JPH0724181A - 洗濯機の布量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 洗濯槽内に投入された洗濯物の量を検知する
洗濯機の布量センサにおいて、布量の検知精度を向上す
る。 【構成】 洗濯槽底面に回転自在に配設したパルセータ
ーを駆動するモータ１を所定時間駆動し、オフ後の惰性
回転時のモータ１の逆起電力をクリップ回路１３により
波形成形し、このクリップ回路１３の出力でスイッチン
グ回路１４を動作させる。布量を判定するマイクロコン
ピュータ１０は、スイッチング回路１４の出力パルスを
計数し、そのパルス数に基づいて布量を判定するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗濯槽内に投入された
洗濯物の量を検知する洗濯機の布量センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、洗濯機、特に、全自動洗濯機はボ
タン一つ押せばすべての操作が済む方向に自動化が進ん
でいる。自動化のためには洗濯物の量を検知する布量セ
ンサが重要であり、その検知精度の向上が求められてい
る。

【０００３】従来、この種の洗濯機の布量センサは、図
６に示すように構成していた。以下、その構成について
説明する。

【０００４】図に示すように、モータ１は、主巻線１ａ
と補助巻線１ｂとを有しており、進相用のコンデンサ２
を接続し、双方向性サイリスタ３、４を介して商用電源
５に接続し、双方向性サイリスタ３、４のいずれかを導
通させることにより回転方向を変えるようにしている。
コンデンサ２の端子間電圧をダイオード６により負側を
カットし、抵抗７で電流を制限してホトカプラ８に印加
する。ホトカプラ８にコレクタ抵抗９を接続し、その出
力をマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１
０に入力している。直流電源１１は、マイコン１０など
を駆動する。ダイオード１２は、ホトカプラ８に逆電圧
が加わらないように保護するものである。

【０００５】上記構成において図７(a)〜(c)を参照しな
がら動作を説明すると、まず、図７(a)に示すようなモ
ータ制御信号が双方向性サイリスタ３のゲート３ａに加
えられると、双方向性サイリスタ３が所定時間Ｔ1オン
し、商用電源（１００Ｖ）５がモータ１の主巻線１ａ
と、コンデンサ２、補助巻線１ｂの直列回路とに印加さ
れ、モータ１が回転する。この回転はＶベルトおよび減
速機構を介して洗濯槽底面に回転自在に配設したパルセ
ーター（いずれも図示せず）に伝達される。この双方向
性サイリスタ３がオンしている所定時間Ｔ1において、
コンデンサ２の端子間には、図７(b)に示すような電圧
（約１７０Ｖ）があらわれる。つぎに、所定時間Ｔ1が
経過し、双方向性サイリスタ３がオフして期間Ｔ2に入
ると、モータ１は惰性回転に入る。この惰性回転は連結
されているパルセーターの影響を受け、洗濯物の量が多
ければ早く止まり、少なければ長く回転する。したがっ
て、この惰性回転の量をけいそくすれば、布量を知るこ
とができる。

【０００６】この惰性回転に入るとモータ１は極小さな
発電機として働く。すなわち、モータ１の回転子に使わ
れている珪素鋼板は、所定時間Ｔ1で励磁されるので、
期間Ｔ2に入っても残留磁束があり、惰性回転により残
留磁束が主巻線１ａと補助巻線１ｂとを切るので両巻線
に電圧を誘起し、コンデンサ２の端子間に電圧（逆起電
力）を発生する。この電圧は回転速度に比例するので、
図７(b)の期間Ｔ2に示すように、モータ１の回転数が下
がるにしたがって低下し、停止するとゼロになる。した
がって、この電圧波形の山の数を最後まで読み取れば、
惰性回転の量すなわち布量を知ることができる。この電
圧波形の山の数、すなわちパルス数をマイコン１０で読
み取るためには、コンデンサ２の端子電圧とマイコン１
０とを接続しなければならないが、コンデンサ２のアー
ス電位とマイコン１０のアース電位が異なるため、両回
路を直接接続することはできず、変換回路すなわちホト
カプラ８を介して接続している。

