JP2021074200A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータを搭載した洗濯機において、洗濯効果を向上する洗濯機を提供する。【解決手段】筐体１と、筐体１の内部に位置する外槽９と、外槽９の内部に位置し回転する洗濯槽８と、外槽を筐体の内部で防振支持し、外槽の振動を制御するアクチュエータ３０Ｌ，３０Ｒを有するサスペンションと、アクチュエータ３０Ｌ，３０Ｒを制御する制御部と、を有し、制御部は、洗濯物Ｃの洗い工程またはすすぎ工程において、アクチュエータ３０Ｌ，３０Ｒを制御し、外槽９を振動させる。制御部はアクチュエータ３０Ｒ，３０Ｌを駆動し、外槽９を介して洗濯槽８に振動を与えることで、洗濯物Ｃの落下エネルギに加え、衝突エネルギを洗濯物Ｃに与える。【選択図】図８

Description

本発明は、洗濯機の洗濯効果の向上に関する。

洗濯機は、筐体の内部に外槽が位置し、この外槽の内部に回転する洗濯槽が設けられている。この洗濯槽は、外槽の外側に配置されたモータにより回転力を得る。ここで、外槽は筐体内側の上部や下部に間に設けられたサスペンションにより防振支持される。このサスペンションは静的に洗濯槽を支持するだけでなく、洗濯槽の回転に伴い生じる外槽の振動を抑制する役割を備えている。

また、衣類の脱水を行う脱水工程は、洗濯槽を高速で回転させて行う。そのため、洗濯槽内の衣類分布に偏りが生じていると、大きな遠心力が洗濯槽に生じ振動が外槽に伝達する。この振動は、外槽から防振支持機構を介して筐体、床へと伝達する。外槽に接続された防振支持機構の減衰力が大きい程外槽の振動は低減できるが、筐体や床への伝達力が増加する。

こうした背景から、外槽を防振支持するサスペンションは脱水工程における振動を好適にするよう設計されていた。

また、横軸型の回転ドラムを有するドラム式洗濯機では、洗濯やすすぎの動作内容に「たたき洗い」と、「揺動洗い」がある。特許文献１によると、「たたき洗い」では洗濯槽内部に設けられた掻き上げ用バッフル（リフタ）により洗濯物を持上げた後落下させ，たたきつけることを繰り返し汚れを落とす。「揺動洗い」では、外槽の内底部からドラムの内底部にかけ洗濯水を貯めて洗濯物を含浸させ、この状態で、ドラムを俊敏に正反転させることにより、洗濯物を小刻みに揺すり、揉み洗いすることで洗濯物を洗濯するとの記載がある。

特開２０１１−１８８９８６号公報

特許文献１には、減衰力を変化させることが可能なダンパを有するサスペンションにおいて、その減衰力を洗濯工程における洗濯動作の内容により変化させ、洗濯効果を向上させる、との記載がある。

しかしながら、減衰力は、洗濯物の落下エネルギ受け止める受動的な力（洗濯物の落下エネルギにより生じるサスペンションの変化速度にブレーキをかける力）であり、洗濯物の落下エネルギに依存する。すなわち、衣洗濯物の落下エネルギが小さければ（例えば、洗濯槽が静止している状態や洗濯槽の径が小さい場合）減衰力も小さくなり洗濯効果が低減する。

本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、洗濯機の洗濯効果を向上することができる洗濯機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の洗濯機は、筐体と、筐体の内部に位置する外槽と、外槽の内部に位置し回転する洗濯槽と、外槽を筐体の内部で防振支持し、外槽の振動を制御するアクチュエータを有するサスペンションと、アクチュエータを制御する制御部と、を有し、制御部は、洗濯物の洗い工程またはすすぎ工程において、アクチュエータを制御し前記外槽を振動させることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明の洗濯機によれば、洗濯効果を向上することができる。

第１実施形態に係るドラム式洗濯機を示す外観斜視図である。 第１実施形態に係る本発明のドラム式洗濯機の内部構造を示すために筺体の一部を切断して示した右側面断面図である。 第１実施形態に係るアクチュエータの内部構造を示す縦断面図である。 図３のII−II線矢視端面図である。 第１実施形態に係る弾性支持機構の構造を示す模式図である。 図５とは異なる弾性支持機構の構造例を示す模式図である。 第１実施形態に係る制御部を示す構成図である。 第１実施形態に係る「たたき洗い」を示す説明図である。 第１実施形態に係る振動の与え方に関する説明図である。 第１実施形態の変形例に係る「揺動洗い」および「溜め洗い」を示す説明図である。 第１実施形態の変形例に係る縦形洗濯機の内部構造を示すために筺体の一部を切断して示した右側面断面図である。 図１１の変形例として縦形洗濯機の他の内部構造を示す断面図である。 第２実施形態に係るアクチュエータの制御方法を示す説明図である。 第２実施形態に係るアクチュエータの制御方法に関する波形の説明図である。 第３実施形態に係る制御部を示す構成図である。 第３実施形態に係るバネ定数指令を可変した際のアクチュエータの波形の説明図である。 第３実施形態に係る洗濯物と洗濯槽の位置関係を示す模式図である。 第４実施形態に係るアクチュエータの制御方法に関する波形の説明図である。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００を示す外観斜視図であり、図２は、内部の構造を示すために筐体の一部を切断して示した右側面断面図である。外郭を構成する筐体１は、ベース１ａの上に取り付けられており、左右の側板１ｂ、前面カバー１ｃ、背面カバー、上面カバー１ｄ、下部前面カバー１ｆで構成されている。左右の側板１ｂは、コの字型の上補強材、前補強材、後補強材に結合されており、ベース１ａを含めて箱状の筐体１を形成し、十分な強度を有している。ドア２は前面カバー１ｃの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口１ｇを塞ぐためのもので、前補強材に設けたヒンジで開閉可能に支持されている。筐体１の上部中央に設けた操作・表示パネル３は、電源スイッチ４、操作スイッチ５、表示器６を備える。操作・表示パネル３は筐体１下部に設けた制御装置７に電気的に接続している。制御装置７には冷却ファン７ａが取り付けられている。

