特開 2022-167079 洗濯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167079

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】洗濯機

(51)【国際特許分類】

   D06F 37/40 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

D06F37/40 A

D06F37/40 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072617

(22)【出願日】2021-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】細糸 強志

【テーマコード（参考）】

3B165

【Ｆターム（参考）】

3B165AA11

3B165AA15

3B165AE01

3B165AE04

3B165AE05

3B165AE14

3B165BA12

3B165BA13

3B165BA82

3B165CA01

3B165CA11

3B165CB01

3B165CB24

3B165CB31

3B165CB33

3B165CB53

3B165DW05

3B165GA02

3B165GA12

3B165GA13

3B165GA22

3B165JM02

3B165JM03

(57)【要約】

【課題】クラッチ機構に加わる負荷が大きい場合でも、パワー素子の温度上昇を抑制しつつ切り替えを行うことができる洗濯機を提供する。
【解決手段】実施形態の洗濯機は、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を構成する半導体素子の温度を検出する温度センサと、撹拌体駆動軸及び槽駆動軸に対して軸方向に第１の位置と第２の位置との間で往復移動可能なクラッチと、このクラッチを軸方向に移動させるためのクラッチ操作機構と、クラッチの移動位置を検出する位置センサと、クラッチを第１の位置と第２の位置との間で移動させるクラッチ切替え動作を、モータを回転させて行うクラッチ制御部とを備え、クラッチ制御部は、クラッチ切替え動作が正常に行われなかったと判断すると再試行し、再試行を行う際に温度センサにより検出された温度に応じてモータに通電する電流の量を変化させる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転槽と、
この回転槽内に回転可能に配設された撹拌体と、
前記回転槽に連結され一部に軸方向に延びる被伝達部を有する槽駆動軸と、
前記撹拌体に連結され、前記槽駆動軸の被伝達部と軸方向に並ぶ伝達部を有する撹拌体駆動軸と、
前記槽駆動軸の被伝達部の近傍に位置させて静止部位に設けられた共回り防止部と、
前記撹拌体駆動軸を回転させるモータと、
このモータを駆動する駆動回路と、
この駆動回路を構成する半導体素子の温度を検出する温度センサと、
前記撹拌体駆動軸及び槽駆動軸に対して軸方向に第１の位置と第２の位置との間で往復移動可能で、且つ前記伝達部、被伝達部及び共回り防止部に対して正回転方向及び逆回転方向に相対的に回転不能に係合する係合部を有して構成され、前記第１の位置で前記係合部が前記撹拌体駆動軸の伝達部と前記槽駆動軸の被伝達部とに係合してこれらを連結し、前記第２の位置で前記係合部が前記槽駆動軸の被伝達部と前記共回り防止部とに係合してこれらを連結するクラッチと、
このクラッチを軸方向に移動させるためのクラッチ操作機構と、
前記クラッチの移動位置を検出する位置センサと、
前記クラッチを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるクラッチ切替え動作を、前記モータを回転させて行うクラッチ制御部とを備え、
前記クラッチ制御部は、前記クラッチ切替え動作が正常に行われなかったと判断すると前記クラッチ切替え動作を再試行し、前記再試行を行う際に、前記温度センサにより検出された温度に応じて前記モータに通電する電流の量を変化させる洗濯機。

【請求項2】

前記クラッチ制御部は、前記クラッチ切替え動作を再試行する際に、その再試行の回数にも応じて前記モータに通電する電流の量を変化させる請求項１記載の洗濯機。

【請求項3】

前記回転槽内の水を排水するための排水弁を備え、
前記クラッチ制御部は、前記クラッチを前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させるクラッチ切替え動作を、前記排水弁を開く動作に連動させる請求項１又は２記載の洗濯機。

【請求項4】

前記回転槽内の洗濯物量を計測するセンシング動作を行うセンシング動作部を備え、
前記クラッチ制御部は、前記クラッチを前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させるクラッチ切替え動作を行う際に、前記洗濯物量が閾値を超えていると、前記回転槽内に給水を行いながら前記モータを回転させる請求項１から３の何れか一項に記載の洗濯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、撹拌翼を有する縦軸型の洗濯機に関する。

