(57)【要約】【課題】従来の洗濯機では、洗濯時に洗濯物の状態を正確に把握することができず、うまく洗濯時の回転ドラム回転速度を適切に制御し、洗濯機の洗浄能力を向上させることができない。また、一定の回転速度で回転ドラムを回しているため、高い洗浄性能を得ることができない。【解決手段】水槽２の上に半導体加速度センサ６を取り付け、周波数成分計算手段９により計算された結果を基に、回転ドラム３内の洗濯物の状態を推測し、その結果から遠心洗いと叩き洗いを交互に繰り返すことにより高い洗浄性能を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容して回転する回転ドラムと、前記回転ドラムを収容するとともに筐体から弾性支持機構により支持された水槽と、前記回転ドラムを回転させるモータと、前記回転ドラムの内周面に設けられ収容された洗濯物を引っ掛け持ち上げる撹拌突起と、前記水槽の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段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手段と、前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御手段と、洗浄、すすぎ、脱水、乾燥などの一連の工程を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、主に洗浄工程とすすぎ工程において、洗濯物の一部が回転ドラムの内周壁に張り付く張り付き状態と持ち上げられた洗濯物が回転ドラム内で落下する叩き状態とを交互に実行し、前記周波数成分計算手段が、前記振動検出手段により検出した信号を基に前記回転ドラム内の洗濯物の状態を推測し、推測した前記洗濯物の状態により前記張り付き状態の回転速度を決定することを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
周波数成分計算手段は、洗濯物が持ち上げられず内周壁上をゴロゴロ転がる領域と、重力が遠心力より勝る時に落下する叩き洗い領域と、洗濯物が回転ドラム内壁に張り付く領域の３つの領域に分け、最適なタンブル回数で回転したあと、スペクトル値を合計し比較することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領域がゴロゴロ領域であったとき、回転速度制御手段により、洗濯物の一部が内壁に張り付く状態と洗濯物が内周壁の上部から直下に落下する状態に設定し、それらを繰り返すことを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
【請求項４】
制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領域が張り付く領域であったとき、回転速度制御手段により、洗濯物が回転ドラム内で落下する状態に設定し、それを繰り返すことを特徴とする請求項２または３に記載の洗濯機。
【請求項５】
制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領域が叩き洗い領域であったとき、回転速度制御手段により常に叩き洗いになるような回転速度に設定し、それを維持することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項６】
制御手段は、周波数成分計算手段により推測したスペクトル値の合計の比較が所定の範囲内で同様な値になったとき、回転速度制御手段により常に叩き洗いになるような回転速度に設定し、それを維持することを特徴とする請求項４または５に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗い、すすぎ、脱水を逐次実行する洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような洗濯機は回転ドラムを内包する水槽に加速度センサを取り付け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、洗濯物の挙動を推定して、回転ドラムを回転させるモータの回転速度を変化させる制御手段を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、従来のドラム式洗濯機の構成を示す図である。
【０００４】
筐体５１内にサスペンション構造によって水槽５２が弾性支持され、その水槽５２内に、回転ドラム５３が配設されている。回転ドラム５３は、モータ５４によって回転駆動される。筐体５１に開閉自在に設けられた扉５５を開くことにより水槽５２の正面開口部および回転ドラム５３の正面開口部を通して洗濯物を回転ドラム５３内から出し入れできるように構成している。
【０００５】
水槽５２には、半導体加速度センサ５６が取付けられ、この半導体加速度センサ５６の出力の変化量と、モータ５４のトルク電流成分の変化量から、制御手段５７が、洗濯物の挙動を推定して、モータ５４を制御して回転ドラム５３の回転によって洗浄運転を制御している。
【０００６】
