JP2007017384A - 液位検知装置およびこれを使用した衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の直流電源の故障を検知し、誤った検知出力による二次的被害を防ぐ。
【解決手段】第１の直流電源１００からサーミスタ１０１への電流経路に設けた開閉手段１０４、第１の直流電源１００より電圧が低い第２の直流電源１１４から電源供給を受けてサーミスタ１０１の電圧を検知する電圧検知回路１１１を有し、第１の直流電源１００の電圧が所定範囲外となった場合、開閉手段１０４のオフ期間に所定範囲外の電圧を受けて異常を検知し、誤った検知を防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯機、食器洗い機、空調装置などに用いられる液位検知装置に関するものである。

従来、この種の水位などの液位を検知する液位検知装置は、自己発熱型サーミスタを用いて構成した液位センサと、動作点抵抗および動作点切り替え抵抗と、動作点切り替えトランジスタを設けて液位の検知を行うようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

図８は、上記特許文献１に記載された従来の液位検知装置の回路図を示すものである。図８に示すように、自己発熱型サーミスタで構成した液位センサ１と液位検知抵抗０１の直列回路は定電圧電源２に接続され、動作点抵抗３の電圧との比較を行う比較器４が設けられていて、貯水タンク７の液位を検知して、制御手段（マイクロコンピュータ）１０に検知信号を送るものとなっている。

動作点切り替え抵抗１１、１２、１３、１４は、制御手段（マイクロコンピュータ）１０からの信号によってオンオフする、動作点切り替えトランジスタ２１、２２、２３、２４によって、動作点抵抗３との分圧比が変化するため、比較器４に入力される動作点電圧が変化する回路構成となっており、制御手段（マイクロコンピュータ）１０は、水温サーミスタ３１と気温サーミスタ３２による検出値に応じて、最適な動作点電圧となるように動作点切り替えトランジスタ２１、２２、２３、２４のオンオフを行うことにより、使用できる温度範囲の広い液位検知装置を実現するという構成のものであった。
特開２００１−１５９５５６号公報

しかしながら、自己発熱サーミスタで構成した液位センサ１により、液位がそのサーミスタにまで達しているか否かを検知する従来のこの種の液位検知装置の場合、サーミスタが液中に没しているのか、空気中にあるのかを、直列に接続された抵抗との分圧によるサーミスタ電圧によって検知するものとなるが、定電圧電源２の電圧変動が何らかの原因で発生した場合には、液位センサ１であるサーミスタの自己発熱の大きさが正常な状態から大きく変化したものとなってしまい、誤った検知結果が得られてしまうことがある。

誤った検知結果が出力されると、液位検知装置の出力を利用して各種の制御を行う機器においては、当然二次的な被害、例えば水漏れなどが発生する可能性が高くなるものとなる。

このような不具合を対策する構成としては、定電圧電源２の電圧を分圧回路などを接続した上で制御手段（マイクロコンピュータ）１０に読み込み、定電圧電源２の電圧が正常な範囲内にあることを確認した上で、水位（液位）の検知を行い、範囲外である場合には異常であることを検知して信号を発生するなどの構成が考えられるものとなるが、構成が複雑となるものであった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、サーミスタの自己発熱をさせる定電圧電源の電圧変動を、簡単な構成で検知し、正常範囲外である場合には、異常であることを検知し誤った液位検知結果を出すことを防ぐことを可能とした液位検知装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の液位検知装置は、液位を検知するサーミスタと、前記サーミスタに直列に接続された抵抗器と、前記サーミスタと前記抵抗器の直列回路に電流を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から前記サーミスタへの電流経路に設けた開閉手段と、前記第１の直流電源より電圧が低い第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源から電源供給を受けて前記サーミスタの電圧を検知する電圧検知回路を有し、前記第１の直流電源の電圧が所定範囲外となった状態で、前記電圧検知回路は、前記開閉手段のオフ期間に所定範囲外の電圧を受け、異常を検知するようにしたもので、開閉手段のオフ期間の電圧検知回路の検出値から、簡単な構成で、第１の直流電源の電圧が正常範囲外となったことを検知し、誤った液位検知結果の出力を抑え、それによる二次的被害を防ぐことができるものである。

