(57)【要約】【課題】衣類のアンバランスによる振動や異常音を未然に防ぐ洗濯機を提供する。【解決手段】衣類を収納し略水平または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラム１を回転自在に内包する受け筒３と、前記受け筒３を支持する支持金具１６と、洗濯機本体１０を支える洗濯機底板１７と、前記回転ドラム１を回転駆動するモータ５と、前記モータ５等を制御する制御手段１１と、前記支持金具１６と前記洗濯機底板１７との間に設けられ前記受け筒３の振動を検知する振動検知部１８とを備え、前記振動検知部１８を複数の巻線１９と磁性体２０からなる差動変圧器で形成したもので、脱水行程時の回転ドラム１の振動により、回転ドラム１が上下に変位すると、巻線１９に電圧が発生し、回転ドラム１の振動が検知され、その検知結果に応じてモータ等を制御することで、回転ドラム１の異常振動を未然に防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣類を収納し略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かつ洗濯機本体内に揺動可能に支持された受け筒と、前記受け筒を支持する支持金具と、前記洗濯機本体を支える洗濯機底部と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記モータ等を制御する制御手段と、前記支持金具と前記洗濯機底部との間に設けられ前記受け筒の振動を検知する振動検知部とを備え、前記振動検知部を複数の巻線と磁性体からなる差動変圧器で形成した洗濯機。
【請求項２】
振動検知部を、１つの入力の１次巻線と、前記１次巻線と同軸状に配された２つの出力の２次巻線と、前記３つの巻線を貫くようにかつ移動自在に配された軸状の磁性体で構成した請求項１に記載の洗濯機。
【請求項３】
磁性体の動きによる変位量と、一定の１次巻線の入力による２つの２次巻線の出力との関係は、前記２つの巻線で単位変位量当たりの電圧勾配が異なる構成とした請求項２に記載の洗濯機。
【請求項４】
洗濯機の動作を設定する入力設定手段を設け、前記入力設定手段により設定された前記洗濯動作の制御とモータの制御を行う制御手段のマイコンに供給される電圧で三角波を作り、その三角波を１次巻線に入力し、２つの２次巻線の出力を整流平滑した後、その電圧を前記マイコンに供給される電源電圧以下にしてから、前記マイコンのＡ／Ｄ変換ポートに入力するようにした請求項２又は３に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略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内に衣類を収納し、洗濯、すすぎ、脱水を行う洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の洗濯機は、衣類を収納し略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、この回転ドラムを内包し洗濯機本体に適宜な支持手段を介して支持される受け筒と、受け筒を支持する支持金具と、洗濯機本体を支える洗濯機底部と、回転ドラムを駆動するモータと、洗濯機の動作を設定する入力設定手段と、その入力設定手段により設定された洗濯動作の制御とモータの制御を行う制御手段とを備えており、これらの制御により洗濯、すすぎ、脱水という行程をきめ細く制御していた。
【０００３】
しかしながら洗濯行程から脱水行程にいたる時、回転ドラム内には洗濯行程を終えて水を含んだ衣類が入っており、これらを脱水するために回転ドラムを回転するが、衣類の種類や生地あるいは形状により、衣類が脱水行程の回転運動に対し、アンバランスになり、回転ドラムなどが大きく振動し、騒音を発生させていた。
【０００４】
そのため、洗濯機の脱水行程における異常振動を検出する方法として、衣類と洗濯液を入れて回転する回転ドラムを内枠に回転し得るように支持し、その内枠を洗濯機の外枠にバネ等の緩衝機構によって支持し、内枠の機械的振動を外枠に設けた振動検出器によって検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
これによると、脱水行程では、まず、モータの低速回転で回転ドラムを回転することによる遠心力により衣類を回転ドラムの内側壁に均一に張り付けるバランス取り行程を行い、その後、回転ドラムを高速回転させて脱水行程を行う。その途中で異常振動が発生すると回転ドラムを停止させるというものである。
