(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ加速度センサを用いずに、また、既存の洗濯機の水位センサの構造を変更することなく、脱水時における洗濯槽の振動を検出して脱水回転数を制御することで、材料原価低減を実現する【解決手段】脱水時において、水位センサ３で振動に伴う圧力信号を検知し、その検知した信号に所定の信号処理を行うことで、不要な大気圧成分を除去して振動成分を取り出し、該振動成分から求めた振動を基に脱水回転数を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で洗濯物を洗濯する回転可能な洗濯槽と、
前記洗濯槽を収容する水受槽と、
前記水受槽への給水量を検出する水位センサと、を備える洗濯機において、
前記洗濯槽の回転による脱水時に前記水位センサで検知した検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出す振動成分取出部と、
前記振動成分取出部により取り出された前記振動成分に基づいて前記洗濯槽の脱水時の振動を検出し、該振動に応じて脱水回転数を制御する脱水回転数制御部と
を備えたことを特徴とする洗濯機の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動成分取出部は、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である直流電圧と振動成分である交流電圧とに変換するＦ／Ｖコンバータと、
前記Ｆ／Ｖコンバータにより変換された直流電圧及び交流電圧から、前記大気圧成分である直流電圧を除去するためにＦＦＴまたはハイパスフィルタと
を備えていることを特徴とする洗濯機の制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記振動成分取出部は、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である高周波成分と振動成分である低周波成分とに変換するミキサー回路と、
前記ミキサー回路により変換された周波数成分から、前記大気圧成分である高周波成分を除去するローパスフィルタと
を備えていることを特徴とする洗濯機の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
一端が前記水位センサに連通し、他端が水受槽の振動方向に沿って開口する開口部と連通する圧力検知用チューブが設けられていることを特徴とする洗濯機の制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記圧力検知用チューブは、他端側が、水受槽の互いに異なる複数の振動方向に沿って開口する開口部と連通する複数の分岐チューブに分岐部で分岐して設けられ、
前記分岐部には、各分岐チューブが選択的に前記水位センサに接続されるように切り換わる切換弁が配置されており、
前記切換弁の切り換えにより水受槽の複数の振動方向についての前記振動を検出可能であることを特徴とする洗濯機の制御装置。
【請求項６】
内部で洗濯物を洗濯する回転可能な洗濯槽と、
前記洗濯槽を収容する水受槽と、
前記水受槽への給水量を検出する水位センサと、を備える洗濯機の制御方法であって、
前記洗濯槽の回転による脱水時に前記水位センサで検知した検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出し、
前記振動成分に基づいて前記洗濯槽の脱水時の振動を検出して脱水回転数を制御することを特徴とする洗濯機の制御方法。
【請求項７】
請求項６において、
Ｆ／Ｖコンバータを用いて、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である直流電圧と振動成分である交流成分とに変換した後、その変換された直流電圧及び交流電圧から、ＦＦＴまたはハイパスフィルタを用いて、前記大気圧成分である直流電圧を除去することにより、振動成分を取り出すことを特徴とする洗濯機の制御方法。
【請求項８】
請求項６において、
ミキサー回路を用いて、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である高周波成分と振動成分である低周波成分とに変換した後、その変換された周波数成分から、ローパスフィルタを用いて前記大気圧成分である高周波数を除去することにより、振動成分を取り出すことを特徴とする洗濯機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯機の制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗濯機の大容量化、脱水回転の高速化に伴い、振動の大きさに応じた脱水回転数制御は製品の安全面から必須の機能となっている。振動センサにはＭＥＭＳ加速度センサが使われる例が多いが、その場合、加速度センサのみならず、周辺回路や耐ノイズ信号線などが必要となるため、材料費がかさむこととなる。そこで材料原価低減の観点から、従来のＭＥＭＳ加速度センサを用いずに、水位センサに振動センサの機能を持たせる技術の開発が進められている。
【０００３】
