WO2013035256A1 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

ドラム式洗濯機は回転ドラム（４）と、水槽（３）と、給水部（７ａ）と、水位検知部（１０）と、モータ（６）と、制御部（２２）とを備えている。制御部（２２）は布量検知部（２２ｂ）を有し、脱水動作の制御を行う。そして制御部（２２）は給水部（７ａ）の給水開始前の布量検知結果と、洗濯物が含水した状態の布量検知結果とから洗濯物の布質を判定する布質判定部（２２ａ）を備えている。さらに制御部（２２）は、脱水動作にて回転ドラム（４）を回転ドラム（４）の最高到達回転数より小さい一定回転数において、布質判定部（２２ａ）による結果に基づき所定時間駆動させる。

Description

ドラム式洗濯機

　本発明は、ドラム式洗濯機に関する。

　従来の洗濯機は回転ドラムと、水槽と、給水部と、水位検知部と、モータと、布量検知部と、制御部とを備えていた。ここで水槽は、有底円筒形に形成されている回転ドラムを内部に備えている。給水部は、水槽内に給水する。水位検知部は、水槽内の洗濯水の水位を検知する。モータは、回転ドラムを回転駆動する。布量検知部は、回転ドラム内の洗濯物の量を検知する。制御部は、モータ等を制御して洗い工程、すすぎ工程の少なくとも１つを実行する。また制御部は、洗濯物の洗濯前の布量検知結果と、洗濯物が含水した状態における布量検知結果とから洗濯物の布質を判定する布質判定部を備え、脱水工程の駆動時間を短くすることを特徴としていた。（例えば、特許文献１参照）。

　また、脱水工程には複数の設定回転数が備えられていた。すなわち、脱水の最高回転数付近を２段以上の階段状にした脱水制御が行われていた。その結果、最高回転数の高い騒音の発生が低減されるとともに、消費電力の浪費が抑えられ、脱水率が維持される（例えば特許文献２）。

　しかしながら、上記特許文献１の洗濯機は、脱水工程の駆動時間を単純に短くするだけなので、脱水工程の所要時間は大幅に短縮しない。若しくは、脱水工程の所要時間を大幅に短縮しようとすると、所定の脱水率が得られなくなる可能性があるという課題を有していた。特に、脱水工程の最高到達回転数の駆動時間が短くなった場合、脱水率の低下度合いが大きい為、上記課題がより顕著となる。さらに、布量検知部により洗濯物が含水する前と、含水した後との値から布質が判定されている。そして衣類重量判定ランク毎、即ち洗濯物の量毎に絶対値の判定閾値が設けられている。その為、各ドラム式洗濯機毎のバラツキ、および経年劣化などにより洗濯物の量の判定がずれた場合、誤判定をして所望の脱水性能が得られない可能性があるという課題を有していた。

　また特許文献２の洗濯機は、洗い工程中にモータの正逆回転を行い、発生する逆起電力の駆動用コンデンサの端子間電圧の信号から布質判定を行っている。その為、布質判定は水量、泡立ち、および布量の大小などによるバラツキ要素が大きくなるという課題を有していた。

特開２００８－６１７９号公報 特開２０００－１４９６０号公報

　本発明のドラム式洗濯機は有底円筒形に形成された回転ドラムと、回転ドラムを内部に配設する水槽と、水槽内に給水する給水部と、水槽内の洗濯水の水位を検知する水位検知部と、回転ドラムを回転駆動させるモータと、制御部とを備えている。制御部は回転ドラム内の洗濯物の量を検知する布量検知部を有し、少なくとも脱水動作の制御を行う。そして制御部は給水部の給水開始前の布量検知部による布量検知結果と、洗濯物が含水した状態の布量検知部による布量検知結果とから洗濯物の布質を判定する布質判定部を備えている。さらに制御部は、脱水動作にて回転ドラムを回転ドラムの最高到達回転数より小さい一定回転数において、布質判定部による結果に基づき所定時間駆動させる。

