離心脫液裝置的制作方法

專利名稱：離心脫液裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將洗滌物收容在籠狀滾筒中，使該滾筒以水平軸為中心高速旋轉，進行水或溶劑的脫液(這里包含脫水及溶劑的脫液，稱＂脫液＂)的離心脫液裝置。
滾筒式離心脫液裝置采用這樣的結構，即將洗滌后的洗滌物收容在籠狀滾筒中，使該滾筒以水平軸為中心高速旋轉。這種離心脫液裝置的一個很大的問題是洗滌物在滾筒的內壁四周分散不均勻，在這種狀態下高速旋轉時，由于轉軸的旋轉質量分布不平衡而產生異常振動和異常噪音。
迄今已設計出了以解決這個問題為目的的離心脫液裝置。例如特開平6-254294號公報中記載的離心脫液裝置所公開的平衡調整方法是在滾筒高速旋轉進行脫液運轉之前，使滾筒低速旋轉，以將滾筒內的洗滌物均勻地分散配置。更詳細地說，就是首先在短時間內使滾筒以低速旋轉(例如在滾筒外周的離心力加速度比為1.2～1.5G的狀態下持續5秒左右)，然后以比該轉速快一些但比脫液運轉時的轉速慢很多的轉速使滾筒旋轉(例如在2.3～2.6G的狀態下持續20秒左右)，通過這樣兩個階段的旋轉控制，使洗滌物均勻地分散開。
在上述現有的技術中，作為檢測由滾筒內的洗滌物的不平衡引起的偏負荷的方法，是在裝置的底座上設置振動監視傳感器，當使滾筒的轉速上升到進行脫液運轉用的高轉速時，如果該振動監視傳感器檢測到異常振動，就使轉速下降。
可是在上述現有的裝置中，使洗滌物分散用的平衡調整運轉時的轉速和偏負荷檢測時的轉速相差很大。通常，并非使滾筒以低速旋轉一次就能可靠地使洗滌物均勻分散，所以要多次反復進行平衡調整運轉和偏負荷檢測，結果產生需要長時間的脫液過程的問題。
另外，檢測偏負荷時由于使滾筒的轉速上升到接近進行脫液運轉用的轉速，所以在偏載相當大的情況下，加在電動機上的負載很大，成為產生故障的原因。
本申請人在特愿平7-96282號中設計出了解決上述問題用的離心脫液裝置。在該新的離心脫液裝置中，根據流過旋轉驅動滾筒用的電動機的電流變化分量來判斷滾筒內的洗滌物的分布不均勻狀態。而且當斷定偏負荷大時，便進行平衡調整運轉，當斷定偏負荷小時，便進行高速脫液旋轉。
本發明是對上述申請的離心脫液裝置進行了進一步改進后而成的，其目的在于在短時間內使滾筒內的洗滌物大體上均勻分散后進行脫液，因此能避免脫液運轉時產生異常振動和異常噪音，同時提供一種能有效地進行脫液的離心脫液裝置。
為了解決上述課題而研制的本發明的第1種離心脫液裝置是將洗滌物收容在籠狀滾筒中，使該滾筒以水平軸為中心旋轉，進行洗滌物脫液的離心脫液裝置，其特征在于備有a)旋轉驅動上述滾筒的電動機；b)利用離心力將洗滌物壓在滾筒內壁四周旋轉時檢測由該洗滌物分布不均勻引起的偏負荷的大小的檢測裝置；c)判斷由該檢測裝置檢測到的偏負荷的大小是否在規定值以下的判斷裝置；d)檢測上述偏負荷所在部分到達了規定的旋轉位置附近的位置檢測裝置；以及e)運轉控制裝置，用來控制電動機，以便使上述滾筒以作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉，當由上述判斷裝置判斷出偏負荷的大小比規定值大時，控制上述電動機，以便根據上述位置檢測裝置的輸出時間，在短時間內使該滾筒減速到使該離心力小于重力的轉速，當該判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，使該滾筒以高轉速旋轉。
本發明的第2種離心脫液裝置的特征在于在上述第1種離心脫液裝置中，上述運轉控制裝置這樣進行控制，也就是使偏負荷的所在部分伴隨滾筒的旋轉，在向上通過正側面的旋轉位置后開始，經過最高位置，然后向下直至通過另一側的滾筒的正側面的旋轉位置為止的半旋轉周期的范圍內進行減速。
本發明的第3種離心脫液裝置的特征在于在上述第2種離心脫液裝置中，上述運轉控制裝置控制上述電動機，在使上述滾筒以作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉的狀態下，在該滾筒多次旋轉的每一次使滾筒在短時間內減速到使作用于洗滌物上的離心力小于重力的轉速。
