(57)【要約】【課題】装置のコスト及びランニングコストが低廉なＡＣ商用電源用汎用インダクションモータを用いた圧搾式脱水機を提供する。【解決手段】下面が弾性体で形成された加圧体１９と、この加圧体１９を昇降させる油圧シリンダ１３と、定容量油圧ポンプ２１と、定容量油圧ポンプ２１を駆動するインダクションモータ２２と、定容量油圧ポンプ２１の吐出口側に設けたリリーフ弁２９と、制御装置３０を備え、加圧体１９を下降させて水を含む洗濯物を押圧して脱水する脱水機において、インダクションモータ２２の電源回路にインバータ４０を装着し、制御装置３０でリリーフ弁２９の設定圧力とインダクションモータ２２の駆動電源のサイクル数を制御する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面が弾性体で形成された加圧体と、この加圧体を昇降させる油圧シリンダと、定容量油圧ポンプと、該定容量油圧ポンプを駆動するインダクションモータと、前記定容量油圧ポンプの吐出口側に設けたリリーフ弁と、制御装置を備えて成り、前記加圧体を下降させて水を含む洗濯物を押圧して脱水する脱水機において、前記インダクションモータの電源回路にインバータを装着し、前記制御装置で前記リリーフ弁の設定圧力と前記インダクションモータの駆動電源のサイクル数を制御するようにしたことを特徴とするインバータ搭載圧搾式脱水機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧搾式脱水機において、前記リリーフ弁を削除し、前記リリーフ弁のあった位置の油配管に新たに圧力センサを設け、前記制御装置は前記圧力センサから送られる検出圧力値と予め与えられている基準圧力パターンの圧力値の差分を算出する手段を有し、該差分を零にするように前記インダクションモータのサイクル数を制御するようにしたことを特徴とするインバータ搭載圧搾式脱水機。
【請求項３】
請求項１に記載のインバータ搭載圧搾式脱水機を用い、前記加圧体を上昇させた待機区間ではインダクションモータを停止し、脱水工程区間では工程区間を適宜の複数区間に分割し、各分割区間に於けるリリーフ弁を通って行われる無効仕事が極力小さくなるようにリリーフ圧力と電源サイクルを適宜に指定したプログラムを用い、前記制御装置によって前記インダクションモータをインバータ駆動して脱水することを特徴とする圧搾式脱水方法。
【請求項４】
請求項２に記載のインバータ搭載圧搾式脱水機を用い、前記加圧体を上昇させた待機区間ではインダクションモータを停止し、脱水工程区間では基準圧力パターンの圧力を指定したプログラムを用い、前記圧力センサから送られる検出圧力値を前記基準圧力パターンの圧力値に近づけるように電源サイクル数を制御して前記インダクションモータをインバータ駆動して脱水することを特徴とする圧搾式脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯後のシーツやタオル等の水を含む洗濯物を上方から下降する加圧体で押圧して、圧搾によって水分を取除く脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧搾式脱水機を図１及び図２によって説明する。
図１は従来の圧搾式脱水機の本体部の概略を示す正面図で、この圧縮式脱水機は連続式水洗機等と組合せてシーツやタオル等の洗濯済みで水に漬かった状態の洗濯物の脱水に用いられる。
同図１において、１０は作業床面に据付けられた下部架台、１１は下部架台１０に垂設された４本のピラー、１２はピラー１１の上部に固設された上部架台、１３は上部架台１２の中央部にロッドを下向きにして固設された油圧シリンダ、１４及び１５はそれぞれ油圧シリンダ１３のピストン及びロッド、１６はヘッド側油室、１７はロッド側油室、１８は油圧シリンダ１３の上部に設けられた大容量のトップバルブ、１９はロッド１５の下端に固設され下部が弾性体で形成された加圧体、２０は油圧発生源である油圧ポンプユニット、２１及び２２はそれぞれ油圧ポンプユニット２０の油圧ポンプ及びこれを駆動するポンプモータ、２３はオイルタンクであり、上部架台１２の上には油圧シリンダ１３を駆動するための配管等が配設されているが図示を省略してある。
また、２４は通水可能な巾広の搬送用メッシュベルト、２５はメッシュベルト２４の駆動用ロール、２６は多数の小孔を有する底なし円筒状のバスケット、２６ａはバスケット２６と一体に形成された投入口、２７は洗濯物であり、バスケット２６は上部架台１２上に設けられた図示しない昇降装置(油圧シリンダ)によって上下動可能に支持されている。
