(57)【要約】【課題】共振回転速度通過時にはドラムの振動を最小限に抑えることができるドラム式洗濯機を提供すること。【解決手段】水平軸または傾斜回転軸にて回転可能に支持された有底円筒状のドラム３と、ドラム３を収容する水槽２と、水槽２の振動を検知する振動検知手段１２と、ドラム３の正面側に配置された環状容器１７と、環状容器１７内を移動可能な球体８と、ドラム３を回転駆動する駆動モータ４と、駆動モータ４等を制御する制御手段６とを備え、制御手段６は、ドラム３を共振回転速度より高い回転速度まで上げる時に、振動検知手段１２によりドラム３内の洗濯物のアンバランス状態を判定し、判定したアンバランス状態を基に、共振回転速度までのドラム３の立ち上げ方を決定する。【選択図】図１
2013223626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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有底円筒状のドラムと、
前記ドラムを収容する水槽と、
前記水槽の振動を検知する振動検知手段と、
前記ドラムの正面側に配置された環状容器と、
前記環状容器内に移動可能に収容された球体と、
前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、
前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ドラムを共振回転速度より高い回転速度まで上げる時に、前記振動検知手段により前記ドラム内の洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を判定し、前記アンバランス量および前記アンバランスを基に、共振回転速度までの前記ドラムの立ち上げ方を決定するようにしたドラム式洗濯機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ドラム内の洗濯物にかかる重力が遠心力より小さい回転速度でドラムを回転させている時に、前記振動検知手段が、洗濯物のアンバランス位置およびアンバランス量を検知する請求項１に記載のドラム式洗濯機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記振動検知手段により、前記洗濯物のアンバランス位置が前記ドラムの底面側に位置し、かつ、洗濯物のアンバランス量が少ないと判断したとき、前記ドラムの加速および減速を行うようにした請求項１または２に記載のドラム式洗濯機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ドラムの加速および減速を行った後、前記振動検知手段が再び前記水槽の振動を検知し、前記振動検知手段による振動量が所定の値よりも小さいとき、前記ドラムを共振回転速度より高い回転速度まで上げるようにした請求項３に記載のドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性的に支持された水槽内に洗濯物を収容して回転可能なドラムを備え、そのドラム内で洗濯物の洗い、すすぎ、脱水を行うドラム式の洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機の脱水工程において、しばしば洗濯物がドラム内で不均一な状態、すなわちアンバランスな状態になる。その結果、脱水中に回転軸には偏った力が加わり、振動が発生する。振動の振幅は回転ドラムの回転速度の２乗に比例して増大する。その振動のために洗濯機自身が移動したり、また、騒音が激しいためにある回転速度以上では運転することができなくなってしまうなどの問題が発生する。
【０００３】
洗濯物のアンバランスによる振動を低減するために、金属球（以降、ボールと呼ぶ）を使用したボールバランサシステムがある。ボールバランサは、ドラムの内周に取り付けた管状のレース部内に、回転方向（周方向）に自由度をもつ複数のボールを備えている。ボールバランサは、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ボールが対向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。
【０００４】
また、ドラムの正面側にボールを配置したシングルボールバランサの他に、ドラムの正面側及び底面側の２箇所に、複数の転動体を配置したダブルボールバランサも知られている（例えば、特許文献１参照）。これらは原理的には同じである。すなわち、どちらのボールバランサも、脱水工程において経時的に変化する洗濯物のアンバランス位置に刻一刻と対応して、複数のボールが位置を変え、自動的にアンバランスを修正する仕組みである。特許文献１において、第１の回転速度を共振回転速度以下の回転速度で回転し、所定の時間、ボールが偏心荷重に対して同相位置に移動して、その同相位置で維持する。その後、ドラムは同相位置で停止状態からゆるやかに加速して、共振回転速度を通過する。これにより、ボールが自動バランシングの原理により自動的にアンバランスの対向位置に移動することで振動を抑制している。
【０００５】