本發明的第4種離心脫液裝置的特征在于在上述第1至第3種中的任意一種離心脫液裝置中，上述運轉控制裝置這樣控制上述電動機，即當上述滾筒底部的洗滌物在與液體接觸的狀態下保持著該液體時，使該滾筒以使作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉，進行偏負荷的判斷及滾筒的減速。
本發明的第5種離心脫液裝置的特征在于在上述第4種離心脫液裝置繼洗滌或涮洗后進行脫液的離心脫液裝置中，上述運轉控制裝置只將規定量的洗滌或涮洗用的液體留在滾筒內，將多余的液體排出后，控制上述電動機進行偏負荷的判斷。
本發明的第6種離心脫液裝置的特征在于在上述第5種離心脫液裝置中，當上述判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，上述運轉控制裝置控制上述電動機，使滾筒以比高速脫液轉速低的規定的脫液轉速旋轉進行預脫水，然后再次降低轉速，進行偏負荷的判斷，這時當由上述判斷裝置判斷出偏負荷的大小比規定值大時，控制上述電動機，以便根據上述位置檢測裝置的輸出時間，在短時間內使該滾筒減速到使該離心力小于重力的轉速，當該判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，使該滾筒以高速脫液轉速旋轉。
另外，在上述第1至第6種中的任意一種離心脫液裝置中，上述檢測裝置最好由檢測流過上述電動機的電機電流的電流檢測裝置和求出該電機電流的變化振幅的計算裝置構成，上述判斷裝置對該計算裝置的輸出與規定的值進行比較判斷。
另外，在這種結構中，上述檢測裝置能根據由上述電流檢測裝置檢測的電機電流的變化的峰值位置，輸出檢測信號。
另外，上述運轉控制裝置最好在進行偏負荷檢測時控制上述電動機，使上述滾筒以接近使作用于洗滌物上的離心力和重力相平衡的轉速旋轉。
在本發明的第1種離心脫液裝置中，運轉控制裝置控制電動機，使滾筒在將洗滌物壓在滾筒內壁四周上的狀態下旋轉、即在作用于洗滌物上的離心力大于重力的狀態下旋轉，在該旋轉過程中，檢測裝置檢測由該洗滌物分布不均勻引起的偏負荷的大小。通過預先適當地設定判斷裝置中的規定值，當檢測到的偏負荷的大小在該規定值以下時，能在該狀態下直接進行脫液運轉而不會產生異常振動。因此在這種情況下，運轉控制裝置控制電動機，使滾筒上升到高速脫液轉速進行脫液。
另一方面，當偏負荷的大小比規定值大時，則斷定需要進行消除洗滌物的分布不均勻用的平衡調整運轉。這時如果由位置檢測裝置檢測到偏負荷即洗滌物多的部分到達了滾筒的上方，則運轉控制裝置控制電動機在短時間內使滾筒減速。其結果是作用在洗滌物上的離心力減弱，堆在一起的洗滌物中靠近滾筒轉軸一側的洗滌物受重力作用而下落。此后，運轉控制裝置控制電動機使滾筒的轉速恢復減速前的狀態。
然后由檢測裝置檢測由于洗滌物的移動產生的新的偏負荷狀態，當偏負荷的大小達到規定值以下時，使滾筒的轉速上升進行脫液。當偏負荷的大小比規定值大時，再次進行平衡調整運轉。這樣，由于運轉控制裝置控制滾筒的旋轉，使聚積在一起的洗滌物分散在滾筒內壁四周的其它部分上，所以最后洗滌物幾乎均勻地分散在滾筒內壁四周。
在第2種離心脫液裝置中，如上所述，為了將造成偏負荷的洗滌物分散開，運轉控制裝置使偏負荷的所在部分伴隨滾筒的旋轉，在向上通過正側面的旋轉位置后開始，經過最高位置，然后向下直至通過另一側的滾筒的正側面的旋轉位置為止的半旋轉周期的范圍內進行減速。即這樣進行控制在滾筒的1個旋轉周期內，即使減速時間長，也只是在滾筒的半個旋轉周期內，在除此以外的期間，恢復使離心力大于重力的轉速。
為了使洗滌物更有效地分散，最好在偏負荷到達適當的旋轉位置時使滾筒減速。由于慣性力和離心力同時作用于滾筒內的洗滌物上，所以當偏負荷通過滾筒的最高位置后即使減速，洗滌物也不易下落。因此，為了使洗滌物離開滾筒的內壁而適當地分散開，最好使偏負荷在從滾筒最高位置附近之前的90°的旋轉位置的范圍內時減速。
如上所述，由于使滾筒減速一次后，洗滌物的配置狀態有很大變化，所以偏負荷的檢測和減速運轉交替進行，當偏負荷的大小達到規定值以下時即可停止減速運轉。一旦使滾筒減速后難以立刻穩定地恢復到減速前的轉速，另外，為了檢測偏負荷的大小和位置，有必要使滾筒的轉速保持在偏負荷檢測時的轉速至少達1圈以上。因此在第3種離心脫液裝置中，當使滾筒以偏負荷檢測時的轉速旋轉、且偏負荷的大小比規定值大時，只使滾筒在短時間內減速1次后就恢復原轉速，在滾筒多次旋轉期間再次檢測偏負荷，另外，當偏負荷的大小還比規定值大時，再次使滾筒在短時間內減速，反復進行這樣的控制。
