(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
籠状のドラム内に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に回転させることにより該洗濯物の脱水を行なう遠心脱水装置において、
a)ドラム壁面の一部に形成された中空体であって、その内部への注水及び排水が可能である水保持部と、
b)該水保持部に水を注入する注水手段と、
c)ドラムを回転駆動するモータと、
d)ドラムが所定の回転速度で回転するように前記モータを制御する回転制御手段と、
e)ドラムの偏心荷重の大きさ及び位置を検知する偏心荷重検知手段と、
f)該偏心荷重検知手段にて検知された偏心荷重の位置がドラム内周壁上で該水保持部に対向する箇所の近傍であるとき、該偏心荷重の大きさに応じた量の水を該水保持部に注入すべく前記注水手段を駆動する注水制御手段と、
g)前記回転制御手段及び注水制御手段を制御する運転制御手段であって、ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大きくなるような回転速度であって且つドラムの共振点よりは低い第１の回転速度でドラムを回転させているときに前記水保持部に注水を行なうことにより第１回目のバランス調整を行ない、その後該共振点よりも高く且つ洗濯物から水が抜けるような第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該水保持部内の水の一部又は全部を排出し、或いはその排出後に再び該水保持部に注水を行なうことにより第２回目のバランス調整を行ない、偏心荷重の大きさが所定値以下になったならば高速脱水運転に移行する運転制御手段と、
を備えることを特徴とする遠心脱水装置。
【請求項２】
前記第２の回転速度は、高速脱水運転時の回転速度よりも低い回転速度とすることを特徴とする請求項１に記載の遠心脱水装置。
【請求項３】
前記水保持部はドラムが所定回転速度以上で回転されると遠心力により内部に水を保持し、該遠心力が失なわれると保持した水を排出する構造を有し、前記運転制御手段は、第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該ドラムを一時停止又は遠心力が重力よりも小さくなる回転速度迄落として水保持部に溜まっている水の一部又は全部を排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心脱水装置。
【請求項４】
前記運転制御手段は、前記水保持部がドラム最高位置近傍にくるようにドラムを略停止させた状態から急激にドラムの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項３に記載の遠心脱水装置。
【請求項５】
前記水保持部はドラムの回転速度に拘らず開閉自在の水抜き孔を有し、前記運転制御手段は、第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該水抜き孔を開放して水保持部に溜まっている水の一部又は全部を排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心脱水装置。
【請求項６】
前記運転制御手段は、所定時間の水の排出を行なった後に前記第１の回転速度でドラムを回転させ、そのときに検知した偏心荷重の大きさに応じて前記水保持部に水を注入することを特徴とする請求項５に記載の遠心脱水装置。
【請求項７】
前記運転制御手段は、偏心荷重の大きさを検知しながら前記水抜き孔の開閉を制御することを特徴とする請求項５に記載の遠心脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、籠状のドラムの内部に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に高速で回転させることによって洗濯物の脱水又は洗浄用溶剤の脱液を実行する遠心脱水装置（ここでは、溶剤の遠心脱液装置も含めて「遠心脱水装置」と呼ぶこととする）に関する。なお当然のことながら、本発明は、洗濯から脱水迄、更には乾燥迄を連続的に行なう洗濯機又は洗濯乾燥機に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
ドラム式遠心脱水装置は、洗浄後の洗濯物を籠状のドラム内部に収容し該ドラムを水平軸を中心に高速で回転する構造となっている。この種の遠心脱水装置における大きな問題点の一つは、洗濯物がドラム内周壁上で均等に分散していない状態でドラムを高速回転させると、回転軸回りの質量分布のアンバランスによって異常振動や異常騒音が発生することである。このような遠心脱水装置を搭載した市販のドラム式洗濯乾燥機では、上記異常振動を抑制するためにドラムを内装する外槽の周囲に重錘を取り付けるようにしている。このため、従来のこの種の洗濯乾燥機は重量が非常に重くなり、設置場所が限られると共に移動や運搬も困難であった。
【０００３】
上記異常振動の問題を解決することを目的としたドラム式遠心脱水装置は、従来より幾つか提案されている。例えば、特開平６−２５４２９４号公報記載の遠心脱水装置では、ドラム高速回転による脱水運転を行なう前に、ドラム低速回転によってドラム内部の洗濯物をドラム内周壁上で均等に分散配置する方法が開示されている。より詳しくは、まず極く短時間ドラムを低速で回転させ、次いで該回転速度よりは若干速いが脱水運転時の回転速度よりは充分に遅い回転速度でドラムを回転させる、という二段階の回転制御の組合せにより洗濯物の分散を図っている。
【０００４】
