(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容し、洗濯，脱水のために回転するドラム、ドラムの回転軸を中心とする円周上に等間隔で配置され、ドラムと同期して回転し、遠心力によって内部に液体を貯留可能に構成された複数の貯液室、ドラム内での洗濯物の偏在による偏心荷重の大きさおよび位置を検知する偏心荷重検知手段、  前記偏心荷重検知手段により検知された偏心の大きさを第１の基準値と比較する比較手段、前記複数の貯液室のすべてにほぼ均等に液体を貯留する貯液手段、ならびに前記偏心荷重検知手段により検知された偏心荷重の位置情報に基づいて、偏心荷重の位置またはその近傍に位置する貯液室に貯留された液体が当該貯液室から排液されて減るように、ドラムの回転速度を一時的に減速させる排液制御手段、を含むことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
前記排液制御手段は、前記貯液室内に貯留された液体に作用する遠心力が重力より小さくなる回転速度に前記ドラムを一時的に減速させることを特徴とする、請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
前記複数の貯液室に非接触で液体を供給する注液手段をさらに含み、前記貯液手段は、所定の回転速度でドラムを回転させた状態で、前記注液手段から液体を供給して前記複数の貯液室のすべてにほぼ均等に液体を満たすことを特徴とする、請求項１または２記載の洗濯機。
【請求項４】
前記複数の貯液室は、内部に液体が封入された密封構造の環状の容器内に、それぞれの貯液室内に貯留された液体が移動可能なように区画して設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の洗濯機。
【請求項５】
前記排液制御手段による貯液室からの排液と、前記比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第１の基準値の比較が、所定の設定回数繰り返し行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項６】
前記排液制御手段による貯液室からの排液は、ドラムが偏心荷重位置に対応した回転位置になるごとに間欠的に行われ、排液の時間は、先行する回のドラムの回転時よりも後続する回のドラムの回転時の方が長く定められていることを特徴とする、請求項５記載の洗濯機。
【請求項７】
前記排液制御手段による貯液室からの排液と、前記比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第１の基準値の比較が所定の設定回数繰り返し行われた後に、偏心荷重の大きさが前記第１の基準値を超えている場合にはエラ−表示を行う表示部をさらに含むことを特徴とする、請求項５または６記載の洗濯機。
【請求項８】
前記ドラムの回転速度を複数の脱水回転速度に段階的に増加していくように切り換える脱水駆動手段をさらに備え、前記比較手段は、脱水回転速度の切り換えの都度偏心荷重の大きさおよび前記第１の基準値を比較することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項９】
前記第１の基準値は、脱水回転速度ごとに、個別の値に設定されていることを特徴とする、請求項８記載の洗濯機。
【請求項１０】
前記脱水駆動手段は、最終脱水回転速度の約３分の１、約２分の１、約３分の２、および最終脱水回転速度の４段階に脱水回転速度が増加するように脱水回転速度を切り換えることを特徴とする、請求項８または９記載の洗濯機。
【請求項１１】
前記比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第１の基準値の比較に先立つて、予備脱水回転速度でドラムを回転させる予備脱水駆動手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項１２】
前記偏心荷重検知手段により検知された偏心荷重の大きさを前記第１の基準値より大きい値である第２の基準値と比較する第２の比較手段、および  第２の比較手段の比較結果に基づいて、洗濯物に作用する遠心力が重力に勝る回転速度にてドラムを回転させた状態で、前記偏心荷重検知手段により検知された偏心荷重の位置に応じたタイミングで、洗濯物に作用する遠心力が重力より小さくなる回転速度にドラムを一時的に減速させるＧバランス実行手段、をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項１３】
前記第２の比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第２の基準値の比較は、前記比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第１の基準値の比較に先立って行われることを特徴とする、請求項１２記載の洗濯機。
【請求項１４】
前記第２の比較手段による偏心荷重の大きさおよび前記第２の基準値の比較は、前記予備脱水駆動手段による予備脱水に先立って行われることを特徴とする、請求項１２記載の洗濯機。
【請求項１５】
前記偏心荷重検知手段は、ドラムの回転に伴って生じるドラムの支持部の加速度またはドラムの支持部にかかる重量変動に基づいて、洗濯物の偏在によつてドラムに生じている偏心荷重の角度位置を検知することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項１６】
前記偏心荷重検知手段は、ドラムを回転させるモ−タのトルク電流の変動に基づいて、洗濯物の偏在によつてドラムに生じている偏心荷重の角度位置を検知することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項１７】
前記貯液室は、回転中心に向かつて開いた開口を有し、ドラムが所定速度以上で回転しているときには、その回転により生じる遠心力で液体を溜めておくことができ、ドラムの回転速度が所定速度未満では、回転位置の変化に伴い溜まった液体がこぼれ落ちるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項１８】
前記貯液室は、環状の容器の内部が、複数の区画板により回転方向に等間隔に区画されて形成されていることを特徴とする、請求項１７記載の洗濯機。
【請求項１９】
前記複数の貯液室には、それぞれ、開口の約２分の１〜３分の２を覆う仕切り板が設けられ、当該仕切り板は、ドラムの回転に伴って回転する貯液室の回転方向進行側から開口を覆っていることを特徴とする、請求項１７または１８記載の洗濯機。
【請求項２０】
前記仕切り板は、開口から室内へと液体を導くように、開口へ臨む端縁へ向かって下り傾斜が設けられていることを特徴とする、請求項１９記載の洗濯機。
【請求項２１】
前記回転軸の下方に、貯液室へ液体を供給するための注液口が設けられていることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項２２】
前記貯液室は、ドラムの後方に設けられていることを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項２３】
前記貯液室は、ドラムの前方に設けられていることを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項２４】
前記貯液室は、当該貯液室の底部がドラムの内周面よりも中心側に位置するように配置されていることを特徴とする、請求項２２または２３記載の洗濯機。
【請求項２５】
前記ドラムは、水平方向に対して３０度以下の範囲で傾いた回転軸を中心に回転するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項２６】
前記ドラムの後方は閉じられており、ドラムの前方は洗濯物の出し入れのために開けられており、ドラムの前方が斜め上方を向くように回転軸が傾けられていることを特徴とする、請求項２５記載の洗濯機。
【請求項２７】
洗濯物を収容し、洗濯，脱水のために回転するドラムを有するドラム式洗濯機の制御方法であって、ドラムの回転軸を中心とする円周上に等間隔で配置され、ドラムと同期して回転する複数の貯液室を備え、各貯液室は、回転中心に向かって開いた開口を有し、ドラムが所定速度以上で回転しているときには、その回転により生じる遠心力で液体を貯留することができ、ドラムの回転速度が所定速度未満では、回転位置の変化に伴い貯留された液体がこぼれ落ちるように構成されており、ドラムを所定速度以上で回転させながらすべての貯液室に液体を貯留する貯液ステップと、ドラム内に収容された洗濯物の偏りにより生じる偏心荷重を打ち消すように、貯液室内に貯留された液体を選択的にこぼすべく、ドラムの回転速度を所定のタイミングで短時間所定速度未満に減速させる排液ステップと、を含むことを特徴とする、ドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項２８】
所定速度で回転するドラムの偏心荷重の大きさを所定の前記第１の基準値と比較する比較ステップをさらに備え、該比較ステップの結果に基づいて前記貯液ステップを行うことを特徴とする、請求項２７記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項２９】