因此，如上所述，為了通過平衡調整運轉使洗滌物分散，有必要使洗滌物在滾筒內部能在某種程度上自由地移動。可是當將褥子之類的體積大的洗滌物收容在滾筒中時，使得滾筒內的空間變小，妨礙其它洗滌物的移動、分散。因此，第4種離心脫液裝置是在滾筒內保留液體(水或溶劑)的狀態下，進行偏負荷的檢測及平衡調整運轉。滾筒內的洗滌物貼著滾筒內壁四周表面旋轉，但通過滾筒底部時重新與液體接觸而吸收該液體。因此，洗滌物幾乎經常呈充分地含有液體的狀態。充分地吸收液體后，即使是褥子之類的體積大的洗滌物，其體積也能變得比較小，所以能確保以滾筒的轉軸為中心的空間，進行平衡調整運轉時洗滌物容易分散開。
另外，在繼洗滌或涮洗后進行脫液的洗衣機中采用的離心脫液裝置中，在洗滌或涮洗結束之前處于滾筒內留有液體的狀態。因此在第5種離心脫液裝置中，將該液體用于上述的脫液過程中進行的偏負荷檢測及平衡調整運轉。即在排放洗滌或涮洗用的液體時將適量的液體留下并保持在滾筒內，從該狀態開始使滾筒旋轉，進行偏負荷的檢測。因此能省去供液時浪費的時間，且能有效地利用水或溶劑。
如果象上述那樣在滾筒內的洗滌物充分含有液體的狀態下進行平衡調整運轉，則對于要求某種條件的洗滌物來說，適當的分散有困難。例如當各種洗滌物的吸液率相差很大時，如上所述，在進行過平衡調整之后進行高速脫液運轉時，有可能失去平衡而產生異常振動。因此在第6種離心脫液裝置中，在洗滌物充分含有液體的狀態下進行平衡調整運轉后將液體從滾筒內排出，然后以比高速脫液轉速低的規定的脫液轉速進行預脫水。這時規定的脫液轉速被抑制在即使偏負荷有變化也不致產生異常振動程度的轉速。因此預脫水后再次降低轉速進行偏負荷的檢測，當偏負荷的大小比規定值大時進行平衡調整運轉。
在上述第1至第6種離心脫液裝置中，為了檢測偏負荷的大小或旋轉位置都適合利用旋轉驅動滾筒的電動機的電機電流。即由于電機電流檢測裝置檢測的電機電流的變化反應了偏負荷的存在，所以計算裝置求出滾筒轉1圈時的變化振幅，通過判斷裝置對該變化振幅與規定值進行比較，能斷定偏負荷的大小。
在這種電機電流的變化中，當成為偏負荷的起因的洗滌物到達滾筒上方的旋轉位置時出現峰值，所以根據該峰值位置即根據滾筒的1個旋轉周期中出現峰值的時間，能檢測偏負荷到達滾筒上部的時間。
這種電機電流的變化在電動機的轉速低時很顯著，所以運轉控制裝置如果以比使作用于洗滌物上的離心力和重力相平衡的轉速快一些的轉速驅動滾筒，則能提高偏負荷的檢測精度。
如上所述，如果采用本發明的離心脫液裝置，則由于不進行滾筒的高速旋轉就能可靠地檢測偏負荷，所以能完全避免異常振動和異常噪音的發生。
現有的離心脫液裝置由于連續進行較長時間的低速運轉，而且完全不考慮偏負荷所在位置，錯誤地進行低速旋轉，所以平衡調整花費較長的時間。與此不同，在本發明的離心脫液裝置中，由于在滾筒的1個旋轉周期內進行低速旋轉，而且以洗滌物多的部分為目標使其分散，所以能更可靠地且在短時間內進行偏負荷的消除。另外，由于偏負荷判斷時的轉速和平衡調整時的轉速之差小，所以即使例如通過1次平衡調整運轉不能消除偏負荷，也能很快檢測到這一結果，并再次進行平衡調整運轉，能在短時間內將洗滌物適當地分散開。因此，脫液運轉時間短，能有效地進行脫液。
圖1中(a)是裝有本發明的離心脫液裝置的實施例1的離心脫水裝置的滾筒式洗衣機的側視斷面圖，(b)是表示滾筒周圍的主要部分的結構的后視圖。
圖2是實施例1的離心脫水裝置的電氣系統的結構圖。
圖3是電機電流的變化分量之一例的圖。
圖4是偏負荷的大小和電機電流的變化振幅的關系之一例的圖。
圖5是實施例1的離心脫水裝置在脫水過程中的控制順序的流程圖。
圖6是實施例1的離心脫水裝置的滾筒內的洗滌物的移動狀態的模式圖。
圖7是實施例2的離心脫水裝置在脫水過程中的控制順序的流程圖。
圖8是實施例2的離心脫水裝置的滾筒內的洗滌物的移動狀態的模式圖。
圖9是實施例2的離心脫水裝置的滾筒內的洗滌物的移動狀態的模式圖。
以下參照


本發明的離心脫液裝置的第1實施例(以下稱＂實施例1＂)。圖1是裝有本發明的離心脫液裝置的實施例1的離心脫水裝置的滾筒式洗衣機的結構圖，(a)是側視斷面圖，(b)是表示滾筒周圍的主要部分的結構的后視圖。圖2是該洗衣機的電氣系統的結構圖。
