JP7061754B2

JP7061754B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP7061754B2
Application number: JP2016252737A
Authority: JP
Inventors: 雅文西野; 丈也松下
Original assignee: Qingdao Haier Washing Machine Co Ltd
Current assignee: Qingdao Haier Washing Machine Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: CN110100054A; WO2018121596A1; JP2018102645A; CN110100054B

Description

本発明は脱水機能を有する洗濯機に関する。

一般家庭あるいはコインランドリーなどに設置される洗濯機は、洗濯脱水機能、洗濯脱水乾燥機能を備えるものがある。

脱水機能を有する洗濯機は、ドラム内で洗濯物の偏りにより振動や騒音が発生する。また洗濯物の偏りが大きければ、回転時のドラムの偏芯量が大きくなり、回転に大きなトルクが必要となるので脱水運転を開始することができない。

また従来の洗濯機では、洗濯槽の近傍に位置付けられたマイクロスイッチにより、ドラムの偏芯量を機械的に検出する構造がとられていた。マイクロスイッチを設けた構造の場合、マイクロスイッチが作動し得るよう、製造時にマイクロスイッチの動作距離を精密に調整する調整作業が必要であった。

また洗濯機の据え付け状況によっては、洗濯槽の位置が所定の位置からずれてしまうことがあり、この位置ずれがマイクロスイッチの動作距離のずれを招来してしまい、振動検知すなわち洗濯槽の偏芯量が正確に検出できないという不具合を発生させていた。

またマイクロスイッチによらない偏芯量の検出方法として、ドラムを駆動するモータを制御するドラムインバータとも称されるモータ制御回路を用いたものも提案されている。この検出方法は、モータ制御回路を介してモータに掛かるトルクの変動を検知し、当該トルクの変動から洗濯物の偏りである偏芯量を検出するというものである（例えば、特許文献１参照）。

当該特許文献１の洗濯機では、洗濯物の偏りである偏芯量が所定値より大きいと判定した場合に、位置検出手段の出力タイミングに応じて遠心力が重力よりも小さくなる回転速度になるまでドラムを減速させて洗濯物の偏在を解消、すなわちドラムの偏芯量を低減するようにしている。

特許第３３３２７６９号公報

しかしながら上記特許文献１に開示されたモータ制御回路による偏芯量の検出は、高性能のモータ制御回路を搭載しなければ実現できない。またモータ制御回路による偏芯量の検出は、脱水工程における所定の最高回転数に至るまでの回転数の低い低速域でしかドラムの偏芯量を検出することができない。ところが脱水工程ではモータ制御回路による偏芯量の検出が行い得ない回転数の時にドラムの偏芯量が大きくなったり、偏芯位置が変化したりすることもある。このように回転数が高い状態にある洗濯槽の偏芯量を検出しようとすれば、一旦回転数を低下させてからモータ制御回路による偏芯量の検出をおこなわなければならない。すなわち、回転数を一旦低下させてから再び上昇させるということは、脱水工程の時間が長くなってしまうということを意味する。

本発明は上述したような問題を解決するものである。本発明により、洗濯槽内の洗濯物の偏在を正確に検出するのみならず、脱水工程時における広い回転域においてドラムの偏芯量を確実に検出し、脱水工程を滞りなく行うことによって洗濯時間を短縮することができるドラム式洗濯機を提供することができる。

