(57)【要約】【課題】洗濯物や水のドラム内での偏心状態、回転軸回りの荷重のアンバランスに起因して発生する異常振動騒音を確実に低減する洗濯機を提供すること。【解決手段】外槽３に設けられた３次元加速度センサ１３の検出値を用いて、制御手段２０はインバータ回路２４を制御することによりドラム駆動モータ７の回転加速度を制御し、荷重のアンバランスに起因して発生する異常振動、異常騒音を確実に低減する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容し水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筺体内に弾性的に支持された外槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、前記ドラム駆動モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転ドラムに発生する振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるように前記ドラム駆動モータを制御するようにした洗濯機。
【請求項２】
制御手段は、回転ドラムの回転により発生する振動加速度を低減させるべく、回転角に対して所定のパターンの回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにした請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
制御手段により制御されることとなる回転ドラムの回転加速度は、回転速度の二乗に比例し、また回転角度に対し略正接の関係になるようにした請求項２記載の洗濯機。
【請求項４】
回転ドラムもしくは外槽に加速度センサを備え、制御手段は、前記加速度センサにより検出された振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
制御手段は、加速度センサにより検出された振動加速度から回転ドラムに収容された洗濯物の回転中心軸に対する偏心度を推定する偏心度推定手段を備えた請求項４記載の洗濯機。
【請求項６】
制御手段は、加速度センサにより検出された振動加速度と、偏心推定手段により推定された洗濯物の回転中心軸に対する偏心度の値を用いて、前記加速度センサにより検出された振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにした請求項５記載の洗濯機。
【請求項７】
加速度センサは、３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項８】
回転ドラムもしくは外槽に３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサを備え、制御手段は、前記３次元加速度センサにより検出された３次元の振動加速度の平均値を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにした請求項７記載の洗濯機。
【請求項９】
回転ドラムもしくは外槽に３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサを備え、制御手段は、前記３次元加速度センサにより検出された３次元の中の１方向、もしくは２方向の振動加速度を、他の２方向、もしくは１方向の振動加速度よりも低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにした請求項７記載の洗濯機。
【請求項１０】
制御手段により低減させる振動加速度が、鉛直方向の振動加速度であることを特徴とする請求項９記載の洗濯機。
【請求項１１】
制御手段により低減させる振動加速度が、水平方向の振動加速度であることを特徴とする請求項９記載の洗濯機。
【請求項１２】
制御手段により低減させる振動加速度の方向に対応する外槽の洗濯機筺体内での支持剛性が、他の方向に対応する支持剛性より小であることを特徴とする請求項９記載の洗濯機。
【請求項１３】
制御手段により低減させる振動加速度が鉛直方向の振動加速度であり、外槽の洗濯機筺体内での鉛直方向の支持剛性が、水平方向の支持剛性より小であることを特徴とする請求項１２記載の洗濯機。
【請求項１４】