首先根據圖1說明該滾筒式洗衣機的總體結構。外槽52配置在框架50內部，收容洗滌物用的滾筒54由主軸64支承在外槽52內部。在滾筒54的周壁上形成通水孔56，供給外槽52內的水通過該通水孔56流入滾筒54內，從滾筒54內的洗滌物脫水后的水也通過通水孔56排出到外槽52。在滾筒54的內壁上在相隔120°的3個地方設有伴隨旋轉將洗滌物往上攏用的擋板58。洗滌物從洗滌物投入口62投入而被收容在滾筒54內。
主軸64由安裝在外槽52上的軸承66支撐，主皮帶輪68安裝在主軸64的前端。在外槽52的下側設有旋轉驅動滾筒54用的電動機22，電動機皮帶輪72安裝在該電動機22的轉軸上。電動機皮帶輪72的旋轉通過V形皮帶70傳遞到主皮帶輪68上。洗滌或涮洗用的水利用給水閥76進行流量調節、通過給水口74供給到外槽52。洗滌或涮洗結束后的水通過由排水閥80進行開閉的排水口78排出。電路部82由后文所述的控制部10和變速控制電路20等構成，對電動機22施加驅動電壓。
旋轉傳感器由將主皮帶輪68夾在中間設置在外槽52的外壁上的發光部241和設置在框架50的內壁上的受光部242構成。在位于發光部241和受光部242之間的主皮帶輪68的環狀構件上設有開口部69，在滾筒54旋轉1圈期間來自發光部241的光只1次通過開口部69到達受光部242。受光部242根據該接收到的光信號，生成與滾筒54的旋轉同步的檢測信號(旋轉標識)。
其次，根據圖2說明以電路部82為中心的電氣結構及動作。主要以微計算機為中心構成的控制部10由中央控制部12、旋轉速度控制部14、偏負荷判斷部16及存儲器18等構成。偏負荷判斷部16由峰值檢測部161、減速位置指示部162、振幅計算部163及振幅判斷部164等構成。在存儲器18中預先存儲著進行洗滌、涮洗及脫水等各種洗滌過程用的運轉程序。使用者在操作部28上進行鍵操作，選擇脫水模式(例如進行脫水的洗滌物的纖維種類等)后，指示＂脫水開始＂，中央控制部12從存儲器18讀出對應的運轉程序，通過執行該運轉程序，進行脫水過程中的各種處理。
旋轉速度控制部14將包含滾筒54的旋轉方向的旋轉速度指示信號輸出給變速控制電路20。變速控制電路20將旋轉速度指示信號變換成脈寬調制(PWM)信號，將以該PWM信號為依據的驅動電壓加到電動機22上。由電機電流檢測電路26檢測流過電動機22的電流，并輸入偏負荷判斷部16。
如果洗滌物在滾筒54內分布不均勻，則電機電流便包含與由該分布不均勻引起的偏負荷對應的變化分量。圖3是有偏負荷時的電機電流有效值的波形之一例。旋轉標識是表示由旋轉傳感器24獲得的滾筒54旋轉1圈的周期的信號。電機電流的變化是由電動機22的負載轉矩的變化產生的，所以電機電流的正的峰值在滾筒54旋轉1圈的期間內負載轉矩達到最大時發生。當反抗重力將引起偏負荷的洗滌物舉到滾筒54的上部時負載轉矩達到最大。因此，通常當偏負荷位于從滾筒54內的最高位置之前的90°的旋轉位置的范圍內時出現電機電流的正的峰值。
另一方面，電機電流的變化的振幅值反映偏負荷的大小。圖4是偏負荷的大小和電機電流的變化振幅的關系之一例。通過預先調整該關系，根據變化振幅能獲得偏負荷的大小。電機電流變化的主要原因未必只是偏負荷，所以為了精確地求出以偏負荷為依據的變化振幅，進行從電機電流的變化分量中只抽出滾筒54的轉速附近的頻率分量的濾波處理即可。
在偏負荷判斷部16中根據電機電流檢測電路26的輸出如下進行偏負荷的檢測及判斷。在旋轉標識的每一間隔，由峰值檢測部161檢測滾筒54每旋轉一圈期間電機電流變化的正峰值及負峰值。檢測到的正峰值的位置信息被輸入減速位置指示部162，峰值信息被輸入振幅計算部163。如上所述，發生正峰值時，偏負荷基本上到達規定的旋轉位置(通常從滾筒54內的最高位置之前的90°的旋轉位置的范圍內)，所以在發生了正峰值時或在比正峰值出現時快或慢某一規定時間，在減速位置指示部162中生成脈沖信號，并輸入旋轉速度控制部14。
在振幅計算部163中根據正的及負的峰值算出滾筒54每轉一圈期間電機電流變化的振幅值。如上所述，該振幅值與偏負荷的大小對應，所以在振幅判斷部164中判斷振幅值是否在規定值以下，當在規定值以下時，輸出正電平信號。判斷用的基準規定值預先根據高速脫水旋轉時允許的偏負荷的大小來設定。
