JP2011050662A - 洗濯機およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】循環洗浄方式を有して濁度検知手段により洗濯物の汚れを検知可能な洗濯機において、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させること。
【解決手段】外槽２内の洗濯水が循環可能な循環経路９と、循環経路９に洗濯水を強制的に循環させる循環ポンプ１５と、循環経路９に対向して取り付けられた発光素子１１と受光素子１２からなる濁度検知手段１０と、発光素子１１への通電と遮断を切り替えるスイッチング回路１６と、スイッチング回路１６を制御する制御装置１７を備え、制御装置１７は、発光素子１１への通電比が１０％以下になるようスイッチング回路１６をパルス駆動するようにしたことで、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、洗濯水の濁度（衣類の汚れ）に応じて洗濯時間やすすぎ回数などの運転内容を設定する洗濯機に関するものである。

一般家庭で使用される洗濯機において、その運転内容は、洗濯槽内の洗濯物（衣類）量に応じて使用者が操作部を操作して（あるいは洗濯機の制御装置が布量を検知し布量に応じて自動的に）洗い時間やすすぎ回数などを設定し、運転シーケンスが実行されるのが一般的である。

しかしながら、布量に応じて設定する洗濯時間は、汚れの大小に関係なく洗浄性能を確保するため汚れが大きい場合の洗濯時間を設定せざるを得ず無駄が多かったのに対して、近年では、濁度検知手段を用いて洗濯物の汚れを洗い行程における洗濯水の濁度の大小により検知し、洗濯物の汚れが少ない場合、（洗い性能やすすぎ性能などの基本性能を十分に確保できる範囲内で）当初に設定した運転内容よりも洗い時間やすすぎ回数を減らして運転することで電気代や水道代を節約する省エネ型の洗濯機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来の洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図を示したものである。

図８に示すように、制御装置１３は、マイコンなどからなる制御手段１４などから構成し、発光素子１１の発光制御や受光素子１２からの出力電圧値を取り込み、この出力電圧値を排水弁上部の配管２５内部の洗濯水の濁度として処理を行い、この濁度をもとにして洗濯時間やすすぎ回数を設定し、給水弁（図示せず）や排水弁（図示せず）を動作させ外槽内の水の出入りや、逐次一連の制御を行い洗濯物の洗い、すすぎ、脱水等を行っていた。

制御装置１３による洗濯物の汚れを検知する流れは、発光素子（赤外線ＬＥＤ）１１に（汚れた洗濯水を透過する、つまり、赤外線の光量は減衰するものの汚れた洗濯水を突き抜ける程の大きな光量を発光するのに見合った）一定の電流Ｉｆを連続して流すことで光量を一定にしておき、循環経路９内部の洗濯水が濁ってくることにより赤外線透過度が落ちることで受光素子（フォトトランジスタ）１２に到達する光量が低下するため受光素子１２に流れる光電流Ｉｃが少なくなり検知電圧が増加し、これを制御手段１４に入力することで洗濯水の濁度や時間による濁度の変化を知ることができ、汚れの量や洗浄の完了を判定することができるのである。

特開平２−２７７４９８号公報

しかしながら、従来の構成では、濁度検知手段が取り付けられた排水弁上部の配管内部が経年変化で汚物が付着しやすい環境でも赤外線透過が行えるように、発光素子（赤外線ＬＥＤ）に連続的に電流Ｉｆを流し続ける、あるいは、発光素子に間欠動作（パルス駆動）させたとしても通電と遮断時間を合わせた全区間に対する通電している時間の比率（通電比率）は５０対５０などと大きいため、単に通電時間が多くて電気代がかさむばかりで
なく、大きな電流Ｉｆの通電時間が長くなることで発光素子の著しい劣化により、しばしば耐久性が確保できないという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、濁度検知手段により洗濯物の汚れを検知可能な洗濯機において、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯槽内の洗濯水が循環可能な循環経路と、前記循環経路に洗濯水を強制的に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に対向して取り付けられた発光素子と受光素子からなる濁度検知手段と、前記発光素子への通電と遮断を切り替えるスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記発光素子への通電比が１０％以下になるよう前記スイッチング回路をパルス駆動するようにしたものである。

これにより、発光素子に大きな電流Ｉｆを流す場合でも通電比が小さいことから、経年変化による発光素子の劣化を抑えることができ、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることが可能となる。

