專利名稱：洗衣機以及具有旋轉容器的裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于洗衣機以及具有旋轉容器的裝置的發明。
洗衣機都需要采用檢測裝在洗滌脫水桶內的洗滌物重量的負荷量檢測裝置，檢測洗滌脫水桶內水位的水位傳感器，以及檢測在洗滌物不均勻狀態下洗滌脫水桶脫水轉動時產生的異常振動的振動檢測裝置等各種傳感器或檢測裝置。
現有的負荷量檢測方法，例如日本專利公開第206283/1988號專利公報。具體地說，這種方法是在將驅動設于洗滌脫水桶底部的脈動器轉動的馬達開啟一定時間之后，予以關閉，從關閉時開始對與馬達的轉動同步的脈沖信號進行計數，根據直至馬達慣性轉動停止時的脈沖信號數值來判斷負荷量。負荷量越大，脈動器停止得越早，計數值就越小，因此便可以判斷出負荷量大。但是，由于其檢測值會因洗滌物的質地，布料的狀態不同而發生變動，所以，這種利用脈動器轉動的負荷量檢測方法的精度難以提高。另外，因為脈動器會與洗滌物發生很強的摩擦，因此容易損傷洗滌物。
另外，有人提出過不間接地推定負荷量，而是利用重量傳感器對裝在洗滌桶的洗滌物直接進行測重的方法。例如，本申請人在日本專利公開第84382/1993號公報中公開了一種洗衣機，在其懸掛洗滌桶的懸桿上裝有由彈簧、線圈、鐵心等構成的重量傳感器。在這種結構中，懸桿因懸掛的負荷發生變化而上下移動，使得插入位置固定的線圈內的鐵心長度發生變化，從而使線圈的電感產生變化。
但是，這種設置了重量傳感器的洗衣機，除了設置于吸收洗滌脫水桶振動的外桶與懸桿之間的盤簧之外，要另外設置重量傳感器的彈簧，因此對于某種特定的懸桿要設置兩種盤簧，減震設計就變得非常復雜。另外，因為重量傳感器所用的彈簧有其固有頻率，有時可能會造成重量傳感器本身使外桶的振動放大的情況。而且這種重量傳感器的形狀較大，要洗衣機的機殼內占據較大的空間，有礙于洗衣機外形的小型化與增大洗衣機的容量。此外，其檢測精度也會隨彈簧的劣化等時效變化而降低。
除此之外，還有下述的問題。上述的重量傳感器，雖然從其結構來說，應當不僅能檢測出洗滌脫水桶內所裝的洗滌物重量，而且還能檢測出供給并貯留在外桶內的水的重量。但是，負荷量最多也就是幾公斤，而貯留的水的重量卻可高達其10倍以上。因此，為了要能測出水的重量，上述重量傳感器的結構必須能確保其具有很大的檢測范圍，這樣一來，負荷量的檢測精度就很低了。反過來，如上述重量傳感器的結構能確保負荷量的檢測精度，則又不可能覆蓋水的重量的檢測范圍。所以，即便采用了上述重量傳感器，要想對洗滌物的負荷量與水的重量都進行測定是有困難的。
本發明是為了解決上述課題而完成的，其主要目的是提供一種具有不會影響減震設計與洗滌脫水桶的轉動的、小型高精度的負荷量傳感器的洗衣機。本發明的另一個目的是該負荷量傳感器不僅可以檢測負荷量，而且可以用來檢測水的重量，兼有水位傳感器的功能。本發明還有一個目的是提供一種具有能精確地測出脫水時洗滌脫水桶或外桶的振動的傳感器的洗衣機。
為了解決上述課題，本發明的洗衣機采用了利用在受外力作用時，其磁性特征會隨外力的速度或大小而變化的磁致伸縮元件制成的壓力傳感器。這種壓力傳感器，在日本實用新型專利公開第105834/1989號縮微膠卷公報中就有公開。
具體地說，本發明的洗衣機是一種具有構成外形的機殼，懸掛并支承于機殼內部的外桶，以及可轉動地設置于該外桶內部的洗滌脫水桶的洗衣機，其特征是具有設置于裝在洗滌脫水桶內的洗滌物的負荷量與所供給的水的重量產生的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致伸縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述負荷量與水的重量的測定裝置，以及在供水前通過上述測定裝置獲得負荷量、根據該負荷量確定應供的水量、在供水時通過上述測定裝置測出水的重量、根據上述水量進行供水的運轉控制裝置。
上述的壓力傳感器具有小型、輕量，而且檢測范圍大的特點。所以，無論裝在洗衣機內的什么部位都不占很大的空間，不會有礙于洗衣機的小型化與大容量化。由于沒有采用彈簧之類的可動部件，其本身不會構成產生轉動的原因，也不會因可動部件的時效劣化而造成檢測精度的降低。
此外，上述的壓力傳感器具有能在很大的范圍內對外力(外荷載)進行檢測，而且外力越小、其檢測的靈敏度越高的特點。因此，特別適用于用同一壓力傳感器檢測負荷量與水的重量的需要。具體地說，采用上述結構，可以在供水前，先通過測定裝置對負荷量進行高精度的測定，再在加上比該負荷量大得多的水的重量時，精確地測出該較大的重量。由于水的重量可以換算成外桶內的水位，所以上述的壓力傳感器與測定裝置不僅具有負荷量檢測功能，而且還具有水位檢測功能，可以不用現有的含壓力軟管的水位傳感器。
通過將上述的壓力傳感器設置在受到負荷量與水的重量所產生的外力、同時又會受到因裝在洗滌脫水桶內的洗滌物偏于一方所產生的偏心荷載或因該偏心荷載而發生的振動所產生的外力的部位，測定裝置就不僅可以根據該壓力傳感器的線圈的輸出測出負荷量與水的重量，而且還可以測出偏心荷載或因該偏心荷載而發生的振動。