図２に示すように、洗濯槽８は外槽９に回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部８ａを設けている。開口部８ａの外側には洗濯槽８と一体の流体バランサ８ｂを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタ８ｃが複数個設けてあり、洗濯、乾燥時に洗濯槽８を回転すると、衣類はリフタ８ｃと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下する動きを繰り返す。洗濯槽８の回転軸は、水平（図２ｚ軸方向）または開口部８ａ側が水平より高くなるように傾斜している。

円筒状の外槽９は洗濯槽８を同軸上に内包し、後側端面の外側中央に駆動機構１０（モータ）を設けている。駆動機構１０のシャフトは外槽９を貫通し、洗濯槽８と結合している。なお、外槽９は前側中央に衣類を出し入れするための開口部９ｃを有している。また、駆動機構１０には回転角度を検出する回転角度検出装置１０ａが設けられている。

外槽９の開口部９ｃと前補強材に設けた開口部は、ゴム製のベローズ１１で接続しており、ドア２を閉じることで外槽９を水封する。排水口９ｄは外槽９の底面最下部に設けられており、排水ホース１２と接続している。排水ホース１２には排水弁が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽９に水を溜め、排水弁を開いて外槽９内の水を機外へ排出する。外槽９の下部には外槽振動検出装置９ｅを設けており、外槽９の振幅を測定している。前記振幅とあらかじめ設定しているしきい値を比較し、振幅が大きい場合には洗濯槽８の回転を停止させて、振動がしきい値以下となった場合のみ回転速度を上昇させることで、過大な振動の発生を抑制している。また、外槽９の前方にはカウンタウェイト９ｆが設置されており、外槽９の重量や慣性モーメントを増加させることで、衣類の偏りが発生した時の振動を低減している。

外槽９は、下側をベース１ａに固定された左右一対の弾性支持機構１５（サスペンション）によって防振支持されている。弾性支持機構１５はバネ定数Ｋであるバネ１６とアクチュエータ３０で構成されている。

アクチュエータ３０を制御する制御部４０は、制御装置７と通信し、アクチュエータ３０への指令値を受信することができる。なお、制御装置７内に制御部４０を設けてもよい。乾燥ダクト１３は筐体１の背面内側に縦方向に設置され、前記乾燥ダクト１３の下部は外槽９の背面下方に設けた吸気口（図示せず）にゴム製の蛇腹１３ａで接続される。乾燥ダクト１３の上部は送風ユニット１４に接続されている。送風ユニット１４は筐体１の上部に前後方向に設置されており、送風用の乾燥ファン１４ａや乾燥ヒータ１４ｂが組み込まれている。送風ユニット１４の前方はゴム製の蛇腹１４ｃで外槽９の温風吹き出し口９ｇに接続されている。乾燥ファン１４ａにより乾燥ヒータ１４ｂに風を送り、温風吹き出し口９ｇから洗濯槽８内に温風を吹き付けることで衣類の乾燥を行う。

図３から図５を用いて、アクチュエータ３０の構造について説明する。
図３は、第１実施形態に係るアクチュエータ３０の内部構造を示す縦断面図である。なお、図３に示すように、ｘｙｚ軸を定める。また、図３では、ｚ方向においてアクチュエータ３０の半分を図示しているが、アクチュエータ３０の構成は、ｘｙ平面を基準として対称になっている。アクチュエータ３０は固定子３１と可動子３２とを備えており、固定子３１と、ｙ方向に延びる板状の可動子３２との間のｙ軸方向への磁気的な吸引力・反発力によって、固定子３１と可動子３２との相対位置をｙ方向で直線的に変化させるモータである。固定子３１は電磁鋼板が積層して構成されるコア３１ａとこのコア３１ａの磁極歯Ｔに巻回される巻線３１ｂを備えている。また、可動子３２はｙ方向に延びる複数の金属板３２ａと、ｙ方向で所定の間隔を設けて金属板３２ａに設置される永久磁石３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｂ３とを備えている。