旋轉速度控制部14在控制電動機22以規定的轉速使滾筒54旋轉的期間，接收指示偏負荷的判斷結果及減速位置的脈沖信號，根據該信號修正旋轉速度指示信號。
接著，根據圖5中的流程圖說明如上構成的洗衣機中的脫水過程的控制順序。
脫水過程開始前，如圖6(a)所示，滾筒54內的洗滌物呈堆積在底部的狀態。使用者在操作部28上進行＂脫水開始＂的鍵操作，旋轉速度控制部14收到該信號后起動電動機22，首先輸出使滾筒54以使作用于洗滌物上的離心力比重力大若干的低轉速N1旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上(步驟S10)。低轉速N1最好根據滾筒的直徑決定，例如滾筒直徑為700[mm]時以50～60[rpm]為宜，910[mm]時以80～90[rpm]為宜。
滾筒54以低轉速N1旋轉時，全部洗滌物在被離心力壓在滾筒54的內壁上的狀態下旋轉(參照圈6(b))。這時，偏負荷判斷部16根據由電機電流檢測電路26檢測到的電機電流的變化分量檢測偏負荷的大小，并判斷是否在500[g]以下，即判斷電機電流的變化振幅是否在與偏負荷500[g]相當的振幅值以下(步驟S11)。
如果斷定電機電流的變化振幅在規定的振幅值以下，便進入步驟S12，進行中速脫水旋轉。即旋轉速度控制部14從振幅判斷部164收到正電平信號后，輸出使滾筒54以中等轉速N2旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上。例如，中等轉速N2以500[rpm]左右為宜。只在規定的時間內進行中速脫水旋轉，洗滌物的粗擠干結束。
中速脫水旋轉后，進入步驟S13，進行高速脫水旋轉。即旋轉速度控制部14輸出使滾筒54以高轉速N3旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上。為了盡量抑制洗滌物的損傷，高轉速N3最好是與纖維的種類等對應的值，因此最好是與由使用者指定的脫水模式對應的值或與自動檢測的負荷量對應的值。標準值例如以700[rpm]左右為宜。只在規定的時間內進行高速脫水旋轉后，洗滌物已被充分脫水。然后，經過規定時間后滾筒54停止旋轉，脫水過程結束。
在步驟S11中，當斷定偏負荷比規定值大時，進入步驟S14～S16，進行將洗滌物均勻地分散在滾筒54內壁上用的平衡調整運轉。在該平衡調整運轉中按如下順序進行滾筒54的旋轉控制。
首先，旋轉速度控制部14控制滾筒54的轉速，使其維持原先的低轉速N1(步驟S14)。當由洗滌物的分布不均勻引起的偏負荷到達滾筒54的最高位置附近之前的旋轉位置時，脈沖信號從減速位置指示部162被輸入旋轉速度控制部14(步驟S15)。輸入該信號后，旋轉速度控制部14只在規定的減速時間t期間輸出使滾筒54以分散轉速N4旋轉的轉速指示信號，使滾筒54的轉速在極短的時間內下降(步驟S16)。
這樣急劇地減速的目的在于使作用于以被壓在滾筒54的內壁上的狀態旋轉的洗滌物上的離心力暫時小于重力。即，堆積的洗滌物到達滾筒54的上部時，由于脈沖信號的輸入，這時使滾筒54減速，成為偏負荷的原因的洗滌物在重力作用下而分散(參照圖6(c))。
通過適當設定分散轉速N4及減速時間t，能只使堆積的洗滌物中位于滾筒轉軸一側的洗滌物落下。即因作用于滾筒54內的各洗滌物上的離心力的大小與到滾筒轉軸的距離成正比，所以作用在距滾筒轉軸越近的洗滌物上的離心力越小。因此，如果從作用于全部洗滌物上的離心力大于重力的狀態下使滾筒54減速，則堆積的洗滌物中距滾筒轉軸近的洗滌物先落下。因此，通過適當地減速，能使滾筒54的內壁表面一側的洗滌物仍貼著該表面繼續旋轉，另一方面，只使位于滾筒54的轉軸一側的洗滌物落下分散。
經過上述短時間的減速后，滾筒54再次以低轉速N1旋轉(步驟S10)再判斷偏負荷的大小(步驟S11)。當偏負荷未達到規定值以下時，再進行步驟S14～步驟S16的平衡調整運轉，促使洗滌物分散。通常，反復進行數次平衡調整運轉，就能使洗滌物大致均勻地分散在滾筒54的內壁四周表面上，偏負荷達到規定值以下。這樣，即使反復進行多次平衡調整運轉，但滾筒54的轉速也只是在低轉速N1附近變化，且在短時間內完成平衡調整。
