JP2011062346A - ドラム式洗濯機の制振装置及びドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアアクチュエータを用いた制振制御と、リニアアクチュエータが発電した電力の利用とを適切に切り替えることができるドラム式洗濯機の制振装置を提供する。
【解決手段】スプリングとリニアモータとを並列に配置して構成される電動サスペンション１１によって筐体２２の内部に配置される洗濯槽１４を弾性的に支持し、洗濯槽１４と筐体２２とにそれぞれ加速度センサ４１，４２を配置する。そして、制御装置４４のトルク制御部５８は、洗濯乾燥機２１の運転状態と、電動サスペンション１１の変位量を検出する位置センサ８の検出出力と、加速度センサ４１，４２の検出出力とに応じてリニアモータの駆動力を制御する制振制御と、リニアモータにおいて発生する電力を回生する回生制御とを切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドラム式洗濯機の運転時に発生する振動を抑制する装置，及びその装置を備えてなるドラム式洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機は、筐体の内部においてドラム（回転槽）が水平方向，若しくは水平よりやや仰角方向を軸にして配置されているが、そのドラムは、ダンパやばねなどの弾性支持装置によって支持されており、運転時に発生する振動を吸収するようにしている。例えば特許文献１では、弾性支持装置として空気圧アクチュエータを用い、運転時に発生する振動をよりアクティブに抑制する技術が開示されている。また、特許文献１では空気圧アクチュエータをモータ機構に置き換えても良いことが開示されている。

特開２００８−１８３２９７号公報

空気圧アクチュエータをモータ機構に置き換えると、リニアモータを用いて構成されるアクチュエータ，いわゆるリニアアクチュエータになる。リニアアクチュエータを用いることを想定すると、アクチュエータ側よりドラム側に、振動に抗する駆動力を与えることで、振動をよりアクティブに抑制することも可能となる。
しかしながら、洗濯機では、運転中に発生する振動の振幅がそれほど大きくはならず、必ずしもその抑制をアクティブに行う必要がない期間も存在する。すると、アクチュエータが駆動力を出力しない場合は、逆に振動が外力として加えられることでリニアモータが発電作用をなすことになるが、その発電された電力を有効に利用することについては、特許文献１に何ら開示がない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リニアアクチュエータを用いた制振制御と、リニアアクチュエータが発電した電力の利用とを適切に切り替えることができるドラム式洗濯機の制振装置，及びその制振装置を備えてなるドラム式洗濯機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載のドラム式洗濯機の制振装置は、回転槽を収容すると共に洗濯機を構成する筐体の内部に配置される洗濯槽を、前記筐体との間で支持するリニアアクチュエータと、
前記筐体並びに前記洗濯槽にそれぞれ配置され、振動の発生に応じて変化する物理量を検出する振動センサと、
前記リニアアクチュエータの変位量を検出する位置センサと、
前記振動センサの検出出力と前記位置センサの検出出力とに応じて前記リニアアクチュエータの駆動力を制御することで、前記洗濯機の運転時に発生する振動を抑制する制振制御手段とを備え、
前記制振制御手段は、前記洗濯機の運転状態と、前記振動センサ及び前記位置センサの検出出力とに応じて、前記リニアアクチュエータを駆動する制振制御と、前記リニアアクチュエータにおいて発生する電力を回生する回生制御とを切り替えることを特徴とする。

また、請求項９記載のドラム式洗濯機は、回転槽を回転させる洗濯用モータと、
この洗濯用モータを制御する洗濯制御手段と、
請求項１ないし８の何れかに記載の制振装置とを備えることを特徴とする。

請求項１記載のドラム式洗濯機の制振装置，又は請求項９記載のドラム式洗濯機によれば、洗濯機の運転状態と、振動センサ及び位置センサの検出出力とに応じて、制振制御と回生制御とを切り替えるから、洗濯槽に発生する振動を効果的に抑制しつつ、リニアアクチュエータが発生した電力を有効に利用することができる。

一実施例であり、リニアモータをベクトル制御する制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図 リニアモータが発電した電力を利用するための構成部分を示図 トルク制御部を中心とする制御内容を示すフローチャート 洗濯機の洗いモード，脱水モードの場合に、モータの回転数変化の一例を示す図 制振制御を行った場合，行わなかった場合について、共振周波数における洗濯槽の変位を、ドラム内のアンバランス荷重の大きさを変えて比較した図 リニアモータの構成を、一部を透過させて示す斜視図 電動サスペンションの構成を示す正面図 ドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図 ドラム式洗濯乾燥機の一部を破断して示す斜視図

