JP2009095528A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ドラム式洗濯機において、洗濯物の布質によって、水を含みやすいものと含みにくいものを考慮して、高速脱水の前に、中速での水抜きのための脱水を行っていたが、脱水に時間が掛かり過ぎるという課題があった。
【解決手段】脱水動作において、低速(90r/min前後)で布バランス判定が良好と判定されたあと回転速度を上昇させていく過程においても常時布バランス判定をすることによって、水が抜けていきバランス状態が変化している過程でも布バランス判定を行うことができるので、中速での水抜きのための脱水を省略することができて、余分に脱水に時間が掛かり過ぎるという課題を解決することができる。
【選択図】図4

Description

本発明は、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラム内で洗い、すすぎ、脱水、乾燥などの各行程を逐次制御する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、図6に示すような構成をしている(例えば、特許文献1参照)。
図6において、回転ドラム51は、外周部に多数の通水孔52を全面に設け、水受け槽53内に回転自在に配設されている。この回転ドラム51をモータ54により回転駆動するようにしている。蓋体55は、水受け槽53の開口部53aを開閉自在に洗濯機本体56に設けている。水受け槽53は、洗濯機本体56よりばね体57で吊り下げられ、防振ダンパー58により脱水時の振動が洗濯機本体56に伝達されないように防振支持されるとともに、脱水時の振動を低減する重り59を設けている。
給水弁60は、洗いやすすぎ時に水受け槽53内に給水するものであり、排水ポンプ61は、その入力側が水受け槽53に、出力側がホース62にそれぞれ連結され、水受け槽53内の洗濯水を排水するものである。制御装置63は、モータ54、給水弁60、排水ポンプ61などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御する。
上記構成において動作を説明すると、蓋体55を開いて回転ドラム51内に洗濯物を投入して運転を開始し、回転ドラム51をモータ54によって低速で回転すると、ドラム51内の洗濯物は持ち上げられて落下され、この動作を続けながら給水弁60より給水する。所定の水量が給水されると、給水を停止して洗いを続行し、回転ドラム51内の洗濯物は持ち上げられて水面上に落下される。
こうして洗い行程が進行する。すすぎ行程には、すすぎ撹拌行程と中間脱水行程があり、すすぎ撹拌行程においては洗い行程と同様の動作を行う。すすぎ撹拌行程の前に実行する中間脱水行程では、回転ドラム51内の洗濯物の偏り、すなわちアンバランスが生じると、回転ドラム51および水受け槽53が振動するため、洗濯物のアンバランスを修正するために、回転ドラム51が正反転を繰り返す布ほぐし行程を行い、その後、回転ドラム51をゆっくりと立ち上げ、洗濯物を回転ドラム51の内面に均一に張り付かせるバランスコントロール行程を行い、次に洗濯物の偏りによる洗濯物のアンバランスを判定する布バランス判定行程を行い、アンバランスを判定する。このとき、アンバランスの判定値が、所定値以下であれば、アンバランスは小さいと判定し、回転ドラム1を高速回転させて、洗濯物は遠心脱水される。
このとき、アンバランスの判定値が、所定値より大きければ、アンバランスが大きいと判定し、アンバランスの判定値が、所定値より小さくなるまで、布ほぐし行程およびバランスコントロール行程を繰り返す。その後、アンバランスの修正回数が所定回数に達すれば、中間脱水をせずに次の撹拌すすぎ行程に移行する。
また、脱水行程においても、中間脱水行程と同様の動作を行う。このとき、アンバランスの修正回数が所定回数に達すれば立ち上げができないと判定し、異常の報知を行う。アンバランス値が所定値以下になれば、回転ドラム51を高速脱水回転速度に立ち上げ、洗濯物を遠心脱水し、所定時間後脱水を完了する。
