JP5056254B2 - 洗濯機 - Google Patents

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衣類を洗浄するパルセータ式と、洗濯衣類の落下を利用して洗濯衣類を洗浄する（たたき洗いする）ドラム式に大別される。パルセータ式は、洗濯衣類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、洗濯衣類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５０をスプリングダンパ５１で支えるとともに、その姿勢をばね５２とばね５３で規定している。また、スプリングダンパ５１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、洗濯槽を傾斜させる機構を有し、洗濯衣類を洗濯槽から容易に取り出せるように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の従来例の洗濯機傾動装置の構成図である。内部に洗濯機を収納する空間６０を有する収納体６１の上面と正面を開口し、アーム６２が揺動することによって支点６３の回転中心にして洗濯機を傾動させている。紐６４は傾斜した洗濯機を支えて姿勢を保持している。

また、他の洗濯機としては、ユーザー側から見た場合、洗濯槽を前後方向へ回転可能にしているものがある（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構成図である。前面に開放部７０を形成されたケース７１と、ケース内に挿入されるとともに、洗濯衣類の投入穴と把手のある球形の洗濯槽７２と、投入穴を開閉させるように第１のヒンジで洗濯槽７２に設けられた扉７３と、洗濯槽の外部に設けられてパルセータなどを駆動させる駆動装置７４と、洗濯槽７２内で駆動装置７４により所定速度で回転可能な円形の脱水槽７５と、洗濯槽７２をケース７１内で回転可能に支持する支持手段で構成されている。
特開２００６−１３６６０２号公報 特開平９−１８２８９７号公報 特開２０００−１５７７７７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、乾燥はドラムが横型の方が性能もよく、乾燥時間が長くな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のように洗濯槽を傾ける機構が設けられて洗濯物を取り出しやすくした構成になっているが、乾燥時に洗濯槽を横型にすることができないため、乾燥時間が長くなるという課題を有していた。また、洗濯槽の振動がそのまま傾斜装置に伝わり、振動を低減することができない、さらには、洗濯物出し入れ時のみ傾斜装置を使用するだけで、洗浄性能の高いたたき洗いができないという課題も有していた。

また、前記第３の従来の構成では、図１４のように振動制御機構がばねとダンパであるため、脱水時の起動共振の影響、回転数に最適な振動制御系を構成することができず、洗濯衣類のアンバランスによって大きな振動が発生するという課題とともに、洗濯槽はユーザーが洗濯衣類の出し入れ時に、球形の洗濯槽を回転させることができるように構成されているだけで、洗濯のモード（洗濯、脱水、乾燥）に合わせて、回転数を変化するだけでなく、洗濯槽の傾斜を調整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、洗濯槽を工程に応じて自動的に傾斜させることが可能であり、洗濯物の出し入れが容易になるとともに、洗濯工程ごとに傾斜角度を変えることで、洗浄、脱水、乾燥のそれぞれの工程にあった洗濯槽の傾斜を持たせることが可能で、かつ、同時に振動をアクチュエータで制御することで、洗浄、乾燥性能の向上、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、前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持される受け筒と、前記受け筒の振動量を検出する加速度センサと、前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の振動量を検出する振動検出手段と、前記受け筒の姿勢を変化させる第１のアクチュエー
タと、前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記第１のアクチュエータを制御する姿勢制御手段とを備え、前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記受け筒の姿勢を調整するものである。

これにより、受け筒の振動量に応じて姿勢制御手段が姿勢指令信号を出力し、その信号をもとにアクチュエータを制御して洗濯槽の姿勢を調整するものであり、洗濯乾燥機の各工程において最適な洗濯槽姿勢で、洗濯、脱水、乾燥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、乾燥時間の短縮を実現することができる。

