JP2010069293A

JP2010069293A - 洗濯機

Info

Publication number: JP2010069293A
Application number: JP2009190630A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takaso; 高祖　　洋; Takeshi Gamo; 健蒲生
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-04-02
Also published as: EP2330244A4; CN102131976B; CN102131976A; WO2010021135A1; EP2330244A1

Abstract

【課題】衣類の偏り量とその位置を推定して、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行うこと。
【解決手段】受け筒１３のアンバランス振動または筐体１７のアンバランス振動を検知するアンバランス振動検出部３１と、モータ１２を制御する制御部２０の出力に応じてアンバランス振動の大きさとモータ１２の回転位相を推定するアンバランス振動推定部３０とを備え、制御部２０は、アンバランス振動検出部３１の出力およびアンバランス振動推定部２０の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて布ほぐし動作を決定する布ほぐし調整部２４を有することにより、布の偏りを小さくして脱水工程におけるアンバランス振動を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類などの洗濯物の洗濯をおこなう洗濯機に関するものである。

一般に、洗濯機は衣類などの洗濯物と洗濯水を攪拌して衣類を洗濯するパルセータ式と、衣類を落下させて衣類を洗濯（たたき洗い）するドラム式に大別される。パルセータ式は、洗濯する衣類の出し入れは上側から行い、洗濯槽の向きが縦方向であり縦型と呼ばれる。それに対してドラム式は、洗濯槽の向きが横方向であり横型と呼ばれる。また、一般に乾燥機も横型である。

このようなドラム式洗濯機は、回転槽内における衣類の分布状態に偏りがあると、脱水運転を行う場合に大きな振動が発生しやすくなる。そのような大きな振動が発生した場合に運転を停止させるために、脱水運転の開始時に衣類の偏り分布状態を検出する洗濯機がある。たとえば、最近のドラム式洗濯機においては、脱水時のアンバランスによる振動騒音を低減するため、アンバランスの検知を、モータのベクトル制御の際に電流から推定して検知する技術が知られている。

すなわち、すすぎ運転および脱水運転の時、回転駆動力を発生させるためのモータに流れる電流を検出し、検出した電流に基づいてモータをベクトル制御する。これにより、発生トルクが脱水運転ほか各々のモードにおいて最適となるように制御している。この技術によれば、モータの発生トルクを直接反映したｑ軸電流に基づいて、脱水運転時に発生する異常振動を検出している（例えば、特許文献１参照）。

また、支持機構系の共振回転数以下で定常回転させて、そのときの電流変動からアンバランスの検知を行う技術が知られている。すなわち、ドラムの周方向に適当に衣類を分散させ、その衣類に作用する遠心力と重力とが均衡する回転数よりやや高い回転数１００ｒｐｍと２００ｒｐｍでドラムを回転させる。その状態でモータ電流のトルク電流成分にもとづいて偏心量（アンバランス）を検知する。その偏心量が所定の許容値以下である場合、回転数を上昇させて脱水工程を行なっている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３６０９７０号公報特開２００１−２７６４６８号公報

しかしながら、従来のドラム式洗濯機のアンバランス検知においては、特許文献１に記載の技術では、モータ電流の平均値でアンバランスによるロストルクを測定して、アンバランスを推定している。しかし、この場合、負荷個体差の影響を受け推定誤差が大きくなる。

また、脱水運転の開始時のような低速回転では動的アンバランスは検出されにくい。ドラム式洗濯機では、共振の回転数のような高速回転で、静的なアンバランスよりも動的なアンバランスの方が振動が大きくなる。さらに、静的なアンバランスも、支持機構系の特性とアンバランスが洗濯槽の前後どの位置に存在するかで、振動の特性が異なり、一つの閾値で振動を高精度に検知することができない。

また、特許文献２に記載の技術によれば、共振回転数以下の回転数で定常回転させて、そのときの電流変動でアンバランスを測定している。しかし、この技術では、布量や個体差などによって共振回転数は異なり、共振の感度も異なるため、推定誤差が発生する。

この場合も、共振回転より低い定常回転数において、制御電流（トルク電流成分）の大きさで振動の大きさを推定検知している。しかし、回転数上昇によってアンバランスが変化していくため高精度には振動を推定できない。また、動的なアンバランスは回転振動モードの共振回転数で急激に振動が大きくなり、モータへの負荷も大きくなる。そのため、特許文献２に記載の技術のような低速回転数で動的なアンバランスを検知することができない。

本発明は、衣類の偏り量とその位置を推定して、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行うことにより、布の偏りを小さくして脱水工程におけるアンバランス振動を低減することを目的とする。

