(57)【要約】【課題】定常脱水時もしくは共振脱水時の振動レベルを水槽の振動の特徴から推測することにより、効率的な低振動脱水を実現すること。【解決手段】ドラム１１と、ドラムを内包し洗濯水を溜める水槽１３と、ドラムを回転駆動するモータ１２と、水槽を収容する筐体１０と、水槽１３に設けた複数方向の振動量を検知する振動検知装置１７と、この振動検知装置１７の出力に応じて洗濯物のアンバランス量を判定するアンバランス判定手段２０とを備え、アンバランス判定手段２０は、予め求めた所定の回転数間の振動レベルの相関係数より、所定のアンバランス判定回転数において判定に用いる振動検知軸を決定することによって、アンバランス判定精度を向上させるようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に通水孔を設けた回転可能なドラムと、ドラムを内包し洗濯水を溜める水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽を収容する筐体と、水槽と筐体間に取り付けて水槽の振動を抑制する防振ダンパーと、前記水槽に設けた複数方向の振動を検知する振動検知装置と、この振動検知装置の出力に応じて洗濯物のアンバランス量を判定するアンバランス判定手段とを備え、前記アンバランス判定手段は、予め求めた所定の回転数間の振動レベルの相関係数により、所定のアンバランス判定回転数において判定に用いる振動検知軸を決定するようにしたドラム式洗濯機。
【請求項２】
アンバランス判定手段は、共振点到達前の低速回転域では、ドラムの回転軸方向と直交しかつ略水平方向である第１の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いるようにした請求項１記載のドラム式洗濯機。
【請求項３】
アンバランス判定手段は、共振点到達後の高速回転域では、第１の振動検知軸と直交しかつドラムの回転軸方向と直交する第２の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いるようにした請求項１記載のドラム式洗濯機。
【請求項４】
アンバランス判定手段は、共振点到達前の低速回転域では、第１の振動検知軸及びドラムの回転軸方向の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いるようにした請求項２記載のドラム式洗濯機。
【請求項５】
アンバランス判定手段は、共振点到達後の高速回転域では、第１の振動検知軸及び第２の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いるようにした請求項３記載のドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽の振動を検知する振動検知装置を備え、振動検知装置の出力結果に基づいてアンバランス判定を行うドラム式洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、洗濯機には複数の振動モードが存在し、脱水回転数の上昇とともに、振動モードが変化することが知られている。各振動モードで水槽の揺れ方が異なり、振動モードにあわせた振動検知を行う方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の洗濯機の振動検出方法は、１次共振回転数通過時及び２次共振回転数通過時にそれぞれの振動モードに合わせて振動検出センサの検知方向を選択し、異常振動を防止しようとするものである。
【０００４】
また、特許文献２に記載の洗濯機の振動検出方法は、脱水回転数が所定以下の低速時の、脱水槽の回転軸方向に直交する方向の振動に応答した加速度センサの出力の増幅率を、脱水回転数が所定以上の高速時の、脱水槽の回転軸方向の振動に応答した出力の増幅率より大きくし、回転数によって異なる振動モードを示す脱水装置における振動を効果的に検出しようとするものである。
【特許文献１】特開２００６−１４１５６６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成（特許文献１）では、振動レベルがピークとなる共振回転数を通過する際に振動検知をおこなっており、振動レベルが高い共振点まで脱水を継続していることになり、共振時の異常振動を抑えるに留まり、低振動の実現とは言い難い。
【０００６】
