JPS6070323A - 圧力センサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は圧力の変化を電気的に検知する圧力センサに関
する。

従来例の構成とその問題点 最近の各種装置の電子化にともない、圧力を電気信号と
して取り出すことができる電子式圧力センサに対するニ
ーズが高まっている。特にマイクロコンピュータによる
高性能な信号処理が手軽に行なうことができるようにな
り、圧力センザにおいても工業計測用から家電等の一般
用として低価でかつ信頼性の高いものが要求されている
。

以下に洗濯機の水位を圧力に変換し、その圧力変化を電
気的に検知する従来の圧力センザについて図面を用いて
説明する。

第１図において、１は脱水槽兼洗濯槽、２ｉ−１水受、
３は脱水孔で脱水槽兼洗濯槽１内に給水された水は脱水
孔３を通って水受２に溜る。４は水受２側面に設けられ
たエアートラップ室、５はエアートラップ室４に接続さ
れたエアーホース、６はエアーホース５に接続された圧
力センサ、７はモ−夕で、ベルト８とメカケース９内の
減速機構等ヲヲ介してパルセーフ１０捷たけ脱水槽兼洗
濯槽１を回転させる。

この圧力センサ６について第２図、第３図、第４図を用
いて説明する。１１は圧力の変化を機械的変位に変換す
るダイヤフラムで、その外周１２は、フタ１３とケース
１４とによシシールされており、ダイヤフラム１１とフ
タ１３間には空気室１６が形成されている。フタ１３に
はエアー導入口１６とダイヤフラム１１のストッパー１
７が設けられており、エアー導入口１６には第１図に示
したエアーホース５が接続されている。ケース１４の内
部には１対の常開接点１８、常閉接点１９が配置され、
ケース１４に固定された常開端子１８ａ。

常閉端子１９ａに電気的接続されている。また接点バネ
２ｏの先端に設けられた共通接点２１は前記常開接点１
８、常閉接点１９間に配置され、かつ常開接点１８、常
閉接点１９間を往復運動が可能なようにケース１４に片
持ちで固定され、同時に共通端子２１ａに電気的に接続
されている。接点バネ２Ｑには第４図に示すように、コ
字状の穴２２が設けられており、その内側に位置する長
穴２３を有する内部板２４と、外側に位置する共通接点
２１を有する外部板２６とから成り、内部板２４と外部
板２５間には速断用のトグルバネ２６が設置されている
。前記ダイヤフラム１１上には前記接点バネ２０の内部
板２４に設けられた長穴２３に嵌合して、ダイヤフラム
１１の上下動作と前記内部板２４とを連動させる駆動溝
２７とバネ受は部２８とを有するダイヤフラム板２９が
設けられている。前記ダイヤフラム板２９のバネ受は部
２ε上には圧力に対するダイヤフラム１１の動作比率を
決定するバネ３０か設けられ、ケース１４に対して回転
方向に規制され、上下方向に摺動可能なバネ受け３１を
介してカム３２で固定されている。カム３２はケース１
４に固定された軸３３を中心に回転し、複数段階の圧力
（水位）に対応できるように軸３３からカム３２外周１
での距離１１．１２，１３．ｌ！４　はそれぞれ異なっ
ている。カム３２を回転させることにより、軸３３から
バネ受け３１捷での距離を変え、バネ３ｏのタワミ量を
変える事ができ、つまり圧力Ｐによりダイヤフラム１１
に発生する力ｆ１　に比べ、ストノ、＜−１７側へバネ
３０．１−グルバネ２６によって押圧する力が大きい場
合は、ダイヤフラム板２９はダイヤフラム１１を介して
ストツノく−１７で停止しているが、圧力Ｐによりダイ
ヤフラム１１に発生する力ｆ１が、ストッパー１７側へ
ノくネ３ｏ１　トグルバネ２６によって押圧する力より
大きくなった時点で、ダイヤフラム板２９は移動を開始
する。