以下、一実施例について図面を参照して説明する。本実施例では、リニアモータを用いて電動サスペンションを構成する。図６は、リニアモータの構成を、一部を透過させて示す斜視図である。リニアモータ（リニアアクチュエータ）１は、シャフト２と、そのシャフト２にＮ極，Ｓ極が交互に並ぶように配置される永久磁石３（Ｎ，Ｓ）とで構成される固定子４と、内部にＵ，Ｖ，Ｗ相の巻線５を有し、直方体状の本体６を備えてなる可動子７とで構成されている。また、本体６には、可動子７の相対的な変位位置を出力する位置センサ８が配置されている。

そして、図７ないし図９に示すように、本実施例では、リニアモータ１とスプリングとを組み合わせることで、ドラム式洗濯乾燥機の洗濯槽を支持するための電動サスペンション（アブソーバ）１１を構成する。図７は、電動サスペンション１１の構成を示す正面図である。洗濯乾燥機の底面側に配置される基部１２には支持部材１３が立設されており、その支持部材１３が、リニアモータ１の可動子７を下方側より支持している。

リニアモータ１のシャフト２の上端は、ランドリの洗濯槽１４の一部であるシャフト固定部１４ａに固定されており、シャフト固定部１４ａと可動子７の上端側との間には、スプリング（弾性体）１５が配置されている。したがって、電動サスペンション１１が洗濯乾燥機に配置された状態では、可動子７が固定側となり、固定子４が可動側となっている。尚、シャフト固定部１４ａは、その一部が例えばゴムなどの弾性体で構成されており、図中に破線に示すように変形した状態でも洗濯槽１４を支持可能となっている。

図８はドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図であり、図９は同一部を破断して示す斜視図である。ドラム式洗濯乾燥機（電機機器）２１の外殻を形成する筐体２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４により開閉される。筐体２２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の洗濯槽１４が配置されており、この洗濯槽１４の背面中央部には洗濯用モータとしての永久磁石モータ２５の固定子がねじ止めにより固着されている。そして、洗濯槽（制振対象物）１４は、上述した電動サスペンション１１により基部１２上に支持されている。尚、電動サスペンション１１は、実際には、図１に示すように正面から見て洗濯槽１４の左右に２つ（Ｌ，Ｒ）配置されている。

永久磁石モータ２５の回転軸２６は、後端部（図８では右側の端部）が永久磁石モータ２５の回転子に固定されており、前端部（図８では左側の端部）が洗濯槽１４内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム（回転槽）２７が洗濯槽１４に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ２５の駆動により回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気および水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル２９が設けられている。

洗濯槽１４には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、洗濯槽１４内に給水される。また、洗濯槽１４には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、洗濯槽１４内の水が排出される。洗濯槽１４の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して洗濯槽１４内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して洗濯槽１４内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用により、洗濯槽１４内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して洗濯槽１４内に戻される。

通風ダクト３３内部の前端側には蒸発器３７が配置されており、後端側には凝縮器３８が配置されている。これら蒸発器３７および凝縮器３８は、コンプレッサ３９や図示しない絞り弁４０とともにヒートポンプ４０を構成しており、通風ダクト３３内を流れる空気が、蒸発器３７により除湿され凝縮器３８により加熱されて、洗濯槽１４内に循環される。洗濯槽１４の重心位置の真下に相当する洗濯槽１４の外底部には、振動を加速度（物理量）として検出する加速度センサ（振動センサ）４１が取り付けられており、筐体２２の内底部にも加速度センサ（振動センサ）４２が取り付けられている。また、筐体２２の上底部と洗濯槽１４の上端との間は、スプリング４３によって弾性的に連結されている。

図１は、リニアモータ１をベクトル制御する制御装置（ベクトル演算手段，制振装置）４４の構成をブロック図で示したものである。ベクトル制御では、巻線５に流れる電流を、界磁である永久磁石３の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、リニアモータ１の可動子４の移動ピッチを周期として回転する座標系、いわゆるｄ−ｑ座標系で表わした電流値が用いられるが、ｄ軸は永久磁石３の作る磁束方向であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向である。巻線５に流れる電流のｑ軸成分であるｑ軸電流Ｉｑはトルクを発生させる成分であり（トルク成分電流）、同ｄ軸成分であるｄ軸電流Ｉｄは磁束を作る成分である（励磁または磁化成分電流）。

