| 【発明の名称】 |
ドラム式洗濯機 |
| 【発明者】 |
【氏名】村上 一重
【氏名】中川 克人
【氏名】角田 正彦
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| 【要約】 |
【課題】遠心脱水時のドラムや外槽の異常振動の発生を確実に防止する。
【解決手段】ドラムの周方向に適当に洗濯物を分散させ、その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やや高い回転速度（１００ｒｐｍ）でドラムを回転させ、その状態でモータ電流のトルク電流成分に基づいて偏心量を検知し、この偏心量が所定の許容値以下である場合（判定２、３又は４）に、ドラムの回転速度を２００ｒｐｍまで上昇させる。この回転速度で再びトルク電流成分に基づいて偏心量を検知し、この偏心量が所定の許容値以下である場合（判定５）には更に回転速度を上げる。判定２、３又は４で同一の偏心量であると判定された場合であっても、判定５ではドラム５の前部に偏心荷重が在るほうが後部に在るよりも偏心量が大きく現れるので、振動が大きくなる最悪のケースを想定して脱水を立ち上げるか否かを決めることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 機枠と、該機枠内部に弾性体を介して揺動自在に設けられた外槽と、該外槽内部に略水平な軸により回転自在に軸支されたドラムとを具備し、該ドラムを高速で回転させることによって該ドラム内に収容されている洗濯物を遠心脱水するドラム式洗濯機において、ａ）前記ドラム内での軸周りの洗濯物の偏在に起因するとともに該軸の延伸方向における洗濯物の分布をも反映した偏心量又はそれに対応した指標値を求める偏心荷重検知手段と、ｂ）該偏心量又は指標値が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合に前記ドラムの回転速度を上げて遠心脱水を行う運転制御手段と、を備え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、前記偏心荷重検知手段は、前記ドラムが所定の回転速度で回転している状態で、該ドラムを回転駆動するモータに流れる電流のトルク電流成分を基に前記偏心量又は指標値を取得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、前記所定の回転速度は、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度よりも大きく、且つ前記外槽が有する共振周波数に相当する共振回転速度よりも小さいような範囲内であることを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のドラム式洗濯機において、前記所定値は、前記ドラムの前部に偏心荷重が存在することを想定した許容値を基に定められることを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項５】 請求項１〜４に記載のドラム式洗濯機において、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度よりも大きく、且つ前記外槽が有する共振周波数に相当する共振回転速度よりも小さいような範囲内で、第１の回転速度と該第１の回転速度よりも大きな第２の回転速度とを設定し、前記運転制御手段は、まず第１の回転速度でもってドラムが回転している状態で前記偏心荷重検知手段により検知された偏心量又は指標値が所定値以下である場合に、該ドラムの回転速度を第２の回転速度まで上昇させ、更に第２の回転速度でドラムが回転している状態で前記偏心荷重検知手段により検知された偏心量又は指標値を判定して、該ドラムの回転速度を更に上げて遠心脱水を行うか否かを決定することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のドラム式洗濯機において、前記運転制御手段は、前記偏心量又は指標値が所定値を越えている場合には、洗濯物の分散配置を再度行うべく、ドラムの回転速度を少なくとも前記均衡回転速度を下回るまで落とすことを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項７】 請求項６に記載のドラム式洗濯機において、前記偏心量又は指標値が所定値を越えている場合、再び偏心量又は指標値の判定を行う際の判定基準である所定値を大きくするように修正することを特徴とするドラム式洗濯機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、略水平な軸を中心に回転駆動されるドラムを有するドラム式洗濯機に関し、更に詳しくは、該ドラムを内装する外槽が弾性体により揺動可能に保持された構造を有するドラム式洗濯機に関する。なお、ここで「脱水」とは、石油系溶剤等を用いた洗濯における「脱液」も含めることとする。
【０００２】