その後は圧力Ｐに対するダイヤフラム板２９の移動距離
は比例するため、ダイヤフラム板２９の移動を開始する
圧力Ｐを手動で７カム３２を操作することにより複数段
階の圧力Ｐの検出を可能にしていた。

１だ洗濯機等に用いる圧力センサでは５００　ｗｎＨ２
０以下の低圧力検知を行なうため、ダイヤフラム１１は
ゴム等の月別でかつ板厚の薄いものを用い微圧力変化に
対しても敏感に動作する構成に成っている。

次に上記のよう、に構成された従来の圧力センサを用い
た洗濯機の水位検知動作について説明する。

まず第１図を用いて全体概要を説明する。洗濯を行なう
前に、洗濯物の量に応じて予じめ圧力センサ６の水位設
定を行なう。−ｆニジて洗濯機の水受２に給水するとエ
アートラップ室４、エアーホース５内の空気は水位に応
じて圧縮される。この空気圧を圧力センサ６が検出する
。

次にこの圧力センサ６の動作を説明する。１ず圧力が大
気圧の場合は第２図に示すように、ダイヤフラム板２９
はダイヤフラム１１を介してストッパー１７にバネ３０
１　トグルバネ２６により押圧されており、接点バネ２
０の外部板２５に設けられた共通点２１は常閉接点１９
に接触していてオフの状態である。つまり接点バネ２ｏ
の内部板２４はバネ３Ｑにより押圧されて外部板２５よ
りダイヤフラム１１側に位置し、そのためトグルノ（ネ
２６により外部板２５の共通接点２１１’、Ｊ：常閉接
点１９を押圧している。

その後、水位が増加しある圧力Ｐ１になると夕゛イヤフ
ラム板２９が移動を開始する。さらに水位が増加し、接
点バネ２０の外部板２５、トグルバネ２６、内部板２４
は水平状態に成り、ついには圧力がＰ２になると第３図
に示すように接点バネ２０の外部板２５より内部板２４
がカム３２側に位置するため、トグルバネ２６は急速に
外部板２６をダイヤフラム１１側へ押圧し、外部板２５
の先端に設けられた共通接点２１は常開接点１８に接触
しオンの状態になる。さらに水位を増加しても、このオ
ンの状態を保つものである。

次に排水の場合を説明すると、前記圧力Ｐ２以上の水位
の場合は上述した給水時と同様に常開接点１８と共通接
点２１が接触してオンの状態を保ち、さらに排水して圧
力がＰ２以下になってもこの状態を保ち、さらに排水し
て圧力がＰｌになると接点バネ２ｏの内部板２４は外部
板２５よりダイヤフラム１１側に位置するため、トグル
ノくネ２６は急速に外部板２６をカム３２側に押圧して
、共通接点２１は常閉接点１９に接触してオフの状態に
なシ、さらに排水してもこのオフの状態を保つものであ
る。

第５図はこの圧力センサによって得られる出力図を示し
ている。イ線は圧力の上昇に対する出力図であり、口線
は下降に対する出力図である。洗濯機の圧力センザ６で
は２２点を検出して給水をストップする構成になってい
る。２２点は使用者が洗濯物の量によって決定し、カム
３２を回転させる事により検出する圧力Ｐ２を変えるこ
とができる。またＰｌとＰ２の差はトグルバネ２６の影
響が大きく、つまり給水時はダイヤフラム板２９をスト
ッパー１７側に押える力が働き、逆に排水時はダイヤフ
ラム板２９をカム側に押える力が働くためである。

しかしながらこのような構成では、以丁のような問題が
あった。

（１）　ドア”Ｉレバネ２６を用いて速断式検出にして
いるため、設定圧力以上に測定圧力の最高値が到達した
かとうかの情報を得る圧力センザであった。つまり第５
図に示すように給水時の検出点Ｐ２と排水時の検出点Ｐ
１の差が大きいため、１度オンの状態になると、前記Ｐ
１とＰ２の間に低下してもオンの状態を保ち、刻々上下
に変化する圧力を検出する圧力センザ６としては不向き
であった。またこのような接点接触式の圧力センサ６で
はトグルバネ２６を除去した構成にすると、外部振動等
により、常開接点１８、常閉接点１９に対する共通接点
２１の接触状態が不安定になり、誤検知を行なうという
問題があった。