図４は、図３のII−II線矢視端面図である。なお、図４ではｚ方向におけるアクチュエータ３０の半分（図３参照）ではなく、アクチュエータ３０の全体を図示している。図４に示すように、固定子３１のコア３１ａは、環状部Ｓと磁極歯Ｔ（Ｔ１、Ｔ２）とを備えており、この環状部Ｓによって磁気回路が構成されている。一対の磁極歯Ｔ１、Ｔ２は、環状部Ｓからｘ方向内側に延びており、互いに対向している。なお、磁極歯Ｔ１、Ｔ２の間の距離は、板状の可動子３２の厚さよりも若干大きくなっている。磁極歯Ｔ１、Ｔ２には、それぞれ、巻線３１ｂ（３１ｂ１、３１ｂ２）が巻回されている。この巻線３１ｂに通電することによって、固定子３１が電磁石として機能するようになっている。

図３に示すように、ｙ方向（可動子３２の移動方向）において、２対の磁極歯Ｔが設けられている。また、２対の磁極歯Ｔのそれぞれに巻回されている巻線３１ｂは、一本の巻線をなしており、その両端が制御部４０に接続されている。

図３に示す永久磁石３２ｂ１、３２ｂ２、３２ｂ３は、ｙ方向に磁化されている。より詳しく説明すると、ｙ方向正側の向きに磁化された永久磁石（例えば、永久磁石３２ｂ１、３２ｂ３）と、ｙ方向負側の向きに磁化された永久磁石（例えば、永久磁石３２ｂ２）とがｙ方向において交互に配置されている。そして、可動子３２と、電磁石として機能する固定子３１との吸引力・反発力によって、可動子３２にｙ方向の推力が作用するようになっている。なお、「推力」とは、可動子３２と固定子３１との相対位置を変化させる力である。

図５は、第１実施形態に係る弾性支持機構１５（サスペンション）の構造を示す模式図である。前述のように弾性支持機構１５はバネ１６とアクチュエータ３０からなる。可動子３２の上端は外槽側サスペンションベース３３、ゴム製のブッシュ３５ａ，３５ｂ及び金属板３７ａ，３７ｂを貫通し、ナット３８ａで固定されている。一方、固定子３１は筐体側サスペンションベース３４、ゴム製のブッシュ３６ａ，３６ｂ及び金属板３７ｃ，３７ｄを貫通し、ナット３８ｂで固定されている。外槽側サスペンションベース３３は外槽９に接続されており、筐体側サスペンションベース３４は筐体１に固定されている。バネ１６は固定子３１と金属板３７ａの間に配置されている。また、固定子３１には変位センサ１７が設けられており、固定子３１と可動子３２のｙ軸方向の距離を測定可能としている。

図３に示すように、固定子３１は巻線３１ｂを有しており、巻線３１ｂの両端を制御装置７に接続する必要があるため、固定子３１を筐体１側に接続することで、巻線３１ｂの両端と制御部４０を接続するハーネスが外槽９が振動することによる断線のリスクを低減することができる。ただし、必ずしも図５の構成とする必要はなく、図６に示すように、固定子３１を外槽９、可動子３２を筐体１に接続しても構わない。

次に制御部４０の構成をついて説明する。
図７は、第１実施形態に係る制御部４０を示す構成図である。制御部４０は、アクチュエータ３０へ印加する電圧指令を演算処理する計算部４０１（マイコン）とアクチュエータに電圧を印加する駆動回路４０２とを備えている。計算部４０１は、制御装置７より、各アクチュエータ駆動力指令を受け取る。駆動力指令とは、例えば、電流振幅指令Ｉｘａｍｐ［Ａ］、周波数指令Ｆｘ［Ｈｚ］、位相指令θｘ［ｒａｄ］等である。計算部４０１は駆動力指令を受けアクチュエータへの電圧指令を決定する。図７に例として、駆動指令（電流指令）を正弦波関数で与える場合の電圧指令の計算方法を示す。

図７に示すアクチュエータの電流指令Ｉｘｒｅｆは、（１）式にて決定される。ここで、ｔは時間であり、電流指令が正の時、アクチュエータ３０は上方向（図２ｙ軸方向）に動く。
Ｉｘｒｅｆ＝Ｉｘａｍｐ×ｓｉｎ（２π×Ｆｘ×ｔ＋θｘ） ・・・（１）

式（１）にて計算した電流指令と駆動回路４０２にて検出した実際の電流Ｉを差分演算し、比例積分制御（ＰＩ制御）にて、指令電流に追従するよう電圧指令ｖｒｅｆを算出する。なお、アクチュエータ３０より生じる推力ＦＬ［Ｎ］は（２）式に従う。
ＦＬ＝Ｉ×Ｋｔ ・・・（２）

ここで、Ｋｔ［Ｎ／Ａ］は推力定数であり、アクチュエータ３０により決まる、電流と推力を変化する係数である。電流指令Ｉｘｒｅｆに電流Ｉが追従するように制御を行うことで、推力ＦＬを発生させ、外槽９に振動を与える。

本実施形態では、洗濯水Ｄ（図８参照）を、洗濯物Ｃ（図８参照）に付着した汚れと繊維間に染み込ませ、さらに、洗濯水Ｄに汚れを溶解させる工程を「洗い工程」と定義する。また、洗濯水Ｄを水道水等で洗い流す工程を「すすぎ工程」と定義し、「洗い工程」と「すすぎ工程」を合わせて「洗濯工程」と定義する。なお、以下の説明では、「洗い工程」における本発明の内容を主として説明する。「すすぎ工程」は「洗い工程」と同様の動作であることから省略する。

