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JP6689521B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

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Description

本発明は、ドラム式洗濯機に関する。かかるドラム式洗濯機は、洗濯から乾燥まで連続的に行うものであっても良いし、洗濯は行うが乾燥は行わないものであっても良い。
従来、ドラム式洗濯機は、底部に水を溜めた外槽内で横軸型のドラムを回転させ、ドラム内に設けたバッフルにより洗濯物を持ち上げては落下させ、洗濯物をドラムの内周面に叩き付けることにより、洗濯物を洗濯する。このように、バッフルにより洗濯物が撹拌される構成では、洗濯物同士が絡み合ったり擦れ合ったりしにくい。そこで、ドラム式洗濯機において、洗浄性能を向上させるため、ドラムの後面に撹拌体を設け、洗いやすすぎ時に、ドラムと撹拌体とを異なる回転数で別々に回転させる構成が採られ得る(特許文献1参照)。
特開2015−167663号公報
上記ドラム式洗濯機では、洗いやすすぎの際、撹拌体はドラムの回転数とは異なる回転数で回転するため、ドラム内で洗濯物がねじれやすく、洗濯物の布絡みが生じやすい。
発明者らがドラム内の洗濯物の動きを観察したところ、このような布絡みが生ずると、ドラム内では、撹拌体の回転によって、絡まり合った洗濯物が撹拌体の中央部へと巻きこまれ、撹拌体の軸線上に押し出されるような洗濯物の動きが生じる。このような洗濯物の動きが生ずると、ドラム内に投入された洗濯物の量などによっては、ドラムの中心部分に絡まり合った洗濯物が密集し、ドラム前面を覆うドアと撹拌体との間に多くの洗濯物が詰まって圧縮された状態となり得る。こうなると、撹拌体に洗濯物による大きな負荷が掛かりやすくなり、撹拌体を駆動する駆動モータのロックに繋がる虞がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、布絡み等に起因する駆動モータのロックを防止することが期待できるドラム式洗濯機の提供を目的とする。
本発明の主たる態様に係るドラム式洗濯機は、筐体内に配置された外槽と、前記外槽内に配置され、水平軸または水平方向に対して傾く傾斜軸を中心に回転可能なドラムと、前記ドラム内に配置され、表面に洗濯物と接触する突状部を有する回転体と、駆動モータを含み、当該駆動モータのトルクを前記ドラムおよび前記回転体に伝達して、前記ドラムと前記回転体とを互いに異なる回転数で回転させる駆動部と、前記駆動部の動作を制御する制御部と、を備える。ここで、前記制御部は、洗い工程および/またはすすぎ工程において、前記回転体に掛かる負荷の大きさが所定の大きさを超える場合に、当該負荷を軽減するための軽減制御を行う。
上記の構成によれば、ドラム内での洗濯物の布絡み等に起因して回転体に掛かる負荷が所定の大きさを超えた場合に、軽減制御が行われて回転体に掛かる負荷が軽減される。これにより、駆動モータのロックの防止が期待できる。
本態様に係るドラム式洗濯機は、前記駆動モータの回転数を検出する検出部をさらに備え得る。この場合、前記制御部は、前記回転体を回転させる際、前記駆動モータが目標回転数で回転するように前記駆動モータへ供給する電力を調整し、そのときの前記駆動モータの回転数が前記目標回転数より低い閾値以下である場合に前記軽減制御を行う。
上記の構成によれば、回転体に掛かる負荷が大きくなった否かの判定が、駆動モータの回転数に基づいて行われるので、当該判定のために専用のセンサを設ける必要がなく、コストアップ等を防止できる。
上記の構成とされた場合、さらに、前記制御部は、前記駆動モータを右回転および左回転させ、双方の回転において前記駆動モータの回転数が前記閾値以下である場合に前記軽減制御を行うような構成とされ得る。
このような構成とすれば、駆動部において、回転体や駆動モータに右回転と左回転で回転しやすさのばらつきがあっても、回転体に掛かる負荷が大きくなったことを精度よく判定できる。
本態様に係るドラム式洗濯機において、前記制御部は、前記軽減制御として、前記ドラムが、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数で回転するように、前記駆動モータを回転させるような構成とされ得る。
上記の構成によれば、ドラム内での布絡みに起因してドラムの中心部に絡まり合った洗濯物が密集し、ドラム前面と回転体との間に多くの洗濯物が詰まって圧縮された状態となることで、回転体に大きな負荷が掛かるような状況となっても、軽減制御によって、ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数でドラムを回転させることにより、中心部に密集した洗濯物をドラムの内周面側へと分散させることができる。これにより、回転体に掛かる負荷を効果的に軽減させることができる。
上記の構成とされた場合、さらに、前記駆動部は、前記ドラムと前記回転体とを互いに異なる回転数で回転させる第1駆動形態と、前記ドラムと前記回転体とを互いに等しい回転数で一体的に回転させる第2駆動形態に切り替え可能な構成とされ得る。この場合、前記制御部は、前記第2駆動形態において、前記ドラムが、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数で回転するように、前記駆動モータを回転させる。
このような構成とすれば、軽減制御においてドラムを回転させる際には、駆動部の駆動形態が第2駆動形態に切り替えられるので、必要な駆動モータのトルクが第1駆動形態の場合に比べて小さくなる。これにより、洗いやすすぎの時よりも高くなる軽減制御のときの回転数までドラムの回転が立ち上がりやすくなる。