また、従来、回転ドラム５３を所定の回転速度で回転させて回転ドラム５３の内周壁に設けられた撹拌突起で洗濯物を上方へ持ち上げ、洗濯物に加わる重力が回転による遠心力より勝る位置で回転ドラム５３の下部に落とす、一般的に叩き洗い方式と言われる洗浄方式が主流であった。しかし、近年、よりよい洗浄性能やすすぎ性能の向上を目的とし、上述の叩き洗い方式と、回転ドラム５３を回転により洗濯物に加わる遠心力が重力より常に勝る回転速度で回転させて回転ドラム５３の内壁に洗濯物を張り付かせ、この状態で洗濯物に洗濯液を浸透させる遠心洗い方式と組み合わせるような制御を行う洗濯機も出現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、上記のような、洗いやすすぎにおいて、洗濯物に加わる遠心力が重力より勝るような、つまり、洗濯物が回転ドラムの内壁に張り付くような所定の回転速度で回転ドラムを回転させる場合には以下のような問題が生じていた。
【０００９】
洗濯物が回転ドラムの内壁に絡まって張り付いているので、ある程度の洗剤力を発揮することができるが、機械力を十分発揮することができないため、より高い洗浄効果を出すことができない。
【００１０】
本発明は、洗濯物が回転ドラム内でどのような状態であるかを加速度センサで推測し、それに対応して回転ドラムの回転を制御することで、上記の課題を解消することができる
洗濯機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明では、水槽に設置したセンサ（振動検出手段）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手段と、周波数成分の大きさにしたがってモータの回転速度を変化させる回転速度制御手段を備える。
【００１２】
水槽の振動から、特定の周波数の振動成分を抽出することにより、洗濯物の挙動を判定する。具体的には、振動検出手段で得た振動から、周波数成分計算手段により、回転ドラムの回転速度に搭載している撹拌突起の個数をかけたものに対応する周波数成分を抽出する。この成分は、回転ドラムに備え付けられた撹拌突起が、給水された水を叩く成分に起因する。この周波数成分の計算により、回転ドラム内部の洗濯物のパターンを推測することができ、その結果を基に、遠心力が重力より勝る回転速度と遠心力が重力より劣る回転速度が交互に実行させる。また、叩き洗いである場合はそのままの回転速度を維持する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の洗濯機、加速度センサから得られた出力を効率よく処理することにより、最適な回転制御を行うことから、洗浄性能とすすぎ性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１の洗濯機の構成図
【図２】同洗濯機の第２の実施形態における周波数特性を示すグラフ
【図３】同洗濯機の第２の実施形態における判定フローチャート
【図４】同洗濯機の第２の実施形態における判定フローチャート
【図５】同洗濯機の第２の実施形態における判定フローチャート
【図６】従来の洗濯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、洗濯物を収容して回転する回転ドラムと、前記回転ドラムを収容し、かつ筐体から弾性支持機構により支持された水槽と、前記回転ドラムを回転させるモータと、収容された洗濯物を引っ掛け持ち上げる撹拌突起と、前記水槽の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段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手段と、前記モータの回転速度を変化させる回転速度制御手段と、洗浄、すすぎ、脱水、乾燥などの一連の工程を制御する制御手段を備え、前記制御手段は主に洗浄工程とすすぎ工程において、洗濯物の一部が回転ドラムの内周壁で張り付き状態と洗濯物が回転ドラム内で落下する叩き状態を交互に実行し、前記振動検出手段により検出した信号を前記周波数成分計算手段により回転ドラム内の洗濯物の状態を推測した結果を基に、前記張り付き状態の回転速度を決定することにより、回転ドラム内の洗濯物の状態を数値化することで、張り付き状態を正確に把握することができる。また、張り付きと叩きを交互に実行することにより、機械力と洗浄力を交互に実現することができるので、高い洗浄性能を得ることができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の周波数成分計算手段は、洗濯物が持ち上げられず内周壁上をゴロゴロ転がる領域と、重力が遠心力より勝る時に落下する叩き洗い領域と、洗濯物が回転ドラム内壁に張り付く領域の３つの領域に分け、最適なタンブル回数で回転したあと、スペクトル値を合計し比較することにより、回転ドラム内の洗濯物が前記どの領域のスペクトル値が一番大きいかを知ることができ、洗濯物が叩き状態になるように工程を制御することができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第２の発明の制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領