制御手段により低減させる振動加速度が水平方向の振動加速度であり、外槽の洗濯機筺体内での水平方向の支持剛性が、鉛直方向の支持剛性より小であることを特徴とする請求項１２記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯機に関し、特に洗濯物を収納した回転ドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の行程を行うドラム式洗濯機の振動低減技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドラム式洗濯機は、洗濯物を収納する回転ドラムを、その回転軸が水平方向、もしくは水平方向より前上がりとなる状態にて筺体内に設置されている。そのため、洗濯物や水がドラム内で均一に分散していない偏心状態になりやすい。特にドラムを高速回転させて洗濯物の脱水を行う場合、回転軸回りの荷重のアンバランスによって回転ドラムを収容する外槽に大きな振動が生じ、洗濯機に異常振動、異常騒音を発生させる。
【０００３】
これに対し異常振動を抑制するために、回転ドラムを収容する外槽に錘を取り付けた洗濯機が提案されている。例えば、特許文献１に記述された遠心回転機用バランサにおいては、アンバランス吸収媒体として液体及び球体を封入した環状室を回転槽に設けることにより、効果的なアンバランス吸収効果を得て、脱水兼用洗濯機における広範囲な振動の低減を実現している。
【０００４】
また、布の偏りをなくし洗濯物を均等に分散配置する方法が提案されている。例えば、特許文献２に記述された全自動洗濯機の運転制御装置においては、洗濯時及び、すすぎ時に発生した布の片寄りを洗濯衣類の布の質に応じた水流で、終了直前に数秒間短周期にて撹拌制御する構成とすることにより、洗濯時及び、すすぎ時の布の片寄りを修正することができ、脱水時の異常振動、騒音を低減している。
【特許文献１】特公昭６４−２８２２号公報
【特許文献２】特開平７−２９９２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の、振動低減のために錘を設けた洗濯機においては、振動レベルを大きく低減するためには非常に重い錘が必要であった。そのことにより、洗濯機全体の重量が非常に重くなり、設置場所の制約が生じるとともに、移動運搬が困難となっていた。
【０００６】
また、布の偏りをなくし洗濯物を均等に分散配置する全自動洗濯機の運転制御装置においては、布の偏りを水流などで撹拌することにより確実に修正することは非常に困難であった。たとえ、複数回の再実行により修正を繰り返したとしても、確実に修正できる保証はなかった。これは、布の偏りの修正は、布の多様な種類、量、初期の状態などによって必要とされる操作が細かく異なっているため、洗濯機の運転制御により布の偏りをどのような場合でも排除することは非常に困難であるためである。そのため、洗濯物の布の偏りが確実には修正されない場合も発生し、運転時、特に脱水時の異常振動、異常騒音が発生する課題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、洗濯機、特に洗濯物を収納した回転ドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の行程を行うドラム式洗濯機において、洗濯物や水のドラム内での偏心状態、回転軸回りの荷重のアンバランスに起因して発生する異常振動、異常騒音を確実に低減することを目的としている。
【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、本発明に係る洗濯機は、洗濯物を収容し水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筺体内に弾性的に支持された外槽と、回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、ドラム駆動モータを制御する制御手段とを備え、回転ドラムに発生する振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものである。
【０００９】
これにより、回転ドラムに発生する振動加速度を低減するような回転加速度で回転ドラムを駆動させるため、低振動、低騒音での運転が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の洗濯機は、洗濯物のアンバランスがある場合においても、洗濯、すすぎ、脱水などの運転時の振動騒音レベルの低い、低振動、低騒音の洗濯機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、洗濯物を収容し水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包し洗濯機筺体内に弾性的に支持された外槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラム駆動モータと、前記ドラム駆動モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転ドラムに発生する