WO2016067523A1 - ドラム式洗濯機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a drum-type washing machine that performs washing, rinsing, and dewatering of laundry in a drum having a horizontal or inclined rotating shaft.
- the laundry may become unbalanced in the drum during the dehydration process.
- a biased force is applied to the rotating shaft of the drum, and vibration is generated.
- the amplitude of vibration increases in proportion to the square of the rotational speed of the drum.
- a conventional drum-type washing machine is provided with a balancer device that automatically eliminates unbalance in the drum.
- the balancer device includes a fluid balancer device using a viscous fluid (generally oil or calcium chloride aqueous solution) as a moving body, and a ball balancer device using a rolling element (generally a metal sphere) as a moving body.
- a viscous fluid generally oil or calcium chloride aqueous solution
- a ball balancer device using a rolling element generally a metal sphere
- an annular container that is separated into a plurality of layers in the radial direction and contains a viscous fluid is attached along the circumference of the drum.
- a plurality of partition walls are formed from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface side, and a viscous fluid passage is formed between the partition walls and the inner peripheral surface.
- the ball balancer device includes a plurality of spheres having a degree of freedom in the circumferential direction in an annular container attached along the circumference of the drum.
- the ball balancer device is a balance device that uses a dynamic phenomenon in which a sphere automatically moves to a position where the unbalance is canceled against an unbalanced body that generates an eccentric load. Since the ball balancer device is heavier than the viscous fluid, the ball balancer device has an advantage that the imbalance can be reduced even when a large imbalance occurs.
- the balancer device encloses both a spherical body and a viscous fluid moving body. Thereby, it can be set as the structure which had the advantage of the fluid balancer apparatus and the ball balancer apparatus.
- a balancer device is disposed at the front end and the rear end of the drum.
- Patent Document 1 proposes a washing machine that maintains the rotational speed of the drum at a resonance rotational speed or less and takes advantage of the characteristic that the moving body of the balancer device is arranged at the in-phase position with respect to the unbalanced body. The moving distance of the moving body when exceeding the resonance rotational speed is suppressed to 180 degrees or less to reduce vibration (see Patent Document 1).
- the movable body of the balancer device disposed at the front end portion and the rear end portion of the drum can be It may be in phase with the balance position.
- the unbalanced body and the moving body of the front and rear balancer devices are biased to the same phase in the circumferential shape of the drum, thereby achieving the largest unbalanced state. And the maximum vibration is generated.
- the moving body moves in the direction of the 180-degree phase that cancels the unbalance. At that time, due to factors such as friction with the annular container, the unbalance is completely eliminated. A case where the moving body cannot move to a position where it can be canceled occurs.
- the rotational speed is increased at a stroke after the resonance rotational speed is exceeded, the moving body cannot move to the 180 ° phase position where the unbalance is canceled by centrifugal force. In that case, there is a problem that vibration at a steady rotational speed is not sufficiently reduced.
- the viscosity of the viscous fluid is high, there is a problem that the movement of the moving body is slow and the vibration expands when the resonance rotational speed is exceeded.
- the present invention solves the above-described conventional problems, and when the rotation of the drum is started in the dehydration process, the moving body is moved to a position where the unbalance is further canceled after the drum rotation speed exceeds the resonance rotation speed. Then, after the moving body moves to a position where the unbalance is canceled, the rotational speed of the drum is increased to the steady rotational speed of the dehydration process. Thereby, it is possible to reliably reduce the vibration at the steady rotational speed.
- the drum-type washing machine of the present invention is disposed at a drum rotatably supported by a horizontal or inclined rotating shaft, a drive motor that rotationally drives the drum, a water tank that houses the drum, and a front end portion of the drum. At least one of the first balancer and the second balancer disposed at the rear end portion of the drum, and a control unit that executes a series of washing operations by controlling the drive motor.
- the first balancer and the second balancer are configured by an annular container that houses a moving body including at least one of a rolling element and a viscous fluid.
- the controller raises the number of revolutions of the drum to a predetermined number of revolutions equal to or higher than the resonance number of revolutions of the water tank when the drum starts rotating in the dehydration process. Then, after maintaining the predetermined rotational speed for a predetermined time, the rotational speed of the drum is increased to the steady rotational speed of the dehydrating operation.
- the balancer moving body is not less than the resonance rotation speed.
- the moving body can be moved to a position that further cancels the unbalance. Thereby, the vibration at the steady rotation speed of the dehydration process can be surely reduced.
- the drum type washing machine of the present invention can move the moving body of the balance device to a position where the unbalance is further canceled after the drum rotation speed becomes equal to or higher than the resonance rotation speed in the dehydration process. Can be reliably reduced.
- FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of the interior of a drum-type washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the drum of the drum type washing machine in the present embodiment.
- FIG. 3A is a cross-sectional view of the balancer provided at the front end of the drum of the drum type washing machine in the present embodiment.
- FIG. 3B is a cross-sectional view of the balancer provided at the rear end portion of the drum of the drum type washing machine in the present embodiment.
- 3C is a diametrical cross-sectional view of the balancer shown in FIG. 3A or 3B.
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the rolling elements and the viscous fluid of the balancer of the drum type washing machine in the present embodiment.
- FIG. 5 is a characteristic diagram showing the vibration value of the water tank when the drum of the drum type washing machine according to the present embodiment is started to rotate.
- FIG. 6 is a characteristic diagram showing the vibration value of the water tank when the drum of the drum type washing machine according to the present embodiment is started to rotate.
- FIG. 7 is a characteristic diagram showing the vibration value of the aquarium when the drum of the drum type washing machine according to the present embodiment is started to rotate.
- FIG. 8 is a flowchart for explaining the unbalance reduction in the dewatering process of the drum type washing machine in the second embodiment of the present invention.
- a drum-type washing machine is arranged at a drum supported rotatably by a horizontal or inclined rotating shaft, a drive motor that rotationally drives the drum, a water tank that accommodates the drum, and a front end portion of the drum.
- the first balancer and the second balancer are configured by an annular container that houses a moving body including at least one of a rolling element and a viscous fluid.
- the control unit increases the drum rotation speed to a predetermined rotation speed that is equal to or higher than the resonance rotation speed of the water tank, and maintains the predetermined rotation speed for a predetermined time. Increase the number of revolutions.
- the moving body when the drum rotation is started in the dehydration process, the moving body cannot move to a position where the unbalance can be sufficiently canceled by friction of the annular container or the like until the drum rotation speed exceeds the resonance rotation speed. However, the moving body can be moved to a position where the unbalance can be further canceled. As a result, it is possible to reduce vibration at the steady rotation speed of the dehydration process.
- control unit performs the operation for maintaining the predetermined rotation speed in a stepwise manner at a plurality of rotation speeds.
- the third invention includes the first balancer and the second balancer, particularly in the first invention.
- the first balancer and the second balancer have a plurality of protrusions having an asymmetric shape with respect to the rotation direction on the inner peripheral surface of the annular container, and are configured as a balancer having the same structure. Furthermore, it arrange
- the “same structure” includes a case of substantially the same structure. With this configuration, the first balancer and the second balancer have the number of rotations of the drum at which the first balancer moving body and the second balancer moving body start rotational movement beyond the top of the annular container. To be different.
- the moving body of the first balancer and the moving body of the second balancer move at different phases, thereby suppressing the amplification of vibrations by the moving body by shifting the timing at which the moving body starts rotational movement. And vibration of the water tank can be suppressed.
- the fourth invention is particularly configured in the first invention such that the predetermined rotational speed is equal to or higher than the resonant rotational speed of the water tank and equal to or lower than the resonant rotational speed of the drum type washing machine body.
- the moving body is pressed against the annular container in the centrifugal force direction by the centrifugal rotation force of the drum rotation at a drum rotation speed higher than the resonance rotation speed at which the vibration of the water tank is maximized, so that the movement in the rotation direction is achieved.
- the rotation of the drum can be maintained at a rotational speed smaller than the rotational speed that cannot be achieved. Thereby, a moving body can be moved to the position which cancels an imbalance, suppressing the vibration at the time of maintaining predetermined rotation speed.
- the vibration detection unit further includes a vibration detection unit arranged in the water tank, and the control unit measures the vibration by the vibration detection unit while maintaining a predetermined number of revolutions, and the vibration value. Is determined, and the predetermined time is changed according to the determination.
- the control unit measures the vibration by the vibration detection unit while maintaining a predetermined number of revolutions, and the vibration value. Is determined, and the predetermined time is changed according to the determination.
- the vibration detection unit includes an eccentric load detection unit that detects an eccentric load due to the laundry inside the drum and an eccentric position in the depth direction of the drum from the vibration value. Yes. If the eccentric position detected by the eccentric load detecting unit is the front part of the drum and the eccentric load detected by the eccentric load detecting unit is equal to or greater than a predetermined value, the control unit does not maintain the predetermined rotational speed and maintains the predetermined rotational speed. Raise. With this configuration, when the eccentric load is located at the rear part of the drum, the vibration value detected by the vibration detection unit remains small or repeats fluctuation in a small state even when the predetermined rotation speed is maintained. Therefore, it is possible to increase the rotational speed. Thereby, the rotation speed of the drum can be increased to the steady rotation speed in a short time, and vibration at the steady rotation speed can also be reduced.
- the controller is configured such that the rotational speed of the drum is lower than the resonant rotational speed, the rotational speed at which the laundry inside the drum sticks, and the moving body is a drum. Detection is performed by the eccentric load detector at a rotational speed that does not rotate together.
- the eccentric load detection unit can detect only unbalance due to the laundry, and the accuracy of the detected eccentric position and eccentric load is improved.
- the dehydration start condition can be changed in accordance with the detected value, and the operation with lower vibration can be performed.
- the rolling element is formed of a coated sphere.
- the friction between the annular container and the rolling element is increased, and the divergence phenomenon during high-speed rotation can be suppressed.
- the rotational speed of the rolling element for example, the rotational movement of the sphere can be set at a desired rotational speed even when the viscous liquid is low-viscosity by applying a certain friction at the time of startup. Can do. Thereby, the influence on the vibration amplification at the resonance rotational speed can be suppressed.
- the specific gravity by, for example, coating the steel balls with rubber, the amount of unbalance correction can be increased, and rust can be prevented, and noise when rotating and moving can be prevented.
- the viscous fluid is composed of antifreeze.
- the antifreeze liquid in the annular container has a freezing point lower than at least the washing water, it can sufficiently cope with an environment where the temperature is low. Further, since the viscosity is low, the width of the viscosity change is small even when the temperature change in the use environment is large, and the influence on the moving rotation speed of the rolling element can be minimized. Thereby, the movement start rotation speed of the stable rolling element is securable.
- the thickening agent is added to the viscous fluid.
- the viscosity of the balancer viscous fluid can be easily adjusted.
- a balancer with a wide adjustment range can be configured at low cost in combination with a highly economical viscous fluid such as an aqueous calcium chloride solution or an aqueous sodium chloride solution.
- FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of the interior of a drum-type washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
- a bottomed cylindrical water tank 2 is accommodated inside the main body 1.
- the water tank 2 is elastically supported by a spring 24 and a damper 19.
- a bottomed cylindrical drum 3 is accommodated in the water tank 2.
