JP2001120885A - 重量センサおよび洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】洗濯機のつり棒に設けられたばねの変形を利用
して、洗濯槽内の洗濯物量を測定する重量センサでは、
水量の測定が困難である。 【解決手段】本洗濯機１の重量センサ３０は、つり棒４
０の上端部とハウジング２の受け部材２０との間に設け
られ、つり棒４０にかかる力を受けて圧縮変形するコイ
ルばね５１と、コイルばね５１の変形に応じて変位する
磁性体からなるコア３６と、コア３６が内部に出入りす
ることによりインダクタンスが変化するコイル３７とを
有する。コイルばね５１のばね特性は非線形で、小さい
力に対するばね定数が相対的に小さいので、洗濯槽内に
ある水の重さを測定でき且つ洗濯物の重さを測定する分
解能を高く、実用的に十分にできる。コイルばね５１に
代えて、複数の線形コイルばねを組合せて非線形なばね
特性を実現してもよい。 【効果】水位センサを省略できて、洗濯機の構造を簡素
化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯機に関する。
特に、洗濯槽内にある洗濯物量を測定するための重量セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
から、全自動洗濯機には、洗濯槽内にある洗濯物量に応
じて運転できるように、洗濯槽内にある洗濯物の重さを
測定する重量センサを有するものがある。また、全自動
洗濯機には、重量センサとは別に、洗濯槽内に溜められ
ている水の水位を測定するための水位センサが設けられ
ている。重量センサとしては、例えば、洗濯槽とハウジ
ングとを連結するつり棒に設けられたセンサがある。こ
のセンサは、つり棒とハウジングとの間に介在してつり
棒にかかる力により圧縮変形するコイルばねと、このコ
イルばねの一端に設けられた磁石からなるコアと、この
コアが内部を進退可能とされてコイルばねの他端に設け
られたコイルとを有している。上述のコイルばねは、線
形のばね特性を有し、ばね定数はかかる力によらず一定
値である。

【０００３】この重量センサでは、洗濯槽内にある洗濯
物の重さに応じて、つり棒に力がかかると、その力に応
じてコイルばねが圧縮されるとともに、コアがコイル内
に入り込み、これにより、コイルのインダクタンスが変
化する。この変化量を測定すると、コアの変位量が分か
り、さらにコイルばねのばね定数に基づいてつり棒にか
かる力、ひいては洗濯物の重さを知ることができる。こ
のような従来の重量センサによる測定の範囲は、洗濯物
の重さとされ、それよりも重い水の重さにまでは対応し
ていない。

【０００４】というのは、洗濯槽内に溜められる水の重
さは、通常、洗濯物の重さに対して格段に重い。仮に、
このように差が大きい洗濯物と水の重さにともに対応で
きるように、重量センサの測定範囲を広くする場合を想
定すると、水の重さは十分すぎる分解能（測定の細か
さ）で測定できる一方で、洗濯物の重さは必要な分解能
で測定できなくなる。結局、重量センサとしては、その
測定範囲を水の重さを含まない程度に狭くして、洗濯物
の重さを所要の分解能で測定できるようにしているので
ある。

【０００５】ところで、本願出願人は、重量センサを用
いて洗濯物の重さとともに水の重さも測定できれば、水
の重さから洗濯槽内の水位を知ることができるので、上
述の水位センサを省略できると考えた。その一方で、重
量センサの測定範囲を水と洗濯物との重さに対応できる
ように広くしたときに、重量センサの構造が複雑化する
のは好ましくない。また、上述の重量センサを有する洗
濯機では、以下の課題もある。すなわち、重量センサ
は、複数のつり棒のうちの一つに設けられているが、重
量センサが設けられていない他のつり棒にも、重量セン
サのコイルばねと同様の追加のばねを設けていた。とい
うのは、追加のばねを設けていないと、重量センサのコ
イルばねが変形するときに、複数のつり棒間で変形量の
バランスが崩れて、洗濯槽が傾くからである。しかしな
がら、追加のばねを設けると、部品点数が増加し、部品
コストや組立コストが増大する。

【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、上述の技
術的課題を解決し、洗濯物の重さを所要の分解能で測定
でき、且つ洗濯物および水の重さを測定でき、且つ安価
な重量センサおよびこれを備える洗濯機を提供すること
である。また、本発明の第２の目的は、上述の技術的課
題を解決し、洗濯槽内の収容物の重さを測定でき、洗濯
時に洗濯槽の姿勢を維持できる安価な洗濯機を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、洗濯槽内にある洗濯物等の収容物の
量を測定するために、洗濯機のハウジングの受け部材と
洗濯槽の受け部材との間を連結して洗濯槽を吊り下げ支
持するつり棒に設けられている重量センサであって、両
受け部材の一方とつり棒との間に介在して、洗濯槽およ
び収容物の重さに応じてつり棒にかかる力により変形
し、かかる力が小さいときには単位大きさの力当たりの
変形量が大きく、且つかかる力が大きいときには単位大
きさの力当たりの変形量が小さいような非線形なばね特
性を有するばねと、このばねにかかる力によって生じる
ばねの変形量に応じて信号を出力するセンサ本体とを備
えたことを特徴とする洗濯機用重量センサを提供する。