本発明は、衣類を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、洗濯槽を収容し支持部により筐体内に弾性支持される受け筒と、モータを制御する制御部と、受け筒のアンバランス振動または筐体のアンバランス振動を検知するアンバランス振動検出部と、制御部の出力に応じてアンバランス振動の大きさとモータの回転位相を推定するアンバランス振動推定部とを備え、制御部は、アンバランス振動検出部の出力およびアンバランス振動推定部の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて布ほぐし動作を決定する布ほぐし調整部を有するものである。

この構成により、衣類の偏りに応じた布ほぐし動作を行うことによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することができる。したがって、その振動に伴う騒音の低減、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。

本発明の洗濯機は、布の偏りを小さくして脱水工程におけるアンバランス振動を低減することができ、振動に伴う騒音の低減、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。

本発明の実施の形態１における洗濯機の制御装置のブロック構成図同実施の形態における洗濯機の概略構成図同実施の形態における洗濯機の脱水回転数のシーケンス図同実施の形態における洗濯機の振動特性説明図同実施の形態における洗濯機の制御部の詳細を示すブロック図本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置のブロック構成図本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置のブロック図

第１の発明は、衣類を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、洗濯槽を収容し支持部により筐体内に弾性支持される受け筒と、モータを制御する制御部と、受け筒のアンバランス振動または筐体のアンバランス振動を検知するアンバランス振動検出部と、制御部の出力に応じてアンバランス振動の大きさとモータの回転位相を推定するアンバランス振動推定部とを備え、制御部は、アンバランス振動検出部の出力およびアンバラ
ンス振動推定部の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて布ほぐし動作を決定する布ほぐし調整部を有するものである。

第２の発明は、特に第１の発明において、アンバランス推定部は、受け筒の振動モードごとのモータの回転速度または制御電流によりアンバランス振動の大きさを推定する構成を有する。

このことにより、衣類の偏りに応じた布ほぐし動作を行うとともに、布の偏りを小さくすることができる。これとともに、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することができ、その振動に伴う騒音の低減、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３の発明は、特に第１または第２の発明において、制御部は、モータの回転を停止することなく減速するようにモータの回転数を制御する回転数補正部と、布ほぐし調整部の調整動作を指令する布ほぐし指令部とを有する。

かかる構成により、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行い、布の偏りを小さくすることができる。したがって、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することができるとともに、その振動に伴う騒音の低減、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。また、起動電流が不要になり消費電力を少なくして省エネルギーがはかれる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、加速度センサの３方向の３つの信号の大きさと、モータの回転位相との関係から、アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する構成を有する。

かかる構成により、衣類の偏り状態を精度良く推定できるとともに、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行うことができる。これによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となる。さらに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

第５の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、加速度センサの３方向の３つの信号の大きさとモータの回転数信号もしくは制御電流信号の大きさとモータの回転位相との関係から、アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する構成を有する。

かかる構成により、衣類の偏り状態とモータへの負荷量を精度良く推定できるとともに、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行うことができる。これによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となる。さらに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

第６の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、アンバラ
ンス振動検出部の加速度センサの３方向の３つの信号の大きさと、アンバランス推定部で推定したアンバランス振動の大きさとから布ほぐし動作を決定する構成を有する。

かかる構成により、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となるとともに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

第７の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、布ほぐし調整部は、アンバランス振動検出部の出力が一定、またはゼロ近傍である場合、アンバランス振動推定部の信号のみで布ほぐし動作を決定する構成を有する。

第８の発明は、特に第１〜７のいずれか１つの発明において、アンバランス振動検出部は、受け筒の前側の振動を検知する構成を有する。

かかる構成により、少量衣類の場合であっても高精度にアンバランスを検知することができる。したがって、衣類の偏りに応じた布ほぐし動作を行うことによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となる。さらに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

第９の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、アンバランス振動推定部は、モータの回転数の変動、モータの制御電流の変動、およびモータの制御電流のうち少なくともひとつによりアンバランス振動の大きさを推定する構成を有する。

かかる構成により、アンバランス振動を精度良く推定することができ、衣類の偏りに応じた布ほぐしを行うことによって、布の偏りを小さくすることができる。したがって、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となるとともに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

第１０の発明は、特に第１〜９のいずれか１つの発明において、制御部は、アンバランス振動検出部の出力およびアンバランス振動推定部の出力のうち少なくともひとつの出力に基づいて脱水回転数を決定する脱水回転数決定部を有する。

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、本発明の実施の形態１における洗濯機のブロック構成図である。図２は、同洗濯機の概略構成図である。図３は、同洗濯機の脱水工程における起動時の回転数を示すシーケンス図である。図４は、同洗濯機の脱水工程における起動時の振動特性説明図である。図５は、同洗濯機の制御部の詳細を示すブロック図である。