【従来の技術】ドラム式洗濯機は、濡れた洗濯物が収容された円筒籠状のドラムを水平軸を中心に高速回転させて、洗濯物に含まれる水を周囲に飛散して除去する構成を有している。このような遠心脱水の際の大きな問題点の１つは、洗濯物がドラム内周壁に不均等に分散している状態でドラムを高速回転させると、回転軸周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。
【０００３】上述したような問題に対し、ドラムの周方向にバランスよく洗濯物を分散させることにより偏心荷重を軽減する方法や、ドラムの一部に重量固定又は重量可変式の重錘を設け、その重錘と洗濯物との釣合によって偏心荷重を軽減する方法など、脱水立ち上げ時のバランス調整に関する種々の提案がなされている。これら従来のドラム式洗濯機によれば、洗濯物をドラム周方向に適度に分散又は集中させて、ドラム全体の偏心荷重が所定範囲内に収まるようにした上でドラムの回転速度を遠心脱水を行うための速度まで上昇させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来のバランス調整方法のいずれにおいても、ドラムの周方向つまり回転軸周りのバランスは考慮されているものの、回転軸の延伸方向つまり円筒形状のドラムの奥行方向のバランスは考慮されていない。ドラム式洗濯機では、ドラムはその後部端面に固定された回転軸によって略水平に片持支持されており、その回転軸はベアリング等から成る軸受により回転自在に支持されている。そのため、周方向にみれば同一の偏心荷重であっても、軸方向にみてドラム前部に偏心荷重が存在する場合には、ドラム後部に偏心荷重が存在する場合に比べて軸受から偏心荷重までの距離が長くなり、ドラムを高速回転させたときに軸受に掛かる負荷がそれだけ大きくなる。また、ドラムを内装した外槽をバネ等の弾性体で懸垂して振動吸収を図った構造である場合には、偏心荷重が軸受から離れた位置に存在するほど外槽の揺動も大きくなることがわかった。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、ドラムの周方向でみた偏心荷重の大きさのみならず、ドラムの軸方向（上記奥行方向）の偏心荷重の位置をも考慮して、ドラムを高速で回転させる際の振動や騒音の発生を軽減することができるドラム式洗濯機を提供することにある。
【０００６】
【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に係る第１のドラム式洗濯機は、機枠と、該機枠内部に弾性体を介して揺動自在に設けられた外槽と、該外槽内部に略水平な軸により回転自在に軸支されたドラムとを具備し、該ドラムを高速で回転させることによって該ドラム内に収容されている洗濯物を遠心脱水するドラム式洗濯機において、ａ）前記ドラム内での軸周りの洗濯物の偏在に起因するとともに該軸の延伸方向における洗濯物の分布をも反映した偏心量又はそれに対応した指標値を求める偏心荷重検知手段と、ｂ）該偏心量又は指標値が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合に前記ドラムの回転速度を上げて遠心脱水を行う運転制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】従来のドラム式洗濯機では、軸周りの洗濯物の偏在に起因する偏心荷重の大きさ（つまり偏心量）又はそれに応じた指標値を検知し、この偏心量又は指標値が或る許容値以下である場合に、脱水運転を立ち上げるようにしている。これに対し本発明に係る第１のドラム式洗濯機では、偏心荷重検知手段は、ドラムを片持支持している軸の延伸方向における洗濯物の分布をも反映した偏心量又は指標値を検知する。軸周りの洗濯物の偏在に起因する偏心荷重がドラムの軸取着部（通常はドラムの後端面）から離れた位置にあるほど、ドラム回転時に、軸を支承している軸受に掛かる負荷は大きくなる。つまり、実質的な偏心量は大きいものと考えることができる。運転制御手段は、このようなことを考慮して設定された所定値と上記偏心量又は指標値とを比較し、所定値以下である場合には、ドラムの回転速度を上昇させてもドラムや外槽の振動は許容範囲内に収まるものと判断を下し、遠心脱水を行う。
【０００８】したがって、この発明に係る第１のドラム式洗濯機では、軸周りの質量のバランスが同程度であっても、偏心荷重がドラムの軸取着部からどの程度離れた位置に存在するかによって（換言すれば、上記実質的な偏心量によって）、ドラムの回転速度が上昇されて遠心脱水が実行されたり、或いはされなかったりする。
【０００９】一実施形態として、本発明に係る第２のドラム式洗濯機では、上記第１のドラム式洗濯機において、前記偏心荷重検知手段は、前記ドラムが所定の回転速度で回転している状態で、該ドラムを回転駆動するモータに流れる電流のトルク電流成分を基に前記偏心量又は指標値を取得する構成とすることができる。すなわち、ドラムの軸周りにアンバランスがあると、ドラムが１回転する期間に負荷トルクが変動するから、これに伴いトルク電流成分が変動する。しかも、ドラムの回転速度を或る程度以上大きくすると、上述のようにドラムの軸取着部と偏心荷重との離間距離に応じて相違する実質的な偏心量の影響がトルク電流成分に現れる。したがって、上記構成によれば、トルク電流成分を基に、具体的にはドラムが１回転する期間のトルク電流成分の変動振幅を基に偏心量（つまり上記実質的な偏心量）又は指標値を求め、これを所定値と比較することにより遠心脱水の可否を決定することができる。
