が接続される蛇腹ホース４１は、その他端が循環流路２７の入口ポート２ｇに接続される。この入口ポート２ｇは、図７（ｂ）に示すように、外槽カバー２ｄの外周面に形成されている。

本実施形態での循環流路２７は、図７（ａ）に示すように、樹脂製の外槽カバー２ｄの内側周壁に一体に成形された管状通路で構成されている。この循環流路２７は、外槽カバー２ｄの開口に沿うように形成され、外槽カバー２ｄの上部に形成されるノズル２７ａに接続されている。この循環流路２７の断面形状は、特に制限はなく、円形、楕円形、多角形等とすることができる。循環流路２７の断面積は、円形のものに換算して直径２５ｍｍ以上相当のものが望ましい。

本実施形態の循環流路２７によれば、外槽カバー２ｄの内側周壁に設けられているので、従来の、例えば外槽カバー２ｄの外側周壁に設けられる塩化ビニル管等で形成されるものと異なって、破損するおそれが一段と少なく、また万一破損したとしても外槽２の外側に洗濯水が漏れ出ることは無い。また、循環流路２７は、外槽カバー２ｄに設けた溝部２７ｂに蓋２７ｃを被せて一体化した構成としているので、従来のものよりも部品点数が少なくて済む。

循環流路２７は、図８（ｂ）の一点鎖線で示すように、なだらかな曲線で壁２７ｅに接続した方が、圧力損失が少なくできるため流量を確保するためには好ましい。しかし、矢印５０で示す洗濯水は壁２７ｅ側に偏った流れとなり、ドラム３内へ均一に散水されない。そこで、循環流路２７をノズル２７ａの上流で壁２７ｄによって略９０度曲げ、扇形に開く壁２７ｅ、壁２８ｆでノズル２７ａに接続するように形成した。壁２７ｄに当たることで流れ方向が急激に曲げられることと、さらに、壁２７ｄに当たることで発生する動圧により、壁２７ｆ側への循環水を分配することができる。これにより、洗濯水は矢印５０ａ、５０ｂで示すように扇形に広がり、ドラム３内へ均一に噴射され、衣類にむらなく洗濯水を振りかけることができる。

ノズル２７ａは、循環ポンプ２４（図５参照）の吐出ポート４４から吐出される洗濯水を外槽カバー２ｄの上部からドラム３（図２参照）内に向けて噴射するものである。

このノズル２７ａは、図９に示すように、その開口がスリット状に形成されており、洗濯水を薄膜状に広げて噴射できるようになっており、ドラム内の広い範囲に散水できる。また、洗濯水の循環流量が従来よりも増加するので、このノズル２７ａのスリット幅（隙間幅）を従来よりも幅広にしても噴射の勢いが弱まることがない。よって、このスリット幅（隙間幅）を３ｍｍ以上とすることができ、糸くず等によるノズル２７ａの閉塞がより確実に防止される。なお、ノズル２７ａのベローズ１０側に整流部２７ｇが形成されており、洗濯水をドラム３の奥側に向かって噴射するようにしてある。これにより、ドラム３内の前側から奥側までの衣類に洗濯水を散水することができる。

また、外槽カバー２ｄには、循環流路２７と連通する小孔Ｈをノズル２７ａに隣接するように形成してもよい。洗濯水が循環流路２７を通じてノズル２７ａから噴射される際に、この小孔Ｈからはベローズ１０の裏側に向けて洗濯水が噴射される。この小孔Ｈから噴射される洗濯水は、ベローズ１０の裏側を上部から下部に向かって流れる際に、ベローズ１０の裏側に付着した糸くず等を洗い流すことが可能となる。

次に、制御装置３８（図２参照）について説明する。制御装置３８は、マイクロコンピュータ、駆動回路等を備えるとともに、図２に示す操作ボタン１２，１３のオンオフ信号や各種センサから出力信号の入力回路等も備える。また、マイクロコンピュータは、ユーザの操作や、洗濯工程、乾燥工程での各種情報信号を受ける。マイクロコンピュータは、駆動回路を介して、モータ４、給水電磁弁１６、排水弁２５、送風ファン（図示省略）等に接続され、これらの開閉、回転、通電を制御する。また、ユーザにドラム式洗濯乾燥機Ｓに関する情報を知らせるために、表示器１４やブザー（図示省略）等をも制御する。