另外，測定裝置也可以根據壓力傳感器的線圈的輸出只測定偏心荷載與/或振動。
作為本發明的洗衣機的測定裝置的一個實施方式，可以用測出線圈的電感變化的方式來測出磁致伸縮元件的磁性特征變化，具體地說，例如，可以對含線圈的電感電容振蕩器的振蕩頻率變化進行測定。這樣，在對電感變化進行檢測的情況下，電感是與線圈的圈數相關連的，圈數改變，電感的變化量也會改變。所以，如果具備若干不同的、可替換的線圈，便可以對不同的檢測對象獲得合適的檢測靈敏度。具體地說，在上述的用同一壓力傳感器對負荷量與水的重量進行檢測的情況下，可對負荷量進行高靈敏度的檢測，對水的重量的檢測靈敏度就低一些。
在本發明的洗衣機中，壓力傳感器可以設置于洗衣機內的各個部位，例如可以設置在支承著懸掛里面裝著洗滌脫水桶的外桶的懸桿的懸桿支承部上，或者也可以設置在將該洗衣機支承于地面的支承腳上。這些部位因為是直接受到負荷量或水的重量等產生的外力作用的部分，所以特別適用于檢測負荷量或水的重量的場合。
由于在一般情況下有多個懸桿支承部，因此可以在該多個懸桿支承部上全部分別設置壓力傳感器。因為多個懸桿支承部使荷載被分散支承，因此，全部都裝上壓力傳感器便可通過測出的值求出荷載，得到很高的檢測精度。
此外，也可以不在該多個懸桿支承部上全部分別設置壓力傳感器，而是至少在一處設置壓力傳感器，通過該壓力傳感器測出的檢測值來推定負荷量、水的重量、偏心荷載或振動。如采用這種結構，因為壓力傳感器的個數減少了，所以成本可以降低。采用這種結構，最好一邊讓洗滌脫水桶低速旋轉，一邊通過壓力傳感器進行幾次檢測，再根據該檢測值來推定負荷量、水的重量、偏心荷載或振動。如采用這種結構，即使不在各懸桿支承部都設壓力傳感器，也能消除洗滌物的分布等荷載偏置的影響，得到很高的檢測精度。
本發明的洗衣機，在只對偏心荷載或振動進行檢測時，最好將上述壓力傳感器設置在洗滌、漂洗或脫水時產生振動較大的部位。具體地說，例如可以將該壓力傳感器裝在該機殼上，這樣機殼的振動轉換為外力，被上述壓力傳感器測出。
另外，本發明的洗衣機又是一種具有構成外形的機殼，懸掛于機殼內部的外桶，以及可轉動地設置于該外桶內部的洗滌脫水桶的洗衣機，它具有設置于懸掛在外桶上的荷載與該外桶發生的振動所產生的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致伸縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述荷載與振動的測定裝置。
該測定裝置的結構使其可以在測定上述荷載的重量測定方式與求出上述振動的振動測定方式之間進行切換。這種結構，只要例如可以在洗滌脫水桶轉動時將測定裝置設定為振動測定方式，在洗滌脫水桶停止時又能將測定裝置切換為重量測定方式便可。通過采用這樣的結構，在洗滌脫水桶轉動時，設定為轉動測定方式，對異常轉動進行測定，在洗滌脫水桶停止時，特別是在洗滌開始時，設定為重量測定方式，對負荷量進行測定。
上述洗衣機的結構可以在上述測定裝置測出的振動大小超過了一定的極限值時判斷出轉動異常。具體地說，因為洗滌物偏置等使得洗滌脫水桶偏心轉動時，其偏心程度越大，測定裝置測出的轉動也就越大。這樣，便可測出轉動異常。
還有，在該結構中，最好根據上述測定裝置測出的荷載大小來設定上述一定的極限值。也就是說，由于測定裝置測出的振動大小，在偏心程度相同的情況下，是隨負荷量而變化的，通過根據作用于洗滌脫水桶的荷載設定極限值，可以減少判斷轉動異常時偏心程度的差異。
上述的測定裝置的結構可以具有對作用于上述外桶的荷載與振動同時進行測定的重量振動測定方式。在該結構中，首先根據測定裝置測出的荷載大小來設定一定的極限值，在該測定裝置測出的振動大小超過了該一定的極限值時判斷出轉動異常。采用這樣的結構，由于可以同時測出決定極限值的荷載大小與成為轉動異常檢測對象的振動大小，所以能不受時間上荷載變動的影響，設定轉動異常檢測的極限值。
具體地說，外桶由多個懸桿懸掛著，壓力傳感器的一端承載在設于該懸桿端部的懸桿側承載部，另一端承載在設置于機殼上的機殼側承載部。在多個懸桿中設置著壓力傳感器的懸桿可以具有向外桶側突出的突起。采用這樣的結構，在洗滌物偏置使得洗滌脫水桶偏心轉動時，外桶發生傾斜，與懸桿的突起發生碰撞。碰撞產生的沖擊通過懸桿傳到壓力傳感器，從而測出轉動異常。如果，將外桶外周面與突起碰撞部分的厚度做得比外桶外周面的其它部分厚，則可以減少外桶與懸桿的突起碰撞而導致的外桶變形與劣化。
另外，本發明的洗衣機的結構可以在壓力傳感器于洗滌過程或漂洗過程中測出的振動超過一定量時，讓脈動器轉速變慢，使水流變弱。采用這樣的結構，在減少振動的同時，可以防止水飛濺到洗衣機的四周。在壓力傳感器于脫水過程中測出的振動超過一定量時，可以進行讓洗滌脫水桶內的洗滌物重新放置的失衡修正運轉。采用這樣的結構，可以切實地防止脫水時發生異常振動或異常噪音。
