JP2011030924A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転槽またはドラムの回転により発生する水流や泡等の影響を受けずに、洗濯液中の汚れ量を精度よく検知すること。
【解決手段】筐体１の内部に外槽２を配設し、外槽２の内部にドラム３が水平方向または斜め方向の回転軸によって回転可能な状態で配設され、外槽２の最底部には取水口５が接続され、取水口５から取り込んだ洗濯液をドラム３に吐出する吐出口８につながった循環経路９を有しており、循環経路９には循環ポンプ１２と洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段１０を設置した洗濯機であって、洗濯液状態検知手段１０は、循環経路９内で循環ポンプ１２の上流側に設けたことで、ドラム３の回転により発生する水流や泡等の影響を受けずに、洗濯液状態検知手段１０で洗濯液中の汚れ量を精度よく検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段を備えた洗濯機に関するものである。

従来、汚れ検知装置を備えた縦型洗濯機としては、回転槽を内部に備えた水受槽の下部側面にＬＥＤ等の投光素子とフォトトランジスタ等の受光素子とを備えたサンプリング室を設け、サンプリング室に流入する洗濯液の濁度を測定することによって洗濯液の汚れ度合いを検知するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、汚れ検知装置を備えたドラム型洗濯機としては、回転可能なドラムを内部に配設した外槽の背面部下部に凹部を設け、凹部は互いに対向する発光素子と受光素子とを備えて、凹部に流入した洗濯液の濁度を測定することによって洗濯液の汚れ度合いを検知するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６１−２８４２９８号公報 特開２００１−１６２０８２号公報

しかしながら、上記従来の洗濯機の構成では、洗濯液の汚れ度合いを検知するために濁度の測定だけを用いているために、濁度に影響しない洗濯液中のイオン成分の量は測定することができない。つまり、洗濯物に付着している汚れの主成分の一つである汗成分の量などのイオン成分量（溶解成分量）が測定できないので、正確な汚れ検知はできないといった課題を有していた。

また、汚れ検知部（サンプリング室または凹部）を水受槽または外槽に設けているので、回転槽またはドラムの回転により発生する水流や泡等の影響で濁度が正確に測定できないといった課題を有していた。

上記課題を解決するため、本発明の洗濯機は、筐体の内部に外槽を配設し、前記外槽の内部にドラムが水平方向または斜め方向の回転軸によって回転可能な状態で配設され、前記外槽の最底部には取水口が接続され、前記取水口から取り込んだ洗濯液を前記ドラムに吐出する吐出口につながった循環経路を有しており、前記循環経路には循環ポンプと洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段を設置した洗濯機であって、前記洗濯液状態検知手段は、前記循環経路内で前記循環ポンプの上流側に設けたことを特徴とするものである。

これによって、循環ポンプによる循環経路内での循環流量を適切に調整することで、ドラムの回転により発生する水流や泡等の影響を受けずに正確に洗濯液の状態を検知することができる。

本発明の洗濯機は、水平または斜めの回転軸を有する回転可能なドラムを内部に設ける
外槽の最底部に取水口が接続されており、取水口から取り込んだ洗濯液をドラムに吐出する吐出口につながった循環経路を有しており、循環経路に循環ポンプと洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段を設置しているために、循環ポンプによる循環経路内での循環流量を適切に調整することで、ドラムの回転により発生する水流や泡等の影響を受けずに正確に洗濯液の状態を検知することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の全体構成図 同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第１の構成図 同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第２の構成図 同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第３の構成図 本発明の実施の形態２における洗濯機の全体構成図 本発明の実施の形態３における洗濯機の全体構成図

第１の発明は、筐体の内部に外槽を配設し、前記外槽の内部にドラムが水平方向または斜め方向の回転軸によって回転可能な状態で配設され、前記外槽の最底部には取水口が接続され、前記取水口から取り込んだ洗濯液を前記ドラムに吐出する吐出口につながった循環経路を有しており、前記循環経路には循環ポンプと洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段を設置した洗濯機であって、前記洗濯液状態検知手段は、前記循環経路内で前記循環ポンプの上流側に設けたことを特徴とする洗濯機とすることにより、循環ポンプによる循環経路内での循環流量を適切に調整することで、ドラムの回転により発生する水流や泡等の影響を受けず、また、循環ポンプの上流側に洗濯液状態検知手段を設けるので、循環ポンプの作動により発生する可能性のある泡の影響を受けることなく正確に洗濯液の状態を検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の洗濯液状態検知手段が、少なくとも洗濯液の濁度を検知する濁度検知手段と洗濯液の導電率を検知する導電率検知手段とからなることを特徴とすることにより、濁度には寄与しないイオン成分の汚れ（例えば汗成分）の量も検知することができるので、洗濯液に含まれる汚れ成分量を正確に検知することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の洗濯液状態検知手段は、循環経路の水路上流側から下流側に向かって濁度検知手段、導電率検知手段の順序で設けたことを特徴とすることにより、水路上流側（外槽の取水口側）から下流側（循環ポンプ側）に向かって濁度検知手段、導電率検知手段の順序で検知手段を設けるので、循環ポンプの作動により水流が乱れやすい場所（下流側、循環ポンプ側）では水流の影響を受けにくい導電率を検知することになり、また循環ポンプの作動により水流が比較的乱れにくい場所（上流側、外槽の取水口側）では水流の影響（特に泡の界面による乱反射の影響）を受けやすい濁度を検知することになり、導電率と濁度の測定は循環ポンプの影響を受けにくくなり、その結果、正確な汚れ度合いの検知が実現することとなる。