また、従来の構成（特許文献２）では、振動検知する方向が固定されており、洗濯機の構成によって複雑に変化する振動モードを的確にとらえ、精度良く振動検知することは難しい。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、振動レベルの相関が高い振動検知軸を回転数に応じて的確に選択し、効率的なアンバランス判定を実現することで、低振動、低騒音のドラム式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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために本発明は、外周に通水孔を設けたドラムと、ドラムを内包し洗濯水を溜める水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽を収容する筐体と、水槽と筐体間に取り付けて水槽の振動を抑制する防振ダンパーと、前記水槽に設けた、複数方向の振動を検知する振動検知装置と、この振動検知装置の出力に応じて洗濯物のアンバランス量を判定するアンバランス判定手段とを備え、前記アンバランス判定手段は、予め求めた所定の回転数間の振動レベルの相関係数より、所定のアンバランス判定回転数において判定に用いる振動検知軸を決定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のドラム式洗濯機は、脱水回転数に応じて、振動検知方向を切り替えることにより、脱水行程の早い段階で的確なアンバランス判定を行うことができるため、効率的な運
転が可能となり、低振動、低騒音の脱水工程を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、外周に通水孔を設けた回転可能なドラムと、ドラムを内包し洗濯水を溜める水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽を収容する筐体と、水槽と筐体間に取り付けて水槽の振動を抑制する防振ダンパーと、前記水槽に設けた複数方向の振動を検知する振動検知装置と、この振動検知装置の出力に応じて洗濯物のアンバランス量を判定するアンバランス判定手段とを備え、前記アンバランス判定手段は、予め求めた所定の回転数間の振動レベルの相関係数より、所定のアンバランス判定回転数において判定に用いる振動検知軸を決定することにより、最も感度のよい検知軸を用いることが可能となり、アンバランス判定の精度向上を実現することができる。
【００１１】
したがって、脱水工程において洗濯物の偏りであるアンバランスを確実に解消することができ、且つアンバランスによって生じる振動、騒音を低減することができるため、低振動、低騒音の高速脱水を実現することができ、製品の安全性向上にもつながることとなる。
【００１２】
第２の発明は、アンバランス判定手段は、共振点到達前の低速回転域では、ドラムの回転軸方向と直交しかつ略水平方向である第１の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いることにより、共振点における振動を共振点に到達する前に的確に抑えることが可能となる。
【００１３】
第３の発明は、アンバランス判定手段は、共振点到達後の高速回転域では、第１の振動検知軸と直交しかつドラムの回転軸方向と直交する第２の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いることにより、定常脱水回転域における振動を早い段階で的確に抑えることが可能となる。
【００１４】
第４の発明は、アンバランス判定手段は、共振点到達前の低速回転域では、第１の振動検知軸及びドラムの回転軸方向の振動検知軸から出力される振動検知装置の信号を判定に用いることにより、感度の高い２つの検知軸を用いることとなり、より精度の高い判定を実現することが可能となる。
【００１５】
第５の発明は、アンバランス判定手段は、共振点到達後の高速回転域では、第１の振動検知軸及び第２の振動検知軸から出力される信号を判定に用いるようにすることにより、感度の高い２つの検知軸を用いることとなり、より精度の高い判定を実現することが可能となる。
【００１６】
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。
【００１７】
（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ドラム式洗濯機の洗濯物のアンバランスによる振動を抑制させる制御装置のブロック図である。図１において、１０は筐体、１１は洗濯物を収容し回転させるドラム、１２は洗濯槽を速度制御しながら回転させるモータである。１３はドラム１１を内装し水が入る水槽、１８は洗濯物投入口を有するカバー、１４は水槽１３と洗濯物投入口のあるカバー１８との隙間をなくして接続するためのシールパッキン、１５は水槽１３の姿勢を保持するための支持ばね、１６はモータ回転時に発生する振動を低減して、筐体１０や床への振動伝達を小さくするための防振ダンパーである。１７は水槽１３の振動を検知する振動検知装置である。振動検知装置の例として、本実施の形態では加速度の変化を電圧変化として出力できる加速度センサを用いている。
【００１８】
本実施の形態における加速度センサは、静電容量の変化を電圧に変換する静電容量型加速度センサを用いている。他にもピエゾ抵抗型加速度センサを用いることも可能である。これらのいわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサは半導体集積回路作製技術を用いて作製された微小なセンサであり、近年、低コストで量産されるようになってきたこともあって、様々な民生用機器で利用されている。ＭＥＭＳ型センサの利点として、小型・軽量で、それ自身が振動に与える影響が少なく、振動検知装置として適しているといえる。なお、本実施の形態における加速度センサは１チップで３軸の検知が可能なものを採用しており、複数方向の振動を検知し、脱水時の回転速度上昇に伴って複雑に変化する振動モードを的確にとらえ、様々なアンバランス状態を判定することを可能にしている。ただし、加速度センサは２軸のものであってもよい。