振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるように前記ドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、洗濯、すすぎ、脱水などの運転時に回転ドラム内に収容された洗濯物が偏在していることで発生する遠心加速度による振動・騒音を低減し、低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、制御手段は、回転ドラムの回転により発生する振動加速度を低減させるべく、回転角に対して所定のパターンの回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、洗濯、すすぎ、脱水などの運転時に回転ドラム内に収容された洗濯物が偏在していることで発生する遠心加速度による振動・騒音を低減し、低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、制御手段により制御されることとなる回転ドラムの回転加速度は、回転速度の二乗に比例し、また回転角度に対し略正接の関係になるようにしたものであり、確実に振動加速度が抑えられ、低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１４】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、回転ドラムもしくは外槽に加速度センサを備え、制御手段は、前記加速度センサにより検出された振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、回転ドラムに発生する振動加速度を加速度センサによって検出し、それを低減するような回転加速度で回転ドラムを駆動させるため、低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明において、制御手段は、加速度センサにより検出された振動加速度から回転ドラムに収容された洗濯物の回転中心軸に対する偏心度を推定する偏心度推定手段を有したものであり、回転ドラムに発生する振動加速度を検出し、またその振動加速度から洗濯物の偏心度を推定することができるため、より確実に低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、制御手段は、加速度センサにより検出された振動加速度と、偏心推定手段により推定された洗濯物の回転中心軸に対する偏心度の値を用いて、前記加速度センサにより検出された振動加速度を低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、このことにより、制御の精度を高め、確実に低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１７】
第７の発明は、第４〜第６のいずれか１つの発明において、加速度センサは、３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサとしたものであり、回転ドラムに発生する振動の３次元加速度を検出し、それを低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するため、振動加速度を３次元的捉えて低減させるため、正確に低振動、低騒音での運転が可能となる。
【００１８】
第８の発明は、第７の発明において、回転ドラムもしくは外槽に３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサを備え、制御手段は、前記３次元加速度センサにより検出された３次元の振動加速度の平均値を低減するような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、３次元のすべての方向での振動、騒音が低減される運転が可能となる。
【００１９】
第９の発明は、第７の発明において、回転ドラムもしくは外槽に３次元方向の加速度を検出する３次元加速度センサを備え、制御手段は、前記３次元加速度センサにより検出された３次元振動加速度の中の１方向、もしくは２方向の振動加速度を、他の２方向、もしくは１方向の振動加速度よりも低減させるような回転加速度を与えるようにドラム駆動モータを制御するようにしたものであり、特別に低減したい方向での振動、騒音が低減される運転が可能となる。
【００２０】
第１０の発明は、第９の発明において、制御手段により低減させる振動加速度が、鉛直方向の振動加速度であるものであり、洗濯機の鉛直方向の振動、騒音レベルを低減させる運転が可能となる。
【００２１】