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、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の全体構成図、図２は、同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第１の構成図、図３は、同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第２の構成図、図４は、同洗濯機の洗濯液状態検知手段の第３の構成図である。

図１において、洗濯機の筐体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が水平方向または斜め方向の回転軸を有する回転可能な状態で配設されている。ドラム３は背面にモータ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が設けられており、洗濯槽の他に脱水槽や乾燥槽としても機能する。

外槽２の最底部には排水弁６につながる取水口５が接続されており、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の間には、洗濯液中の浮遊ごみ等を取り除くためのフィルタ１１があり、取水口５から取り込んだ洗濯液をドラム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の洗濯液やすすぎ液を循環できるよう構成されている。

循環経路９には、洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段１０を設置し、その下流側に循環経路９の洗濯液の循環を行う循環ポンプ１５を設置する。循環ポンプ１２を用いて循環経路９の洗濯液の循環を行うこととすれば、循環経路９での洗濯液の循環は循環ポンプ１５の制御のみで行えるので、ドラム３の回転などの通常の洗浄力を制御する洗浄制御を変えることなく、洗浄効果に影響を与えずに、より洗濯液の安定した状態で洗濯液状態を測定することができる。

また、洗濯液状態検知手段１０は、洗濯工程中のドラム３の回転時の水位線より下部に設けられ、その内部が水没状態になっていることが望ましい。

洗濯液状態検知手段１０は、図２の循環経路９の断面図に示すように、循環経路９に１対の電極１５ａおよび電極１５ｂを挿入した形状からなる導電率センサ１３によって導電率を測定する。導電率の測定は、例えば、電極１５ａと電極１５ｂの間の洗濯液のインピーダンスと制御回路（図示せず）上のコンデンサでＲＣ発振回路を構成し、洗濯液のインピーダンスの変化を周波数変化として出力し、さらにこれを電圧値に変換すればよい。

図１および図２において、洗濯液は、循環経路９内を矢印ａの方向に流れて循環している。そして、導電率センサ１３の上流側には、ＬＥＤ等の発光素子１６とフォトトランジスタ等の受光素子１７で構成された濁度センサ１４が循環経路９を挟んで対向して設置されている。これらの素子に挟まれた部分の循環経路９は、発光素子１６の発光波長に対して透光性の材料でできており、発光素子１６から発光した光を循環経路９中の洗濯液を通過させて受光素子１７で受光して電圧に変換して出力する。なお、洗濯液状態検知手段１０の濁度センサ部は、受光素子１７が外部からの迷光を受光して誤検知を起さないよう遮光された密閉構造とすることが望ましい。

洗濯液状態検知手段１０が、濁度センサ１４と導電率センサ１３とから構成されることで、濁度には寄与しないイオン成分の汚れ（例えば汗成分）の量も導電率センサ１３によって検知することができるので、洗濯液に含まれる汚れ成分量を正確に検知することができる。

発光素子１６の発光制御や受光素子１７の出力電圧の取り込みはマイコン等の制御回路（図示せず）によって行われ、受光素子１７の電圧出力値から循環経路９中を通過する洗濯液の濁度としての変換処理を行い、この濁度値や導電率センサ１３によって測定した導電率値をもとにして洗い工程やすすぎ工程の制御を行う。

その洗い工程やすすぎ工程の制御とは、例えば、洗い工程における洗濯液は洗剤による汚れ溶出作用がドラム３の攪拌によって促進されて、洗濯物から溶出した汚れによって徐
々に濁ってくる（濁度が高くなる）ので、洗剤液の濁度や導電率の絶対値と時間による濁度や導電率の変化の様子を見ることにより、洗濯物に付着していた汚れの量を判定する、等が考えられる。