さらに、洗濯物の布質によって、水を含みやすいもの(綿など)とそうでないもの(化学繊維など)があるので、布バランス判定通過後に、水分の抜け方が均等でない場合、高速脱水回転速度への加速途中でアンバランスが発生する可能性があるので、一度中速まで回転速度を上げて、布に含まれている水分をある程度抜き、その後に再度布バランス判定を行い、高速脱水時のアンバランスを小さくしている場合もある。
特開平9−276583号公報
しかしながら、このような従来のドラム式洗濯機では、洗濯物の布質によって、水を含みやすいもの(綿など)とそうでないもの(化学繊維など)を考慮したシーケンスになっており、高速脱水時や高速脱水への加速時もアンバランスを小さくできて、静かに脱水を行うことができるが、布質が同じ洗濯物の場合は、中速での水抜きのための脱水は余分な工程になってしまうし、中速での水抜きの脱水後にまたアンバランスが発生してしまい、アンバランスが解消されずに、何度も布バランス判定を行い、脱水に時間が掛かり過ぎるという課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、脱水動作において、低速(90r/min前後)で布バランス判定が良好と判定された後、回転速度を上昇させていく過程においても常時布バランス判定をすることによって、水が抜けていきバランス状態が変化している過程でも布バランス判定を行うことによって、中速での水抜きのための脱水を省略することができて、余分に脱水に時間が掛かり過ぎるという課題を解決することができる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、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを駆動する前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は洗い及びすすぎの各工程後における脱水動作において、前記回転ドラムを略静止状態から布バランスを判定する第1の所定回転速度に立ち上げて布バランス判定を実行し、布バランス判定が良好と判定されたとき、前記回転ドラムを第2の所定回転速度まで加速して、前記第1の所定回転速度から前記第2の所定回転速度に加速中にも布バランス判定を実施するようにしたことを特徴とするものである。
これによって、第1の所定回転速度(90r/min前後)で布バランス判定が良好と判定された後、回転速度を上昇させていく過程において、洗濯物の水の抜け方が均等でなくて、アンバランスが発生した場合でも、布バランス判定を常時行っているので、回転ドラムを停止させて、布ほぐしを行い、再度布バランス判定を行い、スムーズに脱水回転数を上げていくことができる。また、わざわざ水抜きのための中速脱水を毎回行う必要がなく、必要なときだけ、回転ドラムを停止させればいいので、無駄に脱水時間を長くする必要がなく、脱水にかかる時間を短縮することができる。
本発明のドラム式洗濯機は、第1の所定回転速度でアンバランス判定が良好と判定された後、回転速度を上昇させていく過程において、洗濯物の水の抜け方が均等でなくて、アンバランスが発生した場合でも、布バランス判定を常時行っているので、回転ドラムを停止させて、布ほぐしを行い、再度布バランス判定を行い、スムーズに脱水回転数を上げていくことができる。また、わざわざ水抜きのための中速脱水を毎回行う必要がなく、必要なときだけ、回転ドラムを停止させればいいので、無駄に脱水時間を長くする必要がなく、脱水にかかる時間を短縮することができる。
第1の発明は、略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを駆動する前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は洗い及びすすぎの各工程後における脱水動作において、前記回転ドラムを略静止状態から布バランスを判定する第1の所定回転速度に立ち上げて布バランス判定を実行し、布バランス判定が良好と判定されたとき、前記回転ドラムを第2の所定回転速度まで加速して、前記第1の所定回転速度から前記第2の所定回転速度に加速中にも布バランス判定を実施するようにしたことを特徴とするものであり、第1の所定回転速度(90r/min前後)で布バランス判定が良好と判定された後、回転速度を上昇させていく過程において、洗濯物の水の抜け方が均等でなくて、アンバランスが発生した場合でも、布バランス判定を常時行っているので、回転ドラムを停止させて、布ほぐしを行い、再度布バランス判定を行い、スムーズに脱水回転数を上げていくことができ、また、わざわざ水抜きのための中速脱水を毎回行う必要がなく、必要なときだけ、回転ドラムを停止させればいいので、無駄に脱水時間を長くする必要がなく、脱水にかかる時間を短縮することができる。
