(57)【要約】【課題】衣類の状態を精度よく検知し、ドラム回転速度を制御することで洗濯機の洗浄性能を向上させること。【解決手段】弾性吊り下げ手段４が、筺体１の上面と受け筒３の衣類取り出しのための開口部からドラム２最奥部の面に向かう回転軸線に対して略対称の位置で受け筒３を支持するとともに、振動検出部７により受け筒３の前後方向の信号を検出し、その信号から周波数成分計算部８で計算された値の大きさによって回転速度制御部９がモータ１２の回転速度を変化させることにより、衣類の状態を精度よく検知して洗濯機の洗浄性能を高めることができる。【選択図】図１
2010082424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを収容する受け筒と、前記受け筒を筺体上方から吊り下げる弾性吊り下げ手段と、前記受け筒を筺体下方から支持する防振ダンパと、前記ドラムを回転させるモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動に対して周波数成分を計算する周波数成分計算部と、前記周波数成分の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備え、前記弾性吊り下げ手段は、前記ドラムの回転軸線に対して略対称の位置から前記受け筒を吊り下げるとともに、前記振動検出部は、前記受け筒の前後方向の振動を検出するようにし、この前後方向の振動に対して周波数成分を計算した値の大きさによって前記モータの回転速度を変化させるようにした洗濯機。
【請求項２】
洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを収容する受け筒と、前記受け筒を筺体上方から吊り下げる弾性吊り下げ手段と、前記受け筒を筺体下方から支持する防振ダンパと、前記ドラムを回転させるモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動に対して周波数成分を計算する周波数成分計算部と、前記周波数成分の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備え、前記弾性吊り下げ手段は、前記ドラムの略回転軸線上の位置から前記受け筒を吊り下げるとともに、前記振動検出部は前記受け筒の左右方向の振動を検出するようにし、この左右方向の振動に対して周波数成分を計算した値の大きさによって前記モータの回転速度を変化させるようにした洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性支持された受け筒内に回転可能なドラムを備え、そのドラム内で洗濯物の洗い、すすぎ及び脱水または乾燥を行うドラム式の洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱水時のアンバランス検出制御や洗い時の洗濯物移動量検出制御など洗濯運転時におけるドラムの挙動や、ドラム内での洗濯物の挙動を計測・推定し、洗濯状況を適切に改善するためにドラムの回転速度を変化させる事が実施されている。例えば、特許文献１では、ドラムの受け筒に半導体加速度センサを取り付け、図６に示すように、加速度センサ出力の変化量と、モータのトルク電流成分の変化量から、洗濯衣類の挙動を推定して、ドラムを回転させるモータの回転数を変化させる制御手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４６２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の洗濯機の構成では、洗濯衣類の挙動を把握し、洗浄特性に優れた洗濯を実施するためにドラムの回転数を適切に制御することが困難であるといった課題が存在した。すなわち、１）受け筒に加わる振動は、様々なものがあり、単純な加速度出力値の変化量では、衣類の挙動を正確に把握することが困難である。例えば、モータ自体に起因する振動や筺体の振動が受け筒に加わる場合も想定される。さらには、衣類の量、重さ、質によっても受け筒の振動は異なり、単純な出力値の大きさ変化では洗濯衣類の挙動を精度良く把握することは困難である。また、２）モータのトルク成分を示す電流値で洗濯衣類の挙動を把握することでも同様であり、例えば洗濯時に水量が多く、衣類が化繊など軽量の場合にはドラム内に設けられたバッフルによる衣類の掻き上げ移動量とモータトルクとの間には相関が観られない場合も存在している。