JPH04282196A

JPH04282196A - ドラム式洗濯機

Info

Publication number: JPH04282196A
Application number: JP3068707A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kosaka; 高阪　義男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1992-10-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、横軸状に配設したドラ
ムをモータにより回転駆動して前記ドラム内の洗濯物を
洗濯及び脱水するようにしたドラム式洗濯機に関する。

【０００３】

【従来の技術】ドラム式洗濯機においては、ドラムが横
軸状に配設されているので、洗い及びすすぎを行った後
の状態、即ち脱水を行う前の状態では、洗濯物がドラム
内の下部に溜まっている。このため、脱水を行う際に、
ドラムの回転速度を脱水回転速度（例えば８００〜１０
００ｒｐｍ）まで速やかに上昇させようとすると、洗濯
物がドラム内で偏った状態でドラムの回転速度が上昇し
ていき、アンバランスが発生して大きな騒音及び振動が
生ずるという欠点があった。

【０００４】これを解消する構成として、従来より、洗
濯機本体の全体にウエイトを配設して構成全体の重量を
重くすることにより、脱水時にドラムに生ずるアンバラ
ンスの影響を相対的に小さくして騒音及び振動を低減す
るようにした構成が供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、洗濯機本体にウエイトを配設するので、構
成が複雑化し且つ製造コストが高くなるという問題点が
あった。しかも、ウエイトを配設したといっても、アン
バランスが発生しているのであるから、そのアンバラン
スの影響によって騒音及び振動の低減がいまだ十分であ
るとはいえなかった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、脱水を行う際に
アンバランスの発生を極力防止できて、騒音及び振動を
十分に低減でき、しかも、その実現に当たって構成の簡
単化及びコスト安を図り得るドラム式洗濯機を提供する
にある。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のドラム式洗濯機
は、横軸状に配設したドラムをモータにより回転駆動し
て前記ドラム内の洗濯物を洗濯及び脱水するようにした
ドラム式洗濯機において、前記ドラムの回転角速度を検
出する角速度検出手段を備え、前記ドラムの回転速度を
脱水回転速度まで上昇させる脱水起動時において、前記
ドラムの回転角速度がω１　（特許請求の範囲において
示された（１）式で定義されるもの）に達した時点以降
で、共振振動数に対応する共振角速度に達する前までの
期間に、前記角速度検出手段からの検出信号に基づいて
前記ドラムの回転速度をゆるやかに上昇させるように制
御するバランス脱水行程を設けたところに特徴を有する
。

【０００９】

【作用】上記手段によれば、ドラムの回転角速度がω１
　になると、ドラム内の洗濯物のうちドラムの内面に近
接したものについては、遠心力と重力とがほぼ釣り合う
ようになる。このため、ドラムの内面に近接した洗濯物
はドラムの内面に貼り着く。これに対して、ドラムの内
面に近接しない洗濯物即ちドラムの内方に位置する洗濯
物については、遠心力よりも重力の方が大きいから、ド
ラムの内面に貼り着かずに落下する。

【００１０】従って、ドラムの回転角速度をω１　から
ゆるやかに上昇させていくと、それに応じて洗濯物がド
ラムの内面に貼り着いていき、ドラムの内面に貼り着く
洗濯物の厚みが均一に厚くなっていく。つまり、洗濯物
がドラム内で偏ることがないから、アンバランスが発生
しなくなる。このため、バランス脱水行程を完了させた
後、ドラムの回転速度を速やかに脱水回転速度まで上昇
させれば、アンバランスが発生せず、従って、騒音及び
振動を低減できる。

【００１１】この場合、バランス脱水行程は、ドラムの
回転角速度が共振角速度に達する前までに完了するので
、ドラムの回転速度を上昇させる際に、共振振動数のと
ころを速やかに通過させることができ、騒音及び振動を
大きくなることを一層防止できる。

【００１２】しかも、脱水起動時においてバランス脱水
行程を設けるだけであるから、洗濯機本体にウエイトを
配設する従来構成に比べて、構成を簡単化できると共に
コスト安になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。まず、図２にはドラム式洗濯機の全
体を示している。外箱１の内部には、水溜め用のタブ２
が弾性支持機構３を介して配設されている。このタブ２
内には、ドラム４が軸５および軸受６を介して横軸状に
配設されている。このドラム４の周壁のほぼ全域には通
水孔７が形成され、また内面にはバッフル８が設けられ
ている。

