JP5321242B2

JP5321242B2 - 洗濯液センサ

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Publication number: JP5321242B2
Application number: JP2009122891A
Authority: JP
Inventors: 武年佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: JP2010268942A

Description

本発明は、洗濯機の洗濯液の汚れを検知する洗濯液センサに関するものである。

従来、洗濯液の抵抗値を検知する構成は、洗濯液中に浸漬される一対の検知用の電極を高周波絶縁トランスの二次側に接続し、高周波絶縁トランスの一次側に１〜３０ｋＨｚの高周波電圧を印加する高周波発生回路とセンサ読込回路を接続し、センサ読込回路で読み取ったインピーダンス変化をマイクロコンピュータに取り込んで洗濯液の状態を検知するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１８７１８３号公報

しかしながら、前記従来の構成の洗濯液センサによれば、洗濯液センサ制御手段の高周波発生手段のインバータの吸い込み、あるいは、吐き出し電流が大きすぎると、インダクタンスとコンデンサにより決まる発振周波数の周期より早く、コンデンサの電荷をインバータの出力が吸い込んでしまい、発振が継続されなくなるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インバータの吐出し電流と吸い込み電流を規制して発振を継続しておこなえる洗濯液センサを実現することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯液センサは、洗濯液中に浸漬される一対の検知用の電極を絶縁トランスの二次側に接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列にコンデンサを接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列に接続されたコンデンサで３０ｋＨｚを超える高周波で並列共振させる高周波発生手段と、前記高周波発生手段の出力に接続され並列共振時のインピーダンスを測定する並列共振インピーダンス測定手段と、前記並列共振インピーダンス測定手段に接続され並列共振インピーダンスが変化することを検知する並列共振インピーダンス変化手段とを備え、前記高周波発生手段により一次側が並列共振している時に、前記絶縁トランスの二次側の電極に洗濯液が浸漬されると、並列共振インピーダンス測定手段に接続された並列共振インピーダンス変化手段により並列共振インピーダンスが変化することを検知し、洗濯液中の抵抗値を判定するとともに、前記高周波発生手段は、インバータの出力に抵抗の一端を接続し、前記抵抗の他端は、一次側コイルの一端と並列コンデンサの一端に接続したものである。

これによって、発振周波数を決めるインダクタンスとコンデンサと、インバータの出力に抵抗を接続し、インバータの吐出し電流と吸い込み電流を規制することにより、インダクタンスとコンデンサで決まる発振周波数で発振を継続させることができる。

本発明の洗濯液センサは、高周波発生手段による発振を継続させることができ、洗濯液の抵抗値を精度よく判定することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の概略構成図同洗濯機の洗濯液センサの断面図同洗濯機の制御回路のブロック構成図同洗濯機の洗濯液センサ制御手段の回路図同洗濯機の洗濯液センサ制御手段の抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２のピーク電位の関係図同洗濯機の洗濯液の抵抗値と汚れの関係図同洗濯機の絶縁トランスの一次側インピーダンスと二次側インピーダンスの関係図同洗濯機の洗濯液センサ制御手段のダイオード３８の波形図同洗濯機の洗濯液の抵抗値のグラフ（ａ）同洗濯機の絶縁トランスのフェライトコアの断面図（ｂ）同平面図同洗濯機の絶縁トランスのフェライトコアの複素透磁率の特性図（ａ）同洗濯機の絶縁トランスの絶縁物のケースの断面図（ｂ）同平面図（ｃ）同洗濯機の絶縁トランスの絶縁物の蓋の断面図（ｄ）同平面図同洗濯機の絶縁トランスの構成図本発明の実施の形態２における洗濯機の洗濯液センサ制御手段の回路図同洗濯機の洗濯液センサ制御手段の要部電気経路図