図１において、洗濯機機構部１０は、衣類などの洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としての回転ドラム１１を有している。回転ドラム１１を速度制御しながら回転させるモータ１２は、ブラシレスモータにより構成されている。洗濯機機構部１０は、回転ドラム１１を回転自在に内装し、洗濯物である衣類と水が入れられる受け筒１３を有している。洗濯機機構部１０は、モータ１２および受け筒１３を内部に収容する筐体１７を有している。筐体１７の前面側に衣類を出し入れする投入口１８が設けられている。受け筒１３と筐体１７との間には、これらの隙間をなくして接続するためのシールパッキン１４が設けられている。受け筒１３は、前上がりの姿勢を支持するために支持ばね１５で支持されている。ダンパ機構１６は、洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減して筐体１７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。防振ゴム１９は、洗濯機機構部１０の筐体１７を床に設置するために用いられる。制御部２０は、モータ１２の回転駆動を制御する。

速度検出部２１は、モータ１２の回転速度を検出するホールＩＣから構成される。制御量演算部２２は、速度検出部２１の出力であるモータ１２の回転速度をもとに、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から構成される。駆動部２３は、制御量演算部２２で演算された制御量に基づいて、モータ１２へモータ制御電流またはモータ回転数を印加するインバータ回路から構成される。本実施の形態では、モータ１２へモータ制御電流を印加する場合について説明する。アンバランス振動推定部３０は、回転ドラム１１内で洗濯される衣類の偏りによって発生する、回転ドラム１１または筐体１７のアンバランス振動を、駆動部２３から出力されるモータ制御電流もしくはモータ回転数により推定する。本実施の形態では、アンバランス振動推定部３０は、駆動部２３から出力されるモータ制御電流により推定する場合について説明する。アンバランス振動検出部３１は、例えば３軸加速度センサ（以下、３Ｄセンサと称する）から構成され、アンバランス振動を直接検知する。なお、アンバランス振動推定部３０は、駆動部２３から出力されるモータ制御電流により推定するだけではなく、モータ制御電流の変動またはモータ回転数の変動から推定することも可能である。

アンバランス振動推定部３０は、モータ制御電流もしくはモータ回転数をもとにアンバランス振動の大きさを推定して、その大きさに応じて、モータ１２の加速／停止の決定や、モータ１２の回転を上昇させる加速度の決定、目標回転数の決定を行う。

さらに、アンバランス振動推定部３０は、モータ１２の回転位相を推定する。すなわち、アンバランス振動推定部３０は、アンバランス振動検出部３１の出力を時間ごとに追っていき、振動が最も大きくなるときの回転ドラム１１の回転位置を検出する。検出した回転位置を中心として、回転ドラム１１を左右に正転反転（急正転急反転）させて後述する布ほぐしを行う。

その後、後述する布ほぐし調整部２４を介して制御量演算部２２に指令する。

アンバランス振動検出部３１も、回転ドラム１１または筐体１７のアンバランス振動の直接の検出値に応じて、モータ１２の加速／停止の決定や、モータ１２の回転を上昇させる加速度の決定、目標回転数の決定を行う。その後、布ほぐし調整部２４を介して制御量演算部２２に指令する。布ほぐし調整部２４は、後述するように、アンバランス振動推定部３０での推定結果またはアンバランス振動検出部３１での検出結果に基づき、布ほぐし動作を決定する。すなわち、布ほぐしのために回転ドラム１１の反転動作の制御を行う。

アンバランス振動推定部３０の値とアンバランス振動検出部３１の値は、通常アンバランス振動検出部３１の値が優先され、アンバランス振動検出部３１の出力がない（ほぼゼ
ロの場合も含む）場合、またはアンバランス振動検出部３１の出力信号が一定の場合、アンバランス振動推定部３０の推定値のみが推定に使用される。

図２に示すように、本実施の形態では、ドラム式洗濯機における振動の方向を、直交する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）で定義している。モータ１２の回転軸をＺ軸、洗濯機を正面から見て受け筒１３の左右方向をＸ軸、同上下方向をＹ軸と定義する。図２において、点Ａは受け筒１３の前側最上端部を示し、点Ｂは受け筒１３の後側最上端部を示す。したがって、点Ａでは受け筒１３の前側振動を、点Ｂでは受け筒１３の後側振動を検出できる。

図３は、脱水工程における起動時の回転数を示すシーケンス図である。回転数を８０ｒｐｍと１２０ｒｐｍで一定時間、定常回転させながら回転数を上昇させて、受け筒１３の支持機構系の共振回転数を通過した４００ｒｐｍで再び定常回転させた後、脱水回転まで高速回転させている。なお、本実施の形態では、受け筒１３の支持機構系は、支持ばね１５およびダンパ機構１６で構成される。