本発明の洗濯機は、洗濯槽の姿勢を受け筒の振動量に応じて調整することで、洗濯機の洗濯工程におけるたたき洗いによる洗浄性能向上、脱水工程における衣類の洗濯衣類のアンバランスによる振動の低減による脱水回転数向上と脱水時間短縮と、乾燥工程における乾燥時間の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、前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持される受け筒と、前記受け筒の振動量を検出する加速度センサと、前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の振動量を検出する振動検出手段と、前記受け筒の姿勢を変化させる第１のアクチュエータと、前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記第１のアクチュエータを制御する姿勢制御手段とを備え、前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記受け筒の姿勢を調整することにより、洗濯乾燥機の各工程におい洗濯槽を最適な姿勢で、洗濯、脱水、乾燥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、乾燥時間の短縮を実現することができる。また、受け筒の振動量を検出する振動検出手段を有し、前記振動検出手段の出力をもとに第１のアクチュエータで受け筒の振動を制御する振動制御手段を有することにより、受け筒の姿勢を調整するだけでなく、脱水工程での洗濯衣類のアンバランスによって発生する受け筒の振動を低減、ひいては騒音を低減することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の姿勢制御手段が、受け筒の初期姿勢を決める姿勢支持手段を有することにより、第１のアクチュエータを制御駆動しない場合にも、所定の姿勢を保つことが可能であり、洗濯衣類の出し入れに適した姿勢にすることで、制御動作無しでもユニバーサルデザイン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の発明の姿勢支持手段は、その共振周波数が洗濯工程の回転数以下であることにより、脱水工程における共振振動の影響の小さくすることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の洗濯機は、洗濯槽の姿勢制御を行う第２のアクチュエータを備え、姿勢制御手段は、前記振動検出手段の出力をもとに前記第２のアクチュエータで受け筒の振動を制御することにより、受け筒の姿勢を調整するだけでなく、脱水工程での洗濯衣類のアンバランスによって発生する受け筒の振動を低減、ひいては騒音を低減することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の振動制御手段は、洗濯機の動作あるいはモータ回転数に応じて制御帯域を調整する振動制御特性調整手段を有することにより、モータの回転に応じて制御帯域すなわち制御剛性を調整することで、共振振動の発生を防止することが可能で、脱水工程での洗濯衣類のアンバランスによって発生する受け筒の振動を低減、ひ
いては騒音を低減することができる。

第６の発明は、特に、第４の発明の第２のアクチュエータは、磁気アクチュエータであることにより、洗濯槽と非接触で振動制御を行うことができる。

第７の発明は、特に、第１の発明の第１のアクチュエータは、ラバーアクチュエータであり、前記ラバーアクチュエータは、伸縮するゴム弾性体と内部状態検出センサと圧力源と流量制御弁で構成されることにより、ラバーアクチュエータの内部圧力をセンシングするとともに圧力制御を行うことによって、ラバーアクチュエータによる振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。

第８の発明は、特に、第７の発明の内部状態検出センサは、圧力センサであることにより、ラバーアクチュエータの内部圧力をセンシングするとともに圧力制御を行うことによって、ラバーアクチュエータによる振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。

第９の発明は、特に、第７の発明の圧力源は、空気圧であることにより、ラバーアクチュエータを空気圧制御で振動制御を行うことができるため、共振振動と騒音を防止することができる。

第１０の発明は、特に、第７の発明の圧力源は、水道圧であることにより、ラバーアクチュエータを、水道水を用いて流体制御で振動制御を行うことができるため、共振振動と騒音を防止することができる。

第１１の発明は、特に、第１の発明の第１のアクチュエータは、モータ機構であることにより、ダイレクトモータドライブまたはモータとラックピニオン機構で第１のアクチュエータを構成することで、小型かつ洗濯槽回転用モータの制御回路の一部を共通に使用できるため低コストを実現できる。

第１２の発明は、特に、第１の発明の第１のアクチュエータは、ピストンシリンダ機構であることにより、受け筒もしくは受け筒防振手段の筐体への支持手段と一体化したアクチュエータが可能であり、小型化を実現できる。

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姿勢制御装置と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は回転ドラム１１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１３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は受け筒１３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ダンパ、１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。

また、１は伸縮自在なゴム弾性体で構成されるマッキベン型のラバーアクチュエータ、
３は空気圧圧力源、４は前記ラバーアクチュエータ１内の圧力を測定する圧力センサ、２は前記ラバーアクチュエータ１への圧縮空気を流入、あるいは、ラバーアクチュエータ１から圧縮空気を流出させる流量制御弁である。

ここで使用するゴム弾性体で構成されるマッキベン型のラバーアクチュエータ１は、ゴム弾性体内部の圧力を高くすることによってゴム弾性体は収縮し、ラバーアクチュエータ１の長さが短くなる。

