JP5945709B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、衣類等の洗濯物を洗うドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種のドラム式洗濯機は、洗濯物をドラムに投入した後、給水手段によって洗濯機外部より水道水が供給され、あらかじめ既定量の洗剤が投入されている洗剤入れを介してドラムを収容する水槽に注水される。注水後は、ドラムを低速で回転させながら、洗濯物を十分に洗濯水で濡らした後、ドラムを一定時間、洗濯物がドラムの壁面に張り付かない程度の低速で回転させながら、濡れた洗濯物が回転に伴ってドラムの上部より落下する際の衝撃によって汚れを落とすことで洗浄を行っている。このようなドラム式洗濯機においては、特に、洗濯物の量が多い場合には、洗濯物を濡らす工程において、ドラム内に投入された衣類等の洗濯物を均一に濡らすことが困難であるため、洗いムラが発生し、洗浄性能が著しく低下するといった課題が存在した。

そこで、給水後に、ドラムを比較的低速な回転数で回転させて、たたき洗いを行うとともに、洗濯物の中の洗濯水を遠心力によりドラムの外に排出し得る角速度以上の回転数であって、所定の回転数よりも多い回転数でドラムを回転させてしぼり洗いを行うことで、洗濯物がより入り交じるようにして撹拌することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２９９６５８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、洗濯物の汚れ量の多少に関わらず、一定の高速回転動作が入るため、洗濯物の汚れが少ないときでも高速回転動作をすることになり、不要な電力が消費されて、省エネルギーの点で課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、汚れ量に応じて最適な、高洗浄力で低消費電力となる洗濯運転を行うドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、ドラムを回転駆動するドラム駆動部と、前記ドラム内の洗濯物の汚れを検知する汚れ検知部と、前記汚れ検知部の出力を入力し、洗い、すすぎ、脱水の各工程を逐次制御する制御部とを備え、前記洗い工程は、前記ドラム内で洗濯物が張り付かない程度の低速で前記ドラムを回転する攪拌工程と、洗濯物が前記ドラムの内周壁面に張り付いた状態となる高速で前記ドラムを回転させ、洗濯物から遠心力で洗濯水を排出する遠心力洗浄工程を有し、前記制御部は、前記汚れ検知部で検知した汚れの量が多いほど、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を高くするようにしたものである。

これによって、汚れ検知部で検知した汚れに応じて、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を変化させることができ、洗濯物の汚れが多いときは、回転速度を速くして効率よく汚れをはがし出して洗浄力を高め、洗濯物の汚れが少ないときは、回転速度を遅くしてドラム駆動モータの消費電力を抑え、消費電力を少なくすることができる。

本発明のドラム式洗濯機は、汚れ量に応じて最適な、高洗浄力で低消費電力となる洗濯運転を行うことができる。

本発明の実施の形態１のドラム式洗濯機の概略構成を示す要部断面図 同ドラム式洗濯機の概略構成を示す制御ブロック図 同ドラム式洗濯機の洗濯運転時の制御部の動作を示すフローチャート

第１の発明は、筐体内に弾性支持された水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、前記ドラムを回転駆動するドラム駆動部と、前記ドラム内の洗濯物の汚れを検知する汚れ検知部と、前記汚れ検知部の出力を入力し、洗い、すすぎ、脱水の各工程を逐次制御する制御部とを備え、前記洗い工程は、前記ドラム内で洗濯物が張り付かない程度の低速で前記ドラムを回転する攪拌工程と、洗濯物が前記ドラムの内周壁面に張り付いた状態となる高速で前記ドラムを回転させ、洗濯物から遠心力で洗濯水を排出する遠心力洗浄工程を有し、前記制御部は、前記汚れ検知部で検知した汚れの量が多いほど、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を高くするようにしたことにより、汚れ検知部で検知した汚れに応じて、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を変化させることができ、洗濯物の汚れが多いときは、回転速度を速くして効率よく汚れをはがし出して洗浄力を高め、洗濯物の汚れが少ないときは、回転速度を遅くしてドラム駆動モータの消費電力を抑え、電力の消費を少なくすることができる。

