JP5608353B2 - ドラム式洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、ドラム式洗濯乾燥機の洗浄方法に関する。

ドラム式洗濯乾燥機は、略水平もしくは前方を上に向けて傾斜させたドラム内に衣類を投入して洗い，すすぎ，脱水，乾燥を行う。洗い，すすぎ，乾燥時にはドラムを低速で回転させ、ドラム下方に溜まった衣類を持ち上げて、ドラム上方から落下させるタンブリング動作を行う。このタンブリング動作により衣類に機械的な力（以下、機械力）を与えて洗浄を行っている。洗浄力を向上させるためには、この機械力を大きくする必要がある。また、衣類の量や布質が異なる場合、衣類の動きも異なるため、それらに合わせた運転が必要となる。そこで、ドラムの回転速度を調整しながら洗浄を行うことが提案されている。

衣類の量や種類によらずに洗浄力を向上させるために、振動センサーを外槽に取り付けたドラム式洗濯機において、外槽の振動を検知して回転速度を調整している。その調整方法は、ドラムの回転速度を徐々に増して行き、外槽の振動が所定の時間、予め設定された所定のしきい値より低い値を示し続けた場合に、衣類がドラム内壁に張り付いていると判断し、その回転速度より低い回転速度に設定して、運転させるものである。通常洗濯時のタンブリング動作では、衣類がドラム上方から落下するので、その衝撃を受けて外槽に取り付けた振動センサー（加速度センサー）の出力が大きくなる。しかし、回転速度が高いと遠心力で衣類はドラム内壁に張り付き、落下しなくなり、振動センサーの出力が小さくなる。特許文献１により、この張り付いた状態で洗濯することを防ぐことができる。

特開２００８−５４９６０号公報

特許文献１では、一方向に回転させる間に回転速度を変化させ、振動センサーの出力を検知・評価している。このような運転の場合、一方向に回転させる時間が長くなり、衣類が絡んでしまう。回転時間が経過するに従い絡んだ状態を評価するようになり、回転始めの状態と異なる状態を評価することになる。絡んだ衣類は、質量が大きく、落下時の衝撃が大きく、大きな振動センサーの出力（加速度）が検出される。絡んだ衣類と、絡んでいない衣類では、振動センサー出力が異なるため、目的とする回転速度の違いによる振動の違いだけを評価することが困難であり、洗浄力が高くなる回転速度を見つけることが困難である。そのために回転速度に対する機械力の関係が把握できる評価，運転方法を提案する。

上記課題を解決するために、本発明は、衣類を収容するドラムと、前記ドラムを内包する外槽と、前記ドラムを回転駆動する駆動装置と、前記ドラムの回転速度を測定する装置と、前記外槽の動きを検知する検知手段と、前記回転速度から前記駆動装置を制御する制御装置とを有し、洗い工程，すすぎ工程，乾燥工程のひとつ以上の工程において、上方から落下させるタンブリング動作により前記衣類に受ける力である機械力が大きくなる回転速度を探索する区間を設け、その区間の後の回転速度を前記探索結果に基づき制御するドラム式洗濯乾燥機において、前記機械的な力が大きくなる回転速度を探索区間では、複数の予め定められた所定回転速度でドラムを正転・逆転させ、これらの回転速度における前記外槽の動きを前記検知手段で検知し、前記複数の所定回転速度における前記検知手段での検知結果のうち、最も大きな検知結果が得られた回転速度を、前記機械力が大きくなる回転速度として求めることを特徴とする。

このように、一方向に回転している間に回転速度を変えずに、回転方向を変えてから回転速度を変えることで、衣類の絡みを抑える。これにより、衣類の絡み状態が変化しにくく、回転速度の違いによる機械的な力の違いを求めることができる。

また、前記機械力が大きくなる回転速度を探索するアルゴリズムは、前記振動センサーの振動値の積算値もしくは平均値が大きくなる回転速度を探索することを特徴とする。

このように、振動値の瞬時値ではなく、積算値もしくは平均値で評価することで、衣類が絡まって、一塊になって落下したときに発する大きな衝撃を過大に評価することを防ぐことができる。

また、使用者が衣類を傷めないコースを選択した場合には、機械力が小さくなる回転速度を探索し、その回転速度で運転することを特徴とする。

ドラムを一方向に回転させている最中において、所定の時間が経過した後に前記検知手段の出力が所定の大きさを超えたら、前記制御装置により前記ドラムの回転を停止し、前記ドラムの回転方向とは逆の回転方向に回転させることを特徴とする。

本発明のドラム式洗濯乾燥機は、回転速度を変化させるともに、ドラムの回転方向を変えることで、衣類の絡みを抑え、外槽の振動および機械力に対して回転速度の違いを主に評価することができる。外槽の振動の瞬時値でなく、積算値を評価することで、機械力のばらつきを低減して機械力が最大となる回転速度を探索することができる。タンブリング状態で衣類に作用する機械力が最大となる回転速度で洗浄することで、洗浄力を向上させることができる。また、乾燥時には衣類をより広げることができ、しわつきを低減することができる。

この発明は、ドラム式洗濯乾燥機だけでなく、乾燥機能を有していないドラム式洗濯機にも適用可能である。

本発明のドラム式洗濯乾燥機を示す外観図である。 本発明のドラム式洗濯乾燥機の筐体の一部を切断して内部構造を示す斜視図である。 本発明のドラム式洗濯乾燥機の制御回路ブロック図である。 本発明のドラム式洗濯乾燥機の洗濯・乾燥運転のフローチャートである。 外槽に取り付けた加速度センサーの出力波形である。 回転速度と機械力および洗浄度の関係を示す図である。 布量が異なる場合の回転速度と機械力の関係を示す図である。 衣類の種類が異なる場合の回転速度と機械力の関係を示す図である。 第１の実施例の機械力測定工程を示すフローチャートである。 第１の実施例の機械力測定工程時のドラムの回転速度を示す図である。 第２の実施例の機械力測定工程を示すフローチャートである。 第２の実施例の機械力測定工程時のドラムの回転速度を示す図である。 第３の実施例の機械力測定工程を示すフローチャートである。 第３の実施例の機械力測定工程時のドラムの回転速度を示す図である。 操作・表示パネルを示す図である。 第４の実施例の機械力測定工程を示すフローチャートである。 絡んだ状態の外槽の加速度を示す図である。 第５の実施例の機械力測定工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態例について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態例に関わるドラム式洗濯乾燥機の外観図である。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斜視図である。

