JPWO2020090975A1 - 液剤残量検知機構、液剤自動投入装置、および洗濯機 - Google Patents

Abstract

液剤残量検知機構は、永久磁石(162,163)が取り付けられた浮き部材(160)と、タンク本体(120)の側面外側に設けられたホールセンサ(200)とを有している。浮き部材(160)はタンク本体(120)の液面水位の変化に応じて移動し、ホールセンサ(200)は永久磁石(162,163)の移動に応じて出力値が変化する。ホールセンサ(200)の出力は、永久磁石(162)が対向する箇所の付近と、永久磁石(163)が対向する箇所の付近とで大きな変位が生じるものであり、これにより複数の液面水位が検知できる。この液剤残量検知機構を備えた洗濯機では、液剤残量検知機構の検知結果に基づいて、洗剤の投入量を調整することができる。

Description

本発明は、洗剤や柔軟剤などの液剤の残量を検知する液剤残量検知機構、および洗濯時に液剤の自動投入を行う液剤自動投入装置および洗濯機に関する。

特許文献１には、洗剤自動投入装置（液剤自動投入装置）を備えた洗濯機が開示されている。洗剤自動投入装置は、洗剤タンクに洗剤（液体洗剤）を予め収容しておき、所定のタイミングで洗剤タンクから洗剤を洗濯槽へ自動投入するものである。このような洗剤自動投入装置を備えた洗濯機では、使用者が洗濯のたびに所定量の洗剤を計って投入する必要がない。しかしながら、使用者が洗剤タンクへの洗剤の補充を忘れ、洗剤タンク内の洗剤が無くなると、洗剤が投入されずに洗濯が行われるといったことが起こりうる。

特許文献１では、洗剤自動投入装置における洗剤の残量検知を行い、洗剤タンク内の洗剤残量が少なくなると、使用者に洗剤の補充を促すことが開示されている。

特開２０１８−１２６２８７号公報

従来の洗剤自動投入装置では、洗剤タンクから洗濯槽への洗剤の投入は送液ポンプによって行われるものであり、投入される洗剤量の調整は、送液ポンプの駆動時間の制御によって行われることが一般的であると考えられる。

しかしながら、本願発明者らによる検討では、投入される洗剤量（投入量）は洗剤タンクにおける洗剤の残量にも大きく左右されることがあった。具体的には、送液ポンプの駆動時間が同じであっても、洗剤タンクにおける洗剤の残量が多い場合には投入量が多くなり、洗剤の残量が少ない場合には投入量も少なくなる傾向があった。これは、例えば、送液ポンプが停止時に吸込口にかかる水圧に抗して流出を抑える構造を有していないなどの理由が考えられる。この場合、洗剤タンクにおける洗剤の残量によって、送液ポンプの単位時間当りの吐出量が変化する。例えば、洗剤の残量が多い場合には、洗剤タンクにおける洗剤の液面水位が高く、送液ポンプの吸込口にかかる液圧が大きくなり、送液ポンプの単位時間当りの吐出量が増加してしまうと考えられる。

したがって、洗剤タンクにおける洗剤残量に関わらず、常に適切な量の洗剤を投入するためには、洗剤タンク内の洗剤の残量検知を行い、検知した洗剤残量に応じて投入量の調整を行うことが考えられる。特許文献１では、洗剤タンク内の洗剤残量を検知することの開示はあるが、この検知は使用者に洗剤補充を促すためのものであるため、洗剤タンクが空になる間際の残量検知（以下、空検知）しか行っておらず、投入量の調整を行うための残量検知としては十分ではない。

洗剤残量に応じた投入量の調整を行うには、空検知よりも前の段階での残量検知が必要となる。すなわち、空検知も含めると、多段階（少なくとも２段階以上）の残量検知を行う必要がある。従来では、洗剤自動投入装置において多段階の残量検知を行っているものは無く、洗剤残量に応じて洗剤の投入量の調整を行うことはできなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で液剤タンク内の液剤（液体洗剤や柔軟剤）の残量検知を多段階に行うことが可能な液剤残量検知機構を提供することを目的とする。さらに、この液剤残量検知機構を用いて適切な量の液剤自動投入が行える液剤自動投入装置および洗濯機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様である液剤残量検知機構は、洗濯機に備えられた液剤タンク内の液剤の残量を検知する液剤残量検知機構であって、前記液剤タンクの液面水位の変化に応じて移動する、永久磁石が取り付けられた浮き部材と、前記液剤タンクの側面外側に配置され、前記永久磁石の移動に応じて出力値が変化するホールセンサとを有しており、前記永久磁石および前記ホールセンサの少なくとも一方が複数備えられており、前記ホールセンサの出力値の変化に基づいて、前記液剤タンクの多段階の液面水位を検知可能であることを特徴としている。

上記の構成によれば、浮き部材に設けた永久磁石とホールセンサとによって、簡単な構成で液剤タンク内の液剤（液体洗剤や柔軟剤）の残量検知を多段階に行うことが可能となる。すなわち、永久磁石が複数ある場合は、ホールセンサの出力において検知水位に対する変位が複数箇所で発生することで、複数の液面水位が検知できる。また、ホールセンサが複数ある場合は、それぞれのホールセンサの出力において検知水位に対する変位の発生タイミングが異なることで、複数の液面水位が検知できる。

上記の課題を解決するために、本発明の第２の態様である液剤残量検知機構は、洗濯機に備えられた液剤タンク内の液剤の残量を検知する液剤残量検知機構であって、前記液剤タンクにおいて対向する１対の側板の一方の外側に配置される少なくとも一つの発光素子と、前記液剤タンクにおいて対向する１対の側板の他方の外側において、それぞれ異なる高さに配置される複数の受光素子とを備え、前記受光素子は、前記発光素子からの光を受光するか否かによって前記液剤タンクの所定の液面水位を検知可能であることを特徴としている。

