JP2007167175A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯物の洗濯状態との高い相関関係が得られ、洗濯効率を向上させた洗濯機を提供すること。
【解決手段】内部に洗濯物を入れて回転軸の軸回りで回転するスピンバスケット４と、前記スピンバスケット４が発生する振動音響信号を検出するマイク１５と、マイク１５による検出結果とあらかじめ設定されている洗濯状態を示す基準データとを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて前記洗濯物の洗濯状態を制御するバスケット回転制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば洗濯物の材質などに応じて洗濯状態を調整可能な洗濯機に関する。

ドラム式洗濯機の洗濯工程において、スピンバスケット内に入れられた洗濯物をリフタでかき上げた後、落下させてスピンバスケットに衝突させるたたき洗いが行われている。このたたき洗いは、より強く洗濯物をスピンバスケットに衝突させることで洗浄効果を高めることができるが、衝突時に発生する洗濯物同士の摩擦や洗濯物とスピンバスケットとの摩擦による洗濯物の布損傷度が大きくなるという特徴を有している。

ところで、洗濯機には、洗濯物の汚れを効率的に除去したい場合や、布損傷度の低い状態で洗濯を行いたい場合など、洗濯物に応じて洗浄効果や洗濯物の布損傷度などの洗濯効果が所望の結果となるように、洗濯状態を可変とすることが望まれている。
そこで、洗濯物のたたき洗いの状態を検出し、最適なたたき洗い状態となるようにスピンバスケットの回転速度などを制御する洗濯機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この洗濯機では、スピンバスケットを回転させる回転モータの駆動電流や回転数の変化を検出することで洗濯物の洗濯状態を判断し、所望の駆動電流や回転数とすることで、たたき洗い状態を最適化することが記載されている。
特開２００４−３５０９８３号公報

しかしながら、上記従来の洗濯機には、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来の洗濯機においては、スピンバスケットを回転させるモータの回転数の変動やモータ中に流れる電流を検知しているため、必ずしも洗濯物の洗濯状態との高い相関関係が得られるとは限らないという問題がある。特に、ドラム型洗濯機に特有のたたき洗い状態の検出において、十分なたたき洗い状態の検出精度が得られないという問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、洗濯物の洗濯状態との高い相関関係が得られ、洗濯効率を向上させた洗濯機を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の洗濯機は、内部に洗濯物を入れて回転軸の軸回りで回転するスピンバスケットと、前記スピンバスケットが発生する振動音響信号を検出する振動音響検出手段と、該振動音響検出手段による検出結果とあらかじめ設定されている洗濯状態を示す基準データとを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて前記洗濯物の洗濯状態を制御する洗濯状態制御手段とを備えることを特徴とする。

この発明では、洗濯物とスピンバスケットとが衝突する際に発生する振動音響信号を検出することで、スピンバスケットを回転駆動させるモータの駆動電流や回転数を検出することと比較して、洗濯物のたたき洗い状態を精度よく検出できる。したがって、洗濯物のたたき洗い状態と高い相関関係が得られ、洗濯状態の精度のよい制御を行うことができる。
すなわち、スピンバスケットの回転によって掻きあげられた洗濯物は、スピンバスケットから落下してスピンバスケットの下部に衝突する。ここで、この衝突時に振動に伴う音響信号が発生する。この振動音響は、洗濯物の材質やスピンバスケットからの落下する直前の位置エネルギーなどによって定められており、洗濯物のたたき洗い状態と高い相関関係を有している。そこで、あらかじめ洗濯物に応じて最適なたたき洗い状態を示す振動音響を基準データとして設定しておき、この基準データと検出した振動音響とを比較してこれらに基づいてたたき洗い状態を制御する。これにより、洗濯物に応じて洗浄状態及び布損傷度を最適化することができる。
このように、洗濯物のたたき洗い状態と高い相関関係を有する衝突時における振動音響を利用しているので、精度のよい洗濯状態の検出ができると共に、洗濯物に応じた洗濯効率を高めることができる。

