JP2008000502A - 洗濯機 - Google Patents
洗濯機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008000502A JP2008000502A JP2006174816A JP2006174816A JP2008000502A JP 2008000502 A JP2008000502 A JP 2008000502A JP 2006174816 A JP2006174816 A JP 2006174816A JP 2006174816 A JP2006174816 A JP 2006174816A JP 2008000502 A JP2008000502 A JP 2008000502A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- washing machine
- actuator
- pressure
- rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)
- Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
Abstract
【課題】脱水起動時の支持系共振による受筒の振動とそれに伴う騒音を低減する。
【解決手段】洗濯物を回転させる洗濯槽11と、洗濯槽11を回転駆動するモータ12と、前記洗濯槽11を収容して筐体に対して支持手段で支持される受筒13と、前記受筒13の振動を検出する振動検出手段21と、前記受筒13の振動を抑制するアクチュエータ1と、前記振動検出手段21の出力をもとに前記アクチュエータ1を制御する制御手段を有し、前記アクチュエータ1をマッキベン型のラバーアクチュエータとしたものである。
【選択図】図1
【解決手段】洗濯物を回転させる洗濯槽11と、洗濯槽11を回転駆動するモータ12と、前記洗濯槽11を収容して筐体に対して支持手段で支持される受筒13と、前記受筒13の振動を検出する振動検出手段21と、前記受筒13の振動を抑制するアクチュエータ1と、前記振動検出手段21の出力をもとに前記アクチュエータ1を制御する制御手段を有し、前記アクチュエータ1をマッキベン型のラバーアクチュエータとしたものである。
【選択図】図1
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。
従来、洗濯機における脱水時の洗濯槽の振動低減のために、エアダンパとスプリングを一体化したスプリングダンパで、支持系の振動を減衰させているものがある(例えば、特許文献1参照)。
図16は、第1の従来例の洗濯機の洗濯槽を支持するためのスプリングの構成図である。洗濯槽はエアダンパ101を備えた弾性支持機構102により支持されていて、エアダンパ101内の空気圧を圧力センサ103により検出し、その検出結果より洗濯槽内の洗濯物の量や水量および洗濯槽の振動など洗濯槽に沈みこみを与えるもののいずれか1つを判定している。ここで、エアダンパ101には開口部104を設け、そこに圧力センサ103を装着して振動を検出している。
また、他の洗濯機防振装置としては、摩擦減衰と粘性減衰機構を付加した支持棒で洗濯槽を支持して、防振しているものがある(例えば、特許文献2参照)。
図17は、第2の従来例の洗濯機の防振装置の防振ばねの構成図である。洗濯槽と外装を本体上部から支持する支持棒201と、支持棒を貫通する摺動筒202と、支持棒の下端に防振ばね203を介して摺動筒の内部に接触し上下に振動する摺動子204をもつ防振装置である。防振ばねの外周に接触する防振管205と、摺動子の下部内周に付加した輪ばね206とを備え、摺動子には摺動筒内に貫通している空気穴207、208が設けられている。洗濯槽の回転数が共振点を通過するまでは減衰比を大きくして摩擦減衰を多く効かせ、通過後は減衰比を小さくして空気減衰を小さくしている。共振通過時の減衰要素の割合は空気減衰2未満、摩擦・粘性減衰8以上としている。
また、他のドラム式洗濯機としては、外槽の振動を検出して、その出力値をもとにモータとドラムの回転を制御しているものがある(例えば、特許文献3参照)。
図18は、第3の従来例のドラム式洗濯機の構成図である。外槽301の共振時の振幅と定常回転時の振幅をそれぞれ検出する加速度検出装置A302と加速度検出装置B303とを備えて、2つの加速度検出装置の出力信号に基いて、ドラムを回転駆動させるモータ304の回転を制御している。
加速度検出装置A302は、防振支持されたドラム305とそれを囲う外槽301などの振動体の共振点(脱水回転数170r/min)近傍に最大の検出感度となるように設定されている。また、加速度検出装置B303は、その共振点が定格脱水回転数(700r/min以上)よりも高い値に設定されている。
脱水工程は、脱水運転開始時、共振点を超えた200r/min程度で一定時間回転させたあと、回転数を定格脱水回転数まで上昇させている。そこで、起動時に布片より量によって加速度検出装置A302の出力が許容値を超える場合、上記低速回転させることを中断して、ドラムを低速で正逆運転させて再度、回転数を上昇させている。
また、定格回転数まで回転数を上昇させたところでも、加速度検出装置B303の出力が許容値を超えた場合、モータへの通電をOFFにして惰性回転させたあと、再起動動作をさせて、布片よりと共振の影響を小さくしながら脱水を行っている。
特開平5−300992号公報
特開2002−200392号公報
特開平11−169581号公報
しかしながら、洗濯機のモータと洗濯槽、支持機構で構成される回転制御機構系では、洗濯槽支持機構の共振、洗濯槽とモータを連結する軸の共振、さらには洗濯槽自体の共振のため、脱水工程において、振動、騒音が発生し、しかも洗濯物の量、偏りによって振動、騒音はさらに大きくなるという課題がある。
