JP2600049B2 - 洗濯機の水位制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力の変化に対応して周
波数の出力が可能な洗濯機の水位制御装置に係り、特に
洗濯槽内の水位変化による圧力の変化を両面プリント回
路板（ＰＲＩＮＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＢＯＡＲＤ）
の片面に形成した固定電極と圧力によって変形する変形
電極との間に形成される静電容量の変化に変換させた
後、Ｒ−Ｃ発振回路によって周波数出力をもって水位の
高さを感知することができる水位制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機内に設けられた洗濯機の水位を測
定できる圧力センサーは、洗濯槽内の洗濯物の量に従い
供給される給水水位を調整及び制御できるようにする機
能をなす。

【０００３】即ち、洗濯槽内に供給された現在の水位を
圧力センサーにより測定し、測定された現在の水位と設
定された水位との比較によって設定条件と一致すれば給
水を中断して洗濯することによって水の浪費を防ぎ適量
の給水で効率的洗濯を行うと共に全自動洗濯を実現する
ことができる。

【０００４】従来、使用しているＬ−Ｃ発振回路を応用
した圧力センサーは、図１１（Ａ）に示したように洗濯
物の満たされる状態が洗濯槽でチューブを介して圧力セ
ンサー本体（１）に供給されるので、即ち洗濯槽内の水
位変化による圧力変化がセンサー本体（１）内のダイヤ
フラム（３）に加わり図１１（Ｂ）に示したコイル
（４）のインダクタンス（Ｌ）の変化とコンデンサー
（Ｃ ₁ 、Ｃ ₂ ）及びインバーター（ＩＶ ₁ 、ＩＶ ₂ ）が
発振動作することになり出力端で、これを測定して給水
バルブを開放及び遮断させ洗濯槽の水位を調整させる。

【０００５】これは上記ダイヤフラム（３）に上記圧力
変化が加わるにつれてプッシャー（２）が上方に動かさ
れて、上記プッシャー（２）上に接触されたコア（５）
が周囲のコイル（４）によって形成された電磁場内にス
プリング（６）を押圧しながら上方に動くことになる。

【０００６】このようにコア（５）の移動により円筒形
コイル（４）内にインダクタンス（Ｌ）が変化すれば、
図１１（Ｂ）に示したように上記コイル（４）のインダ
クタンス（Ｌ）と別のコンデンサー（Ｃ ₁ 、Ｃ ₂ ）にイ
ンバーター（ＩＶ ₁ 、ＩＶ ₂ ）と抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を
連結したＬ−Ｃ発振回路で発振周波数が変化して現れる
ので、洗濯機内に設置された制御回路で発振周波数の変
化に従い洗濯槽内の水位変化による圧力変化を感知でき
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来の水位制
御装置は、図１１に示した上記Ｌ−Ｃ発振回路の原理を
応用するため電磁場を形成するためのコイル（４）とイ
ンダクタンス（Ｌ）の変化を付与するためのコア（５）
が必須的に必要である。

【０００８】それで、従来の水位制御装置で用いられる
Ｌ−Ｃ発振回路は上記コイル（４）とコア（５）の使用
に伴う容積が増加するのみならず、その構造が複雑にな
るという問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、従来のＬ−Ｃ発振回路の
構成と異なりＲ−Ｃ発振回路を応用して制御回路の部品
と固定電極のプリント回路板と圧力変化で動作する変形
電極板との間でコンデンサー容量変化を変えた簡単な構
造と容積が減少するので洗濯槽内の水位変化による２個
の電極の圧力変化が発振周波数の変化として出力され正
確に洗濯槽の水位を調整できる洗濯機の水位制御装置を
提供する。

【００１０】本発明の他の目的は、プリント回路板内に
発振回路の部品と円型銅板の固定電極を形成させて変形
電極板がばねの機能と可変電極としての機能を共に有し
上記プリント回路板の上面側をハウジングに堅固に支持
するため上記変形電極板の下面側をストッパーに支持さ
せメンブレーンで回路部の耐環境性保障と大気圧の変化
に伴う出力補償を図謀することができ、またプリント回
路板の固定電極板が固定電極面に円型銅板の固定電極と
部品面に円型銅板の多数固定電極を形成させ変形電極板
とのキャパシターが異なるように表わすことによりコン
デンサーの容量変化を付与する必要があるように別のコ
ンデンサーを設置せずとも部品面の多数固定電極で定量
を変化させてチューニングできる洗濯機の水位制御装置
を提供する。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、両面プリント
回路板の片面に形成した固定電極と圧力により変形する
変形電極を改善させその間で形成されたコンデンサーの
容量変化が誘発、即ち洗濯槽内の水位変化に伴う二つの
電極板の静電容量の変化を発振周波数の変化に出力させ
正確に洗濯槽の水位を調整できる洗濯機の水位制御装置
を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の水位制御装置は、洗濯槽の外部チューブに設け
られるハウジング（２２）内に順次固定電極板や発振回
路の部品と円型銅板の固定電極が前後に形成されるプリ
ント回路板（２８）、弾性体でありばねと可変電極とし
ての機能をもつ変形電極板（２７）、上記プリント回路
板（２８）の上面側を上記ハウジング（２２）に堅固に
支持するため上記変形電極板（２７）の下面側を支持す
るストッパー（２３）及び洗濯槽の水位による圧力が加
わった力に変換され、上記変形電極板（２７）に変形を
誘発させるダイヤフラム（２５）とプッシャー（２４）
等が設けられて、このハウジング（２２）内に設置され
たプリント回路板（２８）の外部端子が溝（２９）を介
して引き出される一方メンブレーン（３１）を媒介にし
て孔（３０）が形成された上蓋（２１）がハウジング
（２２）に結合しながら洗濯槽のチューブが挟装するべ
き下蓋（２６）が結合されたことを特徴とする。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は洗濯機に圧力センサーが設置されてい
る状態図で、全自動洗濯機には給水、排水、濯ぎ及び脱
水等の運転を自動的に制御する装置が備えられている
が、この制御装置の前端に圧力センサー（１２）が設置
されており洗濯槽（１０）の所望する水位で給水を排水
及び洗濯機の運転関係を連続的、有機的に制御して節水
及び節電の効果がある。