外郭を構成する筐体１は、ベース１ｈの上に取り付けられており、左右の側板１ａ，１ｂ，前面カバー１ｃ，背面カバー１ｄ，上面カバー１ｅ，下部前面カバー１ｆで構成されている。左右の側板１ａ，１ｂは、コの字型の上補強材（図示せず），前補強材（図示せず），後補強材（図示せず）で結合されており、ベース１ｈを含めて箱状の筐体１を形成し、筐体として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。ドア開放ボタン２ａを押すことでロック機構（図示せず）が外れてドアが開き、ドアを前面カバー１ｃに押し付けることでロックされて閉じる。前補強材は、後述する外槽の開口部と同心に、衣類を出し入れするための円形の開口部を有している。

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，操作ボタン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。

図２に示すドラム８は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を設けてある。開口部８ａの外側にはドラム８と一体の流体バランサ８ｃを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタ８ｂが複数個設けてあり、洗濯，乾燥時にドラム８を回転すると、衣類はリフタ８ｂと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するように動きを繰り返す。ドラム８の回転中心軸は、水平または開口部８ａ側が高くなるように傾斜している。

円筒状の外槽１０は、ドラム８を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にモータ９を取り付ける。モータ９の回転軸は、外槽１０を貫通し、ドラム８と結合している。前面の開口部には外槽カバー１０ａを設け、外槽内への貯水を可能としている。外槽カバー１０ａの前側中央には、衣類を出し入れするための開口部１０ｂを有している。
開口部１０ｂと前補強材（図示せず）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１０を水封する。外槽１０の底面最下部には、排水口１０ｄが設けてあり、排水ホース１２が接続している。排水ホース１２の途中には排水弁（図示せず）が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽１０に水を溜め、排水弁を開いて外槽１０内の水を機外へ排出する。

外槽１０は、下側をベース１ｈに固定されたサスペンション１３（コイルばねとダンパで構成）で防振支持されている。また、外槽１０の上側は上部補強部材に取り付けた補助ばね（図示せず）で支持されており、外槽１０の前後方向へ倒れを防ぐ。外槽１０の下部には振動センサー１４が設置してあり、振動センサー１４の出力からドラムの回転速度の制御を行う。この振動センサー１４は上下，前後，左右の三方向の加速度を検知できる３軸加速度センサーである。

洗剤容器は筐体１内の上部左側に設けており、前部開口から引き出し式の洗剤トレイ１５を装着する。洗剤類を入れる場合は、洗剤トレイ１５を図１の二点鎖線で示すように引き出す。洗剤容器は、筐体１の上補強材に固定されている。

洗剤容器の後ろ側には、給水弁（図示せず）や風呂水給水ポンプ，水位センサーなど給水に関連する部品を設けてある。洗剤容器は、外槽１０に接続されている。給水弁は多連弁で、洗剤容器，水冷除湿機構を備えた乾燥ダクト１８へ給水する。カバー１ｅには、水道栓からの給水ホース接続口１６，風呂の残り湯の吸水ホース接続口１７が設けてある。

乾燥ダクト１８は筐体１の背面内側に縦方向に設置され、ダクト下部は外槽１０の背面下方に設けた吸気口１０ｃにゴム製の蛇腹管Ａ１８ａで接続される。乾燥ダクト１８内には、水冷除湿機構を内蔵しており、給水弁から水冷除湿機構へ冷却水を供給する。冷却水は乾燥ダクト１８の壁面を伝わって流下し吸気口１０ｃから外槽１０に入り排水口１０ｄから排出される。

乾燥ダクト１８の上部は、筐体１内の上部右側に前後方向に設置したフィルタダクト１９に接続している。フィルタダクト１９の前面には開口部を有しており、この開口部に引き出し式の乾燥フィルタ２０を挿入してある。乾燥ダクト１８からフィルタダクト１９へ入った空気は、乾燥フィルタ２０のメッシュフィルタ（図示せず）に流入し糸くずが除去される。乾燥フィルタ２０の掃除は、乾燥フィルタ２０を引き出してメッシュ式のフィルタを取り出して行う。また、フィルタダクト１９の乾燥フィルタ２０挿入部の下面には開口部が設けてあり、この開口部は吸気ダクトが接続しており、吸気ダクトの他端は送風ユニット２２の吸気口と接続している。

送風ユニット２２は、駆動用のモータ２２ａ，ファン羽根車（図示せず）、ファンケース２２ｂで構成されている。ファンケース２２ｂにはヒータ２３が内蔵されており、ファン羽根車から送られる空気を加熱する。送風ユニット２２の吐出口は温風ダクト２４に接続する。温風ダクト２４は、ゴム製の蛇腹管Ｂ２４ａを介して外槽カバー１０ａに設けた温風吹き出し口２５に接続している。本実施例では、送風ユニット２２が筐体１内の上部右側に設けてあるので、温風吹き出し口２５は外槽カバー１０ａの右斜め上の位置に設け、温風吹き出し口２５までの距離を極力短くするようにしてある。

