以下本発明の実施の形態に係るドラム式� ��濯機につき図1~図8を参照しながら説明し、� ��発明の理解に供する。なお、以下の説明は� ��発明の具体例であって、特許請求の範囲の� ��載の内容を限定するものではない。

 (実施の形態)
 図1は本発明の実施の形態に係るドラム式洗 濯機の要部構成を示す断面図、図2は同ドラ� �式洗濯機の内部を見た背面図、図3は同ドラ� ��式洗濯機のモータ取り付け部分のほぼ半部� ��示す断面図である。

 本発明の実施の形態のドラム式洗濯機は� ��述した基本構成を有し、図1に示すように洗 濯機本体1内にサスペンション構造によって� �性支持された水槽2内に、多数の孔3が形成さ れた回転ドラム4が配設されている。回転ド� �ム4はモータ5によって回転駆動され、洗濯機 本体1の正面側に開閉自在に設けられた扉6を� ��くことにより水槽2の正面開口部及び回転ド ラム4の正面開口部を通して洗濯物を回転ド� �ム4内から出し入れできる。

 また、扉6を開いて回転ドラム4内に洗濯� �を投入し、洗剤の投入を伴い運転を開始さ� �ると、水槽2内には給水系7から給水がなされ 、給水された水は孔3を通じて回転ドラム4内� ��も所要量の水が給水される。モータ5により 回転ドラム4が例えば40rpm程度の回転速度にお いて回転駆動されると、回転ドラム4内に収� �された洗濯物は、回転ドラム4の内周面に設� ��られた攪拌突起8に引っ掛けられて回転方向 に持ち上げられ、適当な高さから落下し、叩 き洗いの作用が加えられることにより洗濯が なされる。

 この洗濯ステップの後、汚れた洗濯水は� ��水系11により排水され、新たに給水された� �を用いてすすぎステップが実施される。す� �ぎステップが終了すると、回転ドラム4を例� ��ば1000rpm程度に高速回転させて脱水ステップ が実施される。これらのステップは、所定の 制御手順に基づいて自動実行される。

 なお、本発明の実施の形態のドラム式洗� ��機は、送風機12により水槽2および回転ドラ� ��4内の空気を吸引する。そしてドラム式洗濯 機は、除湿および加熱を順次行い、乾いた高 温空気として水槽2および回転ドラム4内に送� ��することを繰り返す乾燥系13を装備したド� �ム式洗濯乾燥機といわれ脱水ステップ後に� �燥ステップも自動実行される。

 また本発明の実施の形態のドラム式洗濯� ��は、このような自動実行のために、操作パ� ��ル14からのモード設定や制御プログラムに� �い、マイクロコンピュータを搭載した制御� �板9などの制御装置によってモータ5、給水系 7、排水系11、乾燥系13を自動制御して洗濯ス� ��ップ、すすぎステップ、乾燥ステップを行� ��機能を有している。

 なお、給水系7は電磁弁の開閉によって実 線矢印に示すように適時に給水でき、また給 水を利用して洗剤収容部の洗剤を水槽2内に� �時に投入できるようになっている。排水系11 は電磁弁の開閉によって洗濯ステップ終了時 、すすぎステップ終了時など必要なときに一 点鎖線矢印に示すように排水できるようにな っている。

 乾燥系13は水槽2および回転ドラム4内の空 気を送風機12によって図1、図2に示す破線矢� �に示すように循環させる循環経路において� �水槽2および回転ドラム4からの導入空気中の 糸くずなどを捕集し除塵するフィルタ15、除� ��後の導入空気を除湿する除湿部16、除湿後� �空気を加熱して乾いた高温空気とする加熱� �17を有している。また送風機12は、加熱部17� �下流に配置し湿気の影響を受けにくくして� �る。図1に示す除湿部16、加熱部17は、圧縮機 18により冷媒を循環されて循環空気と熱交換� ��行う蒸発器および凝縮器であり、ヒートポ� ��プサイクル19を構成する。しかし、これに� �られることはない。