また、ドラムの回転を共振回転速度の高速側近傍である過渡振動回転速度領域の上限まで上昇させた後、アンバランスの打ち消す方向にボールを移動させるために、ドラムの回転速度を不連続な回転速度に微小変化させてドラムを制御している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２５０８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２５４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の構成では、洗濯物のアンバランス位置によって必要なボールの動作が異なるため、同様の立ち上げ方では共振回転速度を通過するときには振動が大きくなることがあるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯物のアンバランス位置によって高速回転時のドラムの立ち上げ方を変えることで、共振回転速度通過時にはドラムの振動を最
小限に抑えることができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、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有底円筒状のドラムと、
前記ドラムを収容する水槽と、
前記水槽の振動を検知する振動検知手段と、
前記ドラムの正面側に配置された環状容器と、
前記環状容器内に移動可能に収容された球体と、
前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、
前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ドラムを共振回転速度より高い回転速度まで上げる時に、前記振動検知手段により前記ドラム内の洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を判定し、前記アンバランス量および前記アンバランスを基に、共振回転速度までの前記ドラムの立ち上げ方を決定するようにしたものである。
【００１０】
これにより、洗濯物のアンバランスの状態に応じて必要な球体を制御することができ、低振動のまま共振回転速度まで立ち上げることができるため、共振回転速度通過時にはドラムの振動を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物のアンバランス位置に応じて、球体を的確に制御することができるため、共振回転速度におけるドラムの振動を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるボールバランサの概略図
【図３】本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における回転速度のシーケンスを表す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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有底円筒状のドラムと、
前記ドラムを収容する水槽と、
前記水槽の振動を検知する振動検知手段と、
前記ドラムの正面側に配置された環状容器と、
前記環状容器内に移動可能に収容された球体と、
前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、
前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ドラムを共振回転速度より高い回転速度まで上げる時に、前記振動検知手段により前記ドラム内の洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を判定し、前記アンバランス量および前記アンバランスを基に、共振回転速度までの前記ドラムの立ち上げ方を決定するようにしたものである。
【００１４】
この構成により、振動検知手段により水槽の振動を検知し、検知結果に基づいて洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を判定して、ドラムの回転パターンを変えることで、洗濯物のアンバランス状態に応じて必要な球体を制御することができる。また、アンバランス位置およびアンバランス量のどちらも検知してドラム全体としてのアンバランスを判定するため、シングルボールバランサである場合や、ドラムが傾斜して配置
されている場合であっても振動を効果的に抑制することができる。このため、低振動のまま共振回転速度まで立ち上げることができ、共振回転速度通過時にはドラムの振動を最小限に抑えることができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明のドラム式洗濯機の前記制御手段は、前記ドラム内の洗濯物にかかる重力が遠心力より小さい回転速度でドラムを回転させている時に、前記振動検知手段が、洗濯物のアンバランス位置およびアンバランス量を検知するものである。
【００１６】
この構成により、ドラムのアンバランスを精度よく検知して洗濯物のアンバランス位置及び量によってドラムの回転パターンを変えることで、球体をいち早くアンバランスと最適な位置に配置させることができ、低振動のまま共振回転速度まで立ち上げることができるため、共振回転速度通過時にはドラムの振動を最小限に抑えることができる。
【００１７】