前記排液ステップと前記比較ステップとを所定の設定回数繰り返し行うことを特徴とする、請求項２７または２８に記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項３０】
前記排液ステップの時間を、先行する回のドラムの回転時よりも後続する回のドラムの回転時に長くすることを特徴とする、請求項２９記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項３１】
前記ドラムの回転速度を複数の脱水回転速度に段階的に増加するとともに、複数の脱水回転速度ごとに前記比較ステップを行うことを特徴とする、請求項２７〜３０のいずれかに記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項３２】
予備脱水回転速度でドラムを回転させる予備脱水ステップを、前記比較ステップよりも前に有することを特徴とする、請求項２７〜３１のいずれかに記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【請求項３３】
所定速度で回転するドラムの偏心荷重の大きさを前記第２の基準値と比較する第２の比較ステップと、第２の比較ステップの結果に基づいて、洗濯物に作用する遠心力が重力に勝る回転速度にてドラムを回転させた状態で、偏心荷重の位置に応じたタイミングで、洗濯物に作用する遠心力が重力より小さくなる回転速度にドラムを一時的に減速させる減速ステップと、をさらに有することを特徴とする、請求項２７〜３２のいずれかに記載のドラム式洗濯機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、洗濯，脱水のために回転するドラムを有するドラム式洗濯機に関する。
従来技術
従来のドラム式洗濯機は、外槽内にほぼ水平方向に延びる回転軸を中心に回転するドラムを備えており、このドラム内に洗濯物が収容されるようになっている。
従来のドラム式洗濯機では、脱水時に、ドラム内に収容された洗濯物の偏在によって偏心荷重が生じ、振動や振動に伴う騒音が発生する場合がある。特に、脱水立上げ時には大きな振動が生じるおそれがある。
そこで、従来より、このような洗濯物の偏在に起因する振動を軽減するために、脱水前に、ドラム内に水を溜めて洗濯物をほぐすほぐし処理を行ったり、偏った洗濯物により生じた偏心荷重を吸収できるダンパで外槽を支持する等の対策が講じられている。
これら従来の方法によって、脱水立上げ時に生じる振動を軽減することはできるが、脱水中の振動の軽減が不十分で、より振動の少ないドラム式洗濯機が望まれていた。
また、ドラム式洗濯機は、通常、床の上に設置されて使用され、その高さ（筐体である外形の高さ）はユーザの腰程度である。そして、ハウジングの前面にドラムへの洗濯物を出し入れするためのドアが備えられている。このためユーザは屈んだ状態等で洗濯物を出し入れすることが多く、ドラムへの洗濯物の出し入れがしにくいという課題もあった。
発明の開示
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、脱水時に、振動や騒音がほとんど生じないドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
またこの発明は、洗濯物が偏った状態で脱水が行われても、振動や騒音を生じない機構が備えられたドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
さらにまたこの発明は、ドラムへの洗濯物の出し入れがしやすいように改良されたドラム式洗濯機を提供することを目的とする。
この発明は、さらに、ドラム式洗濯機において、洗濯物の偏在により生じる偏心荷重に起因する振動や騒音の発生を低減するドラム式洗濯機の制御方法を提供することを目的とする。
この発明の上述の目的は、請求の範囲に記載の発明によって達成される。
この発明は、請求項１記載のように、複数の貯液室を有している。複数の貯液室は、ドラムの回転軸を中心とする円周上に等間隔で配置され、ドラムと同期して回転し、遠心力によって内部に液体を貯留可能である。それゆえすべての貯液室に液体を満たし、ドラム内での洗濯物の偏在により生じる偏心荷重の大きさおよび位置を検知して、その偏心荷重を打ち消すように、貯液室から選択的に液体を排液する。これにより、脱水時にドラムが高速回転されても、洗濯物の偏在により生じる偏心荷重は、貯液室に選択的に溜められた液体により打ち消されるから、振動や騒音の少ないドラム式洗濯機を実行できる。
また請求項１２記載の構成のように、ドラム内の洗濯物の偏在を大まかに分散させるＧバランスを実行することにより、打ち消すべき偏心荷重の大きさを小さくできるから、より振動や騒音の少ない脱水運転ができるドラム式洗濯機とすることができる。
また請求項２５の構成のように、ドラムを、水平方向に対して３０度以下の範囲で傾けて回転させることにより、ドラムへの洗濯物の出し入れが容易なドラム式洗濯機とすることができる。
さらに請求項２７記載の制御方法によって、洗濯物の偏在により生じる偏心荷重に起因する振動や騒音の発生を低減できる。
この発明の上記の目的およびその目的を達成するための構成は、以下の図面を参照して行う実施形態の説明により明らかにされる。
発明の実施の形態
［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例にかかるドラム式洗濯機について図１〜図９を参照して説明する。
図１は、このドラム式洗濯機の全体構成を示す縦断面図である。筐体１の内部には円筒形状の外槽２が配置され、外槽２内部には洗濯物を収容するための円筒形状のドラム３が回転軸７に軸支されている。ドラム３の前面開口には衣類投入用のドア６が開閉自在に設けられており、ドラム３の内周壁面には洗濯物を掻き上げるためのバッフル５が適宜の位置に取り付けられている。また、ドラム３の周壁には多数の通水孔４が穿孔されており、洗浄やすすぎ時に外槽２内に供給された水はこの通水孔４を通してドラム３内へ流入し、遠心脱水時にドラム３内に洗濯物から吐き出された水はこの通水孔４を通して外槽２側へ飛散する。
回転軸７は外槽２に装着された軸受８によって回転自在に保持され、回転軸７の後方先端には主プーリ９が取り付けられている。底部にはモータ１０が配置され、モータ１０の回転軸にはモータプーリ１１が取り付けられており、このモータプーリ１１の回転動力はＶベルト１２を介して主プーリ９に伝達されるようになっている。筐体１の背面に設けられた給水管接続部１３には外部の給水栓に至る給水管（図示しない）が接続され、該給水管を介して供給される水は、給水バルブ１４を通って、外槽２の背面に設けられた注水口１５から外槽２内へと放出される。また、外槽２内に貯留されている水は、排水バルブ１６により開閉される排水口１７を通して外部へ排出される。
回転センサ１８は、主プーリ９を挟んで外槽２の後面に配置された発光部と筐体１の後壁内側に設置された受光部とから構成されている。発光部と受光部との間に位置する主プーリ９のリング状部材には円周上に１箇所の開口が設けられており、ドラム３が１回転する間に１回だけ発光部から放出された光がその開口を通過して受光部に到達する。受光部は、この受光信号を基にしてドラム３の回転に同期した回転パルス信号を生成する。なお、回転センサ１８の構成はこれに限らず、例えば磁気センサを用いてドラム３の回転位置を検知するものであってもよい。
図２は図１中のＡ−Ａ’切断線断面図である。ドラム３の背面側には、回転軸７の周囲に、互いに約４５°離間して８個の貯水槽２０（偏心荷重の補償のための貯液室）が放射状に設けられている。図３は貯水槽２０の外観斜視図である。貯水槽２０は同一容積を有する直方体形状の箱体であって、その一面の約３分の２が開口部２１（排液口）となっており、残る３分の１は閉塞部２２となっている。図２に示すように、各貯水槽２０は、脱水時の回転進行方向に閉塞部２２がくるように取り付けられている。貯水槽２０は、開口部２１が回転軸７に対向するようにドラム３に取り付けられており、これにより、排液口としての開口部２１がドラム３の半径方向内方側の位置に配置されている。
図４はこのドラム式洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。全体の制御を司るマイクロコンピュータ３０は、ＣＰＵ３４、Ａ／Ｄ変換器３５、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３７等を含んで構成されており、ＲＯＭ３７には、各洗濯行程を進めるための運転プログラムが予め格納されている。マイクロコンピュータ３０には、操作部４０、表示部４１、バルブ駆動部４２、インバータ制御部４３、モータ電流検出部４４等が接続されている。操作部４０は、筐体１の前面に設けられた操作パネルを含み、使用者による操作に応じた入力信号をマイクロコンピュータ３０に与える。表示部４１は、同様に、筐体１の前面に設けられた表示パネルを含み、操作に対応した情報や運転状況等に関連する情報を表示する。
マイクロコンピュータ３０は、機能的に回転速度制御部３１および偏心荷重測定部３２を含んでいる。回転速度制御部３１は、回転速度指示信号をインバータ制御部４３に送出し、インバータ制御部４３は、この指示信号をＰＷＭ信号に変換して、このＰＷＭ信号に応じた駆動電圧をモータ１０に印加する。これにより、モータ１０は所望の回転速度で回転し、ドラム３は予め定められた減速比で減速されて回転する。モータ電流検出部４４は、インバータ制御部４３からモータ１０に供給される駆動電流のうちのトルク電流成分を検出する。