【００１０】一般にドラム式洗濯機では、遠心脱水を行うための回転速度よりも低い速度領域に上記共振回転速度が存在する。この共振回転速度では外槽やドラムの振動は非常に大きくなるから、この共振回転速度までドラムの回転速度を上げる以前に偏心量をできるだけ小さくしておくことが望ましい。そこで、本発明に係る第３のドラム式洗濯機では、上記第２のドラム式洗濯機において、前記所定の回転速度は、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度よりも大きく、且つ前記共振回転速度よりも小さいような範囲内であることが好ましい。また更に好ましくは、共振回転速度に近いほうがよい。但し、共振回転速度は洗濯物の量などにも依存するため、或る程度の幅を見込んで、外槽やドラムの振動があまり大きくなり過ぎない状態で偏心量又は指標値を判定する必要がある。
【００１１】また、上述したように通常はドラムの後端面が軸取着部であることから、ドラムの前部に偏心荷重が存在する場合が、軸受に対する負荷や振動にとって最も悪い条件である。そこで、本発明に係る第４のドラム式洗濯機では、上記第１〜第３のいずれかのドラム式洗濯機において、前記所定値は、前記ドラムの前部に偏心荷重が存在することを想定した許容値を基に定められる構成としている。この構成によれば、異常振動や異常騒音が発生する可能性が高い場合、或いは軸受に対して掛かる負荷が異常に大きくなるような場合に、ドラムを高速回転させることを確実に回避することができる。
【００１２】また、上述したように偏心量の判定を行うにはドラムの回転速度は共振回転速度に近いことが好ましいが、偏心量が大きいとその判定のための回転速度まで上昇させる際にも大きな振動が生じてしまう恐れがある。そこで、本発明に係る第５の洗濯機では、上記第１〜第４のいずれかのドラム式洗濯機において、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力と釣り合うような均衡回転速度よりも大きく、且つ前記外槽が有する共振周波数に相当する共振回転速度よりも小さいような範囲内で、第１の回転速度と該第１の回転速度よりも大きな第２の回転速度とを設定し、前記運転制御手段は、まず第１の回転速度でもってドラムが回転している状態で前記偏心荷重検知手段により検知された偏心量又は指標値が所定値以下である場合に、該ドラムの回転速度を第２の回転速度まで上昇させ、更に第２の回転速度でドラムが回転している状態で前記偏心荷重検知手段により検知された偏心量又は指標値を判定して、該ドラムの回転速度を更に上げて遠心脱水を行うか否かを決定する構成としている。
【００１３】この構成によれば、まず、比較的低い第１の回転速度でもってドラムが回転しているときに予備的に偏心量の判定が行われる。このときの偏心量には、ドラムの軸方向における洗濯物の分布は反映されていないものの、ドラムの軸周りでのアンバランスが異常に大きいような場合を除外することができる。したがって、ドラムの回転速度を第２の回転速度まで上昇させる際の外槽やドラムの振動が確実に抑制される。また、第２の回転速度でドラムを回転させている際の判定で偏心量又は指標値が所定値以下と判定される確率が高くなるので、無駄な判定を行うことが少なくなり、ひいては脱水所要時間の短縮化が図れる。
【００１４】また、本発明に係る第６のドラム式洗濯機は、上記第１〜第５のいずれかのドラム式洗濯機において、前記運転制御手段は、前記偏心量又は指標値が所定値を越えている場合には、洗濯物の分散配置を再度行うべく、ドラムの回転速度を少なくとも前記均衡回転速度を下回るまで落とすことを特徴としている。この構成によれば、洗濯物の偏在が甚だしくて遠心脱水を立ち上げることができない場合には、洗濯物の分散配置が積極的に行われるので、洗濯物の分布状況を変えて再度偏心量の判定を試みることができる。
【００１５】更にまた、本発明に係る第７のドラム式洗濯機は、上記第６のドラム式洗濯機において、前記偏心量又は指標値が所定値を越えている場合、再び偏心量又は指標値の判定を行う際の判定基準である所定値を大きくするように修正することを特徴としている。この構成によれば、所定値を修正することにより偏心量の許容範囲が広がるので、振動や騒音は若干大きくなる可能性があるものの、遠心脱水が終了しないという不具合を少なくすることができる。
【００１６】
【発明の効果】上述したように本発明に係るドラム式洗濯機によれば、ドラムの回転速度が高速脱水回転速度まで上昇される前に、単にドラムの軸周りのみならず、軸方向の洗濯物の分布をも考慮して最悪又はそれに近い状態を想定した偏心量の判定処理が実行され、その判定処理において許容範囲内に収まっている場合にのみドラムの回転速度が上昇される。したがって、脱水を行う際に確実にドラムや外槽の振動を抑制することができる。また、ドラムが大きな首振り振動を生じることを抑制できるので、軸を支承する軸受に過大な負荷が掛かることを回避でき、軸受の破損や劣化を防止することができる。