【０００８】この発明によれば、洗濯槽内の収容物の重
さに応じて、力がつり棒にかかると、その力によりばね
が変形し、このときのばね全体に生じる変形量に応じ
て、センサ本体は信号を出力する。この出力された信号
に基づいて、ばねの変形量が求まり、ひいては、洗濯槽
内の収容物の重さを知ることができる。特に、ばね特性
を上述のような非線形なものにしたので、例えば、線形
なばね特性の場合に比べて、大きな力がかかるときの全
体の変形量を同じにしつつ、小さい力での単位大きさの
力当たりの変形量を大きく（ばね定数を小さく）するこ
とができる。その結果、水の重さに比べて相対的に軽い
洗濯物の重さを測定する際の分解能を高めることができ
る。従って、洗濯物と水の重さを測定するのに、単一の
重量センサを兼用することができる。

【０００９】また、非線形なばねという簡素な構造で済
むので、安価である。ここで、ばねは、単一の部材から
なるものでもよいし、複数の部材を組み合わせたもので
もよい。また、センサ本体は、例えば、ばねの一端に設
けられた磁性体からなるコアと、ばねの他端に設けられ
てコアが内部へ出入り自在に設けられたコイルとを含む
ものを例示でき、これによれば、コアがコイルを出入り
するのに伴い、コイルのインダクタンスが変化し、この
インダクタンスの変化を測定することにより、ばねの変
形量を知ることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の洗濯機用重量センサにおいて、上記ばねは、非線形コ
イルばねを含み、この非線形コイルばねは、コイルばね
のピッチが広い部分とピッチが狭い部分とを含むことを
特徴とする洗濯機用重量センサを提供する。この発明に
よれば、請求項１に記載の非線形なばね特性を、単一の
コイルばねにより実現することができるので、重量セン
サの構造を簡素化することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の洗濯機用重量センサにおいて、上記ばねは、複数の圧
縮コイルばねを含み、複数のコイルばねは、直列に接続
され、所定の大きさまでの力がかかるときには、各コイ
ルばねが変形し、一のコイルばねの変形量が大きく、他
のコイルばねの変形量は小さくされており、所定の大き
さ以上の力がかかるときには、一のコイルばねは圧縮し
きって変形しないようにされ、他のコイルばねだけが変
形するようにされていることを特徴とする洗濯機用重量
センサを提供する。

【００１２】この発明によれば、小さい力がばね全体に
かかるときには、直列接続された各コイルばねが変形す
るので、一部のコイルばねが変形しなくなる所定の大き
さよりも大きい力がばね全体にかかるときに比べて、単
位の大きさの力当たりのばね全体の変形量が大きくな
る。このように、請求項１に記載の非線形なばね特性を
得られる。このばね特性を得るのに、各コイルばねが線
形コイルばねであってもよいので、入手し易い線形コイ
ルばねを利用できる結果、重量センサを製造し易くて安
価にできる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の洗濯機用重量センサにおいて、上記ばねは、複数の圧
縮コイルばねを含み、複数のコイルばねは、所定の大き
さまでの力がかかるときには、一のコイルばねは力を受
けず変形しないようにされ、他のコイルばねだけが変形
するようにされ、所定の大きさ以上の力がかかるとき
に、複数のばねが互いに並列に接続されて、各コイルば
ねが力を受けて変形するようにされていることを特徴と
する洗濯機用重量センサを提供する。

【００１４】この発明によれば、小さい力がばね全体に
かかるときには、並列接続されていないので、並列接続
されることになる所定の大きさよりも大きい力がばね全
体にかかるときに比べて、単位の大きさの力当たりのば
ね全体の変形量が大きくなる。このように、請求項１に
記載の非線形なばね特性を得られる。このばね特性を得
るのに、各コイルばねが線形コイルばねであってもよい
ので、入手し易い線形コイルばねを利用できる結果、重
量センサを製造し易くて安価にできる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、ハウジングにつ
り棒を介して吊り下げ支持されて洗濯する洗濯槽と、洗
濯槽内の収容物の量を測定するための上記請求項１乃至
４の何れかに記載の重量センサと、この重量センサから
の信号から得られる収容物の重さが小さいときには、こ
の重さを洗濯物の重さとし、収容物の重さが大きいとき
には、この重さを水と洗濯物との重さとし、これらの得
られた重さに基づいて洗濯機を運転する運転手段とを備
えたことを特徴とする洗濯機を提供する。

【００１６】この発明によれば、重量センサを洗濯物量
の測定用と、水量の測定用とで兼用できるので、従来の
水位センサを省略したり簡素化できる結果、洗濯機の構
造を簡素化できる。請求項６に記載の発明は、洗濯槽を
ハウジングに吊り下げ支持する複数のつり棒と、一のつ
り棒とハウジングとの間に介在して設けられて、洗濯槽
内にある洗濯物等の収容物の量を測るための重量センサ
とを備える洗濯機において、上記つり棒は、洗濯槽とハ
ウジングとの間に介在して圧縮変形自在の緩衝用ばねを
含み、重量センサは、一のつり棒とハウジングとの間に
介在してつり棒にかかる力に応じて圧縮変形する測定用
ばねを含み、洗濯のために洗濯槽内に水および洗濯物が
入れられるときに、緩衝用ばねおよび測定用ばねが圧縮
されつつ、洗濯槽の姿勢を維持できるように、測定用ば
ねの変形量および重量センサが設けられた一のつり棒の
緩衝用ばねの変形量の和と、重量センサが設けられてい
ない他のつり棒の緩衝用ばねの変形量とがほぼ等しくさ
れていることを特徴とする洗濯機を提供する。

