JP2005296431A - 脱水槽の振動検出機構および脱水槽の振動検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗濯機の脱水槽の振動を効率よく検出する。
【解決手段】
洗濯機１０１の外槽１０５に加速度センサ１１７を配置し、その出力を増幅装置で増幅し、洗濯槽兼脱水槽１０８の振動を検出する。増幅装置の増幅率は、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数が低速である段階では大きく設定され、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転が高速になった段階で小さな増幅率に変更させる。こうすることで、低速回転数状態における加速度の比較的小さな振動の検出感度を高め、他方で加速度の比較的大きい高速回転時における加速度センサ１１７からの高レベル信号に対して飽和しない検出特性を確保する。こうして、洗濯槽兼脱水槽１０８の振動に対する検出ダイナミックレンジを確保し、洗濯槽兼脱水槽１０８の振動を効率よく検出することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、洗濯した衣類等を脱水する脱水装置において、脱水時における異常振動を検出する発明に関する。

脱水槽の回転に従う遠心力によって洗濯物の脱水を行う脱水装置において、脱水槽内における洗濯物の偏在や脱水槽内における洗濯物の重量分布の偏りがある場合、脱水時に脱水槽に異常振動が発生する場合がある。

この異常振動は、騒音の発生、洗濯機の移動、洗濯機の故障といった不具合の原因となるため、異常振動が発生した初期の段階でそれを検出し、脱水槽の回転数を停止する等の制御を行う構成が提案されている。これらの技術に関しては、例えば特許文献１〜３に記載されている。

特開平０６−２８２号公報 特開平１１−１６９５８１号公報 特開２００３−７１１８０号公報

洗濯機の脱水槽の振動は、回転開始時における低速回転時と、ある程度回転数が上がった高速回転時とにおいて、振動のモードが異なり、それに従い加速度センサからの出力レベルも異なる。すなわち、脱水槽の回転し始めの低速回転（大きさや構造にもよるが、例えば毎分１００回転程度以下）においては、ゆっくりと首を振るような振動（低速回転時の振動）が顕著に現れ、ついで回転数が大きくなると、回転モーメントが大きくなるのでゆっくりとした低速回転時の振動は収まり、細かく震えるような振動（高速回転時の振動）が現れる。

低速回転時の振動は、振幅は大きいが周期が長いので、検出される加速度の値は小さい。他方で高速回転時の振動は、振幅は小さいが周期が短いので、検出される加速度の値は大きい。したがって、一つの加速度センサによって脱水槽の振動を検出しようとする場合、検出回路には、大きなダイナミックレンジが要求される。

しかしながら、検出回路のダイナミックレンジには限度があるので、低速回転時における振動検出を高感度に行おうとすると、高速回転時における加速度センサからの大きな出力によって検出回路が飽和し易くなり、高速回転時における振動の検出を精度良く行うことができなくなる。一方、高速回転時における振動の検出を精度良く行おうとすると、検出回路の入力飽和レベルを高めなくてはならならず、そのために検出回路の感度が犠牲になり、低速回転時における振動の検出精度が悪くなる。

本発明は、回転数によって異なる振動モードを示す脱水装置における異常振動を効果的に検出する技術を提供することを目的とする。

本発明の振動検出機構は、脱水槽の振動を検出する加速度センサと、前記加速度センサの出力を増幅する増幅装置とを備え、前記脱水槽の低速回転時において、前記増幅装置は第１の増幅率で前記加速度センサからの出力を増幅し、前記脱水槽の高速回転時において、前記増幅装置は前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で前記加速度センサからの出力を増幅することを特徴とする。

本発明によれば、振幅は大きいが、周期がゆっくりであるので検出される加速度が比較的小さい低速回転時においては、高い増幅度で加速度センサからの出力を増幅する。こうすることで、加速度センサからの出力が比較的小さくなる低速回転時における振動の検出感度を高めることができる。