本発明によれば、布絡み等に起因する駆動モータのロックを防止することが期待できる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明によりさらに明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図1は、実施の形態に係る、ドラム式洗濯機の構成を示す側面断面図である。 図2は、実施の形態に係る、駆動部の構成を示す断面図である。 図3は、実施の形態に係る、駆動部の構成を示す断面図である。 図4は、実施の形態に係る、駆動モータのロータの構成を示す、ロータの正面図である。 図5は、実施の形態に係る、スプラインが形成された軸受ユニットの後部の拡大斜視図である。 図6(a)ないし(c)は、実施の形態に係る、クラッチ機構部のクラッチ体の構成を示す図である。 図7は、実施の形態に係る、ドラム式洗濯機の構成を示すブロック図である。 図8は、実施の形態に係る、洗い工程およびすすぎ工程での制御部による制御動作を示すフローチャートである。 図9は、実施の形態に係る、制御部による分散制御の制御動作を示すフローチャートである。 図10(a)は、実施の形態に係る、絡み合った洗濯物がドラムの中心部に密集し、ドアと回転体との間に詰まった洗濯物で回転体が圧迫される様子を模式的に示す図であり、図10(b)は、実施の形態に係る、分散制御が行われることにより、ドラムの中心部に密集していた洗濯物がドラムの内周面側に分散する様子を模式的に示す図である。 図11は、変更例1に係る、駆動部の構成を示す断面図である。 図12は、変更例1に係る、駆動部の構成を示す断面図である。
以下、本発明のドラム式洗濯機の一実施形態である乾燥機能を有さないドラム式洗濯機について、図面を参照して説明する。
図1は、ドラム式洗濯機1の構成を示す側面断面図である。
ドラム式洗濯機1は、外観を構成する筐体10を備える。筐体10の前面10aは、中央部から上部にかけて傾斜し、傾斜した面に洗濯物の投入口11が形成される。投入口11は、開閉自在なドア12により覆われる。
筐体10内には、外槽20が、複数のダンパー21により弾性的に支持される。外槽20内には、ドラム22が回転自在に配される。外槽20およびドラム22は、水平方向に対し、後面側が低くなるよう傾斜する。これにより、ドラム22は、水平方向に対して傾斜した傾斜軸を中心に回転する。外槽20およびドラム22の傾斜角度は、10〜20度程度とされ得る。外槽20の前面の開口部20aおよびドラム22の前面の開口部22aは、投入口11に対向し、投入口11ともにドア12により閉鎖される。ドラム22の周壁には、多数の脱水孔22bが形成される。さらに、ドラム22の内周面には、3つのバッフル23が周方向にほぼ等しい間隔で設けられる。
ドラム22の後部には、回転体24が回転自在に配される。回転体24は、ほぼ円盤形状を有する。回転体24の表面には、中央部から放射状に延びる複数の突状部24aが形成される。回転体24は、ドラム22と同軸に回転する。
外槽20の後方には、ドラム22および回転体24を駆動するトルクを発生させる駆動部30が配される。駆動部30は、洗い工程およびすすぎ工程時には、ドラム22および回転体24を同一方向に異なる回転数で回転させる。具体的には、駆動部30は、ドラム22を、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力が重力より小さくなる回転数で回転させ、回転体24を、ドラム22の回転数よりも速い回転数で回転させる。一方、駆動部30は、脱水工程時には、ドラム22および回転体24を、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりはるかに大きくなる回転数で一体的に回転させる。駆動部30の詳細な構成は、追って説明される。
外槽20の底部には、排水口部20bが形成される。排水口部20bには、排水バルブ40が設けられる。排水バルブ40は、排水ホース41に接続される。排水バルブ40が開放されると、外槽20内に溜められた水が排水ホース41を通じて機外へ排出される。
筐体10内の前方上部には、洗剤ボックス50が配される。洗剤ボックス50には、洗剤が収容される洗剤容器50aが前方から引き出し自在に収容される。洗剤ボックス50は、筐体10内の後方上部に配された給水バルブ51に、給水ホース52によって接続される。また、洗剤ボックス50は、外槽20の上部に、注水管53により接続される。給水バルブ51が開放されると、水道栓から水道水が、給水ホース52、洗剤ボックス50および注水管53を通じて外槽20内に供給される。この際、洗剤容器50aに収容された洗剤が、水に押し流れて外槽20内に供給される。
次に、駆動部30の構成について詳細に説明する。
図2および図3は、駆動部30の構成を示す断面図である。図2は、駆動部30の駆動形態が、二軸駆動形態に切り替えられた状態を示し、図3は、駆動部30の駆動形態が、一軸駆動形態に切り替えられた状態を示す。図4は、駆動モータ100のロータ110の構成を示す、ロータ110の正面図である。図5は、スプライン503が形成された軸受ユニット500の後部の拡大斜視図である。図6(a)ないし(c)は、クラッチ機構部600のクラッチ体610の構成を示す図であり、それぞれ、クラッチ体610の正面図、右側面図および背面図である。
駆動部30は、駆動モータ100と、第1回転軸200と、第2回転軸300と、遊星歯車機構400と、軸受ユニット500と、クラッチ機構部600とを含む。
駆動モータ100は、アウターロータ型のDCブラシレスモータであり、回転体24およびドラム22を駆動するためのトルクを発生する。駆動モータ100は、ロータ110とステータ120とを含む。ロータ110は、有底の円筒状に形成され、その内周面には、全周に亘って永久磁石111が配列される。ロータ110の中央部には、第2回転軸300に固定される円形のボス部112が形成される。ボス部112には、環状の被係合凹部113が形成される。図4に示すように、被係合凹部113内の外側の周面は、全周に亘って凹凸部113aを有する。ステータ120は、外周部に巻線121を有する。後述するモータ駆動部からステータ120の巻線121に駆動電力が供給されると、ロータ110が回転する。
第1回転軸200は、中空形状を有し、第2回転軸300と遊星歯車機構400とを内包する。第1回転軸200は、中央部が外側に膨出し、この膨出した部位が、遊星歯車機構400の収容部となる。