次に、洗い工程における「たたき洗い」を例として、アクチュエータ３０の動作と効果を説明する。まず、「たたき洗い」の動作について図８を用いて説明する。

図８は、第１実施形態に係る「たたき洗い」を示す説明図である。「たたき洗い」は、外槽９に洗剤を水に溶解した洗濯水Ｄを溜め、洗濯物Ｃに含水させる。その後、洗濯槽８を洗濯物Ｃが遠心力で洗濯槽８に張り付かない程度の低速（例えば、５０ｒｐｍ）で所定の時間（例えば１０秒程度）回転させる。その後、回転を止め逆方向に同一の低速で所定の時間回転をする、といったサイクルを繰り返す動作である。洗濯物Ｃは、図８に示すように、リフタ８ｃと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下する動きを繰り返す。この落下動作によって洗濯物Ｃを洗濯水Ｄ及び洗濯槽８に叩きつけ、落下エネルギを洗濯物Ｃに与え汚れを落とす。

運動のより得られる落下エネルギＥｆ［Ｊ］は（３）式に従う。
Ｅｆ＝ｍ_ｃ×ｇ×ｈ ・・・（３）
ここで、ｍ_ｃ［ｋｇ］は落下時の含水した洗濯物Ｃの質量、ｈは洗濯槽８の直径により決まる洗濯物Ｃが落下した落下距離、ｇ［ｍ／ｓ^２］は、重力加速度である。

実際には、洗濯水や外槽が動くことで洗濯物Ｃに加わる落下エネルギは減少してしまう。また、含水した洗濯物Ｃの質量ｍ_ｃが小さな場合や、洗濯槽８の直径が小さな場合は、落下エネルギＥｆが小さくなるため、たたき洗いの効果が低下してしまう。

本実施形態では、アクチュエータ３０（３０Ｌ、３０Ｒ）から振動（推力）を外槽９に与え、洗濯槽８を振動させることで、洗濯物Ｃに衝突エネルギを与える。アクチュエータ３０から振動を与えた際に、洗濯槽８が速度Ｖｄで振動した際の衝突エネルギＥｃ［ｊ］は（４）式となり、洗濯槽８に与えられる総エネルギＥ［ｊ］は（５）式となる。
Ｅｃ＝ｍ_Ｃ×Ｖｄ^２／２ ・・・（４）
Ｅ ＝Ｅｆ＋Ｅｃ ・・・（５）

従って、アクチュエータ３０を用いて振動を加えることで、落下エネルギＥｆに加え任意の衝突エネルギＥｃを洗濯物Ｃに与えることができる。なお、洗濯水Ｄが含水した洗濯物Ｃを水ですすぐ、「すすぎ工程」においても同様の動作を行ってもよい。

図９は、第１実施形態に係る振動の与え方に関する説明図である。一番上の図は洗濯槽回転角度の時間変化、２番目の図はリフタ位置の時間変化、３番目の図は駆動力指令の時間変化、４番目の図は洗濯槽８の変位の時間変化を示す図である。図９に、回転角度検出装置１０ａから得られる回転角度（洗濯槽回転角度［°］）を基準とした駆動力指令（電流指令）の波形例を示す。例えばリフタ８Ｃが、洗濯槽８に４つ均等に取り付けられている場合（図８参照）、洗濯槽８が１回転する間にリフタ８Ｃは４回、洗濯物Ｃを掻き揚げ落下させる。そのため駆動力指令の周波数Ｆｘ［Ｈｚ］は、洗濯槽８の回転周波数Ｆｍ［Ｈｚ］にリフタ８Ｃの数を乗じた周波数とするとよい（図９では、Ｆｘ＝４Ｆｍ）。また、洗濯物Ｃはリフタ８Ｃの最も高い点から落下を始めてから、落下するまでに時間がかかる。そのため、位相指令θｘにて駆動力指令の位相を変化させてもよい。また、回転角度のほかに、外槽振動検出装置９ｅより得られる外槽の振動情報や、リフタ８Ｃにより洗濯物Ｃが掻き揚げられることで変化する駆動部のモータのｑ軸電流（トルク電流）の情報を用いて駆動力指令を決定してもよい。

なお、特許文献１においては、ダンパの減衰力を変化させるため、任意のタイミングで外槽９を動かすことができないという問題がある。すなわち、特許文献１は、洗濯物Ｃの衝突により生じてサスペンションの速度が変化した場合のみ減衰力が発生し、洗濯槽８は洗濯物Ｃの落下方向と同方向に受動的に動く。

一方、本願発明（本実施形態）は、バネ１６とアクチュエータ３０とを含んで構成される弾性支持機構１５が、外槽９に接続されていることから、任意のタイミング、例えば、図９に記載のリフタ位置に応じて外槽９を介して洗濯槽８の位置を制御（振動）させることができる。従って、洗濯物Ｃの移動方向と逆方向に洗濯槽８を動かすことが可能となる。すなわち、洗濯槽８の変位を変更することができる。なお、具体的には、駆動機構１０のシャフトは外槽９を貫通し、洗濯槽８と結合している。外槽９を揺らすことで、外槽９に固定された駆動機構１０が揺れ、シャフトを介して洗濯槽８が揺れることになる。