一般にドラム式洗濯機は、衣類を落下させる、たたき洗いを行うため、縦型洗濯機と比べて衣類がごわつきやすいが、本実施形態によれば、たたき洗いの時間を（従来の運転や通常のコースと比べて）短縮することで、落下衝撃が抑制され衣類がごわつき難くなる。

一方、機械力が抑制されることにより、洗浄性能が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態における循環ポンプ２４の回転数は、２３００ｒｐｍ以上になっており、循環流量が従来のドラム式洗濯機よりも多くなっている。これにより、衣類に洗剤濃度の高い洗い水を十分に浸み込ませることができ、洗剤に含まれる界面活性剤や補助剤の作用で汚れが衣類から落ちやすくなるため、たたき洗いの時間を短くしても洗浄性能を確保することができるようなっている。

ここで、循環ポンプ２４の流量（循環流量）と、洗浄性能との関係について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は循環ポンプ２４の循環流量と洗浄比との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は循環ポンプ２４の回転数と循環流量との関係を示すグラフである。ちなみに、洗浄比とは、供試洗濯機の洗浄度と標準洗濯機の洗浄度の比であり、日本工業規格『家庭用電気洗濯機の性能測定方法（JISC9811）』に規定されている。つまり、洗浄比が高いほど、洗浄性能が高くなる。

ここで、図１０（ａ）の実線で示すグラフは、本実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機Ｓに用いた循環ポンプ２４の流量と洗浄比との関係を示すグラフであり、図１０（ａ）の破線で示す値は、従来のドラム式洗濯乾燥機の運転工程における洗浄比の値（洗浄比＝１．１１）を示す。両者の洗濯時間は同一である。

また、図１０（ｂ）の実線で示すグラフは、本実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機Ｓに用いた循環ポンプ２４の回転数と循環流量との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）の破線で示す値は、従来のドラム式洗濯乾燥機に用いた循環ポンプ２４の回転数と循環流量との関係を示すグラフである。図１０（ｂ）に示すように、本実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機Ｓに用いた循環ポンプ２４は、循環流量の最大値が大きな循環ポンプを用いている。

図１０（ａ）に示すように、循環流量が多いほど洗浄比（洗浄性能）が向上する。しかし、循環流量６０Ｌ／ｍｉｎ付近で洗浄比（洗浄性能）の上昇が飽和する。また、循環流量が約３５Ｌ／ｍｉｎで従来のドラム式洗濯機と同等の洗浄比（洗浄性能）が得られる。

したがって、循環流量は、３５Ｌ／ｍｉｎ以上６０Ｌ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。循環流量が３５Ｌ／ｍｉｎより少なくなると、従来のドラム式洗濯機よりも洗浄比（洗浄性能）が低下して好ましくない。また、循環流量を６０Ｌ／ｍｉｎよりも多くしても、洗浄比（洗浄性能）の上昇はわずかであるが、循環ポンプ２４の消費電力は増大するので好ましくない。以上、循環流量で説明してきたが、本実施形態例の循環ポンプ２４では、図１０（ｂ）を参照すると、循環ポンプの回転数は２３００ｒｐｍ以上３８００ｒｐｍ以下となる。

なお、循環ポンプ回転数は各ステップにおいて常に一定でなくても良く、前述した２３００ｒｐｍ以上３８００ｒｐｍ以下という循環ポンプ回転数の範囲は、各ステップの循環ポンプ回転数の平均値がこの範囲内に含まれることを意味する。例えば、ステップＳ７の予洗い攪拌工程中に、循環ポンプ２４の回転数を２０００ｒｐｍから３４００ｒｐｍの間で変化させたとしても、平均値が２３００ｒｐｍ以上であれば良い。

ここで、循環ポンプ２４の循環流量を増加するための方策としては、（１）循環ポンプの回転数を高くする、（２）循環ポンプを高性能化する、（３）循環ポンプを大容量化（大径化）する、（４）循環流路の圧力損失を低減する、などがある。