 回転ドラム4は、回転軸4aに水槽2の背面に 取り付けたモータ5が直結されて、水槽2と共� ��、開口側から底部側に向けて回転軸方向を� ��平方向から角度θ=20±10度に傾斜させて設置� ��れている。そのため回転ドラム4が水平方向 に設置された場合に比べ、回転ドラム4を同� �高さに設置しても開口が斜め上向きとなる� �とにより屈んだりする無理な姿勢を取らず� �洗濯物を容易に出し入れできる。

 特に本発明者等の経験から、傾斜角度θ� �20±10度とすることにより、子供(幼児を除く) から大人までの身長差があっても、また車椅 子利用者であっても、洗濯物の出し入れの作 業が最も行い易い状態が得られる。また、回 転ドラム4内に給水された水が背面側に溜ま� �て少ない水量でも深い貯水状態が得られる� �点もある。

 なお、図1に示す例では回転軸4aは回転ド� ��ム4の背面に直結してモータ5の回転を伝達� �るようにしているが、これに限られること� �ない。

 次に、モータのティース数、取り付け装� ��の数および極数の関係について説明する。� ��4は本発明の実施の形態のドラム式洗濯機に 採用しているモータの背面図、図5は同ドラ� �式洗濯機のモータの水槽の背面への取り付� �状態を示す断面図、図6は同ドラム式洗濯機� ��モータのステータとロータとを分解した斜� ��図、図7は同ドラム式洗濯機のモータにおけ るロータの背面側から見た斜視図である。

 ここで、本発明の実施の形態のモータ5は 、図4~図7に示すように、周方向に配した複数 の取り付け装置30により水槽2の背面の複数の 箇所に取り付けられたステータ5aと、回転軸4 aに接続され水槽2の背面部に回転自在に支持� ��れたロータ5bとを有している。そしてモー� �5は、ステータ5aのコア20から径方向に延びた ティース20aの数を6N(Nは自然数)、ステータ5a� �周方向に配した取り付け装置30の数をMとし� �いる。これにより、モータ5はM個の取り付け 装置30により水槽2の背面に取り付けられてい る。

 ステータ5aと水槽2内の回転ドラム4に回転 を伝達する回転軸4aに取り付けられたロータ5 bとの間の三相交流による電磁作用によって� �ロータ5bは回転させられる。これにより回転 軸4aを介して回転ドラム4を駆動し、洗濯ステ ップ、すすぎステップ、脱水ステップ、乾燥 ステップなどを実行することができる。特に 、ステータ5aのティース数を6N(Nは自然数)と� �通常のように三相交流による回転特性のよ� �6の倍数に設定し、また、モータ5は、三相交 流モータであるので、ティース3本が1セット� ��なり、6Nを3で割った2Nが電磁力による径方� �内側へ変形のセット数となるので、2Nと取り 付け装置30の数であるMとが、互いに素となる ように設定する。例えば、6Nが6、12、18等で� �るとき、2Nは2、4、6等となり、Mを5、7、11等� ��設定する。その結果図10~図12にティース20a� �数12、18、24などに応じて生じる周方向の振� �分布のピーク位置と、例えば図4、図6に示す 5つの取り付け装置30の位置とが同時に一致し ないようにずらすことができ、水槽2に大き� �振動が伝達されることを抑制する。

 この結果、水槽2内の回転ドラム4を駆動� �洗濯機の各ステップを実行するモータ5のス� ��ータ5aのティース数を、回転特性のよい通� �の6の倍数とすることができる。しかも、取� ��付け装置30の数Mと2Nとが互いに素の関係に� �ることから、ティース20aの数に応じて生じ� �周方向の振動分布の各ピーク位置と、各取� �付け装置30の位置とが同時に一致せず、水槽 2に大きな振動が伝達されることを抑制でき� �。そのため、ドラム式洗濯機から発生する� �動、騒音を低減できる。

 同時に、モータ5の極数を10N(Nは自然数)(� �えば、10、20、30等)とすることにより、モー� ��5のステータ5aでの巻線124が電磁力の変動が� ��峻でなくなる分布巻タイプを採用でき、ス� ��ータ5aおよび水槽2の振動をさらに抑えられ� ��。このとき、極数とティース数との比率を1 0:6、20:12、30:18などとすればよい。

