JPH11164991A - 遠心脱水装置 - Google Patents

遠心脱水装置

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JPH11164991A
JPH11164991A JP9350116A JP35011697A JPH11164991A JP H11164991 A JPH11164991 A JP H11164991A JP 9350116 A JP9350116 A JP 9350116A JP 35011697 A JP35011697 A JP 35011697A JP H11164991 A JPH11164991 A JP H11164991A
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JP
Japan
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drum
water
eccentric load
laundry
rotation speed
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JP9350116A
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English (en)
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Tomoya Kawaguchi
智也 川口
Kiyoyuki Suou
聖行 周防
Takaaki Yonezawa
孝昭 米澤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗濯物の吸水率又は脱水率が相違していて
も、高速脱水運転時の異常振動を確実に防止する。 【解決手段】 偏心位置がドラム内周壁の一部に設けた
バランサに対向する位置近傍である場合(S6)、該バ
ランサに注水を行ないドラムのバランスを調整する(S
7〜S12)。その後、ドラムの回転速度を500rp
m迄上昇させて軽度の脱水を行ない(S13〜S1
5)、再び偏心量を検知して350g未満であるならば
高速脱水運転に移行する(S16〜S19)。軽度の脱
水により洗濯物の重量は減少するから、その結果ドラム
のバランス状態が悪化した場合には、高速脱水運転は実
行されず振動が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、籠状のドラムの内
部に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に高速で
回転させることによって洗濯物の脱水又は洗浄用溶剤の
脱液を実行する遠心脱水装置(ここでは、溶剤の遠心脱
液装置も含めて「遠心脱水装置」と呼ぶこととする)に
関する。なお当然のことながら、本発明は、洗濯から脱
水迄、更には乾燥迄を連続的に行なう洗濯機又は洗濯乾
燥機に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】ドラム式遠心脱水装置は、洗浄後の洗濯
物を籠状のドラム内部に収容し該ドラムを水平軸を中心
に高速で回転する構造となっている。この種の遠心脱水
装置における大きな問題点の一つは、洗濯物がドラム内
周壁上で均等に分散していない状態でドラムを高速回転
させると、回転軸回りの質量分布のアンバランスによっ
て異常振動や異常騒音が発生することである。このよう
な遠心脱水装置を搭載した市販のドラム式洗濯乾燥機で
は、上記異常振動を抑制するためにドラムを内装する外
槽の周囲に重錘を取り付けるようにしている。このた
め、従来のこの種の洗濯乾燥機は重量が非常に重くな
り、設置場所が限られると共に移動や運搬も困難であっ
た。
【0003】上記異常振動の問題を解決することを目的
としたドラム式遠心脱水装置は、従来より幾つか提案さ
れている。例えば、特開平6−254294号公報記載
の遠心脱水装置では、ドラム高速回転による脱水運転を
行なう前に、ドラム低速回転によってドラム内部の洗濯
物をドラム内周壁上で均等に分散配置する方法が開示さ
れている。より詳しくは、まず極く短時間ドラムを低速
で回転させ、次いで該回転速度よりは若干速いが脱水運
転時の回転速度よりは充分に遅い回転速度でドラムを回
転させる、という二段階の回転制御の組合せにより洗濯
物の分散を図っている。
【0004】また、この従来技術では、ドラム内部の洗
濯物の偏在を検出する手段として装置の台座の部分に振
動監視センサを設置し、ドラムの回転速度を脱水運転を
行なうための高速回転速度迄上昇させたときに該振動監
視センサが異常振動を検知すると回転速度を落とすよう
にしている。
【0005】しかしながら、上記従来技術のようなドラ
ムの回転制御方法を用いても、一回のドラム低速回転に
よって確実に洗濯物が均等に分散されるとは限らない。
従って、ドラム低速回転により洗濯物の分散を試みた後
にドラムを高速回転させ、そのときに異常振動が発生す
る場合には再びドラムの回転速度を落として洗濯物の分
散をやり直さなければならない。このようにして、ドラ
ム低速回転による洗濯物の分散化とドラム高速回転によ
る偏心荷重の検出とを複数回繰り返すことになると、脱
水時間が長引いてしまう。
【0006】更には、上述のように洗濯物の均等分散を
図るという方法では、ドラムに比較的重量の重い衣類
(例えばジーンズ等)が一枚のみ収容された場合、均等
分散が行なえず異常振動の抑制が不可能になってしま
う。
【0007】そこで、例えば特公平7−100095号
公報には、ドラムの内周壁の一部に重錘を付加してバラ
ンス調整を行なう遠心脱水装置が開示されている。この
従来の遠心脱水装置では、重錘がドラムの最高位置に到
達したときに洗濯物は重力によりドラム回転軸に対して
重錘に対向する位置にあって両者がバランスしていると
判断し、ドラムを低速回転から高速脱水回転に移行する
ようにしている。しかしながら、このような方法によっ
ても重錘と洗濯物とが確実にバランスした状態で高速脱
水回転に移行できるとは限らず、脱水運転時に完全に異
常振動を防止することはできない。勿論、重錘の重量に
応じた所定重量の洗濯物をドラム内に収容する等の厳密
