JP2008183297A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水起動時の支持系共振による受け筒の振動とそれに伴う騒音の低減と脱水時間の短縮を図る。
【解決手段】洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、モータを制御する制御手段と、洗濯槽を収容して筐体に対して支持される受け筒と、受け筒の姿勢を保って支持する支持手段と、受け筒の振動を検知する複数の振動検出手段と、前記振動検出手段よりアンバランスの位置と量、および受け筒の振動状態を推定するアンバランス量推定手段と、前記アンバランス量推定手段の出力をもとに前記支持手段を制御駆動する振動制御手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗い、濯ぎ、脱水および乾燥を行うために、洗濯槽を回転させる回転駆動力を発生させるモータを有する洗濯機に関するものである。

一般に、洗濯機は回流する水流を利用して洗濯物を洗浄するパルセータ式と、洗濯物の落下を利用して洗濯物を洗浄する（たたき洗いする）ドラム式に大別される。パルセータ式は、洗濯物の出し入りは上側から行い、洗濯槽の向きが縦で縦型と呼ばれる。それに対してドラム式は、洗濯槽の向きが横で横型と呼ばれる。また、一般に乾燥機も横型である。

これに対して、最近のドラム式洗濯機においては、ユニバーサルデザインの観点からドラムである洗濯槽をななめに配置して、洗濯物の取り出し易さとともに、たたき洗いによる洗浄性能向上と、縦型と比較して乾燥時間の短縮を実現している。

また、ドラム式は脱水工程において、洗濯物のアンバランスによる振動騒音が発生しやすく、ダンパなどで振動低減を図っているものがある（例えば、特許文献１参照）。図１２は、上記特許文献１に開示された第１の従来例の洗濯機の洗濯槽をななめに支持した、ななめドラム式洗濯機の構成図である。

洗濯槽３をスプリングダンパ７０で支えるとともに、その姿勢をばね７１とばね７２で規定している。また、スプリングダンパ７０で洗濯槽３の振動低減を図っている。

また、他の洗濯機としては、脱水運転時に洗濯物のアンバランス状態を推定し、振動が小さい状態で回転数を上昇させて、実際の使用状態で振動を低減しているものがある（例えば、特許文献２参照）。図１３は、上記特許文献２に開示された第２の従来例のドラム式洗濯機のアンバランス推定及びモータ加速のブロック図である。

制御用マイコンは、脱水運転を開始した場合にステップ２のようにモータ回転を４０ｒ／ｍｉｎ〜８０ｒ／ｍｉｎで制御して、ステップ３のようにモータの回転変動レベルを示す変動値Ｈをベクトル制御により得られるｑ軸電流に基づいて検出している。そして、変動値Ｈがしきい値Ｈｋ以下の場合、ステップ８のように回転数を上昇させている。モータの回転数変動を小さく、すなわち変動原因である振動を小さくして回転数を上昇させている。

また、他の洗濯機としては、加速度センサを用いて洗濯物アンバランスによる振動を検出して、モータの高速回転の始動を行っているものがある（例えば、特許文献３参照）。図１４は、上記特許文献３に開示された第３の従来例の洗濯機の振動検出装置の構成図である。

受け筒の振動を検出する加速度センサ２０は、ユニモルフ型圧電素子、圧電素子に圧力を加える突起をもった重りと、圧電素子と重りを制止するバネで構成されている圧電センサである。脱水初期状態で、このセンサ出力をもとに振動状態を検出して、アンバランスによる振動が最小になった時に高速回転への始動を行い、脱水時の低振動化を図っている。

また、他の洗濯機としては、脱水時の受け筒が大きく振動した時、緩衝部材が離間して発生する振動、騒音を低減するために、ショックアブソーバを取付板に固定する緩衝部材（クッション）の弾性を大きくしているものがある（例えば、特許文献４参照）。図１５は、上記特許文献４に開示された第４の従来例のドラム式洗濯機のショックアブソーバの構成図である。

