JP4867631B2

JP4867631B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP4867631B2
Application number: JP2006331528A
Authority: JP
Inventors: 高祖　　洋; 俊成松本; 雅人姜; 健蒲生
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: JP2008142231A; KR20080053225A; CN201195795Y; CN101195954B; KR100905832B1; CN101195954A

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）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前上がりに傾斜するように配置して、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８は、洗濯槽を前上がりに傾斜させたドラム式洗濯機の構成図である。洗濯槽１０１をスプリングダンパ１０２で支えるとともに、その姿勢をばね１０３とばね１０４で規定している。また、スプリングダンパ１０２で洗濯槽１０１の振動低減を図っている。

また、図９は他の洗濯機の構成図を示したもので、洗濯槽１０５の振動を洗濯槽１０５の上部に取り付けた振動センサ１０６で検出して、その検出信号をもとにモータ１０７の回転数制御を脱水工程制御部で行っているものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１３６６０２号公報特開平５−１５４２７５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、水に濡れて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。また、図８のようにドラムをななめに傾斜させたものでは、脱水時に洗濯物のアンバランスが発生しやすく、洗濯槽１０１が大きく振動するという課題を有していた。

また、図９のように洗濯槽の振動を洗濯槽１０５の上部に取り付けた振動センサ１０６で検出し、その検出信号をもとにモータの回転数制御を脱水工程制御部で行っているが、振動を検出してそのレベルに応じて回転数を制御しているのみで、モータ制御で積極的に振動を低減することは行っておらず、振動低減は洗濯槽１０５の下側に配置されたダンパ１０８で行っているのみであり、安定に洗濯機の振動を低減することが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、洗濯槽を含む受け筒の振動状態を検出し、その振動が小さくなるように制御して脱水時の振動、騒音を低減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、回転ドラムを回転駆動するモータの駆動を制御する制御手段と、受け筒を支持する支持手段と、振動を検知する振動センサと、前記振動センサで検知した振動の出力信号より振動量を演算し、前記振動量が小さくなるように前記モータの制御量を演算する振動制御手段と、前記モータの回転速度をもとに前記モータの制御量を演算する制御量演算手段とを具備し、前記制御手段は、前記制御量演算手段の出力と前記振動制御手段の出力を加算して前記モータへ出力するものである。

これによって、洗濯脱水工程において、洗濯槽を含む受け筒の振動状態を検出して、その振動量を小さくするように制御量をモータ制御電流にフィードバック制御することが可能なため、脱水時の受け筒の振動や筐体の振動を制御することで、振動の低減を実現することができる。

本発明の洗濯機は、モータ制御で脱水時の振動制御を行い、脱水工程における共振及びアンバランス振動の低減と、それに伴う騒音の低減、脱水回転数向上と脱水時間短縮を実現することができる。