その他の振動（駆動力指令）の与え方として、例えば、周波数指令を洗濯槽８の共振周波数付近に設定してもよい。そのようすることで、小さな駆動力で洗濯槽８を大きく振動させることができ、衝突エネルギＥｃを効率よく洗濯物Ｃに与えることが可能となる。

また、周波数指令Ｆｘを洗濯槽８回転周波数にリフタ８Ｃを乗じた周波数と異なる周波数（例えば奇数倍や非整数倍）で与えてもよい。洗濯物Ｃとリフタ８Ｃの摩擦力の関係等により、洗濯物Ｃが落下するタイミングとリフタ８Ｃの位相関係が変動する場合がある。異なる周波数で振動を与えることで、落下エネルギと衝突エネルギが常に打ち消しあってしまうことを防ぐことができ、洗浄効果が低減してしまうことを防ぐことが可能となる。
また、本実施形態では電流指令を正弦波状に与える場合を説明したが、正弦波に限らず矩形波やのこぎり波等で与えても揺動の効果を得られる。

また、周波数指令Ｆｘを高周波にしすぎると、ゴム製のベローズ１１等で振動が減衰してしまい、洗濯槽の振動振幅が小さくなってしまう場合がある。そのため周波数指令は、例えば１ＫＨｚ以下とするとよい。

（効果）
第１実施形態によれば、制御部４０はアクチュエータ３０を駆動し、外槽９を介して洗濯槽８に振動を与えることで、落下エネルギＥｆに加え、衝突エネルギＥｃを洗濯物Ｃに与えることができ、洗濯効果を向上することができる。また、「すすぎ工程」においても同様の動作を行うことで、短い時間で洗濯物Ｃをすすぐことができ、洗濯時間を短縮することができる。

<第１実施形態の変形例１>
図１０は、第１実施形態の変形例に係る「揺動洗い」および「溜め洗い」を示す説明図である。第１実施形態においては、ドラム式洗濯機１００での「たたき洗い」におけるアクチュエータ３０の動作を説明したが、「揺動洗い」や「溜め洗い」においてもアクチュエータ３０で振動を加えることで洗濯効果を向上することができる。

まず、「揺動洗い」と「溜め洗い」の動作を説明する。
「揺動洗い」は、洗濯槽８を、洗濯物Ｃが持ち上がり、洗濯槽８に叩きつけられない程度の小さな角度（例えば±９０度以下の範囲）で正逆回転させる。洗濯物Ｃ同士の摩擦力、及び、洗濯水Ｄの化学的な効果を用いて汚れを落とす動作である。
「溜め洗い」は、洗濯槽８を回転させず、洗濯水Ｄの化学的な効果を用いて汚れを落とす動作である。

「揺動洗い」・「溜め洗い」共に、実施形態１に記載の「たたき洗い」と比較し、落下動作が無いため洗濯物の痛みを抑制することができる。そのため、痛みやすい洗濯物において使われることが多い。

（効果）
アクチュエータ３０を用いて外槽９および駆動機構１０を介して洗濯槽８に振動を加えることで、洗濯水Ｄと洗濯物Ｃの攪拌が少ない「揺動洗い」及び「溜め洗い」においても洗剤の解け残りを防ぐことができる。さらに、洗濯水Ｄの濃度を均一に保つことができる。そのため、洗濯水Ｄによる化学的な効果を高めることができ、洗浄効果を高めることができる。

また、振動により洗濯物Ｃへの洗濯水の含水が促進する。従って洗濯物Ｃの汚れ落ちのムラを防ぐことができる。

また、第１実施形態と同様に洗濯物Ｃに衝撃力を与えることができる。この衝撃力は、制御部４０にて任意に可変である。その為、洗濯物Ｃの摩擦力に頼らずとも洗浄効果を高めることができ、洗濯物Ｃの痛みを低減できる。

<第１実施形態の変形例２>
第１実施形態の変形例１では、ドラム式洗濯機１００における「揺動洗い」や「溜め洗い」動作について説明したが、本変形例では、縦型洗濯機における動作について説明する。

図１１は、第１実施形態の変形例に係る縦型洗濯機１１０の内部構造を示すために筐体１１１の一部を切断して示した右側面断面図である。縦型洗濯機１１０は、外郭を構成する筐体１１１を備え、筐体１１１の上部（図１１中ｙ軸方向）にトップカバー１１２、筐体１１１の下部にベース１１３が設けられている。

トップカバー１１２には衣類投入口１１２ａを覆うように外蓋１１２ｂが設けられている。トップカバー１１２の前側には，電源スイッチや洗濯コース選択スイッチや時間設定スイッチ、スタートボタンなどの操作スイッチ（図示しない）、選択したコースや残時間などを表示する表示器（図示しない）を備えた操作・表示パネル１１７が設けられている。

なお，操作・表示パネル１１７は筐体１１１の背面に設けた制御装置７に電気的に接続している。また，トップカバー１１２の後方には，給水ホースを接続するための給水口１１２ｃを設けている。

筺体１１１の内部には，水を貯める外槽１１１０が弾性支持機構１１２０を介して筐体１１１に弾性支持されている。弾性支持機構１１２０はバネ１６とアクチュエータ３０を備える。

なお、外槽１１１０の支持は、図１２に示すように四隅を吊り棒１２１を介して筐体１１１に弾性支持してもよい。このようにすることで、外槽下部の空間を有効に利用することができる。