本発明の液位検知装置は、第１の直流電源の電圧異常を検知し、誤判定による二次的な被害を防ぐことができるものである。

第１の発明は、液位を検知するサーミスタと、前記サーミスタに直列に接続された抵抗器と、前記サーミスタと前記抵抗器の直列回路に電流を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から前記サーミスタへの電流経路に設けた開閉手段と、前記第１の直流電源より電圧が低い第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源から電源供給を受けて前記サーミスタの電圧を検知する電圧検知回路を有し、前記第１の直流電源の電圧が所定範囲外となった状態で、前記電圧検知回路は、前記開閉手段のオフ期間に所定範囲外の電圧を受け、異常を検知するようにしたもので、開閉手段のオフ期間の電圧検知回路の検出値から、簡単な構成で、第１の直流電源の電圧が正常範囲外となったことを検知し、誤った液位検知結果の出力を抑え、それによる二次的被害を防ぐことができるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明のサーミスタと開閉回路の直列回路の端子間電圧を電圧変換して電圧検知回路に供給する電圧変換回路を有する構成とすることにより、第１の直流電源の電圧値を、電圧検知回路の動作用として設けている第２の直流電源の電圧値に対して、十分に高い電圧とすることができることから、サーミスタに大きな自己発熱パワーを供給することができ、液位の検知において液の有／無で大きなサーミスタ抵抗値の変化を得ることができるので、鋭い検知性能が得られるものとなる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の第１の直流電源の電圧が所定値以下となった状態で、電圧検知回路は、開閉手段のオフ期間に所定値以下の電圧を受け、異常を検知する構成とすることにより、電圧検知回路に許される入力電圧範囲を有効に活用した、分解能の高い検知を行いながら、第１の直流電源の電圧が異常に低下した場合の検知が可能となる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明に記載の液位検知装置と、除湿手段を有し、前記液位検知手段は、前記除湿手段から発生する水の液位を検知する衣類乾燥機とすることにより、第１の直流電源の電圧が異常となった場合にも水あふれなどを防止することができるものとなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における液位検知装置の回路を示したもので、１２ボルトの電圧を出力する第１の直流電源１００と、サーミスタ１０１と２５０オームの抵抗器１０２の直列回路を有しており、第１の直流電源１００から電流を供給されてサーミスタ１０１が自己発熱するものとなっている。

なお、サーミスタ１０１は、２ピンのコネクタ１０３からリード線（図示せず）で接続されており、サーミスタ１０１の低電位側の端子は、ＮＰＮ形のトランジスタで構成した開閉手段１０４を有し、サーミスタ１０１と抵抗器１０２と開閉手段１０４は直列に接続され、サーミスタ１０１への電流経路となる位置に設けられており、開閉手段１０４がオンしている状態においては、第１の直流電源１００から電流が供給され、サーミスタ１０１が自己発熱を起こすものとなっている。

サーミスタ１０１の自己発熱の大きさが小さいと、サーミスタ１０１が液中にある場合と空気中にある場合との内部の素子温度の差が小さくなり、抵抗値の比率としても低い値となってしまう傾向があるが、本実施の形態においては、通常のマイクロコンピュータチップなどによく使用される５Ｖ電源よりも高い、１２Ｖという高電圧を持つ第１の直流電源１００を使用していることから、１００ｍＷ程度の自己発熱パワーを得ることができるため、サーミスタ１０１が液中にある場合と、空気中にある場合との内部素子の温度差が多くとれるものとなり、抵抗値の比率としても大きいものが得られるため鋭い検知特性が実現できるものとなっている。

ちなみに、マイコンと共通の５Ｖ電源からサーミスタを自己発熱させようとした場合には、数十オーム程度というかなり低い抵抗値のものを使用することになり、サーミスタ１０１がかなり特殊な仕様のものとなってコストが高くなる上に、５Ｖ電源からの流入電流も空気中の時に百数十ｍＡとかなり大きくなり、また０から５Ｖの範囲内での変化を見ることになるため、本実施の形態と比較すると、液中と空気中での電圧差の絶対値もその分低く、水有／無の検知として鈍いものとなり、ノイズ面においても弱めのものとなる。

なお、ダイオード１０５は、開閉手段１０４がオフした瞬間に、配線のインダクタンス成分などで発生する誘起電圧を逃がし、開閉手段１０４に過電圧が印加されることを防止する作用を行うものとして設けたものである。

サーミスタ１０１と開閉手段１０４との直列回路の両端の電圧となる、ＧＮＤからのサーミスタ１０１の高電位側の端子の電圧Ｖ１は、抵抗器１０６、１０７によって構成された電圧変換回路１０８に入力される。