【００１９】
本実施の形態における振動検知装置１７の取り付け位置は、水槽の上部前側としている。ドラム内の洗濯物のアンバランスが前部に存在する状態で高速回転へ加速したときの振動は、アンバランスが後部に存在する場合と比較して大きくなるため、前部に大きなアンバランスがある状態で高速回転へ加速することを極力避ける必要がある。前部にアンバランスがある場合には水槽の揺れも前部側が顕著に現れやすいことから、振動検知装置の取り付け位置も前部とすることが望ましい。
【００２０】
１９は筐体１０を床に設置する防振ゴムで、支持ばね１５と防振ダンパー１６で支持手段を構成している。さらに、２０は振動検知装置の出力に応じてアンバランスを判定するアンバランス判定手段、２１はモータ１２の回転を制御する制御手段である。
【００２１】
図２は、振動検知装置である３軸加速度センサの取り付け位置を示す構成図である。３軸加速度センサの検知軸のうち、Ｘ軸を本体正面から見て左右水平方向に、Ｙ軸を略前後（回転軸）方向に、Ｚ軸を略上下方向（Ｘ軸、Ｙ軸双方と直交）に取り付けて、水槽の動きを立体的にモニタリングすることを可能にしている。
【００２２】
取り付け位置は、防振ダンパー１６から最も遠い位置に取り付けることにより、特に低速脱水回転時の大きな変位の揺れ時にも感度が良いことから、本体前側で上部に取り付けた。
【００２３】
図３は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機の水槽に取り付けた振動検知装置の出力を変位量（すなわち水槽の動き量）に置き換え、脱水回転数との関係を表したグラフである。共振域（２５０ｒｐｍ付近）の変位量が最も大きく、この回転数付近に共振点があることが分かる。
【００２４】
共振域での振動悪化は騒音を増大させる原因となり、使用者に不快感を与えるだけでなく、極端に大きい振動の場合、最悪製品の移動や製品の故障につながりかねない。脱水回転時、共振域を通過することは避けられず、いかに共振域での振動を抑えるかが低振動脱水を実現する上で重要なポイントとである。一方、定常脱水回転数（本実施の形態では８３０ｒｐｍ）付近は衣類に含まれる水分を十分に脱水するために数分間連続的に回転させる必要がある工程であり、振動が大きければそれだけ連続的に振動や騒音が大きい状態が続き、使用者に不快感を与えることになり、前述の共振域と同様、振動を抑えねばならないポイントである。
【００２５】
図４は、本実施の形態におけるドラム回転制御パターンのグラフである。脱水行程開始直後、４５〜６０ｒｐｍの回転速度でドラムの反転を繰り返し、洗濯物同士の絡みや塊をほぐし、衣類をドラム内周面に均等にはりつかせやすくするための、ほぐし行程を実施す
る。その後、衣類がドラム内周面にはりつき始める８０ｒｐｍ付近にて、ある程度大きなアンバランスを未然に判定して脱水を一旦停止させるための予備アンバランス判定を行っている。なお、予備アンバランス判定では、水槽の変位量も微小なレベルのため、判定精度を向上させるため、振動検知装置の出力結果だけでなく、モータ電流や脱水回転速度の変動量などを併用してアンバランス量を判定することが望ましい。予備アンバランス判定を通過後、第１及び第２アンバランス判定区間での判定を通過すれば、定常脱水回転数まで脱水回転速度を高め、衣類に含まれる水分を十分に絞るための一定時間、定常脱水回転を継続する。
【００２６】
図５は、脱水行程の振動検知装置からの出力結果を用いたアンバランス判定を行う一連の処理を表したフローチャートである。
【００２７】
脱水スタート後、加速してまず第１アンバランス判定回転数に到達したら、加速停止して一定速度にし、アンバランス判定処理を開始する。ここで判定に用いる検知軸をＸ軸に設定する。第１アンバランス判定回転数における閾値とＸ軸からの出力（変位量）を比較し、閾値を下回る振動であれば、加速開始し、閾値以上の振動であれば、所定時間経過後に回転を停止させ、再度脱水スタートへ戻る。
【００２８】
第２アンバランス判定回転数に到達したら、判定に用いる検知軸をＺ軸に設定する。第２アンバランス判定回転数における閾値とＺ軸からの出力を比較し、閾値を下回る振動であれば、加速開始し、定常脱水回転数まで速度を上昇させ、閾値以上の振動であれば、所定時間経過後に回転を停止させ、再度脱水スタートへ戻る。
【００２９】
前述のとおり、共振回転域では振動レベルが脱水工程を通じてピークになるため、この領域における振動レベルが大きいことが製品の揺れや床への振動の伝わりが大きくなることにつながり、使用者が不快に感じる要因となっていた。一方、定常脱水回転域は通常２〜３分程度の間連続的に高速回転を維持し、洗濯物に含まれる水を脱水する領域であり、この領域における振動レベルが大きいと、ユーザーに不快感を連続的に与えてしまうことになる。そこで本実施の形態では、共振域（脱水回転数：２５０ｒｐｍ付近）の振動ピーク及び定常脱水回転域（脱水回転数：８３０ｒｐｍ）の振動を抑えることを目的に、アンバランス判定回転数をそれぞれ１２０ｒｐｍと３００ｒｐｍに設定した。
