JP7542440B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、水槽の異常振動を防止する安全装置を備えた洗濯機に関する。

洗濯機における脱水時などには、回転槽内における洗濯物の偏りなどによって回転槽および水槽の揺れが大きくなり、異常振動が生じる場合がある。従来、このような異常振動を防止するため、水槽の揺れが規定量を超えた場合にこれを検知して、運転を停止させる安全装置が洗濯機において備えられている。

特許文献１には、水槽の外側に機械式のスイッチレバーを設け、水槽の揺れが規定量を超えた場合に水槽がスイッチレバーと当接することで異常振動と判断する安全装置が開示されている。

特開平９－２８９８１号公報

機械式のスイッチレバーは、揺れの発生した水槽の外周側面に接触して異常振動を判断するものである。但し、機械式のスイッチレバーは、当然ながら初期位置から振動検知位置までの動作範囲を必要とするものであるため、ある程度の大きな変位が生じる揺れでないと検知できない。また、機械式のスイッチレバーは、洗濯機の経年使用において水槽との接触を繰り返すことによって、その取付位置が水槽に対して外周側に移動することもあり得る。スイッチレバーの取付位置がこのように移動すると、検知可能となる水槽の変位はさらに大きくなる（振動の検知精度が低くなる）。

さらに、洗濯機の省スペース化を図るためには、水槽と外槽（洗濯機筐体）との間のスペースはできるだけ小さくすることが望ましい。水槽と外槽との間のスペースが小さいと、機械式のスイッチレバーを用いた安全装置では、水槽の異常振動が検知されて運転が停止される前に、揺れの発生した水槽が外槽に衝突し、大きな騒音が発生したり、場合によっては外槽に変形が生じたりする。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水槽と外槽との衝突が生じる前に、確実に水槽の異常振動を検知することのできる洗濯機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、外槽の内部に水槽を配置し、前記水槽の内部に回転槽を配置した洗濯機であって、前記水槽に取り付けられた少なくとも一つの測距センサを有し、前記測距センサによって、所定の方向における前記外槽の内壁と測距センサとの距離を測定し、前記測距センサの測定値に基づいて前記水槽の異常振動を検知し、前記水槽の異常振動が検知された場合に運転を停止することを特徴としている。

上記の構成によれば、水槽に対して測距センサを取り付け、測距センサの測定値（外槽の内壁と測距センサとの距離）に基づいて水槽の異常振動が検知される。この場合、非接触で距離を測定する測距センサを用いることで、変位が小さい水槽の揺れも検知することができ、水槽と外槽との衝突が生じる前に確実に水槽の異常振動を検知し、水槽と外槽との衝突を防止することができる。また、非接触で距離を測定する測距センサは、基本的に外槽との接触が生じるものではない。そのため、測距センサの取付位置が洗濯機の経年使用において変化することはなく、高い検知精度を維持することができる。

また、上記洗濯機は、二つの前記測距センサを有しており、前記二つの前記測距センサは、平面視において測定方向が互いに直交する構成とすることができる。

上記の構成によれば、二つの測距センサによって直交する二方向において揺れの検知を行うことが可能となるため、水槽の揺れがどの方向に生じたとしても揺れを検知し、水槽の異常振動をより確実に防止することができる。

また、上記洗濯機では、少なくとも一つの前記測距センサは、その測定方向が前記水槽の外周方向を向いており、当該測距センサに最も近い位置にある前記外槽の内壁との距離を測定する構成とすることができる。

上記の構成によれば、測距センサによって測定される距離が短くなるため、測距センサとして三角測量タイプなどの安価なセンサを用いることができる。

また、上記洗濯機では、少なくとも一つの前記測距センサは、前記水槽の上面に取り付けられており、かつ、その測定方向が前記水槽の内周方向を向いており、当該測距センサと最も離れた位置にある前記外槽の内壁との距離を測定する構成とすることができる。