電流センサ５０（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、モータ１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出するセンサである。尚、電流センサ５０（電流検出手段）に替えて、インバータ回路５１（駆動回路）を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に３個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流を検出する構成としても良い。尚、電流センサ５０は、実際にはインバータ回路５１の出力端子とモータ１の巻線５との間に介挿されている。

電流センサ５０により検出された電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、Ａ／Ｄ変換器５２によりＡ／Ｄ変換されて、電流変換部５３において２相電流Ｉα，Ｉβに変換された後、更にｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑに変換される。α，βは、モータ１の固定子４に固定された２軸座標系の座標軸である。電流変換部５３における座標変換の計算には、後述する可動子７の位相（α軸とｄ軸との位相差，電気角）θが用いられる。ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑは、電流制御部５４に与えられている。

リニアモータ１の可動子７に配置されている位置センサ８が出力する位置信号は、制御装置４４の位置演算部（位相検出手段）５５に与えられている。位置演算部５５は、上記位置信号を可動子７の移動ピッチを周期とする位相θに変換して、電流変換部５３，後述する電圧変換部５６に出力する。
積分器５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄにおいて、洗濯槽１４に取り付けた加速度センサ４１と筐体２２に取り付けた加速度センサ４２から、出力された加速度信号α（１，２）を積分して速度ｖ（１，２）を演算し、速度ｖ（１，２）を積分して変位ｐ（１，２）を演算し、トルク制御部（制振制御手段）５８に出力する。

トルク制御部５８には、洗濯乾燥機２１の制御回路部（上位システム）より洗いや脱水などの運転モードを示す信号が与えられていると共に、永久磁石モータ２５の回転速度指令ωrefが与えられている。そして、トルク制御部５８は、洗濯乾燥機２１のドラム２７が回転することで洗濯槽１４に振動が発生した場合に、洗い，脱水，すすぎ等の各モードに対応して検出されるモータ２５の回転数ωや、加速度センサ４１，４２より得られる加速度α，及びそれに基づき得られる速度ｖ，変位ｐに応じて、洗濯槽１４，筐体２２の何れの振動を抑制するか、優先度を決定する。また、洗い運転や脱水運転等の各運転モードの区間に対応して検出されるモータ２５の回転数ωや、加速度センサ４１，４２より得られる加速度α，及びそれに基づき得られる速度ｖ，変位ｐに基づいて、複数の制振状態を決定し、各状態について、振動に応じた減衰ブレーキトルクを発生させるようｑ軸電流指令Ｉｑrefを生成出力する。

トルク制御部５８は、洗濯槽１４の加速度α１，速度ｖ１，変位Ｐ１，及び筐体２２の加速度α２，速度ｖ２、変位Ｐ２に、フィードバックゲインＫ１〜Ｋ６をそれぞれ乗じて加算した出力をｑ軸電流指令Ｉｑrefとして生成し、洗濯槽１４を弾性支持する２つの電動サスペンション１１（Ｌ，Ｒ）にそれぞれ出力する。すなわち、
Ｉｑref＝Ｋ１・α１＋Ｋ２・ｖ１＋Ｋ３・ｐ１
＋Ｋ４・α２＋Ｋ５・ｖ２＋Ｋ６・ｐ２＋Ｉｑｒ
となる。但しＩｑｒは、回生制御を行う場合の電流指令Ｉｑrefを、ゼロでないある値に設定するための項である。
尚、図１では、一方の電動サスペンション１１Ｒに対応する構成しか示されていないが、実際には、電流制御部６０からインバータ回路５１までの制御系は、２つの電動サスペンション１１Ｌ，１１Ｒについて個別に用意されている。

トルク電流指令Ｉqrefは、電流制御部５４に出力される。また、基本的にリニアモータ１を全界磁運転させるため、励磁電流指令Ｉdrefは「０」に設定する。これらの電流指令は、電流制御部５４の減算器５９ｑ，５９ｄにおいて、電流変換部５３より出力されるｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑとの差が演算されて、偏差ΔＩｑ，ΔＩｄが算出される。電流偏差ΔＩｑ，ΔＩｄは、比例積分器６０ｑ，６０ｄにおいて比例積分演算され、ｄ−ｑ座標系で表わされた電圧指令Ｖｑ，Ｖｄが算出される。電圧指令Ｖｑ，Ｖｄは、電圧変換部５６によりα−β座標系で表わした値に変換され、更にαβ／ａｂｃ座標系で表わした各相電圧指令Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに変換される。