域がゴロゴロ領域であったとき、回転速度制御手段により、洗濯物が内壁に張り付く回転速度と叩き洗いとなる回転速度に設定し、それらを繰り返すことにより、遠心洗いと叩き洗いの動作が交互になることで，洗濯物に対する機械力と洗剤力を交互に与えることが可能となる。したがって洗濯物の洗浄を高めることができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第２または第３の発明の制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領域が張り付く領域であったとき、回転速度制御手段により、洗濯物が叩き状態になる回転速度に設定し、それを繰り返すことにより、センサで検知した加速度をすばやくフィードバックして、洗濯物の状態を推測し、最適な叩き洗いと遠心洗いを両方行うことにより、洗濯物の洗浄を高めることができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第２〜４のいずれか１つの発明の制御手段は、周波数成分計算手段により推測した領域が叩き洗い領域であったとき、回転速度制御手段により常に叩き洗いになる回転速度に設定し、それを維持することにより、洗濯物にとって最適な叩き洗いを常に与えることができるので、洗濯物の洗浄を高めることができる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第４または第５の発明の制御手段は、周波数成分計算手段により推測したスペクトル値の合計の比較が所定の範囲内で同様な値になったとき、回転速度制御手段により常に叩き洗いになる回転速度に設定し、それを維持することにより、洗濯物の叩き洗いを常に再現することができ，かつ、洗濯物の洗浄を高めることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
（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構成図である。図中に記載した本発明の主要な構成を順に説明する。
【００２３】
図１において、洗濯物などの洗濯物を収容し回転する洗濯槽としての回転ドラム３は、モータ４と結合しており、回転して洗濯物を洗浄する。回転ドラム３を回転させるためのモータ４はブラシレスモータ等で構成し、回転速度は可変であり、洗濯工程では正転・反転を繰り返す。回転ドラム３と水を収容する水槽２は、図１に示すように、サスペンション８ａや防振ダンパー８ｂなどの弾性支持機構８を介して筐体１に弾性支持されている。
【００２４】
水槽２の振動を検出する半導体加速度センサ６（振動検出手段）は、本実施の形態１では、例として回転ドラム３の正面に対して左右方向の振動の加速度を検出するものとしている。なお、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も良く、さらに多軸（２軸もしくは３軸）方向の加速度センサでも良い。実際の水槽の振動は、必ずしも一方向に限定できないので、３軸の加速度センサを用いて、３軸の加速度成分を加算して合計したもの、もしくは積算して利用するのが良い。振動検出手段６で検出した振動（加速度）から、フーリエ変換処理を行い、モータの回転速度に対応する周波数成分を抽出する周波数成分計算手段９は、具体的にはマイコンで構成されており、振動検出手段６で得た信号から離散フーリエ変換（以下、ＤＦＴという）もしくは高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴという）を行い、周波数成分の大きさを計算する。なお、回転ドラム３の回転速度は、回転速度制御手段１０から、回転ドラム３の回転時間は、回転時間制御手段１１からそれぞれ取得する。
【００２５】
以上のように構成された洗濯機について、以下、その動作・作用を、図２〜図５を用いて説明する。
【００２６】
図２は、本実施の形態１の洗濯機の半導体加速度センサ６で得た回転ドラム３の振動データに対して周波数分析を行った結果である。横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はスペクトル値である。回転ドラム３の回転速度に対応する周波数は、回転速度をＮｒ／ｍｉｎとした場合、Ｎ／６０Ｈｚとなり、このＮ／６０Ｈｚに、回転ドラム３の内壁に取り付けられた撹拌突起１２の個数をかけた値が、叩き洗い状態での周波数成分となる。
【００２７】
図２は、撹拌突起１２を３個設け、回転ドラム３の回転速度が４９ｒ／ｍｉｎ時の周波数成分である。前記の計算式から叩き洗い状態での周波数は２．４５Ｈｚとなるので、この図２の状態では、２．４５Ｈｚ近傍（叩き洗い領域）で、スペクトル値が一番大きいので、このときの洗濯物の状態が叩き洗い状態になっていることが分かる。
【００２８】
また、張り付き領域の周波数成分のスペクトル値が大きいときは、洗濯物が回転ドラム３の内壁に張り付いている状態であるので、回転ドラム３の回転周期とほぼ同じ周波数成分が現れることになる。すなわち、洗濯物が回転ドラム３の内壁に貼り付いて、回転ドラム３と一緒に回転しているため、洗濯物は回転数ドラム３の偏心荷重となる。このため、回転数ドラム３の回転毎に規則的に振動が発生し、結果的に、回転速度に対応する周波数での振動成分が大きくなる。
【００２９】