上記の構成によれば、発光素子および受光素子からなる光センサによって、簡単な構成で液剤タンク内の液剤（液体洗剤や柔軟剤）の残量検知を多段階に行うことが可能となる。すなわち、受光素子が発光素子からの光を受光するには、その光が液剤タンク内の液剤によって遮断されないことが必要であり、受光素子が発光素子からの光を受光するか否かによって液剤タンクの所定の液面水位を検知することができる。

上記の課題を解決するために、本発明の第３の態様である液剤自動投入装置は、洗濯機の洗濯槽への液剤の投入を行う液剤自動投入装置であって、液剤を収容される液剤タンクと、前記液剤タンクに収容される液剤を、前記洗濯槽へ給送する送液ポンプと、前記送液ポンプを駆動させる駆動制御部とを有し、前記駆動制御部は、上記記載の液剤残量検知機構の検知結果に基づいて、前記送液ポンプの駆動時間を調整するものであり、液剤残量が少ない場合の前記送液ポンプの駆動時間を液剤残量が多い場合の駆動時間よりも長くすることを特徴としている。

上記の構成によれば、液剤タンクにおける液剤残量に関わらず、常に適切な量の液剤を投入することができる。すなわち、液剤残量が少ない場合、送液ポンプの吸込口にかかる液圧が小さくなり、単位時間当たりの送液量は低下するが、送液ポンプの駆動時間を長くすることでこれを補うことができる。

上記の課題を解決するために、本発明の第４の態様である液剤自動投入装置は、洗濯機の洗濯槽への液剤の投入を行う液剤自動投入装置であって、液剤を収容される液剤タンクと、前記液剤タンクに収容される液剤を、前記洗濯槽へ給送する送液ポンプと、前記送液ポンプを駆動させる駆動制御部とを有し、前記駆動制御部は、上記記載の液剤残量検知機構の検知結果に基づいて、前記送液ポンプの吸引力を調整するものであり、液剤残量が少ない場合の前記送液ポンプの吸引力を液剤残量が多い場合の吸引力よりも大きくすることを特徴としている。

上記の構成によれば、液剤タンクにおける液剤残量に関わらず、常に適切な量の液剤を投入することができる。すなわち、液剤残量が少ない場合、送液ポンプの吸込口にかかる液圧が小さくなるが、送液ポンプの吸引力を大きくすることでこれを補うことができる。

上記の課題を解決するために、本発明の第５の態様である洗濯機は、上記記載の液剤自動投入装置を備えたことを特徴としている。

本発明の液剤残量検知機構は、簡単な構成で液剤タンク内の液剤（液体洗剤や柔軟剤）の残量検知を多段階に行うことができるといった効果を奏する。また、本発明の液剤自動投入装置および洗濯機は、この液剤残量検知機構を用いることで、液剤タンクにおける液剤残量に関わらず、適切な量の液剤自動投入を行うことができるといった効果を奏する。

実施の形態１に係る液剤残量検知機構が適用される液剤タンクの構成を示す分解斜視図である。 図１の液剤タンクのタンク本体を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 図１の液剤タンクの浮き部材を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。 図１の液剤タンクの蓋部材を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。 実施の形態１の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量に応じた浮き部材とホールセンサとの位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。 図５の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフである。 実施の形態１の液剤残量検知機構の変形例において、タンク本体内の液剤残量に応じた浮き部材とホールセンサとの位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。 図７の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフである。 実施の形態２の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量に応じた浮き部材とホールセンサとの位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。 図９の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフであり、（ａ）は第１ホールセンサの出力、（ｂ）は第２ホールセンサの出力、（ｃ）は第１ホールセンサの出力から第２ホールセンサの出力を減算した演算結果を示している。 実施の形態３の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量に応じた浮き部材とホールセンサとの位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ２／３の時、（ｃ）は液剤残量がほぼ１／３の時の状態を示している。 図１１の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフである。 実施の形態４に係る液剤残量検知機構の模式図であり、タンク本体と光センサとの配置関係を示す正面図である。 実施の形態５に係る洗濯機の外観を示す斜視図である。 実施の形態５に係る液剤自動投入装置の構成を示すブロック図である。 ２つの液剤タンクを隣接配置する場合において、実施の形態１における液剤残量検知機構を用いた場合の液剤タンクの配置を示す斜視図である。 ２つの液剤タンクを隣接配置する場合において、実施の形態４における液剤残量検知機構を用いた場合の液剤タンクの配置を示す分解斜視図である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る液剤残量検知機構が適用される液剤タンク１００の構成を示す分解斜視図である。尚、以下の説明において、液剤とは、洗濯機での洗濯に使用される液体洗剤や柔軟剤などを意味する。

図１に示すように、液剤タンク１００は、タンク本体１２０、蓋部材１４０、および浮き部材１６０を具備して構成されている。続いて、図２〜４を参照して、各部材毎に構成の説明を行う。尚、ここでは説明の便宜上、矢印ｘ方向から見た図を正面図、矢印ｙ方向から見た図を側面図としている。

図２は、タンク本体１２０を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。タンク本体１２０は、内部に液剤を収容するように、上面が開口した略直方体形状の容器とされており、上面から見た形状は、ｙ方向に短くｘ方向に長い、細長い長方形とされている。

タンク本体１２０は、正面側における幅の狭い側板１２０ａの下部に液剤排出口１２１を有している。すなわち、タンク本体１２０に収容された液剤は、液剤排出口１２１から送液ポンプや開閉弁などを介して洗濯機の洗濯槽へ供給することができる。また、タンク本体１２０における内部底面は、液剤が少量でも容易に排出されるように、液剤排出口１２１に向かって緩やかに下降する傾斜面とされていてもよい。