本発明は、水平方向又は傾斜方向に延びる軸線周りに回転可能に構成された有底筒状のドラムと、前記ドラムの振動を検出する加速度センサと、前記ドラムの回転に応じてパルス信号を発信するドラム位置検出装置と前記加速度センサにより検出された前記ドラムの振動並びに前記ドラム位置検出装置から発信されたパルス信号に基づいて前記ドラム内の偏芯量及び偏芯位置を検出する偏芯検出手段とを有するドラム式洗濯機であって、脱水工程において、前記ドラムを前記加速度センサにより偏芯量を検出可能な２００ｒｐｍ以上の検出回転数まで回転させ、前記ドラムの少なくとも１回転中の加速度の時間変化を示す情報における任意の時点と前記パルス信号との時間差を演算し、当該時間差と前記ドラムの回転数との関係から前記ドラム内の偏芯位置を算出し、加速度から算出される偏芯量が検出用閾値よりも大きいときは、算出された偏芯位置に基づいて偏芯量を低減させる制御を行うものであり、前記偏芯量を低減させる制御は、前記検出回転数よりも低く且つ遠心力と重力とが釣り合う制御用回転数で前記ドラムを回転させ、しかる後に遠心力が重力よりも小さくなるブレーキ回転数までドラムの回転数を低下させるブレーキ制御であることを特徴とする洗濯機である。

なお、前記制御用回転数は、遠心力と重力とが釣り合う回転数近傍であり、例として１００ｒｐｍ前後である。

また本発明は、前記偏芯量を低減させる制御を行った後、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数へと加速し、偏芯量が前記ドラムの回転数を上昇させ得ない回転上昇用閾値を超えたときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させずに前記脱水工程における所定時間まで前記ドラムの回転を継続させ、前記脱水工程を終了させることを特徴とする。

なお、前記検出回転数は、加速度センサが検出用閾値を検出することができる回転数、例として２００ｒｐｍ前後である。

また本発明は、前記偏芯量を低減させる制御を行った後、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数へと加速し、偏芯量が前記ドラムの回転数を上昇させ得ない回転上昇用閾値を超えたときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させずに前記脱水工程における所定時間まで前記ドラムの回転を継続させ、前記所定時間が経過するまでに前記偏芯量が再上昇用閾値を下回ったときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させることを特徴とする。

本発明によれば、洗濯槽内の洗濯物の偏在を正確に検出するのみならず、脱水工程時における広い回転域においてドラムの偏芯量を確実に検出し、脱水工程を滞りなく行うことによって洗濯時間を短縮することができるドラム式洗濯機を提供することができる。
また、より的確にドラムの偏芯量を低減させ得る洗濯機を提供することができる。

本発明の洗濯機は、より確実にドラムの偏芯量を低減させ得る洗濯機を提供することができる。

本発明の洗濯機は、より効率の高い脱水工程を行い得る洗濯機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る洗濯機１の模式的な断面図である。同洗濯機１の電気系ブロック図である。同洗濯機１の加速度センサ１２及び近接センサ１４の検出値を示すグラフである。同実施形態における脱水工程の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施形態の洗濯機１の構成を示す模式的な断面図である。図２は、本実施形態の洗濯機１の電気的な構成を示した機能ブロック図である。

本実施形態の洗濯機１は、例えばコインランドリーや家庭にて好適に使用され得るものであり、洗濯機本体１ａと、略水平に延出してなる軸線Ｓ１を有した外槽３及びドラム２からなる洗濯槽１ｂと、駆動装置４０と、図２にのみ示される制御部３０とを備えた、いわゆるドラム式洗濯機と称されるものである。

図１に示す洗濯機本体１ａは、略直方体形状である。洗濯機本体１ａの前面１０ａには、ドラム２に対して洗濯物を出し入れするための開口１１が形成されるとともに、この開口１１を開閉可能な図示しない開閉蓋が取り付けられる。本実施形態に係る洗濯機１は、洗濯槽１ｂが略水平方向に取り付けられたドラム式全自動洗濯機と称されるものである。

外槽３は、洗濯機本体１ａの内部に配置された有底筒状の部材であり、内部に洗濯水を貯留可能である。図１に示すように、外槽３の外周面３ａには、例えば左右方向、上下方向及び前後方向の三方向の加速度を検出可能な加速度センサ１２が取り付けられる。なお本実施形態では一例として、加速度センサ１２が、左右方向、上下方向及び前後方向の加速度を検出し得る、三軸のセンサとなっている。また、外槽３には外部へ洗濯水を排出可能な排出路３ｂが接続されている。この排出路３ｂには、開閉可能に設けられた排出バルブ３２が設けられている。