一般に、ドラム３の内周壁上で洗濯物が偏在していると、ドラム３が１回転する間に負荷トルクが変動するため、トルク電流成分は洗濯物の偏在に起因する偏心荷重に応じて変動する。図５は、回転センサ１８により得られる回転パルス信号と偏心荷重によるトルク電流成分の変動との一例を示す波形図である。トルク電流成分の最大ピークＶｍａｘは、ドラム３の１回転期間内において負荷トルクが最大になるときに現れる。負荷トルクは偏心荷重の原因である洗濯物を重力に抗してドラム３の上方に持ち上げようとするときに最大となる。したがって、通常、偏心荷重がドラム３内の最高位置から手前側の約９０°の角度範囲に存在するときに最大ピークＶｍａｘが出現する。ドラム３の内周壁上での偏心荷重の位置は、回転パルス信号の立上がりを基準０°とした０〜３６０°の範囲内における最大ピークＶｍａｘ（または最小ピークＶｍｉｎ）の出現する位相角で表すことができる。
一方、トルク電流成分の変動振幅、つまり最大ピーク値と最小ピーク値の差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）は、偏心荷重の大きさ（偏心量）を反映している。そこで、偏心量とトルク電流成分の変動振幅との関係を予め調べておき、後述のような偏心量の大小関係の判定を変動振幅の判定によって行うことができるように、その判定基準を予め定めておく具体的な動作としては、偏心荷重測定部３２は、モータ電流検出部４４から図５（ｂ）に示すような波形を受け取ると、ドラム３の１回転期間中の最大ピークＶｍａｘ、最小ピークＶｍｉｎをそれぞれ検出し、その両ピークの差から変動振幅を求め、その変動振幅を上記判定基準と比較することにより偏心量が許容値以下であるか否かを判定する。
本実施例のドラム式洗濯機の特徴は、洗浄運転やすすぎ運転のあとに実行される脱水行程時の動作、さらに詳しくは、脱水立上げ時の洗濯物の偏在に起因するアンバランスの調整方法にある。続いて、この脱水行程時の動作に関して詳述する。図６は脱水行程時の制御動作を示すフローチャートである。
脱水行程が開始されると、まず、回転速度制御部３１は、インバータ制御部４３を介して、約４０ｒｐｍの回転速度でドラム３を回転させるべくモータ１０の回転を制御する（ステップＳ１）。脱水行程開始時には、その直前の洗浄行程またはすすぎ行程の際に外槽２内に供給された水が貯水槽２０内に残っている可能性がある。上記回転速度は、貯水槽２０内の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である。そのため、貯水槽２０が回転上方にあるときに、水は重力によって開口部２１から流れ出る。したがって、ドラム３を上記回転速度で暫時回転させると、すべての貯水槽２０は空になる。
次いで、回転速度制御部３１は、３００〜４００ｒｐｍ程度の回転速度でドラム３を回転させるべくモータ１０の回転を制御する（ステップＳ２）。この回転速度は、ドラム３内の洗濯物に含まれる水が遠心力によって適度に飛散され、しかも洗濯物の偏在による偏心荷重がある程度大きくても、ドラム３や外槽２の振動が許容できる程度に収まるような回転速度である。すなわち、これにより洗濯物を予備的に脱水する。ここである程度の脱水を行っておくことにより、あとで高速遠心脱水を行う際に脱水率の相違による偏心荷重の増加や位置のずれなどを軽減することができる。
次に、回転速度制御部３１は、ドラム３の回転速度を約９０ｒｐｍにまで落とし、その回転速度を維持する（ステップＳ３）。この回転速度では、洗濯物に作用する遠心力はまだ重力よりも大きいので、洗濯物はドラム３の内周壁に張りついてドラム３と一体に回転する。この状態において、偏心荷重測定部３２は、前述のようにモータ電流検出部４４にて検出されたトルク電流成分に基づいて、そのときに生じている偏心荷重、つまり偏心量とドラム３の内周壁上での偏心荷重の位置とを検知する（ステップＳ４）。そして検知された偏心量が許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この許容値は、後述の高速脱水回転時に許容し得る振動量（振幅）等に応じて予め設定される。
ステップＳ５にて偏心量が許容値以下である場合には、バランス調整を行う必要はないので、回転速度制御部３１は、ドラム３の回転速度を約７００ｒｐｍまで上昇させ、その回転速度を維持して脱水を行う（ステップＳ１１）。
一方、ステップＳ５にて偏心量が許容値を超えている場合には、次のようなバランス調整を実行する。すなわち、まず回転速度制御部３１は、ドラム３の回転速度を約１２０ｒｐｍまで上昇させ、バルブ駆動部４２を介して給水バルブ１４を開放する（ステップＳ６）。すると、給水管を通して導入された水が注水口１５から放出される。注水口１５の前方には、貯水槽２０がドラム３と一体に回転しているので、注水口１５から放出された水は、ちょうど回転下方を通過する貯水槽２０の開口部２１を通してその貯水槽２０の中に入ってゆく。貯水槽２０の内部の水に作用する遠心力は重力よりも大きいため、水は外周側に偏り、開口部２１から溢れ出ることなく貯水槽２０内部に保持される。
この状態を所定時間継続すると、すべての貯水槽２０の中に満杯の水が貯留される。貯水槽２０は回転軸７に対して放射状に配設されているので、すべての貯水槽２０が満水である状態では、この水による偏心荷重はない。一方、洗濯物は遠心力によってドラム３の内周壁面に押し付けられているので、洗濯物の偏在による偏心荷重の状態も変化しない。したがって、水が貯留される前後でドラム３の偏心荷重は変化しない。
そのあと、先に検知した偏心荷重の位置を利用して、その偏心荷重と回転方向に同一位置にあるか、または最も近接した位置にある貯水槽２０内の水をこぼすようにドラム３の回転制御を行う。すなわち、貯水槽２０の中の水に作用する遠心力が重力に勝るような回転速度でドラム３を回転している状態から、一時的に、遠心力が重力よりも小さくなるような回転速度に落とすと、そのときにドラム３の回転上方に位置している貯水槽２０から水が落下して、その量が減少する。
図７は、回転中の貯水槽２０内の水の状態を示す模式図である。ドラム３が９０ｒｐｍで回転されているときの水の状態は図７（ａ）に示すようになる。すなわち、この回転速度では、いずれの貯水槽２０においても、貯留されている水に働く遠心力が十分に大きく、貯水槽２０からの排水が生じることはない。
この状態から、上述したように一時的に回転速度が落とされると、貯水槽２０に貯留された水に慣性力が働く。そして、回転している貯水槽２０内の水にも重力が作用しているため、図７（ｂ）に示すように、回転上方に持ち上げられつつある貯水槽２０ｂ，２０ｃおよび既に上方に位置している貯水槽２０ａからは水が落下する。それに対して、回転下方に進もうとしている貯水槽（例えば２０ｅ）内の水は落ちずに保持される。
回転速度が急激に落ちた際に、回転上方に進みつつある貯水槽２０内の水は撒き散らされるように放出され、ばらけて落下する。そのため、落下する水が下方を通過している貯水槽２０の中に入る確率は小さく、もし入ったとしてもその量は僅かですむ。
なお、このバランス調整においては貯水槽内の水のみを落下させ、ドラム３内の洗濯物はドラム３内で移動しないようにする必要がある。この実施例の洗濯機では、貯水槽２０をドラム３の内周壁面よりも中心寄りに設けることにより、ある回転速度でもってドラム３を回転させたときに、貯水槽２０内の水よりもドラム３の内周壁面にある洗濯物に対してより大きな遠心力が作用するようにしている。また、一般に、水を含んでいる洗濯物は水によってドラム３の内周壁面との密着性が増すため、計算上遠心力と重力との関係で想定される状態よりも落ち難いという性質がある。このようなことから、遠心力と重力とがバランスする程度の回転速度近傍で適宜に回転速度を設定することにより、洗濯物は落下させずに水のみを落下させることが可能である。
具体的には、回転速度制御部３１は、洗濯物が遠心力によりドラム３の内周壁面に軽く押し付けられて回転するような回転速度、ここでは約９０ｒｐｍでドラム３を回転させる（ステップＳ７１）。そして、図５（ｂ）に示したようなトルク電流成分の変動を監視し、その最大ピークＶｍａｘの発生時点でもって偏心荷重の位置を認識し、偏心荷重がドラム３の最低部を通過し、上方に持ち上げられる途中の適宜の時点（例えば最高部の手前９０°から最高部までの範囲）で、回転速度を急峻に５６ｒｐｍ程度に落とし、即座に元の回転速度に戻す（ステップＳ７３）。これにより、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、偏心荷重と同位置または近傍に位置する貯水槽２０内の水が落下し、その分の重量が減少する。その重量減少分が洗濯物の偏在による偏心荷重に見合う程度であれば、ドラム３全体の偏心荷重は小さくなる。
この実施例では、短時間の減速による貯水槽２０からの排水は、複数回の回転にわたって行われる。すなわち、ドラム３が１回転する間の１回のみの短時間の減速によっては必要量の水を偏心荷重位置の貯水槽２０から排水させることが困難な場合が一般的である。そこで、ドラム３が複数回回転するときの各回転時に、洗濯物の偏心荷重位置が最高位置から手前側の約９０°の角度範囲に存在するタイミングで、ドラム３を減速する（ステップＳ７３）。
