JP4983544B2 - 洗濯機、ドラム回転速度制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭で使用するドラム式の洗濯機もしくは洗濯乾燥機に関するものである。

従来、洗濯時において、ドラムの挙動やドラム内での洗濯物の挙動を計測・推定し、ドラムの回転速度を変化させることが行われている。例えば、特許文献１では、ドラムの受け筒に加速度センサーを取り付け、図１２に示すように、加速度センサー出力の変化量とモータのトルク電流成分の変化量から衣類の挙動を推定して、ドラムを回転させるモータの回転数を変化させる制御手段を備えている。
特開２００６−３４６２７０号公報

しかしながら、前記した従来の構成では、下記の（１）（２）の理由により、洗濯物の挙動を精度良く把握することができないため、ドラムの回転速度を適切に制御できない。

（１）受け筒には様々な種類の振動が加わっており、加速度センサーの単純な出力変化では、洗濯物の挙動を精度良く把握できない。

例えば、受け筒には、衣類の動きによる振動だけでなく、ドラム内の水の動きによる振動や、モータや筐体の振動が加わる。また、洗濯物の量・重さ・布質などによっても振動は異なるため、加速度センサーからの出力値の単純な変化だけでは、洗濯物の挙動を精度良く判定できない。

（２）モータのトルク成分を示す電流値についても同様であり、例えば、洗濯時に水量が多く、衣類が化繊である場合は、ドラム内で衣類が浮いてしまう場合があり、この場合、衣類の挙動とモータトルクには相関は見られない。つまり、モータのトルク成分では、洗濯物の挙動を精度良く判定できない場合がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、バッフルの攪拌効果を大きくし、洗濯機の洗浄能力を向上させる洗濯機、ドラム回転速度制御方法およびプログラム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、本発明では、受け筒振動そのものの値では無く、受け筒の振動から、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動を抽出して、その振動成分の大きさに応じてドラムの回転速度を制御する。

具体的には、受け筒の振動を検出する振動検出部と、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを抽出するバッフル周波数成分計算部と、バッフル周波数成分計算部の出力の大きさにしたがってモータの回転速度を変化させる回転速度制御部を備えるものである。

ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、バッフルにより、洗濯物が十分に攪拌されているときは、受け筒の振動において、Ｖ／６０×ｎ［Ｈｚ］の周波数成分が大きくなる。一方、洗濯物がドラムに張り付いている場合などは、バッフルによる洗濯物の攪拌が少なくなるため、上記周波数成分は小さくなる。一般に、バッフルにより洗濯物が十分に攪拌される場合は洗浄効果は高く、逆に、洗濯物がドラムへ張り付いている場合など、十分に攪拌されない場合は洗浄効果が低い。

本発明では、バッフル周波数成分計算部が、受け筒の振動データに対してフーリエ変換処理を行い、上記したＶ／６０×ｎ［Ｈｚ］の周波数成分を計算し、この値が大きくなる回転速度でドラムを駆動する。これにより、バッフルの攪拌効果を大きくすることができ、結果的に、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

本発明の洗濯機、ドラム回転速度制御方法およびプログラムを用いることにより、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

具体的には、受け筒の振動から、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを抽出し、その値が大きくなるようにドラムの回転速度を制御する。これにより、洗濯物を十分に攪拌できる回転速度を保つことができ、結果的に洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。なお、洗浄能力向上により、洗濯時間が短くなるという効果もある。

第１の発明は、洗濯物を収容して回転するドラムと、ドラム中に配置され洗濯物を攪拌する少なくとも１つ以上のバッフルと、ドラムを収容し、かつ筐体から弾性支持機構により支持された受け筒と、ドラムを回転させるモータと、受け筒の振動を検出する振動検出部と、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを抽出するバッフル周波数成分計算部と、バッフル周波数成分計算部の出力の大きさにしたがってモータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備えた洗濯機である。

この構成により、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさに応じて、モータの回転速度を変化させることができ、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、バッフル周波数成分計算部は、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎ［Ｈｚ］における振動成分の大きさを抽出して出力する。

これにより、バッフル周波数成分計算部が、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを正確に抽出することができ、精度良くモータ（ドラム）の回転速度を制御できる。