- the drum 3 is supported such that the rotation shaft 3a is in the horizontal direction (substantially including the horizontal direction).
- the present invention is not limited to this configuration.
- the rotating shaft 3a of the drum 3 is changed from the front side to the bottom side in consideration of ease of taking out the laundry 18 and water saving at the time of washing. You may be comprised so that it may incline downward.
- baffle 7 that can lift and drop the laundry 18 as the drum 3 rotates. As the drum 3 rotates, the laundry lifted by the baffle 7 is struck against the water surface from the top of the drum 3 and is washed by mechanical force as tapping.
- a large number of through holes 20 are provided on the entire circumference of the cylindrical surface of the drum 3. Water can be passed from the water tank 2 into the drum 3 through the through holes 20.
- the opening 2a of the water tank 2 is provided with an annular sealing material (not shown) at its mouth edge.
- the front surface side of the sealing material is in contact with the rear surface side of the door 21 to be sealed, and the sealing material is deformed and the door 21 even when the opening 2a of the water tank 2 that swings up and down, left and right, and front and rear moves. Since the back side is pressed, hermeticity is maintained.
- a drive motor 12 for driving the drum 3 is provided below the water tank 2.
- the drive motor 12 rotates the drum 3 in the water tank 2 by applying rotational power to the pulley 4 provided on the rotating shaft 3 a at the rear portion of the drum 3 via the pulley 5 and the belt 6.
- the vibration detection unit 40 that measures the vibration value of the water tank 2 when the drum 3 rotates is provided in front of the upper part of the water tank 2.
- a control unit 13 that controls the drive motor 12 to rotate the drum 3 and performs a series of washing operations such as a washing process, a rinsing process, and a dehydrating process is provided below the water tank 2.
- FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the drum of the drum type washing machine in the present embodiment. If the opening 3b side of the drum 3 is the front end, and the opposite side of the opening 3b is the rear end, the first balancer 8A is provided at the front end, and the second balancer 8B is provided at the rear end. .
- the first balancer 8A and the second balancer 8B have the same structure (including substantially the same structure).
- the first balancer 8A includes a first surface (A surface) and a second surface (B surface).
- the second balancer 8B is provided with a first surface (A surface) and a second surface (B surface). As shown in FIG.
- the first balancer 8 ⁇ / b> A is arranged such that the A surface 27 is on the front side when viewed from the front end side of the drum 3.
- the second balancer 8B is arranged such that the B surface 28 opposite to the A surface 27 is the front side when viewed from the front end of the drum 3.
- the first balancer 8A and the second balancer 8B are disposed at the front end portion and the rear end portion of the drum 3 in the reverse direction in the front-rear direction.
- the first balancer 8A and the second balancer 8B are each formed to be an annular container, and at least one of the rolling elements 9 and the viscous fluid 10 is used as a moving body in each annular container 11. Contained. In the present embodiment, both the rolling elements 9 and the viscous fluid 10 are accommodated. And the rolling element 9 is comprised by the spherical body which coated the rubber
- the viscous fluid 10 is composed of a low-viscosity calcium chloride aqueous solution having a viscosity of 4 cSt or less.
- FIG. 3A is a cross-sectional view of the main part of the first balancer 8A provided at the front end portion of the drum 3 of the drum type washing machine in the present embodiment.
- FIG. 3A also shows an enlarged cross-sectional view of the main part of the protrusion 29 of the first balancer 8A.
- FIG. 3B is a cross-sectional view of a main part of the second balancer 8B provided at the rear end portion of the drum 3 of the drum type washing machine in the present embodiment.
- FIG. 3C also shows an enlarged cross-sectional view of the main part of the protrusion 29 of the second balancer 8B.
- 3C is a diametrical cross-sectional view of the balancer shown in FIG. 3A or 3B.
- each annular container 11 of the first balancer 8A and the second balancer 8B there are rolling elements 9 between the inner peripheral surface 25 and the outer peripheral surface 26.
- the viscous fluid 10 is accommodated so that it can move around the entire circumference.
- a plurality of protrusions 29 are provided on the inner peripheral surface 25 of each annular container 11 on one side in the direction of the rotation shaft 3 a over the entire circumference.
- the flat surface on which the protrusion 29 of the inner peripheral surface 25 is not formed is formed higher than the radius of the rolling element 9. Further, the protrusion 29 is formed so as not to protrude from a flat surface on the inner peripheral surface 25 where the protrusion 29 is not formed.
- the protrusion 29 is formed in a sawtooth shape.
- One surface of the protrusion 29 is formed at an acute angle with respect to the normal line, and the other surface is formed at an obtuse angle with respect to the normal line, and is formed in a gentle curve such that the central portion is slightly higher. .
- the first balancer 8A disposed at the front end of the drum 3 collects the viscous fluid 10 when the drum 3 rotates in the forward rotation direction C1 of the drum 3 during the dehydration process.
- the viscous fluid 10 is swung up and rotated by the space 47 between the protrusions 29 at a position below the drum 3.
- the surface 29a on the rotation direction side of the protrusion 29 acts to push and move the viscous fluid 10.
- the surface 29b on the rotation direction side of the protrusion 29 changes from the front side to the rear side in the rotation direction. Accordingly, the curved shape changes from the inner diameter side to the outer diameter side.
- the protrusion 29 of the second balancer 8B acts to push the viscous fluid 10 by the curved surface on the rotation direction side.
- the force acting at this time is weaker than the force acting so that the protrusion 29 of the first balancer 8A pushes the viscous fluid 10.
- the viscous fluid 10 of the second balancer 8B has a slower flow rate than the viscous fluid 10 of the first balancer 8A.
- the force with which the projections 29 of the first balancer 8A and the second balancer 8B push the viscous fluid 10 can be adjusted by the angle with respect to the normal of the surface of the projection 29 on the rotational direction side. .
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the rolling elements 9 and the viscous fluid 10 in the first balancer 8A and the second balancer 8B of the drum type washing machine in the present embodiment.
- the rolling element 9 is a sphere in which a rubber ball of EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) is applied to a steel ball and has a hardness of 70 degrees.
- EPDM Ethylene Propylene Diene Monomer
- the viscous fluid 10 will be described in the case where 450 g of a calcium chloride aqueous solution having a viscosity of 4 cSt is sealed.
- the rotational speed at which the rolling element 9 starts to rotate is the rolling element 9 accommodated inside the first balancer 8A and the second balancer 8B.
- the number of rotations of the first balancer 8 ⁇ / b> A and the second balancer 8 ⁇ / b> B moves to the upper side of the annular container 11 with the increase in the number of rotations of 3, and starts the rotational movement beyond the top of the annular container 11. .
- FIG. 4 shows the state of the drum 3 in the dehydration process as seen from the front.
- the left column shows a state where the drum 3 is stopped.
- the state of the first balancer 8A disposed at the front end of the drum 3 is shown below the left column, and the first balancer 8A disposed at the rear end of the drum 3 is above the left column.
- the state of the second balancer 8B is shown.
- the rolling elements 9 and the viscous fluid 10 are biased toward the bottom of the drum 3.
- the unbalance of the laundry 18 is also biased toward the bottom.
- the center row shows a state where the drum 3 is rotating at 120 rpm in the forward rotation direction C1. At this time, the laundry 18 is in an unbalanced state attached to the inner surface of the drum 3.
- the state of the first balancer 8A is shown below the center row
- the state of the second balancer 8B is shown above the center row.
- the low-viscosity calcium chloride aqueous solution which is the viscous fluid 10 in the first balancer 8A and the second balancer 8B, is brought into an annular container by centrifugal force as the rotational speed of the drum 3 increases. 11 to the outer peripheral side. Further, the viscous fluid 10 moves to the rotation direction side of the drum 3 by the frictional resistance between the inner surface of the annular container 11 and the viscous fluid 10 and the action of the protrusions 29.
- the protrusion 29 of the first balancer 8A is shaped to easily push the viscous fluid 10 in the space 47 between the protrusions 29, whereas the protrusion 29 of the second balancer 8B is The shape that pushes out is weak.
- the flow velocity of the viscous fluid 10 in the first balancer 8A becomes faster than the flow velocity of the viscous fluid 10 in the second balancer 8B.
- the viscous fluid 10 in the first balancer 8A moves to the rotational direction side of the drum 3 relative to the viscous fluid 10 in the second balancer 8B.
- the viscous fluid 10 inside the first balancer 8A and the second balancer 8B eventually stuck to the outer periphery of the annular container beyond the top of the annular container 11 by centrifugal force. It becomes a state.
- the rolling element 9 moves to the rotation direction side of the drum 3 by the frictional resistance between the inner surfaces of the annular containers 11 of the first balancer 8A and the second balancer 8B and the flow velocity of the viscous fluid 10.
- the rolling element 9 of the first balancer 8A moves to the rotational direction side of the drum 3 from the rolling element 9 of the second balancer 8B by the viscous fluid 10 pushed by the protrusion 29.
- the rolling elements 9 move in an asynchronous state in which the respective synchronizations are shifted from each other.
- the rolling element 9 is not in a state of co-rotation with the rotation of the drum 3 by the centrifugal force at the rotation speed of 120 rpm of the drum 3 shown in the center row of FIG.
- the right column shows a state in which the number of rotations of the drum 3 increases and the drum 3 is rotating at 140 rpm in the forward rotation direction C1.
- the state of the first balancer 8A is shown below the right column, and the state of the second balancer 8B is shown above the right column.
- the moving speed of the viscous fluid 10 inside the first balancer 8A and the second balancer 8B increases due to the centrifugal force and the action of the protrusions 29. , Become more spread out.
- the action of the projection 29 on the viscous fluid 10 is strong, so that the viscous fluid 10 is in a state of sticking over almost the entire outer periphery of the annular container 11.
- the rolling element 9 is pushed up toward the top of the annular container 11 by the frictional resistance with the inner surface of the annular container 11 and the flow velocity of the viscous fluid 10, and the rolling element 9 is moved to the annular container 11. Start rotating over the top of the.
- the rotational speed is 140 rpm or more
- the rolling element 9 continuously rotates over the uppermost portion of the annular container 11, and the rolling element 9 and the annular container 11 have the same rotational speed, or the rolling element 9 is slightly delayed from the annular container 11. It will be in the state of co-rotation which rotates together at the different rotation speed.
- the rolling element 9 moves to the upper part than when it is rotating at 120 rpm, and is biased from the bottom of the annular container 11. It stays in the state up to the top. In the second balancer 8B, when the number of rotations of the drum 3 exceeds 160 rpm, the rolling elements 9 start rotating.
- the rolling element 9 of the first balancer 8A starts rotating with the rotation speed of the drum 3 being 140 rpm or more
- the rolling element 9 of the second balancer 8B is The rotational movement of 3 is set so as to start the rotational movement in a state of 160 rpm or more.
- the rolling element 9 of the first balancer 8A disposed at the front end of the drum 3 is more than the rolling element 9 of the second balancer 8B disposed at the rear end of the drum 3.
- the present invention is not limited to this example, and the first balancer 8 ⁇ / b> A and the second balancer 8 ⁇ / b> A are arranged so that the rolling elements of the balancer disposed at the rear end of the drum 3 start to rotate first.