な条件を課せばバランスさせることも可能であろうが、
このようなことは実際の遠心脱水装置において現実的で
はない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本願
出願人は、特願平9−249917号等において、ドラ
ムのバッフルの一部に水を一時的に保持可能なポケット
状のバランサを形成し、洗濯物の偏在による偏心荷重が
ドラム内周壁上で該バランサに対向する位置の近傍に存
在する場合には、その偏心量に見合った適宜の量の水を
バランサに注入することによりドラム全体のバランス調
整を行なう新規な構成の遠心脱水装置を提案している。
この遠心脱水装置では、洗濯物の偏在による偏心荷重が
バランサの対向位置近傍に存在しさえすれば、その偏心
量に拘らず(但し所定の範囲内で)バランス調整が可能
である。
【0009】ところが、このような遠心脱水装置によっ
て高速脱水運転開始前にドラムのバランス調整を行なっ
ても、高速脱水運転中に偏心荷重の状態が変化して振動
を生じることがある。すなわち、高速脱水運転開始前に
はドラム内の各洗濯物はそれぞれ多量の水を吸い込んで
おり、高速脱水運転により洗濯物に含まれる水が飛散す
ると各洗濯物の重量は大きく減少する。一般に、洗濯物
の吸水率(又は脱水率)や脱水のされ易さ(水の抜け易
さ)はその繊維の種類や織り方等により相違する。この
ため、例えば木綿等の脱水され難い衣類と化学繊維等の
脱水され易い衣類とがドラム内周壁上で偏って配置され
ていると、脱水され易い衣類の重量はすぐに減少する一
方、脱水され難い衣類の重量はあまり減少しない。この
結果、脱水され難い衣類が偏心荷重の原因となり振動が
大きくなってしまうことがある。
【0010】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、脱水の進行に
より各洗濯物の重量減少の度合が相違するような場合で
あっても確実に脱水時の振動や騒音が抑制される遠心脱
水装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る第1の遠心脱水装置は、籠状の
ドラム内に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に
回転させることにより該洗濯物の脱水を行なう遠心脱水
装置において、 a)ドラム自体が偏心荷重を有するべく該ドラム壁面の一
部に設けた重錘部と、 b)洗濯物が収容された状態のドラムの偏心荷重の大きさ
及び位置を検知する偏心荷重検知手段と、 c)ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大き
く且つドラムの共振点よりも低い第1の回転速度でドラ
ムを回転させているときに前記重錘部と洗濯物とによる
バランスがとれるようにバランス調整を行ない、その後
に該共振点よりも高く且つ洗濯物から水が抜けるような
第2の回転速度でドラムを回転させているときに前記偏
心荷重検知手段により偏心荷重の大きさを検知し、該偏
心荷重の大きさが所定値以下の場合に高速脱水運転に移
行する運転制御手段と、を備えることを特徴としてい
る。
【0012】本発明に係る第2の遠心脱水装置は、上記
第1の遠心脱水装置において、前記重錘部は、ドラム壁
面の一部に形成した中空体の水保持部と、該水保持部に
水を注入する注水手段とから成るものとし、偏心荷重の
位置がドラム内周壁面上で水保持部に対向する箇所の近
傍であるとき、該偏心荷重の大きさに応じた量の水を該
水保持部に注入すべく前記注水手段を駆動する注水制御
手段を更に備え、該注水制御手段は、ドラムが第1の回
転速度でもって回転されているとき水保持部に水が注入
されていない状態で検知された偏心荷重の大きさが所定
値以上である場合に該偏心荷重の大きさに応じた量の水
を水保持部に注入してドラムのバランス調整を行なうこ
とを特徴としている。
【0013】また、本発明に係る第3の遠心脱水装置
は、上記第1又は第2の遠心脱水装置において、前記運
転制御手段は、第2の回転速度でもってドラムを回転さ
せているときに検知された偏心荷重の大きさが所定値を
越える場合には、ドラムの回転速度を落としてバランス
調整をやり直すことを特徴としている。
【0014】また、本発明に係る第4の遠心脱水装置
は、上記第2の遠心脱水装置において、前記運転制御手
段は、第1の回転速度でもってドラムを回転させたとき
に前記水保持部に注水を行なってバランス調整を行ない
且つ第2の回転速度でもってドラムを回転させていると
きに検知された偏心荷重の大きさが所定値を越える場合
には、該水保持部内の水の一部又は全部を排出し、或い
はその排出後に再び該水保持部に注水を行なうことによ
り第2回目のバランス調整を行ない、偏心荷重の大きさ
が所定値以下になったならば高速脱水運転に移行するこ
とを特徴としている。
【0015】また、本発明に係る第5の遠心脱水装置
は、上記第2又は第4の遠心脱水装置において、前記注
水制御手段は、洗濯物に起因する偏心荷重が前記水保持
部に注入された水の重量よりも大きい状態で注水を停止
することを特徴としている。
【0016】また、本発明に係る第6の遠心脱水装置
は、上記第1乃至第5のいずれかの遠心脱水装置におい
て、前記偏心荷重検知手段は、ドラムが第1の回転速度
で回転されているとき、該ドラムを回転駆動するモータ
の駆動電流の変動に基づき偏心荷重を検知することを特
徴としている。
【0017】更に、本発明に係る第7の遠心脱水装置
は、上記第1乃至第6のいずれかの遠心脱水装置におい
て、前記モータが位相制御により回転制御される構成で
ある場合、前記偏心荷重検知手段は、ドラムが第2の回
転速度で回転されているとき、位相制御の制御角又は該
制御角に関連した信号の変動に基づき偏心荷重を検知す
ることを特徴としている。
【0018】また、本発明に係る第8の遠心脱水装置
は、上記第1乃至第6のいずれかの遠心脱水装置におい
て、前記モータがパルス幅変調制御により回転制御され
る構成であるときには、前記偏心荷重検知手段は、ドラ
ムが第2の回転速度でもって回転されているとき、回転
制御信号のパルス幅又は該パルス幅に関連した信号の変
動に基づき偏心荷重を検知することを特徴としている。
【0019】
【発明の実施の形態及び発明の効果】上記第1の遠心脱