【００１７】この発明によれば、洗濯の際に、洗濯槽の
姿勢を維持できるので、洗濯槽の振動を防止することが
できる。しかも、このための構造を簡素化することがで
きる。例えば、従来、重量センサのないつり棒に設けら
れていた追加のばねを省略することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の洗濯機を、
添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の
実施形態を示す洗濯機の側面断面図である。洗濯機１
は、その外形を形成するハウジング２と、このハウジン
グ２内に複数の吊り下げ機構４により吊り下げ支持され
た洗濯槽３とを有している。また、ハウジング２内に
は、洗濯槽３内に給水するための給水弁１０、管１１等
を含む給水機構５と、洗濯槽３の内部から排水するため
の排水弁１２、管１３等を含む排水機構６と、これら各
部を制御するための制御部７とが設けられている。

【００１９】洗濯槽３は、洗濯水を内部に貯めるための
有底で円筒形状の外槽１４と、外槽１４内に同軸に収め
られた円筒形状の洗濯兼脱水のための内槽１５と、内槽
１５内の底部に設けられた攪拌翼１６と、この攪拌翼１
６および内槽１５を駆動するためのモータ１７等を含む
駆動機構１８とを有している。内槽１５は、外槽１４内
に回転可能に設けられて周面に多数の小孔１９を有して
いる。洗いおよびすすぎ時には攪拌翼１６のみが一方向
または両方向に回転し、脱水時には攪拌翼１６および内
槽１５がともに高速で一方向に回転する。

【００２０】ハウジング２は、箱状に形成され、その上
部の内側の四隅に、上述の吊り下げ機構４のための受け
部材２０を有している。また、ハウジング２の受け部材
２０に対応して、複数個、例えば４個の受け部材２１
が、外槽１４の底部近傍の外周面に周方向にほぼ等配で
一体に形成されている。両受け部材２０，２１は、吊り
下げ機構４のつり棒４０の端部を受ける凹湾曲面形状の
座を有している。吊り下げ機構４は、４箇所に設けられ
ている。各吊り下げ機構４は、ハウジング２の受け部材
２０と洗濯槽３の受け部材２１とを連結することによ
り、洗濯槽３をハウジング２に吊り下げ支持するつり棒
４０を有している。４つの吊り下げ機構４の内の３つ
は、上述のつり棒４０だけで構成されている。また、吊
り下げ機構４の残りの１つは、つり棒４０に加えて、つ
り棒４０とハウジング２との間に介在して設けられた重
量センサ３０を有している。

【００２１】つり棒４０は、図２に示すように、外槽１
４を吊り下げる支持棒４１と、支持棒４１に設けられて
外槽１４の振動を減衰させる防振機構４５とを有してい
る。支持棒４１の上端部４２が、緩衝部材４４を介して
受け部材２０に取り付けられ、支持棒４１の下端部４３
に防振機構４５が設けられている。この防振機構４５の
容器４６の上端部が、不織布（図示せず）を介して洗濯
槽３の受け部材２１を支持している。

【００２２】防振機構４５は、空気室４７を形成する容
器４６と、空気室４７内を仕切るピストン４９と、ピス
トン４９にかかる衝撃を緩和しつつ洗濯槽３を弾力的に
保持するための緩衝用ばね５０とを有している。支持棒
４１は、容器４６上部の連通孔４８を通じて容器４６内
に導入されて、ピストン４９に連結されており、ピスト
ン４９および容器４６は、空気ダンパを構成している。
緩衝用ばね５０は、コイルばねであり、支持棒４１の延
びる方向に沿って弾性変形可能に設けられ、圧縮状態
で、ピストン４９の上面と、容器４６の上部を介して受
け部材２１との間に介在している。

【００２３】重量センサ３０は、洗濯槽３内の洗濯物、
水等の収容物の量、例えば重さを測るためのものであ
り、つり棒４０にかかる力を受けて、その力の大きさに
応じた信号を出力する。重量センサ３０は、運転手段と
しての上述の制御部７に接続されている。制御部７は、
例えば、マイクロコンピュータ等を含み、予め記憶され
たプログラムに基づいて、洗濯機の各部を制御して自動
的に洗濯動作を行う。制御部７では、所定のタイミン
グ、例えば給水開始前の洗濯槽３内に洗濯物だけが入れ
られているときに、また、洗濯槽３内に水が溜められて
その中に洗濯物が入っているときに、重量センサ３０か
らの信号を読み込む。重量センサ３０からの信号から得
られる収容物の重さが、所定値よりも小さいときには、
この重さを洗濯物の重さとし、収容物の重さが所定値よ
りも大きいときには、この重さを水と洗濯物との重さと
する。先ず、洗濯物の重さを測り、水と洗濯物との重さ
から洗濯物の重さを差し引くことにより、水の重さや水
量がわかる。これらの重さに基づいて洗濯機１を運転す
る。このように、重量センサ３０を洗濯物量の測定用と
水量の測定用とで兼用できるので、従来の水位センサを
省略したり簡素化できる結果、洗濯機１の構造を簡素化
できる。