脱水運転時および乾燥運転時の風の流れは次のようになる。送風ユニット２２を運転し、ヒータ２３に通電すると、温風吹き出し口２５からドラム８内に高速の温風が吹き込み（矢印３１）、湿った衣類に当たり、衣類を温め衣類から水分が蒸発する。高温高湿となった空気は、ドラム８に設けた貫通孔から外槽１０に流れ、吸気口１０ｃから乾燥ダクト１８に吸い込まれ、乾燥ダクト１８を下から上へ流れる（矢印３２）。乾燥ダクト１８の壁面には、水冷除湿機構からの冷却水が流れ落ちており、高温高湿の空気は冷却水と接触することで冷却除湿され、乾いた低温空気となりフィルタダクト１９へ入る（矢印３３）。フィルタダクト１９に設けたフィルタ２０を通り糸屑が取り除かれ、送風ユニット２２に吸い込まれる。そして、ヒータ２３で再度加熱され、ドラム８内に吹き込むように循環する。

図３にこの洗濯乾燥機の各工程を制御する制御部を示す。図に示すように制御部はマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記す）４１を中心に構成される。これに予め記録されたプログラムにより、操作・表示パネル３，振動センサー１４，回転速度検出装置４２からの入力に基づき、給水弁１６ａ，排水弁１２ａ，モータ９などを制御し、洗い，すすぎ，乾燥工程の動作を行う。モータ９はモータ駆動回路４３を介して駆動される。

また、マイコン４１は運転パターンデータベース４５を保存しており、回転速度算出部４６，布量演算部４７，振動量演算部４８，回転速度探索部４９，運転時間記録部５０，ヒータ制御部５１，メモリ５２を持つ。

回転速度算出部４６は回転速度検出装置４２からの信号を基に回転速度を算出する。ヒータ制御部５１は回転速度算出部４６からの回転速度情報や、運転時間記録部５０からの情報などを基にヒータの制御を行う。

また、上記構成において洗濯・乾燥を行ったときのドラムの動作を説明する。以下、図４のフローを用いて説明する。

洗濯乾燥を開始し（Ｓ１）、布量を測定する（Ｓ２）。その方法は、ドラムを２００rpm程度まで一気に加速し、通電をやめてフリーラン状態にし、ドラムの回転速度の減速率を計測する。その減速率に応じて、布量演算部４７で布量を求める。

次に給水弁を開け、給水する（Ｓ３）。水位センサーで水量を確認しながら給水するが、時間としては１〜２分程度となる。このとき、洗剤容器に投入された洗剤も一緒に流される。洗剤を溶かしながら、衣類に洗剤液を浸透させる浸透運転を行う（Ｓ４）。ここでは、回転速度を４０rpm程度で一方向に１５秒間回し、その時間よりも短い５秒間停止し、逆方向に１５秒間回転させる。その運転中にも水量を確認し、衣類に多く洗剤液がしみ込んで、水位が低下したら、水を補給する。この運転を２分程度行い衣類に満遍なく洗剤液を浸透させる。その後、本発明の機械力測定運転を行う（Ｓ５）。機械力測定運転については後述するが、投入した衣類に対して、ドラムの回転速度と機械力の関係を求めるために、回転速度を変化させて運転する。時間は２分程度であり、その後の洗い工程の時間よりも短く設定する。あまり長くすると洗濯時間が長くなりすぎてしまう。機械力測定工程の結果、機械力が最も高くなる回転速度が算出され、その回転速度で洗い運転を行う（Ｓ６）。洗い運転では一方向に回転させる時間を機械力測定運転より長い１５秒にし、洗浄力を高める運転を行う。この洗い運転も浸透運転と同様に正転、停止、反転、停止を繰り返す。この時間は浸透工程や機械力測定工程よりも長い１０分間とし、この時間で衣類から汚れを落とす。ただし、この時間はドラム式洗濯乾燥機の標準設定の時間であり、ユーザーが個々に設定可能である。標準であらかじめ決められた時間、もしくはユーザーが設定した時間が経過したら（Ｓ７）、排水し（Ｓ８）、洗い工程を終了させる。ステップＳ７でユーザーが設定した時間が１０分以上の場合は、ステップＳ５に戻り機械力測定運転を行う。洗い運転により洗剤があわ立ったり、衣類の絡み状態が洗濯開始時と異なったりして、衣類の動きが洗濯開始時と異なることもあり、再度回転速度の調整を行うほうが望ましい。この機械力測定運転により機械力が大きくなる回転速度を求め、その回転速度で残りの洗い運転を行う（Ｓ６）。本実施例では１０分ごとに機械力測定運転をしているが、もっと頻度よく行っても構わない。逆に始めの１回だけでもかまわない。また、本実施例では機械力測定運転の時間は２分であるが、機械力のばらつきを低減させるために洗い工程とほぼ同じくらい長い時間行ってもよい。

続いてすすぎ工程に移る。すすぎ脱水を行い（Ｓ９）、洗剤液を衣類から取り除く。その後、すすぎ水を給水し（Ｓ１０）、機械力測定運転を行う（Ｓ１１）。すすぎに関しても、機械力が高ければ、その分衣類に残った洗剤が押し出されやすく、すすぎ運転の時間短縮に有効である。この機械力測定運転で求めた回転速度で８秒間ドラムを交互に回転させ、すすぎ運転を行い（Ｓ１２）、排水し（Ｓ１３）、一回目のすすぎ工程を終了する。続いて２回目のすすぎ工程を行う。一回目と同様に、すすぎ脱水（Ｓ１４），給水（Ｓ１５），機械力測定運転（Ｓ１６），すすぎ運転（Ｓ１７），排水（Ｓ１８）を行う。この２回のすすぎで機械力測定運転を行っているが、洗い工程で行った結果の回転速度をそのまますすぎ工程に適用し、すすぎ工程の機械力測定運転を省略してもかまわない。