水装置では、運転制御手段は、まず、洗濯物に作用する
遠心力と重力とが釣り合うような回転速度(以下「均衡
回転速度」という)よりも高く且つドラムの共振点より
も低い第1の回転速度でもってドラムを回転させる。こ
の共振点はドラムの重量や内径等に依存する固有の値で
あり、この種の遠心脱水装置では共振点は均衡回転速度
よりも高く、高速脱水運転時の回転速度よりも低い。第
1の回転速度でドラムが回転するとドラム内の洗濯物は
遠心力によりドラム内周壁面に張り付いて回るから、偏
心荷重検知手段はこの洗濯物の偏在に起因する偏心荷重
の大きさ及び位置を検知する。この状態でドラムのバラ
ンス調整を行ない、偏心荷重の大きさが所定値以下にな
るようにする。
【0020】その後、運転制御手段はドラムの回転速度
を第2の回転速度迄上昇させる。第2の回転速度でドラ
ムが回転すると、洗濯物に含まれる水の一部は遠心力に
より飛散し、洗濯物はその分だけ重量が減少する。脱水
され易い衣類の水はすぐに抜け、一方脱水され難い衣類
の水はすぐには抜けないので、ドラムのバランス状態は
先のバランス調整終了直後とは変化している可能性があ
る。そこで、偏心荷重検知手段によりこのときの偏心荷
重の大きさを検知する。そして、その偏心荷重の大きさ
が所定値以内に収まっていたならば、ドラムの回転速度
を更に上昇させても振動が少ないと判断し、ドラムを高
速で回転させて本格的な脱水運転を行なう。
【0021】このように上記第1の遠心脱水装置によれ
ば、ドラム内の洗濯物のバランス調整を行なって偏心量
を減少させた後に、一旦高速脱水運転時の回転速度又は
それに近い適度な回転速度でもって軽く脱水を行ない、
その脱水後に再度偏心量を検知して振動の発生の恐れが
ないと判断したときにのみ本格的な脱水運転に移行す
る。このため、一旦バランス調整を行なった後に脱水に
よる洗濯物の重量減少によってドラムのバランス状態が
悪化したときには、高速脱水運転が行なわれないので異
常振動や騒音の発生を確実に防止することができる。
【0022】また、上記第2の遠心脱水装置では、水保
持部に水が注入されていない状態ではドラム自体は偏心
荷重を有しておらず、注水手段により水保持部に水が注
入されるとその水の量に応じた偏心荷重をドラム自体が
有する。運転制御手段は、水保持部に水が導入されてい
ない状態で、第1の回転速度でもってドラムを回転させ
る。偏心荷重検知手段により検知された偏心荷重の位置
がドラム内周壁上で水保持部に対向する箇所の近傍であ
る場合には、水保持部に適宜の量の水を注入することに
よりドラムのバランスをとることが可能である。そこ
で、注水制御手段は注水手段を駆動して水保持部内に水
を注入し、バランス調整を実行する。
【0023】従って上記第2の遠心脱水装置によれば、
バランス調整を迅速に終了して第2の回転速度による軽
度の脱水へ移行することができる。このため、脱水所要
時間ひいては洗濯所要時間が長引くことを防止できる。
【0024】また、上記第3の遠心脱水装置では、第2
の回転速度でもってドラムを回転しているときに検知さ
れた偏心荷重の大きさが所定値を越えていたならば、一
旦回転速度を落としてバランス調整をやり直す。
【0025】上記本発明の遠心脱水装置では、第2の回
転速度でドラムを回転させたとき、洗濯物の重量は脱水
により減少するものの重錘部の重量は減少しないので、
脱水の進行に伴い重錘部が偏心荷重となってしまう恐れ
がある。そこで、第4の遠心脱水装置では、水保持部に
注水することによりドラムのバランス調整を行なう構成
において、第2の回転速度でもってドラムを回転させて
いるときに偏心荷重の大きさが所定値を越えている場合
には、水保持部に注入された水の量を減らすことにより
第2回目のバランス調整を試みる。これにより、水保持
部が偏心荷重となってバランス状態が悪化している場
合、バランス状態が改善されて高速脱水運転に移行する
ことができる。
【0026】また、第5の遠心脱水装置では、水保持部
に注水することによりドラムのバランス調整を行なう際
に、水保持部の重量の方が洗濯物による偏心荷重よりも
小さい状態で調整を終了しておく。するとその後、軽い
脱水により洗濯物の重量が減少したときにドラム全体の
偏心量はより減少する方向に変化するので、偏心量が所
定値以下に収まる確率が高くなる。
【0027】また、本発明の遠心脱水装置では、ドラム
が共振点よりも低い第1の回転速度でもって回転すると
きと、共振点よりも高い第2の回転速度でもって回転す
るときのそれぞれの時点で偏心荷重を検知する必要があ
る。ドラムの回転速度が低いときには、偏心荷重による
負荷トルクの変動に対応してモータの駆動電流の変動が
顕著に現われるから、第6の遠心脱水装置は、この電流
変動を用いて偏心荷重の大きさと位置とを検知する。
【0028】一方、第2の回転速度のように回転速度が
高いときには、モータの負荷であるドラムに大きな慣性
力が作用するため、モータの駆動電流の変動が顕著に観
察できなくなる。そこで、それに代わって他の偏心荷重
検知方法を用いる。第7の遠心脱水装置では、位相制御
の制御角又は該制御角に関連した信号の変動を用いて偏
心荷重の大きさを検知する。また、第8の遠心脱水装置
では、回転制御信号のパルス幅又は該パルス幅に関連し
た信号の変動を用いて偏心荷重の大きさを検知する。こ
れらの方法によれば、ドラムが高い回転速度でもって回
転しているときでも、偏心荷重の大きさを正確に且つ時
々刻々と検知することができる。
【0029】
【実施例】〔実施例1〕以下、本発明に係る遠心脱水装
置の第1の実施例(以下「実施例1」という)を図面を
参照して説明する。まず、図1及び図2に基づいて、実
施例1による遠心脱水装置を備えたドラム式洗濯機の構
成を説明する。図1はこの洗濯機の概略側面断面図、図
2はこの洗濯機の要部を示す背面透視図である。
【0030】外箱1の内部には外槽2がバネ3及びダン
パ4に吊支され、外槽2内部には洗濯物を収容するため
のドラム5が主軸8に軸支されている。外箱1の前面に
は外槽2の前面開口を開閉するドア7が設けられ、洗濯
物はこのドア7を開放してドラム5内部へと収容され
る。ドラム5の周壁には多数の通水孔6が設けられてお
り、外槽2内に給水された水は通水孔6を通してドラム
5内へ流入し、また逆にドラム5内で洗濯物から脱水さ
