(57)【要約】    【課題】  外槽の底部から内槽内に洗濯水を汲み上げて循環させる循環ポンプにおける隈取り誘導電動機の５０Hzと６０Hzにおけるトルク特性を同一にして循環水量のバラツキを少なくする。    【解決手段】  隈取り誘導電動機の速度―トルク特性を合わせるため巻線をタップ出しとして５０Ｈｚでは６０Ｈｚより巻数を多くして始動トルクから停動トルク近傍までの特性をほぼ合わせるようにして、この区間でポンプの負荷を使用し周波数検知を行いタップの自動切換えを行うようにすることにより５０Ｈｚと６０Ｈｚにおけるポンプ特性が同一になる様にした。    【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯時に外槽の底部より洗濯水を循環ポンプで汲み上げて洗濯槽内に散布する循環ポンプを備えた洗濯機において、前記循環ポンプも駆動源として隈取り誘導電動機を備え、前記隈取り誘導電動機の巻線の途中にタップを設け、電源周波数が６０Ｈｚの場合は前記タップに接続を切り換える手段を設け、６０Ｈｚでは５０Ｈｚの場合よりも前記巻線において使用される巻数が多くなるように接続可能にしたことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
請求項１記載の洗濯機において、駆動制御回路部で周波数検知を行いマイコンの指令により制御回路を介して、自動的に隈取りモータコイルのタップ切換えを行うことを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗い、濯ぎ及び脱水工程を実行する全自動洗濯機及び前記各工程に加えて乾燥工程を実行する全自動洗濯乾燥機に係り、洗濯および濯ぎ水を循環し内槽内の洗濯物に散布する循環ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に全自動洗濯は外枠と、この外枠内に防振機構を備えた吊り棒を介して吊り下げるように設けた洗濯水を溜める外槽と、この外槽内に回転可能に設けた洗濯槽兼脱水槽の内槽と、内槽内のほぼ中央底部に位置させて回転可能に設けた回転翼と、内槽および回転翼を選択的に回転駆動する駆動機構と外槽内に洗濯水を供給する給水機構と規定水量を供給するための水位センサを備え、外槽内の洗濯水を排水する排水機構と、駆動機構と給水および排水機構を制御する制御装置を備えて構成される。
【０００３】
また、全自動洗濯乾燥機では、更に衣類を乾燥するためのヒータと送風ファンおよびこれらを制御するための温度および湿度センサを備えて構成される。
【０００４】
そして、この全自動洗濯機では、内槽に洗濯物および洗剤を投入した状態で、内槽又は外槽に洗濯水を給水し、回転翼を正逆回転させることにより衣類を動かし洗濯が行われ、洗濯後は、外槽の洗濯水を排水し、内槽を高速回転させることによって脱水が行われる。全自動洗濯乾燥機ではこの後、回転翼で洗濯物を攪拌しながらヒータにより加熱された温風が送風ファンにより循環して洗濯物を乾燥する。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１５４７２号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−１５７７８９号公報
【特許文献３】特開２００２―１０２５８７号公報
【特許文献４】特開２００４−９７５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
洗濯水を節水するため、循環ポンプを使用して外槽の底部から内槽に洗濯水を汲み上げて循環させる方法として、循環ポンプの駆動源に隈取り誘導電動機を使用している。このため、５０Hzと６０Hｚにおけるトルク特性が異なり循環水量にバラツキがでて循環水量が多くなると洗濯時の回転翼のトルクが大となり、少なくなると小となる。このため、トルクが大きくなるとモータの温度上昇は高くなるので出来るだけ循環水量を安定させることが求められる。
【０００８】
