专利名称：洗衣机以及具有旋转容器的装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于洗衣机以及具有旋转容器的装置的发明。
洗衣机都需要采用检测装在洗涤脱水桶内的洗涤物重量的负荷量检测装置，检测洗涤脱水桶内水位的水位传感器，以及检测在洗涤物不均匀状态下洗涤脱水桶脱水转动时产生的异常振动的振动检测装置等各种传感器或检测装置。
现有的负荷量检测方法，例如日本专利公开第206283/1988号专利公报。具体地说，这种方法是在将驱动设于洗涤脱水桶底部的脉动器转动的马达开启一定时间之后，予以关闭，从关闭时开始对与马达的转动同步的脉冲信号进行计数，根据直至马达惯性转动停止时的脉冲信号数值来判断负荷量。负荷量越大，脉动器停止得越早，计数值就越小，因此便可以判断出负荷量大。但是，由于其检测值会因洗涤物的质地，布料的状态不同而发生变动，所以，这种利用脉动器转动的负荷量检测方法的精度难以提高。另外，因为脉动器会与洗涤物发生很强的摩擦，因此容易损伤洗涤物。
另外，有人提出过不间接地推定负荷量，而是利用重量传感器对装在洗涤桶的洗涤物直接进行测重的方法。例如，本申请人在日本专利公开第84382/1993号公报中公开了一种洗衣机，在其悬挂洗涤桶的悬杆上装有由弹簧、线圈、铁心等构成的重量传感器。在这种结构中，悬杆因悬挂的负荷发生变化而上下移动，使得插入位置固定的线圈内的铁心长度发生变化，从而使线圈的电感产生变化。
但是，这种设置了重量传感器的洗衣机，除了设置于吸收洗涤脱水桶振动的外桶与悬杆之间的盘簧之外，要另外设置重量传感器的弹簧，因此对于某种特定的悬杆要设置两种盘簧，减震设计就变得非常复杂。另外，因为重量传感器所用的弹簧有其固有频率，有时可能会造成重量传感器本身使外桶的振动放大的情况。而且这种重量传感器的形状较大，要洗衣机的机壳内占据较大的空间，有碍于洗衣机外形的小型化与增大洗衣机的容量。此外，其检测精度也会随弹簧的劣化等时效变化而降低。
除此之外，还有下述的问题。上述的重量传感器，虽然从其结构来说，应当不仅能检测出洗涤脱水桶内所装的洗涤物重量，而且还能检测出供给并贮留在外桶内的水的重量。但是，负荷量最多也就是几公斤，而贮留的水的重量却可高达其10倍以上。因此，为了要能测出水的重量，上述重量传感器的结构必须能确保其具有很大的检测范围，这样一来，负荷量的检测精度就很低了。反过来，如上述重量传感器的结构能确保负荷量的检测精度，则又不可能覆盖水的重量的检测范围。所以，即便采用了上述重量传感器，要想对洗涤物的负荷量与水的重量都进行测定是有困难的。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的是提供一种具有不会影响减震设计与洗涤脱水桶的转动的、小型高精度的负荷量传感器的洗衣机。本发明的另一个目的是该负荷量传感器不仅可以检测负荷量，而且可以用来检测水的重量，兼有水位传感器的功能。本发明还有一个目的是提供一种具有能精确地测出脱水时洗涤脱水桶或外桶的振动的传感器的洗衣机。
为了解决上述课题，本发明的洗衣机采用了利用在受外力作用时，其磁性特征会随外力的速度或大小而变化的磁致伸缩元件制成的压力传感器。这种压力传感器，在日本实用新型专利公开第105834/1989号缩微胶卷公报中就有公开。
具体地说，本发明的洗衣机是一种具有构成外形的机壳，悬挂并支承于机壳内部的外桶，以及可转动地设置于该外桶内部的洗涤脱水桶的洗衣机，其特征是具有设置于装在洗涤脱水桶内的洗涤物的负荷量与所供给的水的重量产生的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致伸缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，根据该压力传感器的线圈的输出测定上述负荷量与水的重量的测定装置，以及在供水前通过上述测定装置获得负荷量、根据该负荷量确定应供的水量、在供水时通过上述测定装置测出水的重量、根据上述水量进行供水的运转控制装置。
上述的压力传感器具有小型、轻量，而且检测范围大的特点。所以，无论装在洗衣机内的什么部位都不占很大的空间，不会有碍于洗衣机的小型化与大容量化。由于没有采用弹簧之类的可动部件，其本身不会构成产生转动的原因，也不会因可动部件的时效劣化而造成检测精度的降低。
此外，上述的压力传感器具有能在很大的范围内对外力(外荷载)进行检测，而且外力越小、其检测的灵敏度越高的特点。因此，特别适用于用同一压力传感器检测负荷量与水的重量的需要。具体地说，采用上述结构，可以在供水前，先通过测定装置对负荷量进行高精度的测定，再在加上比该负荷量大得多的水的重量时，精确地测出该较大的重量。由于水的重量可以换算成外桶内的水位，所以上述的压力传感器与测定装置不仅具有负荷量检测功能，而且还具有水位检测功能，可以不用现有的含压力软管的水位传感器。
通过将上述的压力传感器设置在受到负荷量与水的重量所产生的外力、同时又会受到因装在洗涤脱水桶内的洗涤物偏于一方所产生的偏心荷载或因该偏心荷载而发生的振动所产生的外力的部位，测定装置就不仅可以根据该压力传感器的线圈的输出测出负荷量与水的重量，而且还可以测出偏心荷载或因该偏心荷载而发生的振动。
