特開2016-221077(P2016-221077A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-221077(P2016-221077A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】洗濯機
(51)【国際特許分類】
   D06F 33/02 20060101AFI20161205BHJP
【FI】
   D06F33/02 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-111875(P2015-111875)
(22)【出願日】2015年6月2日
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106116
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100170494
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 浩夫
(72)【発明者】
【氏名】莊司 彰
【テーマコード(参考)】
3B167
【Fターム(参考)】
3B167AA01
3B167AA11
3B167AA15
3B167AE04
3B167AE05
3B167AE06
3B167AE12
3B167AE14
3B167BA82
3B167GB03
3B167JA01
3B167JA11
3B167KA02
3B167KA14
3B167KA18
3B167KA52
3B167KA80
3B167KB01
3B167LA08
3B167LA09
3B167LA10
3B167LA23
3B167LA38
3B167LB01
3B167LB07
3B167LC30
3B167LD02
3B167LD04
(57)【要約】
【課題】濁度を検出する光センサの素子の特性のバラツキがあっても、濁度検出値を補正して、精度良く洗濯液の濁度検出ができる洗濯機を実現する。
【解決手段】発光素子8aと受光素子8bとにより洗濯液の濁度変化を検出する濁度検出装置19と、発光素子8aの制御電流を変化させる電流制御回路と、受光素子8bの出力電圧を記憶する記憶手段18とを有し、受光素子8bの出力電圧が所定電圧になるように前記電流制御回路により電流を可変する制御手段13を備え、制御手段13は、2つ以上の異なる電流を発光素子8aに流した時の受光素子8bの出力電圧から得られる発光素子8aと受光素子8bの電流・電圧特性を記憶手段18により記憶し、洗濯液の濁度検出時に、記憶手段18に記憶された電流・電圧特性により濁度検出値を補正するようにしたことで、洗濯液の精度の良い濁度検出ができる。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子と受光素子とにより洗濯機の水槽内の洗濯液の濁度変化を検出する濁度検出装置と、前記発光素子の制御電流を変化させる電流制御回路と、前記受光素子の出力電圧を記憶する記憶手段とを有し、前記受光素子の出力電圧が所定電圧になるように前記電流制御回路により電流を可変する制御手段を備え、前記制御手段は、2つ以上の異なる電流を前記発光素子に流した時の前記受光素子の出力電圧から得られる発光素子と受光素子の電流・電圧特性を前記記憶手段により記憶し、洗濯液の濁度検出時に、前記記憶手段に記憶された発光素子と受光素子の電流・電圧特性により濁度検出値を補正するようにした洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は洗濯機の水槽内の洗濯液の汚れ、または濁度等を検出して、洗い、またはすすぎを制御する洗濯機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来例として例えば、発光素子と受光素子とにより洗濯液の濁度を検出して、その濁度に応じて洗濯時間及びすすぎ時間を設定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の洗濯機では、受光素子の出力電圧が基準値となるように発光出力を制御し、すすぎ工程および次回の洗濯時の洗濯工程における前記基準値から受光素子の出力電圧の変化に応じてすすぎ工程および次回の洗濯時の洗濯工程を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平3−168187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、このような従来の方法では、発光素子と受光素子の組み合わせやそれぞれの特性のバラツキによって、同程度の液の汚れあるいは濁度であっても受光素子の出力電圧の変化量が異なるため、精度よく濁度検出をすることができなかった。
【0005】
本発明の目的は、発光素子と受光素子の組み合わせやそれぞれの特性のバラツキがあっても、精度良く洗濯液の濁度検出ができる洗濯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る洗濯機は、発光素子と受光素子とにより洗濯機の水槽内の洗濯液の濁度変化を検出する濁度検出装置と、前記発光素子の制御電流を変化させる電流制御回路と、前記受光素子の出力電圧を記憶する記憶手段とを有し、前記受光素子の出力電圧が所定電圧になるように前記電流制御回路により電流を可変する制御手段を備えるものである。
【0007】
この構成により、前記制御手段は、2つ以上の異なる電流を前記発光素子に流した時の前記受光素子の出力電圧から得られる発光素子と受光素子の電流・電圧特性を前記記憶手段により記憶し、洗浄液の濁度検出時に、前記記憶手段に記憶された発光素子と受光素子の電流・電圧特性により濁度検出値を補正するようにしたため、精度の良い濁度検出が可能になる。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、精度良く洗濯液の濁度検出ができる洗濯機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の一実施の形態に係る洗濯機の濁度検出装置の一実施例を示す回路図
図2】同洗濯機の構成を示す断面図
図3】同洗濯機の実施の形態を示すブロック回路図
図4】同洗濯機の受光素子の洗い、すすぎ工程における出力電圧変化を示す図
図5】同洗濯機の濁度検出装置の発光素子の電流と受光素子の出力電圧との伝達特性を示す図
図6】同洗濯機の濁度検出装置が検出する衣類の汚れで濁った洗濯液の濁度と受光素子の出力電圧の関係を示す図
図7】同洗濯機の濁度検出装置の発光素子の電流と受光素子の出力電圧の伝達特性の測定フローチャート
図8】同洗濯機の濁度検出装置が検出する衣類の汚れで濁った洗濯液の濁度の検出フローチャート
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、発光素子と受光素子とにより洗濯機の水槽内の洗濯液の濁度変化を検出する濁度検出装置と、前記発光素子の制御電流を変化させる電流制御回路と、前記受光素子の出力電圧を記憶する記憶手段とを有し、前記受光素子の出力電圧が所定電圧になるように前記電流制御回路により電流を可変する制御手段を備え、前記制御手段は、2つ以上の異なる電流を前記発光素子に流した時の前記受光素子の出力電圧から得られる発光素子と受光素子の電流・電圧特性を前記記憶手段により記憶し、洗濯液の濁度検出時に、前記記憶手段に記憶された発光素子と受光素子の電流・電圧特性により濁度検出値を補正するように構成したものである。
【0011】
これにより、発光素子と受光素子の組み合わせやそれぞれの特性のバラツキがあっても、2つ以上の異なる電流を発光素子に流した時の受光素子の出力電圧から得られる発光素子と受光素子の電流・電圧特性を記憶手段により記憶し、洗濯液の濁度検出時に、記憶手段に記憶された電圧・電流特性により濁度検出値を補正することによって、精度よく濁度検出ができるので、基準値から受光素子の出力の電圧変化に応じてすすぎ工程および次回の洗濯時の洗濯工程を制御することができる。
【0012】
以下、本発明の実施の形態に係る洗濯機について、これを適用した全自動洗濯機とともに、図面を参照しながら説明する。
【0013】