振動抑制用のクッション６１、６４は、受け筒に取り付けられた上部取付板４０と密着する平面部にあって、取付軸５４が挿通する貫通孔の周囲に等角度間隔で４個の半球形状突起７３、８３を形成してある。通常、突起７３、８３は完全に押しつぶされて平面部が取付板４０に密着している。受け筒が大きく揺動してショックアブソーバ１３が取付板４０に対して傾く位置になったとき、クッション６１と６４で押圧力が弱くなった個所で離間するが、突起７３、８３は接触したままの状態の状態となって、叩き音と振動を低減している。

また、他の洗濯機としては、受け筒に動吸振器を構成して、振動を低減しているものがある（例えば、特許文献５参照）。図１６は、上記特許文献５に開示された第５の従来例のドラム式洗濯機の構成図である。

受け筒２には、板ばね８及びダンパ７を介して洗濯水タンク５を接続して、動吸振器システムを構成している。板ばね８は、ばね定数調整用スライダー６１の往復移動によって、ばね定数の可変設定が可能となっている。また、洗濯水タンク５に必要量の洗濯水を注入することによって、補助質量の調整が可能となっている。この構成により、回転数や洗濯物の質量に応じてばねと補助質量を調整して共振振動を低減している。
特開２００６−１３６６０２号公報 特開２００５−２０４９６８号公報 特開平１１−１４４４５号公報 特開２００６−１１０２３８号公報 特開平８−３０９０８３号公報

しかしながら、従来の縦型のパルセータ式洗濯機は、洗濯物の出し入れが上側からで、重い洗濯物を担ぎ上げる、あるいは引っ張り出すといった不便な作業が必要であった。

前記第１の従来の構成では、図１２のようにドラムをななめにして洗濯物投入口を低くする工夫がなされている。しかしながら、ドラムがななめであるため、脱水時に洗濯物のアンバランスが発生しやすく、洗濯槽が大きく振動するという課題を有していた。

また、前記第２の従来の構成では、図１３のシーケンスのようにベクトル制御のｑ軸電流の変動より、回転数変動、ひいてはアンバランス量を推定して、モータの回転数上昇を制御している。しかしながら、速度変動だけでは、アンバランスの洗濯槽内の位置（前後）がわからないため、高精度に振動量を推定することができない。そのため、高精度にバランスコントロールや振動制御を行うことができないという課題を有していた。また、モータの特性、制御系特性が変わるとｑ軸電流からの速度変動、アンバランス変動は再調整が必要となるという課題を有していた。

また、前記第３の従来の構成では、図１４のように加速度センサを受け筒上部に配置して、振動量を検出して、その振動量に応じてモータ制御を行って、振動低減を図っている。しかしながら、受け筒の上側前方部に１つセンサが配置されているだけなので、センサ部の振動量は正確に検出することが可能であるが、受け筒の振動状態や振動モードを推定、検出することできず、振動状態に適したバランスコントロールや振動制御を高精度に行うことができないという課題を有していた。

また、前記第４の従来の構成では、図１５のようにショックアブソーバの取付緩衝部材の一部弾性特性を変えることで緩衝部材と受け筒側、筐体側の取付板が離間することを防止して振動、騒音を低減している。しかしながら、受け筒の大きな揺動に対しては、緩衝材の弾性変形を保つためには十分な厚みが必要で取付部が大型化してしまうという課題があった。すなわち、アンバランスが回転することによるショックアブソーバの傾き、傾きを大きくして受け筒の横方向の振動を低減できないという課題を有していた。

また、前記第５の従来の構成では、図１６のように排水タンクによる補助質量の調整、スライダ機構による動吸振器のばね特性の調整が可能になっている。しかしながら、排水タンク受け筒下前方の１箇所で、受け筒の振動状態、振動モードによって補助質量の位置を調整することができないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯槽を含む受け筒の振動状態、振動モードを検出して、アンバランスの位置と大きさを推定するとともに、その推定値に基づいて、布ほぐしを含むバランスコンとトールや振動制御を行うことで、脱水時振動・騒音を制御的に低減できるようにした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、本発明の洗濯機は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、前記洗濯槽を収容して筐体に対して支持される受け筒と、前記受け筒の姿勢を保って支持する支持手段と、前記受け筒の振動を検知する複数の振動検出手段と、前記振動検出手段より洗濯物のアンバランスの位置と大きさ、および前記受け筒の振動状態を推定するアンバランス量推定手段と、前記アンバランス量推定手段の出力をもとに前記支持手段を制御駆動する振動制御手段を備えたものである。