【００１４】一方、上記タブ２の外面底部にはモータ９
が取り付けられており、このモータ９の回転軸１０と前
記ドラム４の軸５との間には、プーリー１１，１２及び
ベルト１３からなるベルト伝達機構１４が設けられてい
て、このベルト伝達機構１４を介してモータ９の回転を
ドラム４に伝達するようになっている。この場合ベルト
伝達機構１４の減速比は例えば１０：１に設定されてい
る。上記モータ９は、例えば３相固定子巻線を備えた直
流ブラシレスモータからなり、このモータ９の駆動回路
については後述する。

【００１５】尚、外箱１の内部上部には３方切替形の電
磁給水弁１５が設けられている。この給水弁１５は、洗
剤投入器１６を通してタブ２内に給水する場合と、洗剤
投入器１６を介さずにタブ２内に給水する場合と、タブ
２内への給水を停止する場合とが切り替えられるように
なっている。

【００１６】また、タブ２の外底部には排水口１７から
外箱１外に導出される排水路１８が設けられており、こ
の排水路１８には電磁排水弁１９が介在されている。こ
の排水路１８の排水口１７近傍には導圧用管２０が接続
されており、この導圧用管２０の上端部にはエアトラッ
プ２１が設けられている。このエアトラップ２１内の空
気圧は、導圧チューブ２２を介して圧力センサからなる
水位センサ２３に与えられるようになっている。また、
上記外箱１の上面部には操作部２４が設けられており、
この操作部２４には、各種スイッチ２５及び表示部２６
（いずれも図３参照）が設けられている。

【００１７】次に、図３に従って、電気的構成について
述べる。制御装置２７は、マイクロコンピュータを含ん
で構成されており、これには、洗い、すすぎ及び脱水か
らなる洗濯運転を制御するための運転プログラムが記憶
されている。この制御装置２７は、モータ９の回転速度
を適宜指定制御することにより、ドラム４の回転速度を
制御するようになっている。

【００１８】上記制御装置２７は、回転速度指定信号Ｓ
ａを可変速制御手段としての三相ロジック制御回路２８
に与えるようになっている。この三相ロジック制御回路
２８は、三相ロジック回路２９とでモータ駆動回路３０
を構成している。三相ロジック制御回路２８は、制御装
置２７から回転速度指定信号Ｓａが与えられると、その
回転速度指定値に応じたデューティーのＰＷＭ信号を三
相ロジック回路２９へ与える。三相ロジック回路２９は
、三相のパワートランジスタアームを有して構成されて
おり、商用交流電源３１の交流電力を直流化する直流電
源回路３２からの直流電力が与えられるようになってい
る。

【００１９】また、三相ロジック制御回路２７には、モ
ータ９が内部に有する位置検出素子であるホールＩＣ３
３からの位置検出信号が与えられ、この位置検出信号に
基づいて固定子巻線の通電タイミングをとるようになっ
ている。また、ホールＩＣ３３からの位置検出信号は回
転検出信号としても扱われ、三相ロジック制御回路２８
はこの回転検出信号に基づいて回転速度指定値に合うよ
うにＰＷＭ信号を補正するようになっている。この場合
、ホールＩＣ３３は、ドラム４の回転速度即ち回転角速
度を検出する角速度検出手段を構成している。

【００２０】そして、三相ロジック回路２９は上記直流
電源回路３２からの入力電圧を、前記三相ロジック制御
回路２８からのＰＷＭ信号により調整してモータ９へ出
力する。この結果、モータ９は、三相ロジック回路２９
による印加電圧に応じた回転速度となる。

【００２１】さて、上記制御装置２７は、前記各種スイ
ッチ２５からのスイッチ信号及び水位センサ２３からの
検出信号に応じて給水弁１５及び排水弁１９を駆動回路
３４を介して駆動制御すると共に、表示部２６を制御し
、更に上記駆動回路３０を介してモータ９を駆動制御し
て、洗濯運転を制御するようになっている。

