JP7351737B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、ドラム式洗濯機に関するもので、特にドラム式洗濯機の脱水時の低振動化に関する。

ドラム式洗濯機は、水を溜める外槽と、外槽の内部に回転可能に支持されたドラムと、外郭をなす筐体と、外槽を筐体に支持する弾性支持機構などによって構成される。衣類の脱水は、ドラムを高速で回転させて行う。このとき、ドラム内の衣類分布に偏りが生じていると、ドラムが回転する際に外槽に振動が発生する。この振動は、外槽から弾性支持機構を介して筐体、床へと伝達する。外槽の弾性支持機構の減衰力が大きい程、外槽の振動を低減することができるが、所定の回転速度以上では筐体や床への伝達力が増加する。また、脱水を行う回転速度に到達するまでに、外槽や筐体の共振があり、それによっても伝達力が増加する。

特許文献１には、衣類を収容するドラムと、該ドラムを内包する外槽と、該外槽を収容する筐体と、ドラムを回転駆動する駆動機構と、ドラムが脱水時に回転する方向に対して衣類が上昇する側に外槽の振動を抑制する可変減衰機構を設け、可変減衰機構は外部より減衰性能を変更することが可能で、脱水運転時に筐体の左右共振回転速度よりも高い回転速度において減衰力を低下させる方法が提案されている。これにより、筐体の左右振動を低下させ、床への伝達力を低減することが可能と記されている。

特許文献２には、衣類が収容され、所定の回転軸周りで回転する回転槽を有する洗濯機に、ネットワークを介して接続され、且つ、洗濯機が設置された家屋の床の振動の時間変化を測定する振動センサを有する情報処理装置を用いて、洗濯機を制御する制御方法であって、情報処理装置が備えるプロセッサに、振動センサによって、所定期間において検出された振動の時間変化を表す振動データを取得させ、所定期間における洗濯機の運転状況を示すログデータを洗濯機から取得させ、振動データと、ログデータと、に基づき、床が特異的に大きく振動する洗濯機の運転モードを推定させ、床の振動が低減されるように、運転モードの変更を要求する変更要求を出力させる制御方法が提案されている。これにより、ユーザの感覚に依存することなく、洗濯機から発生した振動が家屋や家屋に設置された家具にダメージを与えるリスクを低減させることができる、と記されている。

特許第６４４６１８５号 特開２０１９－５０５１号

特許文献１には、減衰力の切り替えを行う手法が記載されており、外槽共振時には減衰力を大きく設定し、高速時には減衰を小さくして床への伝達力を低減するとされている。しかしながら、筐体の共振は本体のみでは決まらず、床の剛性など環境によっても変化するため、それらの把握が必要である。

また、特許文献２には、床の振動を測定する振動センサを設け、振動センサの振動データと運転状況を示すログデータとに基づき、床が特異的に大きく振動する洗濯機の運転モードを推定し、床の振動が低減されるように、運転モードを変更するとされている。しかしながら、運転モードを変更する場合、外槽の共振時の振動の低減には繋がりにくいため、外槽の共振時の振動低減が課題である。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、設置環境に依存しにくいドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

前記目的を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物を収容するドラムと、該ドラムを内包する外槽と、該外槽を収容する筐体と、前記ドラムを回転駆動する駆動機構と、前記外槽の下部を支持するリニアアクチュエータと、該リニアアクチュエータを制御する制御装置と、を有するドラム式洗濯機であって、前記ドラム式洗濯機の設置環境に依存する前記筐体の振動を測定する筐体振動センサを有し、前記制御装置は、脱水時に、前記筐体振動センサの測定結果を基に前記リニアアクチュエータの制御方法を変更す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。

本発明によれば、筐体に設けた筐体振動センサで共振回転速度を把握し、筐体の振動モードに応じてリニアアクチュエータを適正に制御することで、筐体の振動や床への伝達力を低減することが可能であり、設置環境に依存しにくいドラム式洗濯機を提供できる。