本發明除了洗衣機之外還可以廣泛地應用于其它方面。也就是說，只要是具有與洗衣機一樣的、可繞垂直軸或水平軸旋轉的轉動的容器，物體裝在該容器內，使該容器轉動的裝置，在該容器所承載的荷載或轉動時發生的振動所產生的外力作用的部位，設置利用磁致伸縮元件的壓力傳感器，便是本發明的應用。具體地說，如將本發明應用于具有旋轉鼓的干燥機等，便可以在測出鼓內所裝的洗滌物重量的同時，測出運轉時的振動。
下面，參照附圖對本發明的洗衣機的若干實施例進行說明。
圖1是表示本發明的洗衣機所用的壓力傳感器的一個實例的縱截面圖。
圖2是表示外加于壓力傳感器的外荷載大小與電感關系的曲線圖。
圖3是表示實施例1的洗衣機結構的側面截面圖。
圖4是實施例1的洗衣機的要部電氣系統結構圖。
圖5是表示實施例1的洗衣機從洗滌開始到洗滌過程開始的動作流程圖。
圖6是實施例3的洗衣機的要部電氣系統結構圖。
圖7是表示實施例2的洗衣機結構的側面截面圖。
圖8是圖7中的A部的放大圖。
圖9是表示實施例3的洗衣機從洗滌開始到洗滌過程開始的動作流程圖。
圖10是表示實施例3的洗衣機的脫水過程的動作流程圖。
圖11是實施例4的洗衣機的要部電氣系統結構圖。
圖12是實施例5的洗衣機的要部電氣系統結構圖。
圖13是表示實施例5的洗衣機結構的側面截面圖。
圖14是表示具有設突起的懸桿的洗衣機在洗滌脫水桶中有偏心荷載狀態下進行脫水動作時傳到電壓值變化的曲線圖。
圖15是表示沒有設突起的懸桿的洗衣機在洗滌脫水桶中有偏心荷載狀態下進行脫水動作時傳到電壓值變化的曲線圖。
圖16是表示實施例7的洗衣機結構的側面截面圖。
圖17是圖16中的B部的放大圖。
圖18是表示實施例7的洗衣機的洗滌運轉的動作流程圖。
圖19是表示實施例7的洗衣機的脫水過程的動作流程圖。
首先，參照圖1與圖2對本發明的洗衣機所用的壓力傳感器進行說明。
圖1是表示該壓力傳感器的一個實例的縱截面圖。壓力傳感器1具有圓柱形磁致伸縮元件構成的鐵心2，設置在鐵心2外周面的繞線管6，沿繞線管6纏繞的線圈3，設置于繞線管6上面與下面的橡膠彈性環7、8，包圍著線圈3的有底圓筒形罩殼4，以及與鐵心2的一個端面密切接觸、從罩殼4的開口端面突出的受壓部5。受壓部5朝外的一面，即承受外荷載的面做成球面形，這樣，在一個點受到外荷載時，整個鐵心2的端面便受到同樣的荷載作用。
構成鐵心2的磁致伸縮元件是在受到機械的壓縮、伸長、扭曲等外荷載時，其磁性特征會根據該力的速度或大小產生變化的元件。這就是說，壓力傳感器1，例如圖1所示，在受壓部5受到外荷載時，鐵心2的上端面通過受壓部5受到壓力，線圈3的自電感便隨該形變而發生變化。圖2是表示壓力傳感器上的外荷載大小與電感關系的一個實例的曲線圖。從圖2可以看出，該壓力傳感器1具有這樣的特性在外荷載越小的領域，對于同一外荷載的變化量，其電感的變化量越大，也就是說，其檢測的靈敏度越高。對于同一磁致伸縮元件，線圈的圈數越多，電感越大，因此表示其特性的曲線傾斜度也越大。
實施例1下面對采用壓力傳感器1的第一實施例(下稱“實施例1”)的洗衣機進行詳細說明。圖3是表示實施例1的洗衣機結構的側面截面圖。在洗衣機的機殼10的內部，外桶11由四根(圖3中只看得到兩根)懸桿12懸掛著，在外桶11的內部，其周壁具有許多脫水孔的洗滌脫水桶13能以主軸15為中心旋轉地由軸支承著。在洗滌脫水桶13的底部，設置有攪拌洗滌物用的脈動器14，裝在外桶11下面的馬達16的旋轉動力通過馬達皮帶輪17、三角皮帶18、主皮帶輪19，以及動力切換裝置20傳到洗滌脫水桶13與脈動器14。
下面對懸桿12的安裝結構進行更為詳細的說明，懸桿12的下端部貫穿伸出在外桶11底壁外面的安裝片21，其前端上設有具有壓縮盤簧的防振體22。該盤簧的上端固定在安裝片21上，外桶11的荷載通過安裝片21施加于防振體22時，盤簧伸縮，吸收外桶11的振動。另一方面，懸桿12的上端部可上下移動地保持在固定于從機殼向內伸出的安裝片23上的懸桿金屬承載架24中，在該懸桿金屬承載架24上，設置著壓力傳感器1。在分別支承四根懸桿12的各懸桿金屬承載架24上各裝有一個壓力傳感器1。因為外桶11的荷載被分散到各懸桿金屬承載架24，因此四個壓力傳感器1受到的外荷載分別是該被分散的荷載。
圖4是該洗衣機的要部電氣系統結構圖。控制部30的結構中包括了CPU等，它接受來自操作部33的操作信號，對馬達16的動作、供水閥34與排水閥35的開閉動作進行控制。設置在各懸桿金屬承載架24上的四個壓力傳感器1的線圈3分別與各自的電感電容振蕩器31(圖4中只表示了一個系統)相連接，電感電容振蕩器31通過線圈3的電感L1與圖中未表示出的電容器的共振等產生頻率與電感L1相應的振蕩。頻率檢測部32測出該振蕩的頻率，將該檢測結果輸入控制部30。這樣，與各壓力傳感器1的線圈3的電感相應的四個系統的檢測信號被輸入控制部30。控制部30對從四個頻率檢測部32得到的檢測信號進行加法處理或其它處理，如后面所述，算出負荷量、水的重量以及偏心荷載等。具體地說，在測出負荷量或水的重量時，對各檢測值進行加法處理。這樣，在只要測出負荷量或水的重量時，可以通過將四個壓力傳感器1的線圈3串聯，將四個線圈3的電感相加，用唯一的一個電感電容振蕩器產生頻率與加出的電感相應的振蕩。
