JP5873970B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、水槽内の洗濯水の導電率を検知して行程を制御するドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機では、導電率センサを用いて洗濯液の導電率を検知して、洗剤の濃度を判定し、また、光センサによって洗濯液の光の透過度から洗濯液の濁度を判定して行程を制御する構成が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の洗濯機の縦断面図を示す。

図４において、外箱１内には、水受槽２が弾性支持されており、この水受槽２内に洗濯兼脱水用の回転槽３が回転可能に設けられている。この回転槽３の内底部には、撹拌体４が回転可能に配設されている。

また、水受槽２の外底部には、モータ５及び機構部６が配設されている。この機構部は、洗濯時には撹拌体４へ、脱水時には回転槽３及び撹拌体４へ、モータ５の回転力を伝達する。

更に、水受槽２の底部の外側に形成された排水口７には、排水弁８及び配水管９が配設されている。そして、排水弁８の弁ケース８ａには、濁度検出手段である濁度センサ１５のセンサケース１６が一体に形成されている。濁度センサ１５は、センサケース１６内に、発光素子、受光素子などが配設して構成されている。

また、水受槽２の内底部には、電導度検出手段である電導度センサ２３が配設されている。この電導度センサ２３は、対向する電極（図示せず）を有し、両電極間に位置する洗濯水の電気抵抗を検出して、電導度検出信号を出力する。

以上のような構成で、濁度センサ１５により検出した洗濯水の濁度検出信号と、電導度センサ２３により検出した洗濯水の電導度検出信号とに基づいて汚れ量を判断し、判断した汚れ量によって洗い運転をきめ細かく制御するようにしている。

特開平６−２１８１８３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、当然ながらセンサの検出値が正常であることを前提としているが、センサへの洗剤分や汚れ成分の付着など、センサの検出値が不安定になる可能性は少なからずある。このような状態でセンサによる汚れ成分量や濁度を基に洗濯機の動作を制御すると、汚れ落ちの悪化や洗剤成分の残留などの結果を引き起こしてしまうという課題があった。

また、センサ毎の特性の違いや、経年変化による特性変化、センサ周囲の状態などにより、ある一点のセンサの検出値を元に、閾値などを設定して異常を判定することには、困難を伴うという課題もあった。

本発明は、前記従来の問題を解決するもので、電極センサの異常を精度良く検知し、異常が発生した場合にも導電率の検出精度を維持して、洗い時間、すすぎ時間の短縮、延長など行程を適切に制御して、安定した洗浄性能、すすぎ性能を発揮することができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明のドラム式洗濯機は、有底円筒形に形成された回転ドラムと、前記回転ドラムを正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして内包する水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽内の洗濯水を前記水槽底部に接続した循環経路を通じ循環ポンプにより循環させる循環系水路と、前記循環経路に設けた導電率を検出できる電極センサと、前記モータ等を制御して洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御する制御手段
とを備え、前記制御手段は、前記循環経路内に洗濯水が満たされる期間の第一の導電率と、前記循環経路内に洗濯水が無い期間の第二の導電率とを検出し、第一の導電率と第二の導電率の差分が所定の閾値を下回る場合に前記電極センサの異常を検知する構成としたことにより、例えば、故障や信号線の断線により前記電極センサによる導電率検出が完全に不能となった場合も、第一の導電率と第二の導電率がほとんど変化しないことをもって、故障や断線と判断することができる。

本発明のドラム式洗濯機は、電極センサの異常を高い精度で検知し、異常が発生した場合にも導電率の検出精度を維持して、洗い時間、すすぎ時間の短縮、延長など行程を適確に制御して、安定した洗浄性能、すすぎ性能を実現することができる。

本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の縦断面図 同ドラム式洗濯機のブロック回路図 同ドラム式洗濯機の洗い〜脱水のフローチャート 従来の洗濯機の縦断面図