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、回転可能なドラムを内包した受け筒を筺体上面部に弾性吊り下げ手段によって支持する際に、その支持する場所や状態に応じて洗濯物の動きによる受け筒の振動に由来する振動成分の方向を決めることで、精度よく洗濯状況を把握することができ、洗濯に最適な回転速度でドラムを回転させ洗浄性能の優れた洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動に対して周波数成分を計算する周波数成分計算部と、前記周波数成分の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備え、前記弾性吊り下げ手段は、前記ドラムの回転軸線に対して略対称の位置から前記受け筒を吊り下げるとともに、前記振動検出部は、前記受け筒の前後方向の振動を検出するようにし、この前後方向の振動に対して周波数成分を計算した値の大きさによって前記モータの回転速度を変化させるようにしたことにより、筺体と受け筒をつなぐ弾性吊り下げ手段の支持の場所及び状態によって、周波数成分計算部で計算値算出に用いる振動成分の方向を決め、回転速度制御部に対する信号値とすることで適切にドラムの回転制御を行い、洗浄性能を向上させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の洗濯機は、受け筒及びドラムの筐体に対する支持構造の違いによって、周波数成分計算部で計算値算出に用いる振動成分の方向を決め、ドラム内での洗濯物の移動を精度良く把握し、衣類の洗濯に適したドラム回転制御を行い、洗浄性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の洗濯機の側面概略図
【図２】本発明の実施の形態１における支持構造を示す上面概略図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における受け筒の振動から求めた前後方向成分解析結果を示すグラフ（ｂ）本発明の実施の形態１における受け筒の振動から求めた左右方向成分解析結果を示すグラフ（ｃ）本発明の実施の形態１における受け筒の振動から求めた上下方向成分解析結果を示すグラフ
【図４】ドラム内部における洗濯状態説明図
【図５】本発明の実施の形態２おける支持構造を示す上面概略図
【図６】従来の洗濯機におけるモータ回転数の制御方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを収容する受け筒と、前記受け筒を筺体上方から吊り下げる弾性吊り下げ手段と、前記受け筒を筺体下方から支持する防振ダンパと、前記ドラムを回転させるモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動に対して周波数成分を計算する周波数成分計算部と、前記周波数成分の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御部とを備え、前記弾性吊り下げ手段は、前記ドラムの回転軸線に対して略対称の位置から前記受け筒を吊り下げるとともに、前記振動検出部は、前記受け筒の前後方向の振動を検出するようにし、この前後方向の振動に対して周波数成分を計算した値の大きさによって前記モータの回転速度を変化させるようにしたものである。
【００１０】
これにより、弾性吊り下げ手段が、受け筒の回転軸線に対して略対称の位置から受け筒を吊り下げる場合に、弾性吊り下げ手段によって振動の動きが緩衝されることなく、ドラム内での衣類の動きと連動した受け筒の振動を検出することが可能となる。
【００１１】
すなわち、ドラムの回転と共に衣類が回転し、衣類が持ち上げられて上方から落下する際に下部のドラムに衝突して振動が発生する。しかしながら、弾性吊り下げ手段が受け筒の回転軸線に対して略対称の位置から受け筒を吊り下げる場合には、受け筒の左右方向に対する動きは弾性吊り下げ手段の弾性力によって緩和され、衣類の動きとは関係のない振動となる。また、受け筒の上下方向に対する動きも同様に、防振ダンパの弾性力や減衰力によって緩和され、ドラム内での衣類の動きを精度よく把握できない。
【００１２】
そこで、本発明のように受け筒の前後方向の振動を検出することによってドラム内での衣類の動きを精度よく把握することが可能となり、洗濯時に最適な叩き洗いが不十分な状態や、衣類がドラムに張り付いている状態で回転している場合に回転数を制御して、洗濯時に最適な叩き洗いの状態を維持することにより洗浄性能に優れた洗濯機を提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、洗濯物を収容して回転するドラムと、前記ドラムを収容する受け筒と、前記受け筒を筺体上方から吊り下げる弾性吊り下げ手段と、前記受け筒を筺体下方から支持する防振ダンパと、前記ドラムを回転させるモータと、前記受け筒の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動に対して周波数成分を計算する周波数成分計算部と、前記周波数成分の大きさにしたがって前記モータの回転速度を変化させる回転速