また、この従来技術では、ドラム内部の洗濯物の偏在を検出する手段として装置の台座の部分に振動監視センサを設置し、ドラムの回転速度を脱水運転を行なうための高速回転速度迄上昇させたときに該振動監視センサが異常振動を検知すると回転速度を落とすようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術のようなドラムの回転制御方法を用いても、一回のドラム低速回転によって確実に洗濯物が均等に分散されるとは限らない。従って、ドラム低速回転により洗濯物の分散を試みた後にドラムを高速回転させ、そのときに異常振動が発生する場合には再びドラムの回転速度を落として洗濯物の分散をやり直さなければならない。このようにして、ドラム低速回転による洗濯物の分散化とドラム高速回転による偏心荷重の検出とを複数回繰り返すことになると、脱水時間が長引いてしまう。
【０００６】
更には、上述のように洗濯物の均等分散を図るという方法では、ドラムに比較的重量の重い（例えばジーンズ等）衣類が一枚のみ収容された場合、均等分散が行なえず異常振動の抑制が不可能になってしまう。
【０００７】
そこで、例えば特公平７−１０００９５号公報には、ドラムの内周壁の一部に重錘を付加してバランス調整を行なう遠心脱水装置が開示されている。この従来の遠心脱水装置では、重錘がドラムの最高位置に到達したときに洗濯物は重力によりドラム回転軸に対して重錘に対向する位置にあって両者がバランスしていると判断し、ドラムを低速回転から高速脱水回転に移行するようにしている。しかしながら、このような方法によっても重錘と洗濯物とが確実にバランスした状態で高速脱水回転に移行できるとは限らず、脱水運転時に完全に異常振動を防止することはできない。勿論、重錘の重量に応じた所定重量の洗濯物をドラム内に収容する等の厳密な条件を課せばバランスさせることも可能であろうが、このようなことは実際の遠心脱水装置において現実的ではない。
【０００８】
上記問題に鑑み、本願出願人は、特願平９−２４９９１７号等において、ドラムのバッフルの一部に水を一時的に保持可能なポケット状のバランサを形成し、洗濯物の偏在による偏心荷重がドラム内周壁上で該バランサに対向する位置の近傍に存在する場合には、その偏心量に見合った適宜の量の水をバランサに注入することによりドラム全体のバランス調整を行なう新規な構成の遠心脱水装置を提案している。この遠心脱水装置では、洗濯物の偏在による偏心荷重がバランサの対向位置近傍に存在しさえすれば、その偏心量に拘らず（但し所定の範囲内で）バランス調整が可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような遠心脱水装置では、脱水開始前にはドラム内の洗濯物は多量の水を吸い込んでおり、高速脱水回転又はそれに近い回転速度でドラムが回転して洗濯物に含まれる水が飛散すると、各洗濯物の重量は大きく減少する。他方、バランサに注入された水の重量は変化しない。このため、高速脱水運転を立ち上げる前に洗濯物とバランサとの釣合により偏心量を小さく抑えても、脱水の進行に伴いバランサの重量が相対的に増加してバランサ側に偏心荷重が存在する状態となり振動を生じることがある。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑み上記新規な遠心脱水装置を改良したものであって、その主たる目的は、脱水による洗濯物の重量減少があっても確実に振動や騒音が抑制される遠心脱水装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するために成された本発明は、籠状のドラム内に洗濯物を収容し、該ドラムを水平軸を中心に回転させることにより該洗濯物の脱水を行なう遠心脱水装置において、
a)ドラム壁面の一部に形成された中空体であって、その内部への注水及び排水が可能である水保持部と、
b)該水保持部に水を注入する注水手段と、
c)ドラムを回転駆動するモータと、
d)ドラムが所定の回転速度で回転するように前記モータを制御する回転制御手段と、
e)ドラムの偏心荷重の大きさ及び位置を検知する偏心荷重検知手段と、
f)該偏心荷重検知手段にて検知された偏心荷重の位置がドラム内周壁上で該水保持部に対向する箇所の近傍であるとき、該偏心荷重の大きさに応じた量の水を該水保持部に注入すべく前記注水手段を駆動する注水制御手段と、
g)前記回転制御手段及び注水制御手段を制御する運転制御手段であって、ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりも大きくなるような回転速度であって且つドラムの共振点よりは低い第１の回転速度でドラムを回転させているときに前記水保持部に注水を行なうことにより第１回目のバランス調整を行ない、その後該共振点よりも高く且つ洗濯物から水が抜けるような第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該水保持部内の水の一部又は全部を排出し、或いはその排出後に再び該水保持部に注水を行なうことにより第２回目のバランス調整を行ない、偏心荷重の大きさが所定値以下になったならば高速脱水運転に移行する運転制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
すなわち、本発明に係る遠心脱水装置では、水保持部に水が注入されていない状態ではドラム自体は偏心荷重を有しておらず、注水手段により水保持部に水が注入されるとその水の量に応じた偏心荷重をドラム自体が有する。
【００１３】
上記運転制御手段は、まず、水保持部に水が導入されていない状態で、洗濯物に作用する遠心力と重力とが釣り合うような回転速度（以下「均衡回転速度」という）よりも高く且つドラムの共振点よりも低い第１の回転速度でもってドラムを回転させる。この共振点はドラムの重量や内径等に依存する固有の値であり、この種の遠心脱水装置では共振点は均衡回転速度よりも高く、高速脱水運転時の回転速度よりも低い。ドラムのバランサがとれていない状態でその回転速度を共振点付近迄上昇させてしまうと大きな振動が発生するので、まず上記回転速度の条件の下でドラムのバランス調整を行なう。第１の回転速度でドラムが回転するとドラム内の洗濯物は遠心力によりドラム内周壁面に張り付いて回るから、偏心荷重検知手段はこの洗濯物の偏在に起因する偏心荷重の大きさ及び位置を検知する。検知された偏心荷重の位置がドラム内周壁上で水保持部に対向する箇所の近傍である場合には、水保持部に適宜の量の水を注入することによりドラムのバランスをとることが可能である。そこで、注水制御手段は注入手段を駆動して水保持部内に水を注入し、第１回目のバランス調整を行なう。
