(57)【要約】【課題】信号線のシールド化やノイズを除去する回路部品の追加、またはノイズの元となる京伝発生源を遠ざけるなどの構造的な制約を必要とせず、安価に正確な振動値信号検出および判定を可能とする洗濯機を提供する。【解決手段】洗濯物を収納する槽と、槽を筺体に可動可能に支持する支持手段と、槽に取り付けられた振動センサと、振動センサの出力を所定周期でサンプリング入力する入力手段と、入力手段の出力を用いる制御装置を備えた洗濯機であって、制御装置は、振動センサからの現在及び過去のサンプリング入力値から次回のサンプリング入力を推定する第１の手段と、推定値から振動範囲を意味する上下限範囲を設定する第２の手段と、次回のサンプリング入力が振動範囲を意味する上下限範囲内に存在するときに振動と判断し、次回のサンプリング入力が振動範囲を意味する上限より大であるときにこれをノイズと判断する第３の手段を備える。【選択図】図１
2015002821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収納する槽と、該槽を筺体に可動可能に支持する支持手段と、槽に取り付けられた振動センサと、該振動センサの出力を所定周期でサンプリング入力する入力手段と、該入力手段の出力を用いる制御装置を備えた洗濯機であって、
前記制御装置は、振動センサからの現在及び過去のサンプリング入力値から次回のサンプリング入力を推定する第１の手段と、該推定値から振動範囲を意味する上下限範囲を設定する第２の手段と、次回のサンプリング入力が前記振動範囲を意味する上下限範囲内に存在するときに振動と判断し、次回のサンプリング入力が前記振動範囲を意味する上限より大であるときにこれをノイズと判断する第３の手段を備えることを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
請求項１に記載の洗濯機であって、
前記第３の手段において、次回のサンプリング入力をノイズと判断したときに、修正値を次回処理に利用することを特徴とする洗濯機。
【請求項３】
請求項２に記載の洗濯機であって、
前記修正値は、前記第１の手段で求めた推定値とされることを特徴とする洗濯機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の洗濯機であって、
洗濯機は洗濯槽を収納するドラムと、該ドラムを内包する槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記槽を前後、左右、上下の少なくとも１軸から筺体に可動可能に支持する支持手段と、前記前後、左右、上下の少なくとも１軸の振動を測定する振動センサを備えていることを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衣類を洗濯し、さらには乾燥させる洗濯機にかかり、特に洗濯、乾燥の際に発生する振動を検知して速やかに停止することができる洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗濯、乾燥の際に発生する振動を検知して速やかに停止することができるドラム式洗濯機の従来技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、「水槽の振動をより正確に検出することができる安価な構成のドラム式洗濯機を提供する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、洗濯機に設けた振動検知装置からの出力信号をマイクロコンピュータなどの制御装置で処理して振動を判定しているが、電気的なノイズが発生し、振動検知装置からの出力信号に重畳した場合に正常な振動の検出が困難になるという問題がある。
【０００５】
また、振動の範囲によって動作制御をおこなう制御装置においては、実際には大きな振動が発生していない場合でも、ノイズにより大きな範囲外の値となり、動作制御に影響してしまうという問題がある。
【０００６】
