(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位については、同一の符号を付し、説明を省略する。
<第一の実施形態>
以下、第一の実施形態について、
図1から
図11を参照して説明する。
【0009】
まず、
図1及び
図2を参照しながら、本実施形態の洗濯機の機械的構成について説明する。
図1に示すように、外箱100は、本実施形態の洗濯機の外面をなし、トップカバー101、側壁111及び底板110からなる。
【0010】
トップカバー101は外箱100の最上面をなし、矩形の枠体102の上端に操作パネル105、外蓋103及び後カバー104を設けてなる。図示しないが、枠体102は、外箱100前面(
図1において右手前、
図2において左)側から見て手前側に操作パネル105を設置するための凹部を備え、その凹部のすぐ奥側には外蓋103によって開閉される衣類投入口を備え、その衣類投入口のさらに奥(外箱100最上面最奥部)には後カバー104が設置されて塞がれる開口を備えている。これらの位置に、操作パネル105、外蓋103及び後カバー104が設置されている。
【0011】
以下、各部の位置関係を説明する際は、特に断りのない限り、外箱100前面側を「手前」、外箱100背面側を「奥」として、方向を表現し、同様に「左」、「右」も、特に断りのない限り外箱100前面側から見た左右を表すものとする。また、「上」、「下」は、鉛直方向に関する上下を表すものとする。
【0012】
操作パネル105は、左右方向に長い矩形の板状に形成されている。操作パネル105は、使用者による操作を受け付ける操作部や使用者に対して種々の報知を行う表示部を備える。操作パネル105は、その裏側に設けられたパワーユニット229内の制御装置300(
図1及び
図2には図示せず。
図3参照。)に接続されている。
【0013】
図示しないが、外蓋103は、その後端部が蝶番によって枠体102に接続されており、外蓋103の上面手前側に設けられた手掛部112を上に持ち上げると、この蝶番を支点に外蓋103が回動して衣類投入口を開閉することができる。また、外蓋103は、合成樹脂製の横長の矩形板二枚が、前記蝶番とは別の蝶番を介して前後に接続されて形成されており、外蓋103はこの別の蝶番を支点に回動して山折り状に折りたたむことができる。
【0014】
後カバー104は、左右方向に長い矩形の板状に形成されており、給水口107と風呂水給水口108が設けられている。図示しないが、給水口107は、機外給水ホースを介して外部の水道に接続されており、水道の水を機内に取り込めるようになっている。一方、風呂水給水口108は、図示しない風呂水ポンプ及び風呂水ホースを利用することによって、風呂の水を機内に取り込めるようになっている。
【0015】
側壁111は、鋼板によって上下端が開口した矩形筒状に形成されており、外箱100の側面部をなす。底板110は、主に合成樹脂からなり、外箱100の底部をなす。
図2に示すように、外箱100の内部には、水槽201が、吊棒208とサスペンション209によって弾性的に支持されて収容されている。水槽201は、有底円筒状に形成され、その開口端は上方を向いている。吊棒208は、手前側及び奥側のそれぞれ左右、合計4か所に設けられており、その上端は側壁111上端付近に設けられた支持部(図示せず)によって支持されており、下端はサスペンション209を介して水槽201を支持している。また、水槽201の底面の槽外部側には、回転槽200及び撹拌体202を回転駆動するモータ203が設けられている。なお、モータ203は、ブラシレスDCモータであり、回転センサ302(
図3参照)によりモータ203の回転数が測定できるようになっており、また、パワーユニット229内に設けられた電流センサ303(
図3参照)によって、モータ203を流れる電流値が測定できるようになっている。本実施形態において、回転センサ302は、回転槽200の回転に対する抵抗を検知する回転抵抗検知手段として機能する。
【0016】
回転槽200は、有底円筒状に形成されており、その開口端が上方を向いた状態で、水槽201内に回転可能に収容されている。回転槽200内の底部には、撹拌体202が回転可能に設けられている。撹拌体202は、モータ203の駆動軸に直接接続されており、一方、回転槽200は、クラッチ機構207を介してモータ203の駆動軸に接続されている。すなわち、クラッチ機構207を接続した場合には、回転槽200と撹拌体202両方が回転駆動されるが、クラッチ機構207による接続を切断した場合には、撹拌体202のみが回転駆動される。また、回転槽200の側面には、通水及び通風を可能とする多数の孔部206が設けられている。
【0017】
図示しないが、外箱100上部には、給水弁204(
図3参照)と注水ケースを備えた給水装置が設けられており、給水弁204の開閉に応じて、水道の水を回転槽200及び水槽201内に導入する。
【0018】
水槽201の底部には、排水口220が設けられており、排水口220の直下には排水弁205が設けられている。排水弁205の出口側には、機内排水ホース222の一端が接続されている。機内排水ホース222の他端は機外に臨んでおり、図示しない機外排水ホースに接続されている。排水弁205が開放されると、排水口220、機内排水ホース222、機外排水ホースを通じて、水槽201内の水が機外へ排出される。
【0019】