すなわち、汚れ検知部で検知した汚れの量が多いほど、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を高くするようにしたことにより、洗濯物から洗濯水に汚れが十分に溶け出して飽和してきたところで、ドラムを高速で回転させて、さらに汚れを洗濯物から引きはがすことができ、洗浄力を高めることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明に加えて、洗濯物に洗濯水を含水させる含水手段を備え、前記含水手段は、遠心力洗浄工程において洗濯物に洗濯水を含水させるようにしたことにより、洗濯物に付着した汚れに洗濯水を作用させて、洗浄力を高めることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の含水手段は、水槽内の底部に溜まった洗濯水に洗濯物の一部を浸漬させて含水するようにしたことにより、汚れがまだ付着していない洗濯水を洗濯物に効果的に吸収させて、衣類繊維に含まれる洗濯水の入れ替わりを促進し、洗浄力を高めることができる。

第４の発明は、特に、第２の発明の含水手段は、水槽の底部に溜まる洗濯水を吸引してドラム内の洗濯物に吐出する循環シャワーで構成したことにより、洗濯水の循環を循環ポンプの制御のみで行えるので、ドラムの回転による水流などの通常洗浄力を制御する洗浄制御とは関係なく循環させることができ、汚れがまだ付着していない洗濯水を洗濯物に効果的に吸収させて、衣類繊維に含まれる洗濯水の入れ替わりを促進し、洗浄力を高めることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の汚れ検知部は、濁度、導電率、色（落ち）の少なくとも１つ以上のセンサを用いて検知するようにしたことにより、洗濯物に含まれるさまざまな汚れ成分に応じた精度の良い汚れ検知と、汚れに応じた洗浄に対応することができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明に加えて、洗濯した衣類を乾燥する乾燥手段を備えたことにより、洗濯物の汚れ量に応じて、洗浄力が高くて消費電力の少ないドラム式洗濯乾燥機を実現することができる。

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発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態のドラム式洗濯機の概略構成を示す要部断面図、図２は、同ドラム式洗濯機の概略構成を示す制御ブロック図である。

図１および図２において、筐体１内に洗濯水を貯める筒状の水槽２が弾性支持されている。水槽２内には、洗濯物を収容する前面開口で底面を有する筒状のドラム３が回転可能に内包されている。水槽２の背面には、ドラム３の回転軸３ａを前上がりに傾斜して回転させるドラム駆動モータ４（ドラム駆動部）が取り付けられている。

水道に接続された給水経路５に給水弁６が設けてあり、この給水弁６を介して水槽２に給水し、ドラム３内に流入させる。給水弁６と水槽２の間には、あらかじめ既定量の洗剤を投入するための洗剤ケース７（洗剤投入部）が設けられており、給水された水で洗剤を溶かしながら、給水配管８を通して水槽２に給水される。

水槽２の最低部には、水槽２に貯まった洗濯水を加熱するヒータ９（加熱部）が設けられ、水道水が低温の場合であっても、洗濯水温を高くする（例えば、３０〜４０℃）ことで、洗剤による洗浄効果を高めることができる。

また、水槽２の最低部には、取水部１０が接続されており、排水弁１１を介して、排水管１２から洗濯後の洗濯水や、すすぎ後のすすぎ水を機外に排水することができる。取水部１０には、水槽２およびドラム３に給水された洗濯水の水位を検知する水位センサ１３（水位検知部）が設置されている。

取水部１０と排水弁１１の間には、取水部１０から取り込んだ洗濯水を、ドラム３の前面に設けた開口部３ｂからドラム３内へ吐出する吐出口１４につながった循環水路１５が連通接続しており、水槽２内の洗濯水やすすぎ水をドラム３内へ循環できるようにしている。この循環水路１５への洗濯水の取り込みは、循環ポンプ１６で行うようにしている。これにより、循環水路１５による洗濯水の循環は、循環ポンプ１６の制御のみで行えるので、ドラム３の回転による水流などの通常洗浄力を制御する洗浄制御とは関係なく循環させることができる。

循環水路１５を流れる洗濯水に洗濯物の繊維や毛髪等の異物が多く含まれると、循環ポンプ１６が詰まってくる恐れがあるため、循環ポンプ１６の上流側の循環水路１５に排水フィルタ１７を設置し、洗濯物の繊維や毛髪等の異物を取り除くようにしている。循環水路１５には、汚れセンサ１８（汚れ検知部）が設置してあり、循環水路１５を流れる洗濯水の汚れを検出するようにしている。

筐体１の前面側には、ドラム３の開口部３ｂに対向させて扉体１９が設けてあり、使用者は扉体１９を開くことにより、ドラム３に対して洗濯物（衣類）を出し入れすることができる。