これによって、洗濯脱水工程において、洗濯槽を含む受け筒の振動状態、振動モード検出することが可能なため、脱水時のアンバランスの位置と大きさを推定することが可能で、その推定値をもとにバランスコントロールや振動制御を行うことで振動の低減を実現することができる。

本発明の洗濯機は、複数の振動検出手段によって受け筒の振動状態を検出することで、脱水時の洗濯物によるアンバランスの位置と大きさを推定して、その推定値に基づいて受け筒の振動制御を行い、脱水工程におけるアンバランス振動の低減と、それによる脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することができる。

第１の発明は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、前記洗濯槽を収容して筐体に対して支持される受け筒と、前記受け筒の姿勢を保って支持する支持手段と、前記受け筒の振動を検知する複数の振動検出手段と、前記振動検出手段より洗濯物のアンバランスの位置と大きさ、および前記受け筒の振動状態を推定するアンバランス量推定手段と、前記アンバランス量推定手段の出力をもとに前記支持手段を制御駆動する振動制御手段を有することにより、脱水時の洗濯物によるアンバランスの位置と大きさを推定して、その推定値に基づいて受け筒の振動制御を行うことが可能なため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、振動検出手段もしくはアンバランス量推定手段の出力をもとに、アンバランスの位置をかえるために布ほぐし制御を行うアンバランス補正手段を有することにより、アンバランス位置に応じた布ほぐし制御によりアンバランスの低減が可能なため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の振動制御手段は、振動検出手段もしくはアンバランス量推定手段の出力をもとに、支持手段の粘性及び剛性を調整する振動特性調整手段を有することにより、アンバランスの位置と大きさに応じて、支持手段の振動特性を決める粘性及び剛性を調整することが可能なため、アンバランスに応じて最適な振動制御で脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の振動検出手段は、受け筒の衣類投入口側とモータ側の２箇所以上に配置され、各々が直行する３方向の振動を検出することにより、受け筒の振動状態、振動モードを検出することが可能となるため、検出した振動状態に応じた振動制御で脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明のアンバランス量推定手段は、複数の振動検出手段の３方向の出力をもとに、洗濯槽中のアンバランスの位置を推定するため、アンバランス位置と各振動検出手段の出力との関係を記憶したアンバランス位置判定手段を有することにより、検出した受け筒の振動状態からアンバランスの位置と大きさが瞬時に推定可能で、アンバランスに応じた振動制御で脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第６の発明は、特に、第１の発明の支持手段は、ばね要素とダンパ要素と、アンバランスによる受け筒の振動に対してばね要素とダンパ要素が揺動自在に動作できるジョイント機構を有することにより、アンバランスによる受け筒の揺動振動に対して、常に支持手段による防振が有効に機能することが可能なため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第７の発明は、特に、第６の発明のジョイント機構は、ボールジョイント機構であり、筐体に対して弾性体を介して取り付けられていることにより、ボールジョイント機構が発生する振動についても防振が可能となるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第８の発明は、特に、第６の発明のジョイント機構は、洗濯物によるアンバランスの遠心力による受け筒の振動の縦横両方向の振動が低減できるように配置されることにより、アンバランスによる受け筒の揺動振動に対して、常に支持手段による防振が有効に機能することが可能なため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第９の発明は、特に、第１の発明の支持手段は、振動が大きい場合のみ受け筒と接触して振動を吸収する振動吸収手段を有することにより、アンバランスによる大きな振動で受け筒が、筐体やその他の要素に接触する場合に振動エネルギを熱エネルギに変えて振動を吸収することができるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１０の発明は、特に、第９の発明の振動吸収手段は、洗濯乾燥機能のための他の要素に接触する受け筒側に配置されていることにより、アンバランスによる大きな振動で受け筒が、筐体やその他の要素に接触する場合に振動エネルギを熱エネルギに変えて振動を吸収することができるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１１の発明は、特に、第９の発明または第１０の発明の振動吸収手段は、ゲル材であることにより、粘性特性を大きくとることが可能で、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１２の発明は、特に、第１の発明の受け筒は、洗濯排水を一時的に収容する排水タンクを有し、アンバランス量推定手段の出力をもとに、前記排水タンクへの水量を制御する排水量制御手段を有することにより、振動状態から推定したアンバランスの位置と大きさに応じて排水タンクの水量を制御することが可能であるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１３の発明は、特に、第１２の発明の排水量制御手段は、排水をタンクへの排水と外部への排水に分ける切換弁を有することにより、振動状態から推定したアンバランスの位置と大きさに応じて、洗濯排水を排水タンクへ入れることが可能であるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１４の発明は、特に、第１２の発明または第１３の発明の排水タンクは複数個で構成され、排水量制御手段は、アンバランス量推定手段の出力をもとに、前記各排水タンクへの排水量を制御することにより、排水量制御手段が、アンバランス量推定手段の出力をもとに前記各排水タンクへの排水量を制御することが可能となるため、振動状態から推定したアンバランスの位置と大きさに応じて、洗濯排水を各排水タンクへ所定量入れることが可能であるため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１５の発明は、特に、第１の発明の支持手段は、受け筒振動による圧縮力のみを減衰させる振動減衰手段を有することにより、アンバランスによる受け筒の揺動振動に対して、常に支持手段が圧縮力を受ける場合に防振機能を増大することが可能なため、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

