JPH09510647A - 濁度検知機構を有する皿洗い機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 皿洗い機用の濁度検知機構がポンプとスプレイ機構との間の流体循環導管中に接続される。濁度検知機構は、上記導管と流体連通関係に接続された中空の透明な管を囲む中空のハウジングを含む。電磁放射源と放射−周波数センサとがハウジングの内部の上記管の側部上に対向して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 濁度検知機構を有する皿洗い機 関連出願 本出願は、本出願人に譲渡され、本出願と同じ日に出願されたドウシュ（Ｄａ ｕｓｃｈ）他による米国特許出願（出願人整理番号ＲＤ２３，９８９）、発明の 名称「洗浄機器の動作サイクルを調整するためのシステムおよび方法」に関連し ている。 発明の背景 本発明は、洗浄機器に関するものであり、更に詳しくは機器に加えられる新鮮 な流体の濁度と機器の種々の動作サイクルの後での該流体の濁度とを測定する検 知機構を含む皿洗い機に関するものである。 家庭用皿洗い機のような機器によって消費されるエネルギを減らすのは重要な 問題である。詳しく述べると、このような皿洗い機で使用される水は機械内に導 入される前に加熱され、このような機器の多くは洗浄中に機械内の流体を更に加 熱するため補助ヒータを備えている。従って、１つの完全な洗浄シーケンスの中 の別個の動作サイクルの数を最小にすることが望ましい。過去の皿洗い機では、 皿などの食卓用器具を洗浄すべきか、調理用器具を洗浄すべきか、或いはそれら の両方を洗浄すべきかに基づいて、使用者が異なる予め定められた数の動作サイ クルを含む複数の洗浄シーケンスの中から適当なものを選択できるようにしてあ る。また過去の多くの皿洗い機では、使用者による器具の汚れ具合の推定に基づ いて、異なる複数の洗浄シーケンスの中から適当なものを選択できるようにして ある。もし使用者の推測が誤っていた場合は、器具が充分に清浄になっていない か、或いは必要以上の余分な動作サイクルが実行され、それに伴い水および熱エ ネルギが無駄になる。一般には、使用者は器具が確実に清浄にされるようにする 動作シーケンスを選択する。このことは、多くの動作シーケンスが必要以上の多 数の動作サイクルを含んでいて、水おおびエネルギを無駄に消費することを意味 する。 最近になって、皿洗い機内の流体の濁度を測定する装置を設け、流体の状態に 基づいて動作サイクルの数および長さを制御するようにした皿洗い機が設計され ている。このようなシステムの１つが前掲の米国特許出願（出願人整理番号ＲＤ ２３９８９）に図示し説明されている。このような皿洗い機の設計で採用されて いる濁度検知機構は、それが動的状態にある時に流体の濁度を測定しようとする ものである。このような測定値は得るのが困難であり、信頼性に欠ける。その理 由は、例えば、動的状態での流体には気泡が生じやすく、気泡により濁度の測定 値が不正確なるからである。また更に濁度検知機構は、光源の光度低下や構成部 品の経年劣化のような多数の因子により測定誤差を生じやすい。 従って、流体が静止した状態にあるときに流体の濁度を検知し且つ測定誤差を 引き起こす因子に対して補償を行うような濁度検知システムおよび機構を備えた 皿洗い機を提供することが望ましい。また、生産するのに簡単で経済的な検知機 構を備えた皿洗い機を提供することも望ましい。 発明の概要 本発明の一面によれば、濁度検知機構は、機械のポンプからスプレイ装置へ流 体を循環させる導管中に装着された細長のハウジングを含む。ハウジング内には 細長の透明な管が導管と流体流通関係に配置されている。ハウジング内にはまた 、光のような電磁放射の源と電磁放射センサが管の側部に互いに対向して配置さ れている。センサは管内の流体を通って伝搬した電磁放射に応答して、流体の濁 度を表す周波数信号を発生する。 