JP2016158732A

JP2016158732A - 洗濯機

Info

Publication number: JP2016158732A
Application number: JP2015038436A
Authority: JP
Inventors: 安井　利彦; Toshihiko Yasui; 利彦安井; 尾関　祐仁; Sukehito Ozeki; 祐仁尾関
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05
Also published as: WO2016135792A1; DE112015006237T5; CN106574419B; CN106574419A

Abstract

【課題】洗濯液の洗剤自体による濁度に応じて濁度センサの感度を制御して、洗濯液の濁度をより正確に測定することができる洗濯機を提供する。【解決手段】循環経路１２内に設置された濁度センサ１７からの出力で洗濯液の汚れ量を判断し洗濯機の制御を行う制御部１６は、給水開始よりあらかじめ定められた第２の水位になった時点、または給水開始から所定時間が経過した時点、における濁度センサ１７の出力に基づく値をあらかじめ定められた値と比較して、この比較した結果によって濁度センサ１７の感度を変更するように構成された洗濯機である。【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯液の状態に応じて洗濯運転を制御する洗濯機に関する。

洗濯機は、使用者が洗濯物を洗濯槽に投入した後、設定された運転に応じて、給水部によって水道水が供給される。水道水は、あらかじめ既定量の洗剤が投入されている洗剤入れを介して洗剤とともに洗濯液として洗濯槽を収容する外槽に給水される。給水後は、洗濯槽を低速で回転させながら、洗濯物を十分に洗濯液で濡らす。その後、例えばドラム式洗濯機であれば、洗濯槽を一定時間、洗濯物が洗濯槽壁面に張り付かない程度の低速で回転させながら、濡れた洗濯物が回転に伴って洗濯槽の上部より落下する際の衝撃によって汚れを落とすことで洗浄を行う。

さらに、濁度センサによって洗濯液の濁度の変化を検知して、洗濯物の汚れ量や質を判断して洗濯時間やヒータ加熱時間などを制御して洗浄性能を安定させることが考えられている。しかし、粉末洗剤か液体洗剤かなどの洗剤の種別によっては、水に溶けたときの濁度がそれだけで高いものがある。このように、濁度が高いと光の透過量が減少して濁度センサの精度が悪くなるので、洗濯初期の濁度が高い場合は発光量を切り替えてセンサの精度を落とさないようにすることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特に、粉末合成洗剤には、硬水による洗浄性能の低下を防ぐために水軟化剤としてゼオライトなどが配合されている。この成分は白色で水に対して不溶性であるために配合割合が高いほど水に混ぜることで白く濁る。

特開昭５９−１４１９９２号公報

しかし、このような従来の構成では、洗濯初期に濁度が低ければ発光量を切り替えないが、その後の濁度が非常に高くならないとは限らない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗剤自体の濁度に応じて濁度センサの感度を制御して洗濯液の濁度をより正確に測定することができる洗濯機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の洗濯機は、給水開始よりあらかじめ定められた第２の水位になった時点、または給水開始から所定時間が経過した時点、における汚れセンサの出力に基づく値をあらかじめ定められた値と比較し、この比較した結果によって前記汚れセンサの感度を変更するように構成されたものである。これによって、汚れセンサの分解能の良い範囲を用いて洗濯液の濁度をより正確に測定することができる。

本発明の洗濯機は、洗濯液の洗剤自体による濁度などを検知して、濁度センサなどの汚れセンサの感度を制御するので、洗剤による濁度が高いものでも洗濯中の濁度をより正確に測定することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の概略構成図本発明の実施の形態１における洗濯機の給水工程のフローチャート