本発明の洗濯機によれば、振動音響信号を検出することによりたたき洗い状態を算出することで、実際のたたき洗い状態と高い相関関係が得られ、洗濯状態の制御が精度よく行える。したがって、洗濯物に応じて洗浄状態及び布損傷度を最適化して、洗濯物に応じた洗濯効率を向上させることができる。

以下、本発明にかかる洗濯機の一実施形態を、図を参照しながら説明する。
本実施形態における洗濯機１は、洗濯工程、脱水工程及び乾燥工程を行うことが可能なドラム式洗濯機である。そして、洗濯機１は、図１及び図２に示すように、筐体２と、筐体２の内部に配置されたタブ３と、タブ３の内部に配置されたスピンバスケット４と、スピンバスケット４を回転軸Ａの軸回りで回転させるバスケット回転用モータ５と、スピンバスケット４内に温風を供給する乾燥手段６と、スピンバスケット４に対する注排水を行う注排水手段７と、これらを制御する制御部８とを備えている。

タブ３は、有底円筒状を有しており、その中心軸が水平面とほぼ平行であって開口が形成されており、その開口端において扉１３と弾性支持体によって接続されている。また、タブ３は、筐体２の内部においてバネ１１やダンパ１２によって吊り下げ支持されている。そして、タブ３の開口端は、筐体２の前面に設けられた扉１３によって開閉可能となっている。
また、タブ３の後端には、スピンバスケット４の後述する主軸２１を回転可能に片持ち状態で支持する軸受１４が設けられている。
さらに、タブ３の下部には、スピンバスケット４と洗濯物との衝突時において発生する振動音響を検出するマイク（振動音響検出手段）１５が設けられている。このマイク１５は、例えばコンデンサマイクによって構成されており、取得した振動音響情報を制御部８の後述する音響信号分析部５２に出力する構成となっている。

スピンバスケット４は、タブ３と同様に有底円筒状を有しており、その中心軸である回転軸Ａがタブ３の中心軸と一致するように配置されている。また、スピンバスケット４は、その後方端にスピンバスケット４を回転軸Ａの軸回りで回転可能とする主軸２１が設けられている。そして、スピンバスケット４は、この主軸２１がタブ３の軸受１４によって軸支されている。

また、スピンバスケット４の内周面には、周方向等間隔で４箇所にリフタ２２が配設されている。このリフタ２２は、スピンバスケット４の前方部から後方部にわたって回転軸Ａと平行となるように形成された突条であって、スピンバスケット４の回転に伴って洗濯物をかき上げる構成となっている。
さらに、スピンバスケット４には、スピンバスケット４の内部とタブ３とを連通する貫通孔である通水孔２３が複数形成されている。そして、スピンバスケット４は、洗濯時にはこの通水孔２３を介して、タブ３に注水された水をスピンバスケット４内に供給し、一方、脱水時には洗濯物から脱水された水をスピンバスケット４からタブ３に飛散させる構成となっている。

バスケット回転用モータ５は、例えばＤＣモータであって、主軸２１をその軸心の軸回りで回転させる構成となっており、制御部８の後述するバスケット回転制御部５１によって回転制御されている。

乾燥手段６は、タブ３の上方に設けられており、ヒータ３１と、ファン３２と、ファン３２を回転させるファン回転用モータ３３とを備えており、ヒータ３１とファン３２とによって温風を形成する。また、乾燥手段６は、一端がスピンバスケット４の後端に臨み、他端がスピンバスケット４の前端に臨むダクト３４を備えており、形成された温風をスピンバスケット４の後端からスピンバスケット４内に送り出し、スピンバスケット４の前端からダクト３４内に送り込む構成となっている。