本発明の要旨は請求の範囲に記載してあるが、本発明の構成および動作方法、 並びにその他の目的および利点は、添付の図面を参照した以下の説明から最もよ く理解できよう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明を用いる皿洗い機の概略図である。 図２は、図１の皿洗い機で使用される濁度検知機構の断面図である。 図３は、図２の検知機構に用いられるセンサの概略回路図である。 図４は、図２の検知機構の較正動作を例示する簡略フローチャートである。 発明の詳細な説明 図１は、洗浄すべき物品を受け入れる室１２を画成するハウジング１１、およ び室の下端に設けられた水溜１３を含む皿洗い機１０を示す。室１２内には、洗 浄すべき物品を支持するために上側棚１４および下側棚１５に配置されている。 棚１４，１５は通常、被洗浄物品を出し入れするために室内へ又は室内から移動 するための可動の支持機構（図示せず）上に装着されている。給水機構１６が皿 洗い機１０を給水装置、通常は家庭用給湯装置の接続する。 室内の水は水溜１３に集められる。水溜の下側にポンプ機構１７が取り付けら れており、その入口が水溜からの水を受けるために水溜に接続されている。ポン プ機構は導管１８に接続された出口を有し、導管の反対側の端は上側スプレイ機 構１９に接続されている。ポンプ機構は導管またはパイプ２１を介して下側スプ レイ機構２０に接続された別の出口を有する。ポンプは、水溜から洗浄流体を引 き込んで、該流体を導管１８，２１を介してスプレイ機構１９，２０に送り出す ように選択的に動作する。スプレイ機構１９，２０から吐出された流体は棚１４ ，１５内の物品に突き当たり、物体を洗浄しすすぐ。例示のポンプ１７は、適当 な排水溝につながれる排水管２２に接続された別の出口を有する。ポンプは、水 溜１３から流体を引き込んで排水管２２に吐出するように選択的に動作する。ポ ンプ機構１７は種々の形態であってよい。例えば、ポンプ、は単一の電動機と羽 根車とを有し、電動機が一方向に回転するように付勢されたときは流体を導管１ ８，２１へ吐出し、また電動機が反対方向に回転するように付勢されたときは流 体を排水管２２に吐出するものであってよい。また、ポンプ機構１７は、１つの 電動機と２つの羽根車を有し、一方の羽根車がスプレイ機構１９，２０に流体を 循環させ、他方の羽根車が排水管２２に流体を吐出するようにしたものでもよい 。さらに、ポンプ機構１７は２つの別々の電動機／ポンプ・ユニットを持つもの でもよい。このような構成は当該分野で周知である。 実施例では、濁度検知機構は、洗浄シーケンスまたは動作サイクルの始めに清 浄水を表す周波数信号を発生する。このために、ポンプ機構１７が前の動作サイ クルの終わりに実質的に全ての流体を機械から排出することが必要である。ホフ マン（Ｈｏｆｆｍａｎｎ）他による、発明の名称「二重ポンプを備えた皿洗い機 」の米国特許第５，３２，１２０号明細書には、実質的に全ての流体を機械から 排 出するポンプ装置を備えた皿洗い機が開示されている。 一般的に、家庭用皿洗い機は、一連の動作サイクルを有する洗浄シーケンスを 行う。各動作サイクルは、給水機構１６を介して流体（水）を機械１０に注入す る注水ステップ、ポンプ１７により流体を水溜１３から取り出してスプレイ機構 １９，２０に供給する循環ステップ、およびポンプ１７により流体を機械から排 水管２２を介して除去する排水ステップを有する。一般的には、被洗浄物品から 大きな汚れを洗い落とすために、洗剤を投与することなく、機械に供給された水 （流体）を循環させる複数の予備すすぎサイクルが設けられる。予備すすぎサイ クルの後に少なくとも１つの洗いサイクル（これは「主洗いサイクル」とも呼ば れる）が続き、この洗いサイクルでは、水に洗剤を加えて有効な洗浄流体を作り 、これを循環させる。洗いサイクルの後に複数のすすぎサイクルが続き、このす すぎサイクルでは、機械内で水を循環させて、被洗浄物から洗剤や残留している 汚れを除去する。最後のすすぎサイクル（これは「最終すすぎサイクル」とも呼 ばれる）では、水にリンス剤が加えられて、物品に斑点のない乾燥ができるよう にする。