【００２４】特に、本実施形態の重量センサ３０は、水
と洗濯物の重さの測定用に兼用できるように、以下の構
成を有している。重量センサ３０は、図３に示すよう
に、非線形なばね特性を有する測定用ばねとしてハウジ
ング２とつり棒４０との間に介在するコイルばね５１
と、このコイルばね５１の変形量に応じて信号を出力す
るセンサ本体３２と、コイルばね５１の上端部とつり棒
４０の上端部とを連結する連結部材３３と、コイルばね
５１の下端部と受け部材２０との間に介在してコイルば
ね５１を支持する支持部材３４とを有している。

【００２５】ここで、上述のばね特性とは、ばねにかか
る力と、この力によって生じるばねの変形量との関係で
ある。また、ばね特性が非線形であるとは、上述のばね
特性が、力−変形量線図において真っ直ぐな直線になら
ないことであり、例えば、線図が曲線状の部分および屈
曲した部分の少なくとも一方を含む場合である。また、
後述するばね定数は、ばねに単位の変形（力の方向の変
形）を与えるのに必要な力の大きさであり、単位の大き
さの力がかかるときの変形量の逆数となる。

【００２６】コイルばね５１は、ハウジング２の受け部
材２０とつり棒４０の支持棒４１の上部との間に介在し
て、洗濯槽３および収容物の重さに応じてつり棒４０に
かかる力により圧縮変形し、つり棒４０の延びる方向に
沿って伸縮する。コイルばね５１は、センサ本体３２を
取り囲むようにして、支持部材３４および連結部材３３
の凹部内に収容されている。コイルばね５１は、断面円
形の線材がコイル状に巻回されており、コイルの中心線
の延びる方向に関してコイルの径がほぼ等しくなる円柱
形状とされている。また、コイルばね５１の線材の直径
は、コイルの中心線の延びる方向に関して等しくされて
いる。また、コイルばね５１は、ピッチ（Ｐ１）が狭い
上部部分と、ピッチ（Ｐ２）が広い下部部分と、ピッチ
がＰ１からＰ２に変化する境界部分とを含む非線形コイ
ルばねである。

【００２７】コイルばね５１のばね特性は、図４に示す
ような非線形である。すなわち、非線形なばね特性は、
かかる力が小さいときには単位大きさの力当たりの変形
量が大きく（ばね定数が小さく）、且つかかる力が大き
いときには単位大きさの力当たりの変形量が小さい（ば
ね定数が大きい）ような特性とされている。特に、洗濯
物の重さに対応する領域（図４の線図の左側部分）で
は、ばね定数は小さく、且つ線図も直線状になってお
り、一方で、線図の右側部分になるほどにばね定数は徐
々に大きく且つ線図は曲線状になっている。例えば、力
の大きさが２０Ｎ程度の小さな力がかかるときには、２
０Ｎ当たりで約３ｍｍの変形量であるのに対して、力の
大きさが１６０Ｎほどの大きな力がかかるときには、２
０Ｎ当たりで約１ｍｍの変形量となっている。

【００２８】支持部材３４は、コイルばね５１の下端部
を収容する凹部７１を形成する主体部７２と、この主体
部７２の下面７５から下方に延びる筒部７３とを有し、
凹部７１の中央部から筒部７３を貫通して上下に延びる
貫通孔７４が形成されている。主体部７２の下面７５
は、受け部材２１の上面の座に沿う凸湾曲面で形成さ
れ、コイルばね５１にかかる力を受け止める。上述の貫
通孔７４には、貫通孔７４の延びる方向に変位自在に、
連結部材３３が挿通されている。

【００２９】連結部材３３は、支持部材３４の凹部７１
に対向して配置されてコイルばね５１の上端部を収容す
る凹部６１を形成する主体部６２と、この主体部６２か
ら下方に延びる筒部６３とを有する主部材６４、および
この主部材６４の筒部６３の外周面に嵌合する筒状の副
部材６５とで構成されている。副部材６５の外周面が、
支持部材３４の貫通孔７４内に上下方向に相対変位自在
に支持されている。主部材６４の筒部６３は、上部にあ
る大径部６６と、下部にある小径部６７とを有し、小径
部６７に副部材６５が嵌合されている。また、主部材６
４の主体部６２および筒部６３を貫通して上下に延びる
貫通孔６８が形成されており、この貫通孔６８内につり
棒４０の支持棒４１が固定される。固定される支持棒４
１は、その上端部が真直で上下に延びている。また、重
量センサ３０が取り付けられるつり棒４０では、上述し
た緩衝部材４４は省略されている。このように、連結部
材３３は、つり棒４０にかかる力を受けてコイルばね５
１に伝達するとともに、支持部材３４と協働して、つり
棒４０の上端部近傍をハウジング２の受け部材２０に上
下方向に案内する。

【００３０】センサ本体３２は、コイルばね５１の一端
に連結部材３３を介して設けられた磁性体からなるコア
３６と、コイルばね５１の他端に支持部材３４を介して
設けられてコア３６が内部へ出入り自在に設けられたコ
イル３７とを含む。このコイル３７は、処理回路３８を
介して制御部７に接続されている。処理回路３８は、コ
イル３７内にコア３６が出入りすることによりコイル３
７に生じるインダクタンスの変化に応じて信号を出力す
る。処理回路３８は、上述のコイル３７を含むように構
成される発振回路を含み、この発振回路の発振周波数が
コイル３７のインダクタンスに対応する値となる。