圖5是表示該洗衣機的控制動作的流程圖。下面，沿著圖5，對本實施例的洗衣機從洗滌開始到洗滌過程開始的動作進行說明。
使用者將洗滌物投入洗滌脫水桶13，通過操作部33指示洗滌開始，控制部30首先進行負荷量的檢測處理(步驟S1)。也就是說，洗滌物被投入洗滌脫水桶13后，懸桿12上所懸掛的重量中增加了洗滌物的重量，壓力傳感器1的受壓部5所受到的外荷載增加了。這樣一來，電感L1產生變化，電感電容振蕩器31的振蕩頻率發生變化。控制部30從頻率檢測部32讀出該振蕩頻率，參照例如表示頻率與負荷量關系的對照表，算出負荷量。這種對照表可以事先通過實驗得出，存在存貯器中。
控制部30根據測出的負荷量確定洗滌水位及水流強度等(步驟S2)，開啟供水閥34，開始向外桶11內供水(步驟S3)。在外桶內放上水后，由于該水的重量，壓力傳感器1的受壓部5受到的荷載進一步增加。控制部30對從頻率檢測部32讀出的振蕩頻率是否與相當于上述洗滌水位的水的重量相對應進行判斷(步驟S4)，如達到了相對應的頻率則關閉供水閥34，停止供水(步驟S5)。然后驅動馬達16，使脈動器14轉動，讓其轉動速度達到與用上述方法確定的水流相對應，開始進行洗滌(步驟S6)。
如上所述，該洗衣機由于在用壓力傳感器1檢測負荷量的同時，將水量換算成重量，進行水位的檢測，所以不需要現有的一般洗衣機所裝的水位傳感器。
洗滌物的負荷量通常最大也不過7-8公斤左右，但是洗滌水位很高時，水量可以達到幾十升，因此水的重量最多可達幾十公斤，大大超過負荷量，其必要檢測范圍也很大。對水的重量的檢測精度可以粗一些，而對負荷量的檢測精度則要求達到0.5-1.0公斤左右的高精度。如圖2所示，該壓力傳感器1具有外荷載越小其檢測靈敏度越高的特性。這就是說，在檢測負荷量時，能有很高的靈敏度，而在檢測水位時，其靈敏度較低，所以正好符合上述的要求，該壓力傳感器1非常適合用來檢測負荷量與水位。
如用上述的結構來進行負荷量與水的重量的檢測，電感電容振蕩器31頻率變化范圍變大，頻率檢測用的電路就有可能變得復雜。反過來，如要使頻率變化范圍變小，則檢測靈敏度有可能降低，特別是可能難以確保檢測負荷量時所需的高靈敏度。不過，采用下述辦法，就可以在確保足夠的靈敏度的同時，使頻率變化范圍變小。具體地說，如圖2所示，電感是與線圈的圈數相關連的。因此，在壓力傳感器1的磁致伸縮元件2的周圍分別纏繞圈數不同的兩種(或更多種)線圈，根據需要，在讓電感電容振蕩器31振蕩時變換線圈的圈數。如上所述，對水的重量的必要檢測范圍要比對負荷量的必要檢測范圍大得多，在對水的重量進行檢測的外荷載領域中，通過減少線圈的圈數，可以使得對同一外荷載變化量的電感變化量變小，即使對很大的外荷載范圍，電感的變化范圍也可相對變小。在這種情況下，檢測靈敏度降低了，但是由于對水的重量的檢測精度就是低一點也沒有關系，所以不會造成任何問題。另一方面，在對負荷量進行檢測的外荷載領域中，通過增加線圈的圈數即可確保較高的檢測精度。線圈的切換控制方法的具體實例，在下面的實施例3中進行說明。
上述實施例1的洗衣機還可以利用壓力傳感器1檢測脫水運轉時的偏心荷載或振動。如在脫水前，裝在洗滌脫水桶13中的洗滌物不是均勻地分布于旋轉軸的周圍，則四個壓力傳感器1受到不均勻的外荷載。因此，只要計算出例如四個壓力傳感器1測出的濕洗滌物重量中最大重量與最小重量的差，在該差達到一定的值以上時，便可判斷出偏心荷載較大。在這種情況下，為了對不平衡進行修正，可向外桶11內注入適量的水，讓脈動器14轉動。這樣可使洗滌物散開，分布狀態改變，然后再次對偏心荷載進行判斷。
另外，即使在脫水前，偏心荷載較小，但在洗滌脫水桶高速旋轉時，隨著脫水的進行，偏心荷載可能變大，產生振動。如振動過大，外桶11與機殼10的內壁發生碰撞，會產生異常噪音，主軸15上受到異常的荷載則可能會造成故障。所以，在脫水運轉后，同樣地可以計算四個壓力傳感器1的檢測值的差，在該差達到一定的值以上時，判斷出產生了異常振動。
實施例2下面對本發明的的第二實施例(下稱“實施例2”)的洗衣機進行說明。圖7是表示實施例2的洗衣機結構的側面截面圖。圖8是圖7中的A部的放大圖。上述實施例1的洗衣機的壓力傳感器是裝在四個懸桿金屬承載架上的，而本實施例2的洗衣機的壓力傳感器是裝在機殼10的底面四角所設的支腳25上的。為了防止機殼10的振動傳遞到地面，支腳25用橡膠等彈性體制成，壓力傳感器1埋設在支腳25中，其半球形的受壓部5向下(向著地面)。因為四個支腳25分散支承了洗衣機的全部荷載，所以4個壓力傳感器1受到與此相應的外荷載。這樣，它與實施例1的洗衣機的不同點僅在于其荷載中是否包括了懸桿承載部分以外的荷載，它可以與上述的說明一樣，進行負荷量檢測、水位檢測、脫水時的偏心荷載檢測以及振動檢測。
實施例3下面對本發明的的第三實施例(下稱“實施例3”)的洗衣機進行說明。實施例1的洗衣機，因為各懸桿金屬承載架24上都裝著壓力傳感器1，所以必須有四個傳感器。本實施例3的洗衣機只在其中的一個懸桿金屬承載架24上設置壓力傳感器1，用該壓力傳感器1的檢測值來測出負荷量或水的重量。