本発明の目的は、隈取り誘導電動機の５０Hzと６０Hzにおけるトルク特性を同一にして循環水量のバラツキを少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の洗濯機は、隈取り誘導電動機の速度とトルク特性を合わせるため巻線をタップ出しとして５０Ｈｚでは６０Ｈｚより巻数を多くして始動トルクから停動トルク近傍までの特性をほぼ合わせるようにして、この区間でポンプの負荷を使用し周波数検知を行いタップの自動切換えを行うようにすることにより５０Ｈｚと６０Ｈｚにおけるポンプ特性が同一になる様にした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周波数検知により自動的にタップ切換えを行うので周波数が異なる地域でも同じ回転速度とトルク特性が得られるので同じポンプ特性が得られ、ポンプ吐出水量がほぼ一定となり洗濯時の水量による負荷変動が少なくなりモータの負荷トルクが安定して、過負荷による温度上昇が防止できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例である全自動洗濯機の縦断面図を示す。外枠１は全自動洗濯機の外郭を構成している四角筒状の外枠で通常鋼板で作られている。外槽２は洗濯水を溜めるとともに内側に洗濯兼脱水槽（または内槽とも言う）３を有し、更にその内側には洗濯物を攪拌するための回転翼４が付いている。外槽２の四隅には洗濯兼脱水槽３が回転したときや回転翼４が回転することにより発生する振動を吸収し抑制するために吊り棒５を有している。洗濯兼脱水槽３の周壁には通水および通風のための小穴６を有し、その内側上部には洗濯兼脱水槽３が回転した時に生ずるアンバランスを減衰するための流体バランサー７が備えられている。
【００１３】
回転翼４は駆動装置８により正逆回転させることにより、洗濯物に繰返し上下方向の分力を与えることにより押し洗い力を発生させている。
【００１４】
駆動装置８は可逆回転形のコンデンサ電動機又はＤＣブラシレスモータを駆動源として、クラッチにより回転翼４と洗濯兼脱水槽３の回転を切替えている。また、回転翼４を駆動する時は遊星歯車を有する減速機を介している。
【００１５】
洗濯物投入口９を形成したトップカバー１０は、外枠１の上部開口を覆うように該上部開口端縁に嵌め込んで取付けネジによって該外枠１に固定するように取付ける。このトップカバー１０は必要に応じて複数の部材を組合わせて構成する。トップカバー１０に形成した洗濯物投入口９は、基部ヒンジ１１によりトップカバー１０に取付けた外蓋１２によって開閉自在に覆われている。
また、トップカバー１０における投入開口面１３の幅方向中心から一端側に寄った前方コーナー部には、粉末洗剤を投入する粉末洗剤投入箱１４を形成しスイッチ実装面１５には押しボタン式の電源スイッチ１６を実装する。
【００１６】
粉末洗剤投入箱１４には給水機構４７から給水された水により円滑に外槽２と洗濯兼脱水槽３の間に洗剤を流し込む。流し込まれた洗剤は洗濯兼脱水槽３を共振の回転数をずらした回転速度として回転させることにより安定した回転をさせる。洗剤による発泡が発生すると負荷トルクが増加するのでモータへの供給電流を制御してモータトルクを増加させ運転し洗剤の溶かし工程を完了する。
【００１７】
外槽２の上端開口部には、洗濯物投入口９を有する外槽上カバー１７を取付けることによって外槽２と洗濯兼脱水槽３の間の間隙を覆う。
【００１８】
外槽上カバー１７により形成した洗濯物投入口９は内蓋により開閉自在に覆う様に構成するが図１では内蓋の図示は省略する。この外槽上カバー１７には、洗濯兼脱水槽３に向けて開口する様に散水口１８と噴気口１９を設けると共に外槽２と洗濯兼脱水槽３の間隙に向けて開口するように洗剤投入口２０を設ける。洗剤投入口２０は、蛇腹管２１を介して粉末洗剤投入箱１４に接続する。
【００１９】
散水口１８は洗濯物投入口９を開閉する内蓋に設けられる。
【００２０】
制御装置のコントローラ２２はトップカバー１０内の空間または外枠１内の空間に実装する。
【００２１】
外槽２は、その下部の側壁に水位検出のためのエアトラップ２３を形成し、エアチューブ２４を介して水位検出手段である水位センサ２５に接続し、底部には排水兼排気口２６を設ける。排水兼排気口２６は、蛇腹管２７と内部配管２８を介して排水弁２９と糸屑取り用トラップ３０の各入水口に接続する。
【００２２】
トラップ３０の出水口は、循環ポンプ３１の入水口側に接続する。これら排水弁２９とトラップ３０と循環ポンプ３１は、外枠１の下の底部ベース３２に設置され、排水弁２９の出水口は、外部ホース３３に接続し、循環ポンプ３１の出水口は、内部配管３４と蛇腹管３５を介して散水口１８に接続する。