前記第1の従来の構成では、図16のようにエアダンパとスプリングで構成された弾性支持機構で洗濯槽の振動を低減するとともに、弾性支持機構内の空気圧をセンシングすることによって洗濯物アンバランス、振動量などを検出している。そしてその検出値をもとに洗濯機の動作制御を行っている。
しかしながら、高速脱水を行うには、モータ起動時間の短縮とモータの1000r/min以上の高速回転が必要となり、起動時の支持機構共振による振動と、高速定常回転時のモータ振動、洗濯槽振動の筐体への伝達を防振することが必要であるが、従来例1の構成では、エアダンパでの減衰のみで粘性が小さく十分な振動減衰ができない。また弾性支持機構のばねダンパ特性は固定で、弾性支持機構の共振特性を下げすぎると、起動時の振動で洗濯槽が筐体に衝突する危険があるとともに、共振特性を上げすぎると定常回転時に高調波振動が低減できないという課題があり、二律背反する課題に対して、中間の特性になるような設計がなされていて、起動時、定常時ともに振動低減が不十分で、起動時と定常時両方において、共振による振動と騒音を低減できないとい課題を有していた。
また、前記第2の従来の構成では、図17のようにばねと空気穴が設けられた摺動子を有する支持棒で脱水時の振動を低減しようとしている。回転数が共振点を通過するまでは摩擦減衰を多く効かせて共振による洗濯槽の振動を低減しようとしているが、空気の圧縮性を利用したもので、粘性特性が小さいため、洗濯物のアンバランスによる振動などを低減するには、粘性力が小さいという課題を有していた。さらに、摩擦減衰を調整できる構成であるが受動的調整であるため、洗濯動作および洗濯槽の振動状態に最適な振動低減を行うことができないという課題を有していた。また、ばねとエアシリンダの一体構成であるため構造が複雑で製造が難しいという観点でも課題であった。
また、前記第3の従来の構成では、図18のように共振の発生を検出して、そのときの振動振幅を測定、その値に応じて、振動を大きくする要因の布偏りを小さくする工程をいれて、振動と騒音の低減を図っている。しかしながら、偏りが大きいとほぐし動作を行うなど、脱水時間が長くなるという課題があるとともに、速度制御系は洗濯槽の支持機構、連結軸の共振の影響を補償して安定に速度制御する構成がないため、回転機構系の振動とそれによる騒音が発生してもそれを補償、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、モータを含む回転制御機構系の共振による振動、騒音を制御的に低減できるようにした洗濯機を提供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、洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持手段により支持される受筒と、前記受筒の振動を検出する振動検出手段と、前記受筒の振動を抑制するアクチュエータと、前記振動検出手段の出力をもとに前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、前記アクチュエータは、マッキベン型のラバーアクチュエータで構成したものである。
これにより、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
本発明の洗濯機は、脱水工程における回転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による騒音を低減することができる。
第1の発明は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持手段により支持される受筒と、前記受筒の振動を検出する振動検出手段と、前記受筒の振動を抑制するアクチュエータと、前記振動検出手段の出力をもとに前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、前記アクチュエータは、マッキベン型のラバーアクチュエータとしたことにより、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、受筒の振動量に対して、ラバーアクチュエータ内の圧力を制御する圧力制御手段を有することにより、ラバーアクチュエータ内部の圧力制御によるラバーアクチュエータの変位量制御が可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第3の発明は、特に、第2の発明の制御手段は、ラバーアクチュエータ内の圧力に対するラバーアクチュエータの変位量を記憶した第1のテーブルを有し、前記第1のテーブルを洗濯物の量に応じて修正する第1テーブル修正手段を有することにより、アクチュエータの圧力変位特性の非線形特性を補正することができるため、ラバーアクチュエータの変位量制御を高速高精度に実現することが可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第4の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、受筒の振動量に対して、ラバーアクチュエータに加える流体の流量を制御する流体制御手段を有することにより、ラバーアクチュエータ内部への流量制御によるラバーアクチュエータの変位量制御が可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第5の発明は、特に、第4の発明の制御手段は、ラバーアクチュエータ内への流量に対するラバーアクチュエータの変位量を記憶した第2のテーブルを有