(57)【要約】      （修正有）【課題】高濃度の洗剤液を洗濯物に散水して効率の良い洗浄ができるドラム式洗濯機を提供する。【解決手段】ドラムの回転軸を中空として注水口を設け、この注水口から高濃度洗剤液をドラム内にある洗濯物に散水するとともに、すすぎ時には同様に清水を散水する。この散水方法は、先ず、ドラムを回転させながら清水を散水して洗濯物を湿らせた後、ドラムを高速で回転して十分に脱水する。その後、ドラムを洗濯物が遠心力でドラム内壁面に貼り付いて落ちない程度の低速回転をさせながら高濃度の洗剤液を散水する。これにより、高濃度の洗剤液を最小限とした効率的な散布を可能とし、かつ、洗浄力の向上も狙う。また、洗濯工程において、洗濯ステップ１の後に洗濯ステップ２の工程を実行して洗濯を行うことにより、洗剤の化学力を十分に活用して洗浄し、定格負荷時における機械力の低下による洗浄力の低下や洗いむらを防止する。【選択図】  図１２
2005270202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物が投入されるドラムと、前記ドラムを水平もしくは傾斜した回転軸を中心として回転自在に内包する外槽と、前記ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、高濃度の洗剤液を生成する高濃度洗剤液生成手段と、前記ドラムの回転軸を中空として設けられた注水口と、前記注水口から洗濯物に高濃度洗剤液を散布する洗剤液供給手段と、前記注水口から洗濯物に清水を散布する清水供給手段と、前記外槽から水を排出する排水手段と、前記回転駆動手段・前記洗剤液供給手段・前記清水供給手段・前記排水手段を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、洗濯工程前に前記ドラムを洗濯物が自重により落下しない程度で回転させ、洗濯物を前記ドラムの内周壁に貼り付かせた状態で、前記清水供給手段により洗濯物が湿潤する程度に清水を散布した後、前記ドラムを高速回転させて洗濯物に含まれた水分を脱水し、その後に前記ドラムの回転を減速させながら、前記洗剤液供給手段により高濃度洗剤液を洗濯物に散布する工程を実行することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項２】
請求項１に記載のドラム式洗濯機において、前記制御装置は、洗濯工程では、洗濯物を高濃度洗剤液のみで湿潤した状態で前記ドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ１と、前記清水供給手段により清水を散布して洗濯物が十分に湿潤した状態で前記ドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ２の２つの工程を実行することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項３】
請求項２に記載のドラム式洗濯機において、前記制御装置は、前記洗濯ステップ２における洗濯時に、洗濯終了前の所要時間で前記排水手段を開放して洗濯水を排水しながら、前記ドラムを回転させて洗濯を実行すること特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のドラム式洗濯機において、前記制御装置は、前記洗濯工程終了後の脱水工程時に、前記ドラムを高速回転させながら、前記清水供給手段により清水を洗濯物に間欠的もしくは連続的に散布するシャワー散水を実行することを特徴とするドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平軸もしくは傾斜軸を中心にドラムを回転させて洗濯を行うドラム式洗濯機に関し、特にそのドラム内に投入された洗濯物に直接洗剤液を散布して洗濯運転する高濃度洗浄機能を備えたドラム式洗濯機に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドラム式洗濯機としては、開口部がドラムの前端面に設けられ洗濯物が前方より投入される、いわゆるフロントローディング型のドラム式洗濯機(例えば特許文献１を参照)と、横向きに配置されたドラムの両端面は塞がれていてドラムが静止状態になったときに、ドラムの円筒部に形成された開口(ドラム蓋)が上向きに停止し、その開口から洗濯物が投入されるトップローディング型のドラム式洗濯機が提案されている(例えば、特許文献２を参照)。またフロントローディング方式には、ドラムを水平位置に対し１０°から３０°程度傾斜させて洗濯物の取り出し性の向上を図った構成のものがある。
【０００３】
図７は、従来のトップローディング型ドラム式洗濯機の一例である縦断面図を示したものである。以下、本発明はトップローディング方式のドラム式洗濯機を基に説明する。先ずは、ドラム式洗濯機で洗濯する一般的な運転制御方法を説明する。従来のトップローディング型のドラム式洗濯機は、図１において洗濯機外枠１の内部に配置してある外槽２に円筒状のドラム３が水平の回転軸１５を中心として回転自在に内包されている。そして、ドラム３には複数個の小さな脱水穴９(直径３〜５ｍｍ)が設けられ、このドラム３は内部に洗濯物４が投入され、回転駆動手段であるモータの回転力により回転駆動される。また、ドラム３の内周壁には複数本(例えば３本)のリフター１７がドラム３の内周側壁に等間隔に設けられており、ドラム３が正転または逆転しながら回転するときに、このリフター１７により洗濯物４を掻き上げて自然落下させることで、洗濯物４のたたき洗いが行われる。
【０００４】
先ず、洗濯物４をドラム３内に投入する場合には、洗濯機外枠１の最上部に設けられているトップカバー５の上部平面部５ａに設けられている上蓋６を開け、次に外槽２の上部に設けられている外槽上蓋７を開ける。次に外槽２の内部に設けてあるドラム３の胴周部に位置するドラム蓋８を開けて、洗濯物４をドラム３内に投入する。
【０００５】
次に、洗濯する場合は、各蓋を前述した蓋開の状態から逆順に順次操作して閉めていく。すなわち、ドラム３のドラム蓋８を閉じ、次に外槽２の上蓋７を閉じ、次にトップカバー５ａ部に位置している上蓋６を閉じる。その後、トップカバー５の前面部に配設されているコントロールパネル１０の電源スイッチ１１を押すことにより、あらかじめプログラムされた制御プログラムに従って、洗濯・すすぎに必要な水を自動的に給水し、洗濯・すすぎの運転を開始する。
洗濯は、先ずトップカバー５に配設されている洗剤投入箱１２内に投入された洗剤を給水される水で溶かしながら、洗剤投入箱１２と外槽２を接続しているフレキシブルホース１３を介して、洗いに必要な規定量の水を外槽２内へ供給する。供給された洗剤分を含む洗濯用の水は、外槽２の底面部から徐々に水位を上げて、ドラム３の中にある洗濯物４を浸たす。
【０００６】
そして、外槽２内に規定量の洗剤分を含んだ必要量の洗濯水が供給されると、不図示の水位検知手段からの指令により、ドラム３を回転させるＤＣブラシレスモータ２６が通電されてドラム３の回転が開始される。このＤＣブラシレスモータ２６は、アウターロータ式のインバータモータであり、このアウターロータ１４はドラム３の回転軸１５と接続されており、アウターロータ１４の回転と共にドラム３が回動する。このアウターロータ１４の内部には、外槽２に固定されて内部にコイルが巻かれたステータ１６が設けられており、このステータ１６とアウターロータ１４によりインバータモータが構成されている。
【０００７】
上述のように、洗濯時には、ドラム３の回転につれてドラム３の内側に突出している複数本のリフター１７により洗濯物４が上方に掻き上げられ、ドラム３の内径の高さでほぼ最高位置に到達すると、ドラム３の底部に向って自然落下する。このドラム３の内径の落差で、洗濯物４を落下させることによってたたき洗いが行われるのである。