【００２３】
ここで、排水兼排気口２６と蛇腹管２７と内部配管３４とトラップ３０と循環ポンプ３１と内部配管３４と蛇腹管３５と散水口１８は洗濯水循環機構を構成する。
【００２４】
外枠１の後側面の内側には、水冷除湿機構３７を有する。この水冷除湿機構３７の基本的な構成は、既に知られているように外槽２内の湿潤した空気を排水兼排気口２６から吸い出し、水冷除湿した後に加熱することにより相対湿度を低下させて洗濯兼脱水槽３の上方から洗濯兼脱水槽３内に吹き込むように構成する除湿乾燥空気循環系の一部を構成する。水冷除湿機構３７は蛇腹管３８を介して、排水兼排気口２６に接続された水冷除湿風路３９を備え、この水冷除湿風路３９内に水冷除湿板４０を設置し、途中に糸屑フイルター４１と電動送風機４２を設ける。
【００２５】
電動送風機４２により送風された空気は上昇風路４３を通り、糸屑フイルター４１、空気加熱管４４内のＰＴＣヒータ４５を通って蛇腹管４６を介して噴気口１９から洗濯兼脱水槽３内に入る。
【００２６】
洗濯時は洗濯兼脱水槽３を静止させた状態で回転翼４を１３０〜１５０ｒ／ｍの回転速度で正転―休止―逆転―休止を繰返しながら循環ポンプ３１を運転して外槽２の底部の洗濯水を排水兼排気口２６から蛇腹管２７、内部配管２８を通して吸込み、内部配管３４、蛇腹管３５を通して散水口１８から回転翼４上の洗濯物に降り掛けるように吐出させて循環させる洗いを実行する。
【００２７】
この、洗いにおける循環水量は洗濯物９Ｋｇｆの時は１０リットル／分以上としており本実施例の場合は約２２リットル／分としている。従来のパルセータ方式の攪拌翼を使用している時は、洗濯水位は洗濯物が水に浸たるまでの上面まで供給しており、循環ポンプ３１を使用して節水を行うには水位を低くすると洗濯物が入れ替わりにくくなるため、洗いムラができる。
【００２８】
このため、あまり節水をすることが出来なかった。
【００２９】
本方式の回転翼４を使用時は、洗濯物の動きが上下方向の分力が大きくなるため、洗いムラを大幅に低減することが出来、水位を大幅に低くしても洗いむらに対し影響が少ない。
【００３０】
このため、循環ポンプ３１を使用し洗剤分が含まれた洗濯水位を外槽２と洗濯兼脱水槽３の間から、吸水し内部配管３４と蛇腹管３５を介して散水口１８から洗濯衣類に散水しながら回転翼４を回転して洗濯することにより、洗濯水を回転翼４の上部より低い水位以下までとすることが出来大幅に節水することが出来る。
【００３１】
また、洗濯物の動きが上下方向の分力が大きくなるため、循環水量が多くなると洗濯物と洗濯水の両方の荷重が回転翼４の上に加わるため、回転翼４が受ける所要トルクは大きくなり、循環水量が少ないと逆に所要トルクは小さくなる。
【００３２】
この関係すなわち、循環水量とモータトルクを示したものを図２に示す。
【００３３】
本実施例では２２リットル／分の水量とし、この時の所要モータトルクは７Ｎ・ｍとなっている。
【００３４】
ここで、循環水量を２０L/分以下とすれば、モータトルクの低減が図れ、モータの消費電力やモータのコスト低減が図れるが、循環水量が約１７L/分以下となってくると洗剤分を含んだ洗濯液が洗濯衣類に散水される量が少なくなるため洗いムラや洗浄力が低下する傾向にある。このため、循環水量は２０±３L/分範囲内が適当である。
【００３５】
図３に回転翼４の斜視図を示す。
回転翼４の上面は中心に対して外周部が互いに対抗して凸部５０と凹部５１により構成されている。
【００３６】
中心部と凹部５１の高さはやや中心部が高めになっている。これにより、中心部の周速の遅い部分でも上下方向の分力を持たせてるともに回転方向に洗濯物を移動させ上下の入れ替わりを促進させて洗いムラの減少を図っている。
【００３７】
また、上面部には乾燥時に熱風が通り易いように穴５２があいている。この回転翼４を正転―停止―逆転―停止の繰返をすことにより回転翼の凹凸面により
回転翼４の回転に伴い洗濯物に上下方向の分力を与えて、たたき洗いまたは押し洗いに相当する力を洗濯物に加えて洗濯効果を出している。
【００３８】
この時に外槽２と洗濯兼脱水槽３の間に溜まる洗濯水の水位により洗濯物に加わる力が変化する。すなわち、水位が回転翼４のやや上面より下ではたたき洗いの効果がでるが、これより高くなると洗濯物が洗濯水により浮き上がるため上下方向の分力が小さくなり洗濯物に加わる力が低下するので洗浄力も低下する。