【０００７】具体的に回路を説明すると、図７(b)に示
したコンデンサ２の端子電圧は、ダイオード６、抵抗７
を介してホトカプラ８の入力側端子に入力される。この
ようにして、コンデンサ２の端子間電圧によりホトカプ
ラ８の入力側に電流が流れる。ホトカプラ８では、入力
側に流れた電流によって発生した光により出力側にも電
流が流れる。この電流により直流電源１１とホトカプラ
８の出力側の間に接続された抵抗９に電圧降下が発生
し、図７(c)に示すようなパルス信号を発生する。この
パルス信号をマイコン１０に入力してパルス数を計数し
布量を判定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の洗濯
機の布量センサでは、コンデンサ２の端子間電圧をモー
タ１の惰性回転が停止する最後まで読み取ることができ
ず、布量の検知精度が悪いという問題を有していた。す
なわち、コンデンサ２の端子間電圧によりホトカプラ８
に電流を流す回路と直列に、ダイオード６およびホトカ
プラ８の入力回路があり、それぞれに半導体のＰＮ接合
によって生ずる電位障壁がある。この電位障壁は、ダイ
オード６およびホトカプラ８の入力回路を合わせると約
３Ｖある。したがって、図７(b)で説明すると、コンデ
ンサ２の端子電圧がＥ1（３Ｖ）のレベルまで低下する
と、前述の電位障壁のためホトカプラ８には電流が流れ
なくなり、その出力は図７(c)に示すようになる。すな
わち、惰性回転期間がＴ2あるのに期間Ｔ3しかパルスを
読み取ることができない。これが検知精度を悪くしてい
る原因である。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、洗濯
槽内の洗濯物の量の検知精度を向上することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、洗濯槽底面に回転自在に配設したパルセー
ターを駆動するモータと、前記モータを所定時間駆動し
オフ後の惰性回転時の前記モータの逆起電力により布量
を判定する制御手段と、前記モータの逆起電力を波形成
形するクリップ手段と、前記クリッブ手段の出力で動作
するスイッチング手段とを備え、前記制御手段は、前記
スイッチング手段の出力パルスを計数しそのパルス数に
基づいて布量を判定するようにしたことを第１の課題解
決手段としている。

【００１１】また、上記第１の課題解決手段のスイッチ
ング手段は、クリップ手段の直列抵抗と電源に接続され
た抵抗とをトランジスタのベースを接続し、前記クリッ
プ手段の出力を前記トランジスタのベース、エミッタ間
に接続したことを第２の課題解決手段としている。

【００１２】

【作用】本発明は上記した第１の課題解決手段により、
スイッチング手段の入力側が持っている電位障壁までパ
ルス読み取りレベルを下げることができ、布量の検知精
度を向上でき、また、モータの逆起電力をクリップ手段
により波形成形することによってスイッチング手段が過
電圧により破壊するのを防止できる。

【００１３】また第２の課題解決手段により、スイッチ
ング手段の入力側の電位障壁を打ち消すためのバイアス
電圧をかけることができ、パルス読み取りレベルを一層
下げることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のもの
は同一符号を付して説明を省略する。

【００１５】図に示すように、クリップ回路（クリップ
手段）１３は、モータ１の逆起電力、すなわちコンデン
サ２の端子間電圧を波形成形するもので、このクリッブ
回路１３の出力端子にスイッチング回路（スイッチング
手段）１４を接続し、このスイッチング回路１４の出力
端子にホトカプラ８を接続している。マイコン（制御手
段）１０は、スイッチング回路１４の出力パルスを計数
しそのパルス数に基づいて布量を判定するようにしてい
る。

【００１６】クリップ回路１３は、電流制限用抵抗１５
と、スイッチング回路１４を構成するランジスタ１６の
ベースに過大電流を流さないための保護用ダイオード１
７、１８と、トランジスタ１６のベースの逆電圧防止用
ダイオード１９とで構成している。スイッチング回路１
４は、トランジスタ１６と、トランジスタ１６のベース
電流制限用抵抗２０と、トランジスタ１６のコレクタ抵
抗２１とで構成している。コンデンサ２の端子間に、整
流用ダイオード２２、抵抗２３、電圧安定化用ツェナー
ダイオード２４および平滑用電解コンデンサ２５を接続
し、スイッチング回路１４の直流電源を構成している。

