JP5331644B2

JP5331644B2 - 洗濯機

Info

Publication number: JP5331644B2
Application number: JP2009233972A
Authority: JP
Inventors: 好宏矢田; 康博松井; 亨仁木; 恵美田中; 敦志細川
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: JP2011078609A

Description

本発明は、洗濯機に搭載した振動検知手段の感度切替えを行うことで洗濯機の状態を精度良く把握し、尚且つ振動検知手段の信頼性を向上させた洗濯機に関する。

洗濯機の内部には弾性支持された外槽と、その内部に洗濯物を洗浄，すすぎ，脱水を行うための洗濯兼脱水槽が回転可能に配置されている。また外槽底面には駆動手段が設けられており、洗濯兼脱水槽を回転駆動することができる。脱水運転は洗濯兼脱水槽を高速回転させ衣類に残った水分を遠心力により取り除く工程であるが、その場合高速脱水に到達する前に発生する共振時に洗濯機が大きく揺れ、使用者にとって不快な騒音・振動を発生させることがある。これを低減する手法として特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載の従来技術は、振動検知手段の感度（増幅率）を切替えて脱水制御を行っている。

特開２００５−２９６４３１号公報

特許文献１に記載の従来技術は感度切替えが正常に行われているのかが不確定であり、異常な振動ではない場合も異常振動と検知してしまう恐れがある。

本発明の目的は、前述の問題点を解決し、洗濯機及び振動検知手段の信頼性を向上させ、尚且つ洗濯運転時に発生する異常振動の防止を図った洗濯機を提供することである。

筐体と、前記筐体の内部に弾性支持体により弾性支持されている外槽と、前記外槽内に配置された回転可能な洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動するための駆動手段と、前記洗濯兼脱水槽の回転数を検出する回転数検出装置と、前記外槽に取り付けられた振動検知手段と、前記振動検知手段の出力信号から前記外槽の振動状態及び弾性支持体の状態を判別し、その結果に基づき前記洗濯兼脱水槽の回転数・回転方向を制御する制御装置を有する洗濯機において、前記振動検知手段は振動検知感度を切替えることが可能であって、前記振動検知手段は前記振動検知感度の切替えを実施し、振動検知感度切替え前と振動検知感度切替え後の出力に基づいて、前記振動検知手段の振動検知感度切替えが正常に動作しているかの自己診断を行うことを特徴とする。

本発明によれば、振動検知手段にて、洗濯機の脱水挙動に応じた運転制御ができ、尚且つ振動検知手段の診断を行える。これにより、洗濯機及び振動検知手段の信頼性を向上させ、尚且つ洗濯運転時に発生する異常振動の防止を図ることができるのである。

本発明の一実施例を説明するドラム式洗濯乾燥機外観斜視図である。本発明の一実施例を説明するドラム式洗濯乾燥機内部構造図である。本発明の一実施例において生じる衣類の片寄りの説明図である。本発明の一実施例における制御回路ブロック図である。本発明の一実施例における洗濯機の運転動作を示すフローチャートである。本発明の一実施例における自己診断Ａ処理を示すフローチャートである。本発明の一実施例における外槽と振動検知手段の位置関係及び振動検知手段の振動検知方向と重力加速度方向の関係を示すものである。本発明の一実施例における自己診断Ｂ処理を示すフローチャートである。本発明の一実施例における差分電圧を説明するグラフである。本発明の一実施例における傾斜検知処理を示すフローチャートである。本発明の一実施例における傾斜角度と差分電圧の関係を表す図である。本発明の一実施例における異物検知処理を示すフローチャートである。本発明の一実施例における異物検知処理の判定グラフ図である。本発明の一実施例における脱水運転中の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施例における自己診断処理Ｃを示すフローチャートである。本発明の一実施例における自己診断処理Ｄを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例についてドラム式洗濯乾燥機を例に説明する。