【００１４】即ち、上記洗濯槽（１０）内の水位状態と
洗濯物量の状態とを感知するため外部にチューブ（１
１）を経て設けられる圧力センサー（１２）は、洗濯槽
（１０）の水位変化に因る水の圧力が夫々異なって加わ
り圧力変化を図２に示したように固定電極が形成された
プリント回路板（２８）と弾性体の変形電極板（２７）
の間にコンデンサーの容量を変化させた後、これに伴う
発振周波数の変化を出力させることにより図示しない給
水バルブを開放及び遮断させて洗濯槽の水位を調整す
る。

【００１５】従って、上記圧力センサー（１２）は従来
と異なりＬ−Ｃ発振回路の構造でないＲ−Ｃ発振回路構
造として容積が減少され構造が簡単になるよう図２に示
したようにプリント回路板（２８）と変形電極板（２
７）を設置して、上記プリント回路板（２８）の固定電
極と変形電極板（２７）の変形電極間の間隔が洗濯槽
（１０）のチューブ（１１）に供給される水の圧力によ
り各々異なるので、これを測定して自動洗濯機で洗濯槽
（１０）の運転と給水及び排水を自動的に制御できる。

【００１６】図２は本発明の第１実施例に関する圧力セ
ンサーを図示した分離斜視図であり、自動洗濯機には給
水、排水、濯ぎ及び脱水等の運転を自動的に制御する装
置等が具備されており、この制御装置の前端に本発明の
圧力センサーが洗濯槽（１０）の外部チューブ（１１）
を介して設けられてあり、洗濯槽の所望の水位で給水と
排水及び洗濯機の運転関係を連続的、かつ有機的に制御
して節水及び節電の効果を奏する。

【００１７】本発明の圧力センサーは、洗濯槽（１０）
の外部チューブ（１１）に設置されてハウジング（２
２）内に順次固定電極板の機能と発振回路の部品と円型
銅板の固定電極が前後に形成されるプリント回路板（２
８）、弾性体でありばねと可変電極としての機能をもつ
変形電極板（２７）、上記プリント回路板（２８）の上
端を上記ハウジング（２２）で堅固に支持して上記変形
電極板（２７）の下端を支持するストッパー（２３）及
び洗濯槽の水位による圧力が加わった力に変換され、上
記変形電極板（２７）に変形を誘発させるダイヤフラム
（２５）とプッシャー（２４）等が設けられて、このハ
ウジング（２２）内に設置されたプリント回路板（２
８）の外部端子が溝（２９）を介して引き出される一方
メンブレーン（３１）を媒介として孔（３０）が形成さ
れた上蓋（２１）がハウジング（２２）に結合しながら
洗濯槽（１０）のチューブ（１１）が挟装する下蓋（２
６）が結合され図３に示したように完成品に組み立てら
れる。

【００１８】図３に示したハウジング（２２）に結合さ
れた下蓋（２６）の中央に洗濯槽（１０）から連結され
たチューブ（１１）が挟着されて上記洗濯槽（１０）の
水位変化による圧力が加わると、上記ハウジング（２
２）内に設置されたゴムダイヤフラム（２５）が当該圧
力を受けて変形しながらその上のプッシャー（２４）と
共に上昇することになる。

【００１９】このようにハウジング（２２）内で上昇し
た上記ダイヤフラム（２５）とプッシャー（２４）は、
図４（Ｂ）に示したように縁を沿って突出片（３２）が
一つおきの間隔で上下に形成されるストッパー（２３）
によってプリント回路板（２８）の底面の円型銅板の固
定電極面周辺に形成された接地面に接触されている図４
（Ａ）に示した変形電極板（２７）の中央に当該の力を
加えることになる。