第１１の発明は、第９の発明において、制御手段により低減させる振動加速度が、水平方向の振動加速度であるものであり、洗濯機の水平方向の振動、騒音レベルが低減させる運転が可能となる。
【００２２】
第１２の発明は、第９の発明において、制御手段により低減させる振動加速度の方向に対応する外槽の洗濯機筺体内での支持剛性が、他の方向に対応する支持剛性より小であることを特徴とするものであり、回転ドラムに発生する３次元振動加速度の中で、振動加速度が制御手段により低減されない方向の支持剛性が、低減される方向の支持剛性より大のため、振動し易い方向の振動レベルを制御により抑えることにより、より効果的に振動を低減できるものである。
【００２３】
第１３の発明は、第１２の発明において、制御手段により低減させる振動加速度が鉛直方向の振動加速度であり、外槽の洗濯機筺体内での鉛直方向の支持剛性が、水平方向の支持剛性より小であり、このことにより、洗濯機全体での振動、騒音レベルをより効果的に低減させる運転が可能となる。
【００２４】
第１４の発明は、第１２の発明において、制御手段により低減させる振動加速度が水平方向の振動加速度であり、外槽の洗濯機筺体内での水平方向の支持剛性が、鉛直方向の支持剛性より小であり、このことにより、洗濯機全体での振動、騒音レベルをより効果的に低減させる運転が可能となる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。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。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態に係る洗濯機の要部構成を示すものである。洗濯機筐体２内には、外槽３内に回転ドラム４を収容し、回転ドラム４の回転軸５を外槽３の背面に設けられた軸受６で軸支すると共に回転軸５にドラム駆動モータ７を連結した外槽ユニット１２を前上がりの状態に傾斜させて配設している。この外槽ユニット１２は、その背面側に軸受６やドラム駆動モータ７などの重量の大きな構成要素が取り付けられているため、重心位置は背面寄りになって不安定な状態になるが、防振ダンパー８により外槽ユニット１２をその重心位置より正面側寄りの下方で支持し、外槽３の上部と洗濯機筐体２の上面との間に架設した第１のコイルバネ９により外槽ユニット１２を正面側に向けて付勢し、更に防振ダンパー８による支持高さ位置より下方の背面と、洗濯機筐体２の背面との間に第２のコイルバネ１０を架設することにより、重心位置より正面側寄りで防振ダンパー８により支持された外槽ユニット１２が背面側に倒れる状態になることを補正し、制振効果の高い支持構造に構成されている。
【００２７】
外槽３内には有底円筒形に形成された回転ドラム４が回転自在に支持され、回転ドラム４は外槽３の背面に取り付けられたドラム駆動モータ７によって回転速度可変及び回転方向切換可能に回転駆動される。また、回転ドラム４は、その回転軸方向が図示するように正面側から背面側に向けて下向き傾斜となるように傾斜配置されているため、洗濯機筐体２の正面側に形成された傾斜面に開閉自在に設けられた扉体１１を開くと、回転ドラム４に対して洗濯物を出し入れする作業に際して腰を屈める必要がなく、洗濯機１の正面側に余裕のある空間を確保する必要もないので、洗面所などの狭い空間にも設置可能な洗濯機１を構成することができる。
【００２８】
上記洗濯機には、各部の動作状態監視に基づいてドラム駆動モータ７などを制御する制御手段２０が設けられている。制御手段２０は、交流電力２１を整流器２２により整流し、平滑コンデンサ２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２４を制御することによりドラム駆動モータ７を回転駆動する。操作入力手段２５から入力される運転指示及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいて回転速度指令演算手段２６は、ドラム駆動モータ７の回転数指令を出力する。さらに、回転加速度指令演算手段２７により演算された回転加速度と共に、回転数指令を実現するべくインバータ制御手段２８は、インバータ回路２４を制御しドラム駆動モータ７を所望の回転速度、回転加速度で回転させる。
【００２９】
次に、回転加速度指令演算手段２７における回転加速度指令値の演算原理について説明する。洗濯機本体内に弾性的に支持された外槽３内に内包された回転ドラム４内には、洗濯物が収容されるが、その洗濯物は回転ドラム４が水平方向または傾斜方向に回転軸５を有するために回転中心軸に対して偏在している場合が多い。そのために、この回転ドラム４を回転させた場合には、その偏心負荷のために大きな振動を発生させることになる。
【００３０】