アクチュエータ３０を制御する制御部４０は、制御装置７と通信し、アクチュエータ３０への指令値を受信することができる。なお、制御装置７内に制御部４０を設けてもよい。外槽１１１０の内部には，洗濯物Ｃを収納するための洗濯槽１１９を備える。洗濯槽１１９は、その外周壁に通水および通風のための多数の小さな貫通孔１１９ａと、その底壁に通水および通風のための複数の貫通孔１１９ｂを有し、その上縁部に流体バランサ１１９ｃを備え、底部の内側には攪拌翼１１１１を回転自自由に支持している。

外槽１１１０の底部の外側には回転軸が概ね垂直方向（図１１中ｙ軸方向）を向いたクラッチ機構１１１２と駆動機構１１１３が設けられており、クラッチ機構１１１２を制御することで、洗濯槽１１９と攪拌翼１１１１の駆動形態を変更することが可能となっている。駆動形態は，洗濯槽１１９を回転しないように固定した状態で攪拌翼１１１１を駆動させる第一の駆動形態と、洗濯槽１１９を回転自由にした状態で攪拌翼１１１１を駆動させる第二の駆動形態と、洗濯槽１１９と攪拌翼１１１１を一体として同一方向に回転させる第三の駆動形態の３つがある。

また、駆動機構１１１３には回転速度を測定するためにホールセンサなどによる回転速度計測手段１１１３ａが備えられている。

また、クラッチ機構１１１２においても洗濯槽１１９に接続したシャフトの回転速度を検出する洗濯槽回転速度計測手段１１９ｄを設けており、第二の駆動形態においても洗濯槽１１９の回転速度の把握を可能としている。

外槽１１１０の上面には槽カバー１１１４が設けてあり、槽カバー１１１４は上面と下面を連通する衣類投入口１１１４ａ、給水入口１１１４ｃを備える。また、槽カバー１１１４には、衣類投入口１１１４ａを覆うように内蓋１１１５が設けてある。

また、筺体１１１には給水口１１２ｃに接続した給水弁１１１６が設けてあり，給水入口１１１４ｃを介して洗濯槽１１９に給水可能となっている。外槽１１１０の下部には排水するための排水口１１１０ｂを備えており，排水弁１１１７を介して排水ホース１１１８が接続している。

前記のように縦型洗濯機１１０では、外槽と洗濯槽のほかに攪拌翼１１１１を持ち、衣類投入口や駆動機構が縦方向（ｙ軸方向）を向いている点が、ドラム式洗濯機１００と異なる。例えば、第一の駆動形態と第二の駆動形態は、攪拌翼１１１１を正逆回転させる攪拌動作にて、洗濯物Ｃ同時に摩擦力を生じさせ汚れを落とす「揉み洗い」動作がある。

また、第三の駆動形態では、洗濯槽１１９を高速（例えば５０ｒｐｍ以上）で回転させることで遠心力が生じ、洗濯水Ｄが洗濯物の繊維を通過することで汚れを落とす「押し洗い」動作がある。

また、洗濯槽１１９及び攪拌翼１１１１を回転させず、洗濯水Ｄの化学的な効果を用いて汚れを落とす「溜め洗い」動作もある。外槽１１１０に接続されたアクチュエータ３０は、洗い工程やすすぎ工程において外槽１１１０に振動を発生させる。

（効果）
「揉み洗い」動作中に、アクチュエータ３０を用いて、外槽１１１０を介して洗濯槽１１９に振動を加えることで、摩擦力に加え、振動による衝撃力を洗濯物に与えることができ、洗濯効果を向上することができる。また、攪拌回数を少なくしても洗濯効果を保つことができるため、洗濯物同士の絡まりを低減することができ、洗濯物を取り出しやすくなる。

「押し洗い」や「溜め洗い」動作中に、アクチュエータ３０を用いて洗濯槽１１９に振動を加えることで、振動による衝撃力を洗濯物に与えることができ、洗浄効果をより高めることができる。また、攪拌翼１１１１が回転することにより洗濯槽１１９との間に洗濯物Ｃが噛み込むことを防いだまま洗濯やすすぎができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図１３及び図１４を用いて説明する。
図１３は、第２実施形態に係るアクチュエータ３０の制御方法を示す説明図である。図１４は、第２実施形態に係るアクチュエータ３０の制御方法に関する波形の説明図である。第２実施形態は、複数のアクチュエータ３０の駆動力指令を独立に与える点が、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同一部には同一野符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。

図１３に示すように、例えば洗濯槽８が反時計回りに回転している場合、リフタ８Ｃにより掻き揚げられた洗濯物Ｃの遠心力により、外槽９は右方向（図１０中ｘ軸方向）に揺れる。そのため、筐体１と外槽９が接触してしまう可能性があり、洗濯槽８の回転速度を大きくできないという課題がある。

