JP2008086634A - Washing apparatus using molecule detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物質を洗浄する装置、特に表面プラズモン共鳴を用いて洗剤の様な両親媒性を持つ分子を検出する装置を備えた洗浄装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for cleaning a substance, and more particularly, to a cleaning apparatus including an apparatus for detecting molecules having amphiphilic properties such as detergents using surface plasmon resonance.
近年、洗濯機及び食器洗浄器等の自動洗浄装置の開発が進んでいる。この様な自動洗浄装置では、溶液中の洗剤濃度を計測する事が重要である。なぜならば、すすぎ終了時にすすぎ水中に含まれた洗剤濃度が高いと、すすぎ効果が不十分なものになるし、洗浄中に洗剤濃度が低すぎると、洗浄能力が落ちるからである。そこで、溶液中の洗剤濃度を計測して、適切な洗剤濃度を保つ事が必要になる。 In recent years, automatic washing apparatuses such as washing machines and dishwashers have been developed. In such an automatic cleaning apparatus, it is important to measure the detergent concentration in the solution. This is because if the concentration of the detergent contained in the rinsing water at the end of rinsing is high, the rinsing effect becomes insufficient, and if the concentration of the detergent is too low during washing, the washing ability is lowered. Therefore, it is necessary to measure the detergent concentration in the solution and maintain an appropriate detergent concentration.
洗剤濃度を計測する方法としては、特許文献1に開示の様に洗剤が溶込んだ溶液の電気伝導度を計測して、洗剤濃度を計測する方法がある。この方法によると、洗浄時には、電気伝導度の計測結果に基づいて洗浄に適するまで洗剤と水とが加え続けられる。また、すすぎ時には、電気伝導度の計測結果に基づいて、洗剤の濃度が十分に薄まるまで、水が加え続けられる。
ところで、洗剤の洗浄能力は、溶液中に溶けている界面活性剤の濃度で決まる。洗剤分子は水中で洗浄能力を持つイオン性界面活性剤と洗浄能力を持たないカウンターイオンとに分離する。洗剤溶液の電気伝導度に大きく寄与するのは、洗浄機能を持たないカウンターイオンである。 By the way, the cleaning ability of the detergent is determined by the concentration of the surfactant dissolved in the solution. The detergent molecules are separated into an ionic surfactant having a detergency in water and a counter ion having no detergency. Counter ions that do not have a cleaning function greatly contribute to the electric conductivity of the detergent solution.
一方、洗浄能力を持つイオン性界面活性剤は、カウンターイオンに比べて分子量が大きいため、電気伝導度への寄与は小さい。例えば、典型的な界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(C18H37SO3Na)は界面活性剤部位であるC18H37SO3 −の分子量が333.59であるのに対して、カウンターイオンNa+の分子量は22.99である。 On the other hand, an ionic surfactant having a detergency has a higher molecular weight than a counter ion, and therefore contributes little to electric conductivity. For example, sodium dodecyl sulfate (C 18 H 37 SO 3 Na), which is a typical surfactant, has a molecular weight of 333.59, which is the molecular weight of C 18 H 37 SO 3 — , which is a surfactant site. The molecular weight of the ion Na + is 22.99.
ゆえに、電気伝導度の計測によると、水溶液中のカウンターイオンの量は測定できるが、界面活性剤の量は測定できない。その結果、電気伝導度を計測しても、界面活性剤濃度を正確に検出する事はできず、洗浄能力を正確に知る事はできない。そのため、洗浄が十分に行なわれなかったり、すすぎが十分に行なわれなかったりするおそれがある。 Therefore, according to the measurement of electrical conductivity, the amount of counter ions in the aqueous solution can be measured, but the amount of surfactant cannot be measured. As a result, even if the electrical conductivity is measured, the surfactant concentration cannot be accurately detected, and the cleaning ability cannot be accurately known. Therefore, there is a possibility that the cleaning is not performed sufficiently or the rinsing is not performed sufficiently.
なお、イオン性界面活性剤以外にも非イオン性界面活性剤があるが、非イオン性界面活性剤は水中で電離しないため、溶解濃度の変化によって電気伝導度を変化させる事はなく、そもそも特許文献1に記載の方法は適用できない。 In addition to ionic surfactants, there are nonionic surfactants, but nonionic surfactants do not ionize in water, so there is no change in electrical conductivity due to changes in dissolved concentration. The method described in Document 1 cannot be applied.
それゆえに、本発明の目的は、電気伝導度を計測するものと比較して溶液中に含まれた洗剤分子の濃度をより正確に検出し、それによって高い洗浄効果とすすぎ効果とを実現できる洗浄装置を提供する事である。 Therefore, it is an object of the present invention to more accurately detect the concentration of detergent molecules contained in a solution compared to measuring electrical conductivity, thereby achieving a high cleaning effect and a rinsing effect. It is to provide a device.
本発明の第1の局面に係る洗浄装置は、洗浄槽と、洗浄槽に水を供給するための水供給手段と、洗浄槽に洗剤を供給するための洗剤供給手段と、洗浄槽内に配置された被洗浄物を、水供給手段により供給される水及び洗剤供給手段により供給される洗剤を混合して得られる洗浄液を用いて洗浄するための洗浄手段と、洗浄槽内の洗浄液中の洗剤の濃度を検出するための分子検出装置と、洗浄槽内の洗浄液を排出するための排出手段と、分子検出装置からの検出結果に基づいて、水供給手段、洗剤供給手段、排出手段、及び洗浄手段を制御するための制御手段とを含む。分子検出装置は、表面プラズモン共鳴を用いて両親媒性分子を検出する分子検出装置であって、第1の反射面を有する透明基板と、透明基板の第1の反射面上に形成された金属層と、第1の反射面に関し、金属層と反対側に、第1の反射面に全反射条件で光が入射する様に配置された光源と、金属層上に形成された疎水層と、光源により出射され、反射面によって反射された反射光に表面プラズモン共鳴により生ずる暗線の位置の変化を検出するための検出手段とを含む。分子検出装置は、洗浄槽内の、洗浄水が貯留される部位に疎水層が臨む様に配置されている。 The cleaning apparatus according to the first aspect of the present invention includes a cleaning tank, a water supply means for supplying water to the cleaning tank, a detergent supply means for supplying detergent to the cleaning tank, and a cleaning tank. Cleaning means for cleaning the cleaned object using the cleaning liquid obtained by mixing the water supplied by the water supply means and the detergent supplied by the detergent supply means, and the detergent in the cleaning liquid in the cleaning tank A molecular detection device for detecting the concentration of water, a discharge means for discharging the cleaning liquid in the cleaning tank, and a water supply means, a detergent supply means, a discharge means, and a cleaning based on the detection result from the molecular detection device Control means for controlling the means. The molecular detection device is a molecular detection device that detects amphiphilic molecules using surface plasmon resonance, and includes a transparent substrate having a first reflective surface, and a metal formed on the first reflective surface of the transparent substrate. A light source disposed on the opposite side of the metal layer with respect to the first reflective surface so that light is incident on the first reflective surface under total reflection conditions; a hydrophobic layer formed on the metal layer; Detecting means for detecting a change in the position of the dark line caused by surface plasmon resonance in the reflected light emitted by the light source and reflected by the reflecting surface. The molecular detection device is arranged so that the hydrophobic layer faces a portion of the cleaning tank where the cleaning water is stored.