第３の発明は、第１の発明において、ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、バッフル周波数成分計算部は、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎ［Ｈｚ］を含む所定の周波数範囲における振動成分の大きさを抽出し、それら値の合計値、平均値、最大値のいずれかを出力する。

これにより、バッフル周波数成分計算部は、ドラムの回転速度にムラがあった場合でも、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを正確に抽出することができ、精度良くモータ（ドラム）の回転速度を制御できる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、回転速度制御部は、モータを制御してドラムを複数の回転速度に変化させ、バッフル周波数成分計算部は、変化する回転速度のそれぞれにおいてバッフルに起因する受け筒振動の周波数成分値を計算し、回転速度制御部は、バッフル周波数成分計算部で計算した回転速度毎の周波数成分値を比較し、周波数成分値が最も大きくなった回転速度を求め、その回転速度でモータを駆動する。

これにより、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさが最大となる回転速度で、モータ（ドラム）を回転させることができ、その結果、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

第５の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、回転速度制御部は、モータを制御してドラムの回転速度を所定の範囲で、上限値から下限値あるいは下限値から上限値へ変化させ、バッフル周波数成分計算部は、変化する回転速度のそれぞれにおいて、バッフルに起因する受け筒振動の周波数成分値を計算し、回転速度制御部は、周波数成分値が所定の値以上になった時の回転速度で、その後のモータ制御を行う。

これにより、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさが所定の値以上となる回転速度で、モータ（ドラム）を回転させることができる。また、モータが回転可能な範囲のすべての回転速度に対して、バッフル周波数成分を計算しないため、回転速度の決定を短時間でできるというメリットもある。

第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明において、振動検出部は、少なくともひとつ以上の加速度センサーから構成され、受け筒の上下、左右、前後の方向の少なくともひとつの振動成分を検出し、方向毎の加速度、もしくは方向毎の加速度の和を出力する。

複数の方向毎の加速度信号の和を用いた場合は、受け筒の振動を精度良く取得することができ、バッフル周波数成分計算部の計算精度を上げることができる。これも、結果的に、洗濯機の洗浄能力を上げることにつながる。

第７の発明は、ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、受け筒の振動を検出するステップと、振動に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎ［Ｈｚ］における振動成分の大きさを計算するステップと、振動成分の大きさに応じて、モータの回転速度を変化させるステップを備えた洗濯機のドラム回転速度制御方法である。

受け筒の振動から、特定の周波数成分を取り出すことにより、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを知ることができる。この周波数成分にしたがって、ドラムの回転速度を制御することにより、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

第８の発明は、第１〜６の発明に記載の洗濯機の機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムである。プログラムであるので電気・情報機器、コンピュータ等のハードリソースを協働させて用いて本発明の機能の一部あるいは全部を容易に実現することができる。また、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。

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構成図を示すものである。図中に記載した本発明の主要な構成を順に説明する。

（１）衣類などの洗濯物を収容し回転する洗濯槽としてのドラム１は、モータ２と図のように結合しており、回転して洗濯物を洗浄する。ドラム内部に洗濯物を攪拌するためのバッフル９を備える。本実施の形態ではバッフル数ｎは３とする。

（２）ドラム１を回転させるためのモータ２はブラシレスモータ等で構成し、回転速度は可変であり、洗濯工程では正転・反転を繰り返す。

（３）ドラム１と水を収容する受け筒３は、図１に示すように、ばね４ａやダンパー４ｂなどの弾性支持機構４を介して筐体５に固定する。

（４）受け筒３の振動を検出する振動検出部６は、加速度センサーから構成されており、本実施の形態では、例としてドラムの正面に対して左右方向の振動（加速度）を検出するものとする。なお、加速度センサーとしては、半導体加速度センサー、圧電型加速度センサーなどのいずれでも良く、さらに多軸（２軸もしくは３軸）方向の加速度センサーでも良い。実際の受け筒の振動は、必ずしも一方向に限定できないので、３軸の加速度センサーを用いて、３軸の加速度成分を加算して合計したものを利用するのが良い。

（５）バッフル周波数成分計算部７は、振動検出部６で検出した振動（加速度）から、バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動成分の大きさを計算する。具体的にはマイコンで構成されており、振動検出部６で得た信号に対して離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）もしくは高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、所定の周波数のおける振動成分の大きさ（フーリエ振幅スペクトラム、パワースペクトラムなど）を計算する。具体的には、ドラム１（モータ２）の回転速度Ｖ［ｒｐｍ］、バッフル数をｎとしたとき、振動検出部６から得たデータからＶ／６０×ｎ［Ｈｚ］の周波数成分を計算する処理を行う。なお、回転速度Ｖは、回転速度制御部８から取得する。