続いて、最終脱水を行い（Ｓ１９）、高速脱水を行う（Ｓ２０）。これは、乾燥前に衣類からできるだけ水分を取り除き、省電力化を目的とし、最終脱水より高速となる１２００rpmで、より長時間となる１５分間行う。長時間脱水を行うことで、衣類がドラム内壁に張り付いているので、それをはがすために衣類ほぐし運転を３分行う（Ｓ２１）。この運転もドラムを交互に回転させるが、回転時間を５秒として、反転周期を短くし、衣類を左右に強く揺さぶり、はがれやすくする。衣類がはがれ、タンブリング動作になった段階で、機械力測定運転を行う（Ｓ２２）。乾燥時においても、機械力が大きくなるように、つまりは落下距離，落下時間を長くすることで衣類を広げることができ、乾燥後のしわつきを低減することができる。この機械力測定運転により求めた回転速度でその後の乾燥運転を行う（Ｓ２３）。乾燥運転もドラムを交互に回転させるが、回転時間を洗い運転より長い２５秒とする。反転させるときに大きな電力が必要であり、頻繁に運転方向を変えると余分な電力がかかってしまう。乾燥運転をしながら、衣類の乾き具合を計測しているが、その乾き具合をもとに乾燥工程の終了の判定を行い（Ｓ２４）、十分乾いたと判断したら乾燥工程を終了し、洗濯・乾燥を終了する（Ｓ２５）。ステップＳ２３で乾燥運転を３０分行ってもステップＳ２４の乾き判定で乾いていないと判断したら、ステップＳ２２の機械力測定運転を再度行う。これは、乾燥が進み、水分が蒸発し、衣類の重量が軽くなり、その重さに合わせた回転速度で回転させるほうが衣類の動きが良くなるため、望ましい。ステップＳ２４の乾き判定で乾いたと判断されるまでこのループを繰り返し行う。

このように、機械力測定運転により衣類に合った回転速度を見つけ、その回転速度により洗い・すすぎ・乾燥運転を行うことで、洗浄力を高め、すすぎ時間を短縮し、乾燥後のしわつきを低減させることができる。

以下、本実施例の機械力測定運転について図５〜図８を用いて説明する。

まず、機械力について説明する。洗浄力は洗剤による化学的な作用と機械的な力の２つの要素が関係している。洗剤量が同じなら、衣類に作用する機械的な力（機械力）が大きいほうが洗浄効果が高い。ドラム式洗濯乾燥機の場合、機械力はドラムの回転とともに衣類自体が落下したときに受ける衝撃力である。この衝撃はドラムも受け、ドラムを支えている外槽にも伝わる。外槽はサスペンションで支持されており、この衝撃を受けて振動する。図５に外槽の振動の様子を示す。衣類の落下により外槽は下向きに動くので、そのときの振動（加速度）を積算することで、衣類に作用した力を計測できる。加速度センサーの向きを上向きに設置したら、加速度センサーの出力がプラス側の値を積算した値を機械力とする。

また、図５に示すように外槽の加速度は大きな振動や小さな振動が入り混じった波形となる。大きな振動が発生しているときは複数の衣類が固まって落下したときであり、小さな振動が発生しているときは個々の衣類がばらばらに落下しているときである。両方とも衣類に機械力を与えており、積算することで総合して機械力を評価することができる。もし、最大値を評価したら、固まった衣類の重量を評価していることになってしまい、望ましくない。

機械力となる積算区間は、一定速になった状態が望ましい。加速中の振動には衣類の落下による振動ではなく、加速したときの反作用による振動も含まれるため、加速中の振動は機械力として評価しないほうが望ましい。

また、本実施例では積算値を機械力としたが、積算した個数で割った平均値としてもかまわない。また、下方向へ動くときの加速度を積算したが、外槽はサスペンションで支持されており、下に動いたら必ず上に戻ってくるので、上方向の動きの加速度を積算してもかまわない。もしくは両方を加算してもかまわない。また、波形をそのまま積算せずに、波形を周波数分析して、全周波数もしくは特定の周波数区間の振幅値を積算してもかまわない。

また、本実施例の振動センサーは３方向を検知できるものであり、上下方向でなく、前後方向もしくは左右方向でもかまわない。また、１方向だけでなく、各方向について積算した値を加算平均もしくは２乗平均してもかまわない。平均する計測軸方向は３方向でなく、２方向でもかまわない。また、計測軸方向で揺れやすい方向と揺れににくい方向があるため、軸方向で重み付けをしたほうが望ましい。

また、本実施例ではサンプリング周波数を５００Ｈｚとして機械力を求めたが、１００Ｈｚ以上のサンプリング周波数が望ましい。

このように機械力を測定した結果とドラムの回転速度の関係を図６に示す。この図には洗浄度も併せて示す。洗浄度とは、汚染布という人工的に汚れをつけた布を衣類に張り付けて洗浄し、この汚染布の反射率が洗浄前と後でどの程度変化したかを示す値である。洗浄度が高ければ、それだけ汚れが落ちたことを示す。この図に示すように、機械力と洗浄度は回転速度に対して同じようなカーブを描く。よって、本発明の機械力を高くする運転を行うことで洗浄力を高めることができる。

また、図７に布量を変えた場合の機械力を示す。□で示した点が布量３kgの場合であり、×で示した点が布量９kgの場合である。また実線は３kgの場合に対して２次曲線で近似した線であり、破線は９kgの場合に対して２次曲線で近似した線である。この図のように機械力は回転速度によって変化し、ピークを示す回転速度が存在する。このピークを示す回転速度は布量によって異なることがわかる。布量が少ない場合、回転速度を高くすると、急激に機械力が低下している。布量が多い場合は、少ない場合に比べて高い回転速度まで機械力は上昇し、さらに回転速度を高くすると緩やかに機械力が低下する。衣類が少ない場合には衣類はドラム内壁面近傍にしかなく、高い回転速度になると遠心力の影響を強く受け、落下しにくくなる。そのため、回転速度が高くなると機械力が急激に低下する。衣類が多い場合には、ドラム内壁面近傍だけでなく、回転中心近くにも衣類が存在するため、回転中心付近の衣類は遠心力の影響が弱いため落下し、それに引きづられて内壁近傍の衣類も落下する。よって衣類が多い場合には比較的高い回転速度でも落下でき、機械力が最高となる回転速度が高くなる。