各相電圧指令Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは電圧出力部６１に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路５１は例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電源電圧が供給される。

電圧出力部６１で形成されたゲート駆動信号（上アーム：ｕ，ｖ，ｗ／下アーム：ｘ，ｙ，ｚ）は、インバータ回路５１を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに一致する、ＰＷＭ変調された三相交流電圧が生成されてリニアモータ１の巻線５に印加される。尚、電圧出力部６１において、上記直流電源電圧に応じたＰＷＭ指令電圧を生成するため、Ａ／Ｄ変換器５２は、直流電源電圧を
適切な電圧レベルに分圧した上でＡ／Ｄ変換し、変換したデータを電圧出力部６１に与えている。

上記の構成において、減算器５９ｑ，５９ｄと比例積分器６０ｑ，６０ｄとで、比例積分（ＰＩ）演算による電流ループのフィードバック制御が行なわれ、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑは、それぞれｄ軸電流指令Ｉdref，ｑ軸電流指令Ｉqrefに一致するように制御される。尚、ドラム２７を回転駆動する永久磁石モータ２５は、洗濯乾燥機２１の運転全般を制御する上記制御回路部（マイクロコンピュータで構成される。洗濯制御手段）によって、リニアモータ１と同様にベクトル制御される。

図２は、リニアモータ１及びインバータ回路５１と、リニアモータ１が外力を受けることで発電した電力を回生させて、その電力を利用するための構成部分を示したものである。インバータ回路５１と駆動電源（直流電源）との間には、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ（電力経路切替え手段）６２が接続されている。ＬＥＤ（照明手段）６３は、ユーザが洗濯乾燥機２１のドア２４を開放した場合に点灯して、ドラム２７の内部を照明するために配置されている。ＬＥＤ６３のカソードはグランドに接続されており、アノードは、電流制限用の抵抗素子６４を介して電磁リレー６５の端子（３）に接続されている。

電磁リレー６５の端子（４）は、スイッチ６２と同様のＦＥＴで構成されるスイッチ（電力経路切替え手段）６６を介してインバータ回路５１の正側母線に接続されていると共に、コンデンサ（充電手段，例えばスーパーキャパシタや電気二重層コンデンサ）６７を介してグランドに接続されている。コンデンサ６７は、ＬＥＤ６３に電源を供給するためにリニアモータ１の回生電力によって充電される。電磁リレー６５の端子（５）は、５Ｖ電源に接続され、端子（１）は、ＮＰＮトランジスタで構成されるスイッチ６８を介してグランドに接続されている。また、端子（１），（５）の間には、ダイオード６９が接続されている。尚、コンデンサ６７に替えて二次電池を用いても良い。

スイッチ６２がオンでスイッチ６６がオフであれば、リニアモータ１が発電した電力は、インバータ回路５１を構成する上アーム側ＩＧＢＴ５１ｕ〜５１ｗのコレクタ，エミッタ間に接続されているフリーホイールダイオードを介して電源側に回生される。また、スイッチ６２がオフでスイッチ６６がオンであれば、リニアモータ１が発電した電力によってコンデンサ６７が充電される。そして、電磁リレー６５は、スイッチ６８がオンすると、端子（１），（５）の間の励磁コイルに通電が行われてオフとなり、コンデンサ６７からＬＥＤ６３に対する電源供給が遮断され、スイッチ６８がオフすると、コンデンサ６７の充電電荷によってＬＥＤ６３に電源が供給される。

次に、本実施例の作用について図３ないし図５を参照して説明する。洗濯乾燥機２１において洗濯運転が行われる場合、モータ２５によりドラム２７が回転駆動されると洗濯槽１４に振動が発生する。図４は、洗濯機における洗いモードと、それに続く脱水モードの場合に、モータ２５の回転数変化の一例を示したものである。洗いモードでは、モータ２５の回転数は高々数１０ｒｐｍ程度であり、短い期間で正反転を切り替える。この場合、ドラム２７はあまり大きく振動しないため、図中に破線で示す位置センサ８（電動サスペンション１１）の変位量も、それほど大きな値を示さない。