圖6是實施例3的洗衣機的要部電氣系統結構圖。為了使檢測精度能作如上所述的變化，該洗衣機的壓力傳感器1的線圈3分成各300匝的兩個線圈，當切換開關36倒向a側時，兩個線圈串聯，成為600匝的線圈，倒向b側時只用一個線圈，成為300匝的線圈。如圖2所示，線圈的圈數少時，電感的變化量總體較小，檢測靈敏度受到抑制。
圖9是表示實施例3的洗衣機從洗滌開始到洗滌過程開始的動作流程圖。在得到指示開始洗滌運轉時，控制部30使切換開關36倒向a側，讓壓力傳感器1的線圈3的圈數成為600匝(步驟S11)。然后，驅動馬達16轉動，使洗滌脫水桶13以每分鐘30轉的速度轉動(步驟S12)。這樣，洗滌脫水桶13大約2秒鐘轉一圈。控制部30每0.5秒、即洗滌脫水桶13大約每轉90°，便從頻率檢測部32讀出4次頻率，求出該4次檢測值的平均值(步驟S13)。接著，根據該平均值，判斷負荷量(步驟S14)。
根據該負荷量確定洗滌水位與水流(步驟S15)，使切換開關36倒向b側，使壓力傳感器1的線圈3的圈數成為300匝(步驟S16)。這樣，如上所述，壓力傳感器1的檢測靈敏度下降。然后，通過與圖5中的步驟S3-S5同樣的步驟S17-S19的處理，進行供水直至達到洗滌水位，開始洗滌運轉。這樣，在洗滌脫水桶13轉動的同時，求出壓力傳感器1的檢測值，通過根據其平均值對負荷量或水的重量進行判斷便可以用一個壓力傳感器1緩解洗滌物偏置的影響，正確地進行重量檢測。
圖10是該實施例3的洗衣機的脫水過程的控制流程圖。在洗滌與漂洗結束，開始進行脫水時，控制部30使切換開關36倒向a側，使壓力傳感器1的線圈3的圈數成為600匝(步驟S21)。然后，驅動馬達16轉動，使洗滌脫水桶13以每分鐘60轉的速度轉動(步驟S22)。這樣，洗滌脫水桶13大約1秒鐘轉一圈。控制部30每0.1秒、即洗滌脫水桶13大約每轉36°，便從頻率檢測部32讀出10次頻率，求出該10次檢測值的最大值fmax與最小值fmin(步驟S23)。接著，計算最大值fmax與最小值fmin的差，判斷該差是否超過第一一定值(步驟S24)。洗滌物偏置造成的偏心荷載越大，洗滌脫水桶1 3轉動一圈的期間中壓力傳感器1的檢測值的變動也越大，因此如上述步驟S24中的差超過了第一一定值，便可判斷出偏心荷載異常大，進行失衡修正運轉(步驟S29)。
如上述步驟S24中的最大值fmax與最小值fmin的差未超過第一一定值，則控制部30進一步提高洗滌脫水桶13的轉速(步驟S25)。相對應于該轉速，洗滌脫水桶13每轉一圈(即大約每轉90°)，便從頻率檢測部32讀出4次頻率，求出該4次檢測值的最大值fmax與最小值fmin(步驟S26)。由于洗滌脫水桶13的轉速是逐漸上升的，因此，與此相應的頻率的讀出時間間隔要控制為越來越短。接著，計算該最大值fmax與最小值fmin的差，判斷該差是否超過第2一定值(步驟S27)。在洗滌脫水桶13的轉速上升的過程中，如外桶11的振動變大，洗滌脫水桶13轉動一圈期間的壓力傳感器1的檢測值的變動也變大，因此如步驟S27中的差超過了第2一定值，便可判斷出振動很大，進行失衡修正運轉(步驟S29)。如上述步驟S24中的最大值fmax與最小值fmin的差未超過第一一定值，則判斷所定的脫水時間是否已結束(步驟S28)，在脫水時間結束之前返回步驟S26，如脫水時間結束，則終止脫水(步驟S30)。
失衡修正運轉如已經說明的那樣，為了讓洗滌物分散開好重新放置，可以暫時停止洗滌脫水桶13的轉動，在外桶內注入適量的水，再讓脈動器14轉動。當然，只要能使洗滌物得以重新放置，采用其它方法也是可以的。這樣，即使只用一個壓力傳感器1，也可以測出因洗滌物偏置而造成偏心荷載或振動。
實施例4下面對本發明的的第四實施例(下稱“實施例4”)的洗衣機進行說明，其結構如上述實施例1所示的一樣，只在一個懸桿金屬承載架24上裝著壓力傳感器1，但是用該壓力傳感器1來檢測負荷量、水位與振動的檢測電路不同。
圖11是實施例4的洗衣機的要部電氣系統結構圖。在該實施例4中，檢測電路包括直流電源41，連接在該直流電源41的輸出端的激振電路42與恒流電路43，選擇性地切換供給纏繞在鐵心2外周面的線圈3的電流的切換開關44，連接在線圈3的輸出端的電流檢測電路45與振幅檢測電路47，以及選擇性地切換供給微機40的信號的切換開關48。馬達16的轉速被輸入微機40，根據該轉速控制切換開關44、48。也就是說，微機40在馬達16停止轉動時，將切換開關44、48切換至圖11中的上側，設定為重量檢測方式，在馬達16轉動時，將切換開關44、48切換至圖11中的下側，設定為振動檢測方式。
在重量檢測方式中，直流電源41輸出的直流電壓通過激振電路42按所定的周期開關，形成矩形波。該矩形波通過切換開關44供給壓力傳感器1的線圈3。這時，因洗滌物被投入洗滌脫水桶13等，鐵心2受到壓縮力，鐵心2的導磁率隨該壓縮力的大小而變化，線圈3的電感產生變化。其結果是線圈3供給電流檢測電路45的電流大小產生變化，該變化由電流檢測電路45測出。電流檢測電路45的結構使其能根據測出電流的大小輸出電壓，該電壓通過低頻濾波器46輸入微機40。微機40根據該電壓值對負荷量進行判斷，根據負荷量確定的水量給外桶11供水。