【００３９】
このため、水位も重要な要素を占める。循環水量を安定させることは、この水位変動も小さくすることが出来る。
【００４０】
図４に従来の隈取り誘導電動機の特性を示す。同一巻線仕様の場合はポンプ負荷６０の曲線と５０Ｈｚ時のモータ特性曲線６１と交叉する点から運転回転数はＮ５０となる。同様に、６０Ｈｚ時のモータ特性曲線６２と交叉する点から運転回転数はＮ６０となる。
【００４１】
通常に５０Ｈｚと６０Ｈｚを共用するとＮ５０とＮ６０の回転数の差は著しく大きくなる。
【００４２】
図５に本発明の一実施例である隈取り誘導電動機の巻線の結線図を示す。
【００４３】
巻線６５には端子Ａ及びＣのほかに中間の口出し接続点としてタップＢが設けられている。モータの特性を合わせるために５０Ｈｚでは巻数を多くし、６０Ｈｚでは逆に少なくして両者のモータの特性を合わせる。すなわち、端子Ａを使用するときは５０Ｈｚ，タップＢを使用するときは６０Ｈｚの電源に接続することにより両者のモータ特性を合わせることが出来る。
【００４４】
図６に本発明の一実施例であるモータ特性を合わせた図を示す。
【００４５】
この図に示すように特性を合わせることが出来る範囲は始動トルク６７から５０Ｈｚの停動トルク６８までの区間である。
【００４６】
この区間内にポンプ負荷６０を設定している。これにより５０Ｈｚ時のモータ特性曲線６１と交叉する点から運転回転数はＮ５０となり６０Ｈｚ時のモータ特性曲線６２と交叉する点から運転回転数はＮ６０となる。この時のＮ５０とＮ６０はほぼ同一の回転数とすることが出来る。
【００４７】
図７は本発明の一実施例を示す回路図を示す。
【００４８】
商用電源７０にコンセント７１を介して本全自動洗濯機のコントローラ７２が接続されている。コントローラ７２にはフイルター回路７３の前にヒータ１及びヒータ２が並列に接続されている。
【００４９】
フイルター回路７３の前に配置したのはフイルター回路７３に使用するコイルの容量が増加し価格が増加することを防止するためである。
【００５０】
本実施例ではヒータのＯＮ−ＯＦＦはトライアックを使用しているがヒータのＯＮ−ＯＦＦ回数が多い場合はリレーなどを使用する場合に比較して寿命回数を多くとることが出来、きめ細やかな制御が出来る。
【００５１】
循環ポンプ３１はフイルター回路７３の後に配置され本実施例ではトライアック７４とトライアック７５により隈取り誘導電動機のタップを周波数検知回路７６によりマイコン７７にデータを取り込み前述した端子Ａは５０Ｈｚ，タップＢは６０Ｈｚになるように切換えを行うようにしている。
【００５２】
これにより、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚ地区のいずれの周波数地区でもほぼ一定のポンプ特性が得られ周波数による負荷変動のトルク変動が少ない隈取り誘導電動機とすることができる。
【００５３】
次に、図８を基に洗濯乾燥工程の説明をする。
全自動洗濯コースは電源スイッチ１６を押すことにより、給水機構４７に通電されて、給水S100を開始する。
【００５４】
給水される水は外槽２に貯水され、洗濯に必要な水量をエアートラップ２３内の空気圧の変化をエアーチューブ２４を介在して水位センサー２５で検知し、給水機構４７で給水を止水する。
【００５５】
洗濯に必要な水量が供給されると、洗いS101が開始される。洗濯は駆動装置８からの動力により、回転翼４が休止をおいて左右に回転し、回転翼４からの機械力を洗濯物に与えて洗濯する。この時、循環ポンプ３１を連続的に駆動し、外槽内にある洗剤分を含んだ洗濯水を内部配管３４蛇腹管３５を介して散水口１８から洗濯物に散水される。
【００５６】
洗いS101が終了すると、洗濯水を排水S102する工程へ移行する、排水は排水弁２９を開放し、排水兼排気口２６、蛇腹管２７から排水弁２９を通り外部ホース３３から洗濯機外へ排水される。
【００５７】
排水が完全に終了すると、脱水工程S103へ移行する。
【００５８】
この脱水工程は、洗濯物に洗剤分を含んだ水分を除去するものであり、洗濯兼脱水槽３を高速で回転し、洗濯兼脱水槽の側壁に多数設けられた小穴６から遠心力により外槽２に脱水される。