【０００８】
そして、洗濯終了後、洗濯水を排水手段である排水弁１８の開操作により、排水ホース１９から洗濯外枠１の外へ排水し、排水終了後、排水弁１８を閉じ清水を洗濯時の給水方法と同じ制御で外槽２内へ給水する。そして、すすぎ時に給水する清水の量が洗濯時に給水するときの清水の量より少し多めに給水制御され、洗濯物４内に含まれる洗剤分のすすぎを効率良く行うことができるようにしている。また、ドラム３の回転は、洗濯時には、正回転をした後、多少の休止時間をおいて逆回転を行っているが、すすぎは洗濯物４に付着した汚れを落す工程でないためドラム３の回転は正回転、逆回転を洗濯時より短い時間で駆動させている。そして、その間にある休止時間は少し長めにとり、洗濯物４の傷み防止を図りながら回転を制御するようにしている。
【０００９】
次に、すすぎが終了すると、排水弁１８を開放し、すすぎ水を排水ホース１９から洗濯機外枠１外へ排水する。排水が終了すると洗濯物４に含まれている水分を脱水する工程へ自動的に移行する。脱水工程では、ＤＣブラシレスモータ２６のアウターロータ１４が一方向に高速回転する。これにより、ドラム３が高速回転し洗濯物４の水分は脱水穴９から遠心力により外槽２に脱水され、排水弁１８から排水ホース１９を介して洗濯機外へ排水される。
【００１０】
なお、脱水時に、洗濯物４がドラム３の内周壁に均一に位置されていない状態にあると、ドラム３が高速で回転することにより偏荷重となり、脱水中に外槽２が大きな上下振動を行って正常な脱水運転ができなくなる場合がある。
そして、この上下振動により洗濯機外枠１の振動が大きくなり床面への伝達振動が大きくなるばかりか騒音も大きくなる。この脱水時の騒音障害を無くすため、外槽２の底部に４本の防振機構２０を介在して洗濯機外枠１の底部のベース５０に支持するようにしている。この防振機構２０により、脱水時に洗濯物４の偏荷重状態で脱水運転した場合でも、外槽２の上下振動を吸収して振動や騒音の低減化を図っている。この４本の防振機構２０は、油圧ダンパー減衰方式や摩擦減衰方式、エアーダンパー減衰方式などのいずれかにより構成される。
【００１１】
次に、図８に示すＤＣブラシレスモータ２６の概略図に基づいて、ドラム式洗濯機に用いられるインバータモータについて説明する。上述したように、このＤＣブラシレスモータ２６は、アウターロータ方式のものであり、このアウターロータ方式では、回転するアウターロータ１４の内周側壁に複数個(例えば２４個)のマグネット２１が設けられている。コイル１６aを巻いたステータ１６は、アウターロータ１４の内側に位置しており、このステータ１６は数本の固定ネジ２５により、外槽２に固定されている。
【００１２】
また、アウターロータ１４の回転をドラム３への伝達は、アウターロータ１４に固定されたドラムの回転軸１５をドラム３に固定されたフランジと固定することで行われる。
また、ステータ１６には、３個の磁極検出素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃが同一な電気角θ３を有して配設されている。この３個の磁極検出素子２２ａ〜２２ｃの電気角θ３としては、一般的に１２０度または６０度とするものが利用される。まれに、この電気角を９０度として２個配置しているものもある。ここで、電気角とは、機械角(モータの１回転を３６０度としたもの)を磁極の数で割った値を２倍したものを３６０度とする角度であり、磁極の数を２４個として計算すれば、機械角３６０度を２４で割った１５度が電気角１８０度に相当する。
【００１３】
アウターロータ１４の外周部には、位置検知用マグネット２３が設けられており、その位置はマグネット２１に対し電気角でθ２の位置に設けられている。θ２は電気角で３０度または６０度となっている。また、位置決め用磁極検出装置２４は、外槽２に固定支持されており、アウターロータ１４が１回転するごとに、アウターロータ１４の外周の一部に固定された位置検出用マグネット２３の通過を検出する。この位置決め用磁極検出装置２４の位置は、３個の磁極検出素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちの２個の磁極検出素子の中間に位置している。
【００１４】
因みに、アウターロータ１４の内周部に配設されているマグネット２１は、電気角θ１が１８０度になるように均等に複数個設けられている。このマグネット２１の数により極数Ｐが決定される。このマグネット２１の数を増すことにより極数Ｐは多くなり、ＤＣブラシレスモータ２６を回転させる時に通電するパルス１回毎の通電での移動量は小さくなる。その結果、回転精度が増大する。なお、ドラムを直接駆動するドラム式洗濯機に使用されているマグネット２１は電気角θ１を１８０度(機械角１５度)として２４個が配設されている。
【００１５】
次に、図９に基づいて、ドラム式洗濯機の運転動作制御について説明する。図９は、ドラム式洗濯機をマイクロコンピュータの制御により運転する制御装置の構成図である。
マイクロコンピュータ２７は、タイマー２８とＣＰＵ(中央処理装置)２９及びメモリ３０、入力ポート３１、出力ポート３２から構成されている。そして、マイクロコインピュータ２７における処理は、タイマー２８からのクロック信号により、ＣＰＵ２９とメモリ３０との間でデータバスを通してデータのやり取りをして行われる。
【００１６】
ＣＰＵ２９は、演算部２９ａと制御部２９ｂから構成され、システムの中心をなすものである。このＣＰＵ２９により、算術演算、論理演算、メモリ３０の指定アドレスの内容読み出しと書き込み制御、入出力ポート(３１、３２)の指定アドレスへの入出力制御等、ドラム式洗濯機のプログラム処理全体の流れが制御される。
【００１７】
メモリ３０には、プログラムとデータの両方が記憶されており、読み出しと書き込みの両機能をもつＲＡＭ３０ａと、読み出し機能だけをもつＲＯＭ３０ｂの２種類を備えている。そして、ＲＡＭ３０ａは、処理に必要なデータを記憶させるとともに、プログラムをＣＰＵ２９上で作動させる場合の作業エリアとして用いられる。また、ＲＯＭ３０ｂは、決まったプログラムや固定データを記憶して、いつでも同じ処理をする場合に使用される。入力ポート３１と出力ポート３２は、ＣＰＵ２９と各入力装置、出力装置との間でデータの受け渡しを行う場合の仲介をする回路で、一般的にＩ／Ｏポートと呼んでいるものである。
【００１８】
入力ポート３１には、ドラム式洗濯機に設けられる種々のスイッチ類やセンサなどからの電気的指令信号が入力される。例えば、洗濯開始の指令をＣＰＵ２９に伝達する電源スイッチ１１、ドラム式洗濯機内の水位を検出する水位センサ３３、上蓋６、外槽上蓋７、ドラム蓋８のそれぞれの開閉状態を検出する蓋スイッチ３４、標準コース、ソフトコース、お急ぎコースなどの洗濯コースを選定するプログラム選択スイッチ３５、給水開始の他、洗濯・すすぎ・排水・脱水の運転工程中に一時的に運転を停止させる機能を持つスタート・ストップスイッチ３６、洗濯物の量を計測して洗剤の大まかな量を選定する洗剤目安・布量センサ３７などが接続されている。
【００１９】
また、出力ポート３２には、洗濯時及び脱水時のドラム駆動用のモータ、即ちＤＣブラシレスモータ２６、洗濯機への給水を行う給水弁３８、洗濯水を外部に排水する排水弁１８、洗濯または脱水の完了を操作者に知らせる報知器３９、ドラム式洗濯機の洗濯・脱水等の進行状態を操作者に知らせる表示パネル４０が接続されている。そして、これらの入力ポート３１に接続されるセンサやスイッチ等の入力装置からの情報に基づいて、ＣＰＵ２９がメモリ３０に記憶されているプログラムの処理を行い、出力ポート３２を介して各制御装置に指令を発する。これにより、ドラム式洗濯機が運転制御される。
【００２０】
次に、図１０の洗濯工程のブロック図に基づいて、一般のドラム式洗濯機における洗濯からすすぎ、脱水までの自動運転の工程について、工程順に説明する。