し、前記第2のテーブルを洗濯物の量に応じて修正する第2テーブル修正手段を有することにより、アクチュエータの流量変位特性の非線形特性を補正することができるため、ラバーアクチュエータの変位量制御を高速高精度に実現することが可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第6の発明は、特に、第1の発明のラバーアクチュエータは、伸縮自在なゴム弾性体と、前記ゴム弾性体内の圧力を検出する圧力センサと、圧力源とを有し、制御手段は、前記ゴム弾性体への流量あるいは前記ゴム弾性体内の圧力を調整する流量制御弁を有することにより、制御弁への電圧指令1つでラバーアクチュエータへの流量あるいは内部の圧力を制御することが可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第7の発明は、特に、第6の発明の圧力源は、空気圧であることにより、一般に使用されている空気圧機器にラバーアクチュエータの変位量制御が可能となり、安価に洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第8の発明は、特に、第6の発明の圧力源は、水道圧であることにより、一般に使用されている水圧機器にラバーアクチュエータの変位量制御が可能となり、安価に洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第9の発明は、特に、第6〜第8のいずれか1つの発明の流量制御弁は、弾性体内の流体を排気もしくは排水する場合、排気もしくは排水する流体は洗濯槽に排出することにより、排気および排水音の低減ができるとともに排水の場合は水の有効利用が可能となり、安価に洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第10の発明は、特に、第6〜第9のいずれか1つの発明の流量制御弁は、3方向切換弁であることにより、制御弁の個数を少なくすること可能となり、コンパクトかつ安価に洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第11の発明は、特に、第6の発明の制御手段は、流量制御弁をPCM駆動することにより、安価なオンオフ弁を使用しても高速高精度にラバーアクチュエータを制御駆動することが可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第12の発明は、特に、第6の発明の制御手段は、流量制御弁をパルス幅変調(PWM)駆動することにより、安価なオンオフ弁を使用しても高速高精度にラバーアクチュエータを制御駆動することが可能となり、洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
第13の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明の振動検出手段は、第1のテーブルあるいは第2のテーブルより、ラバーアクチュエータの変位量を計測することにより、変位量を目標値として制御することにより、圧力センサや流量センサなしで洗濯機の脱水工程における、回転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、ラバーアクチュエータの振動制御で低減、防止することができる。
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モータ制御装置と振動制御装置のブロック図である。図1において、10は洗濯機機構部で、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は洗濯物と水が入る受筒、18は洗濯物投入口を有するカバー、14は受筒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は洗濯槽の姿勢を支持するための支持ばね、16は洗濯時(モータ回転時)に発生する振動を低減してカバー18や床への振動伝達を小さくするためのダンパ、17は洗濯物投入口の蓋、19は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
図1は、本発明の第1の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置と振動制御装置のブロック図である。図1において、10は洗濯機機構部で、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は洗濯物と水が入る受筒、18は洗濯物投入口を有するカバー、14は受筒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は洗濯槽の姿勢を支持するための支持ばね、16は洗濯時(モータ回転時)に発生する振動を低減してカバー18や床への振動伝達を小さくするためのダンパ、17は洗濯物投入口の蓋、19は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
また、1はアクチュエータで、伸縮するゴム弾性体で構成されるマッキベン型のラバーアクチュエータである。3は空気圧よりなる圧力源、4は前記ラバーアクチュエータ内の圧力を測定する圧力センサ、2は前記ラバーアクチュエータへ圧縮空気を流入、あるいはラバーアクチュエータから圧縮空気を流出させる流量制御弁である。
ここで使用するゴム弾性体で構成されるマッキベン型のラバーアクチュエータは、図2に示す(イ)のように、ゴム弾性体内部の圧力を高くすることによってゴム弾性体は収縮し、アクチュエータの長さが短くなる。