以上のことから本発明は、信号線のシールド化やノイズを除去する回路部品の追加、またはノイズの元となる強電発生源を遠ざけるなどの構造的な制約を必要とせず、安価に正確な振動値信号検出および判定を可能とする洗濯機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のことから本発明においては、洗濯物を収納する槽と、槽を筺体に可動可能に支持する支持手段と、槽に取り付けられた振動センサと、振動センサの出力を所定周期でサンプリング入力する入力手段と、入力手段の出力を用いる制御装置を備えた洗濯機であって、制御装置は、振動センサからの現在及び過去のサンプリング入力値から次回のサンプリング入力を推定する第１の手段と、推定値から振動範囲を意味する上下限範囲を設定する第２の手段と、次回のサンプリング入力が振動範囲を意味する上下限範囲内に存在するときに振動と判断し、次回のサンプリング入力が振動範囲を意味する上限より大であるときにこれをノイズと判断する第３の手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
信号線のシールド化やノイズを除去する回路部品の追加、またはノイズの元となる強電発生源を遠ざけるなどの構造的な制約を必要とせず、安価に正確な振動値信号検出および判定を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の処理手順を示すフロー図。
【図２】本発明の一実施形態に関わるドラム式洗濯機の外観を示す図。
【図３】内部の構造を示すために筺体の一部を切断して示したドラム式洗濯機の斜視図。
【図４】内部の構造を示す右側面図。
【図５】ドラム式洗濯機の制御装置を示すブロック図。
【図６】ノイズなどの外乱がない場合の脱水時の振動センサの出力変化を示す図。
【図７】振動による出力波形の乱れとノイズによる出力波形の乱れによる変化を示す図。
【図８】振動とノイズの区別手法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図２は、本発明の一実施形態に関わるドラム式洗濯機の外観を示す図である。図において、ドラム式洗濯機の外郭を構成する筺体１は、ベース１ｈの上部に取り付けられており、左右の側板１ａ、前面カバー１ｃ、背面カバー、上面カバー１ｅ，下部前面カバー１ｆで構成されている。左右の側板１ａ，１ｂは、コの字型の上部補強材、前補強材、後補強材で結合されており、ベース１ｈを含めて箱状の筺体１を形成し、筺体としての十分な強度を確保している。なお上記説明には図２に図示していない部品などもあるが、本発明はドラム式洗濯機の外観形状に特徴を有するものではないので、詳しい説明を割愛している。
【００１２】
前面カバー１ｃには洗濯物を出し入れするための投入口が設けられており、投入口はドア２により塞がれている。ドア２は前補強材に設けたヒンジで開閉可能に支持されて、投入口を塞ぐことになる。ドア２は、ドア開閉ボタン２ａを押すことで図示せぬロック機構が外れて開放し、またドアを前面カバー１ｃに押しつけることでロックされて閉じる。なお前補強材は、後述する外槽の開口部と同心に、洗濯物を出し入れするための開口部を有している。
【００１３】
筺体１の上部中央に設けた操作・表示パネル３は、電源スイッチ４、操作スイッチ５、表示器６を備える。操作・表示パネル３は筺体１下部に設けた制御装置７（図３に図示）に電気的に接続している。
【００１４】
図３は内部の構造を示すために筺体の一部を切断して示したドラム式洗濯機の斜視図である。この図で、ドラム８は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に洗濯物を出し入れするための開口部８ａを設けている。開口部８ａの外側にはドラム８と一体の流体バランサを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタが複数設けてあり、洗濯、乾燥時にドラム８を回転すると、洗濯物はリフタと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するように動きを繰り返す。ドラム８の回転中心軸は、水平または開口部８ａ側が高くなるように傾斜している。
【００１５】
円筒状の外槽１０は、ドラム８を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にモータを取り付ける。モータの回転軸は外槽１０を貫通し、ドラム８と結合している。前面の開口部には外槽カバー１０ａを設け、外槽１０内への貯水を可能としている。外槽カバー１０ａの前側中央には、洗濯物を出し入れするための開口部１０ｂを有している。開口部１０ｂと前補強材に設けた開口部は、ゴム製のベローズ１１で接続しており、ドア２を閉じることで外槽１０を水封する。外槽１０の底面最下部には、排水口が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽１０に水を溜め、排水弁を開いて外槽１０内の水を機外へ排出する。なお、図３において１２はサスペンション、１３はコイルばね、１４はダンパであり、これらの働きについて図４で説明する。また７は制御装置であり、詳細を図５に示す。