第１の発明は、有底円筒形に形成された回転ドラムと、前記回転ドラムを正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして内包する水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽内の洗濯水を前記水槽底部に接続した循環経路を通じ循環ポンプにより循環させる循環系水路と、前記循環経路に設けた導電率を検出できる電極センサと、前記モータ等を制御して洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記循環経路内に洗濯水が満たされる期間の第一の導電率と、前記循環経路内に洗濯水が無い期間の第二の導電率とを検出し、第一の導電率と第二の導電率の差分が所定の閾値を下回る場合に前記電極センサの異常を検知する構成としたことにより、例えば、故障や信号線の断線により前記電極センサによる導電率検出が完全に不能となった場合も、第一の導電率と第二の導電率がほとんど変化しないことをもって、故障や断線と判断することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御手段は、第一の導電率と第二の導電率の少なくともどちらか一方を複数回検出するようにしたことにより、電気的なノイズによる検出信号の乱れや突発的な汚れ成分の付着などによる、誤った異常検出の確率を減らすことができる。

また、通常、電極間に洗濯水がある場合の方が、無い場合に比べて導電率が高いので、第一の導電率はより導電率が高いものを、第二の導電率はより導電率が低いものを選択することで、異常検出の誤りを減らすことができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の制御手段は、
記憶手段において、過去の運転時において検出した導電率を記憶し、運転行程において、第一の導電率もしくは第二の導電率を検出する行程が実施されなかった場合に、前記記憶手段に記憶した過去の運転時の第一の導電率もしくは第二の導電率を使用するようにしたことにより、洗濯水がなかったり、逆に洗濯水がないと期待するタイミングで洗濯水があったりした場合に、例えば第一の導電率もしくは第二の導電率が検出できなくとも、前回の運転時の第一の導電率もしくは第二の導電率を使用することで異常の判定を行うことができる。また、直近の運転時の導電率を使用すれば、運転間における経年劣化や使用環境の違いを極力排除することができ、異常検出の精度を高めることができる。

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ドラム式洗濯機の縦断面図を示すものである。

図１に示すように、洗濯機本体３５の内部に揺動自在に水槽３６が配設され、水槽３６内には、回転ドラム３７が回転自在に配設され、回転ドラム３７は、水槽３６の背面に外側より取り付けられたモータ３８により回転駆動される。

また、本発明のドラム式洗濯機は、モード設定や制御プログラムに従い、図１に示すモータ３８、給水系３９、排水系４０、乾燥系４１などを自動制御して、少なくとも洗い行程、すすぎ行程、脱水行程、乾燥行程を行う機能を有したいわゆるドラム式洗濯乾燥機を構成している。しかし、乾燥系４１は省略することができる。

給水系３９は、給水弁６４（図２で後述）の開閉によって実線矢印Ａで示すように水槽３６内部に適時に給水でき、また給水を利用して洗剤収容部４２の洗剤を洗濯水と共に水槽３６内に適時に投入できるようになっている。

排水系４０は、排水弁４３の開閉によって洗い行程終了時、すすぎ行程終了時など必要なときに一点鎖線矢印Ｂで示すように、水槽３６の下部に接続された排水管４４を介し、糸屑類を捕集し外部から取り外し可能の排水フィルタ４５を通過した後、機外に排水できるようになっている。

回転ドラム３７は、略水平方向または水平方向から下向きに傾斜となるように配した回転軸５５により水槽３６の外底部に固着したモータ３８に直結され、回転駆動する事により、前方の扉５６部より回転ドラム３７に投入された衣類の撹拌たたき洗いを行う。

乾燥系４１は、水槽３６および回転ドラム３７内の空気を送風機４６によって図１の破線矢印Ｃで示すように循環させる。乾燥系４１内には、糸屑類を捕集し除塵するフィルタ（図示せず）、除塵後の導入空気を除湿する除湿部（図示せず）、除湿後の空気を加熱して渇いた高温空気とする加熱部（図示せず）等を有する。

また、上記に併せ、洗い準備行程時、洗い行程時、すすぎ行程時など必要に応じ、循環系水路４７にて水槽３６内の水を循環させて洗剤の早期溶け込みや偏りの防止、洗いやすすぎの機能向上を図る機能を有している。