【００３１】コイル３７は、円筒形状に形成され、コア
３６も円筒形状に形成されており、両者の軸方向の長さ
はほぼ等しくされている。コイル３７は、支持部材３４
の凹部７１内で固定されている。一方、コア３６は連結
部材３３の主部材６４の筒部６３の外周面に嵌められ、
筒部６３の段差面６９と副部材６５の上端部との間に挟
持されて固定されている。コア３６は、コイル３７内に
同心状態で、軸方向に相対変位可能に支持され、変位す
るときに、コア３６の外周面と、コイル３７の内周面と
は、所定の間隔を隔てて対向できるようにされている。

【００３２】次に、重量センサ３０の動作を説明する。
重量センサ３０では、無負荷時、例えば、洗濯槽３内に
洗濯物も水も入れられていない状態で、各つり棒４０
に、洗濯槽３自体の重さによる力が分散してほぼ均等に
かかる。なお、洗濯槽３の底部には、排水機構６の一部
が取り付けられており、これらの重さもかかる。そして
コイルばね５１は、連結部材３３と支持部材３４の間に
挟持された状態とされ、このときに、コア３６の下端部
がコイル３７の上端部近傍の内部に入って位置する（図
３の状態）。

【００３３】洗濯槽３内に洗濯物や水が入れられると、
これらの収容物の重さに応じて力が各つり棒４０にほぼ
均等に分散してかかる。その力によりコイルばね５１が
圧縮変形し、このときの変形量に応じて、コア３６がコ
イル３７内に入り込む。コア３６とコイル３７との相対
変位量に応じて、コイル３７のインダクタンスが変化す
る。このインダクタンスの変化に基づいて、コイルばね
５１の変形量が求まり、さらに、ばね特性に基づいてつ
り棒４０にかかる力を知ることができ、ひいては、洗濯
槽３内の収容物、例えば洗濯物や水の重さを知ることが
できる。

【００３４】例えば、洗濯槽３内に洗濯物だけが入って
いる状態では、つり棒４０にかかる力は小さいが、小さ
いばね定数により、単位の大きさの力に対して、コイル
ばね５１は相対的に大きく変形する。それゆえ、インダ
クタンスの変化も大きくなり、測定の分解能が高くな
る。また、洗濯槽３内に洗濯物と水が入っている状態で
は、つり棒４０にかかる力は大きくなるが、大きいばね
定数により、単位の大きさの力に対して、コイルばね５
１は相対的に小さく変形する。それゆえ、インダクタン
スの変化は小さくて、測定の分解能は、洗濯物の重さの
測定に比べて低くなるが、水の重さの測定では、重さの
絶対値が大きく、また、洗濯物の重さの測定ほどの高い
分解能も必要としないので、問題ない。さらに、洗濯物
量が最大で、水量も最大のときに、コア３６全体がコイ
ル３７内に入り込むようになっている。

【００３５】なお、非線形なばね特性のばねとしては、
上述の構成に限定されない。例えば、コイルばね５１の
ピッチの異なる部分は、３箇所以上設けられていてもよ
いし、ピッチは軸方向に徐々に変化してもよい。また、
以下の図５や図６に示す構成としてもよい。なお、以下
の各実施の形態の説明では、第１の実施形態と異なる部
分を中心に説明し、特に説明しない部分については同様
に構成されているものとし、同様の部分については同じ
符号を付している。

【００３６】本発明の第２の実施の形態では、図５に示
すように、非線形なばね特性を有するばねとして、第１
の実施形態のコイルばね５１に代えて、複数、例えば２
つのコイルばね５２，５３を組み合わせた組合せばね５
８が用いられている。組合せばね５８は、２つのコイル
ばね５２，５３を直列に接続して構成され、コイルばね
５２，５３の間に保持部材３５を介在させている。各コ
イルばね５２，５３は、その弾性変形方向である上下方
向に並んでいる。上側のコイルばね５２は、連結部材３
３の凹部６１と保持部材３５の上面の凹部７８との間に
配置され、下側のコイルばね５３は、保持部材３５の下
面の凹部７９と支持部材３４の凹部７１との間に配置さ
れている。各コイルばね５２，５３は、それぞれ円筒形
状で、ピッチが均一でばね特性が線形のものである。下
側のコイルばね５３のピッチＰ４は、上側のコイルばね
５２のピッチＰ３よりも大きく（Ｐ４＞Ｐ３）され、コ
イルばね５２のばね定数が相対的に小さくされている。

【００３７】組合せばね５８では、複数のコイルばね５
２，５３は、所定の大きさまでの力がかかるときには、
各コイルばね５２，５３がともに変形し、一のコイルば
ね５２の変形量が大きく、他のコイルばね５３の変形量
は小さくされている。また、所定の大きさ以上の力がか
かるときには、一のコイルばね５２は、線材同士が接触
した、いわゆる全圧縮の状態となり、圧縮しきって変形
しないようにされ、他のコイルばね５３だけが変形する
ようにされている。