本発明の洗濯機は、発光素子に大きな電流Ｉｆを流す場合でも通電比が小さいことから、経年変化による発光素子の劣化を抑えることができ、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態１および２の洗濯機の概略構成図 同洗濯機の濁度検知手段の水平方向からの断面図 同洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図 同洗濯機の運転経過時間Ｔと洗濯水の濁度（検知電圧）との関係を表すグラフ 同洗濯機の濁度検知タイミングチャート 本発明の実施の形態３の洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図 本発明の実施の形態４の洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図 従来の洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図

第１の発明は、洗濯槽内の洗濯水が循環可能な循環経路と、前記循環経路に洗濯水を強制的に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に対向して取り付けられた発光素子と受光素子からなる濁度検知手段と、前記発光素子への通電と遮断を切り替えるスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記発光素子への通電比が１０％以下になるよう前記スイッチング回路をパルス駆動するようにしたことにより、発光素子に大きな電流Ｉｆを流す場合でも通電比が小さいことから、経年変化による発光素子の劣化を抑えることができ、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明の洗濯機おいて、制御装置は、前記発光素子への通電比を変更可能にしたことにより、発光素子をパルス駆動する際に、発光素子の部品バラツキから素子に通電を開始してから実際に点灯するまでに要する時間がかかる場合でも、通電比を変更する（つまり通電時間を変化させる）ことにより発光素子を安定して発光させることが可能となる。

第３の発明は、特に、第１の発明の洗濯機おいて、前記発光素子の発光出力を増減可能な発光出力制御回路を備え、制御装置は、前記発光出力制御回路により循環経路の汚れに応じて発光素子の発光出力を増減するようにしたことにより、汚れがない状態で受光側の検知電圧を基準の値（例えば、１Ｖなど）になるよう発光出力制御回路を用いて発光素子の光量を調整する場合、パルス駆動を行い発光素子に流すことのできる電流Ｉｆの最大値は、パルス駆動をしない場合のそれに比べて大きな電流を流すことができるため、発光素子の光量調整幅が大きくすることが可能となる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明の洗濯機おいて、設定する通電比の値、あるいは、発光素子に流す電流値を記憶する記憶手段を備えたことにより、次回の運転においても、通電比や電流値を読み出すことで、これらを再設定することなく素早く発光素子の出力が可能となる。

第５の発明は、特に、第１〜４発明の洗濯機の少なくとも一つをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、この構成によれば、プログラムであるのでマイコンなどを用いて本発明の洗濯機の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が容易にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、背景技術と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の概略構成図、図２は、同洗濯機の濁度検知手段の水平方向からの断面図、図３は、同洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路図、図４は、同洗濯機の運転経過時間Ｔと洗濯水の濁度（検知電圧）との関係を表すグラフ、図５は、同洗濯機の濁度検知タイミングチャートを示したものである。

図１において、洗濯機全体の外箱１の内部に外槽２が配設され、さらに外槽２の内側に洗濯槽としてのドラム３が水平方向から少し傾斜した回転軸によって回転可能な状態で配設されている。ドラム３は、外槽２の背面にモータ４が接続されてモータ４の回転によりドラム３が回転するようになっている。また、ドラム３は、外周面に複数の通水孔（図示せず）が設けられており、洗濯槽、脱水槽、乾燥槽としても機能するものである。

外槽２の最低部には、取水口５が接続されており、排水弁６につながっており、排水弁６は排水管７につながっている。また、取水口５と排水弁６の間からは取水口５から取り込んだ洗濯水をドラム３に吐出する吐出口８につながった循環経路９が連通しており、外槽２の洗濯水やすすぎ液を循環できるようにしている。循環経路９には洗濯水の状態を検知する濁度検知手段１０が設置されている。

濁度検知手段１０は、図２に示すように、赤外線ＬＥＤ等の発光素子１１とフォトトランジスタ等の受光素子１２で構成された濁度センサーが循環経路９を挟んで鉛直方向に対して中央付近である左右にそれぞれ配置されている。これらの素子に挟まれた部分の循環経路９は透光性の材料でできており、発光素子１１から発光した光を循環経路９中の洗濯水を通して受光素子１２で受光して電圧に変換して出力する。このため、濁度検知手段１０は受光素子１２が外部からの光を受光しないように、遮光された密閉構造としている。