另外，测定装置也可以根据压力传感器的线圈的输出只测定偏心荷载与/或振动。
作为本发明的洗衣机的测定装置的一个实施方式，可以用测出线圈的电感变化的方式来测出磁致伸缩元件的磁性特征变化，具体地说，例如，可以对含线圈的电感电容振荡器的振荡频率变化进行测定。这样，在对电感变化进行检测的情况下，电感是与线圈的圈数相关连的，圈数改变，电感的变化量也会改变。所以，如果具备若干不同的、可替换的线圈，便可以对不同的检测对象获得合适的检测灵敏度。具体地说，在上述的用同一压力传感器对负荷量与水的重量进行检测的情况下，可对负荷量进行高灵敏度的检测，对水的重量的检测灵敏度就低一些。
在本发明的洗衣机中，压力传感器可以设置于洗衣机内的各个部位，例如可以设置在支承着悬挂里面装着洗涤脱水桶的外桶的悬杆的悬杆支承部上，或者也可以设置在将该洗衣机支承于地面的支承脚上。这些部位因为是直接受到负荷量或水的重量等产生的外力作用的部分，所以特别适用于检测负荷量或水的重量的场合。
由于在一般情况下有多个悬杆支承部，因此可以在该多个悬杆支承部上全部分别设置压力传感器。因为多个悬杆支承部使荷载被分散支承，因此，全部都装上压力传感器便可通过测出的值求出荷载，得到很高的检测精度。
此外，也可以不在该多个悬杆支承部上全部分别设置压力传感器，而是至少在一处设置压力传感器，通过该压力传感器测出的检测值来推定负荷量、水的重量、偏心荷载或振动。如采用这种结构，因为压力传感器的个数减少了，所以成本可以降低。采用这种结构，最好一边让洗涤脱水桶低速旋转，一边通过压力传感器进行几次检测，再根据该检测值来推定负荷量、水的重量、偏心荷载或振动。如采用这种结构，即使不在各悬杆支承部都设压力传感器，也能消除洗涤物的分布等荷载偏置的影响，得到很高的检测精度。
本发明的洗衣机，在只对偏心荷载或振动进行检测时，最好将上述压力传感器设置在洗涤、漂洗或脱水时产生振动较大的部位。具体地说，例如可以将该压力传感器装在该机壳上，这样机壳的振动转换为外力，被上述压力传感器测出。
另外，本发明的洗衣机又是一种具有构成外形的机壳，悬挂于机壳内部的外桶，以及可转动地设置于该外桶内部的洗涤脱水桶的洗衣机，它具有设置于悬挂在外桶上的荷载与该外桶发生的振动所产生的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致伸缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，根据该压力传感器的线圈的输出测定上述荷载与振动的测定装置。
该测定装置的结构使其可以在测定上述荷载的重量测定方式与求出上述振动的振动测定方式之间进行切换。这种结构，只要例如可以在洗涤脱水桶转动时将测定装置设定为振动测定方式，在洗涤脱水桶停止时又能将测定装置切换为重量测定方式便可。通过采用这样的结构，在洗涤脱水桶转动时，设定为转动测定方式，对异常转动进行测定，在洗涤脱水桶停止时，特别是在洗涤开始时，设定为重量测定方式，对负荷量进行测定。
上述洗衣机的结构可以在上述测定装置测出的振动大小超过了一定的极限值时判断出转动异常。具体地说，因为洗涤物偏置等使得洗涤脱水桶偏心转动时，其偏心程度越大，测定装置测出的转动也就越大。这样，便可测出转动异常。
还有，在该结构中，最好根据上述测定装置测出的荷载大小来设定上述一定的极限值。也就是说，由于测定装置测出的振动大小，在偏心程度相同的情况下，是随负荷量而变化的，通过根据作用于洗涤脱水桶的荷载设定极限值，可以减少判断转动异常时偏心程度的差异。
上述的测定装置的结构可以具有对作用于上述外桶的荷载与振动同时进行测定的重量振动测定方式。在该结构中，首先根据测定装置测出的荷载大小来设定一定的极限值，在该测定装置测出的振动大小超过了该一定的极限值时判断出转动异常。采用这样的结构，由于可以同时测出决定极限值的荷载大小与成为转动异常检测对象的振动大小，所以能不受时间上荷载变动的影响，设定转动异常检测的极限值。
具体地说，外桶由多个悬杆悬挂着，压力传感器的一端承载在设于该悬杆端部的悬杆侧承载部，另一端承载在设置于机壳上的机壳侧承载部。在多个悬杆中设置着压力传感器的悬杆可以具有向外桶侧突出的突起。采用这样的结构，在洗涤物偏置使得洗涤脱水桶偏心转动时，外桶发生倾斜，与悬杆的突起发生碰撞。碰撞产生的冲击通过悬杆传到压力传感器，从而测出转动异常。如果，将外桶外周面与突起碰撞部分的厚度做得比外桶外周面的其它部分厚，则可以减少外桶与悬杆的突起碰撞而导致的外桶变形与劣化。
另外，本发明的洗衣机的结构可以在压力传感器于洗涤过程或漂洗过程中测出的振动超过一定量时，让脉动器转速变慢，使水流变弱。采用这样的结构，在减少振动的同时，可以防止水飞溅到洗衣机的四周。在压力传感器于脱水过程中测出的振动超过一定量时，可以进行让洗涤脱水桶内的洗涤物重新放置的失衡修正运转。采用这样的结构，可以切实地防止脱水时发生异常振动或异常噪音。