度制御部とを備え、前記弾性吊り下げ手段は、前記ドラムの略回転軸線上の位置から前記受け筒を吊り下げるとともに、前記振動検出部は、前記受け筒の左右方向の振動を検出するようにし、この左右方向の振動に対して周波数成分を計算した値の大きさによって前記モータの回転速度を変化させるようにしたものである。
【００１４】
これにより、弾性吊り下げ手段が、受け筒の略回転軸線上の位置から受け筒を吊り下げる場合に、弾性吊り下げ手段によって振動の動きが緩衝されることなく、ドラム内での衣類の動きと連動した受け筒の振動を検出することが可能となる。
【００１５】
すなわち、ドラムの回転と共に衣類が回転し、衣類が持ち上げられて上方から落下する際に下部のドラムに衝突して振動が発生する。しかしながら、弾性吊り下げ手段が受け筒の略回転軸線上の位置から受け筒を吊り下げる場合には、受け筒の前後方向に対する動きは弾性吊り下げ手段の弾性力によって緩和され、衣類の動きとは関係のない振動となる。また、受け筒の上下方向に対する動きも同様に、防振ダンパの弾性力や減衰力によって緩和され、ドラム内での衣類の動きを精度よく把握できない。
【００１６】
そこで、本発明のように受け筒の左右方向の振動を検出することによってドラム内での衣類の動きを精度よく把握することが可能となり、洗濯時に最適な叩き洗いが不十分な状態や、衣類がドラムに張り付いている状態で回転している場合に回転数を制御して、洗濯時に最適な叩き洗いの状態を維持することにより洗浄性能に優れた洗濯機を提供することができる。
【００１７】
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が、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態１における洗濯機の側面概略図である。図中、１は筐体、２はドラム、３は受け筒、４は弾性吊り下げ手段、５は防振ダンパ、６はバッフル、７は振動検出部、８は周波数成分計算部、９は回転速度制御部、１０は洗濯衣類、１１は衣類投入・取出し口、１２はモータ、１３はベルトである。以下に本実施の形態における動作を説明する。
【００２０】
図１に示されるように回転自在のドラム２を内包する受け筒３が弾性吊り下げ手段４と防振ダンパ５によって筐体１に支持されている。受け筒３底部にはモータ１２が固定されておりベルト１３を介してドラム２を所定の回転数で回転させる。
【００２１】
洗濯機の正面に設けられた衣類投入・取り出し口１１よりドラム２内に投入された洗濯衣類１０はドラム２の回転とともにドラム内に設けられたバッフル６にてすくい持ち上げられ、上部より底部に向かって落下する。この底部に叩きつけられる際の運動エネルギーによって洗浄効果が高められている。洗濯衣類１０の動きによって発生する受け筒３の振動を振動検出部７によって検出し、検出結果を周波数成分計算部８に伝達し、さらに計算された値が回転速度制御部９へ伝達され、適切な叩き洗いが実現する回転数へと修正されることとなる。
【００２２】
ここで防振ダンパ５の支持位置はドラム２と受け筒３を合わせた状態での重心点より略鉛直線上に取り付けられることが望ましい。これは、洗濯衣類１０がドラム２の上部より落下する際に底部での振動が大きく、かつ連続して衝撃を受けるため、受け筒の底部を安定化させ、振動検出部７で検出する信号に、洗濯物衣類の動き以外の揺れを含めないよう
にするためである。また、振動検出部７は加速度センサから構成されており、加速度センサとしては半導体加速度センサ、圧電型加速度センサなどのいずれであっても構わない。
【００２３】
また、図２は本発明の実施の形態１における支持構造を示す上面概略図の一例を表している。図中、１４は重心点、１５は支持点、１６は中心軸を表している。ここで、弾性吊り下げ手段４の支持数は２ヶ所であっても４ヶ所であっても特に限定されるものではない。
【００２４】
受け筒３と筐体１上部とをつなぐ弾性吊り下げ手段４が、中心軸１６上の重心点１４を中心に対称位置に支持されている場合には、均衡の取れた吊り下げ状態となっているため、ドラム内部の洗濯衣類１０の動きに応じて周期的な振動が発生する。この振動を振動検出部７によって検出し、図１に示す周波数成分計算部８にその結果を伝達する。ここで振動数検出部７は、受け筒３の上下、左右、前後の少なくとも一つの振動成分を検出し、検出した方向の加速度は、信号値として周波数成分計算部８に送られ、その後回転速度制御部９への出力として利用される。