図１はドラム式洗濯乾燥機の外観斜視図である。まず筐体１があり、筐体１の前面には洗濯物の出し入れのためのドア７がある。

ドア７上部右側にはドアの開閉を行うドア開閉ボタン８が備わっている。また前面上部左側には洗剤を投入するための洗剤トレー１０があり、前面上部中央には使用者が洗濯工程を選択するための操作パネル９があり、操作パネル９の近くには使用者の操作に連動して、表示が切替わる表示パネル１１がある。

前面上部右側には乾燥運転に伴い発生するリントを捕集するフィルタを収納した乾燥フィルタパネル１２がある。前面下部には糸クズ・異物を収集するためのフィルタを収納しているフィルタパネル１７があり、さらに下部には筐体１を支えるベース１５がある。

またベース１５の４隅には脚部１６があり床と接触している。ベース１５の側面からは洗濯によって生じる排水を排水溝へと流すための流路となる排水ホース１４が配されている。

筐体１の側面にはドラム式洗濯乾燥機を据付けする場合などに使用する取っ手１３が備えられている。

図２は、ドラム式洗濯乾燥機の内部構造を簡潔に図示したものである。ドラム式洗濯乾燥機の筐体１があり、その内部には弾性支持体である吊りバネ１８及び吊りバネ１９、サスペンション２２にて弾性支持された外槽２が設けられている。

外槽２の内側には衣類の洗浄，すすぎ，脱水を行うための洗濯兼脱水槽３が回転可能な状態で取付けられている。

この洗濯兼脱水槽３はモータからなる駆動手段４により回転駆動されて、前述の洗浄，すすぎ，脱水を実施することが可能となる。

洗浄，すすぎ，脱水を行う際には洗濯兼脱水槽３は回転駆動されるため、洗濯兼脱水槽３の回転駆動に伴い洗濯兼脱水槽３を内包する外槽２は揺れ動く。

それは外槽２に内包されている洗濯兼脱水槽３内の衣類が図３のように片寄って存在することに起因する。

片寄った衣類を内包した洗濯兼脱水槽３を回転させるということは回転体が質量不釣合い状態におかれるということになるため、質量不釣合いによる振動、つまりアンバランス振動を引き起こす。

洗濯兼脱水槽３を内包している外槽２もアンバランス振動が伝達され揺れ動くため、筐体１と外槽２の間には外槽２が揺れ動いても容易に筐体１へ接触しないよう空間が設けられている。

また外槽２の下部には洗剤水・水を抜くための穴が備えられており、排水ホース１４が排水バルブ２１を介し接続されている。

排水ホース１４は不必要になった洗剤水・水を排水溝へと流す役割があり、排水バルブ２１は外槽２内の洗剤水・水が不必要である場合に排水バルブ２１内にあるバルブが開き洗剤水・水の排水を促す役割を担っている。

排水バルブ２１はマイクロコンピュータ６０を搭載した制御装置６により制御されており、必要に応じてバルブを開閉することができる（図４）。

図４はマイクロコンピュータ６０を搭載した制御装置６とその周辺部品についてのブロック図を示すものである。

制御装置６は、表示パネル１１の表示内容を制御する表示パネル回路５５や、モータ５３からなる駆動手段４を制御するモータ制御回路５４，排水バルブ２１等を一括して制御している。

図５に示すとおり、洗濯機が運転を開始すると初めに洗い運転を行い、続いてすすぎ運転を行う。その後脱水運転へ移行する。

脱水運転について説明する。

脱水運転では、まず排水バルブ２１内のバルブを開け外槽２内部に溜まった水を排水する。必要な排水活動を終えた後、水分を含んだ衣類を内包した洗濯兼脱水槽３を低速回転で回転駆動させる。