【０００６】
また、最近では回転ドラムを高速回転する前にアンバランスによる異常振動を検出し、安全で運転効率の高い脱水行程を行うようにする洗濯機の異常振動検出方法もある。その方法は、回転ドラムを回転駆動する誘導モータと、前記誘導モータを駆動するインバータ回路とを備え、前記回転ドラムを正転・逆転させる洗い行程と低速回転させるバランス行程と高速回転させる脱水行程とを順次連続して行う洗濯機の異常振動検出方法において、前記バランス行程の開始と同時に前記インバータ回路の出力から電流実効値を検出し、前記電流実効値の電流最大値と電流最小値から検出差電流値を演算し、予め設定した過振動電流設定値と比較して、それを越える場合に過振動検出電流値として過振動警告として出力する洗濯機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−９８２８６号公報
【特許文献２】特開平６−１７００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたような構成では、低速回転でバランス取り行程を行う場合には衣類の張り付き方によって回転ドラムにアンバランスがあっても、機械的振動の振幅が小さいため、異常振動が検出できない。そして回転ドラムを高速回転した時に初めて大きな振動となり、異常振動を検出することになり、高速回転する前に異常振動が発生するかどうかを検出することはできなかった。したがって、異常振動が発生してから停止するので衣類や洗濯機に損傷を与える恐れがあると共に、回転ドラムを停止するまでに多くの無駄な時間を要するという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されたような構成では、異常振動を誘導モータの電流実効値で間接的に推定する方法であり、衣類のアンバランスが誘導モータの電流実効値に現れ、そのアンバランス状態が異常振動につながるという推定で成り立っている。しかし誘導モータの電流実効値の変化は、衣類のアンバランスによるもの以外に誘導モータの軸受けやその他の機械的な要素によって影響を受け、そのバラツキを踏まえた上で過振動電流設定値を設定するので、必要以上に過振動警告を出し、回転ドラムを停止することが多くなるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、脱水行程で異常振動が起きるような衣類のアンバランスによる振動や異常音を未然に防ぐ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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、衣類を収納し略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かつ洗濯機本体内に揺動可能に支持された受け筒と、前記受け筒を支持する支持金具と、前記洗濯機本体を支える洗濯機底部と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記モータ等を制御する制御手段と、前記支持金具と前記洗濯機底部との間に設けられ前記受け筒の振動を検知する振動検知部とを備え、前記振動検知部を複数の巻線と磁性体からなる差動変圧器で形成したものである。
【００１１】
これによって、前記支持金具と前記洗濯機底部のいずれか一方に振動検知部の巻線を、他方に磁性体を連結しておけば、脱水行程時の回転ドラムの振動により、回転ドラムが上下に変位し、磁性体が巻線に対し相対的に移動し、巻線に電圧が発生し回転ドラムの振動の検知が可能になり、その検知結果に応じてモータ等を制御するようにすれば、回転ドラムの異常振動や、それによる異常音を未然に防ぐことができるといった、非常に使用勝手のよい洗濯機を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の洗濯機は、振動検知部の検知レベルに応じて、制御手段が、異常と判定すればモータの回転を停止したり、軽微であればモータの回転数を落としたり、あるいは一旦モータの回転を停止後再び回転を低回転からやり直すことにより衣類のアンバランスを解消することができるので、回転ドラムなどの異常振動や異常騒音を未然に押さえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、衣類を収納し略