さらに、タンク本体１２０における幅の広い側板１２０ｂの内面側には、鉛直方向（ｚ方向）に延設されたレール部１２２が形成されている。レール部１２２は、水平面（ｘｙ面）での断面が一定形状であり、本例ではＴ字形状断面とされている。

図３は、浮き部材１６０を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。浮き部材１６０は、タンク本体１２０の内部に配置され、タンク本体１２０内の液面に浮くように、タンク本体１２０に収容される液剤よりも軽い比重となるように形成されている。また、浮き部材１６０は、浮き本体１６１に２つの永久磁石１６２，１６３を取り付けた構成とされている。

浮き本体１６１は、平板部１６１ａにおける上面側および下面側のそれぞれに凸部１６１ｂおよび凸部１６１ｃが設けられた形状としている。凸部１６１ｂおよび凸部１６１ｃは、上面側から見て、平板部１６１ａの１辺に接するように設けられている。具体的には、平板部１６１ａ、凸部１６１ｂおよび凸部１６１ｃは、タンク本体１２０における側板１２０ｂとの対向面が同一面となるように形成されている。浮き本体１６１における側板１２０ｂとの対向面には、レール部１２２と嵌合させるための溝部１６４が形成されている。溝部１６４は、レール部１２２と同様に、水平面（ｘｙ面）での断面が一定形状であり、本例ではＴ字形状断面とされている。

上述したように、浮き部材１６０は、タンク本体１２０内の液面に浮くようになっているため、タンク本体１２０内の液材の残量に応じて移動する。レール部１２２および溝部１６４は、浮き部材１６０の移動をガイドするガイド手段となる。浮き部材１６０は、レール部１２２および溝部１６４によってガイドされ、その移動経路は鉛直方向（ｚ方向）のみに制限される。また、浮き部材１６０は、タンク本体１２０における側板１２０ｂの内面と摺動するように移動する。尚、レール部１２２および溝部１６４は、浮き部材１６０の移動をガイドするガイド手段の一例にすぎず、ガイド手段の具体的構成は本発明において特に限定されるものではない。ガイド手段は、浮き部材１６０の移動経路を特定の経路に制限できるものであればよい。

永久磁石１６２，１６３の一方（ここでは永久磁石１６２）は凸部１６１ｂに配置され、永久磁石１６２，１６３の他方（ここでは永久磁石１６３）は凸部１６１ｃに配置される。永久磁石１６２，１６３は、分極方向が共にｙ方向に平行であるが、分極の向きは互いに逆となっている。本例では、永久磁石１６２は側板１２０ｂに対してＳ極が対向するが、永久磁石１６３は側板１２０ｂに対してＮ極が対向する。また、永久磁石１６２，１６３は、水平面（ｘｙ面）内で同じ位置となるように配置されている。本例では、浮き部材１６０の移動経路は鉛直方向（ｚ方向）のみに制限されているため、永久磁石１６２の移動経路と永久磁石１６３の移動経路とは互いに重なり合うようになっている（但し、移動範囲は完全には一致しない）。

図４は、蓋部材１４０を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。蓋部材１４０は、タンク本体１２０の上面における開口を覆うものである。蓋部材１４０は、ヒンジ１４３によって結合された蓋本体部１４１と開閉蓋部１４２とによって構成されている。この構成では、開閉蓋部１４２を矢印α方向（図４（ｂ）参照）に開放し、開放されたタンク本体１２０の上面開口から液剤を補充することができる。

本実施の形態１に係る液剤残量検知機構は、液剤タンク１００内の浮き部材１６０にホールセンサ２００（図５参照）を組み合わせて構成される。ホールセンサ２００は、タンク本体１２０の側板１２０ｂの外側に、永久磁石１６２および永久磁石１６３の移動経路に対向するように配置される。ホールセンサ２００は、タンク本体１２０における側板１２０ｂの外側面に取り付けられてもよく、液剤タンク１００が取り付けられる洗濯機などの筐体内に、側板１２０ｂに対向するように設置されていてもよい。また、ここでのホールセンサ２００は、Ｎ極／Ｓ極の強さに応じて出力電圧が変化するアナログ出力タイプのホールセンサである。

浮き部材１６０とホールセンサ２００とを用いた液剤残量検知方法について、図５および図６を参照して説明する。図５は、タンク本体１２０内の液剤残量に応じた浮き部材１６０とホールセンサ２００との位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。図６は、タンク本体１２０内の液剤残量の変化に伴うホールセンサ２００の出力変化を示すグラフである。尚、図５において、レール部１２２および溝部１６４の図示は省略している。

タンク本体１２０における液剤残量が満量の場合（図５（ａ）の場合）、浮き部材１６０に設けられた永久磁石１６２および永久磁石１６３は、何れもホールセンサ２００から離れた位置となっている。この時、ホールセンサ２００の出力電圧は０Ｖ（もしくは略０Ｖ）となる。この時の液剤における液面水位は、図６における水位Ａである。

タンク本体１２０における液剤が満量から減少していくと、ホールセンサ２００との対向側がＮ極である永久磁石１６３がホールセンサ２００に近づくことにより、ホールセンサ２００の出力電圧はプラス側へ増加していく。そして、永久磁石１６３がホールセンサ２００に対向する位置でホールセンサ２００の出力電圧は最大値Ｖｍａｘとなる（図５（ｂ）の場合）。この時の液剤における液面水位は、図６における水位Ｂである。