一方、脱水モードにおいては、モータ２５の最高回転数は数１００ｒｐｍから１０００ｒｐｍを超える場合もあり、最初の加速期間と、最後の減速期間ではドラム２７が大きく振動する場合がある。特に、加速期間では、回転数がドラム２７を中心とする振動系の水平方向における共振点と、垂直方向における共振点とに達する際に、振動が大きくなり易い。このような場合には、位置センサ８の変位量が大きな値となる。
したがって、脱水モードの加速期間及び減速期間では、リニアモータ１を駆動して、電動サスペンション１１が発生する駆動力を洗濯槽１４側に与えることで、振動をアクティブに抑制する期間とする（制振区間）。そして、その他の期間については、電動サスペンション１１に外力として加えられる振動のエネルギーを電気エネルギーに変換して、発生した電力を回生させる（回生区間）。

図３は、トルク制御部５８を中心とする制御内容を示すフローチャートである。先ず、運転モード信号を参照して、洗いモードか、脱水モードかを判断する（ステップＳ１）。なお、洗いモードは「すすぎ」の場合も含まれる。そして、洗いモードであれば図４に示す回生区間に該当し、動作中にリニアモータ１が洗濯槽１４の振動を外力として受けることで発電した電力を電源側に回生させるか、コンデンサ６７に充電させるかを判断するため、ステップＳ７に移行する。

トルク制御部５８は、スイッチ６６をオンしてコンデンサ６７を充電した電力量（電力×充電時間）を計測しており、その電力量が所定の閾値以上であれば、スイッチ６２をオン，スイッチ６６をオフしてリニアモータ１の発電電力を電源側に回生させる。この場合、フィードバックゲインＫ１〜Ｋ６を全てゼロに設定し、可動子７の速度に合わせて各相に逆電圧をかけるようにｑ軸電流指令Ｉqrefを制御する。この場合、可動子７の変位方向とは逆方向にブレーキトルクが作用してリニアモータ１で回生電力が発生するが、ブレーキトルクによる制振作用も生じる。一方、コンデンサ６７の充電電力量が所定の閾値未満であれば、スイッチ６２をオフ，スイッチ６６をオンしてコンデンサ６７を充電する。

ステップＳ１において、運転モードが脱水モードであれば、モータ２５の回転数が所定の閾値以上であるか、閾値未満かを判断する（ステップＳ２）。尚、モータ２５の回転数は、上記速度指令ωrefに基づいて判断する。また、速度指令ωrefが与えられない場合でも、洗濯槽１４の加速度α１，速度ｖ１，変位ｐ１から周波数を抽出して求めることが可能である。ここでの回転数閾値は、振動系の固有周波数付近に対応した値に設定され、個別の仕様に応じて異なるが、例えば数１０ｒｐｍから３００ｒｐｍ程度の範囲内で設定される。回転数が閾値未満であれば図４に示す制振区間に該当するので、加速度センサ４１から得られたセンサ出力より得られる変位ｐ１が、洗濯槽１４の振動が問題となる閾値以上になったか否かを判断する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において変位ｐ１が閾値以上であれば洗濯槽１４を対象として、その振動を抑制する。すなわち、洗濯槽１４の共振点付近で発生している振動に応じて減衰ブレーキトルクを発生させるようにｑ軸電流指令Ｉqrefを生成出力する。
例えば、洗濯槽１４の加速度α１，速度ｖ１，変位ｐ１に乗ずるフィードバックゲインＫ１〜Ｋ３を予め算出した値に設定し、筐体２２の加速度α２，速度ｖ２，変位ｐ２に乗ずるフィードバックゲインＫ４〜Ｋ６を「０」に設定する。フィードバックゲインＫ１〜Ｋ３は、モータ２５の回転数に応じて振動を抑制するのに適正な値にするため、シミュレーションや事前の実機実験等によって求めておき、データテーブルなどにより設定する。

すると、電動サスペンション１１の位置センサ８が出力する位置信号に基づき得られる位相角θによりベクトル演算が行われてｑ軸電流Ｉｑが制御され、インバータ回路５１を介してリニアモータ１が駆動される。その結果、洗濯槽１４の振動を減衰させるブレーキトルクが発生し、上記振動を抑制するように作用する。

一方、ステップＳ３において、変位ｐ１が上記閾値未満であった場合は、加速度センサ４２から得られたセンサ出力より得られる加速度α２に、洗濯乾燥機２１全体の重量Ｍを乗じることで得られる変位荷重Ｍ・α２が、筐体２２の振動が問題となる閾値以上になったか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、変位荷重Ｍ・α２が閾値以上であれば、筐体２２を対象としてその振動を抑制する。すなわち、筐体２２が自身の共振点付近で振動しており、その振動が床に伝播しているような状態において、筐体２２の振動を減衰させるブレーキトルクを発生させて前記振動を抑制する。