【００２２】次に、上記構成の作用を図１、図４及び図
５も参照して説明する。まず、洗い及びすすぎ運転を行
う場合は、図１に示すように、回転角速度が次式で定義
されるω０　となる回転速度でドラム４を回転させる。

【００２３】

【数２】

【００２４】但し、ｒはドラム４の半径、ｇは重力加速
度である。ここで、上記回転角速度ω０　の算出方法に
ついて、簡単に説明する。図４に示すように、ドラム４
が回転角速度ωで回転しているときに、ドラム４の内周
面に配置される洗濯物３５に作用する遠心力Ｆは、

【０
０２５】

【数３】

【００２６】となる。但し、ｍは洗濯物の質量である。一方、上記洗濯物３５に作用する重力Ｇは、Ｇ＝ｍｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４
）となる。洗い及びすすぎ時は、図５（ａ）に示すよう
に、ドラム４が回転しているときに洗濯物３５がドラム
４の内面に貼り着かないで下方に落ちるほうが望ましい
ので、遠心力Ｆが重力Ｇよりも小さくなるように設定す
る。例えば遠心力Ｆが重力Ｇの８０％程度となるように
している。即ち、Ｆ＝０．８×Ｇであり、この式に上記（３）式及び（４）式を代入する
と、

【００２７】

【数４】

【００２８】となる。これが、（２）式で示される回転
角速度ω０　である。尚、この回転角速度ω０　を、下
記に示すようにして、回転速度ｎ０　（ｒ．ｐ．ｍ　）
に換算することができる。

【００２９】

【数５】

【００３０】ここで、ｒ＝０．２２５（ｍ）とすると、
ｎ０　＝５６（ｒ．ｐ．ｍ　）となる。また、ｒ＝０．
２５０（ｍ）とすると、ｎ０　＝５３．５（ｒ．ｐ．ｍ
　）となる。

【００３１】さて、脱水を行う場合には、ドラム４を脱
水回転速度（例えば８００〜１０００ｒ．ｐ．ｍ　）で
回転駆動する運転を設定された時間例えば７分間実行す
る。ここで、脱水起動時に、即ち、ドラム４の回転速度
を脱水回転速度まで上昇させる際に、衣類のバランスを
とるための回転制御としてバランス脱水行程を行う。こ
の場合、ドラム４の回転角速度がω１　（特許請求の範
囲において示された（１）式で定義されるもの）に達し
た時点ｔ１から、共振振動数に対応する共振角速度ωｎ
に達する前までの期間に、バランス脱水行程が設けられ
ている。

【００３２】具体的には、ドラム４の回転角速度がω１
　に達するまでは、図１中実線Ａ１にて示すように、ド
ラム４の回転速度を速やかに上昇させる。この後、所定
時間Ｔの間は、図１中実線Ａ２にて示すように、ドラム
４の回転速度をゆるやかに上昇させるバランス脱水行程
を行う。そして、このバランス脱水行程を完了した後は
、図１中実線Ａ３にて示すように、ドラム４の回転速度
を速やかに上昇させて脱水回転速度にまで至らしめるも
のである。

【００３３】ここで、上記バランス脱水行程について説
明する。まず、ドラム４の回転角速度がω１　になると
、ドラム４内の洗濯物のうちドラム４の内周面に近接し
たものについては、遠心力Ｆと重力Ｇとがほぼ釣り合う
ようになる。というのは、Ｆ＝Ｇとして、この式に上記した（３）式及び（４）式を代入
すると、

【００３４】

【数６】

【００３５】となる。これが、（１）式で示される回転
角速度ω１　である。尚、この回転角速度ω１　を、回
転速度ｎ１　（ｒ．ｐ．ｍ　）に換算すると、ｒ＝０．
２２５の場合、ｎ１　＝６３．５（ｒ．ｐ．ｍ　）とな
る。

【００３６】これによって、ドラム４の内周面に近接し
た洗濯物３５はドラム４の内周面に貼り着く。一方、ド
ラム４の内周面に近接しない洗濯物３５即ちドラム４の
内方に位置する洗濯物３５については、遠心力Ｆよりも
重力Ｇの方が大きいから、ドラム４の内周面に貼り着か
ずに落下する。