また図８に、同じ重量で衣類の組み合わせが異なる場合を示す。◇で示した点がバスタオルのみの場合であり、□で示した点がワイシャツのみの場合である。実線はバスタオルに対して２次曲線で近似した線であり、破線はワイシャツに対して２次曲線で近似した線である。この図より衣類の組み合わせによってもピークを示す回転速度が異なることがわかる。バスタオルはワイシャツに比べて水を多く含むことができ、湿布状態での重量が重くなる。同じ回転速度で動かしても、ワイシャツは低い回転速度でもドラム上方まで持ち上がるが、バスタオルの場合、回転速度を高くしないと、ドラム上方まで持ち上げることができない。そのため、バスタオルのような水を多く含む衣類の場合は、機械力が最大になる回転速度が高くなる。

このように衣類の量および組み合わせによって機械力のピークとなる回転速度は異なる。また図８に示すように、同じ布量でも機械力のレベルが全く異なるため、予め設定した閾値で機械力を評価することは難しい。そのため、回転速度を変化させ、各回転速度の機械力を求め、それら結果同士を比較することで、機械力がピークとなる回転速度を見つける。

本発明により、衣類に合わせて機械力がピークなる回転速度を見つけ、その回転速度で運転することにより洗浄力を向上させることができる。

以下、本発明の機械力測定運転について図９，図１０を用いて説明する。図９は機械力測定運転のフローを示し、図１０はドラムの回転速度を示す。機械力測定運転を開始すると（Ｓ１０１）、図４のステップＳ２で行った布量の検出結果に基づき動作パターンを変更する（Ｓ１０２）。これは先に説明したように、布量によって、機械力がピークとなる回転速度の傾向が異なるためであり、あらかじめ布量に合わせて探索する回転速度範囲を制限することで、効率よく機械力がピークとなる回転速度を見つけることができる。

布量が少ない場合には、探索回転速度範囲を３５〜３９rpmとし、布量が多い場合には３７〜４１rpmとする。布量が少ない場合の探索運転は、まず右周りに３５rpmで１０秒間運転する（Ｓ１０３）その間の振動センサーの振動積算値から機械力Ｖ１１を求める。この機械力Ｖ１１をメモリに記憶させる。次に、左回りに３９rpmで１０秒間回転させる（Ｓ１０４）。ここでも同様に機械力Ｖ１２を求め、メモリに記憶させる。これらの運転の間にドラムを停止させる時間を設ける。本実施例では３秒としており、洗浄力を向上させるために回転している時間より短い時間が望ましい。以下同様に、右周りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ１０５）、その間の機械力をＶ１３として記憶する。左回りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ１０６）、その間の機械力をＶ２３として記憶する。右回りに３９rpmで１０秒間回転させ（Ｓ１０７）、その間の機械力をＶ２２として記憶する。左回りに３５rpmで１０秒間回転させ（Ｓ１０８）、その間の機械力をＶ２１として記憶する。このように回転速度と回転方向を変化させて、その間の機械力を求める。これらの機械力を比較して、機械力が高くなる回転速度を求める。まず、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１は回転方向が異なるが同じ回転速度であるため、これらの値を加算して３５rpmでの機械力とする。同様に、機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２も回転方向が異なるが、これらの値を加算して３７rpmでの機械力とする。機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３も回転方向が異なるが、これらの値を加算して３９rpmでの機械力とする。本実施例のように、同じ回転速度で複数回回転させ、加算もしくは平均することで、機械力のばらつきを低減させるほうが望ましい。また、回転速度も上昇させる、降下させる等の規則正しく回転速度を変化させるよりも、ランダムに変化させるほうが望ましい。

機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１の和と機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２の和を比較し（Ｓ１０９）、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ１２の和が大きければ、機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和と比較し（Ｓ１１０）、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ１２の和が大きければ、３５rpmの機械力が大きいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３５rpmにする（Ｓ１１１）。また、ステップＳ１１０において機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和が大きければ、３７rpmの機械力が大きいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３７rpmにする（Ｓ１１２）。

ステップＳ１０９において機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１の和と機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２の和を比較し、機械力Ｖ２１と機械力Ｖ２２の和が大きければ、機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和と比較し（Ｓ１１３）、Ｖ２１とＶ２２の和が大きければ、３９rpmの機械力が大きいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３９rpmにする（Ｓ１１４）。また、ステップＳ１１３において機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和が大きければ、３７rpmの機械力が大きいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３７rpmにする（Ｓ１１２）。このような工程を経て、機械力測定工程を終了する（Ｓ１１５）。

布量が多い場合には、探索回転速度を３７rpm（Ｓ１１５），４１rpm（１１６），３９rpm（Ｓ１１７），３９rpm（Ｓ１１８），４１rpm（Ｓ１１９），３７rpm（Ｓ１２０）と変化させて、同様に機械力を求め、これらの機械力を比較して、機械力が高くなる回転速度を求める（Ｓ１２１〜Ｓ１２６）。

以上のように回転速度を変化させ、機械力を求め、その結果を比較して、機械力が最大となる回転速度を求め、その回転速度を洗い運転時の回転速度に設定して運転する（図４のステップＳ６）。これにより、衣類の重さ，種類に応じて、回転速度を変化させて、機械力が最大となる回転速度で運転することができる。