另一方面，在振動檢測方式中，直流電源41輸出的電流通過恒流電路43成為一定的直流電流。該直流電流通過切換開關44供給線圈3，給予鐵心2一定的磁場。這時，如洗滌脫水桶1 3產生振動，與重量檢測方式一樣，鐵心2的導磁率變化，線圈3的交鏈磁通變化，產生感應電流。該感應電壓V如下式(1)所示，與因振動而作用于鐵心2的壓縮力成比例，隨時間而變化變大，也就是說，振動的頻率越高，感應電壓的振幅越大。
V＝-N·(dΦ/dt) ……(1)其中，N為線圈的圈數該振幅被振幅檢測電路47檢波，作為模擬電壓值供給微機40。在微機40中，該模擬電壓值進行A/D變換，根據變換成的數字值判斷有無因偏置而產生的轉動異常。也就是說，微機40將該數字值與預先設定的極限值進行比較，在超過該極限值時，便判斷出有因偏置而產生的轉動異常，對馬達16的轉動進行停止或減速控制。作為判斷標準的極限值，是根據洗滌開始時投入洗滌脫水桶13的洗滌物的負荷量設定的值，洗滌物作用于外桶11的荷載越大，設定的值也越大。也就是說，即使是同樣的振動(相同的加速度變化)，只要外桶11與洗滌脫水桶13以及投入的洗滌物加起來的荷載產生變化，壓力傳感器1測出的力的變化就變大。反過來，在荷載較小的情況下，判斷異常振動的極限值就要設定得小一些。因此，根據荷載設定極限值便可高精度地測出轉動異常。這樣，便可防止因轉動異常而造成洗衣機各部分的損壞或故障。
實施例5上述實施例4的重量檢測方式與振動檢測方式具有根據馬達16的轉動進行切換的結構，本實施例5具有同時對荷載與振動進行檢測的檢測電路。圖12是本實施例5的洗衣機的要部電氣系統結構圖。該檢測電路具有直流電源51，連接在該直流電源51的輸出端的激振電路52，連接在壓力傳感器1的線圈3的輸出端的電流檢測電路53，重量檢測用的第一低頻濾波器54與振動檢測用的第二低頻濾波器55，以及連接在該第二低頻濾波器55的輸出端與微機50的參考信號用輸出端子ref的比較器56。相對應于激振電路52的振蕩頻率10kHz，第一低頻濾波器54的斷路頻率為100Hz，第二低頻濾波器55的斷路頻率為1kHz。
從直流電源51輸出的直流電壓，以10kHz的頻率振蕩，形成進行波，供給壓力傳感器1的線圈3。這時，不管洗滌脫水桶13處于轉動狀態還是停止狀態，線圈3的電感都隨作用于鐵心2的壓縮力而變化。其結果是，線圈3供給電流檢測電路53的電流大小發生變化，該變化由電流檢測電路53測出。該電流檢測電路53輸出的電壓是根據測出電流的大小決定的，該電壓通過第一低頻濾波器54輸入微機50的A/D輸入端子。在微機50中，將該電壓進行A/D變換后，對作用于鐵心2的荷載進行檢測，該荷載被用來判斷給外桶11的供水量。也就是說，根據荷載、即負荷量設定必要水量，開始供水，然后根據作用于外桶11的荷載測出水量，當水量達到設定水量時，停止供水。
此外，在微機50中，根據測出的荷載生成參考信號，該信號從輸出端子ref供給到比較器56的一個輸入端子。該參考信號設定為與荷載的1.5倍荷載相對應的電壓值。電流檢測電路53的輸出通過第二低頻濾波器55供給到比較器56的另一個輸入端子，與微機50來的參考信號進行比較。其結果是，在第二低頻濾波器55的輸出波形超過參考信號的振幅時，該輸出被輸入微機50進行計數。如該計數值在所定的期間內超過了預先設定的極限值，微機50便判斷轉動異常，對馬達16的轉動進行停止或減速控制。這樣，便可防止因偏心而產生的轉動異常造成洗衣機各部分的損壞或故障。
采用該實施例5的洗衣機，可以不管洗滌脫水桶13是否轉動，同時檢測作用于外桶11的荷載與振動，因此即使脫水過程中隨著時間的經過荷載發生變化，也可以恰當地測出洗滌脫水桶13的轉動異常。因為在洗滌脫水桶13的轉動中也可測出外桶11的荷載，所以可以根據該荷載的變動來判斷脫水時洗滌脫水桶13內的洗滌物的脫水狀態。在這種情況下，由于可以根據洗滌物中水的吐出情況對洗滌脫水桶13的轉動進行控制，因此可以進行恰當的脫水控制。
實施例6上述第四與第五實施例是根據外桶11通過防振體22傳遞到壓力傳感器1的振動大小來測出洗滌脫水桶13偏心造成的轉動異常的，本實施例6(下稱“實施例6”)是根據隨外桶11與懸桿12的碰撞而產生的荷載變動來測出洗滌脫水桶13偏心造成的轉動異常的。實施例6的洗衣機的懸桿12，如圖13所示，具有向外桶11突出的突起26。該突起26與外桶碰撞的長度，按比因洗滌脫水桶13偏心造成外桶11傾斜、碰撞機殼10的傾斜角度中最小的傾斜角度還小的傾斜角度來設定。采用這樣的結構，在因洗滌脫水桶13偏心造成外桶11傾斜的情況下，外桶11與突起26碰撞，該碰撞產生的沖擊被傳遞到懸桿12，傳遞至壓力傳感器1，使壓縮力的大小發生變化。
采用本實施例這樣的在懸桿12上設置突起26的結構，在洗滌脫水桶13中偏心地裝著1公斤的重錘的狀態下進行脫水動作，也就是說使洗滌脫水桶13高速旋轉的情況下，如圖14所示，產生了最大約1.0V的振幅。而采用沒有在懸桿12上設置突起26的結構，同樣在偏心地裝著1公斤的重錘的狀態下進行脫水動作，則如圖15所示，只能產生最大約0.35V的振幅，其振動比設置了突起26的情況明顯地大。這樣，由于可明確地區分正常轉動中產生的振動與異常轉動中產生的振動，所以可以更加確實地測出轉動異常。在該實施例6中，外桶11與懸桿12的突起26碰撞的部分的板厚要比其它部分厚，構成了厚壁部27。這樣，因為提高了外桶11的強度，因此可以降低外桶11因與懸桿12的突起26碰撞而變形與劣化。