図２は、回転ドラム４内に収容された洗濯物が偏在している状態を表した概要図である。今、洗濯物の偏在場所に対し、回転ドラムの回転方向に回転角度θを図のように定義した時の、Ｘ方向の振動加速度ａは、以下の式により与えられる。
【００３１】
ａ＝−ω２ｒｓｉｎθ＋αｒｃｏｓθ        ・・・（式１）
但し、ω：回転速度
ｒ：ドラム半径
α：回転加速度
第一項は回転による遠心加速度成分であり、第二項は回転加速度による成分である。回転ドラムの回転加速度が０の場合、つまり一定速度で回転している場合には、回転ドラムの振動加速度ａは、図３（ａ）のように表わされる。
【００３２】
ａ＝−ω２ｒｓｉｎθ                      ・・・（式２）
つまり、α＝０であるので、第一項の遠心加速度成分のみとなるため、総合的にも図３（ｃ）のように回転角度に対し正弦波上の振動加速度が発生し、それにより回転ドラム４は大きく振動することとなる。
【００３３】
これに対し、本発明の回転加速度指令演算手段２７においては、振動加速度を低減させるための回転加速度指令値を設定する。第一項の回転による遠心加速度成分を低減するような回転加速度を与える。つまり、以下の式により与えられる回転加速度を演算する。
【００３４】
α＝ω２ｔａｎθ                          ・・・（式３）
これにより、原理的にはＸ方向の振動加速度ａは０となり、この方向の振動は発生しない。実際には図４（ｂ）に示すように回転加速度を変化させることにより、振動を十分抑えることができる。つまり、ｔａｎθは無限に大となる値を持つと共に、符号が反転する不連続点を持つため、上限値で飽和させるとともに連続に変化させることにより実現する。これにより、図４（ａ）に示すような回転加速度成分が表われ、その結果として図４（ｃ）に示すように総合振動加速度は抑えられる。
【００３５】
以上の方法には洗濯物の偏心位置情報が必要であるが、脱水の開始点における洗濯物の位置は、重力により下方に存在し、その後、速やかに回転ドラムの回転を開始することによりドラムの偏心位置は一定の位置で推移するため、初期位置を基準に角度を設定すれば、洗濯物の偏心位置情報を容易に得ることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態における洗濯機においては、洗濯物の偏心位置に起因して発生する振動を、回転ドラムの回転加速度を操作することにより低減するようにしたもので、低振動であるとともに、低騒音の洗濯機を実現することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図５は、第２の実施の形態に係る洗濯機の構成図である。
【００３８】
基本的な構成は、第１の実施の形態による洗濯機と同じである。洗濯機筐体２内には、外槽３内に回転ドラム４を収容し、回転ドラム４の回転軸５を外槽３の背面に設けられた軸受６で軸支すると共に回転軸５にドラム駆動モータ７を連結した外槽ユニット１２を前上がりの状態に傾斜させて配設している。回転ドラム４は外槽３の背面に取り付けられたドラム駆動モータ７によって回転速度可変及び回転方向切換可能に回転駆動される。
【００３９】
また、外槽３には、その振動加速度を検出する３次元加速度センサ１３が設けられ、回転ドラム４の回転によって発生する回転ドラム４、および外槽３の振動加速度を測定する。３次元加速度センサ１３としては、センサチップの中央に置かれた錘をピエゾ抵抗素子で支える構造により、錘が加速度を受けた時に抵抗値の変化として３次元の加速度値が出力されるピエゾ抵抗式の加速度センサなどを使用する。もちろん、静電容量型の加速度センサを使用してもよいことは言うまでもない。
【００４０】
上記洗濯機には、各部の動作状態監視に基づいてドラム駆動モータ７などを制御する制御手段２０が設けられている。制御手段２０は、交流電力２１を整流器２２により整流し、平滑コンデンサ２３からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路２４を制御することによりドラム駆動モータ７を回転駆動する機能を有するとともに、操作入力手段２５から入力される運転指示及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいて回転速度指令演算手段２６は、ドラム駆動モータ７の回転数指令を出力する。さらに、回転加速度指令演算手段２７により演算された回転加速度と共に、回転数指令を実現するべくインバータ制御手段２８は、インバータ回路２４を制御しドラム駆動モータ７を所望の回転速度、回転加速度で回転させる。
【００４１】