第１の発明における洗濯機は、洗濯物を収容して回転する洗濯槽と、前記洗濯槽を収容する外槽と、洗剤を投入して給水時に水とともに前記外槽へ洗剤を流し込む洗剤受けと、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記外槽の下部に接続されて洗濯液を取り込む取水管と、前記外槽の開口部の近傍に設けられ前記洗濯槽の内部に向けて開口した吐出口と、前記取水管に一端が連通して他端が前記吐出口に接続された循環経路を備える。さらに、前記循環経路に洗濯液を循環させる循環ポンプと、洗濯液の汚れ量を検知する汚れセンサと、前記汚れセンサからの出力により洗濯機の制御を行う制御部とを備える。そして、前記制御部は、給水開始よりあらかじめ定められた第２の水位になった時点、または給水開始から所定時間が経過した時点、における汚れセンサの出力に基づく値をあらかじめ定められた値と比較し、この比較した結果によって前記汚れセンサの感度を変更するように構成されたものである。これによって、汚れセンサの分解能の良い範囲を用いて洗濯液の濁度をより正確に測定することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、給水時の前記汚れセンサの出力に基づく値があらかじめ定められた値を超えた場合は、前記汚れセンサの感度を上げるように構成されたものである。これによって、汚れセンサの測定範囲を超えることがなくなる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、給水時の前記汚れセンサの出力に基づく値があらかじめ定められた値を超えた場合は、使用されている洗剤が粉末洗剤であると判別するように構成されたものである。これによって、粉末洗剤の閾値を設定して汚れ量の判定に用いることにより、精度よく判定することができるとともに、洗浄性能を向上することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記汚れセンサは、発光素子と受光素子で構成され、前記発光素子から発光した光を洗濯液を通して前記受光素子で受光して出力する濁度センサであり、前記制御部は、前記濁度センサの感度を上げるために、前記発光素子からの発光量を上げる、または前記受光素子の感度を上げるように構成されたものである。これによって、発光量の制御のみ、または受光感度の制御のみで濁度センサの分解能が高い状態に設定することができる。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記制御部は、給水時に前記循環ポンプの駆動を洗濯液が前記洗濯槽の内部に入らない程度に制御するように構成されたものである。これによって、給水中に洗剤を水と十分に混ぜることができ、洗剤自体による洗濯液の濁度をより正確に測定することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における洗濯機の概略構成を示したものである。図１において、洗濯機の外箱１の内部に、前面に開口部を有する外槽２が配設されている。さらに、外槽２の内側に洗濯槽としてのドラム３が、水平方向または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、有底円筒形状をなし、底
側となる背面にモータ４が接続され、モータ４の回転により回転する。また、ドラム３は外周面に多数の通水孔が設けられており、この通水孔に洗濯液や空気を通過させて、洗濯槽、脱水槽、乾燥槽としても機能する。

外槽２の上部には、給水弁１０が設けられている。給水口９は水道に接続され、給水弁１０は、運転工程に応じて外槽２やドラム３に給水する。給水弁１０と外槽２の間には洗剤受け１９が設置されており、洗剤受け１９に入れられた洗剤が水とともに外槽２へ流し込まれる。

外槽２の下部の最低部には、取水管５が接続されている。取水管５は、排水弁６につながっており、排水弁６は外部に排水する排水管７につながっている。

取水管５には外槽２に給水された洗濯液の水位を検知する水位センサ８が設置されている。水位センサ８は、給水開始後にすぐに反応する位置に設置される。水位センサ８は、たとえば隔膜（ダイアフラム）に加わる圧力を膜の変形として検出することで水位を検知する。隔膜の変形を検出する方法には、静電容量の変化やひずみゲージを使う。

また、循環経路１２が取水管５と排水弁６の間から連通し、循環経路１２の他端は、外槽２の開口部の近傍に設けられた吐出口１１に接続されている。吐出口１１は、ドラム３の内部に向けて開口し、取水管５から取り込まれた洗濯液をドラム３の内部に吐出する。外槽２やドラム３を満たしている洗濯液は、循環経路１２を循環して吐出口１１から洗濯物にかけられ、洗濯物に浸透して洗浄力を発揮する。循環ポンプ１３が循環経路１２に設けられており、循環経路１２に洗濯液を循環させる。制御部１６は、ドラム３の回転による水流などの通常洗浄力を制御する洗浄制御とは関係なく洗濯液を循環させることができる。

循環経路１２には、濁度センサ１７によって構成される汚れセンサが設置されている。汚れセンサは、洗濯液の光の透過度に基づく濁度や、導電率を測定することで洗濯液の汚れ量を判定することができる。本実施の形態では、濁度として光の透過度を測定する場合について説明するが、導電率を測定するセンサでも、導電率に差がある場合として適用することができる。

濁度センサ１７は、例えばＬＥＤなどの発光素子とフォトトランジスタなどの受光素子とで構成されている。そして、これらの発光素子と受光素子とは、透光性の材料でできた循環経路１２を挟んで配設される。濁度センサ１７は、発光素子から発光した光を洗濯液を通して受光素子で受光し、電圧に変換して出力する。濁度は洗濯液の汚れの程度を示すものであり、濁度センサ１７の受光素子の出力電圧から換算することで得られ、濁度が高いほど出力電圧が低い。つまり、循環経路１２を通過する洗濯液に洗濯物の汚れが多く溶け出して濁度が高くなると、低い電圧が出力される。初期の発光素子からの発光量は、例えば、汚れていないきれいな水が通った状態で受光素子の出力電圧が１Ｖになるように事前に設定される。