[Ｓ１０１・給水工程]
洗濯機は、洗濯開始を指示する電源スイッチ１１を押し、プログラム選択スイッチ３５で、例えば標準コースを選択して、スタート・ストップスイッチ３６を押すと、給水ホースから給水弁(省略)を介して外槽２の中に給水が行われる。規定量の洗濯水が外槽２内に入ったことを水位センサ３３(図７では省略)で検出し、この水位センサ３３からの情報が、入力ポート３１を介してＣＰＵ２９に送られる。ＣＰＵ２９は、水位センサ３３からの信号に基づいて洗濯機への給水を停止する。
［Ｓ１０２・洗濯工程］
洗濯に必要な水が給水された後は、例えば、標準コースとして予めプログラムされた所要時間、ドラム３を回転させて洗濯運転を行う。
［Ｓ１０３・排水工程］
洗濯動作が終了した後は、排水弁１８を開放して、洗濯水を排水ホース１９から洗濯機の外部へ排水する。
［Ｓ１０４・脱水工程１］
次に、外槽２内にある洗濯水が完全に排水された後、洗濯物４に含まれている洗剤分を含んだ水分をドラム３の高速回転により遠心力で脱水穴９から脱水する。これが脱水工程１である。
［Ｓ１０５・給水工程］
脱水終了後はＤＣブラシレスモータ２６を停止して排水弁１８を閉じ、すすぎ用の給水をする。この時の給水制御はＳ１０１の洗濯前の給水と同じであるが、すすぎ効率を良くするため、すすぎ時の給水量は洗濯時の給水量より多く給水し洗濯時の洗剤分を希釈する。すなわち、すすぎ時の給水の水位も水位センサ３３で検出するのであるが、このときの検出は洗濯時に比べてより水位を高く設定しているのが一般的な制御となっている。
［Ｓ１０６・すすぎ工程１］
すすぎ工程１の運転動作は、Ｓ１０２における洗濯運転動作と同じように制御されるが、すすぎ工程１は、洗濯物４に付着した汚れを落す目的でなく、洗濯物４に含まれる洗剤分をすすいで取り除くものであるため、ドラム３の休止をおいた右−左の回動数及び回転時間は、Ｓ１０２の洗濯時より少なくして布傷みや絡みの防止を図るようにしている。
［Ｓ１０７・排水工程］
この排水工程では、すすぎ工程１のすすぎ水を洗濯機外に排水するものであり、その制御はＳ１０３の排水工程と同じである。
［Ｓ１０８・脱水工程２］
脱水工程２は、Ｓ１０４の脱水工程１と同じ動作をし洗濯物４に含まれるすすぎ水の水分を脱水する制御で運転される。
［Ｓ１０９・すすぎ工程２］
すすぎ工程２はＳ１０６のすすぎ工程１と同じ制御で運転される。
［Ｓ１１０・排水工程］
Ｓ１１０の排水工程はＳ１０３やＳ１０７の排水工程と同じ制御で運転される。
［Ｓ１１１・最終脱水工程］
最終脱水工程Ｓ１１１では、Ｓ１０４やＳ１０８の脱水工程より長い時間、ドラム３を高速脱水運転して洗濯物４に含まれる水分を脱水し、予めプログラムされた所要時間の運転が終了すると、図９に示す報知器３９により自動的に洗濯の終了報知をして一連の洗濯からすすぎ、脱水に至る洗濯コースを終了する。
【００２１】
以上が従来のドラム式洗濯機の構造とその制御装置及び洗濯工程の全体である。次に、洗濯物の分量と洗濯機へ投入する洗剤の関係について説明する。従来、洗剤を投入して洗濯する洗濯機は、洗濯物の量に応じた給水量と、それに相応した量の洗剤を洗濯機に投入する必要があった。洗剤としては、一般的に粉末合成洗剤や粉末石鹸等が使用され、洗い水で給水時に洗剤を溶かしながら投入し、洗い工程を実行している。
【００２２】
一般に、洗剤の量としては、市販されている洗剤の使用量から水３０Ｌに対して２０ｇが標準的でこれを１倍濃度としている。例えば１０Ｌの水で２０ｇの洗剤を溶かした洗剤液は３倍濃度の洗剤液であり、高濃度洗剤液と呼ばれる。本発明者らは、粉末洗剤を効率よく高濃度に溶解して洗濯物に散水することを目的として、洗剤溶解容器の底面を傾斜面とし、２０Ｌ／分の給水系のほかに５Ｌ／分の給水系を設けて高濃度の洗剤液を作成することができる洗剤投入装置を提案した(例えば、特許文献３を参照)。
【００２３】
この特許文献３に記載の洗濯機は、ドラム式洗濯機ではないが、この洗濯機の洗剤投入装置によれば、まず、洗剤投入蓋を開いて洗剤投入容器内に所定量の洗剤が投入される。そして、洗濯工程を開始すると、流量の少ない洗剤溶解液出水口から所定量の洗剤溶解水が供給される。この洗剤溶解水の給水量は洗濯衣類の量に応じて設定した洗剤量による洗い水の洗剤濃度（水３０Ｌに対して２０ｇの洗剤量を１倍濃度として）の３倍〜５０倍（好ましくは１０〜４０倍）の高濃度の洗剤液を生成することができるものである。この場合、洗剤溶解水の供給と同期させて洗剤撹拌翼を回転させ、粉末洗剤を撹拌することによって、高濃度の洗剤液の生成を支援するようにしている。
このような高濃度洗剤液を散布して洗濯を行う洗濯機としては、他にも例えば特許文献４に開示されるようなものがある。
【特許文献１】特開２００３−１２６５８８号公報
【特許文献２】特開２００３−９３７７６号公報（特に、図１と図２）
【特許文献３】特開２００２−１７７６８９号公報（段落［００４７］、図４）
【特許文献４】特開平７−８０１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、図７に示す従来のドラム式洗濯機では、外槽２の上部にフレキシブルホース１３を接続して供給しているため、洗剤液を含んだ洗濯水は、直接にドラム３の中の洗濯物４に散布されず、外槽２とドラム３との間に供給される。このため構造上ドラム３と外槽２との底面部にできる間隙Ｇ部分に濃度の高い洗剤分が蓄積されてしまう。また、排水弁１８の排水口１８ａ部に洗剤が入り洗剤の有効的な活用が十分にできないという問題があった。
【００２５】
また、このドラム３と外槽２との間隙Ｇの容積は５〜７Ｌ程度あり、ドラム３内に収納された洗濯物４に洗剤分を含んだ洗剤液で浸たすにはさらに２０〜２５Ｌ程度の水を供給しなければならない。この結果、規定量の洗剤量に対してより多くの水で溶かしながら給水しなければならないため、洗剤濃度の低下となり洗濯物４に付着した汚れに対し洗剤の化学力が効率よく作用しなくなるという欠点があった。
【００２６】
上述のように、ドラム式洗濯機の場合、洗濯時には、ドラム３の回転に従ってドラム３の内部に設けられたリフター１７が洗濯物４を掻き上げ、洗濯物４をドラム３内におけるほぼ最高の位置から自然落下させて、たたき洗いを行うものである。
従って、このようなドラム式洗濯機の場合には、大量の水が必要になるわけではなく、洗剤液は洗濯物４にのみ吸水していればよいのであるが、図７のドラム式洗濯機では、ドラム３と外槽２との間隙Ｇに洗剤液が溜まる構成となってしまい、洗濯物４を洗濯水で浸すために不必要な水が必要となるという問題があった。そして、このため、洗剤濃度を高く(約５倍以上)して洗濯することが構成上極めて困難であった。
【００２７】
更に、洗濯時に、ドラム３が回転すると間隙Ｇに溜まっている洗剤液がドラム３により攪拌されて泡が立つ発泡現象が発生する。そして、外槽２とドラム３の間で発泡現象が発生すると、泡がドラム３の回転に抵抗してドラム３を回転駆動させるモータに大きな回転トルクが発生するため、駆動モータがこのトルクにより停止したり、多くの消費電力を浪費したりするという問題があった。また、ドラム３が洗濯時及びすすぎ時に回転する場合、ドラム３と外槽２間にある洗濯水がドラム３により掻き回され、その時に発生する洗濯水の音が騒音の発生源となる問題もあった。
【００２８】
また、この発生した泡が、ドラム式洗濯機の特徴である自然落下によるたたき洗いの効果を低下させ、洗浄力を悪くするだけでなく、すすぎ効果も低下させてしまう。このため、すすぎ時には必要以上の給水量を供給する必要が生じ、すすぎをするのに多くの水を使用しなければならないという問題もあった。
【００２９】