例えば特許文献１には、水位検出手段として、洗濯槽の水位に応じてインダクタンスが変化するコイル、及び該インダクタンスに応じた電気信号を発生する発振回路を備え、その発振回路の出力信号の変動により振動を検出するようにした技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、水圧の変化により固有インダクタンスを変化させるコイルを用いて、インダクタンスの変化値に定められた静電容量値を付加して共振周波数を変化させ、水位量及び振動量を判断するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０９２９３
【特許文献２】特開２０００−５１５６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２に記載のセンサはいずれも磁力を利用しているため、コイルや磁石などで構成された発信回路が必要となり、原価低減に限界がある。また、既存の洗濯機に組み込む場合には、水位センサの構造を変更する必要がある。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＭＥＭＳ加速度センサを用いずに、また、既存の洗濯機の水位センサの構造に変更を加えることなく、振動を検出して脱水回転数の制御を可能とし、振動センサについての材料原価の低減を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明では、脱水中において、水位センサの出力信号から、大気圧成分を除去することで、洗濯槽の振動成分を抽出し、該振動成分から求めた振動を基に脱水回転数を制御するようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明は、内部で洗濯物を洗濯する回転可能な洗濯槽と、前記洗濯槽を収容する水受槽と、前記水受槽への給水量を検出する水位センサと、を備える洗濯機において、洗濯槽の回転による脱水時に前記水位センサで検知した検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出す振動成分取出部と、前記振動成分取出部により取り出された前記振動成分に基づいて前記洗濯槽の脱水時の振動を検出し、該振動に応じて脱水回転数を制御する脱水回転数制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成とすることで、振動成分取出部において、検知信号から大気圧成分が除去されて振動成分が取り出され、脱水回転数制御部では、振動成分取出部により取り出された振動成分に基づいて脱水時の振動が検出され、その振動に応じて脱水回転数が制御される。
【００１１】
このように、洗濯槽に備え付けられた水位センサを用いて脱水時の振動検出及び脱水回転数の制御が可能となるため、ＭＥＭＳ加速度センサを用いる必要がなく、また、水位センサの構造に変更を加えることなく脱水時の振動検出及び脱水回転数の制御をすることができる。これにより、振動センサについての材料原価低減を実現することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記振動成分取出部は、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である直流電圧と振動成分である交流電圧とに変換するＦ／Ｖコンバータと、前記Ｆ／Ｖコンバータにより変換された直流電圧及び交流電圧から、前記大気圧成分である直流電圧を除去するために、ＦＦＴまたはハイパスフィルタとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明において、前記振動成分取出部は、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である高周波成分と振動成分である低周波成分とに変換するミキサー回路と、前記ミキサー回路により変換された周波数成分から、前記大気圧成分である高周波成分を除去するローパスフィルタとを備えていることを特徴とする。
【００１４】
これらの発明の構成とすることで、水位センサの信号処理回路に変更を加えるだけで、水位センサの検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出し、洗濯槽の脱水時の振動を検出することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つにおいて、一端が前記水位センサに連通し、他端が水受槽の振動方向に沿って開口する開口部と連通する圧力検知用チューブが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成とすることで、水位センサは、圧力検知用チューブを介して他端の開口部に連通し、その開口部は水受槽の振動方向に沿って開口しているので、水受槽の振動に伴う空気圧の変動が開口部から圧力検知用チューブに導入されて水位センサに伝達されることとなり、簡単な構造で脱水時の振動における圧力変動を水位センサにおいて検知することが可能となる。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明において、前記圧力検知用チューブは、他端側が、水受槽の互いに異なる複数の振動方向に沿って開口する開口部と連通する複数の分岐チューブに分岐部で分岐して設けられ、前記分岐部には、各分岐チューブが選択的に前記水位センサに接続されるように切り換わる切換弁が配置されており、前記切換弁の切り換えにより水受槽の複数の振動方向についての前記振動を検出可能であることを特徴とする洗濯機の制御装置。