この循環系水路４７は、例えば洗い行程中に、循環ポンプ４８を駆動させることで、水槽３６内の水を、底部の排水管４４を介し、排水フィルタ４５を通過させ、循環経路４９の循環ポンプ４８への流入側経路５０、循環ポンプ４８および循環経路４９の循環ポンプ４８からの吐出側経路５１を介して、水槽３６内に噴射口７０より矢印Ｄで示す循環水を吐出する。

上記循環水を繰り返すことで、洗剤の溶解を早めたり、内部の衣類に洗濯水を衝突させたりする事で洗浄効果を高める。

運転コース等のモードや各種機能の選択は、洗濯機本体３５の前面上部に設けられる操作パネル５２から入力して行い、制御装置５３がその入力情報を基に操作パネル５２上の表示手段６１（図２で後述）で表示して使用者に知らせるとともに、操作パネル５２での入力設定手段６２（図２で後述）により運転開始が設定されると、水槽３６内の水位を検知する水位検知手段６３（図２で後述）等からのデータを入力して、モータ３８、排水弁４３、給水弁６４（図２で後述）などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水、乾燥行程などの運転を行う。

前記の循環系水路４７を有した経路上の最下点近傍部である底部の排水管４４に接続する循環経路ケース５９には、濁度検知手段（光センサ）５７と、導電率検知手段（電極センサ）５８を構成する。

上記光センサ５７は、洗濯水の濁度を検知して洗濯水の汚れ度合いより洗濯物の汚れ具合を推測して、汚れの度合いにより洗濯の時間、洗濯の機械力となるドラム回転を調整して洗浄度合い、省エネの最適な状態にて洗濯を行う制御手段に利用される。

また電極センサ５８は、洗濯水の導電率を検知して、洗濯水の中にイオン成分、例えば汚れ、汗、洗剤成分の残留度合いを検知して最適な状態にて洗濯を行う制御に利用されるとともに、電極センサ５８の設置箇所に洗濯水やすすぎ水が充満されているかどうかの検知も行う。

図２は、本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機のブロック回路図である。

図２において、制御装置５３の制御手段６５は、マイクロコンピュータなどで構成し、商用電源６６から、電源スイッチ６７のＯＮにより電力が供給されて動作を始め、濁度検知手段（光センサ）５７、導電率検知手段（電極センサ）５８、布量検知手段６８、水位検知手段６３などの出力を入力し、双方向サイリスタ、リレーなどで構成したパワースイッチング手段６９を介して、モータ（Ｍ）３８、送風機（ＦＭ）４６、排水弁（ＤＶ）４３、給水弁（ＦＶ）６４、循環ポンプ（Ｐ）４８などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水、乾燥の一連の行程を逐次制御する。

また、制御手段６５は、前述のように、入力設定手段６２にて使用者の入力により設定された内容に基づいて、表示手段６１に設定内容を表示して使用者に知らせる。記憶手段７１は、制御手段６５により制御するのに必要なデータ、例えば、光センサ５７が検知した濁度データ、電極センサ５８が検知した導電率データなどを記憶している。

図３は、洗い〜脱水のフローチャートを示す。

使用者が洗濯機１内に洗濯物を投入し、操作パネル５２の入力設定手段６２によって運転の開始を指示する事でドラム式洗濯機の運転が開始する。

図３のフローチャートにおいて、運転がスタートする（ステップＳ１）と、布量検知手段６８にて、投入された洗濯物の布量を検知（ステップＳ２）し、制御手段６５にて布量に応じた水位、洗剤量の決定および以降のシーケンスの仮決定をし、表示手段６１にて表示する（ステップＳ５）。

ここで、布量検知（ステップＳ２）の段階では、給水弁６４から水の供給はされておらず、排水管４４に接続する循環経路ケース５９には洗濯水が無い状態になっている。制御手段６５は、この時点での電極センサ５８により洗濯水なし時の導電率Ｅａ１を取得（ステップＳ３）して、記憶手段７１に記憶する（ステップＳ４）。