【０００３】
油圧シリンダ１３は複動シリンダで、下向きに大きな圧搾力を得るためにピストン１４のヘッド側の受圧面積は大きく、上昇時の速度を速くするためにロッド側受圧面積は極力小さくしてあり、油圧ポンプ２１は低圧大流量用と高圧小流量用のポンプを備えた容積型の定容量ベーンポンプであり、駆動モータ２２はＡＣ商用電源用のインダクションモータである。また、メッシュベルト２４は取換を容易にするために往復する２枚を上部架台上側に纏めて重ねてあり、その間には通水可能な図示省略の排水板が挿入されている。
図２は油圧シリンダ１３の駆動装置の油圧回路を示す模式図で、２８は油圧ポンプ２１と油圧シリンダ１３の間に配設された切換弁、２９は油圧ポンプとタンク２２の間に配設されたリリーフ弁、３０は自動運転を行うための制御装置である。リリーフ弁は油圧圧力を自由に設定する為に用いられている。
【０００４】
上記構成の脱水機の作用を説明する。
バスケット２６は図示しない昇降装置によって下降させ、下端を下部架台、排水板で支えられたメッシュベルト２４の上に載置しておく。油圧ポンプユニット２０を始動し、作動油は油圧ポンプユニット２０からリリーフ弁２９、オイルタンク２３を経て油圧ポンプユニット２０に戻るバイパス回路を循環させて待機状態にする。加圧体１９は油圧シリンダ１３によって上方の待機位置に引上げられている。
洗濯物２７は上流の水洗機からすすぎ工程を済ませてすすぎ水と共に投入口２６ａからバスケット２６内に投入され、投入された水はバスケット２６の下側のメッシュベルト２４及び排水板を通って下側に流出するとともに、バスケット２６の側壁の小孔から外に流出し、この間に洗濯物２７は流動してほぼ平らにバスケット２６内に広がる。洗濯物２７の投入によって制御装置３０による自動運転が始まり、まず切換弁２８を開いて油圧ポンプ２１から油圧シリンダ１３のヘッド側油室１６に作動油を供給すると共に、トップバルブ１８を開いて加圧体１９を下降させる。トップバルブ１８を開くのは、加圧体１９とピストン１４及びロッド１５の自重によって油タンク２３から作動油を吸込んで加圧体１９の下降速度を速めるためである。ロッド側油室１７の作動油は切換弁２８を通ってオイルタンク２３に排出される。
【０００５】
加圧体１９が速い速度で下降した後トップバルブ１８を閉じ、リリーフ弁２９のリリーフ圧力を順次高め、低圧大流量のポンプで作動油を供給し、洗濯物２７を圧搾して中に含まれた水を搾り出す。加圧体１９の下面は弾性体で構成されているので、たとえ洗濯物２７の上面に凹凸が生じていてもこの凹凸に沿って変形し、洗濯物２７を一様な圧力で押圧することができる。搾り出された水はバスケット２６の小孔を通って横側に、またメッシュベルト２４、及び排水板の隙間を通って下側に排出される。次いでリリーフ弁２９のリリーフ圧を高め、油圧ポンプ２１を高圧小流量のポンプに切換えて大きい押圧力で脱水し、暫くこの押圧状態を維持する。この段階では洗濯物２７に含まれる水の量は少なくなり、加圧体の下降速度は極めて小さくなり、下降量は僅かとなる。
切換弁２８を切換えて、油圧シリンダ１３のロッド側油室１７に作動油を送り、ヘッド側油室１６の作動油はトップバルブ１８を開いてオイルタンク２３に排出して加圧体１９を引上げる。このときのロッド１５の引上に必要な力は小さく、ロッド側油室１７の受圧面積は小さいので上昇速度は速くなる。ついで、バスケット２６を昇降装置によって引上げ、駆動用ロール２５でメッシュベルト２４を駆動してメッシュベルト２４上に残された脱水済みの洗濯物２７を次工程に送出す。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３２０９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図３は従来の脱水機で或る種類の洗濯物２７について行った脱水工程の全行程にわたっての油圧ポンプユニット２０の吐出口側の圧力(太線)と、これに対応する消費電力(細線)の変化の状況を示すグラフである。
時点０〜Ａ区間及び時点Ｇ〜Ｈ区間は切換え弁２８が閉じていて油圧シリンダ１３が稼動していない待機時間であるが、ポンプユニット２０は作動油をリリーフ弁２９を通るバイパス回路を循環させる所謂る空運転を続けていて、必要なときに切換弁２８によって作動油を供給できるように待機している。これはポンプモータ２２を始動するたびに大きな始動電流が流れて、電磁開閉器などの寿命が縮まるのを避けるためであるが、作動油は無効な仕事をするので電力の無駄使いとなっている。