遊星歯車機構400は、第2回転軸300の回転、即ち駆動モータ100のロータ110の回転を減速して第1回転軸200に伝達する。遊星歯車機構400は、太陽歯車410と、太陽歯車410を囲む環状の内歯車420と、太陽歯車410と内歯車420との間に介在する複数組の遊星歯車430と、これら遊星歯車430を回転自在に保持する遊星キャリア440とを含む。
太陽歯車410が第2回転軸300に固定され、内歯車420が第1回転軸200に固定される。一組の遊星歯車430は、互いに噛み合い、相反する方向に回転する第1歯車と第2歯車とを含む。遊星キャリア440は、後方へ延びるキャリア軸441を含む。キャリア軸441は、第1回転軸200と同軸であり、第2回転軸300が挿入されるために内部が中空に形成される。
第2回転軸300の後端部は、キャリア軸441から後方に突出し、ロータ110のボス部112に固定される。
軸受ユニット500は、内部に設けた2つの軸受501、502により、第1回転軸200を回転可能に支持する。図5に示すように、軸受ユニット500の後端部には、内面に、全周に亘ってスプライン503が形成される。軸受ユニット500は、外槽20の後面に固定され、この状態において、第1回転軸200および第2回転軸300が外槽20の内部に臨む。第1回転軸200にドラム22が固定され、第2回転軸300に回転体24が固定される。
クラッチ機構部600は、駆動部30の駆動形態を、回転体24がドラム22よりも速い回転数で回転するようにドラム22と回転体24とを別体的に回転させる二軸駆動形態と、ドラム22と回転体24とが同じ回転数で回転するようにドラム22と回転体24とを一体的に回転させる一軸駆動形態との間で切り替える。二軸駆動形態は、本発明の第1駆動形態に相当し、一軸駆動形態は、本発明の第2駆動形態に相当する。
クラッチ機構部600は、クラッチ体610と、クラッチスプリング620と、クラッチレバー630と、レバー支持部640と、クラッチ駆動装置650と、中継棒660を含む。
図6(a)ないし(c)に示すように、クラッチ体610はほぼ円盤形状を有する。クラッチ体610の前端部には、外周面に、環状のスプライン611が形成される。スプライン611は、軸受ユニット500のスプライン503と係合するように形成される。また、クラッチ体610の外周面には、スプライン611の後方にフランジ部612が形成される。さらに、クラッチ体610には後端部に、環状の係合フランジ部613が形成される。係合フランジ部613は、ロータ110の被係合凹部113と同じ形状を有し、外周部に全周に亘って凹凸部613aを有する。係合フランジ部613が、被係合凹部113に挿入されると、凹凸部613a、113a同士が係合する。
クラッチ体610の軸孔614にキャリア軸441が挿入される。軸孔614の内周面に形成されたスプライン614aとキャリア軸441の外周面に形成されたスプライン441aとが係合する。これにより、クラッチ体610が、キャリア軸441に対して、前後方向への移動はできるが、周方向への回動はできない状態となる。
クラッチ体610には、軸孔614の外側に環状の収容溝615が形成され、この収容溝615に、クラッチスプリング620が収容される。クラッチスプリング620は、一端が軸受ユニット500の後端部に接し、他端が収容溝615の底面に接する。
クラッチレバー630の上端部には、クラッチ体610のフランジ部612の後面に接触し、フランジ部612を前方へ押す押圧部631が形成される。クラッチレバー630は、レバー支持部640に設けられた支軸641に回動自在に支持される。クラッチレバー630の下端部には、取付軸632が形成される。
クラッチ駆動装置650は、クラッチレバー630の下方に配置される。クラッチ駆動装置650は、トルクモータ651と、トルクモータ651のトルクにより水平軸周りに回転する円盤状のカム652とを含む。カム652の上面には、外周部にカム軸653が設けられる。カム652の回転中心とクラッチレバー630の取付軸632の中心とが前後方向において一致する。
中継棒660は、上下方向に延び、クラッチレバー630とカム652とを連結する。中継棒660は、上端部がクラッチレバー630の取付軸632に取り付けられ、下端部が、カム652のカム軸653に取り付けられる。中継棒660には、中間位置にスプリング661が一体形成される。
レバー支持部640およびクラッチ駆動装置650は、たとえば、図示しない取付板を介して軸受ユニット500に固定される。
駆動部30の駆動形態が、一軸駆動形態から二軸駆動形態に切り替えられる場合、図2に示すように、トルクモータ651により、カム軸653が最も下方に位置するようにカム652が回転される。カム652が回転するに従い、クラッチレバー630の下端部が、中継棒660によって下方に引かれる。クラッチレバー630が支軸641を中心に前方へ回転し、押圧部631がクラッチ体610を前方へ押す。クラッチスプリング620の弾性力に逆らって、クラッチ体610が前方へ移動し、クラッチ体610のスプライン611と軸受ユニット500のスプライン503とが係合する。
クラッチ体610は、カム軸653が中間の所定位置まで移動すると、スプライン611がスプライン503と係合する位置に到達する。このときは、中継棒660のスプリング661が自然長の状態にある。クラッチ体610は、この係合位置より前には移動しないため、カム軸653が所定位置から最も下方の位置に移動すると、図2の通り、スプリング661が下方に伸びる。こうなると、クラッチレバー630が、スプリング661によって、前方へ回動するように引かれるので、係合位置にあるクラッチ体610には、押圧部631から押圧力が加えられる。これにより、スプライン611をスプライン503にしっかりと係合させることができる。