ステップＳ６で、洗剤が投入されると、給水が行なわれ（ステップＳ７）、洗剤と水が合わせて水槽３６内に投入され、洗い行程が始まる。洗い行程が始まると、循環ポンプ４８が低速で回転動作し（ステップＳ８）、洗濯水が循環系水路４７を循環し、これにより、洗剤の溶解が促進されると共に、洗濯水の洗剤濃度が均等になる。

そして、制御手段６５は、この時点での電極センサ５８により、洗濯水あり時の導電率Ｅｗ１を取得（ステップＳ９）して、記憶手段７１に記憶する（ステップＳ４）。ここで、Ｅｗ１の信頼性を上げるため、洗濯水の供給量は電極センサ５８が確実に洗濯水に水没するように設定する必要がある。制御手段６５は、この導電率Ｅｗ１の値により、洗剤濃度を得て洗剤の種類を判定し、その判定結果により、洗い撹拌（ステップＳ１０）を適確に制御する。ステップＳ１０の洗い撹拌が終わると、すすぎ行程へと移行する。

すすぎ行程では、洗濯水を機外へと排出する排水（ステップＳ１１）を行ない、洗濯物に浸透した洗濯水を回転ドラム３７の高速回転で搾り出す脱水（ステップＳ１２）を行なう。そして、制御手段６５は、ステップＳ１２の脱水の終了時点で、洗濯水なし時の導電率Ｅａ２を取得（ステップＳ１３）して、記憶手段７１に記憶する（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ１４にて、給水を行なう。この時に、給水の終了時点で洗濯水あり時の導電率Ｅｗ２を取得（ステップＳ１５）して、記憶手段７１に記憶する（ステップＳ４）。

制御手段６５は、この導電率Ｅｗ２の値により、水槽３６および洗濯物に残留している洗剤濃度や、汚れ、汗の残留度合いを得て、その判定結果により、すすぎ撹拌（ステップＳ１６）を適確に制御する。ステップＳ１６のすすぎ撹拌が終わると、脱水行程へと移行する。

脱水行程では、洗濯水を機外へと排出する排水（ステップＳ１７）を行ない、洗濯物に浸透した洗濯水を高速回転で搾り出す脱水（ステップＳ１８）を行なう。そして、制御手段６５は、ステップＳ１８の脱水の終了時点で、洗濯水なし時の導電率Ｅａ３を取得（ステップＳ１９）して、記憶手段７１に記憶する（ステップＳ４）。

脱水（ステップＳ１８）が終了すると、操作パネル５２の表示手段６１にて、運転が終了したことを報知して一通りの運転が終了する。尚、ここでは乾燥動作を含まない運転について述べたが、使用者によって洗濯物の乾燥を行うように設定されている場合は、脱水の終了後に続けて乾燥動作に移行する。

上記の運転の流れの中で、電極センサ５８に異常があった場合について、説明する。

制御手段６５は、Ｅｗ１を取得した時点で、Ｅａ１とＥｗ１の差分△Ｅ１＝Ｅｗ１−Ｅａ１を演算する。△Ｅ１が所定の閾値を下回る場合、制御手段６５は操作パネル５２の表示手段６１を通して使用者に対して電極センサ５８に異常があることを報知し、その時点で運転を停止する。

ここで、例え電極センサ５８の機能が失われても、洗濯機としての基本機能は満足されているため、電極センサ５８の異常を検知した場合においても、制御手段６５はそのまま洗濯運転を継続してもよい。この場合、電極センサ５８による汚れ成分の検出ができないため、洗い撹拌やすすぎ撹拌の時間を長くしたり、給水での洗濯水の供給量を増やしたりなど、汚れ落ちの悪化や洗剤成分残りを防ぐための対応が必要となる。

