JP5601583B2 - 水位センサ - Google Patents

Description

本発明は主に洗濯機、洗濯乾燥機、及び食器洗い機などの水位を検出するために使用される水位センサに係わり、特に枠体の内外部にダイヤフラム、コア、コイル、及びコンデンサ等を有するもので小型化するための全体形状、及び構造に関する。

洗濯機などに使用される水位検出用の水位センサは発振周波数の変化で水位を検出するものが主流で、その概要は以下の通りである。
枠体内外部にダイヤフラム、コア、コイル、及びコンデンサなどを備え、外部からの空気圧をダイヤフラムで受け、前記ダイヤフラムに固定されたコア（鉄分）はバネに抗してコイル内径部を上下動する。このことでコイルのリアクタンス（抵抗分）は変化し、コイルとコンデンサで構成されるＬＣ発振回路の発振周波数を変化させるものである。
最近、このものにおいて小型低価格化、及び品質安定などの要求があり、全体、特にコイル部の部品構成、及びタンシの固定方法、また、小型化に適したダイヤフラムの形状などの見直しが急務となっている。

特開２０００−１９０４３号公報 特開２００１−１７０３９３号公報

特許文献１の基本構造はダイヤフラム、コア、及びバネを枠体内部にコイル、コンデンサ、及びタンシは枠体外部上面に配置している。
コイル、コンデンサ、及びタンシは枠体の形状を工夫し適宜配置し、この３部品が電気的に接続されるように半田固定されているが、タンシにコンデンサリードとコイルを個別に半田固定するため半田個所が多く、半田付け時は枠体を基台に行なうため全体が大きくなり取扱い性が悪くなっている。また、タンシは形状が複雑で大きく固定構造も複雑で不安定である。更に、コイルを含む充電部が露出していること、各部品の固定が確実でないことなどからウレタン注型剤などで封止する必要がある。
ダイヤフラムは膜以外の平面部は受圧力で変形しない程度の剛性が必要である。
本品は平面中央部を薄肉としコアのツバ（円板）部で剛性を確保する構造になっている。このためコアは必要以上に大きくなっている。
コアはダイヤフラム中央薄肉部の段差付き棒状突起に嵌合固定されているが、コア挿入時に薄肉部が撓み挿入作業性が劣る。

特許文献２の基本構造は前記特許文献１同様、ダイヤフラム、コア、及びバネを枠体内部に、コイル、コンデンサ、及びタンシは枠体外部に配置している。但し、コイル、コンデンサ、タンシはボビン部組として構成し枠体外部上面に取付け水がかからないように防滴カバーで覆う構造としている。
ボビン部組はタンシをインサート成形したボビンにコイルを巻き、コイル引出し線をタンシに半田接続し、更にコンデンサリードもタンシに半田接続した構成で半田個所が多くなっている。但し、半田付け作業はボビン部組の状態でできるため全体が小さく、取扱い性は問題ない。
コイルのみは絶縁確保のため熱硬化性樹脂で成形封止しているが、コンデンサリード、及び半田付け部は露出したままとなっている。
ダイヤフラムは全体が薄肉で平面部の剛性は樹脂成形品の円板部で確保する構造となっている。
コアはこの樹脂成形品の中央部に爪嵌合で固定されている。

本発明は前記の公知例の改善個所に鑑み、全体構造、ボビン部組の構造、タンシの形状、ダイヤフラムの形状、コアの固定方法などの見直しを行い、コイルの絶縁封止の廃止、部品の削減、及び小型化を図り小型で安価な水位センサを提供するものである。

本発明は枠体内にダイヤフラム、コア、バネ以外にボビン部組とタンシ（半田付け部）を配置し、充電部への水浸入を防止する構造としたことを特徴とし、ボビン部組はコンデンサが取付いたボビンの円筒部にコイルを挿入固定し、コイル引出し線をコンデンサリード部に絡める構造とした。