(1)全自動洗濯機およびこれに搭載された洗濯機の制御装置の構成
図1は、本実施の形態の洗濯機における洗濯水の濁度検出装置を示す回路図、図2は、同洗濯機の構成を示す断面図、図3は、同洗濯機の制御装置のブロック回路図である。
【0014】
図1の回路図に示すように、発光素子8aと受光素子8bよりなる光センサ8を備えており、光センサ8は、図2に示すように、洗濯機の水槽3の底部に設置している。
【0015】
発光素子8aの発光出力は、マイクロコンピュータ16のPWM出力端子16aよりパルス幅制御された可変電圧を、積分回路よりなるD/A変換回路19aに印加して可変直流電圧とし、トランジスタ19bのベース電圧を制御する。NPN型のトランジスタ19bのエミッタにはエミッタ抵抗19cが接続されているので、ベース電圧を制御すれば、コレクタに接続された発光素子8aの電流制御ができ、発光出力が制御できる。上記した、マイクロコンピュータ16により発光素子8aの電流を制御するブロックが電流制御回路である。
【0016】
発光素子8aと対向して受光素子8bを設置し発光出力を一定にすれば、発光素子8aと受光素子8b間に介在する洗濯液の汚れに応じて、受光素子8bの出力電流が変化し、出力抵抗19dの出力電圧Veが変化し、マイクロコンピュータ16のA/D入力端子により、汚れに応じた出力電圧Veを検出できる。以上のようにして濁度検出装置19が構成されている。
【0017】
図2において、1は洗濯脱水槽で、洗い撹拌時には、底部の撹拌翼2のみが回転し、脱水時には、洗濯脱水槽1が撹拌翼2と共に回転する。3は洗濯水を溜める水槽である。4は洗濯脱水槽1、水槽3等を吊り下げる吊り棒で、5は全体を支える外部筐体である。水
槽3の底部にはモータ6、減速機構7を設置し、撹拌翼2へ回転力を伝達する。8は光センサで、水槽3の排水口9と排水弁10間の排水パイプ11に設置し、洗濯水の汚れを検知する。
【0018】
図3において、交流電源12より制御手段13へ交流電力を加え、制御手段13は、撹拌、脱水を制御するモータ6、排水弁10、給水弁14を制御する。15は、水槽3の水位を検知する水位センサで、水位に応じた圧力を検知し、マイクロコンピュータ16に信号を加える。17は布量センサで、撹拌中のモータ6のオフ期間に発生するモータ用コンデンサ22のパルス数をカウントし、パルス数が多ければ、モータ6の惰性回転が多く、布量が少ないと判断する。18は記憶手段で、光センサ8の発光出力制御データ(発光素子8aと受光素子8bの電流・電圧特性等)を記憶する。19は、図1にて説明した濁度検出装置である。20はパワースイッチング回路で、マイクロコンピュータ16からの信号によりモータ6、排水弁10等の電力部品を制御する。21は操作制御回路で、スイッチあるいは表示素子等よりなり、利用者とのインターフェースの役割を担い、マイクロコンピュータ16との間で操作および表示に関する情報のやりとりを行なう。
【0019】
上記の水位センサ15、マイクロコンピュータ16、布量センサ17、記憶手段18、濁度検出装置19、パワースイッチング回路20、操作制御回路21等により前記制御手段13を構成している。
【0020】
(2)全自動洗濯機の動作概要
図4は、洗い工程及びすすぎ工程における受光素子8bの出力電圧Veの変化を示す図である。洗濯開始時T0において、発光素子8aの発光出力は、記憶手段18からのデータにより一定に制御される。T0〜T1間は給水時で、発光素子8aから受光素子8bまでの光エネルギーの減衰は小さく、受光素子8bの出力電圧Veは高い。洗いの撹拌が始まると、洗濯液が濁り、衣類の汚れに応じて受光素子8bの出力電圧Veは低くなる。洗い時の電圧変化がほぼ一定となる時の電圧Ve1に応じて洗い時間を更に延長するか否かをマイクロコンピュータ16が判断する。洗い終了時T2にて排水を始め、T2〜T3期間は、排水及び中間脱水のため、受光素子8bの出力電圧Veは非常に不安定となり、かつ、低い値となる。
【0021】