上記の種々のサイクルは、流体が少なくとも約１２５°Ｆの最小温度を 有する場合、より効果的である。このため、水溜内にヒータ２３が設けられて、 こおヒータは流体が適切な温度になるように付勢される。 上述したように、流体は各動作サイクルの終わりに皿洗い機１０から排出され 、新しい水が次のサイクルのために供給される。そこで、動作サイクルの数が棚 １４，１５内の物品を適切に洗浄してすすぐのに実際に必要とされる数だけに制 限されるなら、水と熱エネルギをかなり節約することが出来る。また、物品の状 態、特に前のサイクルの終わりにおける物品の状態に合わせて、個々のサイクル の長さを調整すれば、付加的な節約が得られると共に動作も改善される。 前掲の米国特許出願（出願人整理番号ＲＤ２３９８９）には、物品を予備すす ぎし、洗浄し、すすぐために、流体の濁度に従ってサイクルを変更するための、 濁度センサを含む制御システムが図示し説明されている。ここで用いられている 「濁度」とは、光を散乱または吸収するような、流体中の懸濁した汚れや溶解し た汚れの度合いを表す。本発明の一面によれば、このような制御システムに用い るための改良された濁度検知機構が提供される。 本発明の一面に従って、濁度検知機構２５が、ポンプ１７とスプレイ機構１９ とを連結する導管１８中に設けられる。図１に示されるように、濁度検知機構は 水溜１７の下側でポンプ１７と大体整列して配置される。こえにより、水溜内に 流体があるとき、濁度検知機構２５内にも流体は存在する。濁度検知機構２５は 線２７で図示した電気リード線によって機械１０の制御器２６に接続されている 。ここで図２を参照して説明すると、濁度検知機構２５は円筒形のハウジング２ ８を含み、このハウジングは導管１８中のギャップすなわち途切れた所に接続さ れている。ハウジング２８は、２つの細長の円筒形部品を互いに接合することに より形成するのが便利である。またこれらのハウジング部品は例えばアセタール のようあ成形プラスチック材料から形成し、適当な手段によって、例えばスナッ プ式結合によって接合することによりハウジング２８を形成するようにするのが 便利である。 中空の細長の円筒形の管３０がハウジング２８内に、導管１８と流体連通する ように装着される。管３０は石英で形成するのが便利である。Ｏ−リング３１が 管３０の両端近くに管３０の外面とハウジングの内面との間に配置されて、管と ハウジングとの間の空間を導管１８内の流体から密封する。スペーサまたは支持 体３２が管３０の外面の周りにぴったりとはめられて、Ｏ−リング３１の間に延 在する。スペーサは、管３０の対向する側部上で一対の対向する半径方向の開口 ３３，３４を含む。 ハウジング２８の中央部分３５の直径はハウジングの残りの部分の直径より大 きく、このため管３０の周りに空間３６が形成される。短い環状リブ３７，３８ が空間内に軸方向に突き出している。これらのリブはハウジングの全周に沿って 延在するの便利であるが、不連続であって、開口３３，３４の近くのみにもうけ てもよい。印刷回路板４０がリブ３７，３８の間で開口３３の近くに取り付けら れる。発光ダイオード（ＬＥＤ）４１のような電磁放射源が印刷回路板４０上に 取付られて、開口３３に入り込むように配置される。印刷回路板４０上にはコネ クタ４２、抵抗４３およびサーミスタ４４も取り付けるのが便利である。 ＬＥＤ４１によって放出された光は開口３３を通って管３０内を照らす。光の 一部は管３０から対向する開口３４を通って出ていく。管から出ていくためには 、 光は管内の流体を通って伝搬しなければならない。従って、管から出ていく光の 部分は管内の流体の濁度により左右される。サーミスタは空間３６内の温度を検 知するように配置されており、その温度は管内の流体の温度に左右される。従っ て、サーミスタ４４によって検知された温度は流体の温度を表す。 第２の印刷回路板４５がリブ３７，３８上に、開口３４と整列して取り付けら れる。電磁エネルギ・センサ４６が印刷回路板４５上に開口３４と整合状態で取 り付けられ、このため管３０から出てくる電磁エネルギ（光）はセンサに突き当 たることになる。