第2の発明は、特に第1の発明の制御手段は、第1の所定回転速度から第2の所定回転速度をいくつかの区間に分けて、布バランス判定の所定値をそれぞれ設定することを特徴とすることで、アンバランス状態に応じた判定をすることができる。
第3の発明は、特に第1の発明の制御手段は、第1の所定回転速度から第2の所定回転速度に加速中にモータに流れる電流値の変動値で判定することを特徴とすることで、コストをアップすることなく、正確に布バランス判定を行うことができる。
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)
本発明の第1の実施の形態における洗濯機について、図1〜図6を用いて説明する。図1は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機の概略断面図、図2は、同ドラム式洗濯機の一部ブロック化した回路図、図3は、同ドラム式洗濯機の入力設定手段および表示手段の拡大正面図、図4は、同ドラム式洗濯機の中間脱水のフローチャート、図5は、同ドラム式洗濯機の回転ドラムの回転速度と洗濯機本体の振幅量を示す図、図6は、同ドラム式洗濯機の回転ドラムの回転速度と水受け槽の振幅量と布バランス判定の所定値との関係を示す図である。
図1において、洗濯機本体9は、水受け槽3と、その水受け槽3内に回転自在に配され回転ドラム1を内蔵している。回転ドラム1は、有底円筒形に形成され外周全面に多数の通水孔2を有している。回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸(回転中心軸)4を設け、回転ドラム1の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設している。この回転軸4に、水受け槽3の背面に取り付けたモータ5を連結し、回転ドラム1を正転、逆転方向に回転駆動するようにしている。回転ドラム1の内壁面に数個の突起板6を設けている。
水受け槽3の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部3aを蓋体7により開閉自在に覆い、この蓋体7を開くことにより洗濯物出入口8を通して回転ドラム1内に洗濯物を出し入れできるようにしている。蓋体7を上向き傾斜面に設けているため、洗濯物の出し入れは、腰を屈めることなく行うことができる。
水受け槽3は、洗濯機本体9よりばね体(図示せず)で揺動可能に吊り下げられており、水受け槽3の下部に排水経路10の一端を接続し、排水経路10の他端を排水弁(排水手段)11に接続して水受け槽3内の洗濯水を排水するようにしている。給水弁(給水手段)12は給水経路13を通して水受け槽3内に水を給水するためのものである。
なお、本実施の形態1では、回転ドラム1の回転中心に略傾斜方向に回転軸4を設け、回転ドラム1の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設しているが、回転ドラム1の回転中心に略水平方向に回転軸4を設け、回転ドラム1の軸心方向を略水平方向に配設してもよい。
次に、各電気部品を制御する制御装置14について、回路図を示す図2を用いて説明する。
図2において、制御装置14は、モータ5、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータからなる制御手段15を有している。制御手段15は、運転コース等を設定するための入力設定手段16からの情報が入力され、その情報を基に表示手段17で表示して使用者に知らせるとともに、入力設定手段16により運転開始が設定されると、水受け槽3内の水位を検知する水位検知手段18等からのデータを受けて、スイッチング手段駆動回路19を介してスイッチング手段20を制御し、排水弁11、給水弁12などの動作を制御し、洗濯運転を行う。