 これはモータ5を適切に回転させようとし た場合、極数は2の倍数、ティース数は3の倍� ��とする必要がある。また、巻線124の分布巻� ��イプでは、極数とティース数との比率を2N:6 Nまたは10N:6Nにする必要がある。洗濯機では� �高いトルクを必要とするため極数を多くす� �方が有利である。そのため、モータ5の極数� ��ティース数との比率は、10N:6Nを選択すれば� ��い。

 また、本発明の実施の形態のロータ5bは� �らに、図1、図5に示すようにステータ5aの外� ��および内側に配設された、図5に示す磁石22� ��よびそれに対応する図5に示すコア23を持っ� ��インナロータ5cとアウタロータ5dとを有した ものとしている。

 これにより、1つのステータ5aによって内� ��周のコア23を持ったインナロータ5c、および アウタロータ5dとの間における電磁作用をな� ��すことができる。そして振動の伝達、騒音� ��発生の低減の妨げになるようなことなく、� ��テータ5a内周と回転軸4aの軸受部24との間に� ��られるデッドスペースを活かしてモータト� ��クを増大させられる。

 このとき、図3、図5に示すように、巻線12 4を軸方向に巻回するトロイダル巻線を採用� �れば、分布巻タイプでありながら巻線124の� �長を短くでき、小型化、高効率を図ること� �可能となるため好適である。

 また、取り付け装置30の周方向の配置間� �は、1つから取り付け装置30の数までのうち� �1つに設定すればよい。その結果、周方向に� ��間隔なティース20aに対応して周方向にほぼ� ��間隔な繰り返しの分布により生じる振動の� ��ークに対し、取り付け装置30の位置が同時� �一致するのを回避し、共振を防止しやすく� �る。従って、振動の伝達、および騒音の発� �をさらに抑えられる。

 例えば図4に示すA、B、Cの3通りの取り付� �装置30の配置間隔を採用し、乾燥系13での水� ��2内への高温空気の吹き込み、回転位置検出 装置26の取り付けや電源コネクタ27の取り付� �および電源コネクタ27による電源との接続な ど周辺事情と併せ適宜な周方向配列に設定し ている。

 さらに詳述すると、取り付け装置30は図5� ��図6に示すように、取り付け足32と、この取� ��付け足32を水槽2の背面に設けた金属製のス� ��ータ取り付け座体33に螺子締結するボルト34 などの締結具類とで構成している。ここで取 り付け足32は、ステータ5aを樹脂材料により� �ールドした樹脂モールド部分31の水槽2への� �り付け側である軸方向端面の外周に外方に� �びて形成されている。

 このために各取り付け足32には、図4~図6� �示すように取り付け孔32aが設けられている� �図5に示すようにこの取り付け孔32aに水槽2の 反対側からボルト34を通して水槽2の背面にボ ルト止めなどして設けたステータ取り付け座 体33の螺子孔33aに、ねじ合わせて締結するこ� ��により、ステータ5aを水槽2の背面に確実に� ��り付けるようにしている。

 また、ロータ5bも図5~図7に示すように樹� �材料によってモールドされた樹脂モールド� �分37を有している。そして、この樹脂モール ド部分37におけるステータ5aの水槽2の反対側� ��被さる天井部37aの中央部には、金属製のボ� ��38をインサートして形成した取り付け孔37b� �形成している。この取り付け孔37bを、軸受� �24に軸受された回転軸4aの水槽2の反対側であ る後端部に、双方のセレーション(serration)部3 7c、4bないしはキーとキー溝を係合させるこ� �により、ロータ5bと回転軸4a間の回り止めで� ��る回り止め作用を伴い嵌め合わせる。その� ��、押えワッシャ39を当てがったボルト40など の締結具類にて、ロータ5bを回転軸4aに締結� �ることにより、確固に取り付けるようにし� �いる。しかし、モータ5の洗濯機本体1への取 り付けを伴う組み立ての手順は種々に選択で きる。