センサ４６は光から周波数への変換器であり、従ってセンサの 出力信号はセンサに突き当たる光に左右される。センサとして、例えばテキサス ・インスツルメンツ社から販売されているＴＳＬ２３０変換器を用いるのが便利 である。センサは残りの電気部品、特にコネクタ４２に電気接続される。 電気部品の取付には他の構成を用いることができる。例えば、ＬＥＤ４１のバ ルブを支持体３２の開口３３内に取り付け、印刷回路板４５にコネクタ４２、抵 抗４３およびサーミスタ４４を取り付けてもよい。この構成では、回路板が１つ で済む。 次に図３を参照して説明すると、５ボルトの直流電力がリード線４８を介して 電気部品に供給され、アースにリード線４９を介して接続される。ＬＥＤは電力 入力４８とアース４９との間に抵抗４３と直列に接続される。センサ４６は電力 リード線４８とアース・リード線４９との間に接続される。センサ４６によって 発生された周波数信号は制御器２６にリード線５０を介して供給される。サーミ スタ４４からの温度を表す出力信号は制御器２６にリード線５１を介して供給さ れる。 ＬＥＤ４１は付勢されたときに光を放出し、その光の一部は、管３０内の流体 の濁度の影響を受けながら、センサ４６に当たる。ＬＥＤが付勢されているとき 、センサからの信号は所定の期間にわたって累算されて、管３０内のそのときの 流体の濁度を表す周波数信号値すなわち計数値を与える。センサ出力のディジタ ル的な性質により、制御機能が簡単になり、電流または電圧信号を与える他のセ ンサにおける感度の問題が無くなる。 図示の実施例では、検知機構は、機械の運転中に発生した気泡が消散している ような流体が静止状態にあるときに動作する。管内の流体は、注水ステップと次 の循環ステップとの間の休止期、および循環ステップと次の排水ステップとの間 の休止期の期間は、静止状態にあり、すなわち動いていない。前に述べたように 、ポンプ機構１７は各排水ステップの間に機械から流体をほぼ排出してしまう。 したがって、洗浄シーケンスの最初の注水ステップの直後の休止期に行われる濁 度測定では、「清浄な」水の濁度を表す値を信号が得られる。また任意の循環ス テップの直後の休止期間に行われる濁度測定では、その循環動作の終わりにおけ る流体の濁度を表す値を持つ信号が得られる。制御器２６は、最初の信号すなわ ち清浄水信号をベンチマークまたはベースとして使用して、他のステップの終わ りにおける流体の濁度を決定し、また前の循環ステップの終わりにおける流体の 濁度を表す信号を次の動作サイクルのベースとする。動作サイクルの制御には数 個の形態の内の１つ以上を取りうることが理解されよう。例えば、制御器は、付 加的な予備すすぎサイクルを実行するか又は洗いサイクルに進むかどうか決定し 、また別のすすぎサイクルを含めるか又は最終すすぎサイクルに進むかどうか決 定し得る。他方、制御器は、その後のサイクルの際に機械がどのくらい長く流体 を循環すべきかを決定し得る。 制御器２６は、洗浄シーケンスの最初の検知機構動作の際、すなわち検知機構 が機械に供給される清浄水の濁度を測定するとき、センサ４６の較正動作を行う 。これは、構成部品の相違による検知機構相互間の変動、経年変化および家庭用 給水装置の濁度の変動を補償する。ＴＳＬ２３０センサの周波数出力範囲は、５ ０Ｈｚと１５０ＫＨｚとの間である。「清浄水」濁度周波数信号値（計数値）が 約３００００と約５００００との間にあるとき、検知機構および制御器が効率よ く動作することが判った。典型的な制御例では、清浄水信号値の範囲は経験的に ３２５１２と４９１５２との間に設定される。この特定の値は、マイクロプロセ ッサで通常利用される１６進表示から決められた。 各洗浄シーケンスの最初の注水の終わりにおける較正動作の際、発光ダイオー ドが付勢され、センサ４６からの周波数計数値が１秒の期間にわたって測定され る。計数値が高すぎる（４９１５２より大きい）場合、測定期間が０．２秒だけ 減少されて、計数値が再測定される。