　含水性が小さい洗濯物は、最高到達回転数より小さい回転数において長時間駆動されても脱水効果が飽和してくる。そのため、布質判定部により洗濯物の含水率が小さいと判定された場合、最高到達回転数より小さい回転数における駆動時間が短縮され、短時間かつ効率的に所望の脱水性能が得られる。さらに、無用に脱水が継続されないので、洗濯物のシワも防止される。

図１は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略構造を示す断面図である。 図２は、同ドラム式洗濯機のブロック回路図である。 図３は、同ドラム式洗濯機の布質判定結果を示す図である。 図４は、同ドラム式洗濯機の脱水工程の動作を示すタイムチャートである。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明は限定されない。また本発明は、要旨を逸脱しない範囲内において、適宜本実施の形態を変更して実施し得る。

　（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略構造を示す断面図である。なお、本実施の形態における洗濯水とは、洗い工程における洗剤成分を含む洗浄水と、すすぎ工程におけるすすぎ水との両方を含む。図１を用いて、本発明の実施の形態のドラム式洗濯機の構成を以下に説明する。

　洗濯機本体２の内部には、揺動自在に水槽３が収納されている。水槽３内には有底円筒形に形成された回転ドラム４が、回転軸４ａを中心に回転自在に配設されている。回転軸４ａは、水槽３の背面外側に取り付けたモータ６に直結されている。モータ６により、回転ドラム４が回転駆動される。

　回転ドラム４には、周壁４ｃ全体に渡って複数の透孔４ｅが設けられている。そのため水槽３内と回転ドラム４内とは通水、および通気ができる。また、回転ドラム４の周壁４ｃの内面には複数の撹拌突起４ｂが設けられている。回転ドラム４の回転により、回転ドラム４内の洗濯物が持ち上げられる。なお、透孔４ｅは周壁４ｃ全体に渡り設けられているが、周壁４ｃに部分的に形成されていてもよい。要は、水槽３内と回転ドラム４内との通気性、および通水性が確保でき、洗濯から乾燥に支障が出ないようにすればよい。

　また回転軸４ａは、開口する前面側から底部となる背面側に向かって下向きになるように傾斜している。具体的には、水平方向１から例えば２０±１０度下向き傾斜させて配置されている。このように回転軸４ａが傾斜されることにより、水槽３前面側の開口１３が上側に配置される。そのため使用者は、大きく屈む姿勢をとることなく水槽３の開口１３を介して回転ドラム４内の洗濯物が取り出せる。

　また、回転軸４ａが水平方向１の場合に比べ、水槽３内に給水された水が背面側に溜まり、少ない水量でも深い貯水状態が得られる。水槽３は回転ドラム４内の洗濯物に効率よく給水を行うために、回転ドラム４と同じ傾斜を持って回転ドラム４近くに沿うように設けられている。なお、給水量を考慮しなければ、回転ドラム４は水平であってもよいし、傾斜角度θが１０度未満であってもよい。

　水槽３の上方には、水槽３内に給水する給水弁７ａと洗剤収容部７ｂとを有する給水系７が設けられている。給水部である給水弁７ａの開閉によって、ドラム式洗濯機の外部から水が供給される。供給された水は、給水経路を介して洗剤収容部７ｂ内の洗剤とともに、水槽３内に供給される。

　水槽３の下部には、水槽３の底部に一端を接続した排水管８ａと、排水弁１９とを有する排水系８が設けられている。排水弁１９の開閉によって洗い工程終了時、すすぎ工程終了時など、必要なときに水槽３内の水が排水管８ａを介して排水される。さらに、排水管８ａの下流側には洗濯機本体２の外部から取り外し可能な排水フィルタ８ｂが配置され、排水に含まれる糸屑類を捕集する。すなわち水槽３内の水は、排水弁１９の開閉によって洗い工程終了時、すすぎ工程終了時など必要なときに一点鎖線矢印にて示すように、水槽３の下部に接続された排水管８ａを介し、排水フィルタ８ｂを通過した後、排水される。