第１の発明は、洗濯液中に浸漬される一対の検知用の電極を絶縁トランスの二次側に接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列にコンデンサを接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列に接続されたコンデンサで３０ｋＨｚを超える高周波で並列共振させる高周波発生手段と、前記高周波発生手段の出力に接続され並列共振時のインピーダンスを測定する並列共振インピーダンス測定手段と、前記並列共振インピーダンス測定手段に接続され並列共振インピーダンスが変化することを検知する並列共振インピーダンス変化手段とを備え、前記高周波発生手段により一次側が並列共振している時に、前記絶縁トランスの二次側の電極に洗濯液が浸漬されると、並列共振インピーダンス測定手段に接続された並列共振インピーダンス変化手段により並列共振インピーダンスが変化することを検知し、洗濯液中の抵抗値を判定するとともに、前記高周波発生手段は、インバータの出力に抵抗の一端を接続し、前記抵抗の他端は、一次側コイルの一端と並列コンデンサの一端に接続したことにより、インバータの吐出し電流と吸い込み電流を抵抗で電流を規制することにより、インダクタンスとコンデンサにより決まる発振周波数で発振を継続させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のインバータの出力の抵抗の値を変えることにより、高周波発生手段の出力振幅を変化させるようにしたことにより、コイルのインダクタンスやコンデンサで決まる高周波発生手段の出力振幅が変化しても、出力振幅を一定に調整することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の絶縁トランスのコアは、磁路長を短くし、断面積を大きく取ることができ、かつ一次側コイルと二次側コイル間の絶縁距離を大きくとれるトロイダル形状にしたことにより、インダクタンスを大きくすることができ、共振時のインピーダンスを大きくでき、洗濯液の電導度の検知範囲を広げることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の絶縁トランスのコアのロスが最も小さくなる周波数と、高周波発生手段の共振周波数が同じになるように共振用コンデンサを設定したことにより、高周波発生手段の共振周波数が、絶縁トランスのコアのロスが最も小さくなる周波数と同じになるので、共振インピーダンスが最も大きくなり、洗濯液の抵抗値の検知範囲を広げることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の高周波発生手段の出力に接続され、並列共振時のインピーダンスを測定する並列共振インピーダンス測定手段は、ダイオードと抵抗とコンデンサで構成したことにより、高周波波形を直流波形で検知することができる。

第６の発明は、特に、第５の発明の並列共振インピーダンス測定手段のコンデンサは、共振用コンデンサに影響を与えないように小さく設定したことにより、共振インピーダンスに影響を与えることなく洗濯液の抵抗値を検知することができる。

第７の発明は、特に、第１の発明の絶縁トランスは、トロイダル形状のフェライトコアを絶縁物で覆い、その上から一次側コイルと二次側のコイルを巻いて構成したことにより、電気的絶縁による安全性を確保することができる。

第８の発明は、特に、第１の発明の電極と絶縁トランスの二次側コイルを接続する間にコンデンサを挟んで構成したことにより、コンデンサの容量を確保する空間距離により電気的絶縁による安全性を確保することができる。

第９の発明は、特に、第８の発明の電極と絶縁トランスの二次側コイルを接続する間に挟まれたコンデンサは、複数個を直列に接続したことにより、絶縁距離はコンデンサの容量を確保する空間距離の個数分確保することができ、安全性を高めることができる。

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洗濯機の概略構成図、図２は、同洗濯機の洗濯液センサの断面図、図３は、同洗濯機の制御回路のブロック構成図、図４は、同洗濯機の洗濯液センサ制御手段の回路図である。

図１〜図４において、洗濯機全体の外箱１の内部に外槽２が配設され、さらに外槽２の内側に洗濯槽としてのドラム３が水平方向から前上がりに傾斜した回転軸によって回転可能な状態で配設されている。ドラム３は、背面側に接続されたモータ４の回転によって回転するようになっている。また、ドラム３は外周面に複数の通水孔（図示せず）が設けられており、洗濯槽、脱水槽、乾燥槽としても機能するものである。