本发明除了洗衣机之外还可以广泛地应用于其它方面。也就是说，只要是具有与洗衣机一样的、可绕垂直轴或水平轴旋转的转动的容器，物体装在该容器内，使该容器转动的装置，在该容器所承载的荷载或转动时发生的振动所产生的外力作用的部位，设置利用磁致伸缩元件的压力传感器，便是本发明的应用。具体地说，如将本发明应用于具有旋转鼓的干燥机等，便可以在测出鼓内所装的洗涤物重量的同时，测出运转时的振动。
下面，参照附图对本发明的洗衣机的若干实施例进行说明。
图1是表示本发明的洗衣机所用的压力传感器的一个实例的纵截面图。
图2是表示外加于压力传感器的外荷载大小与电感关系的曲线图。
图3是表示实施例1的洗衣机结构的侧面截面图。
图4是实施例1的洗衣机的要部电气系统结构图。
图5是表示实施例1的洗衣机从洗涤开始到洗涤过程开始的动作流程图。
图6是实施例3的洗衣机的要部电气系统结构图。
图7是表示实施例2的洗衣机结构的侧面截面图。
图8是图7中的A部的放大图。
图9是表示实施例3的洗衣机从洗涤开始到洗涤过程开始的动作流程图。
图10是表示实施例3的洗衣机的脱水过程的动作流程图。
图11是实施例4的洗衣机的要部电气系统结构图。
图12是实施例5的洗衣机的要部电气系统结构图。
图13是表示实施例5的洗衣机结构的侧面截面图。
图14是表示具有设突起的悬杆的洗衣机在洗涤脱水桶中有偏心荷载状态下进行脱水动作时传到电压值变化的曲线图。
图15是表示没有设突起的悬杆的洗衣机在洗涤脱水桶中有偏心荷载状态下进行脱水动作时传到电压值变化的曲线图。
图16是表示实施例7的洗衣机结构的侧面截面图。
图17是图16中的B部的放大图。
图18是表示实施例7的洗衣机的洗涤运转的动作流程图。
图19是表示实施例7的洗衣机的脱水过程的动作流程图。
首先，参照图1与图2对本发明的洗衣机所用的压力传感器进行说明。
图1是表示该压力传感器的一个实例的纵截面图。压力传感器1具有圆柱形磁致伸缩元件构成的铁心2，设置在铁心2外周面的绕线管6，沿绕线管6缠绕的线圈3，设置于绕线管6上面与下面的橡胶弹性环7、8，包围着线圈3的有底圆筒形罩壳4，以及与铁心2的一个端面密切接触、从罩壳4的开口端面突出的受压部5。受压部5朝外的一面，即承受外荷载的面做成球面形，这样，在一个点受到外荷载时，整个铁心2的端面便受到同样的荷载作用。
构成铁心2的磁致伸缩元件是在受到机械的压缩、伸长、扭曲等外荷载时，其磁性特征会根据该力的速度或大小产生变化的元件。这就是说，压力传感器1，例如图1所示，在受压部5受到外荷载时，铁心2的上端面通过受压部5受到压力，线圈3的自电感便随该形变而发生变化。图2是表示压力传感器上的外荷载大小与电感关系的一个实例的曲线图。从图2可以看出，该压力传感器1具有这样的特性在外荷载越小的领域，对于同一外荷载的变化量，其电感的变化量越大，也就是说，其检测的灵敏度越高。对于同一磁致伸缩元件，线圈的圈数越多，电感越大，因此表示其特性的曲线倾斜度也越大。
实施例1下面对采用压力传感器1的第一实施例(下称“实施例1”)的洗衣机进行详细说明。图3是表示实施例1的洗衣机结构的侧面截面图。在洗衣机的机壳10的内部，外桶11由四根(图3中只看得到两根)悬杆12悬挂着，在外桶11的内部，其周壁具有许多脱水孔的洗涤脱水桶13能以主轴15为中心旋转地由轴支承着。在洗涤脱水桶13的底部，设置有搅拌洗涤物用的脉动器14，装在外桶11下面的马达16的旋转动力通过马达皮带轮17、三角皮带18、主皮带轮19，以及动力切换装置20传到洗涤脱水桶13与脉动器14。
下面对悬杆12的安装结构进行更为详细的说明，悬杆12的下端部贯穿伸出在外桶11底壁外面的安装片21，其前端上设有具有压缩盘簧的防振体22。该盘簧的上端固定在安装片21上，外桶11的荷载通过安装片21施加于防振体22时，盘簧伸缩，吸收外桶11的振动。另一方面，悬杆12的上端部可上下移动地保持在固定于从机壳向内伸出的安装片23上的悬杆金属承载架24中，在该悬杆金属承载架24上，设置着压力传感器1。在分别支承四根悬杆12的各悬杆金属承载架24上各装有一个压力传感器1。因为外桶11的荷载被分散到各悬杆金属承载架24，因此四个压力传感器1受到的外荷载分别是该被分散的荷载。
图4是该洗衣机的要部电气系统结构图。控制部30的结构中包括了CPU等，它接受来自操作部33的操作信号，对马达16的动作、供水阀34与排水阀35的开闭动作进行控制。设置在各悬杆金属承载架24上的四个压力传感器1的线圈3分别与各自的电感电容振荡器31(图4中只表示了一个系统)相连接，电感电容振荡器31通过线圈3的电感L1与图中未表示出的电容器的共振等产生频率与电感L1相应的振荡。频率检测部32测出该振荡的频率，将该检测结果输入控制部30。这样，与各压力传感器1的线圈3的电感相应的四个系统的检测信号被输入控制部30。控制部30对从四个频率检测部32得到的检测信号进行加法处理或其它处理，如后面所述，算出负荷量、水的重量以及偏心荷载等。具体地说，在测出负荷量或水的重量时，对各检测值进行加法处理。这样，在只要测出负荷量或水的重量时，可以通过将四个压力传感器1的线圈3串联，将四个线圈3的电感相加，用唯一的一个电感电容振荡器产生频率与加出的电感相应的振荡。