上記の構成によれば、測距センサによって水槽の異常振動を検知することに加え、回転槽からの洗濯物の飛び出しも検知できる。

本発明の洗濯機は、非接触で距離を測定する測距センサを用いることで、変位が小さい水槽の揺れも検知することができ、水槽と外槽との衝突が生じる前に確実に水槽の異常振動を検知することができるといった効果を奏する。また、非接触で距離を測定する測距センサは、測距センサの取付位置が洗濯機の経年使用において変化することはなく、高い検知精度を維持することができるといった効果を併せて奏する。

実施の形態１に係る洗濯機の概略構成を示す図であり、（ａ）は洗濯機を側面側から見た模式断面図、（ｂ）は洗濯機を正面側から見た模式断面図、（ｃ）は洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 実施の形態１の洗濯機における測距センサの測定方向を示す図であり、洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 実施の形態１の洗濯機の変形例を示す図であり、（ａ）は洗濯機を正面側から見た模式断面図、（ｂ）は洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 実施の形態２に係る洗濯機の概略構成を示す図であり、洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 実施の形態３に係る洗濯機の概略構成を示す図であり、洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 （ａ）～（ｄ）は、実施の形態３に係る洗濯機において回転槽から洗濯物が飛び出した状態を示す図であり、洗濯機の内部を上面側から見た模式図である。 実施の形態３に係る洗濯機における測距センサの形状例を示す図であり、水槽上部を側面側から見た模式断面図である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る洗濯機１０の概略構成を示す図であり、（ａ）は洗濯機１０を側面側から見た模式断面図、（ｂ）は洗濯機１０を正面側から見た模式断面図、（ｃ）は洗濯機１０の内部（蓋部１６を外した状態）を上面側から見た模式図である。

洗濯機１０は、洗濯機筐体である外槽１１の内部に水槽１２を配置し、水槽１２の内部に回転槽１３を配置した構成となっている。水槽１２は洗濯や脱水時に水を貯めたり回転槽１３から排出される水を受けたりする槽である。回転槽１３は、洗濯時には洗濯槽、脱水時には脱水槽として機能するものであり、水槽１２の内部で回転可能に設けられている。

水槽１２の上面には、リング状の水槽カバー１２１が設けられている。また、回転槽１３の上縁部には、回転槽１３を安定して回転させるためのリング状のバランサー１４が取り付けられている。洗濯機１０の上部には、開閉可能な蓋部１６が設けられている。

洗濯機１０において、脱水運転時などに回転槽１３を回転させると、回転槽１３内の洗濯物の偏り具合によっては、回転槽１３および水槽１２において揺れが発生する。この揺れが大きくなると、水槽１２が外槽１１の内壁に衝突する虞のある異常振動となる。このため、洗濯機１０は、このような異常振動を検知し、異常振動が検知された場合には運転を停止する（回転槽１３の回転を停止する）安全装置を備えている。

本実施の形態１に係る洗濯機１０は、安全装置の主要素として水槽１２の外周側面に測距センサ１５を有している。すなわち、洗濯機１０における安全装置は、測距センサ１５と、測距センサ１５の測定値に基づいて異常振動を検知し、異常振動の検知時に洗濯機１０の運転を停止させる制御部（図示せず）とによって構成される。測距センサ１５は、図２に示すように、その測定方向（図中矢印Ａ）が水槽１２の外周方向を向いている。より具体的には、測距センサ１５は、外槽１１における何れかの内壁と対向する位置に設けられており、測距センサ１５に最も近い位置にある内壁１１１との距離Ｌ１を測定するようになっている。

洗濯機１０は、測距センサ１５の測定値（測距センサ１５と外槽１１における内壁１１１との距離Ｌ１）に基づいて水槽１２の異常振動を検知し、水槽１２の異常振動が検知された場合に運転を停止する。尚、測距センサ１５によって測定される距離Ｌ１に基づいて異常振動を検知する具体的方法については、本発明において特に限定されるものではないが、以下に二つの方法を例示する。