水槽201の外側面奥側の上部には、加速度センサ301が設けられており、水槽201に発生する加速度のうち水槽201の直径方向成分を測定できるようになっている。加速度センサ301は、水槽201の振動を検知する振動検知手段として機能する。また、水槽201の外側面の最下部にはエアトラップ227が設けられており、このエアトラップ227は、エアチューブ228を介して外箱100上部に設けられた水位センサ304(
図2には図示せず。
図3参照。)に接続されている。これによって、水位センサ304は、水槽201内の水位を空気の圧力変化を通じて測定できるようになっている。
【0020】
操作パネル105裏側に設けられたパワーユニット229には、制御装置300や電流センサ303のほか、各電装品に駆動電圧を印加する駆動回路305a〜305dが収められている。
【0021】
本実施形態の洗濯機は、
図3に示す制御系を備える。制御装置300は、マイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、後述の振動抑制制御を含む種々の制御を司る制御部として機能する。制御装置300は、操作パネル105の操作部、加速度センサ301、回転センサ302、電流センサ303及び水位センサ304からの入力と、予め備えている制御プログラムとに基づいて制御内容を決定し、操作パネル105の表示部、モータ203、給水弁204、排水弁205及びクラッチ機構207の制御を行う。操作パネル105、加速度センサ301、回転センサ302及び水位センサ304は、リード線306を介して制御装置300に接続されており、制御装置300はこれらからの入力に基づいて運転の制御を行う。モータ203、給水弁204、排水弁205及びクラッチ機構207は、駆動回路305a〜305d及びリード線306を介して制御装置300に接続されており、制御装置300による制御信号に応じた駆動電圧が印加される。
【0022】
本実施形態の洗濯機は、例えば、
図4に示す洗濯コースを行う。すすぎ運転中の脱水行程では、以下に説明する方法により泡の発生が検知され、泡の発生が検知された際には
図5に示す制御により泡が水槽201から排出される。
図5から
図11を参照しながら、本実施形態のすすぎ運転中の脱水行程における制御について説明する。
【0023】
図6のフローチャートに従ってすすぎ運転中の脱水行程が行われる。まず、
図6に沿って脱水行程の大まかな流れを説明する。
脱水行程が開始されると(S1)、脱水動作が開始されてモータ203が駆動される(S2)。脱水動作中、モータ203は、アンバランスや泡の発生が無い場合に
図7に示す回転数となるように制御される。アンバランス修正動作S6、泡排出動作S9又は脱水動作終了S10になるまで脱水動作は継続して行われ、脱水動作と並行してアンバランス判定S4や泡発生判定S7は行われる。
【0024】
脱水を行う所定時間が経過していない場合(S3でNo)には、脱水動作を継続しながらアンバランス判定を行う(S4)。詳しくは後述するが、加速度センサ301による検知に基づいて、アンバランスの大きさを評価して『アンバランス大』、『アンバランス中』、『アンバランス小』、『アンバランスなし』の4つに分類する。『アンバランス大』である場合(S5でYes)には、脱水動作を中断し、水槽201に給水後、パルセータ202を回転させる動作(アンバランス修正動作)を行い(S6)、改めて脱水動作を開始する(S2)。一方、『アンバランス大』でない場合(S5でNo)には、モータ203の回転数の傾きに基づいて泡発生判定を行う(S7)。後述するが、泡発生判定S7では、泡の発生の有無を検知し、泡が多く発生している場合には『泡発生あり』の判定を行う。泡発生判定S7において『泡発生あり』と判定された場合(S8でYes)には、脱水動作を中断し、排水弁205を開いた状態で給水弁204を開いて水槽201内の泡を水で流して排出する動作(泡排出動作)を行い(S9)、改めて脱水動作を開始する(S2)。泡発生判定S7において『泡発生なし』と判定された場合(S8でNo)には、脱水動作を継続し、所定時間が経過したかどうかの判定(S3)へと戻る。
【0025】
脱水を行う所定時間が経過した場合(S3でYes)には、脱水動作を終了し(S10)、脱水行程を終了する(S11)。
図7及び
図8を参照して、脱水動作中におけるモータ203の制御についてさらに説明する。脱水動作では、P1〜P4の4つの区間に対して、それぞれモータ203の回転数が
図7のグラフに示す傾きで上昇するように制御が行われる。
図8に示すように、区間P1は、5秒間の区間であり回転数の傾きが30[rpm/s]となるように設定されている。P2は、15秒間の区間であり回転数が150[rpm]で一定に保たれる。P3は、34秒間の区間であり、回転数の傾きが20[rpm/s]となるように設定されている。P4は、10秒間の区間であり、回転数の傾きが10[rpm/s]となるように設定されている。上記P1、P3、及びP4に対して設定された回転数の傾きを、以下では指令傾きと称する。
【0026】
図9のフローチャートに沿ってアンバランス判定S4について説明する。アンバランス判定が開始されると(S12)、制御装置300は、加速度センサ301の値を取得する(S13)。制御装置300は、
図10に示すテーブルを記憶しており、投入された衣類重量に応じた所定値1〜3が設定される。
【0027】
加速度センサ301の値が所定値1よりも大きい場合(S14でYes)には、『アンバランス大』判定がされ(S15)、アンバランス判定が終了する(S21)。加速度センサ301の値が所定値1以下である場合(S14でNo)には、加速度センサ301の値が所定値2と比較される(S16)。