图5是表示该洗衣机的控制动作的流程图。下面，沿着图5，对本实施例的洗衣机从洗涤开始到洗涤过程开始的动作进行说明。
使用者将洗涤物投入洗涤脱水桶13，通过操作部33指示洗涤开始，控制部30首先进行负荷量的检测处理(步骤S1)。也就是说，洗涤物被投入洗涤脱水桶13后，悬杆12上所悬挂的重量中增加了洗涤物的重量，压力传感器1的受压部5所受到的外荷载增加了。这样一来，电感L1产生变化，电感电容振荡器31的振荡频率发生变化。控制部30从频率检测部32读出该振荡频率，参照例如表示频率与负荷量关系的对照表，算出负荷量。这种对照表可以事先通过实验得出，存在存贮器中。
控制部30根据测出的负荷量确定洗涤水位及水流强度等(步骤S2)，开启供水阀34，开始向外桶11内供水(步骤S3)。在外桶内放上水后，由于该水的重量，压力传感器1的受压部5受到的荷载进一步增加。控制部30对从频率检测部32读出的振荡频率是否与相当于上述洗涤水位的水的重量相对应进行判断(步骤S4)，如达到了相对应的频率则关闭供水阀34，停止供水(步骤S5)。然后驱动马达16，使脉动器14转动，让其转动速度达到与用上述方法确定的水流相对应，开始进行洗涤(步骤S6)。
如上所述，该洗衣机由于在用压力传感器1检测负荷量的同时，将水量换算成重量，进行水位的检测，所以不需要现有的一般洗衣机所装的水位传感器。
洗涤物的负荷量通常最大也不过7-8公斤左右，但是洗涤水位很高时，水量可以达到几十升，因此水的重量最多可达几十公斤，大大超过负荷量，其必要检测范围也很大。对水的重量的检测精度可以粗一些，而对负荷量的检测精度则要求达到0.5-1.0公斤左右的高精度。如图2所示，该压力传感器1具有外荷载越小其检测灵敏度越高的特性。这就是说，在检测负荷量时，能有很高的灵敏度，而在检测水位时，其灵敏度较低，所以正好符合上述的要求，该压力传感器1非常适合用来检测负荷量与水位。
如用上述的结构来进行负荷量与水的重量的检测，电感电容振荡器31频率变化范围变大，频率检测用的电路就有可能变得复杂。反过来，如要使频率变化范围变小，则检测灵敏度有可能降低，特别是可能难以确保检测负荷量时所需的高灵敏度。不过，采用下述办法，就可以在确保足够的灵敏度的同时，使频率变化范围变小。具体地说，如图2所示，电感是与线圈的圈数相关连的。因此，在压力传感器1的磁致伸缩元件2的周围分别缠绕圈数不同的两种(或更多种)线圈，根据需要，在让电感电容振荡器31振荡时变换线圈的圈数。如上所述，对水的重量的必要检测范围要比对负荷量的必要检测范围大得多，在对水的重量进行检测的外荷载领域中，通过减少线圈的圈数，可以使得对同一外荷载变化量的电感变化量变小，即使对很大的外荷载范围，电感的变化范围也可相对变小。在这种情况下，检测灵敏度降低了，但是由于对水的重量的检测精度就是低一点也没有关系，所以不会造成任何问题。另一方面，在对负荷量进行检测的外荷载领域中，通过增加线圈的圈数即可确保较高的检测精度。线圈的切换控制方法的具体实例，在下面的实施例3中进行说明。
上述实施例1的洗衣机还可以利用压力传感器1检测脱水运转时的偏心荷载或振动。如在脱水前，装在洗涤脱水桶13中的洗涤物不是均匀地分布于旋转轴的周围，则四个压力传感器1受到不均匀的外荷载。因此，只要计算出例如四个压力传感器1测出的湿洗涤物重量中最大重量与最小重量的差，在该差达到一定的值以上时，便可判断出偏心荷载较大。在这种情况下，为了对不平衡进行修正，可向外桶11内注入适量的水，让脉动器14转动。这样可使洗涤物散开，分布状态改变，然后再次对偏心荷载进行判断。
另外，即使在脱水前，偏心荷载较小，但在洗涤脱水桶高速旋转时，随着脱水的进行，偏心荷载可能变大，产生振动。如振动过大，外桶11与机壳10的内壁发生碰撞，会产生异常噪音，主轴15上受到异常的荷载则可能会造成故障。所以，在脱水运转后，同样地可以计算四个压力传感器1的检测值的差，在该差达到一定的值以上时，判断出产生了异常振动。
实施例2下面对本发明的的第二实施例(下称“实施例2”)的洗衣机进行说明。图7是表示实施例2的洗衣机结构的侧面截面图。图8是图7中的A部的放大图。上述实施例1的洗衣机的压力传感器是装在四个悬杆金属承载架上的，而本实施例2的洗衣机的压力传感器是装在机壳10的底面四角所设的支脚25上的。为了防止机壳10的振动传递到地面，支脚25用橡胶等弹性体制成，压力传感器1埋设在支脚25中，其半球形的受压部5向下(向着地面)。因为四个支脚25分散支承了洗衣机的全部荷载，所以4个压力传感器1受到与此相应的外荷载。这样，它与实施例1的洗衣机的不同点仅在于其荷载中是否包括了悬杆承载部分以外的荷载，它可以与上述的说明一样，进行负荷量检测、水位检测、脱水时的偏心荷载检测以及振动检测。
实施例3下面对本发明的的第三实施例(下称“实施例3”)的洗衣机进行说明。实施例1的洗衣机，因为各悬杆金属承载架24上都装着压力传感器1，所以必须有四个传感器。本实施例3的洗衣机只在其中的一个悬杆金属承载架24上设置压力传感器1，用该压力传感器1的检测值来测出负荷量或水的重量。