本実施の形態では抵抗器１０６、１０７の直列抵抗値は、１０キロオーム程度とし、抵抗器１０２と比較して高い値としたことから、サーミスタ１０１と抵抗器１０２による分圧出力Ｖ１に対する電圧変換回路１０８の影響は小さくほぼ無視できるものとなっており、Ｖ１を抵抗器１０６、１０７で分圧し３７．５％に減衰した電圧、すなわち電圧変換された電圧が、出力されるものとなっている。

電圧変換回路１０８から出力された電圧は、さらにノイズ成分を除去するため、抵抗器１０９、コンデンサ１１０を通した後、電圧検知回路１１１に入力される。

なお、本実施の形態においては、電圧検知回路１１１は、ワンチップ形のマイクロコンピュータ１１２内に設けたＡＤ変換（アナログ／デジタル変換）回路にて構成されており、８ビットのデジタル値をマイクロコンピュータ１１２の処理回路１１３に出力する構成となっている。

なお、マイクロコンピュータ１１２は、第１の直流電源１１１の電圧より低い５Ｖの電圧を有する第２の直流電源１１４からの電源供給により動作するものとなっており、電圧検知回路１１１は、入力されたアナログ電圧Ｖ１ａを第２の直流電源１１４から供給されている５Ｖで除した値を最大２５６として処理回路１１３に出力するものとなっている。

また、ダイオード１１５については、電源投入時や電源切断時、またサージの発生時において、第１の電圧変換回路１０８の出力が第２の直流電源１１４の電圧よりも高くならないようにクランプし、マイクロコンピュータ１１２を保護するために設けられている。処理回路１１３の出力であるＱ端子は、開閉手段１０４のベースに接続され、開閉手段１０４をオンオフするものである。

本実施の形態では、第１の直流電源１００の電圧１２Ｖは、第２の直流電源１１４の電圧５Ｖよりも高い値としており、これによって、マイクロコンピュータ１１２としては、一般に良く用いられている５Ｖ電源のものを使用しながら、サーミスタ１０１に関しては精度の高い液位検知を行うという特性上、必要となる自己発熱を十分に行わせることができる１２Ｖが第１の直流電源１００として確保された状態となり、サーミスタ１０１の電圧Ｖ１の値として取りうる０から１２Ｖという電圧範囲に関しては、電圧変換回路１０８を介して電圧検知回路１１１が受けることにより、０から５Ｖの範囲内でデジタル値に変換できるものとなっている。

さらに、本実施の形態では、サーミスタ１０１の近傍の温度を検知するため、やはりサーミスタを用いた温度検知手段１１６がコネクタ１１７を介して接続されている。温度検知手段１１６は、低電位側の端子がグランド（ＧＮＤ）に接続されるとともに、高電位側の端子は、抵抗器１１８によって５Ｖの第２の直流電源１１４に接続され、温度検知手段１１６の高電位側端子に発生する分圧の電圧は、さらに抵抗器１１９とコンデンサ１２０によってノイズの影響が抑えられて、Ｖ２電圧として電圧検知回路１２１で受けられる。

本実施の形態においては、電圧検知回路１２１は、電圧検知回路１１１と全く同様に、ワンチップ式のマイクロコンピュータ１１２内に設けられたものであって、０Ｖから５Ｖの範囲内にある電圧Ｖ２を入力し、２５６段階にデジタル変換して処理回路１１３へと出力するものとなっている。処理回路１１３では、内部のプログラムが働くことにより、温度検知手段１１６の温度のデータに変換されるものとなっている。

図２は、本実施の形態におけるサーミスタ１０１と、温度検知手段１１６の配置図である。図２において、サーミスタ１０１の周囲には、外径が３ｍｍの絶縁性および耐熱製に富んだフッ素樹脂製のチューブ１３０およびチューブ１３０の上下両端から注入した耐熱樹脂を用いた充填材１３１により構成された絶縁層１３２が設けられており、サーミスタ１０１の端子１３３、１３４は、絶縁被覆付のリード線１３５から引き出されているが、端子１３３、１３４は液位が上昇して液中に没した状態となった時でも、水との間の電気的な絶縁が保てる構成となっている。