れた水は通水孔6を通して外槽2へと飛散される。ドラ
ム5の内周には、回転に伴って洗濯物をかき上げるため
のバッフル9が回転角90°毎の位置に四個設けられて
いる。そのバッフル9の内の一個は、その内部に水を保
持するバランサ10を兼ねている。ドラム5の背面に
は、主軸8を中心とした円周の内周側に大きな注水開口
12を有する略円盤形状の水案内室11が設けられてい
る。水案内室11には、ドラム5側にバランサ10と連
通する注水孔13が形成され、主軸8に対し注水孔13
と略180°対向する外槽2側に排水孔14が形成され
ている。
【0031】主軸8は外槽2に装着された軸受15によ
り保持されており、その先端には主プーリ16が取り付
けられている。外槽2の下面にはモータ17が配置さ
れ、モータ17の回転駆動力はモータプーリ18、Vベ
ルト19を介して主プーリ16に伝達される。また、外
部の水道栓等から給水口20に供給された水は、給水バ
ルブ21を介して外槽2内へ注水されると共にバランス
用注水バルブ22を介して外槽2に設けられた注水ノズ
ル23から放出される。一方、外槽2底部に連結された
排水管24には排水ポンプ25が設けられ、外槽2内に
溜まった水は排水ポンプ25が駆動されることにより外
部に排出される。
【0032】主プーリ16のリング部には開口が円周上
に一箇所設けられており、該リング部を挟んで両側に発
光部261と受光部262とが配置されている。これに
より、ドラム5が一回転する期間に一回だけ発光部26
1から発した光が開口を通過して受光部262に到達す
る。後述の回転センサ26は、この受光信号に基づいて
ドラム5の回転に同期した検出信号(回転マーカ)を出
力する。
【0033】次に、上記バランサ10への注水及び排水
について図3を用いてより詳しく説明する。図3は、バ
ランサ10及び水案内室11の作動状態を示した概略断
面図である。ドラム5が所定の回転速度以上で回転して
いるときに注水ノズル23から水が放出されると、放出
された水は注水開口12を介して水案内室11に入り、
ドラム5の後壁面を伝わる等しつつ遠心力により外周側
へ移動する。そして、図3(a)に示すように、水は遠
心力により水案内室11外周壁内側に張り付いて保持さ
れる。なお、注水開口12は面積が広いため、水圧のば
らつき等により注水ノズル23から放出された水の落下
方向がばらついても、その大部分は確実に水案内室11
に飛び込む。
【0034】バランサ10は、主軸8に対し水案内室1
1よりも更に外周側に広がる中空体となっている。この
ため、水案内室11に注水された水は遠心力により注水
孔13を通ってバランサ10内部に入り込み、図3
(b)に示すようにバランサ10の外周壁側つまりドラ
ム5の内周壁面に張り付いて保持される。なお、水案内
室11の外周側には排水孔14も開口しており、この排
水孔14を通して水案内室11から水が逃げるが、その
排水量は水案内室11に注水される水の量に比較して極
めて少ない。
【0035】バランサ10に溜まった水を排出する際に
は、バランサ10を回転円周上の最高位置で停止させ保
持する。すると、バランサ10内の水に作用する遠心力
が失われるため、図3(c)に示すように、水は注水孔
13を通って水案内室11へ流れ出て、水案内室11の
底部に溜まった水はちょうど回転円周上の最低位置にな
っている排水孔14を通って外槽2へ流れ出る。注水孔
13や排水孔14の開口面積は小さいが、バランサ10
を上記位置に保って暫時経過すれば、バランサ10及び
水案内室11内の水は完全に外槽2へ排出される。
【0036】次に、上記洗濯機における遠心脱水の関連
部分の電気的構成及び動作を図4を参照して説明する。
マイクロコンピュータを中心に構成される制御部30
は、機能的に、中央制御部31、位相制御部32、偏心
荷重検知部33及び注水制御部34等から成る。中央制
御部31は脱水運転を進めるための運転プログラムが予
め記憶されたメモリを含み、偏心荷重検知部33から偏
心荷重の大きさ及び位置に関する情報を受け取り、後述
のように処理して所望のドラム回転速度に対応したモー
タ17の目標回転速度Npを位相制御部32に指示す
る。
【0037】モータ駆動部40は交流電源41及び交流
スイッチ42から構成され、位相制御部32と共にモー
タ17の回転制御手段として機能する。モータ17には
回転数検出器52が付設され、実際のモータ17の回転
速度Nr(以下「実回転速度」という)に対応した検出
信号(例えば回転に応じた数のパルス信号)が位相制御
部32にフィードバックされる。
【0038】次に、上記位相制御部32及びモータ駆動
部40を中心とするモータ17の回転制御の動作を図5
を参照して詳述する。位相制御部32は、目標回転速度
Npと実回転速度Nrとの差に基づいて制御角αを算出
し、図5(b)に示すように、基準となる位相角0°の
位置から制御角αだけ遅延したタイミングで立ち上が
り、所定角度(例えば140°)で立ち下がるような方
形波信号を生成する。交流スイッチ42は例えばトライ
アック等のゲート制御式半導体スイッチ等から成り、そ
のスイッチの二つの主電極間には交流電源41より図5
(a)に示すような正弦波状の単相交流電流が供給され
ている。スイッチのゲート電極には位相制御部32より
先の方形波信号がゲート信号として印加され、スイッチ
はそのゲート信号の立ち上がりでオンし、交流電流のゼ
ロクロス点(つまり0°又は180°)でオフする。従
って、0°〜αの期間には電流は遮断され、α〜180
°の期間には電流が流れる。すなわち、図5(c)中に
斜線で囲まれた範囲の断続的な交流電流がモータ17に
供給される。この斜線の範囲の面積が広いほどモータ1
7に供給される電力は大きく、モータ17の回転トルク
は増加する。従って、位相制御部32は、モータ17を
加速させるときには制御角αを小さくし、逆に減速させ
るときには制御角αを大きくする。これにより、交流ス
イッチ42に与えられるゲート信号の信号幅Wは、加速
時には広く減速時には狭くなる。
【0039】上記偏心荷重検知部33は、以下のような
二つの方法によってドラム5の偏心荷重を検知してい
る。すなわち、第1の方法はモータ電流の変動を利用し
た検知方法である。モータ電流検出部51は、上述のよ
うにモータ17に流れる駆動電流を検出し電圧値に変換
して偏心荷重検知部33に与える。図6はモータ電流の