第１の発明は、筐体内に支持される受け筒と、前記受け筒内に回転可能に設けられた回転ドラムと、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの駆動を制御する制御手段と、前記受け筒を支持する支持手段と、振動を検知する振動センサと、前記振動センサで検知した振動の出力信号より振動量を演算し、前記振動量が小さくなるように前記モータの制御量を演算する振動制御手段と、前記モータの回転速度をもとに前記モータの制御量を演算する制御量演算手段とを具備し、前記制御手段は、前記制御量演算手段の出力と前記振動制御手段の出力を加算して前記モータへ出力することにより、振動センサによって受け筒または筐体の振動状態を検出し、その振動検出に応じてモータを電流制御することで、受け筒および筐体の振動制御を行うことが可能なため、脱水時の振動の低減や、それに伴う騒音の低減、脱水時間の短縮を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、筐体の上面の振動を検出することに
より、筐体の上面の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時の筐体の上面の共振振動やアンバランス振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、筐体の側面の振動を検出することにより、筐体の側面の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時の筐体の側面の共振振動やアンバランス振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、筐体の脚部の振動を検出することにより、筐体の脚部の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時の脚部の振動による床振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、受け筒の側面の振動を検出することにより、受け筒の側面の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時における受け筒の共振振動やアンバランス振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第６の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、受け筒の底面の振動を検出することにより、受け筒の底面の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時における受け筒の共振振動やアンバランス振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の振動センサは、共振振動を検出し、振動制御手段は、前記振動センサで検出した共振振動が小さくなるようにモータの制御量を演算するようにしたことにより、受け筒あるいは筐体の共振振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時における共振振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第８の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の振動センサは、アンバランス振動を検出し、振動制御手段は、前記振動センサで検出したアンバランス振動を小さくなるようにモータの制御量を演算するようにしたことにより、アンバランス起因の受け筒あるいは筐体の振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時におけるアンバランス起因の振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第９の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、筐体または受け筒の直行する３つの方向で検出するようにしたことにより、受け筒あるいは筐体の振動を直行する３つの方向で低減するようにモータを制御するため、直行する３つの方向で脱水時における振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第１０の発明は、特に、第９の発明の振動センサは、筐体または受け筒の加速度を検出するようにしたことにより、受け筒あるいは筐体の加速度を直交する３つの方向で検出することで、受け筒あるいは筐体の振動を直交する３つの方向で低減するようにモータを制御するため、直交する３つの方向で脱水時における振動の低減と、それにともなう騒音を低減することができる。

第１１の発明は、特に、第１の発明の特に、第９の発明の振動センサは、角速度を検出するようにしたことにより、受け筒あるいは筐体の角速度を直交する３つの方向で検出することで、受け筒あるいは筐体の傾き、振動を直交する３つの方向で低減するようにモータを制御するため、直交する３つの方向で脱水時における振動の低減と、それにともなう騒音を低減することができる。

第１２の発明は、特に、第１の発明の振動センサは、マイクロエレクトロメカニカルシステムズデバイスであることにより、軽小デバイスにより振動センサの質量の影響を与えることなく受け筒あるいは筐体の振動を検出して、振動を低減するようにモータを制御するため、脱水時における振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第１３の発明は、特に、第１の発明の振動制御手段は、モータの回転数に応じて振動制御に使用するセンサ信号を選択するセンサ選択手段を有することにより、モータ回転数に応じて共振の発生する場所のセンサ信号を選択して、その信号をもとに振動制御することで、共振振動が低減するようにモータを制御するため、脱水時における振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

第１４の発明は、特に、第１の発明の振動制御手段は、モータの回転数に応じて振動制御に使用するセンサ信号の方向を選択する振動検出方向選択手段を有することにより、モータ回転数に応じて共振の発生する場所のセンサ信号の検出方向を選択して、その信号をもとに振動制御することで、共振振動が低減するようにモータを制御するため、脱水時における振動の低減とそれに伴う騒音の低減を実現することができる。

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、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１１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は内部に回転ドラム１１を設けて洗濯物と水が入る受け筒、１８は洗濯物投入口、１７は受け筒１３と洗濯物投入口１８を有する筐体、１４は受け筒１３と洗濯物投入口１８のある筐体１７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を所定の姿勢に保つように支持する支持手段としての支持ばね、１６は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減して筐体１７や床への振動伝達を小さくするためのばね要素とダンパ要素で構成されるダンパ機構、１９は洗濯機を床に設置する防振ゴム、２０は受け筒１３の振動状態を検出する振動センサで、３軸加速度センサにより構成している。

２１はモータ１２の制御手段、２３はモータの回転速度を検出するホールＩＣの速度検出手段で、２４は速度検出手段２３の出力であるモータ回転速度をもとに目標回転速度との誤差を演算して制御量を演算する制御マイコンの制御量演算手段、２６はモータ１２へ駆動電流を印加するインバータ回路の駆動手段である。

２２は３軸加速度センサ２０の出力より振動量（変位）を演算して、振動量がゼロになるようにする制御量を演算する振動制御手段、２５は制御量演算手段２４の出力と振動制御手段２２の出力を加算して駆動手段２６へ出力する加算手段である。