これらを、図１１（ａ）に示す循環ポンプの静圧−流量特性を示すグラフを用いて説明する。右下がりの曲線は、循環ポンプ２４の回転数（ｒｅｖ１、ｒｅｖ２、ｒｅｖ３）における静圧−流量特性を示す。右上がりの曲線は、洗濯水の循環流路の抵抗損失曲線（主に圧力損失）である。

従来のドラム式洗濯乾燥機の循環ポンプの回転数をｒｅｖ１、循環経路の抵抗損失曲線１とすると、両曲線の交点Ａが動作点で、流量Ｑ１、静圧Ｐ１となる。ここで、循環流路と循環ポンプの回転数はそのままで循環流量を増やすために、循環ポンプの羽根車４６を大径化すると、たとえば、一点鎖線で示す流量−静圧特性となり、動作点がＡ’に移り流量がＱ１’に増加する。しかしながら、羽根車４６を大径化すると、循環ポンプが大型化するため、ドラム式洗濯乾燥機へ実装する上でスペースが余計に必要となり、ドラム式洗濯乾燥機の筐体も大型化し、家庭への設置性の悪化につながる。

また、循環ポンプ２４を高性能化（効率を上げる。具体的には、ポンプ羽根車の形状最適化やポンプ羽根車４６とポンプケーシング４２とのすき間を小さくするなど）すると、たとえば、二点鎖線で示す流量−静圧特性となり、動作点がＡ’、流量をＱ１’とすることができる。ただし、ドラム式洗濯機で使用する循環ポンプ２４では、洗濯水（循環水）中に糸くずが含まれており、効率を優先したポンプとすると、前述のようなポンプ内への糸くず詰まりの可能性が増大するため、高性能化には限界がある。

次に、循環流路と循環ポンプ２４はそのままで循環流量を増やすために、循環ポンプ２４の回転数をｒｅｖ２まで上げると動作点はＢとなり、流量Ｑ２、静圧Ｐ２となる。この場合、静圧が上昇するため、循環流路２７や蛇腹ホース４１の耐圧力性を向上させる必要があり、循環流路がそのままでは実現困難である。また、回転数が上昇するため、循環ポンプ２４の騒音が上昇してしまうという問題もある。このため、回転数のみで循環流量を上げるのは好ましくない。

そこで、本実施形態では循環経路の流路面積を大きくして循環経路の圧力損失を低減し、循環経路の抵抗損失を破線で示す抵抗損失曲線２とし、静圧が従来とほぼ同じＰ１となるようにした。このときの循環ポンプ２４の回転数はｒｅｖ３で、動作点はＣとなる。これにより、循環経路の耐圧力性を従来から変更する必要がない。具体的には、循環流路２７の断面積を、円形換算で直径２５ｍｍ以上（断面積４９１ｍｍ２以上）とした。また、入水口２３ａの断面積が小さい状態のままで流量を増加させようとすると、圧力損失の増加だけでなく、吸込みポート４３の圧力が低下しキャビテーションが発生し騒音が急増してしまう。このため、吸込みポート４３の断面積は大きいほどよいが、大きすぎるとポンプ性能が低下してしまうため、循環ポンプ２４の吸込みポート４３の内径を３５ｍｍとした。

図１１（ｂ）は、吸込みポート４３の内径（ｄ２）とポンプ羽根車の直径（ｄ１）の比と循環ポンプ２４の流量の関係を示す図である。吸込みポート４３の内径が大きくなるにつれて流量が増加するが、内径を大きくしすぎると流量が低下に転ずる。これは、図６の矢印Ｆ１で示すように、循環ポンプ２４の羽根車４６で吐き出された水の一部が再び吸込み側に戻る循環流が発生するからである。本実施形態の循環ポンプでは、ｄ２／ｄ１が０．７から０．８で流量が最大となったことから、羽根車径４５ｍｍに対して、吸込みポート４３の内径ｄ２を３５ｍｍ（従来は２２．５ｍｍ）とした。また、上述の最大循環流量６０Ｌ／ｍｉｎの場合、ｄ２／ｄ１が０．６以下（ｄ２が２７ｍｍ以下）でキャビテーションが発生した。このため、吸込みポート４３は内径２７ｍｍ以上（断面積５７３ｍｍ２以上）必要であるが、余裕を見て内径３０ｍｍ以上（断面積７０７ｍｍ２以上）とした方がよい。なお、吸込みポート４３は円形のものに限らない。ここで、吸込みポート４３より上流側流路、すなわち、入水口２３ａ、蛇腹ホース２２及び継手２１ａは、少なくとも吸込みポート４３の断面積以上必要なことはもちろんである。本実施形態では、吸込みポート４３の内径を３５ｍｍ（断面積９６２ｍｍ２）とし、上流側流路の最小内径を４０ｍｍ（断面積を１２５７ｍｍ２）としてある。