- the balancer 8B may be configured to be attached to the drum 3 in the reverse direction.
- FIG. 5 and FIG. 6 are characteristic diagrams showing the vibration value of the aquarium when the drum of the drum type washing machine according to the present embodiment starts rotating.
- the control unit 13 is detected by the vibration detection unit 40 when the rotation number of the drum 3 exceeds the resonance rotation number of the water tank 2 and is maintained at a predetermined rotation number for a predetermined time. Vibration characteristics are shown.
- the predetermined time for maintaining the predetermined rotational speed is different, and the predetermined rotational speed is the same.
- the change in the rotation speed of the drum 3 is indicated as the rotation speed U1.
- the change in the vibration value of the vibration detection unit 40 when the rotation speed U1 of the drum 3 increases from 120 rpm to 900 rpm, which is the steady rotation speed of the dehydration process is indicated as a vibration value S1.
- the vibration value S1 increases at a stretch while the rotation speed U1 increases from 120 rpm to 300 rpm. Then, the rolling element 9 of the first balancer 8A starts to rotate over the uppermost part of the annular container 11, and immediately thereafter, the rolling element 9 of the second balancer 8B gradually moves the uppermost part of the annular container 11 over. Beyond starting to rotate. In this way, by exceeding the primary resonance rotation speed (hereinafter referred to as resonance rotation speed) of the water tank 2 in a state where the rolling elements 9 of the first balancer 8A and the second balancer 8B are not biased to the same phase, Vibrations that occur between the resonance rotational speed and below and the rotational speed exceeding the resonant rotational speed are suppressed.
- resonance rotation speed the primary resonance rotation speed
- the control unit 13 maintains a rotational speed of 300 rpm that is slightly higher than the resonant rotational speed for a predetermined time T1 (for example, 60 seconds at the maximum) from time t10 to time t11. Meanwhile, the vibration value S1 gradually decreases. Thereafter, when the rotation speed of the drum 3 increases to 900 rpm, which is the steady rotation speed of the dehydration process, the vibration value S1 increases for a moment, but immediately starts to decrease, and when the rotation speed U1 exceeds 600 rpm, the change in the vibration value S1 is Almost disappear.
- the vibration value La at that time is shown with the rotational speed of 450 rpm to 600 rpm as the vibration resonance point of the main body 1 of the drum washing machine.
- the vibration value S1 at the steady rotational speed is L11.
- the vibration value S2 while the rotation speed U2 of the drum 3 increases from 120 rpm to 300 rpm is the same as that shown in FIG.
- the control unit 13 maintains a rotational speed of 300 rpm that is slightly higher than the resonant rotational speed for a predetermined time T2 (for example, 10 seconds) that is shorter than the predetermined time T1 in FIG.
- a predetermined time T2 for example, 10 seconds
- the vibration value S2 gradually decreases, but does not decrease to the extent shown in FIG. 5 because the predetermined time T2 is short.
- the vibration value Lb at that time is shown with the rotational speed of 450 rpm to 600 rpm as the vibration resonance point of the main body 1 of the drum washing machine.
- the vibration value S2 at the steady rotational speed is L12.
- the rolling element 9 tends to move toward the unbalanced position at a rotational speed lower than the resonant rotational speed (for example, 190 rpm to 250 rpm) of the water tank 2. Further, in the vicinity of the resonance rotational speed of 190 rpm to 210 rpm where the rotational speed has been increased, the rolling element 9 tends to move in the direction of 90 degrees from the unbalanced position. Further, in the vicinity of the resonance rotational speed of 210 rpm to 250 rpm where the rotational speed is increased, the rolling element 9 tends to move from the unbalanced position to the phase of 180 degrees.
- the resonant rotational speed for example, 190 rpm to 250 rpm
- the rolling element 9 can reach a position of 180 degrees phase where the unbalance is canceled in a short time. You may not be able to move. Therefore, as shown in FIG. 6, when the predetermined time T2 in which the rotation speed U2 is kept constant is set to about 10 seconds, the decrease in the vibration value S2 is small compared to the case shown in FIG. . As a result, even if the vibration decreases due to the subsequent increase in the rotational speed, the vibration value L12 at the steady rotational speed of 900 rpm decreases to, for example, 4 mm.
- control unit 13 can move the rolling element 9 to a position where the unbalance is canceled more by maintaining the rotation speed slightly higher than the resonance rotation speed, for example, about 300 rpm for a predetermined time that is not too short.
- the vibration value at the steady rotational speed can be suppressed.
- the operation for maintaining the predetermined rotational speed may be performed stepwise at a plurality of rotational speeds.
- the vibration value S3 while the rotation speed U3 of the drum 3 increases from 120 rpm to 300 rpm is the same as that shown in FIG.
- the control unit 13 maintains a rotational speed of 300 rpm that is slightly higher than the resonant rotational speed for a predetermined time T3 (for example, 20 seconds) that is shorter than the predetermined time T1 in FIG.
- the vibration value S3 gradually decreases, but does not decrease to the extent shown in FIG. 5 because the predetermined time T3 is short.
- the rotational speed is increased to 450 rpm at which the rolling element 9 can move.
- 450 rpm is maintained for a predetermined time T4 (for example, 30 seconds).
- T4 for example, 30 seconds.
- the vibration value S3 increases for a moment, but starts to decrease immediately, and when the rotation speed U3 exceeds 600 rpm, the vibration value S3 hardly changes.
- the vibration value S3 of the vibration detection unit 40 hardly changes.
- the vibration values Lc and Ld at that time are shown with the rotational speed of 450 rpm to 600 rpm as the vibration resonance point of the main body 1 of the drum washing machine. In this way, when the control unit 13 maintains 300 rpm for the predetermined time T3 and 450 rpm for the predetermined time T4, the vibration value L13 at the steady rotational speed decreases to, for example, 1 mm.
- the rolling element 9 cancels the imbalance by maintaining the predetermined rotational speed for a predetermined time. Can move to a position.
- “below the number of rotations under the condition that the rolling element 9 can move” means the driving force and centrifugal force that the rolling element 9 moves in the rotation direction under the frictional condition between the rolling element 9 and the viscous fluid 10 and the annular container. It means that the relationship with the frictional force is less than or equal to the rotational speed under the condition of frictional force ⁇ propulsive force.
- the rolling element 9 can be moved to a position where the unbalance is canceled by maintaining the predetermined number of revolutions different in steps by the controller 13 at the number of revolutions of the above condition. As a result, the vibration value at the steady rotational speed can be reduced.
- control part 13 will complete
- control unit 13 maintains the rotational speed (for example, 300 rpm) equal to or higher than the resonance rotational speed (for example, 190 rpm to 250 rpm) of the water tank 2 for a predetermined time, so that the rolling element 9 moves to a position where the unbalance is canceled. Can move. As a result, the vibration is further reduced, and the rotational speed is increased in that state, whereby the vibration value at the steady rotational speed can be reduced.
- the rotational speed for example, 300 rpm
- the resonance rotational speed for example, 190 rpm to 250 rpm
- the predetermined rotational speed is not limited to one time such as 300 rpm, for example, 300 rpm.
- steps such as 350 rpm and 400 rpm, vibration can be further reduced.
- the predetermined number of rotations, the stepwise predetermined number of rotations, and the number of times are changed from the vibration state of the vibration detection unit 40, vibration can be further reduced.
- the rolling element 9 of the first balancer 8A located at the front end portion of the drum 3 and the rolling element 9 of the second balancer 8B located at the rear end portion start to rotate in a state below the resonance rotational speed.
- the number of rotations to be different is set, it is possible to prevent an increase in vibration of the drum 3 when exceeding the resonance number of rotations.
- the control unit of the drum-type washing machine in the second embodiment raises the predetermined rotational speed slightly exceeding the resonance rotational speed, and measures the vibration by the vibration detection section 40 while maintaining the predetermined rotational speed. Determine changes in vibration values. And it is comprised so that the maintenance time of predetermined rotation speed may be changed according to the determination, and it may raise to steady rotation speed.
- Other configurations of the drum type washing machine are the same as those of the first embodiment, and the configuration of the first embodiment is used.
- FIG. 8 is a flowchart for reducing imbalance in the dewatering process of the drum type washing machine according to the second embodiment of the present invention.
- Step 1 when the dehydration process is started (Step 1), unbalance detection is performed to detect and detect the unbalance position and amount of the laundry in the drum 3 from the vibration value of the vibration detection unit 40 ( Step 2).
- the rolling elements 9 of the first balancer 8A and the second balancer 8B are not co-rotated with the drum 3 at a constant rotational speed (for example, 120 rpm), and are biased to the bottoms of the respective annular containers 11 Done in state.
- a constant rotational speed for example, 120 rpm
- Step 3 If a certain condition is satisfied according to the result of the unbalanced state (Yes in Step 3), the rotation speed is increased (Step 5) as dehydration activation. On the other hand, when the predetermined condition is not satisfied (No in Step 3), the unbalance is canceled (Step 4) without starting dehydration, and the unbalance is detected again (Step 2) so that dehydration can be started. Further, in the imbalance detection, an operation of classifying the threshold value of the vibration value of the vibration detection unit 40 provided for each number of rotations of the drum 3 that rises after dehydration activation is performed according to the determination of a certain condition.
- the control section 13 increases the rotation speed of the water tank 2, and always measures the vibration value based on the resonance rotation speed with the vibration detection section 40 to monitor that there is no abnormality.
- the resonance rotational speed is between 190 rpm and 250 rpm.
- the ideal operation of the rolling element 9 is at the in-phase position at a rotational speed slightly lower than the resonant rotational speed with respect to the unbalanced position, and at the initial stage of the resonant rotational speed, it is at a 90 degree phase with respect to the unbalanced position. The maximum is that the phase is 180 degrees.
- the rolling element 9 in the annular container 11 may not easily move from the same phase to 180 degrees in a short time due to the frictional resistance with the viscous fluid 10 or the annular container 11. Therefore, the rotational speed may be increased in a state where the phase does not become 180 degrees even after the resonant rotational speed is exceeded.
- the rotation speed maintenance (Step 6), the rotation speed that is slightly higher than the resonance rotation speed and that allows the rolling element 9 to move is maintained as the predetermined rotation speed.
- Rotational speed maintenance (Step 6) first maintains the rotational speed at a rotational speed slightly higher than the resonant rotational speed (for example, 300 rpm). Meanwhile, as the vibration value measurement (Step 7), the control unit 13 measures the vibration value at a certain period by the vibration detection unit 40. Next, in the vibration value change determination (Step 8), according to the change of the measured value at every fixed period measured in the vibration value measurement (Step 7), whether to maintain the rotation speed and perform the rotation speed increasing operation (Yes in Step 3) ), It is determined whether to continue the rotation speed as it is (No in Step 8).
- the vibration value is measured at intervals of 1 second.
- the minimum value of the vibration value and the previous value which is the value one second before, are constantly updated and held together with the latest value.
- the vibration value change determination for example, when the latest value rises from the minimum value by a certain value or more, or when the latest value rises from the previous value by a certain value or more, the rotation number maintenance is stopped and the rotation is stopped.