【００２０】これによりハウジング（２２）内のプリン
ト回路板（２８）とストッパー（２３）の間に挟着した
弾性体の変形電極板（２７）は変形が誘発され上記プリ
ント回路板（２８）底面の固定電極面までの距離が近く
なる。

【００２１】従って、プリント回路板（２８）の上面に
能動素子とＲ，Ｃで構成されるＲ−Ｃ発振回路が設置さ
れており、ハウジング（２２）内で変形電極板（２７）
の変形電極とプリント回路板（２８）底面の固定電極間
に形成されたキャパシタンスが変化して発振周波数（ｆ
＝Ｋ／Ｒ・Ｃ；Ｋは比例常数）が変化する。

【００２２】ここで、コンデンサーのキャパシタンスは
プリント回路板（２８）に形成された固定電極とこれと
対向する変形電極板（２７）間の二つの電極の面積と距
離を各々Ａ、ｌとして、この二電極間に存在する媒介物
質の誘電率をεとするとＣ＝εＡ／ｌで表される。

【００２３】本発明の圧力センサーは洗濯槽（１０）の
水位状態が外部のチューブ（１１）を介してハウジング
（２２）の下蓋（２６）を介して図３に示したゴムダイ
ヤフラム（２５）に加えられるので、これは上記ゴムダ
イヤフラム（２５）に加えられた水位による圧力を力に
変換させプリント回路板（２８）とストッパー（２３）
との間の変形電極板（２７）に変形が誘発するので力の
大きさは上記ダイヤフラム（２５）及びプッシャー（２
４）の直径の影響を受ける。

【００２４】また、ハウジング（２２）のダイヤフラム
（２５）上に載置されたプッシャー（２４）より図４
（Ｂ）に示したストッパー（２３）を貫通して図４
（Ａ）に示した変形電極板（２７）の中央に加えられる
力は、上記変形電極板（２７）の外周部がプリント回路
板（２８）の外周部を押さえることになり、このプリン
ト回路板（２８）は発振回路が組み立てられる上面とハ
ウジング（２２）が接触されて堅固に固定される。

【００２５】図４（Ｂ）に示したストッパー（２３）
は、ハウジング（２２）で堅固に支持する突出片（３
２）と変形電極板（２７）の下面側を支持する突出片
（３２）がジグザグにして多数が円周に沿って上下に突
出されるので、これは変形電極板（２７）に接触される
突出片（３２）に弾性のあるアーム（３３）が存在する
ので上記アーム（３３）によって圧力が加わらない状態
でも上方の変形電極板（２７）とプリント回路板（２
８）とが電気的に接触が成されるように支持するのみな
らず上記変形電極板（２７）とプリント回路板（２８）
とが抜出しないように支持する。

【００２６】従って、洗濯槽（１０）の水位圧力により
ハウジング（２２）のプッシャー（２４）が図４（Ａ）
に示したように変形電極板（２７）の中央に力を加える
と、上記アーム（３４）間の各翼（３５）部分を囲む各
Ｃ形状の溝部は抜打ち部であることからその変形電極板
（２７）のアーム（３４）で変形が誘発されることにな
り、これによって上記各翼（３５）部分は変形が生じな
いまま上記変形電極板（２７）の変形電極がプリント回
路板（２８）の固定電極との距離が近くなる。

【００２７】それで、変形電極板（２７）とプリント回
路板（２８）の二電極間の距離ｌが近くなり、キャパシ
タンスが増加するので発振周波数は減少して圧力の変化
が発振周波数に表れる。

【００２８】そして、図４（Ａ）に示した変形電極板
（２７）は弾性体であるので圧力が除去されると自己の
復元力によってハウジング内でダイヤフラム（２５）及
びプッシャー（２４）が力が加えられる以前の状態に戻
り、また圧力変化に対する感度が優れて変形しない翼
（３５）部分の面積が大きくなる。

【００２９】このように構成された本発明の圧力センサ
ーは、ハウジング（２２）内のダイヤフラム（２５）で
加えられる圧力によって二電極のプリント回路板（２
８）及び変形電極板（２７）が力を受ける際、図３に示
したように最終支持点のハウジング（２２）とプリント
回路板（２８）の接触面が安定して上記プリント回路板
（２８）及び変形電極板（２７）に好ましくない変形が
誘発されない。そして、ハウジング（２２）内に順次プ
リント回路板（２８）と変形電極板（２７）、ストッパ
ー（２３）、プッシャー（２４）及びダイヤフラム（２
５）が結合された状態で洗濯槽（１０）のチューブ（１
１）が連結された下蓋（２６）が結合され、このように
結合された上記ハウジング（２２）の上に上記プリント
回路板（２８）内の外部端子が溝（２９）を介して引き
出される一方、空間にメンブレーン（３１）が上蓋（２
１）によりハウジング（２２）に結合される。

【００３０】従って、上記ハウジング（２２）に結合さ
れた上蓋（２１）に複数の孔（３０）が形成されてお
り、その下部のメンブレーン（３１）によって大気圧の
変化及びゴムダイヤフラム（２５）の変形に影響を受け
なくなる。