（２）検出する圧力の変化に対するダイヤフラム１１の
動作比率を決定する要素が、バネ３０の調性、トグルバ
ネ２６の調性、接点バネ２０の内部板２４の調性、ダイ
ヤフラム１１の調性等の複数点から成り、その役割が複
雑化し困難であると同時に、各部品間の調性のバラツキ
が累積されるため、圧力センサー間の特性のバラツキが
大きくなり検出精度を悪くしていた。

発明の目的 本発明は上記問題点に鑑み、複数段階の圧力を電気信号
として自動的に検知し、圧力を加えることなく故障を検
査することができ、かつ機器に使用した場合にも検査時
間が短く、量産性を落とすことのない圧力センサを提供
するものである。

発明の構成 本発明は発光素子と、この発光素子の光を受ける受光素
子と、圧力の変化を機械的変位に変換するダイヤフラム
と、前記発光素子と前記受光素子の間に設けられ前記ダ
イヤフラムの動作に連動する遮光板と、前記圧力の変化
に対する前記ダイヤフラムの機械的変位比率を決定する
バネとを備え、前記圧力が大気圧の時は前記発光素子か
らの光は全て前記受光素子に到達する構成で、前記発光
素子、前記受光素子等が正常に働いていることを圧力が
かからない時に検査することを可能にするものである。

実施例の説明 第６図、第７図、第８図、第９図において、３４は圧力
の変化を機械的変位に変換するダイヤフラムで、このダ
イヤフラム３４の外周にはシール用の凸部３５を設け、
蓋３６とケース３７とでカシメリング３８によりカシメ
られてシールされており、ダイヤフラム３４と蓋３６間
には空気室３９が形成されている。蓋３６にはエアー導
入口４゜とダイヤフラム３４が下降する限度を規制する
ストッパー４１が設けられている。前記ダイヤフラム３
４には中央部にバネ受は用四部４２を有したダイヤフラ
ム板４３を設け、このダイヤフラム板４３の中央部から
はずれた位置に、開口穴４４ｄ。

４４ｂ、４４ｃを有した遮光板４６が垂直に設けられて
いる。このダイヤフラム板４３のバネ受は用凹部４２に
は圧力に７・」するダイヤフラム板４３の動作比率を決
定するバネ４６の一端が固定され、このバネ４６の他端
はケース３了に設けられたバネ受け４７を介してバネ４
６のタワミ量を調整する調整ネジ４８により固定されて
いる。

また３対の発光素子４９ａ１受光素子５０ａと発光素子
４９ｂ１受光素子５ｏｂと発光素子４９ｃ受光素子５０
　ｃが前記ダイヤフラム３４と平行な一平面上に、前記
遮光板４５を介して対向するように設けられ、受光素子
５０ａ　、　６ｏｂ　、５０ｃと遮光板４６０間には受
光素子５．０ａ　、　ｓｏｂ　、　。

５０ｃの正面の光だけを通過させるスリット６１を有し
た遮蔽板５２が設けられている。５３はダイヤフラム３
４の背面側を常時大気圧に保つための穴である。

次に１上記構成における動作を説明する。

捷ず空気室３９の圧力が大気圧の場合は第７図に示すよ
うに、ダイヤフラム板４３はダイヤフラム３４を介して
ストッパー４１にバネ４６により抑圧されている。この
状態においては遮光板４６の開口穴４４ａ　、４４ｂ、
４４Ｃと遮蔽板６２のスリット６１は第８図に示すよう
に、全てがＸ１ｔなり、発光素子４９ａ　、４９ｂ　、
４９．ｃの光は各々受光素子５ｏａ　、ｓｏｂ　、６０
Ｃに到達し、受光素子が光を受けた時の信号を１″、受
けない時の信号を”○″とするとこの圧力センーリ−は
“１１１”を感知し、圧力がかかつていないことを検知
する。