- the process proceeds to the rotation speed increase (Step 10) for increasing the number. This is to prevent the increase of vibration by stopping the rotation speed maintenance when the vibration value increases by maintaining the predetermined rotation speed.
- Step 8 for example, even when the latest value falls below a predetermined vibration value, the rotation speed maintenance operation is stopped and the operation proceeds to a rotation speed increase operation (Step 10) for increasing the rotation speed. . This is because the vibration value is sufficiently low, so that waste of time due to maintaining the predetermined number of revolutions is prevented.
- the vibration value change determination (Step 8) when the latest value does not rise above the certain value from the minimum value, and when the latest value does not rise above the certain value from the previous value, the rotation speed is maintained as it is.
- the state is maintained, and in the elapsed time determination (Step 9), the maximum time for maintaining the number of rotations is set to a predetermined time, and within that time, the vibration measurement operation (Step 7) and the vibration value change determination (Step 8) are performed. Repeat. If the predetermined time is exceeded (Yes in Step 9), the rotation speed maintaining operation (Step 6) is stopped, and the operation proceeds to the rotation speed increasing operation (Step 10).
- control unit 13 increases the rotation speed until the steady rotation speed (Step 11) is reached, and when the predetermined dehydration process time has elapsed (Step 12), the dehydration process is terminated (Step 13).
- the vibration detection unit 40 detects the eccentric load due to the laundry inside the drum 3 and the eccentric position in the depth direction of the drum 3 from the vibration value (not shown). ) May be provided.
- the control unit 13 performs predetermined rotation if the eccentric position detected by the eccentric load detection unit 40a is the front portion of the drum 3 and the eccentric load is equal to or greater than a predetermined value. The maintenance of the number is stopped and the rotational speed is increased to the steady rotational speed. At this time, the control unit 13 uses the eccentric load detection unit 40a to rotate the drum 3 below the resonance rotation speed and the rotation speed at which the laundry inside the drum 3 sticks to the inside.
- the eccentric load detection unit 40a can detect only unbalance due to the laundry, and the accuracy of the detected eccentric position and eccentric load is improved. Furthermore, the control unit 13 can change the dehydration start condition in accordance with the detected value, and can perform operation with lower vibration.
- the control unit 13 measures the vibration by the vibration detection unit 40 while maintaining the predetermined rotation speed, determines the change in the vibration value, and responds to the determination. To change the predetermined time. As a result, it is possible to measure the optimum timing for increasing the rotational speed by grasping the change in vibration value, leading to stable vibration in a short time without wasting time, and vibration at steady rotational speed. Can be reduced.
- Embodiment 1 and Embodiment 2 are also within the scope of the present invention.
- the predetermined rotation speed is maintained for a predetermined time and then increased to the steady rotation speed in the dehydration step.
- This is the target rotational speed for executing the dehydration step, and may vary depending on the dehydration conditions.
- the predetermined rotation speed and the steady rotation speed cause a certain amount of fluctuation in terms of control, and do not necessarily require that the rotation speed is always constant and does not change.
- an aqueous calcium chloride solution is used as the viscous fluid 10 inside the first balancer 8A and the second balancer 8B, the viscosity is 4 cSt, and the liquid volume is 450 g.
- the rolling element 9 is made into a steel ball and the surface is coated with EPDM rubber so as to have a hardness of 70 degrees, it is not limited to these configurations.
- the viscous fluid 10 may be water or silicone oil, an antifreeze such as a calcium chloride aqueous solution or a sodium chloride aqueous solution, or a fluid obtained by adding a certain amount of a thickener to these viscous fluids.
- This thickener makes it easy to adjust the viscosity of the balancer's viscous fluid.
- a balancer with a wide adjustment range can be configured at low cost in combination with a highly economical viscous fluid such as an aqueous calcium chloride solution or an aqueous sodium chloride solution.
- the liquid used as the viscous fluid 10 may have a viscosity other than 4 cSt.
- the friction coefficient of the rolling element 9 can be adjusted by the amount of the viscous fluid 10, the shape of the protrusion 29 and the degree of asymmetry.
- the rotational speed at which the rolling element 9 starts to rotate is less than or equal to the resonant rotational speed of the water tub 2 and can be maintained at the state where the laundry 18 is stuck to the inner peripheral surface of the drum 3 (for example, 90 to 110 rpm) or more.
- a metal sphere, a glass sphere, and a rubber sphere having a specific gravity equivalent to that of a steel sphere may be used as the sphere serving as the center of the rolling element 9.
- a coating material on the surface of the rolling element 9 it is possible to generate appropriate friction between the inner surface of the balancer annular container 11 and the surface of the rolling element 9, such as silicon rubber, nylon, urethane, polyethylene, etc. in addition to EPDM. If possible, other materials may be used.
- the hardness of the surface of the rolling element 9 is such that the rotational speed at which the rolling element 9 starts to rotate is less than or equal to the resonant rotational speed of the water tub 2 and can maintain the state where the laundry 18 is stuck to the inner peripheral surface of the drum 3. It may be within a range that can be adjusted by adjusting the viscosity, the liquid amount, etc. of the viscous fluid 10 so that it can be set to several or more.