【００１７】
【実施例】〔実施例１〕以下、本発明の一実施例（以下「実施例１」という）であるドラム式洗濯機について図面を参照して説明する。
【００１８】図１は本実施例１のドラム式洗濯機の全体構成を示す側面縦断面図、図２はこのドラム式洗濯機の正面透視図である。機枠１の内部には 周面略円筒形状の外槽２が４本のバネ３及び４本のダンパ４により揺動自在に保持されている。この外槽２の内部には、洗濯物を収容するための円筒形状のドラム５が主軸８により軸支されている。機枠１の前面には、ドラム５の前面開口を開閉するためのドア７が設けられており、このドア７を開いて洗濯物をドラム５内に投入するようになっている。ドラム５の周壁には多数の通水孔６が穿孔されており、洗浄や濯ぎ時に外槽２内に供給された水はこの通水孔６を通してドラム５内へと流入し、遠心脱水時にドラム５内で洗濯物から吐き出された水はこの通水孔６を通して外槽２側へ飛散する。また、ドラム５の内周壁面には洗濯物を掻き上げるためのバッフル９が適宜の位置（この例では、周方向に約１２０°角度間隔を保った位置）に取り付けられている。
【００１９】主軸８は外槽２に装着された軸受１０によって回転自在に保持され、主軸８の後方先端には大径の主プーリ１１が取り付けられている。外槽２の底面にはモータ１２が取り付けられ、このモータ１２の回転軸にはモータプーリ１３が取着されており、このモータプーリ１３の回転動力はＶベルト１４を介して主プーリ１１に伝達される。機枠１の背面に設けられた給水管接続部１５には外部の給水栓に至る給水管（図示しない）が連結され、該給水管を介して供給される水は、給水バルブ１６を通って、外槽２の背面に設けられた注水口から外槽２内へと放出される。また、外槽２の底部には排水管１７が接続されており、排水管１７の途中に設けられた排水ポンプ１８が作動すると、外槽２内に貯留されている水は排水管１７を通して外部へと排出される。
【００２０】回転センサ１９は、主プーリ１１を挟んで外槽２側に設置された発光部と機枠１側に設置された受光部とから構成される。発光部と受光部との間に位置する主プーリ１１のリング体には円周上に１箇所の開口が設けられており、発光部から放出された光はドラム５が１回転する間に１回だけ上記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５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１９の構成はドラム５の回転位置を検知できさえすればこれに限るものではなく、例えば磁気センサを用いてドラム５の回転位置を検知するものであってもよい。
【００２１】図３はこのドラム式洗濯機の電気系構成を示すブロック図である。全体の制御を司る制御部２０は、洗浄、濯ぎ、脱水といった各洗濯行程を遂行するための運転プログラムが予め格納されたメモリを備える。この制御部２０には、操作部３１、表示部３２、負荷駆動部３３、インバータ制御部３４、モータ電流検出部３５が接続されている。操作部３１は機枠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制御部２０へ与える。表示部３２は同様に機枠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などに関連する情報を制御部２０から受け取って表示する。
【００２２】制御部２０は、機能的に回転速度制御部２１、偏心荷重判定部２２を含んでいる。回転速度制御部２１は回転速度指示信号をインバータ制御部３４に送出し、インバータ制御部３４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１２に印加する。これによりモータ１２は所望の回転速度で且つ所望の方向（右又は左）に回転し、ドラム５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３５は、インバータ制御部３４からモータ１２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。洗濯物が遠心力によってドラム５の内周壁面に張り付くような回転速度でもってドラム５を回転駆動しているときに、ドラム５の周方向に洗濯物が偏在していると、ドラム５が１回転する間に負荷トルクが変動する。したがって、モータ電流の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。