【００２５】
周波数成分計算部８では、送られてきた加速度値から離散フーリエ変換（ＤＦＴ）もしくは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数成分の大きさ（フーリエ振幅スペクトラム、パワースペクトラム）を計算し、回転速度制御部９では計算された特定の周波数成分の大きさや周波数成分の和の大きさによってドラムの回転数を増減させ洗濯物の洗浄性能の向上が可能となる。
【００２６】
ここで、図２のような支持構造の場合には、洗濯衣類１０の動きが、洗濯時の汚れ落としに効果のある叩き洗い状態に置かれた際に発生する特定の周期を持った受け筒３からの振動は、左右方向では弾性吊り下げ手段４によって緩和され、上下方向は防振ダンパ５によって緩和されてしまうために、その正確な周波数成分を把握することができなくなってしまう。そのため、この場合には、前後方向の振動が、ドラム２内部で動いている洗濯衣類１０の動きが最も緩和されることなく反映する。
【００２７】
図３では、受け筒３と筐体１上部とをつなぐ弾性吊り下げ手段４が、中心軸１６上の重心点１４を中心に対称位置に支持されている状態でのドラムの回転数を４５ｒｐｍ、洗濯衣類１０の重量を２．０ｋｇにて洗浄評価をした際の本発明の実施の形態１における受け筒からの振動を各方向成分に分解したときの解析結果を示している。（ａ）は前後方向、（ｂ）は左右方向、（ｃ）は上下方向の解析結果である。
【００２８】
また、洗浄性能を向上させるよう回転数を制御するための指標とする周波数ピークについて図４を用いて説明をする。図４の円はドラムを表し、底面を０°、上部を１８０°とあらわしている。９０°及び２７０°についてはドラムの回転が反転するために、左右反転しても問題はない。今、洗浄性能を向上させるためには洗濯衣類１０をバッフル（図示せず）にて持ち上げ、上部から落下させる叩き洗い（軌跡ｂ）が最適であり、洗濯衣類１０がドラムに張り付いて動く場合（軌跡ｃ）や、洗濯衣類１０がドラム２の底部にてゴロゴロと回転している場合（軌跡ａ）は不適である。
【００２９】
そのため、図４中９０°から１８０°までの間で落下して下部のドラム面に衝突することが最適となる。実施した洗濯機においてはバッフル（図示せず）が３つ設けられており、ドラム回転数を４５ｒｐｍとしているため、４５×２／６０＝１．５Ｈｚから４５×４／６０＝３．０Ｈｚの間に現れる振幅スペクトラムが主として回転数の制御に必要な計算値となる。
【００３０】
図３の結果からも明らかなように、前後方向（ａ）以外の結果では全体として上記範囲
以外の領域にも多くのピークが観測され、洗濯衣類１０の特徴的な動きに起因する周波数が多数のピークの間に紛れてしまって観られず、これらのような周波数のパターンからは衣類の状態を把握し、その結果を基にしたドラムの回転速度を制御することが困難である。
【００３１】
上記の説明で示したように、図３に示された洗濯衣類２．０ｋｇ、ドラム回転数４５ｒｐｍの洗濯条件において、衣類の叩き洗いができている条件は周波数が１．５Ｈｚ〜３．０Ｈｚであり、１．５Ｈｚ未満では底部でゴロゴロと衣類が回転する状態、３．０Ｈｚより大きい周波数では衣類がドラムに張り付いている状態となっている。
【００３２】
ここで、振動方向の成分毎に、各周波数領域における特定周波数間隔（例えば０．１５Ｈｚ）毎のピーク値の総計を、全周波数領域での特定周波数間隔（例えば同じく０．１５Ｈｚ）毎のピーク値の総計に対する比率として算出してみると、前後方向では叩き洗いの状態が４８％、ゴロゴロ状態が１６％、張り付き状態が３６％に、左右方向では叩き洗いの状態が３５％、ゴロゴロ状態が３３％、張り付き状態が３２％に、上下方向では叩き洗いの状態が３６％、ゴロゴロ状態が３９％、張り付き状態が２５％となっていた。
【００３３】
この結果からも、前後方向の振動成分が最も叩き洗いの状態の信号を大きく反映し、他の領域での信号と明瞭に区別することができ、かつ、経時的にその値が変動した場合でもドラム内における衣類の動きの変動として対応することができる。
【００３４】
