JPH04300591A - 電導度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は洗濯機等の外槽内に組込
み、洗濯水の洗剤の濃度，洗濯槽内の水の有無を電極間
の抵抗の変化で検出する電導度センサの形状及び構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機も二槽式から全自動洗濯機に推移
する段階にあり、簡単な操作でだれでもがベテラン主婦
並の洗濯が出来ることを目標に開発が進められている。 これに欠かせないのが各種センサとソフトの開発である
。洗濯機に必要なセンサとして、布量センサ，布質セン
サ，汚れセンサ，すすぎセンサ，脱水センサ等あるが、
既にモーターの起動電圧の変化を利用した布量，布質セ
ンサ，光の透過率の変化を利用した汚れ，すすぎセンサ
，水の衝撃の有無を利用した脱水センサ等は完成し洗濯
機に採用されている。

【０００３】今回はこの中の汚れ，すすぎ、及び脱水セ
ンサについて詳細を述ベる。従来技術として、光の透過
率を利用したものがある。発光素子と受光素子とで一対
となり、洗濯機の排水バルブの管の表面に対向させた形
で実装されている。発光及び受光素子間に滞留した水又
は流出する水の濁度による光の透過度を電気信号に置き
換えて検知するものである。

【０００４】実際の制御は、洗濯中に水の汚れがひどい
時は洗い水流を強くし、洗い時間を長くしたり、すすぎ
時は水の透過度に近くなった時点ですすぎ完了と判断し
次工程に移したり、脱水時は水と空気の透過度の差で水
が抜け切った時点から脱水時間を設定したり等を行なっ
ている。

【０００５】この方法によると発光素子と受光素子の感
度の良否、又は装着される排水バルブの管内の汚れ等で
検出精度が低下する可能性が大きい。特に水の有無、水
と汚れの少ない洗剤水等は光の透過率に差がなく区別す
るのは難かしく不可能に近い。このため、洗い，すすぎ
，脱水の制御精度も低下することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来品の不具
合点に鑑みなされたもので、外槽内に対向する一対の電
極板を露出させ、被測定物（水，洗剤液，空気ｅｔｃ）
に直に接触させ、前記電極板間の被測定物の抵抗を測定
するもので、従来技術の排水バルブの管を介して行なう
間接測定に比べ高精度に検出できるものである。

【０００７】検出体（電極板）は導電材であれば特性上
の精度はほとんど関係なく、各種溶剤，薬剤等でも錆難
いステンレス鋼板を使用することで十分である。又、使
用中の電極板の汚れは特性上は影響しないが、取付構造
上、特に脱水時の水の回遊で洗い流されるようにするこ
とで防止できる。これ以外の問題点として、１．電極部
が外槽内に露出することから、露出部に洗濯物からほつ
れた糸屑等がからみつき電極間に連かり、電極間の抵抗
値を変化させる可能性がある。

【０００８】２．電導度センサが故障した時、容易に修
理できる構造が必要である。

【０００９】３．電極板とケースの接合面に水が浸透し
、隙間腐食又は水もれの要因となる可能性がある。

【００１０】４．直接、導電された電極部が洗濯液に浸
漬されることから感電等の危険性がある。

【００１１】５．電極板と駆動用回路基板との接続方法
によっては外来ノイズに弱いものとなる。

【００１２】６．電極板及び絶縁トランスを駆動用回路
基板に半田固定し、弾性力のある注型剤で封止するもの
は、注型剤の熱伸縮で半田付部が破損する可能性がある
。

【００１３】７．絶縁トランスを注型剤で封止するもの
は、絶縁トランスのコア部に応力が加わり、絶縁トラン
スの特性を大きく変化させる可能性がある。

【００１４】９．温度に影響されない回路を構成する必
要がある。

【００１５】１０．電極板は取付け及び特性を考慮した
大きさ，形状が必要で、特に水中使用となるため耐腐食
に富んだものとする必要がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、 １．電導度センサを外槽底部の外周側、すなわち水が激
しく動く所に設け、電極板自体も円の接線に対して垂直
にすることで脱水時の電極間の水の通りを良くし、さら
に電極部を外槽内面より沈めることで脱水時の水が電極
部に集中して落ちるようにし、常時電極部を洗浄する構
造とした。この構造は糸屑からみにも効果がある。糸屑
からみ防止の点では露出部のエッヂ部に大きなＲを設け
表面を球状にすることが重要なポイントとなる。

【００１７】２．隙間腐食，水もれ防止はケースと電極
板の線膨張係数の違いによる接合面の剥離が原因で、こ
れを緩和するため電極板をゴム等の弾性体でアウトサー
ト成形した後、ケースにインサート成形することで達成
される。