図４は、図３のシーケンスでモータ１２の回転数を上昇させた場合の、受け筒１３の点Ｂで検出した後側振動の振幅を示す振動特性図である。図４において、波形Ａ、Ｂは、受け筒１３の振動の振幅を示している。波形Ａは動的アンバランスを示し、波形Ｂは静的アンバランスを示している。波形Ｃはモータ１２の回転数の時間的変化を示しており、時刻Ｔ１で回転数が１６０ｒｐｍ、時刻Ｔ２で回転数が２２０ｒｐｍ、時刻Ｔ３で回転数が３５０ｒｐｍである。

静的アンバランスの例としては、回転ドラム１１の前片側（図２の点Ａ）に衣類の偏りが５００ｇあるような場合である。なお、前片側であれば上下のいずれでもかまわない。動的アンバランスの例としては、衣類の偏りが前下側（図２の点Ａの下側）に３００ｇと、対向した後下側（図２の点Ｂ下側）に３００ｇあるような場合である。

図４からわかるように、波形Ａは３５０ｒｐｍ近傍で大きな振動を発生している。また、波形Ｂは、１６０ｒｐｍと２２０ｒｐｍ近傍で大きな振動が発生している。１６０ｒｐｍの振動はＸＹＺの３方向の並進振動モードの連成した共振である。また、２２０ｒｐｍの振動はＸ軸周りとＹ軸周りの回転振動モードの連成した共振である。また、３５０ｒｐｍの振動は、Ｚ軸周りの回転振動モードの共振である。時刻Ｔ１ではＸ軸Ｙ軸Ｚ軸の振幅がどれも同じように大きな振幅である。時刻Ｔ２ではＸ軸Ｙ軸の振幅がＺ軸よりも大きい。時刻Ｔ３ではＺ軸の振幅がＸ軸Ｙ軸の振幅より大きく現れる。特に、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３では、動的アンバランスと静的アンバランスのときに、各軸の振幅の現われかたが異なる。したがって、どのようなアンバランスか（動的か静的か）を判定するときに、どの軸の振幅をみればよいかということがわかる。本実施の形態では、モータ１２、洗濯槽１１、受け筒１３を含めた重心を、洗濯槽１１の回転軸上であって、かつ後方ダンパ機構１６の上方に置く構成を有しているので、図４に示すような特性が得られると思われる。

図５は、回転ドラム１１を回転させるモータ１２を回転制御する制御部２０のフィードバック制御系の詳細を示すブロック図である。図５において、制御量演算部２２を構成するマイコン５１内では、目標回転数ωｒｅｆと実際の回転数ωｍとの差に応じて、速度制御ゲインＫｖでモータ１２の回転数が制御され、目標となるモータ駆動電流が得られる。目標となるモータ駆動電流とマイコン５１から出力される実際のモータ駆動電流との差に応じて、電流制御ゲインＫｃによりモータ駆動電流が制御され、適正なモータ駆動電流Ｉが得られる。モータ駆動電流Ｉは、モータ１２のトルク定数Ｋｔと演算される。その結果は、回転ドラム１１とモータ１２の慣性モーメントＪｓと演算されて、モータ１２の回転数を算出する。このとき、衣類のアンバランスによるトルク外乱ＴＬが目標回転数ωｒｅ
ｆに対して影響し、実際の回転数がωｍになる。

ここで、振動検知のメカニズムについて説明する。回転ドラム１１内で衣類のアンバランスが発生すると、モータ１２による回転ドラム１１の回転は楕円回転となる。そのため、アンバランス振動による力が支持機構系の共振回転数（周波数）と一致する場合、大きな振動を発生させることになる。一方、アンバランス振動によってモータ１２がトルク方向の外乱を受け、モータ制御系ではトルク変動、速度変動が発生する。

振動によるトルク変動を速度変動として検出する場合は（式１）より得られる。
ωｍ／ＴＬ＝（１／Ｊ）／（Ｓ＋Ｋｖ×Ｋｃ×Ｋｔ／（Ｊ（１＋Ｋｃ）））（式１）
振動によるトルク変動を電流変動として検出する場合は（式２）より得られる。
Ｉｑ／ＴＬ＝Ｋｖ×Ｋｃ／（Ｊ（１＋Ｋｃ））／（Ｓ＋Ｋｖ×Ｋｃ×Ｋｔ／（Ｊ（１＋Ｋｃ）））（式２）
高精度検出のためには、原理的にはゲインを大きくすればいい。しかしながら、ゲインを大きくすると信号のノイズが増加する。そのため、ゲイン増加に対して、検知精度（ばらつき）は極大値を有することになる。このように、振動によるモータ１２へのトルク変動を、モータ制御系のパラメータで検出して、振動を推定検知する場合、振動とモータ１２へのトルク変動が線形であることが重要となる。