【００１４】
次に、洗濯物に対して軽度の脱水を行なう。上記共振点以下の回転速度では、洗濯物に含まれる水は殆ど抜けない。そこで、運転制御手段はドラムの回転速度を共振点以上である第２の回転速度迄上昇させる。第２の回転速度でドラムが回転すると、洗濯物に含まれる水の一部は遠心力により飛散し、洗濯物はその分だけ重量が減少する一方、水保持部内の水の重量は変化しない。このため、洗濯物の偏在に起因する偏心荷重よりも水保持部の重量のほうが大きくなって、先の第１回目のバランス調整終了直後よりもドラムの偏心荷重が大きくなっている可能性がある。そこで、運転制御手段は、このときの偏心荷重の大きさが所定値以下になるように第２回目のバランス調整を実行する。
【００１５】
この第２回目のバランス調整では水保持部の重量を減少させる必要があるから、水保持部から一部の水を排出して偏心荷重の大きさが所定値以下になるようにする、或いは、水保持部から一部又は全部の水を排出した後に排出し過ぎた分の水を再び注入することにより偏心荷重の大きさが所定値以下になるようにする。偏心荷重の大きさが所定値以下になったならば、ドラムの回転速度を上昇させても振動が少ないと判断し、ドラムを高速で回転させて本格的な脱水運転を行なう。先に第２の回転速度でドラムが回転された際に洗濯物の重量は或る程度減少しているので、高速脱水運転の際の洗濯物の重量の減少の度合は小さく、バランスが崩れることがない。
【００１６】
なお、第２の回転速度でドラムを回転させるに際しては、短時間であれば高速脱水運転時の回転速度迄ドラムの回転速度を上昇させることも可能である。しかしながら、振動をより小さく抑えて且つ確実に軽度の脱水を行なうには、上記第２の回転速度は、脱水の進行に伴いドラムのバランスが多少崩れても大きな振動を生じない程度の、高速脱水運転時の回転速度よりも低い適当な回転速度とすることが好ましい。
【００１７】
また、上記本発明に係る遠心脱水装置では、前記水保持部はドラムが所定回転速度以上で回転されると遠心力により内部に水を保持し、該遠心力が失なわれると保持した水を排出する構造を有し、前記運転制御手段は、第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該ドラムを一時停止又は遠心力が重力よりも小さくなる回転速度迄落として水保持部に溜まっている水の一部又は全部を排出する構成とすることができる。
【００１８】
すなわち、運転制御手段はドラムを一時停止又は遠心力が重力よりも小さくなる回転速度迄落として、その状態を所定時間維持する。すると、第１のバランス調整時に水保持部に注入されていた水に作用する遠心力が失なわれ、その水は水保持部から流出する。
【００１９】
この場合、通常、洗濯物に作用する遠心力も失なわれるので、洗濯物の配置状況は第１のバランス調整時とは変化してしまう。そこで、水保持部内の水の排出後に再びドラム内周壁上で水保持部の対向位置近傍に洗濯物が集まるようにするには、水保持部がドラム最高位置近傍にくるようにドラムを略停止させた状態から、急激にドラムの回転速度を上昇させるとよい。水保持部をドラム最高位置近傍に保持してドラムを停止させると、洗濯物がドラム底部つまりドラム内周壁上で水保持部の対向位置近傍に積層する。このため、その状態から急速にドラムの回転速度を上げると、洗濯物の多くが水保持部の対向位置近傍のドラム内周壁面に押し付けられて回り、水保持部を用いたバランス調整に速やかに移行できる。
【００２０】
また、上記本発明に係る遠心脱水装置では、前記水保持部はドラムの回転速度に拘らず開閉自在の水抜き孔を有し、前記運転制御手段は、第２の回転速度で所定時間ドラムを回転させた後に、該水抜き孔を開放して水保持部に溜まっている水の一部又は全部を排出する構成とすることができる。
【００２１】
すなわち、運転制御手段は、均衡回転速度以上の回転速度でドラムを回転させたまま水抜き孔を開放して水保持部の重量を減少させる。そして、適宜量の水を排出した後に偏心荷重の大きさを検知し、水を排出し過ぎていた場合には水を追加注入すればよい。また、偏心荷重を検知しつつ水抜き孔の開閉を制御し、偏心荷重が所定値以下に収まった時点で水の排出を止めるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る遠心脱水装置によれば、洗濯物の偏在に起因する偏心荷重がドラム内周壁上で水保持部に対向する位置近傍に存在する場合に、該水保持部に適宜の量の水を注入して偏心量を減少させた後に適度な回転速度でもって軽く脱水を行ない、その軽度の脱水後に水保持部内の水量を減らすように再度バランス調整を実行し、偏心量が小さくなったならば本格的な脱水運転に移行する。このため、一旦バランス調整を行なった後に脱水による洗濯物の重量減少によってドラムのバランスが悪化しても、再度のバランス調整によって偏心荷重の大きさは所定値以下に抑えられるので、高速脱水運転時の振動や騒音の発生を確実に防止することができる。
【００２３】
【実施例】
〔実施例１〕
以下、本発明に係る遠心脱水装置の第１の実施例（以下「実施例１」という）を図１〜図９を参照して説明する。まず、図１及び図２に基づいて、実施例１による遠心脱水装置を備えたドラム式洗濯機の構成を説明する。図１はこの洗濯機の概略側面断面図、図２はこの洗濯機の要部を示す背面透視図である。
【００２４】