（６）回転速度制御部８は、バッフル周波数成分計算部７で計算した振動の周波数成分の大きさに応じて、モータ２の回転速度の増減を行う。

以上のように構成された洗濯機について、以下、その動作・作用を、図２〜図１１を用いて説明する。

図２〜図４は、本発明の動作原理を示した図である。図２〜図４中の（ａ）は、ドラム１中における洗濯物の状態を示した例である。ドラム１内に丸く記載しているのが洗濯物であり、ドラムの内側に三角形で示しているのがバッフル９である。バッフル９は、洗濯物をひっかけて持ち上げたり、攪拌したりする役割を持つ。本実施の形態では、図に示すように、ドラム１内部に３つのバッフルを備えている（バッフル数ｎ＝３）。

図２（ａ）は、ドラム１の回転速度が低い場合（図２の例では４１ｒｐｍ）である。回転速度が低いために、洗濯物に大きな遠心力が働かず、洗濯物がドラム１の下方で、その場でゴロゴロ回転している状態を示している。この場合は、ドラム１の回転速度が低いため、洗濯物がバッフル９で持ち上げられる量はわずかであり、あまり攪拌されない。本明細書では、この状態を「ゴロゴロ状態」と呼ぶ。

図４（ａ）は、ドラム１の回転速度が高い場合（図４の例では４９ｒｐｍ）である。回転速度が大きいため、大きな遠心力が洗濯物に働き、洗濯物がドラム１の内側に貼りついている状態を示している。洗濯物は貼りついているため、ドラム１と一緒に回転する。本明細書では、この状態を「貼りつき状態」と呼ぶ。

図３（ａ）は、図２（ａ）と図４（ａ）の中間の回転速度（図３の例では４５ｒｐｍ）である。洗濯物の挙動も中間的であり、洗濯物はバッフル９によって持ち上げられるが、遠心力が十分に強くないため、途中でドラム１の内側からはがれ、重力によってドラム１の下部に落ちる（速度があるので、たたきつけられる）ような挙動をする。本明細書では、この状態を「たたき洗い状態」と呼ぶ。

図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）の場合で、洗浄能力を比較すると、一般には図３（ａ）のたたき洗い状態、もしくは、図２（ａ）のゴロゴロ状態が良い。図４（ａ）の貼りつき状態では、バッフルによる攪拌効果が小さく、洗濯物がドラム壁面から全く動かないため、洗浄能力が落ちる。

図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）それぞれの状態において、振動検出部６で得た振動データ（本実施の形態では、ドラム１に対して左右方向の加速度データ）に対して周波数分析を行った結果を図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）にそれぞれ示す。図の横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はフーリエ振幅スペクトラムである。図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）それぞれに、バッフル周波数を下向き矢印で示している。バッフル周波数とは、回転速度に対応する周波数に、バッフル数ｎを乗じたものであり、回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフル数をｎ＝３とすると、図に示すようにＶ÷６０×ｎ＝Ｖ÷６０×３［Ｈｚ］となる。これは、バッフルが洗濯物に与える振動の代表的な周波数である。

図２〜図４から明らかなように、洗濯物が張り付いている状態の図４（ｂ）ではバッフル周波数に対応する成分は小さいが、図３（ｂ）や図２（ｂ）ではかなり大きくなっている。これは、図４（ｂ）のような貼りつき状態では、洗濯物がドラム１壁面に貼りつき、バッフルによる攪拌効果が薄れるためである。この傾向は布種や布量が変わっても変わらず、洗濯物が貼りつき状態であれば、バッフル周波数における振動の周波数成分は小さくなる。また、一般に、バッフル周波数における振動成分が大きいほど、バッフル９により衣類をドラム１内部で攪拌していることになり、洗浄能力は高くなる。したがって、バッフル周波数における振動の周波数成分が大きくなるように、ドラム１の回転速度を制御することで、洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。