このように、ドラム式洗濯機においては、たたき洗いを本質的な洗い方とするため、ドラム３の中に投入された洗濯物４に洗剤液が浸み込んでいるだけで十分であるのに対し、上述の従来のドラム式洗濯機においては、必要以上の洗濯水を用いなければならないため、１回の洗濯に必要とするランニングコスト(１回の洗濯に消費する水道代、電気代、洗剤代のトータルコスト)が高くなるものとなっていた。
【００３０】
従って、本発明の目的は、高濃度の洗剤液を直接洗濯物に散水して効率のよい洗濯を行うとともに、洗濯に必要な水量を最小限にして使用水量の低減を図り、かつ、高泡性の洗剤の使用を可能とするため洗剤の種類を選択する必要のないドラム式洗濯機を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記の目的を達成するため、本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物が投入されるドラムと、このドラムを水平もしくは傾斜した回転軸を中心として回転自在に内包する外槽と、ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、高濃度の洗剤液を生成する高濃度洗剤液生成手段と、ドラムの回転中心に設けられた注水口と、この注水口から洗濯物に高濃度洗剤液を散布する洗剤液供給手段と、注水口から洗濯物に清水を散布する清水供給手段と、外槽から水を排出する排水手段と、回転駆動手段・洗剤液供給手段・清水供給手段・排水手段を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、洗濯工程前にドラムを洗濯物が自重により落下しない程度で回転させ、洗濯物をドラムの内周壁に貼り付かせた状態で、清水供給手段により洗濯物が湿潤する程度に清水を散布した後、ドラムを高速回転させて洗濯物に含まれた水分を脱水し、その後にドラムの回転を減速させながら、洗剤液供給手段により高濃度洗剤液を洗濯物に散布する工程を実行するようにしたものである。
【００３２】
そして更に洗濯工程では、洗濯物を高濃度洗剤液のみで湿潤した状態でドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ１と、清水供給手段により清水を散布して洗濯物が十分に湿潤した状態でドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ２の２つの工程を実行する。
【００３３】
更に洗濯ステップ２における洗濯時には、洗濯終了前の所要時間で排水手段を開放して洗濯水を排水しながら、ドラムを回転させて洗濯を実行する。
【００３４】
更に洗濯工程終了後の脱水工程時には、ドラムを高速回転させながら、清水供給手段により清水を洗濯物に間欠的もしくは連続的に散布するシャワー散水を実行する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ドラム式洗濯機においてドラム内に投入された洗濯物に直接的に高濃度の洗剤液を散水することができるため、洗濯に必要な最小限の洗剤液で洗濯ができ、また洗剤を溶かすために必要な水量も低減できる。
また、構造上外槽とドラムとの間隙部に洗濯水が蓄積されないため洗濯時ドラムの回転による洗剤液が攪拌されることがなく発泡現象を防止できる効果がある。更に、洗濯時の発泡が防止されることによりドラム式洗濯機には使用ができなかった高発泡洗剤を使用して洗濯することができ、かつすすぎも簡単にすることができる。
特に本発明では、ドラムの回転軸を中空とした注水口から高濃度洗剤液及び清水を散布するようにしたので、ドラム内の洗濯物に高濃度洗剤液及び清水が万遍なく浸透し、洗濯効率及びすすぎ効率が向上する効果がある。
そして更に本発明のドラム式洗濯機では、洗濯工程において、洗濯物を高濃度洗剤液のみで湿潤した状態でドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ１と、清水供給手段により清水を散布して洗濯物が十分に湿潤した状態でドラムを回転させて洗濯する洗濯ステップ２の２つの工程を実行することにより、洗濯ステップ１では高濃度洗剤液による洗濯を行い、洗濯ステップ２では洗濯物に含まれている高濃度の洗剤分を希釈しながら、かつ洗いむらが均一になるように清水を給水して洗濯物に含まれる洗剤分を通常の洗濯水液濃度まで希釈して、次のすすぎ工程におけるすすぎ効率を向上させることができるとともに、洗剤の化学力を十分に活用して洗浄し、定格負荷時における機械力の低下による洗浄力の低下や洗いむらを効果的に防止することができる。
更に本発明のドラム式洗濯機では、洗濯ステップ２における洗濯時に、洗濯終了前の所要時間で排水手段を開放して洗濯水を排水しながら、ドラムを回転させて洗濯を実行することにより、排水時間の短縮が図れる効果がある。
更に本発明のドラム式洗濯機では、洗濯工程終了後の脱水工程時に、ドラムを高速回転させながら、清水供給手段により清水を洗濯物に間欠的もしくは連続的に散布するシャワー散水を実行することにより、脱水運転中にすすぎも兼ねることができるので、すすぎ回数を少なくしてすすぎ水やすすぎ時間、消費電力の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１から図６は、本発明によるドラム式洗濯機の実施例について説明するための図であり、図１は本例のドラム式洗濯機の縦断面図である。ここで図７に示す従来のドラム式洗濯機と同じ構成部分については、同一符号を付して示してある。
本例のドラム式洗濯機は、圧縮コイルばねのような４本の防振ばね２０により外枠１に外槽２を防振支持する構成としている。また、この防振機構は油圧ダンパー方式やエアーダンパー方式、摩擦ダンパー方式等種々のもので支持されている。外枠１の上面にはトップカバー５が設けられ、トップカバー５の上部平面部５ａには上蓋６が設けられている。
【００３７】
また、トップカバー５の正面部にはコントロールパネル１０が設けられ、このコントロールパネル１０には、洗濯を開始するときのメインの電源スイッチ１１のほかに、標準コース、ソフトコース、お急ぎコースなどの洗濯モードを選択するプログラム選択スイッチ３５をはじめとして各種スイッチが設けられている。また、同じくトップカバー５の正面部には、引き出しタイプの洗剤投入箱１２が設けられ、この洗剤投入箱１２において洗剤と清水とが混合されて、高濃度の洗剤腋がフレキシブルホース１３に送られるようになっている。
【００３８】
外槽２の上部には、フレキシブルホース１３が貫通しており、底部には配水管１９に接続する排水弁１８につながる排水口１８ａが設けられている。また、外槽２の両側の側面中心部には、外槽フランジ４３に取り付けられた回転軸受(ボールベアリング)４４が設けられ、この回転軸受４４により円筒状ドラム３の回転軸１５が、外槽２内において、外槽２に対して水平かつ回転自在に支持されている。
【００３９】
このドラム３には、全周にわたって直径３〜５ｍｍの多数の小さな脱水穴９が形成されており、脱水時には遠心力により、ドラム３内に注水された清水や洗剤液がこの脱水穴９を通って排出される。このドラム３の一方の回転軸１５には、ＤＣブラシレスモータ２６のアウターロータ１４が固定されている。
【００４０】
このアウターロータ１４の内側には、マグネット２１が複数個(例えば２４個)取り付けられ、このマグネット２１と内部にコイルを有するステータ１６との相互作用でアウターロータ１４が回転する。アウターロータ１４の外周部には位置検出用マグネット２３が配置され、このマグネット２３の回転を位置決め用検出装置２４で検出することにより、ドラム３の位置が判別される。例えば、マグネット２３が位置決め用検出装置２４により検出される位置が、ドラム３のドラム蓋８と外槽上蓋７及び外枠上蓋６と方向が揃った位置となる。
【００４１】
また、ドラム３のアウターロータ１４と反対側の他方の回転軸は、図２に示されるように、ドラム３にネジ４８によって取り付けられるドラムフランジ４２と一体に形成される中空軸４２ａによって構成され、回転軸受４４により外槽２に回転自在に支持されている。