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かつ洗濯機本体内に揺動可能に支持された受け筒と、前記受け筒を支持する支持金具と、前記洗濯機本体を支える洗濯機底部と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記モータ等を制御する制御手段と、前記支持金具と前記洗濯機底部との間に設けられ前記受け筒の振動を検知する振動検知部とを備え、前記振動検知部を複数の巻線と磁性体からなる差動変圧器で形成したもので、前記支持金具と前記洗濯機底部のいずれか一方に振動検知部の巻線を、他方に磁性体を連結しておけば、脱水行程時の回転ドラムの振動により、回転ドラムが上下に変位し、磁性体が巻線に対し相対的に移動し、巻線に電圧が発生し回転ドラムの振動の検知が可能になり、その検知結果に応じてモータ等を制御するようにすれば、回転ドラムの異常振動や、それによる異常音を未然に防ぐことができるといった、非常に使用勝手のよい洗濯機を提供することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の振動検知部を、１つの入力の１次巻線と、前記１次巻線と同軸状に配された２つの出力の２次巻線と、前記３つの巻線を貫くようにかつ移動自在に配された軸状の磁性体で構成したもので、２つの２次巻線の巻数を変えることにより、回転ドラムの変位量と２次巻線の出力電圧との関係を変えることができ、１つの２次巻線を布量の検知に、もう１つの２次巻線を振動の検知に使い分けすることもできる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第２の発明の磁性体の動きによる変位量と、一定の１次巻線の入力による２つの２次巻線の出力との関係は、前記２つの巻線で単位変位量当たりの電圧勾配が異なる構成としたもので、一方の２次巻線を検知範囲が狭くても単位変位量当たりの電圧勾配を大きく求める布量の検知に使用し、他方の２次巻線を単位変位量当たりの電圧勾配が少なくても検出範囲を大きく求める振動の検知に使用することにより、布量と振動の検知をそれぞれの目的に対してより最適な精度を確保することができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第２又は第３の発明の洗濯機の動作を設定する入力設定手段を設け、前記入力設定手段により設定された前記洗濯動作の制御とモータの制御を行う制御手段のマイコンに供給される電圧で三角波を作り、その三角波を１次巻線に入力し、２つの２次巻線の出力を整流平滑した後、その電圧を前記マイコンに供給される電源電圧以下にしてから、前記マイコンのＡ／Ｄ変換ポートに入力するようにしたもので、振動検知部の１次巻線のインダクタンスによる影響を受けずに、正しい２次巻線の電圧をマイコンのＡ／Ｄ変換ポートに入力し、布量や振動の大きさを精度良く検知することができる。
【００１７】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態１における洗濯機の側断面図、図２は、同洗濯機の振動検知部の斜視図である。
【００１９】
図１において、回転ドラム１は、有底円筒形に形成され、外周部に多数の通水孔２が全面に設けられて、受け筒３内に回転自在に配設されている。回転ドラム１に回転軸（回転中心軸）４が設けられ、回転ドラム１の軸心方向は正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させている。この回転軸４に、受け筒３の背面に取り付けたモータ５が連結され、モータ５により回転ドラム１が正転、逆転方向に回転駆動される。
【００２０】
回転ドラム１の内壁面には、複数個の突起板６が設けられている。受け筒３の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部３ａを蓋体７により開閉自在に覆い、この蓋体７を開くことにより、衣類出入口８を通して回転ドラム１内に洗濯物を出し入れできるようになっている。また、蓋体７を上向き傾斜面に設けているため、使用者は洗濯物を出し入れする際に、腰を屈める具合を少なくして行うことができる。
【００２１】
蓋体７の上側には、洗濯機本体１０の運転コース等を設定するための入力設定手段９が設けられ、洗濯機本体１０内の前面の下部には、入力設定手段９からの情報を入力して、その情報を基にモータ５などの動作を制御する制御手段１１があり、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥の一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータから構成されている。