本発明では、上記した特性を利用して、受け筒３に取り付けた振動検出部６の信号を、バッフル周波数成分計算部７によりフーリエ変換処理をすることで、バッフル周波数における振動の周波数成分を求める。そして、求めた周波数成分値の大きさが、最大あるいは所定の値以上になるような回転速度でドラム１を駆動する。これにより、洗濯機の洗浄能力を高くできる。

図５は、上述した動作原理にしたがって、洗濯時のドラム回転速度を制御する場合の各部の動作を示したフローチャートである。以下、ステップ毎に順に説明する。なお、このフローチャートは洗濯工程の動作手順を示しており、この工程の前に、布量判定、洗剤投入、注水などの工程は終了しているものとする。

（ステップＡ１）洗濯工程の開始後、回転速度制御部８はドラム１（モータ２）の回転速度を表す変数Ｖｉ（ｉ＝０，．．．，Ｍ）［ｒｐｍ］に適切な値を設定する。このＶｉは回転速度の候補である。これらの値は、布量などにより変えても良いし、固定の値でも良い。本実施の形態では固定の値とし、Ｍ＝３で、Ｖ０＝４１ｒｐｍ、Ｖ１＝４５ｒｐｍ、Ｖ２＝４９ｒｐｍ、Ｖ３＝５３ｒｐｍとする。

（ステップＡ２）回転速度候補の番号である変数ｉをゼロに初期化する。

（ステップＡ３）回転速度制御部８は回転速度Ｖｉでモータ２（ドラム１）を所定時間だけ回転させる。本実施の形態では、ここでの所定時間として、１０秒から１５秒程度の値を選んでいる。また、洗浄工程で前回の回転があれば、それと逆方向に回転させる。逆方向に回すのは、回転速度の探索中に、衣類がからまることを防ぐためである。

（ステップＡ４）バッフル周波数成分計算部７は、ステップＡ３でのドラム１の回転中に振動検出部６で検出した加速度情報（振動情報）を、時系列データとして取得し、フーリエ変換処理を行う。そして、ドラム１のバッフル周波数における振動の周波数成分を求める。つまり、ドラム１の回転速度がＶｉの場合、周波数Ｖｉ／６０＊３［Ｈｚ］における振動成分を求める。ここでの３はバッフル数である（なお、ドラム１の回転速度Ｖｉは、バッフル周波数成分計算部７が回転速度制御部８から取得する）。計算したバッフル周波数における振動の周波数成分の大きさはＦｉとする。

なお、本実施の形態では、振動検出部６は受け筒３の一方向（左右方向）の振動を検出するとしたが、振動検出部６が３軸の加速度センサーであった場合は、バッフル周波数成分計算部７は、左右だけで無く、上下、前後を含めた３軸の加速度信号を加算し、加算結果に対してフーリエ変換処理を行う。３軸の成分を合計することにより、振動をより正確に把握することができる。なお、フーリエ変換処理は、バッフル周波数成分計算部７を構成するマイコンの中でソフトウェア的に離散フーリエ変換処理（ＤＦＴ）や高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ）を行い、フーリエ振幅スペクトラムやパワースペクトラムを計算させてもよいし、また、ＤＳＰなどの専用の計算ハードウェアを用いて計算させても良い。

（ステップＡ５）回転速度候補の番号である変数ｉが、候補の総数Ｍと等しいかどうかを比較する。つまり、すべての回転速度候補について、周波数成分Ｆｉを求めたかどうかを判断する。ｉとＭが等しければ、すべての回転速度候補に対して周波数成分が計算できているのでステップＡ７へ進む。ｉとＭが等しくなければ、まだ周波数成分が計算できてない回転速度候補が残っているので、ステップＡ６で、ｉの値を１だけ増加させて、ステップＡ３に戻り、次の回転速度候補に対して周波数成分値Ｆｉを計算する。

（ステップＡ７）回転速度制御部８は、ステップＡ４で求めた周波数成分値Ｆｉ（ｉ＝１，．．．，Ｍ）の値を比較して、このなかでも最も値が大きいものを選び、Ｆｉが最大となった時の回転速度Ｖｉを求める。

（ステップＡ８）回転速度制御部８は、ステップＡ７で求めた回転速度Ｖｉでモータ２を駆動してドラム１を回転させ、その後の洗濯を継続する。

以上のステップＡ１〜Ａ８の動作によるドラム１の回転速度の変化例を図６に示す。図６は、洗濯工程の開始時にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と４段階に回転速度を変え、それぞれについてバッフル周波数での振動成分Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を計算し、その値が最大になる回転速度で、その後の洗濯を行うことを示している。