シーズヒータ等からなる加熱部１４が外槽２の底部に備えられている。制御部１６は、加熱部１４により洗濯液を加熱して、ドラム３内部の洗濯物を温水で洗浄する。さらに、水温を検知するための水温センサ１８が備えられている。

取水管５の近傍にはフィルタ１５が設置されている。洗濯液が循環する時に洗濯物の繊維や髪の毛などの異物が多く含まれると、循環ポンプ１３や排水管７が詰まってくる。これを防止するため、フィルタ１５は、洗濯物の繊維や髪の毛などの異物を取り除く。

制御部１６は、マイクロコンピュータなどで構成され、洗濯機の運転における、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程などのすべての工程の制御を行う。例えば、制御部１６は、水位センサ８や水温センサ１８からの信号を入力し、排水弁６と給水弁１０の開閉、モータ４、循環ポンプ１３や加熱部１４などの制御を行う。また、モータ４に流れる電流信号や回転角を検知して、ドラム３全体の重さから洗濯物の量を判定する布量検知部としての機能を有する。さらに、濁度センサ１７からの出力によって洗い工程やすすぎ工程の制御を行う機能などを有している。

次に、本実施の形態の洗濯機の動作について、図２の給水工程の制御フローチャートを参照しながら説明する。

使用者によって洗濯機に洗濯物が投入されて洗濯が開始されると、制御部１６は、給水工程を開始し、まず初めに、洗濯物の量を判定する（ステップＳ１）。この洗濯物の量の判定は、モータ４を駆動して洗濯物とともにドラム３を回転させるときのモータ４の電流の大きさ、電流変化量や回転角の変化などの少なくとも１つのモータ動作に関する情報を検出することによって行われる。

制御部１６は、この洗濯物の量をもとに基本的な給水量である第１の水位として決定する。たとえば、洗濯物の量を「少」と判定した時は、第１の水位を「低」水位とする。洗濯物の量を「中」と判定した時は、第１の水位を「中」水位とする。また、洗濯物の量を「多」と判定した時は、第１の水位を「高」水位とする。同時に、それぞれの洗濯物の量に応じた洗濯の設定時間を決定する（ステップＳ２）。

次に、制御部１６は、給水弁１０を開放して給水口９に接続した水道からの給水を開始する（ステップＳ３）。これにより、水道水が洗剤受け１９を介して外槽２に流し込まれる。洗剤受け１９には、洗剤が事前に投入されている。従って、水道水は洗剤が溶け込んだ洗濯液として外槽２やドラム３に流入する。

制御部１６は、給水量が第１の水位より低いあらかじめ定められた第２の水位になると（ステップＳ４）、濁度センサ１７の出力からその時点の洗濯液の濁度として測定し、濁度Ｄ０として記憶する（ステップＳ５）。

制御部１６は、使用されている洗剤の種別を濁度Ｄ０により判定する。濁度Ｄ０が所定値Ｋ０以上（Ｄ０≧Ｋ０）であれば（ステップＳ６のＹＥＳ）、使用されている洗剤は液体洗剤であると判断し、液体洗剤の閾値を設定して汚れ量の判定に用いる（ステップＳ７）。また、濁度Ｄ０が所定値Ｋ０未満（Ｄ０＜Ｋ０）であれば（ステップＳ６のＮＯ）、使用されている洗剤は粉末洗剤であると判断し、濁度センサ１７の発光素子の発光量を、例えば１．５倍に上昇させ（ステップＳ８）、粉末洗剤の閾値を設定して汚れ量の判定に用いる（ステップＳ９）。

粉末洗剤は、水に溶けたときの濁度が液体洗剤の場合より非常に高いので、濁度により粉末洗剤と液体洗剤との判別を容易に行うことが可能である。特に、通常の洗濯時より水量が少ない給水中に判別を行うようにすれば、洗剤濃度が高いので粉末洗剤での濁度と液体洗剤での濁度の差をより大きくして判別をより容易にすることができる。さらに、給水時は外槽２の底部に接続された取水管５および循環経路１２から水が満たされていくので、ドラム３の中の洗濯物と洗濯液があまり接触しないので洗濯液に汚れが溶け出しにくく、洗剤そのものの濁度を測定することができる。