第３の発明は、第１または第２の発明の前記制御手段は、前記ドラム内の洗濯物にかかる重力が遠心力より小さい回転速度でドラムを回転させている時に、前記洗濯物のアンバランス位置を前記振動検知手段により判定し、前記洗濯物のアンバランス位置が前記ドラムの底面側及びアンバランス量が少ないである場合、前記ドラムが加速・減速を行うようにしたものである。
【００１８】
この構成によって、洗濯物のアンバランスがドラムの底面側及びアンバランス量が少ない時に、ドラムが加速・減速をさせると、球体を再配置することができる。また、洗濯物のアンバランスがドラムの後側にあるときは必ずしも洗濯物のアンバランスと逆位相に位置させることを必要としないので、球体を再配置することで、球体を最適な位置に配置することができ、共振回転速度通過時にはドラムの振動を最小限に抑えることができる。
【００１９】
第４の発明は、第３の発明の前記制御手段は、前記ドラムが加速・減速を行った後、前記振動検知手段により、再び前記水槽の振動を検知するようにし、前記振動検知手段による振動量が所定の値よりも小さいとき、前記ドラムを共振回転速度より高い回転速度まで上げるようにしたものである。
【００２０】
この構成により、加速・減速を繰り返した後、球体が洗濯物のアンバランスと均等に分散しているため、振動検知手段によって振動が小さいかを確認してからドラムを高速回転速度に立ち上げることで、共振回転速度通過時にドラムの振動を確実に抑えることができる。
【００２１】
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案が限定されるものではない。
【００２２】
（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要部断面図である。ドラム式洗濯機１の内側には、有底円筒状の水槽２が収容されている。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。ドラム式洗濯機１の正面側には、水槽２の開口部２ａを通してドラム３内に通じる開口部３ａが設けられている。ドラム３は、ドラム３を回転支持する回転軸が正面側から底面側に向けて下向きに傾斜して配置されている。水槽２は開口部２ａを正面側とし、ドラム３に沿うように傾斜配置されている。回転軸を傾斜させることで、水槽２の前面側の開口を上側に配置することができるようになり、大きく屈む姿勢をとることなくドラム３内の洗濯物が取り出せるようになる。また、回転軸を水平方向とした場合に比べ、水槽２内に給水された水が背面側に溜まって、少ない水量でも深い貯水状態が得られる。すなわち、少ない給水量でも洗濯物が含水しやすくすくなる。水槽２は
バネ１０とダンパ５によって支持されている。なお、洗濯物の取り出しやすさや給水量を考慮しなければ、回転軸は水平であってもよい。
【００２３】
ドラム３の内部には洗濯物１３を持ち上げて落とすことができるバッフル１６が設けられている。ドラム３が回転駆動することにより、バッフル１６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（機械力）によって洗浄がなされる。さらに、ドラム３には複数の透孔１５が設けられている。透孔１５を介して水槽２からドラム３内に通水および通気ができる。
【００２４】
また、開口部３ａには扉７が開閉自在に設けられている。水槽２の開口部２ａは、その口縁に環状のシール材が装着されている。シール材の前面側は扉７の背面側に当接して密閉し、上下左右、前後に揺動する水槽２の開口２ａが動いても、シール材が変形し扉７背面側へ押圧するので密閉性が維持されている。
【００２５】
ドラム３の前面側には、ボールバランサ３０が設けられている。図２は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機１のボールバランサ３０の概略図である。ボールバランサ３０は、ドラム３の正面側に配置された環状容器１７と、環状容器１７内を移動可能な金属からなるボール８（球体）と、環状容器１７内に貯留される粘性液体１８とを有している。リング状となる環状容器１７はドラム３と軸線を一致するように設置されている。ボール８の動きを制御するために、環状容器１７の内部には粘性液体１８が貯留されている。本実施の形態１ではシリコンオイルを用いている。なお、他の粘性のある液体であれば同様の効果が得られることから、シリコンオイルに限定するものではない。
【００２６】
ドラム式洗濯機１の内部で水槽２の下方には、ドラム３を回転駆動するための駆動モータ４が取り付けられている。駆動モータ４の回転駆動が、ベルト２３を介してドラム３の同一軸に設けられたドラムプーリ２４に伝達される。これにより、駆動モータ４がドラム３を回転駆動する。
【００２７】
ドラム式洗濯機１の上部には、給水弁１１が設けられている。給水弁１１からの水は洗剤ケース９に流れ込み、洗剤を溶かしながら水槽２内に供給される。すすぎ工程においては、洗剤ケース９を介しても洗剤ケース９内には洗剤がないので、洗剤成分を含まないすすぎ水が給水される。また、ドラム式洗濯機１の下部には、排水ポンプ１９が設けられており、排水ポンプ１９を駆動させることで、水槽２内の洗浄水やすすぎ水が排水される。なお、本実施の形態では排水ポンプ１９によって、水槽２内の洗浄水やすすぎ水を排水することとしたが、排水弁としてもよい。
【００２８】