T3よりすすぎ時の給水が始まり、受光素子8bの出力電圧Veは高くなる。この時、数秒間排水弁10が開いて、泡等をとり除き、受光素子8bの出力電圧Veが設定値となるように、発光素子8aの発光出力を制御する。すすぎ撹拌前の給水中の水の透明度が一番高く、かつ排水パイプ11の汚れの大小にかかわらず基準値となるように制御する。発光出力制御の後、設定水位に達した後、すすぎ撹拌を開始し、撹拌1分後の基準値からの受光素子8bの出力電圧変化△Vにより、以降のすすぎ時間、すすぎ回数を制御する。
【0022】
(3)洗濯機の制御装置による濁度検出の詳細
前述したように、洗いおよびすすぎの撹拌時の受光素子8bの出力電圧Veの変化により、すすぎ回数、すすぎ時間を制御している。
【0023】
ここで、図5に示すように、発光素子8aと受光素子8bからなる濁度検出装置19の伝達特性(発光素子8aと受光素子8bの電流・電圧特性)は、素子のバラツキや発光素子8aと受光素子8bの組み合わせにより異なる(例えば、それぞれ図5中に示した伝達特性Aと伝達特性Bとの相違)。よって、受光素子8bの出力電圧変化により洗濯液の濁度検出を行うとき、出力電圧の変化が同じであっても、伝達特性が異なると、実際の濁度変化は違ったものとして認識されることになる。
【0024】
そこで、本発明の実施の形態1における洗濯機の制御装置は、2つ以上の異なる電流を
発光素子8aに流して、伝達特性を測定し、記憶手段18に記憶させて、濁度検出時に補正するよう構成したものである。このように構成することで、精度の良い濁度検出を行うことができる。
【0025】
以下、本実施の形態の洗濯機の制御装置における、発光素子8aと受光素子8bからなる濁度検出装置19の伝達特性を測定する方法を、図5図6図7図8に基づいて説明する。図5は、発光素子8aと受光素子8bの組み合わせによる2種類の伝達特性を示す。図7は、濁度検出装置19の発光素子8aと受光素子8bの出力電圧の伝達特性を測定するフローチャートである。
【0026】
図7に示すように、まず、すすぎ撹拌前の給水の水の透明度が最も高いときに、発光素子8aの電流Ifとして電流I0を流す(ステップS1)。電流I0はできるだけ小さい電流に設定する。発光素子8aに電流I0を流した際の受光素子8bの出力電圧V0を記憶手段18に記憶させる(ステップS2)。
【0027】
次に、I0よりも大きい電流I1を発光素子8aに流す(ステップS3)。発光素子8aに電流I0を流した際の受光素子8bの出力電圧V1を記憶手段18に記憶させる(ステップS4)。伝達特性Aの伝達係数αは、図5に示すように、発光素子8a−受光素子8bの出力電圧特性の傾きα=(V1−V0)/(I1−I0)で表すことができ、この伝達係数αを記憶手段18に記憶させる(ステップS5)。
【0028】
同様に、異なる伝達特性Bの伝達係数βは、発光素子8aの電流I0と電流I1を流したときの受光素子8bの出力電圧を、出力電圧S0と出力電圧S1とすれば、発光素子8a−受光素子8bの出力電圧特性の傾きβ=(S1−S0)/(I1−I0)で表すことができ、この伝達係数βを記憶手段18に記憶させる。発光素子8aの電流を可変させ、複数個の受光素子8bの出力電圧を測定することにより、伝達特性が非線形であっても、複数個の傾き(伝達係数)で近似することができる(図示せず)。
【0029】
次に、受光素子8bの出力電圧が一定電圧、たとえば3.5Vになるように発光素子8aの電流Ifを制御して、そのときの発光素子8aの電流I3.5を求め、記憶手段18に記憶する(ステップS6)。このときの濁度を基準濁度L0(伝達特性A)、K0(伝達特性B)とする。基準濁度L0(伝達特性A)、K0(伝達特性B)は、水が最もきれいな状態の濁度である。
【0030】
次に、すすぎ工程時のすすぎ液の濁度を検出、または次回運転時の洗い工程時の洗濯液の濁度を検出する方法について図6図8を用いて説明する。図6は濁度検出装置19が検出する洗濯液(すすぎ液)の濁度と受光素子8bの出力電圧との関係を示す図である。異なる伝達特性A、Bが存在するときには、それぞれ図6に示すような濁度と受光素子8bの出力電圧の関係になる。また、図6は、濁度が大きくなれば、受光する光が少なくなり出力電圧が低下することを示している。
【0031】
ここで、図8に示す、濁度を検出するフローチャートにより濁度検出方法について説明する。
【0032】