このとき、制御手段15は、モータ5のロータ(図示せず)の位置を検出する位置検出手段21からの情報に基づいて、インバータ駆動回路22を介してインバータ23を制御することによりモータ5を回転制御するようにしている。モータ5は直流ブラシレスモータで、図示していないが、3相巻線を有するステータと、リング上に2極の永久磁石を配設しているロータとで構成し、ステータは、3相巻線を構成する第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cとスロットを設けた鉄心に巻き付けて構成している。
インバータ23は、パワートランジスタ(IGBT)と逆導通ダイオードの並列回路からなるスイッチング素子で構成している。第1のスイッチング素子23aと第2のスイッチング素子23bの直列回路と、第3のスイッチング素子23cと第4のスイッチング素子23dの直列回路と、第5のスイッチング素子23eと第6のスイッチング素子23fの直列回路で構成し、各スイッチング素子の直列回路は並列接続されている。
ここで、各スイッチング素子の直列回路の両端は入力端子で直流電源が接続され、各スイッチング素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子の接続点に、それぞれ出力端子を接続している。出力端子は、3相巻線のU端子、V端子、W端子の夫々に接続され、スイッチング素子の直列回路を構成する2つのスイッチング素子のオン・オフの組合せにより、U端子、V端子、W端子をそれぞれ正電圧、零電圧、解放の3状態にする。
スイッチング素子のオン・オフは、ホールICからなる3つの位置検出手段21a、21b、21cからの情報に基づいて制御手段15により制御される。位置検出手段21a、21b、21cは電気角で120度の間隔でロータが有する永久磁石に対向するように、ステータに配設されている。
ロータが1回転する間に、3つの位置検出手段21a、21b、21cは、それぞれ電気角で120度の間隔でパルスを出力する。制御手段15は、3つの位置検出手段21a、21b、21cのいずれかの信号の状態が変わったときを検知し、位置検出手段21a、21b、21cの信号を基に、スイッチング素子23a〜23fのオン・オフ状態を変えていくことで、U端子、V端子、W端子を正電圧、零電圧、解放の3状態にし、ステータの第1の巻線5a、第2の巻線5b、第3の巻線5cに通電して磁界を作り、ロータを回転させるようにしている。
また、スイッチング素子23a、23c、23eはそれぞれパルス幅変調(PWM)制御され、例えば、繰り返し周波数10kHzでハイ、ローの通電比を制御することで、ロータの回転速度を制御するようにしてあり、制御手段15は、3つの位置検出手段21a、21b、21c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算出して、設定回転速度になるようにスイッチング素子23a、23c、23eをPWM制御する。
電流検知手段24は、インバータ23の一方の入力端子に接続した抵抗25と、この抵抗25に接続した電流検知回路26とで構成され、インバータ23の入力電流、すなわちモータ5の電流を検知して、それを電圧信号に変換し、その電圧信号を制御手段15に入力している。また、制御手段15は、入力した電圧信号をA/D変換してデジタルデータとして演算処理し、モータ5を制御するようにしている。
モータ5が直流ブラシレスモータの場合は、トルクは入力電流にほぼ比例するので、抵抗25に接続した電流検知回路26により、インバータ23の入力電流値を検知することで、布バランスの状態を検知することができる。もちろん、q軸電流値を検知することで、布バランスの状態を検知することができることは言うまでもない。このとき、布バランスの状態が悪ければ、入力電流の変動が大きくなるし、布バランス状態が良ければ小さくなる。
布量検知手段27は、回転ドラム1内の洗濯物の量を検知するもので、回転ドラム1を所定回転速度(例えば、200r/min)に立ち上げるときの電流検知手段24からの信号により回転ドラム1内の洗濯物の量を検知するようにしている。
商用電源28は、ダイオードブリッジ29、チョークコイル30、平滑用コンデンサ31からなる直流電源変換装置を介して、インバータ23に接続している。ただし、これは一例であり、直流ブラシレスモータ5の構成、インバータ23の構成等は、これに限定されるものではない。