タンク本体１２０における液剤が図５（ｂ）の状態からさらに減少していくと、永久磁石１６３がホールセンサ２００から離れ、ホールセンサ２００との対向側がＳ極である永久磁石１６３がホールセンサ２００に近づく。これにより、ホールセンサ２００の出力電圧はマイナス側へ減少していく。そして、永久磁石１６２がホールセンサ２００に対向する位置でホールセンサ２００の出力電圧は最小値Ｖｍｉｎとなる（図５（ｃ）の場合）。この時の液剤における液面水位は、図６における水位Ｃである。

本実施の形態１に係る液剤残量検知機構では、図６に示すように、ホールセンサ２００の出力電圧により、液剤残量が空になる間際の残量検知（空検知：図６における水位Ｃの検知）と、空検知よりも前の段階での残量検知（図６における水位Ｂの検知）との多段階検知を行うことができる。

尚、ホールセンサ２００の出力電圧を見るのみでは、図６における水位Ｂおよび水位Ｃのピンポイントの検知は可能であるものの、その間の過渡期状態を正確に検知することはできない。これを可能にするためには、ホールセンサ２００の出力電圧をメモリに格納し、その変化の向きから判定を行うことが考えられる。例えば、ホールセンサ２００の出力電圧が０からＶｍａｘの間の値である場合、その出力電圧のみからは図６における水位Ａから水位Ｂの間の状態（液面水位は図５（ｂ）より上の状態）であるのか、あるいは水位Ｂから水位Ａ’の間の状態（液面水位は図５（ｂ）より下の状態）であるのか判定できない。但し、送液ポンプを駆動して洗濯槽へ液剤を供給したときに、出力電圧の変化の向きが増加方向であれば水位Ａから水位Ｂの間の状態であると判定でき、出力電圧の変化の向きが減少方向であれば水位Ｂから水位Ａ’の間の状態であると判定できる。

また、液剤残量を過渡期状態を含めて判定するには、図７に示すように、浮き部材１６０における永久磁石１６２および永久磁石１６３の距離を大きくする方法も考えられる。図７は、タンク本体１２０内の液剤残量に応じた浮き部材１６０とホールセンサ２００との位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。

図８は、図７の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフである。図７（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの状態における液面水位は、図８において水位Ａ〜Ｃで示される。図７に示すように、液面水位が最高（Ｆｕｌｌ）から最低（Ｅｍｐｔｙ）までの間において、ホールセンサ２００は、常に永久磁石１６２と永久磁石１６３との間に位置している。この場合は、図８に示すように、液面水位に対してホールセンサ出力が一意的に定まるため、ホールセンサ２００の出力電圧から任意の液面水位が直接判定可能であり、ホールセンサ２００の出力電圧をメモリに格納する必要は無くなる。

〔実施の形態２〕
上記実施の形態１では、２つの永久磁石と１つのホールセンサとによって液剤残量検知機構を構成する例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施の形態２では、１つの永久磁石と２つのホールセンサとによって液剤残量検知機構を構成する例を示す。

図９は、タンク本体１２０内の液剤残量に応じた浮き部材１６０と第１ホールセンサ２０１および第２ホールセンサ２０２との位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量がほぼ半分の時、（ｃ）は液剤残量が空に近い時の状態を示している。尚、ここでは、浮き部材１６０に１つの永久磁石１６３のみが設けられているものとする。図９に示すように、第１ホールセンサ２０１および第２ホールセンサ２０２は、第１ホールセンサ２０１が第２ホールセンサ２０２よりも上に配置されている。タンク本体１２０における液剤残量が満量の場合（図９（ａ）の場合）は、永久磁石１６３が第１ホールセンサ２０１に対向する位置にある。タンク本体１２０における液剤残量が空に近い場合（図９（ｃ）の場合）は、永久磁石１６３が第２ホールセンサ２０２に対向する位置にある。

図１０は、図９の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフであり、（ａ）は第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１、（ｂ）は第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２、（ｃ）は第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１から第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２を減算した演算結果を示している。また、図９（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの状態における液面水位は、図１０において水位Ａ〜Ｃで示される。

第１ホールセンサ２０１の出力は、図１０（ａ）に示すように、水位Ａで最大（ここではＶｍａｘ）であり、水位が下がるにつれ減少し、水位Ｃで最少（ここでは０）となる。これは、第１ホールセンサ２０１は、液剤が満量（水位Ａ）の時に永久磁石１６３と対向し、液剤残量が少なくなるにつれて永久磁石１６３が遠ざかるためである。

第２ホールセンサ２０２の出力は、図１０（ｂ）に示すように、水位Ａで最少（ここでは０）であり、水位が下がるにつれ増加し、水位Ｃで最大（ここではＶｍａｘ）となる。これは、第２ホールセンサ２０２は、液剤が満量（水位Ａ）の時に永久磁石１６３と最も離れており、液剤残量が少なくなるにつれて永久磁石１６３が近づくためである。

第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１から第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２を減算した結果は、図１０（ｃ）に示すように、水位Ａから水位Ｃの間で単調減少するグラフとなる（図１０（ｃ）のグラフは、説明の便宜上、直線として記載している）。このように単調減少するグラフに対しては、適切な閾値との比較により、任意の液面水位を判定することが可能となる。例えば、“０”を閾値とすれば図９（ｂ）の水位Ｂの状態を判定でき、（Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２）が０以上であれば液面水位は図９（ｂ）より上の状態であると判定でき、（Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２）が０以下であれば液面水位は図９（ｂ）より下の状態であると判定できる。無論、閾値の数を増やせば、より多段階の液剤残量の検知を行うことも可能である。

尚、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すグラフ曲線は一例であり、ホールセンサの出力仕様によって様々に変化する。したがって、第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１から第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２を減算することに限らず、ホールセンサの出力仕様に応じて、対数化や除算処理など、水位が判別しやすい処理を行えばよい。

