JP2011152250A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水時のアンバランス量を低減し、脱水起動時の振動、騒音を低減する。
【解決手段】受け筒１３の振動を検出する振動検出手段１８の出力に応じて洗濯槽１１内の洗濯物のアンバランスの大きさと回転位相を推定するアンバランス推定手段２１を備え、モータ１２を制御する制御手段２２は、洗濯槽１１内の洗濯物に加わる重力より、洗濯槽１１の回転による遠心力が大きくなる回転数で洗濯槽１１を回転したとき、洗濯槽１１内の洗濯物のアンバランスの大きさがあらかじめ設定した所定値以上で、洗濯槽１１内の洗濯物のアンバランスの位置があらかじめ設定した所定の位置のときに、洗濯槽１１の回転を、洗濯槽１１内の洗濯物に加わる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速させるとともに、洗濯槽１１の回転方向を逆転させるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類等を洗濯し、脱水をおこなうドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種のドラム式洗濯機は、脱水起動時に洗濯物のアンバランスに起因するドラムの振動過大を検出した場合に、その洗濯物のアンバランスをドラムの回転制御によって能動的に解消し、脱水工程にスムースに入ることができるようにすることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

また、ドラムの回転速度を脱水回転速度まで上昇させる脱水起動時において、回転角速度がω１に達した時点から、共振振動数に対応する共振角速度ωｎに達するまでの期間に、ドラムの回転速度をゆるやかに上昇させるように制御するバランス脱水工程を設け、脱水起動時の共振起因の振動を小さくすることが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

また、洗濯物をドラム内周壁に均等に分散させて、脱水時の異常振動を防止することが考えられている（例えば、特許文献３参照）。

特開平３−２８９９９８号公報 特開平４−２８２１９６号公報 特開平９−２９００８９号公報

しかしながら、ドラムの回転軸を前上がりに傾斜させてドラム内の洗濯物が容易に取り出せるようにしたドラム式洗濯機においては、ドラム内の洗濯物が偏った状態にあると、脱水時において洗濯物のアンバランスが遠心力となって振動の発生源となる。また、そのアンバランスがドラム内のどの位置に存在するかによって、振動のモードが異なる。例えば、ドラムの前側にアンバランスがある場合は、ドラムは左右、前後の振れが大きくなり、ドラムの後ろ側にアンバランスがある場合は、ドラムは上下の振れが大きくなるという課題がある。

共通するのは、アンバランス位置の部分が振れの大きな部分となり、ドラムの振れを検出することで、円周方向のアンバランスの位置が特定できることである。

また、脱水工程において、ドラム内の洗濯物のアンバランスに起因して振動が発生し、ドラムを高速回転させるためにドラムの回転数を上昇させていく工程で、ドラムの支持機構系の共振周波数と回転数（回転周波数）が合致した場合、大きな振動と騒音が発生するという課題がある。

また、振動によるトルク変動によって、設定された脱水回転数まで回転数を上昇させることができない、ひいては脱水時間が長くなってしまうという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、脱水時のアンバランス量を低減し、脱水起動時の振動、騒音を低減したドラム式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、本発明のドラム式洗濯機は、受け筒の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の出力に応じて洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさと回転位相を推定するアンバランス推定手段と、モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記洗濯槽内に収容された洗濯物に加わる重力より、前記洗濯槽の回転による遠心力が大きくなる回転数で前記洗濯槽を回転したとき、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさがあらかじめ設定した所定値以上で、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの位置があらかじめ設定した所定の位置のときに、前記洗濯槽の回転を、前記洗濯槽内の洗濯物に加わる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速させるとともに、前記洗濯槽の回転方向を逆転させるようにしたものである。

これによって、脱水工程において洗濯物の偏りであるアンバランスの大きさと位置を検出して、その大きさと位置に応じてモータの減速を制御することができるとともに、そのアンバランス量を低減することが可能であり、アンバランスと共振に伴う振動、騒音を低減することができるため、低振動、低騒音の高速脱水を実現することができる。

本発明のドラム式洗濯機は、脱水時のアンバランス量を低減し、脱水起動時の振動、騒音を低減するとともに脱水時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御装置のブロック図 同ドラム式洗濯機の振動センサの出力図 同ドラム式洗濯機の制御装置の動作シーケンスのフローチャート 同ドラム式洗濯機の制御装置のアンバランス補正手段のフローチャート 同ドラム式洗濯機の制御装置の速度プロファイル図 同ドラム式洗濯機の振動センサの出力値とアンバランス量の関係図