【００３８】このように、小さい力が組合せばね５８の
全体にかかるときには、直列接続された各コイルばね５
２，５３がともに変形するので、一部のコイルばね５２
が変形しなくなる所定の大きさよりも大きい力が組合せ
ばね５８の全体にかかるときに比べて、単位の大きさの
力当たりのばね全体の変形量が大きくなる。ばね特性
は、第１の実施形態とほぼ同様な非線形にでき、小さい
力でのばね定数が小さく、所定の大きさの力で屈曲状と
なる折れ線状の線図となる。ここで、所定の大きさの力
は、洗濯物の重さが最大となるときに対応して設定され
ている。

【００３９】また、全圧縮される上側のコイルばね５２
のばね定数を小さくしたので、小さい力に対応した洗濯
物の重さの分解能を高めることができる。本発明の第３
の実施の形態では、図６に示すように、非線形なばね特
性を有するばねとして、第１の実施形態のコイルばね５
１に代えて、複数、例えば２つのコイルばね５４，５５
を組み合わせた組合せばね５９が用いられている。組合
せばね５９は、大径のコイルばね５５と、小径のコイル
ばね５４とからなり、大径のコイルばね５５の内側に同
心で小径のコイルばね５４が配置されている。また、大
径のコイルばね５５の自然長は、小径のコイルばね５４
の自然長よりも短くされており、所定の大きさ以上の力
がかかって小径のコイルばね５４が縮んだ状態で、大径
のコイルばね５５が連結部材３３および支持部材３４の
間に挟持されるようになっている。また、小径のコイル
ばね５４と大径のコイルばね５５とは、逆巻きとされて
いる。また、小さい力を受ける小径のコイルばね５４
は、大径のコイルばね５５よりも、ばね定数が小さくさ
れている。

【００４０】組合せばね５９では、複数のコイルばね５
４，５５は、所定の大きさまでの力がかかるときには、
一のコイルばね５５は力を受けず変形しないようにさ
れ、他のコイルばね５４だけが変形するようにされ、所
定の大きさ以上の力がかかるときに、複数のコイルばね
５４，５５が互いに並列に接続されて、各コイルばね５
４，５５がともに力を受けて変形するようにされてい
る。このように、小さい力が組合せばね５９の全体にか
かるときには、複数のコイルばね５４，５５は互いに並
列接続されていないので、並列接続されることになる所
定の大きさよりも大きい力が組合せばね５９全体にかか
るときに比べて、単位の大きさの力当たりの組合せばね
５９全体の変形量が大きくなる。というのは、各コイル
ばね５４，５５が並列接続されると、力が各コイルばね
５４，５５に分散されるので、各コイルばね５４，５５
を変形させる力が小さくなる結果、これによる組合せば
ね５９全体の変形量も少なくなるからである。

【００４１】ばね特性は、第１の実施形態とほぼ同様な
非線形にでき、小さい力でのばね定数が小さく、所定の
大きさの力で屈曲状となる折れ線状の線図となる。ここ
で、所定の大きさの力は、洗濯物の重さが最大となると
きに対応して設定されている。また、所定の大きさより
も小さい力がかかる内側のコイルばね５４のばね定数を
小さくしたので、小さい力に対応した洗濯物の重さの分
解能を高めることができる。

【００４２】このように本発明の第１〜第３の実施の形
態によれば、重量センサ３０のコイルばね５１と組合せ
ばね５８，５９とのばね特性を、図４に示すような非線
形なものにしたので、例えば、洗濯物と水の重さを測定
するのに、単一の重量センサ３０を兼用することができ
る。すなわち、重量センサ３０において、非線形なばね
特性のばねと、線形なばね特性のばねとについて、洗濯
槽３内に水が貯められたときに対応した大きな力が、つ
り棒４０にかかるときに、ばねの全体の変形量をそれぞ
れ同じにする場合を考える。非線形なばね特性のばねで
は、力が相対的に小さいときの部分的なばね定数（ばね
特性の線図上のある点の傾き）を、力が大きいときの平
均的なばね定数（ばね特性の線図の全体の平均の傾き）
よりも、小さくすることができる。これに対して、線形
なばね特性のばねでは、力の大きさにかかわらず部分的
なばね定数は、平均的なばね定数と一致する。それゆ
え、ばねが、洗濯槽３内の水の重さに対応できるとき
に、線形なばね定数の従来のばねでは、洗濯物の重さを
測定するときの分解能が低くなって実用的でないのに対
して、非線形なばね定数の本発明のばねでは、洗濯物の
重さを測定するときの分解能を高くできて実用に十分な
ものにできる。

【００４３】特に、図４に示すような非線形なばね特性
では、小さい力がかかるときのばね定数が小さくなるよ
うにされているので、洗濯物の重さを測定する際の分解
能を高めるのに好ましい。その結果、洗濯物の重さを測
定する分解能を高めつつ、水の重さを測定する分解能を
低くできるので、測定の分解能を測定対象に応じた過不
足のない適切なものにできる。また、非線形なばね特性
のばねであれば、簡素な構造で済むので、安価である。