〔実施の形態３〕
上記実施の形態２では、１つの永久磁石と２つのホールセンサとによって液剤残量検知機構を構成する例を示した。これに対し、本実施の形態３では、２つの永久磁石と２つ以上のホールセンサとによって液剤残量検知機構を構成する例を示す。

実施の形態２の構成において、第１ホールセンサ２０１および第２ホールセンサ２０２が、図９（ａ），（ｂ）に示すように、水位Ａから水位Ｃの広い範囲でアナログ的な変化を示すためには、磁束密度の高い（ｘｚ面内での磁束の変動領域の大きい）永久磁石１６３を用いる必要があり、磁束密度の低い（ｘｚ面内での磁束の変動領域の小さい）永久磁石１６３を用いると検知精度は大幅に低下する。本実施の形態３は、磁束密度の低い永久磁石を用いても高い検知精度を得ることのできる液剤残量検知機構を提供するものである。

図１１は、タンク本体１２０内の液剤残量に応じた浮き部材１６０と第１ホールセンサ２０１および第２ホールセンサ２０２との位置関係を示す模式図であって、（ａ）は液剤が満量の時、（ｂ）は液剤残量が満量に対してほぼ２／３の時、（ｃ）は液剤残量が満量に対してほぼ１／３の時の状態を示している。尚、ここでは、実施の形態１と同様に、浮き部材１６０には２つの永久磁石１６２，１６３が設けられているものとする。図１１に示すように、第１ホールセンサ２０１および第２ホールセンサ２０２は、第１ホールセンサ２０１が第２ホールセンサ２０２よりも上に配置されている。また、タンク本体１２０における液剤残量がほぼ２／３の場合（図１１（ｂ）の場合）は、第１ホールセンサ２０１が永久磁石１６２および１６３の中間にある。タンク本体１２０における液剤残量がほぼ１／３の場合（図１１（ｃ）の場合）は、第２ホールセンサ２０２が永久磁石１６２および１６３の中間にある。

図１２は、図１１の液剤残量検知機構において、タンク本体内の液剤残量の変化に伴うホールセンサの出力変化を示すグラフである。また、図１１（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの状態における液面水位は、図１２において水位Ａ〜Ｃで示される。

図１２に示すように、第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１（図中、実線にて示す）は、水位Ｂの前後で急峻な変化を示し、第１ホールセンサ２０１が永久磁石１６２および１６３の中間となる位置（すなわち水位Ｂ）において０となる。第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２（図中、破線にて示す）は、水位Ｃの前後で急峻な変化を示し、第２ホールセンサ２０２が永久磁石１６２および１６３の中間となる位置（すなわち水位Ｃ）において０となる。これにより、水位Ｂの検知は、第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１が０となる位置を判定することで検知可能となり、水位Ｃの判定は、第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２が０となる位置を判定することで検知可能となる。

尚、水位Ｂにおいて、第２ホールセンサ２０２が若干量の磁束を検出可能とする、また、水位Ｃにおいて、第１ホールセンサ２０１の出力が若干量の磁束を検出可能とすることが好ましい。これにより、水位Ｂや水位Ｃにおいて、第１ホールセンサ２０１の出力Ｖｏｕｔ１と第２ホールセンサ２０２の出力Ｖｏｕｔ２が共に出力０となった場合には、浮き部材１６０が取り付けられていないなど、正常な検出状態の範囲外であることを検知でき、異常動作を防止できる。

このように、本実施の形態３に係る液剤残量検知機構では、検知しようとする液面水位に対応してホールセンサを配置すれば、該ホールセンサの出力が０となる位置を検知することで、任意の液面水位を検知することができる。尚、図１１では、２つのホールセンサを用いているため検知される液面水位も２箇所となっているが、使用するホールセンサの数は限定されるものではなく、ホールセンサの数を増やせばより多段階の液剤残量を検知することも可能である。

上記実施の形態１〜３では、浮き部材１６０の移動経路が鉛直方向（ｚ方向）のみに制限されるように、レール部１２２および溝部１６４によってガイドする構成とした。しかしながら、浮き部材１６０の移動経路は、上述のような鉛直方向（ｚ方向）のみに限定されるものではない。例えば、浮き部材１６０を、一端が回転軸となる回転アームの他端に取り付け、浮き部材１６０の移動経路を円弧状の経路に制限することも可能である。この時、浮き部材１６０に２つの永久磁石１６２，１６３を設けるのであれば、永久磁石１６２，１６３は、上記回転アームの回転軸から同じ距離となるように、すなわち同じ回転半径の移動経路を有するように配置される。このとき、回転アームの回転軸を蓋部材１４０の蓋本体部１４１の裏側に設けてもよい。これにより、浮き部材の装着忘れを防止できる。

〔実施の形態４〕
上記実施の形態１〜３では、永久磁石を備えた浮き部材とホールセンサとを用いた方式の液剤残量検知機構を説明した。本実施の形態４では、光センサを用いた方式の液剤残量検知機構を説明する。

図１３は、本実施の形態４に係る液剤残量検知機構の模式図であり、タンク本体１２０と光センサ（発光素子３００および受光素子３０１〜３０３）との配置関係を示す正面図である。尚、本実施の形態４におけるタンク本体１２０は、内部に浮き部材１６０を配置する必要がなく、そのためレール部１２２も有していない。また、タンク本体１２０は光を透過する材料にて形成されている。

光センサは、本例では、１つの発光素子３００と、３つの受光素子３０１〜３０３によって構成されている。発光素子３００はタンク本体１２０における幅の広い一方の側板１２０ｂの外側に配置され、受光素子３０１〜３０３はタンク本体１２０における幅の広い他方の側板１２０ｃの外側に配置されている。発光素子３００および受光素子３０１〜３０３は、側板１２０ｂおよび側板１２０ｃの外側面に取り付けられてもよく、タンク本体１２０が取り付けられる洗濯機等の筐体内に、側板１２０ｂおよび側板１２０ｃに対向するように設置されていてもよい。また、受光素子３０１〜３０３は、それぞれの配置高さが異なっており、上から受光素子３０１、受光素子３０２、受光素子３０３の順で配置されている。