この動作により、バッフル周波数における振動が最大となる回転速度が選ばれるため、図４のような洗濯物がドラム１の内側に貼りつく状態を防ぐことができ、さらに、バッフルが洗濯物を攪拌する効果を最も大きくすることができる。これにより、従来よりも洗浄能力の高い洗濯を実現でき。さらに、洗濯時間を短くできる効果も生まれる。

なお、本実施の形態では、回転速度候補を、４１ｒｐｍ，４５ｒｐｍ，４９ｒｐｍ，５３ｒｐｍというように、単調増加していくように設定しているが、単調減少でも良いし、例えば、４１ｒｐｍ，５３ｒｐｍ，４９ｒｐｍ，４５ｒｐｍのように、回転速度の大小関係を無視して設定しても良い。

図７に、ドラム１（モータ２）の回転速度を制御する別の動作手順を示す。図５の動作手順では、バッフル周波数における振動の成分が最大となる回転速度を求めていたが、図７の手順では、周波数成分のしきい値ａ１を設定し、その値を超えた時点の回転速度を求める。動作手順の詳細を図７のステップ毎に順に説明する。

（ステップＢ１）本手順ではドラム１（モータ２）の回転速度をＶと表す。ステップＢ１では、洗濯工程の開始時に、ドラム１の回転速度ＶをＶｔに初期化する。Ｖｔはドラム１（モータ２）の回転速度の上限値である。

ドラム１の回転速度は、モータ２の性能に応じて、所定の範囲［Ｖｂ，Ｖｔ］で変化させるものとする（上限値：Ｖｔ，下限値：Ｖｂ）。したがって、ここでの上限値とは、洗濯物を入れた状態でモータ２がドラム１を回転させることのできる最大の回転速度となる。また、一般的には回転速度を下げるほど、モータ２の消費電力は大きくなり、極端に小さな値に設定することはできない（停止時を除く）。したがって、モータ２の回転速度の下限値も存在する。これらの、上限値Ｖｔ、下限値Ｖｂは、モータの性能、消費電力、機構、耐久性などを考慮して適切な値に設定する。

（ステップＢ２）回転速度制御部８がドラム１（モータ２）を回転速度Ｖで所定時間回転させる。本実施の形態では１０から１５秒程度回転させる。ただし、もし前回の回転があれば、それとは逆方向に回転させる。

（ステップＢ３）ステップＡ４と同様にして、バッフル周波数成分計算部７は、振動検出部６で検出した時系列データから、ドラム１の回転速度Ｖに対する受け筒３の振動の周波数成分Ｆｖを計算する。周波数成分Ｆｖは、回転速度Ｖにおいてバッフルに起因する振動の大きさを表している。

（ステップＢ４）回転速度制御部８は、バッフル周波数成分計算部７で計算した周波数成分値Ｆｖを、所定のしきい値ａ１と比較する。Ｆｖがしきい値ａ１よりも大きいか等しいならば、現時点の回転速度Ｖで、洗濯物が十分にバッフルで攪拌されており、貼りつき状態に無いと判断し、ステップＢ７へ進み、以降は回転速度Ｖでの洗濯を、洗濯時間が終了するまで継続させる。Ｆｖがしきい値ａ１よりも小さいならば、現時点での回転速度Ｖで洗濯物はドラム１に貼り付いていると判断し、ステップＢ５へ進む。

（ステップＢ５）回転速度制御部８は、現在の回転速度Ｖが回転速度の下限値Ｖｂよりも大きいかどうかを調べる。洗濯物をドラム１にぎゅうぎゅう詰めに入れた場合など、回転速度を減らしても、バッフル周波数における振動成分が変化しない場合がある。その場合は、回転速度を極端に小さな値にせず、回転速度の下限値Ｖｂの近傍の値で回転させる。ここでは、回転速度Ｖが下限値Ｖ０を下回った場合や等しい場合はステップＢ７へ進み、その回転速度で以降の洗濯を行わせる。回転速度ＶがＶｂより大きい場合は、ステップＢ６へ進む。