【００１８】
上記構成とすることで、切換弁の切り換えにより分岐チューブのいずれか１つが切り換えられて水位センサに連通するようになり、複数の方向についての脱水時の洗濯槽の振動を検出することが可能となる。
【００１９】
第６の発明は、内部で洗濯物を洗濯する回転可能な洗濯槽と、前記洗濯槽を収容する水受槽と、前記水受槽への給水量を検出する水位センサと、を備える洗濯機の制御方法であって、前記水位センサは、前記洗濯槽の回転による洗濯物の脱水時に前記水受槽の振動に伴う圧力変動を検知可能とされており、前記洗濯槽の回転による脱水時に前記水位センサで検知した検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出し、前記振動成分に基づいて前記洗濯槽の脱水時の振動を検出して脱水回転数を制御することを特徴とする。
【００２０】
上記方法により、第１の発明と同様に、洗濯槽に備え付けられた水位センサを用いて脱水時の振動検出及び脱水回転数の制御が可能となるため、ＭＥＭＳ加速度センサを用いる必要がなく、また、水位センサの構造に変更を加えることなく脱水時の振動検出及び脱水回転数の制御が可能となる。これにより、振動センサについての材料原価低減を実現することができる。
【００２１】
第７の発明は、第６の発明において、Ｆ／Ｖコンバータを用いて、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である直流電圧と振動成分である交流成分とに変換した後、その変換された直流電圧及び交流電圧から、ＦＦＴまたはハイパスフィルタを用いて、前記大気圧成分である直流電圧を除去することにより、振動成分を取り出すことを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第６の発明において、ミキサー回路を用いて、前記水位センサの検知信号を大気圧成分である高周波成分と振動成分である低周波成分とに変換した後、その変換された周波数成分から、ローパスフィルタを用いて、前記大気圧成分である高周波数を除去することにより、振動成分を取り出すことを特徴とする。
【００２３】
これらの発明の方法により、第２または第３の発明と同様に、水位センサの信号処理回路に変更を加えるだけで、水位センサの検知信号から大気圧成分を除去して振動成分を取り出し、洗濯槽の脱水時の振動を検出することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＥＭＳ加速度センサを用いず、また、既存の水位センサの構成に変更を加えることなく振動を検出して脱水回転数を制御することで、振動センサについての材料原価低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る洗濯機を一部破断して示す斜視図である。
【図２】洗濯機の制御装置を示す機能ブロック図である。
【図３】脱水制御動作時のフローチャート図である。
【図４】他の実施形態に係る洗濯機を示す図１相当図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】実施例１における検出振動値と水受槽の横方向変位との相関を表すグラフである。
【図７】実施例２における検出振動値と水受槽の縦方向変位との相関を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２７】
図１は本発明の実施形態に係る洗濯機Ｗを示し、この洗濯機Ｗは、いわゆる水槽式洗濯機であり、直方体形状の外箱（ハウジング）８を備え、この外箱８内に垂直方向の中心軸を備える有底円筒形の洗濯槽１が格納され、この洗濯槽１内に洗濯物が収納される構造となっている。図示しないが、洗濯槽１の周囲壁部及び底壁部には多数の排水孔が貫通形成されている。洗濯槽１はその下方に設けたモータ６の駆動によって中心軸の回りに回転可能に構成されており、この回転によって洗濯槽１内に収納された洗濯物の洗濯及び脱水を行うようになっている。
【００２８】
洗濯槽１の外側には、洗濯槽１と略同形で内径が洗濯槽１より１回り大きい水受槽２が内部に洗濯槽１を収容するように設けられている。水受槽２は、その下方に位置する排水管７に接続されており、洗濯槽１の排水孔から排出された洗濯槽１内の水を受け止めて水受槽２の下部に集め、この水受槽２の下部に集められた水は、排水管７を通して排水する構造となっている。
【００２９】
洗濯機Ｗの上部には、水受槽２への給水量を検出する水位センサ３が配設されている。この水位センサ３はチューブ取付口３ａを有し、このチューブ取付口３ａには圧力（水位）検知用チューブ５の上端（一端）が気密状に接続されており、圧力検知用チューブ５の一端は水位センサ３に連通している。
【００３０】