外箱１の内部には外槽２がバネ３及びダンパ４に吊支され、外槽２内部には洗濯物を収容するためのドラム５が主軸８に軸支されている。外箱１の前面には外槽２の前面開口を開閉するドア７が設けられ、洗濯物はこのドア７を開放してドラム５内部へと収容される。ドラム５の周壁には多数の通水孔６が設けられており、外槽２内に給水された水は通水孔６を通してドラム５内へ流入し、また逆にドラム５内で洗濯物から脱水された水は通水孔６を通して外槽２へと飛散される。ドラム５の内周には、回転に伴って洗濯物をかき上げるためのバッフル９が回転角９０°毎の位置に四個設けられている。そのバッフル９の内の一個は、その内部に水を保持するバランサ１０を兼ねている。ドラム５の背面には、主軸８を中心とした円周の内周側に大きな注水開口１２を有する略円盤形状の水案内室１１が設けられている。水案内室１１には、ドラム５側にバランサ１０と連通する注水孔１３が形成され、主軸８に対し注水孔１３と略１８０°対向する外槽２側に排水孔１４が形成されている。
【００２５】
主軸８は外槽２に装着された軸受１５により保持されており、その先端には主プーリ１６が取り付けられている。外槽２の下面にはモータ１７が配置され、モータ１７の回転駆動力はモータプーリ１８、Ｖベルト１９を介して主プーリ１６に伝達される。また、外部の水道栓等から給水口２０に供給された水は、給水バルブ２１を介して外槽２内へ注水されると共にバランス用注水バルブ２２を介して外槽２に設けられた注水ノズル２３から放出される。一方、外槽２底部に連結された排水管２４には排水ポンプ２５が設けられ、外槽２内に溜まった水は排水ポンプ２５が駆動されることにより外部に排出される。
【００２６】
主プーリ１６のリング部には開口が円周上に一箇所設けられており、該リング部を挟んで両側に発光部２６１と受光部２６２とが配置されている。これにより、ドラム５が一回転する期間に一回だけ発光部２６１から発した光が開口を通過して受光部２６２に到達する。後述の回転センサ２６は、この受光信号に基づいてドラム５の回転に同期した検出信号（回転マーカ）を出力する。
【００２７】
次に、上記バランサ１０への注水及び排水について図３を用いてより詳しく説明する。図３は、バランサ１０及び水案内室１１の作動状態を示した概略断面図である。ドラム５が所定の回転速度以上で回転しているときに注水ノズル２３から水が放出されると、放出された水は注水開口１２を介して水案内室１１に入り、ドラム５の後壁面を伝わる等しつつ遠心力により外周側へ移動する。そして、図３（ａ）に示すように、水は遠心力により水案内室１１外周壁内側に張り付いて保持される。なお、注水開口１２は面積が広いため、水圧のばらつき等により注水ノズル２３から放出された水の落下方向がばらついても、その大部分は確実に水案内室１１に飛び込む。
【００２８】
バランサ１０は、主軸８に対し水案内室１１よりも更に外周側に広がる中空体となっている。このため、水案内室１１に注水された水は遠心力により注水孔１３を通ってバランサ１０内部に入り込み、図３（ｂ）に示すようにバランサ１０の外周壁側つまりドラム５の内周壁面に張り付いて保持される。なお、水案内室１１の外周側には排水孔１４も開口しており、この排水孔１４を通して水案内室１１から水が逃げるが、その排水量は水案内室１１に注水される水の量に比較して極めて少ない。
【００２９】
バランサ１０に溜まった水を排出する際には、バランサ１０を回転円周上の最高位置で停止させ保持する。すると、バランサ１０内の水に作用する遠心力が失われるため、図３（ｃ）に示すように、水は注水孔１３を通って水案内室１１へ流れ出て、水案内室１１の底部に溜まった水はちょうど回転円周上の最低位置になっている排水孔１４を通って外槽２へ流れ出る。注水孔１３や排水孔１４の開口面積は小さいが、バランサ１０を上記位置に保って暫時経過すれば、バランサ１０及び水案内室１１内の水は完全に外槽２へ排出される。
【００３０】
次に、上記洗濯機における遠心脱水の関連部分の電気的構成及び動作を図４を参照して説明する。マイクロコンピュータを中心に構成される制御部３０は、機能的に、中央制御部３１、位相制御部３２、偏心荷重検知部３３及び注水制御部３４等から成る。中央制御部３１は脱水運転を進めるための運転プログラムが予め記憶されたメモリを含み、偏心荷重検知部３３から偏心荷重の大きさ及び位置に関する情報を受け取り、後述のように処理して所望のドラム回転速度に対応したモータ１７の目標回転速度Ｎｐを位相制御部３２に指示する。
【００３１】
モータ駆動部４０は交流電源４１及び交流スイッチ４２から構成され、位相制御部３２と共にモータ１７の回転制御手段として機能する。モータ１７には回転数検出器５２が付設され、実際のモータ１７の回転速度Ｎｒ（以下「実回転速度」という）に対応した検出信号（例えば回転に応じた数のパルス信号）が位相制御部３２にフィードバックされる。
【００３２】
次に、上記位相制御部３２及びモータ駆動部４０を中心とするモータ１７の回転制御の動作を図５を参照して詳述する。位相制御部３２は、目標回転速度Ｎｐと実回転速度Ｎｒとの差に基づいて制御角αを算出し、図５（ｂ）に示すように、基準となる位相角０°の位置から制御角αだけ遅延したタイミングで立ち上がり、所定角度（例えば１４０°）で立ち下がるような方形波信号を生成する。交流スイッチ４２は例えばトライアック等のゲート制御式半導体スイッチ等から成り、そのスイッチの二つの主電極間には交流電源４１より図５（ａ）に示すような正弦波状の単相交流電流が供給されている。スイッチのゲート電極には位相制御部３２より先の方形波信号がゲート信号として印加され、スイッチはそのゲート信号の立ち上がりでオンし、交流電流のゼロクロス点（つまり０°又は１８０°）でオフする。従って、０°〜αの期間には電流は遮断され、α〜１８０°の期間には電流が流れる。すなわち、図５（ｃ）中に斜線で囲まれた範囲の断続的な交流電流がモータ１７に供給される。この斜線の範囲の面積が広いほどモータ１７に供給される電力は大きく、モータ１７の回転トルクは増加する。従って、位相制御部３２は、モータ１７を加速させるときには制御角αを小さくし、逆に減速させるときには制御角αを大きくする。これにより、交流スイッチ４２に与えられるゲート信号の信号幅Ｗは、加速時には広く減速時には狭くなる。