【００４２】
洗剤投入箱１２に接続されるフレキシブルホース１３は、外槽２の上部を貫通して、通水路４１に連結接続される。通水路４１はドラム３の一方の回転軸である中空軸４２ａに接続されており、洗剤投入箱１２で清水と混合されて得られる高濃度の洗剤液は、フレキシブルホース１３、通水路４１、中空軸４２ａを経由してドラム３内にある洗濯物４に散布される。なお、この洗剤液濃度としては、３０Ｌの水に２０ｇの洗剤を溶かした場合を１倍濃度として、４〜５倍から５０倍程度、好ましくは１０倍〜４０倍のものが用いられる。この濃度については操作者が任意に設定することも可能であるが、通常は予めプログラムされた洗濯コースの中で、自動的に設定されるものである。
【００４３】
また、洗濯、すすぎ、脱水終了後にドラム３内の洗濯物４を取り出す場合には、ドラム３の胴体外周上に設けられているドラム蓋８と、外槽２の上部に設けられている外槽上部蓋７と、トップカバー５の上部平面部５aに設けられている上蓋６が同一位置にならなければならない。同一位置に揃わないと、ドラム３内の洗濯物４が取り出せなくなるので、アウターロータ１４の外周部に設けられた位置検出用マグネット２３を、状態位置決め用検出装置２４で検出して、ドラム３の胴周上に設けられたドラム蓋８の位置が、外槽上蓋７と、上蓋６に同一方向になるようにドラム３の回転制動を行うようにする。
【００４４】
また、ドラム３において、洗濯物４がドラム３の内周壁で偏荷重の状態にあると、位置検出用マグネット２３を位置決め用極検出装置２４で検出して、ドラム３のドラム蓋８の位置を決定した後、ＤＣブラシレスモータ２６への通電を停止する。このとき、ドラム３内の洗濯物４が偏荷重の場合、ドラム３はアンバランスな状態となり自然回動して、ドラム蓋８の位置がずれてしまい洗濯物４が取り出せなくなる虞がある。このため、各蓋が同一方向に合致した状態でドラム３を固定しなければならない。このドラム３を各開閉蓋が同一方向を向いた状態で固定しておく方法として、ドラム３と回転軸１５により、アウターロータ１４の外周部を機械的に固定する方法がある。
【００４５】
また、脱水終了後、ドラム３の慣性力で回転している状態を制動する手段として、ＤＣブラシレスモータ２６に対して一般的に行われている逆相制動方式もしくは三相短絡方式による電磁ブレーキを印加する方法がある。これらの方式により、ドラム３の回転速度を減速していく。ここで、逆相制動方式は、ブレーキトルクを大きくすることができ、短い時間でドラム３の回動を制動することができるが、制御ソフト上ベクトル制御を行う必要があり複雑化する。
【００４６】
三相短絡制動方式は、ブレーキトルクは弱くドラム３の回動を制動するには、多少の時間を要し停止時間が長くなるが、逆相制動方式よりも簡単に制御できる利点を持っている。これらを効果的に使い分ける方法として、負荷量を検知する手段と連動して負荷が大きいときは逆相制動方式を用い、負荷が小さい時は三相短絡方式とすることができる。このように、脱水によるドラム３の回動を停止させた後、ドラム３内から洗濯物４を取り出すため各蓋の開放位置が同一方向になるように決定して洗濯物４の出し入れをする。  
【００４７】
次に、図２に示すドラム式洗濯機の洗剤液散布部分の部分拡大図に基づいて洗剤液散布方法の一実施例を説明する。
ドラム３の側面中心部は、ドラムフランジ４２で支持されており、ドラムフランジ４２はドラム３の他方の回転軸である中空軸４２ａと一体に成型されている。そして、この中空軸４２ａは外槽２に固定された外槽フランジ４３に回転軸受４４を介在して支持されている。
【００４８】
また、ドラムフランジ４２の中空軸４２ａは、シール４６を介して通水路４１に接続されている。この通水路４１が図１に示すフレキシブルホース１３を経由して洗剤投入箱１２に接続されて高濃度の洗剤液を洗濯物４に散布する水路が形成される。そして、高濃度洗剤液が矢印５１に示す方向に中空軸４２ａ内を流れドラム３内の洗濯物４に散布される。
【００４９】
ここで、ドラム３内にある洗濯物４に高濃度の洗剤液が均等に散布されるように、中空軸４２ａの先端部にある注水口４５には、逆円錐状の散水ヘッド４５ａが設けられており、通水路４１から供給される高濃度の洗剤液が中空軸４２ａを通過後に、この散水ヘッド４５ａに当たり、ドラム３の内部の外側に向けて一様に散水される。このように、ドラムフランジ４２の中心に位置した中枢軸４２ａの注水口４５から直接洗濯物４に洗剤液を散水することにより、必要最小限の洗剤液で洗濯物４の洗浄ができる。  
【００５０】
なお、ドラムフランジ４２は、ドラム３の側面に数本の固定ネジ４８により固定されている。このドラムフランジ４２の中空軸４２ａは、ドラム３を回転支持する回転軸としての機能を有し、外槽フランジ４３の回転軸受４４により支持されている。
【００５１】
そして、この中空軸４２ａは洗剤液の通路として通水路４１とシール４６を介して水漏れを防止している。また、中空軸４２ａと外槽フランジ４３は、洗濯・すすぎ時の水漏れを防止するシール４７を介在して外槽２に固定されている。更に、外槽フランジ４３は補強としてその外部に数本の補強リブ４９が設けられている。
【００５２】
次に、図１に示す、本例のドラム式洗濯機の実施の形態の動作を説明する。このドラム式洗濯機の運転動作は、図９に示す制御装置によって制御されるものである。
先ず、ドラム３内に洗濯物４を投入して、洗濯を開始するための電源スイッチ１１をオンにする。続いて、プログラム選択スイッチ３５により、例えば標準コースを選択して、スタート・ストップスイッチ３６(図９を参照)を押すと、不図示の給水弁３８が開放されて洗濯に必要な量の水道水が給水される。給水される水道水は、後述するように最初清水として洗濯物４に散布され、続いて洗濯機本体上部のトップカバー５に設けられた洗剤投入箱１２を経由して、この洗剤投入箱１２に投入された粉末洗剤が溶解した高濃度の洗剤液がフレキシブルホース１３、通水路４１を経由してドラム３内の洗濯物４へ散布される。なお、給水量検知の一実施例として洗濯物４に水分が含まれるとその質量が大きくなり、ドラム３を回転させるときに駆動モータに通電する電流量が大きく変化する。したがって、その電流量の変化の経過を電流センサ等で検知して給水される水量を制御する方法等がとられているものや、水位センサによる給水量の検知などがある。
【００５３】
上述したように、一般に、市販の合成洗剤は水量３０Ｌに対し２０ｇの量が標準使用量、すなわち１倍濃度としている。また、洗濯負荷量と洗剤の関係は、負荷量１ｋｇあたり合成洗剤は８ｇの使用量が規定量として市販洗剤は一般的に定められている。従来のドラム式洗濯機の場合、洗濯水量は洗濯負荷量が８ｋｇでも一般的に約３０Ｌの水量で洗濯する機構であるため、洗濯水量で洗剤量を設定すると８ｋｇ洗濯負荷量の場合２０ｇの洗剤使用量となってしまい、洗濯負荷量が多いわりに洗剤量が少なく、洗濯物に付着した汚れが落ちないという欠点が発生する。
【００５４】
この対応の一実施例として、ドラム式洗濯機の場合には洗濯負荷量に対する洗剤量が定められている。すなわち、８ｋｇの洗濯ができるドラム式洗濯機では、定格の８ｋｇを洗濯する場合の洗剤量は約６４ｇ位になる。このため、洗剤投入箱１２内には洗濯負荷量に対応した洗剤量を投入する。すなわち、定格８ｋｇの洗濯物４を洗濯する場合約６４ｇの洗剤量を投入することになる。したがって、洗剤投入箱１２では、投入された洗剤約６４ｇを約５Ｌから１０Ｌ程度の水で溶解すると、水３０Ｌに対し２０ｇの一般規定の洗剤量を１倍とした場合、約１０倍〜２０倍の高濃度洗剤液となり、この洗剤濃度液をドラム３内の洗濯物４に散布する。 
【００５５】