そのために、本実施の形態では、以下の構成を有している。第１に、衣類のアンバランスによって発生する受け筒１３の振動は、図２に示すＡ点の前側振動とＢ点の後側振動の振幅が略一致している。本実施の形態では、モータ１２、洗濯槽１１、受け筒１３を含めた重心を、洗濯槽１１の回転軸上であって、かつ後方ダンパ機構１６の上方に置く構成によって、Ａ点の前側振動とＢ点の後側振動の振幅が略一致している。受け筒１３の後側振動がモータ１２へのトルク変動となって、その変動を制御パラメータで検出している。すなわち、前側振動と後側振動の振幅の関係が非線形であると、トルク変動による測定では、前側が後側に対して極端に大きな振動などを誤検知してしまうことになる。しかし、本実施の形態では、前側振動と後側振動の振幅の関係が線形であるので、このような誤検知は生じない。

第２に、アンバランス振動による共振モードは、３つの軸のそれぞれに並進モードと回転モードがある。そのため、共振モードは６つの振動モードを有していて、この６つの振動モードの中で、１番トルク変動に影響を与える振動モードはＺ軸まわりの回転振動モードである。そのため、本実施の形態では、上記した重心の位置により、各振動モードが発生する回転数（共振周波数）が、Ｚ軸まわりの回転振動モードと連成しない構成となっている。

第３に、本実施の形態では、同様に上記した重心の位置により、３つが連成した並進振動モードと、Ｘ軸とＹ軸まわりの連成した回転振動モードと、Ｚ軸まわりの回転振動モードの３つが独立した支持機構系で構成されている。共振の回転数でトルク変動に影響を与えない大きさは、並進振動モード＜Ｘ軸とＹ軸まわりの回転振動モード＜Ｚ軸まわりの回転振動モードの順である。

振動検知シーケンスを説明する。はじめに、図３に示すように、８０ｒｐｍから１２０ｒｐｍへ回転数を上昇していく工程の加速状態でモータ制御電流の変動を検出する。加速中、衣類の静的アンバランスが生じると、その大きさに比例してトルク変動も大きくなり、電流変動として検出することが可能となる。加速度は５ｒｐｍ／ｓｅｃとする。

ここで、変動とは１回転ごとの電流変動値を検出している。加速中に変動値が閾値以上の場合、すなわち（静的）アンバランス振動が閾値以上の場合であることを、アンバラン
ス振動推定部３０が検知した場合、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動運転を行う。

また、アンバランス振動検出部３１である３Ｄセンサも、３方向のうち１つでも閾値以上の場合、上記と同様に、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動運転を行う動作を行う。

この回転数、すなわち８０ｒｐｍから１２０ｒｐｍの回転数では、動的アンバランスが生じていても、ほとんど振動がなく、トルク変動も小さい。そのため、並進振動モードでのアンバランス振動検知は静的アンバランスの検知を行っていることになる。

布ほぐし調整部２４は、３Ｄセンサの出力をもとに、左右方向と前後方向の振動が上下方向よりも大きく、かつ同等の場合は前側のアンバランスと判定する。また、上下方向の振動が左右方向または前後方向よりも大きい場合は後側のアンバランスと判定する。その結果をもとに、布ほぐし調整部２４は、前側のアンバランスの場合は２回転未満の急加速急反転でほぐしを行い、後側のアンバランスの場合は２回転以上の急加速急反転でほぐしを行う。

すなわち、布ほぐし調整部２４は、３Ｄセンサの３つの信号の大きさと位相関係から、アンバランス振動を検出して布ほぐし動作を決定する。また、これ以外にも、布ほぐし調整部２４は、３Ｄセンサの３つの信号と回転数信号もしくは制御電流信号の大きさと位相関係から、アンバランス振動を検出して布ほぐし動作を決定することも可能である。

次に、図３に示す１２０ｒｐｍから４００ｒｐｍへ回転数を上昇していく工程のうち、回転数が１５０ｒｐｍ付近から２５０ｒｐｍに到達する区間において、アンバランス振動推定部３０は、加速状態でモータ制御電流の変動を検出する。加速中、衣類の静的アンバランスが生じると、その大きさに比例してトルク変動も大きくなり、電流変動として検出することが可能となる。

ここでも、変動とは１回転ごとの電流変動値を検出している。加速中に変動値が閾値以上の場合、すなわち（静的）アンバランス振動が閾値以上の場合であることを、アンバランス推定部３０が検知した場合、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動を行う。

ここで、検知する共振はＸ軸まわりとＹ軸まわりの回転振動モードの共振である。静的アンバランスがある場合に大きな振動、大きなトルク変動が発生して、それを電流変動として高精度に検知することが可能となる。

また、アンバランス振動検出部３０である３Ｄセンサも、３方向のうち１つでも閾値以上の場合、上記と同様に、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動を行う。ここでも、動的アンバランスによる振動よりも静的アンバランスによる振動が大きいので、Ｘ軸とＹ軸まわりの回転振動モードでのアンバランス振動の検知は、静的アンバランスの検知を行っていることになる。

