JP5501091B2 - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯乾燥機に関するもので、特に布質検知に関する。

洗濯乾燥機は、筐体内に洗濯水を溜める円筒体の外槽と、その外槽の内側で回転可能に設けられた円筒体でその円筒部に多数の孔が設けられた洗濯兼脱水槽（以下、洗濯槽と言う）と、この洗濯槽の底部で回転自在に設置し、衣類および水を撹拌する回転翼とこの洗濯槽および回転翼を回転させるモータ、および乾燥装置で構成されている。

このような洗濯乾燥機で洗濯する衣類は多種多様であり、それらの性質ごとに適した運転が望まれている。

従来の洗濯機および洗濯乾燥機の布質の判定方法としては、前記外槽内に水を溜めない状態で前記モータを駆動したときのモータにかかる負荷特性と水を溜めた状態でのモータにかかる負荷特性とから判定する方法が提案されている（下記特許文献１）。

特開平９−２３９１８７号公報

上記特許文献１では、回転翼の回転が悪い場合に、布質を吸水性の高い「ごわごわ」と判定しているが、滑りの悪い綿を素材とする衣類は、吸水性が低くても回転翼の回転を悪くする場合がある。従って、上記判定方法によれば、このような衣類についても「ごわごわ」と判定してしまう。

本発明の第１の目的は、洗濯中の衣類の布質、特に含水量の多い衣類か否かを精度よく判定し、その判定結果に応じた運転が可能な洗濯乾燥機を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、衣類の素材、例えば、綿か化学繊維かを精度よく判定し、その判定結果に応じた運転が可能な洗濯乾燥機を提供することにある。

本発明は、このような課題を解決するために、衣類を収容する洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を内包する外槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する駆動装置と、前記外槽の振動量を検知する振動検知手段と、前記外槽を覆う筺体を有した洗濯乾燥機において、前記洗濯兼脱水槽内部に衣類及び水を供給した状態で、前記洗濯兼脱水槽が回転又は停止するように前記駆動装置を操作した場合に、前記振動検知手段で検知した振動量に基づいて、洗濯，脱水又は乾燥の運転を変化させることを特徴とする。

また、望ましくは、洗濯兼脱水槽を駆動するときの回転負荷量を検知する負荷検知手段を更に有し、この負荷検知手段で検知した回転負荷量に基づいて、含水量の多い衣類か否か及び化繊が多い衣類か否かを判定し、その判定結果に応じて、本洗い，すすぎ，脱水又は乾燥の運転を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、洗濯中の衣類の布質、特に含水量の多い衣類か否かを精度よく判定し、その判定結果に応じた運転が可能な洗濯乾燥機を提供できる。また、衣類の素材、例えば、綿か化学繊維かを精度よく判定し、その結果に応じた運転が可能な洗濯乾燥機を提供できる。

第１実施形態に係る洗濯乾燥機内部の右側面図である。 第１実施形態に係る洗濯乾燥機の外装を示した図である。 第１実施形態に係る洗濯乾燥機の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 第１実施形態に係る洗濯乾燥機の動作フローを示す図である。 マイコンが備える布量・布質判定部の構成を示す機能ブロック図である。 湿布重量と振動積算値Ｖの関係を示す図である。 乾布重量と湿布重量の関係を示す図である。 湿布重量と電流積算値Ｉの関係を示す図である。 第２実施形態に係るマイコンが備える布量・布質判定部の構成を示す機能ブロック図である。 布量センシング値ｍと振動積算値Ｖの関係を示す図である。 布量センシング値ｍと電流積算値Ｉの関係を示す図である。 電流積算値距離ＤＩと振動積算値距離ＤＶの関係を示す図である。 第３実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機の外装を示した斜視図である。 第３実施形態に係るドラム式洗濯乾燥機内部の右側面図である。 第３実施形態に係る洗濯乾燥機の動作フローを示す図である。 第３実施形態に係るマイコンが備える布量・布質判定部の構成を示す機能ブロック図である。 乾布重量と振動積算値Ｖの関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、縦型の洗濯乾燥機について説明する。

図１は、第１実施形態に係る洗濯機内部を、図２は洗濯機外装を示している。この洗濯機の外装は、鋼板製の筐体１とその上部に取り付けたトップカバー２および操作・表示パネル３により構成する。この操作・表示パネル３は、電源スイッチ３ａ，操作ボタン３ｂ，表示器３ｃを備える。トップカバー２は、蓋２ａと主に給水に関連する部品を収納する後部収納部２ｂとで構成する。

洗濯機の内部において、有底で円筒形状の水を貯める外槽４は、筐体上部の４隅より４本の吊り棒５により弾性的に支持されている（図では１本のみ示す）。この外槽４内には、円筒形状の洗濯槽６を回転自在に設ける。洗濯槽６の側面には多数の脱水穴６ａを設け、上縁部には流体バランサ６ｂを設ける。また、洗濯槽６の底部には、回転翼７を回転可能に設ける。外槽４の底面外側には、支持板８を取り付け、この支持板８に駆動装置９を固定する。この駆動装置９により、脱水時には回転翼７を洗濯槽６に固定し、洗濯槽６を一方向に回転駆動させる。また洗濯時には、回転翼７は洗濯槽６から切り離され、洗濯槽６内で正転・逆転し、水および衣類を搖動させる。

トップカバー２の後部には給水口１０を設け、後部収納部２ｂ内には給水弁１１，冷却水給水弁１２を設け、これらを接続し、給水ユニットを構成する。この給水弁１１により、外槽４に洗濯用水が供給される。洗濯機上部に設けた水位センサ１３により水位を検知することにより、供給される水量は制御される。水位センサ１３は、外槽４の下部で外槽４とつながった空気室１４とチューブ１５で繋がっており、空気室１４内の圧力を検出している。

