JP3055857B2 - 洗濯機の水位検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗濯槽内の水位を精度
よく検知して洗濯機の給水工程を自動的に処理すること
のできる洗濯機の水位検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機は、一般に給水・洗い・すすぎ・
脱水等の各工程を連続して実行することによって洗濯を
完了する。給水工程では、自動的に給水を開始し、予め
設定した水位まで給水されたことを水位検知装置によっ
て検知すると自動的に給水を停止する。

【０００３】図９は、従来の水位検知装置における水位
検知センサ５０の断面図である。この水位検知センサ５
０はケース５１内に洗濯槽内の水位変化に伴う圧力によ
って変位するダイヤフラム５２と、このダイヤフラム５
２に取り付けられた磁性体５３と、磁性体５３をダイヤ
フラム５２側に押圧するスプリング５４と、ダイヤフラ
ム５２の変位に伴う磁性体５３の移動によりインダクタ
ンスが変化するコイル５４とが内蔵された構成を有す
る。

【０００４】図１０は、従来の水位検知装置における水
位検知回路のブロック図で、水位検知センサ５０のコイ
ル５５を共振コイルとする発振回路６０と、この発振回
路６０の出力信号Ｓｆを入力とするマイクロコンピュー
タ構成の制御回路６１とからなる。制御回路６１は、出
力信号Ｓｆの発振周波数を検出してダイヤフラム５２が
受けている圧力を検知し、検知した圧力から水位を検知
する。図１１に圧力と発振周波数との関係を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の水位検
知装置では、制御回路６１で出力信号Ｓｆの周波数を検
知する際に、内部タイマを用い、ある一定時間の入力信
号の入力時間を測定し、そこから演算して周波数を求め
ている。このため、カウンタを駆動する内部発振回路の
誤差により水位の読み込み誤差を生じる不都合がある。
また、洗濯機の水位読み込みにおいて不具合が生じた場
合の水位検知装置のチェックに高精度の周波数カウンタ
を必要とする。

【０００６】また、洗濯機本体以外からの磁界の変化に
より内部のインダクタンスが変化して発振回路６０の出
力信号Ｓｆの周波数が変化してしまい、水位を誤検知し
てしまうことがある。さらに、コネクタ浮きや差し忘れ
等により制御回路６１の入力ポートがフローティング状
態になると、入力が不定になり、水位を誤検知するだけ
でなくノイズがのりやすくなり、マイクロコンピュータ
の暴走を引き起こす要因となるといった不都合がある。

【０００７】また、水位検知センサの開放または短絡を
検知することができず、誤検知により異常運転を行う不
都合がある。さらに、周波数を検知するためのマイクロ
コンピュータによる入力処理方法は複雑であり入力時間
が長く必要であるため水位変化に対する応答性が遅く、
水位変化に対して即座に対応できないという不都合があ
る。また、可変抵抗器が水分や湿度を含んだり、埃が付
着すると接触抵抗が大きくなり、摩耗が早くなったり端
子間でのショートが起こる不都合がある。

【０００８】本発明の目的は、水位検知センサ以外の部
品の故障や外部からのノイズまたは磁界の変化、水分に
よる水位誤検知等を防ぎ、入力処理時間の短縮により応
答性をよくし、簡易な構成により水位を精度よく確認す
ることのできる洗濯機の水位検知装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による洗濯機の水
位検知装置は、洗濯槽内の水位変化に伴う水圧により変
位するダイヤフラムの変位に連動して変位する摺動子が
内部に実装した抵抗体上を摺動することによって生じる
抵抗値変化を検知する水位検知センサと、水位検知セン
サの抵抗値変化を電気的に検知して洗濯槽内の水位を検
出する水位検知回路とを備える。

【００１０】この場合、水位検知回路に水位検知センサ
が接続されていないときでも、水位検知回路の入力ポー
トにはある一定の入力値が入力されるような水位検知回
路を構成していることが望ましい。この場合、水位検知
センサと水位検知回路との接続が正常でない場合に、接
続不良を検知する検知手段を有するように構成すること
が望ましい。また、この場合、水位検知回路は水位検知
センサの抵抗値変化を電気的に検知する中で、入力範囲
の上限および下限をあらかじめ使用しない水位に対応す
るように設定することが望ましい。

【００１１】また、この場合、水位検知回路は水位検知
センサの抵抗値変化を電圧値に変換して複数回数読み込
みを行い、読み込んだ複数の電圧値データに基づいて洗
濯槽内の水位を判定するように構成することが望まし
い。また、この場合、水位検知センサは可変抵抗器を周
囲雰囲気に対して密閉構造にすることが望ましい。