注排水手段７は、タブ３内に注水する注水管４１と、注水管４１に設けられた注水用バルブ４２と、タブ３から排水する排水管４３と、排水管４３に設けられた排水用バルブ４４とを備えている。
注水管４１は、洗濯機１の外部に設けられている水道管とタブ３の後端とを接続しており、タブ３及びスピンバスケット４に形成された通水孔２３を介してスピンバスケット４内に水を供給するように構成されている。
また、排水管４３は、一端がタブ３の下部に接続されており、タブ３及び通水孔２３を介してスピンバスケット４内の水を排水するように構成されている。

制御部８は、バスケット回転用モータ５の回転を制御するバスケット回転制御部（洗濯状態制御手段）５１と、マイク１５で検出した振動音響を分析する音響信号分析部５２と、後述する操作パネル５７によって設定された洗濯条件から基準データを生成する基準データ生成部５３と、洗濯状態と基準データとを比較する比較部（比較手段）５４と、乾燥工程においてスピンバスケット４内に温風を循環させる乾燥制御部５５と、注排水を制御する注排水制御部５６とを備えている。

音響信号分析部５２は、振動音響信号を分析して音響信号を生成し、比較部５４に出力する構成となっている。
基準データ生成部５３は、洗濯物の材質や量などに応じて最適な洗濯状態を示す音響信号である基準データを複数格納されたメモリ（図示略）を有しており、上記操作パネル５７からの操作によって複数の基準データのうちの１つを選択する構成となっている。そして、基準データ生成部５３は、その選択した１つの基準データを比較部５４に出力する構成となっている。すなわち、基準データ生成部５３では、上記操作パネル５７で入力された洗濯条件に応じた基準データが設定される。
比較部５４は、検出した音響信号と基準データとを比較し、音響信号と基準データから洗濯物の洗濯状態を判別して最適な洗濯状態とするためのスピンバスケット４の回転数を算出する構成となっている。そして、比較部５４は、導出したスピンバスケット４の回転数をバスケット回転制御部５１に出力する構成となっている。
また、筐体２の上部には、操作パネル５７が設けられており、洗濯物の材質や量などに応じた洗濯工程や脱水工程、乾燥工程の選択などを行うことができるように構成されている。

次に、このような構成の洗濯機１による洗濯物の洗濯方法について説明する。
まず、扉１３を開状態としてスピンバスケット４内に洗濯物を投入し、扉１３を閉状態とする。そして、操作パネル５７で所定の操作を行うことにより洗濯工程を開始する。
これは、注排水制御部５６が、注水用バルブ４２を開状態として注水管４１からスピンバスケット４内に水を供給し、所定量の注水後に注水用バルブ４２を閉状態として水の供給を停止する。そして、バスケット回転制御部５１が、スピンバスケット４を回転軸Ａの軸回りで所定の回転運動となるように回転させる。このとき、リフタ２２がスピンバスケット４の回転に伴って洗濯物をかき上げる。そして、リフタ２２で掻きあげられた洗濯物がスピンバスケット４の上部において落下してスピンバスケット４の下部に衝突する。これにより、たたき洗いが行われる。なお、スピンバスケット４内には洗剤が適宜供給されている。
ここで、洗濯物をかき上げた後にスピンバスケット４と衝突させたときにおける振動音響をマイク１５で検出し、この検出結果に基づいてスピンバスケット４の回転を調整することにより、洗濯物に応じた最適なたたき洗い状態が得られている。このスピンバスケット４の回転の制御方法については後述する。

所定の回転運動の終了後、注排水制御部５６が、排水用バルブ４４を開状態として排水管４３からスピンバスケット４内の水を排水した後、排水用バルブ４４を閉状態とする。そして、再びスピンバスケット４内に水を供給した状態で回転運動を行った後、スピンバスケット４内の水を排水することで、すすぎ処理を行う。

続いて、洗濯物に含まれる水を排水する脱水工程を行う。これは、バスケット回転制御部５１がスピンバスケット４を回転軸Ａの軸回りで所定の回転速度となるように回転させる。また、注排水制御部５６は、排水用バルブ４４を開状態としておく。これにより、洗濯物に含まれる水が、スピンバスケット４の回転によって発生する遠心力によって通水孔２３を介してタブ３に飛散される。そして、タブ３に飛散された水を、排水管４３を介して排水する。