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実施形態に係るドラム式洗濯機の内部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。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の筐体左右振動に関わる力の伝達の一例を示す模式図である。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の筐体上下振動に関わる力の伝達の一例を示す模式図である。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の筐体左右振動を示す模式図である。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の筐体上下振動を示す模式図である。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の筐体左右振動に与える設置床の硬さの影響を示す模式図である。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の制御方法の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るドラム式洗濯機の制御変更時の回転速度を示す模式図である。 第２実施形態に係るドラム式洗濯機の制御方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るドラム式洗濯機の制御変更時の回転速度を示す模式図である 第３実施形態に係るドラム式洗濯機における左右方向の力の伝達を示す模式図である。 第４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４実施形態に係る筐体左右振動を示す模式図である。

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る。図２は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の内部構造を示すために筐体１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、上面カバーパネル１ｅ、前面下部カバー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の略中央に設けた洗濯物を出し入れするための投入口を塞ぐためのもので、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上部に設けた制御装置７（図２参照）に電気的に接続している。また、図２に示すように、筐体１の上部には筐体１の振動を測定するための筐体振動センサ１ｇを設けており、筐体振動センサ１ｇは制御装置７に電気的に接続している。ベース１ａの４隅下部にはゴム製の脚１ｈが設けられている。

図２に示すドラム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のための多数の貫通孔を有し、前側端面に洗濯物を出し入れするための開口部８ａを設けている。開口部８ａの外側にはドラム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、乾燥時にドラム８を回転すると、洗濯物はリフタ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。ドラム８の回転軸は、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９はドラム８を同軸上に内包し、後側端面の外側中央に駆動機構１０を設けている。駆動機構１０のシャフト１０ａは外槽９を貫通し、ドラム８と結合している。なお、外槽９は前側中央に洗濯物を出し入れするための開口部９ａを有している。また、駆動機構１０には回転速度を検出する回転速度検出装置１０ｂが設けられている。

外槽９の開口部９ａと筐体１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９ｂは外槽９の底面最下部に設けられており、内部排水ホース１２と接続している。内部排水ホース１２は糸くずを捕集するための糸くず捕集ボックス１３を介して、外部排水ホース１４に接続している。糸くず捕集ボックス１３には、洗濯水を循環するための循環ポンプ１５が設けられており、循環経路１５ａを介して水をドラム８内に散布する。外部排水ホース１４には排水弁１４ａが設けてあり、排水弁１４ａを閉じて給水することで外槽９に水を溜め、排水弁１４ａ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センサ１６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ドラム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。

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２０によって防振支持され、上部を前後方向の姿勢を保持するための前補助バネ９ｃ、後補助バネ９ｄによって支持されている。弾性支持機構２０は、バネ２１とリニアアクチュエータ３０で構成されている。リニアアクチュエータ３０は、制御装置７に電気的に接続しており、任意の力を出力することが可能であり、かつ左右のリニアアクチュエータ３０はそれぞれ異なる制御をさせることも可能である。

次に、ドラム式洗濯機１００における脱水時の振動について説明する。脱水運転では、一般的にドラム８の回転速度を段階的に上昇させ、最終的に上昇させる回転速度は運転コースなどにもよるが９００～１４００ｍｉｎ^－１程度で行われることが多い。ドラム８の回転速度を上昇させる際に、まず１００～３００ｍｉｎ^－１程度において外槽９が左右や上下、前後方向に共振する。さらに回転速度を上昇させると４００～６００ｍｉｎ^－１程度で筐体が左右や前後方向に共振し、１０００～１４００ｍｉｎ^－１程度で筐体１が上下方向に共振する。

次に、弾性支持機構２０のばね定数や減衰係数と振動の関係を振動の形態ごとに説明する。まず、外槽９共振時にはばね定数が小さく、減衰係数が大きい程、外槽９の振動を抑制することが可能になる。また、外槽９の共振回転速度より十分に高くなると、外槽９の振動は弾性支持機構２０のばね定数や減衰係数に依存しにくくなる。その領域においては、外槽９の振動を筐体１に伝えないことが望ましく、外槽９から筐体１への伝達力が小さい程、筐体１の振動や床振動が小さくなる。ここで、伝達力はばね力と減衰力の和である。すなわち、弾性支持機構２０のばね定数や減衰係数は小さい方が望ましい。

しかし、ドラム式洗濯機１００のように外槽９から筐体１への接続部が弾性支持機構２０の他にもベローズ１１など複数存在する場合、前記の考えが当てはまらない場合がある。その一例として、筐体左右共振時の振動を用いて説明する。