この洗浄装置によると、分子検出装置による洗剤濃度の検出結果に基づいて、制御手段によって注水手段、洗剤注入手段、及び洗浄槽内に配置された被洗浄物の洗浄を実行するための洗浄手段が制御される。従って、検出結果に基づいて適当な洗剤濃度に達する様に無駄なく、かつ、自動的に洗剤の投入及びすすぎの制御が行なわれる。その結果、洗剤及び水の節約ができ、環境負荷を低くする事ができる。また、この洗浄装置に含まれる分子検出装置によると、光源により出射された光が、透明基板の第1の反射面上に形成された金属層で全反射する。この金属層によって全反射された反射光には、表面プラズモン共鳴による暗線が生じる。金属層上には、疎水性の疎水層が形成されており、両親媒性分子の疎水基がこの疎水層に吸着する量により、金属層と疎水層との界面の屈折率等の光学的性質が変化して、暗線の位置が変化する。この位置の変化を検出手段により検出する。暗線の位置の変化は、疎水層に吸着した両親媒性分子の量に応じて変化する。また疎水層に吸着した両親媒性分子の量は、疎水層が臨む空間に存在する両親媒性分子の濃度に応じて変化する。従って、両親媒性分子の濃度を表面プラズモン共鳴により生じる暗線の位置の変化を用いて検出できる。また、両親媒性分子は水中における分子の濃度に応じて可逆的に疎水層に吸着したり疎水層から離れたりする。従って、検出装置を使い捨てとする必要はなく、繰返し使用できる。さらに、両親媒性分子を除去する薬剤などは不要である。その結果、電気伝導度を計測するものと比較して溶液中に含まれた洗剤分子の濃度をより正確に検出し、それによって高い洗浄効果とすすぎ効果とを実現できる洗浄装置を提供する事ができる。 According to this cleaning apparatus, based on the detection result of the detergent concentration by the molecular detector, the control means includes the water injection means, the detergent injection means, and the cleaning means for executing the cleaning of the object to be cleaned disposed in the cleaning tank. Be controlled. Therefore, it is possible to automatically control the introduction and rinsing of the detergent without waste so as to reach an appropriate detergent concentration based on the detection result. As a result, detergent and water can be saved, and the environmental load can be reduced. Further, according to the molecular detection device included in the cleaning device, the light emitted from the light source is totally reflected by the metal layer formed on the first reflecting surface of the transparent substrate. In the reflected light totally reflected by the metal layer, a dark line is generated by surface plasmon resonance. A hydrophobic layer is formed on the metal layer, and the optical properties such as the refractive index of the interface between the metal layer and the hydrophobic layer depend on the amount of the hydrophobic group of the amphiphilic molecule adsorbed on the hydrophobic layer. Changes, and the position of the dark line changes. This change in position is detected by detection means. The change in the position of the dark line changes depending on the amount of amphiphilic molecules adsorbed on the hydrophobic layer. The amount of amphiphilic molecules adsorbed on the hydrophobic layer varies depending on the concentration of amphiphilic molecules present in the space where the hydrophobic layer faces. Therefore, the concentration of the amphiphilic molecule can be detected by using the change in the position of the dark line caused by the surface plasmon resonance. Amphiphilic molecules are reversibly adsorbed to or separated from the hydrophobic layer depending on the concentration of the molecule in water. Therefore, the detection device does not need to be disposable and can be used repeatedly. Furthermore, a drug that removes amphiphilic molecules is not necessary. As a result, it is possible to provide a cleaning apparatus that can detect the concentration of detergent molecules contained in a solution more accurately than that for measuring electrical conductivity, thereby realizing a high cleaning effect and a rinsing effect. it can.
好ましくは、制御手段は、洗浄手段による洗浄の実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、洗剤の濃度が所定の第1のしきい値未満であると判定された事に応答して、洗剤を洗浄槽に追加する様に洗剤供給手段を制御する。 Preferably, the control means is responsive to determining that the concentration of the detergent is less than a predetermined first threshold value based on a signal from the molecular detection device when performing the washing by the washing means. The detergent supply means is controlled to add to the washing tank.
この洗浄装置によると、洗浄手段による洗浄の実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、制御手段が、洗剤を洗浄槽に追加する様に洗剤供給手段を制御する。ゆえに、洗剤の濃度が低くて洗浄に適さない場合には、洗浄に適した濃度まで洗剤の濃度を高くする事ができる。その結果、十分な洗剤濃度で適切な洗浄を行なう事のできる洗浄装置を提供できる。 According to this cleaning apparatus, when the cleaning by the cleaning means is executed, the control means controls the detergent supply means to add the detergent to the cleaning tank based on the signal from the molecular detection device. Therefore, when the concentration of the detergent is low and not suitable for washing, the detergent concentration can be increased to a concentration suitable for washing. As a result, it is possible to provide a cleaning apparatus capable of performing appropriate cleaning with a sufficient detergent concentration.
好ましくは、制御手段は、洗浄手段によるすすぎの実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、洗剤の濃度が所定の第2のしきい値以上であると判定された事に応答して、水を洗浄槽に追加する様に水供給手段を制御する。 Preferably, the control means is responsive to the determination that the concentration of the detergent is equal to or higher than a predetermined second threshold value based on a signal from the molecular detection device during the rinsing by the cleaning means. The water supply means is controlled to add to the washing tank.
この洗浄装置によると、洗浄手段によるすすぎの実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、制御手段が、水を洗浄槽に追加する様に水供給手段を制御する。ゆえに、洗剤の濃度が高くてすすぎが十分でない場合には、十分にすすぎが行なわれたと判定できるまで水を加えてすすぎを行なう。その結果、十分にすすぎを行なう事のできる洗浄装置を提供できる。 According to this cleaning apparatus, when the rinsing is performed by the cleaning means, the control means controls the water supply means so as to add water to the cleaning tank based on the signal from the molecular detection device. Therefore, when the concentration of the detergent is high and rinsing is not sufficient, rinsing is performed by adding water until it can be determined that the rinsing has been sufficiently performed. As a result, it is possible to provide a cleaning device that can perform sufficient rinsing.
さらに好ましくは、分子検出装置はさらに、金属層と疎水層との間に形成された、金属層を保護するための保護層を含む。 More preferably, the molecular detection device further includes a protective layer formed between the metal layer and the hydrophobic layer for protecting the metal layer.
この洗浄装置によると、金属層と疎水層との間に金属層を保護するための保護層が存在する。従って、金属層の剥離及び酸化を防止できる洗浄装置を提供できる。 According to this cleaning device, there is a protective layer for protecting the metal layer between the metal layer and the hydrophobic layer. Therefore, it is possible to provide a cleaning device that can prevent the metal layer from peeling and oxidizing.
好ましくは、疎水層は、保護層にアルキル基、アルキルベンゼン基、アルキルナルタレン基、ペルフルオロアルキル基、ポリプロピレンオキサイド基、及びポリシロキサン基からなるグループから選ばれる物質を含む有機分子が化学的に結合する事により形成されている。 Preferably, in the hydrophobic layer, an organic molecule containing a substance selected from the group consisting of an alkyl group, an alkylbenzene group, an alkylnaltalene group, a perfluoroalkyl group, a polypropylene oxide group, and a polysiloxane group is chemically bonded to the protective layer. It is formed by things.
この洗浄装置によると、疎水層に両親媒性分子が効率よく吸着する。従って、検出感度が向上する。 According to this cleaning device, amphiphilic molecules are efficiently adsorbed to the hydrophobic layer. Therefore, the detection sensitivity is improved.
好ましくは、保護層は酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミ、及び酸化亜鉛からなるグループから選ばれる材料により形成される。 Preferably, the protective layer is formed of a material selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, and zinc oxide.