これは水分を含んだ衣類が洗濯兼脱水槽３の回転駆動により生じる遠心力によって洗濯兼脱水槽３の内部に張り付いてしまう現象を防止するためである。

すすぎ運転を終えたばかりの水分を含んだ衣類は片寄って存在していることが多く、洗濯兼脱水槽３を高速回転駆動させると許容できない振動・騒音を発生させる原因となるため、水分を含んだ衣類を洗濯兼脱水槽３内にある程度分散させる必要がある。

本実施例の振動検知手段５は３軸加速度センサ５１を主体に構成され、これについて説明する。３軸加速度センサ５１はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸を有している。３軸は各々直角を保ち３方向の加速度を検出し電圧出力するものである。

３軸加速度センサ５１の振動加速度検知方向とドラム式洗濯乾燥機の関係について説明する。

３軸加速度センサ５１のＸ軸方向とは図１に示したとおり、洗濯機本体を正面から見たとき、ドラム式洗濯乾燥機の左右方向に相当する。

３軸加速度センサ５１のＹ軸方向とは図１に示したとおり、洗濯機本体を正面から見たとき、ドラム式洗濯乾燥機の前後方向に相当する。

３軸加速度センサ５１のＺ軸方向とは図１に示したとおり、洗濯機本体を正面から見たとき、ドラム式洗濯乾燥機の上下方向に相当する。

次に３軸加速度センサ５１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の印加加速度と出力電圧について説明する。

３軸加速度センサ５１はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によるもので、印加加速度１ｇ（≒９.８ｍ／ｓ²）に対して０.６６Ｖの電圧を出力するものである。

加速度が印加されない状態（０ｇ）ではオフセット電圧（基準電圧）Ｖ＝１.６５Ｖを有する。振動検知手段５は図７の（ａ）に示すように外槽３下部に取り付けられ、外槽３は筺体１内部で弾性支持されている。外槽３は洗濯機の設置面からは傾いた状態で弾性支持されている。図７の（ｂ）に示すように振動検知手段５は洗濯機の設置面に対して振動検知方向が垂直になるように配置されている。そのため外槽３が静止状態では図７の（ｂ）のように重力加速度１ｇが印加される。振動検知手段５は加速度印加方向により印加電圧の正負が決められており、図７の（ｂ）ではオフセット電圧から重力加速度１ｇによる印加電圧が差し引かれる。したがってＺ軸出力電圧は１.６５−０.６６＝０.９９Ｖが出力される。Ｘ軸，Ｙ軸は重力加速度が印加されないためオフセット電圧１.６５Ｖが出力される。

さらに本実施例で使用する３軸加速度センサ５１では印加加速度１ｇに対して０.２２Ｖの電圧を出力するように切替えることが可能である。以下、振動検知感度切替えと称す。また０.６６（Ｖ／ｇ）を高感度、０.２２（Ｖ／ｇ）を低感度と呼ぶ。振動検知感度切替えは制御装置６の指示により任意に切替えることができる。

しかしこの仕様に限定するものではない。

本実施例において、振動検知手段５が外槽２に設けられているのは洗濯兼脱水槽３から生じる振動加速度が伝達されるためである。

したがって、振動検知手段５は洗濯兼脱水槽３の振動加速度が直接あるいは間接的に伝達される箇所に設置されていれば良いことになる。

振動検知手段５から出力された信号は図４に示すブロック図のように、フィルタ回路５２を通過して制御装置６へ取り込まれる。

本実施例では洗濯機の電源を投入する（Ｓ１０１）と自己診断手段６１により自己診断処理Ａ（Ｓ２０１）へ移行する。

自己診断処理Ａは振動検知手段５の出力電圧Ｖ_A1を制御装置６へ取り込む（Ｓ２０２）。次に取り込まれたＶ_A1を自己診断判定下限閾値Ｖscと自己診断上限閾値Ｖsoと比較する（Ｓ２０３）。比較結果が判定値内ならば、自己診断処理Ｂへ移行する（Ｓ２０６）。