外槽４の底面には、洗濯用水の排水を行う排水弁１６を設け、この排水弁１６に接続した排水ホース１７を介して洗濯用水を洗濯機外に排出する。

また、外槽４の後ろには乾燥時に冷却除湿を行うダクト１８を設ける。このダクト１８と外槽４はゴム質のジャバラ管１９で接続されている。ダクト１８のジャバラ管１９とは反対側にファン２０が設けられ、乾燥時にはファン２０を動作させ、ダクト１８内の空気がファン２０に吸い込まれる。ファン２０の吐出側にヒータ２１が設けられ、その先は外槽４に繋がっている。外槽４の上面には、外槽４の空気を逃がさないように、内蓋２２が設けられている。

乾燥時ではファン２０を動作させ、空気を循環させながら乾燥する。ファン２０から吐出された空気をヒータ２１で温め、洗濯槽６に吹き込む。洗濯槽６内の湿った衣類を温めて水分を蒸発させる。蒸発した水分を含んだ空気はダクト１８内に送り込まれる。このとき冷却水給水弁１２を開き、ダクト１８内に給水し、ダクト１８内で湿った空気と接触することで水冷除湿し、乾いた空気に戻す。この空気がファン２０に吸い込まれ、またヒータ２１に向けて吐出される。このように空気を循環させながら、衣類の水分を蒸発させて乾燥を行う。

ダクト１８のファン２０の吸い込み側に温度センサＡ２３ａが、ヒータ２０の下流に温度センサＢ２３ｂが設けられる。これら温度センサ２３ａ，２３ｂにより乾燥運転が制御される。

また、モータ９にはその回転を検出するホール素子あるいはフォトインタラプタなどで構成される回転検出器２４を設ける。

また、外槽４の動きを検出する加速度センサ２５を外槽４の胴部外周に固定する。この加速度センサ２５はＭＥＭＳ技術で作られたチップ状のセンサであり、外槽の上下方向，径方向，周方向の３方向の振動量を検知できる振動検知手段である。この加速度センサは抵抗等の電子部品とともに電子基板に実装され、プラスチック製のケース内に収められている。このケースの中には樹脂が流し込まれ、基板に水がかからないようにコーティングされている。また、加速度センサは外槽４の吊り棒５で支えられた部分の略鉛直上に設ける。吊り棒５により外槽４，洗濯槽６，衣類等の重量を支えるため、この付近は強固に作られている必要があり、外側に向かってリブが立てられている。このように強固に作られた部分に加速度センサ２５を固定する。やわらかい部分に取り付けると、外槽４の動き以外に、外槽４自体の変形も検出してしまうため、望ましくない。

また、外槽４を覆う筐体１の下部にはモータ９，ファン２０，ヒータ２１などを制御する制御装置２６を設ける。この制御装置２６には、洗濯槽６および回転翼７を駆動するときの回転負荷量を検知する負荷検知手段、具体的には、モータへ供給する電流値を検知するモータ電流検出器２７を設ける。

図３にこの制御装置２６のブロック図を示す。制御装置２６はマイクロコンピュータ（マイコン）３１を中心に構成されている。使用者により操作ボタン３ｂから運転コースが入力され、その運転コースに合った運転パターンを運転パターンデータベース３２から呼び出し、そのデータに沿って運転する。その運転は基本的にはモータ９の制御であり、モータ制御部３３により制御される。モータ制御部３３は、回転検出器２４からの信号をもとに回転速度算出部３４で回転速度を求めた結果を用いてモータ９を制御する。また、洗濯するための水量を制御するために水位制御部３５は水位センサ１３の出力を監視し、給水弁１１，排水弁１６の開閉を制御する。また、乾燥時においては温度センサ２３ａ，２３ｂの結果に基づきヒータ制御部３６，ファン制御部３７によりヒータ２１，ファン２０を制御する。また、モータ電流検出器２７および加速度センサ２５の結果をもとに布量・布質判定部３８により衣類の布量，布質を判定する。この布量・布質判定部３８について図４および図５を用いて詳しく説明する。

図４は洗濯・乾燥動作のフローチャートであり、図５は布量・布質判定部のブロック図を示す。

図４に示すように、洗濯・乾燥がスタートしたら（Ｓ１）、乾布の布量センシングを行う（Ｓ２）。このとき回転翼７を正転・逆転させながら計測する。回転翼７を毎分１３０回転の速度で１.０秒間回転し、１.０秒間停止し、反対方向にも同様に１.０秒間回転し、１.０秒間停止させる。この動作周期は洗い時よりも短く、回転翼７は小刻みに動作する。この動作を複数回行う最中に、モータ電流検出器２７の出力から電流積算値算出部（ｍ）３９により電流積算値ｍを算出する。この電流積算値ｍは時々刻々と変化する電流値を積算することで得る。この値から、乾布重量演算部４０により乾布の重量を求める。この重量の結果から、表示器に衣類の重量に合った洗剤量を表示し、洗濯水を供給し（Ｓ３）、前洗いを行う（Ｓ４）。前洗いとは、前洗いの後に行われる本洗いより少ない量の水で洗剤を溶かし、その洗剤液を衣類にしみ込ませる工程であり、高濃度の洗剤液により衣類についた汚れをはがれやすい状態にする工程である。前洗では回転翼７の上面に出るか出ないか程度の洗剤液を供給し、回転翼７を複数回、本洗いよりも短い周期で正転・逆転させる。毎分１３０回転の速度で１.５秒間回転し、１.０秒間停止し、反対方向にも同様に１.５秒間回転し、１.０秒間停止させる。この動作を２分程度繰り返して前洗いを終了する。前洗いにより衣類に洗剤液をしみ込ませた状態にし、布質センシングを行う（Ｓ５）。