ドラムの回転速度の制御においては、上記のように叩き洗いに起因する周波数成分の振幅スペクトルが大きくなるように制御がなされ、叩き洗いに起因する周波数成分領域（例えばドラム回転数が４５ｒｐｍの場合には１．５Ｈｚ〜３．０Ｈｚ）よりも長い周波数成分（すなわち３．０Ｈｚより大きな周波数領域）が多い場合には、ドラムの回転速度が速く、洗濯衣類１０がドラム上部で落下することなく、ドラム２壁面に張り付いて回転していることで、ドラムに与える振動の頻度が少なくなっているものと予測されるため、回転速度を遅くして洗濯衣類１０をドラム２壁面より落とすように制御し、逆に短い周波数（すなわち１．５Ｈｚより小さな周波数領域）の成分が多い場合には、ドラムの回転速度が遅く、濡れた状態の洗濯衣類１０の重さに抗してバッフルで十分に持ち上げることができなくなり、ドラム２の底部でドラムの回転にあわせてゴロゴロと回転しながら動くことで、短時間の間に何度もドラムに振動を与えていると予測されるため、ドラムの回転速度を早めて洗濯衣類１０がドラム２の動きと共に十分持ち上げられるように制御することで、高い位置より洗濯物を落下させ、洗浄性能が高まる叩き洗いを実現することが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。
【００３６】
図５は本発明の別の実施の形態２における支持構造を示す上面概略図の一例を表している。
【００３７】
図５中、１４は重心点、１５は支持点、１６は中心軸を表している。ここで、弾性吊り下げ手段４の数としては特に限定されるものではない。受け筒３と筐体１上部とをつなぐ弾性吊り下げ手段４が、重心点１４を含む中心軸１６上に支持されている場合には、受け筒３下部より支持する防振ダンパ５と合わせて均衡の取れた吊り下げ状態となっているため、ドラム内部の洗濯物の動きに応じて周期的な振動が発生する。その他の洗濯機の構成については実施の形態１と同様である。
【００３８】
この振動を振動検出部７によって検出し、図１における周波数計算部９にその結果を伝
達する。ここで振動数検出部７は、受け筒３の上下、左右、前後の少なくとも一つの振動成分を検出し、検出した方向の加速度は、信号値として周波数計算部に送られ、その後回転制御部への出力として利用される。周波数計算部では送られてきた加速度値から離散フーリエ変換（ＤＦＴ）もしくは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、周波数成分の大きさ（フーリエ振幅スペクトラム、パワースペクトラム）を計算し、回転数制御部では計算された特定の周波数成分の大きさや周波数成分の和の大きさによってドラムの回転数を増減させ洗濯物の洗浄性能の向上が可能となる。
【００３９】
ここで、図５のような支持構造の場合には、洗濯衣類１０の動きが、汚れ落としに効果のある叩き状態に置かれた際に発生する特定の周期を持った受け筒３からの振動は、前後方向では弾性吊り下げ手段４によって緩和され、上下方向は防振ダンパ５によって緩和されてしまう。そのため、この場合には、左右方向の振動がドラム２内部で動いている洗濯衣類１０の動きを緩和されることなく反映することとなる。
【００４０】
また、洗濯時に洗濯衣類１０がドラム２と共に回転し、上部より叩きつけられたり、ゴロゴロと回転したりするような場合にもドラム２の中心軸１６に対して垂直（すなわち左右）方向に振動が大きくなることから、ドラム２内での洗濯衣類１０の動きを把握する上ではこの場合有利であり、支持構造が図５に示されるような形態の場合には受け筒３の左右方向の振動成分を用いて実施の形態１と同様にドラムの回転速度を制御することにより洗浄性能を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上に述べた通り、本発明の洗濯機は、受け筒及びドラムの筐体に対する支持構造の違いによって、受け筒の振動から適切な周波数成分方向を選択することでドラム内での洗濯物の移動を精度良く把握し、その後、選択した適切な方向の周波数成分を用いることで、衣類の洗濯状態に合わせた最適なドラムの回転数への制御を行い、洗浄性能を向上させることができる。これは、家庭用の洗濯機だけではなく、洗濯乾燥機や業務用の洗濯機などに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  筐体
２  ドラム
３  受け筒
４  弾性吊り下げ手段
５  防振ダンパ
６  バッフル
７  振動検出部
８  周波数成分計算部
９  回転速度制御部
１０  洗濯衣類（洗濯物）
１１  衣類投入・取り出し口
１２  モータ
１３  ベルト
１４  重心点
１５  支持点
１６  中心軸（回転軸）
【図４】
2010082424.tif 000003
【図６】
2010082424.tif 000004
【図１】
2010082424.tif 000005
【図２】
2010082424.tif 000006
【図３】
2010082424.tif 000007
【図５】
2010082424.tif 000008