図３は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の筐体左右振動に関わる力の伝達の一例を示す模式図である。図３は、外槽９が反時計回りに（太い実線矢印のドラム８の回転方向参照）円の軌跡を描きながら振動した際に、上側の位置に移動した時に各因子から筐体１が受ける力を筐体１の左右振動に着目して示す。筐体１の左右振動は、左右に倒れるように振動するため、図３に示すような本体下部の点を中心とした回転振動となる。外槽９が上に移動した場合、変位は上向き、速度は左向きとなるため、ベローズ１１のばね力は上向き、減衰力は左向きに伝達力を持つ。

ここで、ベローズ１１の支持位置が、筐体１が左右に振動する際の振動の回転中心より高いため、ベローズ１１の減衰成分による伝達力は反時計回りのモーメントとなる。一方、ベローズ１１のばね力は上向きのため筐体１を左右方向に倒す力は小さい。

また、左右の弾性支持機構２０に関しては、上下方向の変位は上向き、速度はほぼ０となるため、ばね力は筐体１に上向きの力を加え、減衰力はほぼ０となる。ここで、筐体１の左右振動の中心が筐体１の左右方向の中央付近かつ下部付近にあることを考慮すると、図３に示すように左側の弾性支持機構２０は筐体１の回転振動の中心よりも左側に接続しているため、ばね力は時計回りのモーメントとなる。一方、右側の弾性支持機構２０は筐体１の回転振動の中心よりも右側に接続しているため、ばね力は反時計回りのモーメントとなる。

図３において、ベローズ１１によるモーメントをＭ_１、左側の弾性支持機構２０によるモーメントをＭ_２、右側の弾性支持機構２０によるモーメントをＭ_３とし、筐体１に働くモーメントの合計であるＭは（１）式で表すことができる。ここで、モーメントは時計回りを正とする。
Ｍ＝Ｍ_１＋Ｍ_２＋Ｍ_３ （１）

さらに、回転中心からベローズ１１、左側の弾性支持機構２０、右側の弾性支持機構２０のそれぞれの接続位置までの距離をｌ_１，ｌ_２，ｌ_３とし、ベローズ１１からの伝達力Ｆ_１は左向きを正とし、左右の弾性支持機構２０からの伝達力Ｆ_２、Ｆ_３は上向きを正とする。筐体１に働くモーメントＭは（２）式で表すことができる。
Ｍ＝－Ｆ_１ｌ_１＋Ｆ_２ｌ_２－Ｆ_３ｌ_３ （２）

ここで、筐体左右振動を低減するために弾性支持機構２０からの伝達力Ｆ_２、Ｆ_３を同じ比率で低減した場合、Ｆ_２ｌ_２とＦ_３ｌ_３相殺してＦ_１ｌ_１が残る。しかし、Ｍが０となるようにＦ_３対してＦ_２を大きくすることで、Ｆ_２、Ｆ_３を同じように低減した場合に比べてＭを小さくすることができ、筐体振動を低減することが可能となる。

このように、ドラム８の回転速度について、外槽９の共振回転速度より高い回転速度だからといって、個々の要素からの伝達力を低減しても筐体振動が低減しない場合が生じる。その場合、ベローズ１１のような弾性支持機構２０以外の接続部からの伝達力を把握し、それらを相殺するようにリニアアクチュエータ３０の出力を制御することで、振動の低減が可能となる。

また、ドラム８の回転によって、外槽９が反時計回りに回転するように振動する中で外槽９が中心より右側に位置した場合、変位は右向き、速度は上向きとなる。その時、筐体１を左右に倒す力としては、ベローズ１１からのばね力があり、筐体１を右に倒す向きに作用する。また、その他の力としては、左右のリニアアクチュエータ３０の減衰力は上向きとなるため、左側のリニアアクチュエータ３０の減衰力は筐体１を右に倒す向きとなり、右側のリニアアクチュエータ３０の減衰力は筐体１を左に倒す向きとなる。従って、ベローズ１１からの伝達力を相殺するためには、左側のリニアアクチュエータ３０の減衰力は小さい方が望ましく、右側のリニアアクチュエータ３０の減衰力は大きい方が望ましい。

以上のように、筐体１の左右振動を低減するためには、左右のリニアアクチュエータ３０で他の伝達箇所からの力を相殺することが望ましい。具体的には、ばね定数に関しては右側に対して左側を大きく、減衰係数に関しては左側に対して右側を大きくすることが望ましい。