图6是实施例3的洗衣机的要部电气系统结构图。为了使检测精度能作如上所述的变化，该洗衣机的压力传感器1的线圈3分成各300匝的两个线圈，当切换开关36倒向a侧时，两个线圈串联，成为600匝的线圈，倒向b侧时只用一个线圈，成为300匝的线圈。如图2所示，线圈的圈数少时，电感的变化量总体较小，检测灵敏度受到抑制。
图9是表示实施例3的洗衣机从洗涤开始到洗涤过程开始的动作流程图。在得到指示开始洗涤运转时，控制部30使切换开关36倒向a侧，让压力传感器1的线圈3的圈数成为600匝(步骤S11)。然后，驱动马达16转动，使洗涤脱水桶13以每分钟30转的速度转动(步骤S12)。这样，洗涤脱水桶13大约2秒钟转一圈。控制部30每0.5秒、即洗涤脱水桶13大约每转90°，便从频率检测部32读出4次频率，求出该4次检测值的平均值(步骤S13)。接着，根据该平均值，判断负荷量(步骤S14)。
根据该负荷量确定洗涤水位与水流(步骤S15)，使切换开关36倒向b侧，使压力传感器1的线圈3的圈数成为300匝(步骤S16)。这样，如上所述，压力传感器1的检测灵敏度下降。然后，通过与图5中的步骤S3-S5同样的步骤S17-S19的处理，进行供水直至达到洗涤水位，开始洗涤运转。这样，在洗涤脱水桶13转动的同时，求出压力传感器1的检测值，通过根据其平均值对负荷量或水的重量进行判断便可以用一个压力传感器1缓解洗涤物偏置的影响，正确地进行重量检测。
图10是该实施例3的洗衣机的脱水过程的控制流程图。在洗涤与漂洗结束，开始进行脱水时，控制部30使切换开关36倒向a侧，使压力传感器1的线圈3的圈数成为600匝(步骤S21)。然后，驱动马达16转动，使洗涤脱水桶13以每分钟60转的速度转动(步骤S22)。这样，洗涤脱水桶13大约1秒钟转一圈。控制部30每0.1秒、即洗涤脱水桶13大约每转36°，便从频率检测部32读出10次频率，求出该10次检测值的最大值fmax与最小值fmin(步骤S23)。接着，计算最大值fmax与最小值fmin的差，判断该差是否超过第一一定值(步骤S24)。洗涤物偏置造成的偏心荷载越大，洗涤脱水桶1 3转动一圈的期间中压力传感器1的检测值的变动也越大，因此如上述步骤S24中的差超过了第一一定值，便可判断出偏心荷载异常大，进行失衡修正运转(步骤S29)。
如上述步骤S24中的最大值fmax与最小值fmin的差未超过第一一定值，则控制部30进一步提高洗涤脱水桶13的转速(步骤S25)。相对应于该转速，洗涤脱水桶13每转一圈(即大约每转90°)，便从频率检测部32读出4次频率，求出该4次检测值的最大值fmax与最小值fmin(步骤S26)。由于洗涤脱水桶13的转速是逐渐上升的，因此，与此相应的频率的读出时间间隔要控制为越来越短。接着，计算该最大值fmax与最小值fmin的差，判断该差是否超过第2一定值(步骤S27)。在洗涤脱水桶13的转速上升的过程中，如外桶11的振动变大，洗涤脱水桶13转动一圈期间的压力传感器1的检测值的变动也变大，因此如步骤S27中的差超过了第2一定值，便可判断出振动很大，进行失衡修正运转(步骤S29)。如上述步骤S24中的最大值fmax与最小值fmin的差未超过第一一定值，则判断所定的脱水时间是否已结束(步骤S28)，在脱水时间结束之前返回步骤S26，如脱水时间结束，则终止脱水(步骤S30)。
失衡修正运转如已经说明的那样，为了让洗涤物分散开好重新放置，可以暂时停止洗涤脱水桶13的转动，在外桶内注入适量的水，再让脉动器14转动。当然，只要能使洗涤物得以重新放置，采用其它方法也是可以的。这样，即使只用一个压力传感器1，也可以测出因洗涤物偏置而造成偏心荷载或振动。
实施例4下面对本发明的的第四实施例(下称“实施例4”)的洗衣机进行说明，其结构如上述实施例1所示的一样，只在一个悬杆金属承载架24上装着压力传感器1，但是用该压力传感器1来检测负荷量、水位与振动的检测电路不同。
图11是实施例4的洗衣机的要部电气系统结构图。在该实施例4中，检测电路包括直流电源41，连接在该直流电源41的输出端的激振电路42与恒流电路43，选择性地切换供给缠绕在铁心2外周面的线圈3的电流的切换开关44，连接在线圈3的输出端的电流检测电路45与振幅检测电路47，以及选择性地切换供给微机40的信号的切换开关48。马达16的转速被输入微机40，根据该转速控制切换开关44、48。也就是说，微机40在马达16停止转动时，将切换开关44、48切换至图11中的上侧，设定为重量检测方式，在马达16转动时，将切换开关44、48切换至图11中的下侧，设定为振动检测方式。
在重量检测方式中，直流电源41输出的直流电压通过激振电路42按所定的周期开关，形成矩形波。该矩形波通过切换开关44供给压力传感器1的线圈3。这时，因洗涤物被投入洗涤脱水桶13等，铁心2受到压缩力，铁心2的导磁率随该压缩力的大小而变化，线圈3的电感产生变化。其结果是线圈3供给电流检测电路45的电流大小产生变化，该变化由电流检测电路45测出。电流检测电路45的结构使其能根据测出电流的大小输出电压，该电压通过低频滤波器46输入微机40。微机40根据该电压值对负荷量进行判断，根据负荷量确定的水量给外桶11供水。