【００１２】

【作用】本発明の構成において、洗濯機への給水を開始
して洗濯槽内の水位が変化すると、それに伴う水圧によ
り水位検知センサのダイヤフラムが変位し、それにつれ
てダイヤフラムと一体的に形成された摺動子が抵抗体上
を摺動する。摺動子と抵抗体とはスライド式の可変抵抗
器を構成しており、抵抗体の両端に電圧を印加すること
によって摺動子から出力される検知電圧が変化する。水
位検知回路はこの検知電圧の変化を検知し、検知電圧と
圧力とは比例することから水圧を求め、水圧から洗濯槽
内の水位を検知する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明による水位検知装置が適用さ
れた洗濯機の側断面図で、図の左方が前面、図の右方が
背面である。この洗濯機は、洗濯機本体を構成する外槽
１内に脱水水受槽２が支持ロッド３およびバネ４によっ
て弾性支持されており、脱水水受槽２内にはその上部に
のみ脱水孔５を有する洗濯兼脱水槽６が回転自在に内装
されている。また、洗濯兼脱水槽６の底部中央には表面
に洗濯用羽根７ａ、裏面にポンプ用羽根７ｂを有する撹
拌翼７が回転自在に設けられている。

【００１４】また、脱水水受槽２の底部下方には機構部
８が設けられ、この機構部８はベルト９を介してモータ
１０と連動連結されており、モータ１０の回転が撹拌翼
７または洗濯兼脱水槽６に択一的に伝達するように構成
されている。また、脱水水受槽２の底部には排水を外部
に放出するための排水パイプ１１が配設されており、さ
らに、洗濯兼脱水槽６の底部には排水を排水弁１２を介
して外部に放出するための排水パイプ１３が配設されて
いる。

【００１５】また、外槽１の上端開口部周囲に装着され
た上面板１４の中央には、上蓋１５によって開閉される
洗濯物投入口１６が形成されており、さらに上面板１４
の後方には、水道の蛇口に連通連結される給水弁１７が
取り付けられ、給水弁１７を通過した水は洗濯兼脱水槽
６の上部を臨む位置からその内部に流入するように構成
されている。また、給水弁１７に隣接する位置には水位
検知センサ２０が配置され、接続パイプ１８を介して排
水パイプ１３に連結されている。

【００１６】また、上面板１４の前方には、槽内からの
排水を制御する排水弁１２および撹拌翼７を駆動して負
荷量を検知する負荷量検知回路などを含む状態検知回路
と、進行状況・水位・コース選択・洗剤適量表示等を示
す表示器と、これらすべての装置・回路・表示器の入出
力を制御し指令するマイクロコンピュータとを含む制御
装置３０が配設されている。

【００１７】図２は、水位検知センサ２０の断面図であ
る。この水位検知センサ２０はケース２１の開口部にス
プリング２２に抗して変位するダイヤフラム２３が張ら
れており、このダイヤフラム２３にはダイヤフラム板２
４が貼り付けられ、ダイヤフラム板２４にはレバー２５
が一体的に形成されている。

【００１８】レバー２５の先端はケース２１の外側に形
成されたカバー２６内に挿入されており、レバー２５の
先端に取り付けられた接点用ブラシ２７とカバー２６の
内側に印刷された印刷抵抗２８とにより可変抵抗器２９
が構成されている。この構成によれば、ダイヤフラム２
３が変位すると接点用ブラシ２７が印刷抵抗２８上を摺
動して可変抵抗器２９の抵抗値が変化する。

【００１９】図３は、制御装置３０のブロック図であ
る。この制御装置３０は、マイクロコンピュータ３１を
備え、外部回路としてキースイッチを含む入力キー回路
３２、水温・水位・布量等をセンサによって検知するた
めの状態検知回路３３、時間・コース・水位・洗剤量な
どを表示するための表示装置３４、終了・エラー発生を
音で知らせるためのブザー回路３５、排水弁１２および
給水弁１７、駆動モータ８等を制御する負荷駆動回路３
６、電源回路３７、およびリセット回路３８が接続され
ている。

【００２０】マイクロコンピュータ３１はシステムバス
３１ａ上に中央処理ユニット（ＣＰＵ）３１ｂ、データ
書き込みメモリ（ＲＡＭ）３１ｃ、読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）３１ｄが接続されている。さらに、システム
バス３１ａには入力キー回路３２および状態検知回路３
３からの信号をＲＡＭ３１ｃに格納するための入力制御
部３１ｅおよび３１ｆ、ＲＡＭ３１ｃから取り出された
信号によって表示装置３４、ブザー回路３５および負荷
駆動回路３６を作動させるための出力制御部３１ｇ、３
１ｈおよび３１ｉが接続されている。また、ＣＰＵ３１
ｂにはタイマ３１ｋが接続されている。