- the rolling element 9 and the viscous fluid 10 are accommodated as moving bodies in the first balancer 8A and the second balancer 8B, but only the rolling element 9 or the viscous fluid 10 is used. There may be.
- the rolling element 9 has been described as a spherical body, it may have another shape such as a cylindrical shape as long as it can move freely inside the annular container 11 of the balancer.
- the shape of the protrusion 29 is illustrated in FIG. 3 as an example, it is not limited to these configurations.
- the angles of the two surfaces (29a, 29b) of the sawtooth-shaped protrusion 29 are arbitrary, and each surface may be linear as long as the shape is asymmetric with respect to the rotation direction.
- the protrusion 29 is provided on the inner peripheral surface of the annular container 11, it may be provided on the other inner surface on the front side or the back side.
- the rolling element 9 of the first balancer 8A starts rotating at a rotation speed of the drum 3 of 140 rpm
- the rolling element 9 of the second balancer 8B rotates at a rotation speed of the drum 3 of 160 rpm.
- the rotational speed at which the rolling elements 9 start to rotate is appropriately selected according to the conditions such as the shape and weight of the drum 3, and the rotational speed is not limited. That is, for example, the rolling element 9 of the first balancer 8A may be set to start rotating at a higher rotational speed than the rolling element 9 of the second balancer 8B. It may be set so that the rolling elements 9 of the second balancer 8B start rotating at the same rotational speed.
- only one of the first balancer 8A and the second balancer 8B may be provided in the drum 3, and a predetermined number of revolutions higher than the resonance number of the water tank 2 may be maintained for a predetermined time.
- the washing machine according to the present invention is useful as a drum-type washing machine, a drum-type washing dryer, and a cleaning device for home use and business use.
Landscapes
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Abstract
本発明に係る洗濯機は、水平または傾斜した回転軸（３ａ）により回転可能に支持されたドラム（３）と、ドラム（３）を回転駆動する駆動モータ（１２）と、ドラム（３）を収容する水槽（２）と、ドラム（３）の前端部に配設される第１のバランサ（８Ａ）および後端部に配設される第２のバランサ（８Ｂ）のうち少なくともいずれかとを備えている。第１のバランサ（８Ａ）および第２のバランサ（８Ｂ）は、転動体（１９）および粘性流体（１０）のうち少なくともいずれかを含む移動体を収納する環状容器（１１）で構成されている。制御部は、脱水工程におけるドラムの回転起動時に、水槽の共振回転数以上の所定回転数までドラムの回転数を上昇させ、所定回転数を所定時間だけ維持した後、脱水工程の定常回転数までドラムの回転数を上昇させる。
Description
本発明は、水平又は傾斜した回転軸を有するドラム内で洗濯物の洗い、すすぎ、および脱水を行うドラム式洗濯機に関する。
水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機は、脱水工程において、洗濯物がドラム内でアンバランスな状態になる場合がある。アンバランスな状態で脱水工程が行われた場合、ドラムの回転軸に偏った力が加わり、振動が発生する。振動の振幅は、ドラムの回転速度の２乗に比例して増大する。ドラムが振動すると、洗濯機の本体が移動したり、騒音が激しいために所定の回転速度以上では運転することができないなどの問題が発生する。
洗濯物のアンバランスによる振動を低減してこれらの問題を解決するために、従来のドラム式洗濯機においては、ドラムに自動的にアンバランスを解消するバランサ装置を設けることが知られている。
バランサ装置としては、移動体として粘性流体（一般的にはオイルまたは塩化カルシウム水溶液）を使用した流体バランサ装置や、移動体として転動体（一般的には金属の球体）を使用したボールバランサ装置が知られている。
流体バランサ装置は、径方向に複数の層に分離されて粘性流体が収納されている環状容器が、ドラムの円周に沿って取り付けられている。環状容器の各層内には、外周面から内周面側に向かって複数の隔壁が形成され、隔壁と内周面との間に粘性流体の通路が形成されている。これにより、粘性流体の移動を隔壁により制限しながら、偏心荷重を生じさせるアンバランス体に対して自動的に粘性流体がアンバランスを打ち消す位置に移動する力学現象を利用している。流体バランサ装置は、粘性流体の粘性が低ければアンバランスを打ち消す位置に移動する速度が速く、アンバランスを短時間に解消することができる利点を有している。
また、ボールバランサ装置は、ドラムの円周に沿って取り付けられた環状容器内に、周方向に自由度をもつ複数の球体を備えている。ボールバランサ装置は、偏心荷重を生じさせるアンバランス体に対して自動的に球体がアンバランスを打ち消す位置に移動する力学現象を利用したバランス装置である。ボールバランサ装置は、粘性流体に比較して球体が重いため、大きなアンバランスが発生した場合でも、アンバランスを軽減することができる利点を有している。
さらに、バランサ装置においては、球体と粘性流体の両方の移動体を封入することが知られている。これにより、流体バランサ装置とボールバランサ装置との長所を兼ね備えた構成とすることができる。
水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機においては、ドラムの前端側でアンバランスが生じる場合や、ドラムの後端側でアンバランスが生じる場合がある。そのため、ドラムの前端部と後端部にバランサ装置が配設されている。
ドラムが回転を開始して共振回転数を通過する際に、バランサ装置の移動体が最大で３６０度移動することがある。この移動により、ドラムの振動が大きくなる。そこで、特許文献１では、共振回転数以下でドラムの回転数を維持し、アンバランス体に対してバランサ装置の移動体が同相位置に配置される特性を生かした洗濯機が提案されている。共振回転数を超えるときの移動体の移動距離を１８０度以下に抑制し、振動を低減している（特許文献１参照）。
しかしながら、このようなドラム式洗濯機において、ドラムの回転数を共振回転数より若干低い回転数で維持することで、ドラムの前端部および後端部に配置されたバランサ装置の移動体が、アンバランス位置と同相となることがある。このときには、アンバランス体と前後のバランサ装置の移動体が、ドラムの円周状の同相に偏ることで、最も大きなアンバランス状態となる。そして、最大の振動が発生する。
さらに、ドラムの回転数が共振回転数を超えるときに、アンバランスを打ち消す１８０度位相の方向へ移動体が移動するが、その際、環状容器との摩擦などの要因により、アンバランスを完全に打ち消すことができる位置まで移動体が移動できない場合が発生する。共振回転数を超えた後にその状態のまま回転数を一気に上昇させた場合、遠心力により移動体がアンバランスを打ち消す１８０度位相の位置まで移動できなくなる。その場合には、定常回転数での振動が十分低減しないという課題がある。さらに、粘性流体の粘度が高い場合には、移動体の移動が遅く、共振回転数を超えるときに振動が拡大するといった課題がある。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、脱水工程におけるドラムの回転起動時に、ドラムの回転数が共振回転数を超えた後に、アンバランスをさらに打ち消す位置へ移動体を移動させる。そして、移動体がアンバランスを打ち消す位置へ移動した後に、ドラムの回転数を脱水工程の定常回転数まで上昇させる。これにより、確実に定常回転数での振動の低減を図ることができる。
本発明のドラム式洗濯機は、水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、ドラムを回転駆動する駆動モータと、ドラムを収容する水槽と、ドラムの前端部に配設される第１のバランサ、および、ドラムの後端部に配設される第２のバランサのうち少なくともいずれかと、駆動モータを制御して一連の洗濯運転を実行する制御部とを備えている。第１のバランサおよび第２のバランサは、転動体および粘性流体のうち少なくともいずれかを含む移動体を収納する環状容器で構成されている。制御部は、脱水工程におけるドラムの回転起動時に、水槽の共振回転数以上の所定回転数までドラムの回転数を上昇させる。そして、所定回転数を所定時間維持した後、脱水運転の定常回転数までドラムの回転数を上昇させている。
これにより、脱水工程において、ドラムの回転数が共振回転数を超えるときにバランサの移動体がアンバランスを打ち消す位置に十分移動できない場合であっても、共振回転数以上でかつバランサの移動体が遠心力により移動できなくなる回転数より低い回転数で回転数を維持することにより、アンバランスをさらに打ち消す位置へ移動体を移動させることができる。これにより、脱水工程の定常回転数での振動を確実に低減することができる。
本発明のドラム式洗濯機は、脱水工程において、ドラムの回転数が共振回転数以上になってから、アンバランスをさらに打ち消す位置へバランス装置の移動体を移動させることができ、定常回転数での振動を確実に低減することができる。
第１の発明のドラム式洗濯機は、水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、ドラムを回転駆動する駆動モータと、ドラムを収容する水槽と、ドラムの前端部に配設される第１のバランサ、および、ドラムの後端部に配設される第２のバランサのうち少なくともいずれかと、駆動モータを制御して一連の洗濯運転を実行する制御部とを備えている。第１のバランサおよび第２のバランサは、転動体および粘性流体のうち少なくともいずれかを含む移動体を収納する環状容器で構成されている。制御部は、脱水工程におけるドラムの回転起動時に、水槽の共振回転数以上の所定回転数までドラムの回転数を上昇させ、所定回転数を所定時間維持した後、脱水工程の定常回転数までドラムの回転数を上昇させる。
この構成により、脱水工程におけるドラムの回転起動時に、ドラムの回転数が共振回転数を超えるまでに環状容器の摩擦などにより移動体がアンバランスを充分に打ち消すことができる位置に移動できない場合であっても、アンバランスをさらに打ち消すことができる位置へ移動体を移動させることができる。その結果、脱水工程の定常回転数での振動を低減することができる。
第２の発明は、特に第１の発明において、制御部は、所定回転数に維持する運転を複数の回転数で段階的に行う。この構成により、異なる回転数で複数回の回転数維持をおこなうことで、アンバランスをより打ち消すことができる位置へ移動体を移動させることができる。
第３の発明は、特に第１の発明において、第１のバランサおよび第２のバランサを備えている。第１のバランサと第２のバランサとは、環状容器の内周面に回転方向に対して非対称な形状の突起体を複数有し、同一構造のバランサとして構成される。さらに、突起体が互いに異なる向きとなるように、ドラムの前端部と後端部とに互いに反対向きに配設される。ここで、「同一構造」とは、実質的に同一構造の場合も含む。この構成により、第１のバランサの移動体と第２のバランサの移動体とが環状容器の最上部を超えて回転移動を開始するドラムの回転数が、第１のバランサと第２のバランサで異なるようになる。このように、第１のバランサの移動体と第２のバランサの移動体が異なる位相で移動することにより、移動体が回転移動を開始するタイミングをずらせて移動体による振動の増幅を抑制することができ、水槽の振動を抑制することができる。