そして、洗濯物を乾燥する乾燥工程を行う。これは、乾燥制御部５５がファン３２を所定の回転速度となるように回転させ、ヒータ３１によりダクト３４内を加熱する。これにより、ダクト３４からスピンバスケット４内に温風が送り出され、この温風が洗濯物を加熱すると共に洗濯物中に含まれる水分を奪う。このとき、バスケット回転制御部５１がスピンバスケット４を回転軸Ａの軸回りで適宜回転させることで、乾燥手段６による洗濯物の乾燥が効率よく行われる。乾燥工程の終了後、扉１３を開状態としてスピンバスケット４内の洗濯物を回収する。
以上のようにして、洗濯機１により洗濯物の洗濯を行う。

次に、洗濯工程におけるスピンバスケット４の回転の制御方法について詳細に説明する。
洗濯工程では、最初に、操作パネル５７でスピンバスケット４内に投入した洗濯物の材質や量、所望する洗浄状態（例えば、洗濯物の汚れを効率的に除去したいときには強いたたき洗い、デリケートな衣類を洗いたいときには弱いたたき洗い）などを設定する。そして、基準データ生成部５３では、選択した材質や量、洗浄状態に基づいて、格納された複数の基準データの中から操作パネル５７で設定された条件に該当する最適なたたき洗い状態を示す１つの基準データを選択する。その後、基準データ生成部５３は、選択した基準データを比較部５４に出力する。

次に、スピンバスケット４を回転させて洗濯物の洗濯を開始すると、マイク１５が洗濯時に発生する振動音響を検出し、音響信号分析部５２に出力する。そして、音響信号分析部５２は、検出した振動音響から音響信号を生成し、比較部５４に出力する。ここで、マイク１５では、例えば、図３に示すような振動音響が検出される。この図において、時間Ｔ１は、リフタ２２によってかき上げられた洗濯物が落下し、スピンバスケット４と衝突した状態を示している。また、期間Ｔ２は、バスケット回転制御部５１がスピンバスケット４の回転方向を反転させる前の一時停止状態を示している。

図３に示すように、時間Ｔ１においては、１ｋＨｚ〜５ｋＨｚに洗濯物がスピンバスケット４と衝突することによって発生する特有の周波数成分が認められる。この周波数成分は、洗濯物の材質や量、リフタ２２でかき上げられて落下する直前の洗濯物の位置エネルギー、スピンバスケット４の回転数などによって定められるものである。すなわち、音響信号は、洗濯物の材質や量、位置エネルギー、スピンバスケット４の回転数などによって定められており、洗濯物のたたき洗い状態と高い相関関係を有している。ここで、例えば、リフタ２２でかき上げられた際の位置エネルギーが高い場合には高い周波数成分の信号強度が高くなり、位置エネルギーが低い場合には低い周波数成分の信号強度が高くなる。
したがって、洗濯物のたたき洗い状態と高い相関関係を有する振動音響を検出することで、洗濯物のたたき洗い状態が精度よく検出される。なお、洗濯工程時で発生する暗騒音の影響を防ぐために、音響信号として１ｋＨｚ程度以上の周波数成分を用いることが好ましい。

続いて、比較部５４は、音響信号分析部５２からの音響信号と、基準データ生成部５３からの基準データとを比較し、音響信号と基準データから洗濯物のたたき洗い状態を判別して最適なたたき洗い状態とするためのスピンバスケット４の回転数を算出する。そして、比較部５４は、算出したスピンバスケット４の回転数をバスケット回転制御部５１に出力する。
その後、バスケット回転制御部５１は、導出した回転数となるようにバスケット回転用モータ５を回転させる。そして、マイク１５はリフタ２２によってかき上げられた洗濯物がスピンバスケット４と衝突した際に発生する振動音響を検出し、上述と同様に、音響信号と基準データとを比較してスピンバスケット４の新たな回転数を導出する。以上のようにして、スピンバスケット４の回転数を制御しながら洗濯工程を行う。