次に第２の実施例を図１１，図１２を用いて説明する。本実施例の洗濯乾燥機の構造は第１の実施例と同じであり、説明を省略する。また、洗濯，乾燥および洗濯乾燥時の運転のフローも第１の実施例と同じであり、説明を省略する。第１の実施例と異なるところは、機械力が最大となる回転速度を探索する工程であり、図１１，図１２を用いて説明する。本実施例では、回転速度と機械力（振動積算値）との関係を推定し、それを基に探索する。図１１はその機械力測定工程のフローを示し、図１２はそのときのドラムの回転速度を示す。

まず右周りに３５rpmで１０秒間運転する（Ｓ２０２）その間の振動センサーの振動積算値から機械力Ｖ１を求める。この機械力Ｖ１をメモリに記憶させる。次に、左回りに３９rpmで１０秒間回転させる（Ｓ１０４）。ここでも同様に機械力Ｖ２を求め、メモリに記憶させる。これらの回転の間にドラムを停止させる時間を設ける。本実施例では３秒としており、洗浄性能を向上させるためにも停止時間は短いほうが望ましく、停止時間は回転している時間より短い時間が望ましい。以下同様に、右周りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ２０４）、その間の機械力をＶ３として記憶する。左回りに３８rpmで１０秒間回転させ（Ｓ２０５）、その間の機械力をＶ４として記憶する。右回りに４０rpmで１０秒間回転させ（Ｓ２０６）、その間の機械力をＶ５として記憶する。左回りに３６rpmで１０秒間回転させ（Ｓ２０７）、その間の機械力をＶ６として記憶する。このように回転速度と回転方向を変化させて、その間の機械力を求める。これらの機械力と回転速度の関係を表す近似式を作成する（Ｓ２０８）。図７，図８のように回転速度と機械力の関係は山なりのカーブを描くため、２次式で近似する。機械力をＶとし、回転速度をｗとしたとき、近似式はＶ＝ａ×ｗ²＋ｂ×ｗ＋ｃと書ける。ａ，ｂ，ｃは定数である。この近似式のピークとなる回転速度は−ｂ／（２×ａ）であり、この速度を洗い工程での回転速度に設定し（Ｓ２０９）、機械力測定工程を終了する（Ｓ２１０）。本実施例では２次式で近似したが別の式で近似してもかまわない。

次に、第３の実施例を示す。本実施例も洗濯乾燥機の構造は第１の実施例と同じであり、説明を省略する。また、洗濯，乾燥および洗濯乾燥時の運転のフローも第１の実施例と同じであり、説明を省略する。第１の実施例と異なるところは、機械力が最大となる回転速度を探索する工程であり、図１３，図１４を用いて説明する。本実施例での探索アルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズムを使う。図１３はその機械力測定工程のフローを示し、図１４はそのときのドラムの回転速度を示す。

まず右周りに３５rpmで１０秒間運転する（Ｓ３０２）その間の振動センサーの振動積算値から機械力Ｖ１を求める。この機械力Ｖ１をメモリに記憶させる。次に、左回りに３９rpmで１０秒間回転させる（Ｓ３０３）。ここでも同様に機械力Ｖ２を求め、メモリに記憶させる。これらの回転の間にドラムを停止させる時間を設ける。本実施例では３秒としており、洗浄性能を向上させるためにも停止時間は短いほうが望ましく、停止時間は回転している時間より短い時間が望ましい。つづいて、右周りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ３０４）、その間の機械力をＶ３として記憶する。

これらの機械力は第１世代の集合として扱い、この中で最適と思われる回転速度を中心に第２世代の集合を作成する。そのために、まず、これらの機械力から最大値を求める。機械力Ｖ１が機械力Ｖ２より大きければ（Ｓ３０５）、機械力Ｖ３と比較し（Ｓ３０６）、機械力Ｖ１が大きければ、３５rpmを中心に第２世代を作成する。３５rpmをＷ６、３４rpmをＷ４、３６rpmをＷ５とする第２世代の回転速度を設定する（Ｓ３０７）。ステップＳ３０６で機械力Ｖ３が大きければ３７rpmを中心に第２世代を作成する。３７rpmをＷ６、３６rpmをＷ４、３８rpmをＷ５とする第２世代の回転速度を設定する（Ｓ３０８）。ステップＳ３０５で機械力Ｖ２が大きければ、機械力Ｖ３と比較し（Ｓ３０９）、機械力Ｖ２が大きければ、３９rpmを中心に第２世代を作成する。３９rpmをＷ６、３８rpmをＷ４、４０rpmをＷ５とする第２世代の回転速度を設定する（Ｓ３１０）。ステップＳ３０９で機械力Ｖ３が大きければ３７rpmを中心に第２世代を作成する。３７rpmをＷ６、３６rpmをＷ４、３８rpmをＷ５とする第２世代の回転速度を設定する（Ｓ３０８）。

このように、第２世代の回転速度が決められ、これらの回転速度でさらに回転させて、各回転速度での機械力を求める。左周りにＷ４で１０秒間回転させ（Ｓ３１１）、その間の機械力をＶ４として記憶する。右周りにＷ５で１０秒間回転させ（Ｓ３１２）、その間の機械力をＶ５として記憶する。左周りにＷ６で１０秒間回転させ（Ｓ３１３）、その間の機械力をＶ６として記憶する。これらの機械力から最大値を求める。機械力Ｖ４と機械力Ｖ５を比較し（Ｖ３１４）、機械力Ｖ４が大きければ、機械力Ｖ４と機械力Ｖ６を比較し（Ｖ３１５）、機械力Ｖ４が大きければ、機械力Ｖ４が最大値であり、Ｗ４を洗い工程での回転速度に設定する（Ｓ３１６）。ステップＳ３１６で機械力Ｖ６が大きければ、機械力Ｖ６が最大値であり、Ｗ６を洗い工程での回転速度に設定する（Ｓ３１７）。ステップＳ３１４で機械力Ｖ５が大きければ、機械力Ｖ５と機械力Ｖ６を比較し（Ｓ３１８）、機械力Ｖ５が大きければ機械力Ｖ５が最大値であり、Ｗ５を洗い工程での回転速度に設定する（Ｓ３１９）。Ｓ３１９で機械力Ｖ６が大きければ、機械力Ｖ６が最大値であり、Ｗ６を洗い工程での回転速度に設定する（Ｓ３１７）。このようにして、衣類の量，布質に応じて、機械力が大きくなる回転速度を求め、その回転速度を洗い工程に適用する。本実施例では第２世代で収束させたが、さらに増やしてもかまわない。