ドラム２は、外槽３内において外槽３と同軸に配置されるとともに、回転自在に支持される有底筒状の部材である。ドラム２は、内部に洗濯物を収容可能で、その壁面に多数の通水孔を有する。

駆動装置４０は、図１に示すように、モータ１０によりプーリー１５及びベルト１５ｂを回転させるとともに、ドラム２の底部２ｃに向けて延出する駆動軸１７を回転させて、ドラム２に駆動力を与え、ドラム２を回転させる。また、一方のプーリー１５の近傍には、当該プーリー１５に形成されたマーク１５ａの通過を検出できる近接スイッチ１４が設けられる。そして本実施形態では、この近接スイッチ１４が、ドラム位置検出装置に相当する。

また本実施形態では、駆動装置４０の一構成要素として、モータ１０に接続されたドラムインバータとも称されるモータ制御回路３４を有している。

図２は、本実施形態の洗濯機１の電気的構成を示すブロック図である。洗濯機１の動作は、マイクロコンピュータを含む制御部３０によって制御される。制御部３０は、システム全体の制御を司る中央制御部（ＣＰＵ）３１を備え、この制御部３０に、それぞれ以下に詳述する値である、分散閾値（α）、脱水閾値（β）、再上昇用閾値（γ）が格納される図示しないメモリが接続されている。また、制御部３０により、メモリに格納されたプログラムをマイクロコンピュータが実行することにより、予め定められた運転動作が行われるとともに、メモリには、上記プログラムを実行する際に用いられるデータ等が一時的に記憶される。

中央制御部３１は回転速度制御部３３へ制御信号を出力し、さらにその制御信号をモータ制御回路（ドラムインバータ）３４へ出力してモータ１０の回転制御を行う。なお、回転速度制御部３３はモータ制御回路３４からモータ１０の回転速度を示す信号を実時間で入力し、制御要素となるようにしている。

アンバランス量検出部３５には加速度センサ１２が接続される。アンバランス位置検出部３６には加速度センサ１２及び近接スイッチ１４が接続される。アンバランス量検出部３５とアンバランス位置検出部３６とによって偏芯検出手段を構成する。また本実施形態では、アンバランス量検出部３５並びにアンバランス位置検出部３６が、上記モータ制御回路３４に接続される態様を否定するものではない。当該モータ制御回路３４によってドラム２の偏芯位置並びに偏芯量（Ｍ）を検出する手法は、モータ１０に掛かるトルクの変動と上記近接スイッチ１４からの検出値から偏芯位置を算出するものである。当該モータ制御回路３４による偏芯位置、偏芯量（Ｍ）の検出手法は既存の手法を利用し得るため、本実施形態では詳細な説明を省略する。

そして、近接スイッチ１４がマーカー１５ａ（図１参照）を検知すると、加速度センサ１２から得られた左右方向、上下方向及び前後方向の加速度の大きさから、アンバランス量検出部３５においてドラム２の偏芯量（Ｍ）が算出され、この偏芯量（Ｍ）がアンバランス量判定部３７へ出力される。

アンバランス位置検出部３６は、近接スイッチ１４から入力されたマーカー１５ａの位置を示す信号から偏芯位置を算出し、中央制御部３１へ出力する。ここで、偏芯位置とは、軸線Ｓ１の周方向における何れかの箇所を基準とした相対角度である。

続いて、本実施形態に係る制御方法の具体的な態様についてさらに説明する。

本実施形態における偏芯位置の算出手順について説明する。本実施形態では、脱水工程において、加速度センサ１２から発信されるドラム２の少なくとも１周期ｔ２を示す加速度に係る信号における任意の時点と近接スイッチ１４からパルス信号ｐｓが発信されるタイミングとの時間差ｔ１を演算し、事前情報である偏芯位置・加速度センサ１２の信号、近接スイッチ１４のパルス信号ｐｓの関係と比較することにより時間差ｔ１とドラム２の回転数との関係からドラム２内の周方向における偏芯位置を算出し、算出された偏芯位置に基づいて偏芯量（Ｍ）を低減させる制御を行う。以下、特に本実施形態に係る偏芯位置の具体的な算出手順について説明する。そして偏芯量（Ｍ）は、加速度センサ１２から発信される信号の振幅量に比例して表されるため、図３では当該振幅量を偏芯量（Ｍ）として表している。