【００３１】図５は図２に示した両面プリント回路板を
図示した平面図であり、図１に示した洗濯槽（１０）の
水位変化によるプリント回路板（２８）と変形電極板
（２７）との間の間隔によるキャパシタンスの変化原理
を具体的に説明すれば、図５（Ａ）はプリント回路板
（２８）の部品面を図５（Ｂ）はプリント回路板（２
８）の固定電極面を夫々表わす。

【００３２】先ず、図５（Ｂ）で円形帯（３６）は接地
電源で図２に示した変形電極板（２７）の円形の縁と連
結されて接触するべく構成されており、その内側の固定
電極（３７）は一定の大きさの円型銅板で図２に示した
弾性体の変形電極２７が水の圧力によって変化する内側
の変形電極と一定の距離を保持するように設置されてい
る。

【００３３】従って、洗濯槽内の水位変化により図２に
示した変形電極板（２７）の変形電極と円型銅板の固定
電極（３７）間にはＣ _D ＝ε _D Ａ _D ／ｌ _D のキャパシタ
ンスが形成される。

【００３４】ここで、ε _D は固定電極（３７）と変形電
極との間に存在する媒介物質の誘電率、Ａ _D は二電極間
の有効面積、ｌ _D は二電極間の距離を表わす。即ち、図
１に示した洗濯槽（１０）の水位圧力によってチューブ
（１１）を介して設置された圧力センサー（１２）の変
形電極板（２７）で各々異なる力が加えられるが、これ
は上記変形電極板（２７）の変形電極で変形が誘発する
に従いプリント回路板（２８）の固定電極（３７）との
距離が近くなる。

【００３５】これにより圧力センサー（１２）内で変形
電極と固定電極（３７）との間の距離ｌ _D が小さくなり
上記式のキャパシタンスＣ _D が増加し、発振周波数（ｆ
＝Ｋ／Ｒ・Ｃ _D ；Ｋは比例常数）は増加されて上記キャ
パシタンスＣ _D によって減少するので洗濯槽（１０）の
水位圧力と発振周波数との関係を表わす。

【００３６】そして、上記圧力センサー（１２）内の変
形電極板（２７）は弾性体であって洗濯槽（１０）の水
位圧力が加えられる状態により自体の復元力で圧力セン
サー（１２）に水位圧力が加えられる以前の状態に戻る
ことになる。

【００３７】一方、図５（Ａ）に示した固定電極（４１
〜４７）は当該の大きさの銅板で図５（Ｂ）に示した円
形帯（３６）の後面に形成される円形帯（３６’）の接
地電位に連結されるので固定電極（３７）との間にＣ _pi
＝ε _p Ａ _pi ／ｌ _p のキャパシタンスを形成する。

【００３８】ここで、ε _p はプリント回路板材質の誘電
率、Ａ _pi は図５（Ａ）の固定電極（４１）より固定電極
（４７）まで各々銅板の面積、ｌ _p はプリント回路板の
厚さを表わす。

【００３９】図５（Ａ）に示した固定電極（４１〜４
７）は銅板の面積が各々異なるので形成されるキャパシ
タンスも異なって表れる。従って、図５（Ａ）で固定電
極（４１〜４７）に示した各々の銅板は容量が異なるコ
ンデンサーがＲ−Ｃ発振回路に形成されている。

【００４０】図１に示した圧力センサー（１２）はチュ
ーニングのため後述の図６のＲ−Ｃ発振回路にコンデン
サーの容量変化を付与する必要があり、これのため別の
コンデンサーを使用しなくとも図５（Ａ）の固定電極
（４１〜４７）で形成されたコンデンサーを必要な容量
だけ円形帯（３６’）の接地面と連結された配線を除去
して容量を変化させてチューニングすることができる。

【００４１】それで、圧力センサーは図５に示したプリ
ント回路板（２８）の固定電極（３７）及びチューニン
グ用固定電極（４１〜４７）のコンデンサーをプリント
回路板の銅板を利用して部品面と固定電極面とに形成す
るので別の電極またはチューニングの目的のコンデンサ
ーを必要としなくなる。

【００４２】このように応用されるキャパシタンスの変
化は、電極間の面積や距離が変化すれば容量が変化し、
共に誘電率が変化する場合にも容量が変化する。従っ
て、誘電率の変化による影響を除去するためには誘電率
が変化しないように二電極間の媒介物を密閉しなければ
ならない。

【００４３】図６は圧力センサーの内部回路を図示した
回路図であり、図１に示した圧力センサー（１２）にＲ
−Ｃ発振回路を適用して比較器（ＣＰ ₁ 、ＣＰ ₂ ）、イ
ンバーター（ＩＶ ₃ 〜ＩＶ ₅ ）、ノアゲート（ＮＲ ₁ 、
ＮＲ ₂ ）及びＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）の回路構成とＲ１４Ｃ
で構成される発振回路にてコンデンサーＣ＝Ｃ _D ＋Ｃ _P
＋Ｃ ₁ にすれば発振周波数ｆはＫ／Ｒ１４Ｃになる。