また、時点Ｅ〜Ｆ区間は高圧ポンプによる後期の圧搾工程であって、大きな圧力で圧搾するが、洗濯物２７に含まれる水が少なくなり、加圧体１９の下降速度は漸減し、下降量は僅かな脱水工程であり、従って油圧シリンダ１３が行う有効仕事は漸減する筈であるが消費電力は下がっていない。これは加圧体１９の下降速度が小さくなり、余剰に供給された高圧力の作動油をリリーフ弁２９を通るバイパス回路に逃がして循環させているためである。この高圧で大量の作動油の循環が行う仕事は無効な仕事であって大きな電力の無駄使いとなっている。
【０００８】
本発明は、装置のコスト及びランニングコストが低廉なＡＣ商用電源用汎用インダクションモータを用いた圧搾式脱水機の提供を目的としている。
なお、洗濯物の種類と量に応じて最適な脱水動作を行うために、押圧力を検出する圧力検出器と、加圧体の高さを検出する位置検出器と、可変速駆動装置を備え、加圧体の位置に応じて下降速度を制御する装置が、特開２００１−２３２０９４号公報に「洗濯物の圧搾式脱水機」として提案されているが、この装置は、複雑でコストが高くなり、また本発明の脱水機とは目的が異なるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来用いている、ＡＣ商用電源用の汎用インダクションモータ(ポンプモータ)と容積型の定容量油圧ベーンポンプとでなる油圧ポンプユニットと、この油圧ポンプユニットにより駆動され、ピストンのロッド側受圧面積を特に小さくした大径で長ストロークの複動型油圧シリンダと、この油圧シリンダのロッドに固定されて上下動し、下面側が弾性体で形成された加圧体と、シーケンス制御を行うための制御装置とより成り、必要な作動油の圧力と流量をリリーフ弁で制御する方式の圧搾式脱水機において、第１の方法として、電源回路にインバータを付加し、脱水工程時間を複数区間に分割し、各区間におけるリリーフ弁のリリーフ圧力と、ポンプモータの駆動電源サイクル数を指定して運転する。指定する電源サイクル数は、後述する基準圧力パターンの圧力を保持できる最小のサイクル数とする。第２の方法として、第１の方法で用いるリリーフ弁を削除して、この位置に圧力センサを設け、この圧力センサの検出する圧力を制御装置に送り、あらかじめ与えておいた基準圧力パターンの圧力値と比較し、検出値が基準値より大きい時には電源サイクル数を小さくし、検出値が小さいときには電源サイクル数を大きくするフィードバック制御を行う。電源サイクル数は必要に応じて上限及び下限を規制する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧搾式脱水機によって次の効果が得られる。
（１）ＡＣ商用電源用のインダクションモータを用いた従来の脱水機に、インバータを付加するだけなので、装置コストが比較的に安価であり、また出荷先の電源サイクルにとらわれず一つの機種で対応できるので、装置コスト及び管理コストの低減ができる。また既に稼動中の脱水機に対しても容易に改修して適用することができる。
（２）従来、負荷側シリンダの必要な作動油量に対して余剰に供給される作動油をバイパス回路を循環させて制御していたが、この無効仕事をインダクションモータの電源サイクルを下げて削減するので、ランニングコストの低減ができる。無効仕事の削減はオイルタンクの冷却水の節減となり、ランニングコストを更に低減することができる。
（３）インダクションモータの起動で大きな始動過電流を生じないため、頻繁に始動をすることが出来るので、待機時には油圧ユニットをその都度停止することが出来、ランニングコストの低減と騒音の低減に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のインバータ搭載圧搾式脱水機(以下本発明の脱水機又は脱水機と呼ぶ)の実施の形態を図１及び図４〜図６によって説明する。
本発明の脱水機は基本的には従来例と同様の脱水機にインバータを追加装着したもので、本体部は図１に示す従来例と同じなので、同図１を流用することとして説明を省略する。図１中に２点鎖線で示す油圧ポンプユニット２０をインバータ４０で駆動する。また、図４及び図５はそれぞれ従来例の図２に対応する第１及び第２の実施例の脱水機の簡略化した油圧回路の模式図である。