【００１８】３．通電された電極板を人間が容易に触れ
る外槽内に露出させた形で設けることから感電等安全上
好ましくなく、絶縁トランスを設け一次側と二次側で電
気的に回路を分離することとした。また外来ノイズの影
響を少なくする手段として電極板に駆動用回路基板を接
続する構成としたが、洗濯機等は水，湿気の多い所で使
用されることから十分な防湿処理が必要である。今回は
絶縁トランスを含む基板全体を注型用ウレタン等で封止
する構造とした。又前記注型用ウレタンの熱収縮により
絶縁トランスのコア部にかかる応力緩和は弾性係数の少
ない発泡体を当接させることで行なった。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を各図面に基づいて説明する
。

【００２０】本発明を採用した洗濯機は図１，図２に示
すように、鋼板製の外枠１に水と衣類を入れ洗濯又は脱
水する洗濯兼脱水槽３、及び外槽２を４本のバネ２５で
吊下げている。

【００２１】洗濯兼脱水槽３には水中で衣類を回動させ
る羽根５を設けた撹拌翼４が回動自在に設置されている
。

【００２２】外槽２の外部底面には前記撹拌翼４を駆動
する電動機６と洗濯，脱水を切換えるクラッチ部を有し
、又排水弁８は外部排水ホース９と接続され、必要に応
じて外槽内の水を排水できるようになっている。さらに
外槽底部外周面には貫通孔２ａがあり洗濯液の電気抵抗
を検出する電導度センサ１０が外部より挿入されネジ３
本２４で締付固定されている。

【００２３】電導度センサ１０の取付位置は外枠１との
関係でみると、裏側の裏フタ２３取付としてある。

【００２４】図３により電導度センサ１０の取付けを詳
細に説明すると貫通孔２ａに電極板１８を有する円筒部
が外槽内に侵入し露出する形で嵌合固定されている。こ
の時、対向する一対の電極板１８は外槽の周面底部に円
周上接線と垂直方向に取り付けられ、電極部全体が外槽
底面より埋没した構成となっている。

【００２５】この取付け及び構成は脱水時の飛散水が電
極部に集中し、対向する電極板を常時流水で洗浄できる
もので、又衣類からはつれた糸屑等をからめて滞留させ
ないものである。もちろん、糸屑が引掛らないように電
極板の保持ケースの表面は球状となっている。

【００２６】次に本実施例で採用する電導度センサ１０
の具体的構造を図４，図５，図６により説明する。

【００２７】センサケース１１は耐薬品性及び弾性体の
注型用ウレタン樹脂の接着性に優れたＡＢＳ樹脂を使用
している。対向する一対の電極板１８を備える円筒状室
１３と絶縁トランス１７と電子部品（ＩＣ１５，フィル
ムコンデンサ１６）等を備える箱状室１２で成形されて
いる。円筒状室１３の中心部には駆動用回路基板１４の
位置決め用ボス１１ａ，外周部には取付用ネジ座１１ｂ
を３ケ有する。

【００２８】電極板１８は耐腐食性のあるステンレス材
を使用し、表裏面を弾性を有するシリコンゴム等でアウ
トサート成形し、これを前記センサケースの円筒状室部
にインサート成形してある。前記アウトサート成形材１
９の外周面には微小の帯状突起１９ａを複数個設けてあ
る。この構成は温度差による電極板とセンサケースの接
合面の剥離を防止し、水浸入による隙間腐食及び水もれ
をなくすものである。電極板１８の対向距離は８〜１５
ｍｍで、洗濯液中に露出する面積は５０〜１５０ｍｍ２
としてある。これは電極部を極力小さくまとめる外に図
８に示す特性カーブに示す通り最大限の変化量を得るた
めに必要な条件である。

【００２９】電導度センサ１０の全体構造はセンサケー
ス１１内に電極部と絶縁トランス収納部を２分割する形
とし、電極板１８と絶縁トランス１７は駆動用回路基板
１４に半田固定され、これ全体を弾力性のある注型用ウ
レタン樹脂材２１で封止されている。注型用ウレタン樹
脂材で封止する際、温度変化で封止剤が伸縮するため半
田固定部に応力が加わり最悪の場合は接合不良となる。 又、絶縁トランスはコア部に応力が加わると特性が大き
く変化する。これを防止するため、電極板の端子部１８
ｃには応力緩和として略Ｃの形状部１８ｂを設け、絶縁
トランスのコア部にはポリエチレン等の発泡材２２を介
入させている。

【００３０】図７は駆動回路を示し、基本的には電極間
１１ｄに介在する液及び空気の抵抗と回路上のコンデン
サ１６でＲＣ発振回路を構成し、液及び空気の抵抗変化
をインバーターＩＣ１５で増幅，波形修正し周波数変化
として出力するものである。又、駆動回路部と電極部は
安全のため絶縁トランス１８で電気的に完全に分離絶縁
するものである。