この洗浄装置によると、保護層は酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミ、及び酸化亜鉛のいずれかで形成されている。保護層が酸化物であるため、金属層への疎水層の化学的コーティングが容易になる。その結果、疎水層の強度が増加する。 According to this cleaning apparatus, the protective layer is formed of any one of silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, and zinc oxide. Since the protective layer is an oxide, chemical coating of the hydrophobic layer on the metal layer is facilitated. As a result, the strength of the hydrophobic layer increases.
好ましくは、金属層は、金、銀、白金、及びアルミニウムからなるグループから選ばれる材料により形成される。 Preferably, the metal layer is formed of a material selected from the group consisting of gold, silver, platinum, and aluminum.
この洗浄装置によると、金属層は金、銀、白金、及びアルミニウムのいずれかで形成されている。ゆえに、表面プラズモン共鳴を効率よく励起する事ができる。その結果、高感度で両親媒性分子を検出できる。 According to this cleaning apparatus, the metal layer is formed of any one of gold, silver, platinum, and aluminum. Therefore, surface plasmon resonance can be excited efficiently. As a result, amphiphilic molecules can be detected with high sensitivity.
好ましくは、洗浄装置は自動洗濯機であり、洗浄手段は、洗浄槽を所定の回転軸周りに回転させる事により、洗浄槽内の洗浄液によって衣類を洗浄するための手段を含む。 Preferably, the cleaning device is an automatic washing machine, and the cleaning means includes means for cleaning the clothes with the cleaning liquid in the cleaning tank by rotating the cleaning tank around a predetermined rotation axis.
この洗浄装置によると、洗浄槽は所定の回転軸周りに回転する。従って、洗浄槽内に洗浄液と衣類を入れておくと、衣類の汚れを落とす事ができる。 According to this cleaning device, the cleaning tank rotates around a predetermined rotation axis. Accordingly, if the cleaning liquid and the clothes are placed in the cleaning tank, the clothes can be cleaned.
好ましくは、洗浄装置は食器洗浄器であり、洗浄手段は、洗浄槽内に配置され、洗浄槽内の所定部位に貯留された洗浄液を洗浄槽内に配置された被洗浄物に対して噴出するための洗浄液ノズルを含む。 Preferably, the cleaning device is a dishwasher, and the cleaning means is disposed in the cleaning tank, and the cleaning liquid stored in a predetermined part in the cleaning tank is ejected to an object to be cleaned disposed in the cleaning tank. Including a cleaning liquid nozzle.
この洗浄装置によると、洗浄槽内の所定部位に貯留された洗浄液が洗浄槽内に配置された被洗浄物に対して噴射される、従って洗浄槽内に被洗浄物を入れておくと、被洗浄物の汚れを落とす事ができる。 According to this cleaning apparatus, the cleaning liquid stored in a predetermined part in the cleaning tank is sprayed onto the object to be cleaned arranged in the cleaning tank. Therefore, if the object to be cleaned is placed in the cleaning tank, It is possible to remove the dirt on the washing object.
本発明に係る洗浄装置に含まれた分子検出装置は、洗浄液中のイオン性界面活性剤を疎水膜に直接吸着させてその濃度を測定するので、カウンターイオンの影響を受けずに濃度を測定できる。また、非イオン性界面活性剤の場合でも同様に非イオン性界面活性剤を疎水膜に直接吸着させるので、カウンターイオンの影響を受けずに濃度を測定できる。その結果、電気伝導度を計測するものと比較して、溶液中に含まれた洗剤分子の濃度をより正確に検出し、それによってより高い洗浄効果とすすぎ効果とを実現できる洗浄装置を提供できる。 The molecular detection device included in the cleaning device according to the present invention measures the concentration of the ionic surfactant in the cleaning solution by directly adsorbing it to the hydrophobic membrane, so that the concentration can be measured without being affected by counter ions. . Further, even in the case of a nonionic surfactant, the nonionic surfactant is directly adsorbed on the hydrophobic membrane, so that the concentration can be measured without being influenced by counter ions. As a result, it is possible to provide a cleaning apparatus that can more accurately detect the concentration of detergent molecules contained in the solution and thereby achieve a higher cleaning effect and rinsing effect than those that measure electrical conductivity. .
また、本発明に係る洗浄装置によると、洗浄手段による洗浄の実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、制御手段が、洗剤を洗浄槽に追加する様に洗剤供給手段を制御する。ゆえに、洗剤の濃度が低くて洗浄に適さない場合には、洗浄に適した濃度まで洗剤の濃度を高くする事ができる。その結果、十分な洗剤濃度で適切な洗浄を行なう事のできる洗浄装置を提供できる。さらに、洗浄手段によるすすぎの実行時に、分子検出装置からの信号に基づき、制御手段が、水を洗浄槽に追加する様に水供給手段を制御する。ゆえに、洗剤の濃度が高くてすすぎが十分でない場合には、十分にすすぎが行なわれたと判定できるまで水を加えてすすぎを行なう。その結果、十分にすすぎを行なう事のできる洗浄装置を提供できる。 Further, according to the cleaning apparatus of the present invention, when the cleaning by the cleaning means is executed, the control means controls the detergent supply means so as to add the detergent to the cleaning tank based on the signal from the molecular detection device. Therefore, when the concentration of the detergent is low and not suitable for washing, the detergent concentration can be increased to a concentration suitable for washing. As a result, it is possible to provide a cleaning apparatus capable of performing appropriate cleaning with a sufficient detergent concentration. Further, when rinsing is performed by the cleaning means, the control means controls the water supply means so as to add water to the cleaning tank based on a signal from the molecular detection device. Therefore, when the concentration of the detergent is high and rinsing is not sufficient, rinsing is performed by adding water until it can be determined that the rinsing has been sufficiently performed. As a result, it is possible to provide a cleaning device that can perform sufficient rinsing.
この洗浄装置によると、金属層と疎水層との間に金属層を保護するための保護層が存在する。従って、金属層の剥離及び酸化を防止できる。また、疎水層に両親媒性分子が効率よく吸着する。従って、検出感度が向上する。さらに、保護層は酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミ、及び酸化亜鉛のいずれかで形成されている。保護層が酸化物であるため、金属層への疎水層の化学的コーティングが容易になる。その結果、疎水層の強度が増加する。その上、金属層は金、銀、白金、及びアルミニウムのいずれかで形成されている。ゆえに、表面プラズモン共鳴を効率よく励起する事ができる。その結果、高感度で両親媒性分子を検出できる。 According to this cleaning device, there is a protective layer for protecting the metal layer between the metal layer and the hydrophobic layer. Therefore, peeling and oxidation of the metal layer can be prevented. In addition, amphiphilic molecules are efficiently adsorbed to the hydrophobic layer. Therefore, the detection sensitivity is improved. Furthermore, the protective layer is formed of any one of silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, and zinc oxide. Since the protective layer is an oxide, chemical coating of the hydrophobic layer on the metal layer is facilitated. As a result, the strength of the hydrophobic layer increases. In addition, the metal layer is formed of any one of gold, silver, platinum, and aluminum. Therefore, surface plasmon resonance can be excited efficiently. As a result, amphiphilic molecules can be detected with high sensitivity.