図４は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の筐体上下振動に関わる力の伝達の一例を示す模式図である。図４は、外槽９が反時計回りに円の軌跡を描きながら振動した際に、上側の位置に移動した時に各因子から筐体１が受ける力を筐体１の上下振動に着目して示す。筐体１に上下方向に加えられる力は、ベローズ１１や弾性支持機構２０などの伝達力がある。

図４のように外槽９が上側に振動した場合、変位は上方向、速度の上下方向成分は０となるため、ベローズ１１や弾性支持機構２０の減衰成分からの伝達力は０となり、ベローズ１１や弾性支持機構２０のばね力は全て上向きとなる。従って、各接続部からの力の向きが同じであるため、打ち消しあうことがない。また、図４の位置から進み、外槽９が左側に位置した時、上下方向の変位は０、速度は下向きとなる。すなわち、弾性支持機構２０、ベローズ１１のばね力は０、減衰力は全て下向きとなる。このように、各接続部からの伝達力は全て同じ向きとなり、打ち消しあうことがない。

従って、上下方向の振動を低減するためには、各々の接続部のばね定数、減衰係数を小さくすることが望ましい。従って、弾性支持機構２０のばね定数、減衰係数は小さい程望ましい。すなわち、リニアアクチュエータ３０のばね定数はバネ２１のばね定数の負の値となることが望ましい。

図５Ａは、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の筐体左右振動を示す模式図である。図５Ｂは、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の筐体上下振動を示す模式図である。図５Ａ、図５Ｂは、制御方法を変更したときの筐体１の左右振動（筐体左右振動）および筐体１の上下振動（筐体上下振動）を示す。比較対象として、弾性支持機構２０にリニアアクチュエータ３０を設けるのではなく、減衰係数が一定のオイルサスペンションを設けた場合も併せて示す。図５Ａは筐体左右振動、図５Ｂは筐体上下振動を示している。

ここで、筐体左右振動適正制御は、筐体１に働くモーメントが小さくなるように制御しており、具体的にはベローズ１１からの伝達力を相殺するように左側の弾性支持機構２０のばね定数を右側に対して大きくし、右側の弾性支持機構２０の減衰係数を左側に対して大きくしている。

一方、筐体上下振動適正制御は、外槽９から筐体１への伝達を小さくするために、弾性支持機構２０のばね定数、減衰係数ともに０とする。すなわち、左右のリニアアクチュエータ３０のばね定数はバネ２１を相殺するように負の値としている。なお、図中の領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃはそれぞれ外槽共振回転速度領域、筐体左右共振回転速度領域、筐体上下共振回転速度領域を示している。

図５Ａに示すように、リニアアクチュエータ３０を筐体左右振動適正制御とすることで、オイルサスペンションに比べて領域Ｂにおいて筐体左右振動を低減できていることが分かる。また、図５Ｂに示すように、筐体上下振動適正制御とすることで、領域Ｃにおける筐体上下振動を低減することが可能である。また、筐体上下振動適正制御とした場合は、筐体左右振動はオイルサスペンションの場合と同程度となり、筐体左右振動適制御として場合は筐体上下振動はオイルサスペンションの場合と同程度となっている。このように、振動方向に応じて制御方法を変更することが望ましい。しかし、筐体１の共振回転速度は一意に決まるものではなく、環境の条件によっても変化する。

図６は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の筐体左右振動に与える設置床の硬さの影響を示す模式図である。図６に示すように、床が硬いほど筐体１の左右共振となる回転速度は高くなる。図示しないが、筐体上下共振に関しても同様である。共振回転速度は質量とばね定数で決定されるが、ばねが洗濯機本体のばねと床のばねの合成ばねとなるため、床によって共振回転速度が異なることになる。従って、工場出荷時に正確に共振回転速度を把握することは困難となる。そこで、設置環境に依存しにくい制御方法が必要となる。

そこで、本実施形態では、筐体１に設けた筐体振動センサ１ｇで筐体１の左右振動や上下振動を測定し、共振回転速度が低い左右振動に対し、共振回転速度が高い上下方向の振動変位が大きくなった際に左右振動を低減する制御から上下振動を低減する制御に変更する。このように制御を切り替えることで、設置環境によらずに適切に制御し、筐体振動を低減することが可能となる。