時間変動の一例を示す波形図である。図中、回転マーカ
Mは、前述のような回転センサ26により得られるドラ
ム5の一回転周期を示す信号に基づくマーカである。ド
ラム5に偏心荷重が存在していると、図6に示すように
モータ電流はその偏心荷重に応じた変動成分を有する。
このモータ電流の変動はモータ17の負荷トルクの変動
に対応したものであり、モータ電流の最大ピークはドラ
ム5の一回転期間内で負荷トルクが最大になるときに現
われる。また、モータ電流の変動振幅Lは偏心荷重の大
きさ(偏心量)に対応している。
【0040】図7は、変動振幅Lと偏心量との関係の一
例を示すグラフである。予めこのような関係を調べてメ
モリに記憶しておくことにより、変動振幅Lから偏心量
を取得することができる。なお、モータ電流の変動要因
は必ずしも偏心荷重だけではないため、偏心荷重に依る
変動成分を精度良く検知するためには、モータ電流の変
動成分からドラム5の回転速度近傍の周波数成分のみを
抜き出すフィルタ処理を行なうとよい。
【0041】偏心荷重検知部33は、図6に示すような
モータ電流の変動成分の信号が入力されると、回転マー
カMの間隔毎つまりドラム5の一回転期間毎に最大ピー
ク及び最小ピークを検出する。そして、その最大及び最
小ピークの差(変動振幅L)を算出し、メモリに記憶し
ている図7に示すような関係を参照して偏心量を得る。
また、最大ピークの出現するタイミング(例えば直前の
回転マーカMからの遅延時間)によりドラム5内周壁上
での偏心荷重の位置を検知する。
【0042】上記第1の方法では偏心量と偏心位置とを
同時に得ることが可能であるが、モータ17の回転速度
が或る程度以上速くなると、偏心荷重が存在しても図6
に示すようなモータ電流の変動が顕著に観察できなくな
る。そこで、このような場合には第2の方法が利用でき
る。第2の方法は、モータ17の回転を制御する制御角
α又はそれに関連した信号の変動を利用した検知方法で
ある。
【0043】すなわち、上記構成で一定回転速度の速度
制御を行なう場合、ドラム5が一回転する間に負荷トル
ク変動によって速度が変化しようとする力が作用する
と、位相制御部32は制御角αを変化させてモータ17
の回転速度を一定に保つ。従って、偏心量が大きいほど
ドラム5が一回転する間のゲート信号幅の最大値W1と
最小値W2との差(W1−W2)は大きくなる。図8は、
このゲート信号幅の差と偏心量との関係の一例を示すグ
ラフである。予めこのような関係を求めてメモリに記憶
させておくことにより、ゲート信号幅の差(W1−W2)
から偏心量を得ることができる。
【0044】以下、上記構成の洗濯機における脱水行程
時の制御の手順を図9〜図11のフローチャートに沿っ
て説明する。以下の説明では、ドラム5の径を470m
mとしたときの数値を例に挙げているが、ドラム径が相
違する場合には各回転速度等の数値を適宜変更すること
により対応可能であることは明白である。
【0045】洗い行程が終了し脱水行程が開始されると
き、ドラム5内部の洗濯物はドラム5底部に重積した状
態にある。このときバランサ10には全く水が入ってお
らず、ドラム5自体は偏心荷重を有していない。
【0046】脱水行程が開始されると、位相制御部32
は、ドラム5の回転速度を130rpm迄急速に上昇さ
せるべく100Vの全波(図5において制御角α=0)
がモータ17に印加されるようにモータ駆動部40を制
御する(ステップS1)。中央制御部31は、ドラム5
の回転速度が130rpmに到達したか否かを繰り返し
判定する(ステップS2)。このときの回転速度は、ド
ラムの共振点(この例では約200rpm)よりも低く
且つ水案内室11に注入された水がバランサ10に送ら
れるような適度な遠心力が得られる回転速度以上の範囲
であれば、適宜に設定することができる。
【0047】ドラム5が130rpmで回転するとき、
全ての洗濯物は遠心力によりドラム5の内周壁面に押し
付けられた状態で回転する。このとき洗濯物がドラム5
内周壁上で偏在していると、図6に示したようなモータ
電流の変動が生じるので、偏心荷重検知部33は上述の
ようにこの変動成分に基づき偏心量a及び偏心位置を検
知する(ステップS3)。
【0048】次いで、中央制御部31は偏心量aが35
0gよりも小さいか否かを判定する(ステップS4)。
ステップS4にて偏心量が350gよりも小さいと判定
されたときにはステップS13に進み、位相制御部32
はドラム5の回転速度を500rpm迄上昇させるよう
にモータ駆動部40を制御する。上記ステップS4にて
偏心量が350g以上であると判定されると、次に偏心
量が1300gよりも小さいか否かを判定する(ステッ
プS5)。偏心量が1300g以上である場合には、た
とえ後述のように偏心位置がバランサ10に対向する位
置近傍であったとしても、バランサ10への注水によっ
て偏心量を350g以下にすることができない。そこ
で、この場合にはステップS20に進み、ほぐし運転を
行なった後にステップS1へ戻る。
【0049】ステップS20のほぐし運転では、均衡回
転速度(ここでは約60rpm)よりも低い、例えば5
0〜55rpm程度の回転速度でドラム5が左右回転す
るようにモータ駆動部40を制御する。これにより、積
み重なり合い且つ絡み合っていた洗濯物がほぐされ、一
枚一枚の洗濯物の間に空気が入って各洗濯物が互いに剥
がれ易くなる。
【0050】上記ステップS5にて偏心量が1300g
よりも小さいと判定されると、次に中央制御部31は偏
心位置がバランサ10に対向する位置近傍であるか否か
を判定する(ステップS6)。偏心位置がバランサ10
の対向位置近傍でない場合には、バランサ10に注水を
行なってもドラム5のバランスをとることはできないの
で、上記ステップS5の処理と同様にステップS20の
ほぐし運転に進む。
【0051】上記ステップS6にて偏心位置がバランサ
10の対向位置近傍であると判定されると、注水制御部
34はバランス用注水バルブ22を開放する(ステップ
S7)。これにより、前述のように注水ノズル23から
水が放出されて水案内室11に水が入ってゆき、遠心力
によってドラム5の内周壁面に張り付いた状態でバラン
サ10内に保持される。ドラム5内の洗濯物は遠心力に
より完全にその内周壁面に押し付けられた状態で回転