【００３７】従って、ドラム４の回転角速度をω１　か
らゆるやかに上昇させていくと、それに応じて、図５（
ｂ）ないし図５（ｄ）に示すように、洗濯物３５がドラ
ム４の内周面に貼り着いていき、ドラム４の内周面に貼
り着く洗濯物３５の厚みが均一に厚くなっていく。つま
り、洗濯物３５がドラム４内で偏ることがないから、ア
ンバランスが発生しなくなる。このため、バランス脱水
行程を完了させた後、ドラム４の回転速度を速やかに脱
水回転速度まで上昇させれば、アンバランスが発生せず
、従って、騒音及び振動を低減できる。

【００３８】この場合、バランス脱水行程は、ドラム４
の回転角速度が共振角速度ωｎ　に達する前までに完了
するので、ドラム４の回転速度を上昇させる際に、共振
振動数のところを速やかに通過させることができ、騒音
及び振動を大きくなることを一層防止できる。尚、共振
振動数のところをゆっくり通過させると、騒音及び振動
が大きくなるという問題を生ずる。

【００３９】ここで、共振角速度ωｎ　を具体的に計算
してみる。このようなドラム式洗濯機の概略モデルは、
ばねに弾性支持された物であるとみなすことができる。そして、質量ｍの物がばね定数ｋのばねに弾性支持され
ている場合、その共振振動数即ち固有振動数ｆｎは、次
式で定義される。

【００４０】

【数７】

【００４１】この（７）式において、ｍ＝５０／９．８
（ｋｇ・ｓ・ｓ／ｍ）、ｋ＝０．８（ｋｇ／ｍｍ）とす
ると、ｆｎ＝１．９９４（１／ｓ）が得られる。これを回転速度に換算すると、ｎ＝１１９
．７（ｒ．ｐ．ｍ　）となる。これを回転角速度即ち共振角速度ωｎ　に換算
すると、 ωｎ　＝π・ｎ／３０＝１．２８ｇとなる。

【００４２】そして、上記構成においては、脱水起動時
においてバランス脱水行程を設けるだけであるから、洗
濯機本体にウエイトを配設する従来構成に比べて、構成
の簡単化及びコスト安を図ることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に、ドラムの回転速度を脱水回転速度まで上昇させる脱
水起動時において、ドラムの回転角速度がω１（特許請
求の範囲において示された（１）式で定義されるもの）
に達した時点以降で、共振振動数に対応する共振角速度
に達する前までの期間に、角速度検出手段からの検出信
号に基づいてドラムの回転速度をゆるやかに上昇させる
ように制御するバランス脱水行程を設ける構成としたの
で、脱水を行う際にアンバランスの発生を極力防止でき
て、騒音及び振動を十分に低減でき、しかも、その実現
に当たって構成の簡単化及びコスト安を図り得るという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すドラムの回転角速度の
変化を示すグラフ

【図２】全体の縦断側面図

【図３】ブロック図

【図４】作用説明用のドラムの断面図

【図５】（ａ）ないし（ｄ）は作用説明用の異なる状態
を示すドラムの断面図

【符号の説明】

２はタブ、４はドラム、９はモータ、２７は制御装置、
３０はモータ駆動回路、３３はホールＩＣ（角速度検出
手段）を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　横軸状に配設したドラムをモータによ
り回転駆動して前記ドラム内の洗濯物を洗濯及び脱水す
るようにしたドラム式洗濯機において、前記ドラムの回
転角速度を検出する角速度検出手段を備え、前記ドラム
の回転速度を脱水回転速度まで上昇させる脱水起動時に
おいて、前記ドラムの回転角速度が次式で定義されるω
１【数１】（但し、ｒはドラムの半径、ｇは重力加速度である）に
達した時点以降で、共振振動数に対応する共振角速度に
達する前までの期間に、前記角速度検出手段からの検出
信号に基づいて前記ドラムの回転速度をゆるやかに上昇
させるように制御するバランス脱水行程を設けたことを
特徴とするドラム式洗濯機。