外槽２の最低部には、取水口５が設けられており、排水弁６を介して排水管７につながっている。取水口５と排水弁６の間からは、取水口５から取り込んだ洗濯液をドラム３に吐出する吐出口８につながった循環経路９が連通しており、外槽２の洗濯液やすすぎ液を循環できるようにしている。循環経路９には洗濯液の状態を検知する洗濯液センサ１０が設置されている。

洗濯液センサ１０は、図２に示すように、電極Ａ１２と電極Ｂ１３が循環経路９を挟んで対峙して設置され、洗濯液センサ１０は制御回路１１に接続されている。電源手段２０は交流電源に接続され中央制御手段２１の電源を供給し、中央制御手段２１は洗濯機の操作入力を受け付ける操作表示手段２２、および洗濯機の状態を示す表示手段２３、およびモータ４を制御するモータ制御手段２４、および排水弁６を制御する排水弁制御手段２５、および洗濯液センサ１０を制御する洗濯液センサ制御手段２６に接続されている。

洗濯液センサ制御手段１１の詳細な構成を図４に示す。図４において、洗濯液中に浸漬される洗濯液センサ１０の電極Ａ１２は、絶縁トランス４６の二次側コイル３３の一端に
接続され、電極Ａ１２と対をなす電極Ｂ１３は、絶縁トランス４６の二次側コイル３３の他端に接続されている。

絶縁トランス４６の一次側コイル３４の一端は、一次側コイル３４と並列に接続されるコンデンサ（Ｃ１）３５の一端と増幅回路であるインバータ３７の入力に接続され、絶縁トランス４６の一次側コイル３４の他端は、一次側コイル３４と並列に接続されるコンデンサ（Ｃ２）３６の一端と、インバータ３７の出力に一端が接続された抵抗４７の他端と、並列共振インピーダンス測定手段４１の入力であるダイオード３８のアノードに接続されている。

コンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６の他端はグランドに接続され、並列共振インピーダンス測定手段４１の出力であるダイオード３８のカソードは、コンデンサ（Ｃ３）３９の一端と抵抗（Ｒ２）４０の一端と並列共振インピーダンス変化手段４２の入力に接続され、コンデンサ（Ｃ３）３９と抵抗（Ｒ２）４０の他端はグランドに接続され、並列共振インピーダンス変化手段４２の出力は中央制御手段２１に接続されて洗濯液センサ制御手段２６が構成されている。

上記構成において、発振動作を説明する。コンデンサ（Ｃ１）３５の電位がインバータ３７の基準電位より大きくなるとインバータ３７の出力がロウつまりグランドになる。すると、インバータ３７の出力の外につけられて抵抗（Ｒ１）４７を介してコンデンサ（Ｃ２）３６の電荷がグランドに流れるためコンデンサ（Ｃ２）３６の電位は変化する。

一方、一次側のコイル３４で決まるインダクタンスＬのエネルギーをコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６とでやりとりすることにより、発振が維持される。つまり、インバータ３７の出力はなるべくコンデンサ（Ｃ２）３６の電荷を吸い込まないようにすることによりインダクタンスＬとコンデンサ（Ｃ１）３５、コンデンサ（Ｃ２）３６により決まる発振周波数が継続される。

また、インバータ３７の吸い込み電流が大きく、かつ抵抗（Ｒ１）４７が小さすぎると、インダクタンスＬと、コンデンサ（Ｃ１）３５と、コンデンサ（Ｃ２）３６により決まる発振周波数の周期より早い時間でコンデンサ（Ｃ２）３６の電荷をインバータ３７の出力が吸い込んでしまい、インダクタンスＬのエネルギーをコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６とでやりとりすることができず、インダクタンスＬとコンデンサ（Ｃ１）３５、コンデンサ（Ｃ２）３６により決まる発振周波数が継続されなくなる。

そこで、インバータ３７の出力の吸い込み電流を抵抗（Ｒ１）４７で規制することにより、インダクタンスＬのエネルギーをコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６とでやりとりすることができ、インダクタンスＬとコンデンサ（Ｃ１）３５、コンデンサ（Ｃ２）３６により決まる発振周波数を継続させることができる。