【００４４】上記コンデンサーのキャパシタンスＣは図
２に示したように対向する二電極の面積と距離を夫々Ａ
_, ｌとし、二電極間に存在する媒介物質の誘電率をεと
すればＣ＝εＡ／ｌで表される。

【００４５】Ｖcc電圧は分割抵抗（Ｒ１０〜Ｒ１２）と
コンデンサー（Ｃ _b ）を介して比較器（ＣＰ ₁ ）の−端
子と他の比較器（ＣＰ ₂ ）の＋端子にインバーター（Ｉ
Ｖ ₃ ）と抵抗（Ｒ１３）に各々供給されて、上記比較器
（ＣＰ ₁ ）の＋端子と比較器（ＣＰ ₂ ）の−端子がイン
バーター（ＩＶ ₅ ）の出力の抵抗（Ｒ１４）を介して接
触され、上記比較器（ＣＰ ₁ ）の出力がノアゲート（Ｎ
Ｒ ₁ ）に他の比較器（ＣＰ ₂ ）の出力が他のノアゲート
（ＮＲ ₂ ）に各々連結される。

【００４６】上記ノアゲート（ＮＲ ₁ 、ＮＲ ₂ ）は入力
端と出力端が相互連結されて安定状態にあり、上記ノア
ゲート（ＮＲ ₁ ）の出力がインバーター（ＩＶ ₄ ）を媒
介としてＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）とインバーター（ＩＶ ₅ ）
に接触されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）は抵抗
（Ｒ１３）と接地との間に設置され、抵抗（Ｒ１４）に
前述したコンデンサー（Ｃ _D 、Ｃ _P ）と固定コンデンサ
ー（Ｃ ₁ ）が夫々設置される。

【００４７】このように圧力センサー（１２）のプリン
ト回路板（２８）上に構成されたＲ−Ｃ発振回路は比較
器（ＣＰ ₁ ）の＋端子と比較器（ＣＰ ₂ ）の−端子に図
７（Ｂ）に示したように１／３Ｖccよりも小さい電圧が
供給されるとき、上記比較器（ＣＰ ₂ ）が動作して、こ
れよりノアゲート（ＮＲ ₂ ）と他のノアゲート（Ｎ
Ｒ ₁ ）が動作してインバーター（ＩＶ ₄ ）を介して反転
されるのでＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）に供給される一方、他の
インバーター（ＩＶ ₅ ）を介して図７（Ａ）に示したよ
うにＨＩＧＨ状態に上昇される。

【００４８】従って、図５に示したプリント回路板（２
８）上で上記インバーター（ＩＶ ₄ 、ＩＶ ₅ ）を介して
ＨＩＧＨ状態に電圧が上昇すれば抵抗（Ｒ１４）と図２
に示した二電極間のコンデンサー（Ｃ _D ）と図５に示し
た多数の固定電極（４１〜４７）間のコンデンサー（Ｃ
_P ）及び固定コンデンサー（Ｃ ₁ ）のキャパシタンス
（Ｃ）で形成された時定数回路によって時間遅延が起こ
る。

【００４９】この際、時間遅延はｔｄ＝αＲ１４Ｃであ
り、図２に示した二電極間のコンデンサー（Ｃ _D ）と図
５に示した固定電極（４１〜４７）間のコンデンサー
（Ｃ _P ）によって定められるが、これは洗濯槽（１０）
の水位変化に従い二電極の間隔が異なるのみならず固定
電極（４１〜４７）の個数の設定によってもキャパシタ
ンス（Ｃ）を定めることができる。

【００５０】次いで、電圧が上昇し始めて図７（Ｂ）に
示したように比較器（ＣＰ ₁ ）の＋端子と比較器（ＣＰ
₂ ）の−端子で２／３Ｖcc電圧に到達すれば、上記比較
器（ＣＰ ₁ ）が動作することになりノアゲート（Ｎ
Ｒ ₁ ）を動作させてインバーター（ＩＶ ₄ ）に供給され
て、このインバーター（ＩＶ ₄ ）を経て反転された後Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Ｑ）に供給する一方、他のインバーター
（ＩＶ ₅ ）を介して図７（Ａ）に示したようにＬＯＷ状
態になる。

【００５１】従って、上記インバーター（ＩＶ ₄ 、ＩＶ
₅ ）を介してＬＯＷ状態に電圧が降下すれば２／３Ｖcc
まで増加した比較器（ＣＰ ₁ 、ＣＰ ₂ ）の入力電圧は再
び抵抗（Ｒ１４）と図２に二電極間のコンデンサー（Ｃ
_D ）と図５に示した多数の固定電極（４１〜４７）間の
コンデンサー（Ｃ _P ）及び固定コンデンサー（Ｃ ₁ ）の
キャパシタンス（Ｃ）で形成された時定数回路により時
間遅延ｔｄ＝αＲ１４Ｃ後に１／３Ｖccに低下する。