次に、図3を用いて、入力設定手段16、表示手段17の一例について説明する。
入力設定手段16として、図3に示すように、洗い時間を設定する洗い時間設定スイッチ16a、すすぎ回数を設定するすすぎ回数設定スイッチ16b、脱水時間を設定する脱水時間設定スイッチ16c、コース設定スイッチ16d、スタート・一時停止スイッチ16e、電源入りスイッチ16f、電源切りスイッチ16gなどを有し、表示手段17は、洗い時間表示部17a、すすぎ回数表示部17b、脱水時間表示部17c、コース設定表示部17d、洗剤量表示部17e、残り時間表示部17f、数字表示部17gなどを有している。
ここで、制御手段15は、水受け槽3内に水を溜めた状態で、回転ドラム1を回転させ、回転ドラム1内の洗濯物に、機械力を加える洗い行程を行う。洗濯物を、回転力、摩擦力を加えることにより、洗濯物に付着した汚れを落とす。
また、制御手段15は、洗い行程中、布量検知手段27で検知した洗濯物の量に応じた洗濯水量の水を給水弁12を駆動して水受け槽3内に給水する。
この時の、水受け槽3内の水位は、水位検知手段18により検知する。布量検知手段27で検知した洗濯物の量に基づいて、水受け槽3内に給水する水位を設定するようにする。
布量が多いと検知した場合は、より多くの洗濯水で洗浄動作を行うほうが、汚れが落ちやすく、また、布量が少ないと検知した場合は、少ない洗濯水で洗浄動作しても、汚れは落ちるのでこのような水位設定にしている。
上記洗い行程が終了すると、排水した後、中間脱水行程に移行する。中間脱水行程の動作について、図4を用いて説明する。
図4のステップ100にて中間脱水行程を開始し、その後、ステップ101にてモータ5を駆動して正転・反転(例えば、35r/minで3回)を繰り返す布ほぐし工程を行い、ステップ102にて布バランス行程に入り、回転ドラム1を正転させて実質上の静止状態から第1の所定回転速度(90r/min)に立ち上げ、洗濯物を回転ドラム1内に張り付かせる。すなわち、回転ドラム1を略静止状態から第1の所定回転速度(90r/min)まで徐々に加速することにより、洗濯物に作用する重力よりも遠心力が大きくなるようにして、洗濯物を回転ドラム1内に張り付かせる。
ついで、ステップ103での布バランス判定行程にて、第1の所定回転速度(90r/min)で回転ドラム1内の布のバランス状態を判定する。すなわち、回転ドラム1の回転速度を90r/min一定に保てる程度にモータ5に印加する電圧を固定した状態で回転速度の変動を測定し、回転速度の変動があらかじめ設定された所定値より大きいときは洗濯物の張り付き状態が悪く、バランス状態が悪いと判定する。
ステップ103にて、布のバランス状態が悪いと判定すると、ステップ104を通りステップ105にて回転ドラム1を停止し、ステップ106にてNに1を加えてステップ101に戻り、布ほぐし行程からやり直すようにし、ステップ101からステップ106の動作を繰り返す。ここで、布バランス判定行程で布のバランス状態が悪いと判定した回数が所定回数(6回)に達すると、すなわち、ステップ104にてN=6になると、ステップ107に進み、中間脱水行程を省略する。
一方、ステップ103にて、布のバランス状態がよいと判定すると、ステップ108にて回転ドラム1の回転速度を上昇させながら、布バランス判定を行う。このときの判定方法はモータに流れる電流の変動値で行ってもいいし、振動センサーなどで水受け槽3の上下方向や左右方向や前後方向の変位を測定するセンサーで行ってもよい。布バランス判定を行いながら、ステップ109の第2の所定回転速度(例えば、900r/min)まで立ち上げる。このとき加速途中において、布のバランス状態が悪いと判定すると、またステップ104を通りステップ105にて回転ドラム1を停止し、ステップ106にてNに1を加えてステップ101に戻り、布ほぐし行程からやり直すようにし、ステップ101からステップ106の動作を繰り返す。ここでも、布バランス判定行程で布のバランス状態が悪いと判定した回数が所定回数(6回)に達すると、すなわち、ステップ104にてN=6になると、ステップ107に進み、中間脱水行程を省略する。