インバータ３７の吐出し電流についても、吸い込み電流と同様に、抵抗（Ｒ１）４７で吐き出し電流を規制することにより、インダクタンスＬとコンデンサ（Ｃ１）３５、コンデンサ（Ｃ２）３６により決まる発振周波数を継続させることができる。

また、インバータ３７の出力の抵抗（Ｒ１）４７の値を変えることにより、コンデンサ（Ｃ２）３６の電荷を調整できるのでコンデンサ（Ｃ２）３６の電位、つまり、コルピッツ発振の出力振幅を変化させることができる。

図５に、横軸に抵抗（Ｒ１）４７の値、縦軸にコンデンサ（Ｃ２）３６のピーク電位を示す。一次側コイル３４で決まるインダクタンスＬやコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデン
サ（Ｃ２）３６の部品定数バラツキにより、コンデンサ（Ｃ２）３６のピーク電位、つまり、コルピッツ発振の出力振幅が変化しても、抵抗（Ｒ１）４７の値を変えることにより出力振幅を一定に調整できる。

次に、本実施の形態の洗濯機の洗濯液の抵抗値を検知する動作について説明する。まず、図３の操作表示手段２２から洗濯やすすぎの指示が中央制御手段２１に与えられる。そして、給水されモータ制御手段２４によりモータ４が駆動し、ドラム３が回転することで、ドラム３や外槽２内の洗濯液が取水口５より循環経路９に入り、この循環経路９に設けた洗濯液センサ１０を通ってドラム３へと循環する。

これにより、循環経路９内の水は常にドラム３や外槽２内の洗濯液と同じ状態になる。洗濯液は、洗剤やドラム３の回転による攪拌によって洗濯物からの汚れが溶け出して徐々に濁ってくる。一方、洗濯液の汗成分の量は、洗濯液の抵抗値の変化として捕らえることができる。

図６に洗濯液の汗成分の量と洗濯液の抵抗値の関係を示す。洗濯液の抵抗値を測定すると、洗濯物から溶け出した汗（主成分は塩化ナトリウム）を主とした汚れの量を判定でき、洗濯液センサ１０と洗濯液センサ制御手段２６で洗濯液の抵抗値の状態の変化を見ることができる。

洗濯液センサ１０と洗濯液センサ制御手段２６で洗濯液の抵抗値の状態の変化を見る方法について、図７で具体的に説明する。検知用の電極Ａ１２、電極Ｂ１３は絶縁トランス４６の二次側コイル３３に接続されている。洗濯液中に浸漬される検知用の電極Ａ１２、電極Ｂ１３間に洗濯液がなくなり、空気が接触したときの二次側コイル３３の抵抗値が無限大の時の一次側の並列共振インピーダンスを図７に示すようにＺ１とする。

電極Ａ１２、電極Ｂ１３間に洗濯液が接触したときの抵抗値をＺ２とすると、一次側で周波数ｆｒで共振して発振している交流波形は、二次側にも同じ交流周波数ｆｒの電圧が発生する。その時の一次側の並列共振インピーダンスはＺ１２となり、Ｚ１より小さくなる。つまり、二次側コイル３３の洗濯液の抵抗値が小さくなると、一次側の並列共振インピーダンスＺも小さくなる。

そうなると、コルピッツ発振回路の正弦波の出力である３６のコンデンサＣ２の正弦波振幅も小さくなり、図８に示すように並列共振インピーダンス測定手段４１の入力である３８のダイオードのアノードにインバータ３７の基準電位を中心に正弦波が印加される。３８のダイオードのアノードに接続された図４の並列共振インピーダンス測定手段４１のコンデンサ（Ｃ３）３９を、共振用のコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６に影響を与えないように小さく設定し、コンデンサ（Ｃ３）３９に並列に接続された抵抗（Ｒ２）４０を大きくして放電時定数を大きくすれば、図８に示すように、並列共振インピーダンス測定手段４１の出力である３８のダイオードのカソード波形は、正弦波のピーク電圧が保持される。この電圧が共振インピーダンス変化手段４２の入力電圧となる。