【００１７】つぎに、図２において、水受け槽２６は、
底部にパルセーター２７を回転自在に配設した洗濯槽
（洗濯兼脱水槽）２８を内包し、吊り棒２９により洗濯
機外枠３０に吊り下げている。循環水路カバー３１は、
洗濯槽２８の内面に複数個取着し、洗濯槽２８との間に
独立した複数の循環水路３２を形成している。複数の循
環水路３２の上部を洗濯槽２８の内部に向けてそれぞれ
シャワーノズル３３、リントフィルター３４を設けてい
る。モータ１は、Ｖベルト３５および減速機構３６を介
してパルセーター２７を駆動する。３７は排水弁、３８
は給水弁、３９は蓋、４０は制御装置、４１は脱水時の
振動を低減させるための流体バランサーである。なお、
制御装置４０は、上記の布量センサを内蔵している。

【００１８】上記構成において動作を説明すると、洗濯
物４２を洗濯槽２８の中に投入し、スタートスイッチ
（図示せず）をオンすると、布量センシング行程に入
り、モータ１は制御装置４０によって右回転・休止・左
回転・休止と断続反転駆動される。このモータ１の回転
はＶベルト３５、減速機構３６を介してパルセーター２
７に伝えられる。パルセーター２７の上には洗濯物４２
が載っており、洗濯物４２の量によってモータ１の負荷
量や惰性回転量が変わるので、この惰性回転量に基づい
て制御装置４０内のマイコン１０により布量を判定し水
位決定をする。この水位に基づいて制御装置４０によ
り、給水弁３８を制御して所定水位まで給水し、洗濯工
程に入る。

【００１９】つぎに、布量センシング行程の動作を図３
(a)〜(e)を参照しながら説明すると、洗濯物４２を洗濯
槽２８に投入し、スタートスイッチ（図示せず）をオン
して、布量センシング行程に入ると、制御装置４０から
図３(a)に示すようなモータ制御信号が双方向性サイリ
スタ３のゲート３ａに印加され、所定時間Ｔ1（0.3秒）
だけ双方向性サイリスタ３が導通してモータ１が回転
し、双方向性サイリスタ３が非導通の期間Ｔ2（約１
秒）に入ると、モータ１は布量に応じた時間だけ惰性回
転する。このとき、コンデンサ２の端子間には、従来例
と同様に、図３(b)に示すような電圧があらわれる。こ
の電圧は所定時間Ｔ1では、商用電源５がモータ１に印
加されているため、約１７０Ｖの電圧があり、これをダ
イオード２２で整流し、抵抗２３とツェナーダイオード
２４とで電圧を安定化し、電解コンデンサ２５で平滑し
て直流電源（５Ｖ）をつくっており、この電圧は、図３
(e)に示すように所定時間Ｔ1で完全に５Ｖまで充電し、
期間Ｔ2の間電圧がほとんど低下しないように回路定数
を決めている。

【００２０】一方、コンデンサ２の端子間電圧は、クリ
ップ回路１３によりクリップされてスイッチング回路１
４のトランジスタ１６のベース、エミッタ間に印加され
るため、トランジスタ１６のコレクタに図３(c)に示す
ような電流が流れ、トランジスタ１６に直列に接続され
たホトカプラ８の入力回路を駆動する。これによってホ
トカプラ８の出力電流が抵抗９に流れ、図３(d)に示す
ようなパルス信号を発生する。このパルス信号をマイコ
ン１０に入力してパルス数を読み取る。したがって、図
３(b)の電圧波形のどこまで読み取れるかは、トランジ
スタ１６をどこまで駆動できかで決まる。トランジスタ
１６の駆動は、コンデンサ２、抵抗１５、抵抗２０、ト
ランジスタ１６およびコンデンサ２の閉回路に、コンデ
ンサ２の端子間電圧を印加しておこなうので、この中で
電流を流さなくする要因は、トランジスタ１６のベー
ス、エミッタ接合の電位障壁（約０.６Ｖ）だけであ
る。したがって、約０.６Ｖまで読み取ることができ
る。すなわち、図３(b)のレベルＥ2（時間Ｔ4）まで読
み取り可能で、従来例と比較すれば約２倍の時間読み取
り可能となり、検知精度を大幅に向上させることができ
る。