また、制御手段６５は、Ｅａ＿ａｖｇ＝（Ｅａ１＋Ｅａ２）÷２と、Ｅｗ＿ａｖｇ＝（Ｅｗ１＋Ｅｗ２）÷２を演算し、△Ｅ１の代わりに△Ｅ＿ａｖｇ＝Ｅｗ＿ａｖｇ−Ｅａ＿ａｖｇをもって異常の検知を行えば、電気的なノイズによる検出信号の乱れや突発的な汚れ成分の付着などにより、一時的に電極センサ５８の導電率が乱れた場合にも、異常検知の精度を維持することができる。洗濯水あり時の導電率（Ｅｗ１、Ｅｗ２、・・・）と洗濯水なし時の導電率（Ｅａ１、Ｅａ２、・・・）の取得回数をさらに増やせば、さらに異常検知の精度を向上させることができる。

使用者の中には、一度すすぎ行程に使用した洗濯水を排水せずに洗濯機内に残し、そのまま、次の洗い行程に再使用するといった洗濯水の利用方法を行う者もいる。この場合、運転を開始した時から洗濯機内に洗濯水が供給された状態になっている。洗濯水がある状態では洗濯物の布量が正確に計測できないため、布量検知の行程は飛ばされることになり、洗濯水なし時の導電率Ｅａ１を取得することができない。結果として、電極センサ５８の異常検知を行うことができない。

そこで、運転の度に取得した洗濯水なし時の導電率Ｅａ１を記憶手段７１に記憶しておき、運転の開始時に洗濯水があるなどの理由で洗濯水なし時の導電率Ｅａ１が取得できない場合は、前回の運転時における洗濯水なし時の導電率Ｅａ１を使用することで、問題なく電極センサ５８の異常検知を行うことができる。また、何らかの理由で、洗濯水あり時の導電率Ｅｗ１が取得できない場合も同様である。

さらに、Ｅａ１、Ｅｗ１でなく、Ｅａ＿ａｖｇ、Ｅｗ＿ａｖｇを記憶手段７１に記憶しておき、前回の運転時の導電率として利用すれば、上記の例と同様に、電気的なノイズによる検出信号の乱れや突発的な汚れ成分の付着などにより、一時的に電極センサ５８の導電率が乱れた場合にも、異常検知の精度を維持することができる。

これまでの説明においては、電極センサ５８の異常を検知した場合に、電極センサ５８の機能を止めてしまうものとして例を示したが、洗濯水なし時の導電率Ｅａ１および洗濯水あり時の導電率Ｅｗ１を用いることで、電極センサ５８の異常を検知した場合でも継続して使用することもできる。

導電率の差分△Ｅ１（＝Ｅｗ１−Ｅａ１）に対し、同様に、電極センサ５８の正常時の典型的な洗濯水あり時の導電率をＥｗ＿ｔｙｐとし、正常時の導電率の差分△Ｅ＿ｔｙｐ＝Ｅｗ＿ｔｙｐ−Ｅａ１とする。電極が劣化していくと、電極センサ５８の感度が悪くなるため、洗濯水あり時の導電率Ｅｗが低下する傾向にある。よって、電極の劣化と共に△Ｅ１は△Ｅ＿ｔｙｐよりも徐々に小さくなっていく。そこで、電極センサ５８の検出した導電率に係数Ｋ＝△Ｅ＿ｔｙｐ／△Ｅ１をかけて補正すれば、電極が劣化して低下した導電率を、正常な値に換算することができる。これにより、電極の劣化により電極センサ５８の異常を検出した場合にも、電極センサ５８を使用し続けることができる。

係数Ｋは上記の計算によらず、△Ｅ１の△Ｅ＿ｔｙｐに対する減少の割合に応じて数段階の定数を設定するなどしてもよい。また、電極の劣化と洗濯水あり時の導電率Ｅａの低下率が比例関係にない場合は、両者の関係に応じて高次方程式にて係数Ｋを設定するなどしてもよい。

さらに、洗濯機を設置して、一度も運転していない状態における洗濯水なし時の導電率Ｅａ＿ｉｎｉと、初回運転時の、電極センサ５８が全く汚れていない、洗濯水あり時の導電率Ｅｗ＿ｉｎｉを記憶手段７１に記憶し、正常時の導電率の差分△Ｅ＿ｔｙｐの代わりに△Ｅａ＿ｉｎｉ＝Ｅｗ＿ｉｎｉ−Ｅａ＿ｉｎｉを使用することによって、電極センサ５８の導電率検出の個体差を補正係数Ｋに反映させることができ、電極センサ５８の導電率検出の精度を高めることができる。