さらに、本実施の形態では、樹脂製の直径９ｍｍパイプで構成した管形状をした防風体１３６の中に、絶縁層１３２で覆われたサーミスタ１０１を設けている。

このような絶縁層１３２の外側に、管形状の防風体１３６を設けたことにより、液位が低く、サーミスタ１０１が空中にある場合には、防風体１３６がサーミスタ１０１への空気の流れを弱めるという作用があり、これによりサーミスタ１０１が自己発熱することによる熱の逃げが小さくなることから、よりサーミスタ１０１の温度が高く、セ１４０度程度にまで達するものとなり、また、サーミスタ１０１が水に没した場合には、防風体１３６の下側の開口部１３６ａから水が侵入して、防風体１３６内の液位が上昇すると共に、上側の開口部１３６ｂから空気が自由に逃げていくことができるようになっている。

よって液位がＬ１まで上昇した時点では、液位が低い場合と比較して、サーミスタ１０１からの熱の逃げ方の差をより大きくすることができ、ノイズなどによる誤検知に対してのマージンをより大きくとることが可能となる。

防風体１３６の直径や、材質によっては、防風性能や液位が上がってきた場合のサーミスタ１０１からの熱の逃げ方が変化するが、本実施の形態では、直径９ｍｍの管形状を用いたことにより、良好な特性が得られた。

なお、パイプからなる防風体１３６の上端、下端が開放しているので、液位が上昇してきた場合には、下側の開口部１３６ａを水が通過し、絶縁層１３２との間に水が存在する状態を許す構成となっている。

よって、水がサーミスタ１０１の高さまで達すると、サーミスタ１０１の自己発熱による熱が絶縁層１３２越しに水に逃げ、サーミスタ１０１が冷却されることからサーミスタ１０１の温度が低下し、すなわち水の検知に至るものとなる。

本実施の形態では、サーミスタ１０１とほぼ同じ高さＬ１に、別のサーミスタからなりサーミスタ１０１の近傍の温度を検知する温度検知手段１１６を設けており、温度検知手段１１６は、樹脂製の絶縁層１４０をその周囲に配しており、これにより絶縁被覆付リード線１４１から引き出した端子１４２、１４３と周囲の水との間の電気的な絶縁を確保するようにしている。

なお、温度検知手段１１６は、自己発熱はほとんど無視できる程度の電流値で使用するようにしているので、周囲の絶縁層１４０については特別に耐熱性の高い樹脂材料を使用する必要はない。

図３は、本実施の形態における液位検知装置の動作特性を示すグラフであり、縦軸にはアナログ電圧Ｖ１、横軸には温度を取っているが、温度検知手段１１６による温度検出値に相当するものとして扱われている。なお、電圧検知回路１１１には、Ｖ１の電圧値に対して、電圧変換回路１０８による分圧により、一定の係数がかかった電圧値Ｖ１ａが入力され、デジタル値に変換されるものとなる。

一点鎖線Ｔは、Ｖ１に対しての閾値であり、閾値よりも高いと液中、すなわち液位がＬ１を超えていると判断し、閾値よりも低い場合には空気中、すなわち液位はＬ１よりも低いと処理回路１１３において判定される。

本実施の形態においては、温度検知手段１１６で検知した温度値により、１℃刻みで各温度における閾値が設定されているものとなっているため、いずれの温度においても、ほぼ滑らかなカーブが実現されているので、従来の階段状の閾値を切り替えて、液位検知を行う構成と比較し、ノイズなどに対しての余裕度も全温度範囲で十分大きいものとして、より安定性の高いものとすることが可能となっている。

図４は、本実施の形態における液位検知装置の各部動作波形を示したものであり、（ア）はマイクロコンピュータ１１２の処理回路１１３のＱ出力端子の信号波形、（イ）はサーミスタ１０１の高電位側の端子の電圧Ｖ１、（ウ）は電圧検知回路１１１の入力電圧Ｖ１ａの波形である。

本実施の形態においては、Ｑ信号がＨｉｇｈで開閉手段１０４がオンしている期間Ｔｏｎを２分間としており、Ｑ信号がＬｏｗで開閉手段１０４がオフしている期間Ｔｏｆｆを１００ｍｓとしている。Ｔｏｎ期間中には、第１の直流電源１００から抵抗器１０２、サーミスタ１０１の直列回路に１２Ｖの電圧が印加されるため、サーミスタ１０１が自己発熱し、サーミスタ１０１の高電位側の端子の電圧Ｖ１は、図３に示した周囲温度条件（サーミスタ１０１の近傍の温度の条件）、およびサーミスタ１０１が液中にあるか空中にあるかにより電圧が生ずるものとなり、Ｔｏｆｆ期間に入ると、サーミスタ１０１は低電位側の端子がグランドから切り離されてオープンとなった状態となるため、２５０オームの抵抗器１０２によりＶ１は、１２Ｖの第１の直流電源１００によって引き上げられた状態となる。

