JP5003316B2 - フィルタ洗浄装置 - Google Patents

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Description

本発明は、家庭の厨房に使用されるレンジフードのフィルタ洗浄装置に関する。
住宅の高気密化に伴って厨房における調理の際に発生する熱気や油煙を浄化して屋外に排出するレンジフードと呼ばれる換気装置が普及している。
このレンジフードには、排出する空気を浄化するための多孔質の素材、例えば金属メッシュのフィルタが装備されているが、レンジフードの使用経過に伴ってフィルタに油や塵埃が付着して換気性能が低下し、また、排気ファンの騒音が増大する。
このため、使用者において定期的にフィルタをレンジフード本体から取り外し、水洗いすることが必要であった。
この作業は、作業が繁雑で、且つ、手を汚すことから、フィルタを自動的に洗浄できるものが望まれており、この要望に応えるものとして、例えば特許文献1に示すようなものが提案されている。
特許文献1に示すものは、フィルタ(浄化部)の下部に浄化槽を設け、この浄化槽の中でフィルタを回転させながらフィルタの洗浄を行うようにしたものである。
特開2000−213784号公報
このような従来のフィルタ洗浄では、十分な洗浄性能が得られない課題があった。すなわち、フィルタに液状に付着している油は比較的容易に除去できるが、塵埃とともに固形状に付着している油は除去しにくいという課題があった。
そこで、油等で汚染したフィルタを水槽に浸漬して洗浄し、次に貯水を排水状態にする行程により脱離した油を排出し、次にフィルタを高速で回転させフィルタに水を噴射する行程によりフィルタに残留した油および塵埃を剥離し、次に水の噴射を停止しフィルタを高速で回転させることにより塵埃を飛ばすことでフィルタの洗浄性能を向上できることを発見したが、これらの一連の複数の行程を実行させるためには複数のセンサを用いる必要があり、装置が複雑になる課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、塵埃とともに固形状に付着している油を除去し、前述のセンサの個数を極力少なくして装置の構成を簡素にすることで廉価に製造できるフィルタ洗浄装置を提供することを目的としている。
本発明のフィルタ洗浄装置は上記目的を達成するために、モータと、モータの回転数を検知する回転数センサと、モータで水平方向を回転軸として回転駆動されるフィルタと、フィルタの下方の一部を収納した水槽と、水槽に貯水する給水手段と、水槽の貯水を排水する排水手段と、水槽内においてフィルタに水を噴射する噴射手段と、モータと給水手段と排水手段と噴射手段とを制御する制御手段を構成要素として備え、制御装置は、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転させ、次に排水手段により貯水を排水状態にし、次にフィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射するようにし、次に噴射手段の噴射を停止しフィルターを高速で所定時間回転させる制御を実行し、回転数センサの信号を回転数の所定値と比較することにより、モータと給水手段と排水手段と噴射手段の正常と異常を判断し、異常を判断した場合には洗浄運転を停止するようにしたものである。
また、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転させる制御の前に、フィルタを高速回転させ、回転数センサが検知する回転数が所定値以下のときにフィルタがモータに装着されている正常状態と判断し、所定値以上のときにフィルタがモータに装着されていない異常状態と判断するようにしたものである。
また、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転する際に、回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な貯水が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な貯水が実施されなかった異常状態と判断するようにしたものである。