次に、本実施形態の制御方法について説明する。
図７は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１で、制御装置７はドラム８の回転速度を１００ｍｉｎ^－１まで上昇させる。１００～４００ｍｉｎ^－１が外槽９の共振が発生するため、ステップＳ１０２では、制御装置７はリニアアクチュエータ３０の制御方法を外槽振動用の制御パラメータに変更する。４００～９００ｍｉｎ^－１の領域に筐体１が左右に振動する共振が発生するため、ステップＳ１０３で、制御装置７はドラム８の回転速度を４００ｍｉｎ^－１まで回転速度を上昇させてから、ステップＳ１０４で制御パラメータを筐体左右振動適正制御に変更する。ステップＳ１０５で、制御装置７はドラム８の回転速度を各コースやユーザ設定で決定される最終脱水回転速度を目標に、ドラム８の回転速度を上昇させる。

ステップＳ１０６で、制御装置７は筐体左右振動と筐体上下振動を比較し、筐体上下振動が大きい場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進み、制御パラメータを筐体上下振動適正制御に変更し、ステップＳ１０８に進む。一方、筐体左右振動の方が大きい場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、制御装置７はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８で、制御装置７はドラム８の回転速度が予め設定された最終脱水回転速度に到達したか判定し、到達していない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、ステップＳ１０５に戻って加速し、到達した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９で、制御装置７は筐体１の上下振動が低下するように、リニアアクチュエータ３０の制御パラメータの探索を行う。ステップＳ１１０で、制御装置７は運転時間が経過したか判定し、経過していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、ステップＳ１０９に戻り、経過した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１でドラム回転を停止し、脱水運転を完了する。

図８は、第１実施形態に係るドラム式洗濯機１００の制御変更時の回転速度を示す模式図である。ドラム８の回転速度を上昇させると、まず１５０ｍｉｎ^－１付近に外槽９の共振がある。さらに回転速度を上昇させると、６００ｍｉｎ^－１付近に筐体１の左右共振があり、筐体左右振動が大きくなっていく。その後は、筐体左右振動は回転速度の上昇に伴い徐々に低下していく。筐体上下共振に近づくと、徐々に筐体上下振動が増加していき、筐体左右振動よりも大きくなる。そこで、制御装置７は、筐体上下振動を低下させるために、筐体上下振動適正制御に切り替える。このように、筐体振動の大きさを基準にすることで、回転速度領域に関わらず、振動を低減することが可能となる。

ここで、ステップＳ１０６では、筐体１の左右方向と上下振動の値を直接比較しているが、操作・表示パネル３の視認性などにより、左右方向と上下方向で重みづけを行った後の値で比較しても構わない。また、左右方向、上下方向の振動の比較だけでなく、左右方向、上下方向、前後方向の内の少なくとも２軸以上で比較しても構わない。

また、本実施形態では複数の制御パラメータを切り替えることで、各回転速度で顕著になる振動の抑制を可能としている。しかし、制御パラメータを急に切り替えるとそれに伴い、外槽や筐体の振動が急峻に変化してしまう。そこで、制御パラメータを変更する際には徐々に変化するように制御を変更することが望ましい。

本実施形態では最終脱水回転速度に到達する前は、回転速度領域ごとに設定された制御パラメータを選択して制御を行っているが、ステップＳ１０９のように回転速度領域ごとに筐体左右振動、外槽左右振動など、もしくはそれらから算出される値を評価指標として、それらの値が低下するように、制御パラメータを探索してもよい。そのようにすることで、予め制御パラメータを設定する必要がなくなる。

本実施形態の制御装置７は、筐体振動センサ１ｇの出力が小さくなるように制御方法を変更することができる。また、制御装置７は、筐体振動センサ１ｇの出力から共振回転速度を判定して記録し、該共振回転速度から制御を変更する切り替え回転速度を算出することができる。

＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係るドラム式洗濯機１００の制御方法を示すフローチャートである。図９を参照して、他の制御切り替え方法を説明する。