第１６の発明は、特に、第１５の発明の振動減衰手段は、ゲル材であることにより、粘性特性を大きくとることが可能で、脱水時のアンバランスによる振動の低減や、脱水時間の短縮を実現することができる。

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、本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）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の振動制御装置のブロック図である。図１において、１０は洗濯機機構部で、１１は洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としての回転ドラム、１２は回転ドラムを速度制御しながら回転させるモータで、ブラシレスモータにより構成している。１３は洗濯物と水が入る受け筒、１８は洗濯物投入口を有するカバー、１４は受け筒と洗濯物投入口のあるカバー１８との隙間をなくして接続するためのシールパッキン、１５は洗濯槽の姿勢を支持するための支持ばね、１６は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減してカバー１８や床への振動伝達を小さくするためのばね要素とダンパ要素で構成されるダンパ機構、１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムで、１７は受け筒１４の振動状態を検出する３軸加速度センサである。

また、２４はモータ１２の制御手段、２５はモータの回転速度を検出するホールＩＣの速度検出手段で、２６は速度検出手段２５の出力であるモータ回転速度をもとに目標回転速度との誤差を演算して制御量を演算する制御マイコンの制御量演算手段で、２７はモータ１２へ駆動電流を印加するインバータ回路の駆動手段である。

さらに、２１は加速度センサ１７ａ、１７ｂの出力より振動量（変位）を演算する振動検出手段、２２は２つの加速度センサ１７ａ、１７ｂの出力をもとに洗濯物によるアンバランスの位置と大きさを推定するアンバランス量推定手段、２３は推定したアンバランスに応じてダンパ機構の粘性と剛性を調整する振動制御手段で、ここでダンパ機構１６は空気圧シリンダと制御バルブ、圧力センサ、圧力源で構成される空気圧アクチュエータである。

はじめに、振動制御について説明する。振動制御手段２３は、洗濯機コントローラ（図示せず）より洗濯モードの信号を受け取り、洗濯、脱水、乾燥の動作モードを検知して、動作モードに応じた制御帯域を振動制御手段に指令として出している。

洗い工程の場合、回転数は４０ｒ／ｍｉｎ〜１２０ｒ／ｍｉｎであり、制御帯域は２Ｈｚ以上と設定している。また、脱水工程の場合は、１８００ｒ／ｍｉｎまで回転数を上昇させるため、制御帯域を３０Ｈｚ以上と設定している。乾燥工程も同様に洗濯槽回転数に応じて制御帯域を調整する。