布質センシングは、洗濯槽６内部に衣類及び水を供給し、衣類を湿らせて前洗いした状態で、回転翼７を小刻みに回転又は停止するように駆動装置９を操作した場合に、加速度センサ２５で検知した振動量に基づいて、含水量の多い衣類か否かを判定する。本実施形態では毎分１３０回転の速度で１.０秒間回転し、１.０秒間停止させる運転を正転・逆転を５回ずつ行う。このときのモータ電流検出器２７の出力と加速度センサ２５の出力からは、化繊の多い衣類か否かも判定する。

具体的には、まず、加速度センサ２５の出力を振動積算値算出部４１により振動積算値Ｖを算出する。振動積算値Ｖは時々刻々と変化する加速度センサ出力を積算することで得る。本実施形態では加速度センサ２５は３軸の加速度センサであり、３つの方向の出力が得られる。これら３方向の出力をそれぞれ積算し、これら３つの値を平均し、振動積算値Ｖとする。この振動積算値Ｖと湿布重量の関係を図６に示す。この図のひし形のプロットは綿１００％のバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合であり、三角形のプロットはポリエステル１００％のジャージの場合である。この図から布質によって異なる傾向は見られず、振動積算値Ｖは湿布重量に比例した値となる。つまり、布質が異なっても、同じ湿布重量ならばほぼ同じ振動積算値Ｖが算出されることがわかる。よって、この振動積算値Ｖにより湿布重量を推定することができ、湿布重量演算部４２で湿布重量を推定する。

また参考として図７に乾布重量と湿布重量の関係を示す。この図から綿１００％のバスタオルとポリエステル１００％のジャージは乾布重量が同じなら湿布重量もほぼ同じ値であるが、綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの湿布重量は他の衣類に比べて軽いことがわかる。これはバスタオルやジャージは水を多く含み重たくなる布質であるのに対して、ワイシャツは水を多く含むことができない布質であり、他の衣類にくらべて軽くなる。これは、繊維の編み方により大きく影響されると考える。バスタオルのように、生地が厚くなるように編むとその分水分を保持し易く、湿布重量が重くなる。逆にワイシャツのように生地が薄い場合は、水分をあまり保持できなく、湿布重量が軽くなる。

このように布質によって含水量が多いものとそうでないものがあり、これらを判別する。湿布重量演算部４２で得られた湿布重量と乾布の布量センシングで得られた乾布重量から含水量判定部４３において含水量が多い布質と含水量が少ない衣類とを判別する。このように湿布重量を推測することで水を多く含みやすい衣類と、水をあまり含めない衣類とを判別することができる。

本実施形態における湿布重量は、加速度センサの振動値から推定した。回転翼７の回転開始時および停止時に外槽４はその反力を受けて振動する。この反力は回転翼７に乗った衣類の慣性モーメントの速度変化から生じるものであり、それは湿布の重量に大きく依存する。本実施形態では３方向すべての振動から湿布重量を求めたが、反力の影響が大きく現れる周方向の加速度だけでも良い。また、振動から湿布重量を推定するのではなく、吊り棒５等に重量センサを設けて直接的に重量の変化から検知してもよい。

続いて、モータ電流検出器２７の出力に対しても乾布の布量センシングと同様に、電流積算値算出部（Ｉ）４４にてその積算値を求め、電流積算値Ｉとする（Ｓ５）。電流積算値Ｉと湿布重量の関係を図８に示す。この図も図６と同様にひし形のプロットは綿１００％のバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合であり、三角形のプロットはポリエステル１００％のジャージの場合である。同じ湿布重量の場合、ポリエステル１００％の衣類の方が綿１００％の衣類よりも低い値を示す。また、混紡の場合はポリエステルと綿の間に位置することが分かる。このことから湿布重量が分かれば、電流積算値Ｉは綿と化繊の配合割合を示していると考えられる。モータの電流値は回転翼７の回り難さを示しており、この回り難さは湿布重量と衣類の滑り難さに依存するものと考えられる。よって湿布重量が分かれば、電流積算値Ｉは衣類の滑り難さを示す指標となり、綿のように滑り難い繊維の場合は高い値となり、化繊のように滑りやすい繊維の場合は低い値となる。このように電流積算値Ｉと湿布重量演算部４２から得られた湿布重量から繊維判定部４５により綿が多い、もしくは化繊が多いと判断する。

本実施形態では、電流積算値により回転翼７の回り難さを判断していたが、回転翼７の動きから判断してもよい。具体的には、一定電流でモータ速度を加速した時の回転数の加速率により評価したり、一定速で回転している状態からモータの回転が停止するまでにかかる時間により評価したりする方法が挙げられる。これらの方法で回転翼７の回り難さを判定してもよい。

以上のようにモータ電流と加速度センサから布量・布質判定部３８により衣類の含水量と繊維の種類を判別して、布質を判定する（Ｓ５）。布質は含水量が多い化繊（Ｓ６），含水量が少ない化繊（Ｓ７），含水量が多い綿（Ｓ８），含水量が少ない綿（Ｓ９）の４つに分類される。このように布質を細かく分類し、これらの布質に適した運転方法を行い、時短，節水による省エネ性を向上させる。