図１３から明らかなように、受光素子３０１は、タンク本体１２０内の液剤の液面水位が水位Ａ（満量）より高い時は発光素子３００からの光が受光できず、液面水位が水位Ａよりも低くなると発光素子３００からの光を受光できるようになる。すなわち、受光素子３０１は、液面水位が水位Ａよりも上か下かに応じて出力（ＯＮ／ＯＦＦ）が切り替わる。同様に、受光素子３０２は、液面水位が水位Ｂ（ほぼ半分）よりも上か下かに応じて出力（ＯＮ／ＯＦＦ）が切り替わる。受光素子３０３は、液面水位が水位Ｃ（空間際）よりも上か下かに応じて出力（ＯＮ／ＯＦＦ）が切り替わる。

受光素子３０１〜３０３が発光素子３００からの受光時にＯＮになるものとすれば、受光素子３０１がＯＮであり受光素子３０２，３０３がＯＦＦの場合には、タンク内の液面水位は水位Ａと水位Ｂとの間であると判定できる。受光素子３０１，３０２がＯＮであり受光素子３０３がＯＦＦの場合には、タンク内の液面水位は水位Ｂと水位Ｃとの間であると判定できる。そして、受光素子３０１〜３０３がＯＮである場合には、タンク内の液面水位は水位Ｃよりも下であると判定できる。

尚、受光素子３０１〜３０３の受光範囲は、発光素子３００からの光が水により屈折した屈折光は検知せず、直接光のみを検出できる程度の範囲とすることが好ましい。これにより、タンク内の液剤の透明度が高く発光素子３００からの光を遮ることが難しい場合であっても、液面水位を検出できる。

尚、本実施の形態４に係る液剤残量検知機構において、受光素子の数は３つに限定されるものではなく、受光素子の数を増やせばより多段階の液剤残量を検知することも可能である。また、発光素子の数も１つに限定されるものではなく、２つ以上であってもよい。

〔実施の形態５〕
本実施の形態５では、上記実施の形態１〜４で説明した液剤残量検知機構を用いて洗濯時に液剤の自動投入を行う液剤自動投入装置、およびこれを用いた洗濯機について説明する。

図１４は、本実施の形態５に係る洗濯機１の外観を示す斜視図である。尚、図１４では、ドラム式洗濯機を例示しているが、本発明が適用される洗濯機の種類は特に限定されるものではなく、本発明は縦型洗濯機にも適用可能である。

洗濯機１は、大略的には、洗濯機本体１０とドア２０とにより構成されており、洗濯機本体１０の前面に洗濯物投入口を覆うようにドア２０が設けられている。すなわち、ドア２０は洗濯機本体１０の前面を開閉するように設けられている。

洗濯機１は液剤自動投入装置を備えたものとされており、洗濯機本体１０の内部に上述した液剤タンク１００を有している。洗濯機本体１０の上面には開閉蓋１１が設けられており、開閉蓋１１を開いた時に液剤タンク１００における蓋部材１４０の開閉蓋部１４２が露出する。すなわち、使用者は、洗濯機本体１０の開閉蓋１１を開き、さらに露出した開閉蓋部１４２を開くことによって液剤タンク１００に液剤（例えば、液体洗剤）の補充を行うことができる。

図１５は、本実施の形態５に係る液剤自動投入装置４００の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、液剤自動投入装置４００は、制御部４１０、残量検知センサ４２０、および送液ポンプ４３０によって構成されている。また、制御部４１０は、判定部４１１および駆動制御部４１２を含んでいる。

残量検知センサ４２０は、洗濯機１が備える液剤残量検知機構において、検知結果を出力するセンサである。ここでの液剤残量検知機構は、実施の形態１〜４にて説明した何れの液剤残量検知機構であっても使用可能である。したがって、残量検知センサ４２０は、ホールセンサの場合（実施の形態１〜３の液剤残量検知機構を使用する場合）もあれば、光センサの場合（実施の形態４の液剤残量検知機構を使用する場合）もある。

送液ポンプ４３０は、液剤タンク１００におけるタンク本体１２０の液剤排出口１２１に接続されており、所定のタイミングで駆動されて、タンク本体１２０に収容されている液剤を洗濯機１の洗濯槽へ供給する。また、送液ポンプ４３０の下流もしくは送液ポンプ４３０とタンク本体１２０の液剤排出口１２１との間には、開閉弁が設けられており、送液ポンプ４３０の駆動に同期して弁を開放する。

判定部４１１は、残量検知センサ４２０から入力される検知結果に基づいて、タンク本体１２０内の液剤残量を判定する。駆動制御部４１２は、判定部４１１の判定結果に基づいて、送液ポンプ４３０を駆動する。具体的には、送液ポンプ４３０は、タンク本体１２０内の液剤残量に応じて、駆動時間または吸引力が調整される。

以下、液剤自動投入装置４００による液剤の投入量の調整方法について説明する。尚、以下の説明では、液剤残量検知機構（すなわち、残量検知センサ４２０）が、タンク本体１２０の液面水位がほぼ半分である水位Ｂと、液面水位が空間際である水位Ｃとを検知可能である場合を例示する。この場合、判定部４１１は、液面水位が水位Ｂよりも上である場合と、液面水位が水位Ｂよりも下である場合とを判定可能である。