次に、駆動モータ４等を制御し、洗い、すすぎ、脱水等の工程を制御する制御手段６の詳細を図３により説明する。図３は本発明の実施形態１におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図である。制御手段６は、給水弁１１、排水ポンプ１９や駆動モータ４の駆動の指示はもちろん、振動検知手段１２や水位センサ（図示せず）など各種センサ出力を含め、すべての入出力制御をタイマーで管理できるシステムを具備しており、各動作、タイミングにおける所要時間を知ることができる。
【００２９】
水槽２の振動を検知する振動検知手段１２は、水槽２の背面側の上部に設けられている。振動検知手段１２は、洗い、すすぎ、脱水の一連の工程における水槽２の振動を検知するものである。各工程での振動値を制御手段６が分析した後、駆動モータ４に対して指令を出すことで、最適なモータ制御を行っている。振動検知手段１２は、少なくとも一つの加速度センサ（図示せず）を有し、水槽２の上下方向、左右方向、前後方向のうちの少なくとも一つの方向の振動を検知している。なお、加速度センサとしては、半導体加速度センサ、圧電型加速度センサなどのいずれでも良く、さらに多軸（２軸もしくは３軸）方向
の加速度センサでも良い。
【００３０】
電流検知手段２０は、駆動モータ４に印加する電流の値を検知する。制御手段６は、電流検知手段２０で検知した電流に基づき、環状容器１７のボール８の位置が洗濯物１３のアンバランスと逆位相であるタイミングを判断する。制御手段６は、洗濯物１３がアンバランスと逆位相になるように駆動モータ４に指令を出している。制御手段６はハードウェア構成として、ＣＰＵ、メモリ、ドライバ回路などを具備した電気回路であり、制御手段６内のメモリに記憶させたプログラムに従って、駆動モータ４などの周辺機器を動かしている。
【００３１】
以上のように構成されたドラム式洗濯機の脱水工程について、以下、その動作、作用について図４を用いて説明する。図４本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の回転速度のシーケンスを表す図である。
【００３２】
まず、ドラム式洗濯機１が排水後に脱水を行う場合、制御手段６の指令により駆動モータ４に駆動電圧を印加させる。駆動モータ４を低速回転から高速回転に動作させ、ドラム３の回転速度を徐々に上昇させる。このとき、駆動モータ４が永久磁石同期モータであるため、駆動モータ４のロータ位置を検知する。これにより、駆動モータ４の脱調を防止することで安全、かつ高速に回転速度を上昇させることができる。
【００３３】
次に、制御手段６は、洗濯物１３やボール８にかかる重力がドラム３の回転による遠心力より小さい回転速度でドラム３を回転させる。振動検知手段１２により水槽の振動を検知するために、洗濯物１３がドラム３の内壁に貼りつく回転速度が一番望ましい。この回転速度でドラム３を回転すると、洗濯物１３のアンバランスが形成しやすく、かつ、ドラム３の一回転（一周期）内で洗濯物１３のアンバランスによる振動を検知すること可能ため、本実施例では８０ｒｐｍとしている。
【００３４】
次に、洗濯物１３のアンバランスの位置および量検知について簡単に説明する。本実施では、振動検知手段１２は３軸の加速度センサである。水槽２の上下方向、左右方向、前後方向を検知し、それぞれ洗濯物１３のアンバランスの位置によって、各軸の位相差で洗濯物１３のアンバランス位置を検知している。洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の正面側にある時は、水槽２の左右方向、前後方向の位相差が大きくなる洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の後側にある時は２方向の位相差が小さくなる。以上から、振動検知手段１２で検知した信号により、制御手段６が洗濯物１３のアンバランス位置を判定することが可能となる。また、洗濯物１３のアンバランス位置については、水槽２の左右方向の信号振幅を使用して洗濯物１３のアンバランス位置を検知している。これはドラム３内に衣類が存在すると、水槽２の揺れとしては左右方向のＳＮ比が一番大きい。従って本実施例では左右方向を採用して洗濯物１３のアンバランス位置を検知している。
【００３５】
次に、図４を用いて洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ない時にボールを分散する方法について説明する。洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ない時に従来例のように洗濯物１３のアンバランスと逆位相に位置させるようにすると、ボール８の比重が大きいため総合補正力としては大きくなってくる。また、ボールバランサ３０がドラム３の正面側に配置されているため、ドラム３の底面側にある洗濯物１３のアンバランスと逆位相にボール８を位置させると、洗濯物１３のアンバランスがボール８と対向的になり、ドラム３自体がねじれるように揺れる。すなわち、洗濯物１３のアンバランスの量とボール８補正力が一致しなくなるため、高速に立ち上げた時に振動や騒音が大きくなる。本実施例では、洗濯物１３のアンバランス検知後にボール８を均等に分散する工程を設けることにより高速立ち上げ時には振動や騒音を防止することができる。
【００３６】
次に、図４を用いて、洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ない時の共振回転速度までの立ち上げ方について説明する。まず、脱水工程が開始されると８０ｒｐｍまで上昇して、洗濯物１３のアンバランス位置及び量の検知を行う。