【００５２】以上のような時間遅延によるＲ−Ｃの発振
動作を繰り返しながら発振周波数（ｆ）の出力を出すこ
とになるが、このときの発振周波数（ｆ）はＫ／Ｒ１４
Ｃになるので上記キャパシタンス（Ｃ＝Ｃ _D ＋Ｃ _P ＋Ｃ
₁ ）の変化即ち、二電極間のコンデンサー（Ｃ _D ）と固
定電極（４１〜４７）間の個数設定によって発振され
る。

【００５３】それで、本発明の水位制御装置は圧力セン
サー（１２）のＲ−Ｃ発振回路であって上記圧力センサ
ー（１２）がＬ−Ｃ発振回路でないプリント回路板（２
８）の固定電極（３７）と変形電極板（２７）の変形電
極間の間隔と上記プリント回路板（２８）の多数固定電
極（４１〜４７）設定が図１に示した洗濯槽（１０）の
水位変化に従いキャパシタンス（Ｃ）が変化するので当
該発振周波数を発振することになり、これを測定して全
自動洗濯機で洗濯槽（１０）の運転と給水及び排水を自
動的に制御することができる。

【００５４】図８は本発明の第２実施例に関する圧力セ
ンサーを表し、本発明の圧力センサーは図２に示した圧
力センサーとは異なりケース（５１）と下記カバー５２
の間にゴムダイヤフラム（５３）、プッシャー（５
４）、スペーサー（５５）、変形電極板（５６）及び固
定電極が形成されている両面プリント回路板（５７）が
順次に組み立てられ外部チューブを介して設置されるの
で、洗濯槽の所望水位で給水と排水及び洗濯機の運転関
係を連続的、有機的に制御して節水及び節電の効果を奏
する。

【００５５】このように組み立てられた後、図８（Ｂ）
に示したようにファスナー（５８）によって結合された
本発明の圧力センサーは上記ケース（５１）上にブラケ
ット（６０）が設けられ完成品として使用される。

【００５６】ここで、ゴムダイヤフラム（５３）の上面
に常に大気圧が作用しており大気が通じる孔（図示せ
ず）が加工されており、本発明の圧力センサーはブラケ
ット（６０）を介して洗濯機の本体に付着される。

【００５７】本発明の圧力センサーの動作を説明する
と、洗濯槽（１０）に連結されたゴムチューブが下部カ
バー（５２）に挟着されることにより図１に示した洗濯
槽（１０）内の水位変化に伴う圧力変化が上記ゴムチュ
ーブを介して下部カバー（５２）の内部に作用する。

【００５８】洗濯槽（１０）内の圧力が増加すれば組み
立てられたゴムダイヤフラム（５３）が上側方向に変化
が誘発されて、このゴムダイヤフラム（５３）は円い円
板形状で加わった圧力によって中央部位が上下に容易に
変形されるように凹凸があり、また加えられた圧力によ
って漏泄が生じないように下部カバー（５２）及びスペ
ーサー（５５）との間に位置して上下部分がファスナー
で堅固に密着される。

【００５９】ここで、ウレタン（５９）は振動吸収及び
湿気遮断のため発振回路部をコーティングする。上記ゴ
ムダイヤフラム（５３）の上側にはプッシャー（５４）
が固定されており、このプッシャー（５４）は加圧によ
るゴムダイヤフラム（５３）の変形を加圧に比例する力
に変換して、このプッシャー（５４）の力を利用してそ
の上に設置された弾性体であって、ばねと可変電極の機
能をもつ変形電極（５６）（図９（Ａ）参照）に変位を
誘発させる。

【００６０】従って、上記プッシャー（５４）によって
図９（Ａ）に示した変形電極（５６）の中央に力が加わ
ると、上記変形電極（５６）は上記のように変形が誘発
されて両面プリント回路板（５７）に形成された固定電
極の底面までの距離が近くなる（ここで固定電極は図５
（Ｂ）に示した固定電極（３７）と同一）。

【００６１】本発明の圧力センサーは両面プリント回路
板（５７）の下面には固定電極が形成され、上面に能動
素子とＲ，Ｃで構成されるＲ−Ｃ発振回路が設けられて
いるので、組み立てられたケース（５１）と下部カバー
（５２）内で変形電極（５６）の変形電極と両面プリン
ト回路板（５７）の底面固定電極の間に形成されたキャ
パシタンスが変化して発振周波数（ｆ＝Ｋ／ＲＣ；Ｋは
比例常数）が変化する。

【００６２】図９（Ａ）に示した変形電極（５６）は、
図８（Ｂ）のように組み立てられスペーサー（５５）と
両面プリント回路板（５７）の間に設けられ、この外周
電極（６１）は接地電位に連結されている上記プリント
回路板（５７）の円形体３６（図５（Ｂ）参照）に連結
される。