判定値を超えた場合は故障と判定し（Ｓ２０４）運転を停止し、使用者へ報知を行う（Ｓ２０５）。

自己診断判定下限閾値Ｖscを下回った場合は、信号線の断線と判定する。自己診断上限閾値Ｖsoを超えた場合は、内部回路の故障と判定する。

自己診断処理Ｂは振動検知手段５の振動検知感度切替えが正常に動作しているかを判定するものである。上述のとおり実施例の取付け条件では３軸加速度センサ５１のＺ軸方向に重力加速度１ｇが印加される状態となるため３軸加速度センサ５１は印加加速度１ｇに相当する電圧を出力する。

低感度時においては、感度＝０.２２（Ｖ／ｇ）であり、取付け方向によりオフセット電圧から差し引かれるため１.６５−０.２２＝１.４３Ｖが出力される。これを低感度出力電圧Ｖ_BLとして取得する（Ｓ３０２）。

高感度時においては、感度＝０.６６（Ｖ／ｇ）であり、取付け方向によりオフセット電圧から差し引かれるため１.６５−０.６６＝０.９９Ｖが出力される。これを高感度出力電圧Ｖ_BHとして取得する（Ｓ３０３）。

したがって、高感度時出力電圧Ｖ_BHと低感度時出力電圧Ｖ_BLとの差分電圧を求めることで振動検知感度切替えが正常に動作しているかを判定することができる（Ｓ３０４）。

オフセット電圧は振動検知手段５によりばらつきがあることが知られているが、上述の差分を求めることでオフセット電圧の影響をなくすことができる。

また、高感度時出力電圧Ｖ_BHと低感度時出力電圧Ｖ_BLとの和を計算して振動検知感度切替えが正常に動作しているかを判定することもできる。

上述の方法で導き出された差分を判定閾値と比較する（Ｓ３０４）。

比較の結果、自己診断判定下限閾値Ｖ_SSと自己診断判定上限閾値Ｖ_SD以内であるなら、傾斜検知手段６３により洗濯機傾斜設置検知処理（Ｓ４０１）へ移行する。

洗濯機傾斜設置検知処理（Ｓ４０１）ははじめに差分電圧Ｖ_BSの取得を行う（Ｓ４０２）。差分電圧Ｖ_BSは（Ｓ３０４）で使用した高感度時出力電圧Ｖ_BHと低感度時出力電圧Ｖ_BLとの差である（図９）。

差分電圧Ｖ_BSを傾斜設置判定閾値Ｖ_KSと比較する。（Ｓ４０３）傾斜設置判定閾値Ｖ_KSを下回った場合は洗濯機が傾斜設置されていると判定する。（Ｓ４０４）そして運転を停止し、使用者へ報知する（Ｓ４０５）。

図１１に示すグラフは高感度時出力電圧Ｖ_BHと低感度時出力電圧Ｖ_BLとの差分と傾斜角度との関係を示したものである。

本実施例では傾斜角度２度を閾値とし、２度を超えた場合は使用者へ洗濯機が傾いていることを報知する。これにより脱水運転時に洗濯機が傾いていることが原因で発生する異常振動を防止することが可能である。

洗濯機が正しく設置されていると判定されれば、異物検知手段６２により異物検知処理へ移行する（Ｓ５０１）。

異物検知処理は洗濯兼脱水槽３内部に異物がないかを判定するものである。洗濯兼脱水槽３を低速回転数で回転（Ｓ５０２）させながら振動検知手段５の出力電圧Ｖ_IBを取得する（Ｓ５０３）。低速回転数で回転させるのは異物が洗濯兼脱水槽３内に遠心力により張付いてしまわないようにするためである。