【００２３】図４は、回転センサ１９により得られる回転パルス信号（図４中の回転マーカ）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５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出現する。通常、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５の上方に持ち上げようとするときに最大となるから、偏心荷重がドラム５の最低位置を通過して略真横に達するまでの回転位置範囲内で最大ピークＶｍａｘが出現する。この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α（＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）は、偏心荷重の大きさ（つまり偏心量）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αとの関係を予め調べておき、それに基づいて判定基準を定めておけば、後述のように偏心量の大小関係の判定を変動振幅の判定をもって行うことができる。
【００２４】図３において、偏心荷重判定部２２は、モータ電流検出部３５から図４に示すような波形を受け取るとともに回転センサ１９から回転パルス信号を受け取り、上述したような処理を行うことによって偏心量が所定値以下であるか否かを判定する。
【００２５】この実施例１のドラム式洗濯機では、洗浄運転や濯ぎ運転のあとに実行される脱水行程時（いわゆる中間脱水及び最終脱水を含む）の動作、具体的には、実質的に脱水運転を行うような高速回転速度までドラム５の回転速度を立ち上げる際の制御に特徴がある。更に詳しく言えば、従来のドラム式洗濯機でも考慮されていたドラム５の周方向における洗濯物のバランスのみならず、従来は何ら考慮されていなかったドラム５の軸方向の洗濯物のバランスに関しても考慮して脱水立ち上げを行う点に特徴がある。
【００２６】図５は、ドラム５内で洗濯物の偏在により偏心荷重が生じている状態を示す模式図である。従来、ドラム５における洗濯物のバランス調整というのは、図５（ａ）又は（ｂ）において左方向から見た状態での主軸８の周りの洗濯物の分布、つまり図５（ｃ）に示すような洗濯物の分布に起因する偏心量Ｗを小さくすることが主眼であった。しかしながら、同じ偏心量Ｗという偏心荷重があるとしても、軸方向にみてドラム５のいずれの位置に洗濯物が分布しているかによって、ドラム５の前部に偏心荷重が存在する場合（図５（ａ）のケース）と、ドラム５の後部に偏心荷重が存在する場合（図５（ｂ）のケース）とがあり得る。勿論、その中間に偏心荷重が存在する場合もあり得るが、ここでは両極端のみを想定する。
【００２７】このドラム式洗濯機のようにドラム５が主軸８を受ける軸受１０で支持されている場合、軸受１０を挟んでドラム５側にはより大きな荷重が掛かる。ドラム５に偏心荷重が存在する場合、軸受１０からの離間距離Ｌが大きくなるほど、ドラム５を首振り振動させる力は大きくなる。この力は主軸８を屈曲させようとする力となって軸受１０に掛かるから、図５（ａ）のケースでは図５（ｂ）のケースよりも軸受１０に大きな力が作用する。軸受１０はベアリング等を含んで構成されているが、このような大きな力を受けると破損し易くなり、破損しないまでも寿命が短くなる等の問題が生じる。更にまた、外槽２はバネ３やダンパ４等の弾性体で揺動自在に保持されているため、軸受１０を介して受ける力が大きいとそれだけ外槽２の揺動も大きくなり、振動や騒音の原因となる。このようなことから、従来行われていたように単に偏心量Ｗを小さくするのみならず、同一偏心量であるならば極力、図５（ｂ）に示すようにドラム５の後部に偏心荷重が生じるようにする。或いは、図５（ａ）に示すようにドラム５の前部に偏心荷重が生じているならば、それを考慮して偏心量Ｗ自体をより小さくすることが必要となってくる。
【００２８】本発明者らの実験によれば、ドラム５が均衡回転速度よりも高い回転速度でもって回転しているときであっても、それが比較的低い場合、より正確に言えば、均衡回転速度に近い場合には、ドラム５の軸方向における偏心荷重の位置の相違の影響はトルク電流の変動に明確には現れない。ところが、ドラム５の回転速度を上げていって共振回転速度に近くなるほど、ドラム５の軸方向における偏心荷重の位置の相違の影響はトルク電流の変動に顕著に現れるようになる。これは、同一偏心量であっても、その偏心荷重がドラム５の前部に在るほど、回転速度を上げたときのドラム５の首振りが大きくなって、軸受１０に掛かる力が増大し、軸受１０と主軸８との摩擦の増加等の要因でトルク電流の変動が大きくなるものと考えられる。そこで、本実施例１のドラム式洗濯機では、このような現象を利用して、周方向にみれば同一の偏心量である偏心荷重が軸方向のいずれの位置に在るのか、を推定している。
【００２９】続いて、本実施例１のドラム式洗濯機における脱水行程時の制御動作に関して詳述する。図６及び図７は脱水行程の立ち上げ動作時の制御を示すフローチャートである。また、図８はこの立ち上げ動作時のドラム５の回転速度の変化の様子の一例を示す図である。
【００３０】脱水行程が開始されると、まず、排水ポンプ１８を作動させ、排水を開始する（ステップＳ１１）。そのあと、ドラム５を低速で回転させて洗濯物の分散を促しつつ洗濯物が適度に分散している状態で更にドラム５の回転速度を上昇させるための低速バランス衣類分散処理を実行する（ステップＳ１２）。ここで言う「低速」とは均衡回転速度よりも低いという意味である。すなわち、回転速度制御部２１はインバータ制御部３４を介して、４０〜６０ｒｐｍ程度の範囲内の回転速度でドラム５を回転させるべくモータ１２の回転を制御する。ここでは一例として、この回転速度を５０ｒｐｍとする。ドラム５が停止した状態から約３０秒程度でこの目標回転速度に到達するように、比較的緩慢な加速でもって回転を立ち上げる。