【0028】
加速度センサ301の値が所定値2より大きい場合(S16でYes)には、『アンバランス中』判定がされ(S17)、アンバランス判定が終了する(S21)。加速度センサ301の値が所定値2以下である場合(S16でNo)には、加速度センサ301の値が所定値3と比較される(S18)。
【0029】
加速度センサ301の値が所定値3より大きい場合(S18でYes)には、『アンバランス小』判定がされ(S19)、アンバランス判定が終了する(S21)。加速度センサ301の値が所定値3以下である場合(S18でNo)には、『アンバランスなし』判定がされ(S20)、アンバランス判定を終了する(S21)。
【0030】
続いて、泡発生判定S7について説明する。投入された衣類のアンバランスや泡の発生によって、回転槽200の回転に対する抵抗が大きくなると、前記指令傾きでモータ203の回転数が上昇しない。この原理を利用し、回転センサ302を、回転槽200の回転に対する抵抗を検知する回転抵抗検知手段として機能させる。
【0031】
本実施形態では、アンバランス判定S4によって判定したアンバランスの大きさに応じた閾値を用いてモータ203の回転数の傾きを評価することによって、アンバランスによる寄与を相殺して泡発生を検知する。
【0032】
図11のフローチャートに沿って泡発生判定S7について説明する。泡発生判定が開始されると(S22)、制御装置300は、回転センサ302によってモータ203の回転数の傾きを取得する(S23)。
【0033】
アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定された場合(S24でYes)には、S23で取得した傾きと前記指令傾きの30%の値(例えば、区間P1であれば9[rpm/s])とを比較する(S25)。S23で取得した傾きが前記指令傾きの30%の値以下である場合(S25でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S26)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S23で取得した傾きが前記指令傾きの30%の値よりも大きい場合(S25でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定されなかった場合(S24でNo)には、アンバランス判定S4の結果が『アンバランス小』であったかどうかの判定を行う(S27)。
【0034】
アンバランス判定S4において『アンバランス小』判定された場合(S27でYes)、S23で取得した傾きと前記指令傾きの40%の値とを比較する(S28)。S23で取得した傾きが前記指令傾きの40%の値以下である場合(S28でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S29)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S23で取得した傾きが前記指令傾きの40%の値よりも大きい場合(S28でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定されなかった場合(S27でNo)には、S23で取得した傾きと前記指令傾きの50%の値とを比較する(S30)。S23で取得した傾きが前記指令傾きの50%の値以下である場合(S30でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S31)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S23で取得した傾きが前記指令傾きの50%の値よりも大きい場合(S30でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。
【0035】
上記の脱水行程の制御によれば、制御装置300は、加速度センサ301による検知に応じてモータ203の回転数の傾きに関する閾値(指令傾きの30%、40%又は50%)を設定し、モータ203の回転数の傾きと、前記モータ203の回転数の傾きに関する閾値と、を比較することにより泡発生判定を行う。
【0036】
なお、図面中では省略したが、区間P2では泡発生判定S7は行われない。
この第一の実施形態によれば、加速度センサ301の検知に応じて設定された閾値によってモータ203の回転数の傾きを評価するため、泡発生の検知において衣類のアンバランスによる寄与を相殺することができる。
【0037】
<第二の実施形態>
第二の実施形態について、主に
図12及び
図13を参照しながら、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
投入された衣類のアンバランスや泡の発生によって、回転槽200の回転に対する抵抗が大きくなると、モータ203の回転数が指令傾きで上昇しないため、モータ203の実回転数が指令回転数(指令傾きでモータ203の回転数が上昇した場合の回転数)よりも小さくなる。本実施形態では、アンバランス判定S4によって判定したアンバランスの大きさに応じた閾値を用いてモータ203の実回転数と指令回転数との差を評価することによって、アンバランスによる寄与を相殺して泡の発生を検知する。
【0038】
本実施形態における泡発生判定S7は、