使用者が洗濯機１の洗濯槽に洗濯物を入れると、その洗濯物の重量が測定され、測定された重量に応じて洗濯槽へ給水される水量や、自動投入される洗剤量が自動的に決定される。ここで、液剤自動投入装置４００によって洗剤の投入を行う場合を例示すると、駆動制御部４１２は、基本的には洗濯槽の重量に応じた洗剤量が投入されるように、送液ポンプ４３０の駆動時間を制御する。詳細な図示は省略しているが、制御部４１０は、投入すべき洗剤量と送液ポンプ４３０の駆動時間とを対応付けて格納したポンプ駆動テーブルをメモリに記憶しており、このポンプ駆動テーブルから送液ポンプ４３０の駆動時間を読み出すようになっている。

但し、投入される洗剤量は、送液ポンプ４３０の駆動時間のみでは正確に制御できず、液剤タンク１００における洗剤残量にも影響されることが本願発明者によって確認されている。すなわち、液剤タンク１００における洗剤の残量が多い場合には、タンク本体１２０における洗剤の液面水位が高く、送液ポンプ４３０の吸込口にかかる液圧が大きくなるため、洗剤の液面水位が低い場合と比べて送液ポンプ４３０の駆動時間が同じであっても洗剤の投入量は多くなる。

このため、本実施の形態５に係る液剤自動投入装置４００では、液剤残量検知機構による検知結果に応じた送液ポンプ４３０の駆動制御を行い、洗剤の投入量を調整する。具体例として、液剤タンク１００における洗剤の残量が少なくなると、送液ポンプ４３０の駆動時間を長くすることが考えられる。例えば、液面水位が水位Ｂよりも上であると判定されている場合の送液ポンプ４３０の駆動時間よりも、液面水位が水位Ｂよりも下であると判定されている場合の送液ポンプ４３０の駆動時間を長くすることで、液剤残量をも考慮した適切な洗剤量を投入できるようになる。

送液ポンプ４３０の駆動時間を決定する方法としては、上述したポンプ駆動テーブルにおいて、投入すべき洗剤量と送液ポンプ４３０の駆動時間と、さらに液剤タンク１００における洗剤残量とを対応付けて格納しておき、投入すべき洗剤量と液剤タンク１００の洗剤残量とを該ポンプ駆動テーブルへの入力パラメータとして送液ポンプ４３０の駆動時間を読み出すことが考えられる。

あるいは、液剤タンク１００における洗剤残量と補正係数とを対応付けて格納したテーブルをメモリに記憶しておき、該テーブルから洗剤残量に対応する補正係数を読み出し、この補正係数を、ポンプ駆動テーブルから読み出された駆動時間に乗じるといった手法も考えられる。この場合、上記補正係数は、洗剤残量が少ない場合ほど大きな値となる。

また、投入する洗剤量を調整する別の例として、送液ポンプ４３０の吸引力を変化させるといった方法もある。例えば、液面水位が水位Ｂよりも上であると判定されている場合の送液ポンプ４３０の吸引力よりも、液面水位が水位Ｂよりも下であると判定されている場合の送液ポンプ４３０の吸引力を大きくすることで、液剤残量をも考慮した適切な洗剤量を投入できるようになる。尚、送液ポンプ４３０の吸引力は、ポンプモータの回転数を上げることで大きくすることができる。

上記説明の例では、液面水位が水位Ｂよりも上か下かで洗剤の投入量を調整する場合を例示したが、検知する液面水位をより多段階に検知すれば、より細かく投入量の調整が行えることは言うまでもない。

また、液剤タンク１００内の液剤が所定残量になったことを液剤残量検知機構が検知した後、その後は、液剤の使用毎にその使用量を液剤残量から差し引いていくことで、液剤タンク１００内の液剤残量が更新されるようにしてもよい。これにより、液剤タンク１００内の現在の残量が推定でき、推定された液剤残量に応じて、より細かく投入量の調整を行うことが可能となる。この場合も、液剤残量検知機構による検知結果に応じて洗剤の投入量を調整するため、洗濯槽の重量に応じて決定された洗剤量に対して、実際に投入される洗剤量の誤差を小さく抑えることができる。したがって、液剤タンク１００内の現在の残量をより精度良く推定できる。

〔実施の形態６〕
上記実施の形態５では、洗濯機１に１つの液剤自動投入装置を設けた構成を説明した。この構成は、洗剤のみについて自動投入を行う洗濯機１に適用され得る。但し、本発明の液剤自動投入装置は、洗剤だけでなく柔軟剤の自動投入にも利用することができる。このため、洗濯機１には、洗剤用と柔軟剤用との２つの液剤自動投入装置を設ける場合も考えられる。本実施の形態６では、洗濯機１に２つの液剤自動投入装置を設ける場合における、２つの液剤タンク１００の配置構成について説明する。

洗濯機１が、洗剤用と柔軟剤用との２つの液剤自動投入装置を備える場合、当然ながら、上述した液剤タンク１００についても洗剤用と柔軟剤用との２つが必要となる。この場合、２つの液剤タンク１００は、洗濯機１内で隣接して配置されることが好ましい。特に、液剤タンク１００の開閉蓋部１４２（図１参照）同士を隣接させ、洗濯機１の開閉蓋１１を開いた時に両方の液剤タンク１００の開閉蓋部１４２が共に露出するようにすることが好ましい。

図１６は、実施の形態１における液剤残量検知機構を用いた場合の液剤タンク１００の配置を示す斜視図である。尚、図１６では、液剤タンク１００の内部の図示は省略しているが、実施の形態１で説明した浮き部材１６０が内部に配置されている。また、ホールセンサ２００の図示は、タンク本体１２０との位置関係を説明するものであり、タンク本体１２０に取り付けられた状態に限るものではない。