ドラム３の内周壁には、複数の突起体２０が設けられており、ドラム３を低速で回転さ
せることにより、衣類を突起体２０で引っ掛けて上方に持ち上げた後、適当な高さで落下させるといった攪拌動作（タンブリング動作）を与えることができる。また、ドラム３の内周壁には、多数の透孔２１が設けられており、ドラム３と水槽２の間を洗濯水が自由に往来できるようになっている。

図２に示すように、ドラム式洗濯機は、制御部３０を有している。この制御部３０は、入力設定部３１を介して使用者から入力される設定情報を表示部３２に表示し、前記設定情報と各部の動作状態監視とに基づいて、洗濯、すすぎ、脱水にわたる一連の運転動作を制御する。

制御部３０は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種処理の実行時にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インタフェースおよびこれらを接続するバスにより構成することができる。

また、制御部３０は、タイマ３３を有している。タイマ３３としては、制御部３０の動作上の内部機能として組み込まれている内部タイマを用いることができる。なお、タイマ３３として、制御部３０とは独立したタイマ装置を用いることもできる。

ドラム式洗濯機においては、交流電力４０を整流器４１により整流し、その後、チョークコイル４２および平滑コンデンサ４３からなる平滑回路により平滑化する。そして、平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路４４によりドラム駆動モータ４を回転駆動するようになっている。

制御部３０は、入力設定部３１から入力される運転指示および各検知部により検知される運転状態の監視情報に基づいてドラム駆動モータ４の回転を制御する。さらに制御部３０は、負荷駆動部４５を介して給水弁６、加熱部９、排水弁１１、循環ポンプ１６などの必要負荷の動作を制御する。

ドラム駆動モータ４は、例えば、３相巻線４ａ、４ｂ、４ｃを有するステータと、２極の永久磁石を有するロータとを備え、３つの位置検出素子２７ａ〜２７ｃを設けた直流ブラシレスモータとして構成することができる。このドラム駆動モータ４は、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆによりＰＷＭ制御可能に構成されたインバータ回路４４によって回転制御することができる。

ここで、位置検出素子２７ａ〜２７ｃが検出するロータ位置検出信号は制御部３０に入力される。そして、制御部３０は、ロータ位置検出信号に基づいてインバータ駆動回路４６に制御信号を出力し、インバータ駆動回路４４を介してスイッチング素子４４ａ〜４４ｆのオン、オフ状態をＰＷＭ制御する。

このようにして、制御部３０はステータの３相巻線４ａ、４ｂ、４ｃに対する通電を制御し、ドラム駆動モータ４のロータを所望の回転速度で回転させる。なお、制御部３０は、３つの位置検出素子２７ａ〜２７ｃのいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転速度を内部機能としての回転数検知部３４によって算出する。さらに、ドラム駆動モータ４に流れる電流信号を布量検知部３５が検知し、ドラム３の重さ、つまり、洗濯物の重量を判定する機能も有している。

以上のように構成されたドラム式洗濯機について、以下、その動作および作用効果を、図３を参照しながら詳細に説明する。

ドラム３に洗濯物が投入されて洗濯を開始すると、制御部３０は、洗濯物の量を検出する（Ｓ１）。この洗濯物の量の検出は、ドラム駆動モータ４を制御して洗濯物とともにドラム３を回転させるときのドラム駆動モータ４の電流信号の大きさを検出することによって行う。

基本的な給水量は、この洗濯物の量をもとに決定する。例えば、洗濯物の量が「少」と判定した時は、「低」水位のＷＬ１を設定水位とする。洗濯物の量が「中」と判定した時は、「中」水位のＷＬ２を設定水位とする。また、洗濯物の量が「多」と判定した時は、「高」水位のＷＬ３を設定水位とする（Ｓ２）。

次に、制御部３０は、給水弁６を開放して（Ｓ３）、水槽２およびドラム３に設定水位になるまで給水を行う（Ｓ４）。

給水中は、制御部３０により循環ポンプ１６を制御して、洗剤とともに給水された洗濯水を循環水路１５を介して吐出口１４よりドラム３内へ循環させることで、洗剤の水への溶け込みを促進する。吐出口１４からドラム３内に洗濯水が吐出すると、洗剤が水に溶ける前に衣類が水を吸ってしまうため、循環ポンプ１６の回転数は、ドラム３内に洗濯水があまり吐出しない程度に弱くすることが望ましい。