２０は洗濯機コントローラで、２５は加速度センサ（３Ｄセンサ）２１の信号をもとに変位量および振動量を検出、さらに、圧力センサ４の信号をもとに振動による圧力変動を検出する振動検出手段、２６は前記振動検出手段２５の出力をもとにラバーアクチュエータ１の圧力制御量を演算して前記流量制御弁２を制御駆動する振動制御手段、２２は加速度センサ（３Ｄセンサ）２１の信号をもとに受け筒１３の傾きを検出する姿勢検出手段、２３は前記姿勢検出手段２２の出力をもとにラバーアクチュエータ１の圧力制御量を演算して前記流量制御弁２を制御駆動する姿勢制御手段、２８は姿勢制御手段２３と振動制御手段２６の出力を加算して第１のアクチュエータであるラバーアクチュエータ１へ駆動電圧を加える加算手段である。

はじめに、姿勢制御についてについて説明する。姿勢調整手段２４は、洗濯機コントローラ２０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受け筒１３の姿勢を目標値とするよう姿勢制御演算手段２３−ｂに指令を出す。

図２および図３は回転ドラム１１の姿勢の変化を示す。図２は、図１における洗濯機機構部１０でシールパッキン１４を有する場合、図３は、洗濯機機構部１０がシールパッキンを有しない場合である。

ユーザーが洗濯衣類を回転ドラム１１へ投入する場合、図２（ａ）、図３（ａ）のように回転ドラム１１は、約２０度の前上がりの傾きを有した姿勢で制御される。この状態はラバーアクチュエータ１に圧力が加えられない場合であっても、支持手段であるばね１５とダンパ１６とで保たれる。

洗濯の場合、姿勢調整手段２４が、図２（ａ）、図３（ａ）の約２０度の前上がりの傾きを目標値として姿勢制御演算手段２３−ｂに出力して、姿勢制御演算手段２３−ｂが、洗濯槽の傾きを３Ｄセンサ２１の出力を元に制御する。３Ｄセンサ２１は傾きにより、オフセット電圧が１．５Ｖ中心に７２０ｍＶ（０〜３６０度）変化する。

次に、脱水の場合、図２（ａ）、図３（ｃ）のように姿勢制御される。図３（ｃ）のような構成の場合、洗濯槽の傾きを前上がりの約４０度としている。できるだけ、洗濯槽の傾きを大きくすることによって、遠心力脱水をするために、回転数を上昇させて洗濯衣類を洗濯槽にはりつかせる場合、回転軸に対するアンバランスを小さくすることが可能である。特に４５度以上にすると、重力の影響が半分になる。

さらに、乾燥の場合、図２（ｂ）、図３（ｂ）のように回転軸が略水平状態となる約０度の傾きを目標値として姿勢制御演算手段２３−ｂに出力して、姿勢制御演算手段２３−ｂが、洗濯槽の傾きを３Ｄセンサ２１の出力を元に制御する。乾燥は洗濯衣類をできるだけ上側に上げて洗濯衣類間に暖かい空気をいれることで、乾燥時間を短くすることができる。

次に、振動制御について説明する。振動制御特性調整手段２７は、洗濯機コントローラ
２０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演算手段２６−ｂに指令として出す。洗濯工程の場合、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、加速度センサ（３Ｄセンサ）２１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、本実施の形態ではラバーアクチュエータ１の圧力制御で振動を低減させるため、圧力センサ４の圧力状態信号をもとに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。

なお、加速度フィードバック、圧力状態フィードバックともに直流（ＤＣ）成分はフィードバッせず、交流（ＡＣ）成分のみをフィードバック制御している。ＤＣ成分は姿勢制御に使用している。

ここでは、ラバーアクチュエータ１を用いた振動制御について説明する。図４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である圧力制御装置のブロック図である。

図４において、２１は加速度センサ（３Ｄセンサ）で、２５１はラバーアクチュエータ１内の圧力センサ４の出力より内部圧力をフィードバックする圧力検出器、２５２は内部圧力よりラバーアクチュエータ１の変位量を推定して振動量を検出する振動変位検出器、２２は圧力制御手段で、２２１はラバーアクチュエータ１の初期変位量Ｘｒｅｆと、振動変位検出器２５２の出力である現在の変位量との差分を計算して、振動量に相当する変位誤差を出力する減算器、２２２は変位誤差をもとにラバーアクチュエータ１内の目標圧力となる振動制御量を演算する制御器、２２４は目標圧力と圧力検出器２５１の出力である内部圧力をもとに圧力制御量を演算する圧力制御器、２２３は制御器２２２と圧力制御器２２４の２つの制御量を加算する加算器、２２５は加算器２２３の出力をもとに流量制御弁２を制御駆動する駆動回路である。また制御器２２２は、振動による変位量と振動の速度を推定する状態推定器（図６の２２６）を有している。