し、一方バランサ10内部の水の量は徐々に増え重量が
増加してゆくから、図6に示した変動振幅Lは次第に小
さくなってゆく。
【0052】偏心荷重検知部33はこのように徐々に変
化する偏心量bを連続的に検知し、注水制御部34は偏
心量bが上記ステップS3にて検知された偏心量aの1
/3又は350gのいずれか小さいほうの値以下になる
迄注水を続ける。すなわち、中央制御部31は上記ステ
ップS3にて検知された偏心量aの1/3の値Xを算出
し(ステップS8)、その値Xが350gを越えている
か否かを判定する(ステップS9)。Xが350gを越
えている場合には、中央制御部31は、徐々に減少する
偏心量bが350g以下になったか否かを繰り返し判定
する(ステップS10)。そして、偏心量bが350g
以下になったときに、注水制御部34はバランス用注水
バルブ22を閉鎖する(ステップS12)。
【0053】一方、上記ステップS9にてXが350g
以下であると判定されると、中央制御部31は、徐々に
減少する偏心量bがX(つまり偏心量aの1/3)以下
になったか否かを繰り返し判定する(ステップS1
1)。そして、偏心量bがX以下になったときに、注水
制御部34はバランス用注水バルブ22を閉鎖する(ス
テップS12)。これにより、バランサ10内部の水の
増加は停止する。従って、洗濯物による偏心荷重がバラ
ンサ10の重量よりも大きく、且つ偏心量bが大きくと
も350g以下の状態で第1回目のバランス調整が終了
する。
【0054】その後、位相制御部32はドラム5の回転
速度が共振点を通過して500rpm迄上昇するように
モータ駆動部40を制御する(ステップS13)。この
とき上述の如く偏心量は小さくなっているので、回転速
度が共振点を通過する際にもドラム5や外槽2の振動は
小さい。中央制御部31はドラム5の回転速度が500
rpmに到達したか否かを繰り返し判定し(ステップS
14)、500rpmに到達したならば内部タイマの計
時を開始して1分が経過したか否かを繰り返し判定する
(ステップS15)。これにより、1分間、ドラム5の
回転速度が500rpmに維持される。
【0055】この回転速度では完全な脱水は行なえない
が、洗濯物に含まれる水の半分程度が飛散するので軽い
絞りがなされた状態となる。このため、上記ステップS
10又はS11にて偏心量が検知された時点よりも洗濯
物の重量が減少し、その結果、高速脱水運転時に許容で
きない程度に振動が大きくなるような偏心量に変化して
いる可能性がある。そこで、1分経過後に、偏心荷重検
知部33は偏心量cを検知する(ステップS16)。
【0056】このときドラム5は500rpmという高
い回転速度で回転しているため、上記ステップS3及び
S10又はS11にて行なったようなモータ電流の変動
を利用した偏心荷重の検知は行なえない。そこで、上述
の第2の方法、すなわち交流スイッチ42のゲート信号
幅の差を利用した検知方法を用いる。中央制御部31
は、これにより得た偏心量cが350gよりも小さいか
否かを判定する(ステップS17)。
【0057】上述のようにステップS7〜S12のバラ
ンス調整によって、洗濯物による偏心荷重がバランサ1
0の重量よりも大きい状態で且つ偏心量は大きくとも3
50gになっている。そこで、軽度の脱水により洗濯物
全体があまり大きなばらつきをもたずに重量が減少する
と、偏心量は減少する筈であるので、ステップS17の
判定において350g未満になっている可能性が高い。
ステップS17にて偏心量が350gよりも小さいと判
定された場合には、その状態のまま脱水運転を実行して
も振動や騒音が小さいと判断して高速脱水運転に移行
し、位相制御部32はドラム5の回転速度を1000r
pm迄上昇するように制御する(ステップS19)。こ
れにより、洗濯物に浸透していた水は遠心力により飛散
して脱水される。この高速脱水運転では、布傷みを生じ
易い洗濯物を保護するために、ドラム5の回転速度を使
用者によって指定された洗濯コース(例えば毛布洗濯コ
ース、ドライ専用衣類洗濯コース等)に応じた1000
rpm以下の上限値(例えば800rpm)に制限する
ようにしてもよい。
【0058】これに対し、一般に洗濯物はその繊維の種
類や織り方等により吸水率(又は脱水率)が異なるた
め、そのような洗濯物が混在して収容されていると、軽
度の脱水の結果、ドラム5のバランスが崩れることがあ
り得る。上記ステップS17にて偏心量が350g以上
である場合には、このようにドラム5のバランス状態が
悪化したと判断し、次に、中央制御部31は、バランサ
10を用いたバランス調整を行なったか否かを判定する
(ステップS18)。
【0059】バランス調整にバランサ10を使用してい
ないと判定された場合には、後述のようにバランサ10
に起因する偏心量の増加ではなく、各洗濯物の脱水のさ
れ方の相違による偏心量の増加であると看做せる。そこ
でこのような場合には、上記ステップS20のほぐし運
転に戻り、洗濯物の配置をやり直す。
【0060】一方、バランサ10を使用して第1回目の
バランス調整を行なった後に上述の如く軽度の脱水を行
なった場合、次のような理由でドラムのバランスが崩れ
た可能性がある。すなわち、軽度の脱水により、上記ス
テップS10又はS11にて偏心量bが最終的に検知さ
れた時点よりも洗濯物の重量は減少する。その一方、バ
ランサ10に溜まった水の重量は減少しないから、例え
ば洗濯物の殆どが脱水され易い衣類であると、洗濯物の
重量減少が大き過ぎて、バランサ10が偏心荷重となっ
てしまう恐れがある。
【0061】そこで、上記ステップS18にてバランサ
10が使用されたと判定されると、バランサ10内の水
の一部又は全部を一旦排出し、再度適宜の水を注入する
ことにより第2回目のバランス調整を行なう。すなわ
ち、位相制御部32は、バランサ10がドラム5の最高
位置近傍に保持される状態でドラム5が停止するように
モータ駆動部40を制御する(ステップS21)。中央
制御部31はドラム5の回転が停止したか否かを判定し
(ステップS22)、ドラム5の回転が停止したならば
内部タイマの計時を開始し、2秒が経過する迄待機する
(ステップS23)。従って、バランサ10は、2秒間
ドラム5の最高位置近傍に保持される。このとき排水孔
14はちょうどドラム5の最低位置にくるので、バラン