（ステップＢ６）回転速度ＶをｄＶだけ減少させて、ステップＢ２へ戻り、上述した処理を繰り返す。

（ステップＢ７）バッフルによる振動成分Ｆｖが所定のしきい値ａ１より大きくなっている場合、もしくは、回転速度を上限値から下限値へ変化させても振動成分Ｆｖがしきい値ａ１以上にならなかった場合であり、これらの場合は現時点での回転速度Ｖで、以降の洗濯を行う。

以上のステップＢ１〜Ｂ７の動作によるドラム１の回転速度の変化例を図８に示す。図８は、洗濯開始時に、バッフル周波数における振動の周波数成分が適正になる（しきい値ａ１を上回る）まで、ドラム１の回転速度を高いほうから低いほうへ変化させ、適正な値になれば、その回転速度を維持して、その後の洗濯を行っている。この方式により、洗濯開始時に、ドラム１の適切な回転速度を回転速度制御部８が決めることができ、図５の動作手順と同様に、洗濯物がバッフルで十分に攪拌されている状態にでき、より洗浄能力の高い洗濯が実現できる。また、一般的に、ドラム１の回転速度が低いときは、モータ２にトルクが必要であり、大きな消費電力が必要となる。上記したように回転速度を高いほうから変化させることで、回転速度の決定プロセスにおいて、低い回転速度になることを避けることができ、消費電力の低減に寄与できる。

なお、図７に示す動作は、洗濯工程の最初に行うとしたが、洗濯工程の途中で行っても良い。完全に洗濯物に吸水させた時点で、回転速度を決めるほうが、より効率的な場合もある。

また、図７のフローチャートでは、ドラム１の回転速度を上限値Ｖｔから下限値Ｖｂへ変化させたが、逆に下限値Ｖｂから上限値Ｖｔへ変化させても良い。この場合のフローチャートと動作説明図を、それぞれ図９および図１０に示す。図９のフローチャートは、図７のフローチャートと基本的に同一であるが、ステップＢ１’、Ｂ５’、Ｂ６’が異なる。ステップＢ１’では、回転速度の初期値として、回転速度の下限値ＶｂをＶに代入する。ステップＢ５’では、回転速度Ｖを上限値Ｖｔと比較して、上限値Ｖｔよりも大きいか等しい場合は、ステップＢ７に進み、以降、その回転速度Ｖで洗濯を行う。回転速度Ｖが上限値Ｖｔよりも小さい場合は、ステップＢ６’へ進み、回転速度ＶをｄＶだけ増加させて、ステップＢ２に進む。この図９のフローチャートに基づいて動作を行うことにより、図１０のように回転速度を変化させることができる。回転数を低いほうから上げていくことにより、回転速度を決定するまでのプロセスにおいて、洗濯物のドラムへの貼りつきを防止でき、全体としての洗浄能力を向上できる。

以上説明してきたように、図５、図７、図９の動作手順のいずれかを用い、受け筒３の振動からバッフル周波数に対する周波数成分を抽出して、それに応じてドラム１（モータ２）の回転速度を変えることにより、洗濯物がドラム１に貼りつくことを回避でき、バッフルで洗濯物を十分に攪拌している状態にできる。これにより、より洗浄能力を高めることができる。また、洗浄能力が高くなるため、その分、洗濯時間を短縮できるとも言える。

なお、上述した実施の形態では、振動検出部６から得た振動データから、フーリエ変換処理を用いて、バッフル周波数（回転速度「ｒｐｍ」／６０×バッフル数）における周波数成分を求めるとした。しかし、一般に、ドラム１の回転速度は、洗濯物のドラム内での挙動変化などのため変動し、必ずしも完全に一定の回転速度にならないことが多く、場合によっては２０％以上変化する場合もある。したがって、上記したバッフル周波数も回転ムラを考慮して、所定の範囲を持たせることが必要となる。図１１に示すように、バッフル周波数成分計算部７は、ドラム１のバッフル周波数を含む所定範囲の周波数に対して、振動の周波数成分をそれぞれ計算し、その所定範囲内における周波数成分の最大値や平均値、合計値などのいずれかひとつを、バッフル周波数の振動成分として出力しても良い。例えば、本実施の形態では、バッフル数は３なので、例えば、回転速度が４５ｒｐｍ時点の回転ムラが±５ｒｐｍとすると、バッフル周波数の範囲は、（４０ｒｐｍ／６０×３）から（５０ｒｐｍ／６０×３）の範囲つまり、２Ｈｚ〜２．５Ｈｚの範囲となる。この範囲における周波数成分の合計値、平均値、最大値のいずれかを用いることにより、ドラム１の回転速度にばらつきがあっても、適切な回転速度制御が可能になる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機、ドラム回転速度制御方法およびプログラムは、受け筒振動の周波数成分からドラムの回転速度を制御でき、それにより洗濯機の洗浄能力を向上させることができる。これは、家庭用の洗濯機だけでなく、洗濯乾燥機や業務用の洗濯機などに広く適用できる。