次に、制御器２２２と圧力制御器２２４について詳しく説明する。ここでは、洗濯機コントローラ２０において回転ドラムが回転振動していると判断した場合の制御系について説明する。また、回転ドラム１１の振動は回転数により推定／検出可能とする。

ラバーアクチュエータ１と回転ドラム１１の運動方程式は式（１）のようになる。

ここで回転ドラム１１の回転軸まわりの回転モーメントをＪ、支持系の粘性係数をｂ、ラバーアクチュエータ１の断面積をＡ、ラバーアクチュエータ１内の圧力をそれぞれｐ１、ｐ２、初期圧力をｐ０、供給圧力源をＰｓ、回転ドラム１１の回転揺動角度をθとする。

また、２つのラバーアクチュエータの圧力は、式（２）、式（３）のようになる。

ここでｋ１、ｋ２はラバーアクチュエータ１の形状、温度などに関係する定数である。

また、回転ドラム１１の揺動振動をラバーアクチュエータの動作方向のみで考えると、運動方程式は式（４）のようになる。

ここで、Ｍはモータを含む回転ドラム１１の質量、回転ドラムの振動変位をｘとする。

いま、状態変数を式（５）のＸ、入力変数を式（６）とすると、状態変数行列Ａｃは式（７）、入力変数行列Ｂｃは式（８）のようになる。

また、洗濯機コントローラ２０が、回転ドラム１１が上下方向に振動していると判断した場合、式（１）、式（４）の運動方程式は、式（９）のようになる。

図４において、圧力センサ４と圧力検出器２５１でラバーアクチュエータ１内の圧力を測定し、この圧力値をもとに振動検出手段２５で振動量を測定する。

図５にラバーアクチュエータ１の圧力―変位特性を示す。横軸が圧力で縦軸が収縮率である。例として、長さ３０ｃｍのラバーアクチュエータ１を使用した場合について説明すると、洗濯物が０ｋｇの状態で、初期圧力が０．０５ＭＰａとなるようにラバーアクチュエータを配置する。その状態で、振動が発生すると回転ドラム１１が揺動あるいは上下動で振動するため、ラバーアクチュエータ１は伸び縮みすることになり、ラバーアクチュエータ１内の圧力が変化する。たとえば、振動によって圧力が０．０２ＭＰａ変化した場合、ラバーアクチュエータ１は４％変化したことになり、振動量は１．２ｃｍと計算される。この計算を振動変位検出器２５２で行っている。

次に、制御量の導出について説明する。圧力検出器２５１により測定された２つのラバーアクチュエータ１の圧力差δｐをもとに式（１０）のｕ２を圧力制御器２２４で計算して出力する。

また、減算器２２１では、目標変位（初期変位）と振動による回転ドラム１１の変位の差を検出してその誤差（振動量に相当）を制御器２２２に出力している。

図６に制御器２２２のブロック図を示す。図より、振動量にフィードバックゲインＫｐ２２２１を乗じて制御量ｕ１１を出力するとともに、振動量を積分器２２２４に入力して誤差の積分値にフィードバックゲインＫｉ２２２３を乗じて制御量ｕ１３を出力している。

誤差の積分は、ディジタルサンプリングにおける現在の１サンプリング前の誤差（遅延演算子２２２６の出力）と現在サンプリングの誤差を加算器２２２５で行っている。

また、振動変位の速度成分にフィードバックゲインＫｖ２２２２を乗じて制御量ｕ１２を出力している。これら３つの制御量を加算器２２２７で式（１０）の制御量ｕ１を計算して出力している。

図７は状態推定器２２６のブロック図である。制御量ｕと検出した振動量を入力として、振動による変位と振動の速度成分を推定している。

状態推定器２２６において、２２６１が状態変数Ａｅ、２２６２が入力変数Ｂｅ、２２６３が出力変数Ｃｅで、２２６４は積分要素、２２６５は推定フィードバックゲインＫｅである。Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅは式（１１）、（１２）、（１３）のとおりである。