図３は、加速度センサ１２から得られた加速度に基づいて算出された加速度の時間変化を示す情報と、近接スイッチ１４から得られたパルス信号ｐｓとの関係を示したグラフである。図３では便宜上、加速度センサ１２から得られた加速度の極大値（ｍａｘ）とパルス信号ｐｓとの時間差ｔ１から、偏芯位置を算出する。なお、図３に示す本実施形態では一例として、加速度の極大値（ｍａｘ）及び極小値（ｍｉｎ）から偏芯位置を算出する態様を示したが、本発明の他の実施例として加速度ゼロ点、加速度の極大値（ｍａｘ）、極小値（ｍｉｎ）何れか一又は複数から偏芯位置を算出するようにしてもよい。

すなわち図３のように示されるようなパルス信号ｐｓから得られる１周期ｔ２に対する時間差ｔ１の相対値によって偏芯位置が算出される。その一例として、時間差ｔ１の値の範囲と、ドラム２内を円周方向に複数分割した各領域とを予め関連付けて中央制御部３１に記憶させておく。そして得られたｔ１の値から偏芯位置がどの領域にあるのか特定する。また時間差ｔ１と偏芯位置との関連付けは、ドラム２の回転数やドラム２の共振回転数によって変更する態様を妨げない。

本実施形態では、中央制御部３１が、図示しない脱水ボタンからの入力信号あるいは洗濯コース運転中に脱水工程を開始すべき旨の信号を受信すると、ステップＳＴ１に進み、脱水工程を開始する。

＜ステップＳＴ１＞
ステップＳＴ１では、中央制御部３１は、ドラム２の偏芯位置並びに偏芯量（Ｍ）を算出するに足る回転数までドラム２の回転数を上昇させる処理を行う。本実施形態では、加速度センサ１２によってドラム２の偏芯位置並びに偏芯量（Ｍ）を算出する態様とするため、一例として２００ｒｐｍ前後までドラム２の回転数を上昇させる。

＜ステップＳＴ２＞
ステップＳＴ２では、中央制御部３１は、偏芯位置並びにドラム２の偏芯量（Ｍ）を算出するとともに、偏芯量（Ｍ）が最高脱水回転数にまで加速し得ない分散閾値（α）よりも小さいか否かを判定する。中央制御部３１は、偏芯量（Ｍ）が分散閾値（α）よりも小さいときは、ステップＳＴ６へ移行する。

＜ステップＳＴ３＞
ステップＳＴ３では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数を例えば１００ｒｐｍ前後にまで減速する。

＜ステップＳＴ４＞
ステップＳＴ４では、中央制御部３１は、上記ステップＳＴ２にて算出された偏芯位置がドラム２の上部に位置付けられるタイミングにあるか否かを判定する。中央制御部３１は、偏芯位置がドラム２の上部に位置付けられるタイミングにあるとき、ステップＳＴ５へと移行する。

＜ステップＳＴ５＞
ステップＳＴ５では、中央制御部３１は、遠心力が重力よりも小さくなるブレーキ回転数までドラムの回転数を低下させる所謂ブレーキ制御を実行する。当該ブレーキ制御を行った後、ステップＳＴ１へと移行する。

＜ステップＳＴ６＞
ステップＳＴ６では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数を本実施形態における最高脱水回転数である８００ｒｐｍへと加速する。

＜ステップＳＴ７＞
ステップＳＴ７では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数が検出回転数を超えた状況にあっても引き続き偏芯量（Ｍ）の算出を継続しているなか、偏芯量（Ｍ）が最高脱水回転数にまで加速し得ない脱水閾値βよりも小さいか否かを判定する。中央制御部３１は、偏芯量（Ｍ）が脱水閾値βよりも小さいときは、ステップＳＴ１０へ移行する。中央制御部３１は、偏芯量（Ｍ）が脱水閾値β以上であるときは、ステップＳＴ８へと移行する。