図12のフローチャートに従って行われる。泡発生判定が開始されると(S22)、制御装置300は、指令回転数を計算し(S33)、続いて、回転センサ302から実回転数を取得する(S34)。指令回転数は、例えば、
図13に示す値となる。
【0039】
アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定された場合(S35でYes)には、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差を30[rpm]と比較する(S36)。S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が30[rpm]以上である場合(S36でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S37)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が30[rpm]未満である場合(S36でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定されなかった場合(S35でNo)には、アンバランス判定S4の結果が『アンバランス小』であったかどうかの判定を行う(S38)。
【0040】
アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定された場合(S38でYes)には、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差を20[rpm]と比較する(S39)。S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が20[rpm]以上である場合(S39でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S40)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が20[rpm]未満である場合(S39でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定されなかった場合(S38でNo)には、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差を10[rpm]と比較する(S41)。S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が10[rpm]以上である場合(S41でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S42)、泡発生判定を終了する(S32)。一方、S34で取得した実回転数とS33で計算した指令回転数との差が10[rpm]未満である場合(S41でNo)には、『泡発生あり』判定がされずに泡発生判定を終了する(S32)。
【0041】
上記の脱水行程の制御によれば、制御装置300は、加速度センサ301による検知に応じてモータ203の実回転数と指令回転数との差に関する閾値(30rpm、20rpm又は10rpm)を設定し、モータ203の実回転数と指令回転数との差と、モータ203の実回転数と指令回転数との差に関する閾値と、を比較することにより泡発生判定を行う。
【0042】
この第二の実施形態によれば、加速度センサ301の検知に応じて設定された閾値によってモータ203の回転数の値を評価するため、泡発生の検知において衣類のアンバランスによる寄与を相殺することができる。
【0043】
<第三の実施形態>
第三の実施形態について、主に
図14を参照しながら、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
投入された衣類のアンバランスや泡の発生によって、回転槽200の回転に対する抵抗が大きくなると、モータ203の回転数が上昇しにくくなるため、モータ203の負荷が大きくなり電流値も大きくなる。この原理を利用し、電流センサ303を、回転槽200の回転に対する抵抗を検知する回転抵抗検知手段として機能させる。
【0044】
本実施形態では、アンバランス判定S4によって判定したアンバランスの大きさに応じた閾値を用いてモータ203の電流値を評価することにより、アンバランスによる寄与を相殺して泡の発生を検知する。
【0045】
本実施形態における泡発生判定S7は、
図14のフローチャートに従って行われる。泡発生判定が開始されると(S22)、制御装置300は、電流センサ303によってモータ203の電流値を測定し(S43)、1秒前の電流値との差分(すなわち変化量)を計算する(S44)。
【0046】
なお、本実施形態では、電流値としてq軸電流を用いている。詳しい説明は省略するが、q軸電流値は、モータ203を流れる電流のうちトルクに対応する成分である。q軸電流でなく総電流値等を用いても本実施形態による制御は実施可能である。
【0047】
アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定された場合(S45でYes)には、閾値を2[A]に設定し、変化量の評価へと進む(S50)。一方、アンバランス判定S4において『アンバランス中』と判定されなかった場合(S45でNo)には、アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定されたか否かを判定する(S47)。アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定された場合(S47でYes)には、閾値を1.5[A]に設定し、変化量の評価へ進む(S50)。一方、アンバランス判定S4において『アンバランス小』と判定されなかった場合(S47でNo)には、閾値を1[A]に設定し、変化量の評価へ進む(S50)。