第１の発明は、筐体内に支持手段により弾性支持された受け筒と、前記受け筒内に正逆回転自在に配設された洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の出力に応じて前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさと回転位相を推定するアンバランス推定手段と、前記モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記洗濯槽内に収容された洗濯物に加わる重力より、前記洗濯槽の回転による遠心力が大きくなる回転数で前記洗濯槽を回転したとき、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさがあらかじめ設定した所定値以上で、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの位置があらかじめ設定した所定の位置のときに、前記洗濯槽の回転を、前記洗濯槽内の洗濯物に加わる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速させるとともに、前記洗濯槽の回転方向を逆転させるようにしたことにより、脱水時に高精度でアンバランス量を推定することができ、そのアンバランスの大きさと位置を検出して減速タイミングを決定してモータを減速、停止、逆転するため、布ほぐし動作でのアンバランス発生を低減することが可能となる。したがって、アンバランスと共振に伴う振動、騒音を低減することができるため、低振動、低騒音の高速脱水を実現することができ、脱水時間を短縮することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、アンバランスが洗濯槽の下側にあると判断したときに、前記洗濯槽を減速させるとともに回転方向を逆転させるようにしたことにより、加えた減速度に重力を加えた力で回転を停止するとともに、逆回転動作をさせて上昇する洗濯物に制動をかけて落下させることができるため、良好な布ほぐし動作を実現
することができ、アンバランスによる振動、騒音を低減するとともに、脱水時間を短縮することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、アンバランスが洗濯槽の上側にあると判断したときに、前記洗濯槽を減速させるとともに回転方向を逆転させるようにしたことにより、洗濯物を落下させて重力を加えた力で布をほぐすことができるため、アンバランスによる振動、騒音を低減するとともに、脱水時間を短縮することができる。

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ドラム式洗濯機の制御装置のブロック図である。図１において、１０は筐体、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１１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は回転ドラム１１を回転自在に収容し、筐体１０内に支持手段によって弾性支持された受け筒、１４は回転ドラム１１の前面側に設けた洗濯物投入口を開閉するカバー、１５は受け筒１３とカバー１４との隙間をなくして接続するためのシールパッキンである。

１６は受け筒１３の姿勢を保持するための支持ばね、１７は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減し、筐体１０や床への振動伝達を小さくするためのばねとダンパを有するダンパ手段で、このダンパ手段１７と支持ばね１６により、受け筒１３を筐体１０内に支持する支持手段を構成し、受け筒１３を前上がりに１０〜３０度傾斜させた姿勢で支持している。

１８は受け筒１３の上面前部に設置した変位センサを兼ねた振動検出手段としての振動センサで、３軸加速度センサにより構成しており、この振動センサ１８の信号により質量と振動量をセンシングしている。１９は洗濯機の筐体１０を支持し床に設置する防振ゴム、２１は振動センサ１８の出力信号よりアンバランス量を推定するアンバランス推定手段、２２はモータ１２の回転を制御する制御手段である。

制御手段２２は、モータ１２の回転速度を検出する速度検出手段２５と、モータ１２の回転速度指令値Ｖｒｅｆと検出した実際の回転速度Ｖｍとの差分により、速度偏差ＶＥを演算し、その速度偏差ＶＥに基づいて制御量Ｕを演算して出力するとともに、アンバランス補正手段２３の指令に応じて制御量を出力する制御量演算手段２６と、制御量Ｕに基づいて３相のＰＷＭ駆動電流を出力する駆動手段２７と、アンバランスをなくすためにアンバランス量に応じて洗濯物の布ほぐし動作を制御量演算手段２６に指令するアンバランス補正手段２３と、布ほぐし後、脱水のため回転数を上昇させる工程において、初期回転数での動作指令と、その初期回転数から洗濯物にかかる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速タイミング指令を制御量演算手段２６に指令するアンバランス補正減速手段２４とで構成されている。

図２は、振動センサ１８の出力図で、アンバランス補正手段２３によるほぐし動作での回転時の振動センサ１８の出力である。振動センサ１８の出力信号は、アンバランスが最下位のとき最大値となり、アンバランスが上にあるとき最小値となる。アンバランス補正減速手段２４は、このセンサ出力を監視していて、センサ出力が最大値から最小値に向かう中間の時間、すなわち、洗濯物が加速されて、上方に持ち上げられる途中で、回転速度の急減速、もしくは急停止を指令する。