また、フィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射する際に、回転数センサが検知する回転数が所定値以上のときに正常に排水がなされたと判断し、所定値以下のときに排水手段の異常と判断するようにしたものである。
また、フィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射する際に、フィルタを所定時間回転させた後に水を噴射するように制御し、回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な噴射が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な噴射が実施されなかった異常状態と判断するようにしたものである。
また、モータ、給水手段、排水手段、噴射手段の異常を判断した場合には、使用者への告知を行うようにしたものである。
本発明によれば、塵埃とともに固形状に付着している油を除去し、装置の構成を簡素化し、廉価にて、洗浄効果の高いフィルタ洗浄装置を提供できる。
本発明の請求項1記載のフィルタ洗浄装置は、モータと、モータの回転数を検知する回転数センサと、モータで水平方向を回転軸として回転駆動されるフィルタと、フィルタの下方の一部を収納した水槽と、水槽に貯水する給水手段と、水槽の貯水を排水する排水手段と、水槽内においてフィルタに水を噴射する噴射手段と、モータと給水手段と排水手段と噴射手段とを制御する制御手段を構成要素として備え、制御装置は、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転させ、次に排水手段により貯水を排水状態にし、次にフィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射するようにし、次に噴射手段の噴射を停止しフィルターを高速で所定時間回転させる制御を実行し、回転数センサの信号を回転数の所定値と比較することにより、モータと給水手段と排水手段と噴射手段の正常と異常を判断し、異常を判断した場合には洗浄運転を停止することを特徴としている。このことにより、塵埃とともに固形状に付着している油を除去し、水槽の水位を検知するセンサや排水状態を検知するセンサなどを用いる必要が無く、すなわち、装置の構成を簡素化したフィルタ洗浄装置を提供できる。
本発明の請求項2記載のフィルタ洗浄装置は、請求項1記載の発明において、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転させる制御の前に、フィルタを高速回転させ、回転数センサが検知する回転数が所定値以下のときにフィルタがモータに装着されている正常状態と判断し、所定値以上のときにフィルタがモータに装着されていない異常状態と判断することを特徴としている。このことにより、使用者がフィルタを取り外していることを検知するための特別なセンサを用いることなく検知し、洗浄運転を停止することができる。
本発明の請求項3記載のフィルタ洗浄装置は、請求項1記載の発明において、水槽に貯水した状態でフィルタを低速で所定時間回転する際に、回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な貯水が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な貯水が実施されなかった異常状態と判断することを特徴としている。このことにより、水槽内の適正水位を検知するための水位センサなどの特別なセンサを用いることなく適正な貯水を確保し、かつ、給水手段の故障もしくは排水手段の故障を検知して洗浄運転を停止することができる。
本発明の請求項4記載のフィルタ洗浄装置は、請求項1記載の発明において、フィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射する際に、回転数センサが検知する回転数が所定値以上のときに正常に排水がなされたと判断し、所定値以下のときに排水手段の異常と判断することを特徴としている。このことにより、水槽内の排水状態を検知するための水位センサなどの特別なセンサを用いることなく排水手段の目詰まりや故障を検知して洗浄運転を停止することができる。