　乾燥系９は、水槽３および回転ドラム４内の空気を送風機１２によって図１の破線矢印にて示すように循環させる。乾燥系９は、糸屑類を捕集し除塵するフィルタ（図示せず）、除塵後の導入空気を除湿する除湿部（図示せず）、除湿後の空気を加熱して乾いた高温空気とする加熱部（図示せず）等を有する。

　また本発明の実施の形態のドラム式洗濯機は、上記に加え洗い工程時、すすぎ工程時など必要に応じ、循環系１６にて水槽３内の水を循環させて洗い、およびすすぎの機能向上が図られる。循環系１６は、循環ポンプ２０を駆動させることにより、水槽３内の水を循環させている。水槽３内の水は排水管８ａを介し、排水フィルタ８ｂを通過し、循環経路３１の循環ポンプ２０への流入側経路３１ａ、循環ポンプ２０、および循環経路３１の循環ポンプ２０からの吐出側経路３１ｂを介して、水槽３内に戻る。この繰り返しにより、循環シャワーが行われる。

　また図１に示すように吐出側経路３１ｂは、開口１３まわりの噴射口５１に外面から接続されている。そして矢印ａのように循環された水が、回転ドラム４内に吐出される。このときの循環ポンプ２０のモータ回転速度は、例えば３５００回転／分に設定されている。また、吐出側経路３１ｂからの水の噴射口５１が、回転ドラム４内の洗濯物と接触しない位置にある。そのため、洗濯物が引っ掛かって洗い、すすぎ、および乾燥などに必要な挙動が乱される、あるいは洗濯物を傷める、破損することが防止される。さらに、見栄えのよい外観が損なわれない。

　さらに本実施の形態のドラム式洗濯機には、回転ドラム４内に給水された水量、すなわち水槽３内の洗濯水の水位を検知する水位検知部１０が設けられている。水位検知部１０は、水槽３の底部近傍の所定位置に配設されたエアトラップ部（図示せず）と、圧力検知部（図示せず）とがホース（図示せず）により接続され、形成されている。圧力検知部は、圧力によって移動するベローズ部分に一体化されたフェライトと、ベローズ部分の外周上を囲む固定側のコイルとから構成されている。そして、コイルのインダクタンス変化を利用して、移動ストローク距離がトラップ内圧力に変換される。水位検知部１０は、エアトラップ部に洗浄水がこないと大気開放状態となり、出力は一定となる。

　このように水位検知部１０は、エアトラップ機構のエア内圧計測によるセンシングが一般的である。また水位検知部１０では、エア内圧が安定的な大気開放圧力から変化するまでの時間を計測するのが、水位センサのばらつきに影響を受けない適切な算出方法である。

　また水位検知部１０の出力は、回転ドラム４の回転ありなし、およびその回転数など洗濯動作中の回転ドラム４の回転によって変化する。そのため水位検知部１０は、回転ドラム４の回転数に応じて周波数と水位とのテーブルを複数持っている。つまり回転ドラム４が静止中でも回転中でも、水位検知部１０は水位を認識することができる。

　次に、制御部２２の詳細を図２により説明する。図２は本発明の実施の形態のドラム式洗濯機のブロック回路図である。制御部２２は、マイクロコンピュータにより構成されている。制御部２２は、モード設定、および制御プログラムに従う。そして制御部２２はモータ６、給水弁７ａ、排水弁１９、循環ポンプ２０等を自動制御し、少なくとも洗い工程、すすぎ工程、および脱水工程の制御を行う機能を有している。また制御部２２は、洗濯物の布質を判定する布質判定部２２ａと、回転ドラム４内の洗濯物の布量を検知する布量検知部２２ｂとを備えている。

　図１に示すように本発明の実施の形態のドラム式洗濯機は、回転ドラム４と、水槽３と、給水部７ａと、水位検知部１０と、モータ６と、制御部２２とを備えている。回転ドラム４内に投入された洗濯物の量を検知する布量検知は、回転ドラム４の回転数を検知する回転数検知部（図示せず）を用いて検知している。以下に布量検知の一例について説明する。