【００４４】また、第１の実施形態では、非線形なばね
特性を単一のコイルばね５１により実現できるので、重
量センサ３０の構造を簡素化することができる。また、
第２および第３の実施形態では、非線形のばね特性を得
るのに、入手し易い線形コイルばね５２〜５５を利用し
ているので、重量センサ３０を製造し易くて安価にでき
る。なお、上述の第２および第３の実施形態では、線形
なばね特性のコイルばね５２〜５５を利用していたが、
これらに代えて、第１の実施形態で説明した非線形コイ
ルばね５１を利用しても構わない。また、第２の実施形
態で、組合せばね５８を構成する各ばね５２，５３は、
コイルばねの径、線材の径は同じで、ピッチが異なって
いたが、コイルばねの径、線材の径、ピッチ、自由長さ
等のばねの各寸法は、同じであるかまたは異なるかは特
に限定されない。また、第３の実施形態で組合せばね５
９を構成する各ばね５４，５５の、コイルばねの径、線
材の径、ピッチ、自由長さ等のばねの各寸法についても
同様に特に限定されないし、各ばね５４，５５を同心に
配置しない構成も考えられる。要は、各コイルばねを組
み合わせた組合せばね全体として、上述のような非線形
なばね特性を有していればよい。

【００４５】また、第２および第３の実施の形態では、
２つのばねの組合せであったが、３つ以上のばねを組み
合わせてもよい。また、第２および第３の実施形態を組
み合わせてもよい。例えば、第２の実施形態の各コイル
ばねに代えて、第３の実施形態の組合せばねを用いた
り、第３の実施形態の各コイルばねに代えて、第２の実
施形態の組合せばねを用いてもよい。次に、本発明の第
４の実施形態を、図１と図７を参照して説明する。

【００４６】第４の実施の形態では、重量センサ３０の
測定用ばねとしてのコイルばね５６と、各つり棒４０の
防振機構４５の緩衝用ばね５０とが、所定の関係となる
ようにされている。本実施の形態の重量センサ３０で
は、上述のコイルばね５１に代えて、線形なばね特性を
有する単一のコイルばね５６を有しているが、上述の各
実施形態で説明した非線形なばね特性を有するばねの各
構成としてもよい。

【００４７】所定の関係としては、洗濯のために洗濯槽
３内に水および洗濯物が入れられるときに、緩衝用ばね
５０およびコイルばね５６が圧縮されつつ洗濯槽３の姿
勢を維持できるように、コイルばね５６の変形量および
重量センサ３０が設けられた一のつり棒４０の緩衝用ば
ね５０の変形量の和と、重量センサ３０が設けられてい
ない他のつり棒４０の緩衝用ばね５０の変形量とがほぼ
等しくされている。これにより、洗濯の際に、洗濯槽３
の姿勢を維持できるので、洗濯槽３を振動し難くするこ
とができる。また、振動防止のための構造を簡素化する
ことができる。例えば、従来、重量センサ３０のないつ
り棒４０に設けられていた追加のばねを省略することが
できる。従って、洗濯機１の部品コストや製造コストを
低減することができる。

【００４８】所定の関係を満たすためには、コイルばね
５６および緩衝用ばね５０を以下のように構成すればよ
い。収容物による各つり棒４０にかかる力がほぼ同じ場
合に、一のつり棒４０の緩衝用ばね５０のばね定数Ｋ１
と、他のつり棒４０の緩衝用ばね５０のばね定数Ｋ２〜
Ｋ４とを異ならせて設定する。且つ、コイルばね５６の
ばね定数Ｋ５および一のつり棒４０の緩衝用ばね５０の
ばね定数Ｋ１の合成のばね定数と、他のつり棒４０の緩
衝用ばね５０の各ばね定数Ｋ２〜Ｋ４とをそれぞれほぼ
同じに設定する。ここで、上述の合成のばね定数は、
（Ｋ１×Ｋ５）／（Ｋ１＋Ｋ５）となる。この場合に
は、洗濯槽３内に水を洗濯物を入れたときに、各吊り下
げ機構４が均等に撓むので、洗濯槽３の姿勢を確実に維
持できる。

【００４９】また、収容物による各つり棒４０にかかる
力がほぼ同じ場合に、各つり棒４０の緩衝用ばね５０の
ばね定数Ｋ１〜Ｋ４は等しくされ、このばね定数Ｋ１〜
Ｋ４に対して、コイルばね５６のばね定数Ｋ５を、十分
に大きく、例えば倍率で８倍以上、特に１０倍以上に設
定する。上述の倍率は大きいほどに、洗濯槽３の姿勢を
維持し易くなるが、その一方で重量センサ３０における
洗濯物の重さの分解能が低くなり易いことから、倍率は
１０〜１２倍が好ましい。また、洗濯槽３に水や洗濯物
を入れたときに、洗濯槽３の姿勢を実用的な範囲内で維
持できる。また、各つり棒４０の緩衝用ばね５０を同じ
仕様のものにできるので、コストの低減を図ることがで
きる。