一方、ゴロゴロ成分が大きいときは、洗濯物が持ち上げられずに回転ドラム３の底部でゴロゴロしている状態なので、回転ドラム３の外箱の振動は少ないが、ゴロゴロ領域の周波数成分のスペクトル値が大きくなることが分かる。すなわち、回転ドラム３の底部で、洗濯物は必ず撹拌突起１２と接触し、その影響で洗濯物がその場で回転する。したがって、撹拌突起が洗濯物にあたるたびに振動が発生し、撹拌突起の振動成分は大きくなる。
【００３０】
次に、図３を用いて実際の動きのフローについて説明する。
【００３１】
まず、ステップ１００にて洗濯工程が始まると、ステップ１０１にて給水が始まる、そのあと所定の水位に達しているかどうかをステップ１０２で見て、達していればステップ１０３で回転ドラム３を所定の回転速度で回転する洗濯撹拌が始まる。もし、達していなかったら場合もう一回所定の水位になるまでこの動作を行う。次に、ステップ１０４にて所定の回転速度をモータ４に与える。このときの所定の回転速度を４５ｒ／ｍｉｎとする。ステップ１０５で、タンブル回数４回の加速度を検出し、それをそれぞれＤＦＴ変換した後、４回分のスペクトル値を合計して出力する。ここで、タンブル回数を４回にしたのは、タンブル１回ではデータ処理に使用する数値のバラツキが大きい、また、２回と３回でも同様のことが言える。さらにタンブル回数５回以上だと振動検知計算するのに時間がかかってしまうため加速度センサによる洗浄効果が十分得られないことから最適なタンブル数４回とした。
【００３２】
次に、ステップ１０６にて、前記計算したタンブル４回分のスペクトル値の合計を判断する。図３ではゴロゴロ領域の値が一番大きかった場合を示している。ステップ１０６にて判定した結果はステップ１０７のゴロゴロ領域となる。つまり、洗濯物が持ち上げられずに回転ドラム３の底部でゴロゴロしている状態なので、撹拌突起１２が洗濯物に触れて，次の撹拌突起が来るまでに振動の減衰が生じることから、撹拌突起１２の個数をかけた値と振動減衰成分を足し合わせた周波数成分をゴロゴロの成分としている。
【００３３】
次に、モータ４にステップ１０８の「洗濯物の一部が回転ドラム３の内周壁に張り付く状態」を実現する回転速度である７０ｒ／ｍｉｎまで回転ドラム３の回転速度を上昇するように指示し、遠心洗いを実行する。その後、ステップ１０９にて叩き成分のスペクトル値が一番大きくなる回転速度に設定する。なお、この、叩き状態が再現できる回転速度は４１ｒ／ｍｉｎ〜４９ｒ／ｍｉｎである。そして、このステップ１０８とステップ１０９
を交互に繰り返すことにより、張り付き状態時は洗剤力を利用し、叩き状態時は機械力を利用することにより、より高い洗浄性能を出すことができる。なお、ステップ１０８にて設定した７０ｒ／ｍｉｎは、６０ｒ／ｍｉｎ〜８０ｒ／ｍｉｎであればどの回転速度でも同様の効果が得られる。
【００３４】
次に、図４では、ステップ１０６にてタンブル４回分のスペクトル値の合計を判断する。張り付き領域の値が一番大きかった場合を示している。このときは、ステップ１１０にて張り付き領域となる。つまり、洗濯物が回転ドラムの回転周期とほぼ同じ周波数成分が現れることから、低い周波数成分のスペクトル値が一番大きくなることから、洗濯物が回転ドラムの内周壁上で張り付いている状態を表している。次に、ステップ１０９にて叩き成分のスペクトル値が一番大きくなる回転速度に設定する。なお、叩き状態が再現できる回転速度は４１ｒ／ｍｉｎ〜４９ｒ／ｍｉｎである。そして、このステップ１１０とステップ１０９を交互に繰り返すことにより、張り付き状態時は洗剤力を利用し、叩き状態時は機械力を利用することにより、より高い洗浄性能を出すことができる。
【００３５】
最後に、図５では、ステップ１０６にてタンブル４回分のスペクトル値の合計を判断する。叩き領域の値が一番大きかった場合を示している。このときは、ステップ１１１にて叩き領域となる。つまり、洗濯物を撹拌突起によって持ち上げられ落とすという状態を示している。次に、ステップ１１２にて、モータ４に７０ｒ／ｍｉｎまで上昇することを指示し、遠心洗いを実行する。そして、このステップ１１１とステップ１１２を交互に繰り返すことにより叩き状態時では機械力、張り付き状態時では洗剤力を利用して洗浄性能を高めることができる。なお、ステップ１１２にて設定した７０ｒ／ｍｉｎは、６０ｒ／ｍｉｎ〜８０ｒ／ｍｉｎであればどの回転速度でも同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる洗濯機、回転ドラム回転速度制御方法およびプログラムは、水槽振動の周波数成分から回転ドラムの回転速度を制御することができ、これにより洗濯物の張り付きやゴロゴロを防ぐことができ、洗濯機の洗浄能力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なく、洗濯乾燥機や業務用の洗濯機などに広く適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
２  水槽
３  回転ドラム
４  モータ（駆動手段）
６  半導体加速度センサ
７  制御手段
９  周波数成分計算手段
１０  回転速度制御手段
１１  回転時間制御手段
１２  撹拌突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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