洗濯兼脱水槽３内に異物がない場合の出力電圧Ｖ_IB波形は図１３（ａ）の如く平坦な波形となる。

洗濯兼脱水槽３内に異物がある場合の出力電圧Ｖ_IB波形は図１３（ｂ）の如く急峻な波形となる。出力電圧Ｖ_IBを異物判定閾値Ｖ_SIと比較し（Ｓ５０４）異物判定閾値Ｖ_SI超えた場合に異物有と判定（Ｓ５０５）し、運転を停止し、使用者へ報知する（Ｓ５０６）。

本実施例では、異物判定に閾値電圧を設定しているが、ある時間内の波高率（ピーク値／実行値）を用いるのも有効である。

上述処理で異物が検知されなければ、洗い運転へ移行する（Ｓ６０１）。洗い運転中に自己診断処理Ｂ（Ｓ２０１）を実施してもよい。

洗い運転終了後、振動検知手段５の振動検知感度を切替えながらすすぎ運転・脱水運転を制御する振動検知感度切替え制御を開始する（Ｓ６５０）。

本実施例においては洗濯兼脱水槽３の回転数に応じて振動検知感度切替えを実施するが、振動検知手段５の出力電圧に応じて振動検知感度切替えを実施することも有効である。

自己診断処理Ｃ（Ｓ８０６）はすすぎ運転・脱水運転のそれぞれにおいて運転中に振動検知手段５に異常が発生していないかを検知するものである。

ここでは脱水運転中の動作を例に説明する。

脱水運転を開始し（Ｓ８０１）、脱水運転中の洗濯兼脱水槽３の回転数が１１０ｒ／minに到達したとき、（Ｓ８０２）洗濯兼脱水槽３の回転数変動Ｋ₁（rpm）を算出する（Ｓ８０３）。洗濯兼脱水槽３の回転数及び回転数変動は回転数検知装置３２を用いて求める。

回転数変動について説明する。回転数変動は制御装置６によって運転しようとする回転数に対してどの程度差が生じているかを示しているものであり、１１０rpmでは１０８〜１１２rpmと変動している状態を意味し、この場合の回転数変動は４rpmとなる。

回転数変動が生じる理由を図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、洗濯兼脱水槽３内に衣類が偏って張り付いている状態を示す。この状態をアンバランス状態と定義する。回転体においてアンバランスが生じた場合アンバランス振動が発生する。洗濯兼脱水槽３内がアンバランス状態で回転駆動すると図３の（ｂ）に示すように回転方向とともに衣類の片寄りが下降すると洗濯兼脱水槽３の回転速度は加速される。また図３に（ｃ）に示すように回転方向とともに衣類の片寄りを持ち上げようとすると洗濯兼脱水槽３の回転速度は低下する。このため洗濯兼脱水槽３の回転数が変動することになる。

そして回転数変動はアンバランス量が多ければ多いほど大きくなる。

自己診断処理Ｃは回転数変動Ｋ₁が回転数変動閾値Ｋｓと比較して（Ｓ８０４）大きい場合に行う（Ｓ８０６）。

回転変動が閾値を超えたとき（＝回転数変動が大きいとき）は洗濯兼脱水槽３内にある程度のアンバランスが発生していることを示している。従って、洗濯兼脱水槽３はアンバランス振動状態となり、洗濯兼脱水槽３を内包している外槽３も振動状態となる。振動検知手段５はこの振動に応じた出力を発生する。

この時、振動検知手段５からの出力電圧Ｖ_c1を取得する（Ｓ８０７）。取得されたＶ_c1と閾値電圧Ｖ_csを比較し（Ｓ８０８）、出力電圧Ｖ_c1が閾値電圧Ｖ_csを下回った場合は振動検知手段５の故障と判定する（Ｓ８０９）。そして脱水運転を停止し、報知する（Ｓ８１０）。