これにより、洗濯物は上方に加速され、放り投げられたように動作後落下することになる。それにより、絡み合った洗濯物の中に空間が発生してほぐされることになる。変位センサもしくは振動センサ１８とアンバランス推定手段２１によって高精度にアンバランス量を推定し、そのアンバランスの大きさと位置に応じて、アンバランス補正手段２３とアンバランス補正減速手段２４により洗濯物のほぐし動作を実行することができる。

図３は、制御装置の動作シーケンスを示すフローチャート、図４は、制御装置のアンバランス補正手段のフローチャート、図５は、制御装置の速度プロファイル図、図６は、振動センサ１８のセンサ出力とアンバランス量の関係を示したグラフである。

以下、図３〜図６を用いて本発明の制御装置の動作を説明する。図３のステップ１において回転数４５ｒ／ｍｉｎで攪拌排水する。次に、ステップ２でアンバランス補正の布ほぐし工程を行う。ここでアンバランスを検知した場合、図４のステップ１０において、まず水を１０ｓｅｃ間加える。これは、絡まっている洗濯物の間に水が入り、回転によるほぐしやすさが増すためである。次に、ステップ１１において通常洗濯時と逆回転で、回転速度７０ｒ／ｍｉｎで９ｓｅｃ間回転させ、その後、ステップ１２において正転をし、回転速度６０ｒ／ｍｉｎで９ｓｅｃ間回転させる。さらに、一旦停止後、ステップ１３において、逆回転で６０ｒ／ｍｉｎで１２ｓｅｃ間回転させ、その後、ステップ１４において正転をし、回転速度６０ｒ／ｍｉｎで９ｓｅｃ間回転させる。

前記のような逆回転動作と起動停止によって、固まった洗濯物がバラけるとともに、洗濯物の間に空間が入り、ほぐされることとになる。指令時間は、短すぎると洗濯物が多い場合、回転起動できない。また、長すぎると、ほぐされた洗濯物が再度、ねじれてアンバランス要因になってしまうため、ここでは９ｓｅｃと１２ｓｅｃとしている。また、回転速度も８０ｒ／ｍｉｎ以上であると洗濯物が張り付いてほぐされないため、７０ｒ／ｍｉｎと６０ｒ／ｍｉｎとしている。

次に、ステップ３において、アンバランス補正手段２３で布張り付け動作を行う。はじめに初期回転として、ほぐされた洗濯物を６０ｒ／ｍｉｎで５ｓｅｃ回転させる。ここでは、重力が遠心力より少し大きいため、洗濯物は回転ドラム１１内をころがるように回転することになる。図５は、６０ｒ／ｍｉｎで回転させた場合の振動センサ１８のセンサ出力の時間の応答である。布によるアンバランスが下にあるとき、センサ出力は大きくなる。このセンサ信号を用い、閾値０．５Ｖでセンサ信号が０．５Ｖ以下になったタイミング、ここでは０．２５ｓｅｃの時点で回転数を８０ｒ／ｍｉｎに上昇させる。なお、加速度は８ｒ／ｍｉｎ／ｓｅｃとする。すなわち、布が上に持ち上げられたタイミングで加速を行って、より速く重力より遠心力が大きくなる回転数８０ｒ／ｍｉｎに上昇させている。

アンバランス位置に応じて加速減速を行うことは、洗濯物を張り付ける遠心力と重力の合力で行うことを意味する。前記の例では重力と遠心力でできるだけ速く、瞬時に洗濯物が張り付けられるようにアンバランスが下、すなわち、重力と遠心力の合力が下向きで張り付けを行っている。逆に、洗濯物の種類によっては、ゆっくりと洗濯物を張り付ける必要がある。そのような場合は、例えば、アンバランスが真下から９０度回転した位置で加速するこの場合、遠心力と重力の合力が洗濯物を張り付けることになるが、真下の場合に比べて小さくなる。

以上のように、洗濯物に応じて脱水時の張り付け力の調整を、アンバランス位置に応じて加減速を行うことで実現している。

次に、ステップ４において、８０ｒ／ｍｉｎで回転させながらステップ５でアンバランスの検知をおこなう。アンバランス検知は、あらかじめ、センサ出力とアンバランスの関
係をテーブルとして有し、センサ信号の振動振幅を計測することによって行う。