【００３７】
制御手段６は、振動検知手段１２の出力を基に、洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ないと判断すると、ドラム３の回転速度を８０ｒｐｍから低下させ、その回転速度にて維持する。このときの回転速度は、洗濯物１３やボール８にかかる重力とドラム３の回転による遠心力とが釣り合う均衡回転速度である。この時の回転速度は、ドラム３の大きさや布量、布質にもよるが、例えば６７ｒｐｍである。回転速度を６７ｒｐｍにして一定時間回転した後、ドラム３の回転を１２０ｒｐｍまで加速させ、１２０ｒｐｍで一定時間回転させる。この後、再度、ドラム３を６７ｒｐｍまで減速させ一定時間回転させる。本実施の形態においては、加速および減速の動作を２回としているが、３回以上であってもよい。さらに、６回の範囲内であれば、脱水時間の遅延を招来することなく、本実施の形態と同等の効果が得られる。
【００３８】
このように、洗濯物のアンバランスがドラム３の底面側及びアンバランス量が少ない時に、ドラム３が加速・減速をさせると、ボール８を再配置することができる。また、洗濯物のアンバランスがドラム３の後側にあるときは必ずしも洗濯物のアンバランスと逆位相に位置させることを必要としないので、ボール８を再配置することで、ボール８を最適な位置に配置することができ、共振回転速度通過時にはドラム３の振動を最小限に抑えることができる。
【００３９】
その後、制御手段６は、洗濯物１３やボール８にかかる重力とドラム３の回転による遠心力が釣り合う均衡回転速度以上の回転速度にてドラム３を回転させた状態で、振動検知手段１２により再び水槽２の振動を検知する。このときの回転速度は、８０ｒｐｍとしたが、均衡する回転速度である６７ｒｐｍでもよい。
【００４０】
このときに検知した振動量が、あらかじめ設定された閾値よりも小さい時、ボール８がほぼ洗濯物１３のアンバランスと均等になる状態、すなわちボール８が分散されている状態となる。洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側であり、かつアンバランス量が少ないときには、ドラム３の回転速度を上昇させても振動や騒音等に影響はほとんど出ないため、支障はきたさない。従って、制御手段６は、駆動モータ４に指令を出して、ドラム３の回転速度を共振回転領域よりも高い回転速度まで一気に加速する。
【００４１】
これによって、ドラム３の加速・減速を繰り返した後、ボール８が洗濯物のアンバランスと均等に分散しているため、振動検知手段１２によって振動が小さいかを確認してからドラム３を高速回転速度に立ち上げることで、共振回転速度通過時にドラム３の振動を確実に抑えることができる。
【００４２】
ここで、洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ない時にドラム３を加速・減速を繰り返す必要について説明する。ドラム３の正面側に配置しているボールバランサ３０は、洗濯物１３のアンバランス位置がドラム３の底面側及び量が少ない場合には、補正力を最大限に発揮することができない。そこで、本実施の形態においては、振動検知手段１２により洗濯物１３のアンバランス量とアンバランス位置を検知し、アンバランス位置がドラム３の底面側に位置し、かつ、アンバランス量が少ないときに、ドラム３の加速・減速を行うことにより、ボール８を環状容器内で分散させることができる。これにより、ドラム３内の洗濯物１３のアンバランス位置とボール８が対角に位置することによる発生する対角アンバランスによる振動を防ぐことができる。
【００４３】
以上のようにして、振動検知手段１２により水槽２の振動を検知し、検知結果に基づいて洗濯物のアンバランス量およびアンバランス位置を判定して、ドラム３の回転パターンを変えることで、洗濯物のアンバランス状態に応じて必要なボール８を制御することができる。また、アンバランス位置およびアンバランス量のどちらも検知してドラム３全体としてのアンバランスを判定するため、シングルボールバランサである場合や、ドラム３が傾斜して配置されている場合であっても振動を効果的に抑制することができる。このため、低振動のまま共振回転速度まで立ち上げることができ、共振回転速度通過時にはドラム３の振動を最小限に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる洗濯機は、洗濯物によるアンバランス位置及び量によって、高速回転時のドラムの立ち上げ方を変えるので、洗濯物のアンバランスをより低減することができ、起動時の振動を抑制できることから、家庭用、業務用のドラム式洗濯機やクリーニング装置として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ドラム式洗濯機
２  水槽
３  ドラム
４  駆動モータ
５  ダンパ
６  制御手段
８  ボール（球体）
１０  バネ
１２  振動検知手段
１３  洗濯物
１６  バッフル
１７  環状容器
１８  粘性液体
２０  電流検知手段
３０  ボールバランサ
【図１】
2013223626.tif 000003
【図２】
2013223626.tif 000004
【図３】
2013223626.tif 000005
【図４】
2013223626.tif 000006