[第1の実施の形態]
<構成>
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る洗浄装置である自動洗濯機30の構成の断面図を示す。図1を参照して、自動洗濯機30は、洗濯の際に水を溜めるための、上部が開口した中空円筒形状を持つ水受け槽40と、水受け槽40の内側に配置され、被洗浄物である洗濯物を収容して洗濯及び脱水をするため、脱水のための水抜き穴60〜70が穿たれた、上部が開口した中空円筒形状を持つ洗浄手段としての洗濯兼脱水槽42と、洗濯兼脱水槽42の底面下部中央に取付けられた回転軸44と、回転軸44を回転させる動力を提供するよう、水受け槽40の下方に設けられたモータ48と、モータ48の動力を回転軸44に伝達し回転軸44を回転させるためのベルト46とを含む。モータ48により回転軸44を介して洗濯兼脱水槽42が回転するので、その内部の洗濯水により被洗浄物である洗濯物の汚れを落とす事ができる。
[First Embodiment]
<Configuration>
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a configuration of an
自動洗濯機30はさらに、水抜き穴60〜70から水抜きされて水受け槽40に溜まった水を排水するための排出手段としての排水弁50と、水受け槽40に溜まった水に含まれる洗剤の濃度を表面プラズモン共鳴を使用して測定し、測定結果を電気信号として出力するための分子検出装置である洗剤センサ52と、洗剤センサ52によって出力された洗剤濃度測定結果を表す信号を受けて洗剤濃度を調節するための種々の処理を行なうための、プロセッサを含む制御手段としての制御回路54とを含む。
The
表面プラズモン共鳴の原理については後述する。 The principle of surface plasmon resonance will be described later.
自動洗濯機30はさらに、制御回路54によって制御され、洗濯兼脱水槽42に洗剤を注入するための洗剤供給手段としての洗剤注入装置56と、同じく制御回路54によって制御され、洗濯兼脱水槽42に水を注入するための水供給手段としての注水弁58とを含む。
The
図2に、図1で示した自動洗濯機30による洗濯処理の制御を行なうプログラムの制御構造の詳細をフローチャート形式で示す。図2を参照して、ステップ150では、注水と洗剤の注入とが行なわれる。ステップ152では、モータ48(図1参照)を回転させ、洗いが開始される。この時、洗い時間を計測するための図示しないタイマも起動される。
FIG. 2 is a flowchart showing details of a control structure of a program for controlling the washing process by the
ステップ154では、タイマによって洗いを行なう時間が規定時間内であるか否かを判定する処理が行なわれる。規定時間内であれば、ステップ156に進む。規定時間が満了すると、ステップ164に進む。
In
水と洗剤がある程度撹拌されたら、ステップ156で、洗剤センサ52(図1参照)によって洗剤の濃度が検出される。
Once the water and detergent have been agitated to some extent, at
ステップ158では、洗剤センサ52によって洗剤の濃度が洗濯に適した規定の第1のしきい値以上であるか否かを判定する処理が行なわれる。第1のしきい値以上であればステップ162に進み、第1のしきい値未満であれば、ステップ160に進む。ステップ160では、濃度に応じて洗剤注入装置56によってさらに洗剤が適量注入される処理が行なわれる。その後、処理はステップ154に戻り、その後の処理を繰返す。ステップ162では、一定時間洗い動作が実行され、その後ステップ154に戻る。
In
ステップ164では、洗い動作を終了する処理が行なわれる。ステップ166では、排水弁50からの排水、脱水、及び注水弁58からの注水が行なわれる。ステップ168では、一定の時間、すすぎが行なわれる。ステップ170では再び、洗剤センサ52によって洗剤濃度の検出処理が行なわれる。
In
ステップ172では、洗剤センサ52によって測定された洗剤の濃度が規定の第2のしきい値以下か否かを判定する処理が行なわれる。洗剤の濃度が第2のしきい値を超えていれば、ステップ166に戻り、その後の処理を繰返す。洗剤の濃度が第2のしきい値以下であれば、ステップ174に進む。ステップ174では排水弁50からの排水処理及び脱水処理が行なわれる。ここではさらにモータ48の回転を止め、洗濯処理を終了する。
In
図3に、洗剤センサ52の内部構成及び洗剤センサに隣接した検出空間102の構成を断面図で示す。なお、この図においては、洗剤センサ52は、図1で示された洗剤センサ52を時計回りに90度回転させて示してある。
FIG. 3 is a sectional view showing the internal configuration of the
図3を参照して、洗剤センサ52は、検出空間102に全反射面が臨む様に配置された、透明基板としてのプリズム84と、プリズム84の全反射面上に成膜された、入射光を反射するための金属層86と、プリズム84の全反射面に関し、検出空間102と反対側の、全反射面に全反射条件で光が入射する様な位置に配置された光源80と、光源80から出射された入射光をプリズム84の全反射面上に集光するための集光レンズ82とを含む。
Referring to FIG. 3, the
洗剤センサ52はさらに、金属層86の剥離及び酸化を防止するために金属層86上に形成された保護層88と、保護層88上に成膜され、検出空間102中の水中に存在する両親媒性分子の疎水基を吸着させるための疎水層90と、第1の部分94と第2の部分96とに分割された受光領域を有し、各部分に入射する金属層86からの反射光の強度を検出し、電圧信号に変換するための光検出器92と、第1の部分94と第2の部分96とからの電圧信号を受けてその差をセンサ出力100として外部に出力する差動増幅器98とを含む。
The
検出空間102の、水受け槽40に面した開口部には、水流が洗剤分子と疎水層90との吸着を乱さない様に洗濯機の水流を抑えて洗剤分子の検出を適切に行なうためのひさし部104及び106が形成されている。
The opening of the
<洗剤濃度の検出方法>
図4を参照して、洗剤センサ52による洗剤濃度の検出原理である表面プラズモン共鳴について説明する。
<Detection method of detergent concentration>
With reference to FIG. 4, the surface plasmon resonance which is the principle of detection of the detergent concentration by the
入射光が所定の入射角で導電体である金属層86に入射すると、金属層86において表面プラズモン波が励起される。通常、金属層86にレーザ光を照射し、レーザ光の波数ベクトルの金属層86に平行な成分が、表面プラズモン波の波数と一致した際に、共鳴が起こり、入射光のエネルギーの一部が表面プラズモン波の励起に使用され、反射光が減衰する。この現象が表面プラズモン共鳴である。
When incident light enters the
表面プラズモンの励起条件は、屈折率又は誘電率といった金属層86の界面近傍の物性によって大きく変化する。例えば、わずかな金属層86の屈折率の変化があっても、共鳴条件が大きく変化し、表面プラズモンの励起条件が変化する。ところで、疎水層90に検出対象となる物質が吸着すると金属層86の界面における屈折率が変化する事が知られている。その結果、疎水層90に検出対象となる物質が吸着すると、金属層86の界面において屈折率の変化が生じ、表面プラズモンの励起条件に大きな変化が生ずる。従って、高感度での物質の検出が可能となる。そして、被測定物質の吸着による表面プラズモン共鳴の励起条件の変化のうち、表面プラズモン共鳴が生ずる入射角は、入射角ごとの反射光強度を光検出器92によって測定する事により検出可能である。これが、一般的な表面プラズモン共鳴を使った検出方法の原理である。なお、本実施例のように金属層86と疎水層90の間に保護層88が形成されている場合でも、保護層88の膜厚を薄くして、表面プラズモン共鳴により励起された近接場が疎水層90に十分及ぶようにすることで、疎水層90上での物質の吸着を検出することは可能である。保護層88の膜厚については後述する。
Surface plasmon excitation conditions vary greatly depending on physical properties in the vicinity of the interface of the
次に、上記したプラズモン共鳴を使用した洗剤濃度の検出方法について説明する。洗剤分子は、両親媒性を有する。そのため、図4を参照して、洗剤分子が投入された洗濯層内の水中には、複数の洗剤分子が凝集したミセル110及び112が発生する。ミセル110及び112では、洗剤分子の疎水基が内側を向き、親水基が外側を向く様に洗剤分子が凝集している。ミセル110及び112が形成されるためには、洗剤の濃度がある濃度以上でなければならない事が知られている。この様にミセル110及び112が形成される洗剤濃度を臨界ミセル濃度と呼ぶ。
Next, a method for detecting the detergent concentration using the above-described plasmon resonance will be described. The detergent molecule is amphiphilic. Therefore, referring to FIG. 4,