【００３１】上記回転速度は均衡回転速度よりも低いが、ドラム５の内周壁面に密着している洗濯物（つまり外周側に存在する洗濯物）にはより大きな遠心力が作用するので、それら洗濯物はドラム５の内周壁面に張り付いてドラム５の回転に伴って回転し、一方、内側に位置する洗濯物は張り付くことなく、ドラム５の回転に伴って途中まで持ち上げられそのあと落下する、という動作を繰り返す。このように一部の洗濯物はドラム５の内周壁面に張り付いて回転しているから、全ての洗濯物が張り付いているわけではないものの、このときのトルク電流成分の変動をみることによって、或る程度ドラム５内部の偏心量を推定することができる。
【００３２】そこで、この状態で偏心量判定１を実行し（ステップＳ１３）、例えば偏心量が２ｋｇ以下であると判定されたならば（ステップＳ１４で「Ｙ」）、ステップＳ１６の高速バランス衣類分散処理へと移行する。一方、偏心量が２ｋｇを越えている場合には（ステップＳ１４で「Ｎ」）、次にこの偏心量判定１の処理の回数が５回目であるか否かを判定し（ステップＳ１５）、判定回数が５回に達していない場合にはステップＳ１２へと戻る。つまり、ドラム５を一旦停止させるか、或いはそれに近い程度までに回転速度を落とし、ドラム５の回転の立ち上げを再試行する。ステップＳ１５で判定回数が５回に達している場合には、低バランス衣類分散処理において時間をこれ以上費やすことを避けるため、ステップＳ１６の高速バランス衣類分散処理へと進む。つまり、この場合には偏心量が２ｋｇを越えている状態でステップＳ１６へと進むことになる。
【００３３】ここで言う「高速」とは均衡回転速度よりも高いという意味である。すなわち、回転速度制御部２１はインバータ制御部３４を介して、先の５０ｒｐｍから回転速度を９０〜１００ｒｐｍの範囲の回転速度まで上昇させる。ここでは一例として、この回転速度を１００ｒｐｍとする。この速度上昇に要する時間も約３０秒程度とし、比較的緩慢な加速でもって回転を立ち上げる。
【００３４】このときの回転速度は均衡回転速度よりも大きいので、ドラム５内の全ての洗濯物は遠心力によりドラム５の内周壁面側に張り付き、ドラム５と一体に回転する。この状態において、偏心荷重判定部２２は、前述のようにモータ電流検出部３５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の大きさつまり偏心量が所定値以下であるか否かを判定する。このときの判定は、その判定基準である所定値の大きさをそれぞれ変えた３段階の判定、つまり偏心量判定２、３及び４を実行する。
【００３５】まず、偏心量判定２として（ステップＳ１７）、偏心量が２ｋｇ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１８）、２ｋｇ以下であればステップＳ２８へと進む。２ｋｇを越えている場合には、次にこの偏心量判定２の判定回数が５回目であるか否かを判定し（ステップＳ１９）、５回に達していなければ上記ステップＳ１２へと戻ってドラム５の回転の立ち上げをやり直す。５回目である場合には、偏心量判定３（ステップＳ２０）として、偏心量が３ｋｇ以下であるか否かを判定し（ステップＳ２１）、３ｋｇ以下であればステップＳ２８へと進む。３ｋｇを越えている場合には、次にこの偏心量判定３の判定回数が５回目であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、５回に達していなければ上記ステップＳ１２へと戻ってドラム５の回転の立ち上げをやり直す。５回目である場合には、続いて偏心量判定４（ステップＳ２３）として、偏心量が４ｋｇ以下であるか否かを判定し（ステップＳ２４）、４ｋｇ以下であればステップＳ２８へと進む。４ｋｇを越えている場合には、次にこの偏心量判定４の判定回数が５回目であるか否かを判定し（ステップＳ２５）、５回に達していなければ上記ステップＳ１２へと戻ってドラム５の回転の立ち上げをやり直す。
【００３６】ステップＳ２５にて判定が５回目である場合には、脱水立ち上げに異常があると判断し、表示部３２に対してエラー表示（必要に応じてブザー等の音による注意喚起を行ってもよい）を行わせ（ステップＳ２６）、そのあと運転停止の処理を行う（ステップＳ２７）。上記ステップＳ１６〜Ｓ２５の処理により、偏心量が４ｋｇ以下である場合にはいずれにしてもステップＳ２８へと進み、ドラム５の回転速度を２００ｒｐｍまで上昇させる。このように偏心量の判定の基準値を段階的に増加させることにより、偏心量を極力小さくした状態でドラム５の回転速度を更に上昇させるとともに、偏心量が或る程度大きい状態でも（但し、４ｋｇ以下の範囲で）脱水立ち上げをあきらめることなくドラム５の回転速度を更に上昇させるようにしている。