このように構成された洗濯機１によれば、マイク１５で振動音響を検出することにより洗濯物のたたき洗い状態を算出することで、バスケット回転用モータ５の駆動電流や回転数を検出することによりたたき洗い状態を算出することと比較して、実際のたたき洗い状態と高い相関関係が得られ、洗濯状態の制御が精度よく行える。したがって、洗濯物に材質など応じて洗浄状態及び布損傷度などの洗濯効果を最適化して、洗濯効率を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、振動音響検出手段としてマイク１５を用いているが、洗濯機の警告音発生器として通常に用いられている圧電ブザーを用いて振動音響信号を検出してもよい。このように圧電ブザーをセンサとして用いることで、洗濯機１の製造コストの削減が図れる。また、振動音響検出手段は、振動音響や振動信号を検出することができれば、マイク１５や圧電ブザーに限られない。
また、検出した音響信号と基準データとを比較してスピンバスケット４の回転速度を制御しているが、スピンバスケット４内への注排水を行うなど、他の方法によって洗濯物の洗濯状態を制御してもよく、これらの制御を適宜組み合わせてもよい。

また、洗濯工程において、操作パネル５７により洗濯物の材質や量、所望する洗浄状態を入力し、基準データ生成部５３がこの入力に基づいて複数の基準データの中から１つを選択しているが、操作パネル５７による入力を行わずに基準データ生成部５３でこれらを判別して基準データを生成する構成としてもよい。この場合、例えば以下のようにして洗濯物の材質などを判別してもよい。まず、洗濯工程において、スピンバスケット４内に洗濯物を投入した後、スピンバスケット４に注水する前にスピンバスケット４を回転させる。そして、洗濯物とスピンバスケットとが衝突した際の振動音響をマイク１５で検出し、上述と同様に音響信号から洗濯物の材質や量を算出する。以上のようにして、洗濯物の材質などを判別し、判別結果から基準データを自動的に生成する。ここで、スピンバスケット４の回転時におけるバスケット回転用モータ５の駆動電流や回転数に基づいて洗濯物の材質や量などを算出してもよい。また、操作パネル５７により入力する構成と基準データ生成部５３が判別する構成とを組み合わせてもよい。

また、乾燥手段６が設けられているが、乾燥手段６を設けない構成としてもよい。
また、スピンバスケット４の主軸２１がバスケット回転用モータ５によって直接回転されているが、ベルトやプーリーなどによって構成されてバスケット回転用モータの回転を伝達するベルト伝達機構を介して主軸２１を回転させる構成としてもよい。
同様に、ファン回転用モータ３３も、上述のようなベルト伝達機構を介してファン３２を回転させる構成としてもよい。

本発明の一実施形態における洗濯機を示す断面図である。 図１の洗濯機を示すブロック図である。 マイクで検出した振動音響の周波数に対する強度分布を示す図である。

符号の説明

１ 洗濯機
４ スピンバスケット
１５ マイク（振動音響検出手段）
５１ バスケット回転制御部（洗濯状態制御手段）
５４ 比較部（比較手段）

Claims (3)

1. 内部に洗濯物を入れて回転軸の軸回りで回転するスピンバスケットと、
   前記スピンバスケットが発生する振動音響信号を検出する振動音響検出手段と、
   該振動音響検出手段による検出結果とあらかじめ設定されている洗濯状態を示す基準データとを比較する比較手段と、
   該比較手段の比較結果に基づいて前記洗濯物の洗濯状態を制御する洗濯状態制御手段とを備えることを特徴とする洗濯機。
2. 前記洗濯状態制御手段が、前記スピンバスケットの回転を制御することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記振動音響検出手段が、振動音を検出するマイクであることを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
   

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