本発明の請求項5記載のフィルタ洗浄装置は、請求項1記載の発明において、フィルタを高速で回転した状態で噴射手段によりフィルタに水を噴射する際に、フィルタを所定時間回転させた後に水を噴射するように制御し、回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な噴射が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な噴射が実施されなかった異常状態と判断することを特徴としている。このことにより、噴射を検知するための特別なセンサを用いることなく水の噴射手段の目詰まりなどの異常もしくは故障を検知して洗浄運転を停止することができる。
本発明の請求項6記載のフィルタ洗浄装置は、請求項1〜5記載の発明において、モータ、給水手段、排水手段、噴射手段の異常を判断した場合には、使用者への告知を行うことを特徴としている。このことにより、洗浄運転においてモータ、給水手段、排水手段、噴射手段の各部位の故障を検知して使用者に告知、報知することができる。
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、説明をわかりやすくするために数字を例示しているが、本発明は、この数字に拘束されない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1のレンジフードの構成を示す図、図2は図1のフィルタ部周辺の詳細な構成を示す図である。図1(a)は一部断面の正面図、図1(b)は一部断面の側面図で、厨房の調理台(図示せず)の上方の壁面に設置される。図2(a)は正面図、図2(b)は一部断面の側面図である。
図1において、レンジフード1は、排気ファン2と、これを駆動するモータ3と、円形のフィルタ4と、これを駆動するモータ5と、フィルタ4の一部を収納する水槽6と、水槽6に設けた噴射ノズル7と、水タンク8と、水タンク8で給水される貯水槽9と、貯水槽9内の水を汲み上げるポンプ10と、切替弁11と、排水弁12及び排水トレイ13とを備えている。
モータ3で排気ファン2が駆動されると、調理台周辺の空気は図示Aのようにフィルタ4を介して屋外に排出されるが、この際に油煙や塵埃がフィルタ4に補足され、屋外には浄化された空気が排出される。
図2において、フィルタ4は、その下方の一部が水槽6内に収納され、レンジフード1内に固定された(図示しない)モータ5の駆動で図示Bの方向に回転する。
水槽6は、上方に給水孔6a、下方に排水孔6bを備え、側面に噴射ノズル7を備えている。
噴射ノズル7は、フィルタ4の回転時にフィルタ4の回転を迎える側の水槽6の側面に取り付けられており、図示Cのような水を噴射するための複数の噴射孔7aを備えている。
カバー14は、後述のフィルタ4が回転したときに飛散する油や水を水槽6内に回収するために備えられている。
図3は本発明の実施の形態における水回路と電気回路を示す図である。
まず、太線で示す水回路について説明する。
貯水槽9に滞留している水は、ポンプ10が駆動することにより切替弁11を経て給水孔6aより水槽6に給水されるか、もしくは、噴射ノズル7で水として水槽6内に給水される。
水槽6内に滞留している水は、排水弁12を開放することにより、水槽6内から排出され、排水トレイ13に滞留する。
つぎに電気回路について説明する。
制御装置15は、その内部にマイコンなどのCPUと各種のインタフェース(図示せず)を備えており、CPUがそれぞれのインタフェースを介してモータ3、モータ5、ポンプ10、切替弁11、排水弁12を制御する。
また、制御装置15には、入力として、貯水槽9の水位を検知する水位センサ16と、排水トレイ13の有無を検知する排水トレイセンサ17と、フィルタ4の回転数を検知する回転数センサ18および、使用者に異常の情報を告知するための警報表示部19とを備えている。
ここで、フィルタ洗浄の主要な行程における制御装置15の概略の動作を、図4を参照しながら説明する。
図4は、主要な行程における構成要素の動作を示す図である。
まず、最初の給水行程は水槽6に給水する行程で、この行程では給水手段が作動する。
すなわち、ポンプ10が作動し、切替弁11は給水側に制御されて水槽6に給水が行われる。排水弁12(排水手段)は、閉止状態である。
次の浸漬洗浄行程では、モータ5を低速で駆動し、フィルタ4を回転させる。