振動制御系は、３軸加速度センサ１７ａ、１７ｂの加速度信号をもとに振動を検出して、振動がゼロとなるようにフィードバック制御を行っている。さらに、本実施の形態では空気圧アクチュエータの圧力制御で振動を低減させるため、圧力センサの号をもとにモータ停止時の平衡状態になるよう状態フィードバック制御を行っている。

次に、アンバランスの推定について説明する。アンバランス量推定手段２２は、振動検出手段の出力である２つの３軸加速度センサ１７ａ、１７ｂによる振動量を入力信号として、アンバランス位置を推定する。

ここで、ＸＹＺ方向は図１中の表示の通りとし、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の振動量を以下のように表示する。
Ｘ１：センサ１７ａのＸ方向振動量
Ｙ１：センサ１７ａのＹ方向振動量
Ｚ１：センサ１７ａのＺ方向振動量
Ｘ２：センサ１７ｂのＸ方向振動量
Ｙ２：センサ１７ｂのＹ方向振動量
Ｚ２：センサ１７ｂのＺ方向振動量
推定方法を以下に示す。
第１ステップとして、回転数を１つ目の支持系共振以下に設定して、たとえば１４０ｒ／ｍｉｎとして、センサ１７ａの３軸方向の振動量を比較する。
第２ステップとして、センサ１７ａと１７ｂの振動量を比較する。
第３ステップとして、センサ１７ａと１７ｂの振動の位相を比較する。
第４ステップとして、あらかじめメモリに記憶してあるアンバランス位置判定手段を用いてアンバランス位置を推定する。

図２にアンバランス量推定手段のテーブルを示す。ここでは、第１と第２ステップの結果を用いて推定する。条件２は、ここで記号＞は１．２倍以上を示し、記号≒は±１．１倍を意味する。
今、測定結果がＸ１＝０．７ｍｍ、Ｙ１＝２．８ｍｍ、Ｚ１＝１．１ｍｍ、Ｙ２＝２．１ｍｍ、Ｚ２＝０．７ｍｍとすると、テーブルより条件１、条件２ともに前アンバラと判定される。

さらに、アンバランスの大きさについては、図３のように振動量とアンバランス量が比例関係にあり、その傾きがメモリに記憶されている。この例では、Ｚ１＝１．１ｍｍはアンバランス約３００ｇに相当し、アンバランス量推定手段２２は前アンバラ：３００ｇを出力する。

振動制御手段２３は、前アンバラの場合前側の空気圧アクチュエータの制御帯域を後ろ側より高く１．５倍に、かつ減衰比を０．７以上にする。基本制御帯域はモータ回転数の３倍以上で設定し、ここでは３倍で設定した。すなわち、３００ｒ／ｍｉｎの場合、基本制御帯域は５Ｈｚで、後ろ側の空気圧アクチュエータを１５Ｈｚで制御し、前側の空気圧アクチュエータを２２．５Ｈｚで制御する。

以上のように制御系を構成することで、前アンバラによる受け筒前側の大きな振動を効果的に制御で低減することが可能となる。

このような振動制御システムにおいて以下のような仕様でシミュレーションを行う。図４にシミュレーション結果を示す。アンバランスに応じて制御帯域を変更した場合が（１）、制御帯域一定の場合が（２）であり、変更することで振動が低減されている。
＜仕様＞
圧力源：５ＭＰａ（空気圧）
初期圧力：０．０５ＭＰａ
制御帯域：２Ｈｚ〜３０Ｈｚ
サンプリング周波数：１ｋＨｚ
モータトルク定数：０．８３Ｎｍ／Ａ
モータ回転数：０〜９００ｒ／ｍｉｎ（１５Ｈｚ）
キャリア周波数：１６ｋＨｚ
以上より、洗濯機に２つの３軸加速度センサと空気圧アクチュエータを搭載して、洗濯槽の加速度と内部圧力をセンシングして振動制御と圧力制御を行うことによって、アクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間の短縮が可能となるとともに、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図である。振動制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。

図１と異なるところは、制御手段２４がアンバランス補正手段２９を有しているところである。アンバランス補正手段２９は、アンバランス量推定手段から出力されるアンバランスの位置と大きさに基づいて、制御量演算手段２６に布ほぐし制御を指令する。