スプライン611とスプライン503とが係合すると、クラッチ体610が、軸受ユニット500に対して周方向へ回動できない状態となるので、遊星歯車機構400のキャリア軸441、即ち遊星キャリア440が、回転できないよう固定された状態となる。このような状態において、ロータ110が回転すると、第2回転軸300がロータ110の回転数と等しい回転数で回転し、第2回転軸300に連結されている回転体24もロータ110の回転数と等しい回転数で回転する。第2回転軸300の回転に伴い、遊星歯車機構400では、太陽歯車410が回転する。上述の通り、遊星キャリア440は固定された状態にあるので、遊星歯車430の第1歯車および第2歯車が、それぞれ、太陽歯車410と逆方向および同方向に回転し、内歯車420が太陽歯車410と同方向に回転する。これにより、内歯車420に固定された第1回転軸200が第2回転軸300と同方向に、第2回転軸300よりも遅い回転数で回転し、第1回転軸200に固定されたドラム22が、回転体24よりも遅い回転数で回転体24と同方向に回転する。言い換えれば、回転体24がドラム22よりも速い回転数でドラム22と同方向に回転する。
一方、駆動部30の形態が、二軸駆動形態から一軸駆動形態に切り替えられる場合、図3に示すように、トルクモータ651により、カム軸653が最も上方に位置するようにカム652が回転される。カム652が回転し、カム軸653が上方へ移動すると、まず、スプリング661が縮んでいく。スプリング661が自然長に戻ると、その後は、カム軸653が移動するに従い、中継棒660が上方へ移動し、クラッチレバー630の下端部が、中継棒660に押されて、上方へ移動する。クラッチレバー630が支軸641を中心に後方へ回転し、押圧部631がクラッチ体610のフランジ部612から離れる。クラッチ体610が、クラッチスプリング620の弾性力によって後方へ移動し、クラッチ体610の係合フランジ部613とロータ110の被係合凹部113とが係合する。
係合フランジ部613と被係合凹部113とが係合すると、ロータ110に対してクラッチ体610が周方向へ回動できなくなるので、クラッチ体610は、ロータ110とともに回転可能な状態となる。このような状態において、ロータ110が回転すると、第2回転軸300およびクラッチ体610がロータ110の回転数と等しい回転数で回転する。このとき、遊星歯車機構400では、太陽歯車410と遊星キャリア440とがロータ110と等しい回転数で回転する。これにより、内歯車420が、太陽歯車410および遊星キャリア440と等しい回転数で回転し、内歯車420に固定された第1回転軸200がロータ110と等しい回転数で回転する。即ち、駆動部30では、第2回転軸300、遊星歯車機構400および第1回転軸200が一体となって回転する。これにより、ドラム22と回転体24が一体的に回転する。
図7は、ドラム式洗濯機1の構成を示すブロック図である。
ドラム式洗濯機1は、上述した構成に加え、制御部701、記憶部702、操作部703、水位センサ704、モータ駆動部705、給水駆動部706、排水駆動部707、クラッチ駆動部708、およびドアロック装置709を備える。
操作部703は、電源ボタン703a、スタートボタン703b、コース選択ボタン703cを含む。電源ボタン703aは、ドラム式洗濯機1の電源を投入および遮断するためのボタンである。スタートボタン703bは、運転をスタートさせるためのボタンである。コース選択ボタン703cは、洗濯運転に係る複数の洗濯コースの中から任意の洗濯コースを選択するためのボタンである。操作部703は、ユーザに操作されたボタンに応じた入力信号を制御部701に出力する。
水位センサ704は、外槽20内の水位を検出し、検出した水位に応じた水位検出信号を制御部701に出力する。
モータ駆動部705は、制御部701からの制御信号に従って、駆動モータ100を駆動する。モータ駆動部705は、駆動モータ100の回転数を検出する回転センサ705a、インバータ回路等を含み、制御部701により設定された目標回転数で駆動モータ100が回転するよう、駆動電力を調整する。回転センサ705aは、本発明の検出部に相当する。
給水駆動部706は、制御部701からの制御信号に従って、給水バルブ51を駆動する。排水駆動部707は、制御部701からの制御信号に従って、排水バルブ40を駆動する。
クラッチ駆動装置650は、第1検出センサ654および第2検出センサ655を含む。第1検出センサ654は、駆動部30の駆動形態が二軸駆動形態に切り替えられたことを検出して、検出信号を制御部701に出力する。第2検出センサ655は、駆動部30の駆動形態が一軸駆動形態に切り替えられたことを検出して、検出信号を制御部701に出力する。クラッチ駆動部708は、第1検出センサ654および第2検出センサ655からの検出信号に基づいて制御部701から出力された制御信号に従い、トルクモータ651を駆動する。
ドアロック装置709は、制御部701からの制御信号に従ってドア12のロックおよびロック解除を行う。
記憶部702は、EEPROM、RAM等を含む。記憶部702には、各種洗濯運転コースの洗濯運転を実行するためのプログラムが記憶される。また、記憶部702には、これらプログラムの実行に用いられる各種パラメータや各種制御フラグが記憶される。
制御部701は、操作部703、水位センサ704等からの各信号に基づいて、記憶部702に記憶されたプログラムに従い、モータ駆動部705、給水駆動部706、排水駆動部707、クラッチ駆動部708、ドアロック装置709等を制御する。
ドラム式洗濯機1は、ユーザによる操作部703の操作に基づき、各種運転コースの洗濯運転を行う。洗濯運転では、洗い工程、中間脱水工程、すすぎ工程および最終脱水工程が順番に実行される。なお、運転コースによっては、中間脱水工程とすすぎ工程とが2回以上行われる場合がある。
洗い工程およびすすぎ工程では、駆動部30の駆動形態が、二軸駆動形態に切り替えられる。ドラム22内の洗濯物が水に浸かるよう、投入口11の下縁に至らない所定の水位まで外槽20内に水が溜められ、この状態で、駆動モータ100が、交互に、右回転および左回転する。これにより、ドラム22と回転体24とが、回転体24の回転数がドラム22の回転数より速い状態で、交互に右回転および左回転する。このとき、ドラム22は、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力が重力より小さくなる回転数で回転する。