図１６に示す構成において、浮き部材１６０は液剤タンク１００の内部に配置されるものであるため、２つの液剤タンク１００が隣接していても特に問題ない。また、液剤残量検知機構の構成要素であるホールセンサ２００は、タンク本体１２０の外側に配置されるが、ホールセンサ２００はタンク本体１２０に対して両側に配置する必要はなく、片方のみに配置すればよい。したがって、２つの液剤タンク１００が隣接して配置される場合、一方の液剤タンク１００に対するホールセンサ２００は、他方の液剤タンク１００との隣接面との反対側に配置すればよい。尚、実施の形態２，３における液剤残量検知機構を用いる場合も、第１および第２ホールセンサ２０１，２０２はタンク本体１２０に対して片方のみに配置すればよいため、基本的には図１６に示すものと同様の配置となる。

図１７は、実施の形態４における液剤残量検知機構を用いた場合の液剤タンク１００の配置を示す分解斜視図である。

図１７に示す構成において、２つの液剤タンク１００のそれぞれには、タンク本体１２０において切欠き凹部１２３が設けられている。切欠き凹部１２３は、タンク本体１２０をｙ方向から見た場合に切欠き状に見える凹部であり、２つの液剤タンク１００において、ｘ方向に関して互いに反対側に形成されている。また、図１７に示す構成では、切欠き凹部１２３はタンク本体１２０に対して液剤排出口１２１と反対側に設けられていることが好ましい。このため、２つの液剤タンク１００において、液剤排出口１２１もｘ方向に関して互いに反対側に形成されていてもよい。

実施の形態４における液剤残量検知機構は、液剤の残量検知を発光素子３００および受光素子３０１〜３０３からなる光センサにて行うものであり、発光素子３００と受光素子３０１〜３０３とは、タンク本体１２０を挟み込むように両側に配置される必要がある。このため、図１に示すような（切欠き凹部１２３を有さない）液剤タンク１００を２つ並べて配置した場合、タンク本体１２０に対して光センサを適切に配置することができない。

これに対し、図１７に示す構成では、タンク本体１２０に切欠き凹部１２３を設けたことにより、隣接配置される２つの液剤タンク１００において、一方のタンク本体１２０内の液剤の残量検知を行う光センサは、他方のタンク本体１２０の切欠き凹部１２３の形成箇所において、タンク本体１２０の両側に配置することが可能となる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

〔援用の記載〕
本国際出願は、２０１８年１１月１日に日本特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８−２０６６９９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８−２０６６９９号の全内容を参照により本国際出願に援用する。

１ 洗濯機
１０ 洗濯機本体
１１ 開閉蓋
２０ ドア
１００ 液剤タンク
１２０ タンク本体
１２１ 液剤排出口
１２２ レール部
１２３ 切欠き凹部
１４０ 蓋部材
１４１ 蓋本体部
１４２ 開閉蓋部
１６０ 浮き部材
１６１ 浮き本体
１６２，１６３ 永久磁石
１６４ 溝部
２００ ホールセンサ
２０１ 第１ホールセンサ
２０２ 第２ホールセンサ
３００ 発光素子
３０１〜３０３ 受光素子
４００ 液剤自動投入装置
４１０ 制御部
４１１ 判定部
４１２ 駆動制御部
４２０ 残量検知センサ
４３０ 送液ポンプ

Claims (5)

1. 洗濯機に備えられた液剤タンク内の液剤の残量を検知する液剤残量検知機構であって、
   前記液剤タンクの液面水位の変化に応じて移動する、永久磁石が取り付けられた浮き部材と、
   前記液剤タンクの側面外側に配置され、前記永久磁石の移動に応じて出力値が変化するホールセンサとを有しており、
   前記永久磁石および前記ホールセンサの少なくとも一方が複数備えられており、前記ホールセンサの出力値の変化に基づいて、前記液剤タンクの多段階の液面水位を検知可能であることを特徴とする液剤残量検知機構。
2. 洗濯機に備えられた液剤タンク内の液剤の残量を検知する液剤残量検知機構であって、
   前記液剤タンクにおいて対向する１対の側板の一方の外側に配置される少なくとも一つの発光素子と、
   前記液剤タンクにおいて対向する１対の側板の他方の外側において、それぞれ異なる高さに配置される複数の受光素子とを備え、
   前記受光素子は、前記発光素子からの光を受光するか否かによって前記液剤タンクの所定の液面水位を検知可能であることを特徴とする液剤残量検知機構。
3. 洗濯機の洗濯槽への液剤の投入を行う液剤自動投入装置であって、
   液剤を収容される液剤タンクと、
   前記液剤タンクに収容される液剤を、前記洗濯槽へ給送する送液ポンプと、
   前記送液ポンプを駆動させる駆動制御部とを有し、
   前記駆動制御部は、請求項１または２に記載の液剤残量検知機構の検知結果に基づいて、前記送液ポンプの駆動時間を調整するものであり、液剤残量が少ない場合の前記送液ポンプの駆動時間を液剤残量が多い場合の駆動時間よりも長くすることを特徴とする液剤自動投入装置。
4. 洗濯機の洗濯槽への液剤の投入を行う液剤自動投入装置であって、
   液剤を収容される液剤タンクと、
   前記液剤タンクに収容される液剤を、前記洗濯槽へ給送する送液ポンプと、
   前記送液ポンプを駆動させる駆動制御部とを有し、
   前記駆動制御部は、請求項１または２に記載の液剤残量検知機構の検知結果に基づいて、前記送液ポンプの吸引力を調整するものであり、液剤残量が少ない場合の前記送液ポンプの吸引力を液剤残量が多い場合の吸引力よりも大きくすることを特徴とする液剤自動投入装置。
5. 請求項３または４に記載の液剤自動投入装置を備えたことを特徴とする洗濯機。

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