＜ステップＳＴ８＞
ステップＳＴ８では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数をステップＳＴ７にあるときの回転数よりも１００ｒｐｍ減じる処理を開始する。

＜ステップＳＴ９＞
ステップＳＴ９では、中央制御部３１は、ドラム２がステップＳＴ８において設定された回転数にまで減速されたか否かを判定する。中央制御部３１は、ドラム２の回転数がステップＳＴ７からステップＳＴ８へ移行するときの回転数よりも１００ｒｐｍ低い回転数にまで減速されたと判定すると、ステップＳＴ１０へと移行する。

＜ステップＳＴ１０＞
ステップＳＴ１０では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数が最高脱水回転数であるか否かを判定する。中央制御部３１は、ドラム２の回転数が最高脱水回転数に至っているときは、ステップＳＴ１３へ移行する。中央制御部３１は、ドラム２の回転数が最高脱水回転数に至っていないときは、ステップＳＴ１１へと移行する。

＜ステップＳＴ１１＞
ステップＳＴ１１では、中央制御部３１は、ドラム２の偏芯量（Ｍ）が、ドラム２の回転数を上昇させ得る回転数である再上昇用閾値γよりも小さいか否かを判定する。中央制御部３１は、ドラム２の回転数が再上昇用閾値γよりも小さい時は、ステップＳＴ１２へと移行する。中央制御部３１は、ドラム２の回転数が再上昇用閾値γ以上であるときは、ステップＳＴ１３へと移行する。

＜ステップＳＴ１２＞
ステップＳＴ１２では、中央制御部３１は、ドラム２の回転数を本実施形態における最高脱水回転数である８００ｒｐｍへと加速する。

＜ステップＳＴ１３＞
ステップＳＴ１３では、中央制御部３１は、脱水工程を開始してから経過した時間が、所定の脱水時間を経過したか否かを判定する。中央制御部３１は、脱水工程を開始してから経過した時間が所定の脱水時間を経過すれば、脱水工程の処理を終了させる。

最高脱水回転数に至る加速過程において、一度でもステップＳＴ８を経た場合は、目標回転数は最高脱水回転数よりも低い回転数となり、その後にステップＳＴ１２を経てＳＴ１３に至った場合は、目標回転数は最高回転数となる。

つまり本実施形態では、偏芯量（Ｍ）がドラム２の回転数を上昇させ得ない回転上昇用閾値たる脱水閾値βを超えたときは、ドラム２の回転数を上昇させずに脱水工程における所定時間までドラムの回転を継続させ、脱水工程を終了させる。また所定時間までに偏芯量（Ｍ）が再上昇用閾値γを下回ることがあれば、最高脱水回転数まで回転数を上昇させ、しかる後に脱水工程を終了させる。これら何れの場合であっても、当該ステップＳＴ１３により、本実施形態では脱水工程に要する時間に差がでることはない。

以上のように、本実施形態に係る洗濯機１は、洗濯槽１ｂ内の洗濯物の偏在を正確に検出するのみならず、脱水工程時における広い回転域においてドラム２の偏芯量（Ｍ）を確実に検出し、脱水工程を滞りなく行うことによって実質的に従来よりも洗濯時間を短縮することを実現している。

本実施形態ではステップＳＴ５たるブレーキ制御により、より的確にドラム２の偏芯量（Ｍ）を低減させ得る洗濯機１が実現されている。

本実施形態ではステップＳＴ３、ステップＳＴ４及びステップＳＴ５に至る一連の制御により上記ブレーキ制御をおこなうため、偏芯量（Ｍ）の低減をより確実に行い得る洗濯機１が実現されている。

