(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
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【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と図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】
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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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