さらに制御手段２０には、偏心度推定手段２９が備えられ、洗濯物のドラム内における偏心状態を推定する機能を有し、回転加速度指令演算手段２７は推定された偏心状態の情報を用いてドラムの振動を低減するための回転加速度を演算する。ここで、偏心度推定手段２９の動作原理について説明する。図２および図３で示したように、洗濯物の偏心状態に従いドラムの振動加速度は所定のパターンとなる。ドラムが定速度で回転していた場合には、図２におけるθ＝０の所に洗濯物が偏在しているとすると、Ｘ方向の振動加速度は図３（ａ）に示すようなパターンにて発生する。
【００４２】
図６に、洗濯物の偏心位置に対する振動加速度の位相関係を表した特性図を示す。このように、振動加速度が正から負に符号の変化する点を洗濯物の位置と考えることができ、ここではその洗濯物の位置を偏心度と定義する。実際に、符号の変化点を計算する場合には、ノイズの影響を排除するために、振動加速度の値にフィルタを掛けることにより検出することが望ましい。この原理に基づいて、３次元加速度センサ１３の出力値であるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度値それぞれを用いて、洗濯物の偏心度（Ｘ）、偏心度（Ｙ）、偏心度（Ｚ）を求めることができる。これにより、洗濯物の３次元偏心度が推定される。
【００４３】
制御手段２０は、偏心度推定手段２９により得られた、洗濯物のドラム内における偏心状態の情報と、３次元加速度センサ１３により得られたドラムの振動加速度の情報を用いてドラムの振動を低減するための回転加速度を演算する。
【００４４】
図７に第２の実施の形態に係る制御手段２０における回転加速度指令演算手段２７の内部ブロック構成図を示す。３次元加速度センサ１３により検出された３次元方向の振動加速度（Ｘ方向）、振動加速度（Ｙ方向）、振動加速度（Ｚ方向）の値を用いて、振動加速度Ｘ振幅検出手段７０、振動加速度Ｙ振幅検出手段７１、振動加速度Ｚ振幅検出手段７２、において、各方向振動加速度の振幅が検出される。振幅は最小二乗平均、もしくは絶対値平均により容易に求めることができる。求められた各方向振動加速度の振幅値と、偏心度推定手段２９により求められた洗濯物の偏心度（Ｘ方向）、偏心度（Ｙ方向）、偏心度（Ｚ方向）を用いて、振動加速度Ｘ制御手段７３、振動加速度Ｙ制御手段７４、振動加速度Ｚ制御手段７５において、回転加速度Ｘ指令、回転加速度Ｙ指令、回転加速度Ｚ指令が演算される。
【００４５】
回転加速度指令は、図４に示すパターンを用いて行われる。つまり、振動加速度が、最も典型的な正弦波状にて現れるときに振動を低減するのに最適な回転加速度パターンは、（式３）のα＝ω２ｔａｎθで表されるため、各振動加速度制御手段においては、各方向振動加速度の振幅に比例して（式３）の回転加速度パターンの大きさを変えるとともに、各方向の洗濯物の偏心度に従い、回転加速度パターンの位相を決定する。つまり、図６に示す位相関係に基づき回転加速度のパターンの位相を決定する。このようにして求められた各方向の回転加速度指令値を用いて、総合回転加速度指令演算手段７６において、それらの重み付け平均により回転加速度指令値αが求められる。つまり、（式４）に従い求められる。
【００４６】
α＝（Ｃｘ・αｘ＋Ｃｙ・αｙ＋Ｃｚ・αｚ）／（Ｃｘ＋Ｃｙ＋Ｃｚ）・・・（式４）
但し、Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ：重み付け係数
αｘ、αｙ、αｚ：各方向の回転加速度指令値
α：回転加速度指令値
ここで、重み付け係数は、制御効果を上げたい方向の値を大に、制御効果が低くても良い方向の値を小とすることにより、制御性の方向による強弱を設定することが可能となる。
【００４７】
第２の実施の形態に係る洗濯機においては、防振ダンパー８により外槽ユニット１２が垂直方向に支持され、水平方向には第２のコイルバネ１０により支持されているが、それによる剛性は、垂直方向、および水平方向に対して異なっている。
【００４８】
本実施の形態においては、垂直方向の剛性（Ｚ）の方が、水平方向の剛性（Ｘ，Ｙ）より高くなっている。従って、この場合においては、Ｃｘ、Ｃｙが、Ｃｚより大の値となり、水平方向（Ｘ、Ｙ方向）の振動をより抑えるよう制御が行われる。このことにより、より効率的に全体としての振動を低減することが可能となる。本実施の形態においては、重み付け係数としてＣｘ、Ｃｙが、Ｃｚより大の値となったが、３方向とも同じ値とすることにより３方向に平均的に振動を抑えることができるのは言うまでもない。
【００４９】
図８に本発明による制御手段２０における回転加速度指令演算手段２７による回転加速度の演算方法の一例を示す。３次元加速度センサ１３の出力値であるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動加速度値が、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）のような形で、１回転の中で正弦波状の形で与えられる。この時、偏心度推定手段２９により、洗濯物のドラム内における偏心状態が、先に説明した原理に基づき、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれについて推定される。