図９に示すように、ステップＳ２０１で、制御装置７はドラム８の回転速度を１００ｍｉｎ^－１まで上昇させる。１００～４００ｍｉｎ^－１が外槽の共振が発生するため、ステップＳ２０２で、制御装置７はリニアアクチュエータ３０の制御方法を外槽振動用の制御パラメータに変更する。４００～９００ｍｉｎ^－１の領域に筐体１が左右に振動する共振が発生するため、ステップＳ２０３で、制御装置７はドラム８の回転速度を、４００ｍｉｎ^－１まで回転速度を上昇させてから、ステップＳ２０４で、制御装置７は制御パラメータを筐体左右振動適正制御に変更する。ステップＳ２０５で、制御装置７は最終脱水回転速度を目標に、ドラム８の回転速度を上昇させる。

制御装置７は、ドラム８の回転速度を上昇させながら、ステップＳ２０６で共振判定Ｊ１を行い、筐体左右共振となる回転速度かどうか（筐体左右振動が極大値か否か）を判定する。共振判定は、例えば回転速度と筐体左右振動を記録し、筐体左右振動が最大値となった回転速度を共振とする。共振であると判断された場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、制御装置７は、共振と判断された時の回転速度を筐体左右共振回転速度として記録し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０８に進む。一方、制御装置７は、共振であると判断されない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８で、制御装置７は回転速度判定を行い、記録されている筐体左右共振回転速度と筐体上下共振回転速度から算出する切り替え回転速度となったか判定し、切り替え回転速度となった場合（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９でリニアアクチュエータ３０の制御パラメータを筐体上下振動適正制御に変更し、ステップＳ２１０に進む。ここで、切り替え回転速度は、記録されている筐体左右共振回転速度と筐体上下共振回転速度の中央値などのように求める。一方、制御装置７は、切り替え回転速度でない場合（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０で、制御装置７はステップＳ２０６と同様に共振判定Ｊ２を行い、筐体上下振動が極大値となったか判定する。極大値となった場合（ステップＳ２１０，Ｙｅｓ）、制御装置７は、ステップＳ２１１でその時の回転速度を筐体上下共振回転速度として記録し、ステップＳ２１２に進む。一方、制御装置７は、極大値とならない場合（ステップＳ２１０，Ｎｏ）、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２で、制御装置７は終了判定を行い、設定時間を経過したか判定し、経過した場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ２１３でドラム８の回転を停止し、終了する。一方、制御装置７は、経過していない場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）、ステップＳ２０５に戻る。

図１０は、第２実施形態に係るドラム式洗濯機１００の制御変更時の回転速度を示す模式図である。ドラム８の回転速度を上昇させると、まず１５０ｍｉｎ^－１付近に外槽９の共振がある。さらにドラム８の回転速度を上昇させると、６００ｍｉｎ^－１付近に筐体１の左右共振があり、筐体左右振動が大きくなっていく。ここで、制御装置７は筐体左右振動が最大となった回転速度を筐体左右共振回転速度として記録する。さらに、回転速度を上昇させると切り替え回転速度となり、制御装置７は制御方法を切り替える。この切り替え回転速度は、図１０に示すように、筐体左右共振回転速度と筐体上下共振回転速度の平均値とする。回転速度を上昇させ、筐体上下振動が最大となった時の回転速度を筐体上下共振回転速度として記録する。

このように、筐体１の左右方向及び上下方向の共振回転速度から切り替え回転速度求める用いることで、各軸の振動を比較することなく、制御パラメータの変更が可能となる。

なお、本実施形態では筐体左右共振回転速度と筐体上下共振回転速度を算出し、記録する方法を述べているが、必ずしも両者を記録する必要はない。例えば、加速中に筐体左右共振回転速度を算出し、その回転速度に所定の回転速度を加えるなどして、切り替え回転速度を算出してもよい。このようにすることで、共振回転速度を記録する量を削減することができる。

＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態に係るドラム式洗濯機１００における左右方向の力の伝達を示す模式図である。図１１はドラム式洗濯機１００の外槽９から筐体１に伝わる力を模式的に表す上側面断面模式図である。基本的な構成は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

説明を簡単にするために外槽９から筐体１に伝わる力は、ベローズ１１のばね成分と右側の弾性支持機構２０のばね成分からのみと仮定する。図１１に示すように、ベローズ１１は筐体１前面と外槽９前面を接続するため、筐体１前面に配置される。一方、弾性支持機構２０は、外槽９やドラム８などの支持される構成部品の重心付近を支持するため、筐体１の前後方向の中央付近で筐体１と接続する。このように、外槽９と筐体１の接続箇所は前後方向に異なっている。