在上述的平衡調整運轉中，例如滾筒直徑為910[mm]時，則當低轉速N1為80[rpm]時，使分散轉速N4為40[rpm]左右，減速時間t為0.15秒，就能很好地將洗滌物分散開。即用該低轉速N1使滾筒54轉1圈所需要的時間為0.75秒，減速時間t約為滾筒54轉1圈期間的1/5。由于分散轉速N4及減速時間t受到低轉速N1、滾筒直徑、洗滌物的量、以及電動機22的應答特性等各種參數的影響，所以最好預先選定適當的值。
洗滌物適當的分散與減速開始的時間即偏負荷所在的位置也有很大關系。由于慣性力和離心力同時作用于滾筒54內的洗滌物上，所以當偏負荷通過滾筒54的最高位置后，即使使離心力小于重力，洗滌物也難以離開滾筒54的內壁表面，不能進行適當分散。因此，為了使洗滌物有效地下落，最好使偏負荷在從滾筒最高位置附近之前的90°的旋轉位置的范圍內時減速。
在上述的滾筒54的轉速等條件中，偏負荷到達滾筒最高位置之前的30°～45°左右的旋轉位置的范圍內時出現電機電流的正峰值。其出現時間隨轉速等而變化。另外，來自減速位置指示部162的脈沖信號被輸入旋轉速度控制部14后，實際上至滾筒54減速前的時間隨旋轉速度控制部14和變速控制電路20的結構的不同而不同。因此，如上所述，為了在偏負荷到達適當的旋轉位置的時刻進行減速，在減速位置指示部162中從電機電流的正峰值位置算起以適當的規定時間(規定角度)超前或滯后產生脈沖信號即可。
其次，說明本發明的離心脫液裝置的第2實施例(以下稱＂實施例2＂)。安裝了該實施例2的離心脫水裝置的滾筒式洗衣機的總體結構及電氣系統結構與實施例1中的圖1及圖2所示的相同。可是，在實施例2的洗衣機中，控制部10的存儲器18中存儲的運轉程序與實施例1的不同，因此脫水過程中的控制動作不同。
在實施例1的離心脫水裝置中，成為偏負荷的原因的洗滌物在平衡調整運轉時從滾筒內壁上落下，洗滌物進行移動、分散。可是，當將褥子之類的體積極大的洗滌物收容在滾筒54中時會出現下述情況。即，褥子在充分地吸收了洗滌后或涮洗后的水之后的狀態下，其體積變得比較小，但為了測定偏負荷而使滾筒54的轉速上升到低轉速N1時，旋轉慢的洗滌物就會逐漸脫水，特別是在脫水程度大的滾筒轉軸一側，褥子恢復其彈性，體積膨漲。因此，滾筒54的中央部的空間變窄，即使進行平衡調整，也會阻礙其它洗滌物的自由移動，結果不能順利地進行平衡調整(參照圖8(a))。
實施例2的離心脫水裝置即使在上述情況下也能進行洗滌物的平衡調整。圖7是表示該洗衣機中的脫水過程的控制順序的流程圖。
在這種滾筒式洗衣機中，一般在外槽52內盛有其容積的1/4～1/2左右的水，在此狀態下進行洗滌或涮洗。在現有的洗衣中，將該洗滌或涮洗后的水完全排出后開始脫水過程，但在該洗衣中，將洗滌或涮洗時用的水的一部分留在外槽52中，在此狀態下開始脫水過程。例如涮洗過程結束后，將排水閥80打開，開始排放涮洗水(步驟S20)。由水位傳感器(圖中未示出)檢測外槽52中的水位，當檢測到降至規定的水位時(步驟S21)，將排水閥80關閉(步驟S22)。作為規定的水位最好是在滾筒54的底部能出現適當量的水，根據后文所述的理由，留有大量的水不好。例如最好是使水的深度(將從外槽52的底邊至外槽52的中心的高度10等分，設中心的水深＝10，底邊的水深＝0，這樣表示的數值)＝1。
這時，滾筒54內的各洗滌物充分地含水，以較小的體積堆積在滾筒54的底部。其次，旋轉速度控制部14起動電動機22，輸出使滾筒54以使作用于洗滌物上的離心力比重力大若干的低轉速N1旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上(步驟S23)。
滾筒54以低轉速N1旋轉時，全部洗滌物在被離心力壓在滾筒54的內壁上的狀態下旋轉(參照圖8(b))。這時的轉速慢，但伴隨旋轉而從貼著滾筒54的內壁面旋轉的洗滌物中擠出水來。可是，由于在滾筒54的底部有水，所以通過滾筒54的底部的洗滌物與這里的水接觸而吸水，含有充分的水而不脫水。因此，如果是在現有的洗衣機中由于脫水致使體積增大的洗滌物這時一點也不膨漲而繼續旋轉。
這時留在外槽52底部的水成為滾筒54旋轉的阻力。因此，如果滾筒54的底部剩下大量的水，則與偏負荷一樣成為使電機電流變化的重要原因，從而妨礙偏負荷的檢測。由于這個原因，上述規定的水位最好在伴隨滾筒54的旋轉洗滌物能充分吸水的范圍內盡量地低些。