また、同様に、布ほぐし調整部２４は３Ｄセンサの出力をもとに、左右方向と前後方向の振動が大きくかつ同等の場合は前側のアンバランス、上下方向の振動が大きい場合は後側のアンバランスと判定する。そして、その結果をもとに、布ほぐし調整部２４は、前側のアンバランスの場合は２回転未満の急加速急反転でほぐしを行い、後側のアンバランスの場合は２回転以上の急加速急反転でほぐしを行う。

最後に１２０ｒｐｍから４００ｒｐｍへ回転数を上昇していく工程のうち、２５０ｒｐｍから４００ｒｐｍの回転数に到達する区間において、加速状態でモータ制御電流の変動を検出する。加速中、衣類の動的アンバランスが生じると、その大きさに比例してトルク変動も大きくなり、電流変動として検出することが可能となる。

ここでも変動とは１回転ごとの電流変動値を検出している。加速中に変動値が閾値以上の場合、すなわち、動的アンバランス振動が閾値以上の場合であることを、アンバランス推定部３０が検知した場合、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動を行う。

ここで検知する共振はＺ軸（モータ回転軸）まわりの回転振動モードの共振である。動的アンバランスがある場合に、大きな振動、大きなトルク変動が発生して、それを電流変動として高精度に検知することが可能となる。

また、アンバランス振動検出部３０である３Ｄセンサも、３方向のうち１つでも閾値以上の場合、上記と同様に、制御部２０へモータ回転停止を指令して、布ほぐし後再度脱水起動を行う。ここでは、動的アンバランスによる振動の方が静的アンバランスによる振動よりも大きいので、Ｚ軸まわりの回転振動モードでのアンバランス振動の検知は、動的アンバランスの検知を行うことになる。布ほぐし調整部２４はゆるやかな反転でほぐしを行う。

このように、動的アンバランスか静的アンバランスかを共振の発生する回転数で判別するため、アンバランス振動が閾値以上の場合に行う布ほぐし動作も、これら原因によって区別して行うことが可能となる。すなわち、２５０ｒｐｍ未満の回転数で変動値が閾値を超えた場合は静的アンバランスと判定して、布ほぐし動作を急加速急反転で行う。また、２５０ｒｐｍ以上の回転数で変動値が閾値を超えた場合動的アンバランスと判定して、布ほぐし動作はゆるやかな反転で行う。

また、４００ｒｐｍ以上の高速脱水回転に回転数を上昇させる場合も、動的アンバランスか静的アンバランスかというアンバランスの形態とその大きさに応じて決定する。

変動値が閾値以下であっても、変動値による振動推定で、Ｚ軸まわりの共振モードが１番大きい場合、動的アンバランスと判定して、加速をゆるやかに１０ｒｐｍ／ｓｅｃで行い、高速脱水回転数を８３０ｒｐｍとする。しかし、変動値による振動推定で、静的アンバランスと判定した場合は、加速を１５ｒｐｍ／ｓｅｃで行い、高速脱水回転数を９００ｒｐｍする。これらの判断は、アンバランス振動推定部３０で行われる。

なお、最高回転数は、高速脱水回転に到達した時点でのアンバランス状態、振動状態に応じて決定する。例えば、最高回転数が１６００ｒｐｍであっても、高速脱水回転数でのアンバランス状態が動的アンバランスと判定した場合は最高回転数を１２００ｒｐｍとし、静的アンバランスと判定した場合は最高回転数を１３００ｒｐｍとする。

以上より、本実施の形態は、アンバランス振動検出部３１の出力およびアンバランス推定部３０の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて、布ほぐし調整部２４は、決められた衣類の偏りに応じた布ほぐし動作を行う。これによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となる。これとともに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における洗濯機の制御装置のブロック構成図である。図６において、基本的な構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

本実施の形態が実施の形態１と異なるところは、制御部２０が、アンバランス振動検出部３１またはアンバランス振動推定部３０の信号をもとに、モータ１２の回転を停止することなく減速するようにモータ１２の回転数を制御する回転数補正部２５を有することである。さらに、この回転数補正部２５によって、回転を停止することなく減速して布ほぐし調整部２４の布ほぐし動作を指令する布ほぐし指令部２６を有することである。すなわち、実施の形態１では、アンバランス振動検出部３１またはアンバランス振動推定部３０の信号をもとに、モータ１２の回転を一旦停止してその後布ほぐし動作を行ったが、本実施の形態では、モータ１２の回転を停止することなく減衰し、その後布ほぐし動作を行う。

アンバランス振動検出部３１である３Ｄセンサもしくはアンバラス振動推定部３０で、アンバランス振動の量が閾値を超えていると判定された場合、回転数補正部２５が、その判定値をもとに起動時の回転数を減速させるように回転数を補正する。静的アンバランスの場合は４５ｒｐｍ／ｍｉｎまで、動的アンバランスの場合６０ｒｐｍ／ｍｉｎまで減速させるように補正する。静的アンバランスの方が低い回転数である理由は、正逆急反転動作をするためである。