【００６３】従って、変形電極（５６）は外周電極（６
１）が常に接地電位になっており、弾性体で変形が誘発
されるアーム（６３）とこのアーム（６３）に連結され
るその中央部位円板（６４）が静電容量を形成するため
の電極としての機能と共に弾性体の役割をするので圧力
が除去すれば自体の復元力によって初期状態に復元す
る。

【００６４】図９（Ｂ）に示したプリント回路板（５
７）は、上面がＩＣ、抵抗及びコンデンサー等が組み立
てられる部品であり、底面の電極面が前述の図５（Ｂ）
に示したように円形帯（３６）と、前述の変形電極（５
６）の中央部位円板（６４）と対向面積を形成して静電
容量を形成する固定電極（３７）がある。

【００６５】図８（Ｂ）に示したプリント回路板（５
７）の上面はファスナー（５８）とウレタン（５９）に
よって振動及び湿気を遮断して耐久寿命に延長される。
上記変形電極（５６）と固定電極（３７）間で静電容量
の変化は図１０に示したように圧力の変化による周波数
の変化で洗濯槽（１０）の水位が増加すればゴムチュー
ブによって圧力が伝達されゴムダイヤフラム（５３）が
変形し、これに因ってプッシャー（５４）の上昇と共に
変形電極（５６）の中央部位円板（６４）とプリント回
路板（５７）の固定電極（３７）間の距離が変化する。

【００６６】これは対向する電極の面積をＡ、変形以前
の距離をｌ ₁ とすれば、上記のように中央部位円板（６
４）と固定電極（３７）の間に形成される静電容量はＣ
_D ＝εＡ／ｌ ₁ である。

【００６７】また、洗濯槽の水位が増加して加圧によっ
て前述の変形電極（５６）の中央部位円板（６４）とプ
リント回路板（５７）の固定電極（３７）の間の距離が
ｌ ₂ に変化すれば静電容量はＣ _D ＝εＡ／ｌ ₂ に変化す
る。

【００６８】従って、両面プリント回路板（５７）は上
面にＩＣ、抵抗及びコンデンサー等が組み立てられこの
回路によって発振回路が形成されるので圧力に対応する
周波数出力が現れる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のＬ−Ｃ発振回路の構成と異なりＲ−Ｃ発振回路を応
用して制御回路の部品と固定電極のプリント回路板と圧
力変化で動作する変形電極板との間でコンデンサー容量
変化を変えた簡単な構造と容積が減少するので洗濯機内
の水位変化による２個の電極の圧力変化が発振周波数の
変化として出力され正確に洗濯槽の水位を調整すること
ができ、また固定電極板のプリント回路板内に発振回路
の部品と円型銅板の固定電極を形成させて変形電極板の
ばねとしての機能と可変電極としての機能を共に有して
上記プリント回路板の上面側をハウジングで堅固に支持
し上記変形電極板の下面側をストッパーで支持してメン
ブレーンで回路部の耐環境性保障と大気圧の変化に伴う
出力補償を図る洗濯機の水位制御装置を提供する。

【００７０】本発明は上記内容に限らず、本発明の事象
と原理に従い特許請求範囲に記載された内容に包含され
る全ての修正、変形及び改良をここに含める。

【図面の簡単な説明】

【図１】洗濯機に圧力センサーが設置されている状態
図。

【図２】本発明の第１実施例に関する圧力センサーを図
示した分離斜視図。

【図３】図２の圧力センサーが結合された断面図。

【図４】変形電極板とストッパーを示す平面図。

【図５】図２に示した両面プリント回路板を図示した平
面図。

【図６】圧力センサーの内部回路を図示した回路図。

【図７】図６に示した圧力センサーの内部回路を説明す
るための波形図。

【図８】本発明の第２実施例に関する圧力センサーを図
示した図。

【図９】変形電極とプリント回路板を図示した平面図。

【図１０】図８に示した変形電極とプリント回路板に形
成された固定電極間で静電容量の変化を示す断面図。

【図１１】従来の水位制御装置で圧力センサーとその内
部回路を図示した図。

【符号の説明】

２１ 上蓋 ２２ ハウジング ２３ ストッパー ２４ プッシャー ２５ ダイヤフラム ２６ 下蓋 ２７ 変形電極板 ２８ プリント回路板 ２９ 溝 ３０ 孔 ３１ メンブレーン ３２ 突出片 ３３、３４ アーム ３５ 翼 ３６、３６’ 円形帯 ３７、４１〜４７ 固定電極