另一方面，在振动检测方式中，直流电源41输出的电流通过恒流电路43成为一定的直流电流。该直流电流通过切换开关44供给线圈3，给予铁心2一定的磁场。这时，如洗涤脱水桶1 3产生振动，与重量检测方式一样，铁心2的导磁率变化，线圈3的交链磁通变化，产生感应电流。该感应电压V如下式(1)所示，与因振动而作用于铁心2的压缩力成比例，随时间而变化变大，也就是说，振动的频率越高，感应电压的振幅越大。
V＝-N·(dΦ/dt) ……(1)其中，N为线圈的圈数该振幅被振幅检测电路47检波，作为模拟电压值供给微机40。在微机40中，该模拟电压值进行A/D变换，根据变换成的数字值判断有无因偏置而产生的转动异常。也就是说，微机40将该数字值与预先设定的极限值进行比较，在超过该极限值时，便判断出有因偏置而产生的转动异常，对马达16的转动进行停止或减速控制。作为判断标准的极限值，是根据洗涤开始时投入洗涤脱水桶13的洗涤物的负荷量设定的值，洗涤物作用于外桶11的荷载越大，设定的值也越大。也就是说，即使是同样的振动(相同的加速度变化)，只要外桶11与洗涤脱水桶13以及投入的洗涤物加起来的荷载产生变化，压力传感器1测出的力的变化就变大。反过来，在荷载较小的情况下，判断异常振动的极限值就要设定得小一些。因此，根据荷载设定极限值便可高精度地测出转动异常。这样，便可防止因转动异常而造成洗衣机各部分的损坏或故障。
实施例5上述实施例4的重量检测方式与振动检测方式具有根据马达16的转动进行切换的结构，本实施例5具有同时对荷载与振动进行检测的检测电路。图12是本实施例5的洗衣机的要部电气系统结构图。该检测电路具有直流电源51，连接在该直流电源51的输出端的激振电路52，连接在压力传感器1的线圈3的输出端的电流检测电路53，重量检测用的第一低频滤波器54与振动检测用的第二低频滤波器55，以及连接在该第二低频滤波器55的输出端与微机50的参考信号用输出端子ref的比较器56。相对应于激振电路52的振荡频率10kHz，第一低频滤波器54的断路频率为100Hz，第二低频滤波器55的断路频率为1kHz。
从直流电源51输出的直流电压，以10kHz的频率振荡，形成进行波，供给压力传感器1的线圈3。这时，不管洗涤脱水桶13处于转动状态还是停止状态，线圈3的电感都随作用于铁心2的压缩力而变化。其结果是，线圈3供给电流检测电路53的电流大小发生变化，该变化由电流检测电路53测出。该电流检测电路53输出的电压是根据测出电流的大小决定的，该电压通过第一低频滤波器54输入微机50的A/D输入端子。在微机50中，将该电压进行A/D变换后，对作用于铁心2的荷载进行检测，该荷载被用来判断给外桶11的供水量。也就是说，根据荷载、即负荷量设定必要水量，开始供水，然后根据作用于外桶11的荷载测出水量，当水量达到设定水量时，停止供水。
此外，在微机50中，根据测出的荷载生成参考信号，该信号从输出端子ref供给到比较器56的一个输入端子。该参考信号设定为与荷载的1.5倍荷载相对应的电压值。电流检测电路53的输出通过第二低频滤波器55供给到比较器56的另一个输入端子，与微机50来的参考信号进行比较。其结果是，在第二低频滤波器55的输出波形超过参考信号的振幅时，该输出被输入微机50进行计数。如该计数值在所定的期间内超过了预先设定的极限值，微机50便判断转动异常，对马达16的转动进行停止或减速控制。这样，便可防止因偏心而产生的转动异常造成洗衣机各部分的损坏或故障。
采用该实施例5的洗衣机，可以不管洗涤脱水桶13是否转动，同时检测作用于外桶11的荷载与振动，因此即使脱水过程中随着时间的经过荷载发生变化，也可以恰当地测出洗涤脱水桶13的转动异常。因为在洗涤脱水桶13的转动中也可测出外桶11的荷载，所以可以根据该荷载的变动来判断脱水时洗涤脱水桶13内的洗涤物的脱水状态。在这种情况下，由于可以根据洗涤物中水的吐出情况对洗涤脱水桶13的转动进行控制，因此可以进行恰当的脱水控制。
实施例6上述第四与第五实施例是根据外桶11通过防振体22传递到压力传感器1的振动大小来测出洗涤脱水桶13偏心造成的转动异常的，本实施例6(下称“实施例6”)是根据随外桶11与悬杆12的碰撞而产生的荷载变动来测出洗涤脱水桶13偏心造成的转动异常的。实施例6的洗衣机的悬杆12，如图13所示，具有向外桶11突出的突起26。该突起26与外桶碰撞的长度，按比因洗涤脱水桶13偏心造成外桶11倾斜、碰撞机壳10的倾斜角度中最小的倾斜角度还小的倾斜角度来设定。采用这样的结构，在因洗涤脱水桶13偏心造成外桶11倾斜的情况下，外桶11与突起26碰撞，该碰撞产生的冲击被传递到悬杆12，传递至压力传感器1，使压缩力的大小发生变化。