この際に、ドラム３の回転速度を減速して排水を行う時間、すなわち排水時間が各回ごとに異なる時間に設定される（ステップＳ７２）。具体的には、ドラム３を９０ｒｐｍで回転しているときに、第１回目の排水を行うときには、排水時間をＴ１（たとえば、０．２秒）に設定して（ステップＳ７２）、この排水時間Ｔ１にわたってドラム３の回転速度を５６ｒｐｍに減速する（ステップＳ７３）。次に、第１回目の排水に引きつづくドラム３の第２回目の回転時には、排水時間Ｔ２（たとえば、０．３秒）に設定する（ステップＳ７２）。この排水時間Ｔ２は、第１回目の排水時間Ｔ１よりも長く設定される。さらに、第３回目の排水時には、第２回目の排水時間Ｔ２よりも長い排水時間Ｔ３（たとえば、０．４秒）が設定される（ステップＳ７２）。同様にして、必要量の排水が行われるまで（ステップＳ７４）、ドラム３を複数回にわたって回転させ、この回転中に貯水槽２０からの排水が間欠的に行われ、その際に、先行する回の排水時間よりも後続する回の排水時間が長くなるように各回転時の排水時間が定められる。
偏心荷重位置の貯水槽２０からの必要排水量は、偏心荷重の大きさに基づいて定めればよい。排水量は、ドラム３の減速回数によって調整することができるから、ステップＳ７４における判断は、偏心荷重の大きさに対応した回数だけドラム３の減速が行われたかどうかを判断する処理であってもよい。
上述したようなバランス調整を試みたあと、再び上記ステップＳ４，Ｓ５と同様に偏心荷重を検知し、その偏心量が許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ８，Ｓ９）。そして、バランス調整の結果、偏心量が許容値以下に収まっている場合には、回転速度制御部３１は、ドラム３の回転速度を約７００ｒｐｍまで上昇させ、その回転速度を維持して脱水を行う（ステップＳ１１）。
ステップＳ９で偏心量が許容値を超えている場合には、上記バランス調整によっても偏心荷重が解消されていないから、偏心荷重が存在しても振動が異常に大きくならない程度の回転速度、ここでは約５００ｒｐｍまでドラム３の回転速度を上昇させて脱水を行う。ステップＳ１０またはＳ１１のいずれにおいても、所定の脱水運転時間が経過したならば、ドラム３の回転を停止させ、脱水運転を終了する。
図８は、最高点に位置する貯水槽２０に貯留された水に働く力を説明するための図解図である。半径ｒのドラム３が角速度ωで回転している場合に、質量ｍの水Ｗに関する運動方程式は下記（１）式のとおりになる。
ｍα＝ｍｇ−ｍｒω２    ……（１）
ただし、ｇは、重力加速度である。
したがって、貯水槽２０に貯留された水に働く落下加速度Ｑは、下記（２）式により表される。
α＝ｇ−ｒω２      ……（２）
これを時間ｔで積分すれば、貯水槽２０に貯留された水の垂直方向の落下速度ｖは、下記（３）式で表されることになる。
ｖ＝αｔ＝（ｇ−ｒω２）ｔ    ……（３）
これをさらに時間ｔに関して積分すると、最高点を原点とした貯水槽２０内の水の鉛直方向位置ｙは、下記（４）式により表されることになる。
ｙ＝（１／２）αｔ２＝（１／２）（ｇ−ｒω２）ｔ２  ……（４）
この（４）式は、時間ｔの増加に伴って貯水槽２０内の水の変位量が増加することを表している。
貯水槽２０が開口部２１の付近まで水Ｗで満たされている場合には、貯水槽２０内で水Ｗがわずかに変位すれば貯水槽２０からの排水を達成することができる。これに対して、貯水槽２０内の残水量が少ない場合には、貯水槽２０内において、ドラム３の半径方向外方側に位置している水面が開口部２１に達するまでには、貯水槽２０内の水Ｗは比較的大きな変位を経なければならない。
そこで、この実施例では、図９に示すように、貯水槽２０内の残水量が多い第１回目の排水時には、排水時間Ｔ１を比較的短く設定し（図９（ａ）参照）、この第１回目の排水によって残水量が少なくなった状態では、第２回目の排水に際し、減速開始タイミングを早めることにより、排水時間Ｔ１よりも長い排水時間Ｔ２を設定している（図９（ｂ）参照）。さらに、第１回目および第２回目の排水によって貯水槽２０内の残水量はさらに減少することになるから、第３回目の排水タイミングでは、減速開始タイミングをさらに早めることにより、さらに長い排水時間Ｔ３が設定される（図９（ｃ）参照）。
このようにして、貯水槽２０内の残水量に応じて適切に排水時間が定められるので、偏心荷重位置の貯水槽２０から必要量の水を確実に排水することができる。これにより、洗濯物の偏在による偏心荷重を確実に補償することができるので、ドラム３を高速回転させて脱水するときに、ドラム３の振動や不快音を抑制できる。
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例にかかるドラム式洗濯機について図１０〜図１２を参照して説明する。
図１０は、第２の実施例によるドラム式洗濯機の全体構成を示す縦断面図である。第１の実施例による洗濯機と同一構成である部分は同一符号を付して説明を省略する。この洗濯機では、ドラム３の背面に、内部に所定量の水（または他の液体、たとえば食塩水、塩化カルシウム溶液等の密度の高い液体が好ましい。）が封入された環状中空体であるバランサ２３を備えている。図１１は、図１０中のＢ−Ｂ’線断面図である。バランサ２３の内部には、外周側からＬ字形状に突出する隔壁２４が所定角度間隔で放射状に設けられており、この隔壁２４によって内部に封入された水が自由に移動するのを妨げている。すなわち、ドラム３が十分に高い回転速度で回転されるとき、隣接する隔壁２４の間に形成される区画室２５（貯液室）内において水は、外周側に張りつき、他の区画室２５へ移動することがない。
Ｌ字形の隔壁２４の間には、ドラム３の半径方向内方側に位置する開口２５ａ（排液口）が形成されている。ドラム３の回転を減速すると、区画室２５内の水Ｗは、開口２５ａを介して流出／流入し、区画室２５間での水の移動を生じさせることができる。
なお、Ｌ字形の隔壁に代え、半径方向に真っ直ぐな隔壁としてもよい。
この第２の実施例の洗濯機では、バランサ２３内部の水の総量は増減しないから、バランサ２３内部の複数の区画室２５にそれぞれ保持する水の量を変えることによってバランス調整を行うようにしている。なお、この洗濯機の電気的構成は第１の実施例と同じであって、後述のように制御に関するプログラムのみが若干異なるだけである。
図１２は脱水行程時の制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートに沿って第１の実施例の制御動作と異なる点について特に説明する。
まず、脱水行程が開始されると、回転速度制御部３１は、インバータ制御部４３を介して、約６０ｒｐｍの回転速度でドラム３を回転させるべくモータ１０の回転を制御する（ステップＳ２１）。このときの回転速度は、バランサ２３内の水に作用する遠心力が重力と均衡する近傍の回転速度であって、このような回転速度でドラム３が回転されるとき、バランサ２３の各区画室２５において外周側に存在する水は遠心力によって張りつき、各区画室２５の内周側に存在する水は重力によって落下して他の区画室２５へと移動する。このため、ドラム３を上記回転速度で暫時回転させると、すべての区画室２５内に存在する水の量は同程度になるという平滑化を達成することができる。このように水が平滑化された状態では、バランサ２３による偏心荷重はなくなり、洗濯物の偏在のみによる偏心荷重がドラム３の偏心荷重となる。
次いで、ステップＳ２〜Ｓ５と同様のステップＳ２２〜Ｓ２５の処理により、洗濯物の予備脱水、偏心荷重の検知、偏心量の判定を実行し、偏心量が許容値以下である場合には、ステップＳ３０へ進んで、回転速度制御部３１は、ドラム３の回転速度を約７００ｒｐｍまで上昇させ、その回転速度を維持して脱水を行う（高速脱水運転）。
一方、ステップＳ２５にて偏心量が許容値を超えている場合には、ステップＳ７１〜Ｓ７４と同様のステップＳ２６１〜Ｓ２６４の制御によるバランス調整を実行する。すなわち、ドラム３を約９０ｒｐｍで回転させ（ステップＳ２６１）、偏心位置に応じたタイミングでもってドラム３の回転速度を短時間５６ｒｐｍまで減速する（ステップＳ２６３）。すると、ドラム３の上方に持ち上げられつつある区画室２５から水が落下し、落下した水の多くは回転軸７に対して反対側に位置する別の区画室２５に流れ込む。その結果、洗濯物の偏在による偏心荷重がある位置近傍の区画室２５内の水は減少して、回転軸７に対して反対側に位置する区画室２５およびその隣接の区画室２５内の水が増加する。これにより、ドラム３全体の偏心荷重は小さくなる。
この実施例でも、第１の実施例の場合と同様、区画室２５からの排水は、ドラム３が複数回回転する間に間欠的にドラム３の回転速度を低下させることによって行われる。この場合に、区画室２５から排水するときにドラム３の回転速度を最初に低下させる時間、すなわち排水時間Ｔ１は、比較的短く設定される（ステップＳ２６２）。そして、第１回目の排水に引き続く第２回目の排水時には、排水時間Ｔ２が第１回目の排水時間Ｔ１よりも長く設定される（ステップＳ２６２）。同様にして、或る回のドラム３の回転時に設定される排水時間よりも次の回のドラム３の回転時に設定される排水時間を長く設定するようにして、偏心荷重位置の区画室２５からの排水を確実に行うようにしている。
ドラム３の減速を必要排水量に応じた回数だけ繰り返す点も、上述の第１の実施例の場合と同様である（ステップＳ２６４）。
［第３の実施例］
本発明の第３の実施例にかかるドラム式洗濯機について、図１３〜図１８を参照して説明する。