サ10から注水孔13を介して水案内室11に流れ出た
水は排水孔14を介して外槽2に排出される。これによ
り、バランサ10内の水のうちの略一定量が排出され
る。
【0062】上記ステップS23にて2秒が経過したと
判定されると、位相制御部32はドラム5を急激に加速
させるべく、制御角α=0として100Vの全波交流電
圧をモータ17に印加するようにモータ駆動部40を制
御する(ステップS24)。これによりドラム5は急加
速し、短時間のうちに均衡回転速度を越える。中央制御
部31はドラム5の回転速度が100rpmに到達した
か否かを繰り返し判定し(ステップS25)、100r
pmに達したならば、位相制御部32は130rpmを
目標回転速度Npとして位相制御に切り替える(ステッ
プS26)。中央制御部31はドラム5の回転速度が1
30rpmに到達したか否かを繰り返し判定し(ステッ
プS27)、130rpmに達すると、偏心荷重検知部
33は上記ステップS3の処理と同様に偏心量d及び偏
心位置を検知する(ステップS28)。
【0063】次いで、中央制御部31は偏心量dが35
0gよりも小さいか否かを判定する(ステップS2
9)。ここで偏心量dが350gよりも小さいと判定さ
れたときには上記ステップS19に進んで洗濯物の脱水
を実行する。ステップS29にて偏心量dが350g以
上であると判定されると、次に偏心量dが1000gよ
りも小さいか否かを判定する(ステップS30)。ここ
では、先のステップS5の判定の場合と異なり、バラン
サ10内に水が入っている(つまりステップS21〜S
23の処理によりバランサ10から完全には排水されて
いない)可能性がある。水がバランサ10内に残った状
態で例えば偏心量が1000g以上存在する場合には、
バランサ10内の残りの空間に水を注入してもバランス
をとることはできない。そこで、バランサ10内に残っ
ている水を考慮して、上記ステップS5の判定時よりも
判定基準値を厳しくしている。
【0064】すなわち、偏心量dが1000g以上であ
る場合には偏心位置がバランサ10の対向位置近傍であ
ったとしても、バランサ10への注水によって偏心量を
充分に小さくすることができない可能性が高い。そこ
で、バランサ10内に残っている可能性のある水を更に
排出するために上記ステップS21〜S23と同様のス
テップS36〜S38の処理を実行し、その後に上記ス
テップS20と同様のステップS39のほぐし運転を行
ないステップS26へ戻る。
【0065】一方上記ステップS30にて偏心量dが1
000gよりも小さいと判定されると、次に中央制御部
31は偏心位置がバランサ10の対向位置近傍であるか
否かを判定する(ステップS31)。偏心位置がバラン
サ10の対向位置近傍でない場合には、バランサ10に
注水を行なってもドラム5のバランスをとることはでき
ない。そこで、次に中央制御部31は、偏心位置がバラ
ンサ10と同位置であるか否かを判定する(ステップS
35)。偏心位置がバランサ10と同位置である場合に
は、バランサ10に注入された水の排出量が充分ではな
く、バランサ10に残った水が偏心荷重の原因になって
いると判断する。そして、ステップS21へ戻り、再び
ドラム5の回転を停止してバランサ10内の水を排出さ
せる。上記ステップS35にて偏心位置がバランサ10
と同位置でもないと判定されると、上記ステップS36
へ進む。
【0066】上記ステップS31にて偏心位置がドラム
5内周壁上でバランサ10の対向位置近傍であると判定
されると、注水制御部34はバランス用注水バルブ22
を開放する(ステップS32)。これにより、前述のよ
うに注水ノズル23から水が放出され、水案内室11を
介してバランサ10に少しずつ水が導入される。偏心荷
重検知部33はこのときの偏心量eを連続的に検知し、
中央制御部31は偏心量eが350gよりも小さくなっ
たか否かを繰り返し判定する(ステップS33)。偏心
量eが350gよりも小さくなったならば、注水制御部
34はバランス用注水バルブ22を閉鎖する(ステップ
S34)。これにより、軽度の脱水がなされた洗濯物と
バランサ10との釣合によりドラム5のバランスがと
れ、第2のバランス調整が終了する。そして、上記ステ
ップS19へ進み洗濯物の脱水を実行する。既に洗濯物
は或る程度脱水されているから、高速脱水運転中の洗濯
物の重量減少の度合はあまり大きくない。従って、脱水
が進行して洗濯物の重量が減少してもドラム5のバラン
スは維持され、ドラム5や外槽2、更には外箱1の振動
は或る一定振幅以下に抑えられる。
【0067】〔実施例2〕次に、本発明に係る遠心脱水
装置の第2の実施例(以下「実施例2」という)を図1
2を参照して説明する。実施例2では、ドラム5の回転
制御の方式が上記実施例1とは相違しており、いわゆる
パルス幅変調(PWM)インバータによりモータ17の
回転速度を制御している。
【0068】図12は、実施例2におけるモータ駆動部
の構成を示す図である。三相直流モータ17の各巻線は
インバータ部43を構成するトランジスタ(又は他の半
導体スイッチ)の各ブリッジに接続され、そのブリッジ
は電圧Vdの直流電源44に接続されている。インバー
タ部43の各トランジスタの制御信号CS1〜CS6
は、上記実施例1の位相制御部32に相当するパルス幅
制御部より与えられる。パルス幅制御部は、目標回転速
度Npと実回転速度Nrとの差に応じてパルス信号のパ
ルス幅を変える。これにより、モータ17の各巻線には
方形波状の出力電圧が印加される。
【0069】従って、制御信号CS1〜CS6のパルス
幅は、実施例1の制御角αと同様に、ドラム5の回転速
度が比較的高いときに偏心量を求めるパラメータとして
用いることができる。すなわち、実施例2の構成で一定
回転速度の速度制御を行なう場合、ドラム5が一回転す
る間に負荷トルクの変動によって速度が変化しようとす
る力が作用すると、パルス幅制御部は制御信号CS1〜
CS6のパルス幅を変化させてモータ17の回転速度を
一定に保つ。従って、偏心量が大きいほどドラム5が一
回転する間のパルス幅の最大値と最小値との差(又は変
化率)は大きくなる。そこで、このパルス幅の差と偏心
量との関係を予め求めておくことにより、パルス幅の差
から偏心量を取得することができる。
【0070】なお、上記実施例1及び2はドラム式洗濯