さらに、目標回転数（４５ｒｐｍ／ｍｉｎ、６０ｒｐｍ／ｍｉｎ）で回転したことを確認して、布ほぐし指令部２６が、アンバランス状態に応じた布ほぐし動作を指令する。このような低速回転の場合、衣類が洗濯槽１１の下のほうでゴロゴロと回転していたり、衣類が洗濯槽１１の上方に到達したあと落ちてきたりする。したがって、衣類から洗濯槽１１に伝わる衝撃でモータトルクが変わり、洗濯槽１１の回転数を一定に制御することができない状況が発生する。そのため、このような状況での回転数変動に応じて、衣類をほぐす繰り返し回数を増減させる。回転数変動が大きい場合、アンバランス振動の量が大きいと判断して、繰り返し回数を増加させる。衣類をほぐすには、例えば、低速回転を一方向に所定時間継続させて衣類をゴロゴロと回転させたり洗濯槽１１の上方に到達したあと落ちてきたりさせることにより行う。または、正転反転動作を繰り返すことにより行う。

以上より、本実施の形態では、回転数補正部２５によってモータ１２の回転を停止することなく低減するように回転数を決める。その後、布ほぐし指令部２６によって、反転の繰り返し回数を決める。これによって、本実施の形態では、決められた衣類の偏りに応じた布ほぐし動作を行う。これによって、布の偏りを小さくすることができ、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となる。さらに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における洗濯機の制御装置のブロック構成図である。図７において、基本的な構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

本実施の形態が実施の形態１と異なるところは、アンバランス振動検出部３１またはアンバランス振動推定部３０の信号をもとに、脱水回転数（本実施の形態では、４００ｒｐｍ以降の回転数）を制御する脱水回転数決定部２７を有することである。

３Ｄセンサであるアンバランス振動検出部３１とアンバランス振動推定部３０の信号により、定常回転数領域（本実施の形態では、８０、１２０、４００ｒｐｍ）だけでなく、
回転数加速領域（本実施の形態では、８０〜１２０ｒｐｍ、１２０〜４００ｒｐｍ）でも、アンバランス振動、アンバランス量を検知することが可能である。本実施の形態では、その結果をもとに脱水回転数を決定する。図３、図４より回転数４００ｒ／ｍｉｎまでのアンバランス量が３００ｇ未満の場合（静的アンバランスや動的アンバランスにかかわらない）、初期の定常回転数（本実施の形態では４００ｒｐｍ）を１０００ｒ／ｍｉｎとして加速する。定常回転後（本実施の形態では１０００ｒｐｍ）、最高回転数を決定する。また、アンバランス量が３００ｇ以上５００ｇ未満の場合（動的アンバランスや動的アンバランスにかかわらない）、初期の定常回転数を９００ｒ／ｍｉｎとして加速する。その他の場合、初期の定常回転数を８００ｒ／ｍｉｎとして加速する。この場合、最高回転数をそれぞれ１３００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍに設定する。最高回転数は、初期の定常回転数（４００ｒｐｍ）からアンバランスを判定して定常回転数を決定した後、アンバランスを判定して決定する。

以上より、本実施の形態では、脱水回転数決定部２７によって、初期の定常回転数と最高回転数が決められる。このことによって、脱水工程におけるアンバランス振動を低減することが可能となるとともに、その振動に伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することが可能となる。すなわち、何らかのアンバランスが発生した場合、回転数を上昇させると振動の大きさは回転数に比例して大きくなる。したがって、アンバランスの大きさに応じて脱水回転数を決定することは振動を抑制することにつながる。

なお、各実施の形態において、３つの連成した並進振動モードと、Ｘ軸とＹ軸まわりの回転振動モードと、モータ回転軸（Ｚ軸）まわりの回転振動モードとの３つのモードでアンバランス振動を推定している。しかし、並進振動モードとＺ軸周りの回転振動モードの２つのモード、あるいはＸ軸またはＹ軸まわりの回転振動モードとＺ軸まわりの回転振動モードの２つのモードで推定しても同様の効果が得られる。

また、各実施の形態では、３つの並進振動モードが連成し、Ｘ軸とＹ軸まわりの回転振動モードが連成しているが、Ｚ軸まわりの回転振動モードと他のモードが連成しなければ同様の効果がある。

以上説明してきたように、本発明は、衣類を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、洗濯槽を収容し支持部により筐体内に弾性支持される受け筒と、モータを制御する制御部と、受け筒のアンバランス振動または筐体のアンバランス振動を検知するアンバランス振動検出部と、制御部の出力に応じてアンバランス振動の大きさとモータの回転位相を推定するアンバランス振動推定部とを備え、制御部は、アンバランス振動検出部の出力およびアンバランス振動推定部の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて布ほぐし動作を決定する布ほぐし調整部を有するものである。