図１３は、第３の実施例にかかるドラム式洗濯機の全体構成を示す縦断面図である。第１および第２の実施例による洗濯機と同一構成である部分は同一符号を付して説明を省略する。
この洗濯機では、第１，第２の実施例による洗濯機に備えられていた回転センサ１８は設けられていない。その代わりに、外槽２の上部前方に、加速度センサ２９が配置されている。加速度センサ２９は主に外槽２の上下方向の加速度を検知するためのものである。加速度センサ２９の検知結果に基づいて、ドラム３の偏心荷重の大きさおよび位置を求めることができる。
図１４は、このドラム式洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。電気的な構成は、第１の実施例によるドラム式洗濯機の構成とほとんど同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、第１の実施例で備えられていた回転センサ１８およびモータ電流検出部４４がなくなり、代わりに加速度センサ２９が設けられている。加速度センサ２９はインバータ制御部４３の出力とは無関係に、独立して、マイクロコンピュータ３０に接続されている。
ドラム３に偏心荷重が生じていると、ドラム３が１回転する間に、加速度センサ２９により検出される加速度成分が偏心荷重に応じて変動する。それゆえこの加速度センサ２９の出力に基づき、偏心荷重の大きさおよび偏心荷重の位置（角度位置）を検出することができる。
図１５は、偏心荷重による加速度成分の変動の一例を示す波形図である。加速度成分の最小ピークＡｍｉｎは、ドラム３の偏心荷重が最高位置になるときに出現する。この特性を利用して、偏心荷重の位置を検出することができる。
一方、加速度成分の変動振幅、つまり最大ピーク値と最小ピーク値の差（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）は、偏心荷重の大きさを反映している。
図１６は、マイクロコンピュータ３０により、加速度センサ２９の出力から偏心荷重を求める方法を説明するための原理説明図である。
ドラム３が１回転する間に、偏心荷重がドラム３内で最高位置になるときに加速度は最小となる。したがって、偏心荷重が最高位置にある時を知るためには、加速度が極小になる時を知ればよい。加速度センサ２９からの出力値は、一定時間毎にサンプリングされ、マイクロコンピュータ３０内のＲＡＭ３６に記憶される。ここでは、サンプリング間隔を１０ｍｓとしている。ＲＡＭ３６は、加速度のサンプリング値を記憶するための第１〜第５の５つの記憶領域を有している。図１６（ａ）に示す各経過時間毎の記憶状況では、いずれも右端に示す記憶領域が第１の記憶領域である。
最新のサンプリング値の記憶の際、すでに第ｎの記憶領域（１≦ｎ≦４）に記憶されている値は、予め第（ｎ＋１）の記憶領域に移されたうえで、第１の記憶領域に最新のサンプリング値が記憶される。すでに第５の記憶領域に記憶されている値は失われる。すなわち、サンプリング開始後、５回目のサンプリングが行われるまで、記憶領域が第１の記憶領域より順次サンプリングデータで満たされていき、５回目のサンプリングが行われてから以降は、ＲＡＭ３６には、常に最新から４回前まで５つのサンプリング値が記憶されている（図１６（ａ））。
この際、新たなサンプリング値が記憶されるたびに、マイクロコンピュータ３０により、第１〜第５の記憶領域に記憶されている値の大小判定が行われる。これらの値の中で、第３の記憶領域に記憶されている値、すなわち、ｎ−２回前のサンプリング値が最も小さいとき、これを加速度の最小ピークと判定する（図１６（ｂ））。加速度の最小ピークは、偏心荷重の角度位置の最大ピークであるから、このようにして、偏心荷重の角度位置を知ることができる。
なお、この例では５回分のサンプリング値を用いて最小ピークを判断しているが、ＲＡＭ３６の記憶領域を３つとし、３回分のサンプリング値を用いて、第２の記憶領域に記憶された値が最小になった時を加速度の最小ピークとすることも可能である。ただし、ノイズにより誤った判定がなされることがないように、本実施形態のように５回以上のサンプリング値を用いて最小ピークの判定を行うことが好ましい。
一方、加速度の変動振幅、すなわち最大ピーク値と最小ピーク値との差は、偏心荷重の大きさを反映している。そこで、偏心荷重の大きさと加速度の変動振幅との関係を予め調べておけば、加速度の変動振幅から偏心荷重の大きさを知ることができる。
なお、本実施形態では、偏心荷重を求めるために、加速度の測定値を用いているが、モータ１２のトルク電流や床荷重の測定値を用いることもできる。その際も、同様の手法を適用できる。
いずれの場合でも、外槽２などのドラム３の支持部の加速度と、単独のデータを基に、ドラム３に生じている偏心荷重を検知することができる。すなわち、ドラム３の基準となる角度位置に対する偏心荷重の角度位置を知るなどの必要はなく、装置の構造を単純にできコストを下げることができる。
図１７は、脱水工程時のマイクロコンピュータ３０による制御動作を示すフローチャートである。また、図１８は、回転時のドラム３の状態を示す模式図である。
脱水工程が開始されると、排水バルブ１６が開かれると共に、ドラム３の回転速度が１００ｒｐｍ程度まで徐々に上げられる（ステップＳ３１）。この回転速度は、洗濯物に作用する遠心力と重力とが均衡する回転速度よりも僅かに大きい回転速度である。したがって、この後行われる偏心荷重の検知（ステップＳ３２）の際に、振動の少ない低速度で偏心荷重を検知することができる。また、回転速度を徐々に上げることにより、すすぎ工程終了後ドラム３内の一部分に固まって積み重なっていた洗濯物が、分散しながらドラム３の内周面に張り付いていき、１００ｒｐｍに達したときには、洗濯物が内周面にある程度分散して張り付いた状態となる。
この状態において、加速度センサ２９にて検出された加速度成分に基づいて、そのときドラム３に生じている偏心荷重の大きさと位置が検知される（ステップＳ３２）。そして、検知された偏心荷重の大きさが、第２の基準値としてのＧバランス許容値と比較され、Ｇバランス許容値以下であるか否かが判定される（ステップＳ３３）。
ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値以下である場合には、Ｇバランス調整を行う必要はない。そこで、１００ｒｐｍ程度の回転速度で回転されていたドラム３は、３００ｒｐｍ程度の回転速度まで上昇される（ステップＳ３７、図１８（ｂ）参照）。この回転速度は、ドラム３内の洗濯物に含まれる水が遠心力によって適度に飛散され、しかも、洗濯物の偏在による偏心荷重があっても、ドラム３や外槽２の振動が許容できる程度に収まるような回転速度である。すなわち、これにより洗濯物が予備的に脱水される。この予備脱水で、ある程度の脱水を行っておくことにより、ドラム３を高回転速度で回転させて脱水を行う際に、洗濯物の脱水率の相違により偏心荷重が増加するのを抑制することができる。また、洗濯物をドラム３の内周面によりしっかりと張り付かせることができるので、この後に行われるカウンタバランス調整時に、重力により洗濯物の位置がずれるのを防止できる。
一方、ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値を超えている場合には、次のようなＧバランス調整を実行する。具体的には、１００ｒｐｍ程度の回転速度で回転されていたドラム３を、偏心荷重位置に応じたタイミングでもって短時間３５ｒｐｍ程度まで減速させる（ステップＳ３４、図１８（ａ）参照）。すなわち、内部の洗濯物に作用する遠心力が重力に勝るような回転速度で回転しているドラム３を、一時的に、遠心力が重力よりも小さくなるような回転速度に落とす。
ドラム３の回転速度を減速するタイミングについては、図１５に示したような加速度成分の変動を監視し、その最小ピークＡｍｉｎの発生地点でもって偏心荷重の位置を認識し、偏心荷重がドラム３の最低位置を通過して上方に持ち上げられる途中の適宜の時点（例えば最高位置に対して回転方向手前側９０°から最高位置までの範囲）で減速させる。これにより、偏心荷重位置の近傍に位置する洗濯物が落下する。
ドラム３内の洗濯物に作用する遠心力は、回転中心（回転軸７）からの距離に比例するから、回転中心の近くに位置している洗濯物ほど作用する遠心力が小さい。このため、全ての洗濯物に作用する遠心力が重力に勝っている状態からドラム３を減速すると、積み重なっている洗濯物のうち、回転中心に近い側の洗濯物が先に重力により落下する。したがって、減速する速度と時間を適切に決めることにより、ドラム３内の洗濯物を内周面に張り付かせたまま、その張り付いた洗濯物に積み重なっている回転中心に近い洗濯物を落下させ分散させることができる。
この後、再び加速度センサ２９にて検出された加速度成分に基づいて、そのときのドラム３に生じている偏心荷重の大きさと位置が検知される（ステップＳ３５）。そして、検知された偏心荷重の大きさがＧバランス許容値以下であるか否かが判定される（ステップＳ３６）。
ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値以下である場合には、上述の予備脱水が実行される（ステップＳ３７）。
一方、ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値を超えている場合には、ステップＳ３４に戻り、再びＧバランス調整が実行される。ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値以下となるまで、ステップＳ３４〜Ｓ３６が繰り返される。
ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがＧバランス許容値以下となり、予備脱水が完了すると、加速度センサ２９にて検出された加速度成分に基づいて、そのときドラム３に生じている偏心荷重の大きさと位置が検知される（ステップＳ３８）。そして、検知された偏心荷重の大きさが、基準値としてのカウンタバランス許容値以下であるか否かが判定きれる（ステップＳ３９）。このカウンタバランス許容値は、Ｇバランス許容値（第２の基準値）よりも小さい値である。
ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値以下である場合には、ドラム３の偏心荷重のカウンタバランス調整を行う必要はない。そこで、３００ｒｐｍ程度の回転速度で回転されていたドラム３は高速度（約７００ｒｐｍ）まで回転速度が上昇され、その回転速度が維持されて脱水が行われる（ステップＳ４５）。
一方、ドラム３に生じている偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値を超えている場合には、カウンタバランス調整を実行する。
ステップＳ４０〜Ｓ４２において行われるカウンタバランス調整は、第１の実施例の図６のステップＳ７１〜Ｓ７４で説明した処理と、実質的に同じである。
カウンタバランス調整の後、再び加速度センサ２９にて検出された加速度成分に基づいて、そのときのドラム３全体に生じている偏心荷重の大きさと位置が検知される（ステップＳ４２）。そして、検知された偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値以下であるか否かが判定される（ステップＳ４３）。
ドラム３全体に生じている偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値以下である場合には、１００ｒｐｍ程度の回転速度で回転されていたドラム３は高速度（約７００ｒｐｍ）まで回転速度が上昇され、その回転速度が維持されて脱水が行われる（ステップＳ４５）。
一方、ドラム３全体に生じている偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値を超えている場合には、カウンタバランス調整によってドラム３の偏心荷重が解消されていないことから、ドラム３は偏心荷重が生じていても振動が大きくならない程度の中速度（約５００ｒｐｍ）まで回転速度が上昇され、その回転速度が維持されて脱水が行われる（ステップＳ４４）。ただし、ドラム３全体に生じている偏心荷重の大きさがカウンタバランス許容値以下となるまで、ステップＳ４１〜Ｓ４３を繰り返し行ってもよい。
ステップＳ４４またはステップＳ４５のいずれにおいても、所定の脱水運転時間が経過した後、脱水運転が終了する。
本実施形態では、洗濯物により生じる偏心荷重を貯水槽２０内に貯められた水の偏心荷重により打ち消すことができるので、ドラム３全体としてみるとほとんど偏心荷重を生じない。これにより、洗濯物が偏った状態で脱水を行っても、振動や振動に伴う騒音がほとんど発生しない。特に、Ｇバランス調整により偏心荷重を大まかに分散させたのちカウンタバランス調整を行うので、打ち消すことのできる偏心荷重の範囲を広くすることができる。
［第４の実施例］
本発明の第４の実施例にかかるドラム式洗濯機について、図１９〜図２４を参照して説明する。
図１９は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機の全体構成を示す縦断面側面図である。第１の実施例にかかる洗濯機の構成と同一または対応する構成部分には同一符号が付されている。
このドラム式洗濯機では、ドラム３の後方に回転軸７が連結されており、回転軸７は外槽２の後方へ突出している。回転軸７は外槽２に対して軸受８によって取り付けられている。そして回転軸７の後端部はＤＤ（ダイレクトドライブ）モータ１０に連結されている。よってドラム３は、洗濯，脱水時に、ＤＤモータ１０により回転軸７を中心に回転される。
この実施形態の１つの特徴は、回転軸７が傾いていることである。具体的には、回転軸７は水平方向に対して３０度以下の範囲で傾いている。好ましくは水平方向に対して１０〜２０度の範囲、さらに好ましくは約１５度の傾きを有している。その結果、回転軸７に軸支されたドラム３は、水平方向に対して３０度以下の範囲で傾いた状態で回転される。この場合において、ドラム３前方の開口４７は、斜め上方を向くようにドラム３が傾斜されている。よって、傾斜したドラム３に対して、斜め上方を向いた開口４７から洗濯物を出し入れし易いという効果がある。
ドラム３の傾きを３０度以下の範囲とした理由は、ドラム３に収容された洗濯物が回転軸方向に前方または後方へ、すなわちドラム３内で前後に偏るのを防止するためである。
発明者等の実験によれば、図１９において、ドラム３を傾け過ぎた場合は、洗濯物はドラム３内で後方（図１９において右寄り）に偏る。その結果、洗濯時にドラム３を回転させても、洗濯物を十分に撹拌できず、洗浄性能が劣化するおそれがあることがわかった。しかし、ドラム３の傾きを３０度以下の範囲にした場合は、回転軸方向に洗濯物はほとんど偏らず、洗浄性能が劣化することがないこともわかった。
そこでこの実施形態では、ドラム３への洗濯物の出し入れを容易にし、しかも洗濯性能が劣化しないようにすべく、ドラム３を約１５度傾けた配置構成を採用した。
ドラム３の内周面には、洗濯物を持ち上げるためのバッフル（図示せず）が適宜の位置に突設されており、また、ドラム３の内周面には多数の通水孔（図示せず）が穿孔されている。洗濯やすすぎ時には、外槽２内に溜められた水は通水孔を通ってドラム３内に流入する。また脱水時には、ドラム３が高速回転されることによって、ドラム３内の洗濯物から絞り出される水は通水孔を通って外槽２側へ飛散する。
ドラム３の後方は後壁４８で閉じられており、後壁４８の後方に貯水槽２０が配置されている。つまり、貯水槽２０は、ドラム３の後壁４８と外槽２との間に、ドラム３の後壁４８と一体に回転するように備えられている。この貯水槽２０の具体的な構成については、図２０，図２１を参照して後述する。なお、貯水槽２０をドラム３の外側（後壁４８の後ろ側）に設けるのに代え、ドラム３内（後壁４８の前側）に設けてもよい。
このドラム式洗濯機にも、給水および排水機構が備えられている。給水機構の特徴としては、注水口１５が、外槽２内に進入し、最下方に回転してくる貯水槽２０に対向していることである。特に、注水口１５は、回転軸７の下方に備えられていることである。よって、注水口１５から水が注がれても、その水は回転軸７に当たらず、良好に貯水槽２０へ供給される。また注水口１５から注がれる水は、貯水槽２０からこぼれ出ると外槽２内に溜められ、洗濯，すすぎに利用される。
外槽２の最も低い位置（図１９では外槽２の後端付近の下方中央部）に排水孔が形成され、そこに排水管４６の一端が連結されている。よって排水時には、外槽２内の水は、すべて、排水管４６を通って外部へ排水することができる。
なお、排水管４６の途中に排水ポンプを設けて強制排水するようにしてもよい。
筐体１内には、さらに、外槽２を支持するための一対のダンパ４９および一対のコイルばね５０が備えられている。一対のダンパ４９は外槽２の後方寄りの下方を支持しており、外槽２と筐体１の内底面との間を連結している。ダンパ４９は外槽２が振動した場合に、その振動を吸収し得る状態で、外槽２を支持している。
一対のコイルばね５０は、外槽２の上方前寄りを支持しており、外槽２と筐体１の天面との間を連結している。外槽２は上記ダンパ４９およびコイルばね５０によって、筐体１内で揺れ得る状態で支持されている。
外槽２のたとえば上部前方には、加速度センサ２９が取り付けられている。加速度センサ２９は、外槽２の上下方向および左右方向（紙面に垂直な方向）の加速度を検知するためのものである。加速度センサ２９の検知結果に基づいて、ドラム３内に収容された洗濯物の偏在等に起因するドラム３全体の偏心荷重の大きさおよび位置を求めることができる。
図２０は、図１９中のＣ−Ｃ’切断線断面図である。また、図２１は、１つの貯水槽の外観斜視図である。
ドラム３の後壁４８の後方には、環状の容器５４が備えられている。この容器５４は、図２０に示すように、回転軸７を中心とする円周上に等間隔で配置された複数の貯水槽２０，２０…を有している。
図２０および図２１を参照して、環状の容器５４は、所定間隔で平行に配置された一対の環状板３８，３９と、一対の環状板３８，３９の外周面を塞ぐ周面板３３とにより構成されている。そしてその環状の容器５４内には、容器を半径方向に等間隔で複数の貯水槽２０に区画する区画板５５が備えられている。この実施形態では、環状の容器５４は１６枚の区画板５５によって１６個の貯水槽２０に区分されている。
各貯水槽２０は、回転中心に向かって開いた開口２６を有する。そして各貯水槽２０の開口２６には、それぞれ、開口の約１／２〜２／３を覆う仕切り板２７が設けられている。仕切り板２７は、ドラム３の回転に伴って回転する貯水槽２０の回転方向進行側から開口２６を覆っている。かかる仕切り板２７の存在により、不所望の貯水槽２０から水がこぼれるのを防止することができる。