ドラム22内の洗濯物が、バッフル23で掻き上げられては落とされることにより、ドラム22の内周面に叩き付けられる。加えて、ドラム22の後部では、回転する回転体24の突状部24aに洗濯物が接触し、突状部24aに洗濯物が擦られたり、突状部24aによって洗濯物が撹拌されたりする。これにより、洗濯物が洗われる、あるいは、すすがれる。
このように、洗いおよびすすぎ時には、ドラム22の回転による機械力のみならず回転体24による機械力が洗濯物に付与されるので、洗浄性能の向上が期待できる。 中間脱水工程および最終脱水工程では、駆動部30の駆動形態が、一軸駆動形態に切り替えられる。駆動モータ100、即ち、ドラム22および回転体24は、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力が重力よりはるかに大きくなる回転数で一体的に回転する。遠心力の作用により、洗濯物が、ドラム22の内周面に押し付けられ、脱水される。
このように、脱水時には、ドラム22と回転体24とが一体的に回転するので、ドラム22に張り付いた洗濯物が回転体24により撹拌されるようなことがなく、洗濯物を良好に脱水できる。
図8は、洗い工程およびすすぎ工程での制御部701による制御動作を示すフローチャートである。図9は、制御部701による分散制御の制御動作を示すフローチャートである。図10(a)は、絡み合った洗濯物がドラム22の中心部に密集し、ドア12と回転体24との間に詰まった洗濯物で回転体24が圧迫される様子を模式的に示す図であり、図10(b)は、分散制御が行われることにより、ドラム22の中心部に密集していた洗濯物がドラム22の内周面側に分散する様子を模式的に示す図である。
以下、洗い工程およびすすぎ工程での制御部701による制御動作について、図8ないし図10(b)を参照して説明する。
洗い工程またはすすぎ工程が開始されると、制御部701は、クラッチ機構部600によって駆動部30の駆動形態を一軸駆動形態から二軸駆動形態へ切り替える(S101)。次に、制御部701は、外槽20内への給水を行う(S102)。即ち、制御部701は、給水バルブ51を開放して外槽20内に水を供給し、外槽20内の水位が所定水位に到達すると、給水バルブ51を閉鎖して外槽20内への水の供給を停止する。
給水が完了すると、制御部701は、ドラム22の回転数が45rpmとなる駆動モータ100の目標回転数を設定する(S103)。たとえば、駆動モータ100の目標回転数は240rpmとされ、この目標回転数が遊星歯車機構400で減速されて45rpmとなる。45rpmでドラム22が回転する場合、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力は重力より小さく、ドラム22内で洗濯物がタンブリングする。
制御部701は、モータ駆動部705を制御し、設定された目標回転数で駆動モータ100が右回転するように、駆動モータ100に駆動電力を供給する(S106)。制御部701は、正常な場合には既に駆動モータ100の回転数が目標回転数に立ち上がっている所定のタイミング、たとえば、駆動モータ100の停止5秒前に、回転センサ705aにより検出された駆動モータ100の回転数を取得する(S105)。取得された回転数は、記憶部702に記憶される。正常な場合には、取得された回転数がほぼ目標回転数となる。
駆動モータ100を右回転させてから20秒が経過すると(S106:YES)、制御部701は、駆動モータ100を停止させる(S107)。そして、駆動モータ100の停止から5秒が経過すると(S108:YES)、制御部701は、モータ駆動部705を制御し、目標回転数で駆動モータ100が左回転するように、駆動モータ100に駆動電力を供給する(S109)。制御部701は、ステップS105と同様なタイミングで駆動モータ100の回転数を取得する(S110)。
駆動モータ100を左回転させてから20秒が経過すると(S111:YES)、制御部701は、駆動モータ100を停止させる(S112)。そして、駆動モータ100の停止から5秒が経過すると(S113:YES)、制御部701は、記憶部702に記憶された右回転時と左回転時の双方の回転数が所定の閾値以下であるか否かを判定する(S114)。目標回転数に対する所定割合、たとえば、9割程度の回転数が閾値とされ得る。たとえば、目標回転数が240rpmの場合、閾値が220rpmとされる。
右回転時と左回転時における少なくとも一方の回転数が所定の閾値以下でない場合(S114:NO)、洗いまたはすすぎのために設定された運転時間が経過していなければ(S115:NO)、ステップS104に戻り、制御部701は、再び、駆動モータ100を右回転および左回転させ、その間に駆動モータ100の回転数を取得する(S104〜S113)。
洗いやすすぎの際、回転体24はドラム22の回転数とは異なる回転数で回転するため、ドラム22内で洗濯物がねじれやすく、洗濯物の布絡みが生じやすい。このような布絡みが生ずると、ドラム22内では、回転体24の回転によって、絡まり合った洗濯物が回転体24の中央部へと巻きこまれ、回転体24の軸線上に押し出されるような洗濯物の動きが生じる。このような洗濯物の動きが生ずると、ドラム22内に投入された洗濯物が多いような場合、図10(a)に示されるように、ドラム22の中心部分に絡まり合った洗濯物が密集し、ドア12と回転体24との間に多くの洗濯物が詰まって圧縮された状態となり得る。こうなると、回転体24に洗濯物による大きな負荷が掛かりやすくなる。
このように、ドラム22内の布絡みに起因して回転体24への洗濯物の圧迫状態が生じ、これによって回転体24に大きな負荷が掛かると、右回転時および左回転時の駆動モータ100の回転数は、最大の駆動電力が供給されても、目標回転数まで到達せず、閾値以下となり得る。
ステップS114において、制御部701は、右回転時および左回転時の双方の回転数が閾値以下であると判定すると(S114:YES)、分散制御を行う(S116)。分散制御は、本発明の軽減制御に相当する。