図６は、振動センサ１８のセンサ出力とアンバランス量の関係を示したもので、横軸がアンバランス量、縦軸が振動センサ１８の出力電圧である。回転数が８０ｒ／ｍｉｎと１５０ｒ／ｍｉｎを比較した場合、５倍以上の感度で計測が可能になる。また、１７０ｒ／ｍｉｎまで回転数を上げると、アンバランス量が６００ｇ以上で急激に振動が大きくなるため、本実施の形態では、１次アンバランス計測速度８０ｒ／ｍｉｎ、２次アンバランス計測速度を１５０ｒ／ｍｉｎとしている。

ステップ５で検知したアンバランス量が６００ｇ未満の場合は、ステップ６で回転数を１５０ｒ／ｍｉｎに上昇させ、ステップ７においてそのアンバランス量を検知する。ステップ７で検知したアンバランス量が６００ｇ未満の場合は、ステップ８で回転数を再度上昇させ、脱水の目標回転数まで上昇させる。

ステップ５において、回転数が８０ｒ／ｍｉｎでアンバランスが６００ｇ以上と検出された場合は、ステップ５ａで回転停止／再起動をおこない、ステップ２のアンバランス補正の布ほぐしを再度おこなう。また、ステップ７において、回転数が１５０ｒ／ｍｉｎでアンバランスが６００ｇ以上と検出された場合は、ステップ７ａで回転停止／再起動をおこない、ステップ３のアンバランス補正手段２１による布張り付けを再度おこなうようにしている。

以上のように本発明は、振動センサ（振動検出手段）１８とアンバランス推定手段２１によって高精度にアンバランス量を推定することができるとともに、アンバランス量の大きさに応じて、アンバランス補正手段２３により洗濯物のほぐし動作をおこなうことによって、洗濯物の重心ずれを小さくして回転ドラム１１に張り付けることができる。

また、制御手段２２は、洗濯槽１１内に収容された洗濯物に加わる重力より、洗濯槽１１の回転による遠心力が大きくなる回転数で洗濯槽１１を回転したとき、洗濯槽１１内の洗濯物のアンバランスの大きさがあらかじめ設定した所定値以上で、洗濯槽１１内の洗濯物のアンバランスの位置があらかじめ設定した所定の位置のときに、洗濯槽１１の回転を、洗濯槽１１内の洗濯物に加わる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速させるとともに、洗濯槽１１の回転方向を逆転させるようにしているので、アンバランスの大きさと位置を検出して減速タイミングを決定しモータを減速、停止、逆転するため、布ほぐし動作でのアンバランス発生を低減することができる。

なお、洗濯物のほぐし動作として、回転ドラム１１の正逆反転駆動を２回おこなうこととしているが、加速度や減速度に応じて最適に設定することができる。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、脱水時のアンバランス量を低減し、脱水起動時の振動、騒音を低減するとともに脱水時間を短縮することができるので、ドラム式洗濯機として有用である。

１０ 筐体
１１ 回転ドラム（洗濯槽）
１２ モータ
１３ 受け筒
１６ 支持ばね（支持手段）
１７ ダンパ手段（支持手段）
１８ 振動センサ（振動検出手段）
２１ アンバランス推定手段
２２ 制御手段

Claims (3)

1. 筐体内に支持手段により弾性支持された受け筒と、前記受け筒内に正逆回転自在に配設された洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の出力に応じて前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさと回転位相を推定するアンバランス推定手段と、前記モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記洗濯槽内に収容された洗濯物に加わる重力より、前記洗濯槽の回転による遠心力が大きくなる回転数で前記洗濯槽を回転したとき、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの大きさがあらかじめ設定した所定値以上で、前記洗濯槽内の洗濯物のアンバランスの位置があらかじめ設定した所定の位置のときに、前記洗濯槽の回転を、前記洗濯槽内の洗濯物に加わる重力より遠心力が小さくなる回転数に減速させるとともに、前記洗濯槽の回転方向を逆転させるようにしたドラム式洗濯機。
2. 制御手段は、アンバランスが洗濯槽の下側にあると判断したときに、前記洗濯槽を減速させるとともに回転方向を逆転させるようにした請求項１記載のドラム式洗濯機。
3. 制御手段は、アンバランスが洗濯槽の上側にあると判断したときに、前記洗濯槽を減速させるとともに回転方向を逆転させるようにした請求項１記載のドラム式洗濯機。