さらに、仕切り板２７は、開口２６から槽内へと水を導くことができるように、開口２６へ臨む端縁２８方向へ下り傾斜が付けられている。
１つの貯水槽２０の寸法の一例を示すと、開口２６は１２５ｍｍのＲ（円弧状）をし、その外周面は２７５ｍｍのＲ（円弧状）をし、その厚み（環状板３８，３９の間隔）は２５ｍｍである。
複数の貯水槽２０は、上述したように一対の環状板３８，３９、周面板３３および区画板５５によって構成してもよいが、ドラム３への取り付け易さを考慮すると、たとえば４つのパーツの集合体としてもよい。より具体的には、図２０において、９０度単位で環状の容器５４を四等分し、それら４つの貯水槽のパーツが合わさって環状の１６個の貯水槽配列が構成されるような構成にするのが好ましい。
なお貯水槽は、上述した実施形態に限定されるものではなく、貯水槽が１個ずつ独立した構成であっても構わない。
また貯水槽の数は１６個に限らず、他の数であっても構わない。
なお、ドラムの水平軸からの傾きがあまり大きくなりすぎると、貯水槽に溜まる水の量が減るので、後述するカウンタバランスの効果が小さくなる。この観点からも、ドラムの水平軸からの傾きは３０度以下とすることが好ましい。
第４の実施例のドラム式洗濯機の電気的構成は、第３の実施例と同じであり、制御に関するプログラムのみが若干異なるだけである。
図２２は、脱水行程におけるこのドラム式洗濯機の制御動作を示す概略フローチャートである。
まず、ドラム３が１００ｒｐｍで回転され偏心量（偏心荷重の大きさおよび角度位置）が検知される（ステップＰ１）。検知された偏心量が許容範囲内であれば予備脱水に移り、ドラム３は３００ｒｐｍで回転される（ステップＰ２）。そして３００ｒｐｍで回転されているドラム３の偏心量が検知される（ステップＰ３）。次いでステップＳ３で検知された偏心量を打ち消すためにカウンタバランスが行われる（ステップＰ４）。
カウンタバランスの概要を、図２４を参照して説明する。カウンタバランスでは、まず、複数の貯水槽２０のすべてに水を満たした状態にする。各貯水槽２０は、ドラム３が所定速度以上、この実施形態では１００ｒｐｍ以上で回転しているときには、その回転により生じる遠心力で水を溜めておくことができる。そこでドラム３を１００ｒｐｍで回転させながらすべての貯水槽２０に水を溜める（図２４（ａ）参照）。
次いで、ドラム３内に収容された洗濯物の偏りにより生じている偏心荷重を打ち消すように、貯水槽２０に溜まった水を選択的にこぼす。貯水槽２０の水は、ドラム３の回転速度が所定速度未満ではこぼれ落ちる。そこでこの実施形態では、ドラム３の回転数を所定のタイミングで短時間４５ｒｐｍに減速させる。減速タイミングは、偏心荷重の存在する角度位置の貯水槽２０から水がこぼれ落ちるタイミングである（図２４（ｂ））。
かかる処理を１回〜数回行うことにより、図２４（ｃ）に示すようなカウンタバランス調整がされた状態、つまり洗濯物の偏心荷重が貯水槽２０の水の荷重で相殺された状態を実現できる。
図２２に戻って、ステップＰ４でカウンタバランスが行われた後、ドラム３はたとえば５００ｒｐｍで回転されて中速脱水が行われる（ステップＰ５）。そしてこの中速脱水中にも偏心量が検知される（ステップＰ６）。
ステップＰ４で行われたカウンタバランスは、ドラム３が３００ｒｐｍで回転していた時の偏心荷重を打ち消すために行われたものである。ドラム３の回転数が３００ｒｐｍから５００ｒｐｍに上昇した場合は、洗濯物の水分がさらに絞り出されるから、偏心量が変化する。そこでステップＰ６では中速脱水時（ドラム３が５００ｒｐｍで回転しているとき）の偏心量を検知する。
そしてその偏心量を打ち消すために、ステップＰ７でカウンタバランスが行われる。
その結果偏心荷重が打ち消されたドラム３は、さらにその回転速度が高められ、７００ｒｐｍで回転される（ステップＰ８）。そしてその場合も、洗濯物からさらに絞り出された水分により偏心荷重が変化する可能性があるから、偏心量が検知される（ステップＰ９）。
そしてその偏心量を打ち消すためのカウンタバランスが行われ（ステップＰ１０）、その後にドラム３が１０００ｒｐｍで回転される高速脱水が行われる（ステップＰ１１）。
なお、ステップＰ３，Ｐ６，Ｐ９で行われた偏心量検知の結果、その偏心量が次の脱水回転に支障のない程度であれば、ステップＰ４，Ｐ７，Ｐ１０のカウンタバランス処理はスキップされて、ドラム３は次の脱水速度で回転される。
図２３は、図２２で説明した脱水制御動作のより詳細な内容を示すフローチャートである。図２３を参照して、より具体的な制御動作について説明をする。
脱水行程に先立って、マイクロコンピュータ３０からの指示により、バルブ駆動部４２によって排水バルブ１６が開かれる。これにより、外槽２内に既に存在する水や以下の脱水行程で外槽２にもたらされる水は、排水管４６を経て排水口１７から排出される。
脱水行程が開始されると、マイクロコンピュータ３０は、インバータ制御部４３を介してＤＤモータ１０を制御し、ドラム３を５０ｒｐｍ、７０ｒｐｍ、１００ｒｐｍでそれぞれ５秒間回転させる（ステップＴ１）。１００ｒｐｍの回転速度では、ドラム３内の洗濯物に作用する遠心力は重力より大きいので、洗濯物はドラム３の内周面に張りついてドラム３と一体に回転する。この状態において、加速度センサ２９の出力に基づき、上下方向の加速度が０．０５Ｇ未満であり、かつ左右方向の加速度が０．３Ｇ未満であるか否かが判別される（ステップＴ２）。上下方向の加速度および左右方向の加速度がこれらの条件を満たさないときは、エラー表示（ステップＴ２１）を経て、脱水行程が中止される。このような場合は、上下方向の加速度または左右方向の加速度が、想定している値より大きいので、以後の処理は行わないこととしている。
上下方向の加速度および左右方向の加速度がこれらの条件を満たすときは、ドラム３の回転速度の履歴に関するフラグが初期化される。すなわち、ドラム３の３００ｒｐｍでの回転履歴を示す３００フラグ、５００ｒｐｍでの回転履歴を示す５００フラグ、および７００ｒｐｍでの回転履歴を示す７００フラグにそれぞれ０が代入される（ステップＴ３）。
次いで、カウンタを０にリセットした後（ステップＴ４）、マイクロコンピュータ３０は、ドラム３の回転速度を３００ｒｐｍに上げ、２０秒回転させた後（ステップＴ５）、３００ｒｐｍ用のしきい値を選択する（ステップＴ６）。このしきい値とは、ドラム３が３００ｒｐｍで回転するときに許容可能な上下方向の加速度であり、たとえば０．０２５Ｇである。
その後３００フラグに１が代入され、給水フラグが０にされる（ステップＴ７）。
次に、偏心荷重の検知を行い、加速度センサ２９による上下方向の加速度がしきい値（０．０２５Ｇ）より大きいか否かが判別される（ステップＴ８）。上下方向の加速度が許容値より大きいときは、カウンタが１増加される（ステップ９）。そしてマイクロコンピュータ３０は、給水フラグが０か否かの判別をし（ステップＴ１０）、給水フラグが０で、給水が行われていない場合には、ドラム３を１００ｒｐｍで回転させ、この状態で、給水バルブ１４を開くよう指示する（ステップＴ１４）。すると、注水口１５から水が放出される。注水口１５の下方にはドラム３と一体的に回転している複数の貯水槽２０の開口２６があるから、水は貯水槽２０に溜まる。貯水槽２０に溜まった水は、遠心力によりこぼれることなく保持される。
一方、洗濯物は遠心力によってドラム３内の内周面に押しつけられているので、洗濯物の偏在による偏心荷重の状態も変化しない。従って、水が貯水槽２０に溜められる前後でドラム３の偏心荷重は変化しない。
その後マイクロコンピュータ３０は給水フラグを１にし（ステップＴ１５）、ステップＴ１１へと進む。
ステップＴ１０で給水フラグが０でない場合は、既に給水が完了しているから、処理はステップＴ１１へ進む。
ステップＴ１１では、カウンタの値が５未満か否かの判別がされる。カウンタの値が５未満の場合には、ステップＴ８で検知した偏心荷重の位置を利用して、その偏心荷重を打ち消すために選択的に貯水槽２０内の水をこぼす処理が行われる（ステップＴ１２）。たとえば、その偏心荷重と回転方向に同一回転角度位置にあるか、または最も近接した回転角度位置にある貯水槽２０内の水をこぼすようにドラム３の回転制御を行う。すなわち、貯水槽２０の中の水に作用する遠心力が重力に勝るような回転速度（たとえば１００ｒｐｍ）でドラム３を回転している状態から、短時間、遠心力が重力よりも小さくなるような回転速度（たとえば４５ｒｐｍ）にドラム３の回転速度を落とすと、そのときにドラム３の回転上方に位置している貯水槽２０から水がこぼれて、その量が減少する。
なおこの実施例では、ドラム３が水平方向に対して傾いているから、複数の貯水槽２０も傾いており、落下する水が下方を通過している貯水槽２０に入ることはほとんどない。
次いで、１００ｒｐｍ用のしきい値が選択される（ステップＴ１３）。このしきい値は、ドラム３が１００ｒｐｍで回転するときに許容可能な上下方向の加速度であり、たとえば０．０１０Ｇである。そして、ステップＴ８に戻り、偏心荷重の検知を行い、加速度センサ２９による上下方向の加速度がしきい値（０．０１０Ｇ）より大きいか否かが判断される。そしてこの判断が肯定された場合は、ステップＴ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２の処理が、カウンタが５になるまで継続される。
ステップＴ１１でカウンタが５になった場合は、エラー表示（ステップＴ２１）を経て、脱水工程が中止される。すなわち、続けて５回のカウンタバランスを実行しても、偏心荷重は許容値以下まで低減しなかった場合は、不測の事態が起こっているとみなされ、以後の処理は行わないこととしている。