【００２１】この構成において、洗濯機が給水工程にな
ると、制御装置３０はマイクロコンピュータ３１にプロ
グラムされた内容に基づいて排水弁１２を閉じ、給水弁
１７を開いて自動的に給水を開始し、水位検知装置によ
って設定水位を検知すると自動的に給水を停止する。こ
こで水位検知装置とは水位変化に伴う水圧により抵抗値
が変化する可変抵抗器２９を備えた水位検知センサ２０
と、この水位検知センサ２０の抵抗値変化を電気的に検
知して水位を検出する状態検知回路３３およびマイクロ
コンピュータ３１からなる水位検知回路とである。

【００２２】図４に、水位検知回路のブロック図を示
す。同図において、可変抵抗器２９の一方の固定端子は
コネクタ４０の端子ａを介してマイクロコンピュータ３
１の電源端子Ｖ_DDに接続され、可変抵抗器２９の可動端
子として作用するレバー２５はマイクロコンピュータ３
１のＡ／Ｄ変換可能な入力ポートに接続され、可変抵抗
器２９の他方の固定端子はコネクタ４０の端子ｃを介し
て接地およびマイクロコンピュータ３１の電源端子Ｖ_SS
に接続されている。

【００２３】給水を開始して洗濯兼脱水槽６内の水位が
変化すると、接続パイプ１８内の空気圧変化に応じて水
位検知センサ２０のダイヤフラム２３が変位し、それに
つれてレバー２５の接点用ブラシ２７が印刷抵抗２８上
を摺動し、マイクロコンピュータ３１の入力ポートへの
検知電圧が変化する。

【００２４】図５は、マイクロコンピュータ３１の入力
ポートへの検知電圧と圧力（水圧）との関係を表すグラ
フである。これによると、圧力と電圧とは比例してお
り、マイクロコンピュータ３１は検知電圧に基づいて洗
濯兼脱水槽６内の水位を検知することができる。

【００２５】図６は、図４に示す水位検知回路におい
て、コネクタ４０が接続されていないときであっても、
マイクロコンピュータ３１の入力を安定に保つことがで
きるようにした回路で、コネクタ４０が外れた場合にマ
イクロコンピュータ３１の入力電圧をＬow（０Ｖ）に安
定させるための抵抗４１がコネクタ４０の端子ｂ，ｃ間
に接続されている。

【００２６】ここで、例えば水位検知センサ２０の出力
端子をマイクロコンピュータ３１の入力ポートへ直接接
続するように設計された水位検知センサの場合、センサ
内部の接触抵抗の影響を小さくし、センサの感度を大き
く取るため、抵抗４１の抵抗値は１ＭΩ以上が適当であ
る。

【００２７】図７は、マイクロコンピュータ３１の入力
ポートに入力される検知電圧の処理区分である。例え
ば、検知電圧の入力範囲が０〜５Ｖの場合、上限１Ｖ
（入力電圧４Ｖ〜５Ｖ）と下限１Ｖ（入力電圧０Ｖ〜１
Ｖ）は使用しないとすると、図６に示す水位検知回路の
場合、下限１Ｖの範囲の電圧を検知すれば水位検知セン
サ２０が開放であることがわかる。また、例えば入力端
子がＨｉ側へショートした場合は、上限１Ｖの範囲の電
圧が検知される。こうして水位検知センサ２０の開放ま
たは短絡を検知することにより、例えば運転を停止した
り異常報知を行うなどの適切な制御を行うことができ
る。

【００２８】また、水位検知センサ２０により水位検知
を行う場合、マイクロコンピュータ３１の入力としてＡ
／Ｄ入力ポートによるＡ／Ｄ変換入力を行う。この場
合、ノイズによる誤検知を防ぐため、例えば連続３回読
み込みを行い、その中で真ん中の値を採用する。また
は、例えば連続１０回読み込みを行い、連続して同じ水
位を検知すると水位確定とするなどの複数回数の読み込
みを行い、複数データによる制御を行うことにより信頼
性を高めることができる。

【００２９】この場合でもＡ／Ｄ変換速度は、発振周波
数４ＭＨｚの場合で約３６μｓ程度であるので、３回連
続読みを行った場合で百数十μｓ、１０回連続読みでも
４００μｓ程度であり、かなり短い時間で検知可能であ
る。加えて、プログラムの内容もＡ／Ｄ変換のスタート
とデータの取り込み、および比較だけで済むため効率の
よいプログラムが組め、処理速度も早くなる。