ここで、前述したように本実施の形態では、電圧変換回路１０８の抵抗器１０６、１０７の和となる抵抗値は抵抗器１０２よりもかなり大きい値に設定されていることから、結果としてＶ１は、Ｔｏｆｆ期間中においては、第１の直流電源１００の出力電圧である１２Ｖに近い値となる。

なお、Ｔｏｆｆ期間中においては、サーミスタ１０１への電流供給はなされない状態となることから、サーミスタ１０１の素子の温度は低下していくが、本実施の形態においては、Ｔｏｆｆの時間は１００ｍｓと短いものとしていることから、Ｔｏｆｆ期間中におけるサーミスタ１０１の素子温度低下は僅かなものとなり、次にＴｏｎに入った時点では、心持ちサーミスタ１０１温度の低下によるＶ１電圧値の上昇はあるものの、短時間の間に元の温度に復帰するものとなり、２分間のＴｏｎで十分に定常の状態になり、Ｖ１も安定した値となる。

このように、Ｔｏｆｆを１００ｍｓというような短い時間とすることにより、サーミスタ１０１の温度の変化が少ない条件で使用する場合は、サーミスタ１０１の温度サイクル寿命という点で有利なものとなり、長年の使用に対してもサーミスタ１０１の素子およびカシメ部分（図示せず）などの熱ストレスが少なく、高い信頼性で安定感に富んだ使用が可能となるという効果がある。（ウ）に示したＶ１ａについては、電圧変換回路１０８により、Ｖ１に０．３７５倍を乗じた値の電圧となる。

これにより、５Ｖの第２の直流電源１１４出力に接続されたマイクロコンピュータ１１２は、内蔵された電圧検知回路１１１の電圧検知範囲である０Ｖから５Ｖの間で、有効かつ合理的な動作が行われるものとなり、サーミスタ１０１による液位検知において必要な自己発熱の程度を確保するためには必要となる第１の直流電源１００の電圧出力値である１２Ｖという値を、一般的なこの種のマイクロコンピュータが動作する５Ｖ電圧を出力する第２の直流電源１１４よりも十分高い値としながらも、電圧変換回路１０８の作用による電圧の変換（減衰）動作が、比較的簡単な回路構成で実現され、優れた液位検知の特性確保と一般的なマイクロコンピュータデバイスの採用が両立でき、コスト的に有利でかつ、信頼性、安定性にも優れた液位検知装置を提供することができる。

しかし、ここで第１の直流電源１００と第２の直流電源１１４とは全く別系統のもので構成していることから、相互の初期バラツキは、それぞれ独立して発生するものとなり、例えば第１の直流電源１００に関しては、高めの１２．５Ｖとなる一方で、第２の直流電源１１４については、逆に低めにばらついて４．７Ｖになってしまうというような可能性もあり、その場合には、電圧Ｖ１およびＶ１ａは高めとなり、電圧検知回路１１１においては、自己の電源として４．７Ｖが供給されていることから、デジタル値に変換する場合のフルスケール電圧が０．３Ｖだけ低下した分、高めのデジタル値を処理回路１１３に対して出力するという傾向もあることから、トータルかなり高めのデジタル値としてサーミスタ１０１の電圧を読み込んでしまうことになる。

また、上記と逆のバラツキ傾向が生じた場合には、サーミスタ１０１が置かれている状態としては変わりのないものであっても、かなりの低めのデジタル値として処理回路１１３への入力がなされるものとなってしまうものとなる。

その対応として、本実施の形態における液位検知装置では、Ｖ１ａを開閉手段１０４のオン期間中とオフ期間中に少なくとも１回ずつ以上読み込み、（ウ）に示すようにオン期間中の値Ｖｘを、オフ期間中の値Ｖｙで除した値Ｖｘ／Ｖｙを計算するものとしている。

ＶｘとＶｙを検知するタイミングは、それぞれ開閉手段１０４のオン期間中とオフ期間中であることから、ＶｘとＶｙの値を確定させるため、少なくともオン期間とオフ期間、それぞれ１回以上が経た時点、例えば装置の電源が投入された時点で開閉手段１０４がオフのオフ期間が存在するものであれば、その後の最初のオン期間が始まった時点では、Ｖｙ、Ｖｘの順に値を定めることができることから、最初のオン期間中には既に条件が満足されたものとなる。