他方で、振幅は小さいが周期が短いので検出される加速度が比較的大きい高速回転時には、低速回転時に比較して低増幅度で加速度センサからの出力を増幅する。こうすることで、加速度センサからの出力が大きくても検出系が飽和することが防止され、高加速度を示す振動を正確に評価することができる。

このように本発明によれば、脱水槽の回転数によって異なる振動モードに合わせて、加速度センサからの出力を増幅する増幅装置の増幅度を変更するので、低速回転時における加速度センサからの低レベルの出力信号を高感度に検出し、さらに高速回転時における加速度センサからの高レベルの出力信号を飽和することなく正確に検出することができる。

本発明の振動検出機構において、加速度センサは、脱水槽の回転軸に対して略直交する方向における振動を検出する態様とすることは好ましい。

低速回転時における振動は、高速回転時の振動に比較すれば、加速度は小さく、また振幅の方向は、脱水槽の回転軸に対して直交する成分が主であるという特徴がある。したがって、上記態様のように、加速度センサを脱水槽の回転軸に略直交する方向における振動を検出するように設置することで、低速回転時における振動を効果的に検出することができる。

本発明の振動検出機構において、増幅装置における増幅率の切り替えを、加速度センサの出力が所定の値を超えた段階で行われる態様とすることは好ましい。

脱水槽の振動モードが変わると、それに応じて脱水槽の振動に従う加速度の大きさも変化する。すなわち、低速回転時の振動における加速度は高速回転時の振動における加速度より小さく、振動のモードが変わると、検出される加速度が増大する方向に大きく変化する。この変化に対応させて、加速度センサからの出力の増幅率を変化させることで、脱水槽の振動モードに合わせた加速度センサからの出力に対する最適な増幅を行うことができる。

本発明の振動検出機構において、増幅率の切り替えは、前記脱水槽の振動モードの遷移に合わせて行われることは好ましい。振動モードの遷移に合わせて増幅装置の増幅率を切り替える方法としては、振動モードの変化と、検出される加速度の大きさの変化との関係を予め実験的に求めておき、それに基づいて、所定の入力レベルを超えた段階で増幅率が低増幅率に切り替わるような増幅装置を採用する方法が挙げられる。

本発明の振動検出機構において、増幅装置における増幅率を低下させる手段として、増幅する信号系にアッテネータ回路を挿入する態様とすることは好ましい。増幅装置における増幅率を低下させる方法としては、増幅装置内の増幅回路の増幅率を低下させる方法を採用してもよい。

例えば、増幅装置への入力レベルが所定のレベルを超えた段階で、低増幅率の増幅モードに自動的に切り替わる回路として、折れ線回路を採用することは好ましい。折れ線回路とは、入力―出力特性が折れ線によって現される特性を有する回路のことをいう。

本発明は、脱水槽の振動検出方法として把握することもできる。すなわち、本発明の脱水槽の振動検出方法は、脱水槽の振動を加速度センサで検出し、該検出信号を増幅装置によって増幅する脱水槽の振動検出方法であって、前記脱水槽の低速回転時に比較して、前記脱水槽の高速回転時における前記増幅装置の増幅率を低下させることを特徴とする。

本発明によれば、脱水槽の振動を検出する加速度センサからの出力信号の増幅率を、脱水槽の低速回転時と高速回転時とにおいて意図的に異ならせることで、脱水装置における異常振動を効果的に検出することができる。

１．第１の実施形態
（実施形態の構成）
以下、本発明の振動検出機構を洗濯機に適用した場合の例を説明する。図１は、洗濯機の断面構造の一例を示す断面図である。図１には、洗濯機１０１が脚部１０３を備え、適当な土台１０４上に配置された状態が示されている。なお、図１に示す洗濯機１０１は、洗濯とそれにつづく脱水とを洗濯槽兼脱水槽１０８を用いて行う１槽式の形式を有する。