この場合、フィードバックゲインＫ４〜Ｋ６を予め算出した値に設定する。この場合のフィードバックゲインＫ４〜Ｋ６も、上記と同様にシミュレーションや事前の実機実験等によって求めておき、データテーブルなどにより設定する。また、ステップＳ４において、変位荷重Ｍ・α２が閾値未満であった場合はステップＳ７に移行して、発電電力の回生又は発電電力による充電を行う。

ステップＳ２において、モータ２５の回転数が閾値以上であればステップＳ５に移行して、ステップＳ３と同様の判断を行う。そして、変位ｐ１が閾値以上であれば、やはり洗濯槽１４を対象として振動を抑制する。また、ステップＳ５において変位ｐ１が閾値未満であれば、ステップＳ６に移行してステップＳ４と同様の判断を行う。そして、変位荷重Ｍ・α２が閾値以上であれば、やはり筐体２２を対象として振動を抑制する。ステップＳ６において変位荷重Ｍ・α２が閾値未満であれば、ステップＳ７に移行する。

尚、洗濯槽１４若しくは筐体２２の振動を抑制する場合、加速度センサ４１，４２より出力された加速度αに乗ずるフィードバックゲインＫ１，Ｋ４を予め算出した値に設定し、その他のフィードバックゲインをゼロに設定した場合は加速度フィードバックとなる。また、速度ｖに乗ずるフィードバックゲインＫ２，Ｋ５を予め算出した値に設定し、その他のフィードバックゲインをゼロに設定した場合はスカイフック制御となる。また、速度ｖと変位ｐに乗ずるフィードバックゲインＫ２，Ｋ３，Ｋ５，Ｋ６を予め算出した値に設定し、その他のフィードバックゲインをゼロに設定した場合はＬＱ制御となる。
また、例えば加速度フィードバックとスカイフック制御とを組み合わせて、フィードバックゲインを設定することもできる。尚、これらの制御形態の何れが振動の抑制に適しているかは、洗濯機の仕様に応じて異なるはずであるから、上述したように、シミュレーションや事前の実機実験等によって決定する。

以上のように処理を行うことで、コンデンサ６７が充電された状態にあると、洗濯乾燥機２１の運転が終了して主電源の供給が遮断された後に、ユーザがドア２４を開放してドラム２７内の洗濯物を取り出そうとする場合には、スイッチ６８がオフされて電磁リレー６５がオンすることで、コンデンサ６７からＬＥＤ６３に電源が供給される。すると、ＬＥＤ６３が発光してドラム２７の内部が照明される。

ここで、図５は、本実施例の制振制御を行った場合と制振制御を行わなかった場合とについて、振動系の共振周波数における洗濯槽１４の変位を、ドラム２７内におけるアンバランス荷重の大きさを変えて比較したものである。アンバランス荷重が大きくなるのに従って制振制御を行わなかった場合との差が大きくなっており、本実施例の制振制御が有効であることが判る。

以上のように本実施例によれば、スプリング１５とリニアモータ１とを並列に配置して構成される電動サスペンション１１によって筐体２２の内部に配置される洗濯槽１４を弾性的に支持し、洗濯槽１４と筐体２２とにそれぞれ加速度センサ４１，４２を配置する。そして、制御装置４４のトルク制御部５８は、洗濯乾燥機２１の運転状態と、電動サスペンション１１の変位量を検出する位置センサ８の検出出力と、加速度センサ４１，４２の検出出力とに応じてリニアモータ１の駆動力を制御する制振制御と、リニアモータ１において発生する電力を回生する回生制御とを切り替えるようにした。

したがって、洗濯槽１４に発生する振動を効果的に抑制しつつ、リニアモータ１が発生した電力を有効に利用することができる。そして、ドラム２７を回転させる永久磁石モータ２５と、永久磁石モータ２５を制御する制御回路と、制御装置４４を備えて洗濯乾燥機２１を構成したので、脱水モード等において発生しようとする振動や騒音を極力抑制して、静音性を高めることができる。