如上所述，滾筒54旋轉時，偏負荷判斷部16判斷由電機電流檢測電路26檢測到的電機電流的變化振幅是否在規定的振幅值以下(步驟S24)。當斷定電機電流的變化振幅在規定的振幅值以下時，打開排水閥80，將留在外槽52中的水全部排出(步驟S28，參照圖9(a))。然后，旋轉速度控制部14輸出使滾筒54以預脫水轉速N5旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上(步驟S29，參照圖9(b))。例如，預脫水轉速N5以200～300[rpm]為宜，但一般脫水開始前的洗滌物所吸收的水的重量是最終脫水后的洗滌物的重量的4倍左右，進行上述預脫水約1分鐘時能使其所含水的一半飛散。
預脫水后進入步驟S30，旋轉速度控制部14再次輸出使滾筒54以低轉速N1旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上。于是，通過預脫水后重量變輕了的洗滌物保持著貼著滾筒54的內壁旋轉的狀態，54的轉速在此狀態下下降。
滾筒54以低轉速N1旋轉時，偏負荷判斷部16再次判斷電機電流的變化振幅是否在規定的振幅值以下(步驟S31)，如果在規定的振幅值以下，則進入步驟S35，進行高速脫水旋轉。即，旋轉速度控制部14輸出使滾筒54以高轉速N3旋轉的轉速指示信號，變速控制電路20將與該信號對應的驅動電壓加到電動機22上。于是，滾筒54的轉速迅速上升。進行規定時間的高速脫水旋轉，洗滌物充分脫水后，滾筒54停止旋轉，脫水過程結束。
在步驟24中，當斷定偏負荷比規定值大時，通過與實施例1中的步驟S14～S16同樣的步驟S25～S27的處理動作進行平衡調整運轉。這時的平衡調整運轉是在滾筒54的底部有水的狀態下進行的，因此各洗滌物能維持充分吸水的狀態。因此，褥子等占有大體積的洗滌物也能以體積較小的狀態存在，能確保其它洗滌物移動、分散用的空間(參照圖8(c))。平衡調整運轉后再次進行偏負荷的檢測及判斷(參照圖8(d))，當偏負荷超過規定值時再次反復進行平衡調整運轉。
在步驟24中，即使斷定偏負荷在規定值以下時，但進行步驟29的預脫水的結果使得偏負荷變大，如果直接進行高速脫水旋轉，有可能產生異常振動。例如，當滾筒中收容的各洗滌物的吸水慮相差很大時，即使干燥時的重量相同，在充分吸水后的狀態下，吸水率大的洗滌物的重量遠遠大于吸水率小的洗滌物的重量，在此狀態下取得平衡后，通過預脫水而使重量變化時，平衡就被破壞了。因此在步驟S31中，當斷定偏負荷比規定值大時，也通過與實施例1中的步驟S14～S16同樣的步驟S32～S34的處理動作進行平衡調整運轉。這時由于各洗滌物的重量接近脫水后的狀態，所以如果未收容褥子之類的體積大的洗滌物，能實現比步驟S25～S27的平衡調整運轉時更好的平衡。另外，例如被單等薄而面積大的洗滌物在留有水的狀態下進行平衡調整運轉時也能變成小的塊，但在預脫水后的平衡調整運轉時容易展開。因此，當只收容1個這樣的被單時，在留有水的狀態下即使不能順利地取得平衡，預脫水后則能順利地取得平衡。
在這種情況下，在步驟24中反復進行平衡調整運轉，直到偏負荷達到規定值以下為止，始終都連續進行平衡調整運轉。因此，為了防止這種情況的發生，如下述進行步驟24中的偏負荷的判斷即可。即，平衡調整運轉后，每次進行偏負荷檢測時都將該偏負荷與前一次平衡調整運轉后的偏負荷的值進行比較，進行過規定次數的平衡調整運轉后，求出到此為止的檢測中的最小偏負荷值。然后在接下來的平衡調整運轉后檢測偏負荷時，在達到該最小偏負荷值以下或近似值的時刻結束平衡調整。當然，在該過程中當偏負荷達到規定值以下時，結束平衡調整。通過這樣處理，即使偏負荷未達到規定值以下，但在該洗滌物的條件下，當偏負荷達到最小或接近規定值的平衡狀態時，即可進入步驟S28。
另外，在步驟S31中也一樣，即使偏負荷未達到規定值以下，但在該洗滌物的條件下，當偏負荷達到最小或接近規定值的平衡狀態時，即可移至高速脫水運轉。但是，這時如果在偏負荷不太小的狀態下就將滾筒54的轉速上升到最高速度則不好，所以最好根據移至高速脫水運轉時的偏負荷的大小，限制脫水旋轉的轉速。
上述實施例說明了使用水的離心脫水裝置，但已經明確了本發明也適用于使用石油系列溶劑等的干洗機。另外，上述實施例只是一例，只要不超出本發明的技術范圍，可以進行適當的變形和修改。