次の排水行程では、排水弁12を開放にして水槽6内の水と油を排水トレイ13に排出する。
次の噴射洗浄行程では、モータ5(フィルタ4)を高速で回転させながら噴射手段を作動する。すなわち、ポンプ10を作動し、切替弁11を噴射ノズル7側にしてノズル7から水をフィルタ4に向けて噴射する。この場合、排水弁12は開放状態である。
最後の乾燥行程では、モータ5を高速で回転して遠心力で水を飛散し、モータ3(排気ファン2)を作動して乾燥を促進する。また、この場合も排水弁12は開放状態である。
なお、排水トレイ13は必ずしも必要ではなく、排水を直接に下水に流すようにしてもよく、この場合は、排水トレイセンサ17は不要である。
また、給水はポンプ10を電磁弁にして上水道から行ってもよく、この場合は、水タンク8、貯水槽9と水位センサ16は不要である。
次に図5と図6を用いて回転数を用いた各種のセンサの機能について説明する。
図5は回転数センサの検知特性を説明するための図である。
図5(a)はモータ5のS−T特性(速度と回転トルクの関係)を示す図である。
トルクがゼロのときの最大速度がS1として、回転トルクが増大することにより回転数が低下する図のような特性を持つ例えば誘導電動機を、モータ5に用いている。
誘導電動機は印加する電圧によりS−T特性が変化するが、印加電圧が低い場合の特性をDで、印加電圧を高くした場合の特性をEで表している。
図5(b)と図5(c)は、フィルタ4を回転させた時の回転数と、その回転に必要なトルクの関係を示す、いわゆるフィルタ4のS−T特性を示す図であり、図5(b)はモータの特性Dを併記した図、図5(c)はモータの特性Eを併記した図である。
図6は回転数センサの検知機能の説明するための図である。この図に従って回転数センサの各種の検知機能を図5(a)と図5(b)により説明する。
まず、ステップ(S)101では、フィルタ4が正しくモータ5の回転軸に装着されているかどうかを検知する。
水槽6に貯水されていない状態でのフィルタ4のS−T特性は図5(b)の特性F2であり、フィルタがモータ5に装着されていない状態のS−T特性は、同様に特性F1である。従って、それぞれ回転数はS3とS2である。
そこで、回転数S3とS2の中間の所定の速度を閾値として、フィルタ4のモータ5への装着を判断する。すなわち、回転数SがS≦S2−α1であればフィルタ装着と判断し、否であればフィルタが未装着と判断する。この場合のα1は、特性F2と特性F1の回転数のばらつきを考慮して実験的に定める。
つぎに、S102では、水槽6内に適正に貯水されているかどうかを検知する。
水槽6に満水の状態でのフィルタ4のS−T特性は図5(b)の特性F4であり、満水より低位の洗浄性能の確保できる下限の水位でのフィルタ4のS−T特性は、同様に特性F3である。従って、それぞれ回転数はS5とS4である。
そこで、フィルタ4の回転数SがS5とS4の範囲内であれば適正水位と判断し、否であれば給水異常と判断する。すなわち、回転数Sが、S5≦S≦S4であれば適正水位に貯水されている判断し、否であれば給水異常と判断する。ここでもS101と同様に回転数のばらつきを考慮してS5とS4の数値を決定するが記載を省略する。
つぎに、S103では、水槽6の水の排水が完了しているかどうかを検知する。
このステップでは、フィルタ4を高速で回転させ、その回転数で検知を行う。
この場合、水槽6が渇水状態でのフィルタ4のS−T特性は図5(c)の特性F2であり、その時の回転数はS6である。
そこで、フィルタ4の回転数Sが、S≧S6−α2であれば排水が完了したと判断し、否であれば排水異常と判断する。なおα2はS101の場合と同様に回転数のばらつきを考慮して定める。
つぎに、S104では、水槽6内に適正に水が噴射されているかどうかを検知する。
このステップでも、フィルタ4を高速で回転させ、その回転数で検知を行う。
水の噴射を受けている状態でのフィルタ4のS−T特性は図5(c)の特性F5であり、その時の回転数はS7である。
そこで、フィルタ4の回転数Sが、ばらつきα3を考慮して、S7−α3≦S≦S7+α3であれば正常に水が噴射されていると判断し、否であれば噴射異常と判断する。
なお、図5(c)の特性F4とF3は、水槽6に貯水した状態のフィルタ4のS−T特性であり、この特性の回転数S9とS8を用いて前述のS102での適正水位を判断してもよいが、回転数が大きく、このため水槽6内の水が飛散するので、この飛散を防止する対策が必要になる。