まず、発光素子8aの電流Ifとして、I3.5を流す。I3.5は、受光素子8bの出力電圧が3.5Vになるようにあらかじめ記憶手段18に記憶された電流値である。このときの濁度をL0とする(ステップS11)。次いで、洗い工程のサブルーチンを行う(ステップS12)。洗いの攪拌が始まると、洗濯液が濁り、衣類の汚れに応じて受光素子8bの出力電圧は低下する。洗い時の電圧変化がほぼ一定になるとき、受光素子8bの出力電圧Vaを図1に示すマイクロコンピュータ16のA/D入力ポートに入力する(ス
テップS13)。このときの濁度をL1とする(ステップS14)。
【0033】
図6において、たとえば、光センサ8が、伝達特性A(傾きα)の素子の場合は、濁度変化量L1−L0は傾きαの直線で近似すると、Va−3.5=−α(L1−L0)、よって、L1−L0=(3.5−Va)/αとなる(ステップS15)。たとえば、傾きα=0.5、Va=2.5Vとすると、L1−L0=(3.5−2.5)/0.5=2となり、検出される濁度の変化は2となる。
【0034】
また、伝達特性B(傾きβ)の素子の場合は、濁度の変化量K1−K0は傾きβの直線で近似すると、Va―3.5=−β(K1−K0)、よって、K1−K0=(3.5−Va)/βとなる。たとえば、傾きβ=1.0、Va=2.5Vとすると、K1−K0=(3.5−2.5)/1.0=1となり、検出される濁度の変化量は1となる。
【0035】
このように、受光素子8bの出力電圧が同じ2.5Vであっても、伝達特性が異なれば、濁度の変化量は異なることになる。従来の濁度検出は、伝達特性を考慮せず、受光素子8bの出力電圧の変化で濁度を検出していたため、検出誤差が生じていたが、本発明の洗濯機の制御装置によれば、濁度を検出する光センサ8の素子の特性のバラツキがあっても、濁度検出値を補正するので、精度よく濁度検出を行なうことができる。
【0036】
さらに、この方式を用いれば、液体洗剤や粉末洗剤などの洗剤の種類や特徴によらず、濁度検出を行うことができる。すなわち、一部の粉末洗剤では、洗剤自体の濁りにより濁度が大きくなるので、衣類の汚れによる濁度の変化量が見分けにくくなる。これは、図6の伝達特性A、Bの曲線からもわかるように、濁度が大きくなると、受光素子8bの出力電圧の変化が小さくなるためである。従来の方式では、微小な濁度変化を見分けるのが難しかったが、本発明によれば、製品ごとに、あるいは経年変化により特性が変化しても、毎回の運転で発光素子8aと受光素子8bの伝達特性を測定し記憶するので、微小な受光素子8bの出力電圧の変化も、濁度の変化量に置き換えて、精度良く検出することができる。
【0037】
(4)洗濯機の制御装置の他の実施の形態
上記実施の形態の洗濯機の制御装置では、発光素子8aを複数回電流制御して受光素子8bの出力電圧を測定し、伝達特性を求めているが、発光素子8aに流れる電流をゼロから最大まで電流制御回路により可変させながら、そのときの受光素子8bの出力電圧を測定してもよい。この場合、測定時間が長くなるが、伝達特性に忠実に濁度の補正を行うことができるので、濁度検出の精度も向上する。
【0038】
また、受光素子8bの出力抵抗19dをマイクロコンピュータ16により、複数個切換できるようにすると(図示せず)、図6の濁度と受光素子8bの伝達特性のカーブに於いて、濁度が大きく傾きが小さいときに、出力抵抗19dの値を大きくして傾きを大きくすることができる。これにより、濁度検出を可能にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明は、濁度を検出する光センサの素子の特性のバラツキがあっても、濁度検出値を補正して、精度よく濁度検出ができるので、全自動洗濯機、ドラム式洗濯機、食器洗い機等の洗浄液の濁度を検出する装置を備えた機器に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【0040】
3 水槽
8 光センサ
8a 発光素子
8b 受光素子
13 制御手段
16 マイクロコンピュータ
18 記憶手段
19 濁度検出装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8