次に、設定水位に到達すると（Ｓ４のＹＥＳ）、給水弁６を閉じ（Ｓ５）、ドラム３を低速で回転させながら撹拌を開始する（Ｓ６）。ドラム３の回転速度は、洗濯物がドラム３内で上方へ持ち上げられ、ドラム３内の上部より重力によって落下し、落下時の運動エネルギーが効果的に洗濯物に加えられるように、ドラム３の内周壁面に遠心力によって張り付かない程度の回転速度が好ましく、洗濯物の量にも依存するが、５０ｒｐｍ以下が好ましい。回転方向は、同一方向でも、正逆回転を切り替えるようにしてもよい。

この時、制御部３０により循環ポンプ１６を制御して、洗剤が十分に溶けた洗濯水を循環水路１５を介して吐出口１４よりドラム３内へ循環させることで、洗濯水の洗濯物への浸透を促進する。このため、循環ポンプ１６の回転数は、ドラム３内に洗濯水が循環し、しっかり吐出して洗濯物に洗濯水が浸透しやすくできる回転数とする。

ドラム３が低速回転を開始してから所定時間（例えば２分）が経過すると（Ｓ７のＹＥＳ）、汚れセンサ１８は汚れ量を検知する（Ｓ８）。 制御部３０は、汚れセンサ１８の出力から、汚れ量を決定する。汚れセンサで汚れを検知する時期は、汚れが洗濯水中に溶け出してくる時間である。

汚れセンサ１８の出力が、所定値Ａ（例えば１００）以上であれば（Ｓ９のＹＥＳ）、パラメータＲを３００ｒｐｍとし（Ｓ１０）、所定値Ｂ（例えば５０）以上であれば（Ｓ１１のＹＥＳ）、パラメータＲを２００ｒｐｍとし（Ｓ１２）、そうでなければ（Ｓ１１のＮＯ）パラメータＲを１５０ｒｐｍとする（Ｓ１３）。つまり、汚れセンサ１８の出力値が大きいほどパラメータの値は大きいものとする。

その後、ドラム３を上記のように設定したパラメータＲの回転数にて高速で回転させる（Ｓ１４）。ドラム３を高速回転させることで発生する遠心力によって、洗濯物はドラム３の壁面方向に張り付いた状態となり、洗濯物が含んでいる水分は絞り出された後、ドラム３の透孔２１を通過して水槽２側へ移動する。

ドラム３を高速で回転させる速度は、遠心力によって洗濯物が含んでいる水分が強制的に離脱することが十分可能な１５０ｒｐｍ以上が好ましく、より好ましくは３００ｒｐｍ
以上である。

本実施の形態では、検知した汚れセンサ１８の出力に応じて回転数を変動させている。すなわち、汚れが少ないときはドラム３を３００ｒｐｍまで高速回転させる必要がなく、洗濯物が含んでいる水分を離脱するのに最低限必要な１５０ｒｐｍにとどめ、ドラム駆動モータ４の消費電力が少ない省エネ運転を行う。

一方、汚れが多いときは、ドラム３を３００ｒｐｍまで高速回転させて汚れ物質を除去する。また、本高速回転を行う際の単位操作としては、連続的な一度の操作であっても短時間でＯＮ／ＯＦＦを行うような断続的に繰り返し行うものでも構わない。

この高速で回転させる遠心力洗浄工程においては、先に行われた低速で回転させる攪拌工程時に、衣類繊維の汚れ物質に付着した界面活性剤によってなる洗剤が含まれている衣類繊維近傍の洗濯水を遠心力によって除去し、繊維中から汚れ物質を洗濯水とともに効率よく除くことが可能となる。

また、ドラム３の高速回転時に、洗濯水を循環ポンプ１６によってドラム３内の洗濯物に向けて吐出することとすれば、汚れがまだ付着していない洗濯水が洗濯物に効果的に吸収されることにより、衣類繊維に含まれる洗濯水の入れ替わりを促進することができる。

ドラム３を高速で回転させる時間は、洗濯物に含まれる洗濯水を絞り出すことができればよいため比較的短時間でよく、例えば３０秒間だけ行う（Ｓ１５のＹＥＳ）。

続いて、再びドラム３を低速で回転させる攪拌工程を実施する（Ｓ１６）。本攪拌工程では、Ｓ６の工程と同様に循環ポンプ１６を駆動し、循環水路１５を経由して吐出口１４から洗濯水をドラム３内へ吐出させる。この時、ドラム３は、洗濯物が張り付かずドラム３内で転がる程度の回転数で回転し、循環ポンプ１６を駆動させ、吐出口１４より洗濯水を吐出させるタイミングは、連続であっても間欠であっても構わない。