在上述實施例4-6中，只在機殼10的四角設置的懸桿12中的一個上設置壓力傳感器1，但是也可以在對角線上的兩個懸桿上設置壓力傳感器1。另外，還可以與實施例1一樣，在四根懸桿12上全部設置壓力傳感器1。還有，壓力傳感器1是設置于懸桿12與機殼10之間的，但是壓力傳感器1也可以設置于懸桿12與外桶11之間。
實施例7下面對本發明的第七實施例(下稱“實施例7”)的洗衣機進行說明。本實施例7的洗衣機是壓力傳感器1只用來檢測偏心荷載或異常振動的實施例。圖16是表示該洗衣機結構的側面截面圖，圖17是圖中的B部的放大圖。本實施例7的洗衣機的電氣系統結構因與圖4或圖6一樣，故略去，不再說明。
壓力傳感器1埋設在橡膠等彈性部件62的內部，夾持在壓板60與機殼10的側板之間。壓板60與機殼10用貫穿兩者的螺栓61通過彈性部件63予以固定。由于即使機殼振動，壓力傳感器1也不會與其同相位、同振幅地振動，因此壓力傳感器1的受壓部5受到額外的荷載。機殼10的振動越大，外荷載也越大，因此線圈3的電感隨振動的大小而變化。機殼10在洗滌與漂洗時那樣，只有脈動器14轉動與脫水運轉時那樣脈動器14與洗滌脫水桶13一起轉動的兩種情況下，產生振動。
圖18是表示本實施例7的洗衣機的洗滌運轉時的控制流程圖。洗滌運轉開始后，脈動器14被驅動按所定的轉速轉動(步驟S41)，洗滌脫水桶13內產生水流，洗滌物在隨著水流作水平方向轉動的同時又進入垂直方向，在所定的洗滌時間未結束前(步驟S42的“Y”之前)，控制部30求出頻率檢測部32的檢測頻率的變動幅度，在該變動幅度超過了所定值時(步驟S43的“Y”)，使馬達16的轉速降低(步驟S44)。這樣，脈動器14的轉速下降，水流變弱。其結果是，機殼10的振動減少。如在步驟S43，變動幅度在所定值以下時，則判斷出未發生異常振動，返回到步驟S42。所定的洗滌時間結束時，脈動器14的轉動被停止，洗滌運轉終止(步驟S45)。
圖19是本實施例7的洗衣機的脫水運轉時的控制流程圖。脫水運轉開始，馬達16啟動，洗滌脫水桶13的轉速逐漸上升(步驟S51)。在所定的脫水時間未結束前(步驟S52的“Y”之前)，控制部30求出頻率檢測部32的檢測頻率的變動幅度，在該變動幅度超過了所定值時(步驟S53的“Y”)，進行已經說明過的失衡修正運轉(步驟S54)。在進行了失衡修正運轉之后返回步驟S51，再次進行脫水。如在步驟S53，變動幅度在所定值以下時，則判斷出未發生異常振動，返回到步驟S52。所定的脫水時間結束時，洗滌脫水桶13的轉動被停止，脫水運轉終止(步驟S55)。
如上所述，本發明的洗衣機為了檢測負荷量、水的重量、偏心荷載或振動等，可以將采用磁致伸縮元件的壓力傳感器裝在洗衣機內的各種部位。上述任何一個實施例不過是一個例子而已，理所當然可以在本發明思想的范圍內進行適當的變更與修正。例如，上述的任何一個實施例都是本發明適用于洗滌脫水桶以垂直軸為中心轉動的渦流式全自動洗衣機的例子，但是本發明自然也可以適用于滾筒以水平軸為中心轉動的滾筒式洗衣機。另外，本發明也可以適用于有同樣結構的滾筒式干燥機。
權利要求
1.一種具有構成外形的機殼，懸掛并支承于機殼內部的外桶，以及可轉動地設置于該外桶內部的洗滌脫水桶的洗衣機，其特征是，a)具有設置于裝在洗滌脫水桶內的洗滌物的負荷量與所供給的水的重量產生的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致伸縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，b)根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述負荷量與水的重量的測定裝置，以及c)在供水前通過上述測定裝置獲得負荷量、根據該負荷量確定應供的水量、在供水時通過上述測定裝置測出水的重量、根據上述水量進行供水的運轉控制裝置。
2.根據權利要求1所述的洗衣機，其特征是，上述的測定裝置根據上述壓力傳感器線圈的輸出對放置在上述洗滌脫水桶內的洗滌物偏置造成的偏心荷載與/或該偏心荷載造成的振動。
3.一種具有構成外形的機殼，懸掛并支承于機殼內部的外桶，以及可轉動地設置于該外桶內部的洗滌脫水桶的洗衣機，其特征是，a)具有設置于裝在洗滌脫水桶內的洗滌物偏置造成的偏心荷載和/或該偏心荷載造成的振動產生的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致伸縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，b)根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述偏心荷載和/或振動的測定裝置。