図３に示すように、制御装置１７は、マイコンなどからなる制御手段１８などから構成
し、直流電流を通電または遮断するスイッチング回路１６を介して発光素子１１の発光制御を行うとともに、受光素子１２からの出力電圧値を取り込み、この出力電圧値を循環経路９中を通過する洗濯水の濁度として処理を行い、この濁度をもとにして洗濯時間やすすぎ回数を設定し、給水弁（図示せず）や排水弁６を動作させ外槽２内の水の出入りや、モータ４の駆動やヒータ（図示せず）の動作など逐次一連の制御を行い洗濯物（衣類）の洗い、すすぎ、脱水（および乾燥）を行う。

洗い工程における洗濯水はドラム３を回転することで、洗剤や撹拌によって洗濯物からの汚れが溶け出して徐々に濁ってくる。循環ポンプ１５を動作させることにより洗濯水は取水口５より入り、濁度検知手段１０のある循環経路９を通って吐出口８からドラム３にまで循環する。

具体的には、図４に示すように、洗い工程において、検知電圧は初期Ｖｏ＝１Ｖから汚れが溶け出していくと徐々に検知電圧が上がり、汚れが大きいほど電圧幅ΔＶ（例えばΔＶａやΔＶｂ）が大きくなっていくが、汚れが洗濯水に溶け出しきるとΔＶの変化は無くなり、これ以上洗っても洗浄効果はないので洗い工程を止める目安にもなる。

循環ポンプ１５を用いて循環経路９中に濁度検知手段１０を設ける大きな利点は３つあり、１つ目は、循環ポンプ１５動作させることによって洗濯水に溶け出した汚れの濁度がドラム３内部の各所で極めて均質化されることであり、２つ目、循環経路９内部は洗剤の含まれた水であるため気泡が多く存在するが濁度検知手段１０の置かれた水平位置にある循環経路９ではより気泡が上方に流れるため発光素子１１と受光素子１２は循環経路９の中央付近に配置しているので気泡に影響されず洗濯水の濁度を正確に測定できることであり、３つ目は、循環ポンプ１５を動作することで循環経路９内部は（排水弁６の周囲や排水管７に比べて）澱みが少ないため経年変化に対して配管内側壁に汚物が付着しにくいことである。

以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。

制御装置１７の制御手段１８によりＳＷ端子の信号をオン・オフすることでスイッチング回路１６を介して発光素子１１にパルス電流が流れる。ＳＷ端子の信号をオン・オフ周期については図５に一例を示したが、図５のＳＷ出力のようにオン時間とオフ時間を足した全区間は２５０ミリ秒（ｍＳ）に対して、オン時間は１０％以下の２５ｍＳであり、ＳＷ端子からのオン出力指令直後から、発光側出力（発光素子１１の明るさ）は徐々に増して８ｍＳ後には安定した光量の値になる。

発光素子１１から発せられた光は、循環経路９を透過して汚れの分だけ減衰した後に受光素子１２に到達して受光量に応じた光電流Ｉｃが流れるのと同時に検知電圧（図５の受光側検知電圧）の値がパルス状に下がり、もっとも波形が低い位置の電圧を、その時点での汚れの大きさとしてマイコンで取り込む。マイコンでは、ＳＷ端子から発光素子１１への出力指令を出したタイミングを知っているので、その時点から８〜９ｍＳ後に受光側検知電圧を読み込むことは容易である。

これにより、制御装置１７によるスイッチング回路１６を使った発光素子１１のパルス駆動とタイミングを計って検知電圧の値を制御装置に取り込む一対の作業により、従来の発光素子１１に対して連続通電を行って濁度検知を行っていたのと同等の精度を確保することが可能となる。

さらに、本発明の主目的である耐久性の向上について、発光素子１１に大きな電流Ｉｆを流す場合でも通電比が小さいことから、経年変化による発光素子１１の劣化を抑えるこ
とができ、ひいては耐久性を向上させることが可能となる。

なお、本実施例では、タイミングチャートにて具体的な数値を挙げて説明したが、この数値が本発明を限定するものではない。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における洗濯機の構成は、本実施の形態１と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。