以上のことから、本実施形態では、循環ポンプ２４の羽根車４６を収納するケーシング４２内に水を流入させる吸込みポート４３の断面積を７０７ｍｍ２以上とし、この吸込みポート４３を円形換算したときの直径（ｄ２）とポンプ羽根車の直径（ｄ１）の比であるｄ２／ｄ１を０．６６以上０．８以下にすると共に、吸込みポート４３の上流側流路の断面積を吸込みポート４３の断面積以上とし、外槽２の底部から上部へ至る循環流路２７の断面積を４９１ｍｍ２以上とした上で、循環ポンプ２４の回転数を２３００ｒｐｍ以上３８００ｒｐｍ以下にした。これにより、循環ポンプ２４の実装性や低騒音を維持しつつ、３５Ｌ／ｍｉｎ以上の高い循環流量が実現でき、洗浄性能が向上する。

ノズル２７ａからドラム３内に吐き出された洗濯水は、ドラム３内の衣類内や衣類間のすき間を通り、ドラム３の外周壁に設けた貫通孔を通り外槽２内に流れ出て窪み部２ｆに溜まり、再度循環ポンプ２４に吸い込まれる。このとき、窪み部２ｆに十分な水がないと循環ポンプ２４に空気が吸い込まれ、洗濯水の循環が困難となる。このため、本実施形態では窪み部２ｆの容積を大きくして、吸い込まれる循環水が確保している。

以上のように、本実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機Ｓの運転工程によれば、従来２０Ｌ／ｍｉｎ程度であった循環流量を３５Ｌ／ｍｉｎ以上６０Ｌ／ｍｉｎ以下に大幅に高め、スリット状のノズルからドラム内の広範囲に洗濯水を散水している。循環流量を多くすると洗浄比が向上するのは、ドラム３の回転で持ち上げられた衣類全体に十分な洗い水が浸透した状態で、衣類が落下するため、衣類に含まれている洗い水が落下の衝撃で汚れとともに衣類から押し出されるからである（たたき洗い）。また、循環流量が６０Ｌ／ｍｉｎを超えると洗浄比の上昇がほぼ飽和するのは、衣類が含むことができる水の量には限界があり、必要以上流量を増しても、洗い水は衣類の外側を流れ洗浄に寄与しなくなるからである。また、衣類全体に洗濯水が浸透するため、すすぎにおいても効率よく洗剤成分の希釈が行え、すすぎ性能も向上できる。

一般に、縦型洗濯機は槽の開口部が上面側にあるため高い水位による溜め洗いで洗濯を行うため、ごわつきが少ない。しかし、ドラム式洗濯機は開口部が前面側にあるため水漏れを防ぎつつ水位を高めるのは非常に難しい。そこで、本実施形態では、循環流量を大幅に増やし、たっぷりの洗い水を衣類に含ませることで、たたき洗いの時間を短縮しても洗浄力が確保でき、結果として、衣類のごわつきを低減することが可能となる。すなわち、ドラム式洗濯機の特徴である節水性を悪化させることなく、高洗浄力でごわつきの少ない洗濯を実現できる。