【００２１】つぎに、本発明の他の実施例を図４を参照
しながら説明する。なお、上記実施例と同じ構成のもの
は同一符号を付して説明を省略する。

【００２２】図に示すように、スイッチング回路４３
は、クリップ回路１３の直列抵抗１５と直流電源に接続
された抵抗４４とをトランジスタ１６のベースを接続
し、クリップ回路１３の出力をトランジスタ１６のベー
ス、エミッタ間に接続している。ここで、抵抗１５、２
０および抵抗４４の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３
とし、電解コンデンサ２５の端子間の直流電圧をＶ１と
したとき、 （Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖ１＝０.５ ［Ｖ］ の関係になるように抵抗値を設定している。ただし、モ
ータ１の直流抵抗をＲmとすると、 Ｒm＜＜Ｒ１ としている。

【００２３】上記構成において図５(a)〜(c)を参照しな
がら動作を説明すると、抵抗１５、２０および抵抗４４
の抵抗値をそれぞれ上述のように設定することにより、
トランジスタ１６のエミッタ、ベース間に0.5Ｖの直流
バイアス電圧がかけられ、図５(b)に示すようなコンデ
ンサ２の端子間電圧は、この直流バイアス電圧に重畳さ
れるので、トランジスタ１６のエミッタ、ベース接合の
電位障壁0.6Ｖは、実質0.1Ｖとなる。したがって、図５
(b)に示すように、電圧レベルＥ3（0.1Ｖ）まで読み取
ることができ、モータ１の惰性回転のほとんど全部をパ
ルスとして読み取ることができ、検知精度を飛躍的に向
上できる。

【００２４】なお、図５(a)は、布量センシング時のモ
ータ１の制御信号を示しており、所定時間Ｔ1の間モー
タ１をオンし、期間Ｔ2の間オフするようにしている。
また、図５(c)は、マイコン１０に入力されるパルス信
号で、検知信号を示している。

【００２５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、洗濯槽底面に回転自在に配設したパルセータ
ーを駆動するモータと、前記モータを所定時間駆動しオ
フ後の惰性回転時の前記モータの逆起電力により布量を
判定する制御手段と、前記モータの逆起電力を波形成形
するクリップ手段と、前記クリッブ手段の出力で動作す
るスイッチング手段とを備え、前記制御手段は、前記ス
イッチング手段の出力パルスを計数しそのパルス数に基
づいて布量を判定するようにしたから、スイッチング手
段の入力側が持っている電位障壁までパルス読み取りレ
ベルを下げることができ、布量の検知精度を向上でき
る。

【００２６】また、スイッチング手段は、クリップ手段
の直列抵抗と電源に接続された抵抗とをトランジスタの
ベースを接続し、前記クリップ手段の出力を前記トラン
ジスタのベース、エミッタ間に接続したから、スイッチ
ング手段の入力側の電位障壁を打ち消すためのバイアス
電圧をかけることができ、パルス読み取りレベルを一層
下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の洗濯機の布量センサの回路
図

【図２】同布量センサを具備した洗濯機の縦断面図

【図３】(a)〜(e) 同布量センサの動作タイムチャート

【図４】本発明の他の実施例の洗濯機の布量センサの回
路図

【図５】(a)〜(c) 同布量センサの動作タイムチャート

【図６】従来の洗濯機の布量センサの回路図

【図７】(a)〜(c) 同布量センサの動作タイムチャート

【符号の説明】

１ モータ １０ マイクロコンピュータ（制御手段） １３ クリップ回路（クリップ手段） １４ スイッチング回路（スイッチング手段） ２７ パルセーター ２８ 洗濯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今橋 久之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗濯槽底面に回転自在に配設したパルセ
   ーターを駆動するモータと、前記モータを所定時間駆動
   しオフ後の惰性回転時の前記モータの逆起電力により布
   量を判定する制御手段と、前記モータの逆起電力を波形
   成形するクリップ手段と、前記クリッブ手段の出力で動
   作するスイッチング手段とを備え、前記制御手段は、前
   記スイッチング手段の出力パルスを計数しそのパルス数
   に基づいて布量を判定するようにした洗濯機の布量セン
   サ。
2. 【請求項２】 スイッチング手段は、クリップ手段の直
   列抵抗と電源に接続された抵抗とをトランジスタのベー
   スを接続し、前記クリップ手段の出力を前記トランジス
   タのベース、エミッタ間に接続した請求項１記載の洗濯
   機の布量センサ。