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗濯槽の外部チューブに設けられるハウ
   ジング（２２）内に順次固定電極板や発振回路の部品と
   円型銅板の固定電極が前後に形成されるプリント回路板
   （２８）、弾性体でありばねと可変電極としての機能を
   もつ変形電極板（２７）、上記プリント回路板（２８）
   の上面側を上記ハウジング（２２）に堅固に支持するた
   め上記変形電極板（２７）の下面側を支持するストッパ
   ー（２３）及び洗濯槽の水位による圧力が加わった力に
   変換され、上記変形電極板（２７）に変形を誘発させる
   ダイヤフラム（２５）とプッシャー（２４）等が設けら
   れて、このハウジング（２２）内に設置されたプリント
   回路板（２８）の外部端子が溝（２９）を介して引き出
   される一方メンブレーン（３１）を媒介にして孔（３
   ０）が形成された上蓋（２１）がハウジング（２２）に
   結合しながら洗濯槽のチューブが挟装するべき下蓋（２
   ６）が結合されたことを特徴とする洗濯機の水位制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、プリント回路板（２
   ８）の下面に形成された固定電極と変形電極板（２７）
   との間が上記ダイヤフラム（２５）により距離が変化
   し、これによってキャパシタンスが変化してプリント回
   路板（２８）に形成されたＲ−Ｃ発振回路によって周波
   数が変化する圧力センサー（１２）と、この圧力センサ
   ー（１２）が洗濯槽（１０）内にチューブ（１１）を介
   して連結され水位状態と洗濯物量の状態を感知すること
   を特徴とする洗濯機の水位制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、上記固定電極板のプ
   リント回路板（２８）は固定電極面の固定電極（３７）
   と円形帯（３６）を、部品面が円形帯（３６’）と多数
   の固定電極（４１〜４７）を夫々設けたことを特徴とす
   る洗濯機の水位制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、上記固定電極（４１
   〜４７）が円形銅板で大きさが各々異なりコンデンサー
   の容量変化を付与したことを特徴とする洗濯機の水制御
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、上記ストッパー（２
   ３）がハウジング（２２）で堅固に支持する突出片（３
   ２）と変形電極板（２７）の下面側を支持する突出片
   （３２）がジグザグになり多数個が円周に沿って上下に
   突出されたことを特徴とする洗濯機の水位制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、上記変形電極板（２
   ７）が弾性体であって、変形が誘発されるアーム（３
   ４）と、このアーム（３４）間に設置される翼（３５）
   からなることを特徴とする洗濯機の水位制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１において、上記ハウジング（２
   ２）上端にメンブレーン（３１）が上蓋（２１）で内部
   に設置されたことを特徴とする洗濯機の水位制御装置。
8. 【請求項８】 請求項２において、上記Ｒ−Ｃ発振回路
   はＶcc電圧が分割抵抗（Ｒ１０〜Ｒ１２）とコンデンサ
   ー（Ｃ_b ）を介して比較器（ＣＰ₁ ）の−端子との他の
   比較器（ＣＰ₂ ）の＋端子に、インバーター（ＩＶ₃ ）
   と抵抗（Ｒ１３）に夫々連結されて、上記比較器（ＣＰ
   ₁ ）の＋端子と比較器（ＣＰ₂ ）の−端子がインバータ
   ー（ＩＶ₅ ）の出力が抵抗（Ｒ１４）を介して接触さ
   れ、上記比較器（ＣＰ₁ ）の出力がノアゲート（Ｎ
   Ｒ₁ ）に、他の比較器（ＣＰ₂ ）の出力が他のノアゲー
   ト（ＮＲ₂ ）に各々連結されて、上記ノアゲート（ＮＲ
   ₁ ）の出力がインバーター（ＩＶ₄ ）を媒介にＭＯＳＦ
   ＥＴ（Ｑ）とインバーター（ＩＶ₅ ）に接続されて、上
   記ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）が抵抗（Ｒ１３）と抵抗（Ｒ１
   ２）との間に連結されて、抵抗（Ｒ１４）にコンデンサ
   ー（Ｃ_D 、Ｃ_P ）と固定コンデンサー（Ｃ₁ ）が夫々連
   結されたことを特徴とする洗濯機の水位制御装置。
9. 【請求項９】 ケース（５１）内に部品が組み立てられ
   て発振回路を構成する面と固定電極（３７）が設置され
   る面を有する両面プリント回路板（５７）と、これを保
   護するためのウレタン（５９）、弾性体であってばねの
   役割及び圧力に従い変化する可変電極としての機能を持
   つ変形電極（５６）、上記プリント回路板（５７）が密
   着されるようにするスペーサー（５５）、加えられる圧
   力が力に変換され上記変形電極（５６）に変形を誘発さ
   せるゴムダイヤフラム（５３）とプッシャー（５４）及
   び、圧力が伝達される下部カバー（５２）等で構成され
   ファスナー（５８）によって堅固に組み立てられたこと
   を特徴とする洗濯機の水位制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、上記プリント回路
    板（５７）に形成された固定電極（３７）と変形電極
    （５６）の中央部位円板（６４）間の距離が加圧に伴う
    ゴムダイヤフラム（５３）の変形によって変化して静電
    容量が変化することを特徴とする洗濯機の水位制御装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項９において、上記変形電極（５
    ６）が弾性体であって、変形が誘発されるアーム（６
    ３）と、このアーム（６３）で連結された中央部位円板
    （６４）からなることを特徴とする洗濯機の水位制御装
    置。