【背景技術】

【0002】

撹拌翼を有する縦軸型の洗濯機は、撹拌翼を正反転させて水流を生成する洗い動作と、回転槽の全体を一方向に高速で回転させる脱水動作とを切り替えるためにクラッチ機構を備えている。このクラッチ機構には、例えばギアードモータを用いて、洗い・脱水兼用のモータを比較的低速に回転させた状態で切り替えを可能にしたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３６０９２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、洗濯機は大型化が進んでおり、洗濯物の容量も増加する傾向にある。これに対して従来構成では、洗濯物が多く負荷が重い場合に、モータの駆動トルクが不足して切り替えができないことがある。また、駆動トルクを確保するためモータに通電する電流の量を増やすと、駆動回路側のパワー素子の温度が過度に上昇して寿命が短くなるおそれがある。

【0005】

そこで、クラッチ機構に加わる負荷が大きい場合でも、パワー素子の温度上昇を抑制しつつ切り替えを行うことができる洗濯機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の洗濯機によれば、
回転槽と、
この回転槽内に回転可能に配設された撹拌体と、
前記回転槽に連結され一部に軸方向に延びる被伝達部を有する槽駆動軸と、
前記撹拌体に連結され、前記槽駆動軸の被伝達部と軸方向に並ぶ伝達部を有する撹拌体駆動軸と、
前記槽駆動軸の被伝達部の近傍に位置させて静止部位に設けられた共回り防止部と、
前記撹拌体駆動軸を回転させるモータと、
このモータを駆動する駆動回路と、
この駆動回路を構成する半導体素子の温度を検出する温度センサと、
前記撹拌体駆動軸及び槽駆動軸に対して軸方向に第１の位置と第２の位置との間で往復移動可能で、且つ前記伝達部、被伝達部及び共回り防止部に対して正回転方向及び逆回転方向に相対的に回転不能に係合する係合部を有して構成され、前記第１の位置で前記係合部が前記撹拌体駆動軸の伝達部と前記槽駆動軸の被伝達部とに係合してこれらを連結し、前記第２の位置で前記係合部が前記槽駆動軸の被伝達部と前記共回り防止部とに係合してこれらを連結するクラッチと、
このクラッチを軸方向に移動させるためのクラッチ操作機構と、
前記クラッチの移動位置を検出する位置センサと、
前記クラッチを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるクラッチ切替え動作を、前記モータを回転させて行うクラッチ制御部とを備え、
前記クラッチ制御部は、前記クラッチ切替え動作が正常に行われなかったと判断すると前記クラッチ切替え動作を再試行し、前記再試行を行う際に、前記温度センサにより検出された温度に応じて前記モータに通電する電流の量を変化させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態であり、洗濯機全体の概略的な縦断側面図

【図2】クラッチが第２の位置にある状態の要部の縦断面図

【図3】クラッチが第１の位置にある状態の要部の縦断面図

【図4】電気的構成を示すブロック図

【図5】布量が７ｋｇを超える場合における洗濯運転の一連の行程を示す図

【図6】布量が７ｋｇ以下の場合における洗濯運転の一連の行程を示す図

【図7】制御装置がクラッチの切り替えを行う際に、モータにより行うアシスト処理を示すフローチャート

【図8】クラッチ切替電流テーブルを示す図

【図9】第２実施形態であり、クラッチ切替電流テーブルを示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の構成は特許文献１に開示されている構成を改良したものであるから、前記構成と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１～図３は、特許文献１の図４，図１，図２である。図２は、クラッチ３７が洗い用クラッチ態様である第２の位置にあるときを示しており、図３は、クラッチ３７が脱水用クラッチ態様である第１の位置にあるときを示している。回転槽５の内底部には、撹拌体６が配置されている。

【0009】

槽駆動軸２４の下端外周部には、該槽駆動軸２４と前記撹拌体駆動軸２７ａとの連結及び切離しを行なうためのクラッチ３７が設けられ、下フレーム２１の下面部には、このクラッチ３７を軸方向に移動させるためのクラッチ操作機構３８及び共回り防止部材３９が設けられている。

【0010】

槽駆動軸２４の下端部の外周部には、上部内セレーション部４０に対応して軸方向に延びる被伝達部たるセレーション部４２が形成されている。また、ボス軸３６の上部外周部にも、下部内セレーション部４１に対応して軸方向に延びる伝達部たるセレーション部４３が形成されている。クラッチ３７は、上部内セレーション部４０がセレーション部４２に常に係合されることにより、槽駆動軸２４の下端部外周に、軸方向に移動可能で且つ周方向に一体的に回転するように嵌挿されている。