取得されたＶ_c1と閾値電圧Ｖ_csを比較し（Ｓ８０８）、出力電圧Ｖ_c1が閾値電圧Ｖ_csを上回った場合は脱水運転を継続する（Ｓ８１１）。

次に（Ｓ８０４）にて回転数変動が小さい場合の自己診断Ｄ処理（Ｓ８１２）を述べる。

回転数変動が小さいと判定された場合（＝洗濯兼脱水槽３内のアンバランスが少ない場合）はアンバランス振動は小さく振動検知手段５に印加させる加速度がほぼ０ｇとなるため、振動検知手段５のオフセット電圧付近で出力電圧が推移することとなる。従って、振動検知手段５から得られる出力のオフセット電圧が規定範囲内にあることを判定することで自己診断を行うことができる。

まず、振動検知手段５の出力電圧Ｖ_D1を取得する（Ｓ８１３）。出力電圧Ｖ_D1を自己診断判定上限閾値Ｖ_DJと自己診断判定下限閾値Ｖ_DKと比較し（Ｓ８１４）、出力電圧Ｖ_D1が自己診断判定上限閾値Ｖ_DJを超えた場合、または自己診断判定下限閾値Ｖ_DKを下回った場合に振動検知手段５の故障と判定する（Ｓ８１５）。その場合は脱水運転を停止し、報知する（Ｓ８１６）。

出力電圧Ｖ_D1が自己診断判定上限閾値Ｖ_DJと自己診断判定下限閾値Ｖ_DKの範囲内ならば脱水運転を継続する（Ｓ８１１）。

上述の実施例によれば、振動検知手段５の自己診断により洗濯機の信頼性を高めることができる。また振動検知手段５の出力電圧から洗濯兼脱水槽３内の異物を検知することもできる。

さらに振動検知手段５の出力電圧から洗濯機の傾斜設置を検知することで脱水運転時の異常振動を防止することできる。

振動検知感度切替えを用いた運転制御を行うことで振動・騒音の低減を図ったドラム式洗濯乾燥機を提供することができる。

また、本実施例ではドラム式洗濯乾燥機を例に挙げたが、その他の構造の洗濯機でも同様に実施することができる。

１筐体
２外槽
３洗濯兼脱水槽
４駆動手段
５振動検知手段
６制御装置
７ドア
８ドア開閉ボタン
９操作パネル
１０洗剤トレー
１１表示パネル
１２乾燥用フィルタパネル
１３取っ手
１４排水ホース
１５ベース
１６脚部
１７フィルタパネル
１８，１９吊りバネ
２１排水バルブ
２２サスペンション
２３アンバランス
５１加速度センサ
５２フィルタ回路
５３モータ
５４モータ制御回路
５５表示パネル回路
５６ＡＣ電源
５７電源回路
６０マイクロコンピュータ
６１自己診断手段
６２異物検知手段
６３傾斜検知手段

Claims

筐体と、前記筐体の内部に弾性支持体により弾性支持されている外槽と、前記外槽内に配置された回転可能な洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動するための駆動手段と、前記洗濯兼脱水槽の回転数を検出する回転数検出装置と、前記外槽に取付けられた振動検知手段と、前記振動検知手段の出力信号から前記外槽の振動状態及び弾性支持体の状態を判別し、その結果に基づき前記洗濯兼脱水槽の回転数・回転方向を制御する制御装置を有する洗濯機において、
前記振動検知手段は振動検知感度を切替えることが可能であって、前記振動検知手段は前記振動検知感度の切替えを実施し、振動検知感度切替え前と振動検知感度切替え後の出力に基づいて、前記振動検知手段の振動検知感度切替えが正常に動作しているかの自己診断を行うことを特徴とした洗濯機。
請求項１において、
前記振動検知手段は、前記洗濯兼脱水槽の回転数が低速であるとき、振動検知感度を高感度に設定し、前記洗濯兼脱水槽の回転数が高速であるとき、振動検知感度を低感度に設定することを特徴とした洗濯機。
請求項１において、
前記振動検知手段は洗濯運転中に前記振動検知感度を高感度に切替え、前記洗濯兼脱水槽内の異物を検知することを特徴とした洗濯機。