ここで、筐体１の左右振動を低減する場合、第１実施形態で述べたように接続部ごとの伝達力を低減するのではなく、外槽９から筐体１への伝達力の総和を小さくすることが望ましい。そこで、図１１に実線の矢印で示すベローズ１１からの伝達力を相殺するように、リニアアクチュエータ３０のばね定数が決定される。

外槽９から筐体１への伝達力は、ベローズ１１からの伝達力Ｆ_１と右側の弾性支持機構２０からの伝達力Ｆ_２の和で表すことができる。また、それぞれの伝達力はばね成分のみを仮定しているため、それぞれのばね定数に変位を乗ずることで求めることができる。外槽９前方の変位ｘ_１と弾性支持機構２０の接続位置の変位ｘ_２が等しい場合、右側の弾性支持機構２０にベローズ１１のばね定数に対して負のばね定数を与えることで相殺が可能である。

しかし、外槽９の振動は洗濯物の片寄り方によって、変位ｘ_１に対する変位ｘ_２の大きさが変化する。従って、所定の振動が発生したときに決定した制御パラメータでは洗濯物の片寄り方などによって外槽９の振動の形態が変わった場合でも、ベローズ１１からの伝達力を良好に相殺できるようにするのが好ましい。

そこで、第３実施形態では、外槽振動センサ１６の値からベローズ１１の接続位置の変位ｘ_１や弾性支持機構２０の接続位置の変位ｘ_２を推定し、制御パラメータを決定する。このようにすることで、洗濯物の片寄り方に寄らずに、ベローズ１１からの伝達力を相殺することが可能となる。本実施形態では、ベローズ１１と右側の弾性支持機構２０のばね成分からのみ伝達すると仮定しているが、実際のドラム式洗濯機１００のように複数個所からの伝達に対しても考え方は同様である。減衰成分からの伝達を考慮する場合は、外槽振動センサ１６の値から各部の振動速度を推定し、制御パラメータを決定する。

以上のように、外槽９の各位置での振動変位、速度を推定して制御パラメータを決定することで、筐体振動を低減することが可能となる。ただし、必ずしも接続位置ごとに変位を推定する必要はなく、予め洗濯物の片寄りの位置や大きさに対応した制御パラメータを決定しておき、外槽振動センサ１６の値からを推定した洗濯物の片寄り位置や大きさを基に制御パラメータを選択してもよい。外槽９の前方が後方に対して大きく振動する前側に洗濯物が片寄った場合は、リニアアクチュエータ３０の出力が大きくなるように制御する。一方、外槽９の後方の振動が前方に対して大きくなる後側に洗濯物が片寄った場合は前側に片寄った場合に比べてリニアアクチュエータ３０の出力が小さくなるようにする。これは、外槽９の前方に対して相対的に振動が大きいため、リニアアクチュエータ３０の小さくても相殺が可能となるためである。

さらに、第３実施形態と第１実施形態もしくは第２実施形態を組み合わせ、外槽振動センサ１６と筐体振動センサ１ｇの両者の情報から制御することで、設置環境と洗濯物が片寄った位置に寄らずに筐体振動の低減を実現することが可能となる。すなわち、制御装置７は、筐体振動センサ１ｇと外槽振動センサ１６との両方の値を用いてリニアアクチュエータ３０の制御を行うとよい。

＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態に係るドラム式洗濯機１００Ａを示す外観斜視図である。基本的な構成は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。第４実施形態は、第１実施形態と異なりゴム製の脚１ｈの代わりに、筐体リニアアクチュエータ４０を設けている。

筐体リニアアクチュエータ４０は、リニアアクチュエータ３０のように任意の力を出力することが可能である。先述の実施形態で述べたように、ドラム式洗濯機１００Ａでは筐体１の左右方向の共振や上下方向の共振などが発生する。共振回転速度近傍以下の回転速度では、ばね定数が大きいほど筐体１の振動を低減することが可能である。一方、それ以上の回転速度ではばね定数が大きいほど床への伝達力が大きくなる。また、減衰係数に関しても、共振回転速度近傍では減衰係数が大きいほど筐体振動は低減し、床への伝達力も小さくなる。しかし、回転速度が高くなると振動の低減量に対し、伝達力の増加量が大きくなる。床への伝達力を最小とするためには、共振回転速度付近まではばね定数、減衰係数ともに大きくし、共振回転速度の√２倍以上の回転速度領域ではばね定数、減衰係数ともに小さくすることが望ましい。