【００２２】
また、受け筒３は、洗濯機本体１０からばね体１２とダンパー１３により揺動可能に吊り下げ支持されており、受け筒３の下部に排水経路１４の一端を接続し、排水経路１４の他端を排水弁１５に接続して、受け筒３内の洗濯水を排水できるようになっている。また、受け筒３の下部には、受け筒３を支持する支持金具１６が設けられている。その支持金具１６と洗濯機底部の一つである洗濯機底板１７の間に、受け筒３の振動を検知する振動検知部１８が取り付けられている。振動検知部１８は、図２に示すように、複数の巻線１９と磁性体２０からなる差動変圧器で形成されている。
【００２３】
以上のように構成した洗濯機について、その動作、作用を説明する。洗濯行程から脱水行程にいたる時、回転ドラム１内には洗濯行程を終えて水を含んだ衣類が入っており、これらを脱水するために回転ドラム１を回転するが、衣類の種類や生地あるいは形状により、衣類が脱水行程の回転運動に対し、アンバランスになった場合、回転ドラム１が振動し、それを内包している受け筒３も振動する。
【００２４】
その受け筒３を支持している支持金具１６と、洗濯機底部１５との間に振動を検知する振動検知部１８を取り付け、しかもその振動検知部１８は複数の巻数１９と磁性体２０で構成した差動変圧器からなり、複数の巻線１９を洗濯機底部１７に固定し、磁性体２０を受け筒３に取り付けた支持金具１６に固定しているので、回転ドラム１の振動に対応して磁性体２０が上下運動し、その変位に応じて巻線１９に電圧を発生するので振動を検知することができる。また、洗濯開始前、衣類を投入した際の振動検知部１８から得られる変位により回転ドラム１内の布量の検知も可能になる。
【００２５】
そして、振動検知部１８で検出した振動レベルに応じて、入力設定手段９によりあらかじめ設定された一連の洗濯動作を制御している中で、制御手段１１を用いて、異常と判定すればモータ５の回転を停止したり、軽微であればモータ５の回転数を落としたり、あるいは一旦モータ５の回転を停止後、再び回転を低回転からやり直すことにより衣類のアンバランスを解消することができる。その結果、回転ドラム１などの異常振動や異常騒音を未然に押さえることができる。また、振動検知部１８の検出レベルにより回転ドラム１内の布量の検知も可能になるので、その検知レベルに応じて洗濯やすすぎ行程時の水の給水量を加減するようにしても良い。
【００２６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機の振動検知部の断面図、図４は、同振動検知部の特性図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態は、図３に示すように、振動検知部１８を同軸状の３つの巻線と磁性体で構成するもので、具体的には、３つの巻線の内、１つの巻線を入力の１次巻線２１とし、残りの２つの巻線を出力の２次巻線２２と２次巻線２３とし、同軸状の３つの巻線を貫くように軸状の磁性体２０を内蔵した合成樹脂など非磁性体のシャフト２４で構成し、磁性体２０を内蔵したシャフト２４が軸方向に上下に可動する構成としている。
【００２８】
３つの巻線と磁性体２０の位置関係は、図３に示すように２次巻線２２を、上下に移動するシャフト２４の挿入側に配置し、それに隣接して１次巻線２１を配置し、その同軸状の上側に２次巻線２３を、２次巻線２２に隣接させて配置する。シャフト２４内の磁性体２０の下端が１次巻線２１の巻線の範囲内に在るときの位置を、シャフト２４の上下振動の基準位置とする。２次巻線２２は１次巻線の約１０倍、２次巻線２３は１次巻線の約７倍とし、磁性体２０の長さを２次巻線２３の巻幅より長くした構成としている。
【００２９】
図４は、上記構成による振動検知部１８の特性図で、一定の１次巻線の入力とし、磁性体２０を内蔵したシャフト２４を上（伸び側）あるいは下（圧縮側）へ移動させ、シャフト２４の上下振動の基準位置からの変位量と各２次電圧との関係を示している。
【００３０】
以上のように構成した振動検知部１８の動作、作用は以下の通りである。
【００３１】