このような振動制御システムにおいて以下のような使用で振動制御を行う。
＜仕様＞
圧力源：５ＭＰａ（空気圧）
初期圧力：０．０５ＭＰａ
ラバーアクチュエータ長：３０ｃｍ
ラバーアクチュエータ径：４ｃｍ
ラバーアクチュエータ特性：図４
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
支持系の共振が１２０ｒ／ｍｉｎ（２Ｈｚ）〜３００ｒ／ｍｉｎ（５Ｈｚ）の間に存在していて、その振動低減のためにラバーアクチュエータを使用する。

また、モータ制御、ラバーアクチュエータ制御ともにＰＷＭ制御されている。制御信号である電圧信号と、キャリア周波数１６ｋＨｚの三角波で比較演算して、出力電圧のパルス幅を変化させて等価的に出力電圧を変化させる電圧信号で、モータ及びラバーアクチュエータを駆動している。

さらに、ラバーアクチュエータ１は、前に配置された方は内部圧力増加で伸びる構成で、後に配置された方が内部圧力増加で縮む構成である。

ここでは、洗濯槽の振動が大きくなる場合のみラバーアクチュエータ１による振動制御を行い、省エネおよび排気吸気による騒音発生を抑制している。

以上より、洗濯機に３Ｄセンサとラバー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、ラバーアクチュエータによる洗濯槽の姿勢制御と振動制御を実現し、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間と乾燥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８は、本発明の第２の実施の形態である洗濯機の姿勢制御装置と振動制御装置のブロック図である。姿勢制御装置と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、洗濯槽の姿勢制御を行う、洗濯槽を揺動させる第２のアクチュエータであるモータ３１を有しているところである。姿勢制御演算手段２３−ｂは３Ｄセ
ンサ２１の出力をもとに姿勢検出手段２２で洗濯槽の姿勢を検出して、姿勢調整手段２４の洗濯モードに応じてモータ３１を回転制御している。ここで、モータ３１にはエンコーダが同軸で配置されていて、回転角度を検出することができるため、回転角度信号をフィードバック制御して、揺動角度を制御している。

図９は、第２の実施の形態でのドラムの姿勢の変化を示す。図３と同様で、洗濯衣類を出し入れする場合および洗濯工程の場合が（ａ）、脱水工程の場合が（ｃ）、乾燥工程の場合が（ｂ）である。また、振動制御系は、第１の実施の形態と同じであるが、モータを含む姿勢制御系全体の振動を低減するような構成としている。

以上より、洗濯機にエンコーダ付きモータと、３Ｄセンサと、とラバーアクチュエータを搭載して、３Ｄセンサとモータで姿勢制御を実現するとともに、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、ラバー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、脱水時間と乾燥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１０は、本発明の第３の実施の形態である洗濯機の姿勢制御装置における受け筒防振手段の構成図である。姿勢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、受け筒１３が受け筒防振手段３３にばね３４とダンパ３５で取り付けられているところである。

図１０において、（ａ）は受け筒防振手段３３のある洗濯機の概略構成図、（ｂ）が受け筒防振手段３３の概略構成図、（ｃ）がその側面図である。受け筒防振手段３３によって受け筒１３の振動は低減される。また、その共振周波数は洗いの洗濯回転数よりも低く設定されている。

以上より、洗濯機に受け筒防振手段を設けて姿勢制御を実現することによって、洗濯槽の振動制御性能を向上させることが可能で、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間と乾燥時間の短縮が可能であるとともに、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４）
図１１は、本発明の第４の実施の形態である洗濯機の姿勢制御装置における受け筒防振手段の構成図である。姿勢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、受け筒１３が受け筒防振手段３３において、磁気センサもしくは距離センサ４１、電磁コイル４２、マグネット４３が取り付けられているところである。

センサ４１より、受け筒１３と受け筒防振手段３３の距離が一定になるよう、電磁コイル４２への電流で制御される。マグネット４３の極性がすべて同一であれば、電磁コイル４２への電流量と方向により、反発力と吸引力の両方を発生することが可能で、非接触で受け筒を支持することができる。

以上より、洗濯機に受け筒防振手段を設けて姿勢制御を実現することによって、洗濯槽
の振動制御性能を向上させることが可能で、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間と乾燥時間の短縮が可能であるとともに、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。