【００３７】ステップＳ２８においてドラム５の回転速度を上昇させる際にも、３０秒間で２００ｒｐｍに到達するように比較的緩慢な加速を行う。そして、約１０秒経過するまで待機し（ステップＳ２９）、この状態で再び偏心量の判定を行う。ステップＳ２８でのドラム５の回転速度の上昇の間、一貫して均衡回転速度よりも高いので、ドラム５内で洗濯物の位置は殆ど移動しない。したがって、偏心荷重の状態（つまり偏心量と位置）も維持される。回転速度が２００ｒｐｍまで上がると共振回転速度である２５０ｒｐｍ（この共振回転速度は洗濯物の重量にも依存する）に近いため、上述したようにドラム５の軸方向での偏心荷重の位置に応じてトルク電流成分の変動振幅は相違したものとなる。
【００３８】図９は１００ｒｐｍでドラム５を回転している場合のトルク電流変動振幅と２００ｒｐｍでドラム５を回転している場合のトルク電流変動振幅との対応関係を概略的に示す図である。図９に明らかなように、偏心荷重がドラム５の前部に在るか或いは後部に在るかによって対応関係は相違しており、例えば、１００ｒｐｍドラム回転時のトルク電流振幅変動が同一であったとしても（つまり同一の偏心量を有すると判定される）、ドラム５の回転速度を２００ｒｐｍに上昇させると、ドラム５の前部に偏心荷重が在る場合には後部に偏心荷重が在る場合よりも遙かにトルク電流変動振幅が大きくなる（つまり偏心量が大きいと判定される）。これは、後者よりも前者で負荷が大きくなっていることを意味しているから、ドラム５や外槽２の振動を抑制するためには、より厳しい条件である、ドラム５の前部に偏心荷重が在ることを想定した許容値内に偏心量が収束した状態で、ドラム５の回転速度を上昇させる必要がある。
【００３９】そこで、偏心量判定５（ステップＳ３０）として、トルク電流変動振幅より求めた偏心量がドラム５の前部に存在するものと想定した場合の２ｋｇ（図１０中では「前２ｋｇ」と略している）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。すなわち、図９で言えば、直線Ａ上の或る点を通る水平の点線を判定基準値としている。したがって、もし偏心荷重がドラム５の後部に存在するならば、実際の偏心量（或いは偏心量判定２、３又は４で判定された偏心量）が２ｋｇを大きく越えていたとしてもステップＳ３１では「Ｙ」と判断される可能性がある。つまり、ステップＳ３１の判定処理では、ドラム５の前部に偏心荷重が存在するときに許容値は最も厳しく、ドラム５の後部に偏心荷重が在るほど実質的な許容値は広くなる。
【００４０】ステップＳ３１にて偏心量が前２ｋｇ以下である場合には、ドラム５の回転速度を３５０ｒｐｍまで急加速する（ステップＳ３２）。これにより、共振回転速度を迅速に通過するので、ドラム５や外槽２が共振作用で大きく振動することを回避することができる。そのあと、５秒間経過するまで待機し（ステップＳ３３）、更に脱水回転速度である８００ｒｐｍまで上昇させる（ステップＳ３４）。このときには、６０秒程度で８００ｒｐｍまで上昇するように比較的緩慢な加速を行う。そして、その回転速度を維持して脱水を完了させる。
【００４１】一方、ステップＳ３１にて偏心量が前２ｋｇを越えていると判定された場合には、このままドラム５の回転速度を上昇させると異常な振動や騒音が発生する可能性が高いものと判断する。そして、偏心量判定５の判定回数が３回目であるか否かを判定し（ステップＳ３５）、３回に達していなければステップＳ１２へと戻って脱水の立ち上げ処理をやり直す。また、判定回数が３回目である場合には、脱水立ち上げに異常があると判断し、表示部３２に対してエラー表示（必要に応じてブザー等の音による注意喚起を行ってもよい）を行わせ（ステップＳ３６）、そのあと運転停止の処理を行う（ステップＳ３７）。
【００４２】このようにして本実施例１によるドラム式洗濯機によれば、ドラム５の回転速度が共振回転速度に達するまで上昇される前に、ドラム５の前部に偏心荷重が在る場合を想定した偏心量の判定処理が実行され、その判定処理において許容範囲内に収まっている場合にのみ実質的な脱水運転が実行される。したがって、脱水を行う際に確実にドラム５や外槽２の振動を抑制することができる。また換言すれば、ドラム５の後部に偏心荷重が存在する場合には、偏心量が若干大きくても振動の恐れが少ないので、従来であれば、脱水の再立ち上げを強いられていたような場合でも、高速脱水運転に移行できる可能性がある。
【００４３】〔実施例２〕次に、本発明の他の実施例（以下「実施例２」という）であるドラム式洗濯機を説明する。この実施例２のドラム式洗濯機では、機械的な構造や電気的構成は上記実施例１と同様であるので説明を省略する。実施例１と相違する点は脱水立ち上げ時の制御にある。詳しく言えば、実施例１では、ドラム５の軸方向における偏心荷重の位置を判断し得る回転速度である２００ｒｐｍまでドラム５の回転速度を上昇させる以前に、予め偏心量判定１〜４によって偏心量が少なくとも所定値以下であることを保証していたのに対し、この実施例２によるドラム式洗濯機では、そのような予備的な偏心量の判定処理を行わず、ドラム５の回転速度が２００ｒｐｍにある状態で偏心量の判定処理を実行するようにしている。
【００４４】図１０は、実施例２のドラム式洗濯機における脱水立ち上げ時の制御のフローチャートである。実施例１のドラム式洗濯機における制御（図６及び図７）と同一の処理を行うステップに関しては同一のステップ番号を付して説明を略す。