【００３０】
このように、振動を抑えたい回転数到達前の早い段階でアンバランス判定区間を設けることにより、事前に振動レベルを推定することができるため、振動が大きくなってから脱水を停止する必要がなくなるため、脱水工程を通じて低振動な状態で運転ができるだけでなく、低振動かどうかの判定も早い段階で行われることになり、運転時間の短縮という効果も得ることができる。
【００３１】
以下にそれぞれの判定回転数で用いる振動検知装置の検知軸の決定方法について説明する。
【００３２】
図６は、所定の回転数間の振動レベルの相関関係を表したグラフの一例である。実用的な衣類の組み合わせ６ｋｇ分の洗濯物を用いて複数回洗いと脱水運転を行い、脱水工程において測定した振動データを用いて、所定の回転数間の振動レベルの相関係数を表している。
【００３３】
グラフからも分かるように、相関関係が回転数によって変動し、また検知軸によっても変動していることが分かる。
【００３４】
グラフ（Ａ）にある、１２０ｒｐｍ−２５０ｒｐｍ間の振動レベルの相関係数は１２０
ｒｐｍのＸ軸−２５０ｒｐｍのＸ軸間で０．８５、１２０ｒｐｍのＸ軸−２５０ｒｐｍのＹ軸間で０．９５と強い相関があり、１２０ｒｐｍのＸ軸でアンバランス判定を行えば、共振域（２５０ｒｐｍ）における振動をほぼ確実に抑えることができる。そこで、第１アンバランス判定で用いる振動検知軸はＸ軸（左右方向）に決定した。なお、なお、１２０ｒｐｍのＹ軸−２５０ｒｐｍのＹ軸間も０．５８と比較的相関が高めであることから、判定要素に加えることで更に精度の高い振動検知を実現することができる。
【００３５】
逆に相関の低い検知軸（Ｚ軸）の振動値を用いて判定を行えば、振動を抑えるどころか、振動レベルが高いアンバランス状態で高速脱水に移行してしまったり、振動レベルが低い状態であるにもかかわらず脱水を停止させるといった、不要な運転時間を費やしてしまうという誤判定をしてしまう弊害が発生することになる。
【００３６】
一方、グラフ（Ｄ）にある、３００ｒｐｍ−８３０ｒｐｍ間の振動レベルの相関係数は、３００ｒｐｍのＺ軸−８３０ｒｐｍのＺ軸間で０．８１、３００ｒｐｍのＺ軸−８３０ｒｐｍのＸ軸間で０．７２と強い相関があり、３００ｒｐｍのＺ軸でアンバランス判定を行えば、８３０ｒｐｍにおける振動をほぼ確実に抑えることができる。そこで、第２アンバランス判定で用いる振動検知軸はＺ軸（上下方向）に決定した。なお、３００ｒｐｍのＸ軸−８３０ｒｐｍのＸ軸間も０．６４と相関が高めであることから、判定要素に加えることで更に精度の高い振動検知を実現することができる。
【００３７】
このように、所定の回転数間の振動レベルの相関関係は振動モードによって変化するもので、機体の構成（防振ダンパーや支持ばねの特性やレイアウト、ドラムの大きさや傾斜角度、振動検知装置の設置場所等）によって感度の高い振動検知軸も異なるものである。よって、前述のように予め機体の振動レベルの相関関係を求めておき、その機体に応じた最適な振動検知軸を決めることにより、精度の高い振動検知を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、予め求めた所定の回転数間の振動レベルの相関係数により、所定のアンバランス判定回転数において判定に用いる振動検知軸を決定するようにすることにより、最も感度のよい検知軸を用いることが可能となり、アンバランス判定の精度を向上させ、脱水時の振動を抑えることができる、低振動低騒音型ドラム式洗濯機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における振動検知装置である３軸加速度センサの取り付け位置を示す構成図
【図３】本実施の形態におけるドラム式洗濯機の水槽に取り付けた振動検知装置の出力を変位量に置き換え、脱水回転数との関係を表したグラフ
【図４】本発明の実施の形態１におけるドラム回転制御パターンを示すグラフ
【図５】脱水行程のアンバランス判定を行う一連の処理を表したフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１における所定の回転数間の振動レベルの相関関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００４０】
１０  筐体
１１  ドラム
１２  モータ
１３  水槽
１４  シールパッキン
１５  支持ばね
１６  防振ダンパー
１７  振動検知装置
１８  カバー
１９  防振ゴム
２０  アンバランス判定手段
２１  制御手段
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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