第４の発明は、特に第１の発明において、所定回転数が、水槽の共振回転数以上で、かつドラム式洗濯機本体の共振回転数以下となるように構成されている。この構成により、水槽の振動が最大となる共振回転数より高いドラムの回転数で、かつ、ドラム回転の遠心力により移動体が環状容器に遠心力方向へ押しつけられることで回転方向への移動ができなくなる回転数よりも小さい回転数で、ドラムの回転を維持することができる。これにより、所定回転数を維持しているときの振動を抑制しつつ、アンバランスを打ち消す位置に移動体を移動させることができる。
第５の発明は、特に第１の発明において、水槽に配置された振動検知部をさらに備え、制御部は、所定回転数を維持しているときに振動検知部により振動を測定するとともに振動値の変化を判定し、当該判定に応じて所定時間を変更する。この構成により、振動値の変化を把握することで回転数を上昇させるタイミングを計ることができる。その結果、無駄な時間を要することなく、短時間で安定した振動に導き、定常回転数での振動を低減することができる。
第６の発明は、特に第５の発明において、振動検知部は、振動値からドラムの内部の洗濯物による偏心荷重と、ドラムの奥行き方向の偏心位置とを検知する偏心荷重検知部を備えている。制御部は、偏心荷重検知部が検知した偏心位置がドラムの前部で、かつ偏心荷重検知部が検知した偏心荷重が所定値以上であれば、所定回転数を維持せずに定常回転数まで上昇させる。この構成により、偏心荷重がドラムの後方部に位置する場合には、所定回転数を維持した場合でも、振動検知部が検知する振動値は小さい状態を維持するか、小さい状態で変動を繰り返す程度であるため、回転数を上昇させることが可能である。これにより、短時間で定常回転数までドラムの回転数を上昇させることができ、定常回転数での振動も低減することができる。
第７の発明は、特に第６の発明において、制御部は、ドラムの回転数が共振回転数よりも低く、かつドラムの内部の洗濯物が張りつく回転数であり、さらに移動体がドラムと共回りしない回転数で、偏心荷重検知部による検知を行う。この構成により、偏心荷重検知部が、洗濯物によるアンバランスのみを検知することができ、検知される偏心位置および偏心荷重の精度が向上する。さらに、その検知した値に応じて脱水の起動条件を変えることができ、より低振動な運転を行うことができる。
第８の発明は、特に第１の発明において、転動体は、コーティング処理された球体で構成されている。この構成により、環状容器と転動体との間の摩擦が大きくなり、高速回転時の発散現象を抑制することができる。また、起動時に一定の摩擦が作用することで、粘性液体が低粘性の場合でも所望の回転数で球体の回転移動を設定することができるなど、転動体の移動回転数を容易に設定することができる。これにより、共振回転数での振動増幅への影響を抑制できる。さらに、鋼球にゴムコーティングするなどにより、比重を高くすることでアンバランスの補正量を大きくできるとともに、錆を防止したり、回転して移動するときの騒音を防止したりすることができる。
第９の発明は、特に第１の発明において、粘性流体は、不凍液で構成されている。この構成により、環状容器内の不凍液は少なくとも洗濯水より氷点が低いので、気温が低い環境でも充分に対応できる。また、低粘性であることで、使用環境の温度変化が大きい場合でも粘性変化の幅が小さく、転動体の移動回転数に及ぼす影響を最小限にすることができる。これにより、安定した転動体の移動開始回転数を確保できる。
第１０の発明は、特に第１の発明において、粘性流体は、増粘剤が加えられている。この構成により、バランサの粘性流体の粘性の調節を容易に行える。また、塩化カルシウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液などの経済性が高い粘性流体と組み合わせて、調整範囲が広いバランサを安価に構成することができる。
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の内部の概略構成を示す側面断面図である。本体１の内部には、有底円筒状の水槽２が収容されている。水槽２は、バネ２４とダンパ１９によって弾性的に支持されている。水槽２の内部には、有底円筒状のドラム３が収容されている。本体１の正面側に、水槽２の開口部２ａとドラム３の開口部３ｂが設けられ、水槽２の開口部２ａを開閉自在に閉塞する扉２１が設けられている。ドラム３は、回転軸３ａが水平方向（実質的に水平方向を含む）となるように支持されている。なお、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、洗濯物１８の取り出し易さ、および、洗浄時の節水性を考慮して、ドラム３の回転軸３ａが正面側から底面側に向けて下向きに傾斜するように構成されていてもよい。
図１は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の内部の概略構成を示す側面断面図である。本体１の内部には、有底円筒状の水槽２が収容されている。水槽２は、バネ２４とダンパ１９によって弾性的に支持されている。水槽２の内部には、有底円筒状のドラム３が収容されている。本体１の正面側に、水槽２の開口部２ａとドラム３の開口部３ｂが設けられ、水槽２の開口部２ａを開閉自在に閉塞する扉２１が設けられている。ドラム３は、回転軸３ａが水平方向（実質的に水平方向を含む）となるように支持されている。なお、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、洗濯物１８の取り出し易さ、および、洗浄時の節水性を考慮して、ドラム３の回転軸３ａが正面側から底面側に向けて下向きに傾斜するように構成されていてもよい。
ドラム３の内部には、ドラム３の回転に伴って洗濯物１８を持ち上げて落とすことができるバッフル７が設けられている。ドラム３が回転することにより、バッフル７によって持ち上げられた洗濯物は、ドラム３の上部から水面に叩きつけられ、叩き洗いとしての機械力によって洗浄がなされる。ドラム３の円筒面には、全周に多数の透孔２０が設けられている。透孔２０を介して水槽２からドラム３内に通水および通気することができる。
水槽２の開口部２ａは、その口縁に環状のシール材（図示せず）が装着されている。シール材の前面側は、扉２１の背面側に当接して密閉し、上下、左右、および前後方向に揺動する水槽２の開口部２ａが動いた場合でも、シール材が変形して扉２１の背面側を押圧するので、密閉性が維持される。
また、ドラム３を駆動する駆動モータ１２が水槽２の下側に設けられている。駆動モータ１２は、プーリ５とベルト６を介してドラム３の後部の回転軸３ａに設けられたプーリ４に回転動力を加えることにより、ドラム３を水槽２内で回転させる。ドラム３の回転時における水槽２の振動値を計測する振動検知部４０は、水槽２の上部前方に設けられている。さらに、駆動モータ１２を制御してドラム３を回転させ、洗濯工程、すすぎ工程および脱水工程などの一連の洗濯運転を行う制御部１３が水槽２の下方に設けられている。
図２は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機のドラムの概略構成を示す透視図である。ドラム３の開口部３ｂ側を前端部、開口部３ｂの反対側を後端部とすると、前端部に第１のバランサ８Ａが設けられ、後端部に第２のバランサ８Ｂが設けられている。第１のバランサ８Ａと第２のバランサ８Ｂとは、同一構造（実質的に同一構造を含む）をしている。第１のバランサ８Ａは、第１の面（Ａ面）と第２の面（Ｂ面）とを備えている。同様に、第２のバランサ８Ｂに、第１の面（Ａ面）と第２の面（Ｂ面）とを備えている。図２に示されるように、第１のバランサ８Ａは、ドラム３の前端部側から見た状態でＡ面２７が前側となるように配置されている。第２のバランサ８Ｂは、ドラム３の前端部から見た状態で、Ａ面２７と反対側のＢ面２８が前側となるように配置されている。これにより、第１のバランサ８Ａと第２のバランサ８Ｂとは、前後逆向きに裏表の状態でドラム３の前端部と後端部にそれぞれ配設されている。
第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂは、おのおの環状の容器となるように形成されており、それぞれの環状容器１１の内部に、少なくとも転動体９および粘性流体１０のいずれかが移動体として収容されている。本実施の形態においては、転動体９および粘性流体１０の両方が収容されている。そして、転動体９は、鋼球表面にゴムのコーティングをした球体で構成されている。また、粘性流体１０は、粘性が４ｃＳｔ以下である低粘性の塩化カルシウム水溶液で構成されている。
図３Ａは、本実施の形態におけるドラム式洗濯機のドラム３の前端部に設けられた第１のバランサ８Ａの要部断面図である。図３Ａには、第１のバランサ８Ａの突起体２９の要部拡大断面図も示される。図３Ｂは、本実施の形態におけるドラム式洗濯機のドラム３の後端部に設けられた第２のバランサ８Ｂの要部断面図である。図３Ｃには、第２のバランサ８Ｂの突起体２９の要部拡大断面図も示される。図３Ｃは、図３Ａまたは図３Ｂに示されたバランサの直径方向断面図である。
図３Ａ～図３Ｃに示されるように、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂのそれぞれの環状容器１１の内部には、内周面２５と外周面２６との間に、転動体９と粘性流体１０とが、全周を移動できるように収容されている。特に、図３Ｃに示されるように、それぞれの環状容器１１の内周面２５には、回転軸３ａ方向の片側に、複数の突起体２９が全周にわたって設けられている。内周面２５の突起体２９が形成されていない平坦面は、転動体９の半径よりも高く形成されている。また、突起体２９は、内周面２５の突起体２９が形成されていない平坦面から突出しないように形成されている。これにより、転動体９が突起体２９に接触しないように構成されている。突起体２９は、鋸歯状に形成されている。突起体２９の一方の面は、法線に対して鋭角に形成され、他方の面は、法線に対して鈍角に形成され、中央部分がやや高くなるような緩やかな曲線に形成されている。
ドラム３の前端部に配設された第１のバランサ８Ａは、図３Ａに示されるように、ドラム３が脱水工程時のドラム３の正回転方向Ｃ１に回転すると、粘性流体１０が集まっているドラム３の下方位置で突起体２９間の空間４７により粘性流体１０を掬い上げながら回転する。このとき、突起体２９の回転方向側の面２９ａは、粘性流体１０を押して移動させるように作用する。
一方、ドラム３の後端部に配設された第２のバランサ８Ｂは、図３Ｂに示されるように、突起体２９の回転方向側の面２９ｂが、回転方向の前方側から後方側になるに従って内径側から外径側に変化する曲面形状になっている。ドラム３が正回転方向Ｃ１に回転すると、第２のバランサ８Ｂの突起体２９は、回転方向側の曲面により粘性流体１０を押すように作用する。しかしながら、このときに作用する力は、第１のバランサ８Ａの突起体２９が粘性流体１０を押すように作用する力よりも弱い。よって、第２のバランサ８Ｂの粘性流体１０は、第１のバランサ８Ａの粘性流体１０に比較して遅い流速となる。このように、第１のバランサ８Ａと第２のバランサ８Ｂの突起体２９が粘性流体１０を押す力は、突起体２９の回転方向側の面の法線に対する角度により調整することが可能である。
図４は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機の第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂにおける転動体９および粘性流体１０の動作を説明する概略図である。ここでは、転動体９は、鋼球にＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）のゴムコーティングを施した球体で硬度を７０度とする。また、粘性流体１０は粘度４ｃＳｔの塩化カルシウム水溶液を４５０ｇ封入した場合で説明する。
本実施の形態において、転動体９が回転移動を開始する回転数（回転移動開始回転数）とは、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの内部に収容された転動体９が、ドラム３の回転数の上昇に伴って、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの環状容器１１の上方側に移動し、環状容器１１の最上部を越えて回転移動を開始する回転数をいう。
図４においては、正面から見た、脱水工程におけるドラム３の様子が示されている。図４において、左列には、ドラム３が停止している状態が示されている。ここで、左列の下には、ドラム３の前端部に配設された第１のバランサ８Ａの状態が示され、左列の上には、ドラム３の後端部に配設された第２のバランサ８Ｂの状態が示されている。いずれにおいても、ドラム３が停止している状態では、転動体９および粘性流体１０は、ドラム３の底部に偏っている。このとき、洗濯物１８のアンバランスも底部に偏った状態となっている。
図４において、中央列には、例えば、ドラム３が正回転方向Ｃ１に１２０ｒｐｍで回転している状態が示されている。このとき、洗濯物１８は、ドラム３の内面に張り付いているアンバランスな状態である。ここで、中央列の下には、第１のバランサ８Ａの状態が示され、中央列の上には、第２のバランサ８Ｂの状態が示されている。
ドラム３が回転を開始すると、ドラム３の回転数の上昇に伴って、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂ内の粘性流体１０である低粘性の塩化カルシウム水溶液は、遠心力により環状容器１１の外周側に移動する。また、粘性流体１０は、環状容器１１の内面と粘性流体１０との摩擦抵抗、および、突起体２９の作用により、ドラム３の回転方向側に移動する。第１のバランサ８Ａの突起体２９は、突起体２９同士の間の空間４７で粘性流体１０を押し易い形状となっているのに対し、第２のバランサ８Ｂの突起体２９は、粘性流体１０を押し出す作用が弱い形状となっている。これにより、第１のバランサ８Ａ内の粘性流体１０の流速は、第２のバランサ８Ｂ内の粘性流体１０の流速よりも速くなる。その結果、第１のバランサ８Ａ内の粘性流体１０は、第２のバランサ８Ｂ内の粘性流体１０よりもドラム３の回転方向側に移動した状態となる。このように、突起体２９の向きを変えて非対称性を形成することにより、低粘性流体に異なった抗力を発生させて、粘性流体１０の移動に差をつけることができる。