水受槽２の外周下部には、水受槽２に溜まった水の水面高さを検出する上下方向に延びる水面検出部２ｂが設けられ、この水面検出部２ｂは上端にチューブ取付口２ａを有している。前記圧力検知用チューブ５は水位センサ３から下方に延び、その下端（他端）には、洗濯槽１の回転軸と直交する方向（横方向）に開口した取付部（開口部）５ａが設けられている。この取付部５ａは、前記水面検出部２ｂ上端のチューブ取付口２ａに気密状に取り付けられている。
【００３１】
これにより、洗濯中に水受槽２内に水が溜まると、それに応じて水面検出部２ｂ内で水面が上昇して、圧力検知用チューブ５内の空気が密閉され、水位に応じて圧力検知用チューブ５内の空気に圧力（水圧）がかかり、この圧力を水位センサ３が検知して水位を検出している。
【００３２】
一方、脱水中においては、水受槽２及び水面検出部２ｂの内部に水が溜まっていないため、圧力検知用チューブ５内の空気には水圧ではなく大気圧がかかることになる。また、脱水回転中には洗濯槽１及び水受槽２は水平横方向に振動する。この振動は空気の粗密を作るため、圧力検知用チューブ５内の圧力変動が発生する。つまり、この圧力検知用チューブ５内の圧力変動を水位センサ３が検知することで、脱水中には水位センサ３は大気圧と、振動による圧力変動とを検知することとなる。
【００３３】
洗濯機Ｗの上部には、水位センサ３の近傍に水位センサ３からの信号を処理する信号処理回路を備える制御装置４が配置されている。図２に示すように、制御装置４は、振動成分取出部４ａと脱水回転数制御部４ｂとを内部に備えている。
【００３４】
水位センサ３から制御装置４へ送られた周波数信号は、振動成分取出部４ａにおいて行われる所定の信号処理により、大気圧成分が除去されて振動成分が取り出される。所定の信号処理の例としては、まずＦ／Ｖコンバータによって周波数信号が電圧信号に変換される。ここで、大気圧成分が直流電圧成分となり、振動成分が交流電圧成分となる。その後、電圧信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）またはハイパスフィルタを用いることで直流電圧成分が取り除かれ、残された交流電圧成分の電圧振幅を計測することで、振動成分を取り出すことができる。
【００３５】
更に、所定の信号処理の他の例として、ミキサー回路を用いることもできる。大気圧と振動とによる周波数信号を、ミキサー回路によって大気圧成分である高周波成分と振動成分である低周波成分とに分解する。その後、ローパスフィルタを用いて高周波数成分を取り除くことで、振動成分を取り出すことができる。これら所定の信号処理は公知技術であり、既存の水位センサの信号処理回路の種類に応じて適宜最適なものを選択することができ、既存の信号処理回路に修正を加えるだけで実装することが可能である。
【００３６】
その後、振動成分取出部４ａにおいて検出された振動値を基に、脱水回転数制御部４ｂがモータ６を制御することで、洗濯槽１の高速回転時における回転数が制御される。
【００３７】
具体的には、洗濯槽１の回転が最高脱水回転数に至る前に、それよりも低い脱水回転数を高速脱水として１つ以上設定し、各々の高速脱水時において検出振動値の大きさを判断する。そして、ある高速脱水時における検出振動値が予め設定された継続判定値より小さいと判断されれば、脱水回転数を１段階高くするようモータ６を制御する。一方、検出振動値が継続判定値よりも大きい場合は、脱水回転数を上げずに現状の高速脱水を脱水作業が完了するまで維持するようモータ６を制御する。更に、検出振動値が予め設定された停止判定値よりも大きい場合は、安全上の観点より脱水回転を異常終了するようモータ６を制御する。
【００３８】
以下において、図３に示すフローチャートに基づき、脱水時の回転数制御の手順を説明する。洗濯作業後のすすぎ作業が完了すると、まず洗濯槽１内の水が排出孔を通って水受槽２へ排出され、その後水受槽２内の水が排水管７を通って排水される。それによって水面検出部２ｂ内も排水され、チューブ５内の空気は外気とつながり、圧力は大気圧と同じになる。脱水作業が開始すると、洗濯槽１内に投入された衣類の偏りによって、洗濯槽１及び水受槽２は脱水回転と同じ周期で振動する。この振動によって空気の粗密が発生し、圧力検知用チューブ５内に圧力変動が伝わる。よって水位センサ３では大気圧と振動による圧力変動が検知される。
【００３９】
水位センサ３で検知された検知信号は制御装置４へ送られ、振動成分取出部４ａにおいて前述の所定の信号処理が行われ、振動値が検出される。この振動値を基に脱水回転数制御部４ｂにおいてモータ６を制御することで、脱水回転数が制御される。
【００４０】
具体的には、脱水開始後に工程Ｓ１において洗濯槽１の回転数が予め設定された高速脱水１となるまで上昇すると、工程Ｓ２において高速脱水１における検出振動値Ｄ１と継続判定値ＪＣ１とを比較する。ここで、検出振動値Ｄ１が継続判定値ＪＣ１より小さい場合には、工程Ｓ３において更に予め設定された高速脱水２となるまで回転数を上昇させる。一方、検出振動値Ｄ１が継続判定値ＪＣ１以上の場合には、工程Ｓ４において検出振動値Ｄ１と停止判定値ＪＳ１とを比較する。ここで、検出振動値Ｄ１が停止判定値ＪＳ１より小さい場合には、脱水が完了するまで高速脱水１を継続する。一方、検出振動値Ｄ１が停止判定値ＪＳ１以上の場合には、安全上の観点より脱水回転を異常終了させるようモータ６を制御する。
【００４１】