そこで、図１３に示すようにアクチュエータ３０Ｌと３０Ｒの駆動力を独立に制御する。図１３では、洗濯槽８の回転方向に応じて駆動力にオフセットを与える。洗濯槽８が半時計周りに回転している場合には左側に取り付けられたアクチュエータ３０Ｌに負のオフセットを与えることでアクチュエータを縮め（図１３の矢印３０Ｌ１の方向）、アクチュエータ３０Ｒは正の方向のオフセットを与えアクチュエータが伸びるようにする（図１３の矢印３０Ｒ１の方向）。このようにすることで、遠心力が大きな場合にも外槽９が筐体１に接触することを防ぐことができる。

図１４は、第２実施形態に係るアクチュエータの制御方法に関する波形の説明図である。一番上の図は洗濯槽回転速度の時間変化、２番目の図はアクチュエータ３０Ｌの駆動力の時間変化、３番目の図はアクチュエータ３０Ｒの時間変化を示す図である。アクチュエータ３０Ｌ及びアクチュエータ３０Ｒに与える駆動力の電流振幅Ｉｘａｍｐを独立に制御してもよい。筐体１内に取り付けられた装置（例えば送風ユニット１４）によっては、筐体１と外槽９のｙ軸方向の空間が左右で異なる場合がある。電流振幅を独立して与えることで、外槽が他の装置に接触することを避けつつ、洗濯物Ｃに大きな衝撃力を与えることができる。

（効果）
第２実施形態によれば、制御部４０はアクチュエータ３０Ｌ及び３０Ｒを独立に駆動することで、外槽９が筐体１や筐体１内に取り付けられた装置等に接触することを防ぎつつ、洗濯物Ｃに大きな衝撃力を与えることができ、洗浄効果を高めることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、アクチュエータ３０を洗濯物Ｃの落下により生じた変位に応じて制御する。この点が第１実施形態、第２実施形態と異なる。

図１５は、第３実施形態に係る制御部を示す構成図である。図１５において、Ｘ［ｍ］は固定子３１と可動子３２のｙ軸方向の相対距離である。変位センサ１７からの計測値を用いてもよいし、モータへの電流と電圧の関係から、誘起電圧等を用いて推定した値を用いてもよい。

Ｋｒｅｆ［Ｎ／ｍ］は制御部４０にて与えるバネ定数指令であり、変位Ｘに比例してアクチュエータ３０のから出力する推力を決定する。このようにすることで、バネ力を任意に可変することができる。Ｋｒｅｆ［Ｎ／ｍ］は正・負どちらの値も取り、正の値を与えた場合、弾性支持機構１５のバネ定数Ｋを見かけ上大きくする。また、負の値を与えた場合、バネ定数Ｋを小さくする。Ｋｒｅｆを負の大きさで与える場合は、バネ定数Ｋとの総和が負になると、発振振動する場合があるので、Ｋ＋Ｋｒｅｆ＞０となる範囲で与えたほうがよい。

図１６は、第３実施形態に係るバネ定数指令を可変した際のアクチュエータの波形の説明図である。図１６は、同一の洗濯物を落下させた場合に、第３実施形態に記載のバネ定数指令Ｋｒｅｆを与えた場合のアクチュエータの変位と洗濯物に加わる力の関係をシミュレーションした結果である。また、図１７は、その際の洗濯物と洗濯槽８の位置関係の模式図である。

正のバネ定数指令を与えた場合（図１６の左図参照）、リニアアクチュエータの変位は小さく、洗濯物Ｃに加わる力は、ばね力を与えない場合（図１６の中央図参照）と比較して大きい。負のバネ定数指令を与えた場合（図１６の右図参照）、リニアアクチュエータの変位は大きく、洗濯物Ｃに加わる力は、ばね力を与えない場合（図１６の中央図参照）と比較して小さい。

正のバネ定数指令を与えた場合（図１７の左図参照）、リフタ８Ｃの位置が落下前基準位置に対し高い位置にあり、洗濯物Ｃはリフタ８Ｃがすぐに接触する。これに対し、負のバネ定数指令を与えた場合（図１７の右図参照）、リフタ８Ｃの位置が落下前基準位置に対し低い位置にあり、洗濯物Ｃはリフタ８Ｃに接触するのに時間を要する。

（効果）
図１６、図１７に示すように、バネ定数指令を正の値で与えることで、洗濯物Ｃとリフタ８Ｃがすぐに接触し、洗濯物に加わる力（衝撃力）を増加させることができる従って「叩き洗い」の洗濯効果を高めることができる。

また、バネ定数指令を負の値で与えた場合、洗濯物Ｃがリフタ８Ｃに接触するまでの時間を長くし、洗濯物Ｃを洗濯水Ｄが通過する時間を長くすることができる。従って、洗濯物に加わる力を抑えることができ、洗濯物の痛みを低減することができる。また、洗濯物Ｃの繊維間を、洗濯水Ｄを通過する「押し洗い」と同様の効果得ることができ、洗濯効果を高めることができる。

また、図示はしないが、例えば洗濯工程中に、バネ定数指令Ｋｒｅｆを可変してもよい。バネ定数指令Ｋｒｅｆを可変することで、適切に洗濯物Ｃの汚れを落とすことが可能となる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について図１８を用いて説明する。第４実施形態は、制御部４０が複数のアクチュエータのばね定数指令を独立に与える点が、第３実施形態と異なる。

図１８は、アクチュエータ３０Ｌは負の一定のバネ定数指令Ｋｒｅｆ＿Ｌを、アクチュエータ３０Ｒは、変位Ｘが正（すなわちｙ軸正の方向）の時に比べ負の時の方がバネ定数指令Ｋｒｅｆ＿Ｒが小さくなるようにしている。