本実施形態では本実施形態ではステップＳＴ８、ステップＳＴ９、ステップＳＴ１０、ステップＳＴ１１及びステップＳＴ１３に至る一連の制御により、ドラム２の偏芯量（Ｍ）を制御により確実に低減し得ない状況にあることを確実に検出し、当該状況にあっても脱水工程を滞りなく行うことによって、洗濯時間の遅延を有効に回避することが実現されている。

本実施形態ではステップＳＴ１により、加速度センサ１２による偏芯量（Ｍ）の検出をより正確に行い得る洗濯機１が実現されている。

本実施形態ではステップＳＴ１２により、より効率の高い脱水工程を行い得る洗濯機１が実現されている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば上記実施形態ではドラムを水平方向に開口させたタイプの洗濯機に対し本発明を適用したが勿論、ドラムを斜め上方向に開口させた斜めドラム式の洗濯機や、乾燥機能をも備えた洗濯乾燥機に対して本発明を適用してもよい。また上記実施形態では偏芯位置、偏芯量の検出を加速度センサにより行う態様のみ開示したが、当該加速度センサのみならずに従来適用されているモータ制御回路を用いた態様や偏芯位置を機械的に検出するマイクロスイッチを用いた態様を併用する態様を否定するものではない。また、加速度センサの具体的な態様や偏芯位置の具体的な算出方法といった詳細な点も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・ドラム式洗濯機（洗濯機）
１ｂ・・・洗濯槽
１２・・・加速度センサ
１４・・・ドラム位置検出装置（近接センサ）
２・・・ドラム
３５・・・偏芯検出手段（アンバランス量検出部）
３６・・・偏芯検出手段（アンバランス位置検出部）
α・・・検出用閾値（分散閾値）
β・・・検出用閾値（脱水閾値）
γ・・・回転上昇用閾値（再上昇用閾値）
Ｍ・・・偏芯量
ＳＴ５・・・偏芯量を低減させる制御（ストップ制御）
ｔ１・・・時間差
ｐｓ・・・パルス信号

Claims

水平方向又は傾斜方向に延びる軸線周りに回転可能に構成された有底筒状のドラムと、前記ドラムの振動を検出する加速度センサと、前記ドラムの回転に応じてパルス信号を発信するドラム位置検出装置と前記加速度センサにより検出された前記ドラムの振動並びに前記ドラム位置検出装置から発信されたパルス信号に基づいて前記ドラム内の偏芯量及び偏芯位置を検出する偏芯検出手段とを有するドラム式洗濯機であって、
脱水工程において、
前記ドラムを前記加速度センサにより偏芯量を検出可能な２００ｒｐｍ以上の検出回転数まで回転させ、
前記ドラムの少なくとも１回転中の加速度の時間変化を示す情報における任意の時点と前記パルス信号との時間差を演算し、当該時間差と前記ドラムの回転数との関係から前記ドラム内の偏芯位置を算出し、
加速度から算出される偏芯量が検出用閾値よりも大きいときは、算出された偏芯位置に基づいて偏芯量を低減させる制御を行うものであり、
前記偏芯量を低減させる制御は、前記検出回転数よりも低く且つ遠心力と重力とが釣り合う制御用回転数で前記ドラムを回転させ、しかる後に遠心力が重力よりも小さくなるブレーキ回転数までドラムの回転数を低下させるブレーキ制御であることを特徴とするドラム式洗濯機。
前記偏芯量を低減させる制御を行った後、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数へと加速し、偏芯量が前記ドラムの回転数を上昇させ得ない回転上昇用閾値を超えたときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させずに前記脱水工程における所定時間まで前記ドラムの回転を継続させ、前記脱水工程を終了させることを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機。
前記偏芯量を低減させる制御を行った後、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数へと加速し、偏芯量が前記ドラムの回転数を上昇させ得ない回転上昇用閾値を超えたときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させずに前記脱水工程における所定時間まで前記ドラムの回転を継続させ、前記所定時間が経過するまでに前記偏芯量が再上昇用閾値を下回ったときは、前記ドラムの回転数を最高脱水回転数まで上昇させることを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機。