【００３３】
偏心荷重検知部３３は、次のようにしてドラム５の偏心荷重を検知している。すなわち、モータ電流検出部５１はモータ１７に流れる駆動電流を検出し電圧値に変換して偏心荷重検知部３３に与える。図６はモータ電流の時間変動の一例を示す図である。図中、回転マーカＭは、前述のような回転センサ２６により得られるドラム５の一回転周期を示す信号に基づくマーカである。ドラム５に偏心荷重が存在していると、図６に示すようにモータ電流はその偏心荷重に応じた変動成分を有する。このモータ電流の変動はモータ１７の負荷トルクの変動に対応したものであり、モータ電流の最大ピークはドラム５の一回転期間内で負荷トルクが最大になるときに現われる。また、モータ電流の変動振幅Ｌは偏心荷重の大きさ（偏心量）に対応している。
【００３４】
図７は、変動振幅Ｌと偏心量との関係の一例を示すグラフである。予めこのような関係を調べてメモリに記憶しておくことにより、変動振幅Ｌから偏心量を取得することができる。なお、モータ電流の変動要因は必ずしも偏心荷重だけではないため、偏心荷重に依る変動成分を精度良く検知するためには、モータ電流の変動成分からドラム５の回転速度近傍の周波数成分のみを抜き出すフィルタ処理を行なうとよい。
【００３５】
偏心荷重検知部３３は、図６に示すようなモータ電流の変動成分の信号が入力されると、回転マーカＭの間隔毎つまりドラム５の一回転期間毎に最大ピーク及び最小ピークを検出する。そして、その最大及び最小ピークの差（変動振幅Ｌ）を算出し、メモリに記憶している図７に示すような関係を参照して偏心量を得る。また、最大ピークの出現するタイミング（例えば直前の回転マーカＭからの遅延時間）によりドラム５内周壁上での偏心荷重の位置（偏心位置）を検知する。
【００３６】
以下、上記構成の洗濯機における脱水行程時の制御の手順を図８及び図９のフローチャートに沿って説明する。以下の説明では、ドラム５の径を４７０ｍｍとしたときの数値を例に挙げているが、ドラム径が相違する場合には各回転速度等の数値を適宜変更することにより対応可能であることは明白である。
【００３７】
洗い行程が終了し脱水行程が開始されるとき、ドラム５内部の洗濯物はドラム５底部に重積した状態にある。このときバランサ１０には全く水が入っておらず、ドラム５自体は偏心荷重を有していない。
【００３８】
脱水行程が開始されると、位相制御部３２は、上述のような位相制御によりドラム５の回転速度を１３０ｒｐｍ迄徐々に上昇させるようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ１）。中央制御部３１は、ドラム５の回転速度が１３０ｒｐｍに到達したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ２）。このときの回転速度は、ドラムの共振点（この例では約２００ｒｐｍ）よりも低く且つ水案内室１１に注入された水がバランサ１０に送られるような適度な遠心力が得られる回転速度以上の範囲であれば、適宜に設定することができる。
【００３９】
ドラム５が１３０ｒｐｍで回転するとき、全ての洗濯物は遠心力によりドラム５の内周壁面に押し付けられた状態で回転する。このとき洗濯物がドラム５内周壁上で偏在していると、図６に示したようなモータ電流の変動が生じるので、偏心荷重検知部３３は上述のようにこの変動成分に基づき偏心量ａ及び偏心位置を検知する（ステップＳ３）。
【００４０】
次いで、中央制御部３１は偏心量ａが３５０ｇよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４にて偏心量ａが３５０ｇよりも小さいと判定されたときには後述のステップＳ３１に進む。上記ステップＳ４にて偏心量が３５０ｇ以上であると判定されると、次に偏心量が１３００ｇよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。偏心量が１３００ｇ以上である場合には、たとえ後述のように偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍であったとしても、バランサ１０への注水によって偏心量を充分に小さくすることができない。そこで、この場合にはステップＳ１６に進み、ほぐし運転を行なった後にステップＳ１へ戻る。
【００４１】
上記ステップＳ１６のほぐし運転では、位相制御部３２は、例えば均衡回転速度（この例では約６０ｒｐｍ）よりも低い５０〜５５ｒｐｍ程度の回転速度でドラム５が左右回転するようにモータ駆動部４０を制御する。これにより、積み重なり合い且つ絡み合っていた洗濯物がほぐされ、一枚一枚の洗濯物の間に空気が入って各洗濯物が互いに剥がれ易くなる。このため、次にステップＳ１にてドラム５の回転速度が上昇されたとき、洗濯物が適度に分散し易くなる。
【００４２】
上記ステップＳ５にて偏心量が１３００ｇよりも小さいと判定されると、次に中央制御部３１は偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍であるか否かを判定する（ステップＳ６）。偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍でない場合には、バランサ１０に注水を行なってもドラム５のバランスをとることはできないので、上記ステップＳ５の処理と同様にステップＳ１６のほぐし運転に進む。
【００４３】
上記ステップＳ６にて偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍であると判定されると、注水制御部３４はバランス用注水バルブ２２を開放する（ステップＳ７）。これにより、前述のように注水ノズル２３から水が放出されて水案内室１１に水が入ってゆき、遠心力によってドラム５の内周壁面に張り付いた状態でバランサ１０内に保持される。ドラム５内の洗濯物は遠心力により完全にその内周壁面に押し付けられた状態で回転し、一方バランサ１０内部の水の量は徐々に増え重量が増加してゆくから、図６に示した変動振幅Ｌは次第に小さくなってゆく。