ドラム３の回転数がさらに増すと、やがて、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの内部の粘性流体１０は、遠心力により環状容器１１の最上部を越えて環状容器外周に張り付いた状態となる。転動体９は、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの環状容器１１の内面との摩擦抵抗と、粘性流体１０の流速によってドラム３の回転方向側に移動する。第１のバランサ８Ａの転動体９は、突起体２９により押される粘性流体１０によって、第２のバランサ８Ｂの転動体９よりもドラム３の回転方向側に移動する。
これにより、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂにおいて、転動体９は、それぞれの同期が互いにずれた非同期の状態で移動する。ここで、図４の中央列に示されるドラム３の１２０ｒｐｍの回転数による遠心力では、転動体９は、ドラム３の回転に共回りする状態にはなっていない。
さらに、図４において、右側列には、ドラム３の回転数が上昇し、ドラム３が正回転方向Ｃ１に１４０ｒｐｍで回転している状態が示されている。ここで、右列の下には、第１のバランサ８Ａの状態が示され、右列の上には、第２のバランサ８Ｂの状態が示されている。
ドラムの回転数の上昇に伴って、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの内部の粘性流体１０は、遠心力および突起体２９の作用によって移動速度が増加し、環状容器１１の外周に、より広がった状態となる。第１のバランサ８Ａにおいては、粘性流体１０に対する突起体２９の作用が強いため、粘性流体１０は、環状容器１１の外周部のほぼ全周にわたって張り付いた状態となる。第１のバランサ８Ａにおいては、転動体９は、環状容器１１の内面との摩擦抵抗と粘性流体１０の流速とによって、環状容器１１の最上部に向かって押し上げられ、転動体９が環状容器１１の最上部を越えて回転移動を開始する。１４０ｒｐｍの回転数以上では、転動体９が環状容器１１の最上部を連続的に越えて回転移動し、転動体９と環状容器１１が同じ回転数、または転動体９が環状容器１１からやや遅れた回転数で共に回転をする共回りの状態となる。
第２のバランサ８Ｂにおいては、ドラム３が１４０ｒｐｍで回転している状態では、転動体９は、１２０ｒｐｍで回転しているときよりも上部に移動して、偏った状態で環状容器１１の底部から最上部までの間に留まった状態となる。第２のバランサ８Ｂにおいては、ドラム３の回転数が１６０ｒｐｍを超過すると、転動体９が回転移動を開始する。
このように、本実施の形態では、第１のバランサ８Ａの転動体９は、ドラム３の回転数が１４０ｒｐｍ以上の状態で回転移動を開始し、第２のバランサ８Ｂの転動体９は、ドラム３の回転数が１６０ｒｐｍ以上の状態で回転移動を開始するように設定されている。
なお、本実施の形態では、ドラム３の前端部に配設される第１のバランサ８Ａの転動体９が、ドラム３の後端部に配設される第２のバランサ８Ｂの転動体９よりも先に回転移動を開始するようにしている。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、ドラム３の後端部に配設されるバランサの転動体が先に回転移動を開始するように、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂが前後逆にドラム３に取り付けされる構成であってもよい。
図５および図６は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機のドラムの回転起動時の水槽の振動値を示す特性図である。脱水工程の回転起動時において、制御部１３が、ドラム３の回転数が水槽２の共振回転数を超えてから、所定回転数で、所定時間だけ維持した場合の振動検知部４０で検知された振動特性が示される。図５と図６では、所定回転数を維持する所定時間が異なり、所定回転数は同じである。また、ドラム３の回転数変化が回転数Ｕ１として示される。さらに、ドラム３の回転数Ｕ１が、１２０ｒｐｍから脱水工程の定常回転数である９００ｒｐｍまで上昇したときの、振動検知部４０の振動値の変化が振動値Ｓ１として示される。
図５において、まず、回転数Ｕ１が１２０ｒｐｍから３００ｒｐｍに増加する間で、振動値Ｓ１が一気に増加する。すると、第１のバランサ８Ａの転動体９が環状容器１１の最上部を超えて回転移動を開始し、そのすぐあとに第２のバランサ８Ｂの転動体９が徐々に環状容器１１の最上部を超えて回転移動を開始する。このようにして、第１のバランサ８Ａと第２のバランサ８Ｂとの転動体９が同位相に偏らない状態で水槽２の一次共振回転数（以降、共振回転数と称する）を超えることにより、共振回転数以下から共振回転数を超えた回転数までの間で発生する振動を抑制している。
次に、制御部１３は、共振回転数より若干高い回転数３００ｒｐｍを、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの所定時間Ｔ１（例えば、最大で６０秒）だけ維持する。その間、振動値Ｓ１は少しずつ低下する。その後、脱水工程の定常回転数である９００ｒｐｍまでドラム３の回転数が上昇すると、振動値Ｓ１は一瞬上昇するが、すぐに低下を始め、回転数Ｕ１が６００ｒｐｍを超えると振動値Ｓ１の変化はほとんどなくなる。
また、回転数が４５０ｒｐｍから６００ｒｐｍをドラム洗濯機の本体１の振動共振点とし、その時の振動値Ｌａを示している。このように、３００ｒｐｍで所定時間Ｔ１だけ維持した場合、定常回転数での振動値Ｓ１はＬ１１となる。
次に、図６において、ドラム３の回転数Ｕ２が１２０ｒｐｍから３００ｒｐｍに増加する間の振動値Ｓ２は、図５に示されるものと同様である。そして、制御部１３は、共振回転数より若干高い回転数３００ｒｐｍを、図５の所定時間Ｔ１よりも短い時間である所定時間Ｔ２（例えば、１０秒）だけ維持する。このとき、振動値Ｓ２は少しずつ低下するが、所定時間Ｔ２が短いので図５に示される程度までは低下しない。その後、脱水工程の定常回転数である９００ｒｐｍまでドラム３の回転数が上昇すると、振動値Ｓ２は一瞬上昇するが、すぐに低下を始めて、回転数Ｕ２が６００ｒｐｍを超えると振動値Ｓ２の変化はほとんどなくなる。
また、回転数が４５０ｒｐｍから６００ｒｐｍをドラム洗濯機の本体１の振動共振点とし、その時の振動値Ｌｂを示している。このように、３００ｒｐｍで所定時間Ｔ２だけ維持した場合、定常回転数での振動値Ｓ２はＬ１２となる。
ここで、バランサの特性として、水槽２の共振回転数（例えば、１９０ｒｐｍ～２５０ｒｐｍ）より低い回転数では、転動体９は、アンバランス位置の方向へ移動しようとする。さらに回転数を上昇した共振回転数１９０ｒｐｍ～２１０ｒｐｍ近傍では、転動体９は、アンバランス位置から９０度位相の方向へ移動しようとする。さらに回転数を上昇させた共振回転数２１０ｒｐｍ～２５０ｒｐｍ近傍では、転動体９は、アンバランス位置から１８０度位相まで移動しようとする。
しかしながら、転動体９および粘性流体１０と環状容器１１との摩擦があり、アンバランス位置とアンバランス量などの起動条件によっては、転動体９が短時間でアンバランスを打ち消す１８０度位相の位置まで移動することができない場合がある。そのため、図６のように、回転数Ｕ２が一定に維持される時間が短い所定時間Ｔ２を１０秒程度とされた場合、振動値Ｓ２の低下は、図５に示される場合と比較して小さい。その結果、その後の回転数上昇により振動が低下しても、定常回転数の９００ｒｐｍでの振動値Ｌ１２は、例えば、４ｍｍまで低下する。
しかしながら、図５のように、回転数Ｕ１が３００ｒｐｍに維持される所定時間Ｔ１を、例えば６０秒に延長された場合、転動体９は、所定時間Ｔ１の間に徐々にアンバランスを打ち消す位置に移動する。その結果、振動がさらに低下し、その状態で回転数上昇をおこなうと、定常回転数の９００ｒｐｍでの振動値Ｌ１１は、例えば２ｍｍまで低下する。
従って、制御部１３が、共振回転数より若干高い、例えば３００ｒｐｍほどの回転数を短すぎない程度の所定時間だけ維持することにより、よりアンバランスを打ち消す位置に転動体９を移動させることができ、定常回転数での振動値を抑制することができる。
また、図７に示されるように、脱水工程でドラム３が回転起動される際、所定回転数に維持する運転を複数の回転数で段階的に行うようにしてもよい。図７において、ドラム３の回転数Ｕ３が１２０ｒｐｍから３００ｒｐｍに増加する間の振動値Ｓ３は、図５に示されるものと同様である。そして、制御部１３は、共振回転数より若干高い回転数３００ｒｐｍを、図５の所定時間Ｔ１よりも短い時間である所定時間Ｔ３（例えば、２０秒）だけ維持する。このとき、振動値Ｓ３は少しずつ低下するが、所定時間Ｔ３が短いので図５に示される程度までは低下しない。次に、転動体９が移動可能な回転数４５０ｒｐｍまで上昇する。そのまま４５０ｒｐｍを所定時間Ｔ４（例えば、３０秒）だけ維持する。すると、振動値Ｓ３は一瞬上昇するが、すぐに低下を始めて、回転数Ｕ３が６００ｒｐｍを超えると振動値Ｓ３の変化はほとんどなくなる。その後、さらに定常回転数である９００ｒｐｍまでドラム３の回転数が上昇しても、振動検知部４０の振動値Ｓ３の変化はほとんどない。
また、回転数が４５０ｒｐｍから６００ｒｐｍをドラム洗濯機の本体１の振動共振点とし、その時の振動値ＬｃおよびＬｄを示している。このように、制御部１３が３００ｒｐｍで所定時間Ｔ３だけ維持するとともに、４５０ｒｐｍで所定時間Ｔ４だけ維持した場合、定常回転数での振動値Ｌ１３は、例えば１ｍｍまで低下する。
従って、共振回転数以上で、かつ、転動体９が移動可能な条件の回転数以下であれば、制御部１３が所定回転数を所定時間だけ維持することで、転動体９はアンバランスを打ち消す位置へ移動することができる。ここで、「転動体９が移動可能な条件の回転数以下」とは、転動体９および粘性流体１０と環状容器との摩擦条件で、転動体９が回転方向へ移動する推進力と遠心力による摩擦力との関係が、摩擦力＜推進力となる条件の回転数以下であることを意味する。また、上記条件の回転数で、制御部１３が異なる所定回転数を段階的に維持することで、転動体９はアンバランスを打ち消す位置へ移動することができる。その結果、定常回転数での振動値を低減することが可能となる。
そして、制御部１３は、所定の脱水工程時間が経過すれば、脱水工程を終了する。
以上の通り、制御部１３は、水槽２の共振回転数（例えば、１９０ｒｐｍ～２５０ｒｐｍ）以上の回転数（例えば、３００ｒｐｍ）を所定時間だけ維持することにより、転動体９はアンバランスを打ち消す位置へ移動することができる。その結果、振動がさらに低下し、その状態で回転数が上昇することで定常回転数での振動値を低減することができる。
また、共振回転数を超えた回転数で、転動体９が環状容器１１や粘性流体１０の摩擦条件で移動可能であれば、所定回転数を３００ｒｐｍのように１回に限らず、例えば３００ｒｐｍ、３５０ｒｐｍ、４００ｒｐｍなどのように段階的に維持することで、より振動を低減することができる。また、振動検知部４０の振動状態から、所定回転数や段階的な所定回転数およびその回数を変更しても、さらに振動を低減することができる。
また、ドラム３の前端部に位置する第１のバランサ８Ａの転動体９と、後端部に位置する第２のバランサ８Ｂの転動体９とにおいて、共振回転数以下の状態で回転移動を開始する回転数が異なる構成とすることにより、共振回転数を超えるときのドラム３の振動増加を防止することができる。これは、ドラム３の回転方向に対して非対称な形状の突起体２９を内周面に複数有する同一構成のバランサを、突起体２９が互いに逆方向になるように裏表の状態で、ドラム３の前端部と後端部とに配設することで、容易に実現することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２におけるドラム式洗濯機の制御部は、共振回転数を若干超えた所定回転数まで上昇させ、この所定回転数を維持しているときに振動検知部４０により振動を測定するとともに振動値の変化を判定する。そして、その判定に応じて所定回転数の維持時間を変更して、定常回転数まで上昇させるように構成されている。ドラム式洗濯機のその他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１の構成を援用する。
本実施の形態２におけるドラム式洗濯機の制御部は、共振回転数を若干超えた所定回転数まで上昇させ、この所定回転数を維持しているときに振動検知部４０により振動を測定するとともに振動値の変化を判定する。そして、その判定に応じて所定回転数の維持時間を変更して、定常回転数まで上昇させるように構成されている。ドラム式洗濯機のその他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１の構成を援用する。
図８は、本発明の実施の形態２におけるドラム式洗濯機の脱水工程のアンバランス低減のフローチャートである。図８に示されるように、脱水工程が開始されると（Ｓｔｅｐ１）、振動検知部４０の振動値からドラム３内の洗濯物によるアンバランス位置および量を検出判定するアンバランス検知が行われる（Ｓｔｅｐ２）。アンバランス検知は、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの転動体９が一定回転数（例えば、１２０ｒｐｍ）でドラム３と共回り状態とならず、それぞれの環状容器１１の底部に偏った状態で行われる。そのアンバランス状態の結果により、一定条件を満たす場合（Ｓｔｅｐ３のＹｅｓ）は、脱水起動として回転数上昇（Ｓｔｅｐ５）を行う。一方、一定条件を満たさない場合（Ｓｔｅｐ３のＮｏ）は、脱水起動せずにアンバランス解消（Ｓｔｅｐ４）を行い、再度、アンバランス検知（Ｓｔｅｐ２）を行って、脱水起動を行えるようにする。さらに、アンバランス検知では、一定条件の判定に応じて、脱水起動後に上昇するドラム３の回転数毎に設けられた振動検知部４０の振動値の閾値を区分する動作を行う。