第４の実施例について説明する。本実施例では洗濯，洗濯・乾燥を行う場合、ユーザーがその性能度合いを図１５に示す操作パネルで調整できるようになっている。操作パネル上には、コースを選択する洗濯ボタン６１，乾燥ボタン６２，洗濯・乾燥ボタン６３と、運転時間を調整する洗い時間ボタン６４，すすぎ回数ボタン６５，脱水時間ボタン６６，乾燥時間ボタン６７と、運転開始，一時停止を行うスタートボタン６８を設ける。また、表示パネル上には洗い時間表示６９，すすぎ回数表示７０，脱水時間表示７１，乾燥時間表示７２，残時間表示７３，コース表示部７４を設ける。コース表示部７４には、標準７５，念入り７６，ソフト７７，ナイト７８が点灯できるようになっている。念入りは標準に比べて、洗浄力が高くなるようにドラムの回転時間，運転時間を長くしたコースであり、ソフトは逆に衣類の傷みを抑えた運転を行うコースであり、ナイトは夜間に運転できるように騒音を抑えたコースである。これらのコースは、コースを選択するボタン６１〜６３を押すごとに点灯するコースが変わり、ユーザーが選択できる。ソフトコースを選択した場合、衣類の傷みを抑えるために、機械力が大きくならないように運転する必要がある。そこで、機械力が小さくなる回転速度で洗濯する。

本実施例も洗濯乾燥機の構造は第１の実施例と同じであり、説明を省略する。また、洗濯，乾燥および洗濯乾燥時の運転のフローも第１の実施例と同じであり、説明を省略する。第１の実施例と異なるところは、機械力測定工程であり、図１６を用いて説明する。本実施例では第一の実施例と目的が逆であり、機械力が最小となる回転速度を求める。

まず右周りに３５rpmで１０秒間運転する（Ｓ４０２）その間の振動センサーの振動積算値から機械力Ｖ１１を求める。この機械力Ｖ１１をメモリに記憶させる。以下同様に、左周りに３９rpmで１０秒間回転させ（Ｓ４０３）、その間の機械力をＶ１２として記憶する。右周りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ４０４）、その間の機械力をＶ１３として記憶する。左回りに３７rpmで１０秒間回転させ（Ｓ４０５）、その間の機械力をＶ２３として記憶する。右回りに３９rpmで１０秒間回転させ（Ｓ４０６）、その間の機械力をＶ２２として記憶する。左回りに３５rpmで１０秒間回転させ（Ｓ４０７）、その間の機械力をＶ２１として記憶する。このように回転速度と回転方向を変化させて、その間の機械力を求める。これらの機械力を比較して、機械力が高くなる回転速度を求める。まず、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１は回転方向が異なるが同じ回転速度であるため、これらの値を加算して３５rpmでの機械力とする。同様に、機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２も回転方向が異なるが、これらの値を加算して３７rpmでの機械力とする。機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３も回転方向が異なるが、これらの値を加算して３９rpmでの機械力とする。

機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１の和と機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２の和を比較し（Ｓ４０８）、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ１２の和が小さければ、機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和と比較し（Ｓ４０９）、機械力Ｖ１１と機械力Ｖ１２の和が小さければ、３５rpmの機械力が小さいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３５rpmにする（Ｓ４１０）。また、ステップＳ４０９において機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和が小さければ、３７rpmの機械力が小さいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３７rpmにする（Ｓ４１１）。

ステップＳ４０８において機械力Ｖ１１と機械力Ｖ２１の和と機械力Ｖ１２と機械力Ｖ２２の和を比較し、機械力Ｖ２１と機械力Ｖ２２の和が小さければ、機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和と比較し（Ｓ４１２）、機械力Ｖ２１と機械力Ｖ２２の和が小さければ、３９rpmの機械力が小さいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３９rpmにする（Ｓ４１３）。また、ステップＳ４１２において機械力Ｖ１３と機械力Ｖ２３の和が小さければ、３７rpmの機械力が小さいと判断し、洗い運転時の回転速度Ｗを３７rpmにする（Ｓ４１１）。このような工程を経て、機械力測定工程を終了する（Ｓ４１４）。

以上のように回転速度を変化させ、機械力を求め、その結果を比較して、機械力が最小となる回転速度を求め、その回転速度を洗い運転時の回転速度に設定して運転する（図４のステップＳ６）。これにより、衣類の重さ，種類に応じて、回転速度を変化させて、機械力が小さい回転速度で運転し、衣類の痛みを抑えながら運転することができる。

最後に第５の実施例を説明する。本実施例は図４の洗い運転（ステップＳ６）における衣類の絡みを防止する運転に関するものである。衣類が絡みだすと、衣類は個別に落下しなくなり、固まって落下する。固まった衣類は重く、落下時の衝撃は大きくなる。その様子を図１７に示す。この図に示すように、絡んだ状態になると、加速度に大きな出力が表れる。この大きな衝撃を検知することで衣類の絡み具合を検知する。衣類の絡みはドラムを一方向に回転させる時間が長ければ、どんどん絡んでしまう。そこで、衣類が絡み始めた段階でドラムの回転を停止させ、反転させることで絡みを解く。このフローを図１８に示し、説明する。