並列共振インピーダンス変化手段４２は、この並列共振インピーダンス測定手段４１の出力電圧の変化を見ることにより、図９に示すあらかじめ測定しておいた絶縁トランス４６の一次側のインピーダンスＺ１と、絶縁トランス４６の二次側のインピーダンス（洗濯液中に浸漬される洗濯液の抵抗値）Ｚ２の関係から、洗濯液中に浸漬される検知用の電極Ａ１２と電極Ｂ１３間に接触する洗濯液の抵抗値Ｚ２を判定することができる。

なお、本実施の形態において、洗濯液センサ制御手段２６の高周波発生手段４３としてコルピッツ発振回路とし、これは絶縁トランス４６の一次側コイル３４のインダクタンス
Ｌとコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６が決まれば並列共振周波数で自動的に発振する自励発振である構成にしているので、絶縁トランス４６やコンデンサの温度の変化により並列共振周波数が変化しても並列共振並列共振インピーダンスの変化は少ない。また、自励発振なので並列共振インピーダンスの最大値の状態で発振を継続するので、洗濯液の抵抗値を精度よく見る洗濯液センサに適している。

また、本発明によれば、検知用の電極Ａ１２、電極Ｂ１３間に洗濯液がなくなり、空気が接触したときの抵抗値が無限大の時の一次側の並列共振インピーダンスはＺ１なので、Ｚ１以上の洗濯液の大きな抵抗値は検知することができない。洗濯液の抵抗値は、洗濯液に含まれる塩化ナトリウムの濃度による抵抗値や、電極Ａ１２と電極Ｂ１３間の距離および電極形状により変化するので、この一次側の並列共振インピーダンスはＺ１が大きくなるほど二次側の抵抗値Ｚ２である洗濯液の大きな抵抗値も検知できるので検知範囲が広がり、精度も向上する。

そこで、一次側の並列共振インピーダンスはＺ１を大きくするには、一次側コイル３４のインダクタンスＬを大きくするとともにＱ値を大きくする必要がある。Ｑ値は数式１で示される。

つまり、共振周波数ｆｒやインダクタンスＬを大きくし、インダクタンスＬと直列に接続される抵抗分ｒを小さくすれば、Ｑ値は大きくなる。

従来の技術では、１から３０ｋＨＺであったが、それでは十分大きなＱ値が得られないので、本発明では３０ｋＨｚを超える共振周波数でＱ値を大きくすることにより共振インピーダンスＺｒを大きくし、図６に示す水道水の抵抗値である約４ｋΩを検知することができるようにしている。

その他にＱ値を大きくする方法として、インダクタンスＬの直列に接続される抵抗分ｒを小さくする方法として一次側コイル３４の直径を大きくする方法や、細いリード線を数多く拠って１本のコイルとするなどの方法がある。また、インダクタンスＬを大きくする方法としては、巻数を増やすとか、トランスのコアの透磁率を大きくする方法もある。Ｑ値を大きくすると一次側の並列共振インピーダンスを大きくできるので、洗濯液の抵抗値（二次側の抵抗値）の変化によるインピーダンスの変化範囲を拡大することができる。

このように、制御回路１１は洗濯液センサ制御手段２６を制御して、例えば１分毎に洗濯液の抵抗値を測定し、洗濯液の状態を判断し洗濯工程やすすぎ工程の制御に用いることができる。例えば、制御回路１１は抵抗値があらかじめ定めた値よりも高ければ、抵抗値が水道水同等のレベルと判断し、すすぎ完了と判断してすすぎを終了するなどの制御に用いることができる。