制御部１３は、回転数上昇（Ｓｔｅｐ５）では、水槽２の回転数を上昇させるとともに、共振回転数による振動値を常に振動検知部４０で計測し、異常がないことを監視している。本実施の形態２では、共振回転数が１９０ｒｐｍ～２５０ｒｐｍの間としている。転動体９の理想的な動作は、アンバランス位置に対して、共振回転数より若干低い回転数では同相位置にあり、共振回転数初期ではアンバランス位置に対して９０度位相にあり、共振回転数最大では１８０度位相にあることである。
しかし、実際には、環状容器１１内の転動体９は、粘性流体１０や環状容器１１との摩擦抵抗により短時間で容易に同位相から１８０度位相まで移動できないことがある。そのため共振回転数を超えた後でも１８０度位相とならない状態で回転数上昇を行うことがある。その改善のために回転数維持（Ｓｔｅｐ６）において、共振回転数よりも若干高い回転数で、かつ転動体９が移動可能な回転数を所定回転数として維持する。
回転数維持（Ｓｔｅｐ６）は、まず、共振回転数より若干高い回転数（例えば、３００ｒｐｍ）で、回転数を維持する。その間、制御部１３は、振動値計測（Ｓｔｅｐ７）として、振動検知部４０で振動値を一定周期毎に計測する。次に、振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）において、振動値計測（Ｓｔｅｐ７）で計測した一定周期毎の計測値の変化に応じて、回転数維持を止めて回転数上昇動作を行うか（Ｓｔｅｐ３のＹｅｓ）、そのまま回転数維持を継続するか（Ｓｔｅｐ８のＮｏ）を判定する。
具体的には、振動値計測（Ｓｔｅｐ７）において、例えば、１秒間隔で振動値を測定する。その場合、振動値の最小値と１秒前の値である前回値とを常に更新し、最新値と合わせて保持する。そして、振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）において、例えば、最新値が最小値から一定値以上上昇した場合、または、最新値が前回値から一定値以上上昇した場合に、回転数維持を停止し、回転数を上昇させる回転数上昇（Ｓｔｅｐ１０）へ移行する。これは、所定回転数を維持することによって振動値が上昇してしまう場合に、回転数維持を停止して、振動の増加を防止するものである。さらに、振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）において、例えば、最新値が所定の振動値以下に低下した場合にも、回転数維持を停止し、回転数を上昇させる回転数上昇動作（Ｓｔｅｐ１０）へ移行する。これは、充分に振動値が低いため、これ以上所定回転数を維持することによる時間の無駄を防止するものである。
また、振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）において、最新値が最小値から一定値以上上昇しないとともに、最新値が前回値から一定値以上上昇しない場合、そのままの回転数を維持する。その状態を維持し、経過時間判定（Ｓｔｅｐ９）では、回転数維持の最長時間を所定時間に設定してあり、その時間以内であれば振動計測動作（Ｓｔｅｐ７）と振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）を繰返す。そして、所定時間を超過した場合（Ｓｔｅｐ９のＹｅｓ）、回転数維持動作（Ｓｔｅｐ６）を停止し、回転数上昇動作（Ｓｔｅｐ１０）へ移行する。
その後、制御部１３は、定常回転数（Ｓｔｅｐ１１）になるまで回転数を上昇させ、所定の脱水工程時間が経過すれば（Ｓｔｅｐ１２）、脱水工程を終了する（Ｓｔｅｐ１３）。
なお、本実施の形態において、振動検知部４０は、振動値からドラム３の内部の洗濯物による偏心荷重と、ドラム３の奥行き方向の偏心位置とを検知する偏心荷重検知部４０ａ（図示せず）を備えていてもよい。そして、制御部１３は、振動値変化判定（Ｓｔｅｐ８）において、例えば、この偏心荷重検知部４０ａが検知した偏心位置がドラム３の前部で、かつ偏心荷重が所定値以上であれば、所定回転数の維持を停止して定常回転数まで上昇させるようにする。このとき、制御部１３は、偏心荷重検知部４０ａにより、ドラム３が共振回転数よりも低く、かつドラム３の内部の洗濯物が内側に張りつく回転数で、さらに第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの転動体９がドラム３と共回りしない回転数で検知を行うことが望ましい。この構成により、偏心荷重検知部４０ａが、洗濯物によるアンバランスのみを検知することができ、検知される偏心位置および偏心荷重の精度が向上する。さらに、制御部１３は、その検知した値に応じて脱水の起動条件を変えることができ、より低振動な運転を行うことができる。
以上説明したとおり、本実施の形態によれば、制御部１３は、所定回転数を維持しているときに振動検知部４０により振動を測定するとともに振動値の変化を判定し、その判定に応じて所定時間を変更する。これにより、振動値の変化を把握することで回転数を上昇させる最適なタイミングを計ることができ、無駄な時間を要することなく、短時間で安定した振動に導き、定常回転数での振動を低減することができる。
なお、実施の形態１および実施の形態２のそれぞれの実施形態だけでなく、実施形態の１および実施の形態２の組み合わせも本発明の範囲内である。
なお、上述した実施の形態１および実施の形態２において、所定回転数を所定時間だけ維持した後、脱水工程の定常回転数まで上昇させるとしているが、この定常回転数は、ドラム式洗濯機として脱水工程を実行するための目標回転数であり、脱水の条件などによって変化してもよい。また、所定回転数や定常回転数は、制御的にはある程度のフラツキを生じるものであり、必ずしも、常に一定で変化がないことを求めるものではない。
また、所定回転数に維持する運転を複数の回転数で段階的に行うとして説明したが、所定回転数を１つとするか複数とするか、その回転数をいくらにするか、複数の場合の順番やそれぞれの時間や規則性などは、特に限定されるものではない。水槽２の共振回転数や洗濯物を収容できる量などによって、適宜実験やシミュレーションなどによって決定されればよい。
また、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの内部の粘性流体１０として塩化カルシウム水溶液を用い、その粘度を４ｃＳｔとし、液量を４５０ｇとしている。また、転動体９を鋼球とし、その表面にＥＰＤＭゴムのコーティングを施して、硬度を７０度としているが、これらの構成に限定されるものではない。例えば、粘性流体１０として、水またはシリコンオイル、あるいは、塩化カルシウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液などの不凍液、またはこれらの粘性流体に一定量の増粘剤を加えたものなどを用いてもよい。この増粘剤により、バランサの粘性流体の粘性の調節を容易に行える。また、塩化カルシウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液などの経済性が高い粘性流体と組み合わせて、調整範囲が広いバランサを安価に構成することができる。粘性流体１０として用いる液体は４ｃＳｔ以外の粘度としてもよい。粘性流体１０の液量や、突起体２９の形状および非対称性の程度などによって、転動体９の摩擦係数を調整することができる。これにより、転動体９が回転移動を開始する回転数を、水槽２の共振回転数以下で、かつ洗濯物１８のドラム３の内周面への張り付き状態を維持できる回転数（例えば、９０～１１０ｒｐｍ）以上に設定することができる。
また、転動体９の中心となる球体として、鋼球と同等の比重を有する金属製球、ガラス球、ゴム球など、異なる材料を用いてもよい。さらに、転動体９の表面のコーティング材として、ＥＰＤＭのほか、シリコンゴム、ナイロン、ウレタン、ポリエチレンなど、バランサの環状容器１１の内面と転動体９表面との間に適度な摩擦を発生させることができれば、他の材料を用いてもよい。
転動体９の表面の硬度は、転動体９が回転移動を開始する回転数が、水槽２の共振回転数以下で、かつ洗濯物１８のドラム３の内周面への張り付き状態を維持できる回転数以上に設定することができるように粘性流体１０の粘度、液量等の調整によって可能な範囲であればよい。
本実施の形態では、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂの内部に、移動体として転動体９および粘性流体１０を収納しているが、転動体９のみ、或いは、粘性流体１０のみであってもよい。転動体９は、球体として説明しているが、バランサの環状容器１１の内部を自在に移動可能な形状であれば、円筒形など他の形状であってもよい。
また、突起体２９の形状を一例として図３に例示しているが、これらの構成に限定されるものではない。例えば、鋸歯状の突起体２９の２つの面（２９ａ、２９ｂ）の角度は任意であり、各面は直線的でもよく、要は回転方向に対して非対称な形状であればよい。さらに、突起体２９を環状容器１１の内周面に設けているが、それ以外の正面側または背面側の内面に設けてもよい。
また、本実施の形態は、第１のバランサ８Ａの転動体９がドラム３の回転数１４０ｒｐｍで回転移動を開始し、第２のバランサ８Ｂの転動体９がドラム３の回転数１６０ｒｐｍで回転移動を開始するよう設定している。しかしながら、これらの転動体９が回転移動を開始する回転数は、ドラム３の形状や重量等の条件により適宜選択されるものであり、その回転数が限定されるものではない。すなわち、例えば、第１のバランサ８Ａの転動体９が第２のバランサ８Ｂの転動体９より大きな回転数で回転移動を開始するように設定されても構わないし、さらに、第１のバランサ８Ａと第２のバランサ８Ｂの転動体９が同じ回転数で回転移動を開始するように設定されても構わない。また、第１のバランサ８Ａおよび第２のバランサ８Ｂのうちのいずれかだけがドラム３に設けられ、水槽２の共振回転数以上の所定回転数を所定時間だけ維持する構成でも構わない。
本発明にかかる洗濯機は、家庭用、業務用のドラム式洗濯機やドラム式洗濯乾燥機、およびクリーニング装置として有用である。
１ 本体
２ 水槽
３ ドラム
８Ａ 第１のバランサ
８Ｂ 第２のバランサ
９ 転動体
１０ 粘性流体
１１ 環状容器
１２ 駆動モータ
１３ 制御部
１８ 洗濯物
２７ Ａ面
２８ Ｂ面
２９ 突起体
４０ 振動検知部
４７ 空間
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 所定時間
２ 水槽
３ ドラム
８Ａ 第１のバランサ
８Ｂ 第２のバランサ
９ 転動体
１０ 粘性流体
１１ 環状容器
１２ 駆動モータ
１３ 制御部
１８ 洗濯物
２７ Ａ面
２８ Ｂ面
２９ 突起体
４０ 振動検知部
４７ 空間
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 所定時間
Claims (10)
- 水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、
前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、
前記ドラムを収容する水槽と、
前記ドラムの前端部に配設される第１のバランサ、および、前記ドラムの後端部に配設される第２のバランサのうち少なくともいずれかと、
前記駆動モータを制御して一連の洗濯運転を実行する制御部とを備え、
前記第１のバランサおよび前記第２のバランサは、転動体および粘性流体のうち少なくともいずれかを含む移動体を収納する環状容器で構成され、
前記制御部は、脱水工程における前記ドラムの回転起動時に、前記水槽の共振回転数以上の所定回転数まで前記ドラムの回転数を上昇させ、前記所定回転数を所定時間だけ維持した後、脱水工程の定常回転数まで前記ドラムの回転数を上昇させることを特徴とするドラム式洗濯機。 - 前記制御部は、前記所定回転数に維持する運転を複数の回転数で段階的に行う請求項１記載のドラム式洗濯機。
- 前記第１のバランサおよび前記第２のバランサを備え、
前記第１のバランサおよび前記第２のバランサは、前記環状容器の内周面に回転方向に対して非対称な形状の突起体を複数有し、同一構造のバランサとして構成されるとともに、前記突起体が互いに異なる向きとなるように、前記ドラムの前端部と後端部とに互いに反対向きに配設される請求項１に記載のドラム式洗濯機。 - 前記所定回転数が、前記水槽の前記共振回転数以上で、かつドラム式洗濯機本体の共振回転数以下となるように構成された請求項１に記載のドラム式洗濯機。
- 前記水槽に配置された振動検知部をさらに備え、
前記制御部は、
前記所定回転数を維持しているときに前記振動検知部により振動を測定するとともに振動値の変化を判定し、当該判定に応じて前記所定時間を変更する請求項１に記載のドラム式洗濯機。 - 前記振動検知部は、前記振動値から前記ドラムの内部の洗濯物による偏心荷重と前記ドラムの奥行き方向の偏心位置とを検知する偏心荷重検知部を備え、
前記制御部は、
前記偏心荷重検知部が検知した前記偏心位置が前記ドラムの前部で、かつ前記偏心荷重検知部が検知した前記偏心荷重が所定値以上であれば、前記所定回転数を維持せずに前記定常回転数まで上昇させる請求項５に記載のドラム式洗濯機。 - 前記制御部は、
前記ドラムの回転数が前記共振回転数よりも低く、かつ前記ドラムの内部の前記洗濯物が張りつく回転数であり、さらに前記移動体が前記ドラムと共回りしない回転数で、前記偏心荷重検知部による前記検知を行う請求項６に記載のドラム式洗濯機。 - 前記転動体は、コーティング処理された球体で構成された請求項１に記載のドラム式洗濯機。
- 前記粘性流体は、不凍液である請求項１に記載のドラム式洗濯機。
- 前記粘性流体は、増粘剤が加えられている請求項１に記載のドラム式洗濯機。
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