洗剤分子は両親媒性であり、図4に示す様に疎水基118と親水基116とを持つ。疎水基118は、疎水層90に吸着する事がある。
The detergent molecule is amphiphilic and has a
洗剤が洗浄能力を有するのは、洗剤濃度が臨界ミセル濃度以上のときである。このとき、疎水層90に吸着する洗剤分子114の量は飽和している。洗剤濃度が臨界ミセル濃度を下回ると、ミセル110及び112は消滅し、疎水層90に吸着した洗剤分子114の一部は脱離し、疎水層90に吸着した洗剤分子の数は減少する。従って、疎水層90に対する洗剤分子114の吸着量は、水中の洗剤分子の濃度に依存する事になる。
The detergent has cleaning ability when the detergent concentration is above the critical micelle concentration. At this time, the amount of the
すなわち、洗剤の濃度が高くなると、疎水層90への洗剤分子114の吸着が進み、臨界ミセル濃度付近では吸着量は飽和する。逆に、臨界ミセル濃度よりも洗剤分子114の濃度が低くなると、疎水層90から洗剤分子114の脱離が進み、疎水層90への洗剤分子114の吸着量は減る。この様に、水中の洗剤濃度に応じて吸着と脱離とが生じ、平衡状態に達する。この結果、洗剤分子114の疎水基118が疎水層90に吸着する量は、水中の洗剤濃度に依存し、濃度が高い場合は吸着量が多くなる。そして、濃度が低い場合は吸着量が少なくなる。
That is, as the concentration of the detergent increases, the adsorption of the
この濃度依存性は、洗剤分子114が両親媒性を有するために生じる現象である。生理活性物質及び油分等の両親媒性を有しない親油性分子ではこの様な現象は生じない。同様に、親水性分子でも濃度依存性は示さない。なお、洗剤分子114の疎水基118が疎水層90と吸着すると、親水基116は水中に向く。
This concentration dependency is a phenomenon that occurs because the
臨界ミセル濃度以上であれば、油分等の粒子に対しては洗剤分子114の疎水基118が吸着してその粒子を取り囲み、親水基116を外に向ける。従って、この場合、油分等の粒子は洗剤センサ52の疎水層90に吸着する事はない。
If the concentration is higher than the critical micelle concentration, the
図5及び図6に、光検出器92の検出面で見られる反射光の強度パターンの例を示す。図5は、洗剤分子114(図4参照)が疎水層90に吸着していない場合の強度パターンを示す。斜線部全体120が反射光ビームの形状を反映している。そのうちの左半分には、表面プラズモン共鳴によって入射光が吸収され、反射光の強度が小さくなった暗線124が生じる。強度パターンにおいて暗線が一部分に生じる理由は以下の通りである。
5 and 6 show examples of reflected light intensity patterns seen on the detection surface of the
図4において、入射光が集光レンズ82によって収束光となって金属層86に照射される。そして、金属層86への入射光の角度は入射光の中心の角度から収束に応じた角度範囲に広がる。これは、入射光の中心の角度からレンズの開口数に応じた角度だけ正負の両側に広がる事を意味する。
In FIG. 4, incident light is converged by the
その角度範囲の中で、限られた角度だけが表面プラズモン共鳴を励起できる。この励起可能な角度だけで入射光の吸収が生じる。従って、入射光の角度範囲の中で吸収が生じる角度はある一部分だけとなり、吸収が生じない残りの角度の入射光だけが光検出器92側へ反射する。
Within that angular range, only a limited angle can excite surface plasmon resonance. Absorption of incident light occurs only at this excitable angle. Accordingly, the angle at which the absorption occurs within the angle range of the incident light is only a certain part, and only the incident light at the remaining angle at which no absorption occurs reflects to the
そこで、光検出器92上では表面プラズモンを励起した角度では反射光は検出できず、それ以外の角度の反射光だけが検出できる。従って、光検出器92上の強度パターンには表面プラズモンを励起した角度に対応する部分が暗線となって現れる。
Therefore, on the
ここで、洗剤の濃度が増加すると、疎水層90に吸着する洗剤分子も増加する。疎水層90に吸着する洗剤分子が増加すると金属層86の界面における屈折率等の光学的条件が変化し、表面プラズモン共鳴を励起できる入射角が増す。そして、図5における暗線124は次第に右側(反射光の角度が増加する側)に移動し、図6に示した暗線130の様なパターンを示す。つまり、暗線は、第1の部分94(図4参照)の領域から第2の部分96の領域へ次第に移動する。
Here, as the detergent concentration increases, the detergent molecules adsorbed on the
第1の部分94と第2の部分96との検出値の差を差動増幅器98から出力する事により、暗線の移動を電気的に測定できる。図7に、このときの洗剤濃度と差動増幅器98の出力であるセンサ出力100との関係を示す曲線140を示す。この図に示す様に、洗剤濃度が増加するに従って、センサ出力電圧が増加する。
By outputting the difference between the detection values of the
<動作>
図1、図3、及び図4を参照して、自動洗濯機30の動作を説明する。まず、洗濯兼脱水槽42(図1参照)に被洗浄物である洗濯物が入れられると、洗剤注入装置56からは洗剤が注入され、注水弁58からは水が注入される。ベルト46を介してモータ48の動力が回転軸44に伝達され、洗濯兼脱水槽42が回転する。洗濯兼脱水槽42に溜められた水は、水抜き穴60〜70を通って、水受け槽40に流出する。
<Operation>
The operation of the
この際に水受け槽40の側面に取付けられた検出空間102(図3参照)に洗剤の混入した水が流入する。多数の洗剤分子によって、水中にミセル110及び112(図4参照)が形成されているが、ミセル110及び112を形成しなかった洗剤分子114の疎水基118が疎水層90に吸着する。
At this time, water mixed with detergent flows into the detection space 102 (see FIG. 3) attached to the side surface of the
ここで、洗剤センサ52に含まれる光源80から出射された入射光は集光レンズ82によって集光され、プリズム84に成膜された金属層86に照射される。金属層86の表面には保護層88を挟んで疎水層90が形成されている。入射光が所定の入射角で金属層86に入射されると、金属層86では表面プラズモンが励起される。表面プラズモンが励起される角度は、疎水層90に吸着した洗剤分子114の量に従って変化する。金属層86からの反射光は光検出器92によって2種類の電圧信号に変換され、差動増幅器98に与えられる。この電圧信号の値は、受光器の検出面に入射する反射光の強度を表す。従って、表面プラズモンにより暗線が生じた検出面の出力電圧は、他の領域のそれより低くなる。差動増幅器98は2種類の電圧が与えられると、その差をとる。この電圧の差を使用して、差動増幅器98は反射光強度を測定する。
Here, the incident light emitted from the
差動増幅器98は測定結果を表す信号を制御回路54(図1参照)に送信する。制御回路54は、洗剤センサ52から送信された測定結果に従って、洗剤濃度が低すぎれば洗剤注入装置56を制御してさらに洗剤を注入させ、洗剤濃度が高すぎれば注水弁58を制御してさらに水を注入させる。
The
適切な洗剤濃度で洗剤を使用した洗濯が完了し、さらに脱水が完了すると、制御回路54からの制御によって排水弁50から排水が行なわれる。その後、自動洗濯機30はすすぎの動作を行なう。すすぎの動作の詳細については、洗剤が注入されないだけで、洗剤を使用した洗濯と基本的には同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
When washing using the detergent at an appropriate detergent concentration is completed and dehydration is completed, drainage is performed from the
すすぎの際にも、洗剤センサ52にすすぎ水が流入し、洗剤濃度が測定される。測定された洗剤濃度測定結果の信号は制御回路54に送信される。洗剤濃度が十分に低ければすすぎ及び脱水後、洗濯を終了し、洗剤濃度が高すぎれば制御回路54は注水弁58を制御して水を注入させて再びすすぎ及び脱水を行なう。