図１に示す洗濯機１０１は、外側構造体１０２内に外槽１０５および洗濯物１１４が入れられる洗濯槽兼脱水槽１０８を備えている。外槽１０５は、吊り部材１０６によって外側構造体１０２内に吊られた構造になっている。吊り部材１０６と外槽１０５との間には、スプリング１０７が配置され、外槽１０５が弾性的に外側構造体１０２内に吊られて支持された状態となっている。

外槽１０５には、モータ１１１が取り付けられ、モータ１１１の回転軸１１２は、軸受け１１３によって支持され、洗濯槽兼脱水槽１０８および攪拌翼１０９に回転駆動力を伝えられるようになっている。モータ１１１は、通電が開始されると最高回転数まで回転数が上昇してゆく動作を行うモータである。

洗濯（例えば洗剤を用いた水洗い）時あるいはすすぎ時には、洗濯槽兼脱水槽１０８にはモータ１１１の駆動力は伝わらず、攪拌翼１０９に駆動力が伝わり、洗濯槽兼脱水槽１０８内に入れられた洗濯物と注水された水とが攪拌される。

脱水時には、攪拌翼１０９は、洗濯槽兼脱水槽１０８に固定され、洗濯槽兼脱水槽１０８がモータ１１１により駆動され、外側構造体１０２に対して相対的に回転運動を行う。このモータ１１１からの駆動を切替える機構は、詳細は図示省略するが回転軸１１２に備えられている。

また、外槽１０５には、排水バルブ１１５を介してフレキシブルホース１１６が接続され、さらに外槽１０５の振動を検出するための加速度センサ１１７が取り付けられている。この加速度センサ１１７は、外槽１０５を介して、洗濯機兼脱水槽１０８の振動を検出する。

加速度センサ１１７は、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転軸方向（モータ１１１の回転軸１１２の軸方向）に略直交する軸方向（水平方向あるいはＸ軸方向）における加速度を検出する。

次に洗濯槽兼脱水槽１０８の振動を検出する振動検出機構の一例について説明する。図２は、洗濯機１０１の制御系の一例を示すブロック図である。図２に示す制御系は、加速度センサ１１７、増幅装置２００、Ａ／Ｄコンバータ２０４、制御装置２０６、回転数検出装置２０７、各種操作スイッチ２０８、モータ制御装置２０９、モータ２１０、各種バルブ等２１１および表示装置２１２を備えている。

増幅装置２００は、アンプＡ２０１、アッテネータ（ＡＴＴ）２０２およびアンプＢ２０３を備え、加速度センサ１１７の出力を増幅する機能を有する。アッテネータ２０２は、アンプＡの出力が所定のレベルを超えた場合にＯＮになり、それにより増幅装置２００の増幅率を低下させる。すなわち、増幅装置２００は、加速度センサ１１７の出力が所定の値を超えた場合に、アッテネータ２０２がＯＮになり、アッテネータ２０２における減衰作用の分だけ増幅率が低下する。

増幅装置２００の入力―出力特性の一例を図３に示す。この形態の増幅装置は、図３に示すように、入力電圧が所定のレベルを超えると、増幅率が低下する特性を示す。このような特性を示す回路は、折れ線回路して知られている。図３には、入力信号が小さい範囲では、直線３０１で示される増幅率が２０倍の入出力特性を示し、入力信号が大きい範囲では、直線３０２で示される増幅率が５倍の入出力特性を示す例が記載されている。

増幅率を変化させる動作点としては、低速回転領域における振動モードから高速回転領域における振動モードに変化する付近における加速度センサ１１７の出力電圧が選択される。この値は、洗濯槽兼脱水槽１０８の大きさ等により異なるので、実験的に求める必要がある。

以下、増幅装置２００の具体的な一例を説明する。図４は、増幅回路の一例を示す回路図である。図４に示す増幅回路は、折れ線回路の一例であり、図３に示すような入力―出力特性を有する。図４に示す増幅回路では、オペアンプ４２１と４２２が増幅器として機能し、オペアンプ４２３と４２４は比較器（コンパレータ）として機能する。また、抵抗４２７、４２８および４２９がアッテネータ（ＡＴＴ）４３０として機能する。