【0011】

クラッチ３７部分には、該クラッチ３７の動作位置を検出するためのクラッチ位置検出手段６１が設けられている。クラッチ位置検出手段６１は、例えばプラスチックマグネットからリング状に形成された永久磁石６２を、クラッチ３７のフランジ部３７ａの下面に取付けると共に、共回り防止部材３９のそれに対応する高さ位置に磁気センサ６３を取り付けて構成されている。

【0012】

図２に示すように、クラッチ３７が上方の第２の位置にあるときに、永久磁石６２の外周が磁気センサ６３に対向し、もって磁気センサ６３によりクラッチ３７が第２の位置にあるかどうかが直接的に検出できるようになっている。尚、この場合、永久磁石６２がリング状に設けられているので、クラッチ３７の回転方向の位置に関係なく、クラッチ３７が第２の位置にあれば、永久磁石６２が確実に磁気センサ６３に対向するようになっている。

【0013】

図４は、特許文献１の図１３相当図であり、特許文献１とは以下の点が相違している。モータ７を駆動するパワーＩＣ８１は、駆動回路７２と分けて示しており、実際には６個のパワー素子によって３相インバータが構成されている。半導体素子であるパワーＩＣ８１は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどである。温度センサ８２は、パワーＩＣ８１の温度を検出するために配置されている。温度センサ８２は、３相インバータを構成するパワーＩＣ８１のモジュールの構成に応じて適宜配置されていれば良い。例えば、各パワー素子に配置されていても良いし、各相アームのモジュールや、下アームのパワー素子の１つや、１つで３相インバータを構成するモジュールに配置されていても良い。

【0014】

電流センサ８３は、パワーＩＣ８１によってモータ７に通電される電流を検出する。尚、給水弁７１は、駆動回路７２を介すことなく制御装置６８が直接駆動する構成となっており、排水弁８４は、ギアードモータ１２によってクラッチ３７と共に駆動される。フタ開閉スイッチ８５は、フタ１８ａの開閉状態に応じた信号を制御装置６８に出力する。フタロック８６は、ユーザにより蓋１８ａが閉じられた状態で脱水運転を開始した後に、フタ１８ａが開けられないようにロックする。報知ブザー８７は、洗濯運転が終了したこと等をユーザに報知するための報知音を発生する。制御装置６８はクラッチ制御部に相当する。

【0015】

次に、本実施形態の作用について図５から図９を参照して説明する。本実施形態の洗濯機は、洗濯物の布量の最大値を例えば９ｋｇに想定している。図５，図６は、それぞれ洗濯運転の一連の行程を示すが、回転槽５内に投入された洗濯物の布量をセンシングした結果に応じて、図５は布量が７ｋｇを超える場合、図６は布量が７ｋｇ以下の場合を示す。図５では、「布量センシング」と「給水と洗い」との間に、下記の（１）～（３）の行程が挿入されている点が図６と相違している。
（１）「クラッチ切替の２（第１の位置・電流大）排水開」
（２）「槽全体が回転しながら給水」
（３）「クラッチ切替の３（第２の位置・電流大）排水閉」

【0016】

すなわち、布量が７ｋｇを超える場合は、クラッチ３７を洗い用態様の第２の位置から脱水用態様の第１の位置に切り替えて、回転槽５を回転させながら給水を行う。その後、クラッチ３７を第２の位置に切り替えてから、「給水と洗い」に移行する。これは、以下の理由による。回転槽５内に投入された洗濯物の布量が多くなると、洗い運転中や脱水運転中に、洗濯物が回転槽５から外に飛び出し易くなる。そこで、回転槽５を回転させながら給水を行うと、洗濯物の上部にかかった水が重しになることで「飛び出し」を防止できる。以下では、回転槽５を回転させながら行う給水を「槽回転給水」と称する。