また、トルク制御部５８は、洗濯乾燥機２１を制御する制御回路部が運転状態に応じて出力する速度指令ωrefに基づいて、制振制御と回生制御とを切り替える。すなわち、脱水モードにおいて振動が大きくなるのは、モータ２５，ドラム２７回転数が振動系の共振周波数に相当する速度に係る場合であるから、そのような回転数の領域では制振制御を行い、回転数がある程度上昇した時点で回生制御に切り替えることで、振動を効果的に抑制できると共に、振動エネルギーに基づいてリニアモータ１が発電した電力を効率的に回収できる。

そして、トルク制御部５８は、加速度センサ４１，４２及び位置センサ８の検出出力を、それぞれについて設定した閾値と比較した結果に応じて、制振対象を筐体２２と洗濯槽１４とに切り替えるので、それぞれの振動変位の大きさや、振動荷重の大きさ等に基づいて、制振を行うべき対象を適切に切り替えることができる。またこの場合、制振対象の切り替えに応じて、フィードバック制御におけるゲインＫ１〜Ｋ６の設定を変化させるので、各対象の振動を抑制するために適切なゲインを付与することができる。

また、振動が外力として加わることでリニアモータ１が発電した電力をコンデンサ６７に充電可能となるように構成し、スイッチ６２，６７によって、前記電力を電源側に回生させるか、コンデンサ６７に充電させるかを切り替え可能として、リニアモータ１の発電電力の大きさとその電力が発生したタイミングとに応じて、回生と充電とを切り替えるようにした。具体的には、コンデンサ６７に充電されている電力量が閾値以上か否かに応じて回生と充電とを切り替える。したがって、コンデンサ６７を適切な充電状態に維持し、必要に応じて充電した電力を利用することができる。
そして、コンデンサ６７に充電された電力を、ドラム２７の内部を照明するＬＥＤ６３に供給するので、洗濯乾燥機２１の主電源供給が遮断された状態でも、ユーザがドア２４を開けてドラム２７内の洗濯物を取り出す間に、ＬＥＤ６３を点灯させて内部を見易くすることができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ステップＳ２において設定する回転数の閾値は、各製品特有の振動系の共振点付近に対応した回転数に設定すると良い。
ステップＳ３において設定する変位の閾値は、製品の規定により決まる値であり、その値の範囲内であれば適宜変更して良い。
ステップＳ４において設定する変位荷重の閾値も、製品の規定により決まる値であり、重量Ｍが固定される場合、加速度はその値の範囲内であれば適宜変更して良い。
ステップＳ７において設定する電力量（電力×時間）の閾値は、コンデンサ等の充電手段の容量に応じて決まる値であり、その値の範囲内であれば適宜変更して良い。

脱水モードの場合は回生制御，洗いモードの場合は制振制御とするように切り分けても良い。
変位や振動荷重について設定する閾値は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
リニアモータの可動子を可動側として、固定子を固定側として電動アクチュエータを構成しても良いことは勿論である。
リニアモータの電流は、必ずしも３相全てを電流センサ等により検出する必要はなく、何れか２相のみ検出し、残りの１相は演算で求めても良い。
リニアモータの磁石はＮ極，Ｓ極が交互に並ぶように配置される構成に限らず、ハルバッハ配列や、磁石対向型などにしても良い。
弾性体はスプリング１５に限ることなく、固定側に対して制振対象物を弾性的に支持する構造であればどのようなものでも良い。

洗濯槽１４に取り付ける加速度センサ４１の位置は、洗濯槽１４の重心位置の真下にかかわらず、洗濯槽１４の横や前、後ろなど他の位置でも良い。
電動サスペンション１１の取り付け位置は、左右ではなく前後などにしてもよい。
リニアモータ１は、スプリング１５と並列に取り付ける構成ではなく、リニアモータ１単体で、垂直方向に筐体２２を支える構成としても良い。
加速度センサ４１を、洗濯槽１４に替えて、リニアモータ１の可動部に取り付けても良い。
筐体２２に取り付ける加速度センサ４２の位置は、洗濯槽１４の横や前、後ろなど他の構成でもよい。
制振制御を行う場合の制御方式は、加速度フィードバック制御，スカイフック制御，ＬＱ制御にかぎらず、他の方法を用いても良い。
洗濯槽１４，筐体２２の振動を抑制する方式は、複数を併用しても良い。