 取り付け装置30や、ステータ5aとロータ5b� ��の回転方向の位置決め装置の具体的な構成� ��構造は、既に知られる種々な方式に代替す� ��ことができる。

 ところで、水平方向から傾斜させて設置� ��た回転ドラム4は、水平方向に設置した場合 に比べ、洗濯物が回転軸方向にも低い位置に 集まりやすい傾向を示す。そこで本発明の実 施の形態のドラム式洗濯機では、回転ドラム 4内の洗濯物の絡み、捩れの発生を大きく改� �し機械力の働きを高めながら皺も生じ難く� �ることを意図した。すなわち、回転ドラム4� ��対する制御基板9による駆動制御に関し、回 転ドラム4の90度を超え180度未満での急正弧回 転、急逆弧回転を交互に繰り返す正逆弧回転 駆動モードと、回転ドラム4の回転によって� �ち上げられた洗濯物をその自重が勝る高さ� �ら落下させる挙動を示す回転速度により回� �ドラム4の連続回転を正逆交互に繰り返す正� ��連続回転駆動モードとを備えたものとして� ��る。従って、これら両駆動モードを必要に� ��じ、どのようにも実行することができる。

 特に、回転ドラム4の90度を超え180度未満� ��弧回転により洗濯物は、最大限90度を超え� �180度未満まで持ち上げられる。そして、こ� �弧回転駆動を正逆交互に行うことにより、� �濯物の持ち上げの最終時点ないしはその近� �の時点において、回転の反転のための減速� �制動状態が生じて洗濯物に与えられていた� �転慣性による強制剥がし力、および自重に� �って回転ドラム4の内面から洗濯物を確実か� ��瞬時に剥がして落すことができる。また、� ��逆交互の弧回転駆動によって洗濯物の持ち� ��げ位置、落下位置を毎回の弧回転駆動にお� ��て左右交互に入れ換えられるので、洗濯物� ��絡み、捩れ、皺を解(ほぐ)す解し作用を高� �られ、機械力を及ぼすことができる。

 また、正逆弧回転駆動モードのみでは、� ��濯物の絡み、捩れ、皺より等が軽減される� ��方、洗濯物の上下方向の位置が入れ換り難� ��、洗いむらが生じやすい。しかし、正逆連� ��回転駆動モードを併用することによって、� ��濯物の上下方向の位置の入れ換えを実現す� ��ことができる。すなわち両駆動モードを実� ��することにより、正逆連続回転駆動モード� ��おける洗濯物の絡み、捩れ、皺を軽減する� ��ともに、正逆弧回転駆動モードにおける洗� ��物に対する機械力付与の不均衡を軽減する� ��とができる。具体的に言えば、正逆弧回転� ��動モードによって洗濯物の絡み、捩れ、皺� ��軽減しつつ、しっかりした手もみ洗いの挙� ��を、正逆連続回転駆動モードによって洗濯� ��を大きく連続に動かし、むらを軽減しなが� ��洗う均一な洗い挙動を与えられる。

 さらに、正逆弧回転駆動モードは、急正� ��転、急逆回転を交互に繰り返す動作を行う� ��で、モータ5にかかる駆動負荷が大きいが、 モータ5にかかる駆動負荷が小さい正逆連続� �転駆動モードを併用することによって、モ� �タ5にかかる駆動負荷を軽減することができ� ��。

 このような正逆連続回転駆動モードのス� ��ップ等を、図を用いて説明する。図8A~図8F� �本発明の実施の形態のドラム式洗濯機の正� �連続回転駆動モードでのステップの説明図� �図8Gは同ドラム式洗濯機の正逆連続回転駆動 モードでの洗濯物の挙動説明図である。