【００１６】
図４は内部の構造を示す右側面図である。図４に示す外槽１０は、下側をベース１ｈに固定された左右一対のサスペンション１２で防振固定されている。サスペンション１２はコイルばね１３とダンパ１４で構成される。また外槽１０の上側は上部補強材に取り付けた補助ばねで支持されており、外槽１０の前後方向への倒れを防ぐ。外槽１０の振動検知手段として外槽１０の前方下部には振動センサ１５が設置してある。振動センサ１５は３軸のセンサを用いるが、必ずしも３軸のものである必要はない。また図４において、７は制御装置である。
【００１７】
図５はドラム式洗濯機の制御装置７を示すブロック図である。制御装置７はマイクロコンピュータ１７を主体として構成される。制御装置７の概略の処理内容は以下に示すとおりである。まず、操作・表示パネル３の入力により洗濯コースなどが選択され、起動パターンデータベース３１により決定された運転を開始する。マイクロコンピュータ１７からの運転開始指令により、モータ駆動回路１８を介してモータ１９が回転する。モータ１９の回転速度は回転速度算出部３２により測定される。また洗濯の工程に応じて、適宜のタイミングで給水弁２０、排水弁２１の開閉制御指令が与えられ、これらの操作が行われる。なお制御装置７には水位センサ２２からの信号も用いられる。またモータ制御に際して、適宜回転角度算出部３３で求めた回転角度の信号が利用される。
【００１８】
制御装置７によるドラム式洗濯機の洗濯処理工程のうち脱水工程では、振動センサ１５により外槽１０の振動を検出する。アンバランス検知部３４によって、振動振幅からアンバランスの位置及び量を算出する。算出したアンバランスの位置及び量を、しきい値データベース３５のデータと比較し、アンバランス量が過大と判定されたときにドラム８の回転を停止し、あるいは減速させる。
【００１９】
この脱水工程では、モータ駆動回路１８によりドラム８を高速回転させるため、ドラム８内の洗濯物の偏りにより偏荷重（つまりアンバランス状態）が生じると、外槽１０の振動が大きくなる。この振動は外槽１０全体の振れ回り振動である。この場合、外槽１０の振動が大きくなるため、これに応じて振動センサ１５の出力が変化する。
【００２０】
この振動センサ１５の出力変化が許容範囲外となると筺体１全体が大きく振動し、騒音や故障の原因となるためドラム８の回転を停止し、再度脱水を行うか、異常として運転停止することになる。
【００２１】
図６は、ノイズなどの外乱がない場合の脱水時の振動センサ１５の出力変化を示している。横軸に時間、縦軸に出力電圧を示している。なお振動センサ１５の出力は、マイクロコンピュータ１７での処理に合わせて一定周期でサンプリングした時の瞬時値をディジタル化した値として入力している。図６に示すように、ドラム８が回転することにより、振動センサ１５の電圧出力も周期的に変化する正弦波となる。この１波長分の変化量により、外槽１０の振動を検知している。
【００２２】
図７は、振動による出力波形の乱れとノイズによる出力波形の乱れによる変化を示す図である。この波形によれば本来正弦波となるべきが、ＡとＢの部分で乱れている。この場合に乱れの前後の値の変化量に着目してみると、Ａの部分での電圧差ΔＶＡに対し、Ｂの部分での電圧差ΔＶＢが大きくあらわれている。発明者らの解析によれば、電圧差ΔＶＡが振動による出力波形の乱れであり、電圧差ΔＶＢがノイズによる出力波形の乱れであることが判明した。つまり、ノイズによる出力波形の乱れは、振動による出力波形の乱れよりも大きく現れることが明らかになった。
【００２３】
このことから、本発明においては振動による出力波形の乱れとノイズによる出力波形の乱れを峻別するために、まず次回の瞬時値を推定する。また推定値を基準として、振動の上下限値を設定する。例えば、図８のＡの部分において、次回の瞬時値としてＶＡ０を推定する。また推定値ＶＡ０に対して振動の許容幅ΔＡを加味した上限値としてＶＡ２を、下限値としてＶＡ１を設定しておく。そのうえで、次回の実入力が上限値ＶＡ２と下限値ＶＡ１の範囲内に存在すれば、これは振動であると判定する。次回の実入力が下限値ＶＡ１に達していなければ、これは正常の範囲と判断される。また次回の実入力が上限値ＶＡ２以上であれば、これはノイズと判断される。図８のＢの部分の波形は明らかに次回の実入力が上限値ＶＡ２以上になっており、ノイズと判断される。
【００２４】