Also in the case of rinsing, rinse water flows into the
<作製方法>
以下で、洗剤センサ52の具体的な構成要素を示す。光源80は波長635nmの半導体レーザ、集光レンズ82の開口数は0.05、プリズム84の材料はルミセラ(登録商標。村田製作所製。屈折率2.08)、金属層86は厚さ50nmの金、及び保護層88は厚さ2nm酸化シリコンからなる。
<Production method>
Below, the concrete component of the
入射光の中心の入射角は45度で、集光によってビーム端の入射角は±3〜4度の範囲となっている。この条件は、表面プラズモン共鳴を効率よく励起する条件の一つに従って決定されたものである。上記の波長とプリズムの屈折率を固定した場合、金属層86の膜厚は10〜100nm、保護層88の膜厚は1〜20nmである事が好ましい。
The incident angle at the center of the incident light is 45 degrees, and the incident angle at the beam end is within a range of ± 3 to 4 degrees due to condensing. This condition is determined according to one of the conditions for efficiently exciting the surface plasmon resonance. When the above wavelength and the refractive index of the prism are fixed, it is preferable that the
疎水層90の作製方法は、以下の通りである。容器にオクタデシルトリエトキシシラン0.064gを入れ、トルエン5.950gに溶解させ(1wt%溶液)る。さらに高屈折率プリズムを上記液体に入れて30分間室温にて撹拌する。その後、基板が取り出され、23時間室温で乾燥させられる。乾燥後、表面をアセトンで洗浄する。これにより酸化シリコンからなる保護層88上にオクタデシルシランを強く結合させることができ、強度の高い疎水層90が形成される。
The manufacturing method of the
本実施の形態に係る自動洗濯機30によると、洗剤センサ53によって洗剤濃度を検出する事ができるので、洗浄液中の界面活性剤濃度が第1のしきい値よりも低い場合に、自動的に洗剤を足す事で洗浄に必要な界面活性剤濃度にできる。また、すすぎの際に、洗浄液中の界面活性剤濃度が第2のしきい値よりも高い場合に、自動的に注水する事で界面活性剤濃度を十分に低くできる。
According to the
また、洗剤分子114(図4参照)は水中における洗剤の濃度に応じて疎水層90に可逆的に吸着したり離れたりする。従って、検出装置を使い捨てとする必要はなく、繰返し使用する事ができる。
Further, the detergent molecules 114 (see FIG. 4) are reversibly adsorbed and separated from the
さらに、洗剤分子114を除去する薬剤などは不要である。従って、環境負荷の少ない普及型の洗剤検出装置の実現が可能である。
Furthermore, a drug or the like that removes the
また、金属層と疎水層との間に金属層を保護するための保護層が存在する。従って、金属層の剥離及び酸化を防止できる分子検出装置の実現が可能である。 There is a protective layer for protecting the metal layer between the metal layer and the hydrophobic layer. Therefore, it is possible to realize a molecular detection device that can prevent peeling and oxidation of the metal layer.
なお、金属層86の材料は、金の他に銀、白金、及びアルミニウムのうちいずれでもよい。
The material of the
また、保護層88は酸化シリコンの他に、酸化チタン、酸化アルミ、及び酸化亜鉛のうちいずれでもよい。
Further, the
上記した疎水層90を形成する物質として使用されたオクタデシルトリエトキシシランは、疎水基として18個の炭素が直鎖状に結合した直鎖アルキル基を備えるが、他に分岐型のアルキル基、アルキルベンゼン基、アルキルナルタレン基、ペルフルオロアルキル基、ポリプロピレンオキサイド基、及びポリシロキサン基のいずれかを含む有機分子であってもよい。
The octadecyltriethoxysilane used as the material for forming the
また、本実施の形態で説明した疎水層90作製の際の反応条件は一例である。疎水層90上に取付ける置換基の種類により、シランカップリング剤の濃度、溶媒の種類、撹拌時間、乾燥時間、及び洗浄溶媒を変更する必要がある。
In addition, the reaction conditions for manufacturing the
[第2の実施の形態]
<構成>
図8に、本発明の第2の実施の形態に係る洗浄装置である自動洗濯機150の構成を断面図で示す。この自動洗濯機150は、靴及び作業着等の泥汚れのひどいものを洗濯するための洗濯機である。なお、図8において、第1の実施の形態と同一の構成要素には、同一番号を付してあり、その名称も同一のものを用いている。それらの機能も同一である。従ってそれらについての説明は繰返さない。
[Second Embodiment]
<Configuration>
In FIG. 8, the structure of the
図8を参照して、この自動洗濯機150は、図1に示す第1の実施の形態に係る自動洗濯機30の構成に加え、水受け槽40の内側面の下部に設けられ、洗濯水中に混入した泥などの汚れに起因する水の濁度を計測するための濁度計152をさらに含む。自動洗濯機150はさらに、図1に示す自動洗濯機30の制御回路54に代えて、濁度計152及び洗剤センサ52の出力を受け、それらの出力に応じて排水弁50、洗剤注入装置56、注水弁58、及びモータ48を制御するための、プロセッサを含む制御回路154を含む。
Referring to FIG. 8, this
図9に、図8で示した自動洗濯機150による洗濯処理の制御を行なう制御回路154が実行するプログラムの制御構造の詳細をフローチャート形式で示す。図9を参照して、ステップ260では、注水が行なわれ、モータ48(図8参照)を回転させ、洗いが行なわれる。水がある程度攪拌されたら、ステップ262で濁度計152を用いて、水の濁度が検出される。
FIG. 9 is a flowchart showing details of a control structure of a program executed by the
ステップ264では、水の濁度が洗剤を使用した洗濯に適した規定値以下であるか否かを判定する処理が行なわれる。規定値以下であればステップ268に進み、規定値よりも高ければ、ステップ266に進む。
In
ステップ266では、洗濯槽40中の水を排水弁50から排水する処理が行なわれ、処理はステップ260に戻る。
In
ステップ268では、注水と洗剤の注入とが行なわれる。ステップ270では、モータ48を回転させ、洗いが行なわれる。
In
ステップ272では、洗い開始からの時間が規定の時間以内であるか否かを判定する処理が行なわれる。規定時間以内であればステップ274に進み、規定時間よりも長ければステップ282に進む。
In
水と洗剤がある程度撹拌されたら、ステップ274で、洗剤センサ52によって洗剤の濃度が検出される。
Once the water and detergent have been agitated to some extent, the detergent concentration is detected by the
ステップ276では、洗剤センサ52によって洗剤の濃度が洗濯に適した規定の第1のしきい値以上であるか否かを判定する処理が行なわれる。第1のしきい値以上であればステップ278に進み、第1のしきい値未満であれば、ステップ280に進む。ステップ280では、濃度に応じて洗剤注入装置56によってさらに洗剤が適量注入される処理が行なわれる。その後、処理はステップ272へ戻り、その後の処理を繰返す。
In
ステップ278では、一定時間、洗い動作を継続する処理が行なわれ、その後、ステップ272に戻る。ステップ282では、洗い動作を終了する処理が行なわれる。
In
ステップ284では、排水弁50からの排水、脱水、及び注水弁58からの注水が行なわれる。ステップ286では、すすぎが行なわれる。ステップ288では再び、洗剤センサ52によって洗剤濃度の検出処理が行なわれる。
In
ステップ290では、洗剤センサ52によって測定された洗剤の濃度が規定の第2のしきい値以下か否かを判定する処理が行なわれる。洗剤の濃度が第2のしきい値を超えていれば、ステップ284に戻り、その後の処理を繰返す。洗剤の濃度が第2のしきい値以下であれば、ステップ292に進む。ステップ292では排水弁50からの排水処理及び脱水処理が行なわれる。ここではさらにモータ48の回転を止め、洗濯処理を終了する。
In
<動作>