図６にアンバランス位置とその閾値の表を示す。アンバランス位置によって閾値が異なるため、細かい条件でバランスコントロールを行うことできる。また、現支持手段においては、アンバランス位置は中央の場合、一番振動量が小さく、アンバランス位置が中央になるまでバランスコントロールを行うことも可能である。

以上より、洗濯機に２つの３軸加速度センサと空気圧アクチュエータを搭載して、洗濯槽の加速度をセンシングして振動制御を行うとともに、加速度より推定したアンバランスの位置と大きさをもとに布ほぐし制御、バランスコントロールを行うことによって、アクチュエータによる洗濯槽の振動制御と高精度の布ほぐし制御を実現し、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間の短縮が可能となるとともに、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図である。振動制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。

図１と異なるところは、振動特性調整手段２８を有しているところと、空気圧アクチュエータはなく、支持手段のダンパ機構のダンパ要素が磁性流体とコイルで構成されているところである。振動特性調整手段２８は、アンバランス量推定手段２２の出力であるアンバランスの位置と大きさの推定値に応じて、支持手段のコイルに電流を印加する。電流の印加によって磁界が発生し、磁性流体の粘性が変化することになる。たとえば、前側にアンバランスがある場合、前側のコイルに電流を流し、前側支持手段の粘性を大きくする。

以上のように、振動特性調整手段２８によってアンバランスに応じて支持手段の粘性を調整して振動を低減することが可能となる。

以上より、洗濯機に２つの３軸加速度センサと振動特性調整手段、磁性流体とコイルで構成されるダンパ機構を有する支持手段を搭載して、洗濯槽の加速度をセンシングして支持手段の粘性特性をすることによって、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の第４の実施の形態である洗濯機の支持手段の構成図である。支持手段の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。

図１と異なるところは、ボールジョイント機構を有しているところである。図８において、１３１は受け筒側取付板、１６１はダンパ機構、１６２はばね、１６３と１６４は緩衝部材、１０１は筐体側取付板、１６５がボールジョイント機構である。

アンバランスによって発生する受け筒の振動により、支持手段は揺動運動する。図８の構成では、ボールジョイント機構１６５で支持手段と筐体が取り付けられているため、受け筒の動きに追従して揺動運動することが可能となる。そのため、常にアンバランスによる振動を支持手段であるダンパ機構１６で受け止めることでき、振動を低減することが可能となる。

以上より、洗濯機支持手段にボールジョイント機構を設けることによって、支持手段が受け筒の振動に追従して、常に振動を低減することができるため、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態である洗濯機の構成図である。洗濯機の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。

図１と異なるところは、受け筒に振動吸収手段４１が配置されているところである。振動吸収手段４１は、ゲル材料で振動エネルギーを熱エネルギーに変えることで振動を吸収、低減している。

アンバランスにより発生する受け筒の振動は、モータ回転数が支持手段の共振周波数に一致する回転数で大きな振動となる。その振動はアンバランスの大きさに比例する。そのため、布ほぐし制御やバランスコントロールでアンバランス補正制御は行っても、脱水起動時、大きな振動となる場合がある。そのような場合、受け筒が筐体と、あるいは他の洗濯機の機構要素と衝突する場合がある。

しかしながら、図９のように振動吸収手段を配置してあれば、ゲル材の振動吸収手段が衝突時の力、振動を熱エネルギに変換して吸収することが可能で、衝突による筐体の振動を低減することが可能となる。

以上より、洗濯機の受け筒にゲル材料の振動吸収材を配置することで、アンバランスごもとで発生する共振が大きく、受け筒が他の洗濯機要素と衝突する場合でも、振動の一部を吸収することが可能で、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態６）
図１０は、本発明の第６の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図である。振動制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。図１と異なるところは、排水量制御手段３１と排水切換弁３２、複数個の排水タンク３３を有するところである。排水タンク３３は、受け筒下部に前側、中央、後側の３箇所に設けられている。