図２との対応でいうと、図４のオペアンプ４２１が図２のアンプＡ２０１に対応し、図４のアッテネータ４３０が図２のアッテネータ２０２に対応し、図４のオペアンプ４２２が図２のアンプＢ２０３に対応する。

図４に示す増幅回路において、入力信号は、まずオペアンプ４２１において増幅される。オペアンプ４２１の出力は、その＋側振幅がオペアンプ４２３において所定の＋側基準電位（基準電位Ａ）と比較され、その−側振幅がオペアンプ４２４において所定の−側基準電位（基準電位Ｂ）と比較される。

オペアンプ４２１の出力電圧の振幅の大きさが、基準電位Ａおよび基準電位Ｂにより決まる振幅の大きさ以下であれば、オペアンプ４２３におけるマイナス入力端子の電位はプラス入力端子の電位（＋側基準電位：基準電位Ａ）より小さい状態となるから、その出力はハイレベル（Ｖｃｃ電位）になる。この場合、ＰＮＰ型トランジスタ４２５のベースに加わる電位が高くなるので、ＰＮＰ型トランジスタ４２５の出力はＯＦＦとなる。

またこの場合、オペアンプ４２４のマイナス入力端子の電位は、プラス入力端子の電位（−側基準電位：基準電位Ｂ）より大きくなるので、その出力はローレベル（アース電位）となり、ＮＰＮ型トランジスタ４２６もまたＯＦＦとなる。

この状態においては、抵抗４２８および４２９の一端は開放状態になるので、アッテネータ４３０は機能しない。よって、オペアンプ４２１の出力はアッテネータ４３０によって減衰されずに、オペアンプ４２２に入力され、さらに増幅される。こうして、図４の増幅回路への入力信号が所定のレベル以下である場合、高増幅率（第１の増幅率）の増幅が行われる。

オペアンプ４２１の出力電圧の振幅の大きさが電位Ａおよび電位Ｂにより決まる値を超えた場合、上記の場合と反対にトランジスタ４２５および４２６はそれぞれＯＮとなる。すなわち、オペアンプ４２３のマイナス入力端子の電位はプラス入力端子の電位より大きくなるので、オペアンプ４２３の出力はローレベルとなり、トランジスタ４２５はＯＮになる。また、オペアンプ４２４のマイナス入力端子の電位はプラス入力端子の電位より小さくなるので、オペアンプ４２４の出力はハイレベルとなり、トランジスタ４２６もＯＮになる。

この場合、抵抗４２８の一端は基準電位Ａと同電位に、抵抗４２９の一端は基準電位Ｂと同電位になる様に設定されているので、アッテネータ４３０の機能が発現する。その結果、オペアンプ４２１の出力がアッテネータ４３０を介してオペアンプ４２２に入力されることになり、増幅装置としての増幅率は、第１の増幅率に比較して低下する。こうして、図４に示す増幅装置への入力信号が所定のレベルを超えた場合、増幅率が低下し、低増幅率（第２の増幅率）の増幅が行われる。ここで、第１の増幅率と第２の増幅率に連続性を持たせるために、抵抗４２８の一端は基準電位Ａと同電位に、抵抗４２９の一端は基準電位Ｂと同電位に、それぞれなるように各抵抗値が設定される。

図２に戻り、増幅装置２００の出力は、Ａ／Ｄコンバータ２０４に入力され、そこで所定のサンプリング間隔でサンプリングされる。Ａ／Ｄコンバータ２０４の出力は、制御装置２０６に入力され、制御装置２０６において洗濯槽兼脱水槽１０８の振動が評価される。また、制御装置２０６には、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数を検出する回転数検出装置２０７からの出力、洗濯機１０１に対する各種操作を行うための各種操作スイッチ２０８からの制御信号が入力される。