【００４５】排水開始後に、制御部２０はインバータ制御部３４を介してモータ１２を駆動することによりドラム５を回転し始める。そして、均衡回転速度よりも低い６０ｒｐｍから均衡回転速度よりも高い２００ｒｐｍまで回転速度を徐々に上昇させ、これによりドラム５内で洗濯物を適度に分散させる（ステップＳ４１）。そして、偏心量判定１（ステップＳ４２）として、ドラム５の回転速度が２００ｒｐｍである状態で偏心量を測定し、この偏心量が許容値、例えば偏心荷重がドラム５の前部に在ると想定した場合の偏心量許容値である前２ｋｇ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。そして、偏心量がその許容値を越えている場合には、この偏心量判定１の判定回数が３回目であるか否かを判定し（ステップＳ４４）、３回に達するまではステップＳ４１へと戻る。
【００４６】ステップＳ４４にて３回目である場合には、次にステップＳ４１と同様のステップＳ４５の処理により一旦洗濯物を分散させ、偏心量判定２（ステップＳ４６）として、ドラム５の回転速度が２００ｒｐｍである状態で偏心量を測定し、この偏心量が許容値、例えば偏心荷重がドラム５の前部に在ると想定した場合の偏心量許容値である前３ｋｇ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。そして、偏心量がその許容値を越えている場合には、この偏心量判定２の判定回数が３回目であるか否かを判定し（ステップＳ４８）、３回に達するまではステップＳ４５へと戻る。つまり、偏心量判定２では偏心量判定１よりも許容値を大きくしている。ステップＳ４７で偏心量が許容値以下であると判定されると、ステップＳ４３で「Ｙ」と判定されたときと同様にステップＳ３２以降へと進み、脱水の立ち上げを行う。ステップＳ４７→Ｓ３２と進んだ場合には、ステップＳ４３→Ｓ３２と進んだ場合よりも偏心量の最大値は大きいので、その分だけ振動は大きくなる可能性がある。しかしながら、やや大きな振動を生じながらも脱水を遂行することができる。
【００４７】ステップＳ４８で判定回数が３回目である場合には、脱水立ち上げに異常があると判断し、表示部３２に対してエラー表示（必要に応じてブザー等の音による注意喚起を行ってもよい）を行わせ（ステップＳ３６）、そのあと運転停止の処理を行う（ステップＳ３７）。
【００４８】このようにして実施例２のドラム式洗濯機によっても、ドラム５の回転速度を共振回転速度である２５０ｒｐｍまで上昇させる前に、ドラム５の前部に偏心荷重が在る場合を想定した偏心量の判定処理が実行され、その判定処理において許容範囲内に収まっている場合にのみ実質的な脱水運転が実行される。したがって、脱水を行う際に確実にドラム５や外槽２の振動を抑制することができる。
【００４９】なお、上記実施例における各数値は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、本発明が対象とするドラム式洗濯機では、共振回転速度はその構造に依存している。すなわち、例えば外槽２を懸垂支持しているバネ３のバネ定数を小さくしたり、或いは外槽２自体の重量を大きくしたりすると、共振回転速度は下がる。したがって、このような構造の変形により共振回転速度を例えば１５０ｒｐｍ程度まで低下させて、上記実施例２のステップＳ４１、Ｓ４５の処理を６０ｒｐｍ〜９０ｒｐｍとし、９０ｒｐｍで偏心量の判定処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、ドラム５の回転速度の変化範囲が小さくなるので、脱水の立ち上げをやり直す際の時間が短縮でき、ひいては脱水運転の所要時間を短縮することができる。
【００５０】また、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行えることは明らかである。例えば、上記実施例はいずれも水を使用したドラム式洗濯機について述べたが、石油系溶剤等を使用するドライクリーナに本発明を適用できることは当業者であれば容易に想到する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月３０日（２０００．３．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５６７０
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 良平
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２７６４６８（Ｐ２００１−２７６４６８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月９日（２００１．１０．９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−９３８１０（Ｐ２０００−９３８１０） |
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