　まず図１、図２に示すモータ６が回転駆動される。このとき、洗濯物が回転ドラム４の内側に張り付く程度の回転数、例えば１００～１４０回転／分にする。所定時間、その回転数が維持された後、モータ６の通電をオフする。それにより回転ドラム４の惰性回転が、逆にモータ６を回転させる状態になる。このとき回転ドラム４の惰性回転力は、摩擦トルクによりしだいに低下して、やがて回転ドラム４は停止する。通電停止から回転ドラム４の停止までの時間は、洗濯物の量が多いときは長く、洗濯物の量が少ないときは短い。この停止に要する時間の違いが洗濯物の量に比例することを利用し、洗濯物の量が検知される。

　また本実施の形態のドラム式洗濯機は給排水、および回転ドラム４の駆動の指示はもちろん、水位検知部１０などの各種センサ出力を含め、すべての入出力制御がタイマにより管理できるシステムが備えられている。そして各動作、タイミングにおける所要時間が計測される。

　また運転コース等のモード、および各種機能の選択は、図１に示す洗濯機本体２の前面上部に設けられている操作パネル２１から入力される。制御部２２が、その入力情報を基に操作パネル２１上の図２に示す表示部２１ｂにおいて表示して使用者に知らせる。それとともに、操作パネル２１の入力設定部２１ａにより運転開始が設定されると、水槽３内の水位を検知する水位検知部１０等からのデータが入力されてモータ６の駆動が開始される。そして制御部２２が排水弁１９、給水弁７ａなどの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水、乾燥などの運転を行う。

　以上のように構成されたドラム式洗濯機について、以下その動作を図１、図２を用い布質判定制御のステップを含めて説明する。

　まず、使用者が洗濯物を回転ドラム４内に投入し、入力設定部２１ａにより洗濯運転をスタートする。制御部２２は、給水弁７ａにより給水が開始される前に、即ち洗濯物が含水する前に、モータ６を駆動し、洗濯物が含水する前の布量検知動作を行う。

　布量検知後、制御部２２は給水弁７ａにより給水を開始し、モータ６を駆動して、回転ドラム４を回転させ、洗い工程を行う。所定時間、洗い工程が行われると、すすぎ工程に移る。すすぎ工程にて、排水弁１９の開動作により排水動作を経て脱水動作が行われる。そして、その後に洗濯物が含水する前と同様の方法にて、洗濯物が含水した状態での布量検知動作が行われる。尚、すすぎ工程が複数回行われる場合、上記の洗濯物が含水した後の布量検知動作は、すすぎ工程後で、かつ次のすすぎ工程前の中間脱水工程における脱水動作時に実施されても良い。

　布質判定部２２ａによる布質判定は、上記したように洗濯物が含水する前の布量検知結果と、洗濯物が含水した後の布量検知結果とを用いることにより得られる。つまり、洗濯物が含水した後と含水する前との差分を取った場合、その差が大きいほど含水量が多い布質、即ち綿系衣類である。逆に上述の差が小さいほど含水量が少ない布質、即ち化繊系衣類である。

　しかしながら、洗濯物が含水した後と含水する前との差分を取った場合、布質により含水量の差は異なる。一方、同じ布質の洗濯物でも布量の大小によっても、含水量の差は大きく変化する。即ち、綿系衣類において布量が少ない場合と、化繊系衣類において布量が多い場合とでは、上述の差分が同じになる可能性がある。そのため、制御部２２は回転ドラム４内の洗濯物の量を正確に判定し、予め設定された布質判定閾値と比較する必要が生じる。これは、洗濯物量毎に絶対値の閾値が必要となる為、プログラムの煩雑さを招く。さらに回転ドラム４内の洗濯物の量を正確に判定し、予め設定された布質判定閾値と比較する方法は、各ドラム式洗濯機間のバラツキ、および気温変化などの使用状況、設置状況、経年劣化等によって生じる洗濯物量の判定のバラツキを相殺できない。つまり、上述の製造上のバラツキ等が判定精度に大きく影響し、所望の脱水性能が得られない可能性がある。

　そこで、洗濯物が含水する前の布量検知結果と、洗濯物が含水した後の布量検知結果とを用い、含水前の結果を含水後の結果により除して布質判定が行われると、上述の課題は解決される。