【００３１】本電導度センサの出力特性は図８に示す通
り、変化量が大きく、微少の抵抗の変化でも検出できる
ものとなっている。洗濯，すすぎ，脱水を見分ける周波
数帯も、洗剤水で３８ＫＨＺ，一般の水道水で１０ＫＨ
Ｚ，空気で４．５ＫＨＺ　と明確に区分化できるもので
ある。

【００３２】

【発明の効果】１．電極板とケース接合面の隙間をなく
することで、隙間腐食又は水もれを防止することができ
る。

【００３３】２．電極板半田付部及び基板の防湿を行な
い、半田付部の腐食と水による電気短絡を防止すること
ができる。

【００３４】３．注型剤の温度変化での伸縮による電極
端子の半田付部に加わる応力を緩和し半田接合不良を防
止することができる。

【００３５】４．水没する通電された電極部に係わる感
電を完全に防止することができる。 ５．絶縁トランスの防湿効果を得、湿気による劣化，感
電を防止することができる。

【００３６】６．絶縁トランスのコア部に加わる応力を
緩和し、特性の変化を最少限に抑えることができる。

【００３７】７．ＲＣ発振回路を構成し、周波数変化で
出力させることで温度変化及び外来ノイズに影響されな
い安定した特性を得ることができる。

【００３８】８．電極板間をリークさせる洗剤カス等を
布着させないため、信頼性を高めることができる。

【００３９】９．絶縁トランス部には１００Ｖの電源が
入っており、直接人が触れる外槽水面に埋沈する電極部
と分割することは感電の危険性を防止できる。

【００４０】１０．電極板部を最少限にまとめると同時
に、特性変化を最大限に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す洗濯機の平面図。

【図２】本発明の一実施例を示す洗濯機の斜視図。

【図３】本発明の一実施例を示す電導度センサ取付部の
詳細図。

【図４】図３に示す電導度センサの平面図。

【図５】図３に示す電導度センサの電極部の断面図。

【図６】図３に示す電導度センサの主要断面図。

【図７】本発明の一実施例を示す基本回路図。

【図８】図７に示す基本回路図の出力特性図。

【図９】図３に示す電導度センサの取付斜視図。

【符号の説明】

１…外枠、２…外槽、３…洗濯兼脱水槽、４…撹拌翼、
１０…電導度センサ、１１…センサケース、１４…駆動
用回路基板、１７…絶縁トランス、１８…電極板、１９
…アウトサート成形材、２１…注型剤、２２…発泡体、
２３…裏フタ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極板をゴム等の弾性体でアウトサート成
   形し、これをさらに箱体のケースにインサート成形し、
   一対の電極板を対向して設けたことを特徴とする電導度
   センサ。
2. 【請求項２】電極板の一端、端子部を駆動用回路基板に
   半田固定し、ケース内に前記基板全体を弾性力のある注
   型用ウレタン等で封止したことを特徴とする電導度セン
   サ。
3. 【請求項３】駆動用回路基板に半田固定する電極板の端
   子部の形状を略Ｃとしたことを特徴とする電導度センサ
   。
4. 【請求項４】駆動用回路基板に絶縁トランスを搭載し、
   １次側に駆動用回路、２次側に電極板を接続し、電気的
   に分離させたことを特徴とする電導度センサ。
5. 【請求項５】電極板と駆動用回路基板を有し、駆動用回
   路基板に絶縁トランスを搭載するものにおいて、絶縁ト
   ランスを含む全体を弾性体の注型用ウレタン樹脂等で封
   止したことを特徴とする電導度センサ。
6. 【請求項６】特許請求範囲５項のものにおいて、絶縁ト
   ランスのコア部にポリエチレン等の発泡体を当接させた
   ことを特徴とする電導度センサ。
7. 【請求項７】電極板と駆動用回路基板を有するものにお
   いて、電極板間の抵抗と、前記駆動用回路基板に設けた
   コンデンサとでＲＣ発振回路を構成させたことを特徴と
   する電導度センサ。
8. 【請求項８】対向する一対の電極板を有するものにおい
   て、電極板を保持するケースの表面の電極板間にリブを
   設けたことを特徴とする電導度センサ。
9. 【請求項９】電極板と駆動用回路基板と絶縁トランスを
   箱体のケースに収納し、弾性体の注型用ウレタン樹脂等
   で封止するものにおいて、電極板室と絶縁トランス室と
   に分離したことを特徴とする電導度センサ。
10. 【請求項１０】一対の対向する電極板を有するものにお
    いて、電極板の材質をステンレス板とし、対向距離を８
    〜１５ｍｍ、又露出面積を５０〜１５０ｍｍ２　とした
    ことを特徴とする電導度センサ。