采用本实施例这样的在悬杆12上设置突起26的结构，在洗涤脱水桶13中偏心地装着1公斤的重锤的状态下进行脱水动作，也就是说使洗涤脱水桶13高速旋转的情况下，如图14所示，产生了最大约1.0V的振幅。而采用没有在悬杆12上设置突起26的结构，同样在偏心地装着1公斤的重锤的状态下进行脱水动作，则如图15所示，只能产生最大约0.35V的振幅，其振动比设置了突起26的情况明显地大。这样，由于可明确地区分正常转动中产生的振动与异常转动中产生的振动，所以可以更加确实地测出转动异常。在该实施例6中，外桶11与悬杆12的突起26碰撞的部分的板厚要比其它部分厚，构成了厚壁部27。这样，因为提高了外桶11的强度，因此可以降低外桶11因与悬杆12的突起26碰撞而变形与劣化。
在上述实施例4-6中，只在机壳10的四角设置的悬杆12中的一个上设置压力传感器1，但是也可以在对角线上的两个悬杆上设置压力传感器1。另外，还可以与实施例1一样，在四根悬杆12上全部设置压力传感器1。还有，压力传感器1是设置于悬杆12与机壳10之间的，但是压力传感器1也可以设置于悬杆12与外桶11之间。
实施例7下面对本发明的第七实施例(下称“实施例7”)的洗衣机进行说明。本实施例7的洗衣机是压力传感器1只用来检测偏心荷载或异常振动的实施例。图16是表示该洗衣机结构的侧面截面图，图17是图中的B部的放大图。本实施例7的洗衣机的电气系统结构因与图4或图6一样，故略去，不再说明。
压力传感器1埋设在橡胶等弹性部件62的内部，夹持在压板60与机壳10的侧板之间。压板60与机壳10用贯穿两者的螺栓61通过弹性部件63予以固定。由于即使机壳振动，压力传感器1也不会与其同相位、同振幅地振动，因此压力传感器1的受压部5受到额外的荷载。机壳10的振动越大，外荷载也越大，因此线圈3的电感随振动的大小而变化。机壳10在洗涤与漂洗时那样，只有脉动器14转动与脱水运转时那样脉动器14与洗涤脱水桶13一起转动的两种情况下，产生振动。
图18是表示本实施例7的洗衣机的洗涤运转时的控制流程图。洗涤运转开始后，脉动器14被驱动按所定的转速转动(步骤S41)，洗涤脱水桶13内产生水流，洗涤物在随着水流作水平方向转动的同时又进入垂直方向，在所定的洗涤时间未结束前(步骤S42的“Y”之前)，控制部30求出频率检测部32的检测频率的变动幅度，在该变动幅度超过了所定值时(步骤S43的“Y”)，使马达16的转速降低(步骤S44)。这样，脉动器14的转速下降，水流变弱。其结果是，机壳10的振动减少。如在步骤S43，变动幅度在所定值以下时，则判断出未发生异常振动，返回到步骤S42。所定的洗涤时间结束时，脉动器14的转动被停止，洗涤运转终止(步骤S45)。
图19是本实施例7的洗衣机的脱水运转时的控制流程图。脱水运转开始，马达16启动，洗涤脱水桶13的转速逐渐上升(步骤S51)。在所定的脱水时间未结束前(步骤S52的“Y”之前)，控制部30求出频率检测部32的检测频率的变动幅度，在该变动幅度超过了所定值时(步骤S53的“Y”)，进行已经说明过的失衡修正运转(步骤S54)。在进行了失衡修正运转之后返回步骤S51，再次进行脱水。如在步骤S53，变动幅度在所定值以下时，则判断出未发生异常振动，返回到步骤S52。所定的脱水时间结束时，洗涤脱水桶13的转动被停止，脱水运转终止(步骤S55)。
如上所述，本发明的洗衣机为了检测负荷量、水的重量、偏心荷载或振动等，可以将采用磁致伸缩元件的压力传感器装在洗衣机内的各种部位。上述任何一个实施例不过是一个例子而已，理所当然可以在本发明思想的范围内进行适当的变更与修正。例如，上述的任何一个实施例都是本发明适用于洗涤脱水桶以垂直轴为中心转动的涡流式全自动洗衣机的例子，但是本发明自然也可以适用于滚筒以水平轴为中心转动的滚筒式洗衣机。另外，本发明也可以适用于有同样结构的滚筒式干燥机。
权利要求
1.一种具有构成外形的机壳，悬挂并支承于机壳内部的外桶，以及可转动地设置于该外桶内部的洗涤脱水桶的洗衣机，其特征是，a)具有设置于装在洗涤脱水桶内的洗涤物的负荷量与所供给的水的重量产生的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致伸缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，b)根据该压力传感器的线圈的输出测定上述负荷量与水的重量的测定装置，以及c)在供水前通过上述测定装置获得负荷量、根据该负荷量确定应供的水量、在供水时通过上述测定装置测出水的重量、根据上述水量进行供水的运转控制装置。
2.根据权利要求1所述的洗衣机，其特征是，上述的测定装置根据上述压力传感器线圈的输出对放置在上述洗涤脱水桶内的洗涤物偏置造成的偏心荷载与/或该偏心荷载造成的振动。
3.一种具有构成外形的机壳，悬挂并支承于机壳内部的外桶，以及可转动地设置于该外桶内部的洗涤脱水桶的洗衣机，其特征是，a)具有设置于装在洗涤脱水桶内的洗涤物偏置造成的偏心荷载和/或该偏心荷载造成的振动产生的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致伸缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，b)根据该压力传感器的线圈的输出测定上述偏心荷载和/或振动的测定装置。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述测定装置用测出线圈的电感变化的方式来测出磁致伸缩元件的磁性特征变化。