従来例の脱水機では、使用する地区の商用電源のサイクルによって、５０サイクル又は６０サイクル用の油圧ポンプユニット２０を必要とするが、本発明の脱水機では、一方のサイクル、例えば６０サイクル用の油圧ポンプユニット２０に統一しておくことができる。以下、脱水機は従来の６０サイクル用のものとして説明する。
【００１２】
図３は前述したように、従来の脱水機で或る種類の洗濯物２７について行った脱水工程の全行程にわたっての油圧ポンプユニット２０の吐出口側の圧力と、これに対応する消費電力の変化の状況を示すグラフであり、この圧力曲線はその洗濯物２７について経験から得られた最も適した圧力パターンであって、以下基準圧力パターンと呼ぶ。この基準圧力パターンは洗濯物２７の種類によって異なるが、その数は実際には数種類あれば足りる。
この基準圧力パターンは、脱水工程(時間)を適宜の複数の区間にに分割し、各区間の最高圧力をリリーフ弁２９で規制して余剰な作動油をリリーフ弁２９を通るバイパスを循環させることにより得られる。図３中には、同じ条件で、電源サイクル数を４０、３０、２０Ｈｚで運転した時の圧力曲線をそれぞれ１点鎖線、２点鎖線、３点鎖線で示し、また４０Ｈｚ運転時の消費電力を１点鎖線の細線で示してある。サイクル数の変化による圧力への影響は脱水工程の前期の低圧脱水区間(区間Ａ〜Ｅ)では殆ど現れず、後期の高圧脱水区間(区間Ｅ〜Ｆ)で最高圧に達するまでの時間の遅れとなって現れ、２０Ｈｚでは最高圧に到達していない。一方、消費電力は４０Ｈｚの例のようにサイクル数と共に低減にする。従って脱水工程の終わりに近づく程低いサイクル数での駆動が可能となり、消費電力を下げることが可能となる。
本発明の脱水機は、基準圧力パターンは維持しながら、バイパス回路を循環する流量を電源サイクル数を変えて低減するものである。
【実施例１】
【００１３】
（第１の実施例の構成）
図４は第１の実施例の油圧回路図である。従来例と同じ脱水機にインバータ４０が追加されているところだけが異なっている。
【００１４】
（第１の実施例の作用）
第１の実施例の脱水機の作用を図６によって説明する。
図６は図３に示す従来の脱水機で行った脱水工程と第１実施例の脱水機で行った脱水工程の消費電力の比較と、第１実施例の脱水工程に用いた電源サイクル数の設定状況を示している。第１の実施例の脱水工程では、工程の区分と各区間でリリーフ弁２９に与えるリリーフ圧は従来例と同じであるが、ポンプモータ２２に与える電源サイクル数は工程を前記の区間とは必ずしも一致しない複数区間(図では１０区間)に分割し、各区間で破線で示すサイクル数でポンプモータ２２を駆動したものである。
【００１５】
脱水工程は前述の従来例の場合と同様に行われるが、要所を敷衍して説明する。
洗濯物２７が投入されると図示しない光電スイッチが働き、この光電スイッチからの信号で制御装置３０はプログラムに従って脱水工程のシーケンス制御を開始する。プログラムは制御装置３０に記憶され、工程時間に従ってリリーフ弁２９に与えるリリーフ圧とポンプモータ２２に与える電源サイクル数を記憶している。工程が開始した直後の時点Ａでポンプモータ２２に電源が投入され、トップバルブ１８と切換弁２８が開き、加圧体１９はピストン１４及びロッド１５と共にその自重でオイルタンク２３からトップバルブ１８を通して吸込む作動油と、油圧ポンプ２１から送られる作動油によって速い速度で下降する。ポンプモータ２２に投入する電源は０Ｈｚから指定された値(図では４０Ｈｚ)まで漸増し、ポンプモータ２２には過大な始動電流は流れない。漸増の経過時間は比較的に短い(例えば１秒程度)ので図では垂直線で示してある。後続の工程のサイクル数の漸増及び漸減は同様の時間を掛けているが図では垂直線で示してある。時点Ａ〜Ｂ間の加圧体１９の下降には、加圧体１９等の自重が働くために作動油の圧力は少なくてよく、駆動電源のサイクル数を落として出力を下げている。
【００１６】
次いでトップバルブ１８を閉じた後、時点Ｂでリリーフ弁２９のリリーフ圧力の切換えを開始し、低圧の第１圧搾、第２圧搾、第３圧搾を経て、時点Ｅから高圧の第４圧搾を行って時点Ｆまで脱水を行う(図３の太破線参照)。第１圧搾、第２圧搾、第３圧搾では油圧ポンプ２２の低圧段で順次圧力を高め、第３圧搾では油圧ポンプ２２の低圧段から高圧段への切換えが行われる。この時点Ｂ〜Ｅ間の低圧ポンプによる脱水では工程を適宜の複数区間(図では４区間)に分け、最初にサイクル数を６０Ｈｚに上げた後適宜の値に落として出力を下げている。なお、時点Ｄ〜Ｅ間の電力の山は油圧ポンプ２１の低圧から高圧への切換えによる過渡的な変化である。