【００４４】
偏心荷重検知部３３はこのように徐々に変化する偏心量ｂを連続的に検知し、注水制御部３４は偏心量ｂが上記ステップＳ３にて検知された偏心量ａの１／３又は３５０ｇのいずれか小さいほうの値以下になる迄注水を続ける。すなわち、中央制御部３１は上記ステップＳ３にて検知された偏心量ａの１／３の値Ｘを算出し（ステップＳ８）、その値Ｘが３５０ｇを越えているか否かを判定する（ステップＳ９）。Ｘが３５０ｇを越えている場合には、中央制御部３１は、徐々に減少する偏心量ｂが３５０ｇ以下になったか否かを繰り返し判定する（ステップＳ１０）。そして、偏心量ｂが３５０ｇ以下になったときに、注水制御部３４はバランス用注水バルブ２２を閉鎖する（ステップＳ１２）。
【００４５】
一方、上記ステップＳ９にてＸが３５０ｇ以下であると判定されると、中央制御部３１は、徐々に減少する偏心量ｂがＸ（つまり偏心量ａの１／３）以下になったか否かを繰り返し判定する（ステップＳ１１）。そして、偏心量ｂがＸ以下になったときに、注水制御部３４はバランス用注水バルブ２２を閉鎖する（ステップＳ１２）。これにより、バランサ１０内部の水の増加は停止する。従って、洗濯物による偏心荷重がバランサ１０の重量よりも大きく、且つ偏心量ｂが大きくとも３５０ｇ以下の状態で第１回目のバランス調整が終了する。
【００４６】
その後、位相制御部３２はドラム５の回転速度が共振点を通過して５００ｒｐｍ迄上昇するようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ１３）。このとき上述の如く偏心量は小さくなっているので、回転速度が共振点を通過する際にもドラム５や外槽２の振動は小さい。中央制御部３１はドラム５の回転速度が５００ｒｐｍに到達したか否かを繰り返し判定し（ステップＳ１４）、５００ｒｐｍに到達したならば内部タイマの計時を開始して１分が経過したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ１５）。これにより、１分間、ドラム５の回転速度が５００ｒｐｍに維持される。
【００４７】
この回転速度では完全な脱水は行なえないが、洗濯物に含まれる水の半分程度は飛散するので軽い絞りがなされた状態となる。その結果、上記ステップＳ１０又はＳ１１にて偏心量ｂが最終的に検知された時点よりも洗濯物の重量は減少する。その一方、バランサ１０に溜まった水の重量は減少しないから、例えば洗濯物の殆どが脱水され易い衣類であると、洗濯物の重量減少が大き過ぎてバランスが崩れ、バランサ１０が偏心荷重となる恐れがある。そこで、上述のように軽度の脱水を行なった後に、バランサ１０内の水の一部又は全部を一旦排出し、再度適宜の水を注入することにより第２回目のバランス調整を行なう。
【００４８】
位相制御部３２は、バランサ１０がドラム５の最高位置近傍に保持される状態でドラム５が停止するようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ１７）。中央制御部３１はドラム５の回転が停止したか否かを判定し（ステップＳ１８）、ドラム５の回転が停止したならば内部タイマの計時を開始し、２秒が経過する迄待機する（ステップＳ１９）。従って、バランサ１０は、２秒間ドラム５の最高位置近傍に保持される。このとき排水孔１４はちょうどドラム５の最低位置にくるので、バランサ１０から注水孔１３を介して水案内室１１に流れ出た水は排水孔１４を介して外槽２に排出される。これにより、バランサ１０内の水のうちの略一定量が排出される。
【００４９】
上記ステップＳ１９にて２秒が経過したと判定されると、位相制御部３２はドラム５を急激に加速させるべく、制御角α＝０として１００Ｖの全波交流電圧をモータ１７に印加するようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ２０）。これによりドラム５は急加速し、短時間のうちに均衡回転速度を越える。中央制御部３１はドラム５の回転速度が１００ｒｐｍに到達したか否かを繰り返し判定し（ステップＳ２１）、１００ｒｐｍに達したならば、位相制御部３２は１３０ｒｐｍを目標回転速度Ｎｐとして位相制御に切り替える（ステップＳ２２）。中央制御部３１はドラム５の回転速度が１３０ｒｐｍに到達したか否かを繰り返し判定し（ステップＳ２３）、１３０ｒｐｍに達すると、偏心荷重検知部３３は上記ステップＳ３の処理と同様に偏心量ｃ及び偏心位置を検知する（ステップＳ２４）。
【００５０】
次いで、中央制御部３１は偏心量ｃが３５０ｇよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２５）。ここで偏心量ｃが３５０ｇよりも小さいと判定されたときには、後述のステップＳ３１に進む。ステップＳ２５にて偏心量が３５０ｇ以上であると判定されると、次に偏心量が１０００ｇよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２６）。ここでは、先のステップＳ５の判定の場合と異なり、バランサ１０内に水が入っている（つまりステップＳ１７〜Ｓ１９の処理によりバランサ１０から完全には排水されていない）可能性がある。水がバランサ１０内に残った状態で例えば偏心量が１０００ｇ存在する場合には、バランサ１０内の残りのスペースに水を注入してもバランスをとることはできない。そこで、バランサ１０内に残っている水を考慮して、ステップＳ５の判定時よりも上限を厳しくしている。
【００５１】
すなわち、偏心量が１０００ｇ以上である場合には偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍であったとしても、バランサ１０への注水によって偏心量を充分に小さくすることができない可能性が高い。そこで、この場合にはステップＳ１６のほぐし運転へ戻る。