なお、本実施の形態で、導電率を測定する電極センサ５８が、循環経路中に突出するセンサとして説明したが、本発明の原理は、これに限られず、洗濯液の物性を検知するために任意のセンサを用いる洗濯機に適用することができる。

また、本実施の形態では、ドラム式洗濯機にて説明したが、ドラム式洗濯機に限らず、他の洗濯機（例えば、パルセータ方式の洗濯機など）であっても良い。

以上のように本実施の形態においては、循環経路内に洗濯水が満たされる期間の第一の導電率と、洗濯水が無い期間の第二の導電率の値によって、電極センサの異常を検知する構成としたことにより、導電率検出が完全に不能となった場合も、第一の導電率と第二の導電率がほとんど変化しないことをもって、故障や断線と判断することができる。

また、第一の導電率と第二の導電率の少なくともどちらか一方を複数回検出するようにしたことにより、電気的なノイズによる検出信号の乱れや突発的な汚れ成分の付着などによる、誤った異常検出の確率を減らすことができる。

また、過去の運転時において検出した導電率を記憶し、運転行程において、第一の導電率もしくは第二の導電率を検出する期間が無い場合に、記憶手段に記憶した過去の運転時の第一の導電率もしくは第二の導電率を使用するようにしたことにより、第一の導電率もしくは第二の導電率が検出できなくとも、前回の運転時の第一の導電率もしくは第二の導電率を使用することで異常の判定を行うことができる。

また、電極センサの異常を検知した場合に、第一の導電率と第二の導電率の値によって電極センサの検出する導電率を補正するようにしたことにより、電極が劣化して感度が悪くなった場合も、検出される導電率を正常なものとして扱うことができ、アルゴリズムを変更するなどといった対応も不要となる。

さらに、初回運転時の第一の導電率と、一度も運転していない状態における初期の第二の導電率を記憶し、電極センサの異常を検知した場合に、初回の第一の導電率と初期の第二の導電率、および、現時点での第一の導電率と第二の導電率の値によって、電極センサの検出する導電率を補正するようにしたことにより、導電率の補正に個々の電極センサの特性を反映させることができ、導電率検出の精度を高めることができる。

以上のように、本発明に係るドラム式洗濯機は、電極センサにより、洗濯水有り、無しの二つの電導率を得ることにより、電極センサの異常を検知することが可能となるので、センサにて水の検知を行なう機器や、その他の洗濯機の用途に適用できる。

３６ 水槽
３７ 回転ドラム
３８ モータ
４７ 循環系水路
４８ 循環ポンプ
４９ 循環経路
５８ 電極センサ
６５ 制御手段
７１ 記憶手段

Claims (3)

1. 有底円筒形に形成された回転ドラムと、前記回転ドラムを正面側から底部となる背面側に向けて回転軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるようにして内包する水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽内の洗濯水を前記水槽底部に接続した循環経路を通じ循環ポンプにより循環させる循環系水路と、前記循環経路に設けた導電率を検出できる電極センサと、前記モータ等を制御して洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記循環経路内に洗濯水が満たされる期間の第一の導電率と、前記循環経路内に洗濯水が無い期間の第二の導電率とを検出し、第一の導電率と第二の導電率の差分が所定の閾値を下回る場合に前記電極センサの異常を検知するドラム式洗濯機。
2. 制御手段は、第一の導電率と第二の導電率の少なくともどちらか一方を、複数回検出する請求項１記載のドラム式洗濯機。
3. 制御手段は、記憶手段において、過去の運転時において検出した導電率を記憶し、運転行程において、第一の導電率もしくは第二の導電率を検出する行程が実施されなかった場合に、前記記憶手段に記憶した過去の運転時の第一の導電率もしくは第二の導電率を使用する請求項１または２に記載の洗濯機。

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