また、他にも、例えば、洗濯液の濁度や導電率の変化がほぼ無くなった時点を、洗濯物から洗濯液への汚れ溶出がほぼ終わった時点と考えることができるので、その時点で洗い工程の完了であると判定する、等の制御も考えられる。

次に、本実施の形態１の洗濯機における洗濯液状態検知手段による濁度や導電率の検知によって汚れの量を推定して、洗浄制御を行う動作について具体的に説明する。

使用者は、洗濯する衣類（洗濯物）をドラム３内に投入し、洗濯工程を開始するために洗濯機の操作盤（図示せず）により洗濯機の電源を入れ、洗濯開始のボタンを押す。

洗濯機は、ドラム３を回転させた時に生じるモータ４の負荷（トルク）からドラム３内に投入された洗濯物の重量を推定する。

洗濯物の重量の推定を行った後、必要な洗剤量、水量、基準となる洗浄時間などを決定し、必要な洗剤量を表示手段（図示せず）によって表示し、使用者が洗剤を洗剤受け（図示せず）に投入するのを所定時間待つ。

所定時間の経過後、所定の水量を外槽２およびドラム３内に入れるため水道口（図示せず）より給水を開始する。

給水開始から所定時間後、循環ポンプ１５の動作を開始する。これによって、洗濯液は、図１および図２に示す矢印ａの流れで循環する。この時の循環ポンプ１５の回転数は、循環経路９内に空気が入らないよう低速回転させる。給水の開始から所定時間は循環経路９内への水量が少ないために循環経路９内に空気が入る可能性があるため、循環ポンプ１２の動作は給水の開始から所定時間だけ遅らせている。

所定の水量がドラム３内に入ると、給水を終了し、循環ポンプ１２を停止することで循環経路９内の水流を止め、循環経路９内に設置された洗濯液状態検知手段１０の場所での洗濯液の状態を安定させる。

循環ポンプ１２の停止より所定時間後に、濁度センサ１４によって濁度値Ｄ１を測定し、導電率センサ１３によって導電率値Ｎ１を測定する。

なお、給水からこの測定時までのドラム３の動作は、衣類から洗剤水へはなるべく汚れが溶出しないように、洗剤を水に溶かすための動作として行う。

具体的には、例えば、ドラム３を比較的高速で回転させることにより、衣類はドラム３に張り付くので衣類は攪拌による洗浄作用を受けることはないので、衣類に付着した汚れは洗剤水にほとんど溶出せず、かつ洗剤水は遠心力によって外槽２中のドラム３の外側領域で攪拌されることで洗剤の溶解は促進されることとなる。

次に、ドラム３を左右両方向に交互に回転させて衣類の洗浄を開始する。このとき、循環ポンプ１２を高速で回転させて、吐出口８から吐出する水をドラム３内の衣類にシャワー状で噴射することで、洗剤液を衣類にすばやく浸透させて汚れ落ちを早くする。

洗浄開始から所定時間後に循環ポンプ１２を停止し、さらに所定時間後に濁度センサ１
４によって濁度値Ｄ２を測定し、導電率センサ１３によって導電率値Ｎ２を測定する。

濁度値Ｄ２より濁度値Ｄ１を引いた濁度差Ｓ１は、衣類の汚れの溶出した洗濯液の濁度値Ｄ２から、洗剤を溶かしただけの洗剤液の濁度値Ｄ１を差し引いた値なので、濁度差Ｓ１は衣類より溶出した汚れによる増加濁度分とみなせられるために、衣類に付いた汚れ量に応じて濁度差Ｓ１は高くなり、濁度差Ｓ１によって衣類の汚れ量を推定できる。

同様に、導電率値Ｎ２より導電率値Ｎ１を引いた導電率差Ｕ１は、衣類の汚れの溶出した洗濯液の導電率値Ｎ２から、洗剤を溶かしただけの洗剤液の導電率値Ｎ１を差し引いた値なので、導電率差Ｕ１は衣類より溶出した汚れによる増加導電率分とみなせられるために、衣類に付いた汚れ量に応じて導電率差Ｕ１は高くなり、導電率差Ｕ１によって衣類の汚れ量を推定できる。

必要に応じて、濁度差Ｓ１と導電率差Ｕ１の両方の関係を用いるか、或いはいずれかを用いることによって、衣類の汚れ量をより正確に推定できる。

なお、一般に、皮脂などの油性汚れは洗剤水に溶出して、洗剤に含まれる界面活性剤と乳化反応を起こすことで白濁を生じるために濁度が上昇する。ところが、洗剤の種類によって、汚れを溶出させる性能や乳化量が異なるため、濁度のみでの判定では衣類全体の汚れ量の推定に誤差が大きくなる。このため、導電率センサ１３によって、衣類に付着した汗を主体とする水溶性の汚れの洗濯液中への溶出量（イオン成分量）を測定することで、濁度による汚れ量の推定の補助として用いることで、洗剤種類による汚れ量推定ばらつきを低減することができる。