また、図９に示すように、絶縁トランス４６の一次側コイル３４と二次側コイル３３の巻き数比を１：ｎに変えることにより、洗濯液中に浸漬される洗濯液の抵抗値の検知範囲を変えることができ、検知精度を向上することができる。絶縁トランス４６の一次側のインピーダンスをＺ１、絶縁トランス４６の二次側のインピーダンス（洗濯液中に浸漬される洗濯液の抵抗値）をＺ２とすると、数式２の関係がある。絶縁トランス４６の一次側の並列共振インピーダンスがＺｒだから、数式３の関係が成立する。

例えば、Ｚｒ＝２００００Ωとし、ｎ＝０．５とするとＺ２＝５００Ω、ｎ＝１とするとＺ２＝２００００Ωとなる。つまり、絶縁トランス４６の一次側の並列共振インピーダンスＺｒはおなじでも、巻き数比を変えることにより絶縁トランス４６の二次側のインピーダンス（洗濯液中に浸漬される洗濯液の抵抗値）Ｚ２を変えることができる。このように巻き数比を１：ｎに変えることにより、洗濯液中に浸漬される洗濯液の抵抗値の検知範囲を変えることができる。

図１０は、絶縁トランス４６を構成するトロイダル形状のフェライトコア４６ａで、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。断面積をＳとし、トロイダルコアの磁路をｌとし、このトロイダルコアに一次側コイル３４をＮ回巻いたとすると、この一次側３４のインダクタンスＬは数式４で示される。

本発明では、共振インピーダンスを大きくし、コイルのクオリティファクターＱも大きくすることが要求されるので、コイルの巻数を増やすことなく、コアの形状でインダクタンスを大きくすることが望ましい。トロイダルコアの場合、コイルの巻数を増やさなくても、磁路は円で小さくでき、コア形状を大きくすれば断面積Ｓも増え、Ｌを大きくすることができる。Ｌが大きくなれば、共振インピーダンスを大きくでき、洗濯液の電導度の検知範囲を広げることができる。

図１１は、トロイダルコアの周波数（横軸）と、透磁率μ’と複素透磁率μ’’（縦軸）の関係を示す。μ’’／μ’＝ｔａｎδを損失係数と呼び、Ｑ値は１／ｔａｎδで示される。図１１に拠れば周波数ｆａの時に複素透磁率μ’’が最も小さく、周波数ｆａの時にＱ値が最も高くなることがわかる。

図４に示す洗濯液センサ制御手段２６によれば、発振周波数は一次側コイル３４のインダクタンスＬとコンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６で決まる。今、一次側コイル３４のインダクタンスＬは決まっているので、コンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６を調整して周波数をｆａに設定すれば、洗濯液の検知範囲が広がり、精度も向上する。

図１２は、トロイダル形状のフェライトコア４６ａを覆う絶縁物のケース４６ｂと蓋４６ｃで、（ａ）はケース４６ｂの断面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は蓋４６ｃの断面図、（ｄ）はその平面図である。図１３は、絶縁トランス４６の構成を示したもので、トロイダル形状のフェライトコア４６ａを絶縁物のケース４６ｂと蓋４６ｃで覆い、その上から、一次側コイル３４および二次側コイル３３を巻いて構成している。

（実施の形態２）
図１４は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機の洗濯液センサ制御手段の回路図
である。実施の形態１と同一の構造については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図１４において、洗濯液中に浸漬される洗濯液センサ１０の電極Ａ１２は、コンデンサ（Ｃ４）４４の一端に接続され、コンデンサ（Ｃ４）４４の他端は、絶縁トランス４６の二次側コイル３３の一端に接続されている。電極Ａ１２と対をなす電極Ｂ１３は、コンデンサ（Ｃ５）４５の一端に接続され、コンデンサ（Ｃ５）４５の他端は、絶縁トランス４６の二次側コイル３３の他端に接続されている。