（第１の例）
水槽１２に揺れが発生すると、測距センサ１５の測定値、すなわち距離Ｌ１が振動する。第１の例では、距離Ｌ１を所定の閾値Ｌｔｈ１と比較し、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈ１よりも小さい値となった場合に異常振動を検知する。この場合の閾値Ｌｔｈ１は、水槽１２が外槽１１の内壁１１１に近づきすぎた状態となる距離である。第１の例では、測距センサ１５の測定値である距離Ｌ１をそのまま閾値Ｌｔｈ１と比較するため、判定を行う制御部における負荷が小さくなる。

（第２の例）
第２の例では、距離Ｌ１が入力される制御部において、振動する距離Ｌ１の最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎとの差分値を水槽１２の振動幅Ｌｗとして算出する。そして、算出した振動幅Ｌｗを所定の閾値Ｌｔｈ２と比較し、振動幅Ｌｗが閾値Ｌｔｈ２よりも大きい値となった場合に異常振動を検知する。第２の例では、制御部において振動幅Ｌｗを算出する演算処理が必要となるが、振動中心から両側への変位に基づいて検知を行うことができるため、検知精度が高くなる。

尚、洗濯機１０における水槽１２の揺れは、主に回転槽１３内の洗濯物の偏りによって発生するものであるが、回転槽１３の回転開始に洗濯物の偏りがあっても、ある程度回転が続くことによってその偏りが均されて水槽１２の揺れが小さくなることもある。このため、第１の例では、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈ１よりも小さい値となった時点で直ちに異常振動を検知するのではなく、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈ１よりも小さい値となった状態が規定回数以上検出された場合に異常振動を検知してもよい。同様に、第２の例では、振動幅Ｌｗが閾値Ｌｔｈ２よりも大きい値となった状態が規定回数以上検出された場合に異常振動を検知してもよい。

以上のように、本実施の形態１に係る洗濯機１０は、水槽１２に対して測距センサ１５を取り付け、測距センサ１５によって所定の方向における外槽１１の内壁と測距センサ１５との距離Ｌ１を測定し、測距センサ１５の測定値に基づいて水槽１２の異常振動を検知するものである。非接触で距離を測定する測距センサ１５を用いることで、洗濯機１０では、変位が小さい水槽１２の揺れも検知することができる。したがって、洗濯機１０は、水槽１２と外槽１１との衝突が生じる前に確実に水槽１２の異常振動を検知し、水槽１２と外槽１１との衝突を防止することができる。

また、非接触で距離を測定する測距センサ１５は、基本的に外槽１１との接触が生じるものではない。そのため、測距センサ１５の取付位置が洗濯機１０の経年使用において変化することはなく、高い検知精度を維持することができる。

さらに、測距センサ１５の測定方向が水槽１２の外周方向を向いており、測距センサ１５は最も近い位置にある内壁１１１との距離Ｌ１を測定するものであるため、測定される距離Ｌ１は短い距離となる。この場合、測距センサ１５には、三角測量タイプなどの安価なセンサを用いることができる。無論、測距センサ１５に使用するセンサの種類は特に限定されるものではなく、超音波センサやレーザセンサなども使用可能である。

図１に示した洗濯機１０において、測距センサ１５は水槽１２の外周側面に取り付けられる構成を例示した。しかしながら、実施の形態１に係る洗濯機１０において、測距センサ１５の取付箇所はこれに限定されるものではない。例えば、測距センサ１５は、図３に示すように、水槽１２の上面（すなわち水槽カバー１２１の上面）に取り付けられていてもよい。

〔実施の形態２〕
図４は、本実施の形態２に係る洗濯機１０Ａの概略構成を示す図であり、洗濯機１０Ａの内部（蓋部１６を外した状態）を上面側から見た模式図である。

本実施の形態２に係る洗濯機１０Ａは、水槽１２に対して二つの測距センサ１５ａ，１５ｂを備えており、測距センサ１５ａ，１５ｂは水槽１２の外周方向に沿って互いに９０°離れて取り付けられている。また、測距センサ１５ａ，１５ｂのそれぞれは、実施の形態１における測距センサ１５と同様、その測定方向が水槽１２の外周方向を向いている。そのため、測距センサ１５ａは図４に示す内壁１１１との距離を測定し、測距センサ１５ｂは内壁１１２との距離を測定する。