　図３は、本発明の実施の形態のドラム式洗濯機の布質判定結果を示す図である。洗濯物の含水する前の布量が、洗濯物の含水した後の布量により除した値である布質検知判定値が小さければ含水量が多い布質であり、例えば綿系衣類である。一方、布質検知判定値が大きければ含水量が少ない布質であり、例えば化繊系衣類である。布質検知判定値は洗濯物が含水し、脱水された後の脱水率と同義となる為、回転ドラム４内の洗濯物の量に関わらず一定値となる。つまり、布質判定閾値は、布質による脱水率の違いを閾値とするので、各ドラム式洗濯機間のバラツキ、および経年劣化等の洗濯物量の判定バラツキを全て相殺できる。

　このように布質判定部２２ａは、給水部７ａの給水開始前の布量検知部２２ｂによる布量検知結果と、洗濯物が含水した状態の布量検知部２２ｂによる布量検知結果とから洗濯物の布質を判定する。さらに布質判定部２２ａは、給水開始前の布量検知部２２ｂによる布量検知結果を、洗濯物が含水した状態の布量検知部２２ｂによる布量検知結果により除した布質検知判定値により判定する。これにより、上述の製造上のバラツキ等は判定精度に影響せず、常に所望の脱水性能が得られる。そして、布質判定部２２ａによる布質判定の後、すすぎ工程にて給水、すすぎ撹拌、排水動作を経て、脱水工程に移行する。

　図４は、本発明の実施の形態のドラム式洗濯機の脱水工程の動作を示すタイムチャートである。図４に示す様に脱水工程は、例えば５段階の階段状に一定回転数域を設けて回転数を上昇させる。これにより、低速回転時は振動共振点の回避、高速回転時はトータルの脱水時間、脱水率を維持しながら、最高到達回転数において発生する高い騒音が防止され、消費電力も低減される。

　ここで高速回転時は、例えば７８０回転／分、８４０回転／分、９００回転／分にて制御されている。図４において実線にて示された通り、洗濯物が例えば綿系の衣類の場合は、７８０回転／分にて洗濯物からおおよその水分が排出された後、最後の一搾りが更に高速の８４０回転／分および９００回転／分にて実施される。この時、８４０回転／分の駆動時間Ｔ２と、９００回転／分の駆動時間Ｔ３とは、７８０回転／分の駆動時間Ｔ１に比べ短く、例えばそれぞれ３割程度としている。より具体的には、Ｔ１は４分、Ｔ２は１分、Ｔ３は１分である。

　洗濯物からの洗濯水の脱水能力は、洗濯物にかかる力と、力がかけられている時間とに左右される。脱水動作において洗濯物にかかる力とは、洗濯物にかかる遠心力であり、回転数に依存する。また、洗濯物からの排水量は所定時間が経過すると飽和する。本実施の形態において、７８０回転／分における駆動時間Ｔ１が最も長く設定されることにより、おおよその水分が排出され、かつ最高到達回転数の最も高レベルの騒音の発生期間および消費電力が減少する。８４０回転／分、９００回転／分のＴ２、Ｔ３の時間はＴ１より短くてよいのは、７８０回転／分において、ある程度脱水されているため、排水量がすぐ飽和するためである。これにより、騒音および消費電力の発生期間が減少する。

　これに対して、洗濯物が例えば化繊系の衣類の場合、上記と同制御を実施すると図４において破線にて示された通り、７８０回転／分の初期段階において排水量が飽和し、残りの時間Ｔ４は無用に運転していることとなる。即ち、消費電力と時間との無駄な浪費となっている。そこで、本実施の形態では、布質判定部２２ａによる布質判定結果により、洗濯物が化繊系と判定した場合は、７８０回転／分での駆動時間Ｔ１をＴ４だけ短縮する。即ち、一定回転数において脱水する所定時間を、（Ｔ１－Ｔ４）に減らす。その結果、脱水率を低下させずに、無用な脱水時間を継続することが回避できる。また、無用に脱水を継続しないので、洗濯物のシワも防止される。