【００５０】
さらに、振動加速度Ｘ振幅検出手段７０、振動加速度Ｙ振幅検出手段７１、振動加速度Ｚ振幅検出手段７２において、各方向振動加速度の振幅Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚが計算される。求められた各方向振動加速度の振幅値と、偏心度推定手段２９により求められた洗濯物の偏心度（Ｘ方向）、偏心度（Ｙ方向）、偏心度（Ｚ方向）を用いて、振動加速度Ｘ制御手段７３、振動加速度Ｙ制御手段７４、振動加速度Ｚ制御手段７５において、図８（ｄ）（ｅ）（ｆ）の様にして回転加速度Ｘ指令、回転加速度Ｙ指令、回転加速度Ｚ指令が演算される。演算方法としては、偏心度（Ｘ方向）、偏心度（Ｙ方向）、偏心度（Ｚ方向）から得られる最適回転加速度パターンＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚに対し、以下の計算により、回転加速度Ｘ指令αｘ、回転加速度Ｙ指令αｙ、回転加速度Ｚ指令αｚが計算される。
【００５１】
αｘ＝ｆｘ×Ｗｘ×Ｐｘ                    ・・・（式５）
αｙ＝ｆｙ×Ｗｙ×Ｐｙ                    ・・・（式６）
αｚ＝ｆｚ×Ｗｚ×Ｐｚ                    ・・・（式７）
但し、ｆｘ：制御ゲイン（Ｘ方向）
ｆｙ：制御ゲイン（Ｙ方向）
ｆｚ：制御ゲイン（Ｚ方向）
Ｗｘ：振動加速度振幅（Ｘ方向）
Ｗｙ：振動加速度振幅（Ｙ方向）
Ｗｚ：振動加速度振幅（Ｚ方向）
この様に安定となる値に設定される制御ゲインを用いてフィードバック演算を行うことにより、振動加速度が０になるように制御が実施されるものである。さらに、計算された回転加速度Ｘ指令αｘ、回転加速度Ｙ指令αｙ、回転加速度Ｚ指令αｚを用いて、（式４）に示したように総合的に最適な回転加速度指令値αが図８（ｇ）の様に計算される。
【００５２】
このようにして、回転加速度指令演算手段２７により演算された回転加速度指令値、および操作入力手段２５より与えられた洗濯機の運転指示に基づき回転速度指令演算手段２６により決定された回転速度指令値を実現するべく、インバータ制御手段２８はインバータ回路２４を制御することによりドラム駆動モータ７を回転駆動する。
【００５３】
以上のような構成により、洗濯物の偏心に起因し発生する振動が、ドラムの回転制御により低減されるものである。
【００５４】
このように、本実施の形態における洗濯機においては、３次元加速度センサにより検出される振動加速度値と、その振動加速度値を用いて推定される洗濯物の偏心度とから演算される回転加速度指令値に基づき、回転ドラムを回転させることにより、洗濯物や水のドラム内での偏心状態、回転軸回りの荷重のアンバランスに起因して発生する異常振動、異常騒音を確実に低減するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように本発明は、洗濯機に関し、特に洗濯物を収納した回転ドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水、さらには乾燥の行程を行うドラム式洗濯機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る洗濯機の要部構成図
【図２】回転ドラム内に収容された洗濯物が偏在している状態を表した概要図
【図３】一定速度で回転している場合の回転ドラムの振動加速度の一例を表す特性図
【図４】実施の形態１に係る洗濯機の回転ドラムの振動加速度、回転加速度の一例を表す特性図
【図５】実施の形態２に係る洗濯機の構成図
【図６】洗濯物の偏心位置に対する振動加速度の位相関係を表した特性図
【図７】実施の形態２に係る洗濯機の制御手段２０における回転加速度指令演算手段２７のブロック構成図
【図８】実施の形態２に係る洗濯機の制御手段２０における回転加速度指令演算手段２７による回転加速度の演算方法の一例を示す特性図
【符号の説明】
【００５７】
２  洗濯機筐体
３  外槽
４  回転ドラム
５  回転軸
７  ドラム駆動モータ
１３  ３次元加速度センサ
２０  制御手段
２７  回転加速度指令演算手段
２８  インバータ制御手段
２９  偏心度推定手段
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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