【００５０】また、収容物による各つり棒４０にかかる
力が異なる場合には、各つり棒４０の緩衝用ばね５０の
ばね定数Ｋ１〜Ｋ４およびコイルばね５６のばね定数Ｋ
５を、適宜所定の値に設定すればよい。なお、第１〜第
３の各実施形態では、重量センサ３０は、ハウジング２
とつり棒４０との間に設けられていたが、これには限定
されない。例えば、重量センサ３０が、洗濯槽３とつり
棒４０との間に設けられてもよく、この場合には、上述
の非線形なばね特性を有するばねは、洗濯槽３の受け部
材２１とつり棒４０との間に介在する。また、つり棒４
０が二分割されて、その途中に重量センサ３０が介在し
て設けられていてもよく、この場合には、上述の非線形
なばね特性を有するばねは、ハウジング２および洗濯槽
３の両受け部材２０，２１の一方と、二分割されたつり
棒４０の一方との間に介在する。このように、重量セン
サ３０はつり棒４０に設けられて、ハウジング２および
洗濯槽３の両受け部材２０，２１の一方とつり棒４０と
の間に介在する非線形なばね特性を有するばねを有して
いればよい。

【００５１】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す洗濯機の概略構
成の側面断面図である。

【図２】図１に示すつり棒の断面図である。

【図３】図１に示す重量センサの断面図である。

【図４】図１に示すコイルばねについての、力とこれに
よる変形量との関係を示すグラフであり、力（Ｎ）を縦
軸に、変形量（ｍｍ）を横軸に図示している。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す重量センサの断
面図である。

【図６】本発明の第3 の実施形態を示す重量センサの断
面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態を示す洗濯機におい
て、複数のばねの接続を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 洗濯機 ２ ハウジング ３ 洗濯槽 ７ 制御部（運転手段） ２０，２１ 受け部材 ３０ 重量センサ ３２ センサ本体 ３６ コア ３７ コイル ４０ つり棒 ５０ 緩衝用ばね ５１ コイルばね（ばね） ５２〜５５ コイルばね ５６ 測定用ばね ５８，５９ 組合せばね（ばね）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗濯槽内にある洗濯物等の収容物の量を測
   定するために、洗濯機のハウジングの受け部材と洗濯槽
   の受け部材との間を連結して洗濯槽を吊り下げ支持する
   つり棒に設けられている重量センサであって、 両受け部材の一方とつり棒との間に介在して、洗濯槽お
   よび収容物の重さに応じてつり棒にかかる力により変形
   し、かかる力が小さいときには単位大きさの力当たりの
   変形量が大きく、且つかかる力が大きいときには単位大
   きさの力当たりの変形量が小さいような非線形なばね特
   性を有するばねと、 このばねにかかる力によって生じるばねの変形量に応じ
   て信号を出力するセンサ本体とを備えたことを特徴とす
   る洗濯機用重量センサ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の洗濯機用重量センサにお
   いて、 上記ばねは、非線形コイルばねを含み、この非線形コイ
   ルばねは、コイルばねのピッチが広い部分とピッチが狭
   い部分とを含むことを特徴とする洗濯機用重量センサ。
3. 【請求項３】請求項１に記載の洗濯機用重量センサにお
   いて、 上記ばねは、複数の圧縮コイルばねを含み、複数のコイ
   ルばねは、直列に接続され、所定の大きさまでの力がか
   かるときには、各コイルばねが変形し、一のコイルばね
   の変形量が大きく、他のコイルばねの変形量は小さくさ
   れており、所定の大きさ以上の力がかかるときには、一
   のコイルばねは圧縮しきって変形しないようにされ、他
   のコイルばねだけが変形するようにされていることを特
   徴とする洗濯機用重量センサ。
4. 【請求項４】請求項１に記載の洗濯機用重量センサにお
   いて、 上記ばねは、複数の圧縮コイルばねを含み、複数のコイ
   ルばねは、所定の大きさまでの力がかかるときには、一
   のコイルばねは力を受けず変形しないようにされ、他の
   コイルばねだけが変形するようにされ、所定の大きさ以
   上の力がかかるときに、複数のばねが互いに並列に接続
   されて、各コイルばねが力を受けて変形するようにされ
   ていることを特徴とする洗濯機用重量センサ。
5. 【請求項５】ハウジングにつり棒を介して吊り下げ支持
   されて洗濯する洗濯槽と、 洗濯槽内の収容物の量を測定するための上記請求項１乃
   至４の何れかに記載の重量センサと、 この重量センサからの信号から得られる収容物の重さが
   小さいときには、この重さを洗濯物の重さとし、収容物
   の重さが大きいときには、この重さを水と洗濯物との重
   さとし、これらの得られた重さに基づいて洗濯機を運転
   する運転手段とを備えたことを特徴とする洗濯機。
6. 【請求項６】洗濯槽をハウジングに吊り下げ支持する複
   数のつり棒と、一のつり棒とハウジングとの間に介在し
   て設けられて、洗濯槽内にある洗濯物等の収容物の量を
   測るための重量センサとを備える洗濯機において、 上記つり棒は、洗濯槽とハウジングとの間に介在して圧
   縮変形自在の緩衝用ばねを含み、 重量センサは、一のつり棒とハウジングとの間に介在し
   てつり棒にかかる力に応じて圧縮変形する測定用ばねを
   含み、 洗濯のために洗濯槽内に水および洗濯物が入れられると
   きに、緩衝用ばねおよび測定用ばねが圧縮されつつ、洗
   濯槽の姿勢を維持できるように、測定用ばねの変形量お
   よび重量センサが設けられた一のつり棒の緩衝用ばねの
   変形量の和と、重量センサが設けられていない他のつり
   棒の緩衝用ばねの変形量とがほぼ等しくされていること
   を特徴とする洗濯機。