次に、図３及び図４に基づいて、ドラム３内にある洗濯物４に効率的に高濃度洗剤液を散布する方法について説明する。図３に示すように、先ず、洗濯開始時に、給水電磁弁５２aあるいは給水電磁弁５２ｂ(図９の給水弁３８に相当)から洗濯に必要な洗濯液または清水が供給される。
すなわち、給水電磁弁５２ａは洗剤投入箱１２で高濃度の洗剤液を作成するための電磁弁であり、給水電磁弁５２ｂは清水を洗濯物４に供給するための電磁弁である。この二つの給水電磁弁５２ａと５２ｂは切換弁５３によって切り換えられ通水路４１に導かれる。
洗剤投入箱１２には、必要量の洗剤(例えば、８ｋｇの乾布に対して６４ｇ)が投入されており、この洗剤投入箱１２内において給水電磁弁５２ａから供給された水と洗剤を攪拌して高濃度の洗剤液が生成される。なお、給水電磁弁５２ｂは、乾布を湿らすため、あるいはすすぎ洗いの時の清水散布に用いられる。
【００５６】
まず、ドラム３内に投入された洗濯物４には、切換弁５３の制御により、ドラム３を回転しながら電磁弁５２ｂから矢印５１の方向に向けて清水を散水する。清水を散水した後に、一旦ドラム３を回転して脱水率５０％以上に脱水し、切換弁５３を給水電磁弁５２ａ側に切り換えて、洗剤投入箱１２を通した高濃度の洗剤液をドラム３内に散水する。これにより洗濯物４には高濃度の洗剤液が均一に散水される。図４は高濃度の洗剤液が洗濯物４に一様に散布される様子を示したドラム３の横断面図である。図４に示されるように、ドラム３を回転させることにより、洗濯物４は回転時の遠心力によりドラム３の内周壁に押し付けられた状態となる。そして、この状態を維持しながら、ドラム３を回転させ、散水ヘッド４５ａから清水や高濃度の洗剤液を洗濯物４に散水することにより、洗濯物４に均一な散水が行われる。このとき、洗濯物４はドラム３の内壁に一様に分布するようにドラムの回転数が７０〜１００ｒｐｍに設定されている。
【００５７】
図５は、洗濯物に高濃度洗剤液を散布するドラム式洗濯機における実施形態の他の例を示すものであり、ポンプ５４を使用してドラム３内に散水するドラム式洗濯機の注水方法を説明するものである。ドラム３内への散水水圧が低いと洗濯物４に均一に散水することができないため、ポンプ５４の吐出圧を利用して散水ヘッドに当てる水流の圧力を強くし、ドラム３内の洗濯物４に均一に散水するようにしている。高濃度洗剤液の具体的な散布方法は図３の方法と同じである。
【００５８】
次に、図６のフローチャート図を用いて、本例のドラム式洗濯機における高濃度洗剤液の散布方法及び洗濯の方法を説明する。このフローチャート図は従来のドラム式洗濯機の洗濯工程として示した図１０のステップＳ１０１の給水工程とステップＳ１０２の洗い工程を、本例のドラム式洗濯機が実行する場合について説明するものである。
まず、電源スイッチ１１がオンとされると、給水電磁弁５２ｂが通電され、切換弁５３の操作により清水が通水路４１を経由して注水口４５よりドラム３内へ散水が開始される(ステップＳ１)。このときドラム３は約３００〜５００ｒｐｍ程度の中速度回転で回転しながら、清水が散水される(ステップＳ２)。ドラム３を回転させながら散水するのは、散水された清水が洗濯物４を均等に湿らせるためである。
【００５９】
続いて、このステップＳ２の中速度回転が、予めプログラムされた所要時間、継続して行われたか否かが判断され(ステップＳ３)、所要時間が経過していないときは、ステップＳ１の清水の散布が継続される。判断ステップＳ３で、所要時間が経過したと判定されると、ドラム３内への清水の散水を停止し(ステップＳ４)、ドラム３を約８００〜１０００ｒｐｍの高速回転で回転させる(ステップＳ５)。この高速回転の回転数と所要時間は、洗濯物４に含まれる清水を脱水率約５０％以上に脱水するために必要な回転数と所要時間である。ここで、脱水率５０％以上に脱水する理由は、洗濯物４に多くの水分が含まれていると、高濃度の洗剤液が洗濯物４に浸透しにくくなるからである。
【００６０】
続いて、ステップＳ５の高速回転が、５０％以上の脱水率を得るために予め定められた所要時間経過したかどうかが判断される(ステップＳ６)。ステップＳ５の高速回転が所要時間継続して行われたと判断されると、ドラム３の回転を約７０〜１００ｒｐｍの低速回転に切り換え(ステップＳ７)、低速回転(洗濯物が自重で落下せずにドラム内周に押し付けられた状態を維持できる回転数)をさせながら、高濃度の洗剤液を洗濯物４に散布する(ステップＳ８)。この洗剤液の散布は、切換弁５３を電磁給水弁５２ａに切り換えることにより行われる。すなわち、洗剤投入箱１２を通過した清水はその通過する過程で洗剤を溶かし、高濃度の洗剤液として注水口４５から回転するドラム３の中に散水される。
【００６１】
次に、ステップＳ７及びステップＳ８による低速回転の高濃度洗剤液の散布が予め所要時間の間、継続的に行われたかどうかが判断される(ステップＳ９)。高濃度洗剤液が所要時間散布された後は、ドラム３は回転速度が約４０〜６０ｒｐｍ程度の洗濯運転へ移行する(ステップＳ１０)。この洗濯運転における回転数約４０〜６０ｒｐｍは、ドラム３に設けられたリフター１７で掻き上げられた洗濯物をドラム３内の最高の高さから落下させることができる回転速度である。こうして、高濃度洗剤液の浸み込んだ洗濯物４が、ドラム３の直径に相当する高さ(最高部)から落下してドラム３の最下部にたたき付けられ、たたき洗いが行われる。洗濯回転が終了すると排水、すすぎなどの次の工程へ移行する(ステップＳ１１)。
ドラム式洗濯機の場合、洗濯物が洗濯時に受ける機械力は洗濯物が少量の方がドラム３の直径に相当する高さからの落下によるたたき洗い効果が大きいため、機械力が大きくこれに比例して洗浄力が良くなる。また、反対に洗濯物４の量が多くなるにつれて落下高さが大きくとれなくなるので、たたき洗い効果が減少して洗浄力が低下する特性がある。
【００６２】
次に、本例のドラム式洗濯機の工程を図１１及び図１２を基に更に詳細に説明する。
図１１は、本例のドラム式洗濯機における洗濯コースを説明するブロック図である。先ず、この図１１のブロック図を基に、本発明の概略的な洗濯コースを説明する。
【００６３】
洗濯機に洗濯物４を投入して電源スイッチ１１を押してプログラム選択スイッチ３５にて任意の洗濯コースを選択した後、スタート・ストップスイッチ３６(図９参照)を押すことによりドラム３が回転する。
この時、ドラム３内にある洗濯物４は乾布状態でありドラム３を回転させながら洗濯物４の質量を測定する乾布センシング(Ｓ１２１)を行い、洗濯物４に必要な洗剤量を決定する。
【００６４】
それから、引き続きドラム３を一方向に回転させながら清水用電磁弁５２ｂを開放して清水を洗濯物４に散水(Ｓ１２２)し、その後、高濃度洗剤液を洗濯物４に散布する(Ｓ１２３)。
【００６５】
高濃度洗剤液散布工程(Ｓ１２３)において洗濯物４に高濃度の洗剤液を散布終了後、洗濯工程(Ｓ１２４)へ移行する。この洗濯工程ではドラム３を洗濯回転(約４０〜６０ｒｐｍ)とし、休止をおいて正回転−逆回転を繰り返す。この時の運転時間は約１０秒〜２０秒とし、休止を約５秒程度とした反転周期で運転する。
【００６６】
洗濯工程(Ｓ１２４)の前半である洗濯運転１(Ｓ１２４ａ)では、洗濯物４に高濃度の洗剤分が吸湿している状態でドラム３を反転しながら回動するものである。洗濯物に吸湿した状態とは、乾布洗濯物の質量に対し３〜５倍位の重さになっている状態である。
この時の水量はドラム３と外槽２とのギャップＧの部分に洗剤液が溜まらない程度もしくは約５Ｌ以下程度の水量であり、この水量で洗濯運転１(Ｓ１２４ａ)を行う。この時は、前述した約１０〜２０倍の高濃度な洗剤液で洗濯が行われる。
【００６７】
洗濯運転１(Ｓ１２４ａ)が終了すると、清水用電磁弁５２ｂを開放してドラム３内に清水散布(Ｓ１２４ｂ)が行われる。この清水量は約３０Ｌ程度となり、水位センサ３３にて給水された水位を検知しながら給水される。
【００６８】