　この結果、洗濯物が化繊系などの含水率が小さい、即ち脱水しやすい洗濯物の場合、時間と消費電力の浪費とが回避される。一方、洗濯物が綿系衣類などの含水率の大きい、即ち脱水しにくい洗濯物の場合も、従来通りに所定の脱水率が維持される。即ち、洗濯物の布質に応じて、最適な脱水制御が行われる。

　また、洗濯物は綿系衣類と化繊系衣類との混合であったり、綿と化繊との混紡衣類である場合が多い。従って、予め設定された７８０回転／分の駆動時間Ｔ１に対し、上記の布質判定結果により、洗濯物がより含水し易いものと判定した場合、７８０回転／分の駆動時間Ｔ１を延長する。洗濯物がより含水し難いと判定した場合、７８０回転／分の駆動時間Ｔ１を短縮する様にしても良い。

　つまり、初期の７８０回転／分の駆動時間Ｔ１を予め短めに設定し、初期の運転時間はより短く、消費電力も抑制しつつ、投入された洗濯物の布質に応じて７８０回転／分の時間を延長または短縮することにより、更に最適な７８０回転／分の駆動時間Ｔ１が設定される。この結果、洗濯物の布質に応じて、更にきめ細かく最適な脱水制御が行われる。このように制御部２２は、脱水工程にて回転ドラム４を回転ドラム４の例えば９００回転／分の最高到達回転数より小さい、例えば８４０回転／分の一定回転数において、布質判定部２２ａによる結果に基づき所定時間駆動させる。所定時間とは、上述した延長したＴ１、短縮したＴ１、または（Ｔ１－Ｔ４）である。

　なお本実施の形態において、最終の脱水工程における最高到達回転数より低い回転数域の駆動時間を布質判定部２２ａによる結果に基づき可変させることとしたが、複数回あるすすぎ工程における中間脱水工程における脱水動作に適用してもよい。すなわち洗い工程後の脱水動作において、含水後の洗濯物の量により布質を判定し、すすぎ工程後の中間脱水の最高到達回転数より低い回転数域の駆動時間を、化繊系が多いときに短くしてもよい。

　以上のように本発明は、洗濯物の布質を検知し、布質に適した洗濯を行う洗濯機として有用である。

　１　　水平方向
　２　　洗濯機本体
　３　　水槽
　４　　回転ドラム
　４ａ　　回転軸
　４ｂ　　撹拌突起
　４ｃ　　周壁
　４ｅ　　透孔
　６　　モータ
　７　　給水系
　７ａ　　給水弁（給水部）
　７ｂ　　洗剤収容部
　８　　排水系
　８ａ　　排水管
　８ｂ　　排水フィルタ
　９　　乾燥系
　１０　　水位検知部
　１２　　送風機
　１３　　開口
　１６　　循環系
　１９　　排水弁
　２０　　循環ポンプ
　２１　　操作パネル
　２２　　制御部
　２２ａ　　布質判定部
　２２ｂ　　布量検知部
　３１　　循環経路
　３１ａ　　流入側経路
　３１ｂ　　吐出側経路
　５１　　噴射口

Claims (2)

1. 有底円筒形に形成された回転ドラムと、
   前記回転ドラムを内部に配設する水槽と、
   前記水槽内に給水する給水部と、
   前記水槽内の洗濯水の水位を検知する水位検知部と、
   前記回転ドラムを回転駆動させるモータと、
   前記回転ドラム内の洗濯物の量を検知する布量検知部を有し
   少なくとも脱水動作の制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は前記給水部の給水開始前の前記布量検知部による布量検知結果と、前記洗濯物が含水した状態の前記布量検知部による布量検知結果とから前記洗濯物の布質を判定する布質判定部を備えるとともに、前記脱水動作にて前記回転ドラムを前記回転ドラムの最高到達回転数より小さい一定回転数において、前記布質判定部による結果に基づき所定時間駆動させることを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 前記布質判定部は、給水開始前の前記布量検知部による布量検知結果を、前記洗濯物が含水した状態の前記布量検知部による布量検知結果により除した布質検知判定値により判定することを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。

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