【００５９】
この脱水工程では、洗濯物に含まれた洗剤分を脱水し次の工程であるすすぎS１０５のすすぎ効率をよくする狙いがある。
【００６０】
脱水工程S103が終了すると。すすぎS１０５工程に自動移行する。
すすぎ工程に入る前に、給水工程S104にて清水を供給する。すすぎに必要な水量は、洗い工程前の給水S１００と同じ制御にて供給される。
【００６１】
すすぎに必要な清水が給水されると、すすぎS１０５工程で洗濯物に含まれる洗剤分を希釈するための運転が開始される。
【００６２】
すすぎ運転は、洗いS101と同じような制御で回転翼４が駆動される。しかし、すすぎS105工程での目的は洗剤分の希釈であり、洗濯物の含まれた汚れを落すものでないため、回転翼４の機械力は洗い時より弱くしているのが一般的である。
【００６３】
すすぎS105が終了すると、すすぎ水を排水する排水工程S106へ移行する。
この排水工程S１０６は排水S102と同じ制御で行われる。排水S106が終了すると、最終脱水S１０９工程へ移行する。この最終脱水工程S１０７は、洗濯物にふくまれている水分を除去する目的であり、次の乾燥工程を考慮して洗濯物の水分を少しでも多く除去するため、脱水S１０３より長い時間運転制御される。
【００６４】
最終脱水S１０７終了までが、全自動洗濯機としての一般的な運転制御である。
自動的に乾燥まで選択した場合には、洗濯乾燥工程へ移行する。
【００６５】
乾燥工程S109では、時々回転翼４を休止をおいて左右に回動させて洗濯物が洗濯兼脱水槽３の側壁に貼り付いたままの状態を回避したり、また洗濯物を動かし乾燥ムラを無くしたりして電動送風機４２を運転し排水兼排気口２６から冷却除湿通路３９、糸屑フルター、空気過熱管４４PTCヒータ４５を介在し温風を墳気口１９から洗濯兼脱水槽３内へ送風する。
【００６６】
温風が、排水兼排気口２６から蛇腹管３８を介して水冷除湿風路３９を通過する場合、水冷除湿機構３の中にある水冷除湿板４０を湿った温風が通過するとき温風内の湿度分が凝縮されて糸屑フルターに向って上昇する。
【００６７】
乾燥工程S109では、洗濯物の水分を熱により乾燥させて、乾燥終了S110で洗濯乾燥コースを終了する。
【００６８】
本発明は洗い、濯ぎ及び脱水工程を実行する全自動洗濯機及び前記の各工程に加えて乾燥工程を実行する全自動洗濯乾燥機に適用することができ、これらを総称して洗濯機と呼ぶ。
【００６９】
洗い及び濯ぎを行う洗濯工程において、水位を低くして（使用水量を少なくして）循環ポンプを使用する場合、循環ポンプによって循環される水量が電源周波数の違いによって変化して、循環ポンプの吸込み側で洗い水又は濯ぎ水が不足すると問題である。また洗浄率を考慮すれば、各電源周波数での使用において、循環水量をできるだけ多くしたい場合がある。従って、低水位で洗濯を行う洗濯機では各電源周波数での循環ポンプの運転状態を均一にして、循環水量を均一にすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例である全自動洗濯機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例である全自動洗濯機の循環水量―所要モータトルク特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例である全自動洗濯機の回転翼の斜視図である。
【図４】従来の隈取り誘導電動機の特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施例である隈取り誘導電動機の巻線の結線図である。
【図６】本発明の一実施例であるモータ特性を合わせた図である。
【図７】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図８】洗濯乾燥工程ブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
６６…商用電源、７８…電圧検出回路、７９…電流検出回路、８０…ＤＣブラシレスモータ、８１…磁極検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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