最後に、以上説明した図3〜図6を参照しながら図7を用いて制御装置15の一連の詳細な動作を説明する。
図7は制御装置15の一連の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、使用者は、ぬるま湯を充填した水タンク8を貯水槽9に装着してスタートスイッチ(図示せず)を押すと、S(ステップ)201において、排水トレイセンサ17で排水トレイ13がセットされているかを調べ、YESであれば次にS202において、水位センサ16により貯水槽9の水位が満水であるかを調べる。
ここで、YESであれば、次のS203でフィルタ4を低速で回転させ、次のS204において、図6のS101で説明したフィルタ4がモータ5に装着されているかを調べる。
このS201とS202とS204において、いずれかがNOであれは、S205において、使用者に不都合をガイダンスする。たとえば、排水トレイ13がセットされていない場合には、排水トレイと表示されたランプを点滅させるなどである。
S204でYESであれば、S206においてフィルタ4の回転を停止し、次のS207において、排水弁12を閉じて、ポンプ10を駆動し、切替弁11を給水側にして水槽6に給水して水槽内に水を蓄える。
ポンプ10は所定時間(たええば6秒間)運転され(S208)、所定時間後のS209において給水を停止し、次のS210において、フィルタ4を低速(例えば毎分30回転程度)で図2のBの方向に回転させ、次のS211において、図6のS102で説明した適正水量であるかどうかの判定を行う。
適正水量でないNOと判断した場合は、S212でその旨のガイダンス(たとえば水量異常と表示されたランプを点滅)を実施し、S228で運転を停止するが、YESであればフィルタ4の低速回転は所定時間(たとえば5分間)継続し(S213)、この間にフィルタ4に付着した油を水槽6内の水に離脱させる。
次にS214でフィルタ4の回転を停止し、次にS215で排水弁12を開放して水槽6内の水を離脱した油と共に排水して排水トレイ13に滞留させる。
この排水の動作は所定時間(たとえば30秒間)待機し(S216)、次にS217において、フィルタ4を高速(例えば毎分1500回転程度)で図2のB方向に回転させる。
次にS218において、図6のS103で説明した排水完了の検知を行う。
ここで、NO(排水不良)と判断されると、S219でその旨のガイダンスを使用者に行ってS228で運転は停止される。
ここでYES(排水完了)と判断されると、次のS220で排気ファン2が駆動され、次にS221において、噴射ノズル7から水を所定時間(例えば2秒間)噴射する。
この噴射の間にS222において、図6のS104で説明した水が噴射されているかどうかの判定を行う。
ここでの判定がNO(噴射異常)であれば、S223でその旨のガイダンスを行い、S228で運転を停止する。
ここでの判定がYES(噴射正常)であれば、S224で噴射を所定時間(たとえば5秒間)休止し、再びS221に戻って水の噴射を繰り返す。
この間欠繰り返し噴射によりフィルタ4に残留している塵埃と油の固形物が剥離され、遠心力で周囲に飛散するのでフィルタ4の洗浄がさらに進行する。
また、この過程でフィルタ4から飛散する水の衝突により、カバー14と水槽6の内壁に付着している油も剥離され、前述の剥離された固形物および噴射された水とともに排水弁12から排出して排水トレイ13に滞留される。
この繰り返しがS225で所定回数(たとえば3回)に達すると、S226において、噴射ノズル7から水を連続的に噴射させるが、この噴射はS227で検知される貯水槽9の水がなくなるまで継続される。
このことで貯水槽9の水を使い切り、水が長期間滞留することによる水の腐食を防止でき、加えて、水槽6の内部およびカバー14の内面の洗浄もさらに進行させることができる。
S227で貯水槽9の水がなくなり、水の噴射が無くなったことを検知すると(YES)、S228でフィルタ4の回転、ポンプ10と排気ファン2の駆動を停止して、フィルタ4の洗浄動作を終了する。
以上説明したように本発明のフィルタ洗浄装置は、フィルタの回転数を検知する回転数センサを備え、この回転数センサが検知する信号をそれぞれの洗浄行程の所定値と比較することにより、制御装置がそれぞれの洗浄行程を円滑に進行させるとともに、万一、行程に異常が発生した場合には行程の進行を停止して、使用者に故障部位を告知するようにしたものである。