また、本発明は、アンバランス推定部は、受け筒の振動モードごとのモータの回転速度または制御電流によりアンバランス振動の大きさを推定する構成を有する。

また、本発明は、制御部は、モータの回転を停止することなく減速するようにモータの回転数を制御する回転数補正部と、布ほぐし調整部の調整動作を指令する布ほぐし指令部とを有する。

また、本発明は、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、加速度センサの３方向の３つの信号の大きさと、モータの回転位相との関係から、アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する構成を有する。

また、本発明は、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、加速度センサの３方向の３つの信号の大きさとモータの回転数信号もしくは制御電流信号の大きさとモータの回転位相との関係から、アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する構成を有する。

また、本発明は、アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、布ほぐし調整部は、アンバランス振動検出部の加速度センサの３方向の３つの信号の大きさと、アンバランス推定部で推定したアンバランス振動の大きさとから布ほぐし動作を決定する構成を有する。

また、本発明は、布ほぐし調整部は、アンバランス振動検出部の出力が一定、またはゼロ近傍である場合、アンバランス振動推定部の信号のみで布ほぐし動作を決定する構成を有する。

また、本発明は、アンバランス振動検出部は、受け筒の前側の振動を検知する構成を有する。

また、本発明は、アンバランス振動推定部は、モータの回転数の変動、モータの制御電流の変動、およびモータの制御電流のうち少なくともひとつによりアンバランス振動の大きさを推定する構成を有する。

また、本発明は、制御部は、アンバランス振動検出部の出力およびアンバランス振動推定部の出力うち少なくともひとつの出力に基づいて脱水回転数を決定する脱水回転数決定部を有する。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、布の偏りを小さくして脱水工程におけるアンバランス振動を低減することができ、振動に伴う騒音の低減、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ので、洗濯機として有用である。

１０洗濯機機構部
１１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筐体
１８投入口
１９防振ゴム
２０制御部
２１速度検出部
２２制御量演算部
２３駆動部
２４布ほぐし調整部
２５回転数補正部
２６布ほぐし指令部
２７脱水回転数決定部
３０アンバランス振動推定部
３１アンバランス振動検出部

Claims

衣類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、前記洗濯槽を収容し支持部により筐体内に弾性支持される受け筒と、前記モータを制御する制御部と、前記受け筒のアンバランス振動または前記筐体のアンバランス振動を検知するアンバランス振動検出部と、前記制御部の出力に応じて前記アンバランス振動の大きさと前記モータの回転位相を推定するアンバランス振動推定部とを備え、前記制御部は、前記アンバランス振動検出部の出力および前記アンバランス振動推定部の出力のうち少なくともひとつの出力に基づいて布ほぐし動作を決定する布ほぐし調整部を有する洗濯機。
前記アンバランス推定部は、前記受け筒の振動モードごとの前記モータの回転速度または制御電流により前記アンバランス振動の大きさを推定する請求項１記載の洗濯機。
前記制御部は、前記モータの回転を停止することなく減速するように前記モータの回転数を制御する回転数補正部と、前記布ほぐし調整部の布ほぐし動作を指令する布ほぐし指令部とを有する請求項１または２に記載の洗濯機。
前記アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、前記布ほぐし調整部は、前記加速度センサの前記３方向の３つの信号の大きさと、前記モータの回転位相との関係から、前記アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、前記布ほぐし調整部は、前記加速度センサの前記３方向の３つの信号の大きさと前記モータの回転数信号もしくは制御電流信号の大きさと前記モータの回転位相との関係から、前記アンバランス振動の状態を推定して布ほぐし動作を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記アンバランス振動検出部は、３方向の振動が検出できる加速度センサから構成され、前記布ほぐし調整部は、前記アンバランス振動検出部の前記加速度センサの前記３方向の３つの信号の大きさと、前記アンバランス推定部で推定した前記アンバランス振動の大きさとから前記布ほぐし動作を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記布ほぐし調整部は、前記アンバランス振動検出部の出力が一定、またはゼロ近傍である場合、前記アンバランス振動推定部の信号のみで布ほぐし動作を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記アンバランス振動検出部は、前記受け筒の前側の振動を検知する請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記アンバランス振動推定部は、前記モータの回転数の変動、前記モータの制御電流の変動、および前記モータの制御電流のうち少なくともひとつにより前記アンバランス振動の大きさを推定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
前記制御部は、前記アンバランス振動検出部の出力および前記アンバランス振動推定部の出力のうち少なくともひとつの出力に基づいて脱水回転数を決定する脱水回転数決定部を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗濯機。