次に、ドラム式洗濯機において生じ易い黒ずみの抑制効果について説明する。黒ずみは、主に衣類から除去された汚れの一部が再び衣類に付着する（再汚染現象）ために発生する。ドラム式洗濯機は縦型洗濯機に比べ使用水量が少ないことが特徴である。しかし、衣類の汚れ量と洗浄力が一緒とすると、洗濯水の汚れの濃度はドラム式洗濯機の方が高くなるため、黒ずみやすい。一般的に、ドラム式洗濯機は縦型洗濯機に比べ使用水量が半分程度であり、汚れの濃度が約２倍となる。また、洗濯時間が長いほど黒ずみやすい。

本実施形態のドラム式洗濯機では、洗濯水の循環流量が多いため、空中に出た衣類に大量の洗濯水が吹きつけられる。このため、衣類は洗濯水の膜で覆われたような状態で水中に落下することになり、水面の汚れが再付着しにくく、黒ずみを抑制する効果がある。さらに、上述のように、洗浄力を高める効果もあるため、洗い工程の時間を短くしているため、より一層黒ずみを抑制できる。

図１２は、循環流量と黒ずみの関係を示す実験結果の一例である。実験は、人工皮脂汚れやカーボンなどの無機質汚れを付けた衣類と、白い衣類を同時に洗濯することを繰り返した（布量３ｋｇ）。図１２は、洗濯５サイクル後のデータである。明度変化は、白い衣類の洗濯後の明度から新品の明度を引いた値で、値が大きいほど黒ずみが大きい。図からわかるように、循環流量が多いほど明度変化が少なく、黒ずみにくい。洗浄力だけでなく黒ずみを考慮すると、循環流量は６８Ｌ／ｍｉｎ程度（循環ポンプ回転数４２００ｒｐｍ）まで増やした方が好ましく、本実験条件では黒ずみの発生をほとんど抑えることができる。

以上の実施の形態例では、ドラム式洗濯乾燥機を用いて説明したが、乾燥機能を有しないドラム式洗濯機においても同様である。

２ 外槽
３ ドラム
４ モータ（ドラムモータ）
１５ 給水ユニット（給水手段）
２４ 循環ポンプ
３８ 制御装置（運転制御手段）
Ｓ ドラム式洗濯乾燥機

Claims (3)

1. 内部に水を溜める外槽と、
   前記外槽内に回転自在に支持され、衣類が収容されるドラムと、
   前記ドラムを回転駆動するドラムモータと、
   前記外槽内に給水する給水手段と、
   前記外槽から水を吸い込み、前記ドラム内に向かって散水する循環ポンプと、
   前記循環ポンプの上流側に配置され、異物捕集用フィルタを内蔵するフィルタケースと、
   前記ドラムモータ、前記給水手段および前記循環ポンプを制御する運転制御手段と、
   を備えたドラム式洗濯機において、
   前記フィルタケース内に水を流入させる流入口とその上流側流路の断面積を７０７ｍｍ２以上とし、
   前記循環ポンプによる循環流量を３５Ｌ／ｍｉｎ以上６８Ｌ／ｍｉｎ以下としたことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 内部に水を溜める外槽と、
   前記外槽内に回転自在に支持され、衣類が収容されるドラムと、
   前記ドラムを回転駆動するドラムモータと、
   前記外槽内に給水する給水手段と、
   前記外槽から水を吸い込み、前記ドラム内に向かって散水する循環ポンプと、
   前記循環ポンプの上流側に配置され、異物捕集用フィルタを内蔵するフィルタケースと、
   前記ドラムモータ、前記給水手段および前記循環ポンプを制御する運転制御手段と、
   を備えたドラム式洗濯機において、
   前記フィルタケース内に水を流入させる流入口とその上流側流路の断面積を７０７ｍｍ２以上とし、
   前記循環ポンプによる循環流量を３５Ｌ／ｍｉｎ以上６８Ｌ／ｍｉｎ以下とし、
   前記運転制御手段が、前記循環ポンプを２３００ｒｐｍ以上４２００ｒｐｍ以下の回転数で駆動させることを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 請求項１又は２のいずれかにおいて、
   前記異物捕集用フィルタの格子穴の面積が、６ｍｍ２より大きく、かつ格子穴の最長辺が、循環シャワー出口の最狭距離と、前記循環ポンプのモータシャフトの径よりも小さいフィルタを有することを特徴とするドラム式洗濯機。