さらに、20は洗濯機電気部で、21は圧力センサ4からの信号をもとに第1テーブルより変位量及び振動量を検出する振動検出手段、22は前記振動検出手段の出力をもとにラバーアクチュエータの圧力制御量を演算して前記流量制御弁2を制御駆動する圧力制御手段、23はモータのホールICの信号をもとに回転速度を検出する速度検出手段、24は前記速度検出手段の出力をもとに速度制御量を演算してモータを制御駆動する速度制御手段である。
なおここで、洗濯機電気部20における速度制御手段24と流量制御手段26を制御手段と称する。
次に、モータ制御について説明する。図3は、本発明の第1の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置である速度制御装置のブロック図である。以下、速度制御方法について説明する。洗濯機コントローラより、モータ12の目標回転速度Vrefが指令される。また、ここで使用するモータとしてはブラシレスDCモータで、その中でもリラクタンストルクを使用して回転させるリラクタンスモータである。12はブラシレスモータで、12−1はマグネットとコイルで構成されるモータ部、12−2はロータ位相を検出できるホール素子である。
速度検出手段23は、ここではタコジェネレータを使用する。ブラシレスタコジェネレータは、モータ中に組み込まれたホール素子とコンパレータ、アナログスイッチで構成される。この速度検出手段23よりモータ12の回転速度Vmと電気角速度ωeを検出する。減算器242が目標回転速度Vrefと検出したモータ回転速度Vmの速度偏差VEを計算して、243が速度フィードバックゲインKvを乗じて速度フィードバック制御量を演算するとともに、速度偏差VEの積分値に積分フィードバックゲインを乗じて積分フィードバック制御量を演算し、これら2つの制御量を加算し、制御量Iqaを出力している。
図3におけるブラシレスモータのベクトル制御におけるq(quadrature)軸電流指令Iqaは、この制御量Iqaとなる。また、図3においてリラクタンストルクに相当するd(direct)軸電流指令Idaは、洗濯機コントローラより目標回転速度に応じて出力される。
次に、電流制御器247について説明する。図3における3相UVW/dq変換器247−8の詳細ブロック図を図4に示す。
図において、U相電流とV相電流よりq軸電流Iqとd軸電流Idを検出している。前記電流値より減算器247−1と247−2がq軸指令電流との偏差Iqa’とd軸指令電流との偏差Ida’を演算している。そして、それぞれの偏差に比例積分制御(PI制御)を行って指令電圧VqaとVdaを出力している。
ここで非干渉制御器247−7の詳細ブロック図を図5に示す。図において、Φは相電機子鎖交磁束数、Laは電機子巻線の自己インダクタンスである。演算された指令電圧VqaとVdaは、次に非干渉制御器24−7の出力を加算器247−5、247−6で加算して相互独立な指令電圧Vqa’とVda’となる。ブラシレスモータにはd、q軸間で干渉しあう速度起電力がある。それらはq軸電流Iq、d軸電流Idに影響するが直接制御することはできない。そこで、その速度起電力を求めておいてそれらを打ち消す制御がここでの非干渉制御器247−7である。非線形制御器では、電機子巻線自己インダクタンスLaと巻線鎖交磁束数Φより非線形制御量を演算している。なお、通常トルク定数ktは極数pとΦによって決定される。
そして、相互独立な指令電圧Vqa’とVda’は、246のdq/3相UVW変換器へ出力される。ここで2相/3相変換器の詳細ブロック図を図6に示す。図において、dq/3相変換器246−1とロータ位相角演算器246−4の関係を示すブック図を示す。dq/3相変換器246では、指令電圧Vqa’とVda’に対してロータ位相角のサイン値、コサイン値を乗じて、3相(U相、V相、W相)への指令電圧Vu、Vv、VwをPWMインバータ回路246−2に出力する。PWMインバータ回路246−2は、3相の正弦波指令電圧に対して、キャリア周波数15.6kHz、印加電圧100Vのパルス波信号をブラシレスモータ12に出力している。246−3は抵抗による電流検出器で、検出されたU相とV相の電流値は3相UVW/dq変換器247−8へ出力されている。
そして、247−8が非干渉制御器と減算器247−1、247−2へd軸電流値とq軸電流値を出力している。
以上が、モータの速度制御器で、本実施の形態では、脱水時900r/min(15Hz)まで回転数を上昇させている。
次に、ラバーアクチュエータを用いた振動制御について説明する。図7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である圧力制御装置のブロック図である。
図7において、21は振動検出手段で、211はラバーアクチュエータ1内の圧力センサ4の出力より内部圧力をフィードバックする圧力検出器、212は内部圧力よりラバーアクチュエータの変位量を推定して振動量を検出する振動変位検出器、22は圧力制御手段で、221はラバーアクチュエータの初期変位量Xrefと、振動変位検出器212の出力である現在の変位量との差分を計算して、振動量に相当する変位誤差を出力する減算器、222は変位誤差をもとにラバーアクチュエータ内の目標圧力となる振動制御量を演算する制御器、224は目標圧力と圧力検出器211の出力である内部圧力をもとに圧力制御量を演算する圧力制御器、223は制御器222と圧力制御器224の2つの制御量を加算する加算器、225は加算器223の出力をもとに流量制御弁2を制御駆動する駆動回路である。また制御器222は、振動による変位量と振動の速度を推定する状態推定器を有している。
次に、制御器222と圧力制御器224について詳しく説明する。ここでは、洗濯機コントローラにおいてドラムが回転振動していると判断した場合の制御系について説明する。また、ドラムの振動は回転数により推定/検出可能とする。