機について説明したが、本発明が石油系溶剤等を使用し
たドライクリーナに適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1による遠心脱水装置を備え
たドラム式洗濯機の概略側面断面図。
【図2】 図1のドラム式洗濯機の要部の背面透視図。
【図3】 実施例1の遠心脱水装置におけるバランサへ
の水の注入及び排出の動作を示す概略断面図。
【図4】 実施例1の遠心脱水装置における電気系ブロ
ック構成図。
【図5】 実施例1の遠心脱水装置におけるモータの回
転制御を説明するための波形図。
【図6】 実施例1の遠心脱水装置における偏心荷重の
影響によるモータ電流の変動の一例を示す波形図。
【図7】 実施例1の遠心脱水装置におけるモータ電流
の変動振幅と偏心量との関係の一例を示すグラフ。
【図8】 実施例1の遠心脱水装置におけるゲート信号
幅の差と偏心量との関係の一例を示すグラフ。
【図9】 実施例1の遠心脱水装置における脱水行程時
の制御動作を示すフローチャート。
【図10】 実施例1の遠心脱水装置における脱水行程
時の制御動作を示すフローチャート。
【図11】 実施例1の遠心脱水装置における脱水行程
時の制御動作を示すフローチャート。
【図12】 本発明の実施例2による遠心脱水装置を備
えたドラム式洗濯機のモータ駆動部の構成図。
【符号の説明】
5…ドラム 9…バッフル 10…バランサ 11…水案内室 12…注水開口 13…注水孔 14…排水孔 22…バランス用注水バルブ 23…注水ノズル 26…回転センサ 30…制御部 31…中央制御部 32…位相制御部 33…偏心荷重検知部 34…注水制御部 40…モータ駆動部 41…交流電源 42…交流スイッチ 43…インバータ部 44…直流電源 51…モータ電流検出部 52…回転数検出器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 籠状のドラム内に洗濯物を収容し、該ド
    ラムを水平軸を中心に回転させることにより該洗濯物の
    脱水を行なう遠心脱水装置において、 a)ドラム自体が偏心荷重を有するべく該ドラム壁面の一
    部に設けた重錘部と、 b)洗濯物が収容された状態のドラムの偏心荷重の大きさ
    及び位置を検知する偏心荷重検知手段と、 c)ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大き
    く且つドラムの共振点よりも低い第1の回転速度でドラ
    ムを回転させているときに前記重錘部と洗濯物とによる
    バランスがとれるようにバランス調整を行ない、その後
    に該共振点よりも高く且つ洗濯物から水が抜けるような
    第2の回転速度でドラムを回転させているときに前記偏
    心荷重検知手段により偏心荷重の大きさを検知し、該偏
    心荷重の大きさが所定値以下の場合に高速脱水運転に移
    行する運転制御手段と、 を備えることを特徴とする遠心脱水装置。
  2. 【請求項2】 前記重錘部は、ドラム壁面の一部に形成
    した中空体の水保持部と、該水保持部に水を注入する注
    水手段とから成るものとし、偏心荷重の位置がドラム内
    周壁面上で水保持部に対向する箇所の近傍であるとき、
    該偏心荷重の大きさに応じた量の水を該水保持部に注入
    すべく前記注水手段を駆動する注水制御手段を更に備
    え、該注水制御手段は、ドラムが第1の回転速度でもっ
    て回転されているとき水保持部に水が注入されていない
    状態で検知された偏心荷重の大きさが所定値以上である
    場合に該偏心荷重の大きさに応じた量の水を水保持部に
    注入してドラムのバランス調整を行なうことを特徴とす
    る請求項1に記載の遠心脱水装置。
  3. 【請求項3】 前記運転制御手段は、第2の回転速度で
    もってドラムを回転させているときに検知された偏心荷
    重の大きさが所定値を越える場合には、ドラムの回転速
    度を落としてバランス調整をやり直すことを特徴とする
    請求項1又は2に記載の遠心脱水装置。
  4. 【請求項4】 前記運転制御手段は、第1の回転速度で
    もってドラムを回転させたときに前記水保持部に注水を
    行なってバランス調整を行ない且つ第2の回転速度でも
    ってドラムを回転させているときに検知された偏心荷重
    の大きさが所定値を越える場合には、該水保持部内の水
    の一部又は全部を排出し、或いはその排出後に再び該水
    保持部に注水を行なうことにより第2回目のバランス調
    整を行ない、偏心荷重の大きさが所定値以下になったな
    らば高速脱水運転に移行することを特徴とする請求項2
    に記載の遠心脱水装置。
  5. 【請求項5】 前記注水制御手段は、洗濯物に起因する
    偏心荷重が前記水保持部に注入された水の重量よりも大
    きい状態で注水を停止することを特徴とする請求項2又
    は4に記載の遠心脱水装置。
  6. 【請求項6】 前記偏心荷重検知手段は、ドラムが第1
    の回転速度で回転されているとき、該ドラムを回転駆動
    するモータの駆動電流の変動に基づき偏心荷重を検知す
    ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の
    遠心脱水装置。
  7. 【請求項7】 前記モータが位相制御により回転制御さ
    れる構成であるとき、前記偏心荷重検知手段は、ドラム
    が第2の回転速度でもって回転されているとき、位相制
    御の制御角又は該制御角に関連した信号の変動に基づき
    偏心荷重を検知することを特徴とする請求項1乃至6の
    いずれかに記載の遠心脱水装置。
  8. 【請求項8】 前記モータがパルス幅変調制御により回
    転制御される構成であるとき、前記偏心荷重検知手段
    は、ドラムが第2の回転速度でもって回転されていると
    き、回転制御信号のパルス幅又は該パルス幅に関連した
    信号の変動に基づき偏心荷重を検知することを特徴とす
    る請求項1乃至6のいずれかに記載の遠心脱水装置。
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