【００５２】
上記ステップＳ２６にて偏心量が１０００ｇよりも小さいと判定されると、次に中央制御部３１は偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍でない場合には、バランサ１０に注水を行なってもドラム５のバランスをとることはできない。そこで、次に中央制御部３１は、偏心位置がバランサ１０と同位置であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。偏心位置がバランサ１０と同位置である場合には、バランサ１０に注入された水の排出量が充分ではなく、バランサ１０に残った水が偏心荷重の原因になっていると判断する。そして、ステップＳ１７へ戻り、再びドラム５の回転を停止してバランサ１０内の水を排出させる。上記ステップＳ３２にて偏心位置がバランサ１０と同位置でもないと判定されると、ステップＳ１６のほぐし運転に戻る。
【００５３】
上記ステップＳ２７にて偏心位置がドラム５内周壁上でバランサ１０の対向位置近傍であると判定されると、注水制御部３４はバランス用注水バルブ２２を開放する（ステップＳ２８）。これにより、前述のように注水ノズル２３から水が放出され、水案内室１１を介してバランサ１０に少しずつ水が導入される。偏心荷重検知部３３はこのときの偏心量ｄを連続的に検知し、中央制御部３１は偏心量ｄが３５０ｇよりも小さくなったか否かを繰り返し判定する（ステップＳ２９）。偏心量ｄが３５０ｇよりも小さくなったならば、注水制御部３４はバランス用注水バルブ２２を閉鎖する（ステップＳ３０）。
【００５４】
これにより、軽度の脱水がなされた洗濯物とバランサ１０との釣合によりドラム５のバランスがとれ、第２のバランス調整が終了する。その後、位相制御部３２はドラム５の回転速度を１０００ｒｐｍ迄上昇するように制御する（ステップＳ３１）。これにより、洗濯物に浸透していた水は遠心力により飛散して脱水される。この高速脱水運転では、布傷みを生じ易い洗濯物を保護するために、ドラム５の回転速度を使用者によって指定された洗濯コース（例えば毛布洗濯コース、ドライ専用衣類洗濯コース等）に応じた１０００ｒｐｍ以下の上限値（例えば８００ｒｐｍ）に制限するようにしてもよい。
【００５５】
上記ステップＳ１４及びＳ１５の処理により洗濯物は或る程度脱水されているから、上記ステップＳ３１の高速脱水運転中の洗濯物の重量減少の度合はあまり大きくない。従って、脱水が進行して洗濯物の重量が減少してもドラム５のバランスは維持され、ドラム５や外槽２、更には外箱１の振動は或る一定振幅以下に抑えられる。
【００５６】
なお上記実施例において、ステップＳ１５にて１分間約５００ｒｐｍの回転速度でもってドラム５を回転させた後に一旦偏心量を検知し、偏心量が例えば３５０ｇよりも小さく収まっている場合にはステップＳ１７へ進まずにステップＳ３１へ進み高速脱水運転を行なう、という処理を追加してもよい。これによれば、軽度の脱水を行なってもドラム５のバランスが大きく崩れなかった場合には、不要な第２回目のバランス調整を省いて迅速に脱水を立ち上げることができる。
【００５７】
〔実施例２〕
次に、本発明に係る遠心脱水装置の第２の実施例（以下「実施例２」という）を図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は実施例２による遠心脱水装置を備えたドラム式洗濯機の概略側面断面図、図１１は図１０中の水抜き弁６０周囲の詳細構成を示す断面図、図１２はこの洗濯機の脱水行程の制御手順を示すフローチャートである。
【００５８】
上記実施例１では、バランサ１０に溜まった水は注水孔１３及び排水孔１４を介して排出される構成となっている。このため、排水するには、少なくともバランサ１０内に溜まった水に作用する遠心力が重力よりも小さくなるような回転速度迄ドラム５の回転を落とす必要がある。このような回転速度では洗濯物もそれまで張り付いていたドラム５内周壁面から離れるので、第１回目のバランス調整を行なったときと第２回目のバランス調整を行なったときとでは洗濯物の偏在状態が変化してしまう。これに対し実施例２では、ドラム５の回転速度を均衡回転速度以上に維持した状態でバランサ１０内に溜まった水を外部に排出できる構成とし、第１回目のバランス調整を行なったときから洗濯物の偏在状態を変化させることなく第２回目のバランス調整を行なえるようにしている。
【００５９】
すなわち図１０に示すように、この実施例２では、バランサ１０の前面に水抜き孔１０ａを開口させ、その水抜き孔１０ａを開放又は閉塞する水抜き弁６０を備えている。また、水抜き弁６０に対向する外槽２内面の回転円周上には、所定の角度範囲（例えば数度）に亘ってソレノイド６４が固設されている。図１１に示すように、水抜き弁６０は、水抜き孔１０ａに嵌挿される脚部を有する本体部材６１と、その本体部材６１とドラム５外壁面との間に取着されたバネ６２と、ソレノイド６４に対向して本体部材６１に固着された永久磁石６３とから成る。
【００６０】
図１１（ａ）に示すように、通常、本体部材６１はバネ６２の収縮力によりドラム５側に押し付けられており、本体部材６１の脚部は水抜き孔１０ａに嵌挿されてこれを閉塞している。ソレノイド６４に電流が供給されている状態で、ドラム５が回転して水抜き弁６０がソレノイド６４と対面する位置に達すると、永久磁石６３はソレノイド６４に吸引される。すると、図１１（ｂ）に示すように、バネ６２の収縮力に打ち勝って本体部材６１は外槽２側に突出し、本体部材６１の脚部は水抜き孔１０ａから引き抜かれる。これにより、バランサ１０内の水は水抜き孔１０ａを通って外槽２に流れ出る。ソレノイド６４が作動していても、水抜き弁６０がソレノイド６４に対面しないドラム５の回転位置にあるときには、図１１（ａ）に示す如く本体部材６１の脚部は水抜き孔１０ａを閉塞している。なお、ソレノイド６４の作動は中央制御部３１により制御される。