本実施の形態に係る自動洗濯機150と第1の実施の形態に係る自動洗濯機30との動作は、ほとんど同じである。しかし、本実施の形態に係る自動洗濯機150は、洗濯水の濁度を検出する濁度計152を含む。従って、洗剤を使用する洗いの前に洗濯用の水の濁度から水中に含まれる泥等の汚れを検出して、その結果を制御回路154に与える。結果が与えられた制御回路154は、その結果に基づいて洗濯機の動作を制御する。具体的には濁度が基準値より大きければ排水及び再注水を行ない、再度洗いを行なう様に制御する。濁度が基準値以下であれば、注水及び洗剤注入を行なう様に制御する。それ以外の動作は第1の実施の形態に記載のものと同様であるので、説明は繰返さない。なお、濁度計の構成としては例えば特開平8−141273に開示の光センサを用いたものを使用できる。
<Operation>
The operations of the
本実施の形態に係る自動洗濯機150によると、靴及び作業着等の泥による汚れが多く付着したものであっても、濁度計152による濁度の検出によって、予め泥汚れをある程度落としてから、洗剤を使用した洗濯をする事ができる。従って、効率よく洗濯を行なう事ができる。
According to the
[第3の実施の形態]
<構成>
図10に、本発明の第3の実施の形態に係る洗浄装置である食器洗浄器218の構成を断面図で示す。図10を参照して、食器洗浄器218は、内部に食器などを収容して洗浄を行なうための空間を規定する、前方(図10における左方)に開口部を有する筐体200と、筐体200の開口部を覆う状態と、開口部を露出する状態との間で姿勢を変える事ができる扉204とを含む。
[Third Embodiment]
<Configuration>
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a
筐体200の内部の空間は、被洗浄物である食器が収容され、洗剤を含んだ洗浄水を用いて食器の洗浄が行なわれる洗浄手段としての上部の洗浄槽202の部分と、洗浄槽202の下部に形成され、洗浄に用いられた洗浄水を集め、その洗剤濃度を検出するための検出空間203とに大きく分けられている。
In the space inside the
扉204には、外部の光を洗浄槽202の内部に効率よく採光する透光部206が形成されており、さらに扉204の前部には開閉の際に使用される把手208が設けられている。また、扉204の下部と筐体200の開口部との間に、洗浄槽202を外部からシールするためのシール部材210が設けられている。
The
食器洗浄器218はさらに、扉204を筐体200の側面に設けられた支点を中心に90度の回転範囲で上下に回転可能に支持する支持アーム212と、洗浄槽202中に設けられた食器かご214と、洗浄槽202内の下部から上部に向けて洗浄水を噴射する水供給手段及び洗剤供給手段としての洗浄ノズル216と、検出空間203に隣接して設けられ、検出空間203に溜められた洗浄水の洗剤濃度を検出する分子検出装置である洗剤センサ52と、検出空間203に水及び洗剤をそれぞれ供給するための、図示しない注水装置及び洗剤注入装置とを含む。
The
洗剤センサ52は、図3に示した洗剤センサ52と全く同じものであり、表面プラズモン共鳴を用いて洗剤濃度を検出する。
The
図11に、図10に示した食器洗浄器218の制御のためのプログラムの制御構造をフローチャート形式で示す。図11を参照して、ステップ220では、一旦、検出空間203に注入された洗剤を含んだ洗浄水が、洗浄ノズル216から噴射される。ステップ222では、洗浄ノズル216から食器等へ洗剤を含んだ洗浄水を噴射する事による洗いが開始される。この時、洗い時間を計測するための図示しないタイマも起動される。
FIG. 11 is a flowchart showing a control structure of a program for controlling the
ステップ224では、タイマによって洗いを行なう時間が規定時間内であるか否かを判定する処理が行なわれる。規定時間内であれば、ステップ226に進む。規定時間が満了すると、ステップ234に進む。
In
洗剤を含んだ洗浄水が洗浄槽202内を循環して検出空間203に再び流れ込んだら、ステップ226で、洗剤センサ52によって洗剤の濃度が検出される。
When the washing water containing the detergent circulates in the
ステップ228では、洗剤センサ52によって洗剤の濃度が洗浄に適した規定の第1のしきい値以上であるか否かを判定する処理が行なわれる。第1のしきい値以上であればステップ230に進み、第1のしきい値未満であれば、ステップ232に進む。ステップ232では、濃度に応じて検出空間203内に図示しない洗剤注入装置からさらに洗剤が適量注入される処理が行なわれる。その後、処理はステップ224に戻り、その後の処理を繰返す。ステップ230では、一定時間洗い動作が実行され、その後ステップ224に戻る。
In
ステップ234では、洗い動作を終了する処理が行なわれる。ステップ236では、排水及び検出空間203への注水が行なわれる。ステップ238では、一定の時間、洗浄ノズル216から噴出する水によってすすぎが行なわれる。ステップ240では再び、洗剤センサ52によって検出空間203に流入したすすぎ水の洗剤濃度の検出処理が行なわれる。
In
ステップ242では、洗剤センサ52によって測定された洗剤の濃度が規定の第2のしきい値以下かどうかを判定する処理が行なわれる。洗剤の濃度が第2のしきい値を超えていれば、ステップ236に戻り、その後の処理を繰返す。洗剤の濃度が第2のしきい値以下であれば、ステップ244に進む。ステップ244ではすすぎ水の排水処理が行なわれる。
In
ステップ246では、食器を乾燥させる処理を行ない、洗浄処理を終了する。
In
<動作>
図10を参照して、食器洗浄器218の動作を説明する。まず、食器かご214に食器等の洗浄物が入れられると、図示しない洗剤注入装置及び注水装置から洗剤及び水が検出空間203に注入される。検出空間203に注入された洗剤を含んだ水が洗浄ノズル216から洗浄槽202の内部に噴射される。洗浄槽202に噴射された洗剤を含んだ水は洗浄槽202内を循環し、再び検出空間203に流入する。
<Operation>
The operation of the
検出空間203に流入した洗浄水の洗剤濃度が洗剤センサ52によって検出されるが、ここでの検出動作は第1の実施の形態に係る洗剤センサ52の検出動作と同じであるので説明は繰返さない。
The detergent concentration of the wash water flowing into the
差動増幅器98は測定結果を表す信号を図示しない制御回路に送信する。制御回路は、洗剤センサ52から送信された測定結果に従って、洗剤濃度が低すぎれば検出空間203にさらに洗剤を注入させ洗浄ノズル216から洗浄槽202に洗剤を噴射させる。洗剤濃度が高すぎれば検出空間203にさらに水を注入させ洗浄ノズル216をから洗浄槽202に水を噴射させる。
The
適切な洗剤濃度で、洗剤を使用した洗浄が完了すると、制御回路からの制御によって排水が行なわれる。その後、食器洗浄器218はすすぎの動作を行なう。すすぎの動作の詳細については、水が洗剤を含まないだけで、洗剤を使用した洗浄と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
When cleaning with the detergent is completed at an appropriate detergent concentration, drainage is performed under the control of the control circuit. Thereafter, the
すすぎの際にも、検出空間203にすすぎ水が流入し、洗剤センサ52によって洗剤濃度が測定される。測定された洗剤濃度測定結果の信号は制御回路に送信される。洗剤濃度が十分に低ければすすぎ及び排水後、洗浄を終了し、洗剤濃度が高すぎれば制御回路は検出空間203を経て水を洗浄ノズル216から噴射させて再びすすぎ及び排水を行なう。すすぎ及び排水時の洗剤濃度が適切なものになれば、食器等の乾燥が行なわれ、洗浄処理が終了する。
Also in the case of rinsing, rinse water flows into the
本実施の形態に係る食器洗浄器218によると、洗剤センサ52によって洗剤濃度を検出する事ができるので、洗浄液中の界面活性剤濃度が第1のしきい値よりも低い場合に、自動的に洗剤を足す事で洗浄に必要な界面活性剤濃度にできる。また、すすぎの際に、洗浄液中の界面活性剤濃度が第2のしきい値よりも高い場合に、自動的に注水する事で界面活性剤濃度を十分に低くできる。
According to the
本発明に係る自動洗濯機30、150、及び食器洗浄器218に含まれる洗剤センサ52によると、金属層86の界面において表面プラズモン共鳴が生じる光の入射角は、疎水層表面に吸着する洗剤分子の吸着量に依存する。この洗剤分子の吸着量は、水中の洗剤分子の濃度に依存する。従って、金属層86において表面プラズモン共鳴が生ずる光の入射角は水中の洗剤分子の濃度に依存する事になる。その結果、反射光量によって洗剤濃度を高感度で測定する事が可能となる。
According to the
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。 The embodiment disclosed herein is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by each claim in the claims after taking into account the description of the detailed description of the invention, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the wording described therein are intended. Including.