ラバーアクチュエータとドラムの運動方程式は式(1)のようになる。
ここでドラムの回転軸まわりの回転モーメントをJ、支持系の粘性係数をb、ラバーアクチュエータの断面積をA、ラバーアクチュエータ内の圧力をそれぞれp1、p2、初期圧力をp0、供給圧力源をPs、ドラムの回転揺動角度をθとする。
また、2つのラバーアクチュエータの圧力は、式(2)、式(3)のようになる。
ここでk1、k2はアクチュエータの形状、温度などに関係する定数である。
また、ドラムの揺動振動をラバーアクチュエータの動作方向のみで考えると、運動方程式は式(4)のようになる。
ここで、Mはモータを含むドラムの質量、ドラムの振動変位をxとする。
いま、状態変数を式(5)のX、入力変数を式(6)とすると、状態変数行列Acは式(7)、入力変数行列Bcは式(8)のようになる。
また、洗濯機コントローラが、ドラムが上下方向に振動していると判断した場合、式(1)、式(4)の運動方程式は、式(9)のようになる。
図7において、センサ4と圧力検出器211でラバーアクチュエータ内の圧力を測定し、この圧力値をもとに振動検出手段21で振動量を測定する。
図8にラバーアクチュエータの圧力―変位特性を示す。横軸が圧力で縦軸が収縮率である。例として、長さ30cmのラバーアクチュエータを使用した場合について説明すると、洗濯物が0kgの状態で、初期圧力が0.05MPaとなるようにラバーアクチュエータを配置する。その状態で、振動が発生するとドラムが揺動あるいは上下動で振動するため、ラバーアクチュエータは伸び縮みすることになり、ラバーアクチュエータ内の圧力が変化する。たとえば、振動によって圧力が0.02MPa変化した場合、ラバーアクチュエータは4%変化したことになり、振動量は1.2cmと計算される。この計算を振動変位検出器212で行っている。
次に、制御量の導出について説明する。圧力検出器211により測定された2つのラバーアクチュエータの圧力差δpをもとに式(10)のu2を圧力制御器224で計算して出力する。
また、減算器221では目標変位(初期変位)と振動によるドラム変位の差を検出してその誤差(振動量に相当)を制御器222に出力している。
図9に制御器222のブロック図を示す。図より、振動量にフィードバックゲインKpを乗じて制御量u11を出力するとともに、振動量を積分器2224に入力して誤差の積分値にフィードバックゲインKiを乗じて制御量u13を出力している。また、振動変位の速度成分にフィードバックゲインKvを乗じて制御量u12を出力している。これら3つの制御量を加算器2227で式(10)の制御量u1を計算して出力している。
図10は状態推定器226のブロック図である。制御量uと検出した振動量を入力として、振動による変位と振動の速度成分を推定している。
状態推定器226において2261が状態変数Ae、2262が入力変数Be、2263が出力変数Ceで、2264は積分要素、2265は推定フィードバックゲインKeである。Ae、Be、Ceは式(11)、(12)、(13)のとおりである。
このような振動制御システムにおいて以下のような使用で振動制御を行う。
<仕様>
圧力源:5MPa(空気圧)
初期圧力:0.05MPa
ラバーアクチュエータ長:30cm
ラバーアクチュエータ径:4cm
ラバーアクチュエータ特性:図4
制御帯域:30Hz
サンプリング周波数:1kHz
モータトルク定数:0.83Nm/A
モータ回転数:0〜900r/min(15Hz)
キャリア周波数:16kHz
支持系の共振が120r/min(2Hz)〜300r/min(5Hz)の間に存在していて、その共振振動低減のためにラバーアクチュエータを使用する。
<仕様>
圧力源:5MPa(空気圧)
初期圧力:0.05MPa
ラバーアクチュエータ長:30cm
ラバーアクチュエータ径:4cm
ラバーアクチュエータ特性:図4
制御帯域:30Hz
サンプリング周波数:1kHz
モータトルク定数:0.83Nm/A
モータ回転数:0〜900r/min(15Hz)
キャリア周波数:16kHz
支持系の共振が120r/min(2Hz)〜300r/min(5Hz)の間に存在していて、その共振振動低減のためにラバーアクチュエータを使用する。
また、モータ制御、バーアクチュエータ制御ともにPWM制御されている。制御信号である電圧信号と、キャリア周波数16kHzの三角波で比較演算して、出力電圧のパルス幅を変化させて等価的に出力電圧を変化させる電圧信号で、モータ及びラバーアクチュエータを駆動している。
以上より、洗濯機にラバーアクチュエータを搭載して、その内部圧力をセンシングして圧力制御を行うことによって、ラバーアクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における回転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。
(実施の形態2)
図11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7と同一の符号を付している。
図11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7と同一の符号を付している。
図7と異なるところは、25が洗濯物の質量を変位センサ5の信号をもとに推定して、推定信号を212に出力して、212が推定した洗濯物質量をもとに、図8に示す圧力〜収縮率(変位)特性を修正して振動量(変位)を加算器221と制御器222に出力しているところである。
ここで、25が洗濯物を6kgと推定した場合は、図8中の6kgの特性を使用する。また、25が洗濯物を3kgと推定した場合は、図中の洗濯物0kgと6kgの中間値でプロットされる特性を使用する。