制御装置２０６は、モータ制御装置２０９に制御信号を出力し、モータ２１０の回転を制御する。また、制御装置２０６は、洗濯槽兼脱水槽１０８への注水を制御するバルブ（図示省略）や排水バルブ１１５の開閉や開閉状態を制御する。図２には、複数のバルブを総称して各種バルブ等２１１と表記している。表示装置２１２には、動作モードや操作内容に関する表示が行われる。表示装置２１２としては、ランプによる表示、ＬＣＤ画面による表示等が利用される。

次に加速度センサ１１７の一例を説明する。図５は、加速度センサの一例を示す平面図および断面図である。図５（Ａ）は平面図を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）をＢ―Ｂで切った断面図である。

加速度センサ１１７は、ＸＹＺ軸方向の直交する３軸の加速度を検出可能な３軸加速度センサである。この加速度センサ１１７は、ケーシング１、加速度検出部２、回路基板３、カバー４および端子５を備えている。ケーシング１には、凹部１１が形成されている。加速度検出部２には、矩形状の金属製薄板からなるダイヤフラム２１が備えられている。ダイヤフラム２１の一方の面には、その中央に錘２２が固定され、錘２２は凹部１１内に収められている。ダイヤフラム２１の他方の面には、薄膜状の圧電素子２３が密着して固定されている。圧電素子２３の表面には、電極２４、２６が形成され、この電極からは配線パターンが引き出され、この配線パターンは、取り出し電極２５ａ〜２５ｃに電気的に接続されている。なお、ダイヤフラム２１は、長方形状や正方形状等の矩形状の金属製薄板の他に、円形状の金属製薄板等が用いられる。

取り出し電極２５ａ〜２５ｃは、図示省略したワイヤボンディングにより回路基板３上の増幅回路に接続され、回路基板３上の増幅回路からの出力が端子５に現れるようになっている。なお、回路基板３上には、増幅回路を構成するＩＣチップ３１が配置されている。

加速度センサ１１７が加速度運動をすると、錘２２の慣性によりダイヤフラム２１に歪みが生じる。この歪みが圧電素子２３に作用して、ダイヤフラム２１の歪み具合に応じた電圧が電極２５ａ〜２５ｃに現れ、それが回路基板３上の増幅回路で増幅され、端子５から出力される。この構成では、加速度センサ１１７に加わる加速度の方向が、ダイヤフラム２１の歪み具合に反映されるので、３次元方向の加速度を個別に検出することができる。

例えば、図５に示すＸ軸方向およびＹ軸方向において、ダイヤフラム２１の中心に対して対向配置された一組の電極（例えば電極２４ａと電極２４ｂ）の部分において、圧縮または引っ張りに応じて発生する電荷の極性が互いに逆になるように圧電素子２３を設定しておく。また、略三角形状の４つの電極２６の部分においては、圧縮または引っ張りに応じて発生する電荷の極性が全て同じ極性になるように圧電素子２３を設定しておく。

この例によれば、加速度センサ１１７がＸ軸方向への加速度を受けた場合、錘２２がＸ軸方向に傾き、取り出し電極２５ａに電圧が現れる。この電圧は、加速度の向きが１８０度異なると、正負が逆転する。また例えば、加速度センサ１１７がＹ軸方向への加速度を受けた場合、錘２２がＹ軸方向に傾き、取り出し電極２５ｂに電圧が現れる。この電圧も加速度の向きが１８０度異なると、正負が逆転する。また例えば、加速度センサ１１７がＺ軸方向への加速度を受けた場合、錘２２がＺ軸方向に移動し、取り出し電極２５ｃに電圧が現れる。この電圧も加速度の向きが１８０度異なると、正負が逆転する。こうして、ＸＹＺの３軸方向に加わる加速度が電気信号として出力される。

本実施形態においては、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転軸に略直交する方向における加速度が検出できればよいので、加速度センサ１１７は１軸加速度センサとして機能し、出力端子は一つしか利用されず、残りの２軸の出力端子は利用されない。

（実施形態の動作）
次に図１および図２に示す洗濯機の脱水動作の動作手順の一例について説明する。図６は、洗濯機１０１の脱水動作の動作手順の一例を示すフローチャートである。