30及び150 自動洗濯機、40 水受け槽、42 洗濯兼脱水槽、44 回転軸、46 ベルト、48 モータ、50 排水弁、52 洗剤センサ、54 制御回路、56 洗剤注入装置、60〜70 水抜き穴、80 光源、82 集光レンズ、84 プリズム、86 金属層、88 保護層、90 疎水層、92 光検出器、94 第1の部分、96 第2の部分、98 差動増幅器、100 センサ出力、104及び106 ひさし部、110及び112 ミセル、114 洗剤分子、116 親水基、118 疎水基、124、130 暗線、200 筐体、202 洗浄槽、203 検出空間、204 扉、206 透光部、208 把手、210 シール部材、212 支持アーム、214 食器かご、216 洗浄ノズル、218 食器洗浄器 30 and 150 automatic washing machine, 40 water receiving tub, 42 washing and dewatering tub, 44 rotating shaft, 46 belt, 48 motor, 50 drain valve, 52 detergent sensor, 54 control circuit, 56 detergent injection device, 60-70 drain Hole, 80 Light source, 82 Condensing lens, 84 Prism, 86 Metal layer, 88 Protective layer, 90 Hydrophobic layer, 92 Photo detector, 94 First part, 96 Second part, 98 Differential amplifier, 100 Sensor output , 104 and 106 eaves part, 110 and 112 micelle, 114 detergent molecule, 116 hydrophilic group, 118 hydrophobic group, 124, 130 dark line, 200 housing, 202 washing tank, 203 detection space, 204 door, 206 translucent part, 208 Handle, 210 seal member, 212 support arm, 214 tableware basket, 216 washing nozzle, 218 dishwasher
Claims (9)
前記洗浄槽に水を供給するための水供給手段と、
前記洗浄槽に洗剤を供給するための洗剤供給手段と、
前記洗浄槽内に配置された被洗浄物を、前記水供給手段により供給される水及び前記洗剤供給手段により供給される洗剤を混合して得られる洗浄液を用いて洗浄するための洗浄手段と、
前記洗浄槽内の洗浄液中の前記洗剤の濃度を検出するための分子検出装置と、
前記洗浄槽内の洗浄液を排出するための排出手段と、
前記分子検出装置からの検出結果に基づいて、前記水供給手段、前記洗剤供給手段、前記排出手段、及び前記洗浄手段を制御するための制御手段とを含み、
前記分子検出装置は、表面プラズモン共鳴を用いて両親媒性分子を検出する分子検出装置であって、
第1の反射面を有する透明基板と、
前記透明基板の前記第1の反射面上に形成された金属層と、
前記第1の反射面に関し、前記金属層と反対側に、前記第1の反射面に全反射条件で光が入射する様に配置された光源と、
前記金属層上に形成された疎水層と、
前記光源により出射され、前記反射面によって反射された反射光に表面プラズモン共鳴により生ずる暗線の位置の変化を検出するための検出手段とを含み、
前記分子検出装置は、前記洗浄槽内の、洗浄水が貯留される部位に前記疎水層が臨む様に配置されている、洗浄装置。 A washing tank;
Water supply means for supplying water to the cleaning tank;
Detergent supply means for supplying detergent to the washing tank;
A cleaning means for cleaning the object to be cleaned disposed in the cleaning tank using a cleaning liquid obtained by mixing water supplied by the water supply means and a detergent supplied by the detergent supply means;
A molecular detector for detecting the concentration of the detergent in the cleaning liquid in the cleaning tank;
Discharging means for discharging the cleaning liquid in the cleaning tank;
Control means for controlling the water supply means, the detergent supply means, the discharge means, and the cleaning means based on the detection result from the molecular detection device,
The molecular detection device is a molecular detection device that detects amphiphilic molecules using surface plasmon resonance,
A transparent substrate having a first reflective surface;
A metal layer formed on the first reflective surface of the transparent substrate;
A light source disposed on the opposite side of the metal layer with respect to the first reflective surface so that light is incident on the first reflective surface under total reflection conditions;
A hydrophobic layer formed on the metal layer;
Detecting means for detecting a change in the position of a dark line caused by surface plasmon resonance in the reflected light emitted from the light source and reflected by the reflecting surface;
The molecular detection device is a cleaning device arranged such that the hydrophobic layer faces a portion of the cleaning tank where cleaning water is stored.
前記洗浄手段は、前記洗浄槽を所定の回転軸周りに回転させる事により、前記洗浄槽内の洗浄液によって衣類を洗浄するための手段を含む、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の洗浄装置。 The washing device is an automatic washing machine;
The said washing | cleaning means contains a means for washing | cleaning clothes with the washing | cleaning liquid in the said washing tank by rotating the said washing tank around a predetermined | prescribed rotation axis | shaft. Cleaning device.
前記洗浄手段は、前記洗浄槽内に配置され、前記洗浄槽内の所定部位に貯留された洗浄液を前記洗浄槽内に配置された被洗浄物に対して噴出するための洗浄液ノズルを含む、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の洗浄装置。 The washing device is a dishwasher;
The cleaning means includes a cleaning liquid nozzle that is disposed in the cleaning tank and ejects a cleaning liquid stored in a predetermined portion of the cleaning tank to an object to be cleaned disposed in the cleaning tank. The cleaning device according to any one of claims 1 to 7.
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- 2006-10-04 JP JP2006272719A patent/JP2008086634A/en active Pending
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