【0017】

尚、本実施形態では、機構部の構成を簡略化するため、クラッチ３７を脱水モードである第１の位置に切り替えると排水弁８４が連動して開くように構成している。そのため、排水弁８４が開いた状態で洗剤が流出しないように、少量の注水で槽回転注水を行うようにしている。すなわち、回転槽５には、浮力を利用できるレベルの水を溜められない。そこで、詳細は後述するが、クラッチ３７を切り替える際の電流を「大」に設定することで、モータ７に負荷に拮抗したトルクを出力させて、クラッチ３７の切り替えをアシストする。

【0018】

図７は、制御装置６８がギアードモータ１２を駆動することで、クラッチ操作機構３８を介してクラッチ３７の切り替えを行う際に併せて、モータ７により行うアシスト処理を示すフローチャートである。制御装置６８は、図５及び図６に示す「重量センシング」を行うと、そのセンシングの結果と、温度センサ８３により取得したパワーＩＣ８１の温度とから、図８に示すクラッチ切替電流テーブルよりｄ軸電流値を選択する（Ｓ１）。ｄ軸電流は、制御装置６８により行われるベクトル制御の演算において、トルク電流であるｑ軸電流と共に得られる励磁電流である。ｄ軸電流値の設定は、布量が７ｋｇを超える場合と７ｋｇ以下の場合とに分かれていると共に、第２から第１の位置への切り替えの場合と、第１から第２の位置への切り替えの場合とに分かれている。そして、クラッチ切り替えのリトライ回数と、パワーＩＣ８１の温度とに応じてｄ軸電流値を決定する。

【0019】

＜布量が７ｋｇ以下の場合＞
・「槽回転給水」は行わないのでｄ軸電流値の設定はない。
・その他の第１の位置への切り替えの場合は、リトライの１回目から６回目に応じて、ｄ軸電流値は
［５Ａ，５Ａ，５．５Ａ，６Ａ，６Ａ，６Ａ］
・第２の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は
［３Ａ，４．５Ａ，４．５Ａ，５Ａ，５．５Ａ，５．５Ａ］
とする。

【0020】

＜布量が７ｋｇを超える場合＞
・「槽回転給水」時における第１の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は
［５Ａ，５Ａ，８Ａ，４回目から６回目は１０．５Ａ（５０℃以上８Ａ）］
・「槽回転給水」以外の場合、ｄ軸電流値は
［５Ａ，５Ａ，８Ａ，８Ａ，８Ａ，８Ａ］
とする。「５０℃以上」とは、パワーＩＣ８１の温度が「５０℃以上」の場合である。このように、パワーＩＣ８１の温度に応じてｄ軸電流値を制御することで、パワーＩＣ８１の回路素子の接合部温度を１２５℃以下に維持することを想定している。
・「槽回転給水」時及びそれ以外の場合における第２の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は何れも
［３Ａ，４．５Ａ，４．５Ａ，８Ａ，８Ａ，８Ａ］
とする。

【0021】

ｄ軸電流値を選択すると、リトライ回数のカウンタＹ＝０に設定する（Ｓ２）。ここで、クラッチ切り替えの実行は、リトライも同じく各回それぞれ３回行う。その実行回数のカウンタＸも「＝０」とする（Ｓ３）。それから、カウンタＸをインクリメントすると（Ｓ４）、モータ７を正方向へ、カウンタＹの値が奇数であれば３度回転させ、カウンタＹの値が遇数であれば１．５度回転させる（Ｓ５）。続いて、モータ７を負方向へ、カウンタＹの値が奇数であれば１．５度回転させ、カウンタＹの値が遇数であれば３度回転させる（Ｓ６）。実行回数カウンタＸの値が「３」に達するまでは（Ｓ７；ＮＯ）、ステップＳ４に戻る。

【0022】

カウンタＸの値が「３」に達すると（Ｓ７；ＹＥＳ）、位置センサに相当する磁気センサ６３が出力するセンサ信号を参照して、クラッチ３７の切り替えが完了したか否かを判断する（Ｓ８）。切り替えが完了していないと判断すると（ＮＯ）、リトライ回数のカウンタＹをインクリメントして、クラッチ切替電流テーブルよりｄ軸電流値を改めて選択する（Ｓ９）。そして、カウンタＹの値が「６」に達するまでは（Ｓ１０；ＮＯ）、ステップＳ３に戻ってリトライを繰り返す。ステップＳ８において切り替えが完了すれば（ＹＥＳ）「切替完了」となり、ステップＳ１０においてカウンタＹの値が「６」に達すれば（ＹＥＳ）「切替不良」となる。