図9に示すように、制御部701は、まず、クラッチ機構部600によって駆動部30の駆動形態を二軸駆動形態から一軸駆動形態へ切り替える(S201)。次に、制御部701は、ドラム22の回転数が120rpmとなる駆動モータ100の目標回転数を設定する(S202)。
制御部701は、モータ駆動部705を制御し、設定された目標回転数で駆動モータ100が右回転するように、駆動モータ100に駆動電力を供給する(S203)。これにより、ドラム22は、ほぼ120rpmで回転する。ドラム22内では、洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる。このため、図10(b)に示すように、ドラム22内の中心部分に密集していた洗濯物は、遠心力によって外側へと押しやられ、ドラム22の内周面側へと分散する。これにより、回転体24への洗濯物の圧迫が解消され、回転体24に掛かる負荷が軽減される。
駆動モータ100を右回転させてから120秒が経過すると(S204:YES)、制御部701は、駆動モータ100を停止させる(S205)。その後、制御部701は、駆動部30の駆動形態を一軸駆動形態から二軸駆動形態へ切り替える(S206)。こうして、分散制御が完了する。
分散制御が完了すると、制御部701は、運転時間が経過していなければ(S115:NO)、ステップS104に戻り、再び、駆動モータ100を右回転および左回転させ、その間に回転数を検出する(S104ないしS113)。こうして、洗いまたはすすぎのための運転時間が経過するまで、ステップS104ないしS116の動作が繰り返される。
運転時間が経過すると(S115:YES)、制御部701は、排水バルブ40を開放して外槽20内から排水を行う(S117)。排水が完了すると、洗い工程またはすすぎ工程が終了する。
<実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、ドラム22内での洗濯物の布絡み等に起因して回転体24に掛かる負荷が所定の大きさを超えた場合に、分散制御が行われて回転体24に掛かる負荷が軽減される。これにより、駆動モータ100がロックすることを抑制できる。
また、本実施の形態によれば、回転体24に掛かる負荷が大きくなった否かの判定が、回転センサ705aで検出される駆動モータ100の回転数に基づいて行われるので、当該判定のために専用のセンサを設ける必要がなく、コストアップ等を防止できる。
さらに、本実施の形態によれば、右回転時と左回転時の双方の回転数が閾値以下である場合に、回転体24に掛かる負荷が所定の大きさを超えたと看做され、分散制御に移行するので、駆動部30において、回転体24や駆動モータ100に右回転と左回転で回転しやすさのばらつきがあっても、回転体24に掛かる負荷が大きくなったことを精度よく判定できる。
さらに、本実施の形態によれば、ドラム22内での布絡みに起因してドラム22の中心部に絡まり合った洗濯物が密集し、ドア12と回転体24との間に多くの洗濯物が詰まって圧縮された状態となることで、回転体24に大きな負荷が掛かるような状況となっても、分散制御によって、ドラム22内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数でドラム22を回転させることにより、中心部に密集した洗濯物をドラム22の内周面側へと分散させることができるので、回転体24に掛かる負荷を効果的に軽減させることができる。
さらに、本実施の形態によれば、分散制御においてドラム22を回転させる際には、駆動部30の駆動形態が一軸駆動形態に切り替えられるので、必要な駆動モータ100のトルクが二軸駆動形態の場合に比べて小さくなる。これにより、洗いやすすぎの時よりも高くなる分散制御のときの回転数までドラム22の回転が立ち上がりやすくなる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態等によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
<変更例1>
図11および図12は、変更例1に係る、駆動部30Aの構成を示す断面図である。図11は、駆動部30Aの駆動形態が、二軸駆動形態に切り替えられた状態を示し、図12は、駆動部30Aの駆動形態が、一軸駆動形態に切り替えられた状態を示す。
上記実施の形態では、遊星歯車機構400を用いてドラム22と回転体24との間に速度差を持たせる構成が実現されるのに対し、本変更例では、ベルトとプーリによる減速機構を用いてドラム22と回転体24との間に速度差を持たせる構成が実現される。以下、本変更例の駆動部30Aの構成について詳細に説明する。
駆動部30Aは、駆動モータ100Aと、第1回転軸200Aと、第2回転軸300Aと、軸受ユニット400Aと、ドラム減速機構部500Aと、翼減速機構部600Aと、クラッチ機構部700Aとを含む。
駆動モータ100Aは、たとえば、インナーロータ型のDCブラシレスモータであり、ドラム22および回転体24を駆動するためのトルクを発生する。駆動モータ100Aのモータ軸110Aが後方に延びる。
第1回転軸200Aは、中空形状を有し、第2回転軸300Aを回転可能に内包する。第2回転軸300Aの前部は、第1回転軸200Aから前方に突出し、第2回転軸300Aの後部は、第1回転軸200Aから後方に突出する。第1回転軸200Aにドラム22が固定され、第2回転軸300Aに回転体24が固定される。
軸受ユニット400Aは、外槽20の後面に固定され、内部に設けた2つの軸受401A、402Aにより、第1回転軸200Aを回転可能に支持する。
ドラム減速機構部500Aは、第1プーリ510Aと、第1モータプーリ520Aと、第1ベルト530Aとを含み、駆動モータ100Aの回転を減速して第1回転軸200Aに伝達する。
第1プーリ510Aは、第1回転軸200Aの後端部に固定される。第1プーリ510Aの後面には、環状の被係合凹部511Aが形成される。被係合凹部511A内の外側の周面には、全周に亘ってスプライン512Aが形成される。