この動作は、計数値が所定の範囲内に入る まで繰り返される。所定の範囲内に入ったとき、最後の信号値（計数値）と測定 範囲が記憶される。この記憶された計数値は清浄水濁度信号として使用され、そ の洗浄シーケンス中のその後の各濁度測定は同じ長さの期間（測定期間）にわた って行われる。最初の計数値が３２５１２より小さい場合にも、同様な処理が行 われる。すなわち、計数値が所望の範囲内に入るまで、測定期間が０．２秒ずつ 増加され、そして最終の計数値と測定期間が記憧される。典型的なシステムは０ ．４及び３秒のカットオフ測定期間を含む。このカットオフ期間の内の一方に達 したときに計数値が設計された範囲内入っていない場合、制御器はエラー信号を 発生する。 図４は、制御器による検知システムの較正動作を示す簡略化したフローチャー トである。ブロック６０でそのプログラムに入り、ブロック６１でタイマ値（測 定期間）が１秒にセットされる。センサからの周波数信号のカウンタがブロック ６２でゼロにセットされ、ブロック６３でタイマが開始される。ブロック６４で システムはタイマがゼロになるまで動作する。タイマがゼロになったとき、ブロ ック６５で計数値が３２５１２より小さいかどうか判定される。小さくない場合 は、次いでブロック６６で計数値が４９１５２より大きいかどうか判定される。 大きくない場合は、ブロック６７でタイマ設定値が退避され、次いでブロック６ ８でカウンタの値が退避され、そしてブロック６９でルーチンを出る。 判定ブロック６５において、計数値が３２５１２より小さい場合、プログラム はブロック７０に分岐し、タイマが前の設定値より０．２秒長い値にセットされ る。ブロック７１でタイマ設定値が３秒より長いかどうか判定される。３秒より 長くない場合は、プログラムはブロック６２に戻り、検知機構がそのとき設定さ れている期間にわたって動作する。次いでプログラムは、前に述べたようにして 再び計数値を試験する。計数値が所定の範囲内に入るまで動作期間が繰り返し増 大され、計数値が所定の範囲内に入ったときにその期間と計数値が記億される。 設定された期間が３秒より長くなったときに計数値が所定の範囲内に入っていな い場合は、プログラムはブロック７１からブロック７２へ分岐し、低信号故障フ ラグをセットする。 ブロック６６で計数値が４９１５２より大きいと判定された場合、プログラム はブロック７３へ分岐し、そこでタイマの設定値が０．２秒だけ前の設定値から 減じられて、ブロック７４へ進む。ブロック７４でこの新しい設定値が０．４秒 より短いかくないと判定された場合、プログラムはブロック６４へ戻り、別の検 知動作を実施する。通常は計数値が所定の範囲内に入るようになり、プログラム は前に述べたように終了する。しかしながら、タイマの設定値が０．４秒より短 くなったときに計数値が許容できない値であった場合は、ブロック７５で高信号 故障フラグがセットされる。 以上のように本発明の特定の実施例について説明したが、本発明に関する分野 の当業者には種々の変形や変更を行いうることが認められよう。従って、請求の 範囲は本発明の要旨の範囲内に入るこのような変形や変更を包含するものである ことを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドウシュ，マーク・エドワード アメリカ合衆国、12110、ニューヨーク州、 ラサム、サイテイション・ドライブ、27番 (72)発明者 ウィプル，ウォルター，ザ・サード アメリカ合衆国、12010、ニューヨーク州、 アムステルダム、チャーチ・ストリート、 185番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体と該流体で洗浄すべき物品を受け入れる洗浄室、 上記洗浄室内に流体を噴射して上記物品から汚れを除去するためのスプレイ機 構、 上記洗浄室に接続されていると共に、導管を介して上記スプレイ機構に接続さ れているポンプであって、上記洗浄室から液体を取り出して上記導管を介して上 記スプレイ機構へ供給するように選択的に動作可能な循環ポンプ、ならびに 上記ポンプと上記洗浄室との間の上記導管と流体流通関係に接続された透明な 管、上記管内の流体の方へ向けられた電磁放射源、および上記管内の流体を通っ て伝搬する電磁放射を検知して、上記管内の流体の濁度を表す周波数信号を発生 するセンサを含む濁度検知機構 を有している皿洗い機。 ２．上記濁度検知機構が上記導管中に接続された細長のハウジングを含み、上 記透明な管が上記導管と流体流通関係に上記ハウジング内に装着されており、上 記ハウジングは上記管の周りに空間を画成しており、上記電磁放射源が上記管に 近接して上記空間内に取り付けられており、上記センサが上記管に近接して上記 電磁放射源と対向するように上記空間内に取り付けられている請求項１記載の皿 洗い機。 ３．上記空間内にサーミスタが取り付けられている請求項２記載の皿洗い機。 ４．上記管が細長の中空の円筒体であり、上記管の周りにはぴったりと中空の 円筒形の支持体がはめられており、該支持体にはそれを貫通する一対の対向した 、大体半径方向の開口が設けられており、これらの一対の開口の内の一方は上記 電磁放射源から上記管へ電磁放射を案内し、他方の開口は上記管を通って伝搬し た電磁放射に上記センサを露出させるように作用する請求項３記載の皿洗い機。 ５．更に、上記管の周りに密接して装着され且つ上記ハウジングに係合してい て、上記管の周りの上記空間に流体が入り込まないようにする一対の離間して配 置された封じ体を含み、上記支持体が上記封じ体を上記上記管の長手方向におい て位置決めしている請求項４記載の皿洗い機。 ６．上記ハウジングが上記空間内に突き出している半径方向に離間して配置さ れた突出部を含み、これらの突出部が上記電磁放射源と上記センサとに対する取 付部材として作用している請求項２記載の皿洗い機。 ７．上記電磁放射源が第１の回路板に取り付けられ、該第１の回路板は上記管 の対向する側部の内の一方の側にある上記突出部の内の所定のものに取り付けら れており、上記センサが第２の回路板に取り付けられ、該第２の回路板は上記管 の対向する側部の内の他方の側にある上記突出部の内の所定のものに取り付けら れている請求項６記載の皿洗い機。 ８．上記第１および第２の回路板の内の一方にサーミスタが取り付けられてい て、該サーミスタは上記空間内の雰囲気に露出されている請求項７記載の皿洗い 機。 ９．上記電磁放射源が上記支持体の上記一対の開口の内の一方の中に取り付け られ、上記ハウジングが上記空間内に突き出している半径方向に離間して配置さ れた突出部を含み、上記センサが、前記支持体の上記一対の開口の内の他方と整 合した状態で、上記突出部に取り付けられた回路板に取り付けられている請求項 ２記載の皿洗い機。 １０．上記回路板にサーミスタが取り付けられていて、該サーミスタは上記空 間内の雰囲気に露出されている請求項９記載の皿洗い機。 １１．更に、当該皿洗い機が、流体を上記洗浄室に供給するための給水機構、 上記洗浄室から流体を排出するための排水機構、並びに前記センサからの周波数 信号に応答して、各々が上記洗浄室に流体を供給するステップ、流体を循環する ステップおよび流体を上記洗浄室か排出するステップを含んでいる一連の動作よ り成る洗浄シーケンスを皿洗い機に実行させる制御器を備えており、 該制御器は上記センサを較正するように動作し、この較正のために、洗浄シー ケンスの最初の動作の循環動作の前の測定期間にわたって上記センサからの周波 数信号を繰り返しサンプリングし、その周波数信号の値が所定の範囲内の周波数 信号値であるかどうか判定し、周波数信号の値が上記所定の範囲内の周波数信号 値になるまで周波数信号を測定する上記測定期間を繰り返し変更し、上記所定の 範囲内の周波数信号値である周波数信号の値が測定されたときの測定期間を記憶 して、この記憶した測定期間を、上記洗浄シーケンスの残りの間における流体の 濁度の測定値を得るために上記センサからの周波数信号をその後にサンプリング するときの測定期間として使用するようにした請求項１記載の皿洗い機。