ここには、0kgと6kgの特性を記述したが、その他洗濯機の仕様に応じて9kgの特性を有していてもよい。
以上より、洗濯機にラバーアクチュエータを搭載して、洗濯物の質量に応じてラバーアクチュエータの特性を修正し、その内部圧力をセンシングして圧力制御を行うことによって、安定したラバーアクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における回転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。
(実施の形態3)
図12および図13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また、図14は本発明の第3の実施の形態である洗濯機に使用されるラバーアクチュエータへ入る流体流量と伸縮率(変位)の関係を示した図である。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12および図13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また、図14は本発明の第3の実施の形態である洗濯機に使用されるラバーアクチュエータへ入る流体流量と伸縮率(変位)の関係を示した図である。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および図7と異なるところは、ラバーアクチュエータへの流量をセンシングして、アクチュエータ内部へ入る流量を制御することによってアクチュエータの伸縮量、ひいては洗濯槽の振動量を制御しているところである。
図12において、流量センサ6より振動量を検出して、ラバーアクチュエータへ流れ込む流量を流量制御手段26と流量制御弁2で行っているところと、27が洗濯物の質量を変位センサ5の信号をもとに推定して、推定信号を212に出力して、212が推定した洗濯物質量をもとに、図13に示す流量〜収縮率(変位)特性を修正して振動量(変位)を加算器221と制御器222に出力しているところが異なっており、ラバーアクチュエータ内部への流量制御によるラバーアクチュエータの変位量制御が可能となる。
以上より、洗濯機にラバーアクチュエータを搭載して、洗濯物の質量に応じてラバーアクチュエータの特性を修正し、その内部への流量をセンシングして流量制御を行うことによって、安定したラバーアクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における回転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。
(実施の形態4)
図15は本発明の第4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15は本発明の第4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方向弁の流量制御弁において、圧力源と吸気側はラバーアクチュエータのゴム弾性体内で、排気側が受筒内になっているところである。
圧力源が空気圧の場合、排気音が騒音となるため、受筒内に空気を排気することで排気音を低減することができる。また、圧力源が水圧の場合、排水を有効活用するために受筒内に入れ、予備脱水時など、入った水をすすぎに利用することができる。
以上より、洗濯機にラバーアクチュエータを搭載して、流量制御弁の排気、排水を受筒へ流しながら、その内部の圧力をセンシングして圧力制御を行うことによって、節水を行いながら、安定したラバーアクチュエータによる洗濯槽の振動制御を実現し、洗濯機の脱水工程における回転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。
なお、本実施の形態において、マッキベン型ラバーアクチュエータは、内部圧力増加で縮む構成であったが、図2に示す(ロ)のように、内部圧力増加で伸びる構成であっても同様の効果が可能である。
また、本実施の形態ではマッキベン型ラバーアクチュエータの本数を2本としたが、1本あるいは3本以上でも同様の効果が得られる。
さらに、本実施の形態では、圧力源を空気圧としたが水道圧でも同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、ラバーアクチュエータの長さを30cm、断面の直径を4cmとしたが、他の寸法でもよい。
さらに、本実施の形態では、サンプリング周波数を1kHz、制御帯域を30Hzとしたが、サンプリング周波数が制御帯域の5倍以上の周波数であれば、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、ラバーアクチュエータの圧力変位特性を図8、あるいは流量変位特性が図14のようにしたが他の特性でもよい。
さらに、本発明の第2の形態では洗濯物量0kgと6kgの場合の特性より、3kgの特性を計算しているが、0kgと9kgとから4kgの特性を計算で導き出してもよい。
また、本実施の形態では、ラバーアクチュエータで洗濯槽の上下方向振動を抑制しているが、横方向、前後方向でもよい。
さらに、本発明の第4の形態では、流量制御弁の排気側をドラム内に引き込んでいるが配管や受筒、乾燥風経路などでもよい。
また、本実施の形態では、電流フィードバック制御を速度制御とPWM駆動の間に行っているが、電圧制御であってもよい。また、本実施の形態では、速度制御であったが、位置決め制御であっても同様の効果が得られる。