絶縁トランス４６の一次側コイル３４の一端は、一次側コイル３４と並列に接続されるコンデンサ（Ｃ１）３５の一端と増幅回路であるインバータ３７の入力に接続され、絶縁トランス４６の一次側コイル３４の他端は、一次側コイル３４と並列に接続されるコンデンサ（Ｃ２）３６の一端とインバータ３７の出力とダイオード３８のアノードに接続され、コンデンサ（Ｃ１）３５とコンデンサ（Ｃ２）３６の他端はグランドに接続されている。

ダイオード３８のカソードは、コンデンサ（Ｃ３）３９の一端と抵抗（Ｒ２）４０の一端と並列共振インピーダンス測定手段４１の入力に接続され、コンデンサ（Ｃ３）３９と抵抗（Ｒ２）４０の他端はグランドに接続されている。並列共振インピーダンス測定手段４１の出力は並列共振インピーダンス変化手段４２に接続され、並列共振インピーダンス変化手段４２の出力は中央制御手段２１に接続されて洗濯液センサ制御手段２６が構成されている。

なお、洗濯液センサ制御手段２６の中の高周波発振手段は、絶縁トランス４６の一次側コイル３４とコンデンサ（Ｃ１）３５と増幅回路３７とに接続されるコンデンサ（Ｃ２）３６の構成によりコルピッツ発振回路で実現している。

上記構成において、検知用の電極Ａ１２と電極Ｂ１３は、コンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５とをはさんで、絶縁トランス４６の二次側コイル３３に接続されている。つまり、コンデンサ（Ｃ４）４４の容量をＣ４、コンデンサ（Ｃ５）４５の容量をＣ５とすると、二次側で電極に接続されたコンデンサ（Ｃ４）４４は、１／（２πｆ１×Ｃ４）のインピーダンスＺＣ４が、コンデンサ（Ｃ５）４５は、１／（２πｆ１×Ｃ５）のインピーダンスＺＣ５が、インピーダンス間のインピーダンスＺ２と直列に接続される状態となる。例えば、Ｃ４とＣ５を１μＦにすると、高周波発生手段４３の並列共振周波数を５０ｋＨｚとするとインピーダンスＺＣ５は約３Ωとなる。

このように、コンデンサ（Ｃ４）４４のインピーダンスＺＣ４とコンデンサ（Ｃ５）４５のインピーダンスＺＣ５が、インピーダンス間の洗濯液の抵抗値Ｚ２（例えば、巻数比が１対１の場合、２００００Ω）より極端に小さくなるようにコンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５の容量に設定しておけば、二次側のインピーダンスは電極Ａ１２と電極Ｂ１３間に洗濯液が接触したときの抵抗値Ｚ２は、コンデンサＣ４とＣ５のインピーダンスの影響を無視できる。つまり、実施の形態１で述べた方法で、洗濯液の抵抗値Ｚ２を検知できることになる。

図１５を用いて、さらに詳しく説明する。商用交流電源５０の交流電圧は、直流電源変換手段５１により直流電圧に変換し、その直流電圧は洗濯液センサ制御手段２６に接続されている。洗濯液センサ制御手段２６は、絶縁トランス４６の一次側コイル３４に接続され、絶縁された二次側コイル３３に接続されている。二次側コイル３３の一端はコンデンサ（Ｃ４）４４の一端に接続され、他端はコンデンサ（Ｃ５）４５の一端に接続され、コンデンサ（Ｃ４）４４の他端は１２の電極Ａに、コンデンサ（Ｃ５）４５の他端は電極Ｂ１３に接続されている。

図１５の構成において、動作を説明する。電極Ａ１２と電極Ｂ１３は常に洗濯液中にあるので、人５２が電極Ｂ１３に触れた場合、商用交流電源５０から直流電源変換手段５１そして洗濯液センサ制御手段２６から絶縁トランス４６、さらに一次側コイル３４から二次側コイル３３、そしてコンデンサ４５を介して人５２に電圧が印加されるが、絶縁トランス４６とコンデンサ（Ｃ５）４５（あるいは、絶縁トランス４６とコンデンサ（Ｃ４）４４）の２つで、例えば、Ｃ４とＣ５を１μＦにすると、上記の場合は、高周波発生手段４３の並列共振周波数が影響し３Ωだったが、今回は商用交流電源の周波数である６０Ｈｚあるいは５０Ｈｚが影響してインピーダンスＺＣ５は約３０ｋΩとなり、人体に電流が流れないように防止している。