含水量が多くかつ化繊が多い場合（Ｓ６）、所定の水量より多めに給水し（Ｓ１０）、本洗いを開始する（Ｓ１１）。本洗いの回転翼７の動きは綿の場合より弱く、毎分１１０回転の速度で２.０秒間回転し、１.０秒間停止する動作を繰り返し、弱い水流で洗う。化繊の場合、汚れが繊維の奥まで染み込むことがなく、弱い水流でも洗うことができる。すすぎは水量を多くしてすすぐ（Ｓ１２）。水量が少ないと、衣類に満遍なくすすぎ水を行き渡らすことができない。脱水では高速回転に到達させるまで時間をかけてゆっくりと起動させる（Ｓ１３）。この布質の場合、含水量が多いため、起動途中で衣類から水が多量に放出される。この放出される水量が外槽から排出される水量より多いと、外槽に溜まっていき、水の抵抗で洗濯槽の回転がロックして脱水できない状態になってしまう。そのため、ゆっくり速度を上昇させ、衣類から一気に水が放出されないようにし、外槽に水が溜まらないようにする。一方、高速回転まで起動した後に定常運転させる時間は短くする（Ｓ１３）。化繊の多い衣類の場合、衣類からの水の抜けがよく、短い時間で所定の脱水性能を確保できるため、通常よりも脱水時間を短くする。その後、乾燥に移行するが、所定の温度で運転し、所定の乾燥度に達したら（Ｓ１４）、運転を終了させる（Ｓ１６）。

また含水量が少なくかつ化繊の多い場合（Ｓ７）には、所定の水量給水し（Ｓ１７）、本洗いを開始する（Ｓ１８）。本洗いの回転翼７の動きは綿の場合より弱く、毎分１１０回転の速度で２.０秒間回転し、１.０秒間停止する動作を繰り返し、弱い水流で洗う。そのあとのすすぎは水量を少なくしてすすぐ（Ｓ１９）。含水量が少ない衣類のため、少ない水でも衣類に満遍なくすすぎ水を行き渡らすことができる。脱水では高速回転に到達させるまでの時間を短時間にし、素早く起動させる（Ｓ２０）。この布質の場合、含水量が少ないため、起動途中で衣類から水が一気に放出されても、排水能力以上に放出しないため、短時間で起動させることで時短にすることができる。また、高速回転で定常運転させる時間も短くし、時短にすることができる。その後、乾燥に移行するが、所定の温度で運転し、所定の乾燥度に達したら（Ｓ２１）、運転を終了させる（Ｓ１６）。

また、含水量が多くかつ化繊が少ない場合（Ｓ８）、所定の水量より多めに給水し（Ｓ２２）、本洗いを開始する（Ｓ２３）。本洗いの回転翼７の動きは化繊の場合より強く、毎分１３０回転の速度で２.５秒間回転し、０.８秒間停止する動作を繰り返し、強い水流で洗う。綿の場合、汚れが繊維の奥まで染み込んでおり、強い水流で洗うことで所定の性能を確保する。そのあとのすすぎは水量を多くしてすすぐ（Ｓ２４）。脱水では高速回転に到達させるまで時間をかけてゆっくりと起動させ（Ｓ２５）、外槽に水が溜まらないようにする。また、高速回転まで起動した後の定常運転させる時間は所定の時間より長くする。綿の場合、衣類からの水の抜けが悪く、化繊より長い時間が必要であり、さらに含水量も多いため時間を長くして脱水性能を確保する。その後、乾燥に移行するが、綿は縮みやすいため、所定の温度より低めで運転し、衣類の縮みを抑える（Ｓ２６）。また、含水量が多い衣類は布が厚手であるため、乾きむらが発生し易く、所定の乾燥度よりも高い乾燥度に達したら、運転を終了させる（Ｓ１６）。

また、含水量が少なくかつ化繊が少ない場合（Ｓ９）、所定の水量給水し（Ｓ２７）、本洗いを開始する（Ｓ２８）。本洗いの回転翼７の動きは化繊の場合より強く、毎分１３０回転の速度で２.５秒間回転し、０.８秒間停止する動作を繰り返し、強い水流で洗う。そのあとのすすぎは所定の水量ですすぐ（Ｓ２９）。脱水では高速回転に到達させるまで時間も短時間で素早く起動させる（Ｓ３０）。また、高速回転まで起動した後の定常運転させる時間は所定の時間で脱水する。その後、乾燥に移行するが、所定の温度より低めで運転し、衣類の縮みを抑える（Ｓ３１）。所定の乾燥度に達したら、運転を終了させる（Ｓ１６）。また、乾燥を終了する時期を通常よりも早めるよう設定しても良い。

以上のように洗いの初期段階においてモータの電流値と外槽の加速度センサの値から布質を判定し、その後の洗濯・乾燥運転を布質に適した運転パターンで行うことで、所定の性能を維持しながら、省エネ性を向上させることができる。

次に第２の実施形態について、図９を用いて説明する。本実施形態は第１の実施形態とほとんど同じであるが、布質判定を行うマイコン内の布量・布質判定部が異なる。この部分についてのみ説明する。それ以外は第１の実施形態と同じである。

洗濯・乾燥がスタートしたら給水する前に乾布布量センシングを行う。このときのモータ電流検出器から得られた電流値から電流積算値算出部（ｍ）３９にて電流積算値ｍを算出する。この値をもとに乾布重量演算部４０において乾布重量を算出する。この処理と同時に、基準振動値Ｖ０なる値を基準振動値算出部５１にて算出する。また、基準電流値Ｉ０なる値を基準電流値算出部５２にて算出する。これら基準振動値Ｖ０，基準電流値Ｉ０は乾布時の電流積算値ｍに基づき求められるが、詳しくは後で説明する。