ドラム３を高速で回転させる遠心力洗浄工程の後、さらに継続してドラム３を低速で回転させる攪拌工程を行うことで、再び洗剤の化学力とドラム３の回転に伴う機械力によって、繊維に残存していた汚れ物質もさらに剥ぎ取ることが可能となる。繊維間の洗濯水中の汚れ物質濃度が高い場合には繊維への再付着が懸念されるが、洗剤の界面活性剤に付着して囲まれた汚れは再付着しにくく、汚れに付着していない界面活性剤のみが洗濯物に吸い付くので、残った汚れに対して働かせることができる。

ドラム３を低速で回転させる攪拌工程の時間は、残りの洗剤を洗濯物に十分に浸透させる時間があればよいため、布量にかかわらず所定の時間に固定してもよい。例えば、本実施の形態では５分たてば洗い工程を終了する（Ｓ１７のＹＥＳ）ようにすれば、演算や定数テーブルが少なくて済むため、制御部３０の負荷を軽くすることができる。

以上のように、汚れセンサ１８の出力が大きいほど、遠心力洗浄工程におけるドラム３の回転数を高くすることで、洗濯物の汚れの量が多いほど、洗濯物近傍の洗剤の混ざった洗濯水および洗剤に付着した汚れを強力に引き剥がすことができ、洗浄力を高めることができる。一方、汚れセンサ１８の出力が小さいほど、遠心力洗浄工程におけるドラム３の回転数を低くすることで、洗濯物の汚れの量が少なければ、必要最低限のドラム駆動モータ４の消費電力で洗浄を行うことができ、省エネルギーな運転を実現することができる。

なお、上記の実施の形態においては、ドラム３を高速で回転させる遠心力洗浄工程（Ｓ１４）を１回のみ実施する洗い工程を例示したが、これに限定されるものではない。例え
ば、洗濯物の量や汚れの量が多い場合、遠心力洗浄工程（Ｓ１４）と、攪拌工程（Ｓ１６）を交互に複数回繰り返すことで、遠心力洗浄工程（Ｓ１４）の頻度を増加させ、汚れをより強力に引き剥がすことができる。

なお、上記の各実施の形態においては、洗濯機能のみ具備するドラム式洗濯機について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、洗濯機能および衣類の乾燥機能をともに具備したドラム式洗濯乾燥機にも適用することができる。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、洗濯物の汚れ量に応じて最適な、高洗浄力で低消費電力となる洗濯運転を行うことができるので、ドラム式洗濯機として有用である。

１ 筐体
２ 水槽
３ ドラム
４ ドラム駆動モータ（ドラム駆動部）
１８ 汚れセンサ（汚れ検知部）
３０ 制御部

Claims (6)

1. 筐体内に弾性支持された水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、前記ドラムを回転駆動するドラム駆動部と、前記ドラム内の洗濯物の汚れを検知する汚れ検知部と、前記汚れ検知部の出力を入力し、洗い、すすぎ、脱水の各工程を逐次制御する制御部とを備え、前記洗い工程は、前記ドラム内で洗濯物が張り付かない程度の低速で前記ドラムを回転する攪拌工程と、洗濯物が前記ドラムの内周壁面に張り付いた状態となる高速で前記ドラムを回転させ、洗濯物から遠心力で洗濯水を排出する遠心力洗浄工程を有し、前記制御部は、前記汚れ検知部で検知した汚れの量が多いほど、遠心力洗浄工程におけるドラムの回転数を高くするようにしたドラム式洗濯機。
2. 洗濯物に洗濯水を含水させる含水手段を備え、前記含水手段は、遠心力洗浄工程において洗濯物に洗濯水を含水させるようにした請求項１記載のドラム式洗濯機。
3. 含水手段は、水槽内の底部に溜まった洗濯水に洗濯物の一部を浸漬させて含水するようにした請求項２記載のドラム式洗濯機。
4. 含水手段は、水槽の底部に溜まる洗濯水を吸引してドラム内の洗濯物に吐出する循環シャワーで構成した請求項２記載のドラム式洗濯機。
5. 汚れ検知部は、濁度、導電率、色（落ち）の少なくとも１つ以上のセンサを用いて検知するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。
6. 洗濯した衣類を乾燥する乾燥手段を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。

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