5.根据权利要求1-3中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述压力传感器具有可切换的多个圈数不同的线圈。
6.根据权利要求1-3中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述压力传感器设置于支承着悬挂上述外桶的悬杆的悬杆支承部上，通过该压力传感器测出该悬杆受到的荷载。
7.根据权利要求1-3中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述压力传感器设置在将该洗衣机支承于地面的支承脚上，通过该压力传感器测出该脚部受到的荷载。
8.根据权利要求6所述的洗衣机，其特征是，上述多个悬杆支承部上全部设置上述压力传感器。
9.根据权利要求6所述的洗衣机，其特征是，不是在上述多个悬杆支承部上全部、而是在其中至少一个部位设置上述压力传感器。
10.根据权利要求9所述的洗衣机，其特征是，一边让上述洗涤脱水桶低速旋转，一边通过上述压力传感器进行几次检测，上述测定装置根据该检测值来推定负荷量、水的重量、偏心荷载或振动。
11.根据权利要求2或3所述的洗衣机，其特征是，该压力传感器装在该机壳上，这样机壳的振动转换为外力，被上述压力传感器测出。
12.一种具有构成外形的机壳，悬挂并支承于机壳内部的外桶，以及可转动地设置于该外桶内部的洗涤脱水桶的洗衣机，其特征是，a)具有设置于外桶受到的荷载与该外桶产生的振动造成的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，b)根据该压力传感器的线圈的输出测定上述荷载和振动的测定装置。
13.根据权利要求12所述的洗衣机，其特征是，上述测定装置具有可切换的测定上述荷载的重量测定方式与求出上述振动的振动测定方式。
14.根据权利要求13所述的洗衣机，其特征是，具有在上述洗涤脱水桶转动时将上述测定装置设定为上述振动测定方式，在上述洗涤脱水桶停止时将上述测定装置设定为上述重量测定方式的进行切换的控制装置。
15.根据权利要求12所述的洗衣机，其特征是，上述控制装置在上述测定装置测出的振动大小超过了一定的极限值时判断出转动异常。
16.根据权利要求15所述的洗衣机，其特征是，上述控制装置根据上述测定装置测出的荷载大小来设定上述一定的极限值。
17.根据权利要求12所述的洗衣机，其特征是，上述测定装置具有对作用于上述外桶的荷载与振动同时进行测定的重量振动测定方式。
18.根据权利要求12所述的洗衣机，其特征是，上述外桶由多个悬杆悬挂着，上述压力传感器的一端承载在设于该悬杆端部的悬杆侧承载部，另一端承载在设置于上述机壳上的机壳侧承载部。
19.根据权利要求18所述的洗衣机，其特征是，在上述多个悬杆中设置着上述压力传感器的悬杆具有向上述外桶侧突出的突起。
20.根据权利要求19所述的洗衣机，其特征是，上述外桶外周面与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.根据权利要求2、3或12中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述压力传感器于洗涤过程或漂洗过程中测出的振动超过一定量时，进行控制让脉动器转速变慢，使水流变弱。
22.根据权利要求2、3或12中任何一项所述的洗衣机，其特征是，上述压力传感器于脱水过程中测出的振动超过一定量时，进行控制，实行让洗涤脱水桶内的洗涤物重新放置的失衡修正运转。
23.一种将物体放置在可转动的容器内、使该容器作转动运动的装置，其特征是，a)具有设置于上述容器受到的荷载与转动运动时发生的振动所造成的外力的作用部位的磁致伸缩元件，以及设置于该磁致伸缩元件附近、能检测出上述外力导致的该磁致伸缩元件的磁性特征变化的、含线圈的压力传感器，b)根据该压力传感器的线圈的输出测定上述荷载与振动的测定装置。
全文摘要
在固定悬挂外桶的悬杆的金属承载架上,设置着在受到外荷载造成的伸缩、扭曲时、其磁性特征会产生很大变化的磁致伸缩元件周围绕着线圈的压力传感器,它通过发生振荡频率与该线圈的电感相应的信号,测出受到的荷载。该洗衣机在供水前,根据压力传感器的输出测出装在洗涤脱水桶中的洗涤物,确定洗涤水位,开启供水阀,向外桶供水,根据压力传感器的输出测出所供水的重量,将其换算成水位,达到上述洗涤水位时,停止供水。
文档编号D06F23/04GK1268596SQ0010358
公开日2000年10月4日 申请日期2000年3月29日 优先权日1999年3月29日
发明者吉田茂树, 吉崎紘一, 仓世古隆生, 吉田由佳, 角谷和重, 岸本圭司, 青木英明, 冷水一也 申请人:三洋电机株式会社