タンシは弾性を得るため、中央部に一端が開口したスリットを設け、枠体の角穴部に挿入した時に段差部が嵌合し、半田付け部が枠体内部に覗いた形で固定されるようにした。
枠体に前記ボビン部組を圧入固定した時にコイルを絡めたコンデンサリード部がタンシと係合する構造とし、その係合部を半田固定することでコイル、コンデンサ、タンシの３部品を電気的に接続することを可能にした。また、コイルはボビン部組を圧入固定することでガタが発生しないようにした。

ダイヤフラムは膜部を除く平面部全体を厚肉とすることで剛性を確保し、内圧に耐えるようにした。また、コアはダイヤフラムの平面部中央に設けた段差付き棒状突起部に挿入し、段差部で確実に固定できるようにした。

本発明によると、ボビン部組を枠体内部に設けることでコイル、コンデンサ部への水浸入を防止することができ、コイル封止、及び防滴カバーなどが不要になり、絶縁確保に必要な部品、及び材料が削減できる。
また、タンシを枠体に取付け、内部にボビン部組を圧入固定することでコイル、コンデンサ、タンシの３部品を簡単に確実に半田接続することができ、作業性の改善が図れる。
また、ダイヤフラムに厚肉平面部を設けることで内圧に耐え安定した特性が得られるため平面部を補強する樹脂成形部品は不要になり、部品の削減が可能である。更にダイヤフラム厚肉平面部の中央に段差付き棒状突起部を設けることでコアの固定が簡単にできる。
以上の点から構成部品の少ない、組付け作業性のよい安価な水位センサを提供することができる。

本発明の実施例に係わるもので外観斜視図を示す 本発明の実施例の係わるもので主要部の断面図を示す 本発明の実施例の係わるもので分解図を示す 本発明の実施例の係わるもので枠体内部のボビン部組の組付け状態図を示す 本発明の実施例の係わるものでボビン部組の状態図を示す 本発明の実施例の係わるものでタンシの組付け状態図を示す 本発明の実施例の係わるものでタンシ組付け部の枠体Ａの形状図を示す 本発明の実施例の係わるものでダイヤフラムの形状とコア組付け状態図を示す

以下、本発明の一実施例について、図を引用して説明する。

本発明の一実施例の部品構成は図３で示す通り、枠体上１、枠体下２、タンシ３、ばね４、コイル５、ボビン６、コンデンサ７、コア８、ダイヤフラム９、調整ねじ１０で構成し、最小限の部品点数としている。また、部組は図６の枠体上部組１２、図５のボビン部組１３、図８のダイヤフラム部組１４で構成する。

部組の状態での部品構成を順次説明する。

図６は枠体上部組１２で枠体上１の外観の一部に形成した角穴１ｂにタンシ３を挿入固定した状態を示し、タンシ３の固定は凹部３ｂと枠体上１の凸部１ｄの係合で行ない、凹部３ｂはスリット部３ａで分割された上片が撓んで凸部１ｄに嵌合している。この時、タンシ３の一端は枠体上１の内部に覗いた形で固定される。枠体上１の角穴１ｂの断面形状は図７に示す通りで、前記枠体上１の凸部１ｄの形状を得るために、金型を（イ）（ロ）（ハ）の方向に型割りしている。

図５はボビン部組１３でボビン６が基台となり、中央の円筒部６ａにはコイル５を挿入し、外周部に設けた固定台６ｄの挿入穴６ｄにはコンデンサ７のリード部７ａを挿入し、リード部を挿入した後、開く方向に曲げ先端部に前記コイル５の引出し線５ａを略均一に絡めた状態としている。
中央の円筒部６ａに挿入したコイル５はボビン６の外周部に形成した突起部６ｂにより内面が押され仮止めされる。

図４は枠体上部組１２とボビン部組１３との結合状態を示し、前記枠体上１の開口部１ｅにボビン６の圧入円筒部６ｃを圧入固定している。圧入することでコイル５は枠体上１とボビン間でガタなく固定され、また、コイルの引出し線５ａを絡めたリード部７ａは枠体上１の内部に覗いたタンシ３の係合溝３ｃと係合する。この係合部を半田固定することでコイル、コンデンサ、タンシの３部品は容易に電気接続される。