本発明の実施の形態１の洗濯機の構成図 （ａ）同洗濯機の動作原理を示すゴロゴロ状態の説明図（ｂ）同周波数特性を示すグラフ （ａ）同洗濯機の動作原理を示すたたき洗い状態の説明図（ｂ）同周波数特性を示すグラフ （ａ）同洗濯機の動作原理を示す貼りつき状態の説明図（ｂ）同周波数特性を示すグラフ 同洗濯機の動作を示すフローチャート 同洗濯機の回転速度変化の説明図 同洗濯機の動作を示す他の例のフローチャート 同洗濯機の回転速度変化の他の例の説明図 同洗濯機の動作を示す他の例のフローチャート 同洗濯機の回転速度変化の他の例の説明図 同洗濯機の回転速度ムラを考慮した場合の周波数範囲の説明図 従来の洗濯機の構成を示す図

符号の説明

１ ドラム
２ モータ
３ 受け筒
４ａ ばね（弾性支持機構）
４ｂ ダンパー（弾性支持機構）
５ 筺体
６ 振動検出部
７ バッフル周波数成分計算部
８ 回転速度制御部
９ バッフル

Claims (8)

1. 洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラム中に配置され洗濯物を攪拌する少なくとも１つ以上のバッフルと、前記ドラムを収容し、かつ筐体から弾性支持機構により支持された受け筒と、前記ドラムを回転させるモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、前記バッフルが洗濯物を攪拌することによって発生する振動の大きさを抽出するバッフル周波数成分計算部と、前記バッフル周波数成分計算部の出力の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備えた洗濯機。
2. ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、バッフル周波数成分計算部は、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎＨｚにおける振動成分の大きさを抽出して出力する請求項１記載の洗濯機。
3. ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、バッフル周波数成分計算部は、振動検出部で検出した信号に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎＨｚを含む所定の周波数範囲における振動成分の大きさを抽出し、それら値の合計値、平均値、最大値のいずれかを出力する請求項１記載の洗濯機。
4. 回転速度制御部は、モータを制御してドラムを複数の回転速度に変化させ、バッフル周波数成分計算部は、変化させる回転速度それぞれにおいてバッフルに起因する受け筒振動の周波数成分値を計算し、前記回転速度制御部は、前記バッフル周波数成分計算部で計算した回転速度毎の周波数成分値を比較し、周波数成分値が最も大きくなった回転速度を求め、その回転速度で前記モータを駆動する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
5. 回転速度制御部は、モータを制御してドラムの回転速度を所定の範囲で上限値から下限値あるいは下限値から上限値へ変化させ、バッフル周波数成分計算部は、変化させる回転速度それぞれにおいて、バッフルに起因する受け筒振動の周波数成分値を計算し、前記回転速度制御部は、前記周波数成分値が所定の値以上になった時の回転速度で前記モータを駆動する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 振動検出部は、少なくともひとつ以上の加速度センサーから構成され、受け筒の上下、左右、前後の方向の少なくともひとつの振動成分を検出し、前記方向毎の加速度、もしくは前記方向毎の加速度の和を出力する請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
7. ドラムの回転速度をＶ［ｒｐｍ］、バッフルの数をｎとしたとき、受け筒の振動を検出するステップと、前記振動に対してフーリエ変換処理を行い、周波数Ｖ／６０×ｎＨｚにおける振動成分の大きさを計算するステップと、前記振動成分の大きさに応じて、モータの回転速度を変化させるステップを備えた洗濯機のドラム回転速度制御方法。
8. 請求項１〜６に記載の洗濯機の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。

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