この後給水し、前洗いを行い、布質センシングを行う。布質センシング時の回転翼の動作は第１の実施形態と同じであるが、布質判定の方法が異なる。まず、加速度センサ２５から振動積算値算出部（Ｖ）４１で振動積算値Ｖを求める。この振動積算値Ｖと先に求めた基準振動値Ｖ０から振動積算値距離演算部５３にて振動積算値距離ＤＶなる値を求める。（振動積算値距離ＤＶは後で説明する。）また、電流積算値算出部（Ｉ）４４により湿布時の電流積算値Ｉを求める。この電流積算値Ｉと先に求めた基準電流値Ｉ０から電流積算値距離演算部５４にて電流積算値距離ＤＩなる値を求める。（電流積算値距離ＤＩは後で説明する。）これら振動積算値距離ＤＶと電流積算値距離ＤＩから布質判定部５５により布質を判別する。

まず、上述した振動積算値距離ＤＶおよび基準振動値Ｖ０について図１０を用いて説明する。図１０は乾布時の電流積算値ｍを横軸に、振動積算値Ｖを縦軸にしてそれらの関係を示した図である。図中のひし形のプロットは綿１００％のバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合であり、三角形のプロットはポリエステル１００％のジャージの場合であり、円形のプロットは綿１００％の薄手の布の場合である。各布とも複数のプロットがあるが、布量を変えて計測した結果である。この図より、バスタオルとジャージは似通った傾向であり、ワイシャツと薄手の綿は似通った傾向であることが分かる。バスタオルとジャージはワイシャツと薄手の綿より振動積算値が高く、先に説明したように、水を多く含む衣類の方が大きな値を示す。この振動積算値を用いて布質を判別するための基準となる基準振動ラインを引き、分別する。この基準振動ラインは図中に太い実線で示し、バスタオルやジャージのような水を多く含む厚手の衣類とワイシャツや薄手の綿のような水をあまり含まない薄手の衣類との間に設ける。この基準振動ラインからの遠さで布質を判断する。そこで、基準振動ラインからの遠さを示す指標として、振動積算値距離ＤＶを用いる。まず、乾布時の電流積算値ｍに対応する基準振動ライン上の点における振動積算値を基準振動値Ｖ０とする。（この処理を基準振動値算出部５１で行う。）次に、湿布状態での振動積算値Ｖを求め、これら２つの値から式１により振動積算値距離ＤＶを求める。
〔式１〕
ＤＶ＝（Ｖ−Ｖ０）／Ｖ０×１００

この式に示すように振動積算値距離ＤＶは、振動積算値Ｖと振動基準値Ｖ０との差を振動基準値Ｖ０で除算した値を百分率で表した値である。大きく捉えると、振動積算値距離ＤＶがプラスならば水を多く含みやすい布質であり、マイナスなら水をあまり含まない布質であると判断される。

次に、上述した電流積算値距離ＤＩおよび基準電流値Ｉ０について図１１を用いて説明する。図１１は乾布時の電流積算値ｍを横軸に、電流積算値Ｖを縦軸にしてそれらの関係を示した図である。図中のひし形のプロットは綿１００％のバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合であり、三角形のプロットはポリエステル１００％のジャージの場合であり、円形のプロットは綿１００％の薄手の布の場合である。各布とも複数のプロットがあるが、布量を変えて計測した結果である。この図より、ワイシャツとジャージは似通った傾向で低い値を示し、薄手の綿，バスタオルと値が高くなる。先にも説明したが、電流積算値は回転翼の回り難さを示しており、重さと滑り難さに影響される。重ければ値が高く、化繊よりも綿の方が値が高い。そのため化繊を多く含むワイシャツは電流積算値が低く、厚手だけど化繊であるためジャージは電流積算値が低い。逆に、バスタオルのように厚手で綿のものは電流積算値が高く、薄手の綿はバスタオルより低い電流積算値となる。この図から化繊を多く含む衣類と綿を多く含む衣類との間に大きな差が見られる。この差を利用して、布質を判別する。化繊を多く含む衣類と綿を多く含む衣類と間に基準となる基準電流ラインを引き、分別する。この基準電流ラインは図中に太い実線で示し、この基準電流ラインからの遠さで布質を判断する。そこで、基準電流ラインからの遠さを示す指標として、電流積算値距離ＤＩを用いる。振動積算値距離ＤＶと同様に、乾布時の電流積算値ｍに対応する基準電流ライン上の点における電流積算値を基準電流値Ｉ０とする。（この処理を基準電流値算出部５２で行う。）次に、湿布状態での電流積算値Ｉを求め、これら２つの値から式２より電流積算値距離ＤＩを求める。
〔式２〕
ＤＩ＝（Ｉ−Ｉ０）／Ｉ０×１００

大きく捉えると、電流積算値距離ＤＩがプラスならば綿を多く含む布質であり、マイナスなら化繊を多く含む布質であると判断される。

これら振動積算値距離ＤＶと電流積算距離ＤＩから布質判定部５５により布質を求める。図１２にこれら２つの関係を示す。横軸に電流積算距離ＤＩを示し、縦軸に振動積算値距離ＤＶを示す。図中の太い破線で示した線がＤＩ＝０，ＤＶ＝０の線である。ひし形のプロットは綿１００％のバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合であり、三角形のプロットはポリエステル１００％のジャージの場合であり、円形のプロットは綿１００％の薄手の布の場合である。布質が異なると分布が異なることが分かる。傾向的には含水量が多い綿の場合は、ＤＩ＞０，ＤＶ＞０であり、含水量が多い化繊の場合は、ＤＩ＜０，ＤＶ＞０、含水量が少ない化繊の場合はＤＩ＜０，ＤＶ＜０、含水量が少ない綿の場合はＤＩ＞０，ＤＶ＜０のように分布される。そこで、図中の太い実線のように領域を分けることで布質を判別し、それ以降の運転を布質に合わせて運転制御する。この運転制御は第一の実施形態と同様に行われる。