脱水が開始されると（ステップＳ４０１）、モータ１１１に通電が行われ、モータ１１１の回転が開始される（ステップＳ４０２）。脱水開始後、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数は時間経過に従って徐々に増加してゆき、その際に洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数が第１の回転数以上か、が判断される（ステップＳ４０３）。洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数が第１の回転数に到達していなければ、ステップＳ４０４に進み、第１回転数に到達していれば、ステップＳ４０６に進む。

第１の回転数は、低速回転領域における振動モードから高速回転領域における振動モードへの移行が発生する付近の回転数が選択される。第１の回転数としては、例えば１００回転（回転数／分）程度が選択される。通常の洗濯機の脱水動作においては、毎分１００回転程度の回転数において、振動のモードに変化が現れることが経験的に判っている。

ステップＳ４０３の判断がＮＯの判断である場合、それは、いまだ低速回転数状態における振動モードであり、振動の激化による回転の停止処理の可能性があるので、増幅装置２００（図２参照）の出力が第１の電圧以上か、の判断が行われる（ステップＳ４０４）。第１の電圧は、低速回転時における振動において、許容できない振動が生じた場合における増幅装置２００からの出力レベルとして決められる。

ステップＳ４０４の判断がＮＯである場合、それは洗濯槽兼脱水槽１０８に許容できない振動が発生していることを意味するので、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転を停止させる（ステップＳ４０５）。

ステップＳ４０４の判断がＹＥＳである場合、それは回転数が低速回転領域であり、且つ停止させる程度の振動ではないことを意味するから、ステップＳ４０３の前段階に戻り、ステップＳ４０３を再度実行する。

ステップＳ４０３の判断がＹＥＳである場合、増幅装置２００の出力が第２の電圧以下か、を判断し（ステップＳ４０６）、増幅装置２００の出力が第２の電圧以下であれば、ステップＳ４０７に進み、そうでなかればステップＳ４１０に進む。

第２の電圧は、洗濯槽兼脱水槽１０８に生じる高速回転時における振動が何らかの処置を施すべきレベル（許容はできるが、無視することができないレベル）の振動の検出値として設定される。

ステップＳ４０７においては、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転数が第２の回転数以上か、が判断される。ここで第２の回転数は、そのまま最高回転数に達しても問題がないと判断できるレベルの回転数付近から選択される。たとえば、設定された最高回転数が毎分１０００回転である場合、この第２の回転数として、毎分８００回転程度の回転数が選択される。

例えば、最高到達回転数が１０００回転程度である場合、８００回転付近において異常振動が発生していなければ、そのまま回転を継続し、１０００回転に到達させても、その間に異常振動が発生することはない。これは、８００回転の状態において既に安定な回転状態に到達しているからである。このような技術的な背景から、第２の回転数が選択される。

ステップＳ４０７の判断がＹＥＳである場合、ステップＳ４０８に進み、予め決められた最高回転数まで回転数が高められる。そして、最高回転数での脱水処理が所定の時間経過したか、を判断し（ステップＳ４０９）、所定の時間が経過していれば、ステップＳ４１５に進み、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転を停止する処理を行い、脱水を終了する（ステップＳ４１６）。他方で、所定の時間が経過していなければ、ステップＳ４０６の前段階に戻り、再度ステップＳ４０６以下が繰り返される。

ステップＳ４０９の判断がＮＯであっても、最高回転数での脱水が何ら問題なく進行していれば、ステップＳ４０６の判断はＹＥＳ、ステップＳ４０７の判断もＹＥＳとなり、ステップＳ４０６〜ステップＳ４０９の処理が、所定の時間が経過するまで繰り返される。

なお、最高回転数での脱水中において何らかの異常振動が発生した場合、ステップＳ４０６の判断がＮＯとなり、ステップＳ４１０以下の処理が実行される。

ステップＳ４１０においては、現在の回転数が特定の回転数、例えば４００回転程度であるかを判断し、特定の回転数より低い回転数であればステップＳ４１４に進み、洗濯槽兼脱水槽１０８の回転を停止する。