この給水が終了すると、洗濯運転２(Ｓ１２４ｃ)の工程へ移行してドラム３が洗濯運転１(Ｓ１２４ａ)と同じような制御で反転回動を行う。この洗濯運転２(Ｓ１２４ｃ)時には、洗濯水が洗濯物４の底面部に浸たる程度となっている。この洗濯運転２(Ｓ１２４ｃ)での洗剤濃度は、当初市販洗剤の規定使用量である洗濯物４の８ｋｇに対し約６４ｇを投入した場合、水量３０Ｌに対する洗剤量２０ｇの約２．１倍の濃度となる。
このように、洗濯運転１(Ｓ１２４ａ)では高濃度洗剤液による洗浄を行い、洗濯運転２(Ｓ１２４ｃ)では洗濯物に含まれている高濃度の洗剤分を希釈しながら、かつ洗いむらが均一になるように清水を給水して運転する。すなわち、洗濯工程(Ｓ１２４)では、高濃度洗浄をしながら洗濯物に含まれる洗剤分を通常の洗濯水液濃度まで希釈して洗濯をし、次のすすぎ工程によるすすぎ効率を向上させるものである。
【００６９】
洗濯運転２(Ｓ１２４ｃ)が終了すると、排水脱水工程(Ｓ１２５)へ移行する。排水脱水工程(Ｓ１２５)が終了すると、すすぎ工程(Ｓ１２６)へ移行して洗濯物４の洗剤分を約３０〜４０Ｌの清水を給水して行い、その後、最終脱水工程(Ｓ１２７)へ移行して洗濯コースを終了する。
【００７０】
以上の図１１で説明したブロック図のステップを更に詳細に図１２のフローチャート図を用いて説明する。
［Ｓ２００・スタート]
洗濯機に洗濯物４を投入して、電源スイッチ１１を押し、プログラム選択スイッチ３５で任意の洗濯コース、例えば標準コース等を選択して、スタート・スットップスイッチ３６を押すことにより、選択された全自動コースが運転開始される(Ｓ２００)。
［Ｓ２０１・乾布センシング]
運転を開始すると、先ずドラム３が一方向に回転する。この時の回転でドラム３を駆動する力をインバータモータの電流値の変化などにより(負荷が多い場合電流値が大きく、負荷が小さい場合電流値が少ない)、洗濯物４の量をセンシングして洗剤目安量を設定する。洗剤目安量を設定し表示する場合、報知器３９により数秒報知してから洗剤量を表示すれば、洗剤を洗剤投入口１２に投入するタイミングが図れる。
また、この乾布センシング工程(Ｓ２０１)で洗濯物４の質量を計測終了後、ドラムの回転数を洗濯物４がドラム３の内周側壁に貼り付いた状態を維持できる回転数(洗濯物が自然落下しない回転数)とし、所要時間運転する(Ｓ２０２)。
［Ｓ２０３・清水散布］
Ｓ２０１のドラム回転で洗濯物４が自然落下しないドラム３の回転数を維持させながら、清水用給水弁５２ｂを開放して散水ヘッド４５ａから洗濯物４に清水を散水する(Ｓ２０３)。この清水の散水量としては、洗濯物４が十分に吸湿できる量とする。
清水散布は、洗濯物の量をセンシングした結果に基づき所定時間行なう。例えば、洗濯物の量をセンシングして洗濯物の量が２ｋｇの場合散水量は約４〜６Ｌ程度になるように所定時間制御して散水し、６ｋｇの場合には約１０〜１４Ｌ程度になるように散水時間を制御して行う。即ち清水散布量は洗濯物量の約２〜３倍の水を散水すれば洗濯物が十分に湿潤される。この時、排水弁１８は閉じていても開放していても良い。
洗濯物８ｋｇに対し清水を１０〜１２Ｌ散水した場合、洗濯物４の残水量は次式より
残水率(％)＝１００×(Ｗｄ−Ｗｂ)／Ｗｂ  ……（１）
Ｗｄ：洗濯物の湿布質量(ｋｇ)
Ｗｂ：洗濯物の乾布質量(ｋｇ)
１２５％〜１７５％となる。これを脱水率に換算すると、
脱水率(％)＝１００×Ｗｂ／Ｗｄから  …………（２）
Ｗｄ：洗濯物の湿布質量(ｋｇ)
Ｗｂ：洗濯物の乾布質量(ｋｇ)
脱水率は３６〜４４(％)程度になる。
この程度まで、ドラム３の回転数で洗濯物４がドラム３の内周壁から落下しない程度を維持しながら清水を所要時間散布し(Ｓ２０４)、洗濯物４を湿潤させる。この湿潤工程は、次のステップにおいて高濃度洗剤液を洗濯物４に均一に浸透させるための工程である。
［Ｓ２０５・ドラム高速回転］
洗濯物４を十分に湿潤させた後、ドラム３を高速回転して洗濯物４に含まれている水分を脱水する(Ｓ２０５)。このドラムの高速回転による脱水は、洗濯物４の脱水率が上記した計算式による換算で約５０％以上となるまで行われる(Ｓ２０６)。
ここで５０％以上脱水とする狙いは、清水散布(Ｓ２０３)による脱水率換算で３６〜４４％の湿潤状態では、次のステップにおいて高濃度洗剤液を散布する場合、水分吸収状態が飽和状態近くで洗濯物４に十分な水分が含まれているため、高濃度の洗剤液が洗濯物４に万遍なく浸透できないためである。
湿潤された洗濯物を脱水する場合、脱水された脱水液を洗濯機外に排水するために排水弁１８を開放しても良く、また排水弁１８を閉じたまま脱水液を外槽２内に溜めておき、次の工程時における給水量の低減を図る方法としても良い。特に、洗濯物が少量の場合、清水の量も少量であるため排水弁１８は閉じておいても支障無く脱水でき、次の給水時間の短縮や給水量の低減が図れる。
［Ｓ２０７・ドラム回転減速］
上記ドラム３の高速回転による脱水が終了した後、ドラム３の回転速度を減速する(Ｓ２０７)。減速する手段としては前述したＤＣブラシレスモータ２６に対して、一般的な方法である逆相制動方式や三相短絡方式による電磁ブレーキによるものなどがある。
この場合の減速された回転数は、ドラム３の高速回転(Ｓ２０５)により洗濯物４がドラム３の内周壁に貼り付いた状態を維持できる回転数とし、洗濯物４はドラム３の回転中に自然落下しない程度の回転数でかつ共振回転数約１５０〜２５０ｒｐｍ以下での回転数まで回転検知手段(ホール素子など)で検知しながらドラム３を回転減速させる(Ｓ２０８)。
［Ｓ２０９・高濃度洗剤液散布］
上記のようにドラム３の回転数を減速した状態を維持させながら、ドラム３の内周壁に貼り付いた脱水率約５０％以上の状態の洗濯物４に高濃度洗剤液を散布する(Ｓ２０９)。この時、ドラム３は一定速度で回転しているため、散水ヘッド４５ａから散水された洗剤液は洗濯物４に均一に散水できる。また、ドラム３の回転による遠心力で散水された洗剤液は洗濯物４の奥深くまで浸透される。この高濃度洗剤液の散布は、洗濯物４に洗剤成分が十分に吸湿されるまで行われる(Ｓ２１０)。
［Ｓ２１１・洗濯ステップ１］
洗濯物４に十分な洗剤成分を吸湿させた後、ドラム３の回転数を約４０〜６０ｒｐｍとして洗濯ステップ１の運転を行う(Ｓ２１１)。この洗濯ステップ１でのドラム３の回転数は、ドラム３の内周壁に貼り付いた洗濯物４が自重により自然落下する回転数とし、ドラム３は、約５秒程度の休止時間を置いて正転−反転を夫々約１０秒程度で繰り返し、ドラム３内で自然落下による洗濯物のたたき洗いを所要時間行う(Ｓ２１２)。この時、洗濯物４に浸透している洗剤液濃度は高濃度の状態となっている。
［Ｓ２１３・清水給水］
［Ｓ２１４・洗濯ステップ２］
洗濯ステップ１の運転を終了した後、ドラム３内に散水ヘッド４５ａから清水を散布し(Ｓ２１３)、洗濯ステップ２の運転を行う(Ｓ２１４)。この時の清水の散布量は約３０Ｌ程度とし、散布中は水位センサで給水量を検知しながら所要水量まで給水する(Ｓ２１５)。
この洗濯ステップ２(Ｓ２１４)における洗濯水量３０Ｌでのドラム３の運転は、洗濯ステップ１(Ｓ２１１)と同じ制御、もしくは正転−反転の時間を変えて運転してもよい。
ここで洗濯水を約３０Ｌとして洗濯する狙いは、洗濯物４が十分に湿潤する水量とするためである。この時の洗濯物の残水量は前記した計算式から、約３００〜５００％以上の程度となる。この給水による効果は、洗濯ステップ１(Ｓ２１１)での湿潤状態より水分が洗濯物に吸水されていることによって、洗濯物の質量が重くなるため、ドラムによるたたき洗い効果が向上して汚れ落ちのむら(洗いむら)の低減が図れることや、洗濯工程での給水量を約３０Ｌとすることで、洗濯物に含まれている洗剤分を溶出する効果があり、また洗剤濃度を希釈させて、次のステップであるすすぎ工程での効率を高め、すすぎ時間の短縮を図れる効果がある。そして、規定の洗濯時間が経過するまで、上記の洗濯ステップ２の運転を継続する(Ｓ２１６)。