このように第１の実施形態同様に乾布時の電流積算値ｍと湿布時の電流積算値Ｉと振動積算値Ｖにより布質を判別した。しかし第一の実施形態は繊維の判定（推定）部における湿布重量は、振動積算値Ｖから推定した値を利用しており、二重の推定を行っており、判定誤差が拡大してしまう。しかし、本実施形態では推定した２つの値で作られる領域で判定することで判定誤差を小さくすることができる。

また、本実施形態で設定した基準振動ラインや基準電流ラインはワイシャツ寄りに設定した。どちらの基準ラインも任意に設定しても構わないが、布質を判断して、省エネ性を向上させる制御を考えた時には、ワイシャツ寄りに設定した方が望ましい。ワイシャツのような含水量が少ない化繊の場合、水を少なくでき、運転時間も短くできるため、ワイシャツの特徴を抽出しやすいような区分けをするために、ワイシャツ寄りに基準ラインを設けることが望ましい。

また、振動積算値Ｖではなく、洗濯槽６内部の衣類の重さを検知する重量検知手段により湿布の重量を検知し、含水量の多い，少ないを判断してもよい。

続いて、第３の実施形態について図１３，図１４を用いて説明する。本実施形態はドラム式洗濯乾燥機の例である。図１３はドラム式洗濯乾燥機の外観図であり、図１４は内部の構造を示すために筐体の一部を切断して示した側面図である。

外郭を構成する筐体６１は、ベース６１ｈの上に取り付けられており、左右の側板６１ａ，６１ｂ，前面カバー６１ｃ，背面カバー６１ｄ，上面カバー６１ｅ，下部前面カバー６１ｆで構成されている。左右の側板６１ａ，６１ｂは、コの字型の上補強材（図示せず），前補強材（図示せず），後補強材（図示せず）で結合されており、ベース６１ｈを含めて箱状の筐体６１を形成し、筐体として十分な強度を有している。また、ベース６１ｈの四隅には洗濯機全体を支持する脚７４が設けられている。

ドア６２は前面カバー６１ｃの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口を塞ぐためのもので、前補強材に設けたヒンジで開閉可能に支持されている。ドア開放ボタン６２ａを押すことでロック機構（図示せず）が外れてドアが開き、ドアを前面カバー６１ｃに押し付けることでロックされて閉じる。前補強材は、後述する外槽の開口部と同心に、衣類を出し入れするための円形の開口部を有している。

筐体６１の上部中央に設けた操作・表示パネル６３は、電源スイッチ６４，操作ボタン６５，表示器６６を備える。操作・表示パネル６３は筐体６１下部に設けたメイン制御装置６７に電気的に接続している。

図１４に示すドラム６８は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部６８ａを設けてある。開口部６８ａの外側にはドラム６８と一体の流体バランサ６８ｃを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタ６８ｂが複数個設けてあり、洗濯，乾燥時にドラム６８を回転すると、衣類はリフタ６８ｂと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するような動きを繰り返す。ドラム６８の回転中心軸は、水平または開口部６８ａ側が高くなるように傾斜している。

円筒状の外槽７０は、ドラム６８を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にモータ６９を取り付ける。モータ６９の回転軸は、外槽７０を貫通し、ドラム６８と結合している。前面の開口部には外槽カバー７０ａを設け、外槽内への貯水を可能としている。外槽カバー７０ａの前側中央には、衣類を出し入れするための開口部７０ｂを有している。

開口部１０ｂと前補強材（図示せず）に設けた開口部は、ゴム製のベローズ７１で接続しており、ドア６２を閉じることで外槽７０を水封する。外槽７０の底面最下部には、排水口７０ｄが設けてあり、排水ホース７２が接続している。排水ホース７２の途中には排水弁（図示せず）が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽７０に水を溜め、排水弁を開いて外槽７０内の水を機外へ排出する。

外槽７０は、下側をベース６１ｈに固定されたサスペンション７３（コイルばねとダンパで構成）で防振支持されている。また、外槽７０の上側は上部補強部材に取り付けた補助ばね（図示せず）で支持されており、外槽７０の前後方向へ倒れを防ぐ。洗剤容器は筐体６１内の上部左側に設けており、その前部の開口から引き出し式の洗剤トレイ７５を装着する。洗剤容器の後ろ側には、給水弁（図示せず）や風呂水給水ポンプ，水位センサなど給水に関連する部品を設けてある。洗剤容器は、外槽７０に接続されている。給水弁は多連弁で、洗剤容器，水冷除湿機構を備えた乾燥ダクト７８へ給水する。カバー６１ｅには、水道栓からの給水ホース接続口７６，風呂の残り湯の吸水ホース接続口７７が設けてある。

乾燥ダクト７８は筐体６１の背面内側に縦方向に設置され、ダクト下部は外槽７０の背面下方に設けた吸気口７０ｃにゴム製の蛇腹管Ａ７８ａで接続される。乾燥ダクト７８内には、水冷除湿機構を内蔵しており、給水弁から水冷除湿機構へ冷却水を供給する。冷却水は乾燥ダクト７８の壁面を伝わって流下し吸気口７０ｃから外槽７０に入り排水口７０ｄから排出される。