排水量制御手段３１は、アンバランス量推定手段２２から出力されるアンバランスの位置と大きさに基づいて、排水切換弁３２を制御して、複数ある排水タンク３３への排水量を制御する。例えば、アンバランス量推定手段によってアンバランスが前側にあると推定された場合、前側の排水タンクに排水を注ぎ、前側に排水による重りを付加する。その重りにより、定常振動時の前側の振動量が小さく抑えられる。なお、ここでは水道からの配管や排水の外部への配管などは省略している。

以上より、洗濯機に２つの３軸加速度センサを搭載して、洗濯槽の加速度をセンシングし、加速度より推定したアンバランスの位置と大きさをもとに排水量制御手段で排水タンクへの排水量を制御して、任意の位置に重りを設けることができるため、重りによる定常振動量を低減することが可能となり、それによる騒音を低減、防止することができる。

（実施の形態７）
図１１は本発明の第７の実施の形態である洗濯機の支持手段の構成図である。支持手段の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。図１と異なるところは、ボールジョイント機構を有しているところと、振動減衰手段を有するところである。

図１１において、１３１は受け筒側取付板、１６１はダンパ機構、１６２はばね、１６３と１６４は緩衝部材、１０１は筐体側取付板、１６５がボールジョイント機構、１６６は振動減衰手段のゲル材料である。アンバランスによって発生する受け筒の振動により、支持手段は揺動運動する。

図１１の構成では、ボールジョイント機構で支持手段と筐体が取り付けられているため、受け筒の動きに追従して揺動運動することが可能となる。そのため、常にアンバランスによる振動を支持手段で受け止めることできるとともに、振動によりダンパ機構が短くなることで振動吸収手段１６６を圧縮することになり、振動を低減することが可能となる。

以上より、洗濯機支持手段にボールジョイント機構と振動吸収手段を設けることによって、支持手段が受け筒の振動に追従して、常に振動を低減することができるため、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができる。

なお、本実施の形態において、空気圧アクチュエータを用いたがマッキベン型ラバーアクチュエータ、油圧シリンダ、モータ機構であっても同様の効果が可能である。

また、本実施の形態では、加速度センサを受け筒上側の前と後ろに配置したが、下側、横側など複数で受け筒の振動状態が検出できれば、他の構成であったても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、空気圧アクチュエータ及びダンパ機構を４本としたが、２本、３本など、他の本数であっても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、アンバランス位置の推定に図２の条件１と条件２を使用したが、条件３や他の条件でもアンバランス位置が判定できれば、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、アンバランスの位置ごとの閾値を図３のように決めているが、他の閾値を使用しても、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、ダンパ機構の粘性調整に磁性流体と電磁コイルを使用したが、時間的な流体の移動量を制御するように、移動流路径の大きさを制御するなど、他の構成でもよい。

また、本実施の形態では、ボールジョイント機構をダンパ機構と筐体取付板の間に配置したが、ダンパ機構と受け筒取付板との間に配置してもよい。

また、本実施の形態では、振動吸収手段を受け筒上部に等間隔に配置したが、受け筒が他の機構要素と衝突する個所であれば、どこでも同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、重りとして使用する排水タンクを受け筒下側に、左右２箇所、前後３箇所の計６個配置しているが、他の配置方法でもよい。

また、本実施の形態では、振動減衰手段のゲル材をダンパ機構のばね要素内に配置したが、圧縮力を受ける場所であれば、どこでもよい。

また、本実施の形態では、上側と後側に姿勢保持のためのばね機構があるが、なくてもよい。

また、本実施の形態では、加速度センサは受け筒に配置されているが、筐体や、モータ、洗濯槽など、他の振動する要素であれば同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、洗濯機に複数の３Ｄセンサ（加速度センサ、傾斜センサ）と空気圧アクチュエータを搭載して、洗濯槽の加速度をセンシングすることによって、受け筒の振動状態の検出、アンバランスの位置と大きさの推定が可能となり、推定値に応じてアクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の脱水時間の短縮が可能となるとともに、起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の洗濯槽の共振振動による支持機構振動とそれによる騒音を低減、防止することができるので、洗濯機における脱水起動時の振動や騒音低減のために有用である。