［Ｓ２１７・排水］
洗濯工程(洗濯ステップ１と洗濯ステップ２)を終了した後、排水弁１８を開放して洗濯水を洗濯機外へ排水する(Ｓ２１７)。この排水工程は、図１２のフローチャート図では洗濯工程後に動作制御されることになっているが、洗濯ステップ２(Ｓ２１４)の工程において、規定洗濯時間(Ｓ２１６)の到達前にドラム３を回動させながら排水弁１８を開放して排水しながら洗濯ステップ２(Ｓ２１４)を運転する制御としても良い。この様な排水制御とすることにより、排水時間の短縮化を図れる効果がある。
[Ｓ２１９ 脱水運転]
排水が終了(Ｓ２１８)した後、洗濯物４に含まれている洗剤分を脱水する(Ｓ２１９)。この脱水運転(Ｓ２１９)は、すすぎ効率を向上させる目的が主であり、脱水率が高いほど良い。しかし、脱水性能には限度があり、木綿の洗濯物では約６０〜６５％前後程度の脱水性能である。このため、すすぎ効率が良くなるように、ドラム３が高速で回転している状態のときに散水ヘッド４５ａから清水を洗濯物４に連続的もしくは間欠的に散水(シャワー注水)する。
ここで散水された清水は、洗濯物４の内部に浸透し、洗濯物４に含まれている洗剤分をドラム３の高速脱水による遠心力で外槽２に排出する。これにより、すすぎ効率が向上すると共に、脱水運転(Ｓ２１９)中にすすぎも兼ねることができるので、すすぎ回数を少なくしてすすぎ水やすすぎ時間、消費電力の低減を図ることができる。
このシャワー注水による脱水運転を所要時間継続し、これが終了した後、次のステップへ移行する(Ｓ２２０)。
［Ｓ２２１・清水給水］
すすぎを行うために規定水量まで清水を給水する(Ｓ２２１)。この清水給水の水量は、洗濯物４内に含まれる洗剤分を更に良くすすぐために、洗濯工程中に給水される約３０Ｌの水量より多く、約４０Ｌ程度の水量とし、この水量が水位センサの検知により規定量となるまで清水を給水する(Ｓ２２２)。
［Ｓ２２３・すすぎ運転］
規定水量まで清水が給水された後にすすぎ運転を行う(Ｓ２２３)。このすすぎ運転における制御は洗濯工程と同じような制御でドラム３を回動させ、所要時間まで運転する(Ｓ２２４)。
［Ｓ２２５・排水］
すすぎ運転の終了後、排水弁１８を開放してすすぎ水を排水する(Ｓ２２５)。この排水は、すすぎ水が完全に洗濯機外に排水されるまで行う(Ｓ２２６)。
［Ｓ２２７・すすぎ回数］
すすぎ回数が何回目かを判定し、規定回数に到達したことを判断した後、次の工程へ移行する(Ｓ２２７)。
［Ｓ２２８・最終脱水］
最終脱水工程(Ｓ２２８)では、洗濯物４に含まれる水分を脱水率で６０〜６５％前後以上まで脱水する。この最終脱水運転(Ｓ２２８)は、洗濯コース中の脱水運転(Ｓ２１９)より長い運転時間(約５分以上)行われる。この最終脱水運転を所要時間行い(Ｓ２２９)、これが終了したことを判断して洗濯コースを終了する(Ｓ２３０)。
【００７１】
以上説明したように、本発明によるドラム式洗濯機は、ドラム３を支持している回転軸１５の一方を中空軸４２ａとして、その中空部を介してドラム３内の洗濯物４に直接洗剤液を散布して洗濯するものであり、洗濯工程を２つに分割して洗濯開始は洗濯物４を高濃度の洗濯液を十分湿潤させた状態でドラム３を洗濯回動させる。洗濯物に十分高濃度洗剤液を湿潤させる洗剤液量は、洗濯物の質量の約１倍から２．０倍程度の水量としたものとする。すなわち、洗濯物の質量が８ｋｇの場合には８Ｌ〜１６Ｌ程度の洗剤分を含んだ水量を洗濯物に散布してドラム３を回動して洗濯することにより、約４〜９倍の高濃度の洗剤液で洗濯できる。また、次のステップでは洗濯工程中に清水を約３０Ｌ程度給水して洗濯物４が給水された洗濯水に少し浸たる程度でドラム３と外槽２との間に洗濯水が溜まる状態以上まで給水して洗濯することにより、前工程の高濃度洗濯工程で洗濯した洗いむらを低減しながら洗剤分を希釈させて次のステップでのすすぎ効率を向上させる効果が得られる。
【００７２】
また、上述したように、高濃度の洗剤液を散布する際には、洗濯物４が一様にドラム３の内壁に広がるような回転数でドラム３を回転させることが洗濯物４に均一に洗剤液を散布する上で効率的である。また、均一の散布を行うために、洗剤液がドラム３内に散水される注水口４５の先端に、逆円錐形状の散水ヘッド４５ａが設けられている。この散水ヘッド４５ａにより洗剤液が放射状にドラム３内に降り注ぐため、ドラム３内の洗濯物４に均一に散水される。また、ドラム３を回転しながら散水することにより、短時間で洗濯物４に高濃度の洗剤液が散水でき、かつ洗濯物４の内部まで洗剤液をよく浸透させることができる。
【００７３】
また、洗濯工程終了後の脱水運転時には、ドラム３を高速に回転しながら散水ヘッド４５ａから清水を洗濯物４に散水する事により清水が洗濯物を遠心力により通過とき洗濯物に含まれる洗剤分と共に脱水されるためすすぎ効率が向上する。
【００７４】
本発明のドラム式洗濯機により上述した方法で洗濯すれば、高濃度の洗剤液で洗濯ができ、洗剤の化学力を大きく活用することができるため洗浄力が向上する。また洗濯に必要な最小限の洗濯水で洗濯することができ使用水量の低減を図ることができる。
特に、ドラム式の場合少量負荷時における洗浄力はたたき洗いの効果を十分に活用でき洗濯物に与える機械力も大きいため洗浄力は向上するが、定格負荷になるにつきたたき洗いでの機械力が低減するため洗浄力が大幅に低減する。このため、本発明は特に定格負荷量時における洗浄力向上を図るものであり洗剤の持っている化学力を十分に活用して洗濯するものである。
【００７５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。実施例では、ドラムの回転軸が水平のドラム式洗濯機を例示したが、本発明はドラムの回転軸が傾斜したタイプのドラム式洗濯機においても好適に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】ドラム式洗濯機の実施の形態の例を示す縦断面図である。
【図２】ドラム式洗濯機の実施の形態の例における注水口付近の拡大断面図である。
【図３】ドラム式洗濯機の実施の形態の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための縦断面図である。
【図４】ドラム式洗濯機の実施の形態の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための横断面図である。
【図５】ドラム式洗濯機の実施の形態の他の例における高濃度洗剤液の散水方法を説明するための縦断面図である。
【図６】ドラム式洗濯機における高濃度洗浄方式を説明するためのフロー図である。
【図７】従来のドラム式洗濯機を説明するための縦断面図である。
【図８】従来のドラム式洗濯機に用いられるインバータモータを説明するための図である。
【図９】従来のドラム式洗濯機の運転制御を説明するためのブロック図である。
【図１０】従来のドラム式洗濯機の運転工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の洗濯コース説明ブロック図である。
【図１２】本発明の洗濯コース説明ブロック図をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１…外枠、２…外槽、３…ドラム、４…洗濯物、１２…洗剤投入箱(高濃度洗剤液生成手段)、１５…回転軸、１８…排水弁(排水手段)、２６…マイクロコンピュータ(制御装置)、モータ２９(回転駆動手段)、４２ａ…中空軸、４５…注水口、４５ａ…散水ヘッド、５２ａ…給水電磁弁(洗剤液供給手段)、５２ｂ…給水電磁弁(清水供給手段)
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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