この様に、絶縁トランス４６の絶縁性が破壊された場合でも、電極Ａ１２および電極Ｂ１３とトランス二次側を接続する配線の間にコンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５を挟んで設けているので、コンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５の容量を確保する空間距離により人体への感電が防ぐことができる。

なお、上記の実施例ではコンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５は、それぞれ１つであるが、コンデンサ（Ｃ４）４４とコンデンサ（Ｃ５）４５をそれぞれ直列に複数個接続すれば、絶縁距離は、コンデンサの容量を確保する空間距離の個数分確保することができる。

本発明にかかる洗濯液センサは、高周波発生手段による発振を継続させることができ、洗濯液の抵抗値を精度よく判定することができるので、洗濯機の洗濯液の汚れを検知する洗濯液センサとして有用である。

３３二次側コイル
３４一次側コイル
３５コンデンサ（Ｃ１）
３６コンデンサ（Ｃ２）
３７インバータ
４１並列共振インピーダンス測定手段
４２並列共振インピーダンス変化手段
４３高周波発生手段
４７抵抗

Claims

洗濯液中に浸漬される一対の検知用の電極を絶縁トランスの二次側に接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列にコンデンサを接続し、前記絶縁トランスの一次側のコイルと並列に接続されたコンデンサで３０ｋＨｚを超える高周波で並列共振させる高周波発生手段と、前記高周波発生手段の出力に接続され並列共振時のインピーダンスを測定する並列共振インピーダンス測定手段と、前記並列共振インピーダンス測定手段に接続され並列共振インピーダンスが変化することを検知する並列共振インピーダンス変化手段とを備え、前記高周波発生手段により一次側が並列共振している時に、前記絶縁トランスの二次側の電極に洗濯液が浸漬されると、並列共振インピーダンス測定手段に接続された並列共振インピーダンス変化手段により並列共振インピーダンスが変化することを検知し、洗濯液中の抵抗値を判定するとともに、前記高周波発生手段は、インバータの出力に抵抗の一端を接続し、前記抵抗の他端は、一次側コイルの一端と並列コンデンサの一端に接続した洗濯液センサであり、インバータの出力の抵抗の値を変えることにより、高周波発生手段の出力振幅を変化させるようにした洗濯液センサ。
絶縁トランスのコアは、磁路長を短くし、断面積を大きく取ることができ、かつ一次側コイルと二次側コイル間の絶縁距離を大きくとれるトロイダル形状にした請求項１記載の洗濯液センサ。
絶縁トランスのコアのロスが最も小さくなる周波数と、高周波発生手段の共振周波数が同じになるように共振用コンデンサを設定した請求項１記載の洗濯液センサ。
高周波発生手段の出力に接続され、並列共振時のインピーダンスを測定する並列共振インピーダンス測定手段は、ダイオードと抵抗とコンデンサで構成した請求項１記載の洗濯液センサ。
並列共振インピーダンス測定手段のコンデンサは、共振用コンデンサに影響を与えないように小さく設定した請求項４記載の洗濯液センサ。
絶縁トランスは、トロイダル形状のフェライトコアを絶縁物で覆い、その上から一次側コ
イルと二次側のコイルを巻いて構成した請求項１記載の洗濯液センサ。
電極と絶縁トランスの二次側コイルを接続する間にコンデンサを挟んで構成した請求項１記載の洗濯液センサ。
電極と絶縁トランスの二次側コイルを接続する間に挟まれたコンデンサは、複数個を直列に接続した請求項７記載の洗濯液センサ。