また、回転速度を上昇させながらの布バランス判定は、図5に示すように、回転ドラム1の回転速度と洗濯機本体9の振幅量の関係より、回転ドラム1の回転に係る振動系の共振回転速度を超えた回転速度(例えば、300r/min)と洗濯機本体9の共振回転速度である500〜600r/minを含む区間で2つに分けて、91〜300r/minと301〜900r/minで布バランスを判定する所定値をそれぞれ設定することが可能である。また、図6に示すように、回転ドラム1の回転速度と水受け槽3の振幅量の関係より、91〜300r/minをさらに細かく区分して、回転ドラム1の回転に係る振動系の共振回転速度を水受け槽3の左右方向の振幅の最大となる140r/min近辺、上下方向の振幅の最大となる200r/min近辺、左右方向の振幅の最大となる270r/min近辺をそれぞれ中央回転速度とする区間を91〜160r/min、161〜230r/min、231〜300r/min、301〜900r/minの4つに分けて、布バランスを判定する所定値A、B、C、D(D<A<C<B)をそれぞれ設定することにより、より精度よく布バランス判定を行うこともできる。
さらに、ステップ103、108にて、布のバランス状態がよいと判定すると、ステップ109にて回転ドラム1の回転速度を第2の所定回転速度(例えば、900r/min)に立ち上げ、所定時間回転した後、ステップ107に進み、次行程の撹拌すすぎ行程に移行する。
なお、上記第1の所定回転速度は回転ドラム1の回転中心軸の傾きにより、最適な回転速度が存在することは言うまでもない。また、上記第2の所定回転速度は布バランス状態がほぼ確定する回転速度である600r/min付近でもよい。
以上のように本発明にかかるドラム式洗濯機は、布質の異なる洗濯物に対して第1の所定回転速度での布バランス判定が良好でも回転速度上昇の過程において、水が均等に抜けなくて、バランス状態が崩れてアンバランスが発生した場合でも、布バランス判定を常時行っているので、すぐに検知をして布ほぐしなどを行って布バランスを改善することで、高速回転時や高速回転への加速中においても異常振動の機会を削減することができる。また、水抜きのための中速での脱水を省略することができるので、余分に脱水時間を長くなることがなく、脱水に時間が掛かり過ぎるという課題を改善することができる。
本実施の形態1におけるドラム式洗濯機の概略断面図 同ドラム式洗濯機の一部ブロック化した回路図 同ドラム式洗濯機の入力設定手段および表示手段の拡大正面図 同ドラム式洗濯機の中間脱水のフローチャート 同ドラム式洗濯機の回転ドラムの回転速度と洗濯機本体の振幅量を示す図 同ドラム式洗濯機の回転ドラムの回転速度と水受け槽の振幅量と布バランス判定の所定値との関係を示す図 従来のドラム式洗濯機の概略断面図
符号の説明
1 回転ドラム
3 水受け槽
4 回転軸(回転中心軸)
5 モータ
9 洗濯機本体
15 制御手段

Claims (3)

  1. 略水平方向または斜め方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、洗濯機本体に弾性的に支持され前記回転ドラムを回転自在に内包する水受け槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを駆動する前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は洗い及びすすぎの各工程後における脱水動作において、前記回転ドラムを略静止状態から布バランスを判定する第1の所定回転速度に立ち上げて布バランス判定を実行し、布バランス判定が良好と判定されたとき、前記回転ドラムを第2の所定回転速度まで加速して、前記第1の所定回転速度から前記第2の所定回転速度に加速中にも布バランス判定を実施するようにしたことを特徴とするドラム式洗濯機。
  2. 制御手段は、第1の所定回転速度から第2の所定回転速度をいくつかの区間に分けて、布バランス判定の所定値をそれぞれ設定することを特徴とする請求項1記載のドラム式洗濯機。
  3. 制御手段は、第1の所定回転速度から第2の所定回転速度に加速中にモータに流れる電流値の変動値で判定することを特徴とする請求項1記載のドラム式洗濯機。
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