図８はダイヤフラム部組１４でダイヤフラム９にコア８を取り付つけた構成となっている。
ダイヤフラム９は円周部にビード部９ｅ、中央に平面厚肉部９ｂ、前記ビード部と平面厚肉部を繋ぐ膜部９ａで形成され、平面厚肉部中央には段差部９ｄを有する棒状突起９ｃが形成されている。コア８はこの棒状突起９ｃに挿入され、段差部９ｄで固定される構造となっている。

次に全体構成を図１、図２、図３により説明する。

図４は枠体上部組１２で枠体下２との間にはダイヤフラム部組１４、及びばね４が介在し、枠体上１の爪嵌合枠１ａと枠体下２の嵌合爪２ｂは嵌合し、ダイヤフラム９のビード部９ｅを撓ませた形で固定している。爪嵌合部は複数個あり枠体下２とダイヤフラム９で形成される室は枠体下２の圧力導入口２ａから印加される空気圧に耐えるようになっている。
枠体上１の中央貫通穴に形成したねじ部１ｃには調整ねじ１０が係合し、回動させることで前記ばね４の付与力（ダイヤフラムを押付ける力）を変え、圧力を調整することができる。

次に動作と水位検出方法について説明する。

ダイヤフラム９は枠体上１の圧力導入口２ａからの空気圧とばね４の付与力との関係で上下する。このことでダイヤフラムに固定されたコア８はコイル５の内径部を上下動し、コイル５の抵抗（リアクタンス）を変化させる。コイル５は前記コンデンサ７と電気的に並列に接続されＬＣ発振回路を形成し、空気圧の変化を発振周波数の変化に変換する。このことにより、水位は周波数の変化として検出することができる。
本発明品は空気圧が上昇すると周波数が下がる構造としてある。

１ 枠体上
１ａ 爪嵌合枠
１ｂ 角穴
１ｃ ねじ部
１ｄ 凸部
１ｅ 開口部
２ 枠体下
２ａ 圧力導入口
２ｂ 嵌合爪
３ タンシ
３ａ スリット部
３ｂ 凹部
３ｃ 係合溝
４ ばね
５ コイル
５ａ 引出し線
６ ボビン
６ａ 円筒部
６ｂ 突起部
６ｃ 圧入円筒部
６ｄ 固定台
６ｅ 挿入穴
７ コンデンサ
７ａ リード部
８ コア
９ ダイヤフラム
９ａ 膜部
９ｂ 平面厚肉部
９ｃ 棒状突起部
９ｄ 段差部
９ｅ ビード部
１０ 調整ねじ
１１ 爪嵌合部
１２ 枠体上部組
１３ ボビン部組
１４ ダイヤフラム部組

Claims (3)

1. 枠体内外部にダイヤフラム、コア、コイル、及びコンデンサなどを備え、前記コイルとコンデンサでＬＣ発振回路を形成し、圧力を前記ダイヤフラムで受けダイヤフラムに固定されたコアがコイル内径部を上下動することで発振周波数を変化させ、洗濯機の槽などの水位を検出するものにおいて、樹脂等で成形したボビンを個別に設け、ボビンの中央の円筒部にコイルを挿入し、外周部に設けた固定台の挿入穴にコンデンサのリードを挿入し、 挿入後リードを開く方向に曲げ、リードの先端部に前記コイルを略均一に絡めた状態でボビン部組とし、前記コイルを絡めたコンデンサリード部を枠体上の内部に覗いたタンシの係合溝と係合させ、この部を半田固定することでコイル、コンデンサ、タンシの３部品を電気的に接続したことを特徴とする水位センサ
2. 請求項１において、ボビン部組を組付ける際、枠体上の開口部にボビンの圧入円筒部（コイルが挿入されている円筒部の先端）を圧入固定し、コイルの上下ガタを無くしたことを特徴とする水位センサ。
3. 請求項１において、タンシの挿入側中央部に取付け時の弾性を得るためのスリット部を設けて上下２分割とし、上片に凹部を設け、この凹部と枠体上の貫通した角穴内に設けた凸部を係合させタンシを固定したことを特徴とする水位センサ。

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