 正逆弧回転駆動モードでは、回転ドラム4 の90度を超え180度未満の弧回転により洗濯物2 1を図8B、図8D、図8Fに例示する破線位置から� �線位置へと最大限90度を超えて180度未満まで 持ち上げられる。また、この弧回転駆動を図 8B、図8D、図8F、図8D、図8F・・の順に正逆交� �に行うことにより、図8C、図8Eのように洗濯� ��21の持ち上げの最終時点である実線位置な� �しはその近傍において、回転の反転のため� �減速ないしは制動状態が生じる。そして、� �濯物21に与えられていた慣性による強制剥が し力、および自重によって回転ドラム4の内� �の破線位置から実線位置への矢印で示す放� �線を描いて、洗濯物21を確実かつ瞬時に剥が して落すことができる。

 しかも、正逆交互の弧回転駆動によって� ��濯物21の持ち上げ位置、落下位置を毎回の� �回転駆動において図8Gに示すように左右交互 に入れ換えられるので、洗濯物21の絡み、捩� ��、皺を解す解し作用を高められるし、機械� ��を洗濯物21に及ぼすことができる。

 この結果、回転ドラム4の弧回転により洗 濯物21を回転ドラム4の左右片側上部まで持ち 上げることを正逆交互に行い、洗濯物21の持� ��上げの最終時点ないしはその近傍での減速� ��いしは制動状態が生じる。そして、洗濯物2 1をその慣性による強制剥がし力、および自� �によって回転ドラム4の内面から確実かつ瞬� ��に剥がして回転ドラム4の左右反対側に落す ことを繰り返す。この繰り返しにより、弧回 転ごとに洗濯物21の持ち上げ位置、落下位置� ��左右交互に入れ換え、洗濯物21の解し作用� �高めて絡みはもとより捩れや回転ドラム4の� ��面への貼り付きを防止し、洗濯物21の取り� �しが容易となり、洗濯物21に皺が付くのを大 幅に緩和することができる。

 また、洗濯物21に機械力を及ぼすことが� �きる。すなわち、洗濯物21の落下回数を大幅 に増大できるので、叩き作用による叩き洗い 効果、叩きすすぎ効果、叩きによる皺伸ばし 効果等のドラム式洗濯機の各ステップでの機 能を有効に利用できる。

 従って、このような正逆弧回転駆動モー� ��を乾燥ステップにおいて実行することによ� ��、洗濯物21の絡み、捩れ、皺を解しながら� �濯物21を拡げることで、洗濯物21個々への通� ��性を高め乾燥した高温空気が隅々まで及ぶ� ��うにすることができるので、洗濯物21をむ� �無く短時間に乾燥させられる。これは、脱� �ステップにおいて、洗濯物21が洗濯ステップ 、すすぎステップ終了時の絡み、捩れ、皺よ り状態にて回転ドラム4内面に強く押し付け� �れ、脱水後洗濯物21が貼り付き強く癖付けら れる場合がある。この場合でも、洗濯物21の� ��ち上げ位置、および落下位置の左右交互の� ��れ換えと、落下位置の左右交互の入れ換え� ��よる洗濯物21同士の左右入れ換えを伴う高� �解し作用、機械力の作用によってスムーズ� �解し、さらに正逆連続回転駆動モードを併� �することによって、洗濯物21の上下入れ換え を行えるからである。また、水無し状態での 洗濯物21の落下時の叩き作用による皺伸ばし� ��伴い、個々の洗濯物21の捩れのほぐれによ� �拡がりと繊維の再生が図れるので仕上がり� �態を大きく高められる。

 このような回転ドラム4の正逆弧回転駆動 モードを実現するには、モータ5に加わる駆� �負荷が非常に大きい。しかし、既述したス� �ータ5aの内外周にインナロータ5c、アウタロ� ��タ5dを配してトルクアップしたモータ5の採� ��によって、洗濯物21に図8Gに示すような理想 的な挙動を与えることができる。このような 構成のモータ5とすることにより、急反転の� �作を有する正逆弧回転駆動モードを、急正� �回転と、急逆弧回転とを急激な制動を挟む� �酷な条件にても難なく実行できる。また、� �逆弧回転駆動モードと、駆動負荷の低い正� �連続回転駆動モードとを交互に併用して行� �ことにより、機械負荷を軽減することがで� �る。