ＶｘとＶｙは定期的に更新されるように、所定の時間間隔で開閉手段１０４のオンオフ動作を行っても、もちろんかまわない。

ここで、Ｖｙは第１の直流電源１００の出力電圧（標準で１２Ｖ）を、電圧変換回路１０８で変換して検知した値にほぼ近いものとなることから、Ｖｘ／Ｖｙの値は抵抗器１０５とサーミスタ１０１が直列に接続されている状態における分圧比とほぼ等しい値となり、ほぼこの分圧比の値を求め出していることになる。

図５は、第１の直流電源１００の電圧、第２の直流電源１１４の電圧、電圧変換回路１０８の定数（抵抗器１０６、１０７の抵抗値）、抵抗器１０２の抵抗値、サーミスタ１０１の特性（Ｂ定数および所定温度での抵抗値）、さらに絶縁層１３２の厚さの各要素がばらついた場合における、分圧比Ｖｘ／Ｖｙの値を空気中と、液中（液は水としている）とについて横軸をサーミスタ１０１の周囲の温度として示したものであり、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ空気中での最大値、標準値、最小値を、またｄ、ｅ、ｆに関しては、水中において同様に最大値、標準値、最小値を表しているものとなっている。

図５に見られるように、分圧比Ｖｘ／Ｖｙで求められた値は、バラツキの影響がかなり抑えられたものとなって、ｃとｄ間には明らかに差がある。

よって、その間に閾値Ｚを引くことができ、Ｚより大きい場合には液中（本実施の形態の場合には水中）、Ｚより小さい場合には空中として判定できるものとなる。

以上のように、本実施の形態では分圧比Ｖｘ／Ｖｙに対して閾値との比較を作用させることにより、第１の直流電源１００の電圧に電圧バラツキや電圧変動がかなり生ずる条件であっても、正しい液位（水位）の検知結果が得られるものとなるが、例えば第１の直流電源１００が故障を起こした場合などに対しては、サーミスタ１０１への自己発熱パワーの大きさが大きく異なった条件となるため、図５に示したカーブから逸した特性となることになり、その場合に閾値Ｚで比較すると誤った検知結果が出力されてしまうことになる。

そこで、本実施の形態においては、Ｖｙの値が４．１Ｖ以下、または４．９Ｖ以上となった場合においては、所定の範囲外となったとして、第１の直流電源の電圧が正常範囲から外れている故障状態として検知し、出力するものとしている。

よって本実施の形態に示した液位検知装置の出力を得て各種の制御を行う回路等に関しては、液位検知装置が故障していることを受け、システムとして適切な処理、例えばシステム全体の動作を停止させるなどすることにより、例えば水あふれなど二次的な被害を防止することができるものとなる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における衣類乾燥機の断面図を示すものである。なお、本実施の形態の衣類乾燥機は、衣類を洗濯から乾燥まで自動的に行うことができる洗濯乾燥機とも呼ばれる構成のものである。

図６において、衣類１５１を収納する洗濯槽１５２、洗濯槽１５２の回転軸１５３に直軸に接続され洗濯槽を回転する洗濯槽モータ１５４、圧縮機１５５と吸熱する第１の熱交換器１５６および発熱する第２の熱交換器１５７とキャピラリチューブ１５８を有するヒートポンプサイクル１５９を持ち乾燥時に洗濯槽からの湿った空気を導いて湿気を取り除く作用を行う除湿手段１６０が設けられている。

さらに、熱交換器１５６、１５７と洗濯槽１５２の間の空気を風路１６１内に循環して移動させる送風手段１６２を有している。

なお、第１の熱交換器１５６は冷媒を蒸発させることにより、空気から冷媒に熱を吸い込ませる作用から蒸発器などとも呼ばれ、一方第２の熱交換器１５７は逆に冷媒から空気に熱を与える作用をするもので、凝縮器と言われることもあるが、特に使用する冷媒は各種のフロンなどに限定されるものではなく、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を超臨界状態として使用するものなどでも良く、その場合にはガスクーラーなどであってもかまわない。

そして、洗濯槽モータ１５４を駆動する第１の駆動回路１６５と、圧縮機１５５を駆動する第２の駆動回路１６６が接続されている。

さらに、本実施の形態においては、電源プラグ１７０が設けられており、電源高調波と端子雑音を抑えつつ、第１の駆動回路１６５と第２の駆動回路１６６に交流電源を供給する構成となっている。