筐体１内に取り付けられた装置（例えば送風ユニット１４）によっては、筐体１と外槽９のｙ軸方向の空間が左右で異なる場合がある。このようにバネ定数指令を与えることで、例えば、右上方向に取り付けられた装置に外槽９が接触することを避けることができる。

（効果）
第４実施形態によれば、制御部４０はアクチュエータ３０Ｌ及び３０Ｒを独立に駆動することで、外槽９が筐体１や筐体１内に取り付けられた装置等に接触することを防ぎつつ、洗濯物Ｃの洗浄効果を高めることができる。

＜その他の実施形態＞
各実施形態では、リニアクチュエータを用いて説明したが、それに限らない。例えば、ボールネジと回転モータを用いた構成や、クランク機構と回転モータを用いた構成としてもよい。

また、洗濯水を用いた洗い工程を例に説明したが、それに限らない。すすぎ工程においても、同様の効果が得られる。

また、第２実施形態は、複数のアクチュエータ３０の駆動力指令を独立に与える点について説明したが、制御部４０は、アクチュエータ３０の振動周波数、振動振幅、振動の位相の少なくともいずれかを独立に制御してもよい。また、制御部４０は、アクチュエータ３０の推力を変位に比例して独立に制御してもよい。

また、第１実施形態では、たたき洗いを例として低速回転の例を示したが、洗濯槽８が停止しているときに、制御部４０は、アクチュエータ３０を制御し、外槽９を振動させてもよいことはいうまでもない。

また、実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。例えば、各実施形態について、乾燥機能を有する洗濯乾燥機に適用してもよい。

１ 筐体
２ ドア
３ 操作・表示パネル
４ 電源スイッチ
５ 操作スイッチ
６ 表示器
７ 制御装置（制御部）
８ 洗濯槽
８ｃ リフタ
９ 外槽
９ｃ 開口部
９ｅ 外槽振動検出装置
１０ 駆動機構（モータ）
１０ａ 回転角度検出装置
１５ 弾性支持機構（サスペンション）
１６ バネ
１７ 変位センサ
３０，３０Ｌ，３０Ｒ アクチュエータ
３１ 固定子
３２ 可動子
３１ａ コア
３１ｂ 巻線
３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｂ３ 永久磁石
３３ 外槽側サスペンションベース
４０ 制御部
４０１ 計算部（マイコン）
４０２ 駆動回路
１００ ドラム式洗濯機
１１０ 縦型洗濯機
１１１ 筐体
１２１ 吊り棒
１１９ 洗濯槽
１１１０ 外槽
１１１１ 攪拌翼
１１１２ クラッチ機構
１１１３ 駆動機構
１１２０ 弾性支持機構（サスペンション）
Ｃ 洗濯物
Ｄ 洗濯水
Ｅ 総エネルギ
Ｅｃ 衝突エネルギ
Ｅｆ 落下エネルギ
ＦＬ 推力
Ｆｘ 周波数指令
ｇ 重力加速度
ｈ 落下距離
Ｉ 電流
Ｉｘａｍｐ 電流振幅指令
Ｉｘｒｅｆ 電流指令
Ｋ バネ定数
Ｋｔ 推力定数
Ｋｒｅｆ バネ定数指令
ｍ_ｃ 落下時の含水した洗濯物Ｃの質量
ｖｒｅｆ 電圧指令
Ｖｄ 速度
Ｘ 変位
θｘ 位相指令

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に位置する外槽と、
   前記外槽の内部に位置し回転する洗濯槽と、
   前記外槽を前記筐体の内部で防振支持し、前記外槽の振動を制御するアクチュエータを有するサスペンションと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、洗濯物の洗い工程またはすすぎ工程において、前記アクチュエータを制御し前記外槽を振動させる
   ことを特徴とする洗濯機。
2. 筐体と、
   前記筐体の内部に位置する外槽と、
   前記外槽の内部に位置し回転する洗濯槽と、
   前記外槽を前記筐体の内部で防振支持し、前記外槽の振動を制御するアクチュエータを有するサスペンションと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、洗濯物の洗い工程またはすすぎ工程において、前記アクチュエータの推力を変位に比例して制御する
   ことを特徴とする洗濯機。
3. 請求項１において、
   前記洗濯機は、少なくとも２つ以上のアクチュエータを有しており、
   前記制御部は、前記アクチュエータの振動周波数、振動振幅、振動の位相の少なくともいずれかを独立に制御する
   ことを特徴とする洗濯機。
4. 請求項２において、
   前記洗濯機は、少なくとも２つ以上のアクチュエータを有しており、
   前記制御部は、前記アクチュエータの推力を変位に比例して独立に制御する
   ことを特徴とする洗濯機。
5. 請求項１において、
   前記洗濯槽は、停止または低速回転している
   ことを特徴とする洗濯機。
6. 請求項２において、
   前記洗濯槽は、停止または低速回転している
   ことを特徴とする洗濯機。
7. 請求項１から６のいずれか１項において、
   前記アクチュエータは、電気にて駆動するリニアアクチュエータである
   ことを特徴とする洗濯機。

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