時点Ｅ〜Ｆ間の第４圧搾では洗濯物２７が含む水は少なくなり、負荷側から大きな抵抗を受ける段階の脱水であり、加圧体１９は大きな押圧力を要するが下降速度は小さいという脱水工程であり、従来、負荷側の特性と油圧ポンプユニット２０側の特性が適合しないため大きな無駄な電力を消費していた工程である。この区間では、工程を適宜の複数区間(図では３区間)に分け、サイクル数は最初にポンプモータ２２の出力を最大にするために６０Ｈｚに上昇させた後、加圧体１９の下降速度が遅くなるのに伴って適宜の値に落して出力を下げている。この区間では作動油の流量は少なくてよく、また工程時間が長いので、電力量の節減は大きい。
なお、油圧ポンプ２１には許容される最低回転数の制限があるので、ポンプモータ２２に指示する電源サイクル数の下限はこの制限に抵触しないように決める必要がある。
次いで、時点Ｆ〜Ｇ間では切換弁２８を切換て加圧体１９を引上げると共に、バスケット２６を上昇させ、時点Ｇで油圧ポンプユニット２０の電源を閉じ、次の脱水工程まで電力を使わずに待機する。この区間は、従来と同じ工程でありサイクル数は６０Ｈｚのままでよい。
図６中に示す従来の消費電力曲線(上側の細線)と、本発明の消費電力曲線(下側の太線)で囲う面積(図中のハッチ部分）は節約できる電力量を示す。実験によれば節約できる電力量は従来の電力量の４０％以上である。
【実施例２】
【００１７】
(第２の実施例の構成)
図５は第２の実施例の油圧回路図である。第１の実施例のリリーフ弁２９を削除し、この位置の油配管に圧力センサ４５を設けている。この圧力センサ４５は検出圧力値を制御装置３０に送るようになっており、また制御装置には基準圧力パターンを記憶し、圧力センサ４５から送られる圧力値と比較して、差があればこれを零にするように電源サイクル数を演算し、インバータ４０に指示する手段を持たせる。なお、リリーフ弁２９は必要に応じて残しても良いが、リリーフ圧は可変とする必要はない。
【００１８】
(第２の実施例の作用)
脱水工程は前述の第１実施例の場合と同様に行われるので、以下異なるところのみ説明する。
制御装置３０には、第１実施例の場合に与える区間別のリリーフ圧力に代えて基準圧力パターンを与えておく。また、必要に応じてインバータ４０が出力する電源サイクル数の上限及び下限を与えておく。
脱水工程に入ると、制御装置３０は常時、又は適宜の時間間隔で圧力センサ４５から送られる検出圧力値を対応する基準圧力パターンの圧力値と比較し、差があればその差が零になるようなサイクル数を算出してインバータ４０に指示する。従って油圧ポンプユニット２０は、基準圧力パターンの圧力を忠実に維持しながら過不足なく作動油を供給するので、バイパス回路を循環させる無効仕事を第１次実施例の場合より更に効率よく取除くことが出来る。なお運転中に作動油の圧力が異常に高まった場合はオーバーロード弁が可動することになる。
図６中の１点鎖線は電源サイクル数の上下限を規制して運転した場合の消費電力の一例を示しており、節約できる電力量は第１実施例の場合より多くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の圧搾式脱水機の本体部の概略を示す正面図である。
【図２】従来の圧搾式脱水機の模式的な油圧回路図である。
【図３】従来の圧搾式脱水機の工程時間に対する油圧力と消費電力のグラフである。
【図４】本発明の第１実施例の圧搾式脱水機の模式的な油圧回路図である。
【図５】本発明の第２実施例の圧搾式脱水機の模式的な油圧回路図である。
【図６】本発明の圧搾式脱水機の工程時間に対する消費電力と電源サイクル数、及び従来例の消費電力を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１０：下部架台
１１：ピラー
１２：上部架台
１３：油圧シリンダ
１４：ピストン
１５：ロッド
１６：ヘッド側油室
１７：ロッド側油室
１８：トップバルブ
１９：加圧体
２０：油圧ポンプユニット
２１：油圧ポンプ
２２：インダクションモータ（ポンプモータ）
２３：オイルタンク
２４：メッシュベルト
２５：駆動ロール
２６：バスケット
２６ａ：投入口
２７：洗濯物
２８：切替弁
２９：リリーフ弁
３０：制御装置
３１：商用電源
４０：インバータ
４５：圧力センサ
【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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