制御部１６は、給水量が第１の水位に到達すると（ステップＳ１０のＹＥＳ）、給水弁１０を閉じて（ステップＳ１１）、給水工程を終了する。

このようにして最初の給水が完了すると、洗濯液の濁度の初期値として濁度センサ１７の出力を測定し、出力の初期値Ｔ１とする。この値は、まだ洗濯物の汚れが洗濯液に溶け出していない洗剤のみの溶けた洗濯液自体の値である。

次に、制御部１６は、洗い工程を行う。制御部１６は、モータ４を制御してドラム３を低速で回転させながら洗濯物の撹拌を開始する。洗濯物がドラム３内で持ち上げられ、ドラム３の上部より重力によって落下し、落下時の運動エネルギーが効果的に加えられるようにドラム３を回転させる。このときのドラム３の回転速度は、ドラム３壁面に遠心力によって張り付かない程度の回転速度が好ましく、洗濯物の量にも依存するが６０ｒｐｍ以下が好ましい。ドラム３の回転方向は、連続的に同一方向でもよいし、定期的に方向を切り替えることとしてもよい。

制御部１６は、ドラム３の回転による攪拌中、循環ポンプ１３の駆動を行い、洗濯液が循環経路１２を循環する状態にする。このようにして、洗濯液を循環経路１２を介して吐出口１１よりドラム３内へ循環させ、洗濯物に洗剤が溶け込んだ洗濯液をかけて濡れ性を高める。循環ポンプ１３の初期の回転数は、洗濯液が洗濯物にまんべんなくかかる循環流量とするために、吐出口１１から十分な水量が吐出するように設定されている。

制御部１６は、循環ポンプ１３の起動から、例えば１分間が経過すると、循環ポンプ１３を停止して洗濯液の循環を停止する。また、循環ポンプ１３の停止から、例えば１分間が経過すると、再び循環ポンプ１３の駆動を１分間行う。

上記のように循環ポンプ１３の駆動と停止を繰り返してドラム３の回転による攪拌を行いながら、設定間隔の３分間が経過すると、洗濯物に洗濯液が十分に浸透し、洗濯物の汚れの洗濯液への溶け出しも始まる。そして、例えば所定時間ごとに、循環経路１２内の濁度センサ１７によって洗濯液の汚れ量を検知する。

洗濯液の汚れ量の検知は、濁度センサ１７の初期値Ｔ１との差を算出することで行う。この時点での濁度センサ１７の出力を出力値Ｔ２として、出力値Ｔ２と初期値Ｔ１との差を濁度センサ１７での汚れ量の検知値とする。制御部１６は、この差に対して洗濯液の汚れの最大を考慮したスケール換算を行い、汚れ量の最大値を１０として、検知値を０から１０までの数値で表現する。制御部１６は、この汚れ量によって洗い時間の延長や短縮、すすぎ回数やすすぎ時間の設定を行う。これらは、洗剤種別により閾値が設定されているので、汚れ量を精度よく判定することができるとともに、洗浄性能を向上することができる。

その後、さらにドラム３の回転による攪拌動作や循環ポンプ１３の動作を繰り返して、洗い工程の設定時間が経過していれば、洗い工程を終了し、次のすすぎ工程、さらに脱水工程に進む。なお、洗い工程の設定時間は、洗剤種別により固定された時間でもよいし、洗濯物の量により何段階かに分けて設定された時間でもよい。

以上のように、給水中における濁度センサ１７の出力に基づく濁度の値をあらかじめ定められた値と比較し、その比較した結果によって濁度センサ１７の感度を変更する。本実施の形態は、例えば、濁度が高くなると発光素子の発光量が大きくなるように変更する。これによって、発光量の制御のみで受光素子に届く光量を多くし、濁度センサ１７の受光素子の分解能の良い範囲を用いて洗濯液の濁度をより正確に測定することができる。

なお、本実施の形態では、比較する値を濁度としたが、これに限られるものではなく、例えば、濁度センサ１７の出力値そのものでもよいし、この出力値に基づいて算出される
他の値でもよいことは言うまでもない。また、発光素子の発光量を大きくなるように変更したが、受光素子そのものの感度を大きくしてもよい。これにより、受光感度の制御のみで受光素子の感度を大きくして受光素子の分解能そのものを向上させ、洗濯液の濁度をより正確に測定することができる。