第1モータプーリ520Aは、駆動モータ100Aのモータ軸110Aの根元部に取り付けられる。第1ベルト530Aは、第1プーリ510Aと第1モータプーリ520Aとの間に架け渡される。
翼減速機構部600Aは、第2プーリ610Aと、第2モータプーリ620Aと、第2ベルト630Aとを含み、駆動モータ100Aの回転を減速させて第2回転軸300Aに伝達する。
第2プーリ610Aは、2つの軸受611A、612Aを介して第2回転軸300Aに連結され、第2回転軸300Aに回転自在に支持される。第2プーリ610Aの前面には、環状の被係合凹部613Aが形成される。被係合凹部613A内の外側の周面には、全周に亘ってスプライン614Aが形成される。
第2モータプーリ620Aは、駆動モータ100Aのモータ軸110Aの先端部に取り付けられる。第2ベルト630Aは、第2プーリ610Aと第2モータプーリ620Aとの間に架け渡される。
第1モータプーリ520Aの外径と第2モータプーリ620Aの外径は等しく、第2プーリ610Aの外径は第1プーリ510Aの外径より小さいため、翼減速機構部600Aによる減速比は、ドラム減速機構部500Aによる減速比よりも小さくなる。
クラッチ機構部700Aは、駆動部30Aによる駆動形態を、第2回転軸300Aに第2プーリ610Aの回転が伝達可能となるように第2回転軸300Aと第2プーリ610Aとを連結することにより、回転体24をドラム22よりも速い回転数で回転させる二軸駆動形態と、第2回転軸300Aに第1プーリ510Aの回転が伝達可能となるように第2回転軸300Aと第1プーリ510Aとを連結することにより、ドラム22と回転体24とを同じ回転数で回転させる一軸駆動形態との間で切り替える。
クラッチ機構部700Aは、クラッチガイド710Aと、クラッチ体720Aと、クラッチレバー730Aと、レバー支持部740Aと、クラッチ駆動装置750Aとを含む。
クラッチガイド710Aおよびクラッチ体720Aは、第1プーリ510Aと第2プーリ610Aとの間に配置される。クラッチガイド710Aは、前面が開放された円筒形状を有し、第2回転軸300Aの軸線方向および周方向の何れにも動かないように第2回転軸300Aに固定される。
クラッチ体720Aは、クラッチ部721Aと、包囲部722Aと、軸受723Aとを含む。クラッチ部721Aは、前面および後面が開放された円筒形状を有する。クラッチ部721Aの外周面には、前部および後部に、それぞれ全周に亘って前スプライン724Aおよび後スプライン725Aが形成される。
クラッチガイド710Aは、クラッチ部721Aの内部に挿入される。クラッチ部721Aの内周面とクラッチガイド710Aの外周面はスプラインにより結合され、クラッチ部721Aは、クラッチガイド710A、即ち、クラッチガイド710Aが固定された第2回転軸300Aに対して、第2回転軸300Aの軸線方向への移動はできるが回転はできない。
包囲部722Aは、円環状に形成され、クラッチ部721Aが回転自在となるように、クラッチ部721Aの中央部を包囲する。クラッチ部721Aと包囲部722Aとの間に、クラッチ部721Aが包囲部722Aに対して円滑に回転するよう、軸受723Aが設けられる。
クラッチレバー730Aは、その上端部が、包囲部722Aに、包囲部722Aに対して回転可能となるように連結される。また、クラッチレバー730Aは、レバー支持部740Aに設けられた支軸741Aに回動自在に支持される。
クラッチ駆動装置750Aは、アクチュエータ751Aと、操作レバー752Aとを含む。アクチュエータ751Aは、操作レバー752Aを前後に移動させる。操作レバー752Aは、クラッチレバー730Aの下端部に連結される。クラッチレバー730Aの下端部は、操作レバー752Aに対して回転可能である。
駆動部30Aの駆動形態が、一軸駆動形態から二軸駆動形態に切り替えられる場合、図11に示すように、アクチュエータ751Aの内部から操作レバー752Aが前方に押し出される。クラッチレバー730Aの下端部が、操作レバー752Aに押されて前方に移動し、クラッチレバー730Aが支軸741Aを中心に後方へ回転する。クラッチレバー730Aの上端部が後方へ移動し、クラッチ体720Aが、クラッチレバー730Aの上端部に押されて後方に移動する。これにより、クラッチ部721Aの後スプライン725Aと第2プーリ610Aのスプライン614Aとが係合する。
後スプライン725Aとスプライン614Aとが係合すると、クラッチ部721Aと第2プーリ610Aとが回転方向に関して固定されるため、第2プーリ610Aの回転を、クラッチ部721Aおよびクラッチガイド710Aを介して第2回転軸300Aに伝達できる状態となる。このような状態において、駆動モータ100Aが回転すると、当該回転が翼減速機構部600Aを介して第2回転軸300Aに伝達され、第2回転軸300Aに固定された回転体24が回転する。回転体24は、駆動モータ100Aの回転数が翼減速機構部600Aによる減速比に従って低下した回転数で回転する。また、駆動モータ100Aの回転がドラム減速機構部500Aを介して第1回転軸200Aに伝達され、第1回転軸200Aに固定されたドラム22が回転する。ドラム22は、駆動モータ100Aの回転数がドラム減速機構部500Aによる減速比に従って低下した回転数で回転する。上述の通り、翼減速機構部600Aによる減速比は、ドラム減速機構部500Aによる減速比より小さいため、回転体24が、ドラム22よりも速い回転数でドラム22と同じ方向に回転する。
なお、クラッチレバー730Aは、クラッチ部721Aが回転自在な状態で連結された包囲部722Aに連結されているので、クラッチ部721Aが回転しても、その回転によるトルクはクラッチレバー730Aにほぼ伝わらない。
一方、駆動部30Aの駆動形態が、二軸駆動形態から一軸駆動形態に切り替えられる場合、図12に示すように、アクチュエータ751Aの内部へ操作レバー752Aが引き込まれる。即ち、操作レバー752Aが後方へ移動する。クラッチレバー730Aの下端部が、操作レバー752Aに引かれて後方に移動し、クラッチレバー730Aが支軸741Aを中心に前方へ回転する。クラッチレバー730Aの上端部が前方へ移動し、クラッチ体720Aが、クラッチレバー730Aの上端部に押されて前方に移動する。これにより、クラッチ部721Aの前スプライン724Aと第1プーリ510Aのスプライン512Aとが係合する。