洗い運転を開始したら（Ｓ５０１）、洗い時間Ｔ１を計測し始める（Ｓ５０２）。次にモータに電流を流し、ドラムを右周りに回転させる（Ｓ５０３）。ドラムの回転時間Ｔ２を計測し始める（Ｓ５０４）。ドラムが回転している間、振動センサーで振動値Ｘを測定する（Ｓ５０５）。振動値Ｘが所定の値Ｘａより小さければ（Ｓ５０６）、絡んでいないと判断し、回転を続ける。ドラム回転時間が１５秒に満たない場合（Ｓ５０７）は、ステップＳ５０５から繰り返し、１５秒に達したら、モータをオフしてドラムの回転を停止する（Ｓ５０８）。停止時間Ｔ３を計測し始め（Ｓ５０９）、５秒経過したら（Ｓ５１０）、モータに電流を流してドラムを逆方向となる左回りに回転させる（Ｓ５１１）。ステップＳ５０６で振動値が所定の値Ｘａより大きければ、衣類が絡み始めたと判断する。ただし、所定の洗浄性能を得るためには最低限必要な時間回転させた方が望ましく、ドラムは８秒以上回転させる。そのため、ドラム回転時間Ｔ２が８秒以上の場合には（Ｓ５１２）、モータをオフし、回転を停止させる（Ｓ５０８）。このとき、所定の回転時間１５秒に達しなかった時間を回転不足時間Ｔｃに追加する（Ｓ５１３）。これは、所定の回転時間をスキップしたことにより、ドラムが回転している時間が短くなるので、その分洗浄時間を延長させるためである。

このように右回転、停止を終えた後、左回転に移るが、左回転も同様に運転する。ドラムの回転時間Ｔ２を計測し始める（Ｓ５１４）。ドラムが回転している間、振動センサーで振動値Ｘを測定する（Ｓ５１５）。振動値Ｘが所定の値Ｘａより小さければ（Ｓ５１６）、絡んでいないと判断し、回転を続ける。ドラム回転時間が１５秒に満たない場合（Ｓ５１７）は、ステップＳ５１５から繰り返し、１５秒に達したら、モータをオフしてドラムの回転を停止する（Ｓ５１８）。停止時間Ｔ３を計測し始め（Ｓ５１９）、５秒経過したら（Ｓ５２０）、モータに電流を流してドラムを逆方向となる右回り、ステップＳ５０３に戻る。ステップＳ５１６で振動値が所定の値Ｘａより大きければ、衣類が絡み始めたと判断する。ただし、洗浄に最低限必要な時間回転させた方が望ましく、ドラム回転時間Ｔ２が８秒以上の場合に（Ｓ５１１）、モータをオフし、回転を停止させる（Ｓ５２２）。このとき、所定の回転時間１５秒に達しなかった時間を回転不足時間Ｔｃに追加する（Ｓ５１３）。

このような運転の中で、洗い時間Ｔ１が所定の時間に達したら（Ｓ５２３）、洗い運転を終了させる（Ｓ５２４）。ここでの所定時間は、初期設定では１０分であるが、先にも述べたように、絡みを防ぐために回転時間をスキップしたことによる回転不足時間Ｔｃを追加した１０分＋Ｔｃとなる。回転不足時間を追加した方が洗浄力が高くなるため望ましいが、時間の延長につながるため、追加しなくてもよい。本実施例は、洗い工程だけ述べたが、すすぎ工程，乾燥工程でも同様に適用できる。

以上のように、本発明は洗い時，すすぎ時，乾燥時において、ドラムの回転方向と回転速度を変えて、外槽の振動を外槽に取り付けた加速度センサーで計測し、そのセンサー出力の積算値が大きくなる回転速度を求め、その後その回転速度で運転することで、衣類の重さ，種類によらず高い機械力を与えることができ、洗浄力を高めることができる。

また、逆に振動センサー出力の積算値が小さくなる回転速度で運転することで、衣類を傷めない運転を行うことができる。

また、ドラム回転時のセンサー出力を計測して、過大なセンサー出力を計測したら、回転を停止し、反転動作に移ることで、絡みを防止することができる。

１ 筐体
２ ドア
３ 操作・表示パネル
５ 操作ボタン
６ 表示器
７ 制御装置
８ ドラム
１０ 外槽
１４ 加速度センサー

Claims (2)

1. 衣類を収容するドラムと、前記ドラムを内包する外槽と、前記ドラムを回転駆動する駆動装置と、前記ドラムの回転速度を測定する装置と、前記外槽の動きを検知する検知手段と、前記回転速度から前記駆動装置を制御する制御装置とを有し、洗い工程，すすぎ工程，乾燥工程のいずれかの工程で、上方から落下させるタンブリング動作により前記衣類に受ける力である機械力が大きくなる回転速度を探索する区間を設け、この区間の後の回転速度を前記探索結果に基づき制御するドラム式洗濯乾燥機において、
   前記機械的な力が大きくなる回転速度を探索する区間では、複数の予め定められた所定回転速度でドラムを正転・逆転させ、これらの回転速度における前記外槽の動きを前記検知手段で検知し、前記複数の所定回転速度における前記検知手段での検知結果のうち、最も大きな検知結果が得られた回転速度を、前記機械力が大きくなる回転速度として求めることを特徴とするドラム式洗濯乾燥機。
2. 前記機械力が大きくなる回転速度を探索するアルゴリズムは、前記外槽の動きを検知する検知手段の出力を積算した値もしくは平均した値を求め、その値が大きくなる回転速度を探索することを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯乾燥機。

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