本発明の実施の形態２と実施の形態１との違いは、制御装置１７の制御手段１８がＳＷ端子から発光素子１１へのＳＷ端子の信号をオン・オフする通電比を一義的に１０％に固定するのではなく変更可能にしたことである。変更可能と書いたが通電比が２０％以上に大きくするのであれば電流Ｉｆが流れる時間が増えて結果として耐久性を確保できないので意味がないが、発光素子１１の部品バラツキにより、ＳＷ端子からのオン出力指令直後から、発光側出力（発光素子１１の明るさ）は徐々に増して安定するまでにはバラツキがあるので、光量が安定するまでに要する時間が長い場合にはオン比率を１１％程度に伸ばし、逆に短い場合にはオン比率を９％に短くするものである。

これにより、発光素子１１をパルス駆動する際に、発光素子１１の部品バラツキから素子に通電を開始してから実際に点灯するまでに要する時間がかかる場合でも、通電比を変更する（つまり通電時間を変化させる）ことにより発光素子１１を安定して発光させることが可能となる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路である。図６において、発光出力制御回路１９は、すすぎ工程の給水中など循環経路９が清水で満たされている（つまり汚れがない）状態の時に、受光側の検知電圧Ｖが基準値Ｖｏ（例えば１Ｖ）となるように発光素子１１の発光出力電流を制御するものである。この発光出力制御回路１９は、Ｄ／ＡＡ変換回路を内蔵しており、制御手段２１からのＰＷＭ信号をアナログ信号に変換しトランジスタのベース電圧を制御してエミッタ端子電圧を制御することで、コレクタに接続された発光素子１１の順電流Ｉｆを制御する。その他の構成は、制御装置２０、制御手段２１と表記している以外、実施の形態１と同じである。

以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。

本発明の実施の形態１との違いは、図６の発光出力制御回路１９により発光素子１１に流れる順電流Ｉｆを制御することで光量を調整することが可能である。

これにより、汚れがない状態で受光側の検知電圧を基準の値（例えば、１Ｖなど）になるよう発光出力制御回路１９を用いて発光素子１１の光量を調整する場合、パルス駆動を行い発光素子１１に流すことのできる電流Ｉｆの最大値は、パルス駆動をしない場合のそれに比べて大きな電流を流すことができるため、つまり発光素子１１の光量調整幅が大きくすることが可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態における洗濯機の濁度検知手段とその周辺回路である。図７に示すように、実施の形態２または３において、設定する通電比の値、あるいは、発光素子に流す電流値を記憶する記憶手段２２を有している。その他の構成は、制御装置２３、制御手段２４と表記している以外は実施の形態１〜３と同じある。

これにより、次回の運転においても、通電比や電流値を読み出すことで、これらを再設定することなく素早く発光素子１１の出力が可能となる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、濁度検知手段の経年変化による発光素子の劣化を抑えることができ、濁度検知の精度を落とすことなく耐久性を向上させることが可能となるので、同様にして、食器洗い乾燥機など洗う対象物の汚れを洗濯水の濁度に応じて運転内容を設定する家電機器の濁度検知手段などの用途にも適用できる。

１ 外箱
２ 外槽
３ ドラム
４ モータ
５ 取水口
６ 排水弁
７ 配水管
８ 吐出口
９ 循環経路
１０ 濁度検知手段
１１ 発光素子
１２ 受光素子
１５ 循環ポンプ
１６ スイッチング回路
１７ 制御装置
１８ 制御手段

Claims (5)

1. 洗濯槽内の洗濯水が循環可能な循環経路と、前記循環経路に洗濯水を強制的に循環させる循環ポンプと、前記循環経路に対向して取り付けられた発光素子と受光素子からなる濁度検知手段と、前記発光素子への通電と遮断を切り替えるスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記発光素子への通電比が１０％以下になるよう前記スイッチング回路をパルス駆動するようにした洗濯機。
2. 制御装置は、前記発光素子への通電比を変更可能にした請求項１記載の洗濯機。
3. 発光素子の発光出力を増減可能な発光出力制御回路を備え、制御装置は、前記発光出力制御回路により循環経路内の汚れに応じて発光素子の発光出力を増減するようにした請求項１記載の洗濯機。
4. 設定する通電比の値、あるいは、発光素子に流す電流値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の洗濯機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機の少なくとも１つの手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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