4.根據權利要求1-3中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述測定裝置用測出線圈的電感變化的方式來測出磁致伸縮元件的磁性特征變化。
5.根據權利要求1-3中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述壓力傳感器具有可切換的多個圈數不同的線圈。
6.根據權利要求1-3中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述壓力傳感器設置于支承著懸掛上述外桶的懸桿的懸桿支承部上，通過該壓力傳感器測出該懸桿受到的荷載。
7.根據權利要求1-3中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述壓力傳感器設置在將該洗衣機支承于地面的支承腳上，通過該壓力傳感器測出該腳部受到的荷載。
8.根據權利要求6所述的洗衣機，其特征是，上述多個懸桿支承部上全部設置上述壓力傳感器。
9.根據權利要求6所述的洗衣機，其特征是，不是在上述多個懸桿支承部上全部、而是在其中至少一個部位設置上述壓力傳感器。
10.根據權利要求9所述的洗衣機，其特征是，一邊讓上述洗滌脫水桶低速旋轉，一邊通過上述壓力傳感器進行幾次檢測，上述測定裝置根據該檢測值來推定負荷量、水的重量、偏心荷載或振動。
11.根據權利要求2或3所述的洗衣機，其特征是，該壓力傳感器裝在該機殼上，這樣機殼的振動轉換為外力，被上述壓力傳感器測出。
12.一種具有構成外形的機殼，懸掛并支承于機殼內部的外桶，以及可轉動地設置于該外桶內部的洗滌脫水桶的洗衣機，其特征是，a)具有設置于外桶受到的荷載與該外桶產生的振動造成的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，b)根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述荷載和振動的測定裝置。
13.根據權利要求12所述的洗衣機，其特征是，上述測定裝置具有可切換的測定上述荷載的重量測定方式與求出上述振動的振動測定方式。
14.根據權利要求13所述的洗衣機，其特征是，具有在上述洗滌脫水桶轉動時將上述測定裝置設定為上述振動測定方式，在上述洗滌脫水桶停止時將上述測定裝置設定為上述重量測定方式的進行切換的控制裝置。
15.根據權利要求12所述的洗衣機，其特征是，上述控制裝置在上述測定裝置測出的振動大小超過了一定的極限值時判斷出轉動異常。
16.根據權利要求15所述的洗衣機，其特征是，上述控制裝置根據上述測定裝置測出的荷載大小來設定上述一定的極限值。
17.根據權利要求12所述的洗衣機，其特征是，上述測定裝置具有對作用于上述外桶的荷載與振動同時進行測定的重量振動測定方式。
18.根據權利要求12所述的洗衣機，其特征是，上述外桶由多個懸桿懸掛著，上述壓力傳感器的一端承載在設于該懸桿端部的懸桿側承載部，另一端承載在設置于上述機殼上的機殼側承載部。
19.根據權利要求18所述的洗衣機，其特征是，在上述多個懸桿中設置著上述壓力傳感器的懸桿具有向上述外桶側突出的突起。
20.根據權利要求19所述的洗衣機，其特征是，上述外桶外周面與上述突起碰撞部分的厚度做得比上述外桶外周面的其它部分厚。
21.根據權利要求2、3或12中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述壓力傳感器于洗滌過程或漂洗過程中測出的振動超過一定量時，進行控制讓脈動器轉速變慢，使水流變弱。
22.根據權利要求2、3或12中任何一項所述的洗衣機，其特征是，上述壓力傳感器于脫水過程中測出的振動超過一定量時，進行控制，實行讓洗滌脫水桶內的洗滌物重新放置的失衡修正運轉。
23.一種將物體放置在可轉動的容器內、使該容器作轉動運動的裝置，其特征是，a)具有設置于上述容器受到的荷載與轉動運動時發生的振動所造成的外力的作用部位的磁致伸縮元件，以及設置于該磁致伸縮元件附近、能檢測出上述外力導致的該磁致伸縮元件的磁性特征變化的、含線圈的壓力傳感器，b)根據該壓力傳感器的線圈的輸出測定上述荷載與振動的測定裝置。
全文摘要
在固定懸掛外桶的懸桿的金屬承載架上,設置著在受到外荷載造成的伸縮、扭曲時、其磁性特征會產生很大變化的磁致伸縮元件周圍繞著線圈的壓力傳感器,它通過發生振蕩頻率與該線圈的電感相應的信號,測出受到的荷載。該洗衣機在供水前,根據壓力傳感器的輸出測出裝在洗滌脫水桶中的洗滌物,確定洗滌水位,開啟供水閥,向外桶供水,根據壓力傳感器的輸出測出所供水的重量,將其換算成水位,達到上述洗滌水位時,停止供水。
文檔編號D06F23/04GK1268596SQ0010358
公開日2000年10月4日 申請日期2000年3月29日 優先權日1999年3月29日
發明者吉田茂樹, 吉崎紘一, 倉世古隆生, 吉田由佳, 角谷和重, 岸本圭司, 青木英明, 冷水一也 申請人:三洋電機株式會社