ステップ８で、上下方向の加速度がしきい値以下と判別された場合は、カウンタを０にリセットし（ステップ１６）、３００フラグ＝１かつ５００フラグ＝０かつ７００フラグ＝０であるか否かが判別される（ステップＴ１７）。この条件を満たす場合、マイクロコンピュータ３０は、ドラム３を回転速度５００ｒｐｍで２０秒回転させる（ステップＴ２２）。そして５００ｒｐｍ用のしきい値が選択され（ステップＴ２３）、５００フラグに１が代入される（ステップＴ２４）。その後、再度ステップＴ８へと戻り、上下方向の加速度が検知されて、それがステップＴ２３で選択されたしきい値と比較される。
ステップＴ１７の条件を満たさない場合は、続いて、３００フラグ＝１かつ５００フラグ＝１かつ７００フラグ＝０であるか否かが判別される（ステップＴ１８）。この条件を満たす場合、マイクロコンピュータ３０は、ドラム３を７００ｒｐｍで２０秒回転させ（ステップＴ２５）、７００ｒｐｍ用のしきい値が選択され（ステップＴ２６）、７００フラグに１が代入される（ステップＴ２７）。そして再びステップＴ８へと戻り、検出された上下加速度がステップＴ２６で選択されたしきい値と比較される。
なお、ステップＴ２３のしきい値は、たとえば０．５Ｇであり、Ｔ２６のしきい値はたとえば０．８Ｇである。
このように、３００ｒｐｍにおけるしきい値、５００ｒｐｍにおけるしきい値および７００ｒｐｍにおけるしきい値を、それぞれの回転数に適した値にすることにより、ドラム３が高速回転されても、それにより生じる振動がそのしきい値以下になるようにカウンタバランスが実行され、ドラム３の高速回転に伴う振動や騒音の発生が抑えられる。
ステップＴ１８の条件を満たしていない場合は、続いて、３００フラグ＝１かつ５００フラグ＝１かつ７００フラグ＝１であるか否かが確認的に判別される（ステップ１９）。これらのフラグが１つでも０である場合は、エラー表示（ステップＴ２１）を経て脱水行程が中止される。
ステップＴ１９の条件を満たす場合、マイクロコンピュータ３０は、ドラム３を１０００ｒｐｍで２０秒回転させ、脱水を終了する。
第４の実施例に係るドラム式洗濯機は、次のような変形が可能である。
図１９において、筐体１は複数の脚５１で支持されているが、少なくとも１つの脚５１に、重量センサ（図示せず）を設ける。そして重量センサによって、脚５１にかかる重量を検知する。検知した重量は、マイクロコンピュータ３０に送る。マイクロコンピュータ３０は、ドラム３内に洗濯物がない状態で検知された重量と、洗濯物がある状態で検知された重量とを比較することにより、ドラム３内にある洗濯物の重量を計算することができる。この重量の測定および計算は、洗濯開始前に行っておくことにより、図２３で説明した制御を、洗濯物の重量に応じたより適正な制御にすることができる。
すなわち、図２３のステップＴ１３、Ｔ６、Ｔ２３、Ｔ２６で選択する回転数毎のしきい値を、洗濯物の重量に応じて異なるしきい値を選択することが可能となる。そして、これにより、より振動の少ない制御を行うことができる。
表１に、洗濯物重量に応じた、１００ｒｐｍ，３００ｒｐｍ，５００ｒｐｍおよび７００ｒｐｍの回転数の加速度のしきい値の一例を示す。
【表１】
0003973425.tif 000002
0003973425.tif 000003
第４の実施例に係るドラム式洗濯機は、さらに、図２５や図２６のように変形することができる。すなわち、図２５に示すように、貯水槽２０を、ドラム３の背面だけでなく、ドラム３の前面に設けるようにしてもよい。
また、図２６に示すように、貯水槽２０を、ドラム３の背面ではなく、ドラム３の前面に設けた構成でもよい。
図２５および図２６においては、前面側に設けられた貯水槽２０は、第２の実施例の図１１で説明したような貯水槽２０であり、給排水の必要のないものが用いられている。
なお、前述した第１の実施例〜第３の実施例においても、貯水槽２０を、ドラムの背面ではなく、ドラムの前面に設ける構成とすることができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
この出願は、２０００年４月１９日に日本国特許庁に提出された特願２０００−１１７７７５号、２０００年９月１８日に日本国特許庁に提出された特願２０００−２８２３５０号、２０００年９月２２日に日本国特許庁に提出された特願２０００−２８８６２６号、および２０００年１０月２４日に日本国特許庁に提出された特願２０００−３２３６５１号に基づき、条約による優先権を主張しており、これら４つの出願の全開示はこの出願に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施例にかかるドラム式洗濯機の縦断面図である。
図２は、図１中のＡ−Ａ’線断面図である。
図３は、第１の実施例にかかるドラム式洗濯機における貯水槽の外観斜視図である。
図４は、第１の実施例にかかるドラム式洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
図５は、偏心荷重の検知動作を説明するための波形図である。
図６は、第１の実施例にかかるドラム式洗濯機における、脱水行程時の制御動作を示すフローチャートである。
図７は、第１の実施例にかかるドラム式洗濯機における、バランス調整動作時の貯水槽内の水の状態を示す模式図である。
図８は、最高点に位置する貯水槽に貯留された水に働く力を説明するためのもの図解図である。
図９は、貯水槽の残水量と排水時間との関係を説明するための図解図である。
図１０は、本発明の第２の実施例にかかるドラム式洗濯機の縦断面図である。
図１１は、図１０中のＢ−Ｂ’線断面図である。
図１２は、第２の実施例にかかるドラム式洗濯機における、脱水行程時の制御動作を示すフローチャートである。
図１３は、本発明の第３の実施例にかかるドラム式洗濯機の全体構成を示す縦断面図である。
図１４は、第３の実施例にかかるドラム式洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
図１５は、偏心荷重による加速度成分の変動の一例を示す波形図である。
図１６は、マイクロコンピュータにより、加速度センサの出力から偏心荷重を求める方法を説明するための原理説明図である。
図１７は、第３の実施例にかかるドラム式洗濯機における、脱水工程時のマイクロコンピュータによる制御動作を示すフローチャートである。
図１８は、ドラム回転時の貯水槽の状態を示す模式図である。
図１９は、本発明の第４の実施例にかかるドラム式洗濯機の全体構成を示す図解的な縦断面図である。
図２０は、図１９中のＣ−Ｃ’切断面断面図である。
図２１は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機に備えられている１つの貯水槽の外観斜視図である。
図２２は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機における、脱水工程時のマイクロコンピュータによる制御動作の概要を示すフローチャートである。
図２３は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機における、脱水工程時のマイクロコンピュータによる制御動作の詳細を示すフローチャートである。
図２４は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機における、ドラム回転時の貯水槽の状態を示す模式図である。
図２５は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機の変形例を示す縦断面図である。
図２６は、第４の実施例にかかるドラム式洗濯機の、別の変形例を示す縦断面図である。
【図１】
0003973425.tif 000004
【図２】
0003973425.tif 000005
【図３】
0003973425.tif 000006
【図４】
0003973425.tif 000007
【図５】
0003973425.tif 000008
【図６】
0003973425.tif 000009
【図７】
0003973425.tif 000010
【図８】
0003973425.tif 000011
【図９】
0003973425.tif 000012
【図１０】
0003973425.tif 000013
【図１１】
0003973425.tif 000014
【図１２】
0003973425.tif 000015
【図１３】
0003973425.tif 000016
【図１４】
0003973425.tif 000017
【図１５】
0003973425.tif 000018
【図１６】
0003973425.tif 000019
【図１７】
0003973425.tif 000020
【図１８】
0003973425.tif 000021
【図１９】
0003973425.tif 000022
【図２０】
0003973425.tif 000023
【図２１】
0003973425.tif 000024
【図２２】
0003973425.tif 000025
【図２３】
0003973425.tif 000026
【図２４】
0003973425.tif 000027
【図２５】
0003973425.tif 000028
【図２６】
0003973425.tif 000029