そして、測距センサ１５ａ，１５ｂが水槽１２の外周方向に沿って互いに９０°離れて取り付けられていることから、二つの測距センサ１５ａ，１５ｂの測定方向は、平面視において互いに直交する。具体的には、測距センサ１５ａは水槽１２における左右方向の揺れを検知することができ、測距センサ１５ｂは水槽１２における前後方向の揺れを検知することができる。

洗濯機１０Ａは、測距センサ１５ａ，１５ｂの何れかで異常振動が検知された場合に運転を停止する（回転槽１３の回転を停止する）ようになっている。

このように、本実施の形態２に係る洗濯機１０Ａにおいて、二つの測距センサ１５ａ，１５ｂを備え、二方向の揺れを検知するようにした理由は以下の通りである。

脱水運転時などに発生する水槽１２の揺れは、主に、回転槽１３内の洗濯物に偏りがある場合に回転槽１３の遠心力によって生じるものである。しかしながら、水槽１２に取り付けられる駆動部や排水ホースなどの機構の影響や洗濯機１０Ａの設置面の傾きなどにより、水槽１２の揺れは全方位に均等に発生するとは限らず、ある一方向の揺れが他方向の揺れよりも大きくなることもある。例えば、前後方向の揺れが左右方向の揺れよりも大きくなることもある。

実施の形態１における一つの測距センサ１５のみでは、左右方向の揺れは検知できるものの、前後方向の揺れは検知できず、水槽１２の揺れが前後方向において大きく生じた場合には、適切に運転を停止することができず、水槽１２の異常振動が生じることも起こりうる。

これに対し、本実施の形態２に係る洗濯機１０Ａは、二つの測距センサ１５ａ，１５ｂを備え、直交する二方向において揺れの検知を行うことが可能となっている。このため、水槽１２の揺れがどの方向に生じたとしても、これを検知し、水槽１２の異常振動をより確実に防止することができる。

尚、本実施の形態２に係る洗濯機１０Ａは、直交する二方向において揺れの検知を行うに当たって、一方の方向の揺れ検知のみに測距センサを用い、他方の方向の揺れ検知には、従来の安全装置で用いられていた機械式のスイッチレバーを用いてもよい。この場合、従来設計の洗濯機に一つの測距センサを加えることで対応でき、洗濯機の設計変更が容易となる。この場合は、水槽１２と外槽１１との距離が比較的大きい方向には従来の機械式センサを用い、水槽１２と外槽１１との距離が比較的小さい方向には高い検知精度を有する測距センサを用いることが好ましい。

〔実施の形態３〕
図５は、本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂの概略構成を示す図であり、洗濯機１０Ｂの内部（蓋部１６を外した状態）を上面側から見た模式図である。

本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂは、水槽１２の上面（すなわち水槽カバー１２１の上面）に測距センサ１５を有している。測距センサ１５は、図５に示すように、その測定方向（図中矢印Ｂ）が水槽１２の内周方向を向いている。これにより、測距センサ１５は、測距センサ１５から最も離れた位置にある内壁１１３との距離Ｌ２を測定するようになっている。

洗濯機１０Ｂの測距センサ１５によって測定される距離Ｌ２は、実施の形態１における距離Ｌ１よりも長い距離ではあるが、水槽１２に揺れに応じて変位が生じることは距離Ｌ１と同様である。このため、本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂは、測距センサ１５によって測定される距離Ｌ２に基づいて、実施の形態１と同様の原理により水槽１２の異常振動を検知することができる。