【００３０】図８は、可変抵抗器２９を密閉構造とした
場合の水位検知センサ２０の断面図である。レバー２５
は、例えばオイルシール４２を行い、ケース２１とカバ
ー２６との間は、例えばオーリング４３を用いてシール
を行い密閉構造とする。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロコンピュータ
内の発振回路に誤動作が生じた場合でも内部タイマを用
いていないので影響を受けないため、信頼性の高い水位
検知を行うことが可能となる。また、検査においても周
波数測定可能な高精度の周波数カウンタは必要なく、直
流電圧が測定できるテスタなどがあれば出力を測定する
ことができるため、誰にでも容易に検査することができ
作業性が改善される。

【００３２】また、洗濯機本体以外からの磁界の変化が
起こっても抵抗分には影響を及ぼすことはほとんど無い
ため、例えば電動歯ブラシなどが洗濯機の上に置かれ一
時的に磁界に影響が起きても影響をうけず、水位を誤検
知することがなくなり、製品の使用性が改善される。

【００３３】また、本発明によれば、コネクタ浮きや差
し忘れが生じてもマイクロコンピュータの入力ポートに
安定した電圧が入力されるため、水位誤検知を防ぎノイ
ズにも強くなるため、マイクロコンピュータの暴走を抑
えることができ、製品の信頼性が向上する。

【００３４】また、本発明によれば、水位検知センサの
開放または短絡の検知が可能となるため、誤検知による
異常運転を行うおそれがなくなり、状況に応じた制御が
可能となり、製品の信頼性が向上する。

【００３５】また、本発明によれば、マイクロコンピュ
ータのよる入力処理方法や入力時間が短いため、水位変
化に対する応答性が早く、水位変化に対して即座に対応
できるため、例えば給水し過ぎを防ぎ水を節約すること
ができる。

【００３６】また、本発明によれば、防湿、防水、防塵
により、いかなる環境においても正常な水位検知を行う
ことができ、信頼性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される洗濯機の側断面図である。

【図２】本発明による水位検知センサの構成図である。

【図３】本発明による水位検知回路を含む制御装置のブ
ロック図である。

【図４】本発明による水位検知回路のブロック図であ
る。

【図５】水位検知センサの検知電圧と圧力との相関関係
を示すグラフである。

【図６】水位検知回路の他の実施例を示すブロック図で
ある。

【図７】本発明による水位検知回路の検知電圧の処理区
分である。

【図８】本発明による水位検知センサの他の実施例を示
す構成図である。

【図９】従来の水位検知センサの構成図である。

【図１０】従来の水位検知回路のブロック図である。

【図１１】従来の水位検知センサの発振周波数と圧力の
相関関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 外槽 ２ 脱水水受槽 ６ 洗濯兼脱水槽 １２ 排水弁 １７ 給水弁 ２０ 水位検知センサ ２１ ケース ２２ スプリング ２３ ダイヤフラム ２４ ダイヤフラム板 ２５ レバー ２６ カバー ２７ 接点用ブラシ ２８ 印刷抵抗 ２９ 可変抵抗器 ３０ 制御装置 ３１ マイクロコンピュータ ３３ 状態検知回路 ４２ 抵抗

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗濯槽内の水位変化に伴う水圧により変
   位するダイヤフラムに可変抵抗器の摺動子を設け、その
   ダイヤフラムの変位に連動して変位する摺動子が内部に
   実装した可変抵抗器の抵抗体上を摺動することによって
   生じる抵抗値変化として水位変化を検知する水位検知セ
   ンサと、 前記水位検知センサの摺動子の摺動による抵抗値変化を
   電源の入力により電圧の変化として検知し前記洗濯槽内
   の水位を検出する水位検知回路と、 を備えることを特徴とする洗濯機の水位検知装置。
2. 【請求項２】 前記水位検知センサと前記水位検知回路
   との接続が正常でない場合に、前記水位検知回路で開放
   電圧または短絡電圧として検知し接続不良を検知するこ
   とができる検知手段を有することを特徴とする請求項１
   記載の洗濯機の水位検知装置。
3. 【請求項３】 前記水位検知回路は前記水位検知センサ
   の抵抗値変化を電圧の変化として検知する中で、入力範
   囲の電圧値の上限および下限をあらかじめ使用しない水
   位に対応するように設定したことを特徴とする請求項１
   または２記載の洗濯機の水位検知装置。
4. 【請求項４】 前記水位検知回路は前記水位検知センサ
   の抵抗値変化を電圧値に変換して複数回数読み込みを行
   い、前記読み込んだ複数の電圧値データに基づいて前記
   洗濯槽内の水位を判定することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の洗濯機の水位検知装置。
5. 【請求項５】 前記水位検知センサは前記可変抵抗器を
   周囲雰囲気に対して密閉構造にしていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の洗濯機の水位検知装置。