また、給水手段１７３が、水道管１７４および開閉により水道管１７４からの水を入れたり止めたりする給水弁１７５によって構成され、給水手段１７３から水が洗濯槽１５２に供給され、洗濯槽１５２内で衣類１５１の洗濯および脱水も行うものとなっている。

排水弁１７８は、洗濯槽１５２の下部に設けられていて、閉状態では洗濯槽１５２内に水を蓄えて洗濯や濯ぎが行われ、開状態になった場合には、洗濯槽１５２の内部から水を排水管１７９に捨て去るものとなっている。

排水ポンプ１８０は、衣類乾燥により洗濯槽１５２内が除湿され、その水分がヒートポンプサイクル１５９の第１の熱交換器１５６が低温となっているため、湿った空気が冷やされて結露水を発生するものとなるが、排水ポンプ１８０はその結露水を排水するもので、直流１２ボルトで動作する永久磁石およびブラシ、整流子を有する小型の電動機１８１、電動機１８１により回転される第１の歯車１８２、第１の歯車１８２と勘合し、第１の歯車１８２とは逆向きに回転する第２の歯車１８３、第１の歯車１８２と第２の歯車１８３を取り囲むケース１８４、およびその入り口側に設けたフィルタ１８５を設けたものとなっており、ヒートポンプサイクル１５９の底部から結露水を吸い上げて、一旦はさらに上側に押し上げ、オーバーフロー皿１８７に流し出した後に、改めてオーバーフロー管１８８を経て排水管１７９に合流するものとなっている。

液位検知装置１９１は、実施の形態１で説明したものであり、自己発熱を持つサーミスタ１０１および温度検知手段１１６を有しており、サーミスタ１０１が液中（すなわち結露水の水中）にあると検知された場合には、圧縮機１５５を停止することにより除湿手段１６０の動作を停止するものとなっている。

本実施の形態では、温度検知手段１１６は、第１の熱交換器１５６と第２の熱交換器１５７の間の空気温度を検知する位置に設けたものとなっている。

かつ、結露水の水位が上昇してきた場合には、温度検知手段８４はサーミスタ８２と共に水に接し、水の温度を拾うことができる高さに設けている。

以上の構成により、本実施の形態の衣類乾燥機は、排水ポンプ１８０の故障などにより、結露水の水位（液位）が上昇してきた場合、サーミスタ１０１の高さにまで水面が達した時点で水ありと検知し、ヒートポンプサイクル１５９を用いた除湿手段１６０の運転を停止することにより、それ以上の結露水位の上昇をさけるものとなっている。

その上、サーミスタ１０１が断線している場合や、サーミスタ１０１が接続されているコネクタ１０３が接続されていない状態にある場合には、第１の実施の形態で説明したように、断線の検知が行われ、やはり除湿手段１６０の運転は停止され、同時に断線故障が起こったことがマイクロコンピュータ１１２に記憶され、サーミスタ１０１の断線故障に対応したエラー番号表示もなされるものとなる。

図７は、本実施の形態の衣類乾燥機の液位検知装置１９１の部分の動作シーケンスをフローチャートに示したものである。図７において、衣類乾燥機として電源が供給されると、液位検知装置１９１においても第１の直流電源１００、第２の直流電源１１４が動作を開始して、スタート２０１となる。

次に、開閉手段１０４オフ２０２、Ｖｙ検知２０３と進み、Ｖｙの検知が行われるが、この値は第１の直流電源１００の電圧に対応した値である。

Ｖｙ＞３．９Ｖ？２０４において、第１の直流電源１００の電圧が正常かどうかの判定が行われ、偽である場合には、電圧値が正常範囲外であるとして、第１の直流電源”異常”判定２０５へと進む。

その先は、異常による衣類乾燥機としてのシステム面の対応として、圧縮機１５５が停止され、それ以上結露水が発生しない状況となり、たとえ水位の検知ができなくとも水あふれなどの問題が発生する心配はない。

Ｖｙ＞３．９Ｖ？が真である場合には、第１の直流電源１００の電圧が正常であるものと判断され、さらに運転が継続し、開閉手段１０４オン２０８、Ｖｘ検知２０９が行われる。

なお、図７には記していないが、装置が起動して初回においては、サーミスタ１０１の温度はたとえ空気中にある場合においても、温度上昇がまだ小さい状態であることから、Ｖｘ値として安定したものを得るには１０秒から３０秒程度の時間待ちも必要となる。