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、脱水工程における回転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。
1 アクチュエータ
2 流量制御弁
3 圧力源
4 圧力センサ
11 回転ドラム(洗濯槽)
12 モータ
13 受筒
14 シールパッキン
15 支持ばね
16 ダンパ
18 カバー
21 振動検出手段
22 圧力制御手段
23 速度検出手段
24 速度制御手段
2 流量制御弁
3 圧力源
4 圧力センサ
11 回転ドラム(洗濯槽)
12 モータ
13 受筒
14 シールパッキン
15 支持ばね
16 ダンパ
18 カバー
21 振動検出手段
22 圧力制御手段
23 速度検出手段
24 速度制御手段
Claims (13)
- 洗濯物を回転させる洗濯槽と、洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽を収容し筐体に対して支持手段により支持される受筒と、前記受筒の振動を検出する振動検出手段と、前記受筒の振動を抑制するアクチュエータと、前記振動検出手段の出力をもとに前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、前記アクチュエータは、マッキベン型のラバーアクチュエータであることを特徴とする洗濯機。
- 制御手段は、受筒の振動量に対して、ラバーアクチュエータ内の圧力を制御する圧力制御手段を有することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
- 制御手段は、ラバーアクチュエータ内の圧力に対するラバーアクチュエータの変位量を記憶した第1のテーブルを有し、前記第1のテーブルを洗濯物の量に応じて修正する第1テーブル修正手段を有することを特徴とする請求項2記載の洗濯機。
- 制御手段は、受筒の振動量に対して、ラバーアクチュエータに加える流体の流量を制御する流体制御手段を有することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
- 制御手段は、ラバーアクチュエータ内への流量に対するラバーアクチュエータの変位量を記憶した第2のテーブルを有し、前記第2のテーブルを洗濯物の量に応じて修正する第2テーブル修正手段を有することを特徴とする請求項4記載の洗濯機。
- ラバーアクチュエータは、伸縮自在なゴム弾性体と、前記ゴム弾性体内の圧力を検出する圧力センサと、圧力源とを有し、制御手段は、前記ゴム弾性体への流量あるいは前記ゴム弾性体内の圧力を調整する流量制御弁を有することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
- 圧力源は、空気圧であることを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
- 圧力源は、水道圧であることを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
- 流量制御弁は、弾性体内の流体を排気もしくは排水する場合、排気もしくは排水する流体は洗濯槽に排出することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の洗濯機。
- 流量制御弁は3方向切換弁であることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の洗濯機。
- 制御手段は、流量制御弁をPCM駆動することを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
- 制御手段は、流量制御弁をパルス幅変調(PWM)駆動することを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
- 振動検出手段は、第1のテーブルあるいは第2のテーブルより、ラバーアクチュエータの変位量を計測することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の洗濯機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006174816A JP2008000502A (ja) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | 洗濯機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006174816A JP2008000502A (ja) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | 洗濯機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008000502A true JP2008000502A (ja) | 2008-01-10 |
Family
ID=39005341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006174816A Pending JP2008000502A (ja) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | 洗濯機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008000502A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011138878A1 (ja) * | 2010-05-06 | 2011-11-10 | 株式会社 東芝 | 洗濯機 |