本発明の第１の実施の形態における洗濯機の振動制御装置のブロック図 同洗濯機のアンバランス量推定手段の推定条件を示す図 同洗濯機の振動量とアンバランスの関係図 同洗濯機の振動量のシミュレーション結果を示す図 第２の実施の形態における洗濯機の振動制御装置のブロック図 同洗濯機のアンバランス位置における判定条件を示す図 第３の実施の形態における洗濯機の振動制御装置のブロック図 第４の実施の形態における洗濯機の支持手段構成図 第５の実施の形態における洗濯機の構成図 第６の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図 第７の実施の形態における洗濯機の支持手段の構成図 従来のドラム式洗濯機の構成図 従来の洗濯機のモータ加速のブロック図 従来の洗濯機の振動検出装置の構成図 従来の洗濯機のショックアブソーバの構成図 従来の洗濯機の他の構成図

符号の説明

１１ 回転ドラム（洗濯槽）
１２ モータ
１３ 受け筒
１４ シールパッキン
１５ 支持ばね
１６ ダンパ機構
１７ 加速度センサ
１８ カバー
２１ 振動検出手段
２２ アンバランス量推定手段
２３ 振動制御手段
２４ 制御手段
２５ 速度検出手段
２６ 制御量演算手段
２７ 駆動手段

Claims (16)

1. 洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、前記洗濯槽を収容して筐体に対して支持される受け筒と、前記受け筒の姿勢を保って支持する支持手段と、前記受け筒の振動を検知する複数の振動検出手段と、前記振動検出手段より洗濯物のアンバランスの位置と大きさ、および前記受け筒の振動状態を推定するアンバランス量推定手段と、前記アンバランス量推定手段の出力をもとに前記支持手段を制御駆動する振動制御手段を有することを特徴とする洗濯機。
2. 制御手段は、振動検出手段もしくはアンバランス量推定手段の出力をもとに、アンバランスの位置をかえるために布ほぐし制御を行うアンバランス補正手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 振動制御手段は、振動検出手段もしくはアンバランス量推定手段の出力をもとに、支持手段の粘性及び剛性を調整する振動特性調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
4. 振動検出手段は、受け筒の衣類投入口側とモータ側の２箇所以上に配置され、各々が直行する３方向の振動を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
5. アンバランス量推定手段は、複数の振動検出手段の３方向の出力をもとに、洗濯槽中のアンバランスの位置を推定するため、アンバランス位置と各振動検出手段の出力との関係を記憶したアンバランス位置判定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 支持手段は、ばね要素とダンパ要素と、アンバランスによる受け筒の振動に対してばね要素とダンパ要素が揺動自在に動作できるジョイント機構を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
7. ジョイント機構は、ボールジョイント機構であり、筐体に対して弾性体を介して取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の洗濯機。
8. ジョイント機構は、洗濯物によるアンバランスの遠心力による受け筒の振動の縦横両方向の振動が低減できるように配置されることを特徴とする請求項６記載の洗濯機。
9. 支持手段は、振動が大きい場合のみ受け筒と接触して振動を吸収する振動吸収手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
10. 振動吸収手段は、洗濯乾燥機能のための他の要素に接触する受け筒側に配置されていることを特徴とする請求項９記載の洗濯機。
11. 振動吸収手段は、ゲル材であることを特徴とする請求項９または１０記載の洗濯機。
12. 受け筒は、洗濯排水を一時的に収容する排水タンクを有し、アンバランス量推定手段の出力をもとに、前記排水タンクへの水量を制御する排水量制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
13. 排水量制御手段は、排水をタンクへの排水と外部への排水に分ける切換弁を有することを特徴とする請求項１２記載の洗濯機。
14. 排水タンクは複数個で構成され、排水量制御手段は、アンバランス量推定手段の出力をもとに、前記各排水タンクへの排水量を制御することを特徴とする請求項１２または１３記載の洗濯機。
15. 支持手段は、受け筒振動による圧縮力のみを減衰させる振動減衰手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
16. 振動減衰手段は、ゲル材であることを特徴とする請求項１５記載の洗濯機。