【００６１】
上記構成の実施例２による洗濯機の脱水行程時の制御の手順は以下の通りである。ステップＳ１〜Ｓ１５迄の処理に関しては上記実施例１（図８参照）と同一なので説明を省略し、ステップＳ１５に引き続くステップＳ４０〜Ｓ４４の処理について図１２を参照して説明する。ステップＳ１５の処理により回転速度５００ｒｐｍでもって１分間ドラム５を回転した後に、位相制御部３２はドラム５の回転速度が６０ｒｐｍ迄低下するようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ４０）。中央制御部３１は、ドラム５の回転速度が６０ｒｐｍに達したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ４１）。このときの回転速度は、後記の理由により均衡回転速度以上であって且つできるだけ低いほうが好ましい。
【００６２】
ステップＳ４１にてドラム５の回転速度が６０ｒｐｍに達したと判定されると、中央制御部３１はソレノイド６４を作動させて水抜き弁６０を開放させる（ステップＳ４２）。ドラム５が６０ｒｐｍで回転するとき洗濯物はドラム５の内周壁面に押し付けられた状態で回り続けるので、洗濯物の偏在状態はそれ以前と変わらない。上述の如く、ドラム５の一回転期間中、水抜き弁６０はソレノイド６４に対面する範囲を通過する期間中だけ開く。従って、ドラム５の回転速度が低いほど一回の開放時間が長くなり、バランサ１０内の水の流出量は多くなる。逆にドラム５の回転速度が高いと水抜き弁６０が充分に開放せず、バランサ１０内の水は殆ど流れ出ない。このようなことから、ドラム５の回転速度は低いほうが望ましい。
【００６３】
中央制御部３１は水抜き弁６０の開放直後に内部タイマの計時を開始し、３０秒が経過したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ４３）。従って、３０秒間、バランサ１０内に溜まった水が少しずつ排出される。その３０秒が経過すると、中央制御部３１はソレノイド６４の作動を停止し、水抜き弁６０を閉鎖する（ステップＳ４４）。次いで、位相制御部３２はドラム５の回転速度が１３０ｒｐｍ迄上昇するようにモータ駆動部４０を制御する（ステップＳ２２）。そして、実施例１と同一のステップＳ２２以降の処理を実行する。
【００６４】
この実施例２では、ステップＳ７〜Ｓ１２の処理により第１回目のバランス調整が行なわれたときのドラム５内周壁上での各洗濯物の位置が維持されるので、ステップＳ１４及びＳ１５の処理による軽度の脱水時に各洗濯物の脱水度合に極端なばらつきがない限り、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理によっても洗濯物の偏在に起因する偏心位置はドラム５内周壁上でバランサ１０の対向位置近傍に保たれる。従って、ステップＳ２７にて偏心位置がバランサ１０の対向位置近傍にあると判定される確率が非常に高く、ステップＳ１６のほぐし運転に戻って洗濯物の配置をやり直す恐れが少ない。このため、高速脱水運転を立ち上げる迄に要する時間が短くて済むという利点がある。
【００６５】
なお、上記実施例２の構成において、バランサ１０内の水を排出する際に同時に偏心荷重を連続的に検知することにより、偏心量が３５０ｇよりも小さくなるまで水抜き弁６０を開放し、その後直ちに高速脱水運転を立ち上げるようにすることもできる。
【００６６】
なお、上記実施例はドラム式洗濯機について説明したが、本発明が石油系溶剤等を使用したドライクリーナに適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１による遠心脱水装置を備えるドラム式洗濯機の概略側面断面図。
【図２】  図１の洗濯機の要部の背面透視図。
【図３】  実施例１の遠心脱水装置におけるバランサへの水の注入及び排出の動作を示す概略断面図。
【図４】  実施例１の遠心脱水装置の電気系ブロック構成図。
【図５】  実施例１の遠心脱水装置におけるモータの回転制御を説明するための波形図。
【図６】  偏心荷重の影響によるモータ電流の時間変動の一例を示す波形図。
【図７】  モータ電流の変動振幅と偏心量との関係の一例を示すグラフ。
【図８】  実施例１における脱水行程時の制御動作を示すフローチャート。
【図９】  実施例１における脱水行程時の制御動作を示すフローチャート。
【図１０】  本発明の実施例２による遠心脱水装置を備えるドラム式洗濯機の概略側面断面図。
【図１１】  図１０中の水抜き弁周囲の詳細構成を示す断面図。
【図１２】  実施例２における脱水運転時の制御動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
５…ドラム
９…バッフル
１０…バランサ
１０ａ…水抜き孔
１１…水案内室
１２…注水開口
１３…注水孔
１４…排水孔
２２…バランス用注水バルブ
２３…注水ノズル
２６…回転センサ
３０…制御部
３１…中央制御部
３２…位相制御部
３３…偏心荷重検知部
３４…注水制御部
４０…モータ駆動部
４１…交流電源
４２…交流スイッチ
５１…モータ電流検出部
６０…水抜き弁
６４…ソレノイド
【図１】
0003869542.tif 000002
【図２】
0003869542.tif 000003
【図３】
0003869542.tif 000004
【図４】
0003869542.tif 000005
【図５】
0003869542.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003869542.tif 000008
【図８】
0003869542.tif 000009
【図９】
0003869542.tif 000010
【図１０】
0003869542.tif 000011
【図１１】
0003869542.tif 000012
【図１２】
0003869542.tif 000013