係る判断の結果、次回の実入力が正常と判断された場合には、同様の処理が次のサンプリング時点の入力に対しても適宜実行継続される。次回の実入力が振動と判断された場合、ドラムの回転停止、あるいは減速操作に移るが、この保護操作は単一の判断で実行されてもよく、また連続する複数回の判断で実行されてもよい。また次回の実入力がノイズと判断された場合、マイクロコンピュータ１７での処理にはノイズ除去された修正信号を提供するのが望ましい。修正信号としては推定値を用いることが考えられる。
【００２５】
なお次回の瞬時値を推定する手法としては、いくつかのものが適用可能である。正弦波であることの関係から次回の値を推定することでもよいし、連続する２周期の波形間では大きな変動が生じないとの前提で１周期前の値を参考にしてもよい。あるいは、以下のような式で算出することもできる。
１次式の場合：Ｖ（ｉ）＝２Ｖ（ｉ−１）−Ｖ（ｉ−２）
２次式の場合：Ｖ（ｉ）＝３Ｖ（ｉ−１）−３Ｖ（ｉ−２）＋Ｖ（ｉ−３）
図１は、マイクロコンピュータ１７内で上記処理を実行するときの処理手順を示している。図１の最初の処理ステップＳ１００では、現在のサンプリング時点ｔｎで入力した振動センサ１５の出力Ｖｎを入力する。次の処理ステップＳ１０１では、現時点の出力Ｖｎと、過去時点でサンプリングし入力した振動センサ１５の出力Ｖｎ−１、Ｖｎ−２とから、次回サンプリング時点で得られる振動センサ１５の出力Ｖｎ＋１を推定しＶＡ０を得る。
【００２６】
処理ステップＳ１０２では、推定したＶＡ０から、振動範囲を定める上下限値ＶＡ１，ＶＡ２を設定する。処理ステップＳ１０３では、実際に入力された次回サンプリング時点での振動センサ１５の出力Ｖｎ＋１と、振動範囲を定める上下限値ＶＡ１，ＶＡ２を比較する。
【００２７】
処理ステップＳ１０３の処理では、上記の数値大小関係が以下の３種類に区分される。実入力Ｖｎ＋１が振動範囲の下限値ＶＡ１よりも小さい場合、処理ステップＳ１０４において、このときの実入力Ｖｎ＋１は正常値と判断され、以後は上記した振動判断処理が継続実施される。
【００２８】
処理ステップＳ１０３の判断処理で、次回の実入力Ｖｎ＋１が上限値ＶＡ２と下限値ＶＡ１の範囲内に存在すれば、処理ステップＳ１０５においてこのときの実入力Ｖｎ＋１は振動によるものであると判定する。振動判断処理により処理ステップＳ１０６では、ドラムの回転停止、あるいは減速操作を指示する。
【００２９】
処理ステップＳ１０３の判断処理で、次回の実入力Ｖｎ＋１が上限値ＶＡ２以上であるとされた場合、処理ステップＳ１０７においてこのときの実入力Ｖｎ＋１はノイズによるものであると判定する。続く処理ステップＳ１０８では、以後の処理のためにノイズを含んだ入力Ｖｎ＋１を廃棄し、推定値ＶＡ０を今回の値に置き換えて処理を終了する。この結果、次回の判定における過去の値としてはノイズを含まない推定値が利用されることになる。
【００３０】
以上詳細に説明した本発明によれば、次の出力値を推定することによりアンバランス状態の振動から出力値が増大したか、ノイズにより振動値が増大したかを判断することが可能となり、破棄すべき値と利用すべき値を正確に区別することが可能となる。
【００３１】
なお以上の説明はドラム式洗濯機の例で行ったが、これは縦型洗濯機などについても同様のことが言える。洗濯物を収納する槽が筺体に可動可能に支持されており、槽に振動センサが取り付けられている構造の洗濯機に広く採用することができる。槽が縦型か斜めか、槽の内部にさらにドラムを備えるかといった構造上の区別、あるいは可動可能な支持が槽の前後、左右、上下のいずれの部署に配置されており、振動センサがどの方向の振動を測定するかといった事情にかかわらず、適宜本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１：筺体
１ｈ：ベース
１ａ：左右の側板
１ｃ：前面カバー
１ｅ：上面カバー
１ｆ：下部前面カバー
２：ドア
２ａ：ドア開閉ボタン
３：操作・表示パネル
４：電源スイッチ
５：操作スイッチ
６：表示器
７：制御装置
８：ドラム
８ａ：開口部
１０；外槽
１０ａ：外槽カバー
１０ｂ：開口部
１１：ベローズ
１２：サスペンション
１３：コイルばね
１４：ダンパ
１５：振動センサ
１７：マイクロコンピュータ
３１：起動パターンデータベース
１８：モータ駆動回路１９：モータ
３２：回転速度算出部
２０：給水弁
２１：排水弁
３４：アンバランス検知部
３５：しきい値データベース
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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