濁度差Ｓ１と導電率差Ｕ１を用いて、衣類の汚れ量と汚れの質（皮脂などの油性汚れなのか、汗などの水溶性汚れなのか）を推定して、最適な洗浄工程の制御（洗浄時間の短縮や延長等）を行うことができる。

また、洗濯液状態検知手段１０は、循環経路９の水路上流側から下流側に向かって濁度センサ１４、導電率センサ１３の順序で設けているので、循環水路９の上流側、すなわち外槽２の取水口５側から下流側、すなわち循環ポンプ１２側に向かって濁度センサ１４、導電率センサ１３を設けるので、循環ポンプ１２の作動により水流が乱れやすい場所、すなわち下流側、循環ポンプ１２側では水流の影響を受けにくい導電率を検知することになり、また、循環ポンプ１２の作動により水流が比較的乱れにくい場所、すなわち上流側、外槽２の取水口５側では水流の影響、特に、泡の界面による乱反射の影響を受けやすい濁度を検知することになり、導電率と濁度の測定はそれぞれ循環ポンプ１２の影響を受けにくくなり、その結果、正確な汚れ度合いの検知を実現することができる。

なお、電極１５ａおよび電極１５ｂは、それぞれ循環経路９の水平方向での左右に設置する必要はなく、図３の同洗濯機の洗濯液状態検知手段の他の構成図中の１５ｃ、１５ｄで示すように循環経路９の左右いずれか一方に１対の電極を挿入しても同様の効果が得られる。また、図３では電極１５ｃと電極１５ｄは水流方向に対して垂直方向に並べて設置しているが、図４の同洗濯機の洗濯液状態検知手段の他の構成図に示す電極１５ｅ、１５ｆのように水流方向に平行に並べても、導電率の測定においては問題無い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機の全体構成図である。

図５において、洗濯液状態検知手段１０を取水口５の下流側かつフィルタ１１の上流側に設けた以外は、実施の形態１と同じ構成であり、同じ動作を行うので、同一符号を付し
、説明を省略する。

本実施の形態２の様に、洗濯液状態検知手段１０をフィルタ１１の上流側に設けることによって、連続使用後にフィルタ１１に溜まった繊維くず等の汚れがフィルタ１１から流出することによる洗濯液状態検知手段１０の誤検知を防止することができるので、洗濯液状態検知手段によるより正確な汚れ検知が実現することとなる。

（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概略構成図である。

図６において、洗濯液状態検知手段１０を取水口５に取り付けた蛇腹１８の下流側かつフィルタ１１の上流側に設けており、また、洗濯液検知手段１０内の循環経路が水平となるように設けられている以外は、実施の形態２と同じ構成であり、同じ動作を行うので、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態３の様に、洗濯液状態検知手段１０を蛇腹１８の下流側に設けることにより、すすぎ工程や脱水工程で発生する外槽２の振動が蛇腹１８によって弱められて洗濯液状態検知手段１０に伝わることとなるので、洗濯液状態検知手段１０が振動によって破損することを防止できる。

また、洗濯液状態検知手段１０内の循環経路が水平となるように設けることによって、筐体１の下部が大型化してドラム３の位置が高くなる等の使用者への利便性が損なわれることを防止することができる。

以上のように、本発明の洗濯機は、濁度検知手段と導電率検知手段の両者によって汚れ量を正確に検知できるので、食器洗い機などの汚れを落とす装置一般の用途にも適用できる。

１ 筐体
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 洗濯液状態検知手段
１１ フィルタ
１２ 循環ポンプ

Claims (3)

1. 筐体の内部に外槽を配設し、前記外槽の内部にドラムが水平方向または斜め方向の回転軸によって回転可能な状態で配設され、前記外槽の最底部には取水口が接続され、前記取水口から取り込んだ洗濯液を前記ドラムに吐出する吐出口につながった循環経路を有しており、前記循環経路には循環ポンプと洗濯液の状態を検知する洗濯液状態検知手段を設置した洗濯機であって、前記洗濯液状態検知手段は、前記循環経路内で前記循環ポンプの上流側に設けたことを特徴とする洗濯機。
2. 洗濯液状態検知手段は、少なくとも洗濯液の濁度を検知する濁度検知手段と洗濯液の導電率を検知する導電率検知手段とからなることを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 洗濯液状態検知手段は、循環経路の水路上流側から下流側に向かって濁度検知手段、導電率検知手段の順序で設けたことを特徴とする請求項２記載の洗濯機。

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