はじめに、モータ制御について説明する。制御手段２１は、洗濯機コントローラ（図示せず）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モータ回転速度を目標回転速度とする。ここで、モータ１２はホール素子内蔵の８極１２スロットのＤＣブラシレスモータである。速度検出手段２３は、ホールＩＣの信号をもとにモータ１２の回転速度を検出する。そして、制御量演算手段２４が、目標回転数と検出したモータ１２の回転速度との誤差を計算して、その誤差がゼロになるように制御量を演算している。

次に、振動制御手段２２は、洗濯機コントローラ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手段２２に指令として出している。洗い工程の場合、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。乾燥工程も同様に回転ドラム１１の回転数に応じて制御帯域を調整する。

振動制御系は、３軸加速度センサ２０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制御量を演算してフィードバック制御を行っている。特に、本実施の形態ではフィードバック制御量をモータ回転速度制御系の制御量に加算手段２５で加えてモータ１２を制御駆動している。すなわち、振動量というモータ振動系における状態量をモータ制御量にフィードバックすることにより、振動がゼロになるようにモータ１２を制御駆動している。

以上より、洗濯機に３軸加速度センサを搭載して、受け筒の振動を検出して振動制御とモータの速度制御を行うことによって、モータによる受け筒の振動制御を実現し、洗濯機の洗濯、脱水、乾燥工程における起動時の支持機構の共振振動と、定常回転時の受け筒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１において、振動センサを受け筒の側面上側に配置したが、図２のように筐体の上面に配置しても同様の効果が可能である。

また、本実施の形態１において、振動センサを受け筒の側面上側に配置したが、図３のように筐体の側面に配置しても同様の効果が可能である。

また、本実施の形態１において、振動センサを受け筒の側面上側に配置したが、図４のように筐体底面の脚部に配置しても同様の効果が可能である。

また、本実施の形態１において、振動センサを受け筒の側面上側に配置したが、図５のように受け筒の底面に配置しても同様の効果が可能である。

（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図である。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、受け筒１３と筐体１７に複数の３軸加速度センサが配置されているところであり、回転数に応じて振動制御に使用する振動センサを選択するセンサ選択手段３１を有しているところである。

脱水工程において、回転数は初期の８０ｒ／ｍｉｎから９００ｒ／ｍｉｎ以上まで上昇する。回転数２００ｒ／ｍｉｎ〜３００ｒ／ｍｉｎの領域では、支持ばね１５の共振が発生し受け筒１３が振動する。そのため、センサ選択手段３１は振動センサ２０ａ、もしくは振動センサ２０ｂのセンサ信号を選択して振動制御を行う。

また、回転数６００ｒ／ｍｉｎ〜７００ｒ／ｍｉｎの領域では、筐体１７の共振が発生するため、センサ選択手段３１は振動センサ２０ｄ、もしくは振動センサ２０ｅのセンサ
信号を選択して振動制御を行う。

さらには、回転数９００ｒ／ｍｉｎ以上では、受け筒１３の底面に共振が発生するため、センサ選択手段３１は振動センサ２０ｃを選択して振動制御を行う。

以上より、洗濯機に複数の３軸加速度センサを搭載して、受け筒及び筐体の振動をセンシングして、回転数に応じて使用する振動センサを選択して振動制御とモータの速度制御を行うことによって、モータによる受け筒及び筐体の振動制御を実現し、洗濯機の洗濯、脱水、乾燥工程における起動時の支持ばねの共振振動と、定常回転時の受け筒の共振振動による支持ばね振動と、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７は、本発明の第３の実施の形態である洗濯機の振動制御装置のブロック図である。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、３軸加速度センサの３つの方向のセンサ信号から振動制御に使用する方向のセンサ信号を選択する振動検出方向選択手段３２を有しているところである。

脱水工程でモータ回転数を上昇させていく場合、洗濯物のアンバランスが回転ドラム１１の下側にある場合、２００ｒ／ｍｉｎから３００ｒ／ｍｉｎの領域で支持ばね１５の共振が発生するが、はじめに前後方向Ｘの振動が大きく発生し、その後、左右方向Ｙの振動と上下方向Ｚの振動が発生する。