洗濯槽１４の加速度、速度、変位、もしくは、筐体２２の加速度、速度、変位にフィードバックゲインを乗じた出力を、複数の電動サスペンション１１に振り分ける割合は、不均等でもよい。
フィードバックゲインＫ１〜Ｋ６は、予め算出した値を用いるだけでなく、加速度センサ４１，４２より得られたセンサ出力の値に応じて変更するように構成しても良い。すなわち、実際の動作状態に応じて最適な制振効果が得られるゲインを決定するように、学習機能を持たせても良い。
回生制御を行う場合は、逆電圧を印加する制御を行わずとも、振動エネルギーを受けてリニアモータ１が発電した電力をそのまま回生させても良い。
制振対象が異なる複数の制振状態で用いられる加速度、速度、変位の情報は、加速度センサ４１，４２から得られたセンサ出力より算出した相対値を用いてもよい。
コンデンサ６７に充電させた電力は、ＬＥＤ６３以外の照明手段に供給しても良いし、照明手段以外の機器に供給しても良い。
乾燥機能がないドラム式洗濯機に適用しても良い。

図面中、１はリニアモータ（リニアアクチュエータ）、８は位置センサ、１１は電動サスペンション、１４は洗濯槽、１５はスプリング（弾性体）、２１はドラム式洗濯乾燥機、２２は筐体、２７はドラム（回転槽）、４１，４２は加速度センサ（振動センサ）、４４は制御装置（制振装置）、５８はトルク制御部（制振制御手段）、６２はスイッチ（電力経路切替え手段）、６３はＬＥＤ（照明手段）、６７はコンデンサ（充電手段）、６８はスイッチ（電力経路切替え手段）を示す。

Claims (9)

1. 回転槽を収容すると共に洗濯機を構成する筐体の内部に配置される洗濯槽を、前記筐体との間で支持するリニアアクチュエータと、
   前記筐体並びに前記洗濯槽のそれぞれについて、振動の発生に応じて変化する物理量を検出する振動センサと、
   前記リニアアクチュエータの変位量を検出する位置センサと、
   前記振動センサの検出出力と前記位置センサの検出出力とに応じて前記リニアアクチュエータの駆動力を制御することで、前記洗濯機の運転時に発生する振動を抑制する制振制御手段とを備え、
   前記制振制御手段は、前記洗濯機の運転状態と、前記振動センサ及び前記位置センサの検出出力とに応じて、前記リニアアクチュエータを駆動する制振制御と、前記リニアアクチュエータにおいて発生する電力を回生する回生制御とを切り替えることを特徴とするドラム式洗濯機の制振装置。
2. 前記洗濯槽を、前記筐体との間で弾性的に支持する弾性体を備えたことを特徴とする請求項１記載のドラム式洗濯機の制振装置。
3. 前記弾性体と、前記リニアアクチュエータとを並列に配置して電動サスペンションを構成したことを特徴とする請求項２記載のドラム式洗濯機の制振装置。
4. 前記制振制御手段は、前記回転槽を回転させる洗濯用モータを制御する洗濯制御手段が、前記洗濯機の運転状態に応じて出力する前記洗濯機モータの速度指令に基づいて、前記制振制御と前記回生制御とを切り替えることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のドラム式洗濯機の制振装置。
5. 前記制振制御手段は、前記振動センサ及び前記位置センサの検出出力を、それぞれについて設定した閾値と比較した結果に応じて、制振対象を前記筐体と前記洗濯槽との何れかに切り替えることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のドラム式洗濯機の制振装置。
6. 前記制振制御手段は、前記制振対象の切り替えに応じて、フィードバック制御におけるゲイン設定を変化させることを特徴とする請求項５記載のドラム式洗濯機の制振装置。
7. 前記リニアアクチュエータが発電した電力を充電させる充電手段と、
   前記電力を電源側に回生させるか、前記充電手段に充電させるかを切り替える電力経路切替え手段とを備え、
   前記制振制御手段は、前記電力の大きさと、前記電力が発生したタイミングとに応じて、前記電力経路切替え手段の経路切替えを制御することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のドラム式洗濯機の制振装置。
8. 前記回転槽の内部を照明する照明手段を備え、
   前記充電手段に充電させた電力を、前記照明手段に供給可能に構成されることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のドラム式洗濯機の制振装置。
9. 回転槽を回転させる洗濯用モータと、
   この洗濯用モータを制御する洗濯制御手段と、
   請求項１ないし８の何れかに記載の制振装置とを備えることを特徴とするドラム式洗濯機。

Images