乾燥ダクト７８の上部は、筐体１内の上部前方右側に設置した乾燥フィルタ８０に接続している。乾燥フィルタ８０はダクト７８内に挿入されており、引き出すことが可能である。乾燥フィルタ８０はメッシュ式のフィルタであり、このフィルタを通過することで糸くずが除去される。乾燥フィルタ８０の掃除は、乾燥フィルタ８０を引き出してメッシュ式のフィルタを取り出して行う。また、乾燥フィルタ８０の挿入部の下面には開口部が設けてあり、この開口部は送風ユニット８２の吸気口と繋がっており、送風ユニット８２に空気が吸い込まれる。

送風ユニット８２は、駆動用のモータ８２ａ，ファン（図示せず），ファンケース８２ｂで構成されている。ファンケース８２ｂにはヒータ８３が内蔵されており、ファン羽根車から送られる空気を加熱する。送風ユニット８２の吐出口は温風ダクト８４に接続する。温風ダクト８４は、ゴム製の蛇腹管Ｂ８４ａを介して外槽カバー７０ａに設けた温風吹き出し口８５に接続している。本実施形態では、送風ユニット８２が筐体１内の上部右側に設けてあるので、温風吹き出し口８５は外槽カバー７０ａの右斜め上の位置に設け、温風吹き出し口８５までの距離を極力短くするようにしてある。

脱水運転時および乾燥運転時の風の流れは次のようになる。ファンを回転させ、ヒータ８３に向けて空気を送りだす（矢印９１）。ヒータ８３に通電し、空気を温め温風にし、温風ダクト８４へ送る。温風吹き出し口８５からドラム６８内に高速の温風が吹き込み（矢印９２）、湿った衣類に当たり、衣類を温め衣類から水分が蒸発する。高温高湿となった空気は、ドラム６８に設けた貫通孔から外槽７０に流れ、吸気口７０ｃから乾燥ダクト７８に吸い込まれ、乾燥ダクト７８を下から上へ流れる（矢印９３）。乾燥ダクト７８の壁面には、水冷除湿機構からの冷却水が流れ落ちており、高温高湿の空気は冷却水と接触することで冷却除湿され、乾いた低温空気となり、フィルタ８０を通り糸屑が取り除かれ、送風ユニット８２に吸い込まれる（矢印９４）。そして、ヒータ８３で再度加熱され、ドラム６８内に吹き込むように循環する。

ダクト７８のファンの吸い込み側に温度センサＡ９５が、ヒータ８３の下流に温度センサＢ９６が設けられる。これら温度センサ９５，９６により乾燥運転が制御される。

また、モータ６９にはその回転を検出するホール素子あるいはフォトインタラプタなどで構成される回転検出器９７を設ける。

また、外槽７０の動きを検出する加速度センサ９８を外槽７０の下部の胴部外周に固定する。この加速度センサ９８はＭＥＭＳ技術で作られたチップ状のセンサであり、上下方向，径方向，周方向の３方向を検出できるものである。

また、制御装置６７にはモータへ供給する電流値を検知するモータ電流検出器９９を設ける。この制御装置２６の内部の構成は第１の実施形態と同じであり、説明を省略する。

このようなドラム式洗濯乾燥機において、図１５のように運転制御する。図１６は布量・布質判定部のブロック図を示す。

図１５に示すように、洗濯・乾燥がスタートしたら（Ｓ５１）、乾布の布量センシングを行う（Ｓ５２）。このときドラムを毎分５０回転の速度から毎分２００回転の速度まで勢いよく上昇させる。このときのモータ電流検出装置９９の出力から電流値算出部１００によりモータ電流積算値ｍを算出する。乾布重量演算部１０１により乾布の重量を求める。この重量の結果から、表示器６６に衣類の重量に合った洗剤量を表示し、洗濯水を供給し（Ｓ５３）、前洗いを行う（Ｓ５４）。前洗いは洗剤液を衣類にしみ込ませる工程であり、衣類がドラム内壁に張り付かない速度である毎分４０回転の速度でドラムを正転・逆転させる。１５秒間回転し、１０秒間停止し、反対方向にも同様に１５秒間回転し、１０秒間停止させる動作を２分程度繰り返して前洗いを終了する。前洗いにより衣類に洗剤液がしみ込んだ状態で、布質センシングを行う（Ｓ５５）。

布質センシングは前洗いと同様に、衣類がドラム内壁に張り付かない速度である毎分４０回転の速度でドラムを正転・反転させながら行う。その動きは前洗いより周期が短く、１０秒間回転し、１０秒間停止させ、逆方向にも１０秒間回転し、１０秒間停止させる運転を３回行う。この動作の最中の加速度センサ９８の出力から判定する。この布質センシングの動作により、ドラム内の衣類はドラムの回転とともにリフタによって持ち上げられ、ある高さまで上がると衣類は落下する動きを繰り返す。この落下時の衝撃を受けて外槽が振動し、この振動を加速度センサが検知する。図１６に示すように加速度センサ９８の出力を振動積算値算出部（Ｖ）１０２により振動積算値Ｖに変換する。振動積算値Ｖは時々刻々と変化する加速度センサ出力を積算することで得る。この振動積算値Ｖと乾布重量の関係を図１７に示す。図中のひし形のプロットはバスタオルの場合であり、四角形のプロットは綿３５％，ポリエステル６５％の混紡のワイシャツの場合である。バスタオルの方がワイシャツより高い値を示していることが分かる。バスタオルの方が水を多く含み、乾布の状態では同じ重さでも、湿布の状態では重たくなり、運転時の落下の衝撃が大きくなる。衝撃が大きければ、加速度も大きくなり、振動積算値Ｖも大きくなる。振動積算値Ｖが大きければ含水量が多い布質であると判断できるが、その判定値は一意的に決められず、乾布重量によって、異ならせる方が望ましい。そこで、乾布重量演算部１０１の結果と合わせて含水量判定部１０３で含水量が多い布質，含水量が少ない布質、さらに含水量が中間程度の布質であるかどうか３段階で判断し、布質センシングを終了する。