前スプライン724Aとスプライン512Aとが係合すると、クラッチ部721Aと第1プーリ510Aとが回転方向に関して固定されるため、第1プーリ510Aの回転を、クラッチ部721Aおよびクラッチガイド710Aを介して第2回転軸300Aに伝達できる状態となる。このような状態において、駆動モータ100Aが回転すると、当該回転がドラム減速機構部500Aを介して第1回転軸200Aおよび第2回転軸300Aに伝達され、ドラム22および回転体24が回転する。ドラム22および回転体24は、駆動モータ100Aの回転数がドラム減速機構部500Aによる減速比に従って低下した回転数で同じ方向に一体的に回転する。
なお、一軸駆動形態において、駆動モータ100Aが回転すると、当該回転に伴って第2プーリ610Aも回転する。しかしながら、第2プーリ610Aは第2回転軸300Aに対して空回りするだけであり、第2プーリ610Aの回転は第2回転軸300Aに伝達されない。
<その他の変更例>
上記実施の形態では、左右の回転時における駆動モータ100の回転数が閾値以下である場合に分散制御が行われた。即ち、駆動モータ100の回転数に基づいて回転体24に掛かる負荷が大きいか否かの判定が行われた。しかしながら、これに限らず、たとえば、駆動モータ100に流れる電流を検出する電流センサが設けられ、駆動モータ100に流れる電流の大きさが所定の閾値以上となった場合に分散制御が行われてもよい。即ち、駆動モータ100に流れる電流の大きさに基づいて回転体24に掛かる負荷の大きさの判定が行われてもよい。
また、上記実施の形態では、駆動モータ100の右回転時と左回転時の双方の回転数が閾値以下である場合に分散制御が行われた。しかしながら、これに限られず、たとえば、右回転時および左回転時の少なくとも一方の回転数が閾値以下である場合に分散制御が行われてもよい。また、制御部701が、双方の回転数を取得するのではなく、どちらか一方のみの回転数を取得するような構成とされてもよい。
さらに、上記実施の形態では、分散制御において、ドラム22が1回だけ右回転された。しかしながら、ドラム22が1回だけ左回転されてもよい。また、ドラム22が複数回、右回転または左回転されてもよい。さらに、ドラム22が左右両方に1回または複数回、回転されてもよい。
さらに、上記実施の形態では、洗い工程とすすぎ工程の双方において、ドラム22を左右に回転させた際に駆動モータ100の回転数が閾値以下である場合に分散制御が行われた。しかしながら、このような制御動作が、洗い工程またはすすぎ工程のどちらか一方のみに行われてもよい。
さらに、上記実施の形態では、駆動モータ100の回転数が回転センサ705aにより検出された。しかしながら、回転センサ705aを用いない検出方式にて制御部701が回転数を検出する構成が採られてもよい。この場合、制御部701が本発明の検出部に相当することとなる。
さらに、上記実施の形態では、ドラム22が、水平方向に対して傾斜した傾斜軸を中心に回転する。しかしながら、ドラム式洗濯機1は、ドラム22が、水平軸を中心に回転するような構成とされても良い。
さらに、上記実施の形態のドラム式洗濯機1は、乾燥機能を備えていないが、本発明は、乾燥機能を備えたドラム式洗濯機、即ち、ドラム式洗濯乾燥機に適用することもできる。
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
10 筐体
20 外槽
22 ドラム
24 回転体
24a 突状部
30 駆動部
100 駆動モータ
701 制御部
705a 回転センサ(検出部)

Claims (4)

  1. 筐体内に配置された外槽と、
    前記外槽内に配置され、水平軸または水平方向に対して傾く傾斜軸を中心に回転可能なドラムと、
    前記ドラム内に配置され、表面に洗濯物と接触する突状部を有する回転体と、
    駆動モータを含み、当該駆動モータのトルクを前記ドラムおよび前記回転体に伝達して、前記ドラムと前記回転体とを互いに異なる回転数で回転させる駆動部と、
    前記駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、洗い工程および/またはすすぎ工程において、前記回転体に掛かる負荷の大きさが所定の大きさを超える場合に、当該負荷を軽減するための軽減制御として、前記ドラムが、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数で回転するように、前記駆動モータを回転させる、
    ことを特徴とするドラム式洗濯機。
  2. 請求項1に記載のドラム式洗濯機において、
    前記駆動モータの回転数を検出する検出部を、さらに備え、
    前記制御部は、前記回転体を回転させる際、前記駆動モータが目標回転数で回転するように前記駆動モータへ供給する電力を調整し、そのときの前記駆動モータの回転数が前記目標回転数より低い閾値以下である場合に前記軽減制御を行う、
    ことを特徴とするドラム式洗濯機。
  3. 請求項2に記載のドラム式洗濯機において、
    前記制御部は、前記駆動モータを右回転および左回転させ、双方の回転において前記駆動モータの回転数が前記閾値以下である場合に前記軽減制御を行う、
    ことを特徴とするドラム式洗濯機。
  4. 請求項1ないし3の何れか一項に記載のドラム式洗濯機において、
    前記駆動部は、前記ドラムと前記回転体とを互いに異なる回転数で回転させる第1駆動形態と、前記ドラムと前記回転体とを互いに等しい回転数で一体的に回転させる第2駆動形態に切り替え可能であり、
    前記制御部は、前記第2駆動形態において、前記ドラムが、前記ドラム内の洗濯物に作用する遠心力が重力より大きくなる回転数で回転するように、前記駆動モータを回転させる、
    ことを特徴とするドラム式洗濯機。
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