図４の特性表に示すように、一定の１次巻線２１の入力による、磁性体２０を内蔵したシャフト２４の動きによる変位量と２次巻線２２の出力電圧の関係は、伸び側約１０ｍｍから圧縮側１０ｍｍの範囲でほぼ直線を示し、約１５ｍｍ圧縮側で最大値になっている。伸び側約１０ｍｍから圧縮側１０ｍｍの範囲は、回転ドラム１に衣類が入った時に沈み込む変位量範囲であることにより、２次巻線２２は布量の検知に適している。即ち検知範囲が狭くても単位変位量当りの電圧勾配が大きいので、より優れた布量の検知ができる。
【００３２】
また、一定の１次巻線の入力による、磁性体２０を内蔵したシャフト２４の動きによる変位量と２次巻線２３の出力電圧の関係は、伸び側約１０ｍｍから圧縮側４０ｍｍの範囲でほぼ直線を示している。伸び側約１０ｍｍから圧縮側４０ｍｍの範囲は、回転ドラム１に衣類が入り、さらに洗濯行程で水が入った最大荷重までの沈み込む変位量範囲であることにより、２次巻線２３は振動の検知に適している。即ち、検知範囲が広く単位変位量当りの電圧勾配が小さくても良いので、一連の洗濯の行程で、より優れた脱水振動の検知ができる。
【００３３】
以上の様に、本実施の形態によれば、２つの２次巻線２２、２３の巻数をそれぞれ変えることにより、磁性体２０を内蔵したシャフト２４の変位量と２次巻線２２、２３の出力電圧の関係を変えることができ、１つの２次巻線２２を布量の検知に、もう１つの２次巻線２３を振動の検知に使い分けすることができるものである。
【００３４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における洗濯機の振動検知部の配線回路図である。
【００３５】
図５において、洗濯機の動作を設定する入力設定手段９と、その入力設定手段９により設定された洗濯動作の制御とモータ５の制御を行う制御手段１１のマイクロコンピュータ（以下「マイコン２５」という）に供給される電圧で、三角波を１次入力波形回路２６で作り、その三角波を１次巻線２１に入力し、磁性体２０の位置に応じた２つの２次巻線２２、２３の出力を出力検出回路２７で整流平滑した後、その電圧をマイコン２５に供給される電源電圧以下にしてからマイコン２５のＡ／Ｄ変換ポートに入力する構成としている。他の構成は上記第１および第２の実施の形態と同じであり、詳細な説明は省略する。
【００３６】
上記構成によれば、振動検知部１８の１次巻線２１の入力波形は正弦波が望ましいが、マイコン２５に供給される電源１で正弦波を作るのは部品点数を多く必要とし、基板の配置上のスペースや経済的に不利であった。一番容易なのはマイコン２５が有している矩形波を分周して１次巻線２１に供給する方法もあるが、１次巻線２１のインダクタンスによる影響を受け、２次巻線２２や２次巻線２３には、共振波形を発生して正確な波形を作ることができない。
【００３７】
そこで、１次入力波形回路２６で三角波を作り、それを１次巻線２１に供給することにより、１次巻線２１のインダクタンスによる影響を受けずに、２次巻線２２や２次巻線２３には、磁性体２０の変位に応じた電圧を発生させることができる。それを出力検出回路２７で平滑整流した後、その電圧をマイコン２５に供給される電源電圧以下にしてからマイコン２５のＡ／Ｄ変換ポートに入力し、その変換結果を基にマイコン２５であらかじめ決められた振動の閾値で判断し、制御手段１１でモータ５の制御を行うことができる。あるいはその変換結果で回転ドラム１内の布量の検知もすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、受け筒の振動を振動検知部で直接的に検知し、脱水行程での異常振動が起きるような衣類のアンバランスでの振動や異常音を未然に防ぐことが可能になり、又回転ドラム内の衣類の布量の検知もすることが可能となるので、衣類の洗濯、脱水機能を有した家庭用、業務用の洗濯機等にきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の断面図
【図２】同洗濯機の振動検知部の斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における洗濯機の振動検知部の断面図
【図４】同振動検知部の特性図
【図５】本発明の実施の形態３における洗濯機の振動検知部の配線回路図
【符号の説明】
【００４０】
１  回転ドラム
３  受け筒
５  モータ
９  入力設定手段
１０  洗濯機本体
１１  制御手段
１６  支持金具
１７  洗濯機底板（洗濯機底部）
１８  振動検知部
１９  巻線
２０  磁性体
【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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