布質センシングの後に本洗いに移行するが、布質センシングの結果に適した運転を行う。基本的には、含水量が中間程度の布質を基準に洗濯乾燥機の基準動作パターンが決められているが、含水量に応じて動作パターンを変化させる運転制御となる。

含水量が中間程度の布質の場合（Ｓ５６）、本洗いの回転数を毎分４０回転の速度で運転する（Ｓ５７）。続いてすすぎ（Ｓ５８），脱水（Ｓ５９），乾燥（Ｓ６０）に移行するが、標準的な水量，時間で運転制御を行い、標準的な乾燥度に達したら洗濯乾燥を終了させる（Ｓ６１）。

このような標準的な動作に対して、含水量が多い布質の場合（Ｓ６２）、運転パターンを変化させる。本洗いにおいては、衣類が重たくなっているため、標準的なドラムの回転速度では衣類を持ち上げても高いところまで行く前に落下してしまう。落下距離が短いと衝撃が小さく、洗浄力が低下してしまう。それを防ぐため、回転数を少し高めて毎分４５回転の速度で運転する（Ｓ６３）。

続いてすすぎに移行するが（Ｓ６４）、水を多く含むことができる布質のため、衣類に満遍なく水を与えるには水量も必要になり、水量を多くする。

続いて脱水に移行するが（Ｓ６５）、衣類に水を多く含んでいるため、一気に回転速度を上げると、起動途中でも多量の水が抜け、排水能力を上回り、外槽内に水がたまる場合がある。それを防ぐために、脱水起動は時間をかけてゆっくりと回転速度を上昇させる。また、定常回転でも長時間脱水する。

続いて、乾燥工程に移行するが（Ｓ６６）、水を多く含む衣類は厚手の衣類であり、乾きむらが発生しやすい。そのため、乾燥を終了する時期を通常よりも遅らせる設定とし、乾きむらを発生しないようにする。

逆に含水量が少ない布質の場合（Ｓ６７）、本洗いでは（Ｓ６８）標準的な回転速度で回転させても持ち上げていく途中で落下することはないが、衣類が軽いためドラムの回転の勢いで真下に落下せずに、横に飛ばされるような動きになり、洗浄力が低下してしまう。それを防ぐために、回転数を少し低下させて毎分３５回転の速度で運転する。

続いてすすぎに移行するが（Ｓ６９）、含水量が少ない衣類のため、少ない水量でも衣類に満遍なく水を供給することができるため、水量を少なくし、節水する。

続いて脱水に移行するが（Ｓ７０）、衣類に水を多く含んでいないため、一気に回転速度を上げても、起動途中でも多量の水が抜けることもなく、排水能力を上回ることもなく、外槽内に水が溜まることもない。よって時短のために短時間で所定の回転数まで上昇させる。また、もともと多く水を含んでいないため定常回転でも短時間脱水する。

続いて乾燥工程に移行するが（Ｓ７１）、水を多く含まない衣類は薄手の衣類であり、しわが発生しやすい。そのため、乾燥度を低めに設定し、乾燥を少し早く終了させしわつきを低減させる。

以上のように、衣類を湿らせた状態で運転し、そのときの外槽の振動を計測し、その振動から布質を判定することができ、その判定結果に応じて、本洗い，すすぎ，脱水又は乾燥の運転を変化させることができる。なお、本発明は乾燥機能を有さない洗濯機に対しても適用可能である。

１ 筺体
４ 外槽
６ 洗濯槽
７ 回転翼
９ モータ（駆動装置）
２５ 加速度センサ
２６ 制御装置
２７ モータ電流検出器
３１ マイコン
３８ 布量・布質判定部
３９ 電流積算値算出部（ｍ）
４１ 振動積算値算出部（Ｖ）
４３ 含水量判定部
４４ 電流積算値算出部（Ｉ）
４５ 繊維判定部
５１ 基準振動値算出部（Ｖ０）
５２ 基準電流値算出部（Ｉ０）
５３ 振動積算値距離演算部
５４ 電流積算値距離演算部
５５ 布質判定部

Claims (1)

1. 衣類を収容する洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を内包する外槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する駆動装置と、前記外槽の振動量を検知する振動検知手段と、前記洗濯兼脱水槽を駆動するときの回転負荷量を検知する負荷検知手段と、前記外槽を覆う筺体を有し、本洗い、すすぎ、脱水の運転を有する洗濯機において、
   前記洗濯兼脱水槽内部に水を供給し、前記洗濯兼脱水槽内部の衣類を湿らせた後、前記本洗いの前に、前記洗濯兼脱水槽又はその底部にある回転翼が回転又は停止するように前記駆動装置を操作した場合に、前記振動検知手段で検知した振動量及び前記負荷検知手段で検知した回転負荷量に基づいて、含水量の多い衣類か否か及び化繊の多い衣類か否かを判定し、含水量の多い衣類でかつ化繊の多い衣類であるときに、含水量の少ない衣類でかつ化繊の少ない衣類のときと比べて、すすぎ水量を多くし、脱水時間を短くすることを特徴とする洗濯乾燥機。

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