Ｖｔｈ決定２１０では、本実施の形態では温度検知手段１１６からの検知温度により、図５に述べたようにＺの線のごとく温度に応じて閾値Ｖｔｈを決定している。

Ｖｘ／Ｖｙ＞Ｖｔｈ？２１１において、その閾値との比較を行い、閾値より大きい場合には、水位がサーミスタ１０１以上にまできているものとして、水あり出力２１２へ進み、閾値より小さい場合には、水位はサーミスタ１０１よりも下にあるものとして、水なし出力２１３へと進み、いずれの場合にも、開閉手段１０４オフ２０２にまで戻り、再び処理が繰り返されるものとなる。

なお、本実施の形態においては、第１の直流電源１００が異常であるかどうかの判定は、電圧の低下側のみで行っているものとなっている。

これは、第１の直流電源１００の故障の状態として、出力電圧が正常値よりも高くなる場合よりも、電圧が低下してしまうという場合の方が圧倒的に多く、電圧の低下の方だけを異常として検知しておけば十分であることと、電圧検知回路１１１のＶ１ａ入力範囲、すなわち第２の直流電源１１４の範囲内で、なるべく大きな電圧が得られるように電圧変換回路１０８の設計を行い、分解能を有効に活用するものとしたものとしているため、第１の直流電源１００が正常な電圧範囲よりも高いことを判断させようとすると、各構成要素のばらつきを考慮した場合に、閾値が第２の直流電源１１４の範囲を超えてしまうことになり、設定が不可能となるためである。

もっとも、電圧変換回路１０８の抵抗器１０６、１０７の定数の設計によって、第１の直流電源１００の高い側の異常電圧の検知の閾値を、第２の直流電源１１４の範囲内に設定することもできるが、その場合には本実施の形態と比較すると、若干ではあるが電圧検知回路１１１の分解能を低くしたものとなり、液位検知の面では若干ではあるが不利となる方向にはなってくる傾向がある。

以上のように、本実施の形態の衣類乾燥機は、液位検知装置１９１の第１の直流電源１００が異常であるという判断がなされた時点で運転が停止され、水あふれなどの二次的な被害を未然に防ぐとともに、故障箇所も明確となり、サービス面においても非常に合理的なものとなる。

以上のように、本発明にかかる液位検知装置は、第１の直流電源の電圧が正常ではなくなった場合に、簡単な構成で、それを検知することができるもので、洗濯機、乾燥機、洗濯乾燥機、食器洗い器、空調機など、水や液体を扱う各種機器、装置に幅広く使用することができる。

本発明の実施の形態１における液位検知装置の回路図 （ａ）同液位検知装置のサーミスタ取り付け部の断面図（ｂ）同液位検知装置の温度検知手段の断面図 同液位検知装置の周囲温度とサーミスタ電圧Ｖ１の特性グラフ （ア）〜（ウ）同液位検知装置の各部の動作波形図 同液位検知装置の周囲温度と分圧比Ｖｘ／Ｖｙの特性グラフ 本発明の実施の形態２における衣類乾燥機の断面図 同液位検知装置のフローチャート 従来の液位検知装置の回路図

符号の説明

１００ 第１の直流電源
１０１ サーミスタ
１０２ 抵抗器
１０４ 開閉手段
１０８ 電圧変換回路
１１１ 電圧検知回路
１１４ 第２の直流電源
１６０ 除湿手段
１９１ 液位検知装置

Claims (4)

1. 液位を検知するサーミスタと、前記サーミスタに直列に接続された抵抗器と、前記サーミスタと前記抵抗器の直列回路に電流を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から前記サーミスタへの電流経路に設けた開閉手段と、前記第１の直流電源より電圧が低い第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源から電源供給を受けて前記サーミスタの電圧を検知する電圧検知回路を有し、前記第１の直流電源の電圧が所定範囲外となった状態で、前記電圧検知回路は、前記開閉手段のオフ期間に所定範囲外の電圧を受け、異常を検知する液位検知装置。
2. サーミスタと開閉回路の直列回路の端子間電圧を電圧変換して電圧検知回路に供給する電圧変換回路を有する請求項１記載の液位検知装置。
3. 第１の直流電源の電圧が所定値以下となった状態で、電圧検知回路は、開閉手段のオフ期間に所定値以下の電圧を受け、異常を検知する請求項１または２記載の液位検知装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液位検知装置と、除湿手段を有し、前記液位検知手段は、前記除湿手段から発生する水の液位を検知する衣類乾燥機。