また、本実施の形態では、第２の水位になった時点での濁度センサ１７の出力に基づいて洗剤の判別を行っているが、これに限られるものではない。例えば、給水開始から所定時間が経過した時点における濁度センサ１７の出力によって洗剤の判別を行うようにしてもよい。この場合、水位を検知するセンサを用いることなく行うことができるので、より簡易に洗剤種別の判定をすることができる。

さらに他の方法として、給水中の濁度センサ１７の出力を常時または間欠的にモニタして、給水中に濁度が所定値Ｋ０を超えるかどうかで洗剤の判別を行うようにしてもよい。この場合、洗剤の種類や給水速度によって洗剤の水への溶け込み具合が異なっても洗剤種別を確実に判定することができる。

なお、給水中は、制御部１６により循環ポンプ１３を制御して、洗剤とともに給水された洗濯液を循環経路１２を介して吐出口１１より外槽２へ循環させるようにすれば、洗剤の水への溶け込みを促進することができる。この場合、吐出口１１からドラム３の内部に洗濯液が吐出されると洗剤が水に溶ける前に衣類が水を吸ってしまうため、循環ポンプ１３の循環流量は、ドラム３内に洗濯液が入らない程度に制御する必要がある。この制御は、吐出口１１からドラム３内に洗濯液が吐出しない程度に循環ポンプ１３を間欠駆動するようにしてもよいし、循環ポンプ１３を低速で駆動するようにしてもよい。これにより、給水中に洗剤が水とよく混ざるため洗濯液の濁度の初期値をより正確に設定することができる。

また、本実施の形態では、使用されている洗剤が粉末洗剤であると判定したときに、濁度センサの発光量を１．５倍にしているが、これに限定されるものではなく、濁度センサの発光量と受光感度の関係により随意に設定すればよい。

さらに、ドラム式洗濯機で説明したが、洗濯液の状態を検知して洗濯運転を制御する洗濯機であればこれに限られるものではなく、例えば縦型洗濯機などでもよい。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、外槽に給水された洗濯液を循環させる循環経路を使って洗濯液の濁度を正確に検知し、洗浄性能を常に安定的に得られるので、繊維などの洗浄装置等の用途にも適用できる。

１外箱
２外槽
３ドラム（洗濯槽）
４モータ
５取水管
６排水弁
７排水管
８水位センサ
９給水口
１０給水弁
１１吐出口
１２循環経路
１３循環ポンプ
１４加熱部
１５フィルタ
１６制御部
１７濁度センサ（汚れセンサ）
１８水温センサ
１９洗剤受け

Claims

洗濯物を収容して回転する洗濯槽と、前記洗濯槽を収容する外槽と、洗剤を投入して給水時に水とともに前記外槽へ洗剤を流し込む洗剤受けと、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記外槽の下部に接続されて洗濯液を取り込む取水管と、前記外槽の開口部の近傍に設けられ前記洗濯槽の内部に向けて開口した吐出口と、前記取水管に一端が連通して他端が前記吐出口に接続された循環経路と、前記循環経路に洗濯液を循環させる循環ポンプと、洗濯液の汚れ量を検知する汚れセンサと、前記汚れセンサからの出力により洗濯機の制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、給水開始よりあらかじめ定められた第２の水位になった時点、または給水開始から所定時間が経過した時点、における汚れセンサの出力に基づく値をあらかじめ定められた値と比較し、この比較した結果によって前記汚れセンサの感度を変更するように構成された洗濯機。
前記制御部は、給水時の前記汚れセンサの出力に基づく値があらかじめ定められた値を超えた場合は、前記汚れセンサの感度を上げるように構成された請求項１記載の洗濯機。
前記制御部は、給水時の前記汚れセンサの出力に基づく値があらかじめ定められた値を超えた場合は、使用されている洗剤が粉末洗剤であると判別するように構成された請求項１または２記載の洗濯機。
前記汚れセンサは、発光素子と受光素子で構成され、前記発光素子から発光した光を洗濯液を通して前記受光素子で受光して出力する濁度センサであり、前記制御部は、前記濁度センサの感度を上げるために、前記発光素子からの発光量を上げる、または前記受光素子の感度を上げるように構成された請求項１から３のいずれか１項記載の洗濯機。
前記制御部は、給水時に前記循環ポンプの駆動を洗濯液が前記洗濯槽の内部に入らない程度に制御するように構成された請求項１から４のいずれか１項記載の洗濯機。