さらに、本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂは、測距センサ１５によって、回転槽１３からの洗濯物の飛び出しも検知できるといった利点がある。一般の洗濯機において、洗濯または脱水運転の開始時などに回転槽から洗濯物が飛び出し、飛び出した洗濯物の一部が水槽カバーの上面に載ることがある。このような洗濯物の飛び出しは、特に水槽の揺れを増大させるものではないので、水槽の揺れを検知する従来の安全装置では検知できない。しかしながら、洗濯物が回転槽から飛び出した状態で洗濯機の運転を続けると、飛び出した洗濯物に損傷が生じるであろうことは容易に想像できる。したがって、回転槽からの洗濯物の飛び出しが生じた場合には、これを検知して運転を停止することが望ましい。

本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂでは、測距センサ１５の測定方向が水槽１２の内周方向を向いている。このため、図６（ａ），（ｃ）に示すように、飛び出した洗濯物ＬＤが測距センサ１５の測定方向側にある時には、測距センサ１５は洗濯物ＬＤまでの距離を測定することになり、その測定値が著しく短くなる。これにより、洗濯機１０Ｂは、測距センサ１５によって回転槽１３からの洗濯物の飛び出しを検知でき、これを検知した場合に運転を停止することができる。

尚、図６（ｂ），（ｄ）に示すように、飛び出した洗濯物ＬＤが測距センサ１５の測定方向側にない時には、この時点で回転槽１３からの洗濯物の飛び出しは検知できない。但し、この場合も、飛び出した洗濯物ＬＤは回転槽１３の回転につられて水槽カバー１２１の上面を移動し、やがては図６（ａ），（ｃ）に示す状態に至る。したがって、回転槽１３から洗濯物が飛び出した状態で長時間の運転が続くことを防止することができる。

また、本実施の形態３に係る洗濯機１０Ｂでは、測距センサ１５は、水槽カバー１２１の上面に配置される。この場合、測距センサ１５は、図７に示すように、測距センサ１５の配置箇所における回転槽１３の回転方向（図中矢印Ｃ）の上流側が傾斜したカバーによって覆われていることが好ましい。これにより、飛び出した洗濯物ＬＤが測距センサ１５に引っ掛かることを防止できる。

上記実施の形態１～３では、本発明を縦型洗濯機または縦型洗濯乾燥機において適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ドラム式の洗濯機や乾燥機にも適用可能である。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

〔援用の記載〕
本国際出願は、２０１８年１１月２１日に日本特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８－２１８３６５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８－２１８３６５号の全内容を参照により本国際出願に援用する。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 洗濯機
１１ 外槽
１１１，１１２，１１３ 内壁
１２ 水槽
１２１ 水槽カバー
１３ 回転槽
１４ バランサー
１５，１５ａ，１５ｂ 測距センサ
１６ 蓋部

Claims (4)

1. 外槽の内部に水槽を配置し、前記水槽の内部に回転槽を配置した洗濯機であって、
   前記水槽の上面に取り付けられた少なくとも一つの測距センサを有し、
   前記測距センサは、その測定方向が前記水槽の内周方向を向いており、
   前記測距センサによって、前記測定方向における物体と前記測距センサとの距離を測定し、
   前記測距センサの測定値に基づいて前記水槽の異常振動および／または前記回転槽からの洗濯物の飛び出しを検知し、前記水槽の異常振動および／または前記回転槽からの洗濯物の飛び出しが検知された場合に運転を停止することを特徴とする洗濯機。
2. 請求項１に記載の洗濯機であって、
   二つの前記測距センサを有しており、
   前記二つの前記測距センサは、平面視において測定方向が互いに直交することを特徴とする洗濯機。
3. 請求項１に記載の洗濯機であって、
   前記測距センサとは別の測距センサを有しており、前記別の測距センサは、その測定方向が前記水槽の外周方向を向いており、当該測距センサに最も近い位置にある前記外槽の内壁との距離を測定することを特徴とする洗濯機。
4. 外槽の内部に水槽を配置し、前記水槽の内部に回転槽を配置した洗濯機であって、
   前記水槽の上面に取り付けられた少なくとも一つの測距センサを有し、
   前記測距センサは、その測定方向が前記水槽の内周方向を向いており、前記回転槽からの洗濯物の飛び出しの検知、および／または前記外槽の内壁との距離を測定することを特徴とする洗濯機。

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