【0023】

以上のように本実施形態によれば、洗濯機の制御装置６８は、ギアードモータ１２を駆動し、クラッチ操作機構３８を介して、クラッチ３７を軸方向における第１の位置と第２の位置との間で移動させる。磁気センサ６３は、クラッチ３７の移動位置を検出し、制御装置６８は、クラッチ切替え動作が正常に行われなかったと判断するとクラッチ切替え動作を再試行し、その再試行を行う際に、温度センサ８２により検出された温度に応じてモータ７に通電する電流の量を変化させる。このように構成すれば、パワーＩＣ８１の温度上昇を抑制しつつ、クラッチ切替え動作に必要なトルクをモータ７に出力させることができる。

【0024】

また、制御装置６８は、クラッチ切替え動作を再試行する際に、その再試行の回数にも応じてモータ７に通電する電流の量を変化させる。これにより、クラッチ切替えが正常に行われない場合には、電流量を増加させてモータ７の出力トルクを上昇させ、クラッチ切替えを正常に完了させる可能性を高めることができる。

【0025】

また、制御装置６８は、クラッチ３７を第２の位置から第１の位置へ移動させるクラッチ切替え動作を、排水弁８４を開く動作に連動させるので、回転槽５に水を溜めず浮力を利用できない状態においても、モータ７の出力トルクを上昇させてクラッチ切替えを正常に完了させる可能性を高めることができる。

【0026】

さらに、制御装置６８は、クラッチ３７を第２の位置から第１の位置へ移動させるクラッチ切替え動作を行う際に、洗濯物量が閾値である７ｋｇを超えていると、回転槽５内に給水を行いながらモータ７を回転させるので、回転槽５からの洗濯物がはみ出すことを防止できる。

【0027】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図９に示すクラッチ切替電流テーブルは、図８に示すものと以下の点が相違している。

【0028】

＜布量が７ｋｇ以下の場合＞
・「槽回転給水」以外の第１の位置への切り替えの場合は、リトライの１回目から６回目に応じて、ｄ軸電流値は全て６Ａとする。
・第２の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は全て５．５Ａとする。

【0029】

＜布量が７ｋｇを超える場合＞
・「槽回転給水」時における第１の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は全て１０．５Ａ（５０℃以上８Ａ）とする。
・「槽回転給水」以外の場合、及び第２の位置への切り替えの場合、ｄ軸電流値は何れも８Ａとする。

【0030】

すなわち、第２実施形態では、布量が７ｋｇを超える場合において、「槽回転給水」時における第１の位置への切り替えの場合のみ、ｄ軸電流値をパワーＩＣ８１の温度に応じて変化させるが、これを含めた何れの場合も、最初からｄ軸電流値を第１実施形態の最大値に設定している。このように制御すれば、クラッチ切替えを早い段階で正常に完了させる可能性を高めることができる。

【0031】

（その他の実施形態）
布量の閾値は、７ｋgに限ることはなく、個別の洗濯機について設定された洗濯物の容量等に応じて適宜変更すれば良い。
クラッチ切替え動作の試行回数及びリトライの回数についても、それぞれ３回，６回に限ることなく適宜変更すれば良い。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き替え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0033】

１は本体、３は水槽、５は回転槽、６は撹拌体、７はモータ、８は回転伝達機構、１０は排水弁、１２はギアードモータ、１９は中空ハウジング、２１は下フレーム（静止部位）、２４は槽駆動軸、２７は撹拌軸、２７ａは撹拌体駆動軸、３０はステータ、３１はロータ、３６はボス軸、３７はクラッチ、３８はクラッチ操作機構、３９は共回り防止部材、４０は上部内セレーション部（係合部）、４１は下部内セレーション部（係合部）、４２はセレーション部（被伝達部）、４３はセレーション部（伝達部）、４４はコイルばね、４５は係合部、４６は共回り防止部、４７はクラッチレバー、４９は操作レバー、６１はクラッチ位置検出手段、６２は永久磁石、６３は磁気センサ、６８は制御装置、８１はパワーＩＣ、８２は温度センサ、８３は電流センサ、８４は排水弁を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】