權利要求
1.一種離心脫波裝置，它是將洗滌物收容在籠狀滾筒中，使該滾筒以水平軸為中心旋轉進行洗滌物的脫液，其特征在于備有a)旋轉驅動上連滾筒的電動機；b)利用離心力將洗滌物壓在滾筒內壁四周旋轉時檢測由該洗滌物分布不均勻引起的偏負荷的大小的檢測裝置；c)判斷由該檢測裝置檢測到的偏負荷的大小是否在規定值以下的判斷裝置；d)檢測上述偏負荷所在部分到達了規定的旋轉位置附近的位置檢測裝置；以及e)運轉控制裝置，用來控制上述電動機，以便使上述滾筒以作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉，當由上述判斷裝置判斷出偏負荷的大小比規定值大時，控制上述電動機，以便根據上述位置檢測裝置的輸出時間，在短時間內使該滾筒減速到使該離心力小于重力的轉速，當該判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，使該滾筒以高轉速旋轉。
2.根據權利要求1所述的離心脫液裝置，其特征在于上述運轉控制裝置這樣進行控制，也就是使偏負荷的所在部分伴隨滾筒的旋轉，在向上通過正側面的旋轉位置后開始，經過最高位置，然后向下直至通過另一側的滾筒的正側面的旋轉位置為止的半旋轉周期的范圍內進行減速。
3.根據權利要求2所述的離心脫液裝置，其特征在于上述運轉控制裝置控制上述電動機，在使上述滾筒以作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉的狀態下，在該滾筒多次旋轉的每一次使滾筒在短時間內減速到使作用于洗滌物上的離心力小于重力的轉速。
4.根據權利要求1至3所述的離心脫液裝置，其特征在于上述運轉控制裝置這樣控制上述電動機，即當上述滾筒底部的洗滌物在與液體接觸的狀態下保持著該液體時，使該滾筒以使作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉，進行偏負荷的判斷及滾筒的減速。
5.根據權利要求4所述的離心脫液裝置，其特征在于在繼洗滌或涮洗后進行脫液的離心脫液裝置中，上述運轉控制裝置只將規定量的洗滌或涮洗用的液體留在滾筒內，將多余的液體排出后，控制上述電動機進行偏負荷的判斷。
6.根據權利要求5所述的離心脫液裝置，其特征在于當上述判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，上述運轉控制裝置控制上述電動機，使滾筒以比高速脫液轉速低的規定的脫液轉速旋轉進行預脫水，然后再次降低轉速，進行偏負荷的判斷，這時當由上述判斷裝置判斷出偏負荷的大小比規定值大時，控制上述電動機，根據上述位置檢測裝置的輸出時間，在短時間內使該滾筒減速到使該離心力小于重力的轉速，當該判斷裝置斷定偏負荷的大小達到規定值以下時，使該滾筒以高速脫液轉速旋轉。
7.根據權利要求1至6中的任意一項所述的離心脫液裝置，其特征在于上述檢測裝置由檢測流過上述電動機的電機電流的電流檢測裝置和求出該電機電流的變化振幅的計算裝置構成，上述判斷裝置對該計算裝置的輸出與規定的值進行比較判斷。
8.根據權利要求7所述的離心脫液裝置，其特征在于上述檢測裝置根據由上述電流檢測裝置檢測的電機電流的變化的峰值位置，輸出檢測信號。
9.根據權利要求8所述的離心脫液裝置，其特征在于上述運轉控制裝置在進行偏負荷檢測時控制上述電動機，使上述滾筒以接近使作用于洗滌物上的離心力和重力相平衡的轉速旋轉。
全文摘要
一種離心脫液裝置,它能將洗滌物均勻地分散在滾筒內壁四周,防止脫水時發生異常振動。在滾筒以使作用于洗滌物上的離心力大于重力的轉速旋轉期間,偏負荷判斷部16判斷偏負荷的大小。當偏負荷比規定值大時,旋轉速度控制部14進行平衡的調整運轉,即當偏負荷就要到達滾筒的最高位置時從減速位置指示部162輸入脈沖信號,根據該信號瞬間進行快速減速。這時離心力比重力小,堆積的洗滌物下落。從而洗滌物大致均勻地分散在滾筒內。
文檔編號D06F35/00GK1180115SQ97102878
公開日1998年4月29日 申請日期1997年2月27日 優先權日1996年2月27日
發明者池田友彥, 角本佳隆, 西野雅文, 初田剛一 申請人:三洋電機株式會社