なお、本実施の形態での、フィルタの回転数を検知するセンサはモータ5の電流を検知するセンサを設け、このモータの電流値をもって回転数とする方法にしても差し支えない。
本発明のフィルタ洗浄装置は、洗浄効果の高いフィルタの洗浄装置を廉価に製造できるので、家庭用以外の例えば業務用レンジフードの用途や、工場などの油煙除去装置などの用途にも適用できる。
本発明の実施の形態1のレンジフードの構成を示す図((a)同、一部断面の正面図、(b)同、一部断面の側面図) 同、フィルタ部周辺の詳細な構成を示す図((a)同、正面図、(b)同、一部断面の側面図) 本発明の実施の形態における水回路と電気回路を示す図 同、主要な工程における構成要素の動作を示す図 同、回転数センサの検知特性を説明するための図((a)同、モータ5のS−T特性(速度と回転トルクの関係)を示す図、(b)同、モータの特性Dを併記した図、(c)同、モータの特性Eを併記した図) 同、回転数センサの検知機能の説明するための図 同、制御装置の一連の動作を説明するためのフローチャート
符号の説明
1 レンジフード
2 排気ファン
3 モータ
4 フィルタ
5 モータ
6 水槽
7 噴射ノズル
8 水タンク
9 貯水槽
10 ポンプ
11 切替弁
12 排水弁
13 排水トレイ
15 制御装置
18 回転数センサ
19 警報表示部

Claims (6)

  1. モータと、前記モータの回転数を検知する回転数センサと、前記モータで水平方向を回転軸として回転駆動されるフィルタと、前記フィルタの下方の一部を収納した水槽と、前記水槽に貯水する給水手段と、前記水槽の貯水を排水する排水手段と、前記水槽内において前記フィルタに水を噴射する噴射手段と、前記モータと前記給水手段と前記排水手段と前記噴射手段とを制御する制御手段を備え、前記制御装置は、前記水槽に貯水した状態で前記フィルタを低速で所定時間回転させ、次に前記排水手段により前記貯水を排水状態にし、次に前記フィルタを高速で回転した状態で前記噴射手段により前記フィルタに水を噴射するようにし、次に前記噴射手段の噴射を停止し前記フィルターを高速で所定時間回転させる制御を実行し、前記回転数センサの信号を回転数の所定値と比較することにより、前記モータと前記給水手段と前記排水手段と前記噴射手段の正常と異常を判断し、異常を判断した場合には洗浄運転を停止するフィルタ洗浄装置。
  2. 前記水槽に貯水した状態で前記フィルタを低速で所定時間回転させる制御の前に、前記フィルタを高速回転させ、前記回転数センサが検知する回転数が所定値以下のときに前記フィルタが前記モータに装着されている正常状態と判断し、所定値以上のときに前記フィルタが前記モータに装着されていない異常状態と判断する請求項1記載のフィルタ洗浄装置。
  3. 前記水槽に貯水した状態で前記フィルタを低速で所定時間回転する際に、前記回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な貯水が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な貯水が実施されなかった異常状態と判断する請求項1記載のフィルタ洗浄装置。
  4. 前記フィルタを高速で回転した状態で前記噴射手段により前記フィルタに水を噴射する際に、前記回転数センサが検知する回転数が所定値以上のときに正常に排水がなされたと判断し、所定値以下のときに前記排水手段の異常と判断する請求項1記載のフィルタ洗浄装置。
  5. 前記フィルタを高速で回転した状態で前記噴射手段により前記フィルタに水を噴射する際に、フィルタを所定時間回転させた後に水を噴射するように制御し、前記回転数センサが検知する回転数が所定範囲内のときに適正な噴射が行われた正常状態と判断し、所定範囲外のときに適正な噴射が実施されなかった異常状態と判断する請求項1記載のフィルタ洗浄装置。
  6. 前記モータ、前記給水手段、前記排水手段、前記噴射手段の異常を判断した場合には、使用者への告知を行う請求項1から5のいずれかに記載のフィルタ洗浄装置。
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