なお、本実施の形態において、マッキベン型ラバーアクチュエータは、内部圧力増加で縮む構成であったても、内部圧力増加で伸びる構成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、マッキベン型ラバーアクチュエータの本数を２本としたが、１本あるいは３本以上でも同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、圧力源を空気圧としたが水道圧でも同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、ラバーアクチュエータの長さを３０ｃｍ、断面の直径を４ｃｍとしたが、他の寸法でもよい。

また、本実施の形態では、サンプリング周波数を１ｋＨｚ、制御帯域を３０Ｈｚとしたが、サンプリング周波数が制御帯域の５倍以上の周波数であれば、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、ラバーアクチュエータの圧力変位特性を図４のようにしたが他の特性でもよい。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、洗濯機に３Ｄセンサ（加速度センサ、傾斜センサ）とラバー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、ラバーアクチュエータによる洗濯槽の姿勢制御と振動制御を実現し、洗濯機の洗濯・脱水・乾燥工程における洗浄性能向上、脱水時間と乾燥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姿勢制御装置と振動制御装置のブロック図 （ａ）（ｂ）同洗濯機のシールパッキンありの場合の姿勢制御装置の動作説明図 （ａ）〜（ｃ）同洗濯機のシールパッキンなしの場合の姿勢制御装置の動作説明図 同洗濯機の振動制御装置である圧力制御装置のブロック図 同洗濯機のラバーアクチュエータの圧力―変位特性図 同洗濯機の圧力制御装置における制御器の詳細ブロック図 同洗濯機の制御器における状態推定器の詳細ブロック図 本発明の第２の実施の形態における洗濯機の姿勢制御装置と振動制御装置のブロック図 （ａ）〜（ｃ）同洗濯機の姿勢制御装置の動作説明図 （ａ）本発明の第３の実施の形態における洗濯機の構成図（ｂ）同洗濯機の受け筒防振手段の正面図（ｃ）同受け筒防振手段の側面図 第４の実施の形態における洗濯機の姿勢制御装置の受け筒防振手段の構成図 従来のドラム式洗濯機の構成図 従来の他の洗濯機の傾動装置の構成図 従来の他の洗濯機の構成図

１ ラバーアクチュエータ（第１のアクチュエータ）
２ 流量制御弁
３ 空気圧圧力源
４ 圧力センサ
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
１８ カバー
２０ 洗濯機コントローラ
２１ 加速度センサ（３Ｄセンサ）
２２ 姿勢検出手段
２３ 姿勢制御手段
２４ 姿勢調整手段
２５ 振動検出手段
２６ 振動制御手段
２７ 振動制御特性調整手段
２８ 加算手段

Claims (12)

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、
   前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持される受け筒と、
   前記受け筒の振動量を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記加速度センサの信号に基づき前記受け筒の振動量を検出する振動検出手段と、
   前記受け筒の姿勢を変化させる第１のアクチュエータと、
   前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記第１のアクチュエータを制御する姿勢制御手段とを備え、
   前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段および前記振動検出手段の出力をもとに前記受け筒の姿勢を調整することを特徴とする洗濯機。
2. 姿勢制御手段は、受け筒の初期姿勢を決める姿勢支持手段を有することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
3. 姿勢支持手段は、その共振周波数が洗濯工程の回転数以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 洗濯槽の姿勢制御を行う第２のアクチュエータを備え、
   姿勢制御手段は、加速度センサの出力をもとに前記第２のアクチュエータで受け筒の振動を制御することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
5. 姿勢制御手段は、洗濯機の動作あるいはモータ回転数に応じて制御帯域を調整する振動制御特性調整手段を有することを特徴とする請求項４に記載の洗濯機。
6. 第２のアクチュエータは、磁気アクチュエータであることを特徴とする請求項４に記載の洗濯機。
7. 第１のアクチュエータは、ラバーアクチュエータであり、前記ラバーアクチュエータは、
   伸縮するゴム弾性体と内部状態検出センサと圧力源と流量制御弁で構成されることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
8. 内部状態検出センサは、圧力センサであることを特徴とする請求項７に記載の洗濯機。
9. 圧力源は、空気圧であることを特徴とする請求項７に記載の洗濯機。
10. 圧力源は、水道圧であることを特徴とする請求項７に記載の洗濯機。
11. 第１のアクチュエータは、モータ機構であることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
12. 第１のアクチュエータは、ピストンシリンダ機構であることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。