高速脱水２においても、高速脱水１とほぼ同様の制御を行う。つまり、まず工程Ｓ５において高速脱水２における検出振動値Ｄ２と継続判定値ＪＣ２とを比較する。ここで、検出振動値Ｄ２が継続判定値ＪＣ２より小さい場合には回転数を最高脱水回転数まで上げる。一方、検出振動値Ｄ２が継続判定値ＪＣ２以上の場合には、工程Ｓ６において検出振動値Ｄ２と停止判定値ＪＳ２とを比較する。ここで、検出振動値Ｄ２が停止判定値ＪＳ２より小さい場合には、脱水が完了するまで高速脱水２を継続する。一方、検出振動値Ｄ２が停止判定値ＪＳ２以上の場合には、安全上の観点より脱水回転を異常終了させるようモータ６を制御する。尚、本実施形態では高速脱水は２つ設定しているが、３つ以上設定することも可能であるし、１つのみ設定することももちろん可能である。
【００４２】
以上より、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ加速度センサを用いることなく既存の水位センサの信号処理回路のみに変更を加えるだけで洗濯槽１の振動を検出することができ、該振動を基に脱水時における洗濯槽１の回転数を制御することができる。これにより振動センサについての材料原価低減を実現できる。
【００４３】
（その他の実施形態）
図４は本発明の他の実施形態を示す。尚、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施形態に係る洗濯機では、図４に示すように、水位センサ３のチューブ取付口３ａに取り付けられた圧力検知用チューブ５は、その途中に分岐部１０を備えており、この分岐部１０の他端側は２本の分岐チューブ５ｂ，５ｃに分岐している。分岐部１０には、例えば三方弁や電磁弁などの切換弁１２が配設されている。一方の分岐チューブ５ｂは、上記実施形態と同様に、上下方向に水受槽２に沿って延びており、その下端の取付部５ａは水面検出部２ｂ上端のチューブ取付口２ａに気密状に取り付けられている。他方の分岐チューブ５ｃの取付部５ｄは、水受槽２の下端において外側へ突出したチューブ取付口２ｃに気密状に取り付けられている。ここで、図５に示すように、チューブ取付口２ｃは水受槽２内部で洗濯槽１の回転軸方向（縦方向）下向きに開口した開口部２ｄと連通している。
【００４５】
上記構成とすることにより、切換弁１２により水位センサ３に連通する分岐チューブ５ｂ，５ｃをいずれか１つに切り換えることで、取付部５ａから伝わる圧力変動が示す、回転軸と垂直な方向（横方向）の振動だけでなく、開口部２ｄから伝わる圧力変動が示す、回転軸方向（縦方向）の振動を水位センサ３において検知することができる。これにより、より正確な振動情報を入手することができ、脱水回転数の制御をより精緻に行うことができる。
【００４６】
尚、分岐チューブの数は２本に限定されず、３本以上であってもよい。その際、３本目以降の分岐チューブと連通した開口部の開口方向は、他の分岐チューブと連通した開口部の開口方向と異なる任意の方向とすればよい。
【実施例】
【００４７】
以下において、具体的な本発明の実施例について説明する。
【００４８】
（実施例１）
従来のＭＥＭＳ加速度センサを用いて求めた脱水時における水受槽２の横方向の振動変位と、洗濯槽１の回転軸に対して垂直な向きの取付部５ａから水位センサ３で検知した検知信号から検出した振動値との相関を求め、図６に示した。これにより、本発明によって検出した振動値が従来のＭＥＭＳ加速度センサにより求めた振動変位と比例関係を有することがわかる。これは、本発明によって振動値を検出可能なことを表している。
【００４９】
（実施例２）
従来のＭＥＭＳ加速度センサを用いて求めた脱水時における水受槽２の縦方向の振動変位と、洗濯槽１の回転軸方向下向きの開口部２ｄから水位センサ３で検知した検知信号から検出した振動値との相関を求め、図７に示した。これにより、本発明によって検出した振動値が従来のＭＥＭＳ加速度センサにより求めた振動変位と比例関係を有することがわかる。これは、本発明によって振動値を検出可能なことを表している。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明は、洗濯機の脱水時における回転数制御に極めて有用である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｗ      洗濯機
１      洗濯槽
２      水受槽
２ａ    チューブ取付口
２ｂ    水面検出部
２ｃ    チューブ取付口
２ｄ    開口部
３      水位センサ
３ａ    チューブ取付口
４      制御装置
４ａ    振動成分取出部
４ｂ    脱水回転数制御部
５      圧力（水位）検知用チューブ
５ａ    取付部（開口部）
５ｂ，５ｃ 分岐チューブ
５ｄ    取付部
６      モータ
７      排水管
８      外箱
１０    分岐部
１２    切換弁
ＪＣ１  高速脱水１における継続判定値
ＪＳ１  高速脱水１における停止判定値
Ｄ１    高速脱水１における検出振動値
ＪＣ２  高速脱水２における継続判定値
ＪＳ２  高速脱水２における停止判定値
Ｄ２    高速脱水２における検出振動値
【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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