【0048】
S44で計算された電流値の変化量が、S46、S48又はS49で設定された閾値以上である場合(S50でYes)、カウント変数の値が1大きくなり(S51)、カウント変数の値の評価(S53)へと進む。ここで、カウント変数は、初期値0の整数の変数であり、S50において電流値の変化量が連続して閾値以上となった回数を数える変数である。カウント変数の値が3である場合(S53でYes)には、『泡発生あり』判定がされ(S54)、泡発生判定が終了する(S32)が、カウント変数の値が3でない場合(S53でNo)、『泡発生あり』判定はされずに泡発生判定が終了する(S32)。
【0049】
一方、S44で計算された電流値の変化量が、S46、S48又はS49で設定された閾値未満である場合(S50でNo)、カウント変数の値はリセットされて初期値0が代入される(S52)。
【0050】
上記の脱水行程の制御によれば、制御装置300は、加速度センサ301による検知に応じて電流センサ303の出力値の変化量に関する閾値(2A、1.5A又は1A)を設定し、電流センサ303の出力値の変化量と、前記電流センサ303の出力値の変化量に関する閾値と、を比較することにより泡発生判定を行う。
【0051】
この第三の実施形態によれば、加速度センサ301の検知に応じて設定された閾値によってモータ203の電流値を評価するため、泡発生の検知において衣類のアンバランスによる寄与を相殺することができる。
また、3回連続でモータ203の電流値が閾値を超えた場合にのみ泡発生を検知するようにすることで、誤検知を防ぐことができる。
【0052】
<第四の実施形態>
第四の実施形態について、主に
図15を参照しながら、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
本実施形態の洗濯機は、すすぎ運転においてすすぎ撹拌を2回行う設定において、すすぎ運転中の脱水行程において、『泡発生あり』判定がされた場合には、すすぎ回数を1回増やす制御を行う。
【0053】
すすぎ運転は、
図15のフローチャートに沿って行われる。
図15のフローチャートのうち要点のみ説明する。
S56の脱水行程中において『泡発生あり』判定が少なくとも一回された場合(S57でYes)、S72、S76及びS80の三回のすすぎ撹拌行程が行われる。
【0054】
S56の脱水行程中において『泡発生あり』判定がされなかった(S57でNo)が、S61の脱水行程中において『泡発生あり』判定が少なくとも一回された場合(S62でYes)、S59、S66及びS70の三回のすすぎ撹拌行程が行われる。
【0055】
この第四の実施形態によれば、水槽201内に泡が発生した場合に、脱水行程中において泡排出動作を行うだけでなく、すすぎ回数を増やすことによって、水槽201内の泡をしっかり除去することができる。
【0056】
<その他の実施形態>
第一から第四の実施形態は、回転槽200の回転軸が鉛直方向を向いた所謂縦型洗濯機であるが、回転槽200の回転軸が水平又は斜め方向を向いた所謂ドラム式洗濯機にも適用可能である。
【0057】
第一から第四の実施形態では、加速度センサ301によって水槽201の振動を検知しているが、その他様々な方法で水槽201の振動を検知することができる。例えば、機械式のスイッチを外箱100内部に設け、このスイッチが水槽201によって押されるようにしたり、近接センサを外箱100内部に設け、水槽201がこの近接センサへ近づくのを検出したり、縦型洗濯機における四隅の吊棒208支持部やドラム式洗濯機における左右の防振サスペンションに圧電素子を設けて、荷重変化を測定したりすることによっても振動を検知することができる。
【0058】
第一及び第二の実施形態に示された以外の方法によっても、回転センサ302の値から泡の発生を検知することができる。例えば、所定の回転数に到達するまでの時間を計測し、その時間について加速度センサ301の検知に応じた閾値を設けても良い。
【0059】
第一から第三の実施形態においては、
図5に示す制御で泡排出動作が行われるが、この他、例えば、
図16から
図18に示す制御による泡排出動作でも良い。
図16の制御によると、泡排出動作中、回転槽200をゆっくりと回すことにより、回転槽200内にまんべんなく水をいきわたらせることができる。
図17の制御によると、給水弁204を開きっぱなしにせず適宜閉じることにより、泡排出動作中に排水能力が不足して新たに泡が発生するのを防ぐことができる。
図18のように、これらの制御を組み合わせても良い。
【0060】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、脱水行程中に、振動検知手段により水槽の振動を検知し、回転抵抗検知手段により回転槽の回転抵抗を検知し、振動検知手段による検知と回転抵抗検知手段による検知との両方に基づいて泡発生判定を行うことにより、衣類のアンバランスの有無にかかわらず、泡の発生を精度良く検知することができる。
【0061】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。