そのような場合、振動検出方向選択手段３２は、振動の大きさによってはじめセンサ信号Ｘを選択し、その後センサ信号Ｚを選択して振動制御を行っている。洗濯物アンバランスが前側にある場合は、大きく共振する振動方向が異なるため、状況に応じて振動検出方向選択手段３２がセンサ信号を選択している。

以上より、洗濯機に３軸加速度センサを搭載して、受け筒及び筐体の振動をセンシングして、振動量と回転数に応じて使用する振動センサの振動方向を選択して振動制御とモータの速度制御を行うことによって、モータによる受け筒及び筐体の振動制御を実現し、洗濯機の洗濯、脱水、乾燥工程における起動時の支持ばねの共振振動と、定常回転時の受け筒の共振振動による支持ばね振動と、それによる騒音を低減、防止することができる。

なお、本実施の形態では、振動センサにより検出した加速度信号を直接制御手段に入力しているが、加速度信号とモータ電流などを用いてオブザーバを構成し、その状態量を入力して振動制御をしてもよい。

また、本実施の形態では、振動センサに加速度センサを使用したが、角速度センサであるジャイロセンサを使用しても同様の効果が得られるものである。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、受け筒および筐体の加速度をセンシングして振動制御することによって、モータ制御により受け筒の振動および筐体の振動を低減することが可能となり、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振動制御装置のブロック図同洗濯機の振動制御装置の他の例のブロック図同洗濯機の振動制御装置の他の例のブロック図同洗濯機の振動制御装置の他の例のブロック図同洗濯機の振動制御装置の他の例の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振動制御装置のブロック図本発明の第３の実施の形態における洗濯機の振動制御装置のブロック図従来のドラム式洗濯機の構成図従来の他のドラム式洗濯機の構成図

１１回転ドラム
１２モータ
１３受け筒
１５支持ばね（支持手段）
１６ダンパ機構
１７筐体
２０３軸加速度センサ（振動センサ）
２１制御手段
２２振動制御手段
２３速度検出手段
２４制御量演算手段
２５加算手段
２６駆動手段

Claims

筐体内に支持される受け筒と、前記受け筒内に回転可能に設けられた回転ドラムと、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの駆動を制御する制御手段と、前記受け筒を支持する支持手段と、振動を検知する振動センサと、前記振動センサで検知した振動の出力信号より振動量を演算し、前記振動量が小さくなるように前記モータの制御量を演算する振動制御手段と、前記モータの回転速度をもとに前記モータの制御量を演算する制御量演算手段とを具備し、前記制御手段は、前記制御量演算手段の出力と前記振動制御手段の出力を加算して前記モータへ出力する洗濯機。
振動センサは、筐体の上面の振動を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
振動センサは、筐体の側面の振動を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
振動センサは、筐体の脚部の振動を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
振動センサは、受け筒の側面の振動を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
振動センサは、受け筒の底面の振動を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
振動センサは、共振振動を検出し、振動制御手段は、前記振動センサで検出した共振振動が小さくなるようにモータの制御量を演算するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
振動センサは、アンバランス振動を検出し、振動制御手段は、前記振動センサで検出したアンバランス振動を小さくなるようにモータの制御量を演算するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
振動センサは、筐体または受け筒の直行する３方向の振動を検出するようにした請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗濯機。
振動センサは、筐体または受け筒の加速度を検出するようにした請求項９記載の洗濯機。
振動センサは、筐体または受け筒の角速度を検出するようにした請求項９記載の洗濯機。
振動センサは、マイクロエレクトロメカニカルシステムズデバイスであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗濯機。
振動制御手段は、モータの回転数に応じて振動制御に使用するセンサ信号を選択するセンサ選択手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
振動制御手段は、モータの回転数に応じて振動制御に使用するセンサ信号の方向を選択する振動検出方向選択手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。