また、空気室３９の圧力が”中゛の場合はダイヤフラム
３４及びダイヤフラム板４３はバネ４６に反して移動し
、遮光板４３の開口穴４４ａ。

４４ｂ　、４４Ｃとスリット５１は、第９図のように開
口穴４４ａ　、　４４ｂはスリット６１と重ならず、開
口穴４４ａだけがスリット５１と重なり、この圧力セン
ザは′００１°゛を検知し、圧力が”中”であることを
検知する。

この場合、圧力が大気圧の時の信号を１１１゛とじてい
るが、これと異なる圧力、例えば”高゛′圧力で１１１
　”となる様に遮光板４３に開口穴を配置した時は、発
光素子４９　ａ　、　４９　ｂ、４９　ｃや受光素子５
０　ａ　、　６ｏｂ　、５０ｃの故障もしくは断線等の
検査をする場合、すべての発光素子。

受光素子を使用する°°高”圧力状態にしなければなら
ず、検査に多くの時間と手間がかかるが、本実施例のよ
うに、圧力が大気圧の時に全ての素子を使用するように
、遮光板４３の開口穴４４ａ。

４４ｂ、４４Ｃを配置すれば、通常圧力すなわち大気圧
の状態で検査が可能となり、検査をする手間や時間を大
幅に減少さぜることかできる。

また従来の接点接触方式と異なり光の有無により圧力を
検知するため、耐水性、耐湿性が大幅に向上し、使用す
るバネも大幅に減少するため、拐料費や工数が減ると共
にヒステリシスやバラツキが小さくなるものである。

なお、１つの発光素子の光を３つの受光素子で受けるか
、あるいは３つの発光素子を順に点灯し、１つの受光素
子で光を検出してもよいことはいうまでもない。

発明の効果 上記実施例の説明からも明らかなよう（／Ｃ１本発明に
よれば圧力を機械的変位に変え、との機械的変位により
光を遮断し、光の有無により圧力を検知する構成で、圧
力を検知する精度が飛躍的に向上し、捷だ圧力が大気圧
の時（Ｃ発光素子の光が全て受光素子に到達する様に遮
光板の開［］穴を装置することにより、発光素子、受光
素子の故障もしくは断線を、圧力を加えることなく検査
すること

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の圧力センサを用いた洗濯機の要部側面断
面図、第２図は従来の圧力センサの常開接点が開いてい
る状態を示す断面図、第３図は同常開接点が閉じている
状態を示す断面図、第４図は同要部拡大平面図、第５図
は同圧力センサの圧Ｂ−Ｃ断面図、第８図、第９図は遮
光板とスリットの関係を示す拡大側面図である。 ３４・・・・・・ダイヤフラム、４５・・・・・遮光板
、４６・・・・・・バネ、４９ａ、４９ｂ、４９Ｃ・・
・・・・発光素子、５０ａ　、　６ｏｂ　、ｓｏｃ・・
・・・・受光素子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４
図 第５図 Ｐ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と、この発光素子の光を受ける受光素子
   と、圧力の変化を機械的変位に変換するダイヤスラムと
   、前記発光素子と前記受光素子の間に設けられ前記ダイ
   ヤフラムの動作に連動する遮光板と、前記圧力の変化に
   対する前記ダイヤフラムの機械的変位比率を決定するバ
   ネとを備え、前記圧力が大気圧の時は、前記発光素子か
   らの光が全て前記受光素子に到達する構成にしてなる圧
   力セン−す。
2. （２）発光素子と受光素子は複数対である特許請求の範
   囲第１項記載の圧力センザ。
3. （３）　発光素子が複数で、受光素子が単数である特許
   請求の範囲第１項記載の圧力センサ。