また現在の回転数が、特定の回転数以上であれば、ステップ４１１に進み回転数を増幅装置２００の出力に応じた所定の回転数に落とす処理が行われる。この所定の回転数は、予め増幅装置２００の出力に対応して設定しておけば良い。そして、その落とした回転数を所定の時間維持する（ステップＳ４１２）。

そして調整された回転数に応じた時間（脱水時間）が経過したか、が判断され（ステップＳ４１３）、所定の時間が経過していれば、ステップＳ４１５に進み、そうでなければステップＳ４１２の前段階に戻る。なお、ステップＳ４１３で判断される経過時間としては、増幅装置２００の出力に応じた所定の回転数と同様に、予め増幅装置２００の出力に対応した値を設定しておけば良く、例えばステップＳ４０９において判断される経過時間に比較して、１．５〜３倍程度の長さが設定される。

このように、振動が許容できるレベルにまで洗濯槽兼脱水槽１０８の回転を下げることで、脱水を中断させることなく最後まで脱水を自動的に行うことができる。

本実施形態においては、加速度センサの出力が所定の値を超えた段階でこの加速度センサの出力を増幅する増幅回路の増幅率が自動的に小さくなるように設定されているので、例えばステップＳ４０６における第２の電圧の検出において、Ａ／Ｄコンバータ２０４が入力オーバーにより飽和し、正確な計測が行えなくなる事態を避けることができる。

つまり、大きな加速度が検出される高速回転時において、加速度センサの出力レベルの増加に応じて、加速度センサの出力を増幅する増幅装置の増幅率を自動的に低下させる構成としているので、高速回転時における大きな加速度を正確に検出することができる。こうして、振動モードにあわせた最適な振動の検出を広いダイナミックレンジを確保しながら実現することができる。

２．他の実施形態
加速度センサの出力を増幅する増幅装置の構成は、図２に示すものに限定されるものではない。増幅装置として、アッテネータを用いるのではなく、入力レベルに応じて、自動的に増幅率を可変するゲイン可変アンプを用いることもできる。この場合も図３に示すような折れ線回路の特性となる回路構成を採用することが好ましい。

以下、折れ線回路の他の一例を説明する。図７は、増幅回路の一例を示す回路図である。図７に示す増幅回路は、折れ線回路の一例であり、図３に示すような入力―出力特性を有する。図７に示す増幅回路では、オペアンプ７０１と７０２が増幅器として機能し、オペアンプ７０３と７０４は、折れ線回路の特性を出すためのダイオード付反転増幅器７０５および７０６を構成する。

オペアンプ７０１の出力電圧が基準電位Ａおよび基準電位Ｂにより決まる出力電圧以下である場合、オペアンプ７０３および７０４は共に動作せず、オペアンプ７０２の動作に何ら影響を与えない。よって、この場合はオペアンプ７０１で増幅された信号がさらにオペアンプ７０２において増幅される高増幅率（第１の増幅率）の増幅が行われる。

オペアンプ７０１の出力電圧が基準電位Ａおよび基準電位Ｂにより決まる出力電圧を越えた値である場合、オペアンプ７０３は、入力電圧に応じて＋側振幅における波高値を抑圧した波形を出力し、オペアンプ７０４は、入力電圧に応じて−側振幅における波高値を抑圧した波形を出力する。

オペアンプ７０３および７０４の出力の位相は、オペアンプ７０１の出力の位相に対して反転（１８０°ずれた位相）しているので、オペアンプ７０２の−側入力端子において、ダイオード付反転増幅器７０５の出力は、オペアンプ７０１の出力の＋側波形をその出力電圧の大きさに応じて打ち消す位相関係となり、ダイオード付反転増幅器７０６の出力は、オペアンプ７０１の出力の−側波形をその出力電圧の大きさに応じて打ち消す位相関係となる。