JP2011234781A (ja) * | 2010-05-06 | 2011-11-24 | Toshiba Corp | ドラム式洗濯機 |
JP2011240080A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Toshiba Corp | ドラム式洗濯機 |
US8943860B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-02-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vibration control device for washing machine |
EP3382084A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-03 | Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. | Determining an imbalance within a wash basket of a washing machine |
-
2006
- 2006-06-26 JP JP2006174816A patent/JP2008000502A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8943860B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-02-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vibration control device for washing machine |
WO2011138878A1 (ja) * | 2010-05-06 | 2011-11-10 | 株式会社 東芝 | 洗濯機 |
JP2011234781A (ja) * | 2010-05-06 | 2011-11-24 | Toshiba Corp | ドラム式洗濯機 |
CN102884237A (zh) * | 2010-05-06 | 2013-01-16 | 株式会社东芝 | 洗涤机 |
CN102884237B (zh) * | 2010-05-06 | 2015-06-17 | 株式会社东芝 | 洗涤机 |
JP2011240080A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Toshiba Corp | ドラム式洗濯機 |
EP3382084A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-03 | Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. | Determining an imbalance within a wash basket of a washing machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4687584B2 (ja) | 洗濯機 | |
JP4687583B2 (ja) | 洗濯機 | |
KR100690118B1 (ko) | 드럼식 세탁기 | |
KR100364014B1 (ko) | 교류전동기의 제어장치 | |
US8242721B2 (en) | Position-sensorless control system and method of operation for a synchronous motor | |
JP5056254B2 (ja) | 洗濯機 | |
JP6489171B2 (ja) | モータ制御装置 | |
WO2001015311A1 (fr) | Dispositif et procede de controle du moteur synchrone | |
KR20050011711A (ko) | 모터 제어 장치, 및 그것을 이용하는 세탁기 및 건조기 | |
JP2005198402A (ja) | 同期電動機の制御装置,電気機器およびモジュール | |
WO2015025356A1 (ja) | モータ駆動システムおよびモータ制御装置 | |
JP2008000502A (ja) | 洗濯機 | |
JP6281367B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2003204694A (ja) | モータ制御装置 | |
JP2020005488A (ja) | 電力変換装置の制御装置および電動機駆動システム | |
JP5074318B2 (ja) | 同期電動機のロータ位置推定装置 | |
JP2010078075A (ja) | 制振制御システム及び電気機器 | |
JP3920750B2 (ja) | Dcブラシレスモータの制御装置 | |
JP2008000504A (ja) | 洗濯機 | |
JP4682731B2 (ja) | 洗濯機 | |
KR102621423B1 (ko) | 모터 구동 장치 및 그것을 사용한 공기 조화기의 실외기 | |
JP4620977B2 (ja) | モータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機 | |
JP2011182934A (ja) | 洗濯機の制振装置 | |
JP2007068868A (ja) | 洗濯機 | |
JP4038412B2 (ja) | ベクトル制御インバータ装置 |