このように振動の形態によって適切な制御方法が異なる。ここで、筐体１の共振回転速度はドラム式洗濯機１００Ａを設置した床面の剛性によっても変化するため、工場出荷時点で共振回転速度を把握することは困難である。そこで、制御装置７は筐体振動センサ１ｇの出力から各軸方向の共振回転速度を求めて記録し、過去に運転した際の共振回転速度データから制御を変更する回転速度を調整する。このようにすることで、設置環境に依存することなく、筐体リニアアクチュエータ４０を適切に制御することが可能となる。

図１３は、第４実施形態に係る筐体左右振動を示す模式図である。図１３は、一例として、筐体リニアアクチュエータ４０のばね定数を可変としたときの、ドラム８の回転速度と筐体左右振動の関係を示す。ばね定数が大きい場合の筐体振動変位を破線で示し、ばね定数が小さい場合の筐体振動変位を一点鎖線で示す。ばね定数が大きいほど共振回転速度が高いことが分かる。また、回転速度が低い場合はばね定数が大きいほど筐体振動が小さくなり、共振回転速度付近で逆転して、ばね定数が小さい方が、筐体振動が小さくなる。そこで、制御装置７は筐体リニアアクチュエータ４０のばね定数を大きくして脱水を開始し、ばね定数の切り替え前後の共振回転速度の中央付近となる回転速度でばね定数を低下させる。このように制御することで、図１３の実線で示すように、共振による振動の増加を抑制し、筐体１の振動が小さい洗濯機を提供することが可能となる。

ここで、第１実施形態でも述べたように、筐体１の共振回転速度は床の剛性の影響を受ける。従って、切り替え制御を行わずに運転した際に共振回転速度を求めて記録し、その記録された回転速度を基に切り替えを実施する回転速度を決定してもよい。

本実施形態によれば、設置環境や洗濯物の片寄り位置に寄らずに、筐体１の振動を低減し、床への伝達力を低減することができる。

１ 筐体
１ｇ 筐体振動センサ
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
８ ドラム
９ 外槽
１０ 駆動機構
１６ 外槽振動センサ
２０ 弾性支持機構
２１ バネ
３０ リニアアクチュエータ
４０ 筐体リニアアクチュエータ
１００，１００Ａ ドラム式洗濯機

Claims (5)

1. 洗濯物を収容するドラムと、該ドラムを内包する外槽と、該外槽を収容する筐体と、前記ドラムを回転駆動する駆動機構と、前記外槽の下部を支持するリニアアクチュエータと、該リニアアクチュエータを制御する制御装置と、を有するドラム式洗濯機であって、
   前記ドラム式洗濯機の設置環境に依存する前記筐体の振動を測定する筐体振動センサを有し、
   前記制御装置は、脱水時に、前記筐体振動センサの測定結果を基に前記リニアアクチュエータの制御方法を変更する
   ことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 請求項１に記載のドラム式洗濯機において、
   前記制御装置は、前記筐体振動センサの出力が小さくなるように前記制御方法を変更することを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 請求項１に記載のドラム式洗濯機において、
   前記制御装置は、前記筐体振動センサの出力から共振回転速度を判定して記録し、該共振回転速度から制御を変更する切り替え回転速度を算出する
   ことを特徴とするドラム式洗濯機。
4. 請求項１に記載のドラム式洗濯機において、
   前記制御装置は、前記筐体振動センサによる前記筐体の振動方向に応じて前記制御方法を変更することを特徴とするドラム式洗濯機。
5. 洗濯物を収容するドラムと、該ドラムを内包する外槽と、該外槽を収容する筐体と、前記ドラムを回転駆動する駆動機構と、前記筐体と本体を設置する面の間に設けられ前記筐体を支持する筐体リニアアクチュエータと、該筐体リニアアクチュエータを制御する制御装置と、を有するドラム式洗濯機であって、
   前記ドラム式洗濯機の設置環境に依存する前記筐体の振動を測定する筐体振動センサを有し、
   前記制御装置は、脱水時に、前記筐体振動センサの測定結果を基に前記筐体リニアアクチュエータの制御方法を変更する
   ことを特徴とするドラム式洗濯機。

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