このような動作が行われることで、オペアンプ７０１および７０２の２段増幅回路の増幅率は、ダイオード付反転増幅器７０５および７０６が動作しない場合に比較して、低いものとなる。つまり、図７に示す増幅装置においては、入力信号が所定のレベルを超えた場合、低増幅率（第２の増幅率）の増幅が行われることになり、図３に示すような特性を得ることができる。

本発明が適用可能な脱水槽は、回転軸が鉛直方向ではない所謂横型、あるいは斜め型（回転軸が鉛直方向に対して、４５度等の斜めに向いている構造）のものであってもよい。

本発明は、洗濯機の脱水槽の振動検出に利用することができる。

洗濯機の断面構造の一例を示す断面図である。 洗濯機の制御系の一例を示すブロック図である。 増幅装置の入力―出力特性の一例を示す線図である。 増幅装置の一例を示す回路図である。 加速度センサの一例を示す平面図および断面図である。 洗濯機の脱水動作の動作手順の一例を示すフローチャートである。 増幅装置の他の一例を示す回路図である。

符号の説明

１０１…洗濯機、１０２…外側構造体、１０３…脚部、１０４…土台、１０５…外槽、１０６…吊り部材、１０７…スプリング、１０８…洗濯槽兼脱水槽、１０９…攪拌翼、１１１…モータ、１１２…回転軸、１１３…軸受け、１１４…洗濯物、１１５…排水バルブ、１１６…フレキシブルホース、１１７…加速度センサ、２０１…アンプＡ、２０２…アッテネータ（ＡＴＴ）、２０３…アンプＢ、２０４…Ａ／Ｄコンバータ、２０６…制御装置、２０７…回転数検出装置、２０８…各種操作スイッチ、２０９…モータ制御回路、２１０…モータ、２１１…各種バルブ等、２１２…表示装置、４２１…増幅器を構成するオペアンプ、４２２…増幅器を構成するオペアンプ、４２３…比較器を構成するオペアンプ、４２４…比較器を構成するオペアンプ、４２５…アッテネータをＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ、４２６…アッテネータをＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ、４２７…アッテネータを構成する抵抗、４２８…アッテネータを構成する抵抗、４２９…アッテネータを構成する抵抗、４３０…アッテネータ、７０１…増幅器を構成するオペアンプ、７０２…増幅器を構成するオペアンプ、７０３…ダイオード付反転増幅器を構成するオペアンプ、７０４…ダイオード付反転増幅器を構成するオペアンプ、７０５…ダイオード付反転増幅器、７０６…ダイオード付反転増幅器、１…ケーシング、２…加速度検出部、３…回路基板、４…カバー、５…端子、１１…凹部、２１…ダイヤフラム、２２…錘、２３…圧電素子、２４…電極、２５ａ〜２５ｃ…取り出し電極、２６…電極、３１…ＩＣ等。

Claims (5)

1. 脱水槽の振動を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの出力を増幅する増幅装置と
   を備え、
   前記脱水槽の低速回転時において、前記増幅装置は第１の増幅率で前記加速度センサからの出力を増幅し、
   前記脱水槽の高速回転時において、前記増幅装置は前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で前記加速度センサからの出力を増幅することを特徴とする脱水槽の振動検出機構。
2. 前記加速度センサは、前記脱水槽の回転軸に対して略直交する方向における振動を検出することを特徴とする請求項１に記載の脱水槽の振動検出機構。
3. 前記増幅率の切り替えは、前記加速度センサの出力が所定の値を超えた段階で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の脱水槽の振動検出機構。
4. 前記増幅率の切り替えは、前記脱水槽の振動モードの遷移に合わせて行われることを特徴とする請求項１または２に記載の脱水槽の振動検出機構。
5. 脱水槽の振動を加速度センサで検出し、該検出信号を増幅装置によって増幅する脱水槽の振動検出方法であって、
   前記脱水槽の低速回転時に比較して、前記脱水槽の高速回転時における前記増幅装置の増幅率を低下させることを特徴とする脱水槽の振動検出方法。

Images